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植物源农药表面活性剂研究

作者:admin 更新时间:2019年05月24日 09:23:38

  [提要]随着现代化技术的发展和人们生活水平的日益提高,传统化学农药在使用过程中的很多缺点都逐渐显现出来了,也慢慢被人们所重视。植物源农药来源于自然,具有环保、长效、易光解、无残留等优点。运用表面张力法筛选出的植物源农药表面活性剂,能够增强药液在植物叶片上的持留和铺展能力,从而提高药液的有效利用率,减轻对环境和人体的危害。


  作者:王东宏,李丹东,李春城


  关键词:传统化学农药;缺点;植物源农药;优点;表面张力法;表面活性剂


  本文为大学生科技创新项目“表面张力法筛选植物源农药表面活性剂的研究”(2013006),指导教师:田云飞


  中图分类号:TQ450文献标识码:A


  收录日期:2014年5月4日


意彩彩票开户  一、研究目的、意义及背景


  随着人们对传统化学农药的高毒、高残留、害虫抗药性、杀伤天敌、污染环境、危害人体健康等问题的广泛关注。研究和开发环境友好型农药成为了人们的迫切需求,生物农药特别是植物源农药成为了研究的热点。


意彩彩票开户  植物源农药在大多数情况下对人畜低毒,而且在环境中易降解,残留量小。作为生物防治重要组成部分的植物源农药、加快发展、加速产业化是顺应人类生活质量的提高和社会进步的必然选择,是保证农业可持续发展的重要手段,是今后农业工业发展的方向。我国每年使用农药100万吨(制剂)左右,防治面积达3亿公顷次以上,但由于对农药使用技术理论和技术措施的研究严重不足,普遍采用大容量、大雾滴喷雾技术的原因,我国农药有效利用率很低。我国已成为农药生产大国,但国内制剂、剂型的研究和产品质量与国外相比仍有很大差距,主要表现为一些制剂因湿润性、渗透性和叶片沉积型差等原因造成药效不稳定。因此选择适当的表面活性剂添加到植物源农药中使药效得以充分发挥意义重大。


意彩彩票开户  二、传统化学农药的一般缺点和植物源农药的诸多优点


  传统化学农药的广泛使用,在保障农作物高产和稳产方面发挥了重要作用,然而传统化学农药的长期使用导致害虫产生的抗药性,迫使人们不断地加大药量剂,从而造成了越来越多的环境污染和危害人体健康等诸多问题。导致这些问题最主要的原因是农药的残留。所谓残留,即农药使用后残留在生物体、食品(农副产品)和环境中的农药原体、有毒代谢、降解物和杂质的总称。残留的农药具有一定的毒性,是一种严重的化学危害,这样对人体的健康就构成了直接或潜在的危害。


  植物源农药就是直接利用或提取植物的根、茎、叶、花、果实和种子等,或是利用其次生代谢产物制成具有杀虫或杀菌作用的活性物质。植物源农药是发展有机农业、促进农业可持续发展的理想农药。在国家“十五”和“十一五”科技攻关重大项目及科技成果转化基金项目中,均有植物源农药项目,植物源农药的深入开发是目前研究的热点。植物源农药与传统化学农药相比具有诸多优点,一是化学结构新颖:在漫长的进化过程中,植物为了生存,可产生多种有昆虫毒性的化合物,其中某些结构复杂多样的毒性化合物,用传统方法是不可能制造出来的;二是对环境安全:植物源农药活性成分是自然存在的物质,自然界有其顺畅的降解途径,不会污染环境;三是选择性高:来自植物的杀虫活性物质具有高度的靶种选择性,或通过共同进化而建立的特殊选择性,是自然界长期选择的结果,故对天敌较为安全,在这一点上,任何传统杀虫剂都不可比拟;四是不易产生抗药性:多数植物源农药成分复杂,能够作用于有害生物的多个器官系统或某一系统中的多个靶标,有利于克服有害生物的抗药性;五是原料来源广泛:植物源农药来源广,资源丰富。而且我们所应用的源植物都是北方植物,可以人工栽培,原材料充足,资源广泛,具有广阔的市场潜力,还可带动北方地区药用植物的种植和农业收入。


