磁化水電位水組合降解溫室果蔬殘留農(nóng)藥研究

摘要[目的]探究溫室內(nèi)果蔬殘留農(nóng)藥在生長期進行降解的效果，設(shè)計磁化水和電位水聯(lián)合應(yīng)用系統(tǒng)。[方法]通過對植株灌溉磁化水降解果蔬內(nèi)部農(nóng)藥殘留，噴施堿性電位水和酸性電位水，對植株表面和土壤中殘留農(nóng)藥進行降解。以溫室中的黃瓜和韭菜為試驗材料，研究該系統(tǒng)的使用效果。[結(jié)果]在黃瓜和韭菜的生長后期和成熟前期，磁化水和電位水降解殘留農(nóng)藥的效果顯著；韭菜處理組的農(nóng)藥殘留基本符合國家標準；黃瓜處理組的農(nóng)藥殘留稍低于國家標準。[結(jié)論]磁化水和電位水組合應(yīng)用可有效降解溫室果蔬中的農(nóng)藥殘留。

關(guān)鍵詞農(nóng)藥殘留；溫室果蔬；降解；磁化水；電位水

中圖分類號S481+.8文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）29-153-03

我國是農(nóng)業(yè)大國，每年因防治病蟲害而施用農(nóng)藥面積約1.5億km2，但同時挽回2 000萬～3 000萬t的糧食損失，挽回直接經(jīng)濟損失約600億元 。我國種植的果蔬中病害有500多種，蟲害200多種。為確保果蔬的正常產(chǎn)出，必須施用多種、大量的農(nóng)藥。農(nóng)藥的大量施用保障了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食產(chǎn)量，但殘留農(nóng)藥也給生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來威脅。

溫室果蔬殘留農(nóng)藥降解的必要性：①溫室中的葉類蔬菜，由于生長周期短，連種連作次數(shù)較多，極易發(fā)生病蟲害。②菜農(nóng)在防治果蔬病蟲害時，往往施用農(nóng)藥濃度過高，用藥次數(shù)多，忽視農(nóng)藥使用安全間隔期。③由于多年來大量、持續(xù)使用某些特效、廣譜化學(xué)農(nóng)藥，致使溫室果蔬病蟲害產(chǎn)生了抗藥性，菜農(nóng)進一步加大農(nóng)藥的使用量。④溫室大棚由于塑料薄膜的覆蓋，使得進入溫室內(nèi)的光照強度和紫外線強度減弱，大棚內(nèi)風(fēng)速小、無雨水，從而減弱了農(nóng)藥的光分解作用和農(nóng)藥的揮發(fā)、淋洗作用。⑤施藥時部分農(nóng)藥霧滴懸浮于大棚的空間內(nèi)，由于封閉條件無法擴散至大氣中而逐漸沉降在蔬菜和土壤表面，農(nóng)藥的沉降是造成大棚蔬菜農(nóng)藥降解緩慢和在噴藥1 d后農(nóng)藥殘留具有上升趨勢的重要原因。由于上述多重原因，致使溫室農(nóng)產(chǎn)品特別是葉類蔬菜中農(nóng)藥殘留問題比較突出。

何士敏等研究發(fā)現(xiàn)，磁化水使農(nóng)藥在蔬菜體內(nèi)的滯留時間變短，減輕了農(nóng)藥對蔬菜的危害。郝建雄等發(fā)現(xiàn)果蔬浸泡處理60 min時，堿性電位水對殘留農(nóng)藥的降解率能達到90%以上，強酸性電位水對殘留農(nóng)藥的降解率能達到82%。劉月研究發(fā)現(xiàn)，強酸性水與堿性水消除農(nóng)藥效果隨著浸泡時間的延長而提高，但浸泡60 min后蔬菜開始出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象。目前，通過處理水對果蔬殘留農(nóng)藥的降解研究已有很多，但大多是對成熟期或采摘后的果蔬進行處理和研究，對在溫室大棚中處于生長期的果蔬的殘留農(nóng)藥降解情況還少有報道。為此，筆者探討了磁化水對生長期果蔬殘留農(nóng)藥降解的內(nèi)部作用機理和電位水降解殘留農(nóng)藥的外部作用機理，設(shè)計了磁化水、電位水降解溫室生長期果蔬中殘留農(nóng)藥的裝置系統(tǒng)，并研究了該裝置的應(yīng)用效果，旨在為果蔬農(nóng)藥殘留降解研究提供借鑒。

