不同施藥方式硫酰氟熏蒸高大平房倉效果比較研究

崔 淼，劉尚峰，朱華錦，劉旭光，呂 明，沈宗海，汪中明?

（1.國家糧食和物資儲備局科學研究院，北京 100037；2.安徽現(xiàn)代糧食物流中心庫，安徽 六安 231323；3.中儲糧銅陵直屬庫，安徽 銅陵 245000；4.安徽華良生物科技有限公司，安徽 合肥 230011）

全世界每年因倉儲有害生物造成的糧食、豆類、油料損失約占總存儲量的 5%[1]。儲糧害蟲危害直接影響到我國糧食數(shù)量和質量安全。糧堆作為大型的散粒體結構，在對其進行熏蒸的過程中，不同的施藥方式將會對熏蒸的效果產生很大的影響。我國倉儲企業(yè)長期以來以磷化氫熏蒸作為主要的儲糧害蟲防治技術，通過長期的應用和研究，形成了包括磷化氫倉外施藥、環(huán)流熏蒸及實時檢測有機結合為一體的磷化氫環(huán)流熏蒸技術，并制定了相關技術標準，解決了常規(guī)熏蒸方式中難保證磷化氫氣體在高大糧堆內的均勻分布、有效殺死儲糧害蟲的難題。硫酰氟作為目前最有潛力在倉儲行業(yè)廣泛應用的熏蒸劑，雖然針對硫酰氟實倉殺蟲效果等方面有一些應用方法的報道[2-3]，但并未見不同實倉施藥方式系統(tǒng)的比較研究，尚沒有形成完善的施用工藝。高大平房倉是我國儲糧主要的倉型，本研究針對高大平房倉，采用幾種不同的硫酰氟熏蒸施用方式，通過比較分析，探索建立和完善的硫酰氟熏蒸技術。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗在中儲糧安徽銅陵庫 17號倉和安徽糧食批發(fā)交易市場有限公司現(xiàn)代糧食物流中心庫29號、40號和5號進行，具體情況見表1。

表1 實驗倉房情況Table 1 Experiment warehouses

1.2 儀器及設備

SP Tr-GAS@200硫酰氟濃度檢測儀：江蘇舒茨儀器股份有限公司；SF-ExplorIR硫酰氟報警儀：美國SPECTROS儀器有限公司；環(huán)流風機（風機功率7.5 kW）、倉內環(huán)流管（直徑1.1 m）：安徽省華糧糧油儲運有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 倉房氣密性檢測

全倉密閉（窗戶，軸流風機口，檢查口，通風口）只留一個通風口連接小功率（3 kW）風機，對面檢測管連接壓力計，開始壓入或吸出。負壓吸出至壓力計–350 Pa時，關停風機，快速關閉風機閥門，壓力計等–300 Pa時，開始計時至–150 Pa（半衰期）所用時間[4]。

1.3.2 試驗蟲籠

挑選成蟲蟲齡一致的玉米象 Sitophilus zeamais、谷蠹Rhizopertha dominica、長角扁谷盜Cryptolestes pusillus Oliver、嗜卷書虱Liposcelis bostrychophila，所有蟲種飼養(yǎng)于國家糧食和物資儲備局科學研究院糧食儲運研究所昆蟲飼養(yǎng)室，飼養(yǎng)方法見參考文獻[5]。將裝有四種成蟲的布袋蟲籠放置于糧堆內部深度為50 cm。熏蒸散氣后，將蟲籠取出，統(tǒng)計成蟲死亡率，并將含有蟲卵的飼料放入恒溫恒濕箱內進行8周的飼養(yǎng)，統(tǒng)計卵孵化后成蟲種類。

1.3.3 熏蒸方式及用藥量

1.3.3.1 整倉熏蒸 采取倉內糧面施藥的方式。根據(jù)預設濃度計算好用藥量，將需要用量的鋼瓶氣均勻垂直放置于糧面，避免鋼瓶與糧食直接接觸，以防汽化過程產生的低溫導致糧食結露。施藥人員佩戴好自給式呼吸器，同時依次由內向外打開鋼瓶氣氣閥，讓氣體緩慢排出，確保氣體釋放徹底。

