化學農(nóng)藥之戰(zhàn)

化學農(nóng)藥之戰(zhàn)
 來源：《科學新聞》雜志

　　農(nóng)業(yè)與農(nóng)藥的兩極關(guān)系已經(jīng)演變?yōu)檗r(nóng)業(yè)－農(nóng)藥－環(huán)境的三極關(guān)系，農(nóng)藥不但要促進農(nóng)業(yè)的發(fā)展，還必須符合環(huán)境保護的要求；在美國，像甲胺磷這樣的高毒農(nóng)藥并不完全禁止，而是由專業(yè)人員來使用，以最大限度地降低其對環(huán)境和人類健康的威脅。中國目前沒有這樣的專業(yè)隊伍，禁用成為最直接、有效的手段

　　王莉萍 王玲

　　二戰(zhàn)期間，軍人們在兩條戰(zhàn)線上戰(zhàn)斗，一個是敵國，一個是與蚊蟲害等帶來的病菌作斗爭。化學農(nóng)藥的鼻祖——DDT當時正是對抗蚊蟲這條戰(zhàn)線上最有效的武器。

　　在化學農(nóng)藥專家、中國農(nóng)業(yè)大學教授陳萬義看來，盡管滴滴涕（DDT）已經(jīng)在上世紀70年代被禁用，但是研究人員到現(xiàn)在也沒有真正讀懂滴滴涕。至今國內(nèi)外沒有一項研究成果能夠清楚解答，DDT究竟會對人體產(chǎn)生何種影響，滴滴涕有降解慢的缺陷，但是也沒有研究表明在動物脂肪內(nèi)積累的滴滴涕殘余能產(chǎn)生什么樣的影響。“不過，這樣的未知也會使人恐慌，繼而出現(xiàn)了降解快、有同樣效力的替代品。”陳萬義對《科學新聞》說。

　　DDT的救贖

　　早在古希臘，硫磺就已經(jīng)被用來治害蟲及病害，而中國人則是早在7～5世紀，就用牡鞠、莽草、蜃灰等滅殺害蟲。到20世紀40年代前，人們主要以天然藥物及無機化合物農(nóng)藥為主，上世紀40年代后，有機合成農(nóng)藥才挑起了大梁。二戰(zhàn)期間開始使用滴滴涕，短時期內(nèi)已比歷史上任何一種人造化學物防止了更多疾病，挽救了更多生命。數(shù)以百萬計的士兵和平民，尤其是戰(zhàn)爭難民，免受斑疹、傷害癥的侵襲，因為滴滴涕殺死了傳播的虱子。

　　在上世紀40年代，隨著農(nóng)業(yè)機械化和化工工業(yè)日趨成熟，美國的研究者和大企業(yè)將注意力集中在了高效的農(nóng)藥研發(fā)生產(chǎn)上，中國關(guān)注的還是除蟲菊等植物農(nóng)藥；而此時的歐洲正遭受戰(zhàn)火的折磨，異常艱難，無暇顧及農(nóng)業(yè)。對歐洲而言，1939年滴滴涕的出現(xiàn)正當其時，迅速被用于戰(zhàn)場。英國首相丘吉爾曾發(fā)表講話稱，要讓盟軍都用上滴滴涕。

　　滴滴涕最早被用于軍營等地以防蚊蟲。直至今天，即使蚊子對滴滴涕產(chǎn)生了一定的抗藥力，它依然比其他替代化學物更為有效（并且問題較少）。原因是蚊子不會停留在噴有滴滴涕的墻壁，就少了令人染病的叮咬機會。這種效果被稱為“刺激排斥”，而且滴滴涕也可以通過直接接觸殺死蚊子。研究證明這對攜帶瘧疾的主要蚊子品種都是有效的。因為挽救了如此多的生命，滴滴涕的發(fā)明者繆勒獲得了1948年的諾貝爾醫(yī)學獎。

