助劑對(duì)靜電噴霧液劑電導(dǎo)率及沉積量的影響

任立瑞，陳福良，尹明明

?

助劑對(duì)靜電噴霧液劑電導(dǎo)率及沉積量的影響

任立瑞，陳福良，尹明明

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

【目的】?jī)?yōu)化靜電噴霧液劑配方，研究助劑對(duì)靜電噴霧液劑電導(dǎo)率及沉積量的影響，探尋二者之間的關(guān)系，為降低農(nóng)藥使用量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā坎捎眯滦铜h(huán)保溶劑HDBE和NCC，以二甲亞砜、N-甲基吡咯烷酮和異佛爾酮作為助溶劑，設(shè)定助溶劑用量分別為0、3%、5%、7%和10%，以傳統(tǒng)溶劑S200#作為對(duì)照。根據(jù)靜電噴霧液劑質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)對(duì)不同配方進(jìn)行篩選。分析助劑種類(lèi)及用量的變化對(duì)阿維菌素和呋蟲(chóng)胺兩種靜電噴霧液劑電導(dǎo)率的影響。同時(shí)，在施藥前測(cè)定靶標(biāo)葉面積，施藥后用丙酮反復(fù)沖洗、過(guò)濾、旋蒸、定容，最后采用高效液相色譜（HPLC）測(cè)定靶標(biāo)葉片上農(nóng)藥有效成分的沉積量，探究助劑種類(lèi)和用量對(duì)黃瓜和番茄葉片正、背面沉積量的影響，分析制劑電導(dǎo)率與沉積量之間的關(guān)系，評(píng)價(jià)靜電噴霧包抄效應(yīng)?！窘Y(jié)果】篩選出6個(gè)符合質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求的環(huán)保型靜電噴霧液劑配方；制劑電導(dǎo)率并非各組分電導(dǎo)率的加權(quán)平均數(shù)，而是各組分相互作用的結(jié)果；對(duì)于極性不同的農(nóng)藥有效成分配制的靜電噴霧液劑，助劑種類(lèi)和用量的改變對(duì)電導(dǎo)率和沉積量的影響趨勢(shì)相同。當(dāng)有效成分為非極性農(nóng)藥阿維菌素時(shí)，其對(duì)制劑整體電導(dǎo)率幾乎無(wú)影響，而當(dāng)采用極性較大的農(nóng)藥呋蟲(chóng)胺時(shí)，制劑整體的電導(dǎo)率得到顯著提高，在相同助劑條件下，高出阿維菌素制劑近百倍。當(dāng)溶劑為HDBE時(shí)，電導(dǎo)率較小，電導(dǎo)率和沉積量隨助溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高增幅較大，差異顯著。當(dāng)溶劑為NCC時(shí)，由于其本身電導(dǎo)率較大，二者隨助溶劑用量的提高增幅較小，不同配方之間的電導(dǎo)率差異減小。當(dāng)助溶劑同為二甲亞砜時(shí)，由HDBE、NCC作為溶劑制備的靜電噴霧液劑電導(dǎo)率及沉積量較傳統(tǒng)溶劑S200#均顯著增加，其中電導(dǎo)率高出5倍以上，沉積量高出1.5倍以上；靜電噴霧液劑在黃瓜葉片正、背面的沉積量均大于番茄；不同配方在靶標(biāo)正、背面沉積量之比在1.17—2.11?！窘Y(jié)論】環(huán)境友好的HDBE、NCC可代替S200#成為靜電噴霧的優(yōu)良溶劑；助劑的種類(lèi)和用量的改變對(duì)靜電噴霧液劑電導(dǎo)率及沉積量有重要影響，通過(guò)提高制劑的電導(dǎo)率可以顯著改善沉積量，從而提高農(nóng)藥有效利用率；所配制的靜電噴霧液劑具有良好的靜電包抄效應(yīng)。

