草甘膦

有机磷类除草剂

草甘膦，化学名称为N-(磷酸甲基)甘氨酸，化学式为C3H8NO5P，一种内吸传导型广谱灭生性除草剂，是一种有机磷化合物，具体为膦酸酯。它用来杀死杂草，尤其是与作物竞争的一年生阔叶杂草。由孟山都公司的化学家约翰·弗朗茨在1970年发现。

使用及发展

在孟山都公司推出了抗草甘膦（抗草甘膦大豆， Roundup Ready soybean, PRS）转基因作物（黄豆、棉花、油菜及玉米）后，农民很快开始接受并使用草甘膦。

草甘膦通常制成异丙胺盐或钠盐使用。其除草效果卓越，主要通过叶面吸收，少量可通过根部吸收并被运输到植物的生长点。草甘膦能抑制植物合成三种芳香氨基酸（酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸）所需的酶，因此主要针对处于活跃生长期的植物有效，不适用作为芽前除草剂。该药剂对一年生和多年生杂草均具有高效性。

通过基因改造，可以培育出耐受草甘膦的作物。2007年，草甘膦成为美国农业中最常用的除草剂，并在家庭、花园、政府机构及工商业中广泛使用，排名第二。到2010年，美国93%的大豆耕地及大量的玉米和棉花种植区都种植了抗草甘膦的作物，而在阿根廷和巴西，这一比例更高。到2016年，由于全球范围内出现并扩散的抗草甘膦杂草，草甘膦的使用量增加了100倍。

2013年，德国联邦风险评估研究所在其毒理学回顾中探讨了草甘膦及其制剂与多种癌症之间的关系，包括非何杰金氏淋巴瘤（NHL）。该研究认为现有数据“矛盾且缺乏说服力”。2015年3月，世界卫生组织下属的国际癌症研究机构根据流行病学研究、动物实验及体外研究结果，将草甘膦归类为“可能的人类致癌物”（2A类）。然而，2015年11月，欧洲食品安全局发布的最新评估报告得出结论，草甘膦不太可能具有遗传毒性（即对DNA造成损害）或对人类构成致癌威胁。

需要注意的是，这些风险评估主要针对食品中的草甘膦残留，不适用于直接暴露于喷洒草甘膦环境的人群，如园丁、农民和周围居民。这些人群因直接接触草甘膦而受到的剂量远高于通过食品摄取的量。

化合物简介

理化性质

密度：1.74g/cm3

熔点：230 ℃

沸点：465.8 ℃

折射率：1.529

外观：白色结晶性粉末

分子结构数据

摩尔折射率：31.05

摩尔体积（cm3/mol）：100.6

等张比容（90.2K）：306.8

表面张力（dyne/cm）：86.3

极化率（10-24cm3）：12.30

计算化学数据

疏水参数计算参考值（XlogP）：-4.6

氢键供体数量：4

氢键受体数量：6

可旋转化学键数量：4

互变异构体数量：0

拓扑分子极性表面积：107

重原子数量：10

表面电荷：0

复杂度：162

同位素原子数量：0

确定原子立构中心数量：0

不确定原子立构中心数量：0

确定化学键立构中心数量：0

不确定化学键立构中心数量：0

1共价键单元数量：1

化学性质

草甘膦是天然氨基酸甘氨酸的氨基膦类似物，像所有的氨基酸，根据pH值不同存在不同的离子状态。两者磷酸和羧酸部分可以被离子化和氨基可以被质子化，且该物质存在一系列的两性离子。在室温下，草甘膦可溶于水（12 g/L）。原始的草甘膦合成方法，三氯化磷和甲醛水解，得到磷酸盐反应。甘氨酸然后与此磷酸盐反应以产生草甘膦，它的名字是作为在该合成中使用的化合物的缩写- 即甘氨酸和磷酸盐。

PCl3 + H2CO → Cl2P(=O)-CH2Cl

Cl2P(=O)-CH2Cl + 2 H2O → (HO)2P(=O)-CH2Cl + 2 HCl

(HO)2P(=O)-CH2Cl + H2N-CH2-COOH → (HO)2P(=O)-CH2-NH-CH2-COOH + HCl

制备

以氯乙酸铵为原料，先与氢氧化钙反应得到亚氨基二乙酸钙盐，在硫酸钠作用下生成亚氨基二乙酸。然后用三氯化磷、甲醛与亚氨基二乙酸反应，得到双甘膦（草甘膦），最后用浓硫酸或过氧化氢氧化双甘膦，得到草甘膦。

