环境友好型农药仲丁灵水分散粒剂的研制及环境安全性分析

摘要

农药是人类防治农林病、虫和草害的重要手段，社会发展和科技的进步推动了农药工业不断创新，随着市场竞争的加剧和人类对环境保护意识的加强，人们对农药安全性的要求也日益严格。传统的农药剂型乳油、可湿性粉剂和粉剂等，因含有大量的苯类有机溶剂及粉尘，对环境和生产使用者造成严重的污染和危害，研究开发安全、高效、绿色环保的新剂型迫在眉睫。农药水分散粒剂是目前开发的新剂型，它具有农药原药含量高、无溶剂、低粉尘、使用方便、环境友好等优点，在国内外市场上备受欢迎。本论文在综合了大量文献和市场调研的基础上，旨在开发仲丁灵的环保新剂型，将目前市场上除草剂仲丁灵单一的乳油剂型，开发加工成固体水分散粒剂新剂型。新剂型放在水中能快速崩解、分散，形成高悬浮的水分散体系，且田间使用时依然保持较好的除草效果，同时具有更多优点，从源头上减少农药及其使用过程中对环境的危害，使其具有更广阔的应用前景，为社会经济的可持续发展做出贡献。
　　论文的实验研究内容主要包括以下6部分：
　　（1）仲丁灵可湿性粉剂的配方研制。实验根据可湿性粉剂的配方要求，结合仲丁灵的理化性质，通过对载体和助剂的单因素筛选，对分散剂体系的正交优选，综合制剂成本，优选出仲丁灵可湿性粉剂的最佳配方为：仲丁灵原药44.5％，膨润土44.5%，DBS-Na为6%，木质素磺酸钠为3%，羧甲基纤维素（CMC）为1%，聚乙烯醇（PVA）为0.5%，三聚磷酸钠为0.5%。整个仲丁灵可湿性粉剂配方选定后，按照国标测定方法对可湿性粉剂各性能指标进行测定，均符合国标要求。所制得粉剂中，仲丁灵有效成分含量为41%。
　　（2）仲丁灵可湿性粉剂的田间防效实验。用研制出的仲丁灵可湿性粉剂样品进行农田杂草去除实际药效对比实验，得出：随着粉剂用量的增加，对实验田杂草株防效和鲜重防效均显著增加；与对照48%仲丁灵乳油相同剂量的处理效果相比，综合株防效相当；田间推荐商品剂量为330g～380g/667m2，应在墒情好的条件下施药，施药后要立即混土，以提高防效；施药后不同时期观察，小麦生长发育正常，未出现药害，秋季测产结果，与对照剂量相同的48%仲丁灵乳油剂型相比，两者除草增产效果相当。实验结果说明新剂型未破坏仲丁灵结构，影响其使用效果，为仲丁灵水分散粒剂剂型研究、农药登记和农业生产提供了依据。
　　（3）仲丁灵水分散粒剂的研制实验。依据可湿性粉剂的配方，以羧甲基纤维素和聚乙烯醇为粘结剂，通过干法挤压造粒的加工工艺方式，制得仲丁灵水分散粒剂，并确定了仲丁灵水分散颗粒剂的制备工艺流程。通过对各项技术指标测定，均达到农药水分散粒剂质量控制标准，说明产品合格，达到了预期设计目标。
　　（4）仲丁灵水分散颗粒剂的形成机理及特性研究。实验采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线粉末衍射仪（XRD）、红外光谱仪（IR）和差示扫描量热仪（DSC）等现代检测手段，对仲丁灵水分散粒剂的结构和性能进行了表征；研究了粒剂各组分之间的相互作用、粒剂的微观结构和表面形态,并对可能的形成机理进行了探讨。粒剂的构成结构是由农药活性成分和助剂中具有粘性的物质通过胶结作用，构成具有一定刚度的骨架结构而形成；颗粒接触点连结的强度主要来源于外部压力带来的有效接触应力及粘粒间的分子引力，这种连结强度是比较低的；由于骨架颗粒松散堆积，相互支架构成的孔隙，连通性好，易透水，牢固性差，从而在水中分散时易崩裂。崩解后的药粒之所以悬浮稳定性较高，主要是因为粒剂中存在的表面活性剂木质素磺酸钠的亲油基朝向药粒，亲水基朝向水相，故在药粒和水两相界面上形成定向排列，因极性基团的电离，将粒子团团包围，使粒子之间彼此分开，由于同电荷相互排斥，阻止了凝聚，从而提高了分散液的稳定性；另一方面水溶性高分子物质羧甲基纤维素，聚乙烯醇以及三聚磷酸钠，被药粒吸附后形成的水化膜对药粒的保护作用以及增黏作用三者共同达到阻止药粒凝集从而提高稳定性的目的。新剂型中，原药与各个助剂之间以及各助剂相互之间不存在化学键，仅存在某些分子间作用力，新剂型未破坏原药结构，因此对除草效果不会产生影响，达到了剂型改制最初的设计目的。
　　（5）对仲丁灵新剂型的环境安全性进行了实验分析。通过仲丁灵水分散粒剂对土壤微生物种群和土壤呼吸强度的影响实验、仲丁灵水分散粒剂对土壤中蚯蚓的毒性研究实验，分析得出仲丁灵水分散粒剂对环境是安全的；通过仲丁灵乳油中所用有机溶剂(BTEX)对人体、动植物、土壤、水、大气环境的影响和国内外对有机溶剂的使用限制，对仲丁灵乳油进行了环境安全性分析，并对仲丁灵水分散粒剂所用各助剂进行了环境安全性评价，进一步说明新剂型与传统乳油剂型相比是环保安全的。
　　（6）对比仲丁灵乳油和仲丁灵水分散粒剂的经济效益。通过分析计算得出，生产1吨仲丁灵水分散粒剂所需投入的原料成本为26477元人民币（折合26.5元/kg）与生产1吨乳油成本40000元（折合40元/kg）左右相比，新剂型可以产生较好的社会经济效益。

