冰河世界12天困难攻略

劉長令:對農藥談之色變是偏見

發布日期:2019/3/7 8:19:09 瀏覽量:1435

      “原本人們沒有農藥就沒飯吃,所以需要農藥;現在有飯吃了,我們開始考慮它的殘留、風險、環境污染等,這是對的。但不能因此就否定人們在農業生產中對農藥的需求。”中化國際創新中心首席科學家劉長令,在日前接受某新聞記者專訪時表示,人們談“藥”色變,實際上是對農藥有較深的偏見。

     劉長令1963年生于河南,曾任沈陽化工研究院總工程師,現任中化國際創新中心首席科學家,兼任中國化工學會農藥專業委員會主任委員及農藥(沈陽)國家工程研究中心主任。2014年,其研究團隊創建了綠色農藥分子設計和品種創制的“中間體衍生化法”,發表在化學領域頂級期刊《化學評論》上。

      中化國際(控股)股份有限公司脫胎于中國中化集團的橡膠、塑料、化工品和儲運業務,于1998年12月在北京成立,目前主營中間體及新材料、農用化學品、聚合物添加劑、天然橡膠等領域。2000年3月,中化國際在上交所掛牌上市。

農藥Agricultural Chemicals),指農業上用于防治病蟲草害及調節植物生長的化學藥劑,按品種分包括殺蟲劑、殺螨劑、殺菌劑、除草劑、植物生長調節劑等。
  公眾談“藥”色變,緣起甲拌磷等高毒性農藥
  劉長令認為,公眾談“藥”色變,很大程度上是受以前一些高毒農藥引發的事件影響。剛開始中國生產的農藥品種主要是高毒的有機磷類殺蟲劑,因此人們將殺蟲劑與農藥等同起來,但實際上這類真正令人談之色變的農藥”已經被淘汰許久。
  以前中國生產的許多殺蟲劑屬于有機磷類,如常用的對硫磷(1605)、甲拌磷(3911)、內吸磷(1059)、敵敵畏等。這些常用的有機磷農藥中,根據大鼠急性經口半數致死量(LD50,數值越小毒性越大),有LD50量在4 mg/kg ~10 mg/kg的內吸磷,2.1 mg/kg~3.7 mg/kg的甲拌磷等高毒性農藥
  根據農業生產上常用農藥(原藥)的毒性,按照急性口服LD50數值,分為劇毒、高毒、中等毒、低毒和微毒五類。據統計,目前中國批準使用的農藥94%都屬于低毒和微毒級別, 5%屬于中等毒。
  2002年原農業部發布公告,禁止內吸磷(1059)、甲拌磷(3911)等高毒農藥在蔬菜、果樹、茶葉和中草藥材上使用。
  劉長令提到,曾經還有一種令人色變的農藥則是滴滴涕(DDT)。在農藥的歷史上,DDT 是第一個被人工合成的廣譜而高效的有機氯殺蟲劑。1939 年瑞士化學家首先發現 DDT 可以作為殺蟲劑使用,并于1948年獲得了諾貝爾生理和醫學獎。自此,以 DDT 為首的有機農藥成為糧食增產的重要手段,彼時每年減少的作物損失約占世界糧食總量的 1/3。
  上世紀70年代左右,中國引入滴滴涕。在全球使用幾十年后,人們發現滴滴涕類農藥具有較高的穩定性和持久性,用藥6個月后的農田里,仍可檢測到滴滴涕的蒸發。此外滴滴涕極易在人體和動物體的脂肪中蓄積。
  中國在1982年禁用了滴滴涕,但是仍然將其用于應急病媒防治、三氯殺螨醇生產和防污漆生產。2009年原環境保護部發布公告,要求禁止在中國境內生產、流通、使用和進出口滴滴涕,但保留了緊急情況下用于病媒防治的可能。
  滴滴涕類農藥的毒性來自于富集而產生的毒性,也就是說如果有殘留,由于人體不能靠代謝排出去,體內的滴滴涕就會富集,從而產生高毒性。劉長令介紹,現在的農藥在上市前,如果檢測出有蓄積毒性,即停止開發,不會被批準上市。
  “我們永遠都無法說農藥沒毒,永遠不能否認農藥有殘留。”劉長令表示,化學品毒性和殘留問題,都需要得到正確的認識,是否產生危害都與量有關,“那氯化鈉的大鼠急性經口LD50差不多是3750mg/kg,氯化鈉就是食鹽,每天食用超過20克,長期下來就會對身體有害。事實上,現在使用的農藥中沒有富集性,且一部分農藥的大鼠急性經口毒性低于食鹽,在食物中的殘留量也遠低于0.05mg/kg。”
  此外,農藥的殘留問題還與使用的規范化有關。劉長令向記者介紹,假如一種農藥一畝地只需要用1克,在做實驗階段就會用100克去做。在“極端施藥”的情況下,測量并規定最大殘留限量(在食品或農產品內部或表面法定允許的農藥最大濃度,mg/kg)、每日允許攝入量(人類終生每日攝入某物質,而不產生可檢測到的危害健康估計量,mg/kg bw)等殘留限量標準。
