“一点到位”的纳米农药


来源:中国科学报

[导读]  利用纳米技术将农药粒子从传统的5微米降低至100纳米,农药的功效会得到充分发挥。一方面,发挥纳米载药粒子的小尺寸与大比表面效应,增大作物叶面和有害生物表面的黏附性与覆盖率,进一步通过纳米载体的表面基团修饰增加农药液滴的叶面亲和能力,克服疏水性叶面的农药沉积障碍,减少叶面农药脱落,提高生物利用度。另一方面,利用纳米材料负载农药粒子,拟合作物防治需求曲线,实现药物的控制释放,减少农药施用次数,从而避免了农药滥用引发的食品安全问题。

中国粉体网讯  从事纳米技术研究的学者很少关注农业,开展农业应用研究的专家也很少钻研纳米技术,这一现象近年来正逐渐改观。1117—18日,第一届纳米科技与农业可持续发展国际会议在北京召开。中国农业科学院成功开发了一批高效安全的杀虫剂、杀菌剂、除草剂等纳米农药新剂型,引起了国内外与会代表的高度关注。

 

研究结果显示,纳米农药制剂可显著地增强药效功能、延长持效期、提高生物利用度、杜绝有害溶剂与助剂,从而大幅度节约施药剂量,降低农产品残留和环境污染。


据悉,中国农科院于2014年启动了国家纳米农业领域的第一个“973”计划项目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,目前正致力于产业化开发和应用推广研究。

 

纳米是一个长度单位,即10-9米,纳米科技是在0.1~100纳米尺度空间内,研究物质属性和制造精密材料和机器的科学。纳米技术与信息技术、生物技术一同构成了现代科技前沿的三大主导学科。 


纳米技术是在纳米尺度范围内研究材料的性质和应用的一种技术,主要包括纳米尺度物质的制备、复合、加工、组装、测试与表征,实现纳米材料在原子、分子尺度上的可控制备,并为其应用奠定基础。纳米技术发展迅速,已经渗透到化工、医药、能源、材料和生命科学等各个领域,给人们的生活带来极其深远的影响。 


纳米科技与传统农业产业结合,正在推动传统农业在许多交叉领域不断孕育新的重大突破,形成了新兴高端农业技术体系的生长点。当前,纳米科技在农业上的集成应用呈现多点突破之势,其中之一便是利用纳米材料的靶向传输与控释功能,改善化肥、农药、兽药以及饲料等农业投入品的有效利用率,降低残留与污染。

利用纳米技术将农药粒子从传统的5微米降低至100纳米,农药的功效会得到充分发挥。一方面,发挥纳米载药粒子的小尺寸与大比表面效应,增大作物叶面和有害生物表面的黏附性与覆盖率,进一步通过纳米载体的表面基团修饰增加农药液滴的叶面亲和能力,克服疏水性叶面的农药沉积障碍,减少叶面农药脱落,提高生物利用度。另一方面,利用纳米材料负载农药粒子,拟合作物防治需求曲线,实现药物的控制释放,减少农药施用次数,从而避免了农药滥用引发的食品安全问题。 


除了通过提高农药有效利用率,减少农药使用量之外,通过纳米化提高难溶性农药粒子的分散性和溶出速率,还可以大大减少农药制剂成分中的有机溶剂使用量,从而减少有害溶剂与助剂流入环境造成污染。 


目前,上述纳米农药新剂型分别在华北、西北、华东、华中、华南等农业主产区,选择典型作物与防治对象,开展田间药效试验。事实上,纳米材料因其尺寸小、结构特殊,而具有许多新的理化特性,如小尺寸效应、大比表面积、高反应活性、量子效应等。这些特性使纳米科技给各个领域带来革命性的变化,各种纳米材料在医药、电子、化妆品中广泛使用。

 

然而,在造福人类的同时,纳米材料也可能会给环境和人体健康带来影响。据了解,农药的发展趋势是水基化和溶剂无害化。目前乳油、微乳剂等传统农药剂型中大量使用的苯类、醇类和酮类等极性溶剂,具有较高的急性毒性,并且容易渗透到农田和地下水中,分离和消除难度高,对环境和食品安全具有一定的威胁。


此外,现有农药剂型的表面活性剂使用量大,在成本上优势也不明显。  纳米农药制剂颗粒小,比表面积大,表面能高,容易发生团聚、分层、沉降等现象,进而影响纳米农药制剂的综合性能。专家认为,提高水基化纳米农药储存的稳定性也是日后的研究热点之一。 


就目前状况而言,应加大科技投入,深入开展纳米材料与技术的农业应用机理研究工作,紧密结合农业生产实际,面向市场需求,探索合理的产学研模式,加速研究成果的产业化,是推进纳米农业技术研究的有效途径。


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