1.3.3.2 膜下上行環(huán)流熏蒸 施藥前制作一套能有效聯(lián)通鋼瓶閥口和環(huán)流管口的輸氣管路，包括瓶口接頭、高壓軟管、管口帶兩個尖嘴閥快速悶蓋。通過倉房配置的上行環(huán)流系統(tǒng)，將鋼瓶氣與環(huán)流管道連接，確保氣體自糧堆下部向糧面方向環(huán)流。啟動環(huán)流風機，開啟鋼瓶閥門，直至將預先計算好用量的藥劑全部釋放至糧堆中。24 h后結束環(huán)流。

表2 實驗倉房熏蒸方式及用藥量Table 2 Fumigation method and dosage of experiment warehouses

1.3.3.3 膜下下行環(huán)流熏蒸 將鋼瓶閥門與倉房下行環(huán)流管道連接，確保氣體自糧面向下環(huán)流。啟動風機，開啟鋼瓶閥門，直至將預先計算好用量的藥劑全部釋放至糧堆中。開始投藥即開始環(huán)流，投藥結束后即停止環(huán)流。

1.3.3.4 熏蒸散氣 當倉內氣體檢測濃度降至1 mL/m3以下，開始散氣。散氣采用自然通風散氣，散氣20 h以上，記錄倉內空氣中硫酰氟最高容許濃度降低到20 mg/m3（5 mL/m3）所用時間，并監(jiān)測記錄倉外上風向、下風向空氣中硫酰氟濃度變化情況。

1.3.4 氣體采樣點布置及濃度檢測

整倉熏蒸布置點：倉內對角線三點，每個點上、中、下布置三根取樣管（上層糧堆深度1.5 m，中層深度3 m，下層深度4.5 m）?？臻g中間1個（糧面與天花板之間的中心位置）。

膜下熏蒸布置點：倉內對角線三點，每個點上、中、下布置三根取樣管（上層糧堆深度1.5 m，中層深度3 m，下層深度4.5 m）。

投藥結束每 6 h檢測一次硫酰氟濃度。48 h后每天定時檢測兩次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用WPS Office Excel 2020處理數(shù)據(jù)。

2 結果與分析

2.1 硫酰氟氣體在糧堆內擴散規(guī)律比較分析

以不同時間，不同位置檢測點的硫酰氟氣體濃度，作為判斷氣體在糧堆內部擴散情況的依據(jù)。

整倉熏蒸利用硫酰氟氣體具有密度大，穿透性強的特點，通過其自然擴散實現(xiàn)整倉熏蒸的目標。糧堆表面的硫酰氟鋼瓶氣，自閥門打開后開始向倉內排氣。起始氣體排放速度較快，前期倉外稱重實驗證實大約半小時排放 5 kg，后面排氣口因汽化產生的低溫而結冰堵塞，排放速度逐步減緩。全部釋放完1瓶10 kg的氣體約8 h左右。

從17號倉24 h內氣體濃度的變化情況（圖1）可以發(fā)現(xiàn)，氣體在起始大量排放的時候，迅速向糧堆上中層擴散，2.5 h的時候，糧堆中間3 m的氣體濃度要甚至高于倉內空間的氣體濃度，此時氣體剛剛到達糧堆底部，但濃度較低。之后氣體斷續(xù)向下擴散，上中層濃度逐漸降低，下層氣體濃度逐漸上升。并一直維持這樣的趨勢，直至24 h，糧堆底部濃度到達最高12.7 g/m3，約為糧堆上層濃度的一半。24 h之后，整倉所有檢測點氣體濃度開始下降，濃度較高的上中層下降較快，底層濃度下降較緩，在此過程中，上中層高濃度的氣體可能還會逐步向下層擴散。60 h左右，整倉平均氣體濃度為13.7 g/m3左右，高于本試驗設置濃度為12.7 g/m3。表明此時檢測點之外的其它部位氣體濃度并沒有真正的均勻。從整倉氣體最高平均濃度 17.4 g/m3下降至 5 g/m3共計用時137 h，平均衰減速度為0.091 g/m3·h。

圖1 17號倉（整倉熏蒸）硫酰氟氣體濃度變化Fig.1 The change of sulfuryl fluoride gas concentration in No.17 warehouse (whole warehouse fumigation)

29號小麥倉濃度變化趨勢（圖2）與17號稻谷倉存在一定差異。氣體在小麥糧堆中的擴散速度明顯要快于稻谷糧堆。5.5 h的時候，糧堆底部氣體濃度已經到達15.7 g/m3，隨后各層濃度開始衰減，糧倉空間和糧堆上層氣體濃度衰減速度最快，幅度相當。中層氣度濃度一直最高。從相對均勻后的整倉平均氣體濃度 9.0 g/m3下降到5.2 g/m3，用時 37 h，平均衰減速度為 0.1 g/m3·h。

