CN103155915B - 一种新型高效控制农药流失和降解的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型高效控制农药流失和降解的方法，即往农药中按照一定比例添加控失剂和降解剂。本发明可以有效减少农药挥发和淋洗损失，延长药效，减少施用频次，减少用量，可以在叶面和土壤表面形成“农药库”，持效期长，且可以控制农药降解周期，最大限度降低果蔬农残，既能经济、有效地合理地控制病虫害，又把农药对人体健康的危害和对环境的污染降至最低限度。本发明机理独特、原料丰富、成本低廉、环境友好、工艺简单、省工省力，易于为农民接收，具有较大的市场前景。

Description

一种新型高效控制农药流失和降解的方法

技术领域

本发明涉及一种高效、低成本控制农药流失的方法，属于农药技术领域。

背景技术

全世界农药年产量在500万吨以上。农药在控制病虫害、提高产量的同时，也给人类生存环境和身体健康乃至整个生态系统造成不良影响。据研究，田间喷粉只有10%-25%的农药附着在植物体上，喷雾时也只有30%左右的农药附着在植物体上，另有40%-60%降落在地面，10%-30%飘浮在空气中。大量未被利用的农药在风吹、雨淋的作用下，通过挥发、空气输运、干湿沉降、地表径流和渗滤等途径进入土壤和水体, 造成对空气、土壤、地表水、地下水的立体污染。继而，又通过食物链或空气进入人体，危害健康。农药使用中另一个重要问题——农残超标。所谓农残是指附着在植物可食性部位挥之不去的农药残留，它对人畜健康造成直接的危害，已成为全球关注的农业问题。针对农药流失和农残超标两大难题，人们通常采取的办法是发展农药缓释、展着技术；生物农药以及安全周期法。

缓释技术是根据病虫害发生规律、特点及环境条件，将农药制成必要剂量、在特定的时间内、持续稳定地到达需要场所的技术，既能经济、安全、有效地合理地控制病虫害，又把农药对环境的污染降至最低限度。农药缓释剂主要分为物理型和化学型两大类，前者主要依靠高分子化合物与原药间的物理结合形成，包括微胶囊体、均一体、包结化合物以及吸附性制品等；后者是原药与高分子化合物之间通过化学反应结合而成，包括原药与高分子直接结合、交联结合以及络合等多种方式。其中以物理型缓释剂的发展尤为迅速。虽然现有农药缓释技术取得了不同程度的成功，但是还存在着或多或少的问题，如缓释效率不高、造成二次污染等，且大多因工艺复杂、成本较高难以大规模推广应用。目前，我国缓释技术还比较落后，缓释材料制备工艺尚不成熟，还难以精准、科学的控制农药释放速率，再加上病虫害发生的影响因素很多，其规律较为复杂，因此释放速率和病虫害发生规律难以匹配，容易造成有虫无药或有药无虫的结果，这样不仅造成了农药的流失和浪费，还不能达到理想的防治效果。更重要的是，缓释技术通常不耐雨水冲淋，药物容易随雨水流失，造成雨季药效降低。

农药展着技术一般通过添加氮酮为主的展着剂，增强农药在叶面上的铺展速度和渗透速度，以减少农药流失。该技术虽然在一定程度上缓解了农药的流失，但是由于抗雨水冲淋的能力不强，在雨季仍然不能奏效。

    生物农药技术是目前倡导的技术之一，也是未来的农药方向。然而，由于当前技术尚在发展之中，成本较高，还难以大规模使用。

安全周期法是在收获前一定周期内不施农药。该方法虽然对少数农药起作用，但是对于多数降解慢的农药效果欠佳。虽然农药降解方面的研究较为丰富，但多限于水体和土壤中，在植物叶面上的较少，使得目前市面上难以见到可以控制降解的农药。

针对农药流失和降解两大问题，本专利提出一种控制农药流失和降解的新技术。对于控失技术，南京师范大学一项研究表明，树叶表面的粗糙程度与其滞尘能力是正相关的。我们受此启发，发明了一种控制农药流失的方法，主要通过控失材料将农药分子附着在植物叶面和土壤表面上，降低其迁移率，减少挥发，提高其抗遇水淋洗能力，从而达到控制流失的目的。农药控失技术与现有缓释技术的区别在于：一是科学目标不同，前者是针对农药分子的流失，而后者是针对农药分子的释放速率；二是原理不同，前者是通过改性黏土自组装形成微纳网络结构将农药分子固定在叶面和土壤表面，而后者是通过微胶囊、化学键、吸附、包裹等方法降低农药分子释放速率；三是供养方法不同，前者是形成“农药库”，按“随需随取”供给病虫害，不存在释放速率问题，不会造成“有虫无药”的结果，而后者是释放出的农药才能被用来防治病虫害。对于降解控制技术，现在还鲜有报道，本专利提供一种高效、低成本的方法。这两种技术集成在一起，既可以控制农药流失又可以控制其降解，且绿色环保、成本低廉、工艺简单，易于大面积推广应用，从而可以缓解传统农药施用造成的环境、经济和社会问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种新型高效控制农药流失和降解的方法。其具体原理为：通过改性凹凸棒土将农药分子固定在其微纳结构中，借助植物叶面的粗糙结构将凹凸棒土连同农药分子滞留在叶面上，阻滞风吹、雨淋对农药的冲刷作用，从而控制农药流失；另一方面，通过有机包裹光催化剂（二氧化钛或秸秆灰）作为助剂添加到农药中，可以实现对农药的可控降解，通过调节有机膜的厚度实现对农药的可控降解。

