发展简史
农药伴随人类改造自然、利用自然已有了100 多年的历史。农药不仅在疾病防治、植物保护中发挥了巨大作用,促进了农业的发展,给人类带来了巨大的经济效益,而且在人类生存过程与疾病斗争中发挥了重大作用。特别是在毁灭性的自然灾害和非洲抗御疫病的斗争中,拯救了千百万人的生命。然而农药本身具有毒性及副作用,由于人们在长期使用农药过程中只重视有利的一面,而忽视了不利的一面,结果出现了像农药残留毒性、病虫抗(耐)药性上升,次要害虫大发生,环境污染,生态平衡破坏等一系列的问题,成为当今人们迫切需要解决的问题。
20世纪初,随着昆虫生理学、真菌生理学、植物生理学的诞生,推动了昆虫毒理学(Insect Toxicology)和杀虫剂毒理学(Toxicology of Insecticides)的发展,杀菌剂和除草剂的毒理学研究也相继兴起。鉴于“农药”一词是杀虫剂、杀菌剂、除草剂以及其他农用药剂的总称,故统称之为“农药毒理学”(Toxicology of Pesticides)。
自1962年《寂静的春天》一书问世以来,人们对农药的功过有了新的认识。农药是一把双刃剑,关键在于合理使用与科学管理。人们在不断开发化学农药的同时,又开始植物源农药的开发,提出研究和开发“绿色农药”的新概念。科学家预料将有一些植物杀虫剂改造成农药剂型(Pesticide Formulation)[8],因此,提出了农药剂型毒理学、农药环境毒理学和农药宏观毒理学等新的分支学科,进一步丰富了农药毒理学的内涵。
农药剂型毒理学从可持续发展战略目标出发,促进未来世界农药沿着高效(超高效)、低毒安全、生物合理性和环境相容性好的方向发展。特别是农药剂型的智能化将为农药的研制提供一个新思路。农药剂型的水性化(水基化)和水分散粒剂将越来越受到人们的重视,并具有广阔的发展前景。一种原药可按不同用途加工成多种剂型,一种剂型可有不同有效成分含量的多种规格。两种或两种以上的有效成分还可加工成多种规格的复方制剂。每种剂型按使用性能都有特定的质量指标,例如粒度、浮化性、悬浮性、分散性、贮藏稳定性。由此可见农药加工的主要目的在于:
第一,符合施药技术的方便使用(如喷雾、喷粉等)。
第二,把尽量少的有效成分均匀地分散到应用对象所在的表面或空间,使药效充分发挥。
第三,比较安全地使用,减轻作物药害,减少人畜及非目标生物的中毒机会和环境的污染。
第四,提高有效成分的稳定性,延长药效期。
第五,便于包装、贮运和销售。国际上对部分商品农药规定了统一的标准和测定方法。
农药的宏观毒理学是2004年中国农业科学院屠豫钦[9]提出的新概念。他指出,农药一旦喷撒到目标物上,即开始了向有害生物作用靶位转移的漫长历程,因此,将这个历程区分为两个范畴,即进入有害生物体内以后的体内剂量转移是传统的生理毒理学研究领域,属于“微观毒理学”范畴;之前发生在生物体外的剂量转移历程尚未被作为毒理学问题研究,但许多边缘科学的大量科学事实和现象说明它们实际上属于毒理学问题,应属于“宏观毒理学”范畴[10]。
图137 屠豫钦
屠豫钦在“论农药的宏观毒理学”一文中对农药宏观毒理学现象的七个方面进行了毒理学本质的分析和综述,即:
第一,生物体同农药的接触方式和机制与农药发生有效接触是害物摄取中毒剂量之关键。
第二,生物体次生物质外分泌物的宏观毒理学意义。
第三,农药对害物的接触通透作用与假性膜在作物表面上,药剂如何同害物发生有效接触,是向害物体内进行剂量转移的关键。
第四,农药对于生物表面的通透作用机制。
第五,农药的沉积分布状态对于害物种群的选择压力。
第六,微气候对农药毒力水平的影响。
第七,宏观毒理学是农药使用技术研究的理论基础。他指出,宏观毒理学现象是农药剂量转移过程中密切相关、互相衔接的毒理学相关环节,微气候和农药喷洒方式则是完成毒理学进程的必要条件和手段,但也会改变农药的作用方式和毒理学效果。然而长时期来,新农药研制、农药剂型和制剂加工、害物化学防治、植保机械研制等重要领域之间极少沟通,因为缺乏必要的沟通基础。在农药剂量转移过程中所发生的种种宏观毒理学现象,就是这种沟通的理论基础。对农药宏观毒理学的研究将大幅度提高农药的使用技术水平,大幅度降低农药用量,并将为促进农药剂型和制剂的设计、纳米农药技术的研究开发、植保机械的设计研制和农药使用技术的设计、高性能助剂乃至新型合理化农药的研究开发,提供许多创新的契机。