自产亚磷酸三甲酯的企业采用亚磷酸三甲酯生产工艺生产草甘膦。

采用亚磷酸二甲酯（DMMP，甲基磷酸二甲酯，膦酸二甲酯）生产工艺生产：亚磷酸二甲酯与甲醛、甘氨酸反应生成草甘膦二甲酯，然后水解得草甘膦。此法有效率高，纯度高的优点，是目前中国生产草甘膦的主要方法。

作用机制

草甘膦主要是阻碍芳香氨基酸的生物合成，即苯丙氨酸、色氨酸及酪氨酸通过莽草酸途径的合成。它对EPSPS合酶（5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶, 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase）有抑制作用，该酶可以催化莽草酸-3-磷酸（shikimate-3-phosphate, S3P）和磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate）向5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸（5-enolpyruvyl-shikimate-3-phosphate, EPSP）的转化，因此草甘膦干扰这一生物合成的酶促反应，导致莽草酸（shikimate）在生物体内的积累。抑制酶使莽草酸在植物组织积累并转移其他生化过程的精力和资源。虽然几小时内植物停止增长，需要几天时间树叶开始变黄。此外草甘膦也可以抑制其他植物酶和动物酶的活性。

草甘膦在高等植物内的代谢十分缓慢，曾测试出其代谢物为氨甲基膦酸和甲氨基乙酸。正由于草甘膦在植物体内具有高度的运转性能、缓慢的降解性能和高度的植物毒性，决定了它是一个理想的防除多年生杂草的除草剂[13]。目前正在研究对草甘膦有抗性植物的培养。生物化学家从微生物中筛选出体内含有EPSP过量的菌种，将其有关的基因导入到烟草和黄豆组织中，从而培养出能耐草甘膦的植株。

环境影响

草甘膦在土壤中的行为特性显著，主要表现为强烈的吸附性，导致其在土壤中不易移动。这种特性限制了草甘膦及其降解产物向地下水和地表水的迁移，从而降低了对水源的污染风险。在土壤中，草甘膦可被微生物迅速降解为氨甲基膦酸（AMPA），这一降解过程也进一步减少了其在环境中的持久性。草甘膦在土壤中的半衰期受土壤类型和气候条件的影响，但一般情况下约为47天。

当草甘膦释放到空气中时，由于其蒸汽压极低，它主要存在于大气颗粒相中，并通过湿沉降和干沉降过程从大气中去除。在土壤中，由于草甘膦的离子形态和不易挥发的特性，它预计不会从土壤表面挥发。在有氧条件下，土壤中的生物降解是草甘膦的主要环境去向，其半衰期相对较短。

在水环境中，草甘膦倾向于吸附在悬浮固体和沉积物上，减少了其在水中的自由态浓度。在沉积物中，草甘膦的好氧和厌氧生物降解过程均较为迅速，进一步证明了生物降解是其在环境中的主要降解途径。草甘膦在水生环境中的稳定性以及其不易生物富集的特性，都降低了其对水生生态系统的潜在风险。

在生产或使用草甘膦的环境中，工作人员在生产和处理草甘膦时可能通过吸入和皮肤接触暴露于该物质。同时，普通人群也可能通过饮用水或接触含草甘膦的消费品而间接接触到草甘膦。农药施用者、农场工人及频繁接触草甘膦产品的人群由于职业特性，其皮肤和吸入暴露风险相对较高。因此，在草甘膦的生产、使用和处理过程中，应采取适当的防护措施，以减少人员暴露的风险。

安全信息

安全术语

S2：Keep out of reach of children.

避免儿童触及。

S26：In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.

眼睛接触后，立即用大量水冲洗并征求医生意见。

S39：Wear eye/face protection.

戴眼睛/面孔保护装置。

S61：Avoid release to the environment. Refer to special instructions/Safety data sheets.

避免释放到环境中，参考特别指示/安全收据说明书。

风险术语

R41：Risk of serious damage to eyes.

