可分散油悬浮剂的特点及展望

陈福良

(中国农业科学院植物保护研究所，北京 100193)

1 可分散油悬浮剂定义及发展概况

可分散油悬浮剂(剂型代码OD)是指有效成分以固体微粒分散在非水介质中成稳定的悬浮液体制剂，一般用水稀释使用[1]。可分散油悬浮剂本质上属于悬浮剂剂型，只不过分散介质不同，分散介质一般为矿物油或植物油，与以水为介质的水悬浮剂(剂型代码SC)的主要差异在于前者以油为分散介质，后者以水为介质；与油悬浮剂(剂型代码OF)的差异在于前者用水稀释，可以在水中分散、乳化，后者只能用油稀释。可分散油悬浮剂由于其中的乳化剂用量较多(可比肩微乳剂)，且介质为油基，具有与植物叶片的蜡质层非常优异的相容性，因而具有良好的黏着性和展着性，极易在植物靶标上或光滑的叶面黏附，其药效可与乳油相媲美甚至超越乳油，是未来非常有发展潜力的一种绿色环保剂型。

可分散油悬浮剂的剂型组成与悬浮剂类似，由固体原药、分散剂、乳化剂及结构调节剂及油基介质组成。根据分散介质不同，可分散油悬浮剂有2 大体系，一种以植物油为载体，另一种以矿物油为载体，其中以植物油为载体的可分散油悬浮剂更符合绿色环保农药剂型发展的需求，成为可分散油悬浮剂的发展主流。

可分散油悬浮剂的研制始于20 世纪70 年代后期，到80 年代才逐渐发展起来。从国内剂型品种登记情况来看，可分散油悬浮剂涉及的原药品种相对较少，早期登记的可分散油悬浮剂品种大部分为除草剂如烟嘧磺隆、五氟磺草胺、甲基二磺隆、莠去津、硝磺草酮等，还有少部分为生物农药如白僵菌、苏云金芽孢杆菌等。但是近年来，可分散油悬浮剂在我国的登记数量增长较快，显示出良好的发展前景，据2010—2021 年农药品种登记统计，乳油、可湿性粉剂占比呈明显下降趋势，而悬浮剂、可分散油悬浮剂、水分散粒剂等环境友好剂型占比稳步增加，且发展较快，年均增长率分别为28.9%、27.9%和23.2%[2]。

2 可分散油悬浮剂的特点

农药剂型的发展趋势为顺应环保压力，以水基化、粒状化等环保剂型替代乳油、可湿性粉剂，绿色环保剂型得到了迅猛的发展。无须讳言，绿色环保农药剂型的药效一般情况下不及乳油，即使是公认药效高于乳油的微乳剂剂型在某些应用场景下的药效也差强人意，不如乳油好。由此认为环保绿色剂型与药效不能同时兼顾。但可分散油悬浮剂的横空出世，改变了农药剂型发展的这一尴尬状态。可分散油悬浮剂相对于其他剂型表现独特的优势：

⑴可分散油悬浮剂使用的分散介质为植物油或矿物油，而不是传统乳油中的芳烃类等易挥发性的有机溶剂，闪点高，不易挥发，与环境相容性好。与悬浮剂类似，生产和使用中无粉尘污染，对用户安全、友好。符合农业可持续发展、绿色环保的需求。

⑵可分散油悬浮剂的分散介质为油基的植物油，而植物油一般难于乳化，需要大量的乳化剂来乳化，因而黏着性及展着性优异，与靶标有较强的亲和性，可充分发挥有效成分的药效。虽然原药颗粒为固体粒子，但油基介质及大用量的乳化剂弥补了常规悬浮剂表面活性剂用量低及水基介质的短板，使药效媲美乳油甚至超越乳油。

⑶可分散油悬浮剂有极强的适应性，不管是极性农药，还是油溶性农药，只要是固体原药均适合制备可分散油悬浮剂，尤其是在水介质中不稳定的农药有效成分，可以说是为这一类农药“量身定做”的剂型。且一般的农药有效成分在植物油中溶解度不高，也就是固体原药均可制备成可分散油悬浮剂。

可分散油悬浮剂尽管具有独特、突出的诸多优点，但不可否认，目前的市场占有率不高，与本身突出的优点不匹配。事物都是一分为二，不可能十全十美，有优点相应的必有缺陷，可分散油悬浮剂也存在着农药剂型难于避免的缺点。

