草甘膦（英文名稱：Glyphosate），化學名稱為N-(磷酸甲基)甘氨酸，化學式為C?H?NO?P，是一種內吸傳導型廣譜滅生性除草劑，是一種有機磷化合物，具體為膦酸酯。由孟山都公司的化學家約翰·弗朗茨在1970年發現。草甘膦常溫下為白色結晶粉末，可溶于水，難溶于乙醇等常見有機溶劑。草甘膦分子中含有羧基、氨基、甲基膦酸基，它的化學性質兼有這些基團的某些特性。其工業制備方法可以分為甘氨酸合成法與亞氨基二乙酸（IDA）合成法。
草甘膦的適用范圍廣泛，農業上主要用于農田的免耕栽培；林業上用于種植果園、茶園、葡萄園、森林防火隔離帶的除草； 牧業上用于草原、牧場的開發和利用 ；建筑、交通 領域內大規模的除草也常首選草甘膦。此外，草甘膦還應用于改善飼料品質以及農作物的干燥與催熟。按照中國農藥毒性分級，草甘膦原藥為低毒。聯合國糧食及農業組織/世界衛生組織—農藥殘留專家聯席會議，美國環保署、歐洲食品安全局、農業農村部農藥檢定所等監管機構自1987年來先后對草甘膦開展了超過300個獨立的毒理學研究，評估結論是，草甘膦致癌的可能性較低。2015年11月，歐洲食品安全局發布報告重申，草甘膦不大可能對人類有致癌風險。2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，草甘膦在2A類致癌物清單中。
相關歷史
草甘膦最早是在1950年由瑞士小型制藥公司西拉格（Cilag）的研究人員亨利·馬丁（Henri Martin）首次合成，但當時并沒有被進一步研究。10年后，隨著公司被收購，草甘膦以及其他西拉格公司的研究樣品都被轉移到了化學品分銷商奧爾德里奇化學公司（Aldrich Chemical Co.）。1970年，孟山都公司（孟山都公司）公司首次重新合成了草甘膦并進行了測試。1971年，貝爾德（Baird）和他的同事描述了草甘膦的除草效應，孟山都公司獲取相關專利權后，將草甘膦作為農藥“農達（Roundup）”引入市場。草甘膦一經推出，便在當時的農藥市場上處于領先地位，到90年代草甘膦一躍成為市場上最暢銷的除草劑活性組分。
1991年，草甘膦的專利保護在美國以外的地區到期，其售價在兩年內下跌約了40%，在二十年內下跌了約50%。到2000年，草甘膦在美國的專利保護也到期后，雖然孟山都公司依舊是草甘膦的主要生產商，但陶氏（Dow）、先正達（先正達）、NuFarm等公司生產的草甘膦仿制藥規模也急劇擴大。隨著各處產量的增加，尤其是中國產量的增加，以及各處的其他因素，草甘膦價格繼續下降。到2012年，中國的化工廠在草甘膦生產領域占據了主導地位，12年全球的草甘膦總產量為110萬噸，而全球需求僅為50萬噸，而中國在2010年的草甘膦產量就達到了835900噸，有足夠的產能來滿足全球的需求。
作用機理
與其他的除草劑不同，草甘膦作用方式為抑制5-烯醇丙酮莽草酸3-磷酸合成酶（5-enolpyruvyl-shikimate-3-磷酸鹽 synthase，EPSPS）合成，并且草甘膦抑制該物質合成的唯一高效的分子。該酶是植物合成三種芳香氨基酸（酪氨酸、色氨酸和L-苯丙氨酸）所需的關鍵酶。草甘膦是磷酸烯基丙酮酸的過渡態類似物，磷酸烯基丙酮[tóng]酸其為EPSPS的合成底物之一。EPSPS的合成受到抑制，導致合成莽草酸的路徑啟動負反饋機制，大量碳流從莽草酸3-磷酸鹽（shikimate-3-phosphate）的合成中流出，莽草酸-3-磷酸鹽可以轉化為大量的莽草酸，而莽草酸則是植物體內芳香烴的重要來源。