本发明的技术方案为：

    一种新型高效控制农药流失和降解的方法，包括以下步骤：

    （1）将100-800目胶体级凹凸棒土加入到自来水中配成浓度为20-100g/L的悬浊液，5000-10000 rpm搅拌5-10分钟，静置10-30分钟，弃下层1/5-1/4体积的泥浆，保留其余悬浊液；

    （2）往余下悬浊液中加入氯化铁，保持氯化铁浓度为0.5-3 M，30-60℃下1000-3000 rpm搅拌反应20-40 分钟，静置10-30分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，所得泥浆即为铁离子型凹凸棒土；

    （3）往泥浆中加入10-20%质量分数的聚乙烯醇，搅拌均匀，利用能量为5-10 MeV和剂量为10-50 kGy的高能电子束辐照5-10分钟，接枝反应形成凹凸棒土-聚乙烯醇复合物；

    （4）往凹凸棒土-聚乙烯醇复合物泥浆中加入10-20%质量分数的水合肼，40-70℃下1000-5000 rpm搅拌5-10分钟，静置10-30分钟，弃上清，然后加两倍泥浆体积的自来水，然后静置10-30分钟，去上清，将余下泥浆于60-100℃烘干，粉碎成200-400目；

    （5）将步骤（4）中得到的粉末与200-400目电厂秸秆灰、200-400目六偏磷酸钠和200-400目海藻酸钠按照70-80:10:5-8:2-15的质量比混合均匀，即得农药控失剂；

    （6）将200-400目二氧化钛或电厂秸秆灰与亚甲基蓝按照5-15:1-3比例混合均匀，加入到自来水中，配置成3-10 g/L浓度的悬浊液，然后在60-80℃下，600-1000 rpm搅拌反应20-30分钟，静置10-30分钟，弃上清，然后自来水，使其达到初始浓度，然后静置10-30分钟，去上清，将余下蓝色悬浊液于60-100℃烘干，粉碎成200-400目，制成亚甲基蓝包裹二氧化钛或电厂秸秆灰，也即是农药降解剂；

    （7）将步骤（5）制得的农药控失剂与步骤（6）制得的农药降解剂根据农药品种和作物需要按照3-5:1-2质量比混匀，制得农药控失降解剂。

（8）将农药控失降解剂按照质量分数5-15%添加到农药中，剂型包括悬浮剂、粉剂、可湿性粉剂、片剂以及颗粒剂，即制得控失控降解型农药。

本发明的有益效果：

1、在同等药效下，本发明可以减少农药流失15-30%，延长药效时间1-2倍，降低用量10-30%，减少施药频次1-2次；

 2、本发明可以在叶面和土壤表面形成“农药库”，持效期长，不会形成“有虫无药”的局面；

 3、本发明机理独特、原料丰富、成本低廉、环境友好、工艺简单、省工省力、增产增收，易于为农民接收，具有较大的市场前景；

 4、本发明可以有效减少农药挥发、径流和渗透损失，将农药活性成分保持在一定范围内，防治其扩散和迁移，进而可以减少农药对水体和土壤的污染；

 5、本发明可以有效控制农残降解，最大程度降低农残。

具体实施方式

实施例1

（1）将400目胶体级凹凸棒土加入到自来水中配成浓度为30 g/L的悬浊液，5000 rpm搅拌10分钟，静置20分钟，弃下层1/4体积的泥浆，保留其余悬浊液；

（2）往余下悬浊液中加入氯化铁，保持氯化铁浓度为2 M，30℃下2000 rpm搅拌反应20 分钟，静置20分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，所得泥浆即为铁离子型凹凸棒土；

（3）往泥浆中加入20%质量分数的聚乙烯醇，搅拌均匀，利用能量为10 MeV和剂量为40 kGy的高能电子束辐照10分钟，接枝反应形成凹凸棒土-聚乙烯醇复合物；

（4）往凹凸棒土-聚乙烯醇复合物泥浆中加入20%质量分数的水合肼，40℃下2000 rpm搅拌10分钟，静置30分钟，弃上清，然后加两倍泥浆体积的自来水，然后静置30分钟，去上清，将余下泥浆于100℃烘干，粉碎成400目；

