臭氧熏蒸對儲(chǔ)品害蟲的防治作用

       農(nóng)產(chǎn)品的有效管理對于收獲后儲(chǔ)存至關(guān)重要。臭氧具有很重要的氧化特性，是一種新興的熏蒸劑，用于控制昆蟲和害蟲。本著這種精神，本研究的重點(diǎn)是發(fā)現(xiàn)臭氧作為替代熏蒸劑在谷物儲(chǔ)存、水果、蔬菜和香料中的有效性，從而在大多數(shù)昆蟲物種中實(shí)現(xiàn)了 99% 的死亡率。討論了昆蟲滅活機(jī)制、對死亡率的影響、散裝儲(chǔ)存的挑戰(zhàn)和質(zhì)量變化的好奇研究。臭氧與其他化學(xué)熏蒸劑和技術(shù)的簡要比較證實(shí)了臭氧作為一種更環(huán)保的替代熏蒸劑的深刻用途。

臭氧的產(chǎn)生和熏蒸法

       由于臭氧既不能儲(chǔ)存也不能運(yùn)輸，它必須在現(xiàn)場生產(chǎn)。常用的臭氧生成方法有紫外線輻射法、電暈放電法和電解法。工業(yè)臭氧產(chǎn)生使用高壓放電或無聲放電。高壓放電法使氧分子分裂成氧原子，氧原子與氧分子結(jié)合形成臭氧。通常，臭氧熏蒸裝置由氧氣濃縮器、臭氧發(fā)生器、熏蒸室、臭氧分析儀和臭氧破壞器組成，如圖1所示。氧氣濃縮器利用彈簧吸收原理，將氧氣輸送到臭氧發(fā)生器。使用臭氧生成方法，產(chǎn)生氣態(tài)臭氧，如果熏蒸室應(yīng)緊密關(guān)閉，則將其送入熏蒸室。連接在箱體頂部的臭氧分析儀用于測量箱體內(nèi)的臭氧濃度。熏蒸室內(nèi)的臭氧熏蒸采用空腔臭氧熏蒸和臭氧沖洗處理兩種方式進(jìn)行。在真空熏蒸中，臭氧氣體在一定的暴露周期內(nèi)只會(huì)被熏蒸一次。而在臭氧沖洗處理中，氣體在暴露期間以恒定間隔被通入熏蒸室。采用閉環(huán)熏蒸系統(tǒng)，可以保持糧倉內(nèi)的臭氧濃度。

       在該系統(tǒng)中，熏蒸劑通過倉內(nèi)的谷物團(tuán)塊，在整個(gè)團(tuán)塊中循環(huán)，并在再循環(huán)的出口捕獲，從而保持熏蒸劑?；谶@一原理，創(chuàng)建了一個(gè)模型，在這個(gè)模型中，將較低濃度的臭氧與空氣混合，供應(yīng)給靜壓室，以去除昆蟲、害蟲和霉菌。含臭氧的空氣被移動(dòng)到頂部空間，起到熏蒸劑的作用。臭氧的濃度也保持在底部，以防止昆蟲和害蟲的進(jìn)入。頂部空間的多余空氣從筒倉排出，作為熏蒸劑送到下一個(gè)筒倉。另一種有效的熏蒸模型由一個(gè)中心管組成，該管以串聯(lián)方式布置穿孔徑向管，均勻地將臭氧分布在整個(gè)顆粒質(zhì)量中。這一概念減少了將昆蟲從貯藏筒倉中取出所需的濃度和時(shí)間。

臭氧熏蒸劑對儲(chǔ)品害蟲的防治作用

       臭氧已被成功地用作對付儲(chǔ)藏產(chǎn)品昆蟲的很好替代熏蒸劑。關(guān)于使用臭氧作為商業(yè)熏蒸劑的綠色替代品的各種工作已經(jīng)進(jìn)行了研究。臭氧熏蒸可以殺死內(nèi)部和外部的昆蟲。外來昆蟲中很少有甲蟲，如粟米蟲和粟米蟲。內(nèi)部昆蟲包括象鼻象和等象鼻蟲。由于臭氧對昆蟲是有毒的，當(dāng)臭氧濃度發(fā)生變化時(shí)，直接反映了昆蟲的呼吸速率。表1列出了以谷物為食的各種昆蟲的臭氧暴露時(shí)間和臭氧濃度及其對臭氧的顯著影響。昆蟲的生命階段對臭氧的效果有影響。

