除草剂
除草剂（herbicide）是一种用于消灭或控制杂草的农药，又叫做除莠剂，有些除草剂具有使植物叶片脱落的作用，又被称为脱落剂。除草剂被广泛的用在农田、苗圃、林地、花卉园林以及一些非耕地等，按照化学结构可以分为无机化合物除草剂和有机化合物除草剂。除草剂具有高选择性、高效、省工、省时、增产等优点，全世界的除草剂多达300种以上。除草剂具有毒性，在杀死杂草的同时，对农田生产、农田植物、农田土壤以及大气和水资源带了危害，因此世界除草剂主要发展高效、低毒、广谱、低用量的品种，对环境污染小的一次性处理剂逐渐成为主流。而早期的盐类、金属盐除草剂，由于其具有持久性污染和毒性，在中国、美国、欧盟、日本等国家已经禁止使用。
发现历史
很早以前，人们发现用榨完橄榄油剩下的油渣泡过的水浇在橄榄树的周围可以除去杂草，这可以看为是最早出现的除草剂。19世纪末，欧洲发现波尔多液能伤害一些十字花科杂草，但却不伤害禾木类作物，这是除草剂最早开始使用的时候。1895年法、德和美等国同时发现硫酸和硫酸铜化学药剂具有除草的作用，并用在小麦等地的除草实验上，揭开了化学除草的序幕。1932 年美国陶氏化工（Dow Chem.)公司开发出一种杀虫剂 2,4-二硝基-6-仲丁基酚（DNBP），中文名“地乐酚”。但很快发现它也是一种选择性除草剂，能有效清除大豆、豌豆、苜蓿以及马铃薯田中的杂草。1940 年，德国化学家塔特菲尔德（F.Tatterfield）等人在1925 年研制的杀虫剂4,6-二硝基-邻甲苯酚（DNOC，中文名“二硝酚”）被发现是一种非激素型、非选择性的除草剂，对亚麻无药害，对杀除萝科植物最有效。地乐酚和二硝酚的出现，标志着除草剂从无机化合物向着有机化合物的转变。
1941年，第一个现代除草剂（2，4-D）由（英国）帝国化学工业的坦普尔曼合成出来，同年美国的波科尔尼也成功合成出来了；2,4-D能有选择地从早熟禾的草场中除去蒲公英、车前等禾本科杂草，它的出现标志着杂草的化学除治迈入了一个新阶段。此后出现了一系列无机化合物除草剂，如硫酸亚铁、氯酸钠和砷化物等。1956 年，瑞士嘉基（Geigy）公司研制出防除一年生杂草的氯三氮苯类除草剂“西玛津”。1960年，美国罗门哈斯公司研制出除草剂“敌”，而后，1964年，又研制出除草剂“除草醚”。
在20世纪60年代，除草剂仅占整个农药市场的20%左右，到了70年代其市场份额仅次于杀虫剂。20世纪60—70 年代，以滴滴涕、六氯环己烷为代表的农药被广泛使用，甚至被当作武器使用。1962 年至 1971 年，美国军队在越南喷洒了大约8 000 万升含有刷毒的化学物质二𫫇英的除草剂。其中55%的除草剂的储藏桶是橙色的，因而获得了“橙剂”这一简称，除了“橙剂”之外，美军当年还使用了少量的其他除草剂，即所谓的“粉红剂”“蓝剂”和“紫剂”，而且使用范围还包括老挝和柬埔寨，而“粉红剂”的毒性更大，其成分是百分之百的二𫫇英，二𫫇英可对对人体造成了巨大伤害，与癌症、白血病、神经素乱、孕妇流产以及胎儿畸形之间有密切关系，单是“橙剂”就已造成越南上百万人死亡、残疾或患上癌症，几十万新生儿畸形。此后，人们很快意识这些药剂对人类有难以估计的危害，开始重视使用农药的负面效应及对人类生存造成的严重危害。大力研制高效、低毒、低残留、无污染的无公害农药。除草剂向着高效、低毒、选择性强、杀草谱广、作用机理独特、对环境友好的方向发展。
分类
按化学结构分类
无机化合物除草剂
无机化合物除草剂由天然矿物原料组成，不含有碳素的化合物，如氯酸钾、硫酸铜等。
有机化合物除草剂
有机化合物除草剂主要由苯、醇、脂肪酸、有机胺等有机化合物合成，这类的除草剂种类多、生产量大，应用广泛，如苯氧羧酸类、二硝基苯胺类、有机磷等。
按作用方式分类
选择性除草剂
