2016年9月1日 星期四

殺蟲劑添加帶電分子,解決農藥噴灑過量問題

殺蟲劑添加帶電分子,解決農藥噴灑過量問題

編譯 柴幗馨編輯 林韋佑

殺蟲劑,是田間環境生態的隱形殺手。根據統計,農民在噴撒農藥時,只有2%的藥劑停留在作物表面,剩下的藥劑大都流入環境中,引發許多生態問題,例如影響蜜蜂族群繁衍,或是水源汙染等。

為了減少農藥使用,達到環境保育與人類農業活動的平衡。麻省理工學院研發出新一代噴霧添加劑,這種添加劑能提高殺蟲劑水溶液的親水性,增加藥劑接觸作物葉片表面的黏著力,加強藥劑在葉片上的附著性,減少田間管理的用藥量,降低殺蟲劑對環境的汙染。



麻省理工機械工程研究所組成的研究團隊,利用聚電解質(polyelectrolyte)的親水性,成功研發能有效附著在植株的殺蟲劑配方,減少農藥浪費,研究結果榮登在《自然通訊》期刊。


農藥噴灑系統的效率,關鍵在於藥劑是否能停留在作物表面上。當藥劑停留在植株的時間越長,防治病蟲害的效果也就越好。目前常見的農藥配方,是以添加介面活性劑的方式,減少農藥溶液的表面張力,幫助藥劑滲透至植物細胞內,但這也降低藥滴停留在作物表面的機會。

除了克服表面張力之外,由於植物表面多為疏水性質,所以藥滴不容易停留在植株表面,因此大規模的噴灑是加強除蟲效果的另一種方式,但這樣卻更容易造成環境汙染。


基於分子帶電的特性不同,研究團隊發現,若是在農藥溶液中,添加兩種溶於水會產生帶電性的高分子聚合物(聚電解質),當帶有正電與負電的藥滴同時落在作物葉片表面,正負相吸便能產生親水性的聚合分子,藉由提高分子的親水性,就能減少表面張力,增加藥劑停留在葉片表面的時間。



圖說:a 將兩種帶有正負電荷的高分子聚合物添加在殺蟲劑中 b 藥劑噴灑在植株表面,正負電荷異性相吸,便能增加藥滴停留的時間 。c 、d試驗結果顯示,比較水溶液與加入高分子聚合物的配方,後者更容易停留在疏水的表面。


初步的實驗數據顯示,加入有帶電特性的聚合物分子農藥配方,比起傳統配方,農民只要使用10分之一的藥劑量,就能達到相同的除蟲效果。此外,這種高分子聚合物的成本非常便宜,因此很適合添加在農藥中並量產上市,提供一般農民使用。


傳統的農藥噴灑方式為了讓殺蟲劑能確實接觸到作物表面,或是增加藥劑在植株表面的停留時間,農民常常施用過量。不但造成資源浪費,也增加農民自身暴露在殺蟲劑下的風險。新的高分子聚合物的農藥添加物配方,不但能減少農藥使用量,減少環境汙染,也能替農民省下更多農藥使用的成本。未來研究團隊將在印度進行田間試驗,期望這種新的配方能幫助農民減少殺蟲劑的使用。



資料來源: 每日科學 August 30, 2016  Making pesticide droplets less bouncy could cut agricultural runoff: Researchers find a way to make pesticides stick to leaves instead of bouncing off.