環保型草甘膦用助劑
——聚天冬氨酸

李文曦（河北協同環保股份有限公司，石家莊 050035）

環保型草甘膦用助劑
——聚天冬氨酸

李文曦
（河北協同環保股份有限公司，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境中的鈣、鎂等元素營造貝殼和珍珠等。

1850年人類首次人工合成聚天冬氨酸。由于其廣泛用途和優異的環保性能而深受人們關注。其中尤以美國、德國和日本對其研究最為活躍。1996年，美國Donlar公司因在該劑合成技術研究方面的突出貢獻被授予首屆“總統綠色化學挑戰獎”。隨之，德國拜耳公司也實現規模生產。

1 理化性質

聚天冬氨酸鹽化學名為聚-α,β-D,L-天冬氨酸鹽（poly-α,β-D,L-aspartate），結構式如下：

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。農業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，有很強的吸濕性，不易燃，不易爆。該劑水溶性大，無固定溶解度。

由于該物質具有酰鍵（酰胺基）性能，故它在中性條件下較為穩定，但在強酸、強堿溶液中可水解，高溫可促進水解。

又因其高分子聚羧酸的性質，故可作為表面活性劑、分散劑。它與金屬離子有一定的吸附、絡合作用，對某些固體顆粒有分散穩定功能。該物質與環境相容性高，可生物降解，半衰期較短，為28 d，不易在環境中沉積、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，其還具有促進根生長和增進生物量的功能。

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Ames試驗，小鼠骨髓嗜多染紅細胞微核等試驗表明，本劑無毒副作用，也無致畸、致癌、致突變性，且其在土壤、植物體內的降解物也無殘留毒性。

3 聚天冬氨酸的應用

由于聚天冬氨酸高度的安全性和特有的理化性質，其被廣泛用于農業、工業、醫藥、衛生和作為清潔劑和水處理劑等多種領域。

表1 聚天冬氨酸對小鼠的急性毒性

3.1 聚天冬氨酸在農業上應用

在農業上，聚天冬氨酸可作為農藥助劑，特別在草甘膦上應用。作為農藥助劑，其可提高藥劑葉面分散能力，提升藥液的展著和黏著性，增強農藥制劑的穩定內吸性，從而增進藥效。

在農業上應用聚天冬氨酸，具有促進作物營養吸收作用，可作為營養吸收促進劑；與肥料配合，可作為肥料促進劑。它可增強肥效，改善土壤理化性狀，減少化肥流失，活化養分元素，提高化肥利用率。由此，可減少化肥用量30%，增產10%～30%。

該劑還可改善作物品質，促進作物對鐵、鋅、錳等微量元素的吸收。經聚天冬氨酸處理過的作物，其微量元素含量比對照作物高3～4倍。另外，聚天冬氨酸還可促進根系生長，增強作物抗逆性。

3.2 作為水處理劑應用

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

本劑被推薦在工業循環水、鍋爐水、反滲透水、油田水及海水淡化中應用，特別在高硬度、高堿度、高pH值、高濃度倍數中應用，作用更為明顯。它的PASP阻垢效果優于常用的含膦阻垢劑，與PASP 及PBTCA復合垢有協同作用。

3.3 作為金屬緩蝕劑

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

3.3 在草甘膦制劑中應用

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

再則，業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濕葉片時間，促進藥劑被葉片吸收。同時，具有長鏈蛋白功能的聚天冬氨酸可使藥液體系呈現一定的粘著力，從而有效增加葉面持液量。它的這種吸濕保水能力可延長藥液在葉片上滯留時間。

聚天冬氨酸作為草甘膦制劑助劑，可促進植物對草甘膦的吸收和在植物體內傳送，提高草甘膦的內吸性，加速植物的新陳代謝及植物體內養分消耗，提升了藥劑的活性。

現有的草甘膦液劑在低溫條件時會有結晶析出，同時該制劑呈酸性，故必須用塑料容器存放。加有聚天冬氨酸的草甘膦液劑，不僅能增強草甘膦鹽類的溶解度，還可增強制劑的穩定性，這是由于聚天冬氨酸具有降低體系表面張力的作用，同時有利于體系的穩定。

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，故它們占據了大部分草甘膦助劑市場。此2種助劑有它們致命弱點。TAE對人畜毒性很高；APG則易產生氣泡，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，不僅可彌補常規助劑某些不足，還可提高草甘膦分散性能和內吸傳導性；增強制劑的穩定性，增強藥劑的展著性及粘著性。同時該劑又十分環保，無任何副作用，十分符合當今發展需要。

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

TQ450

A

1009-6485（2016）02-060-02

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

2016-03-30。