Как качество воды влияет на эффективность пестицидов

Известно, что эффективность пестицидов уменьшается под влиянием как природных, так и биологических факторов, в частности, в результате стекания капель с листьев, смывания их во время дождя, из-за поверхностного натяжения капель, испарения рабочего раствора при высокой температуре или низкой влажности воздуха, наличии кутикулы на листьях и т.д. Уменьшение эффективности пестицидов в результате воздействия этих факторов в меньшей степени зависит от агрария. В то же время существует возможность обеспечить высокую техническую эффективность пестицидов благодаря использованию для приготовления рабочего раствора воды, параметры которой не будут ухудшать свойств препаратов.

Вода составляет 95% (и больше) распыляемого раствора, поэтому ухудшение эффективности пестицидов в большинстве случаев напрямую связано с качеством воды, физико-химические показатели которой (рН, жесткость, содержание солей, органических веществ, механических примесей и т.п.) не соответствуют необходимому уровню. Кроме того, эффективность пестицидов зависит от температуры воды.

Для приготовления рабочего раствора необходимо использовать только чистую воду с оптимальными физико-химическими свойствами, например, артезианскую. Вода, свойства которой не отвечают требованиям использования ее для приготовления рабочего раствора, будет не только снижать техническую эффективность пестицидов, но и повреждать механизмы и оборудование опрыскивателей.

ЗНАЧЕНИЕ ВОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ pН

Уровень рН показывает степень активности ионов водорода (Н+) в растворе, то есть степень кислотности или щелочности этого раствора. При этом pH нейтрального раствора составляет 7, растворы с большим значением водородного показателя щелочные, с меньшими – кислыми.

Показатель уровня рН воды в природной среде колеблется от 6,5 до 8. Но есть источники воды, в которых уровень рН превышает 8. При этом уровень рН могут повышать некоторые препараты или удобрения, что в результате будет влиять на эффективность пестицидов.

В загрязненных водоемах может содержаться большое количество сильных кислот или их солей из-за сброса загрязняющих веществ предприятиями. В этих условиях величина рН может быть ниже 4,5. В то же время вода, используемая в городах для питья, также не идеальна для приготовления рабочего раствора. Питьевая вода обычно создается путем добавления хлорсодержащих продуктов для дезинфекции и уничтожения вредных бактерий и, как правило, имеет щелочную среду рН 7,8–8,5.

Важно помнить, что даже небольшие изменения в рН вызывают большие изменения кислотности. Например, раствор с уровнем рН 5 в десять раз кислее (т.е. содержит в 10 раз больше ионов водорода), чем раствор с уровнем рН 6, и в 100 раз кислее, чем с уровнем рН 7. Это соотношение между значениями характерно для разной степени (например, раствор с уровнем рН 9 в 100 раз более щелочной, чем раствор с уровнем рН 7).

Научно доказано, что большинство пестицидов негативно реагируют на щелочную среду. Так, установлено, что при рН свыше 8 наблюдался процесс распада действующих веществ. То есть значение рН раствора влияет на то, как долго молекула пестицида будет оставаться невредимой. Уровень выше или ниже оптимального значения рН может вызвать деградацию пестицида или гидролиз, что существенно уменьшает техническую эффективность препарата.

Период полураспада пестицидов в рабочем растворе зависит от свойств продукта и уровня рН. Например, действующее вещество входящего в состав препарата хлорпирифос Нурел Д при рН 7 имеет период полураспада 35 дней, а при рН 8 – 1,5 дня. Для действующего вещества флуазифоп-П-бутил (Фюзилад Форте 150 ЕС) период полураспада при pH 7 составляет 147 дней, а при pH 9 – 17 дней. Для действующего вещества метомил (Ланнат 20) стабильный рН ниже 7.

К действующим веществам пестицидов, очень чувствительным к щелочному гидролизу, также относятся:

• инсектициды: Azinphos metile, Metil parathion, Permetrina, Myclobutanil, Imidacloprid, Acrimetrina;
• Фунгициды:Benomyl, Ciprodinil, Fludioxonil, Dinocap.

В общем, гербициды, инсектициды и фунгициды лучше проявляют эффективность при растворении их в не слишком кислой воде, рН 4–6,5. Для приготовления рабочего раствора отдельных групп гербицидов, в частности сульфонилмочевины, целесообразно использовать не слишком щелочную воду (рН чуть выше 7). Когда рН воды выходит за пределы оптимального значения, характеристики препарата могут изменяться. Особенно чувствительно реагируют на щелочную среду препараты на основе действующих веществ глифосата и клопиралида.

Вода с высокой кислотностью влияет на стабильность и физические свойства некоторых химических формуляций. Данные исследований свидетельствуют, что эффективность некоторых гербицидов повышается, если их растворяют в воде с уровнем рН, близким к 4. Для обеспечения высокой технической эффективности гербицидов на основе действующего вещества глифосат необходимо использовать воду с уровнем рН 3,5.