意彩彩票开户  目前,在国内外针对植物源农药的研究已经取得了一些成果,但已经成型的剂型却很少,原因是在植物源农药的研究过程中还存在很多的不足之处,例如:活性成分的复杂性和含量的不稳定性。天然产物的稳定性,从植物中提取分离的活性成分,虽然从结构上看与传统化学农药没有什么差别,但它与传统化学合成农药的本质在于其稳定性较差,从植物中提取分离活性成分,其组成之复杂超过人们的预期,这不仅使提取分离工作较难,而且难以明确各成分之间的关系到底是协同、增效还是拮抗,给杀虫抗病机理研究造成了困难。常出现是杀虫效果好,但说不清其根本原因。在自然界可以被其他生物利用分解。这一方面是它的优点,但在应用中将面临稳定性较差的难题。一般的液剂,其保持期很难超过年。制剂加工的特殊性,由于植物提取的成分复杂和种类繁多,要求在制剂加工过程中,必须采用不同方法加工或采用不同的剂型,使应用效果最大限度地得以发挥。


  三、有关表面张力和影响表面张力系数的因素问题


  表面张力就是沿液体表面层,能使液体表面收缩的作用力。液体由于表面张力的作用而具有自发收缩成球状的趋势,表面张力的大小可用表面张力系数来描述。表面张力系数在数值上等于液体增加单位表面面积时,外力所需做的功。喷洒农药时,需要将药液分散成许多极小的液滴,液体的表面积将增大很多,因此,需要消耗外界的能量。实验表明,影响表面张力系数的因素有:液体的温度、液体的纯度和相邻介质。温度越高,表面张力系数越小,当液体沸腾时,表面张力系数为零。当液体中掺入某种物质时可以显著地减小表面张力系数,这类物质称表面活性物质。在喷洒农药时,药液在叶面上会自发聚集成液滴将严重影响叶片对药液的吸收,这时加入表面活性物质可降低药液的表面张力系数使药液尽量在叶面上延展分布,提高植物对药液的吸收。


  四、农药领域常见的三种表面活性剂


  表面活性剂可将无法使用的农药原药制成可以使用的农药制剂。它作为一种农药助剂应用在农药上,不但可以提高农药的使用效果,改善药液在叶片上的润湿作用,从而减小农药的用量,减轻农药对环境的影响,并为农业生产带来巨大效益。农药领域常用的表面活性剂有三种:1、烷基多苷(APG)及葡萄糖酰胺(AGA);2、醇醚羧酸盐(AEC)及酰胺醚羧酸盐(AAEC);3、单烷基膦酸酯(MAP)及单烷基醚膦酸酯(MAEP)。这些表面活性剂具有生物降解性好,对皮肤刺激小,性能优良,与其他活性剂易配伍的优点,此外还具有增溶、乳化、润湿、消泡和起泡等应用性质。通过界面膜发生作用,各种类型的界面上发生吸附,改变界面状态,从而实现或改善化学过程。


  烷基多苷(APG)的HLB值在生产中可调节,并具有可降解性,不污染农作物和土壤,吸湿、增湿性好等特点,因此,它作为水剂农药乳化剂不仅可以调节土壤湿度,还可以使除草剂、杀虫剂、杀菌剂有显著地降本增效作用,增效率在30%以上。葡萄糖酰胺(AGA)刺激性较少,对皮肤温和;增溶作用良好;润湿性能突出,也可用做乳化剂。另外,酰胺键具有良好的耐酸、耐碱、耐热性能,醇醚羧酸盐(AEC)具有卓越的增溶能力、润湿性、乳化性、良好的易配伍能力、容易被生物降解等优点。酰胺醚羧酸盐(AAEC)初始毒性和二次毒性都很低的表面活性剂,可完全生物降解,属环境友好型表面活性剂。单烷基膦酸酯(MAP)具有较低的表面张力、良好的稳定性及乳化、分散、润湿的特性。单烷基醚膦酸酯(MAEP)通常是指单酯质量分数在90%以上,与其他表面活性剂相比具有毒素低、刺激性小等优点。


  因为表面活性剂质量浓度对农药的吸收起关键作用,所以通过配比不同浓度的表面活性剂进行试验对比,从中确定合适配比量值添加到植物源农药中,从而提高药液的有效成分的活性,进而就减少了用药量,降低了产品成本,减轻了对环境的污染。


意彩彩票开户  将上述三种表面活性剂分别加入到植物源农药中,通过表面张力法分别测出其表面张力,最终研究得出单烷基膦酸酯(MAP)及单烷基醚膦酸酯(MAEP)这种表面活性剂添加后使得药液的表面张力相比于另外两种表面活性剂添加后的药液的表面张力较小。因此,单烷基膦酸酯(MAP)及单烷基醚膦酸酯(MAEP)这种表面活性剂可以明显增强药液的表面活性,使液体表面张力明显下降,从而提高有效成分的活性,减少了用药量,减轻了对环境和人体的危害。

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