草甘膦可以被植物的葉片快速吸收（不同的植物葉片，其吸收率也大不相同），少量可通過根部吸收，草甘膦（通常制成異丙胺鹽或鈉鹽使用）優秀的理化性質使它能夠通過韌皮部轉運并影響到植物的分生組織、幼根、其他組織或器官。草甘膦在維管植物內的代謝十分緩慢，曾測試出其代謝物為氨甲基膦酸和甲氨基冰醋。正由于草甘膦在植物體內具有高度的運轉性能、緩慢的降解性能和高度的植物毒性，決定了它是一個理想的防除多年生雜草的除草劑。
所有高等植物的EPSPS酶的合成均受到草甘膦的抑制，使草甘膦成為除草劑的首選。在面對多種不同植物的時候，只有草甘膦被發現是優秀的EPSPS抑制劑，其沒有類似物或替代物，同時草甘膦有許多其他的特性，例如對轉基因植物無效，使其成為一種理想的除草劑。
人體危害
草甘膦經口誤服后，會導致口腔黏膜、咽喉受刺激，有疼痛感和輕度灼傷潰爛，形成口腔潰瘍。眼睛接觸會出現結膜炎癥狀。未經稀釋的草甘膦制劑污染皮膚可刺激致瘙癢，局部有紅斑，少數有皮膚過敏。消化道反應常是中毒者的主要癥狀，除口腔黏膜紅腫外，常有惡心、嘔吐、上腹部疼痛，嚴重者有消化道出血及腹瀉。
搶救措施
①皮膚污染用肥皂水和清水洗凈，眼內污染用2%碳酸氫鈉液沖洗。經口攝入者為減少吸入性肺炎的發生幾率，不宜催吐，用洗胃管吸注或洗胃動作宜輕柔，洗胃液可選用2%~3%氧化鎂乳液或0.3%~0.5%活性炭懸液，以前者較好。洗胃后可用氫氧化鋁凝膠或蛋清保護胃黏膜，并可注入活性炭吸收殘余毒物，無腹瀉的病例可給鹽類瀉劑導瀉。
②目前尚無特效解毒藥物，阿托品只能在需要時用作對癥治療藥物，不要使用類復能劑。
③在對癥、支持治療中，重點應放在控制吸入性肺炎與肺水腫、頑固性低血壓休克和抽搐、昏迷等威脅生命的毒效應上。呼吸衰竭及休克是重要的致死原因，應及早防治，同時尚應適當使用抗生素，防治繼發感染，尤其是肺部感染。
④嚴重中毒者應早期做血液透析、活性炭血液灌流或血漿置換術。
⑤補液利尿，以補充血容量和促進毒物排泄，同時應注意糾正電解質和酸堿代謝失衡。
毒性
毒理學資料
按照中國農藥毒性分級，草甘膦原藥為低毒。其大鼠急性經口LD50>5000（mg/kg），大鼠急性經皮LD50>2000 mg/kg，羊LD50>3530 mg/kg，兔急性經皮LD50>5000 mg/kg，大鼠急性吸入LD50（半致死濃度）>4.43 mg/L（4小時鼻暴露），對兔皮膚無刺激、眼睛有刺激。大鼠2年慢性喂養試驗最大無作用劑量100 mg/kg(體重)/天。草甘膦對水生生物毒性較低，對蜜蜂屬和鳥類無毒害，對天敵及有益生物較安全。
中毒機理
常見急性有機磷農藥中毒機理是通過與膽堿酯酶的活性內羥基結合來抑制酶活性，但是有機磷的急性中毒在臨床上并無特效劑，普遍治療為清水洗胃、利尿、導瀉、補液、糾正電解質紊亂、保護心肝腎功能，必要時注射阿托品。 然而草甘膦引起人中毒的機制卻不明，可能是草甘膦在肝細胞線粒體氧化磷酸化的脫偶聯過程中起重要作用，由于氧化磷酸化作用受阻，ADP不能轉化為能量ATP，細胞缺少能量后壞死、破壞，從而引起一系列的臨床紊亂綜合征。 有研究顯示：草甘膦對動物器官具有靶向毒性，分別為肝毒性、生殖毒性以及神經毒性 。
環境影響
