3種助劑對22%氟啶蟲胺腈懸浮劑表面張力及霧化分散的影響

王 果， 劉德江， 盧鑫羽， 宋文勇， 曹雄飛， 陳 曉， 龔 艷

(1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，江蘇南京 210014； 2.江蘇擎宇化工科技有限公司，江蘇儀征 211400)

我國是全世界最大的農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近5年，我國的農(nóng)藥使用量均維持在150萬t以上，但受農(nóng)戶施藥技術(shù)專業(yè)知識缺乏和施藥器械不規(guī)范影響，導(dǎo)致藥液大量浪費(fèi)。數(shù)據(jù)顯示，2019年我國三大主糧的農(nóng)藥有效利用率僅為39.8%，比發(fā)達(dá)國家低15%～25%，噴施的農(nóng)藥大量流失或飄移，給土壤及水環(huán)境造成嚴(yán)重污染，繼而引發(fā)一系列環(huán)境問題。因此，從提高農(nóng)藥利用率角度出發(fā)，需改進(jìn)施藥技術(shù)，規(guī)范施藥器械，選擇合適的施藥參數(shù)，并可通過添加噴霧助劑的方法，從而達(dá)到減少農(nóng)藥飄移和流失的效果。

噴霧助劑可有效改善藥液的界面參數(shù)特性，提高藥效。寧夏大學(xué)的景亮亮等通過將6種不同噴霧助劑與3種藥劑混配，分析混配后藥液的表面張力和接觸角關(guān)系，結(jié)果表明藥液表面張力和接觸角呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。大連理工大學(xué)的宋小沫等研究了倍達(dá)通、邁道、Silwet408這3種噴霧助劑對農(nóng)藥抗蒸發(fā)特性的影響，結(jié)果表明這3種助劑對藥液的抗蒸發(fā)能力隨著相對濕度升高而降低，隨環(huán)境溫度升高先增強(qiáng)后減弱。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所的王瀟楠等研究了4種噴霧助劑對25%噻蟲嗪。水分散劑(WG)在豇豆葉片表面的潤濕性能影響，結(jié)果表明，當(dāng)加入助劑后，藥液表面張力顯著降低，潤濕效果明顯提升。上述研究表明，在農(nóng)藥中添加噴霧助劑，可有效改變藥劑表面特性參數(shù)，達(dá)到減小霧滴表面張力和接觸角、提升潤濕性能等效果，但目前未見有相關(guān)文獻(xiàn)研究助劑與藥液的霧化分散影響。

為研究不同噴霧助劑對藥液霧化分散的效果影響，本試驗(yàn)以22%氟啶蟲胺腈懸浮劑(SC)(以下簡稱氟啶蟲胺腈)為研究對象，選用倍達(dá)通、N380、G2801等3種噴霧助劑，模擬不同施藥場景下的作業(yè)參數(shù)，應(yīng)用激光粒度儀、表面張力儀測量助劑和藥液混配后的粒徑、表面張力，分析探究噴霧助劑對霧滴粒徑的影響，以期為農(nóng)藥減施增效，提高利用率提供理論依據(jù)與參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)藥劑主要有22%氟啶蟲胺腈懸浮劑，由美國陶氏益農(nóng)公司提供，是一種專門用于防治刺吸式口器害蟲的殺蟲劑。

試驗(yàn)用噴霧助劑有倍達(dá)通、N380、G2801，其相關(guān)信息見表1。

表1 噴霧助劑信息

試驗(yàn)主要儀器設(shè)備有2000S激光粒度分析儀(丹東百特儀器有限公司)、A10Plus靜態(tài)表面張力儀(KINO)。

試驗(yàn)選用德國Lechler公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)扇形噴頭，型號ST110-01。該噴頭為噴桿噴霧機(jī)及無人植保機(jī)上最常用的噴頭(圖1)，噴霧角為110°扇形，推薦使用壓力范圍為0.2～0.5 MPa。

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江蘇擎宇化工科技有限公司，試驗(yàn)時(shí)間為2021年5月11—12日。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備與方法

1.2.1 表面張力試驗(yàn) 藥液表面張力試驗(yàn)在江蘇擎宇化工科技有限公司恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。儀器為靜態(tài)表面張力儀(圖2)。試驗(yàn)采用鉑金板法，試驗(yàn)前先進(jìn)行儀器校準(zhǔn)檢驗(yàn)：用蒸餾水和乙醇交替清洗鉑金板，并在酒精燈上灼燒至通紅，冷卻后掛上掛鉤，在清洗干凈的表面皿內(nèi)加入適量蒸餾水，測定蒸餾水的表面張力，用以檢測鉑金板是否清洗干凈，正常值應(yīng)約為72 mN/m。校準(zhǔn)完畢后，重復(fù)上述清洗步驟將鉑金板和表面皿清洗干凈，在表面皿中加入適量待測樣品，點(diǎn)擊軟件界面中“上升樣品臺”，目測當(dāng)樣品液面離鉑金板1～2 cm 時(shí)，停止上升，將原數(shù)據(jù)清零，待鉑金板懸掛穩(wěn)定后，點(diǎn)擊“測試”按鈕，當(dāng)鉑金板上升至與液面接觸后，測試軟件開始記錄表面張力變化圖譜，待測量時(shí)間達(dá)到100 s時(shí)，停止測試，記錄此時(shí)的表面張力數(shù)值。