Отдельно следует обратить внимание на реакцию на кислую среду слабокислотных гербицидов. Формуляция пестицидов обычно состоит из слабых кислот или от нейтральных до слабощелочных. Слабые кислоты – это химические соединения, которые легко диссоциируют в кислой среде. К этим гербицидам относятся препараты, содержащие следующие действующие вещества: Amitrole, Fluazifop, MCPA Amine, Atrazine, Glufosinate Ammonium, Metsulfuron-Methyl, Bentazone, Glyphosate Isopropylamine, Paraquat, Clethodim, Glyphosate, Quizamo, Potassium mba, Imazapyr, Sethoxydim, Endothal, Imazethapyr, Tralkoxydim (и это неполный их перечень).

Состав химических средств защиты растений формируется таким образом, чтобы они не теряли эффективность в слегка кислой воде в течение 24 часов, но это общее утверждение не применимо для всех препаратов. Даже при оптимальных параметрах воды, используемой для приготовления рабочего раствора, многие пестициды могут выпадать в осадок в результате гидролиза, реакции обменного разложения между веществом и водой. Некоторые пестициды осаждаются медленно, в то время как другие становятся неактивными в течение нескольких часов.

Ученые сформулировали следующие основные принципы, основанные на уровнях рН воды:

• рН от 3,5 до 6 в большинстве случаев удовлетворительным для использования воды с целью приготовления рабочего раствора для опрыскивания и краткосрочного хранения (12–24 часа) в резервуаре. Не рекомендуется использовать для гербицидов на основе сульфонилмочевины;
• рН от 6 до 7 – для безотлагательного опрыскивания для большинства пестицидов. Не рекомендуется оставлять смесь в опрыскивателе на более чем 1–2 часа;
• большинство препаратов, для приготовления рабочего раствора которых использовалась щелочная вода, необходимо сразу применить.

Современные технологии внесения пестицидов требуют четкого соблюдения рекомендаций по их применению, и, соответственно, важным аспектом этого процесса является использование для приготовления рабочего раствора воды, уровень рН и жесткость которой не будет изменять физико-химические формуляции химических средств защиты растений. Если уровень рН воды, используемой для приготовления рабочего раствора, превышает отметку 7, рекомендуется применять специальные препараты для подкисления. Для повышения или снижения уровня рН в зависимости от диапазона, необходимого для достижения оптимальной производительности, применяют адъюванты. Эти препараты используют для улучшения прилипания, смачивания, проникновения, устойчивости средств защиты растений к осадкам. Также они обеспечивают высокое буферное действие во всех видах воды.

Отдельные адъюванты являются эффективными буферами-заторами, то есть способны поддерживать постоянный уровень рН даже после добавления нескольких препаратов в рабочий раствор. К преимуществам отдельных адъювантов можно отнести уменьшение отрицательного воздействия жесткой воды, способность уменьшать поверхностное натяжение на границе сред и улучшать контакт с обработанной поверхностью (принцип работы: делает каплю менее сферической, чтобы угол контакта уменьшить до минимума). Их делят на анионные, катионные и неионные. Также отдельные адъюванты устраняют резистентное действие воскового налета на растениях. Мелкодисперсная структура их действующего вещества легко воспринимается и проникает не только через устьица, но и через саму мембрану клеток, чем смягчается структура воскового налета на растении, не разрушая его, а максимально улучшая проникновение действующего вещества в растение.

Некоторые адъюванты при использовании с инсектицидами разрушают кутикулу вредителей, усиливая проникновение и быстроту действия препарата. В результате применения таких препаратов замедляется процесс испарения средств защиты растений, существенно уменьшая летучесть препаратов и фотодеградацию, возникающую вследствие губительного действия солнечных лучей. Благодаря адъюванту препараты не остаются на поверхности листа – быстрое проникновение устраняет эту проблему.

ВЛИЯНИЕ ЖЕСТКОСТИ НА КАЧЕСТВО ВОДЫ

Жесткость воды является вторым по важности параметром после кислотности. Жесткость воды определяется наличием растворенных в ней минералов и оказывает влияние на другие свойства воды. Несмотря на множество различных минералов, растворенных в воде, только некоторые из них определяют ее жесткость. Наибольшее влияние оказывают кальций и магний. С технической точки зрения жесткость является единицей измерения общего количества кальция и ионов магния в воде: чем больше концентрация этих и подобных минералов, тем жестче вода.

Известно, что такие действующие вещества гербицидов, как глифосат, 2,4–D аминная соль, MЦПА амин, клопиралид и дифлуфеникан негативно реагируют на жесткость воды (> 400 ppm CaCO ₃ ≥ 0,6 mS/cm). Жесткая вода также может повлиять на баланс системы поверхностно-активных веществ и, следовательно, на такие признаки, как увлажнение, эмульгирование и дисперсия. Большинство гербицидов снижают эффективность при использовании жесткой воды более 8 ^о Ж (4 ммоль/л).

Чрезмерная жесткость воды обусловлена ​​наличием бикарбонатов, сульфатов, хлоридов и нитратов кальция и магния. В растворах часть растворимых веществ распадается на ионы, которые остаются свободными для соединения с другими ионами, входящими в состав раствора. Например, ионы активного ингредиента 2,4-Д могут соединяться с ионами кальция и магния, провоцируя агглютинацию частиц и выпадение осадка на дно резервуара, что снижает концентрацию активного вещества в растворе и повышает вероятность фитотоксичности у опрыскиваемых культур к забиванию фильтров и наконечников.