　　陳萬義說：“當年貝爾實驗室受德國政府之托，曾做了十幾種化學藥物的研究，作為戰(zhàn)敗國，其中一些機密資料被美國掌握，這些化學藥物成為日后一些鼎鼎大名的農(nóng)藥，但當時也作為生化武器在研究。美國軍委會在解讀德國文件后，出了一份報告，提到了數(shù)百種有機磷，活性都非常好，當時世界為之轟動。”這一份報告使世界大量水胺硫磷家族——有機磷農(nóng)藥面世，甲胺磷就是這一批成果之一，在殺蟲劑領(lǐng)域獨領(lǐng)風騷20余年。

　　以DDT為代表的農(nóng)藥在上個世紀的60年代遭到了質(zhì)疑。1962年出版的、美國女作者蕾切爾•卡森的《寂靜的春天》，描繪了一幅非常殘酷的畫面：由于農(nóng)藥的濫用，環(huán)境遭到極大的破壞，生物瀕臨滅絕。這本書極大的動搖了公眾對使用農(nóng)藥的信心。

　　事實上，DDT類的農(nóng)藥在投入使用前確實沒有對其進行環(huán)境評估，只是考慮了它們的殺蟲效率。但是在當時的條件下，農(nóng)藥的使用仍然對農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量起到了保證作用，也有人站出來表明，《寂靜的春天》描述的結(jié)果過于嚴重。

　　在差不多同一時間段，也有科學家撰寫了兩本書《我們可以生存》及《農(nóng)藥和我們的生存環(huán)境》。兩本書都試圖站在科學的角度客觀分析農(nóng)藥使用的利弊。

　　這兩本書的影響力遠遠沒有《寂靜的春天》那么大。《寂靜的春天》讓人們對于農(nóng)藥的恐懼心理達到一個前所未有的高度。不論是政府決策還是公眾認知，從此開始發(fā)生較大的轉(zhuǎn)變。

　　隨著DDT類等高毒性農(nóng)藥的禁用，不僅僅標志著農(nóng)藥法治化的開始，也促進了農(nóng)藥的轉(zhuǎn)型和綠色化。科學家開始努力發(fā)掘新高效、無公害的農(nóng)藥，如擬除蟲菊酯等。

　　中國農(nóng)藥研發(fā)路徑

　　在人工化學農(nóng)藥發(fā)明之前，人類已有上千年的經(jīng)驗，以煙堿、艾草等天然植物農(nóng)藥防病蟲害等。滴滴涕、六六六等的出現(xiàn)有效幫助了當時突飛猛進的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。另一方面，化工生產(chǎn)水平與石油工業(yè)的發(fā)展也提供了原料，為有機農(nóng)藥出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

　　農(nóng)藥與農(nóng)業(yè)在1960年代以前是簡單的兩極關(guān)系，相互推動發(fā)展。農(nóng)藥在國外蓬勃興起之時，中國正于戰(zhàn)亂年代，有關(guān)農(nóng)藥的研究與使用基本空白，市場上少量的農(nóng)藥一部分是商業(yè)進口，另外一些是國外慈善機構(gòu)的捐助。在上世紀前半葉，滴滴涕和六六六等在普通農(nóng)戶眼里依然是昂貴的商品，根本使用不起；并且由于中國是小農(nóng)經(jīng)濟，一家一戶也就二三畝地，對農(nóng)藥的需求并不十分迫切。

　　有機化學農(nóng)藥真正在中國廣泛使用，遲到上世紀50年代冷戰(zhàn)時期，中國受到美國等西方國家的封鎖，農(nóng)藥的匱乏嚴重阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，當時新中國政府下定決心攻關(guān)。農(nóng)業(yè)部為此專門撥20萬斤小米給華北農(nóng)業(yè)科學研究所等機構(gòu)，用以集中力量研發(fā)農(nóng)藥。“當時實驗室很簡單，也沒有什么防護措施，研究人員就是根據(jù)國外的文獻資料來做，一兩年就成功了。”如今年屆80歲的陳萬義回憶說。由于生產(chǎn)技術(shù)簡單、原料充足，滴滴涕、六六六等農(nóng)藥開始在中國大范圍使用。“尤其是六六六，便宜又高效，很受農(nóng)戶歡迎。”他說。

