播種時(shí)種衣劑的粉塵問(wèn)題

侯文君 編譯（上海市農(nóng)藥研究所，上海200032）

播種時(shí)種衣劑的粉塵問(wèn)題

侯文君 編譯
（上海市農(nóng)藥研究所，上海200032）

用農(nóng)藥對(duì)種子進(jìn)行包衣，農(nóng)藥用量低，副作用少，能有效防治害蟲(chóng)，被廣泛應(yīng)用。種衣劑也可使多種農(nóng)藥集于一起使用，減少了燃料的使用，降低了土壤流失和壓縮風(fēng)險(xiǎn)，降低了農(nóng)作物種植的勞動(dòng)強(qiáng)度，有助于綜合害物管理政策的貫徹。種衣劑主要的劣勢(shì)為內(nèi)吸性農(nóng)藥會(huì)殘留于植物的吐水、花粉和花蜜中，在播種中被磨損的種子會(huì)分散到環(huán)境中。在最近幾年，種衣劑的農(nóng)藥殘留已導(dǎo)致蜜蜂數(shù)量的減少，表面水的污染。主要影響粉塵飄移的因素有種衣劑質(zhì)量、種子播種技術(shù)和環(huán)境條件。

本文對(duì)種衣劑在播種中粉塵產(chǎn)生的最新信息和影響進(jìn)行了綜述。

1 農(nóng)藥種子處理

種子處理是指用具有殺菌和/或殺蟲(chóng)活性的包衣產(chǎn)品處理各種種子，在種子表面形成保護(hù)膜，種子播種后活性成分在土壤中形成保護(hù)區(qū)域以預(yù)防土傳病蟲(chóng)的危害。種子處理劑也可防治早期葉面病蟲(chóng)害。在20世紀(jì)70-80年代，對(duì)真菌病原菌或害蟲(chóng)有較好選擇性的種子處理產(chǎn)品上市。

與田間農(nóng)藥應(yīng)用方法相比，種子處理劑具有許多優(yōu)勢(shì)：所用活性成分少，環(huán)境中殘留低，對(duì)非靶標(biāo)生物的暴露少。此外，種衣劑的有效保護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，從出苗到生長(zhǎng)，減少了其他方式的用藥。由此可知，種子處理是綜合害物管理項(xiàng)目的一個(gè)重要部分。

雖然種子處理有諸多益處，但也存在一定風(fēng)險(xiǎn)，如制備或應(yīng)用種子處理劑的工人的意外暴露，處理的種子和糧食的意外混合使糧食供應(yīng)被污染，內(nèi)吸性農(nóng)藥轉(zhuǎn)移到植物的吐水、花粉和花蜜中，播種中受損種子散落而污染環(huán)境。雖然蜜蜂的死亡被認(rèn)為與多種因素有關(guān)，但粉塵引起的問(wèn)題主要與新煙堿種子包衣有關(guān)。而以下因素卻使農(nóng)藥粉塵的影響更嚴(yán)重：種子處理質(zhì)量不好；使用未改進(jìn)的氣動(dòng)式播種機(jī)；由于氣候條件惡劣延遲播種，而在油菜開(kāi)花期播種玉米；播種時(shí)干燥有風(fēng)。

2 來(lái)自農(nóng)藥處理種子的粉塵

在種子包衣，種衣劑貯存、處理和運(yùn)輸過(guò)程中，以及播種機(jī)對(duì)種子的損壞，會(huì)產(chǎn)生受損的包衣顆粒，這些顆粒含有農(nóng)藥活性成分。在播種過(guò)程中也會(huì)因磨損產(chǎn)生粉。

2008年萊茵河谷上游發(fā)生蜜蜂中毒事件后，Pistorius等人（2009）測(cè)定了82個(gè)批次的玉米種子中的粉塵量。對(duì)過(guò)6 mm篩徑的不同品種的玉米和不同殺蟲(chóng)劑進(jìn)行了試驗(yàn)。粉塵按粒徑的大小分為粗（＞0.5 mm）和細(xì)（＜0.5 mm）兩種。每80 000粒種子（1 hm2地所需的種子量）產(chǎn)生的粉塵為2～60 g，其中3.6 g細(xì)粉，4.9 g大粉塵。大粉塵主要為大的破碎玉米種子。細(xì)粉塵主要由于包衣不太理想而產(chǎn)生。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)細(xì)粉塵中噻蟲(chóng)胺濃度（18.5%～28.2%）高于粗粉塵中的（11.4%～14.7%）。Marzaro等人（2011）檢測(cè)到播種機(jī)出風(fēng)口大的粉塵中噻蟲(chóng)胺的濃度約為20%，高于相同產(chǎn)品噴霧施用后粉塵中的濃度。Devarrewaere等人應(yīng)用微計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)第一次詳細(xì)地研究了種衣劑產(chǎn)生粉塵的粒徑大小分布、組成、性狀、密度、表面和空氣動(dòng)力學(xué)特性。

