作者:贺春禄 来源:中国科学报 发布时间:2014-4-29 9:38:41
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纳米科技让农药变“绿”
专访纳米农药“973”项目首席科学家崔海信

 
图片来源:http://www.yuantaishipin.com
 
■本报记者 贺春禄
 
纳米农药可以显著改善农药有效成分的生物活性、利用率和持效期,降低农药施用量和施用次数,减少农药流失和加速残留物降解。
 
中国用世界7%的耕地面积养活了全球22%的人口,其中农药对防御重大生物灾害、保证我国粮食安全方面的作用无疑功不可没。
 
当前化学防治仍然是防御重大生物灾害不可替代的技术手段,如何有效控制农药残留污染,一直是困扰我国农业生产与食品安全的一大难题。如何才能找到两全之策,既能用农药保证粮食、蔬果等农产品产量,又能不污染食物与环境?
 
作为我国纳米农业领域的首个“973”计划项目,近日由中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所(简称农科院环发所)牵头实施的“利用纳米材料与技术提高农药有效性与安全性的基础研究”,就是创新性地将纳米科技与农药相结合,在缓解传统化学农药残留污染方面进行的积极探索与开拓性尝试。
 
传统农药的弊端
 
项目首席科学家、农科院环发所研究员崔海信日前接受《中国科学报》记者专访时指出,利用纳米材料与技术,创制高效、安全的绿色农药新制剂,降低食品残留与环境污染,是保障国家粮食安全、食品安全与生态安全的重大战略需求。
 
我国的农业生物灾害发生非常频繁,常年发生的重大病虫害有100余种,化学防治是确保粮食与农产品安全稳定生产的必要手段。
 
目前,我国已是全球第一农药生产和使用大国,每年化学防治面积70亿亩次、农药使用量高达200多万吨。经过多年的发展,我国已形成了较为完整的农药产业体系,为农业的持续稳定增产发挥了保驾护航作用。目前,我国农药产量已达300万吨(折原药),产值超过2600亿元。
 
但是,目前我国生产和使用的高效与环保农药制剂比重不高,品种仍以乳油、可湿性粉剂等传统剂型为主,存在大量使用有机溶剂、粉尘飘移、分散性差等局限性,有效利用率普遍偏低。
 
这些传统农药剂型在田间施用过程中因风吹、日晒、雨淋造成的有效成分流失可达70%~90%,如以被保护的作物为实际靶标,有效利用率一般不到30%,如以有害生物实际受药量计算,多数情况下利用率不足0.1%。
 
农药的长期大量与低效施用,致使我国许多地区的粮食、蔬菜、水果,以及土壤、水体中的农药残留严重超标,不仅对生物及人体健康构成了严重威胁,也导致了生态系统的结构和功能的破坏。
 
因此,运用现代前沿科技手段,发展先进的农药剂型加工技术,提高农药有效利用率,降低其在非靶标区域和环境中的投放量与残留污染,对于缓解我国当前的农药残留与环境污染,保障国家粮食、食品与生态安全,促进农药产业的可持续发展具有重要意义。
 
纳米农业受关注
 
目前,农药残留污染造成的食品安全、健康风险与生态环境问题,已经引起了政府与全社会的高度关注。如为缓解农药残留污染,2013年农业部与卫生部联合发布了国家食品安全新标准《食品中农药最大残留限量》。
 
崔海信告诉记者,当前利用纳米材料与技术发展纳米农药新剂型,已经成为国际纳米农业领域的研究热点之一,也已在缓解农药滥用所造成的食品残留与环境污染等方面显示了良好的应用前景。
 
近十年来,美国、欧洲、巴西、印度、日本、加拿大等国家均相继开始了相关研究工作。美国环保署(EPA)以及欧洲议会已经颁布了关于纳米农药生产与使用方面的管理规则,美国先正达公司已经开始向市场推出了纳米杀菌剂农药新产品。
 
我国的纳米农药研究起步相对较晚。鉴于中国农药食品残留与环境污染的严峻形势,“十一五”计划期间,我国部署的“863”计划项目便已经开始支持农业纳米药物研究,并且取得了重要进展。此次启动的“973”纳米农药项目,有利于纳米农药制备理论与技术研究的深化与系统推进,加速高效、安全的绿色农药新剂型创制与应用。
 
所谓“纳米农药”,是利用纳米材料与制备技术,将原药、载体与辅剂进行有效高效配伍创制的农药制剂产品。
 
现代研究工作表明,纳米农药可以显著改善农药有效成分的生物活性、利用率和持效期,降低农药施用量和施用次数,减少农药流失和加速残留物降解。
 
培育新兴交叉学科
 
“前些年由于纳米材料与制备技术尚不成熟,纳米农药新产品即使研发成功也会因价格昂贵等因素而无法推广。如今随着纳米材料制备工艺与生产装备的长足进步,纳米农药已经迎来了实用化的发展新阶段。”崔海信说。
 
他表示,通过多学科交叉的协同攻关,纳米农药的发展前景非常广阔,“这是一个从无到有的过程。以前从事纳米研究的不懂农业,学农业的也不懂纳米,在该项目的实施过程中,通过不同专业领域专家之间的互相学习、交流与密切合作,可以促进相关学科的相互渗透与融合,逐渐发展成农业纳米科技的专业化学术队伍”。
 
在项目计划实施的五年间,崔海信与研究团队将以阿维菌素(农药生物)、高效氟氯氰菊酯(仿生农药)、氟虫苯甲酰胺(化学农药)这三种典型农药为研究对象,针对单子叶与双子叶两种模型作物,系统地开展纳米农药的制备理论与方法研究,以期实现以点带面,揭示共性规律的目的。
 
在崔海信看来,在目前国内外销售的上千种农药之中,选择以上三种大吨位与典型农药作为重点研究,是为了起到“抛砖引玉”的作用。
 
目前我国纳米科技的总体研究水平已经居于世界前列,但是纳米农业仍然属于比较薄弱的边缘学科。
 
“农药是一类品种繁多的化学品,因此纳米农药需要更多的专家来参与开发,才能由点到面全面铺开,单打独斗不能从根本上解决问题。”崔海信说。
 
但应当引起警惕的是,纳米农药在我国尚未进入商业化阶段,但有些商家已经开始以纳米技术为卖点进行宣传,崔海信希望国家相关部门能对此予以重视。
 
“纳米农药作为一种新生事物,政府有关部门应该从新产品审定、登记与生产流通等诸环节予以严格规范与系统管理,并引导农民正确理解与合理使用。”崔海信说。
 
《中国科学报》 (2014-04-29 第8版 生物)
 
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