淺談農(nóng)藥可濕性粉劑的質(zhì)量提升

可濕性粉劑 (wettable powder，簡寫WP) 是指可分散于水中形成穩(wěn)定懸浮液的粉狀制劑。據(jù)統(tǒng)計，1969 年至今，我國可濕性粉劑的產(chǎn)值始終占農(nóng)藥劑型總產(chǎn)值的1/4 左右，產(chǎn)量比例占15%～20%。
可濕性粉劑從上個世紀(jì)50 年代起，就一直在穩(wěn)定中向前發(fā)展，近幾年我國登記的農(nóng)藥制劑的數(shù)量也可說明這一點(diǎn)(表1)。
從表1 可知，傳統(tǒng)劑型乳油和可濕性粉劑的登記數(shù)量仍然高居榜首，在現(xiàn)代農(nóng)藥制劑中占有重要地位。近年來，盡管我國農(nóng)藥懸浮劑、水分散粒劑等新劑型發(fā)展很快，但無論從產(chǎn)品登記數(shù)量還是產(chǎn)量來看，都難與傳統(tǒng)劑型相比�？蓾裥苑蹌┥�產(chǎn)和使用中的問題較乳油多，同時可濕性粉劑也是研發(fā)懸浮劑、水分散粒劑、可乳化粉劑等眾多新劑型的基礎(chǔ)。因此，我們有必要在加快新劑型研究開發(fā)的同時，全面提升乳油和可濕性粉劑的質(zhì)量，尤其是可濕性粉劑的質(zhì)量。
表1 近幾年登記的常用農(nóng)藥制劑品種數(shù)
劑型       2004       2005       2006         2007
乳油       464         278       1716         6807
WP         292         173       1213         3875
水劑       63          77        347          1122
懸浮劑     14          32        229          670
微乳劑     13          3         69           374
WDG        1           4         38           224
水乳劑     5           1         44           216
SP         7           8         56           165
懸乳劑     0           0         27           116
粉劑       5           10        57           114
OD         0           0         2            7
微膠囊劑   0           0         0            5


1 研制、生產(chǎn)和使用中的問題
1.1 研制中的問題
目前，盡管眾多的農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)在研究和生產(chǎn)可濕性粉劑，但其配方的研究多為宏觀的、經(jīng)驗(yàn)式的篩選，成功率低，配比較粗放，缺乏必要的理論指導(dǎo)和科學(xué)的選擇填料，且微觀的輔助研究手段應(yīng)用較少。因而，在生產(chǎn)和使用中易出現(xiàn)粉體流動性不好、包裝脹袋、潤濕性差、懸浮率低甚至藥效不好的問題。
可濕性粉劑的質(zhì)量指標(biāo)除標(biāo)明的有效成分外，最重要的指標(biāo)就是懸浮率。我國可濕性粉劑的懸浮率目前仍存在不少問題。首先，F(xiàn)AO 標(biāo)準(zhǔn)要求懸浮率在熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn)后進(jìn)行，我國農(nóng)藥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在兩年的保證期內(nèi)，懸浮率的測定結(jié)果都要符合出廠標(biāo)準(zhǔn)要求。而我國很多企業(yè)只測產(chǎn)品在常溫放置的懸浮率，并作為質(zhì)量指標(biāo)。事實(shí)上，可濕性粉劑的懸浮率隨著貯存時間的延長有明顯下降的趨勢，在兩年的保證期內(nèi)，懸浮率下降幅度在10%左右。其次，懸浮液應(yīng)按使用時推薦的最高和最低稀釋比率來配制，以達(dá)到與實(shí)際應(yīng)用時的濃度一致。最后，可濕性粉劑的質(zhì)量懸浮率和有效懸浮率應(yīng)基本一致。我國標(biāo)準(zhǔn)中多使用有效懸浮率，但對于水溶性較好的農(nóng)藥如啶蟲脒、甲霜靈等，通過測定有效懸浮率多為100%，甚至超過100%，未必能如實(shí)地反映產(chǎn)品的懸浮性能。一個好的產(chǎn)品，不僅是有效成分懸浮率高，而且助劑、填料都能均勻地懸浮于水中。因此，對于水溶性較好的農(nóng)藥可濕性粉劑，測量質(zhì)量懸浮率更準(zhǔn)確，更符合實(shí)際應(yīng)用。
潤濕性也是可濕性粉劑比較重要的指標(biāo)之一，在配方篩選時通常會測其潤濕時間，往往忽略其實(shí)際應(yīng)用時加水稀釋后得到的懸浮液是否能潤濕靶標(biāo)，是否能獲得該藥劑應(yīng)有的防效。因而，在配方研制時，不僅要考慮其理化性能指標(biāo)，而且更要注重其生物防效。
1.2 生產(chǎn)中的問題
縱觀國內(nèi)外可濕性粉劑的加工工藝和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，我們認(rèn)為，比較理想的工藝是多次混合、多次粉碎；比較理想的設(shè)備是雙螺旋混合機(jī)和氣流粉碎機(jī)。比較典型的工藝流程如圖1 所示：