隨著對草甘膦使用量的增加以及研究的深入，研究者發現水和土壤中有不同程度的草甘膦富集情況。草甘膦在土壤中具有強烈吸附性，這一特性可降低其隨水流遷移對水源的污染風險。草甘膦在土壤中的半衰期受土壤類型和氣候條件的影響，但一般情況下約為47天。水中累積的草甘膦使得水生生物生存和繁殖受到影響，而土壤中草甘膦的殘留會破壞土壤微生態，影響微生物數量和土壤酶的活性，尤其會抑制放線菌數量和脲酶的活性。而土壤富集的草甘膦不僅對環境造成影響，破壞生態平衡，并能通過食物鏈的富集進入哺乳動物體內，進而威脅人類健康。
治理
土壤中的草甘膦易發生水解、光化學降解、生物降解等，而生物降解是草甘膦降解的最主要途徑。微生物降解農藥殘留的原理是利用其釋放的酶將農藥進行分解，將農藥殘留最終轉變為無機化合物和簡單有機化合物狀態，該過程不會產生中間產物，不會對環境造成二次污染，且針對性強。能夠降解草甘膦的微生物有假單胞菌PG2982，是能利用草甘膦作為唯一磷源的細菌、此外還有產堿桿菌、黃桿菌、節桿菌和根瘤菌等，這些微生物經過篩選、馴化能夠大幅提升對草甘膦的分解能力。但是微生物生存繁殖受到外界環境的影響，只能在實驗室中能成功找到降解草甘膦的微生物且能夠馴化和培養， 然而真正的利用到環境中還要克服很多困難。
應用領域
草甘膦是內吸、傳導性、滅生性除草劑，由于它不具有選擇性，故廣泛用于非農田、果園、道路、林業等，其應用范圍廣泛。少耕與免耕作物種植前或播種后出苗前噴藥，防止已出苗雜草，用量0.20~2.24 kg/hm2。。大量藥效試驗結果表明，每畝劑量30-375 g，可以防除一年及多年生的窄葉草、莎草和闊葉草。草甘膦在其問世之初，主要應用于非糧食作物及免耕土壤上的除草。后來定向噴霧器械的發明，以及抗草甘膦轉基因作物的研制成功和突躍發展，草甘膦的應用從非糧食作物轉向糧食作物，從而用量大增。
①觀賞植物、木本植物與葡萄園雜草出苗后后定向噴藥，防治一年生與多年生雜草，是膠園與果園重要除草劑，用量0.85~4.2 kg/hm2。
②在甘蔗收割前10~15d ，噴灑低劑量草甘膦，可以使甘蔗增糖。
③作物干燥與催熟：主要用于小麥、玉蜀黍屬、大豆與棉花等作物，通常在收獲期前10~15d左右噴藥，小麥、玉米用量0.25~0.85 kg/hm2，棉花用量0.85~4.0kg/hm2。在中國東北地區，由于生育期短，作物收獲時籽粒含水量高，出現所謂“水玉米棒”現象，噴灑草甘膦將有助于解決這一問題。
④抑制牧草生長，改進飼料品質：應用草甘膦可抑制禾本科牧草剪股穎抽穗及降低頂端休眠，提高可食性以及干物質與蛋白質含量；抑制草地早熟禾、雀稗、羊茅、狗牙根等生長。提高飼料品質，通常用量0.15-0.20kg/hm2。
理化性質
物理性質
草甘膦在常溫下為白色粉末狀晶體，密度1.705 g/cm3（20 ℃），熔點為189.5 °C，在加熱到230 °C左右時，其會分解為有毒蒸氣。草甘膦可溶于水，25 ℃下溶解度為10.5 g/L；草甘膦難溶于乙醇、乙酸乙酯、丙酮、三氯甲烷等常見有機溶劑。油水分離系數logP=-3.4。
化學性質
草甘膦分子中含有羧基、氨基、甲基膦酸基，它的化學性質兼有這些基團的某些特性，在適當的條件下，可以進行化、羥烷基化、胺化、亞硝化、磺酰化、膦羧甲基化和脫水等典型化學反應。
制備方法
甘氨酸路線
草甘膦的甘氨酸合成法的基本過程是，以氫氰酸等原料首先合成甘氨酸，然后甘氨酸再與其它物質反應合成草甘膦。由于采用的原料和設備都有所不同，草甘膦的甘氨酸合成法被分為不同的路線，具體分類如下圖所示。從合成路線上看，無論采用哪一條路線，都無法繞過甘氨酸這個中間體，因此快速大量廉價的甘氨酸合成方法成為研發的焦點。
從甘氨酸到草甘膦的合成方法