1.2.2 霧化分散試驗(yàn) 藥液霧化分散試驗(yàn)采用江蘇擎宇化工科技有限公司的霧滴傳遞評價(jià)系統(tǒng)(圖3)進(jìn)行。該試驗(yàn)裝置由風(fēng)機(jī)組件、噴霧系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。噴霧系統(tǒng)包括可升降噴桿、藥液罐、壓力源及管路，其中噴桿安裝于封閉透明艙室內(nèi)，可消除自然風(fēng)對藥液霧化產(chǎn)生的干擾；測試系統(tǒng)主要為激光粒度分析儀，通過水平導(dǎo)軌置于噴桿正下方，用于采集霧滴粒徑數(shù)據(jù)；控制系統(tǒng)主要由控制與監(jiān)控面板、計(jì)算機(jī)等組成，用來顯示噴霧艙室溫濕度、控制噴桿升降、風(fēng)機(jī)及噴霧電磁閥啟停、控制激光粒度儀采集分析粒徑數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)在溫度為23 ℃、相對濕度為55%的無風(fēng)環(huán)境下進(jìn)行，測定ST110-01噴頭在0.2、0.3、0.4、0.5 MPa噴霧壓力，距離激光粒度儀光路30、50、70 cm 高度條件下，噴施不同濃度氟啶蟲胺腈與助劑混配液的霧滴體積中徑(VMD)及霧滴譜跨度。試驗(yàn)所用氟啶蟲胺腈質(zhì)量濃度為0.3%、0.4%、0.6%；助劑倍達(dá)通、N380、G2801的質(zhì)量濃度分別為2%、0.2%、1%。試驗(yàn)時(shí)，激光粒度儀采樣次數(shù)設(shè)置為每次獲取15個(gè)霧滴樣本值，重復(fù)3次采樣，將平均值作為試驗(yàn)結(jié)果輸出。

2 結(jié)果與分析

2.1 藥液與助劑混合液的表面張力試驗(yàn)結(jié)果

氟啶蟲胺腈在0.3%、0.4%、0.6%等3種濃度下與倍達(dá)通、N380、G2801噴霧助劑混配的藥液表面張力試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

由表2可知，不添加助劑時(shí)，氟啶蟲胺腈藥液表面張力隨濃度增加呈現(xiàn)較明顯的遞減變化，添加噴霧助劑后，表面張力明顯下降，在添加了這3種助劑后，氟啶蟲胺腈藥液的表面張力隨濃度變化無明顯差異，呈現(xiàn)較好的一致性。

表2 氟啶蟲胺腈與助劑混配液的表面張力

數(shù)據(jù)顯示，添加倍達(dá)通后，表面張力均值降低至29 mN/m，變化率超過20%；添加N380后，表面張力約降低至21 mN/m，變化率超過42%；添加G2801后，表面張力值約降低至32 mN/m，變化率超過13%。且添加助劑后，隨著氟啶蟲胺腈濃度的增加，表面張力降低的變化率呈現(xiàn)較明顯的下降現(xiàn)象。

2.2 藥液與助劑混合液的霧化分散試驗(yàn)結(jié)果

各試驗(yàn)條件下不同濃度氟啶蟲胺腈與助劑混配藥液的霧滴體積中徑如表3、表4、表5所示。由表中數(shù)據(jù)可知，在氟啶蟲胺腈藥液中添加噴霧助劑后，各試驗(yàn)條件下的霧滴VMD均發(fā)生了變化。其中添加倍達(dá)通后，VMD增大，添加N380及G2801后，VMD有不同程度減小的現(xiàn)象。

表3 0.3%氟啶蟲胺腈藥液與3種助劑混配的霧滴體積中徑

表4 0.4%氟啶蟲胺腈藥液與3種助劑混配的霧滴體積中徑

表5 0.6%氟啶蟲胺腈藥液與3種助劑混配的霧滴體積中徑

添加了倍達(dá)通助劑后，霧滴VMD均有不同程度增大的現(xiàn)象，其中，0.3%氟啶蟲胺腈藥液在 0.2 MPa 壓力、30 cm噴霧高度下，VMD變化率最大，為43.35%；在0.5 MPa壓力、50 cm噴霧高度下，VMD變化率最小，為1.34%。0.4%氟啶蟲胺腈藥液在0.2 MPa壓力、30 cm噴霧高度下，VMD變化率最大，為58.45%；在0.5 MPa壓力、70 cm 噴霧高度下，VMD變化率最小，為4.18%。0.6%氟啶蟲胺腈藥液在0.2 MPa壓力、50 cm 噴霧高度下，VMD變化率最大，為43.70%；在0.4 MPa壓力、70 cm噴霧高度下，VMD變化率最小，為13.80%。