对眼睛有严重损害的风险。

R51/53：Toxic to aquatic organisms, may cause long-term adverse effects in the aquatic environmen

对水生生物有毒，可能在水生环境中造成长期不利影响。

毒性

草甘膦是一种非选择性除草剂，广泛注册用于多种粮食和非粮食大田作物，以及需要全面植被控制的非农作区域。当以较低剂量应用时，草甘膦还可作为植物生长调节剂使用。

人体暴露和毒性：草甘膦是全球使用最广泛的除草剂活性成分之一，通常被认为具有较低的毒性。然而，研究显示它可能对人类健康产生不利影响，尤其是作为潜在的内分泌干扰物。草甘膦的浓缩溶液还可能引起皮肤刺激。中毒案例主要源于摄入、吸入和皮肤接触，报道中提到肺水肿、休克和心律失常是致命的原因。摄入含表面活性剂的草甘膦除草剂可能导致急性肾损伤、电解质紊乱、酸中毒、心血管衰竭和死亡。研究显示，商业制剂的毒性可能高于单独的活性成分，这表明制剂中的添加剂可能增强了其毒性。尽管在人类淋巴细胞中草甘膦未显示遗传毒性，无论是否代谢激活，但它在人类颊上皮细胞系（TR146）中诱导了微核形成和DNA损伤。此外，草甘膦对人胎盘JEG3细胞具有毒性。

动物研究：草甘膦不会对豚鼠产生皮肤致敏反应，但对兔子眼部会产生中度至重度刺激。在为期13周的研究中，大鼠和小鼠表现出唾液腺病变。草甘膦在2阶段小鼠皮肤致癌模型和蛋白质组学分析中展现了促癌潜力。然而，对大鼠和兔子的研究表明，工业草甘膦不致畸，母体接触草甘膦影响了幼崽的男性化过程，可能导致行为改变以及生殖结构和内分泌等问题的出现，这些变化与雄激素过多有关。

中毒后处理

症状

草甘膦异丙胺盐通常以41%的糖磷类和15%的非离子性表面活性剂组成，呈褐黄色溶液形态。

口服后15分钟内，可能出现呕吐和喉咙疼痛等症状，随后可能发生腹痛和腹泻。通常，摄入量超过100毫升的个体更易出现明显症状。严重中毒患者可能出现低血压、口腔溃疡、消化道溃疡、呼吸困难、咳嗽、发绀、少尿和肾功能损伤、电解质失衡等症状。过去，死亡原因多认为是由腹泻引起的低血压所致；然而，根据近年的研究，呼吸系统损伤才是致死的主要原因，尤其是年纪较大或肺部损伤较严重的患者。

处理措施

眼睛

如果佩戴隐形眼镜，首先要摘除眼镜。随后，应立即用清水或生理盐水冲洗眼睛，持续20至30分钟，确保眼睛得到充分的冲洗。在冲洗过程中或冲洗后，即使未观察到明显的症状，也应尽快联系医院或中毒控制中心，并前往就医，以确保得到专业的医疗评估和治疗。未经医生明确指示，切勿在眼中使用任何药膏或药物，以免加重伤情或干扰医生的诊断。

皮肤

立即用大量清水冲洗受影响的皮肤区域，以去除可能残留的草甘膦。同时，脱去所有受污染的衣物，避免进一步接触。使用肥皂和水轻柔地清洗受影响的皮肤，注意避免过度摩擦导致皮肤受损。如果出现红肿、刺激或其他不适现象，应立即联系医生并准备就医。

吸入

迅速离开草甘膦污染的区域，转移到空气新鲜的地方。密切关注呼吸状况，如出现呼吸困难、咳嗽、呼吸急促或口腔、喉咙、胸部有灼热感等症状，应立即拨打急救电话，并尽快将受害者送往医院接受专业治疗。

摄入

切勿尝试催吐，这可能会加重伤害。如果受害者意识清醒且无抽搐症状，可以给予1至2杯水以稀释摄入的草甘膦，但这仅作为临时措施，仍需立即联系医院或毒物控制中心。根据医生的建议，准备将受害者送往医院接受进一步治疗。若受害者出现抽搐或失去意识，切勿尝试口对口喂食，应确保呼吸道畅通，使受害者侧卧，头部低于身体，并避免催吐。这种情况下，应立即拨打急救电话，并在专业人员的指导下进行紧急处理。

用途

草甘膦是一种非选择性、无残留灭生性除草剂，对多年生根杂草非常有效，广泛用于橡胶、桑、茶、果园及甘蔗地。主要抑制植物体内的烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶，从而抑制莽草素向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的转化，使蛋白质合成受到干扰，导致植物死亡。草甘膦是通过茎叶吸收后传导到植物各部位的，可防除单子叶和双子叶、一年生和多年生、草本和灌木等40多科的植物。草甘膦入土后很快与铁、铝等金属离子结合而失去活性。