　　這樣的仿制工作一直持續(xù)了幾十年，直到知識產(chǎn)權(quán)保護在國內(nèi)逐漸受到重視，簡單仿制的路徑和空間也逐漸越來越小。由于企業(yè)模仿制造成本低，上世紀80年代國內(nèi)小農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)林立。中國農(nóng)業(yè)大學教授李學鋒在接受《科學新聞》采訪時說：“農(nóng)藥生產(chǎn)要求的技術(shù)含量并不低，需要專業(yè)技術(shù)、工藝和專業(yè)的廠，在剛改革開放時造假企業(yè)很多，但是現(xiàn)在越來越不太可行了，所以農(nóng)藥的使用和控制最根本的源頭在于對企業(yè)的整合。”

　　中國農(nóng)業(yè)大學從事農(nóng)藥創(chuàng)新研制的覃兆海教授表示，中國的農(nóng)藥研究創(chuàng)制的主體是科研院所和高校。“八五”計劃以來，中國掌握核心自主知識產(chǎn)權(quán)的農(nóng)藥有20～30個，包括殺蟲劑、殺菌劑和除草劑，但是真正在市場占有份額的只有幾個而已。“創(chuàng)新也是有限的，還是類似國外的，只是在某些地方修改一下。”陳萬義說，“像藥企一樣，國外的大公司有投入研發(fā)的動力。而國內(nèi)的企業(yè)既沒有資金也沒有實力去研發(fā)。”

　　中國農(nóng)藥工業(yè)發(fā)展60年，走過了一個從進口到模仿，再嘗試創(chuàng)新的過程。目前的癥結(jié)是農(nóng)藥創(chuàng)新的大氣候依然沒有形成。目前全球十大農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)占據(jù)了80%以上的市場份額。以2008年為例，世界農(nóng)藥銷售額約440億美元，世界頭號農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)Syngenta的銷售額為92.31億美元，大約占了世界市場份額的21%。而當年它對研發(fā)的投入是5.56億美元。

　　陳萬義說：“就這一家企業(yè)的研發(fā)投入5億多美元，這個數(shù)大約是中國對農(nóng)藥研發(fā)4～5年的總投入額度。”中國對農(nóng)藥研發(fā)投入主要通過4個渠道，科技部主要支持新農(nóng)藥研發(fā)，國家發(fā)改委是農(nóng)藥技術(shù)改造，國家自然基金委則是基礎(chǔ)研究；另外，各省科委也會有所投入，但盡管如此，“研發(fā)投入與農(nóng)藥需求和重要性并不匹配。”李學鋒說。可以說，在中國自主投資研發(fā)農(nóng)藥只是一個短期的行為，而國外則針對長期的效益。

　　農(nóng)業(yè)、農(nóng)藥與環(huán)境的三極關(guān)系

　　對農(nóng)民而言，成本低、效益好才是選擇使用哪種農(nóng)藥的根本。在屋內(nèi)噴上滴滴涕，每年只需七八元人民幣。毒性較重的代用品，價錢是其10至20倍，還要多次使用。不過，任何農(nóng)藥都是有利有弊的，關(guān)鍵是看利弊的大小，一切取決于當時的經(jīng)濟和技術(shù)。比如，滴滴涕殘留脂肪內(nèi)的研究在上世紀40年代就有研究報道了，但當時的認識、經(jīng)濟等使這一疑問沒有受到更多關(guān)注。滴滴涕如今在中國及世界大部分地區(qū)都已經(jīng)完全消失。人們對環(huán)境和人體健康的關(guān)注自上世紀70年代起空前高漲，一批化學農(nóng)藥就此退出歷史舞臺。