1殘留農(nóng)藥降解試驗裝置總體設(shè)計

磁化水由電控磁化器生成，通過電源來調(diào)節(jié)磁化器內(nèi)部的磁場強度，流速計實時測量進入電控磁化器的流速，該流速由傳感器反饋到1#水泵和其后的單向閥，進而調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速和閥的開度；生成的磁化水短期貯存于磁化水儲水箱以備使用。2#水泵和流量計控制進入混合器的凈水量，計量泵將一定高濃度的鹽溶液輸送到混合器，按照一定配比與凈水混合后進入電位水發(fā)生器，經(jīng)過一段時間電解，生成堿性水和酸性水，并分別貯存于相應(yīng)的容器中。3#水泵連接4條水管路，分別為凈水、磁化水、酸性水和堿性水，泵和其前方的電磁閥一起控制著通往溫室噴灌裝置的水的種類和數(shù)量。溫室噴灌裝置采用固定輸送管路和多個旋轉(zhuǎn)噴頭。試驗地塊上方架設(shè)塑料管道，用來噴施凈水、酸性水或堿性水；地塊表面敷設(shè)的管道用來輸送磁化水。磁化水和電位水制備流程見圖1。

2材料與方法

2.1材料

2.1.1

試驗作物。試驗地點為烏魯木齊市米東區(qū)長山子鎮(zhèn)溫室大棚，溫室中各個生長階段的黃瓜、韭菜。

2.1.2試驗農(nóng)藥。黃瓜噴施樂果，韭菜噴施敵敵畏，共2種代表性農(nóng)藥。

2.1.3試驗設(shè)備。天地源泉TDYQCH2型磁化水設(shè)備，磁場強度為5 500～6 000 GS。電位水設(shè)備，由山東煙臺方心水設(shè)備處理有限公司生產(chǎn)，進水水壓為0.05～0.15 MPa，功率為500 W，電源為380 V，出水流量為0.1～100.0 T/H，生成方式為連續(xù)式電解，強酸水pH為1.5～4.0，強堿水pH為100～120，重量為100 kg，尺寸為180 cm×90 cm×110 cm。天河綠洲農(nóng)藥殘留速測卡，由廣東廣州綠洲生化科技有限公司生產(chǎn)。智云達ZYDNP6型農(nóng)藥殘留速測儀，由北京智云達科技有限公司生產(chǎn)。

2.2試驗方法

試驗農(nóng)藥用量均按照生產(chǎn)推薦用量，施藥方法為噴霧法。試驗地塊分為對照組和處理組，對2組地塊同時噴施同種同量同濃度的農(nóng)藥；在各個時期噴施農(nóng)藥后的第2天，僅對處理組噴施電位水和灌溉磁化水。噴藥后對試驗地塊內(nèi)的植株進行5點2次均勻取樣；對照組第1次取樣在施藥后第3天，第2次取樣在施藥后第7天；處理組第1次取樣在噴施和灌溉處理水的第1天，第2次取樣在噴施和灌溉處理水的第5天；取樣時間均在傍晚。黃瓜在幼苗期和生長期取葉片部分，在成熟期和采摘后取果實部分；韭菜在4個時期均取葉菜部分。在果蔬一個完整的生長周期內(nèi)進行試驗。農(nóng)藥殘留檢測時主要是對有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯類農(nóng)藥進行是否超標的定性和定量檢測。

2.2.1對植株的處理方法。施用農(nóng)藥后的果蔬分為處理組和對照組，在幼苗期，單純噴灑還原型電解水；在植物的生長期，將氧化型電解水和還原型電解水等量交替噴灑葉面，電解水噴灑量隨著植株的生長而逐漸加大，噴灑霧滴粒徑保持在30～50 μm范圍內(nèi)，每隔7～10 d噴施一次，酸水堿水交替使用，先噴施堿性電解水，清除植株表面的粉塵和有機污染物，然后噴灑微酸性電解水。在濕度較低的晴天使用，且在中午前后噴灑。

2.2.2采用定性分析法和定量測定法。先利用農(nóng)藥殘留速測卡對各組各個時期的樣品采用整體測定法進行農(nóng)藥殘留是否超標的定性分析，然后利用農(nóng)藥殘留速測儀對顯色比對結(jié)果不太明顯的樣品進行定量測定分析。

