環(huán)保型草甘膦用助劑
——聚天冬氨酸

李文曦（河北協(xié)同環(huán)保股份有限公司，石家莊 050035）

環(huán)保型草甘膦用助劑
——聚天冬氨酸

李文曦
（河北協(xié)同環(huán)保股份有限公司，石家莊 050035）

聚天冬氨酸（polyaspartic acid，PASP）天然存在于貝殼類海洋生物如牡蠣黏液中，牡蠣就靠此黏液富集周圍環(huán)境中的鈣、鎂等元素營(yíng)造貝殼和珍珠等。

1850年人類首次人工合成聚天冬氨酸。由于其廣泛用途和優(yōu)異的環(huán)保性能而深受人們關(guān)注。其中尤以美國(guó)、德國(guó)和日本對(duì)其研究最為活躍。1996年，美國(guó)Donlar公司因在該劑合成技術(shù)研究方面的突出貢獻(xiàn)被授予首屆“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”。隨之，德國(guó)拜耳公司也實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。

1 理化性質(zhì)

聚天冬氨酸鹽化學(xué)名為聚-α,β-D,L-天冬氨酸鹽（poly-α,β-D,L-aspartate），結(jié)構(gòu)式如下：

分子式：C4H5NO3M（C4H4NC3M）m（C4H4NO3M）nC4H4NO3M2 m≥n，M為Na+、K+等金屬離子

聚天冬氨酸（鈉鹽）為黃色至紅棕色透明液體，有一定黏性，具微弱氣味，但刺激性弱。農(nóng)業(yè)用聚天冬氨酸固含量為40.0%～41.0%；密度（30 ℃）/（g·cm-3）：1.24～1.26；極限黏度（30 ℃） /（dL/g）：0.055～0.080；pH值（10 g/L溶液）8.0～10.0；生物降解率（%）≥60。

它的固體為淡黃色粉末，有很強(qiáng)的吸濕性，不易燃，不易爆。該劑水溶性大，無(wú)固定溶解度。

由于該物質(zhì)具有酰鍵（酰胺基）性能，故它在中性條件下較為穩(wěn)定，但在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液中可水解，高溫可促進(jìn)水解。

又因其高分子聚羧酸的性質(zhì)，故可作為表面活性劑、分散劑。它與金屬離子有一定的吸附、絡(luò)合作用，對(duì)某些固體顆粒有分散穩(wěn)定功能。該物質(zhì)與環(huán)境相容性高，可生物降解，半衰期較短，為28 d，不易在環(huán)境中沉積、富集。

聚天冬氨酸具有逆境蛋白酶性能的生物活性。該氨基酸可參與C/N代謝，系連接C/N代謝的橋梁，為氨基酸家族合成的紐帶。

同時(shí)，其還具有促進(jìn)根生長(zhǎng)和增進(jìn)生物量的功能。

2 聚天冬氨酸的毒性

聚天冬氨酸的急性毒性如表1所示。并經(jīng)Ames試驗(yàn)，小鼠骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核等試驗(yàn)表明，本劑無(wú)毒副作用，也無(wú)致畸、致癌、致突變性，且其在土壤、植物體內(nèi)的降解物也無(wú)殘留毒性。

3 聚天冬氨酸的應(yīng)用

由于聚天冬氨酸高度的安全性和特有的理化性質(zhì)，其被廣泛用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生和作為清潔劑和水處理劑等多種領(lǐng)域。

表1 聚天冬氨酸對(duì)小鼠的急性毒性

3.1 聚天冬氨酸在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)上，聚天冬氨酸可作為農(nóng)藥助劑，特別在草甘膦上應(yīng)用。作為農(nóng)藥助劑，其可提高藥劑葉面分散能力，提升藥液的展著和黏著性，增強(qiáng)農(nóng)藥制劑的穩(wěn)定內(nèi)吸性，從而增進(jìn)藥效。

在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用聚天冬氨酸，具有促進(jìn)作物營(yíng)養(yǎng)吸收作用，可作為營(yíng)養(yǎng)吸收促進(jìn)劑；與肥料配合，可作為肥料促進(jìn)劑。它可增強(qiáng)肥效，改善土壤理化性狀，減少化肥流失，活化養(yǎng)分元素，提高化肥利用率。由此，可減少化肥用量30%，增產(chǎn)10%～30%。

該劑還可改善作物品質(zhì)，促進(jìn)作物對(duì)鐵、鋅、錳等微量元素的吸收。經(jīng)聚天冬氨酸處理過(guò)的作物，其微量元素含量比對(duì)照作物高3～4倍。另外，聚天冬氨酸還可促進(jìn)根系生長(zhǎng)，增強(qiáng)作物抗逆性。