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1 绪 论

1.1 农药剂型的应用研究进展

1.2 除草剂仲丁灵的应用研究进展

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 课题研究的内容

2 仲丁灵可湿性粉剂的理论基础及测定指标

2.1 可湿性粉剂的概念、特点和性能要求

2.2 可湿性粉剂的理论基础

2.3 可湿性粉剂的各项指标及测定方法

3 仲丁灵可湿性粉剂配方的研制

3.1 实验材料与仪器

3.2 实验方法

3.3 结果与讨论

3.4 小 结

4 仲丁灵可湿性粉剂的田间防效实验

4.1 材料与方法

4.2 实验结果与分析

4.3 小 结

5 仲丁灵水分散颗粒剂的研制实验

5.1 材料与方法

5.2 结果与讨论

5.3 仲丁灵水分散粒剂各项性能指标的测定

5.4 仲丁灵水分散粒剂的制备工艺流程

5.5 小 结

6 仲丁灵水分散粒剂的表征和形成机理探讨

6.1 实验药品与仪器

6.2 实验方法

6.3 结果与讨论

6.4 仲丁灵水分散粒剂形成机理的探讨

6.5 小 结

7 农药仲丁灵新剂型的环境安全性实验分析

7.1 仲丁灵水分散粒剂对土壤微生物种群和土壤呼吸强度的影响

7.2 仲丁灵水分散粒剂对土壤中蚯蚓的毒性研究

7.3 仲丁灵乳油中有机溶剂对环境的影响

7.4 仲丁灵水分散粒剂中各助剂的环境安全性分析

7.5 仲丁灵乳油和仲丁灵水分散粒剂的经济效益分析

8 研究结论与展望

8.1 研究结论

8.2 展 望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果