氯甲基磷酸法合成草甘膦
此方法采用甘氨酸、多聚甲醛和三氯化磷為原材料，來制備草甘膦成品，其主要的反應方程式如下。
這種方法生產工藝路線短、原料種類少。但是三氯化磷腐蝕性較強、成本高、且轉化率很低（僅有40%），難以在工業上取得大規模應用，目前這種方法已經被淘汰。
亞磷酸烷基酯法合成草甘膦
亞磷酸基酯法是用甘氨酸、多聚甲醛等反應物為原料合成草甘膦的方法。這種方法可以根據亞磷酸烷基酯烷基的區別，分為亞磷酸三甲酯法、亞磷酸二乙酯法和亞磷酸二甲酯法。其中，自產亞磷酸三甲酯的企業采用亞磷酸三甲酯法生產草甘膦，該方法原料成本高，工藝條件要求苛刻；亞磷酸二乙酯法產品的收率和質量均不高；而亞磷酸二甲酯法目前為草甘膦工業化生產的主要方法，反應方程式如下：
亞氨基二乙酸路線
亞氨基二乙酸路線，首先需要合成中間體亞氨基二乙酸（IDA），然后IDA與甲醛、亞磷酸等反應生成中間體雙甘膦，再經氧化反應，最終得到產物草甘膦，反應基本流程如下圖所示。
IDA路線是目前最先進的草甘膦生產流程，使用這種路線生產的草甘膦占據草甘膦總產量的75%以上，孟山都公司就是采用這種路線進行生產。這種路線的關鍵之就是IDA的合成，合成IDA可以通過氯乙酸法、氫氰酸法。
安全事宜
食品殘留
下表為中國與歐盟、國際食品法典（CAC）草甘膦在植物體殘留限量標準比對。
轉基因
早在20世紀80年代初期，孟山都公司就開始研究抗草甘膦作物。向作物導入通過基因修飾技術，成功的獲得到了草甘膦的抗性植株。目前全世界大部分轉基因農作物，都是含有抗草甘膦基因片段的，所以，很多西方媒體又稱草甘膦為“轉基因伴侶”。從成功的獲得抗草甘膦煙草以來，抗草甘膦作物的創制一直成為農業生物技術研究的重點，至今已取得了一系列抗草甘膦作物，其中以大豆、玉米、棉花與油菜發展最迅速。
相關法規
2015年世界衛生組織（WHO）下屬的國際癌癥研究機構（IARC）發布評估報告，將草甘膦列入“2A”類致癌物，即對人“很可能”致癌的物質，使草甘膦身陷“致癌”風波，一些國家開始質疑并禁用草甘膦。盡管FAO/WHO農藥殘留專家聯席會議（JMPR）、歐洲化學品管理局（ECHA）、歐洲食品安全局（EFSA）、加拿大衛生部有害生物管理局(PMRA)、美國環保署（EPA）等國際組織和國家的權威機構對草甘膦評估后認為草甘膦不可能致癌，但仍有30多個國家或地區開始禁止或限制使用草甘膦，未禁用國家也在不斷嚴格草甘膦殘留限量標準。歐盟于2017年11月，即草甘膦在歐盟境內使用許可到期前，通過投票表決將草甘膦在歐盟的使用期延長至2022年12月。2019年9月，EFSA根據歐盟第396/2005號法規，對草甘膦殘留量進行了審查評估，建議將茶葉等153種農產品中的草甘膦殘留限量值從0.1mg/kg-50mg/kg降低至定量限0.05mg/kg。預計歐盟將接受歐洲食品安全局建議，適時調整草甘膦殘留限量標準。法國、德國等歐盟成員已開始或計劃采取行動禁止或限制使用草甘膦。
國際組織及各國對草甘膦的評估結論
參考資料 >
歐洲食品安全局重申:草甘膦致癌不成立.中國經濟網.2025-09-05
轉基因大豆中草甘膦殘留低于小麥限量標準.中華人民共和國農業農村部.2023-08-23
轉基因作物使用的草甘膦除草劑并不致癌.中華人民共和國農業農村部.2023-08-23
【農產品質量安全工作簡報 第33期】歐盟擬調整草甘膦殘留限量標準對我國農產品出口貿易的預警分析.中華人民共和國農業農村部.2024-10-03