靜電噴霧液劑；助劑；電導(dǎo)率；沉積量；阿維菌素；呋蟲(chóng)胺

0 引言

【研究意義】長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)植保施藥技術(shù)和機(jī)械比較落后，農(nóng)藥有效利用率只有20%—30%，而真正到達(dá)靶標(biāo)的藥量?jī)H為施藥量的1%—3%[1]，由此帶來(lái)農(nóng)藥浪費(fèi)、環(huán)境污染等一系列問(wèn)題。靜電噴霧技術(shù)是通過(guò)利用不同的充電方式使霧滴荷電，并在噴頭和靶標(biāo)之間形成靜電場(chǎng)，從而具有“細(xì)霧穿透效應(yīng)、附著增強(qiáng)效應(yīng)、靜電環(huán)繞效應(yīng)”的優(yōu)點(diǎn)[2]。與常規(guī)噴霧相比，可節(jié)省農(nóng)藥30%—50%[3-4]，防治效果可提高兩倍以上[5]，在農(nóng)藥使用上得到廣泛應(yīng)用[6-7]。當(dāng)前靜電噴霧在國(guó)內(nèi)外已得到較為深入的研究，在靜電噴霧作業(yè)參數(shù)如靜電電壓、噴霧距離等以及藥械研制和靜電無(wú)人機(jī)噴霧等諸多方面取得一定的研究成果[2,8-12]。影響靜電噴霧的主要因素有藥液霧化程度、霧滴荷電效果以及霧滴運(yùn)行、沉積過(guò)程等[13-16]，其中影響霧滴荷電效果的因素眾多，如電極電壓、噴液理化性能、氣流速度以及噴頭種類(lèi)等[8,15,17-18]。其中以充電電壓和藥液的理化性能影響最大[18]。因此對(duì)靜電噴霧液劑理化性能進(jìn)行研究，可為靜電噴霧技術(shù)發(fā)展提供科學(xué)指導(dǎo)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】噴液的理化性能包括黏度、表面張力、電導(dǎo)率以及介電常數(shù)等。研究表明，液體表面張力和黏度是影響霧化的主要阻力[19]，通過(guò)影響霧滴粒徑進(jìn)而影響荷電量；介電常數(shù)是影響電荷弛豫時(shí)間的主要因素，對(duì)于感應(yīng)荷電方式而言，藥液的介電常數(shù)需限制在一定范圍內(nèi)，否則感應(yīng)荷電將會(huì)受到限制[20]。王軍鋒等通過(guò)研究電導(dǎo)率、黏度、表面張力等介質(zhì)物性，發(fā)現(xiàn)介質(zhì)的黏度對(duì)液滴的荷電能力有明顯的抑制作用，而表面張力與液滴荷質(zhì)比呈正比關(guān)系。電導(dǎo)率越大，荷質(zhì)比隨荷電電壓的增大增幅越大，但當(dāng)介質(zhì)的電導(dǎo)率較小時(shí)，荷電電壓對(duì)液滴荷質(zhì)比起主導(dǎo)作用[21]。電導(dǎo)率能夠影響霧滴粒徑和帶電量，對(duì)霧滴荷電效果有重要影響[22]；冼福生等[23]在對(duì)霧滴荷電效果研究中發(fā)現(xiàn)，隨電導(dǎo)率的增大，霧滴荷電逐漸增多，與此同時(shí)霧滴粒徑逐漸減小，從而荷電效果顯著增大，因此霧滴所帶的表面電荷更大；MASKI等[24]研究表明，由于地下水電導(dǎo)率高于地表水，因此地下水的荷電效果更好；AHMED等[25]研究同樣表明高電導(dǎo)率液體能有效提高霧滴荷電量?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人研究表明噴液的電導(dǎo)率對(duì)霧滴荷電效果有重要影響，但關(guān)于如何提高靜電噴霧液劑電導(dǎo)率，以及電導(dǎo)率與沉積量之間的相關(guān)性研究較少。目前，靜電噴霧液劑選取對(duì)環(huán)境污染較大的重芳烴或二線(xiàn)油等作為溶劑，農(nóng)乳500#為導(dǎo)電劑，直鏈中級(jí)醇為助溶劑，藥液所產(chǎn)生的帶電電荷有限[26-28]，霧滴帶電電荷偏小成為制約靜電噴霧發(fā)展的瓶頸。因此篩選綠色環(huán)保助劑，提高靜電噴霧液劑的電導(dǎo)率和沉積量意義重大?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)對(duì)溶劑和助溶劑的篩選，獲得顯著提高靜電噴霧液劑電導(dǎo)率的環(huán)保型溶劑與助溶劑。在此基礎(chǔ)上，改變助溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，研究配方各組分對(duì)電導(dǎo)率的影響，探究電導(dǎo)率與沉積量之間的關(guān)系，改善霧滴荷電效果，提高靜電噴霧沉積量，為提高農(nóng)藥利用率，降低生產(chǎn)成本提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2017年在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所完成。

1.1 藥劑、植物材料與儀器

95%阿維菌素原藥（abamectin，山東濰坊潤(rùn)豐化工股份有限公司）；98%呋蟲(chóng)胺原藥（dinotefuran，河北興柏農(nóng)業(yè)科技有限公司）。溶劑：多元醇混合酯（HDBE，乙二醇二醋酸酯﹕乙二醇單醋酸酯為 8﹕2，廣州印田新材料有限公司）；改性氨基乙醇酯（NCC，廣州印田新材料有限公司）；S200#（蘇州華倫化工有限公司）。助溶劑：N-甲基吡咯烷酮（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；二甲亞砜（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；異佛爾酮（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。其他溶劑：丙酮（分析純，北京化工廠(chǎng)）；甲醇（色譜純，F(xiàn)isher scientific）；乙腈（色譜純，F(xiàn)isher scientific）。作物：黃瓜（品種中農(nóng)37號(hào)，中蔬種業(yè)科技有限公司）；番茄（品種中雜9號(hào)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所）。

奧利龍Star pH電導(dǎo)率儀（配2-Electrode conductivity cell 013016MD不銹鋼電極，Thermo Electron Corporation）；DJ-1型旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)（配0號(hào)轉(zhuǎn)子，上海天平儀器廠(chǎng)）；恒溫干燥箱（北京西城區(qū)醫(yī)療器械二廠(chǎng)）；Yaxin-1242葉面積儀（北京雅欣理儀科技有限公司）；ESS BP2.5靜電噴霧器（美國(guó)ESS公司）；N-1001旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（EYELA東京理化公司）；Agilent 1200 Infinity高效液相色譜儀（安捷倫科技有限公司）；AA-200 型萬(wàn)分之一電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司）；隔水式培養(yǎng)箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；DHJF-4002型低溫?cái)嚢璺磻?yīng)?。ㄠ嵵蓍L(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司）；全自動(dòng)閉口閃點(diǎn)測(cè)定儀（山東傅山同業(yè)分析儀器廠(chǎng)）；ZB-0 1/8型空氣壓縮機(jī)（上海麗濤精細(xì)化工有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 靜電噴霧液劑的配制 分別配制一系列不同助溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的靜電噴霧液劑，其中農(nóng)藥有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為阿維菌素0.5%，呋蟲(chóng)胺3.5%，助溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、3%、5%、7%、10% 5個(gè)梯度，最后由溶劑補(bǔ)齊。

