儲(chǔ)煙害蟲(chóng)防治過(guò)程中減少磷化氫使用量和排放量的措施

湯朝起，姚衡洲，張 俊，黃 慧

[上海煙草(集團(tuán))公司，上海 200082]

磷化氫熏蒸是煙草倉(cāng)貯害蟲(chóng)綜合防治體系中的支撐性技術(shù)[1-3]。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有較多的害蟲(chóng)存在時(shí)，使用磷化氫進(jìn)行熏蒸殺蟲(chóng)幾乎是必然選擇[2]。然而，磷化氫是一種劇毒氣體，人吸入低濃度的磷化氫即會(huì)產(chǎn)生中毒癥狀直至生命危險(xiǎn)[4]。因此，美國(guó)國(guó)家環(huán)保局在20世紀(jì)70年代就對(duì)磷化氫氣體排放的安全問(wèn)題提出了質(zhì)疑[5]，并引發(fā)了廣泛的討論。研究表明[5]，陽(yáng)光下，磷化氫的半衰期約是8 h，當(dāng)排向大氣后，磷化氫會(huì)在紫外線和氧氣的作用下很快降解成多種形式的磷酸根，而這些磷酸根都是低毒的。煙葉倉(cāng)庫(kù)大多位于遠(yuǎn)離市區(qū)的郊外。磷化氫熏蒸余氣排放后經(jīng)稀釋衰減，一般不會(huì)對(duì)人的健康構(gòu)成威脅。因此，常規(guī)做法是將磷化氫直接排放到大氣中，未對(duì)磷化氫熏蒸余氣進(jìn)行凈化處理。然而，隨著我國(guó)城市化建設(shè)的快速發(fā)展，很多原本位于郊區(qū)的煙葉倉(cāng)庫(kù)，目前已處于市區(qū)，這一變化對(duì)磷化氫熏蒸余氣排放的安全問(wèn)題提出了重新質(zhì)疑。

有關(guān)磷化氫熏蒸的文獻(xiàn)很多[1-6]，但主要側(cè)重于如何提高熏蒸有效性方面的研究。近年來(lái)，關(guān)于磷化氫熏蒸余氣凈化處理的研究也屢見(jiàn)報(bào)道[7-8]。但對(duì)于在儲(chǔ)煙害蟲(chóng)防治過(guò)程中如何系統(tǒng)研究磷化氫的使用及排放問(wèn)題，既要保證磷化氫熏蒸的有效性又要減少磷化氫的使用量和向大氣的直接排放量，則鮮見(jiàn)報(bào)道。筆者擬對(duì)此作初步的探討，以體現(xiàn)“環(huán)境友好”的時(shí)代要求。

1 材料與方法

1.1 蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)

所有煙葉倉(cāng)間內(nèi)，每3 000 m3左右設(shè)置煙草甲Lasioderma serricorne(Fabricius)和煙草粉螟Ephestia elutella(Hubner) 性外激素誘捕器各1個(gè)。誘捕器粘掛在離地面約1.5 m的墻壁或柱子上。每周定時(shí)進(jìn)行蟲(chóng)口計(jì)數(shù)。誘捕器監(jiān)測(cè)的時(shí)間為每年 4月份至10月底11月初，每6周更換1次誘捕器。

由于每個(gè)倉(cāng)間的容積基本相同，因此可以倉(cāng)間為單位統(tǒng)計(jì)蟲(chóng)口數(shù)量。用SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

1.2 清潔隔離措施

1.2.1 普通倉(cāng)間 舊倉(cāng)間。建成時(shí)間較早，使用時(shí)間較長(zhǎng)，局部地面、墻壁和屋頂?shù)忍幙赡艹霈F(xiàn)小縫隙。用掃帚和拖把等簡(jiǎn)易工具定期進(jìn)行清掃。

1.2.2 新建倉(cāng)間 新近建造的煙葉倉(cāng)間。地面、墻壁和天花板無(wú)縫、無(wú)漏、無(wú)積塵、無(wú)衛(wèi)生死角，基礎(chǔ)條件好。用掃帚和拖把等進(jìn)行常規(guī)清掃。

1.2.3 隔離倉(cāng)間 對(duì)普通倉(cāng)間進(jìn)行下述改造而成為隔離倉(cāng)間：1)用涂料對(duì)地面、墻壁和天花板進(jìn)行填縫處理和重新粉刷；2)用塑料膜密封所有不必要的孔洞；3)安裝可拆卸的紗窗和紗門，紗網(wǎng)孔徑1.0 mm×1.0 mm，并在門的上方安裝自動(dòng)風(fēng)幕機(jī)。除進(jìn)行常規(guī)清掃外，還用吸塵器進(jìn)行補(bǔ)充清掃。