　　“目前國際衛(wèi)生組織只允許特定地區(qū)使用滴滴涕，如非洲一些貧困地區(qū)，我不認為現(xiàn)在還需要啟用DDT，已經(jīng)出現(xiàn)了太多的可替代它的農(nóng)藥供選擇。農(nóng)藥品種的出現(xiàn)與當時的經(jīng)濟、技術(shù)、人們的意識等息息相關(guān)。”陳萬義說。

　　20世紀40年代前后，農(nóng)藥結(jié)束了無機化合物，進入有機化合物時代，70年代農(nóng)藥又開始全面進入高效化。與40年前（上世紀40～60年代）相比，現(xiàn)代農(nóng)藥可以說已是“面貌全非”了。1962年，卡森的《寂靜的春天》一書出版，喚醒了人們的環(huán)境保護意識。1970年美國成立EPA（環(huán)保局），開始對包括農(nóng)藥在內(nèi)的產(chǎn)品進行全面的環(huán)境監(jiān)測，這就標志著農(nóng)業(yè)與農(nóng)藥的兩極關(guān)系逐漸演變?yōu)檗r(nóng)業(yè)－農(nóng)藥－環(huán)境的三極關(guān)系，農(nóng)藥不但要促進農(nóng)業(yè)的發(fā)展，還必須符合環(huán)境保護的要求。隨之，農(nóng)藥管理日顯重要：協(xié)調(diào)三者關(guān)系，抑制農(nóng)藥的負面影響，促進農(nóng)藥向環(huán)境相容性好的方向發(fā)展，達到促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，同時保護環(huán)境和人類健康的要求。

　　人口在增長，耕地在減少，環(huán)境在惡化，農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)單位耕地持續(xù)增產(chǎn)中又不可或缺，于是這一矛盾使農(nóng)藥多被詬病。當然，在環(huán)境和利益的雙重推動下，農(nóng)藥的品種也在不斷更新。根據(jù)英國著名的農(nóng)藥手冊（The Pesticide Manual）收錄的商品農(nóng)藥品種統(tǒng)計，1974年為520種，2000年為812種，但凈增品種為514種，與1974年的520種相近，發(fā)展是迅速的。而且新增品種多為新功能、新作用機理、新化學結(jié)構(gòu)（或活性物）、低毒、高活性的，其活性強度比30年前的品種高1～2個數(shù)量級，畝用量低于10g甚至1g，大大降低了農(nóng)藥的使用量。

　　“擴大適用范圍，對一個事物的認識逐步提高，在對滴滴涕禁止工作上，政府做的都很堅決。”李學鋒說。中國在農(nóng)藥的更新?lián)Q代上并不落后于國外，農(nóng)藥登記所需通過的安全評價、代謝與殘留檢測及生態(tài)環(huán)境評價項目內(nèi)容逐漸增加，一批老農(nóng)藥因毒性和環(huán)境原因也相繼被禁用（如DDT, 六六六, 除草醚等）。比如甲胺磷，美國現(xiàn)在還在使用，這是一種用于植物的病蟲害防治很有效的高毒農(nóng)藥，在中國已經(jīng)被禁用。“在美國這樣的高毒農(nóng)藥并不完全禁止，而是有專業(yè)人員來使用，專業(yè)隊伍可以控制環(huán)境中高毒高危害農(nóng)藥的使用總量，并且控制使用時間、范圍，以最大限度地降低其對環(huán)境和人類健康的威脅。”李學鋒說。遺憾的是中國目前并沒有這樣的專業(yè)隊伍，因此，禁用成為最直接、有效的手段。

　　經(jīng)濟也決定了農(nóng)藥的境遇。“在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)如上海，它對農(nóng)藥的使用等論證更科學，管理也更嚴密，比如根據(jù)上海地方規(guī)章，水胺硫磷可以在上海地界過路，但是不允許存留。”李學鋒說，“再有，政府可以補貼，好的農(nóng)藥價格高，地方財政可以買來，比如10元買，5元賣給當?shù)剞r(nóng)民，這樣也是一個解決辦法。”