Указанные ниже в порядке от наибольшего потенциала для связывания с пестицидами до наименьшего минералы такие, как алюминий (Al+++), железо (Fe+++, Fe++), магний (Mg++), кальций (Са++), натрий (Na+), если они присутствуют в воде, будут вызывать ее жесткость.

Растворимые минералы, такие как кальций, магний и железо содержатся во всех природных источниках воды. В отличие от других твердых частиц эти минералы не оседают. Вода считается «мягкой», если растворенные ионы кальция и магния заменяются ионами натрия или калия.

Для снижения жесткости воды рекомендуется добавлять различные средства, например сульфат аммония, сульфат двухвалентного и трехвалентного железа и т.п., которые будут вступать в реакцию со щелочными компонентами, образуя полимеры и нейтрализуя свободные ионы в воде.

Результаты исследований доказывают, что при добавлении в воду 1-2% сульфата аммония до растворения в ней пестицидов повышается эффективность активных веществ. Повышение свойств средств защиты растений также зафиксировано при добавлении аммония (NH ₄ ) и серы, которые способствуют абсорбции препаратов растениями культуры. В то же время добавление указанных вспомогательных веществ требует осторожности, в частности, необходимо учитывать совместимость препаратов с сульфатом аммония.

Жесткая вода влияет на однородность смешения, снижая стабильность суспензии и эмульсии. Поэтому при проведении защиты растений необходимо принимать меры по устранению его жесткости. С этой целью в воду рекомендуется добавлять препараты, содержащие кислоты и буферные добавки. Специальным способом, влияющим на минеральный состав воды, удаляя избыток солей и тем самым улучшая параметры ее качества, является кондиционирование. Кондиционеры добавляют в рабочий раствор или в баковую смесь. При этом необходимо учитывать рекомендации фирм-производителей пестицидов по особенностям приготовления рабочего раствора. Некоторые из них, обычно производители слабокислотных гербицидов, не советуют добавлять кондиционер в воду, вместо него рекомендуется применять высокую норму расхода препаратов.

В целях целесообразности применения кондиционера рекомендовано проводить сравнительный анализ его эффективности на небольших участках, оценивая различия между контролем и вариантами, а также между повреждениями сельскохозяйственных культур.

Растворенные соли, примеси и температура

Растворенные в воде соли также оказывают влияние на эффективность некоторых пестицидов. Особенно это характерно для гербицидов на основе солей, например препаратов на основе глифосата.

Количество растворенных солей определяет электропроводность воды, в большей степени зависит от пород, окружающих источник воды. При этом при засухе концентрация солей в воде повышается. Наиболее распространенными и негативно влияющими на эффективность пестицидов являются высокие концентрации ионов Ca ₂₊ , Mg ₂₊ , Na+, K+, Cl–, HCO ₃ –. Излишне соленая вода отрицательно сказывается на растворении кристаллических веществ пестицидов и приводит к забивке оборудования, а также более устойчива к изменениям уровня рН.

Количество растворенных солей замеряют в сухом образце или по показателю электропроводности. Важно не значение каждого элемента, а общая электропроводность раствора. Оптимальным считается уровень электропроводности от 0,3 до 0,7 mS/cm.

Кроме солей вода также может содержать значительное количество органических веществ, таких как растительные остатки, водоросли, простейшие организмы и т.п., которые тоже способны забивать оборудование, которое используется для опрыскивания. Кроме того, водоросли обладают свойствами вступать в реакцию с некоторыми химическими веществами, снижая их эффективность.

Такие минеральные примеси, как ил или глина, способны поглощать, связывать активные ингредиенты химических веществ, влияя на их эффективность. Это особенно касается гербицидов на основе глифосата, параквата и диквата.

Температура воды для использования во время приготовления рабочего раствора должна быть оптимальной. Теплая или слишком холодная вода оказывает негативное влияние на растворимость и активность действующих веществ пестицидов.

Оптимальной считается температура воды в диапазоне +12…16 ^° С. Если вы берете воду из артезианских скважин или из водоема с температурой воды ниже 10 ^° С, рекомендуется делать это минимум за 12 часов до приготовления рабочей смеси, чтобы вода могла нагреться. При использовании холодной артезианской воды (непосредственно из колодца или колонки) снижается степень растворимости препаратов и снижается эффективность обработки (до 30% и даже больше).

ПОДВОДЯ ИТОГИ

Как видим, качество воды в значительной степени влияет на эффективность пестицидов. Поэтому, прежде чем использовать воду для приготовления рабочего раствора, проверьте ее качество. В случае, если вода не подходит для использования по определенным показателям, применяйте специальные препараты для улучшения этого показателя или ищите альтернативный источник воды.

Также не оставляйте рабочий раствор в баке опрыскивателя длительное время, а старайтесь вносить его сразу после приготовления. Перед изготовлением рабочего раствора обязательно внимательно читайте этикетку продукта.