1.2.2 靜電噴霧液劑的理化性能測(cè)定 根據(jù)靜電噴霧液劑質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，分別測(cè)定各個(gè)試樣冷熱貯穩(wěn)定性、黏度、揮發(fā)率和閃點(diǎn)等技術(shù)指標(biāo)。

1.2.3 電導(dǎo)率的測(cè)定 采用奧利龍Star pH電導(dǎo)率儀對(duì)穩(wěn)定性合格試樣進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)定，每個(gè)試樣平行測(cè)定3次，取其算術(shù)平均值為該試樣的電導(dǎo)率。

1.2.4 靜電噴霧方法 采用ESS BP 2.5靜電噴霧器進(jìn)行噴施，噴頭距靶標(biāo)的水平距離為1 m左右，垂直距離為50 cm左右，同時(shí)將空氣壓縮機(jī)壓力調(diào)到60—70 psi，為靜電噴霧器提供穩(wěn)定氣壓，將噴頭對(duì)準(zhǔn)供試植株葉片噴霧10 s，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。

1.2.5 葉面積的測(cè)定 用Yaxin-1242葉面積儀測(cè)定作為噴霧靶標(biāo)的黃瓜和番茄葉片的葉面積，每個(gè)待測(cè)葉片葉面積重復(fù)測(cè)定3次取其平均值。

1.2.6 沉積量的測(cè)定 分別選取溫室內(nèi)種植50 d及70 d的黃瓜和番茄葉片作為供試靶標(biāo)。選取位置相對(duì)的兩葉片，測(cè)定葉面積。用膠條分別貼在一片葉的正面和另一片葉的背面，測(cè)定藥液在靶標(biāo)正面和背面的沉積量。

待噴霧結(jié)束后，立即摘取葉片，撕下貼在葉片上的膠條，并剪碎至100 mL燒杯中，用30、20 mL丙酮，依次浸泡超聲提取15 min，用脫脂棉過(guò)濾提取液至三角瓶中，并且使用丙酮反復(fù)沖洗濾渣5次，將提取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至干，流動(dòng)相定容，過(guò)0.45 μm有機(jī)濾膜，使用高效液相色譜儀測(cè)定阿維菌素和呋蟲(chóng)胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.7 高效液相色譜分析條件 阿維菌素：Waters sunfire-C18色譜柱（4.6 mm×150 mm，5 μm），流動(dòng)相（甲醇）﹕（乙腈）﹕（水）= 42.5﹕42.5﹕15，流速1 mL·min-1，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)245 nm，進(jìn)樣體積5 μL，柱溫30℃，保留時(shí)間11 min；呋蟲(chóng)胺：Waters sunfire-C 18色譜柱（4.6 mm×150 mm，5 μm），流動(dòng)相（甲醇）﹕（水）= 20﹕80，流速1 mL·min-1，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)270 nm，進(jìn)樣體積5 μL，柱溫30℃，保留時(shí)間6 min。

2 結(jié)果

2.1 靜電噴霧液劑的篩選

配方組成見(jiàn)表1。試驗(yàn)結(jié)果表明以上6個(gè)配方低溫穩(wěn)定性良好，熱貯分解率均＜5%（質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求＜5%），閉口閃點(diǎn)在85℃以上（質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求＞40℃），黏度在2 mPa·s以下（質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求≤10 mPa·s），揮發(fā)性＜10%（質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求＜30%）。以上各項(xiàng)均符合靜電噴霧液劑質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求。

2.2 靜電噴霧液劑電導(dǎo)率的測(cè)定

2.2.1 有效成分對(duì)靜電噴霧液劑電導(dǎo)率的影響 由表2可以看出，HDBE、NCC電導(dǎo)率分別為0.10、0.45 μs·cm-1，表3配方1—3中助溶劑添加量為0時(shí)電導(dǎo)率分別為0.10、0.11、0.44 μs·cm-1，說(shuō)明阿維菌素對(duì)制劑整體電導(dǎo)率幾乎無(wú)影響，阿維菌素為非極性農(nóng)藥，非極性組分無(wú)法電離出離子，其理論電導(dǎo)率為0；由表3中配方4—6可知，當(dāng)有效成分為呋蟲(chóng)胺，溶劑為HDBE、NCC，在不加助溶劑條件下，制劑整體電導(dǎo)率為10.42、10.41、51.23 μs·cm-1，其測(cè)定值顯著高于溶劑的電導(dǎo)率，呋蟲(chóng)胺為極性農(nóng)藥，在溶液中可電離出大量離子（其理論電導(dǎo)率在不同溶劑中分別為10.32和50.78 μs·cm-1），呋蟲(chóng)胺的加入顯著提高了制劑整體的電導(dǎo)率。表3中呋蟲(chóng)胺靜電噴霧液劑的電導(dǎo)率都明顯高于阿維菌素。呋蟲(chóng)胺在制劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比阿維菌素高7倍，但電導(dǎo)率高出近百倍。

2.2.2 助溶劑和溶劑對(duì)靜電噴霧液劑電導(dǎo)率的影響 由表2可知，除有效成分對(duì)制劑電導(dǎo)率影響之外，由于3種助溶劑均有一定的電導(dǎo)率，因此各配方電導(dǎo)率均隨助溶劑含量的增加而增大，差異顯著。對(duì)比表3中配方1與2、配方4與5，當(dāng)以HDBE為溶劑時(shí)，隨著助溶劑的增加，藥液的電導(dǎo)率均能得到較為顯著的增加。因此在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，當(dāng)溶劑電導(dǎo)率較小時(shí)，可增加助溶劑用量來(lái)提高制劑電導(dǎo)率。