添加了N380助劑后，0.3%氟啶蟲胺腈藥液在0.3 MPa壓力、50 cm噴霧高度下，VMD降低率最大，為38.54%；在0.5 MPa壓力、30 cm噴霧高度下，VMD降低率最小，為5.82%。0.4%氟啶蟲胺腈藥液在0.3 MPa壓力、70 cm噴霧高度下，VMD降低率最大，為17.58%；在0.4 MPa壓力、30 cm 噴霧高度下，VMD變化率最小，為3.20%。0.6%氟啶蟲胺腈藥液在0.4 MPa壓力、70 cm 噴霧高度下，VMD降低率最大，為20.13%；在0.2 MPa壓力、50 cm噴霧高度下，VMD降低率最小，為2.50%。

添加了G2801助劑后，0.3%氟啶蟲胺腈藥液在0.3 MPa壓力、50 cm噴霧高度下，VMD降低率最大，為19.02%；在0.3 MPa壓力、70 cm噴霧高度下，VMD降低率最小，為4.92%。0.4%氟啶蟲胺腈藥液在0.5 MPa壓力、70 cm噴霧高度下，VMD降低率最大，為13.24%；在0.2 MPa壓力、30 cm 噴霧高度下，VMD變化率最小，為0.71%。0.6%氟啶蟲胺腈藥液在0.5 MPa壓力、70 cm 噴霧高度下，VMD降低率最大，為12.64%；在0.4 MPa壓力、30 cm噴霧高度下，VMD降低率最小，為0.24%?？傮w來看，添加G2801助劑對霧滴粒徑的降低作用小于N380助劑。

在各試驗(yàn)條件下不同濃度氟啶蟲胺腈與助劑混配藥液的霧滴譜跨度試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6、表7、表8所示。由表中數(shù)據(jù)可知，在添加了噴霧助劑后，不同配比濃度的氟啶蟲胺腈藥液，在各試驗(yàn)條件下霧滴譜跨度均出現(xiàn)增大或減小的現(xiàn)象。從助劑對霧滴譜跨度的影響來看，霧滴譜跨度的增減與氟啶蟲胺腈藥液的配比濃度存在一定關(guān)聯(lián)，加入倍達(dá)通后，當(dāng)氟啶蟲胺腈濃度為0.3%時(shí)，僅在0.2 MPa壓力下，50、70 cm噴霧高度等2個(gè)試驗(yàn)處理中，霧滴譜跨度增加，其他處理中，霧滴譜跨度均減小；當(dāng)氟啶蟲胺腈濃度為0.6%時(shí)，所有試驗(yàn)處理中，霧滴譜跨度均增加。加入N380、G2801助劑后，氟啶蟲胺腈濃度增加至0.6%時(shí)，在0.2、0.3 MPa噴霧壓力下試驗(yàn)處理的霧滴譜跨度均增加。

表6 0.3%氟啶蟲胺腈藥液與3種助劑混配的霧滴譜跨度

表7 0.4%氟啶蟲胺腈藥液與3種助劑混配的霧滴譜跨度

表8 0.6%氟啶蟲胺腈藥液與3種助劑混配的霧滴譜跨度

3 結(jié)論

以不同配比濃度的殺蟲劑氟啶蟲胺腈為試驗(yàn)藥劑，研究比較在添加不同噴霧助劑后，藥液的表面張力變化，并運(yùn)用霧滴傳遞評價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行藥液的霧化分散試驗(yàn)， 比較助劑對霧滴體積中徑及霧滴譜跨度的影響，所得結(jié)論如下：(1)噴霧助劑可明顯降低氟啶蟲胺腈藥液的表面張力， 不同濃度的藥液中添加同一種助劑后，表面張力表現(xiàn)出明顯的一致性，與藥液本身濃度的關(guān)聯(lián)性降低。(2)噴霧助劑對霧滴體積中徑有明顯的改變現(xiàn)象。倍達(dá)通助劑對體積中徑表現(xiàn)為增大作用，N380及G2801助劑表現(xiàn)為降低作用，且N380的降低效果較明顯。(3)噴霧助劑對霧滴譜跨度的影響隨氟啶蟲胺腈濃度的變化而變化，當(dāng)氟啶蟲胺腈濃度增大，以及在較低噴霧壓力下，對霧滴譜跨度表現(xiàn)為總體增大作用，霧滴粒徑均勻性下降。