环保型草甘膦用助剂——聚天冬氨酸

李文曦（河北协同环保股份有限公司，石家庄 050035）

环保型草甘膦用助剂
——聚天冬氨酸

李文曦
（河北协同环保股份有限公司，石家庄 050035）

聚天冬氨酸（polyaspartic acid，PASP）天然存在于贝壳类海洋生物如牡蛎黏液中，牡蛎就靠此黏液富集周围环境中的钙、镁等元素营造贝壳和珍珠等。

1850年人类首次人工合成聚天冬氨酸。由于其广泛用途和优异的环保性能而深受人们关注。其中尤以美国、德国和日本对其研究最为活跃。1996年，美国Donlar公司因在该剂合成技术研究方面的突出贡献被授予首届“总统绿色化学挑战奖”。随之，德国拜耳公司也实现规模生产。

1 理化性质

聚天冬氨酸盐化学名为聚-α,β-D,L-天冬氨酸盐（poly-α,β-D,L-aspartate），结构式如下：

分子式：C4H5NO3M（C4H4NC3M）m（C4H4NO3M）nC4H4NO3M2 m≥n，M为Na+、K+等金属离子

聚天冬氨酸（钠盐）为黄色至红棕色透明液体，有一定黏性，具微弱气味，但刺激性弱。农业用聚天冬氨酸固含量为40.0%～41.0%；密度（30 ℃）/（g·cm-3）：1.24～1.26；极限黏度（30 ℃） /（dL/g）：0.055～0.080；pH值（10 g/L溶液）8.0～10.0；生物降解率（%）≥60。

它的固体为淡黄色粉末，有很强的吸湿性，不易燃，不易爆。该剂水溶性大，无固定溶解度。

由于该物质具有酰键（酰胺基）性能，故它在中性条件下较为稳定，但在强酸、强碱溶液中可水解，高温可促进水解。

又因其高分子聚羧酸的性质，故可作为表面活性剂、分散剂。它与金属离子有一定的吸附、络合作用，对某些固体颗粒有分散稳定功能。该物质与环境相容性高，可生物降解，半衰期较短，为28 d，不易在环境中沉积、富集。

聚天冬氨酸具有逆境蛋白酶性能的生物活性。该氨基酸可参与C/N代谢，系连接C/N代谢的桥梁，为氨基酸家族合成的纽带。

同时，其还具有促进根生长和增进生物量的功能。

2 聚天冬氨酸的毒性

聚天冬氨酸的急性毒性如表1所示。并经Ames试验，小鼠骨髓嗜多染红细胞微核等试验表明，本剂无毒副作用，也无致畸、致癌、致突变性，且其在土壤、植物体内的降解物也无残留毒性。

3 聚天冬氨酸的应用

由于聚天冬氨酸高度的安全性和特有的理化性质，其被广泛用于农业、工业、医药、卫生和作为清洁剂和水处理剂等多种领域。

表1 聚天冬氨酸对小鼠的急性毒性

3.1 聚天冬氨酸在农业上应用

在农业上，聚天冬氨酸可作为农药助剂，特别在草甘膦上应用。作为农药助剂，其可提高药剂叶面分散能力，提升药液的展着和黏着性，增强农药制剂的稳定内吸性，从而增进药效。

在农业上应用聚天冬氨酸，具有促进作物营养吸收作用，可作为营养吸收促进剂；与肥料配合，可作为肥料促进剂。它可增强肥效，改善土壤理化性状，减少化肥流失，活化养分元素，提高化肥利用率。由此，可减少化肥用量30%，增产10%～30%。

该剂还可改善作物品质，促进作物对铁、锌、锰等微量元素的吸收。经聚天冬氨酸处理过的作物，其微量元素含量比对照作物高3～4倍。另外，聚天冬氨酸还可促进根系生长，增强作物抗逆性。

3.2 作为水处理剂应用

聚天冬氨酸还作为水处理剂应用。由于它可与钙、镁、铜、铁等多价金属离子螯合，尤其能改变钙盐的晶体结构，使其成为软垢。

本剂被推荐在工业循环水、锅炉水、反渗透水、油田水及海水淡化中应用，特别在高硬度、高碱度、高pH值、高浓度倍数中应用，作用更为明显。它的PASP阻垢效果优于常用的含膦阻垢剂，与PASP 及PBTCA复合垢有协同作用。

3.3 作为金属缓蚀剂

当pH值在10以上时，聚天冬氨酸有较为理想的缓蚀作用；当pH值为8～9较低浓度时，该剂在海中有甚佳的缓蚀效果。将聚天冬氨酸分别与有机磷、钨酸钠、季铵盐、锌盐、钼酸盐、氧化淀粉等复配，可取得更理想的缓蚀效果。

3.3 在草甘膦制剂中应用

总所周知，草甘膦是全球市场最大的非选择性的除草剂。除了在抗草甘膦转基因作物中应用外，还被广泛用于橡胶、茶树、果园及甘蔗等作物田。草甘膦能通过茎叶吸收传导到植物各部位，有效防除40余科的杂草。但是草甘膦易与钙、镁、铝等金属离子络合而失活。故在使用时如兑入脏水或硬水会降低除草效果。通过加入聚天冬氨酸盐类，可减少农药有效成分与水中金属螯合成无防除效果的胶团颗粒，避免水质对药剂效果的影响。

再则，业已知晓草甘膦是一种触杀型除草剂。而聚天冬氨酸由于具有羧基负电子，是一种很好的阴离子表面活性剂。由此，可明显提高草甘膦在叶片上的展着性，大大减少药剂分散润湿叶片时间，促进药剂被叶片吸收。同时，具有长链蛋白功能的聚天冬氨酸可使药液体系呈现一定的粘着力，从而有效增加叶面持液量。它的这种吸湿保水能力可延长药液在叶片上滞留时间。

聚天冬氨酸作为草甘膦制剂助剂，可促进植物对草甘膦的吸收和在植物体内传送，提高草甘膦的内吸性，加速植物的新陈代谢及植物体内养分消耗，提升了药剂的活性。

现有的草甘膦液剂在低温条件时会有结晶析出，同时该制剂呈酸性，故必须用塑料容器存放。加有聚天冬氨酸的草甘膦液剂，不仅能增强草甘膦盐类的溶解度，还可增强制剂的稳定性，这是由于聚天冬氨酸具有降低体系表面张力的作用，同时有利于体系的稳定。

目前草甘膦常用助剂为牛脂胺聚氧乙烯醚（TAE）和烷基糖苷（APG）。此2种助剂都有良好的表面分散性，故它们占据了大部分草甘膦助剂市场。此2种助剂有它们致命弱点。TAE对人畜毒性很高；APG则易产生气泡，且消除甚慢，必须加入消泡剂，这样又影响了药剂的效果。

聚天冬氨酸作为草甘膦助剂，不仅可弥补常规助剂某些不足，还可提高草甘膦分散性能和内吸传导性；增强制剂的稳定性，增强药剂的展着性及粘着性。同时该剂又十分环保，无任何副作用，十分符合当今发展需要。

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

TQ450

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1009-6485（2016）02-060-02

李文曦（1966—），男，高级工程师，主要从事绿色化学品的合成及应用技术研发。E-mail: liwenxi633@163.com。

2016-03-30。