3 粉塵的產(chǎn)生和飄移

已有數(shù)個(gè)研究人員調(diào)查了包衣種子在播種過(guò)程中農(nóng)藥粉塵的產(chǎn)生和飄移。粉塵的產(chǎn)生是指農(nóng)藥粉塵從播種機(jī)的釋放，粉塵的飄移是指在播種過(guò)程中或播種后很短的時(shí)間內(nèi)，農(nóng)藥粉塵主要在氣流的作用下，脫離靶標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。

決定粉塵風(fēng)險(xiǎn)大小的最重要因素被分為3類(lèi)：種子處理質(zhì)量、種子播種技術(shù)和環(huán)境條件（Nikolakis等人，2009）。

3.1 種子處理技術(shù)

種子處理技術(shù)或被處理種子的耐磨性被定為是影響種衣劑對(duì)環(huán)境污染大小的最重要因素之一。影響種衣劑的起塵性和耐磨性的主要因素為種子的質(zhì)量和潔凈度；制劑；種子處理方法和處理物配方。

種子在處理前要進(jìn)行適當(dāng)?shù)那鍧崳コ袡C(jī)塵粒，有機(jī)塵粒會(huì)對(duì)種衣劑產(chǎn)生的粉塵量有很大的影響。在種子進(jìn)入種子處理器（包衣）前，要經(jīng)過(guò)一個(gè)抽吸系統(tǒng)，充分地吸氣，去除所有的塵粒，這個(gè)過(guò)程非常重要。處理種子的制劑質(zhì)量也很重要。主要參數(shù)包括固體粒徑的大?。ㄓ行С煞?、顏料等）和制劑中聚合物的含量（即黏合劑）。干粉制劑易于脫離種子，而液體處理，藥劑能更好地附著在種子上，不易脫落。黏合劑的加入進(jìn)一步增加了藥物的黏附性。最終用于處理種子的“藥漿”配方也很重要，這直接影響種子包衣的質(zhì)量。適當(dāng)加入黏合劑（成膜劑）以確?！八帩{”具有一定的黏性。

此外，包衣方法也可預(yù)防處理、運(yùn)輸和播種過(guò)程中粉塵的產(chǎn)生。Greatti等人（2006）也發(fā)現(xiàn)不同的玉米種子用相同的產(chǎn)品包衣后，其產(chǎn)生的粉塵量不同?？捎肏eubach檢驗(yàn)法定量測(cè)定種子包衣后的耐磨性，此法已被定為標(biāo)準(zhǔn)的方法，已用于許多研究中。

3.2 播種技術(shù)

目前主要有3種播種方式，撒播（broadcast seeding）主要用于覆蓋作物，是在土壤表面隨機(jī)地散撒種子；條播（bulk drilling）是隨機(jī)地密度大地把種子（如谷物）置于溝中，然后覆蓋，主要采用機(jī)械或氣動(dòng)式播種機(jī)（利用高氣壓把種子送入條播開(kāi)溝器中）。精密播種是種子成行種植，行間距一致，如玉米、向日葵、棉花、豆和甜菜。精密播種機(jī)根據(jù)種子分離機(jī)制的不同可分為3種：真空分離、機(jī)械分離和高壓分離。精密播種機(jī)主要利用真空進(jìn)行種子分離。

這些真空氣動(dòng)式播種機(jī)利用中心離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)生抽吸壓把種子吸取到開(kāi)孔圓盤(pán)上進(jìn)行精準(zhǔn)播種。而受損的種衣劑顆粒隨排出的氣體從風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口高速排出，進(jìn)入環(huán)境。標(biāo)準(zhǔn)的播種機(jī)，氣流出口一般在風(fēng)機(jī)上，高于地面1.5～2 m，使受損的種子包衣顆粒分散在環(huán)境中。此外，播種圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)也會(huì)磨損種衣劑產(chǎn)生粉塵。在春季，玉米的種植季，真空氣動(dòng)式播種機(jī)的普及應(yīng)用，是種衣劑粉塵飄移的主要來(lái)源。

3.3 環(huán)境條件

雖然未進(jìn)行過(guò)詳細(xì)研究，但環(huán)境條件也會(huì)對(duì)粉塵飄移有明顯的影響。如果小塊的玉米田處在一個(gè)多樣化的生態(tài)環(huán)境中，即其周?chē)N植油菜、果樹(shù)等吸引蜜蜂的作物，則粉塵飄移的危害風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加。這會(huì)使相鄰作物暴露于粉塵飄移中，特別是當(dāng)玉米種植時(shí)間和鄰近植物的開(kāi)花期為同一時(shí)間時(shí)，粉塵飄移帶來(lái)的影響會(huì)更大。氣候條件也有影響，干燥和風(fēng)會(huì)有益于粉塵的形成和飄移。

