化学农药之战
来源：《科学新闻》杂志
农业与农药的两极关系已经演变为农业－农药－环境的三极关系，农药不但要促进农业的发展，还必须符合环境保护的要求；在美国，像甲胺磷这样的高毒农药并不完全禁止，而是由专业人员来使用，以最大限度地降低其对环境和人类健康的威胁。中国目前没有这样的专业队伍，禁用成为最直接、有效的手段
王莉萍 王玲
二战期间，军人们在两条战线上战斗，一个是敌国，一个是与蚊虫害等带来的病菌作斗争。化学农药的鼻祖——DDT当时正是对抗蚊虫这条战线上最有效的武器。
在化学农药专家、中国农业大学教授陈万义看来，尽管滴滴涕（DDT）已经在上世纪70年代被禁用，但是研究人员到现在也没有真正读懂滴滴涕。至今国内外没有一项研究成果能够清楚解答，DDT究竟会对人体产生何种影响，滴滴涕有降解慢的缺陷，但是也没有研究表明在动物脂肪内积累的滴滴涕残余能产生什么样的影响。“不过，这样的未知也会使人恐慌，继而出现了降解快、有同样效力的替代品。”陈万义对《科学新闻》说。
DDT的救赎
早在古希腊，硫磺就已经被用来治害虫及病害，而中国人则是早在7～5世纪，就用牡鞠、莽草、蜃灰等灭杀害虫。到20世纪40年代前，人们主要以天然药物及无机化合物农药为主，上世纪40年代后，有机合成农药才挑起了大梁。二战期间开始使用滴滴涕，短時期內已比历史上任何一种人造化学物防止了更多疾病，挽救了更多生命。数以百万计的士兵和平民，尤其是战争难民，免受斑疹、伤害症的侵袭，因为滴滴涕杀死了传播的虱子。
在上世纪40年代，随着农业机械化和化工工业日趋成熟，美国的研究者和大企业将注意力集中在了高效的农药研发生产上，中国关注的还是除虫菊等植物农药；而此时的欧洲正遭受战火的折磨，异常艰难，无暇顾及农业。对欧洲而言，1939年滴滴涕的出现正当其时，迅速被用于战场。英国首相丘吉尔曾发表讲话称，要让盟军都用上滴滴涕。
滴滴涕最早被用于军营等地以防蚊虫。直至今天，即使蚊子对滴滴涕产生了一定的抗药力，它依然比其他替代化学物更为有效（并且问题较少）。原因是蚊子不会停留在噴有滴滴涕的墙壁，就少了令人染病的叮咬机会。这种效果被称为“刺激排斥”，而且滴滴涕也可以通过直接接触杀死蚊子。研究证明这对携带疟疾的主要蚊子品种都是有效的。因为挽救了如此多的生命，滴滴涕的发明者缪勒获得了1948年的诺贝尔医学奖。
陈万义说：“当年贝尔实验室受德国政府之托，曾做了十几种化学药物的研究，作为战败国，其中一些机密资料被美国掌握，这些化学药物成为日后一些鼎鼎大名的农药，但当时也作为生化武器在研究。美国军委会在解读德国文件后，出了一份报告，提到了数百种有机磷，活性都非常好，当时世界为之轰动。”这一份报告使世界大量水胺硫磷家族——有机磷农药面世，甲胺磷就是这一批成果之一，在杀虫剂领域独领风骚20余年。
以DDT为代表的农药在上个世纪的60年代遭到了质疑。1962年出版的、美国女蕾切尔•卡森的《寂静的春天》，描绘了一幅非常残酷的画面：由于农药的滥用，环境遭到极大的破坏，生物濒临灭绝。这本书极大的动摇了公众对使用农药的信心。
事实上，DDT类的农药在投入使用前确实没有对其进行环境评估，只是考虑了它们的杀虫效率。但是在当时的条件下，农药的使用仍然对农业的产量起到了保证作用，也有人站出来表明，《寂静的春天》描述的结果过于严重。
在差不多同一时间段，也有科学家撰写了两本书《我们可以生存》及《农药和我们的生存环境》。两本书都试图站在科学的角度客观分析农药使用的利弊。
这两本书的影响力远远没有《寂静的春天》那么大。《寂静的春天》让人们对于农药的恐惧心理达到一个前所未有的高度。不论是政府决策还是公众认知，从此开始发生较大的转变。
随着DDT类等高毒性农药的禁用，不仅仅标志着农药法治化的开始，也促进了农药的转型和绿色化。科学家开始努力发掘新高效、无公害的农药，如拟除虫菊酯等。
