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杀虫剂

在历史上,世界各地都曾发生过农作物为某种害虫(如蝗虫)大量毁坏,导致饥荒乃致人、畜大批饿死的惨剧。早在3000多年前,中国人民就已懂得用莽草熏杀害虫。千百年来,人们虽然知道硫磺、石灰、含砷矿物、烟草、除虫菊、鱼藤等的杀虫作用,但它们只是在民间零散地得到使用,农药和杀虫剂的概念并未形成。在大多数情况下,人类对于害虫和害虫造成的虫害与虫灾,还是处于无可奈何的境地。直到19世纪中叶以后,这一状况才开始发生变化。

杀虫剂的诞生——1850年,除虫菊、鱼藤、烟草和含砷矿物等已知具有杀虫作用的植物、矿物以及它们的提取物,被制成商品往欧美销售,这标志着农药与杀虫剂的概念的形成。19世纪80年代,科罗拉多州矿工种植的马铃薯发生严重虫害,后来竞蔓延至整个北美并波及欧洲。当时美国人曾激烈争论,到底要不要使用“巴黎绿”、“砷酸铅”等对人体有毒的杀虫剂。最后主张用的人占了上风,于是人类有史以来第一次用杀虫剂扑灭了一场特大虫灾。

此后,商品硫酸烟碱杀虫剂出现,有机汞被用作种子处理剂,这些都说明杀虫剂已开始进入科学发展的时期,但尚限于天然物和无机物的利用。进入20世纪以后,需求的增长和化学科学的迸步,为杀虫剂的研究与发展提供了基础。1935年,美国农业部的研究人员研制成功世界上第一种合成杀虫剂——吩噻嗪,这是一种能够有效杀灭果树害虫的农药,它标志着农药研制进入了有机合成农药的新时期。

滴滴涕——早在1 874年,德国化学家蔡德勒在实验中就合成出了二氧二苯三氯乙烷(缩写DDT,译名“滴滴涕”),但他没有对其进行深入研究。1939年,瑞士科学家米勒发现滴滴涕具有很强的杀虫效果。米勒对其深入研究,掌握了滴滴涕的应用范围和生产方法,于1942年投入生产。美国军队在太平洋战争中首先使用了滴滴涕,用于杀灭蚊子、虱子等昆虫,防止疟疾、斑疹等疾病的传播。战后,滴滴涕为消灭蚊蝇、预防传染病和杀灭某些农作物害虫作出了重要贡献。米勒因发现滴滴涕及其化学衍生物而荣获1948年诺贝尔生理学和医学奖。

滴滴涕药效时间长,杀虫范围广,曾被称为“万能杀虫剂”。但它杀虫不分益虫害虫,没有选择性,还有许多昆虫对其迅速产生了抗药性。特别是它不易分解,在自然环境中存留多年,能蓄积于昆虫体内,并使食虫动物带毒,造成环境、食品的污染和对人类健康的潜在威胁。因此,在70年代以后,许多国家已禁禁止生产和使用滴滴涕。

六六六——六六六与滴滴涕同属有机氯杀虫剂,因其分子巾含有6个碳原子、6个氯原子和6个氢原子而得名。早在1852年,英国物理学家M•法拉第就在实验中合成了六六六。1912年,德国学者林登首先发现合成的六六六主要是甲体(α)、乙体(β)、丙体(γ)、丁体(δ)等多种立体异构体的混合物。但林登也没有注意六六六的杀虫作用。直到1942年,法国的A•迪皮尔和M•拉库尔、英国的R•E•斯莱德才发现六六六的杀虫作用,并证明丙体杀虫效力最强。第一次世界大战后,六六六在许多国家大规模生产。它在防治蝗虫等农作物害虫、林木害虫、草原害虫和家畜体外寄生虫方面,都曾起到重要作用。

但由六六六易在生物体内蓄积,造成环境和食物的污染,对害虫天敌也有损害作用。所以60年代末以后,许多国家已先后停止生产和使用六六六。

继滴滴涕和六六六之后,还出现过环戊二烯类和毒杀芬等有机氯化合物杀虫剂。

有机磷杀虫剂——第二次世界大战期间,德国的G•施莱德及其小组在研究神经毒气时,发现他们所合成的一系列有机磷化合物具有很强的杀虫作用。其中有些是内吸性杀虫剂(即植物吸收药液后,昆虫再刺吸植物即可中毒致死)。如1605、1059等,对棉铃虫、蚜虫等害虫和螨虫有很好的防治效果。施莱德的研究为战后有机磷杀虫剂的迅速发展奠定了基础。