對(duì)比表3中配方1與3、配方4與6可知，以助溶劑二甲亞砜配制的靜電噴霧液劑，當(dāng)溶劑為HDBE時(shí)，5個(gè)濃度梯度的電導(dǎo)率差異顯著，當(dāng)溶劑為NCC時(shí)，電導(dǎo)率測(cè)定結(jié)果之間的差異減小。

表1 靜電噴霧液劑配方組成成分

所配靜電噴霧液劑中有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為阿維菌素0.5%、呋蟲(chóng)胺3.5%

The mass fraction of active ingredient in the electrochargeable liquid is 0.5% () abamectin and 3.5% () dinotefuran, respectively

表2 溶劑、助溶劑電導(dǎo)率測(cè)定

表3 靜電噴霧液劑電導(dǎo)率測(cè)定

表中同列不同小寫(xiě)字母表示經(jīng)Duncan氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)在＜0.05水平差異顯著。下同?！啊北硎居行С煞植蝗苡谒淙芤?/p>

Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at＜0.05 level by Duncan’s new multiple range test. The same as below. “—” represents that the active ingredient is insoluble in the solution

對(duì)比表3中配方1、3與CK1；配方4、6與CK2，當(dāng)助溶劑二甲亞砜含量為10%時(shí)，以HDBE為溶劑配制的兩種靜電噴霧液劑電導(dǎo)率分別高出S200# 6.60、5.50倍；以NCC為溶劑高出S200# 5.32、12.93倍。

2.2.3 制劑各組分之間相互作用對(duì)電導(dǎo)率的影響 由表2、表3可知，按理論計(jì)算阿維菌素在HDBE、NCC中電導(dǎo)率為0，呋蟲(chóng)胺在HDBE和NCC中電導(dǎo)率分別為10.32、50.78 μs·cm-1，由此計(jì)算各個(gè)配方加權(quán)平均的理論電導(dǎo)率，見(jiàn)表4。對(duì)比表3、表4可知，各配方加權(quán)平均數(shù)理論電導(dǎo)率與實(shí)測(cè)電導(dǎo)率有較大差距，說(shuō)明制劑整體電導(dǎo)率并非各個(gè)組分電導(dǎo)率的加權(quán)平均數(shù)，而是由各組分相互作用的結(jié)果。配方1、2的理論值遠(yuǎn)低于實(shí)測(cè)值，配方3加權(quán)平均的理論電導(dǎo)率與實(shí)測(cè)值接近。對(duì)于呋蟲(chóng)胺靜電噴霧液劑分析發(fā)現(xiàn)，配方4、5理論值與實(shí)測(cè)值差距較大，而配方6幾乎無(wú)差異。

表4 加權(quán)平均的理論電導(dǎo)率

2.3 靜電噴霧液劑沉積量的測(cè)定及靜電包抄效應(yīng)的評(píng)價(jià)

2.3.1 溶劑和助溶劑對(duì)靜電噴霧液劑在蔬菜葉片正面沉積量的影響 對(duì)比表5中配方1與3、配方4與6，以二甲亞砜為助溶劑時(shí)，當(dāng)溶劑為HDBE時(shí)，黃瓜和番茄葉片正面的沉積量與助溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)，且沉積量增幅較大；當(dāng)溶劑為NCC時(shí)，沉積量隨助溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高也表現(xiàn)出遞增趨勢(shì)，但增幅較小。另外，分別對(duì)比配方1與2、配方4與5可知，以溶劑HDBE配制的靜電噴霧液劑，沉積量隨助溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高增幅較大，助溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)沉積量影響差異顯著。

表中配方3比配方1、2；配方6比配方4、5的沉積量高，這表明采用高電導(dǎo)率的NCC作為溶劑能夠明顯提高靜電噴霧液劑在靶標(biāo)上的沉積量。

分別對(duì)比配方1、3與CK1，加入0、10%二甲亞砜條件下，當(dāng)溶劑為HDBE時(shí)，所配制的阿維菌素靜電噴霧液劑在黃瓜葉片正面沉積量均高出S200# 1.80倍。當(dāng)溶劑為NCC時(shí)，高出S200# 5.76、1.53倍；加入10%二甲亞砜配制的呋蟲(chóng)胺靜電噴霧液劑，當(dāng)溶劑分別為HDBE、NCC時(shí)配制的呋蟲(chóng)胺靜電噴霧液劑高出S200# 1.53、1.91倍。此外，不同配方在黃瓜葉片正、背面的沉積量均高于番茄勻（表5）。

表5 靶標(biāo)正面沉積量

2.3.2 靜電包抄效應(yīng)的評(píng)價(jià) 通過(guò)計(jì)算靜電噴霧液劑在靶標(biāo)正、背面葉片上沉積量的比值來(lái)評(píng)價(jià)靜電包抄效應(yīng)，結(jié)果見(jiàn)表6。靜電噴霧液劑在靶標(biāo)正、背面上沉積量比值在1.17—2.11，表明藥液能在黃瓜和番茄葉片背面達(dá)到有效的沉積，具有較強(qiáng)的靜電包抄效應(yīng)，從而可以顯著提高在葉背面取食的害蟲(chóng)的防治效果。對(duì)于所配制的阿維菌素和呋蟲(chóng)胺靜電噴霧液劑，靜電包抄效應(yīng)隨助溶劑用量的增加增長(zhǎng)趨勢(shì)不明顯，差異不顯著。