中国农药研发路径
在人工化学农药发明之前，人类已有上千年的经验，以烟碱、艾草等天然植物农药防病虫害等。滴滴涕、六六六等的出现有效帮助了当时突飞猛进的现代农业生产。另一方面，化工生产水平与石油工业的发展也提供了原料，为有机农药出现奠定了基础。
农药与农业在1960年代以前是简单的两极关系，相互推动发展。农药在国外蓬勃兴起之时，中国正于战乱年代，有关农药的研究与使用基本空白，市场上少量的农药一部分是商业进口，另外一些是国外慈善机构的捐助。在上世纪前半叶，滴滴涕和六六六等在普通农户眼里依然是昂贵的商品，根本使用不起；并且由于中国是小农经济，一家一户也就二三亩地，对农药的需求并不十分迫切。
有机化学农药真正在中国广泛使用，迟到上世纪50年代冷战时期，中国受到美国等西方国家的封锁，农药的匮乏严重阻碍了农业生产，当时新中国政府下定决心攻关。农业部为此专门拨20万斤小米给华北农业科学研究所等机构，用以集中力量研发农药。“当时实验室很简单，也没有什么防护措施，研究人员就是根据国外的文献资料来做，一两年就成功了。”如今年届80岁的陈万义回忆说。由于生产技术简单、原料充足，滴滴涕、六六六等农药开始在中国大范围使用。“尤其是六六六，便宜又高效，很受农户欢迎。”他说。
这样的仿制工作一直持续了几十年，直到知识产权保护在国内逐渐受到重视，简单仿制的路径和空间也逐渐越来越小。由于企业模仿制造成本低，上世纪80年代国内小农药生产企业林立。中国农业大学教授李学锋在接受《科学新闻》采访时说：“农药生产要求的技术含量并不低，需要专业技术、工艺和专业的厂，在刚改革开放时造假企业很多，但是现在越来越不太可行了，所以农药的使用和控制最根本的源头在于对企业的整合。”
中国农业大学从事农药创新研制的覃兆海教授表示，中国的农药研究创制的主体是科研院所和高校。“八五”计划以来，中国掌握核心自主知识产权的农药有20～30个，包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂，但是真正在市场占有份额的只有几个而已。“创新也是有限的，还是类似国外的，只是在某些地方修改一下。”陈万义说，“像药企一样，国外的大公司有投入研发的动力。而国内的企业既没有资金也没有实力去研发。”
中国农药工业发展60年，走过了一个从进口到模仿，再尝试创新的过程。目前的症结是农药创新的大气候依然没有形成。目前全球十大农药生产企业占据了80%以上的市场份额。以2008年为例，世界农药销售额约440亿美元，世界头号农药生产企业Syngenta的销售额为92.31亿美元，大约占了世界市场份额的21%。而当年它对研发的投入是5.56亿美元。
陈万义说：“就这一家企业的研发投入5亿多美元，这个数大约是中国对农药研发4～5年的总投入额度。”中国对农药研发投入主要通过4个渠道，科技部主要支持新农药研发，国家发改委是农药技术改造，国家自然基金委则是基础研究；另外，各省科委也会有所投入，但尽管如此，“研发投入与农药需求和重要性并不匹配。”李学锋说。可以说，在中国自主投资研发农药只是一个短期的行为，而国外则针对长期的效益。
农业、农药与环境的三极关系
对农民而言，成本低、效益好才是选择使用哪种农药的根本。在屋內喷上滴滴涕，每年只需七八元人民币。毒性较重的代用品，价钱是其10至20倍，还要多次使用。不过，任何农药都是有利有弊的，关键是看利弊的大小，一切取决于当时的经济和技术。比如，滴滴涕残留脂肪内的研究在上世纪40年代就有研究报道了，但当时的认识、经济等使这一疑问没有受到更多关注。滴滴涕如今在中国及世界大部分地区都已经完全消失。人们对环境和人体健康的关注自上世纪70年代起空前高涨，一批化学农药就此退出历史舞台。