  其次,施藥有安全間隔期,就像有時候人吃完藥以后要過30分鐘才能吃其他東西。農藥也是一樣,用完某種藥以后,一般會規定過多少天之后才適合采收。
  因此劉長令認為,如果沒有“瘋狂用藥”或“著急采收”,并不會存在農作物藥物殘留導致人類的健康問題。
  農藥仍是治理農作物病蟲草害的首選
  “現在60歲左右的人,都經歷過沒有飯吃的日子,我們小的時候根本沒有農藥,但作物收成也非常非常低。”劉長令表示,完全不施藥情況下的糧食畝產,在以前尚無法讓所有人吃飽,更不要說解決現在14億人口的溫飽。
  而如今,人口依然在增長,隨著工業化發展,耕地面積相對來說還在減少。在這種情況下,只能通過提高農作物單產來保障人們的口糧。
  劉長令提到,提高單產的方式有很多,比如種子、土壤管理、各種作物保護措施等等,實際上都在使用,但效果并非立竿見影,尤其是在防治病蟲草害方面,農藥仍然是首選。
  劉長令介紹,40年前曾經歷過的一件事,小麥田爆發一次蟲災,當時沒有農藥,組織了數百學生去抓蟲子。“這么多人進地里滅蟲,蟲是滅光了,莊稼也破壞得差不多了,收成也沒有了。”
  此外,包括黃瓜霜霉病、馬鈴薯晚疫病等農作物病害可以通過氣體傳播,也就是說只要有一個黃瓜葉子或馬鈴薯葉子得了病,人一經過或者刮過風,整個大棚都會爆發疾病。“農作物和人一樣,不生病的時候要保持良好的營養、預防疾病,但生病了就要吃藥。”
  得了霜霉病的黃瓜葉子
  此前采訪的多位科學家也表示,糧食增產的辦法除了生物技術,就是化學農藥。劉長令認為,生物技術是讓農作物抗病蟲害的辦法之一,但作物一個生長季可以受到數種或幾十種病蟲害的危害,目前的生物技術尚未能實現讓一種農作物抵御所有病蟲害,因此生物技術和化學技術需要結合使用。
  據劉長令介紹,世界糧農組織(FAO)有一項統計表明,通過合理地使用農藥,作物產量的損失可以減少40%,同時也可以減少作物本身抵御病蟲害而產生的毒素,利于人畜健康。
  此外,劉長令還提到農藥市場的反應。2018年受環保治理的影響,部分農藥的生產受到限制,價格不斷上漲。原本一噸價位在30萬左右的殺菌劑氟環唑,在2018年8月時價格飆升至68萬元/噸。
  “這就簡單地說明一個問題,農藥的需求是剛性的,少了價格就會上漲。
  農藥的創制與醫藥相似:研發時間長、成功率低
  與醫藥相似,國內的農藥也是從仿制藥開始。劉長令表示,在目前常用的六七百種農藥中,大約有98%左右的農藥均為仿制藥,國內擁有自主專利權的農藥少之又少。農藥和醫藥都存在著研發周期長、成功率低從而導致風險大、投入高的問題。劉長令認為,和醫藥相比,農藥對成本的要求更加嚴格。
  “舉個很簡單的例子,沒有人到醫院會說,你這個藥太貴了,我不用。你肯定認為哪個藥好用就用,貴就貴點。”劉長令說,“但是農藥不一樣,太貴就不會有市場,大不了種地的人這次就選擇少收成。
  以前由于普遍的檢測技術較為落后,三五年一款農藥就能研究或仿制出來,隨后上市,包括其對生態環境的影響也并未得到充分認識。
  隨著技術越來越先進,人們具備了更多種毒理學測試和環境評價的能力,對農藥安全的要求也越來越高。劉長令介紹,1956年左右從800個化合物中就能篩選出一個產品,到了1970年需要8000個化合物篩選一個產品,1980年后大約2萬個化合物才能篩選一個產品,現在基本上16萬個化合物才能篩選出一個產品。
  以一個30人組成的團隊來合成16萬個化合物,每人每年約合成150個,則差不多需要35年時間。這就使得農藥創制的周期變得很長。劉長令表示,目前號稱一個產品研發需要12年,實際指的就是開發階段,并未包括前期研究階段。
  除了周期長以外,成功率低也是一大“勸退因素”。在尋找化合物的階段,研究人員發現一種化合物具有很好的活性,可以優化、衍生或修飾;在功能上合適的話,接下來要進行各種毒性測試、殘留和代謝研究與檢測,生態環境風險評估等,包括低毒、低殘留、有無致癌性、無突變性,無致畸性、對蜂鳥魚蠶、土壤和水等生態環境等有多大影響,這一研究過程需要6到8年,大多候選品種在這一“大浪淘沙”的過程中被淘汰。進入工業化生產階段后,則需要研究合成工藝,性價比不好的候選品種依然被淘汰,隨后進行小試、中試,再到產業化大規模生產。與醫藥一樣,每一步測試的淘汰率都非常高,也就意味著成功率低。