圖2 29號倉（整倉熏蒸）硫酰氟氣體濃度變化Fig.2 The change of sulfuryl fluoride gas concentration in No.29 warehouse (whole warehouse fumigation)

膜下下行環(huán)流熏蒸，氣體釋放結束后即停止環(huán)流。由圖3可見，40號倉熏蒸過程中，20 h糧堆上中層氣體濃度達到最高，中層氣體濃度高于上層，下層濃度達到10 g/m3以上。隨后上中層氣體濃度逐漸下降，底層濃度逐步上升，40 h達到最高點，整倉平均氣體濃度為17.3 g/m3，遠高于試驗設置濃度10 g/m3。40 h之后糧堆各層氣體濃度開始衰減。平均衰減至5.3 g/m3，用時154 h，平均衰減速度為0.078 g/m3·h。

圖3 40號倉（膜下下行環(huán)流）硫酰氟氣體濃度變化Fig.3 The change of sulfuryl fluoride gas concentration in No.40 warehouse (downward recirculation fumigation under the membrane)

膜下上行環(huán)流熏蒸，氣體自糧堆底部向上擴散。從 5號倉的氣體濃度的變化情況（圖 4）可見，環(huán)流結束時，糧堆底部氣體濃度最高，為10.6 g/m3。中、上兩層氣體濃度基本一致，平均濃度8.8 g/m3左右。環(huán)流結束后16 h內，氣體仍然會沿著環(huán)流的方向流動，40 h，氣體濃度基本均勻。平均衰減至 5.2 g/m3，用時 55 h，平均衰減速度為 0.065 g/m3·h。

圖4 5號倉（膜下上行環(huán)流）硫酰氟氣體濃度變化Fig.4 The change of sulfuryl fluoride gas concentration in No.5 warehouse (upward recirculation fumigation under the membrane)

此外，對三種施藥方式中硫酰氟熏蒸濃度衰減數(shù)據(jù)點進行擬合分析，所得回歸方程見圖1～4。三個方程的擬合度較好，R2分別為0.990 0，0.991 5，0.990 2，0.985 9。其中，17號倉衰減規(guī)律符合五次多項式方程，其他整倉熏蒸倉內硫酰氟濃度衰減規(guī)律符合三次多項式方程，膜下熏蒸的上行和下行衰減規(guī)律符合二次多項式方程。

2.2 糧堆中硫酰氟氣體均勻性分析

糧堆各層濃度比達到 0.6時，判定為氣體分布均勻[3]。由表3可見，17號稻谷倉整倉熏蒸方式硫酰氟氣體濃度全倉均勻用時最短，為16.5 h。然后依次是膜下上行環(huán)流方式的5號倉、膜下下行環(huán)流的40號倉和整倉熏蒸的29號倉，達到全倉均勻用時分別是25.5、39.5和58 h。而保持均勻性時間最長的是40號倉，其次是5號、17號倉和29號倉。

表3 硫酰氟氣體在糧堆內部分布均勻性Table 3 Uniformity of sulfuryl fluoride gas distribution in grain pile

對相同糧種間不同熏蒸方式達到氣體均勻的速度進行比較。同為稻谷的17號和5號倉，整倉熏蒸的氣體均勻速度要快于膜下上行環(huán)流的熏蒸方式。同為小麥的40號倉和29號相比，膜下下行環(huán)流熏蒸的氣體均勻性要快于整倉熏蒸。

對比不同的熏蒸方式，5號倉、40號倉達到均勻性的時間比29號倉短，但比17號倉長，因此膜下投藥對比整倉熏蒸達到均勻性的時間并不具明顯優(yōu)勢，但40號倉達到均勻性后，濃度均勻性保持時間比整倉熏蒸的長。對比5號倉上行環(huán)流3.75 h和40號倉下行環(huán)流24 h，上行環(huán)流達到均勻性需25.5 h，下行環(huán)流需39.9 h，因此環(huán)流時間加長，達到均勻性的時間變短，但在均勻度的保持時間上，環(huán)流時間短的均勻性保持時間為249.3 h，遠遠高于環(huán)流時間長的159.1 h。