1946年,由施莱德首先合成的1605(对硫磷)杀虫作用的报告被公开发表,1947年由美国试生产,成为世界上第一种有机磷杀虫剂。1 952年,联邦德国又公开推广了敌百虫。敌百虫在偏碱性的条件下转化为敌敌畏,它们对多种害虫有防治效果。1951年,美国的E•I•霍伯格和J•T•卡萨迪发现了另一种有机磷杀虫剂——乐果。乐果原先也是一种神经性化学毒气。它除了具有内吸性杀虫作用外,还有较强的触杀作用。

有机磷杀虫剂比较容易分解,但毒性较大,并污染环境。同有机氯杀虫剂一样,它已被许多国家禁止使用。

氨基甲酸脂类杀虫剂——瑞士的盖齐公司既是滴滴涕研制者米勒所在的公司,又是滴滴涕的第一个生产商。盖齐公司于1947年首先发现氨基甲酸脂类化合物具有杀虫作用,并且.毒性低,在哺乳动物体内会被分解排出,无蓄积作用,是一类高效低毒的杀虫剂。盖齐公司于1953年研制出西维因,1956年首先由美国推广使用。西维因是氨基甲酸脂类杀虫剂中比较成功的一种,有触杀、胃毒和微弱的内吸作用,对危害多种农作物和林木的害虫有良好的防治效果,尤其对不易防治的棉铃虫、棉红铃虫、棉铃象甲虫等咀嚼口器官害虫药效显著。

在50年代和60年代,由于有机氯、有机磷、氨基甲酸脂三大类杀虫剂的应用,植物害虫防治的面貌大为改观。但由于化学农药的大量使用,特别是有机氯、有机磷等高毒性农药,使环境污染、生态平衡破坏,以及残毒的潜在危害等问题日益突出,同时害虫的抗药性电随之增强,这使化学家们开始转向仿生合成和研究具有特异效能的高选择性化合物。70年代后,开始出现高效低毒的第五代合成杀虫剂。

拟除虫菊酯类杀虫剂——在公元前,中国人就已开始用研碎和晒干的除虫菊花来驱杀蚊、虱、跳蚤和农业害虫。除虫菊的有效成分是除虫菊脂,它的杀虫范围宽,触杀力强,对人畜无毒,所以化学家们很早就把目光投向了它。

1949年,在美国昆虫检疫所工作的瑞士化学家沙赫特尔合成了一种非常近似天然除虫菊的合成药——丙烯拟除虫菊,这是世界上第一种拟除虫菊酯类农药。但它的效力不如天然除虫菊,在阳光下药效不稳定,而且许多害虫自身对这种药物具有解毒能力。经常可以看到这样的现象:喷药后害虫被击倒了,但过了一段时间后,害虫又重新恢复活力飞走了。

1967年,英国学者M•埃利奥特博士研制成功了二氯苯醚菊酯。这是一种长效拟除虫菊酯杀虫剂,它可使害虫无法恢复活力并死去。尽管它也存在阳光下药效不稳定的缺点,但它在合成拟除虫菊酯类农药方面具有突破意义。1972年,埃利奥特博士和他的研究小组在第一个化肥发明家劳斯和吉尔伯特创立的罗森斯特实验站研制成功了溴氰菊酯。溴氰菊酯克服了以前的拟除虫菊酯类农药在阳光下不稳定的缺点,而且,它是目前最高效的杀虫剂。对害虫的毒效可达滴滴涕的1 00倍,西维因的80倍,1605的40倍,它的触杀作用迅速,击倒力强,在高浓度下对一些害虫还有驱避作用,持效期可达7 - 12天。

1973年,日本也合成出一种拟除虫菊酯——氰戊菊酯,它的杀虫效力虽逊于溴氰菊酯,但它在化学结构上不含其它拟除虫菊酯分子中的环丙烷基,这样可大大简化拟除虫菊酯的合成步骤,降低成本,并为寻找新的拟除虫菊酯类除虫剂开辟了新途径,是拟除虫菊酯合成方面的重大发展。

拟除虫菊酯类杀虫剂是目前最受欢迎的杀虫剂之一,不仅在农业上应用很广泛,而且在许多家庭中的驱蚊香和杀虫喷雾罐也都是以拟除虫菊酯为主要成份的。

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