在我國眾多的可濕性粉劑生產(chǎn)廠家中，能符合該工藝流程的并不多。雖然他們生產(chǎn)的可濕性粉劑的細(xì)度符合國標(biāo)，通過45μm 試驗(yàn)篩 (325 目)≥98%，但粒譜較寬。有資料表明，可濕性粉劑的細(xì)度分布范圍要窄，而且要求原藥、助劑和填料混合均勻。
目前，可濕性粉劑生產(chǎn)中另一個非常值得關(guān)注的重要問題就是產(chǎn)品的交叉污染問題。產(chǎn)品的交叉污染會對敏感作物、施藥作物或非靶標(biāo)作物產(chǎn)生藥害，還可能會引發(fā)法律方面的問題。同樣，污染事故也可能使整個企業(yè)的名譽(yù)和形象受到不良影響。
據(jù)報道，2005 年我國有農(nóng)民在使用2.5%吡蟲啉WP防治棉花害蟲過程中發(fā)生藥害，棉花在施藥一周后心葉黃化、失綠，二周后整株枯萎、死亡。該區(qū)域棉花受害面積達(dá)200 多畝，損失嚴(yán)重。調(diào)查結(jié)果表明，2.5%吡蟲啉WP 生產(chǎn)中混入了苯磺隆。國內(nèi)外類似的交叉污染事故很多，究其原因主要有以下幾個方面：生產(chǎn)裝置構(gòu)型不合理、隔離不徹底；任意改變粉劑車間的設(shè)計；殺蟲劑、殺菌劑與除草劑沒有分開貯存；設(shè)備清洗不徹底；清潔水平和清潔能力達(dá)不到要求；不正確使用可互換設(shè)備的部件；共用分裝的公用管線等。

產(chǎn)品的全面質(zhì)量控制是生產(chǎn)中一個很重要的環(huán)節(jié)。但實(shí)際上，許多生產(chǎn)廠只做有效成分和懸浮率的指標(biāo)檢驗(yàn)，忽視了水分、pH 值、持久起泡性等其它也很重要的指標(biāo)，這些指標(biāo)不合格往往引起粉體結(jié)塊、有效成分分解等最終導(dǎo)致藥效不好，甚至無效。