3.2 作為水處理劑應(yīng)用

聚天冬氨酸還作為水處理劑應(yīng)用。由于它可與鈣、鎂、銅、鐵等多價(jià)金屬離子螯合，尤其能改變鈣鹽的晶體結(jié)構(gòu)，使其成為軟垢。

本劑被推薦在工業(yè)循環(huán)水、鍋爐水、反滲透水、油田水及海水淡化中應(yīng)用，特別在高硬度、高堿度、高pH值、高濃度倍數(shù)中應(yīng)用，作用更為明顯。它的PASP阻垢效果優(yōu)于常用的含膦阻垢劑，與PASP 及PBTCA復(fù)合垢有協(xié)同作用。

3.3 作為金屬緩蝕劑

當(dāng)pH值在10以上時(shí)，聚天冬氨酸有較為理想的緩蝕作用；當(dāng)pH值為8～9較低濃度時(shí)，該劑在海中有甚佳的緩蝕效果。將聚天冬氨酸分別與有機(jī)磷、鎢酸鈉、季銨鹽、鋅鹽、鉬酸鹽、氧化淀粉等復(fù)配，可取得更理想的緩蝕效果。

3.3 在草甘膦制劑中應(yīng)用

總所周知，草甘膦是全球市場(chǎng)最大的非選擇性的除草劑。除了在抗草甘膦轉(zhuǎn)基因作物中應(yīng)用外，還被廣泛用于橡膠、茶樹(shù)、果園及甘蔗等作物田。草甘膦能通過(guò)莖葉吸收傳導(dǎo)到植物各部位，有效防除40余科的雜草。但是草甘膦易與鈣、鎂、鋁等金屬離子絡(luò)合而失活。故在使用時(shí)如兌入臟水或硬水會(huì)降低除草效果。通過(guò)加入聚天冬氨酸鹽類，可減少農(nóng)藥有效成分與水中金屬螯合成無(wú)防除效果的膠團(tuán)顆粒，避免水質(zhì)對(duì)藥劑效果的影響。

再則，業(yè)已知曉草甘膦是一種觸殺型除草劑。而聚天冬氨酸由于具有羧基負(fù)電子，是一種很好的陰離子表面活性劑。由此，可明顯提高草甘膦在葉片上的展著性，大大減少藥劑分散潤(rùn)濕葉片時(shí)間，促進(jìn)藥劑被葉片吸收。同時(shí)，具有長(zhǎng)鏈蛋白功能的聚天冬氨酸可使藥液體系呈現(xiàn)一定的粘著力，從而有效增加葉面持液量。它的這種吸濕保水能力可延長(zhǎng)藥液在葉片上滯留時(shí)間。

聚天冬氨酸作為草甘膦制劑助劑，可促進(jìn)植物對(duì)草甘膦的吸收和在植物體內(nèi)傳送，提高草甘膦的內(nèi)吸性，加速植物的新陳代謝及植物體內(nèi)養(yǎng)分消耗，提升了藥劑的活性。

現(xiàn)有的草甘膦液劑在低溫條件時(shí)會(huì)有結(jié)晶析出，同時(shí)該制劑呈酸性，故必須用塑料容器存放。加有聚天冬氨酸的草甘膦液劑，不僅能增強(qiáng)草甘膦鹽類的溶解度，還可增強(qiáng)制劑的穩(wěn)定性，這是由于聚天冬氨酸具有降低體系表面張力的作用，同時(shí)有利于體系的穩(wěn)定。

目前草甘膦常用助劑為牛脂胺聚氧乙烯醚（TAE）和烷基糖苷（APG）。此2種助劑都有良好的表面分散性，故它們占據(jù)了大部分草甘膦助劑市場(chǎng)。此2種助劑有它們致命弱點(diǎn)。TAE對(duì)人畜毒性很高；APG則易產(chǎn)生氣泡，且消除甚慢，必須加入消泡劑，這樣又影響了藥劑的效果。

聚天冬氨酸作為草甘膦助劑，不僅可彌補(bǔ)常規(guī)助劑某些不足，還可提高草甘膦分散性能和內(nèi)吸傳導(dǎo)性；增強(qiáng)制劑的穩(wěn)定性，增強(qiáng)藥劑的展著性及粘著性。同時(shí)該劑又十分環(huán)保，無(wú)任何副作用，十分符合當(dāng)今發(fā)展需要。

10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2016.02.16

TQ450

A

1009-6485（2016）02-060-02

李文曦（1966—），男，高級(jí)工程師，主要從事綠色化學(xué)品的合成及應(yīng)用技術(shù)研發(fā)。E-mail: liwenxi633@163.com。

2016-03-30。