2.4 靜電噴霧液劑電導(dǎo)率與沉積量相關(guān)性

2.4.1 兩種有效成分的靜電噴霧液劑電導(dǎo)率與在黃瓜葉片正面沉積量關(guān)系 制劑電導(dǎo)率和沉積量均隨助溶劑用量的增加而增加，且表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，即溶劑和助溶劑對(duì)制劑電導(dǎo)率與沉積量的影響趨勢(shì)一致。當(dāng)溶劑為HDBE時(shí)（圖1-A、1-B、1-D、1-E），隨著助溶劑用量的增加，制劑電導(dǎo)率和沉積量增幅明顯，差異顯著。當(dāng)溶劑為NCC時(shí)（圖1-C、1-F），制劑電導(dǎo)率增幅減小，沉積量測(cè)定結(jié)果之間的差異減小。

表6 靶標(biāo)正面和背面沉積量之比

對(duì)比圖1中A—C與D—F可知，呋蟲(chóng)胺靜電噴霧液劑與阿維菌素電導(dǎo)率與沉積量在不同配方中的變化趨勢(shì)一致。由此說(shuō)明助劑種類(lèi)和用量的改變對(duì)于極性不同的農(nóng)藥有效成分配制的靜電噴霧液劑影響結(jié)果相同。

2.4.2 兩種有效成分的靜電噴霧液劑電導(dǎo)率與在番茄葉片正面沉積量關(guān)系 由圖2分析可知，不同配方的電導(dǎo)率和沉積量在番茄葉片上的變化規(guī)律與黃瓜完全一致。

圖1 制劑電導(dǎo)率與在黃瓜葉片正面沉積量的關(guān)系

圖2 制劑電導(dǎo)率與在番茄葉片正面沉積量的關(guān)系

3 討論

以極性大的呋蟲(chóng)胺為農(nóng)藥有效成分時(shí)，制劑電導(dǎo)率要遠(yuǎn)高于非極性農(nóng)藥阿維菌素，分析原因可知，電導(dǎo)率是指物質(zhì)的傳電能力，是衡量溶液攜帶電流能力的度量值，該能力與粒子類(lèi)型和濃度有關(guān)[29]。呋蟲(chóng)胺在制劑中能夠解離出大量離子，在測(cè)定電導(dǎo)率時(shí)，傳輸電流能力較強(qiáng)，而阿維菌素在制劑中解離出的離子有限，傳輸電流較弱，因此呋蟲(chóng)胺靜電噴霧液劑電導(dǎo)率遠(yuǎn)高于阿維菌素。根據(jù)電導(dǎo)率實(shí)際測(cè)定結(jié)果與其加權(quán)平均電導(dǎo)率相比可知，阿維菌素本身不導(dǎo)電，助溶劑的加入起到了溶劑化作用從而表現(xiàn)出制劑電導(dǎo)率隨助溶劑含量增加而增大，這與蘭嬡等[30]研究表明DMSO對(duì)離子液體產(chǎn)生溶劑化作用導(dǎo)致溶液電導(dǎo)率增大的結(jié)論相同。而溶劑NCC本身電離程度大，遠(yuǎn)高于助溶劑的溶劑化作用，對(duì)制劑電導(dǎo)率起主要作用。呋蟲(chóng)胺在不同溶劑中電離程度不同，在極性較弱的HDBE中電離程度較小，但隨著極性助溶劑的增加，增強(qiáng)了呋蟲(chóng)胺在溶液中的電離程度，其程度遠(yuǎn)高于助溶劑的溶劑化作用，對(duì)制劑電導(dǎo)率起主要作用。而在極性較強(qiáng)的NCC中呋蟲(chóng)胺電離程度大幅增加，對(duì)制劑電導(dǎo)率起主要作用。POLAT等[31]研究證明，在霧滴中添加離子型表面活性劑能更好地促進(jìn)霧滴荷電，周璐等[20]提出通過(guò)加入表面活性劑來(lái)增加載電荷的個(gè)數(shù)，或者加入5%—10%的水使噴液形成連續(xù)的導(dǎo)體通路以此提高油基溶劑的導(dǎo)電率，增加霧滴荷電量，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

通過(guò)對(duì)溶劑的篩選，發(fā)現(xiàn)采用高電導(dǎo)率的NCC能夠明顯提高靜電噴霧液劑的沉積量。根據(jù)感應(yīng)充電原理，噴液的電導(dǎo)率是影響霧滴荷電的主要原因[20]，而霧滴荷電效果又是影響沉積量的重要因素[32]。因此制劑電導(dǎo)率對(duì)沉積量具有重要影響。在靜電噴霧液劑制備過(guò)程中，盡量選擇電導(dǎo)率較高的有機(jī)溶劑，在保證制劑理化性能合格的條件下，不加或者少加極性助溶劑即可獲得較高的沉積量。而當(dāng)所使用的溶劑電導(dǎo)率較小時(shí)，需要考慮提高極性助溶劑用量以期獲得較高的沉積量。劉勇良[5]研究表明，噴液電導(dǎo)率對(duì)沉積量的影響不顯著。這是因?yàn)閲娨盒再|(zhì)不同，劉勇良采用的是非極性溶劑S200#，本試驗(yàn)采用電導(dǎo)率較高的有機(jī)溶劑，電導(dǎo)率變化范圍差異大。同時(shí)試驗(yàn)荷電方式不同，劉勇良采用的是接觸式，而本研究采用感應(yīng)式，不同荷電方式對(duì)沉積效果的影響不同[33]。