　　江蘇省以前是農(nóng)藥生產(chǎn)的大省，但在2年前地方政府提出了關(guān)閉1/3、搬遷1/3、再關(guān)閉1/3農(nóng)藥企業(yè)。而搬遷走的那些農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)自然移向相對落后的中西部地區(qū)。

　　而在國際社會也上演著同一幕。隨著全球經(jīng)濟一體化，世界市場成為沒有硝煙的戰(zhàn)場，以前生產(chǎn)農(nóng)藥的世界前十大公司由于成本高、環(huán)境要求很高的壓力，逐步把在歐洲等發(fā)達國家的企業(yè)關(guān)停，而把農(nóng)藥生產(chǎn)這一環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到中國、印度這些第三世界國家。在這里勞動力便宜，對環(huán)保要求很低，而且農(nóng)藥又是全世界都要應用。對于經(jīng)濟欠發(fā)達的國家或者地區(qū)而言，犧牲一點環(huán)境似乎成了無可避免的途徑。中國政府對此雖不鼓勵，但是也難以說“不”。■

　　農(nóng)藥的重新解讀

　　英國的一項研究表明，農(nóng)藥禁用的第一年會使糧食減產(chǎn)30%，而第二年則達到32%；如果不用殺菌劑（農(nóng)藥的一種），對人類威脅最大的就是農(nóng)產(chǎn)品中比農(nóng)藥更毒的天然毒素的量會增加，同時水果、蔬菜產(chǎn)量會下降

　　王玲

　　“綠色革命”的興起從某種程度上來說是農(nóng)藥發(fā)展的重新定位。農(nóng)藥開發(fā)向高效、低毒、低殘留、高生物活性和高選擇性方向發(fā)展。

　　在談到現(xiàn)在中國很多人仍然對農(nóng)藥存在偏見和誤解時，中國農(nóng)業(yè)大學從事農(nóng)藥創(chuàng)新研制的覃兆海教授顯得無奈。“高毒，高殘留的農(nóng)藥監(jiān)管在中國確實很成問題，本來禁用的農(nóng)藥在中國從各種渠道流入市場，導致人們對農(nóng)藥的恐懼心理很難在短時間內(nèi)發(fā)生改變。”

　　“農(nóng)藥研制需要非常多的考慮，比如農(nóng)藥價格和對環(huán)境影響。”覃兆海解釋：“農(nóng)藥是農(nóng)民使用的，在目前中國農(nóng)產(chǎn)品收益普遍偏低的情況下很難指望農(nóng)民能夠用價格昂貴的農(nóng)藥；另一方面來看，有機氯、有機磷農(nóng)藥對環(huán)境的惡劣影響使得現(xiàn)在的農(nóng)藥在研發(fā)階段必須做環(huán)境評估。”

　　華東理工大學的錢旭紅教授也認為農(nóng)藥研制是相當復雜的過程，一般來說要經(jīng)過發(fā)現(xiàn)作用機制、進行化合物的設(shè)計、合成、活性篩選、命中、高效先導確定、先導結(jié)構(gòu)優(yōu)化、進行急性毒性、慢性惰性、致畸致癌致突變、動物試驗、候選農(nóng)藥、代謝、環(huán)境毒理實驗、生態(tài)效應、田間藥效等評估、最后進行農(nóng)藥登記后才能真正用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

　　“一種新的農(nóng)藥從研發(fā)到上市至少需要10年時間，耗資一般4億美元，成功率大概二十萬分之一。”錢旭紅這樣描述一種新農(nóng)藥誕生的過程。

　　這也是為什么農(nóng)藥的發(fā)展能夠由高毒、高殘流向高效、低毒、低殘留、無公害、環(huán)境相容；從無選擇性漸漸向選擇性方向發(fā)展的原因。

　　“可以說現(xiàn)在允許使用的農(nóng)藥原藥品都是經(jīng)過嚴格篩選得到的，安全性已經(jīng)非常好，有些農(nóng)藥甚至比食鹽的毒性還要低。”覃兆海對于公眾仍然對農(nóng)藥的安全性存在的偏見進一步解釋，“農(nóng)藥引發(fā)的問題有時已經(jīng)不是藥品本身，而是源自使用技術(shù)。因為農(nóng)民使用的農(nóng)藥不僅僅是原藥，而是添加了各種助劑的農(nóng)藥成品。目前來看，中國制劑方面的技術(shù)還比較滯后，也會導致人們對農(nóng)藥的誤會。”