⑴可分散油悬浮剂的研发难度较大。目前市场上适合常规悬浮剂的助剂种类繁多，开发的助剂企业也不少，相对应的常规悬浮剂研发技术比较成熟，选择的余地较大；而适合可分散油悬浮剂的油基助剂不管是分散剂还是乳化剂，不仅适合的助剂品种少，开发的助剂企业也寥寥无几，选择余地有限，导致产品开发困难、质量难以保证。

⑵可分散油悬浮剂的助剂成本高昂，诸多适合的助剂还需依赖进口，且乳化剂用量大，其开发成本高于常规的其他剂型，其助剂成本几乎与微乳剂持平。

⑶为了增加植物油的亲脂特性，将植物油与醇类通过酯化反应生成酯化植物油。酯化植物油对除草剂的增效作用更为显著。如菜籽油和甲酯化菜籽油均能促进禾本科植物对禾草灵的吸收，前者提高7.5 倍，后者则高达11.8 倍；Nandula 等[3]研究发现，甲酯化向日葵油在促进禾草灵、吡氟禾草灵与稀禾啶的吸收与传导方面，其效应大于机油；Fandrich等[4]报道在喷洒液中加入甲酯化种子油乳剂与加入非离子表面活性剂相比，前者除草剂的吸收明显高于后者。但酯化植物油具有“双刃性”，在促进药剂对靶标的吸收，对除草剂起增效作用的同时，相对于其他的可分散油悬浮剂，该特性也可能成为对靶标产生药害的潜在风险。而目前大多数可分散油悬浮剂使用的油基介质为油酸甲酯(即油酸的甲酯化)，而油酸甲酯对某些敏感作物存在潜在的药害风险，而更换更安全的植物油介质如大豆油、菜籽油、玉米油等，其适合的助剂更少，开发难度更大。

3 油基介质对靶标的增效作用

油基助剂对除草剂的增效机制，目前还没有一个明确的理论支撑，油基助剂对除草剂的主要作用有：改善喷雾液的理化性能，扩大喷雾液在靶标上的展着，提高除草剂在靶标上的沉积，增强对靶标叶片蜡质层的亲和力，增加除草剂对靶标的渗透，促进植物体对除草剂的吸收。

3.1 改善除草剂药液的理化性能

油基助剂能够降低除草剂药液的表面张力和接触角，延缓雾滴在靶标表面的干涸时间。据王金信等[5]研究大豆油乳剂可大幅度降低药液的表面张力和接触角，其表面张力降低了38.7%，接触角降低了56.4%，药液在叶面的干涸时间延长了35.7%。卢向阳等[6]报道，除草剂药液的表面张力和叶面接触角与除草剂的药效有密切关系，一般来说，药液的表面张力和叶面接触角越小，其对杂草的防效越好。这一点与其他的农药种类相一致。

3.2 扩大除草剂药液在靶标上的展着及持留

油基助剂可扩大除草剂药液在靶标叶片上的扩展面积，增加在靶标表面的持留量。Barrentine 等[7]将石蜡油乳剂和大豆油乳剂配成质量浓度为12.5 g/L的药液，2 者均能提高药液在叶表面的扩展面积，增加的效果远远高于仅喷清水的处理。Hall 等[8]用水溶性的标记物荧光素测定了矿物油乳剂、植物油乳剂以及脂肪酸甲酯油乳剂对药液在叶面持留量的影响，结果表明，当这3 种助剂在荧光素水溶液中的质量浓度为5~20 g/L 时，可增加该药液在豌豆和大麦上的持留量。

3.3 提高药液与靶标表面蜡质层的亲和力

药液附着在杂草叶表面后，需要通过蜡质层和角质层后方能渗透进入叶内组织，因此，药液进入蜡质层是药剂充分发挥药效的关键。Barrentine 等[7]用未稀释的石蜡油处理石茅(Sorghum halepense)的叶片，发现叶片表面变得光滑，并且在基部出现裂缝，然而如果直接用石油和植物种子油(包括甲酯化种子油)来溶解从植物叶片上表皮提取的蜡质层，则溶解效果不佳，但可在几秒钟内润湿这些蜡质层。表明油基介质可能会改变叶片角质蜡层的物理性状，从而提高与蜡质层的亲和力。王金信等[5]通过电镜扫描观察在莠去津中加入机油乳剂对稗草叶片蜡质层的影响，结果表明，使用新型油乳剂与莠去津混用处理的叶表面蜡质层破坏严重，蜡质层被溶解，而单用莠去津和对照处理的叶表面结构完整，气孔与细胞轮廓明显，表明蜡质层没有被破坏，且莠去津与对照处理的叶表面结构没有差异。