1.3 磷化氫熏蒸及余氣凈化處理

1.3.1 常規(guī)分垛熏蒸 煙垛用帳幕密封。熏蒸藥劑為磷化鋁片劑，藥劑用量6.0 g/m3。普通倉(cāng)間、新建倉(cāng)間以及大多數(shù)隔離倉(cāng)間內(nèi)的煙葉，每年熏蒸 2次，分別在4—6月份和8月下旬至10月底進(jìn)行。

1.3.2 專用氣熏室熏蒸 專用氣熏室系鋼混結(jié)構(gòu)建筑，24 m×18 m×6 m，可以堆放1 600～1 900箱煙葉。專用氣熏室布置了氣體進(jìn)出管道，室內(nèi)安裝由美國(guó)華瑞科學(xué)儀器(上海)公司提供的磷化氫檢測(cè)儀，每 15分鐘自動(dòng)檢測(cè)記錄倉(cāng)內(nèi)磷化氫濃度。熏蒸藥劑為磷化鋁片劑，藥劑用量3.9 g/m3。

不同溫度條件下的熏蒸：同一氣熏室，相同的熏蒸藥劑及用量，分別在2005年8月(夏季，室內(nèi)溫度約25～30 ℃)和2006年1月(冬季，室內(nèi)溫度約5～10 ℃)進(jìn)行熏蒸試驗(yàn)。

磷化氫熏蒸余氣的化學(xué)吸收處理：2006年4月，按丁百全等[7-8]的方法，進(jìn)行磷化氫熏蒸余氣化學(xué)吸收處理，氣流方式為鼓泡塔式?；瘜W(xué)吸收劑為飽和漂粉精溶液，主要成分為Ca(ClO)2。

2 結(jié) 果

2.1 清潔隔離措施對(duì)儲(chǔ)煙害蟲(chóng)防治的作用

由圖1可知，普通倉(cāng)間和新建倉(cāng)間在蟲(chóng)口數(shù)量上存在較大的差異。采用同樣的常規(guī)清掃和熏蒸殺蟲(chóng)措施，新建倉(cāng)間由于硬件較好，地面、墻壁和天花板無(wú)縫、無(wú)漏、無(wú)積塵，倉(cāng)內(nèi)蟲(chóng)害明顯較輕；普通倉(cāng)間由于基礎(chǔ)條件較差，常規(guī)清掃難以達(dá)到深度清潔的要求，倉(cāng)內(nèi)的蟲(chóng)口數(shù)量因此相對(duì)較多。結(jié)果表明，普通倉(cāng)間與新建倉(cāng)間在基礎(chǔ)條件(硬件)上的差異，導(dǎo)致了倉(cāng)內(nèi)清潔衛(wèi)生狀況的差異，并造成了蟲(chóng)情的差異。

圖1 2000年普通倉(cāng)間(1.3×105 m2)和新建倉(cāng)間(0.2×105 m2)蟲(chóng)口數(shù)量Fig.1 Insect population in ordinary warehouses(1.3×105 m2)and new warehouses (0.2×105 m2) in the year of 2000

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)清潔衛(wèi)生措施對(duì)儲(chǔ)煙害蟲(chóng)防治的作用，對(duì)部分普通倉(cāng)間進(jìn)行了清潔隔離改造，使之成為隔離倉(cāng)間。填縫粉刷處理消除了害蟲(chóng)的藏身之處，吸塵器的應(yīng)用使清掃更加徹底，紗門和紗窗的安裝隔絕了倉(cāng)外害蟲(chóng)的侵入，風(fēng)幕機(jī)的應(yīng)用使煙葉進(jìn)出倉(cāng)時(shí)有了一道空氣屏障。由表1可知，隔離倉(cāng)間內(nèi)的蟲(chóng)口數(shù)量明顯少于普通倉(cāng)間。另外，為了研究減少熏蒸頻次的可能性，對(duì)其中1個(gè)隔離倉(cāng)間內(nèi)的煙葉只進(jìn)行了入倉(cāng)時(shí)的1次熏蒸。蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該隔離倉(cāng)間內(nèi)的煙葉雖然經(jīng)受的熏蒸次數(shù)較少，但在考察期間其蟲(chóng)口數(shù)量為零。試驗(yàn)結(jié)果表明，良好的清潔隔離措施能夠降低對(duì)熏蒸的依賴，是儲(chǔ)煙害蟲(chóng)防治不可忽視的重要手段。