选择性除草剂在不同植物间具有选择性，即能毒害或杀死杂草而不伤害作物，甚至只毒杀某种杂草，而不损害作物和其他杂草，如精能用于花生、大豆、西红柿等阔叶作物田防除狗尾草等禾本科杂草，还有草脱净能用于玉米田防除阔叶杂草和部分禾本科杂草，而即使用量稍高也不会伤害玉米。但是选择性对用量是有要求的，如果提高莠去津的用最到一定程度，不仅可以轻易地杀死玉米，甚至可以杀死大片的灌木林。这类除草剂适用于休闲地和茶园边等处灭杀杂草。
灭生性除草剂
灭生性除草剂对植物缺乏选择性或选择性小，草苗不分，“见绿就杀”，灭生性除草剂能杀死f米所有植物，如百草枯“见绿就杀”，既不区分作物和杂草，也不区分杂草所属种类，只能用于无间作物的果园或播种前的荒地。如克芜踪、草甘膦等。
按传导性能分类
触杀型除草剂
触杀型除草剂与杂草接触后，只杀死与药剂接触的部分，起到局部杀伤作用。这类除草剂在施用时要求尽量均匀，如百草枯，如果只覆盖了少量杂草叶面，其余的大量叶面仍能正常进行光合作用，杂草会表现出受害症状，受到一定程度的抑制，然后又慢慢恢复生长能力。如五氯酚钠、除草醚、百草枯等。
内吸传导型除草剂
内吸传导型除草剂在被禾本科杂草吸收后，能够在其体内传导，药剂能到达未着药部位，甚至传遍全株。如草甘膦，可以被杂草的茎叶吸收，经传导到达其余的部位，甚至到达根部，而使杂草彻底死亡，比如虎威，可以触杀叶片，也可以被根吸收，但在应用中以触杀叶片为主。如草甘膦、2，4-D丁脂、扑草净等。
内吸传导、触杀综合型除草剂
内吸传导、触杀综合型除草剂具有内吸传导、触杀型双重功能，比如虎威，可以触杀叶片，也可以被根吸收，但在应用中以触杀叶片为主。
按使用方法分类
土壤处理除草剂
土壤处理除草剂也叫做芽前除草剂，这类除草剂只能在杂草萌芽出苗前或出苗期间使用，将除草剂均匀地喷洒到土壤上形在一定厚度的药层，通过杂草的根、芽鞘或下胚轴等部位吸收而产生毒效，从而起到杀草作用，如在杂草出苗后使用就会对杂草起不了作用。常见的土壤处理除草剂有二甲戊灵、敌草胺等。
茎叶处理除草剂
茎叶处理除草剂也叫做苗后除草剂，这类除草剂在杂草出苗后的营养生长旺盛期使用，将除草剂溶液对水，以细小的雾滴均匀喷洒在植株上，对土壤中话没有萌芽的杂草基本无效，常见的茎叶处理除草剂有精吡氟禾草灵、灭草松等。
土壤、茎叶处理综合型除草剂
土壤、茎叶处理综合型除草剂既能作土壤除草剂来控制一年生杂草的出苗，又能作为茎叶除草剂使用，除去已经出苗的一年生杂草，如乙氧氟草醚。
其他分类
除草剂还可以按照品种、结构和作用分类，可以分为：苯酚类除草剂、二苯醚类除草剂、苯氧羧酸类除草剂、胺类除草剂、取代类除草剂、均三氮苯类除草剂、氨基甲酸酯类除草剂、硫代氨基甲酸类除草剂、二硝基类除草剂、杂环类除草剂等。
作用机制
阻碍光合作用
光合作用是高等绿色植物赖以生存的重要生命过程。除草剂可以通过对光合作用的抑制，进而阻断电子传递过程，使植物得不到营养，从而饥饿而死。抑制光合作用希尔反应的除草剂种类较多，如取代脲类（敌麦隆）、均氯苯类（西马津、阿特拉津等），在光合作用较强施用使效果最好。
干扰植物的呼吸作用和能量代谢
植物生长发育所需的能量均是通过呼吸作用获得的。植物在呼吸作用中需经过氧化磷酸化过程以形成高能键化合物腺苷三磷酸（ATP），为光合作用传递能量。有的除草剂能接触呼吸和形成ATP的磷酸化作用的解偶联剂来干扰呼吸作用，使呼吸作为一种无用的消耗，造成能量亏损，导致体内不能进行生理生化过程而死亡。有不少除草剂就是呼吸作用的抑制剂，如五氯酚钠和甲胂钠等。
干扰植物核酸、蛋白质和脂肪的合成