2.2.3農(nóng)藥殘留速測卡整體定性測定法。將待測樣品表面泥土擦去或吹除；為減少色素干擾，將樣品整體浸泡于帶蓋大試管中，適度振蕩50次，然后靜置3 min；取1片速測卡，撕去上蓋膜，用白色藥片蘸取提取液，在恒溫箱中放置10 min進行預(yù)反應(yīng)；將速測卡對折，在恒溫箱中保持3 min，使紅色藥片與白色藥片疊合發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)后，白色藥片顯示藍色，表示農(nóng)藥殘留沒有超過最低檢測限；白色藥片顯示淺藍色或白色，表示農(nóng)藥殘留超標。農(nóng)藥殘留速測儀定量測定參照該儀器使用方法執(zhí)行。

3結(jié)果與分析

3.1農(nóng)藥殘留定性檢測

由表1可知，果蔬處理組的農(nóng)藥殘留量要遠遠低于對照組；在幼苗期和生長期對溫室果蔬灌溉磁化水和噴施電位水所產(chǎn)生的農(nóng)藥殘留降解效果要比在成熟期處理的效果好；在果蔬不同生長期施藥，農(nóng)藥殘留量有顯著差異，幼苗期和生長期施藥，果蔬生長速度快，對農(nóng)藥的生物稀釋作用大，農(nóng)藥降解稍快，殘留量相對較?。怀墒炱谑┧帲呱L速度變慢，生物稀釋作用變小，殘留量相對較高。施加處理水不能充分降解成熟期果蔬中的殘留農(nóng)藥，在樣品中甚至出現(xiàn)處理后仍然稍微超標的現(xiàn)象，說明施加處理水是降解農(nóng)藥殘留的外部作用條件，植株自身的生長代謝是農(nóng)藥殘留能夠得到降解的內(nèi)因。

3.2農(nóng)藥殘留定量檢測

由表1可知，黃瓜和韭菜的處理組中部分樣品的檢測結(jié)果顯示為淺藍色，這是從感官上作出的判斷，樣品中的農(nóng)藥殘留量具體為多少或者其殘留是否接近于國家標準，還要對生長期和成熟期的部分顯淺藍色的樣

品再次取樣，并通過農(nóng)藥殘留速測儀進行定量檢測分析。

速測卡的檢出限一般在0.130～0.315 mg/kg，而國家標準規(guī)定敵敵畏在蔬菜中的最大允許殘留量是0.200 mg/kg。該試驗中，試紙對敵敵畏的檢出限是0.300 mg/kg，

在分析表的韭菜處理組中，隨機選取5個采樣點檢測結(jié)果為深藍色的樣品，分別為1b、4a、5d、6c和6d，由于韭菜對照組中6c和6d采樣點檢測結(jié)果均為嚴重超標，而其相應(yīng)的處理組檢測結(jié)果為深藍色，為保證定量檢測結(jié)果的準確性，所以選取6c和6d 2個采樣點。上述5個樣品中的農(nóng)藥殘留量有可能超過國家標準，所以要利用農(nóng)藥殘留速測儀對上述5組樣品進行定量測定，同時也要將對照組中對應(yīng)上述5個采樣點的樣品進行定量測定，對6c和6d的測定數(shù)據(jù)取平均值6cd處理。由于國家標準規(guī)定樂果在蔬菜中的最大允許殘留量是1.000 mg/kg，該試驗中試紙對樂果的檢出限是1300 mg/kg，同理可分析黃瓜處理組中顯示深藍色的不一定符合國家標準，所以也要隨機抽取2d、4b、5b、6a 4個采樣點重新采樣進行定量測定。

由圖2可知，對韭菜植株噴施電位水和灌溉磁化水，能有效減少植株上的農(nóng)藥殘留量，尤其在生長后期和成熟前期降解效果顯著；觀察處理組的數(shù)據(jù)，雖然在成熟前期農(nóng)藥殘留量稍高于國家標準，但可能隨著試驗地塊周圍的空氣、土壤中農(nóng)藥殘留量的逐漸減少，其最終的農(nóng)藥殘留量進一步稍微降低，基本符合國家標準。

由圖3可知，同韭菜組類似，磁化水和電位水對黃瓜處理組在生長后期和成熟前期作用明顯；黃瓜處理組的結(jié)果整體好于韭菜處理組，黃瓜處理組中樣品的農(nóng)藥殘留量遠遠低于國家標準，這可能是由于黃瓜的生長比韭菜生長需要較多的水分，給黃瓜處理組澆灌的磁化水和噴施的電位水能夠得到很好的吸收利用，尤其在黃瓜生長的后期比較明顯。