　　錢旭紅介紹說，在美、德、日、瑞士等這樣的農(nóng)業(yè)發(fā)達同時也是農(nóng)藥創(chuàng)新活躍的國家，農(nóng)藥創(chuàng)新和醫(yī)藥創(chuàng)新是統(tǒng)一的，雖然醫(yī)藥創(chuàng)新的經(jīng)費比農(nóng)藥創(chuàng)新要多。在中國現(xiàn)行的體制下，農(nóng)藥創(chuàng)新與醫(yī)藥創(chuàng)新是分開的，投入經(jīng)費相差過于懸殊。農(nóng)藥創(chuàng)新相對于醫(yī)藥創(chuàng)新來說還處于非常弱勢，幾乎處于可有可無的地位。

　　對于無視農(nóng)藥的進步而過分強調(diào)農(nóng)藥危害，主張“純天然，無農(nóng)藥”的人來說，有些事實會讓他們對農(nóng)藥有重新認識：如果不用農(nóng)藥，糧食的減產(chǎn)將不可避免。據(jù)英國的一項研究表明，農(nóng)藥禁用的第一年會使糧食減產(chǎn)30%，而第二年則達到32%。

　　如果不用殺菌劑（農(nóng)藥的一種），對人類威脅最大的就是農(nóng)產(chǎn)品中比農(nóng)藥更毒的天然毒素的量會增加。不用殺菌劑，水果、蔬菜產(chǎn)量會下降，由此人類攝入量也會下降，進一步對人類健康造成威脅，其中最主要是心血管病和癌癥數(shù)量會增加。

　　轉(zhuǎn)基因作物可能在某種程度上減少農(nóng)藥的應用，但不表明轉(zhuǎn)基因作物就不再需要農(nóng)藥。“恰恰相反，轉(zhuǎn)基因作物需要用一些特定的農(nóng)藥、需要轉(zhuǎn)基因時代的農(nóng)藥。”錢旭紅拿著名的農(nóng)藥公司孟山都舉了一個例子。

　　孟山都公司曾經(jīng)研發(fā)出一種名為草甘膦的廣譜除草劑。為了打敗競爭對手，孟山都公司花大力找出了抗這種農(nóng)藥的基因，并把這種基因轉(zhuǎn)入大豆基因中。很快，孟山都公司實現(xiàn)了一箭雙雕：既賣出了自己的轉(zhuǎn)基因大豆種子，又賣出了自己的廣譜除草劑。

　　隨著轉(zhuǎn)基因作物的進一步發(fā)展，轉(zhuǎn)基因作物的抗性可能會使生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化。比如以前一些不被重視，轉(zhuǎn)基因作物對其沒有抗性的害蟲、細菌、雜草會迅速上升為“主要矛盾”，那農(nóng)藥的使用是不可避免的了。

　　當然，對于何種農(nóng)藥會在未來的發(fā)展中更占優(yōu)勢，不同的科學家有著不同的看法。而聯(lián)合國于1992年召開的環(huán)發(fā)大會所鼓動的，即在2000年前生物農(nóng)藥將占世界農(nóng)田使用面積的60％指標，被事實證明是個神話。錢旭紅介紹了國際主流的看法，與醫(yī)藥中目前化學與生物的相互關(guān)系一樣，至少在今后五十年，由于性能差異，在化學農(nóng)藥與生物農(nóng)藥的競爭中，化學農(nóng)藥仍然占絕對主導地位。

　　不管怎樣，未來的農(nóng)業(yè)不可能離開農(nóng)藥。關(guān)鍵是研發(fā)、生產(chǎn)、使用綠色農(nóng)藥。■

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