3.4 提高除草剂的渗透性，促进靶标对除草剂的吸收

植物油助剂可有效提高除草剂在靶标表面的渗透，促进对除草剂的吸收。大量研究结果表明油基助剂能够增加除草剂在植物上的渗透，如Manthey等[9]研究发现油酸和油酸甲酯均能显著增加吡氟禾草灵和稀禾啶在橡树上的渗透，油酸甲酯穿透玉米叶表面的能力要高于三油酸甘油酯，且油酸甲酯能够显著增加禾草灵在玉米叶表面的渗透。苗后处理除草剂大多数具内吸作用，而油基助剂可增强除草剂的内吸作用，Fandrich 等[10]研究发现甲基化种子油乳剂能够增加除草剂丙苯磺隆在具节山羊草(Aegilops cylindrica)和旱雀麦(Bromus tectorumL.)体内的吸收量。

4 可分散油悬浮剂在我国的登记概况及分析

随着人民生活水平的提高，环境可持续发展成为国家的政策导向，农药剂型朝着绿色环保的方向发展乃大势所趋。最早在我国登记的可分散油悬浮剂品种只有4%烟嘧磺隆可分散油悬浮剂，但近几年来可分散油悬浮剂得到较快发展，2004 年国内登记的油悬浮剂品种仅有3 个，分别为2.5%五氟磺草胺油可分散悬浮剂(美国陶氏益农公司)、10%磺草酮油悬浮剂(大连松辽化工有限公司)和100 亿孢子/mL金龟子绿僵菌油悬浮剂，而2009 年登记的可分散油悬浮剂(包括油悬浮剂)产品发展到149 个，其中可分散油悬浮剂品种有87 个，油悬浮剂品种为62 个。截至2023 年9 月，我国登记的可分散油悬浮剂制剂迅速增加至1 659 个，其中以除草剂为主，达到1 586 个，占比95.6%，登记的有效成分及混剂约125 个；杀虫剂居次，有56 个品种获得登记；而杀菌剂仅有8 个品种，几乎可以忽略不计。

在杀虫剂登记制剂中，以新烟碱类杀虫剂及生物农药为主，其中新烟碱类杀虫剂登记了28 个制剂，以呋虫胺混剂为主，有17 个，占新烟碱类登记产品的60.7%；生物农药13 个，菊酯类杀虫剂8 个，阿维菌素类6 个。表明目前主流的杀虫剂种类均可制备可分散油悬浮剂，只不过登记品种较少，其发展潜力巨大。

在除草剂登记制剂中，以烟嘧磺隆、硝磺草酮、莠去津、五氟磺草胺、氰氟草酯、甲基二磺隆等少数几个品种为主，除草剂可分散油悬浮剂的登记制剂见表1。

表1 除草剂可分散油悬浮剂的登记制剂统计(截至2023 年9 月)

除草剂单剂登记制剂较多有烟嘧磺隆、五氟磺草胺、氰氟草酯及甲基二磺隆等几个品种，而莠去津单剂登记的制剂极少，仅有7 个，但是混剂的登记制剂却独占鳌头，混剂登记制剂除了甲基二磺隆外，其余的制剂均在100 个以上，这符合混剂“一统天下”的中国国情。尤其是以下几个混剂登记制剂较多：烟嘧·莠去津混剂109 个，硝磺草酮·莠去津混剂66 个，五氟磺草胺·氰氟草酯混剂58 个。