2 全面提升可濕性粉劑的質(zhì)量
2.1 理論基礎(chǔ)與配方篩選
2.1.1 固液分散體系的穩(wěn)定性
原藥不論是固態(tài)還是液態(tài)，都必須被分散成為一定細(xì)度的微小粉�；蛴椭椋�才能被均勻噴布到作物和靶標(biāo)生物上，這一過程即農(nóng)藥原藥的分散過程。分散過程完成后所得到的產(chǎn)品是一種達(dá)到物理化學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)的多組分混合物，這種產(chǎn)品就是農(nóng)藥的某種特定的“分散體系”。農(nóng)藥的分散體系實(shí)際包含兩方面含義，即農(nóng)藥制劑本身所具有的分散體系，以及農(nóng)藥噴施后藥劑微�；蜢F滴在空氣中所形成的以空氣為分散介質(zhì)的分散體系。WP 懸浮液作為一種固液分散體系，它的粒子的沉降速度基本上符合斯托克斯定律：
從斯托克斯公式可以看出，粒子的沉降速度與粒子的直徑、粒子密度與懸浮液的密度差成正比，與懸浮液的粘度成反比。在影響粒子沉降速度的三個因素中，主要因素是粒子直徑。因此，合理控制WP 的粒度分布是提高固液分散體系的穩(wěn)定性的重要途徑之一。
同時，WP 懸浮液符合膠體穩(wěn)定性理論 (即DLVO 理論)。當(dāng)WP 在不同溫度條件下貯存不同的時間 (1～2 年)，為防止其聚合和凝聚，就需要提供能防止聚合的能量壁壘的高性能分散劑。這種作用可通過離子型表面活性劑或聚合電解質(zhì)的吸附來完成，主要是由于這些分子的離解發(fā)生電離，從而在固/液界面形成電雙層。表面活性劑離子在顆粒表面的吸附通常會產(chǎn)生高zeta 電勢 (50 ～ 100mV)。如果電解質(zhì)濃度一直處于較低值，就會產(chǎn)生高能量壁壘，防止任何顆粒的聚集。因此，離子型表面活性劑可以產(chǎn)生較好的降凝聚體系，它可以使電解質(zhì)濃度保持最小值，使WP 懸浮液長時間穩(wěn)定。
2.1.2 BOD 理論
一個農(nóng)藥的有效活性是指它本身的活性和它發(fā)揮作用的有效濃度。在農(nóng)藥制劑的配制過程中，可通過控制農(nóng)藥的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)，以降低農(nóng)藥在防治病蟲草害時的使用量和延長對靶標(biāo)生物的持效期，從而提高農(nóng)藥的生物活性，例如可選擇最佳生物粒徑。

最易被生物體捕獲并能取得最佳防治效果的農(nóng)藥霧滴直徑或尺度稱為生物最佳粒徑。不同農(nóng)藥霧化方法可形成不同細(xì)度的霧滴，但對于某種特定的生物體或生物體上某一特定部位，只有一定細(xì)度的霧滴才能被捕獲并產(chǎn)生有效的致毒作用。這種現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)于20 世紀(jì)50 年代，經(jīng)過多年的研究后，于上個世紀(jì)70 年代中期由Himel 和Uk 總結(jié)為生物最佳粒徑理論 (簡稱BOD 理論)，為農(nóng)藥的科學(xué)使用提供了重要的理論依據(jù)。
據(jù)報道，農(nóng)藥最佳活性的重要參數(shù)是粒度大小和在植物表面的分布情況。粒度范圍為1～2 μm 的硫磺防治大麥霉病的活性是粒度范圍為15～16 μm的硫磺活性的100 倍左右，其原因在于小粒度的硫磺能很好地附著在葉片上，且耐雨水沖刷。與殺菌劑相比，DDT 和西維因等殺蟲劑也有最佳粒度，但卻不是最小粒度。DDT 防治豹腳蚊的最佳粒度范圍是10～20 μm。同樣，用西維因防治卷心菜白蝶幼蟲時，最佳粒度范圍是10～20 μm。可見，在研制WP 時，可根據(jù)不同的防治對象，控制不同的粒度范圍，發(fā)揮農(nóng)藥的生物活性。
2.2 原藥與生產(chǎn)雜質(zhì)
提高農(nóng)藥制劑的質(zhì)量，首先是必須使用質(zhì)量較高的原藥來生產(chǎn)劑型產(chǎn)品。目前，國內(nèi)實(shí)力較強(qiáng)的農(nóng)藥企業(yè)生產(chǎn)的原藥含量均可達(dá)到95%以上，部分產(chǎn)品甚至達(dá)到98%以上，這為生產(chǎn)高質(zhì)量的劑型產(chǎn)品奠定了良好的基礎(chǔ)。值得注意的是，當(dāng)農(nóng)藥生產(chǎn)廠的WP 已經(jīng)商品化，那么就不要輕易地改變所用原藥的來源及規(guī)格，即使是原藥含量有所提高。因?yàn)樵�藥含量的提高，也意味著雜質(zhì)組成的改變，極有可能影響藥效。同時對原藥中重要的生產(chǎn)雜質(zhì)應(yīng)加以限制并提供分析方法。

