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、環流熏蒸及實時檢測有機結合為一體的磷化氫環流熏蒸技術，并制定了相關技術標準，解決了常規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交易市場有限公司現代糧食物流中心庫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；環流風機（風機功率7.5 kW）、倉內環流管（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室，飼養方法見參考文獻[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，統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 膜下上行環流熏蒸 施藥前制作一套能有效聯通鋼瓶閥口和環流管口的輸氣管路，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流系統，將鋼瓶氣與環流管道連接，確保氣體自糧堆下部向糧面方向環流。啟動環流風機，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 膜下下行環流熏蒸 將鋼瓶閥門與倉房下行環流管道連接，確保氣體自糧面向下環流。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。開始投藥即開始環流，投藥結束后即停止環流。

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）。空間中間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 數據處理

用WPS Office Excel 2020處理數據。

2 結果與分析

2.1 硫酰氟氣體在糧堆內擴散規律比較分析

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。

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）可以發現，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)

膜下下行環流熏蒸，氣體釋放結束后即停止環流。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。環流結束后16 h內，氣體仍然會沿著環流的方向流動，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據點進行擬合分析，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律符合三次多項式方程，膜下熏蒸的上行和下行衰減規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流方式的5號倉、膜下下行環流的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流的熏蒸方式。同為小麥的40號倉和29號相比，膜下下行環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號倉上行環流3.75 h和40號倉下行環流24 h，上行環流達到均勻性需25.5 h，下行環流需39.9 h，因此環流時間加長，達到均勻性的時間變短，但在均勻度的保持時間上，環流時間短的均勻性保持時間為249.3 h，遠遠高于環流時間長的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現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，在磷化氫整倉環流熏蒸與膜下環流熏蒸對比試驗中，采用膜下環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，進行硫酰氟膜下環流熏蒸時，需考慮環流對藥劑的損失，以確保熏蒸的殺蟲效果。

40號倉氣密性為46 s，采用膜下下行環流，因為該倉僅環流了 3.75 h，所以因環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，會出現殺卵不徹底的現象；膜下上行環流的熏蒸方式，環流時間較長，藥劑在環境過程中可能會產生藥劑損失。膜下下行環流的熏蒸方式，環流時間短，濃度均布快，比整倉熏蒸節約用藥量，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。