表1 2005─2006年普通倉(cāng)間和隔離倉(cāng)間的蟲(chóng)口數(shù)量Table 1 Insect population in ordinary warehouses and in the isolated warehouses in 2005-2006

2.2 磷化氫熏蒸

2.2.1 普通倉(cāng)間內(nèi)常規(guī)分垛熏蒸 圖2為普通倉(cāng)間的蟲(chóng)情檢測(cè)結(jié)果。隨著氣溫的升高，5月份蟲(chóng)口數(shù)量快速增加，6月初進(jìn)行磷化氫熏蒸之后，當(dāng)月的蟲(chóng)口數(shù)量驟降。但由于普通倉(cāng)間的衛(wèi)生條件較差，其地面、墻壁和屋頂?shù)忍庪y免會(huì)有一些縫隙，并伴有少量的煙屑和積塵。這些縫隙通常會(huì)成為害蟲(chóng)的藏身之處，而用掃帚和拖把等簡(jiǎn)易工具所做的常規(guī)清掃很難清除干凈。常規(guī)的分垛熏蒸只對(duì)垛內(nèi)空間進(jìn)行了熏蒸，對(duì)垛外空間則無(wú)殺蟲(chóng)作用。另外，普通倉(cāng)間的門窗未用紗網(wǎng)作隔離措施，無(wú)法避免害蟲(chóng)的交叉侵染。因此，在 7－8月份的高溫季節(jié)，蟲(chóng)口數(shù)量很快又回復(fù)至較高水平。9月中旬再次進(jìn)行熏蒸，蟲(chóng)口數(shù)量再次驟降，而后隨著秋冬季低溫的到來(lái)，蟲(chóng)口數(shù)量漸減。

該結(jié)果表明，磷化氫熏蒸(常規(guī)分垛熏蒸)能在短時(shí)間內(nèi)顯著降低普通倉(cāng)間內(nèi)的蟲(chóng)口數(shù)量；但對(duì)于衛(wèi)生狀況相對(duì)較差的倉(cāng)庫(kù)，依靠常規(guī)的清掃和頻繁的熏蒸難以取得良好的防治效果。

圖2 2001年普通倉(cāng)間(共計(jì)約1.3×105 m2)蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)結(jié)果Fig.2 Insect population in the ordinary warehouses(about 1.3×105 m2) in the year of 2001

2.2.2 不同溫度條件下的低劑量熏蒸 在同一個(gè)專用氣熏室內(nèi)，用相同的磷化鋁投藥量，在不同的季節(jié)(溫度)條件下進(jìn)行熏蒸試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。隨著熏蒸時(shí)間的推移，氣熏室內(nèi)磷化氫氣體的濃度快速升高，并達(dá)到最高濃度水平(在夏季高溫條件下約為 760 mL/m3，在冬季低溫條件下約為 330 mL/m3)，而后緩慢下降。熏蒸18 h之后，磷化氫氣體的濃度，在夏季高溫條件下就明顯高于在冬季低溫條件下，說(shuō)明高溫能夠促進(jìn)由磷化鋁釋放磷化氫氣體的化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。

2.3 磷化氫熏蒸余氣的凈化處理

圖4是在專用氣熏室內(nèi)進(jìn)行的以磷化鋁為底物的熏蒸余氣磷化氫凈化處理試驗(yàn)結(jié)果。熏蒸 93 h后，開(kāi)始進(jìn)行凈化處理(箭頭①)，此時(shí)磷化氫濃度已經(jīng)由最高時(shí)的750 mL/m3左右下降至700 mL/m3左右，表明由磷化鋁片劑釋放磷化氫氣體的化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)基本完成。

需要說(shuō)明的是，就磷化氫熏蒸殺蟲(chóng)作業(yè)而言，圖4的熏蒸時(shí)間太短，但圖4主要是為了研究磷化氫熏蒸余氣凈化處理的問(wèn)題；因此，當(dāng)氣熏室內(nèi)磷化氫氣體的濃度有所回落，由磷化鋁片劑釋放磷化氫氣體的化學(xué)反應(yīng)基本完成時(shí)，即開(kāi)始進(jìn)行凈化處理。