（5）将步骤（4）中得到的粉末与400目电厂秸秆灰、400目六偏磷酸钠和400目海藻酸钠按照80:10:8:2的质量比混合均匀，即得本专利所述农药控失剂；

（6）将400目二氧化钛与亚甲基蓝按照5: 1比例混合均匀，加入到自来水中，配置成10 g/L浓度的悬浊液，然后在70℃下，700 rpm搅拌反应30分钟，静置30分钟，弃上清，然后自来水，使其达到初始浓度，然后静置30分钟，去上清，将余下蓝色悬浊液于80℃烘干，粉碎成400目，制成亚甲基蓝包裹二氧化钛，也即是农药降解剂；

（7）将步骤（5）制得的农药控失剂与步骤（6）制得的农药降解剂根据农药品种和作物需要按照5: 2质量比混匀，制得农药控失降解剂。

（8）将农药控失降解剂按照质量分数10%添加可湿性粉剂，即可。

实施例2

（1）将300目胶体级凹凸棒土加入到自来水中配成浓度为20 g/L的悬浊液，6000 rpm搅拌10分钟，静置20分钟，弃下层1/5体积的泥浆，保留其余悬浊液；

（2）往余下悬浊液中加入氯化铁，保持氯化铁浓度为1.5 M，30℃下2000 rpm搅拌反应15 分钟，静置20分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，所得泥浆即为铁离子型凹凸棒土；

（3）往泥浆中加入15%质量分数的乙烯醇，搅拌均匀，利用能量为10 MeV和剂量为30 kGy的高能电子束辐照5分钟，接枝反应形成凹凸棒土-聚乙烯醇复合物；

（4）往凹凸棒土-聚乙烯醇复合物泥浆中加入15%质量分数的水合肼，40℃下1000 rpm搅拌20分钟，静置30分钟，弃上清，然后加两倍泥浆体积的自来水，然后静置30分钟，去上清，将余下泥浆于90℃烘干，粉碎成300目；

（5）将步骤（4）中得到的粉末与300目电厂秸秆灰、300目六偏磷酸钠和300目海藻酸钠按照85:5:8:2的质量比混合均匀，即得农药控失剂；

（6）将300目电厂秸秆灰与亚甲基蓝按照5: 2比例混合均匀，加入到自来水中，配置成10 g/L浓度的悬浊液，然后在70℃下，700 rpm搅拌反应30分钟，静置30分钟，弃上清，然后自来水，使其达到初始浓度，然后静置30分钟，去上清，将余下蓝色悬浊液于80℃烘干，粉碎成400目，制成亚甲基蓝包裹电厂秸秆灰，也即是农药降解剂；

（7）将步骤（5）制得的农药控失剂与步骤（6）制得的农药降解剂根据农药品种和作物需要按照5:1质量比混匀，制得农药控失降解剂。

（8）将农药控失降解剂按照质量分数8%添加到悬浮剂中，即可。

Claims (1)

1.一种控制农药流失和降解的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将100-800目胶体级凹凸棒土加入到自来水中配成浓度为20-100g/L的悬浊液，5000-10000 rpm搅拌5-10分钟，静置10-30分钟，弃下层1/5-1/4体积的泥浆，保留其余悬浊液；

（2）往余下悬浊液中加入氯化铁，保持氯化铁浓度为0.5-3 M，30-60℃下1000-3000 rpm搅拌反应20-40 分钟，静置10-30分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到原来的浓度，然后静置去上清，所得泥浆即为铁离子型凹凸棒土；

（3）往泥浆中加入10-20%质量分数的聚乙烯醇，搅拌均匀，利用能量为5-10 MeV和剂量为10-50 kGy的高能电子束辐照5-10分钟，接枝反应形成凹凸棒土-聚乙烯醇复合物；

（4）往凹凸棒土-聚乙烯醇复合物泥浆中加入10-20%质量分数的水合肼，40-70℃下1000-5000 rpm搅拌5-10分钟，静置10-30分钟，弃上清，然后加两倍泥浆体积的自来水，然后静置10-30分钟，去上清，将余下泥浆于60-100℃烘干，粉碎成200-400目；

（5）将步骤（4）中得到的粉末与200-400目电厂秸秆灰、200-400目六偏磷酸钠和200-400目海藻酸钠按照70-80:10:5-8:2-15的质量比混合均匀，即得农药控失剂；

（6）将200-400目二氧化钛或电厂秸秆灰与亚甲基蓝按照5-15:1-3比例混合均匀，加入到自来水中，配置成3-10 g/L浓度的悬浊液，然后在60-80℃下，600-1000 rpm搅拌反应20-30分钟，静置10-30分钟，弃上清，然后加自来水，使其达到初始浓度，然后静置10-30分钟，去上清，将余下蓝色悬浊液于60-100℃烘干，粉碎成200-400目，制成亚甲基蓝包裹二氧化钛或电厂秸秆灰，也即是农药降解剂；

（7）将步骤（5）制得的农药控失剂与步骤（6）制得的农药降解剂根据农药品种和作物需要按照3-5:1-2质量比混匀，制得农药控失降解剂；

（8）将农药控失降解剂按照质量分数5-15%添加到农药中，剂型包括悬浮剂、粉剂、可湿性粉剂、片剂以及颗粒剂，即制得控失控降解型农药。