FAO 農(nóng)藥規(guī)格給出了相關(guān)雜質(zhì)的定義：1) 如超過了規(guī)定的限量，對人類和環(huán)境會造成不可接受的危害性；2) 影響加工制劑的質(zhì)量，如造成有效成分的分解，或損壞包裝物，或腐蝕施藥器械；3) 對施藥作物產(chǎn)生藥害或污染食品作物的雜質(zhì)。為使我國農(nóng)藥產(chǎn)品走向國際市場，規(guī)定和限制相關(guān)雜質(zhì)勢在必行。
2.3 助劑與輔助手段
農(nóng)藥助劑是農(nóng)藥制劑加工和應(yīng)用中使用的、除農(nóng)藥有效成分外的其它輔助劑的總稱。它本身無生物活性，但可改善農(nóng)藥制劑的理化性狀，便于農(nóng)藥制劑的加工、貯存和使用，或者可以提高農(nóng)藥的藥效。作為農(nóng)藥制劑的重要組成部分，農(nóng)藥助劑的開發(fā)在制劑發(fā)展中舉足輕重，是制劑性能提升的關(guān)鍵因素之一。助劑不僅要保證生產(chǎn)出質(zhì)量合格的產(chǎn)品，而且要在施藥時能發(fā)揮較好的防效。在可濕性粉劑組成中，比較重要的助劑是潤濕劑和分散劑，它們要符合如下原則：潤濕劑要能夠使聚集起來的、或結(jié)塊的粉末的內(nèi)外表面都可以自發(fā)潤濕，降低表面張力，并確保制劑在整個應(yīng)用過程中都能得到快速而均勻的崩解；分散劑要能夠使聚集或結(jié)塊的粉末破碎成小的碎塊，隨即在研磨過程中起輔助作用，即制成平均粒徑為2～5 μm 的粉體顆粒；不會促進(jìn)農(nóng)藥有效成分分解，最好還具有一定的穩(wěn)定作用。我國的農(nóng)藥助劑研發(fā)一直存在著較大的缺憾，無法形成與國外產(chǎn)品相抗衡的真正品牌，發(fā)達(dá)國家有專門從事農(nóng)藥助劑研發(fā)的科研機(jī)構(gòu)，并針對不同農(nóng)藥的特性，專門設(shè)計助劑的分子結(jié)構(gòu)。
高質(zhì)量的農(nóng)藥制劑是提高農(nóng)藥利用率的關(guān)鍵，而合理的助劑體系則是制劑性能提升的前提。我們有必要將高性能的潤濕劑、分散劑和噴霧助劑引入農(nóng)藥制劑配方中，并進(jìn)行全面優(yōu)化，以最大限度地提高其功效，并減少不良影響。
2.4 工藝設(shè)備及污染預(yù)防
農(nóng)藥加工技術(shù)的快速發(fā)展與高度精密的生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展息息相關(guān)，比較理想的設(shè)備是雙螺旋混合機(jī)和氣流粉碎機(jī)。氣流粉碎機(jī)可避免其它一些粉碎機(jī)的缺點(diǎn)，如高速錘磨機(jī)和針磨機(jī)在操作中由于溫度的上升所引起粘性原料的凝結(jié)和熱不穩(wěn)定性原料的分解等。目前，一種相對高效的粉碎機(jī)——?dú)獯凳匠��?xì)渦流打磨機(jī)在歐洲被廣泛應(yīng)用于WP 的生產(chǎn)。這種打磨機(jī)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品粒度小于10 μm，比錘磨機(jī)高效，比氣流粉碎機(jī)經(jīng)濟(jì)。
通常，農(nóng)藥生產(chǎn)廠的相同的生產(chǎn)設(shè)備被用于生產(chǎn)除草劑、殺菌劑和殺蟲劑等不同類型的農(nóng)藥，這樣就容易產(chǎn)生交叉污染問題，因此，要進(jìn)行有效的預(yù)防。污染預(yù)防的前提是進(jìn)行污染風(fēng)險評估，主要包括生產(chǎn)裝置的構(gòu)型、隔離和生產(chǎn)操作；不同產(chǎn)品是否能在同一生產(chǎn)裝置生產(chǎn)；清潔水平和清潔能力的要求；尤其是不同產(chǎn)品彼此都非常敏感的農(nóng)藥品種，就更需要徹底的隔離。