烟嘧磺隆作为可分散油悬浮剂的领头羊是农药剂型选择的必然，我国最早推广的可分散油悬浮剂制剂就是4%烟嘧磺隆可分散油悬浮剂(烟嘧磺隆是日本石原产业株式会社在20 世纪80 年代中期研究发现的玉米田磺酰脲类禾本科杂草特效除草剂品种，1987—1988 年石原产业株式会社与美国杜邦公司联合开发，并先后在世界各国取得了烟嘧磺隆的各项专利，20 世纪90 年代初在我国获得登记，商品名玉农乐)[11]。烟嘧磺隆对水极为敏感，油、水均不溶，在水中很不稳定，在油中却非常稳定，若开发为某些固体剂型，使用时药效不佳，一般需要加入油类增效助剂来提高药效，而加工成可分散油悬浮剂可提高农药活性成分的渗透，保证其内吸活性得到充分的发挥。因此，可分散油悬浮剂是烟嘧磺隆剂型的最优选择。

可分散油悬浮剂也是五氟磺草胺的最佳剂型。五氟磺草胺化学结构中含有5 个氟原子，大大增强了该活性成分的亲脂性。若其加工成悬浮剂，由于其应用的作物为水稻田，若防治对象为单子叶杂草如稗草、沙草科杂草，而这些杂草与水稻一样属于难于润湿的植物，加上常规悬浮剂的助剂用量少，药液喷施到靶标上时，因助剂用量较少、表面张力较大、黏附性差，药剂不易被润湿和展布，容易滚落，不能在靶标上有效沉积，其防除效果可想而知。而加工成五氟磺草胺可分散油悬浮剂，基本可以解决上述弊端，且五氟磺草胺是一种内吸传导型除草剂，油基介质能够较快帮助活性成分传导透过作物表皮而进入靶标内部，从而提高它们的渗透性、黏附性和吸收量，达到提高药效的目的。

除草剂作为可分散油悬浮剂的优先发展剂型也是有迹可循的，由于烟嘧磺隆、莠去津和硝磺草酮均应用于旱地作物如玉米，甲基二磺隆应用于小麦田，而五氟磺草胺和氰氟草酯主要应用于水稻田。而早期的油基介质均为油酸甲酯，相较于其他的植物油，油酸甲酯黏度较低，相对比较容易乳化及制备，旱地作物、水稻田对油酸甲酯也较安全。这样可分散油悬浮剂的发展始于除草剂也就顺理成章了。

5 可分散油悬浮剂发展展望

可分散油悬浮剂成为常规剂型的开发热点，随着企业登记品种的增加，也引来了助剂企业的大量投入及更多的关注，将促进该剂型的迅猛发展。

⑴传统观点认为油溶性农药由于可能在油中溶解而不太适合加工成可分散油悬浮剂，这明显是认知误区，诚然部分油溶性农药可在油酸甲酯中溶解，但大部分的油溶性农药在植物油中的溶解度非常低，随着可分散油悬浮剂的研究深入，扩大使用范围，为了安全起见，以植物油替代油酸甲酯势在必行。这样就不存在油溶性固体农药加工成可分散油悬浮剂的限制。

⑵农药剂型的发展过程中一直存在着药效与环境相容的矛盾，水基化剂型绿色环保，但药效不尽如人意；乳油药效优异，但对环境不太友好，尽管现在使用的重芳烃类溶剂解决了闪点低、易挥发的问题，但重芳烃在土壤中难以降解，远远达不到绿色环保的要求。正是可分散油悬浮剂的面世，完美兼顾药效与环境相容性。假以时日，随着可分散油悬浮剂的深入研究及资金的投入，只要助剂成本降低到可接受的水平，乳油剂型的替代将不再是一句空话，而将是“实打实”的替代。

⑶随着研究的深入，可分散油悬浮剂不仅仅局限于除草剂，对杀虫剂也具有广阔的发展前景，随着更安全的植物油替代油酸甲酯，使用作物、农药品种将不再有所限制，可分散油悬浮剂扩大到全农药品类、全作物之时，就是该剂型大爆发的时候。

诚然，目前可分散油悬浮剂的研发还存在着植物油与乳化剂不匹配问题，导致制剂乳化性能较差；分散剂种类、结构调节剂种类单调，品种较少，导致制备的制剂稳定性欠佳，存在着制剂分层的问题；植物油较黏稠，制剂黏度大，流动性较差。但随着制剂及助剂企业的关注及大量投入，相信在不久的将来，这些问题将会逐一解决。

可分散油悬浮剂虽然目前是一棵“小苗”，但假以时日，未来必将长成一棵“参天大树”。可分散油悬浮剂具有其他农药剂型无可比拟的优势，可以解决很多现有剂型无法克服的缺陷，使该剂型具有极大的发展潜力，未来前景可期。