最初应用于橡胶园防除茅草及其他杂草，可使橡胶树提早1年割胶，老橡胶树增产。现逐步推广于林业、果园、桑园、茶园，稻麦、水稻和油菜轮作地等。各种杂草对草甘膦的敏感程度不同，因而用药量也不同。如稗、狗尾草、看麦娘、牛筋草、马唐、猪殃殃等一年生杂草，用药量以有效成分计为6～10.5 g/100m2。对车前子、小飞蓬、鸭跖草等用药量以有效成分计为11.4～15g/100m2。对白茅、硬骨草、芦苇等则需18～30g/100m2，一般兑水3～4.5kg，对杂草茎叶均匀定向喷雾。一般阔叶杂草在萌芽早期或开花期，禾本科在拔节晚期或抽穗早期每亩用药量兑水20-30公斤喷雾。已割除茎叶的植株应待杂草丙生至有足够的新生叶片时再施药。防除多年生杂草时一次药量分2次，间隔5天施用能提高防效。

防除苹果园、桃园、葡萄园、梨园、茶园、桑园和农田休闲地杂草，对稗狗尾草、看麦娘、牛筋草、马唐、苍耳、藜、繁缕、猪殃殃等一年生杂草。

草甘膦接触绿色组织后才有杀伤作用。由于各种杂草对草甘膦的敏感度不同，因而用药量也不同。

1、果园、桑园等除草：防除1年生杂草每亩用10%水剂0.5-1公斤，防除多年生杂草每亩用10%水剂1-1.5公斤。兑水20-30公斤，对杂草茎叶定向喷雾。

2、农田除草：农田倒茬播种前防除田间已生长杂草，用药量可参照果园除草。棉花生长期用药，需采用带罩喷雾定向喷雾。每亩用10%水剂0.5-0.75公斤，兑水20-30公斤。

3、休闲地、田边、路边除草：于杂草4-6叶期，每亩用10%水剂0.5-1公斤，加柴油100毫升，兑水20-30公斤，对杂草喷雾。

4、对于一些恶性杂草，如香附子芦苇等，可每亩地按照200克加入助剂，除草效果好。

注意事项

1、草甘膦为灭生性除草剂，施药时切忌污染作物，以免造成药害。

2、对多年生恶性杂草，如白茅、香附子等，在第一次用药后1个月再施1次药，才能达到理想防治效果。

3、在晴天，高温时用药效果好，喷药后4-6小时内遇雨应补喷。

4、草甘膦具有酸性，贮存与使用时应尽量用塑料容器。

5、喷药器具要反复清洗干净。

6、包装破损时，高湿度下可能会返潮结块，低温贮存时也会有结晶析出，用时应充分摇动容器，使结晶溶解，以保证药效。

7、为内吸传导型灭生性除草剂，施药时注意防止药雾飘移到非目标植物上造成药害。

8、易与钙、镁、铝等离子络合失去活性，稀释农药时应使用清洁的软水，兑入泥水或脏水时会降低药效。

9、施药后3天内请勿割草、放牧和翻地。

选购误区

为了购买到性价比高的草甘膦除草剂，专家建议避开以下三大误区。

误区1：含量越高就越好

自10%草甘膦水剂退市后，33%草甘膦铵盐、41%草甘膦异丙胺盐、37%的钾盐水剂已成为市场主流产品，目前三种水剂有效成分草甘膦酸含量都为30%，也就是说含量达到该标准为真货。因此，选购时不能简单地判定41%的产品就比33%的好，要注意看产品标签标注的有效成分，尤其是草甘膦酸的含量，一般正规产品的会把有效成分草甘膦酸和草甘膦盐含量都标注出来。

误区2：价格越低越好

一些草甘膦产品价格低于市场价格太多的，通常会存在有效成分含量低、生产工艺差等问题，除草效果会大打折扣，图便宜反而要买多的药才能达到预期效果。此外，它还具有较大的副作用，会造成土壤板结等问题，还会污染环境。价格太高的也要考虑是否加入了一些隐性成分，注意使用安全问题。

误区3：盲目追求产品见效快

草甘膦是内吸型灭生性除草剂，它不同于触杀型的农药，内吸有一个传导的过程，相对来说时间比较慢，一般5~7天见效，杂草叶片变黄，半个月左右杂草才会慢慢枯死。

优质草甘膦选用常见方法：优质草甘膦看颜色，草甘膦含量，以及草甘膦的粘稠度。颜色以橙黄色清澈透明最好。

草甘膦含量分为有效含量以及总含量，有效含量是草甘膦原药含量，总含量是草甘膦异丙铵盐含量。草甘膦异丙铵盐中草甘膦含量高为优质，能够提现草甘膦原药含量高，传导性好。

草甘膦的清澈程度能够体现原药纯度，高纯度原药中杂质少，制作出来的草甘膦钝化快，效果稳定。

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