以HDBE和NCC作為溶劑配制的靜電噴霧液劑電導(dǎo)率及沉積量均高出S200#數(shù)倍，表明采用環(huán)保、極性較強(qiáng)的溶劑代替非極性的S200#，不僅能減少環(huán)境污染，而且能夠顯著提高靜電噴霧對(duì)靶沉積量。

本研究表明，靜電噴霧液劑在黃瓜葉片正、背面的沉積量均高于番茄，這可能與葉片表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。有研究表明黃瓜葉片呈橢圓形，表面分布稀疏絨毛，表皮細(xì)胞大小不等，排列緊密，呈無(wú)規(guī)則形。番茄葉片呈卵形或長(zhǎng)圓形，絨毛密度高，表皮細(xì)胞呈橢圓形，垛疊整齊[18]。兩種植物葉片形狀和表面結(jié)構(gòu)特征可能是造成沉積量差異的重要原因，有待進(jìn)一步的試驗(yàn)探究。通過(guò)對(duì)比靶標(biāo)正、背葉片沉積量的比值發(fā)現(xiàn)，所配制的靜電噴霧液劑都具有較好的靜電包抄效應(yīng)。但其隨助溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加增幅較小，差異不顯著。原因可能是在感應(yīng)荷電條件下，試驗(yàn)所制備的靜電噴霧液劑電導(dǎo)率變化范圍較小，對(duì)靜電包抄效應(yīng)影響不顯著，因此對(duì)于影響靜電包抄效應(yīng)的制劑電導(dǎo)率變化范圍的研究有待深入。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)助劑的篩選獲得6個(gè)理化性能合格的靜電噴霧液劑配方。助劑種類(lèi)和用量對(duì)靜電噴霧液劑的電導(dǎo)率和沉積量影響較大，在實(shí)踐生產(chǎn)中可以通過(guò)對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定，預(yù)測(cè)對(duì)靶標(biāo)上沉積量的影響，對(duì)研制更加經(jīng)濟(jì)有效的靜電噴霧液劑具有一定的指導(dǎo)意義。采用綠色環(huán)保的高沸點(diǎn)溶劑代替重芳烴或二線(xiàn)油等對(duì)環(huán)境污染較大的溶劑，有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

[1] 韓樹(shù)明. 靜電噴霧技術(shù)在植保領(lǐng)域的應(yīng)用. 農(nóng)機(jī)化研究, 2011, 33(12): 249-252.

HAN S M. Application of electrostatic spray technology in the field of plant protection., 2011, 33(12): 249-252. (in Chinese)

[2] MASKI D, DURAIRAJ D. Effects of charging voltage, application speed, target height, and orientation upon charged spray deposition on leaf abaxial and adaxial surfaces, 2010, 29: 134-141.

[3] 徐清華, 王正艷. 靜電噴霧器的技術(shù)特點(diǎn)及使用注意事項(xiàng). 農(nóng)業(yè)裝備技術(shù), 2012, 38(5): 38.

XU Q H, WANG Z Y. The technical characteristics and precautions of electrostatic sprayer., 2012, 38(5): 38. (in Chinese)

[4] 果紅忠. 靜電噴霧變量控制系統(tǒng)霧化效果的研究[D]. 重慶: 西南大學(xué), 2013.

GUO H Z. Research on atomization effect of electrostatic spray variable control system[D]. Chongqing: Southwest University, 2013. (in Chinese)

[5] 劉勇良. 10%氨氯吡啶酸靜電噴霧液劑的研制及助劑對(duì)沉積量的影響[D]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2011.

LIU Y L. The development of picloram 100ED and the effect of adjuvant on deposition in target[D].Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2011. (in Chinese)

[6] KACPRZYK R, ZYLKA P. Electrification of aerosol particles in supersonic atomizers., 2011, 18(5): 1353-1360.

[7] PATEL M K, GHANSHYAM C, KAPUR P. Characterization of electrode material for electrostatic spray charging: Theoretical and engineering practices., 2013, 71(1): 55-60.

[8] 王軍鋒, 張仕超, 左子文.感應(yīng)荷電過(guò)程中噴霧荷電特性影響規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究. 高電壓技術(shù), 2017, 43(2): 514-519.

WANG J F, ZHANG S C, ZUO Z W. Experimental study of influence rules on spray charged characteristics in the induction charging process., 2017, 43(2): 514-519. (in Chinese)

[9] 徐曉軍, 吳春篤, 楊超珍. 荷質(zhì)比對(duì)荷電霧滴沉積分布影響的初步研究. 農(nóng)機(jī)化研究, 2011, 33(11): 138-142.

XU X J, WU C D, YANG C Z. Effect of charge-to-mass ratio of droplets on deposition distribution of droplets., 2011, 33(11): 138-142. (in Chinese)

[10] 陳志剛, 冷超, 杜彥生, 賈衛(wèi)東, 吳春篤. 影響霧滴靶標(biāo)沉積效果的三種因素實(shí)驗(yàn)分析. 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào), 2015, 36(3): 127-131.

CHEN Z G, LENG C, DU Y S, JIA W D, WU C D. Experimental analysis of three factors influencing the effect of droplet target deposition., 2015, 36(3): 127-131. (in Chinese)

[11] PATEL M K, PRAVEENB, SAHOO H K, PATEL B, KUMAR A, SINGH M, NAYAK M K, RAZAN P. An advance air-induced air-assisted electrostatic nozzle with enhanced performance., 2017, 135(C): 280-288.