“目前国际卫生组织只允许特定地区使用滴滴涕，如非洲一些贫困地区，我不认为现在还需要启用DDT，已经出现了太多的可替代它的农药供选择。农药品种的出现与当时的经济、技术、人们的意识等息息相关。”陈万义说。
20世纪40年代前后，农药结束了无机化合物，进入有机化合物时代，70年代农药又开始全面进入高效化。与40年前（上世纪40～60年代）相比，现代农药可以说已是“面貌全非”了。1962年，卡森的《寂静的春天》一书出版，唤醒了人们的环境保护意识。1970年美国成立EPA（环保局），开始对包括农药在内的产品进行全面的环境监测，这就标志着农业与农药的两极关系逐渐演变为农业－农药－环境的三极关系，农药不但要促进农业的发展，还必须符合环境保护的要求。随之，农药管理日显重要：协调三者关系，抑制农药的负面影响，促进农药向环境相容性好的方向发展，达到促进农业生产，同时保护环境和人类健康的要求。
人口在增长，耕地在减少，环境在恶化，农药在农业单位耕地持续增产中又不可或缺，于是这一矛盾使农药多被诟病。当然，在环境和利益的双重推动下，农药的品种也在不断更新。根据英国著名的农药手册（The Pesticide Manual）收录的商品农药品种统计，1974年为520种，2000年为812种，但净增品种为514种，与1974年的520种相近，发展是迅速的。而且新增品种多为新功能、新作用机理、新化学结构（或活性物）、低毒、高活性的，其活性强度比30年前的品种高1～2个数量级，亩用量低于10g甚至1g，大大降低了农药的使用量。
“扩大适用范围，对一个事物的认识逐步提高，在对滴滴涕禁止工作上，政府做的都很坚决。”李学锋说。中国在农药的更新换代上并不落后于国外，农药登记所需通过的安全评价、代谢与残留检测及生态环境评价项目内容逐渐增加，一批老农药因毒性和环境原因也相继被禁用（如DDT, 六六六, 除草醚等）。比如甲胺磷，美国现在还在使用，这是一种用于植物的病虫害防治很有效的高毒农药，在中国已经被禁用。“在美国这样的高毒农药并不完全禁止，而是有专业人员来使用，专业队伍可以控制环境中高毒高危害农药的使用总量，并且控制使用时间、范围，以最大限度地降低其对环境和人类健康的威胁。”李学锋说。遗憾的是中国目前并没有这样的专业队伍，因此，禁用成为最直接、有效的手段。
经济也决定了农药的境遇。“在经济发达地区如上海，它对农药的使用等论证更科学，管理也更严密，比如根据上海地方规章，水胺硫磷可以在上海地界过路，但是不允许存留。”李学锋说，“再有，政府可以补贴，好的农药价格高，地方财政可以买来，比如10元买，5元卖给当地农民，这样也是一个解决办法。”
江苏省以前是农药生产的大省，但在2年前地方政府提出了关闭1/3、搬迁1/3、再关闭1/3农药企业。而搬迁走的那些农药生产企业自然移向相对落后的中西部地区。
而在国际社会也上演着同一幕。随着全球经济一体化，世界市场成为没有硝烟的战场，以前生产农药的世界前十大公司由于成本高、环境要求很高的压力，逐步把在欧洲等发达国家的企业关停，而把农药生产这一环节转移到中国、印度这些第三世界国家。在这里劳动力便宜，对环保要求很低，而且农药又是全世界都要应用。对于经济欠发达的国家或者地区而言，牺牲一点环境似乎成了无可避免的途径。中国政府对此虽不鼓励，但是也难以说“不”。■
农药的重新解读
英国的一项研究表明，农药禁用的第一年会使粮食减产30%，而第二年则达到32%；如果不用杀菌剂（农药的一种），对人类威胁最大的就是农产品中比农药更毒的天然毒素的量会增加，同时水果、蔬菜产量会下降
王玲
“绿色革命”的兴起从某种程度上来说是农药发展的重新定位。农药开发向高效、低毒、低残留、高生物活性和高选择性方向发展。