蛋白质与脂肪是细胞的基础物质，当除草剂抑制其合成时，植物在形态、生长发育及代谢活动等方面都会发生变异，导致生长抑制或畸形，甚至死亡。已知干扰核酸代谢与蛋白质合成的除草剂，可影响细胞分裂，于扰腺苷三磷酸与DNA的合成，抑制了细胞分裂。生长素类除草剂可重新激活敏感植物细胞核的活力，引起过量的核酸和蛋白质合成，使植物组织再生，植株畸形生长。类脂类包括脂肪酸、磷酸甘油酯与蜡质等，分别是组成细胞膜、细胞器膜与植物角质层的重要组成部分。有的除草剂可以干扰类脂类的形成，因而破坏了膜与角质层的完整性，使植物受到损害而死亡。
干扰植物激素的作用
植物体内存在着多种激素，它们在植物不同组织中的含量和比例都有严格的要求，对协调植物的生长发育、开花结果等具有十分重要的作用。激素型除草剂是人工合成的具有天然植物激素作用的物质，这些物质一旦进入植物体内，就会打破原有的天然植物激素的平衡，长期积累会引起体内激素的紊乱，因而严重影响植物的生长发育。激素型除草剂的作用特点是低浓度时对植物生长有刺激作用，高浓度时则产生抑制作用。由于植物不同器官对药剂的敏感程度存在差异，受害植物常可见到刺激与抑制同时存在的症状，扭曲或畸形。
抑制植物体内酶的活性
植物体内一系列的生理生化反应均受各种酶的诱导与控制，一旦某种酶的活性受阻，必将导致其所催化的生化反应停止，造成与之相关的许多生理和生化过程出现异常，代谢作用紊乱。
典型除草剂
法律法规
许多国家对除草剂的对除草剂生产、经营、使用等做出了具体规定：
中国有《农药登记管理办法》《农药生产许可管理办法》《农药经营许可管理办法》《农药标签和说明书管理办法》《农药登记试验管理办法》《农药登记资料要求》等。美国有《有毒物质控制法案》《食品质量保护法》等。欧盟颁布了农药登记、生产、使用、管理法令《Directive 91/414/EEC》《Regulation1107/2009/EC》《283/2013/EU》《284/2013/EU》 《547/2011/EU》等。德国有《植物保护法》 《植物保护使用条例》《植物保护产品法令》《植物保护药械法令》等
危害与治理
危害
除草剂具有毒性。除草剂属农药一类，对人体有危害，并对自然界生态平衡有重大影响。
人体危害
除草剂会造成急性中毒和慢性的危害。据世界卫生组织和联合国环境署报告，全世界每年有100多万人除草剂中毒。在使用除草剂后，这些除草剂或者它们的降解产物会残留在农作物上，或者污染农作物周围的环境，导致这些化学物质直接或间接进入人体或动物体中。除草剂可以在人体内不断积累，短时间不会引起人体出现明显急性中毒性状，但会产生慢性危害，如破坏神经系统的正常功能、干扰人体激素平衡、影响男性生育、免疫缺陷病症等。除草剂还有致癌、致畸、致突变等危害。
生物危害
除草剂还能直接杀伤大量的非靶标深谷我，使害虫天敌和其他有益动物死亡。环境中大量的除草剂还会造成生物群体发生急性中毒并迅速死亡。除草剂的大量使用会良莠不分地杀死大量地害虫天敌，严重地破坏了农田的生态平衡，对处于生态系统中的食物链逐级构成威胁，还会导致害虫的抗药性增加。
消减措施
水解
水解是除草剂分子与水分子之间发生相互作用的过程。从结构上来看，磷酸酯类、氨基甲酸酯类、苯氧羧酸类、酰胺类、醚类等大部分除草剂都可以发生水解反应。水解情况除与除草剂本身性质有关外，还与土壤有机质、温度、pH等外界因素有关。
生物炭
生物炭由于其疏松多孔的高比表面的空洞结构，拥有较强的吸附性能，可以吸附土壤中残留的农药，改良土壤的物理性状，增加土壤的气透水性，提高水稳性聚团数量，为作物根系提高了良好的生长空间，但有时会影响除草的效果。
光解
还可以通过光解使除草剂在土壤中消失。在光的作用下，除草剂分子变为激发态裂解或转化。土壤表层的除草剂可接受光子发生直接光解，位于土壤内部的除草剂可在TiO₂等催化剂作用下，发生间接光解
微生物修复
微生物修复是一种解决除草剂污染土壤的低成本绿色修复。微生物在降解除草剂的过程中会产生有毒的物质，会影响整体的降解效率，但除草剂的降解主要是通过微生物菌群来介导，通过群落之间的代谢互补、互营作用来完成污物去除。