[12] 蔡彥倫, 邱白晶, 沈偉. 無(wú)人機(jī)低空靜電噴霧效果研究. 農(nóng)機(jī)化研究, 2018, 40(8): 188-192.

CAI Y L, QIU B J, SHEN W. Research on low altitude electrostatic spray of UAV., 2018, 40(8): 188-192. (in Chinese)

[13] LARYEA G N, NO S Y. Development of electrostatic pressure-swirl nozzle for agricultural applications., 2003, 57: 129-142.

[14] 劉玉洲, 高雄, 王安亭, 張興華.農(nóng)藥?kù)o電噴霧及霧滴沉降分布研究方法和評(píng)析. 農(nóng)機(jī)化研究, 2011, 33(4): 28-32.

LIU Y Z, GAO X, WANG A T, ZHANG X H. Research method and assessment based on electrostatic pesticide spraying and distribution of droplet deposition., 2011, 33(4): 28-32. (in Chinese)

[15] GAN-MOR?S, RONEN B, OHALIAV K. The effect of air velocity and proximity on the charging of sprays from conventional hydraulic nozzles., 2014, 121(5): 200-208.

[16] 顧萬(wàn)玉.接觸式荷電的靜電噴霧流場(chǎng)特性及沉積性能試驗(yàn)研究[D]. 鎮(zhèn)江: 江蘇大學(xué), 2016.

GU W Y. Research on flow characteristic and deposition performance based on contacted charge[D]. Zhenjiang: Jiangsu University, 2016. (in Chinese)

[17] 代亞猛, 周艷, 賈首星, 沈從舉. 3種孔徑的靜電噴頭噴霧性能比較. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 41(9): 358-360.

DAI Y M, ZHOU Y, JIA S X, SHEN C J. Comparison of spray performance of three apertures of electrostatic sprays., 2013, 41(9): 358-360. (in Chinese)

[18] 朱和平, 冼福生, 高良潤(rùn). 靜電噴霧技術(shù)的理論與應(yīng)用研究綜述. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 1989(2): 53-59.

ZHU H P, XIAN F S, GAO L R. Summary of research on electrostatic spraying technology and its application., 1989(2): 53-59. (in Chinese)

[19] 王曉英.荷電液體霧化的研究與應(yīng)用[D]. 鎮(zhèn)江: 江蘇大學(xué), 2008.

WANG X Y. The research and application of charged atomization[D].Zhenjiang: Jiangsu University, 2008. (in Chinese)

[20] 周璐, 周繼中, 杜鳳沛. 噴液的性質(zhì)對(duì)靜電噴霧的影響//植保機(jī)械與施藥技術(shù)國(guó)際研討會(huì), 2008: 115-118.

ZHOU L, ZHOU J Z, DU F P. The effect of spray properties on electrostatic spray//, 2008: 115-118. (in Chinese)

[21] 王軍鋒, 王澤, 霍元平, 毛文龍, 張娟娟. 荷電電壓、介質(zhì)物性對(duì)靜電霧化特征的影響. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2012, 30(4): 469-472.

WANG J F, WANG Z, HUO Y P, MAO W L, ZHANG J J. Effects of liquid properties on electrostatic spray characteristics., 2012, 30(4): 469-472. (in Chinese)

[22] 高良潤(rùn), 冼福生. 靜電噴霧理論及其測(cè)試技術(shù)的研究. 江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 1986, 7(2): 1-13.

GAO L R, XIAN F S. Electrostatic spraying theory and testing technique., 1986, 7(2): 1-13. (in Chinese)

[23] 冼福生, 吳春篤. 霧化過(guò)程中的靜電作用及噴液物理特性影響的研究. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 1987(1): 60-68.

XIAN F S, WU C D. The effects of static electricity and physical properties of liquid on spray atomization., 1987(1): 60-68. (in Chinese)

[24] MASKI D, DURAIRAJ D. Effects of electrode voltage, liquid flow rate, and liquid properties on spray chargeability of an air-assisted electrostatic-induction spray-charging system., 2010, 68(2): 152-158.

[25] AHMED A, SOBAN T, OHYAMA R I. Experimental studies on influence of different conductivities on water mist charging with electrostatic induction//, 2014: 558-561.

[26] 陳福良, 李衛(wèi)國(guó), 尹明明, 李耀秀, 盧鎮(zhèn). 啶蟲(chóng)脒靜電油劑及其制備方法: CN 101578993A[P]. (2009-11-18) [2018-06-13].

CHEN F L, LI W G, YIN M M, LI Y X, LU Z. Acetamiprid electrochargeable liquid and preparation method: CN 101578993A[P]. (2009-11-18) [2018-06-13]. (in Chinese)

[27] 陳福良, 李衛(wèi)國(guó), 尹明明, 李耀秀. 阿維菌素與毒死蜱二元組合物靜電油劑及其制備方法: CN 101578979A[P]. (2009-11-18) [2018- 06-13].

CHEN F L, LI W G, YIN M M, LI Y X. Abamectin and chlorpyrifos composition electrochargeable liquid and preparation method: CN 101578979A[P]. (2009-11-18) [2018-06-13]. (in Chinese)

[28] 陳福良, 李耀秀, 尹明明, 盧鎮(zhèn), 陳利標(biāo). 戊唑醇靜電油劑及其制備方法: CN 101897331A[P]. (2010-12-01) [2018-06-13].