4 粉塵緩減措施

緩減在此的廣泛意義為“風(fēng)險(xiǎn)降低”，即采取一切措施降低粉塵飄移的風(fēng)險(xiǎn)。緩減措施包括提高種子質(zhì)量，改善機(jī)械性能，加強(qiáng)管理。噴霧飄移可通過(guò)設(shè)置樹(shù)籬和其他邊界隔離措施緩減，而相關(guān)的減緩粉塵飄移措施仍未被研究。

4.1 提高種子處理質(zhì)量

根據(jù)種子類(lèi)型和種子處理產(chǎn)品的不同，選擇適當(dāng)?shù)酿ず蟿┖妥罴咽褂昧?，使處理種子具有最大的耐磨性。不同種類(lèi)的種子（玉米、油菜、谷物、向日葵和蔬菜等），其表面性質(zhì)和幾何形狀差異很大，需要應(yīng)用特定的黏合劑。這些黏合劑一般為天然或合成聚合物，如阿拉伯膠、羥甲基化纖維素、白明膠、干酪素和聚醋酸乙烯酯等。專(zhuān)家應(yīng)指導(dǎo)種子處理公司如何優(yōu)化種子處理機(jī)器的設(shè)置，使用何種黏合劑使種衣劑的耐磨性最大。種子處理的方法，以及種子包衣前后的種子的清潔過(guò)程也值得關(guān)注。可用標(biāo)準(zhǔn)化的Heubach粉塵檢測(cè)儀評(píng)估種子處理的質(zhì)量。Schnier等人（2003）比較了3個(gè)Gaucho FS 350制劑的耐磨性，發(fā)現(xiàn)特定黏合劑的使用優(yōu)化了種子的承載量，使種子磨損減少50%。Heimbach（2011）發(fā)現(xiàn)不加黏合劑時(shí)每100 g小麥種子的Heubach平均值為1.4 g，而使用黏合劑后為0.3 g。

4.2 改進(jìn)種子播種技術(shù)

提高種子處理質(zhì)量固然重要，但也需要通過(guò)改進(jìn)播種機(jī)器的技術(shù)方案來(lái)降低粉塵的產(chǎn)生。

有多種空氣導(dǎo)流板或設(shè)備可用于降低粉塵的飄移，它們可把空氣導(dǎo)入種植種子的犁溝中。此外，真空系統(tǒng)排出的氣體從數(shù)個(gè)管子排出，而不是一個(gè)出口，這樣就會(huì)降低排出氣體的速度，而且是經(jīng)擴(kuò)散器、緩沖器或排肥盤(pán)排于地面，而非空中。

這些導(dǎo)流板或附件設(shè)備一般易于去除，恢復(fù)到“傳統(tǒng)播種”狀態(tài)。Pochi（2012）等人發(fā)現(xiàn)，使用空氣導(dǎo)流板可使空氣中有效成分的濃度降低72%～95%。Herbst等人（2010）發(fā)現(xiàn)使用改進(jìn)的機(jī)器后，離開(kāi)靶標(biāo)的地面沉積量能減少90%以上，而B(niǎo)iocca等人（2011）發(fā)現(xiàn)導(dǎo)流板能減少50%有效成分的粉塵產(chǎn)生。他們也提及避免超真空水平有助于減少粉塵的飄移。Nilolakis等人（2009）在田間測(cè)定了5個(gè)改進(jìn)的真空氣動(dòng)式播種機(jī)、1個(gè)未改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)真空氣動(dòng)式玉米播種機(jī)、1個(gè)氣壓式播種機(jī)和一個(gè)機(jī)械播種機(jī)的粉塵飄移值。他們發(fā)現(xiàn)改進(jìn)真空氣動(dòng)式玉米播種機(jī)、機(jī)械播種機(jī)和氣壓式播種機(jī)很相似，都比未改進(jìn)的真空氣動(dòng)式玉米播種機(jī)的粉塵飄移少許多。另一方面，也有人報(bào)道改進(jìn)的播種機(jī)仍釋放大量微米級(jí)粉塵顆粒。此外，許多農(nóng)民仍然喜于用沒(méi)有空氣導(dǎo)流板的播種機(jī)，因?yàn)樵诟稍锏牟シN條件下，使用導(dǎo)流板能產(chǎn)生大量的固體粉塵，使能見(jiàn)度低以及污染設(shè)備。