  上世紀80年代,劉長令發現部分農藥雖然品種不一樣,但其使用的原料或中間體一樣,隨后劉長令在25年間發表了一系列相關論文,并創建了“中間體衍生化法”。
  1997年,劉長令團隊發表了《淺談中間體的共用性》論文; 2014年受邀在化學領域頂級期刊《化學評論》發表綜述論文“中間體衍生化法在新農藥創制中的應用”。2017年,《化學評論》的影響因子為52.613,在化學化工領域期刊中排名第一,在全球期刊影響因子排名中超過《自然》和《科學》。
  劉長令向記者介紹,中間體衍生化法是基于逆合成分析和現實生產的可行性基礎創建的。比如觀察一個房子,各種類型的房子可能長相用途不一,但往前推,觀察其框架、設計和原料,最后發現原來就是沙子、水泥、鋼筋、磚頭等幾種原料。
  農藥也是一樣,大多數農藥都是由最開始的幾個原料組成的,通過各種不同的反應,最后得到不同的產品。選對了中間體就選對了原料,選對了安全且價廉原料來做反應,就意味著成功了一半,提升了研制低毒、安全、性價比高候選品種的幾率,也就提高了研發的成功率。
  天然產物是實現農藥綠色化的重要途徑,在這一過程中,劉長令團隊以天然產物為模板和中間體,發明了肉桂酸衍生物類殺菌劑氟嗎啉,成為國內第一個在中國、美國和歐洲獲得專利權的農藥品種。此后又發明了僅含碳氫氧三種元素、可用于蘋果樹腐爛病等防治的殺菌劑丁香菌酯,和具有殺菌、抗病毒、促進作物生長調節活性的唑菌酯,并制定了唑菌酯原藥及制劑兩項國際標準。
  農藥的未來:低量高效,環境相容
  對于未來的研究方向,劉長令認為,農藥和醫藥一樣,始終不變的課題就是新產生的病蟲草害及抗性管理。受氣候環境的影響,新的病蟲草害時有發生,而任何藥物,長期使用就會產生抗性。劉長令表示,新產生的病蟲草害及抗性管理,都需要不斷開發新產品;而農藥的棘手問題就是防治對象變異快。
  對醫藥而言,目前人類約每20-30年繁衍一代,高等生物產生抗性的機理雖然復雜但每一代變化不大。而農藥面對的是低等生物,繁衍速度快,變異也快,比如螨蟲在緯度較高的地方一年可以繁衍30多代,而哪些變化會影響病蟲草害產生抗性,將是農藥研究亟待攻克的問題。
  就生態環境和人類健康的影響,就是要考慮環境相容性,劉長令表示,現在的檢測技術已經完全可以達到微克級(ppm,溶質質量占全部溶液質量的百萬分比來表示的濃度),有些甚至納克級(ppb,溶質質量占全部溶液質量的十億分比來表示的濃度)。如果在納克級檢測出來有明顯問題,也會在研究過程中被淘汰。
  但另一方面,也存在某一款藥物可能對某一種生物有害,但經生態環境風險評估依然被批準銷售。這則是因為在尚未出現更好替代品的情況下,若對當下對環境的潛在影響風險較小,就選擇保留。劉長令向記者舉了個例子,比如某種小麥除草劑,可能對魚的毒性較高,但這種小麥田離有魚的地方比較遠,在安全評估后認為沒有那么大的風險,對魚的影響小到一定閾值以下,也會批準上市。
  “做任何事情是一個平衡,農藥不用不行,但用了就希望它對生態環境的影響盡可能低。”劉長令表示。
  2015年,原農業部下發《到2020年農藥使用量零增長行動方案》。2017年年底,原農業部表示,已提前三年實現農藥零增長的目標。
  作為農藥創制人員,劉長令認為,所謂“零增長”,其實只是在使用量上進行了限制,隨著技術的進步,在保證產量的情況下,實現農藥“零增長”甚至“負增長”并不困難。
  “如目前在產業化開發中的除草劑,測算下來一畝地最多只需要用4克,而草甘膦一畝地差不多要使用100克,如果成功上市并實現對草甘膦的替代,使用量大幅減少不成問題。”
  所以在劉長令看來,對農藥的使用規制,并不僅僅是使用量零增長,而是通過對生態和環境毒性愈加全面的檢測,將不合規的老產品淘汰。未來高效又安全環保的綠色農藥將大有作為,尤其非常需要環境相容的綠色農藥品種。
  “零增長是第一步,之后是安全環保低風險,雖然沒有任何一樣東西是零風險的,但效果好、環境相容、零風險、綠色農藥的創制與應用是終極目標,也是必然的發展趨勢。”劉長令表示。

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