CHEN F L, LI Y X, YIN M M, LU Z, CHEN L B. Tebuconazole electrochargeable liquid and preparation method: CN 101897331A[P]. (2010-12-01) [2018-06-13]. (in Chinese)

[29] 周光益, 田大倫, 邱治軍, 王旭, 楊松, 劉敏. 廣州市流溪河降水離子濃度與電導(dǎo)率關(guān)系. 生態(tài)科學(xué), 2009, 28(5): 465-470.

ZHOU G Y, TIAN D L, QIU Z J, WANG X, YANG S, LIU M. Relationships between electrical conductivity and main ions’ concentration in rainwater at Liuxihe, Guangzhou, 2009, 28(5): 465-470. (in Chinese)

[30] 蘭嬡, 李欣達(dá), 張玥, 何小云, 唐靜文, 滕翠青, 余木火. DMSO對(duì)纖維素在咪唑型離子液體中溶解性能的影響. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2015, 33(1): 93-97.

LAN Y, LI X D, ZHANG Y, HE X Y, TANG J W, TENG C Q, YU M H. Effect of DMSO addition on dissolution of cellulose in ionic liquid., 2015, 33(1): 93-97. (in Chinese)

[31] POLAT M, POLAT H, CHANDER S, HOGG R. Characterization of airborne particles and droplets: Relation to amount of airborne dust and dust collection efficiency., 2015, 19(1): 38-46.

[32] SHENG W, MA S, LI W, LIU Z, GUO X, JIA X. A facile route to fabricate a biodegradable hydrogel for controlled pesticide release., 2015, 5(18): 13867-13870.

[33] 張麗麗. 靜電噴霧的理論分析與應(yīng)用研究[D]. 哈爾濱: 東北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2011.

ZHANG L L. Theoretical analysis and applied research on electrostatic spraying technology[D]. Harbin: Northeast Agricultural University, 2011. (in Chinese)

Effect of Adjuvant on Conductivity and Deposition of Electrochargeable Liquid

REN LiRui, CHEN FuLiang, YIN MingMing

(Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Integrated Pest Management in Crop, Ministry of Agriculture, Beijing 100193)

【Objective】The objective of this study is to optimize formula and research the effects of different adjuvants on conductivity and deposition of the electrochargeable liquid and the internal relationship, and to provide scientific guidance for reducing the use of pesticides and achieving sustainable agricultural development.【Method】New environment-friendly solvents HDBE and NCC were used with dimethyl sulfoxide, N-methyl pyrrolidone and isophorone as cosolvents. The contents of cosolvents were set as 0, 3%, 5%, 7%, and 10% respectively, and the traditional solvent S200# was used as control. Qualified formulas were screened according to the technical index of electrochargeable liquid. The effect of the different contents of adjuvants on conductivity of abamectinand dinotefuran electrochargeable liquid was analyzed. At the same time, in order to study the effect of the different contents of adjuvants on the deposition on the front and back of cucumber and tomato leaves, explore the relationship of preparation conductivity and deposition and analyze electrostatic outflank effect. The area of target leaves was measured before pesticide application, and washed repeatedly with acetone after the treatment. The active ingredient on target leaves was determined by high performance liquid chromatography (HPLC) after process of filtration, rotary steaming and dilution to graduation with solvent.【Result】six environment-friendly electrochargeable liquid formulas that meet the requirements of quality and technical specifications were screened. The conductivity of the formula was not a weighted mean of the individual component, but rather the final result of the interaction of the components. For the electrochargeable liquid prepared by the active components of pesticides with different polarity, the change of the species and contents of the adjuvant had the same effect trend on the conductivity and deposition. It had almost no effect on the overall conductivity of the preparation when the active ingredient was the non-polar pesticide abamectin, whereas it was significantly increased when the polar pesticide dinotefuran replaced abamectin. The conductivity of preparation was nearly 100 times higher than that of abamectin with the same adjuvant. When the solvent was HDBE, the conductivity was small, the conductivity and deposition of the preparation increased rapidly as the content of cosolvents increasing, and the difference was significant. When the solvent was NCC, because of its high conductivity, the conductivity and deposition of the preparation increased steadily as the content of cosolvent increasing, and the difference of conductivity amongdifferent formulas was reduced. When the dimethyl sulfoxide was cosolvent, the conductivity and deposition of electrochargeable liquid prepared with HDBE, NCC as solvent were significantly higher than that of the traditional solvent S200#, in which the conductivity was more than 5 times and the deposition amount was more than 1.5 times higher than that of the traditional solvent S200#. The deposition of electrochargeable liquid on the front and back of cucumber leaves was higher than that of tomato. It was found that the ratio of deposition on the front and back of the leaves was between 1.17 and 2.11.【Conclusion】The environment-friendly HDBE and NCC can replace S200# as excellent solvents for electrostatic spray. The species and content of adjuvants had a significant effect on the conductivity and deposition of electrochargeable liquid and the deposition can be significantly improved by increasing the conductivity of the preparation. The prepared electrostatic spray had an excellent electrostatic outflank effect.

electrochargeable liquid; adjuvant; conductivity; deposition; abamectin; dinotefuran

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.23.006

2018-06-13；

2018-07-20

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFD0200301）

任立瑞，E-mail：lruiren@126.com。

尹明明，E-mail：mmyin@ippcaas.cn。通信作者陳福良，E-mail：flchen@ippcaas.cn

（責(zé)任編輯 岳梅）