除使用空氣導(dǎo)流板外，Pessina和Facchinetti建議使用濾水器過(guò)濾排出的空氣，然后把這個(gè)水作為農(nóng)藥進(jìn)行土壤處理。

4.3 法規(guī)和管理

在大多數(shù)國(guó)家，已根據(jù)歐盟理事會(huì)指令91/414/EEC建立了一套法律體制來(lái)保護(hù)蜜蜂和其他傳粉昆蟲(chóng)免受農(nóng)藥和其他農(nóng)化產(chǎn)品的不良影響。

在不同的國(guó)家，玉米種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不同，Heubach值范圍為0.75～1.3 g/10萬(wàn)個(gè)種子。在德國(guó)和奧地利，玉米上甲硫威的最大允許的Heubach值為0.75 g/10萬(wàn)個(gè)種子。用甲硫威包衣的玉米種子可能只能用改進(jìn)的播種機(jī)播種，粉塵飄移比傳統(tǒng)的真空氣動(dòng)式播種機(jī)至少降低90%。為此，建立了標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)試改進(jìn)的播種機(jī)的粉塵飄移降低情況。目前，已批準(zhǔn)150多個(gè)減少粉塵飄移的播種技術(shù)，并用于“減少飄移的JKI玉米播種機(jī)”。

法國(guó)當(dāng)局已為種衣劑工廠制定了“粉塵表”，規(guī)定每100 kg的包衣種子釋放的粉塵不能多于4 g。在荷蘭，規(guī)定所有的殺蟲(chóng)劑玉米種衣劑每10萬(wàn)個(gè)種子產(chǎn)生的粉塵不得超出0.75 g。

在2008年（在意大利蜜蜂中毒事件發(fā)生后），意大利政府頒布了一條法律措施，暫停使用登記用于玉米種子包衣的4個(gè)有效成分（吡蟲(chóng)啉、噻蟲(chóng)嗪、噻蟲(chóng)胺和氟蟲(chóng)腈），以預(yù)防蜜蜂中毒。在2009和2010年春天沒(méi)有蜜蜂中毒事件的記錄。

荷蘭、法國(guó)、比利時(shí)和德國(guó)等國(guó)家強(qiáng)制在播種某些包衣種子時(shí)必須在播種機(jī)上安裝導(dǎo)流板，雖然在實(shí)際操作中并不總是如此。這說(shuō)明不同國(guó)家間在應(yīng)用改進(jìn)播種技術(shù)方面有很大的不同?？偟膩?lái)說(shuō)，不同國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程不同，粉塵飄移緩減策略也不協(xié)調(diào)一致。

除了法規(guī)外，作物保護(hù)行業(yè)已啟動(dòng)管理措施，以增加農(nóng)民、種子處理公司和播種設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)粉塵飄移的認(rèn)識(shí)，鼓勵(lì)他們采取措施以減少種子的磨損和粉塵的產(chǎn)生。

5 總 結(jié)

用農(nóng)藥對(duì)種子進(jìn)行包衣防治害物具有諸多優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用，但內(nèi)吸性農(nóng)藥會(huì)殘留于植物的吐水、花粉和花蜜中，而且在播種的過(guò)程中存在磨損的種子顆粒散落在環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)。農(nóng)藥粉塵飄移造成的蜜蜂數(shù)量的減少主要與新煙堿殺蟲(chóng)劑的使用有關(guān)。農(nóng)藥粉塵的飄移可能帶來(lái)額外的風(fēng)險(xiǎn)。磨損的種衣劑顆粒的數(shù)量和它們的特性主要取決于包衣的過(guò)程（種子的質(zhì)量和清潔度、制劑、種子處理方法等）、貯存條件，還有在播種前和過(guò)程中所進(jìn)行的操作和運(yùn)輸。

粉塵飄移風(fēng)險(xiǎn)主要受種子處理質(zhì)量、種子播種技術(shù)和環(huán)境條件的影響。粉塵飄移緩減措施主要為提高種子處理質(zhì)量、在真空氣動(dòng)式播種機(jī)安裝空氣導(dǎo)流板，直接把排出的氣體導(dǎo)入種植種子的犁溝中，或使用過(guò)濾器過(guò)濾排出的氣體。

一些歐洲國(guó)家已出臺(tái)法律保護(hù)蜜蜂和其他傳粉昆蟲(chóng)免受農(nóng)藥粉塵飄移的不利影響。歐洲要求至少歐洲成員國(guó)種子處理質(zhì)量必須具有相似的水平，強(qiáng)制使用緩減飄移的種植設(shè)備。

10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2016.02.08

TQ450

A

1009-6485（2016）02-030-03

侯文君，男，E-mail: 824767090@qq.com。

2016-03-20。