以飽和漂粉精溶液為吸收劑對(duì)熏蒸余氣磷化氫進(jìn)行化學(xué)洗滌，經(jīng)11 h左右的處理，氣熏室內(nèi)的磷化氫濃度由開(kāi)始處理時(shí)的 700 mL/m3左右(箭頭①)快速下降至25 mL/m3左右(箭頭②)；但處理結(jié)束后，氣熏室內(nèi)的磷化氫濃度又會(huì)逐漸回升至 100 mL/m3左右(圖4)，這是由于吸附在煙箱內(nèi)的磷化氫氣體緩慢釋放的緣故。

圖3 溫度對(duì)磷化氫釋放濃度的影響（磷化鋁用量為3.9 g/m3）Fig.3 The effect of temperature on the consistency of PH3 released by AlP (3.9 g/m3)

圖4 化學(xué)吸收凈化處理過(guò)程中熏蒸室內(nèi)的磷化氫濃度（室內(nèi)溫度約15～20 ℃）Fig.4 PH3 consistency during the decontamination treatment (Indoor temperature was about 15～20 ℃)

3 討 論

3.1 良好的清潔隔離措施能夠降低對(duì)磷化氫熏蒸的依賴

煙草倉(cāng)貯害蟲(chóng)的防治方法很多[1-2]，其中，清潔隔離是主要的防蟲(chóng)手段，磷化氫熏蒸是主要的殺蟲(chóng)手段；但在實(shí)踐中，“重殺蟲(chóng)，輕防蟲(chóng)”的現(xiàn)象比較常見(jiàn)。

由2.1可知，隔離倉(cāng)間內(nèi)的蟲(chóng)口數(shù)量遠(yuǎn)低于普通倉(cāng)間。該結(jié)果表明，良好的清潔隔離措施能夠降低對(duì)磷化氫熏蒸的依賴，是不可忽視的重要手段，有利于從源頭上減少磷化氫的使用量和排放量。

另外，從圖2的結(jié)果可知，磷化氫熏蒸雖然能在短時(shí)間內(nèi)顯著降低普通倉(cāng)間內(nèi)的蟲(chóng)口數(shù)量。但對(duì)于衛(wèi)生狀況相對(duì)較差的倉(cāng)庫(kù)而言，依靠常規(guī)的清掃和頻繁的熏蒸，事實(shí)上是難以取得良好的防治效果的。結(jié)合2.1的結(jié)果可知，要想取得良好的防治效果，對(duì)于基礎(chǔ)條件和衛(wèi)生狀況較差的倉(cāng)庫(kù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行清潔隔離改造并推行深度清潔作業(yè)。

3.2 低劑量長(zhǎng)時(shí)間熏蒸

磷化氫熏蒸，重在規(guī)范操作。為此，CORESTA于 2004年對(duì)熏蒸溫度、濃度和時(shí)間等參數(shù)提出了具體的要求[3]。CORESTA認(rèn)為，溫度20 ℃以上，磷化氫濃度200 mL/m3以上，持續(xù)時(shí)間4 d以上，能夠100%地殺死害蟲(chóng)；當(dāng)溫度為16～20 ℃時(shí)，磷化氫濃度需300 mL/m3以上且持續(xù)時(shí)間需6 d以上，熏蒸才能取得預(yù)期效果。

CORESTA曾經(jīng)開(kāi)展10～15 ℃的熏蒸試驗(yàn)[3]。結(jié)果表明，這樣的溫度條件下，要取得預(yù)期的殺蟲(chóng)效果，磷化氫濃度應(yīng)≥300 mL/m3并持續(xù)16 d以上，而這樣的濃度和時(shí)間要求在實(shí)踐中是難以大規(guī)模實(shí)施的[3]。因此，CORESTA認(rèn)為，溫度＜15 ℃時(shí)不應(yīng)進(jìn)行熏蒸。

從 CORESTA發(fā)布的熏蒸技術(shù)參數(shù)來(lái)看，“低溫不熏蒸”是磷化氫熏蒸操作的第一要義。特別要說(shuō)明的是，磷化氫熏蒸不符合 Haber規(guī)律(濃度×?xí)r間＝常數(shù))[1]。也就是說(shuō)，不能通過(guò)提高濃度以期縮短時(shí)間。因此，磷化氫熏蒸的規(guī)范做法是，濃度不必太高，時(shí)間不能縮短。

由圖3的結(jié)果可知，在冬季低溫條件下，磷化鋁釋放磷化氫的化學(xué)反應(yīng)比較緩慢，熏蒸空間內(nèi)磷化氫氣體所能維持的濃度亦較低，難以滿足有效熏蒸的需要。該結(jié)果從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了以磷化鋁為反應(yīng)物的熏蒸作業(yè)不應(yīng)在低溫條件下進(jìn)行。

