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化學物質這~麼多,要怎樣才可能成為合格的農藥呢?

  • 文/呂宏耘

前一篇我們提到政府很努力地明訂標準,幫民眾把關,那麼究竟一個合格的農藥,是怎麼研發出來,又經過多少的嚴格檢視呢?

人類發展農業至今日,在市面上飽受汙名化的農藥,其實是各種農產品的守護者,站在第一線和害蟲們對抗著。防治的範圍從微生物、寄生蟲到雜草或野鼠等不一而足,倘若失去農藥這個田間管理工具,在很多情況下我們恐怕連見到農產品的機會都沒有。談到農業發展時,農藥的使用與演變是很重要的環節,農藥研發也走向更嚴格的管制。

然而,究竟怎樣的農藥才算是品學兼優、安分守己的好農藥呢?農藥開發又需要跨過哪些門檻呢?

農藥開發又需要跨過哪些門檻呢?圖/pixabay

怎樣才能成為合格的好農藥?

農藥可以分為兩大類別:化學農藥生物性農藥,而現行化學農藥的比例又較生物性農藥高出許多。在化學物質的世界,「藥」與「毒」往往僅有一線之隔。現今的農業發展,對於農藥會有怎麼樣的要求與考驗呢?怎樣才能成為合格的「好」農藥呢?

第一要點:農藥本分的功能效率

要做為農藥使用,最重要的是有效率的完成任務。說起農藥,大家想到的功能無外乎除蟲、除草等功能。實際上,農藥的功能還包括殺線蟲、植物生長調節、除螺等功能。(參考:我國農藥管理及其展望

第二要點:良好的專一性

一個合格的好農藥,理想狀況是要能夠專一的完成任務,不會造成多餘的損傷。專一性高的農藥不會危及鳥類、人畜或其他非目標生物,對生態環境相較安全。為了盡量做到專一性,現行的化學農藥中,就有許多產品是針對某些植物效用較強的「選擇性除草劑」。另外有些生物農藥也具備專一性,例如「蘇力菌」這種細菌產生的孢子含有特定的毒素可以殺死蝶蛾類幼蟲,卻不會殺死蜜蜂,更不會對哺乳類動物造成影響。

第三要點:適當的代謝速度

農田多為開放的環境,農藥在這樣的環境中,會因外力被分解或擴散;隨著不同的環境,能持續維持功能的時間也會隨之變化。

除了功效及專一性之外,是否能夠在環境中代謝亦是重要考量。如果農藥無法在環境中自行降解,將會影響到附近的生態。但代謝速度也不是越快越好。試想家裡的殺蟲劑如果兩天就失效,對於使用者來說必須經常性的補噴,會有多惱人!而農藥也是如此。因此,我們在田間使用農藥,是希望農藥的代謝速率「剛剛好」最好。

一種好農藥的誕生:康胖(compound)進京趕考記

每種化學物質屬性大不相同,要達到功能有專一性又代謝得剛剛好,如此的高標準,宛如讓社會新鮮人找一份錢多事少離家近、睡覺睡到自然醒的工作:就算單一項目能夠達標,要全數交集那可不容易啊!

農藥的開發從實驗室到田間應用相當艱難如同進京趕考一般,所有的康胖們(康胖:compound)需通過層層關卡考驗,才有機會脫穎而出。

每種農藥的研發,都需要經過層層關卡才能篩選出來。圖/pixabay

第一關:實驗室內初步篩選的「鄉試」階段

若將農藥的汰選流程比喻為科舉考試,那麼第一關的鄉試便是實驗室裡最初步的試驗和挑選。

首先在實驗室初步測試,觀察康胖們對於目標功能的效果。此外,還需要康胖的毒理資訊,諸如水生毒性或環境毒性、致癌性、急性或慢性的毒理試驗等等。

而在第一關的「鄉試」究竟有多少康胖前來應試呢?答案十分驚人,研發初期為了找到潛力的新成分,通常會篩選超過十萬種化合物;而最後通過鄉試的秀才可能只有十來個,錄取率甚至比麻省理工還低。

第二關:田野中的實地實驗「會試」階段

通過實驗室測試的「秀才」康胖,會進到溫網室、露天農田進行第二部分的試驗。在溫網室及農田中,有更多的環境因素影響著實驗,包括日照長度、紫外線、溫濕度等。因此科學家必須擬定田間施作的程序,並且密切觀察對於生態有沒有危害。

除此之外,在這個階段研究人員也會持續改良劑型,找出每種康胖最適合的使用方式:對於這種化合物,使用粉劑還是水溶液比較適合?如果做成噴霧會不會達到更好的防蟲除草效果?如果要製作長效的藥劑是否要使用微膠囊技術?這些考量將會最佳化農藥使用的效率,同時也為將來商品化做準備。

第三關:官方審核許可的「殿試」階段

但康胖要成為農藥,最後一關「官方許可」還等在後頭!

以台灣來說,主管機關是行政院農委會,把關著康胖能否通過審核。要得到官方的許可,必須先準備充足的審核文件,包括農藥物理性、化學性試驗報告及品質管制資料、毒理資料、國內外田間試驗資料、使用方法及注意事項等資料。確認符合法規要求,對人體不會有毒性、對生態不會有影響,且所有檢驗及文件都符合資格,整個流程才算圓滿完成。另外,拿到了官方許可的農藥,還需要完成量產的製程規劃。工廠量產使用的反應槽和實驗室裡的燒杯攪拌棒是完全不同的事,該如何安排製藥工廠設廠的地點及人力?如何確保反應槽和燒杯調製出來的是相同的產品?又如何保證產品線符合政府規章?這些也都是一個農藥真正上市之前需要通過的考驗。

其實農藥開發就如同人類用藥一樣,需要大量的經費以及時間。都說文人十年寒窗,其實農藥從實驗室到商品架上平均需要十年以上,花費則至少需要 2.8 億美金,箇中的研究人員甚至比文人更辛勞啊!

使用農藥,也須對症下藥:植物醫師制度

正確用藥本身就是種專業。圖/pixabay

就如同前面所提及的,每一種農藥都需要經過田野試驗找出最合適的使用方式,許多調整細節相當複雜,也因此,正確用藥本身就是種專業。過往農藥的使用較缺乏專業化的分工,但近年來,行政院農委會推出了「植物醫生」的制度,相繼在台灣大學、中興大學、嘉義大學、屏東科技大學等校成立植物教學醫院和施行植物醫學的學程。

人生病需要看醫生,植物也是。植物醫生的角色,會到田間評估是否有對症下藥,施予農藥同時兼顧防蟲及食安。透過專業診治而達成精準用藥。未來植物醫師制度的推行,希望能夠推廣更多正確診斷及正確施藥的觀念,才能讓每種農藥發揮最大的效用。讓我們不用顧忌著農藥的陰影,可以更放心享用豐美蔬果。

本文由作物永續協會及泛科學合作企劃執行

參考資料:

  1. 王一雄,農藥污染對作物的影響《植物重要防疫檢疫病害診斷鑑定技術研習會專刊(三)》
  2. 農藥登記審查流程及審查標準

延伸閱讀:

過了這個數就超標啦!農藥最大殘留容許量是怎麼來的?超標就會中毒嗎?

 

 

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