在谈到现在中国很多人仍然对农药存在偏见和误解时，中国农业大学从事农药创新研制的覃兆海教授显得无奈。“高毒，高残留的农药监管在中国确实很成问题，本来禁用的农药在中国从各种渠道流入市场，导致人们对农药的恐惧心理很难在短时间内发生改变。”
“农药研制需要非常多的考虑，比如农药价格和对环境影响。”覃兆海解释：“农药是农民使用的，在目前中国农产品收益普遍偏低的情况下很难指望农民能够用价格昂贵的农药；另一方面来看，有机氯、有机磷农药对环境的恶劣影响使得现在的农药在研发阶段必须做环境评估。”
华东理工大学的钱旭红教授也认为农药研制是相当复杂的过程，一般来说要经过发现作用机制、进行化合物的设计、合成、活性筛选、命中、高效先导确定、先导结构优化、进行急性毒性、慢性惰性、致畸致癌致突变、动物试验、候选农药、代谢、环境毒理实验、生态效应、田间药效等评估、最后进行农药登记后才能真正用于农业生产。
“一种新的农药从研发到上市至少需要10年时间，耗资一般4亿美元，成功率大概二十万分之一。”钱旭红这样描述一种新农药诞生的过程。
这也是为什么农药的发展能够由高毒、高残流向高效、低毒、低残留、无公害、环境相容；从无选择性渐渐向选择性方向发展的原因。
“可以说现在允许使用的农药原药品都是经过严格筛选得到的，安全性已经非常好，有些农药甚至比食盐的毒性还要低。”覃兆海对于公众仍然对农药的安全性存在的偏见进一步解释，“农药引发的问题有时已经不是药品本身，而是源自使用技术。因为农民使用的农药不仅仅是原药，而是添加了各种助剂的农药成品。目前来看，中国制剂方面的技术还比较滞后，也会导致人们对农药的误会。”
钱旭红介绍说，在美、德、日、瑞士等这样的农业发达同时也是农药创新活跃的国家，农药创新和医药创新是统一的，虽然医药创新的经费比农药创新要多。在中国现行的体制下，农药创新与医药创新是分开的，投入经费相差过于悬殊。农药创新相对于医药创新来说还处于非常弱势，几乎处于可有可无的地位。
对于无视农药的进步而过分强调农药危害，主张“纯天然，无农药”的人来说，有些事实会让他们对农药有重新认识：如果不用农药，粮食的减产将不可避免。据英国的一项研究表明，农药禁用的第一年会使粮食减产30%，而第二年则达到32%。
如果不用杀菌剂（农药的一种），对人类威胁最大的就是农产品中比农药更毒的天然毒素的量会增加。不用杀菌剂，水果、蔬菜产量会下降，由此人类摄入量也会下降，进一步对人类健康造成威胁，其中最主要是心血管病和癌症数量会增加。
转基因作物可能在某种程度上减少农药的应用，但不表明转基因作物就不再需要农药。“恰恰相反，转基因作物需要用一些特定的农药、需要转基因时代的农药。”钱旭红拿著名的农药公司孟山都举了一个例子。
孟山都公司曾经研发出一种名为草甘膦的广谱除草剂。为了打败竞争对手，孟山都公司花大力找出了抗这种农药的基因，并把这种基因转入大豆基因中。很快，孟山都公司实现了一箭双雕：既卖出了自己的转基因大豆种子，又卖出了自己的广谱除草剂。
随着转基因作物的进一步发展，转基因作物的抗性可能会使生态环境发生变化。比如以前一些不被重视，转基因作物对其没有抗性的害虫、细菌、杂草会迅速上升为“主要矛盾”，那农药的使用是不可避免的了。
当然，对于何种农药会在未来的发展中更占优势，不同的科学家有着不同的看法。而联合国于1992年召开的环发大会所鼓动的，即在2000年前生物农药将占世界农田使用面积的60％指标，被事实证明是个神话。钱旭红介绍了国际主流的看法，与医药中目前化学与生物的相互关系一样，至少在今后五十年，由于性能差异，在化学农药与生物农药的竞争中，化学农药仍然占绝对主导地位。
不管怎样，未来的农业不可能离开农药。关键是研发、生产、使用绿色农药。■
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