由圖3可知，在夏季較高的溫度條件下，3.9 g/m3的磷化鋁用藥量就可以滿足磷化氫熏蒸的濃度要求。另外，從磷化氫濃度的變化趨勢(shì)可以推斷，持續(xù)時(shí)間亦能夠達(dá)到要求。但在長(zhǎng)期的實(shí)踐中，磷化鋁的常規(guī)用藥量是6.0 g/m3左右。由此而論，在較高的溫度條件下，可以適當(dāng)降低磷化鋁的用藥量，如降低至4.0 g/m3左右，以減少磷化氫的使用量和排放量。

D.W.Keever等研究了磷化氫濃度、熏蒸時(shí)間、溫度對(duì)耐藥煙草甲的卵和蛹的死亡率的影響[6]。結(jié)果表明，蛹的死亡率極大地受熏蒸時(shí)間和溫度的影響，而很少受磷化氫濃度的影響。卵的死亡率很大程度上決定于熏蒸時(shí)間和濃度，而與溫度的關(guān)系不大?？梢?jiàn)，提高熏蒸殺蟲(chóng)有效性的最佳途徑是延長(zhǎng)熏蒸時(shí)間。

從圖3和圖4可以看出，熏蒸過(guò)程中，當(dāng)磷化氫濃度達(dá)到最高水平之后，隨著熏蒸時(shí)間的延長(zhǎng)，磷化氫濃度會(huì)緩慢下降。由此而論，延長(zhǎng)熏蒸時(shí)間(推遲通風(fēng)散毒)，一方面能夠提高熏蒸殺蟲(chóng)的有效性，另一方面還能夠降低通風(fēng)散毒時(shí)的磷化氫排放濃度。

3.3 磷化氫熏蒸余氣的凈化處理

圖4的結(jié)果表明，飽和漂粉精溶液能有效吸收磷化氫，但在大規(guī)模試驗(yàn)中難以實(shí)現(xiàn)一次性的徹底凈化?？梢酝葡?，若要將熏蒸余氣磷化氫的濃度降低至接近于 0，且不發(fā)生明顯反彈，則可能需要兩次甚至多次凈化處理；假如要實(shí)現(xiàn)一次性的凈化，則處理時(shí)間就會(huì)比較長(zhǎng)。另外，在本試驗(yàn)中，漂粉精溶液與磷化氫發(fā)生反應(yīng)之后會(huì)產(chǎn)生少量的氯氣。這是應(yīng)當(dāng)關(guān)注和解決的二次污染問(wèn)題。

磷化氫凈化處理的方法很多[9]，大致可分為燃燒法、吸附法、化學(xué)吸收法 3類。2.3介紹了以漂粉精溶液為化學(xué)吸收劑的凈化處理大試情況。相對(duì)而言，液相氧化吸收法是目前應(yīng)用較為普遍的方法。這類方法具有化學(xué)反應(yīng)充分、吸收效率較高，設(shè)備投資較小、運(yùn)行費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)。但這方面的工藝技術(shù)尚處于發(fā)展之中，操作相對(duì)比較復(fù)雜，容易引起二次污染。如能采用近年發(fā)展較快的“液相催化氧化法[10]”，進(jìn)一步提高磷化氫吸收反應(yīng)的速率，縮短“歸零延時(shí)”的時(shí)間，同時(shí)解決二次污染的問(wèn)題，將是今后的一個(gè)研究方向。

4 小 結(jié)

儲(chǔ)煙害蟲(chóng)防治過(guò)程中，要減少磷化氫的使用量和向大氣的直接排放量，應(yīng)當(dāng)采取綜合措施：1)加強(qiáng)清潔隔離措施，以降低對(duì)磷化氫熏蒸的依賴，從源頭上減少磷化氫的使用量和排放量；2)改進(jìn)和規(guī)范磷化氫熏蒸作業(yè)。例如，調(diào)整熏蒸的時(shí)節(jié)，低溫不熏蒸；在較高的溫度條件下，采用“低劑量、長(zhǎng)時(shí)間”的熏蒸方法，適當(dāng)降低磷化鋁的單位體積用藥量，并延長(zhǎng)熏蒸時(shí)間，以減少磷化氫的使用量和排放量；3)對(duì)磷化氫熏蒸余氣進(jìn)行凈化處理，如采用化學(xué)吸收法等。

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