具體的措施包括：1) 生產(chǎn)裝置的設(shè)計、構(gòu)型要易于清潔和拆卸，并進(jìn)行充分隔離，生產(chǎn)裝置之間的隔離是污染預(yù)防的關(guān)鍵因素。2) 建立完整和精確的品種更換、清洗方法和產(chǎn)品質(zhì)量合格的生產(chǎn)記錄，并妥善保管。3) 形成有效的清潔程序，具有較好清潔水平。對于WP 的生產(chǎn)設(shè)備，用液體清洗后干燥，結(jié)果要達(dá)到小于200mg/kg 的清潔水平。清洗時尤其注意清潔死角的殘留，包括固體/液體過濾器、旋轉(zhuǎn)閥進(jìn)料器、固體收集器/空氣過濾器等。
2.5 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量檢驗(yàn)
我國WP 執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)多為國家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只有少部分產(chǎn)品達(dá)到國際水平。產(chǎn)品質(zhì)量要提升，就要認(rèn)真研究國際標(biāo)準(zhǔn)，并積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)與國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌是提高產(chǎn)品質(zhì)量、加強(qiáng)科學(xué)管理的捷徑。盡管我國有部分FAO 和WHO 可濕性粉劑的標(biāo)準(zhǔn)，但對蓬勃發(fā)展的中國農(nóng)藥工業(yè)而言，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。因此，我們一方面要積極與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，另一方面要積極利用互聯(lián)網(wǎng)，獲取大量相關(guān)的國際信息為我所用。
在進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)時，一方面，全面檢測原藥、助劑、填料等原材料的來源、性能等；另一方面，全面檢測產(chǎn)品的各項(xiàng)質(zhì)量控制指標(biāo)，包括有效成分含量、相關(guān)雜質(zhì)、水分、pH 值、懸浮率、潤濕時間、細(xì)度 (通過45 μm 試驗(yàn)篩)、熱貯穩(wěn)定性等。為進(jìn)一步提高制劑的安全性，避免使用者直接接觸農(nóng)藥，用水溶性薄膜來包裝WP 的技術(shù)已引起人們足夠的重視。在施藥過程中，使用者直接把整小袋產(chǎn)品放入噴霧容器內(nèi)，水溶性薄膜溶解后，藥品就能在水中均勻分散。
3 結(jié)論
總之，我國作為農(nóng)藥生產(chǎn)、使用和出口的大國，農(nóng)藥制劑質(zhì)量的提升必將成為我國農(nóng)藥行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，也必將成為農(nóng)藥使用與出口的關(guān)鍵之一。WP 作為當(dāng)前農(nóng)藥加工中的主要劑型之一，全面提升其質(zhì)量勢在必行。隨著我國農(nóng)藥加工各項(xiàng)配套技術(shù)的完善，制劑加工的水平將逐步提高，我國成為農(nóng)藥制劑出口大國是毋庸置疑的。

WP現(xiàn)在還是有很大市場的吧？帖子不錯啊，怎么沉了呢