43卷29期張玉坤等磁化水電位水組合降解溫室果蔬殘留農(nóng)藥研究

4磁化水、電位水作用機理探討

4.1磁化水對生長期果蔬殘留農(nóng)藥降解的內(nèi)部作用機理

磁化水對殘留在植物體內(nèi)的農(nóng)藥的作用：①普通水經(jīng)磁化后，水分子鏈變短，水的黏度減小，比表面積增大，表面張力變小，活性和自由能提高，滲透壓增大，溶解度增大，提高了對農(nóng)藥分子的溶解能力，將植物體內(nèi)殘留的農(nóng)藥分子溶解后，在增大了的滲透壓的作用下與細胞代謝產(chǎn)生的廢物一并帶出；較之普通水，單位時間內(nèi)進出植物細胞的磁化水的量有所增加，從而縮短了農(nóng)藥分子在植物體內(nèi)的殘留時間，減少了殘留在植物體內(nèi)的農(nóng)藥的數(shù)量。②經(jīng)過磁化處理的

水，其pH升高，磁場強度越大，pH在一定范圍內(nèi)升高越多，堿性增大，加速了對植物體內(nèi)殘留農(nóng)藥的降解。③磁化水提高了植物體內(nèi)過氧化氫酶和過氧化物酶等的活性[10，12-14]，過氧化氫酶利用過氧化氫氧化各種底物的有機分子，氧化的結(jié)果是將有毒性的物質(zhì)變?yōu)闊o毒性的物質(zhì)，即對殘留農(nóng)藥分子氧化斷鍵，破壞農(nóng)藥大分子結(jié)構(gòu)。上述幾個方面的共同作用大大縮短了殘留在植物體內(nèi)的農(nóng)藥的半衰期。

4.2電位水對溫室果蔬降解殘留農(nóng)藥的外部作用機理

電位水的降解作用：①經(jīng)電解產(chǎn)生的電位水，其酸水的pH在2.7以下，堿水的pH在10.0以上，強酸水和強堿水間隔獨立噴施后，加速降解對因溫室沉降現(xiàn)象而殘留在植物體表面和溫室表層土壤中的農(nóng)藥。②酸水的氧化電位達+1 100 mV，堿水的還原電位達-800 mV。當其與外界接觸時，產(chǎn)生較活躍的電子交換與傳遞，即發(fā)生了氧化與還原反應(yīng)。在植物體表面和溫室表層土壤中的殘留農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)因強烈的氧化還原反應(yīng)而斷鍵分解。③電位水在噴施溫室內(nèi)作物時，對作物表面殘留的農(nóng)藥有一定的淋洗作用，有助于農(nóng)藥與植物體的分離和農(nóng)藥的揮發(fā)。

5結(jié)論

在幼苗后期和生長前期，植株本身的代謝能力還較低，噴施少量預(yù)防農(nóng)藥后，對照組和處理組的農(nóng)藥殘留量都有增加，2個處理組的增量都比它們相應(yīng)對照組的增量要少，這是因為該時期噴施的少量農(nóng)藥被植株吸收的較少，大部分都覆蓋在植株表面或土壤表面，然后在磁化水和電位水的聯(lián)合作用下很快被降解或脫除，從而造成處理組的數(shù)據(jù)遠遠低于對照組。

在生長后期和成熟前期，由于蟲害的發(fā)生，加大了農(nóng)藥的使用量，植株體內(nèi)的農(nóng)藥殘留量也隨之呈現(xiàn)增加的趨勢，韭菜對照組和黃瓜對照組的增量均大于它們的處理組，說明磁化水和電位水一定程度上正在降解或脫除殘留農(nóng)藥，只是其作用強度相對于短時間內(nèi)大量農(nóng)藥的施加表現(xiàn)稍弱；但是其作用緩慢而相對持久的特點在成熟后期表現(xiàn)出來。

成熟后期基本不施加農(nóng)藥，但是植株周圍的空氣、土壤中仍有一定量的農(nóng)藥殘留，所以韭菜對照組和黃瓜對照組在成熟后期的農(nóng)藥殘留量還會稍稍增加，而在它們相應(yīng)的處理組中農(nóng)藥殘留量表現(xiàn)為下降或持平的趨勢，說明灌溉磁化水和噴施電位水對溫室的植株體內(nèi)、植株表面、空氣和土壤中的農(nóng)藥殘留在進行持續(xù)降解或脫除。從總體上看，2種處理水對農(nóng)藥殘留真正起到顯著降解作用的是在生長期和成熟前期，而不是在成熟后期。

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