       與蛹、幼蟲和卵相比，成蟲對臭氧更敏感。在較低的臭氧濃度為70ppm的條件下，小麥?zhǔn)撤勖上x對臭氧的敏感性更高，暴露4天的很低存活率為0.027，死亡率為99%。然而，當(dāng)同一只昆蟲暴露在濃度為0.42 g/ m3的臭氧中時(shí)，遇到了臭氧的延遲毒性效應(yīng)。這一現(xiàn)象在另一種小麥?zhǔn)诚xTribolium castaneum中首次報(bào)道;假設(shè)，延遲毒性可能是由于暴露于臭氧后基因表達(dá)變化和DNA損傷。由此可見，長時(shí)間低濃度暴露可有效降低小蠹成蟲的成蟲后代產(chǎn)量。通常被稱為卷煙甲蟲的卷煙甲蟲會(huì)對儲(chǔ)存的產(chǎn)品造成毀滅性的破壞，比如谷物商品、香料和煙草。作為零售商店中常見的甲蟲，它們對臭氧很敏感，并表現(xiàn)出像Rhyzopertha dominica和Tribolium castaneum一樣的延遲毒性作用。幼蟲階段更容易感染，并且發(fā)現(xiàn)卵更具耐受性。而在面粉甲蟲、castaneum Tribolium和confusum Tribolium野生型菌株中，較老的幼蟲期和蛹對臭氧的耐受性更強(qiáng)，成蟲和幼蟲在儲(chǔ)存一個(gè)月后0.25至7小時(shí)的不同暴露時(shí)間內(nèi)對45 ppm濃度的臭氧脆弱。赤潮蟲幼蟲期易感，死亡率為74%;與此同時(shí)，另一種儲(chǔ)藏產(chǎn)品昆蟲庫氏Ephestia kuehniella在成蟲、蛹和幼蟲階段的死亡率達(dá)到99%，而62.5%的卵僅被殺死。22 ppm濃度下，小蠹蛾幼蟲也易感染，死亡率達(dá)到99%。

       當(dāng)幼蟲暴露于直接和連續(xù)的臭氧處理時(shí)，可以達(dá)到死亡。由于時(shí)間和臭氧濃度的影響會(huì)影響昆蟲的死亡率，因此需要較高的臭氧濃度和較長的暴露時(shí)間才能使蘇里南稻瘟蟲成蟲和庫氏Ephestia kuehniella幼蟲完全死亡。用同樣的條件對貯藏豆科植物，特別是綠豆中另一種重要的貯藏產(chǎn)品昆蟲——斑紋斑萼蟲(Callosobruchus maculates)的死亡率達(dá)到99%，劑量范圍為500 ~ 1500 ppmv，暴露時(shí)間約為120 ~ 1800分鐘。然而，這種昆蟲的蛹具有耐受性。臭氧熏蒸對稻谷中昆蟲的遷移也有影響。較高的臭氧濃度降低了昆蟲穿過顆粒的機(jī)動(dòng)性和速度。這是在小麥象鼻蟲中首次觀察到的。綜上所述，臭氧處理在儲(chǔ)糧昆蟲中的應(yīng)用表明，高濃度和高暴露時(shí)間對昆蟲的殺傷作用至關(guān)重要，其中生命階段起著重要作用。因此，臭氧熏蒸雖然對昆蟲有害，但對儲(chǔ)存的谷物也有殺菌劑的作用。研究了氣態(tài)臭氧對小麥真菌滅活的作用，并得出結(jié)論，臭氧劑量與孢子的滅活成正比，其中0.33 mg (g wheat minute)?1足以滅活96.9%的真菌孢子。