2.3 不同施藥方式殺蟲效果

由表4可以看出，三種施藥方式熏蒸結束后，預埋蟲籠中成蟲死亡率均為100%。但兩個整倉熏蒸的蟲籠，56天后分布位于中上層的兩個蟲籠中發(fā)現(xiàn)了孵化出來的玉米象。表明整倉熏蒸中，倉內保持的藥劑濃度不足以殺死蟲卵。17號倉保持5 g/m3以上濃度的時間約為6天，這與之前實驗室硫酰氟殺滅蟲卵的預實驗結果基本一致。需要通過增加用藥量、增加增效劑、或改變熏蒸方式等途徑解決硫酰氟殺卵問題。

表4 糧堆預埋蟲籠成蟲死亡率Table 4 Mortality of adult insect cages embedded in grain piles

3 討論

3.1 環(huán)流過程可能產生了藥劑損失

4個實驗倉房中，5號倉采用膜下熏蒸的方式，氣密最高，為53 s。但通過24 h上行式環(huán)流后，但整倉氣體達到基本均勻后，整倉氣體濃度約為8.8 g/m3，遠低于未進行氣密性改造的17號和29號倉整倉熏蒸氣體均勻后的濃度。可見此次環(huán)流實驗過程中產生了較大的藥劑損失。有研究表明，在磷化氫整倉環(huán)流熏蒸與膜下環(huán)流熏蒸對比試驗中，采用膜下環(huán)流熏蒸延長了磷化氫氣體有效濃度的時間，大大提高了熏蒸效果，減少了使用量，而并未造成藥劑的損失[6]。因此，進行硫酰氟膜下環(huán)流熏蒸時，需考慮環(huán)流對藥劑的損失，以確保熏蒸的殺蟲效果。

40號倉氣密性為46 s，采用膜下下行環(huán)流，因為該倉僅環(huán)流了 3.75 h，所以因環(huán)流損失的藥劑量要遠遠小于5號倉。但整倉氣體基本均勻后，氣體濃度與17號整倉濃度相差不大，說明近4 h的環(huán)流過程還是導致了部分藥劑的損失。

3.2 硫酰氟穿透力強

江利國[7]等研究結果表明，未進行環(huán)流的磷化氫熏蒸氣體需4天左右方能達到均衡。本實驗中整倉熏蒸的17號稻谷倉，在開始投藥的2.5 h后，糧堆底部就可以檢測到藥劑氣體濃度，通過自然擴散用時16.5 h達到全倉氣體均勻。研究表明硫酰氟氣體比磷化氫氣體具有更強的穿透力，擴散能力更強。

3.3 倉房氣密性對硫酰氟熏蒸的影響

本試驗中，采用整倉熏蒸的兩個倉房均為未經過氣密性改造，是壓力無法達到300 Pa的氣密性較差的倉房。結果顯示，本研究中濃度衰減較快的29號小麥倉，半衰期大約3天左右。而17號稻谷倉，保持5 g/m3以上濃度達6天左右。這兩種氣密性條件下，用藥劑量為10 g/m3時，能夠快速殺滅成蟲。有研究表明，平房倉300 Pa壓力半衰期在40 s以下，則需要在熏蒸中補充投藥，以保證有效的殺蟲濃度[8]。因此，對于氣密性差的倉房，推薦采用硫酰氟熏蒸。

膜下熏蒸的兩個實驗倉，氣密分別是53 s和46 s。兩個倉房的氣體濃度平均衰減速度分別為0.078 g/m3·h 和 0.065 g/m3·h，與倉房氣密性成正比。

倉房氣密性對硫酰氟熏蒸的氣體濃度保持十分重要，但由于其殺滅害蟲成蟲的速度快，在應急處理成蟲時，對倉房氣密性要求較低。

4 結論

硫酰氟整倉熏蒸操作方便，快速均布，能夠快速殺死成蟲。但用藥量較大，氣密性不佳的倉房，氣體濃度衰減快，會出現(xiàn)殺卵不徹底的現(xiàn)象；膜下上行環(huán)流的熏蒸方式，環(huán)流時間較長，藥劑在環(huán)境過程中可能會產生藥劑損失。膜下下行環(huán)流的熏蒸方式，環(huán)流時間短，濃度均布快，比整倉熏蒸節(jié)約用藥量，并由于覆膜后氣密性好，藥劑濃度保持時間長，殺蟲效果較好。