Статьи

31.03.2023

ПАВы и адъюванты – значение в с/х производстве

В современном сельском хозяйстве применение пестицидов играет важнейшую роль. Получение высоких урожаев хорошего качества требует определённых затрат и, разумеется, приобретая средства защиты растений потребитель хочет получить максимальную эффективность от каждого применённого препарата. Для повышения эффективности средств защиты растений существуют поверхностно-активные вещества и адъюванты. Современные средства защиты растений имеют множество препаративных форм: от гранул, растворяемых в воде (ВДГ), до концентратов микроэмульсий (КМЭ). Препаративная форма представляет собой сложную смесь, состоящую из действующего вещества, растворителей, стабилизаторов, прилипателей, эмульгаторов, хьюмектантов, смачивающих агентов.

Что такое адъюванты?

Вещества, позволяющие повысить эффективность активных ингредиентов в составе препарата, называются адъювантами. Слово «адъювант» (лат. Adjuvans) переводится как помогающий, способствующий. Они выполняют множество функций для повышения эффективности работы пестицидных препаратов как в оптимальных, так и в критических условиях. Улучшают и максимизируют производительность опрыскивания, повышают смачивание листовой поверхности и проникновение пестицидов в растение, улучшающие свойства воды, а также минимизируют или устраняют основные проблемы, возникающие при проведении сельскохозяйственных работ – контролируют процесс вспенивания, испарения, сноса, деградации действующего вещества, прилипание, проникновение, а также нестабильность и несовместимость.

Они способны повысить эффективность работы пестицидных препаратов, снизить расход воды на 20–50%, повысить скорость обработки, обеспечить высокую стабильность и дисперсность рабочего раствора ХСЗР, повысить его устойчивость к смыванию дождем, и, в конечном итоге, снизить себестоимость химических обработок.

Кроме того, адъюванты могут применяться и как самостоятельные препараты, обладающие определенным набором свойств и характеристик. Знание адъювантной активации может помочь с правильным выбором адъюванта.

Их можно классифицировать на две основные категории по назначению: активаторы и вспомогательные добавки (адъювант-модификатор).

Адъюванты-активаторы увеличивают биологическую эффективность обработки благодаря способности повышать удерживаемость пестицида на поверхности обрабатываемого растения, улучшения проницаемости (пенетрации) препарата через кутикулу и увеличения степени транслокации действующего вещества (д. в.) в клеточном пространстве. Наиболее типичными адъювантами-активаторами являются поверхностно-активные вещества (самые востребованные на рынке), смачивающие вещества, масла и азотные удобрения.

Адъюванты-модификаторы (адъюванты специального назначения) модифицируют физико-химические свойства препарата-партнера, способствуют совмещению различных препаратов в рабочем растворе, эффективному прилипанию и растеканию капель рабочей жидкости, уменьшают ее снос и препятствуют высыханию и кристаллизации капель. Вспомогательные адъюванты-модификаторы включают в себя, буферные агенты и агенты совместимости, кондиционеры для воды, контроль дрейфа (контролирующие снос), подкислители и пеногасители.

Виды адъювантов:

Поверхностно-активные вещества (сурфактанты)	Поверхностно-активные вещества уменьшают поверхностное натяжение воды, адсорбируя на границе раздела двух сред жидкость-воздух, значительно улучшая смачивающую способность рабочего раствора. Здесь основным параметром является краевой угол смачивания. Чем он меньше, тем капля лучше растекается, тем большую поверхность она занимает. Это свойство чрезвычайно важно для всех контактных препаратов, однако оно не столь однозначно для системных пестицидов.
Прилипатели (адгезивы)	Прилипатели (адгезивы) - это материалы, которые способствуют уменьшению потерь препарата за счет отскока капель (предотвратить пинг-понг эффект) при попадании на лист, позволяя мягко осадить и удержать каплю на поверхность растения. Прилипатели помогают ингредиентам из сухих препаративных форм - воднодиспергируемых гранул (ВДГ), смачивающихся порошков (СП), водорастворимых порошков (ВРП), которые были суспендированы в воде, оставаться на поверхности листьев после того, как вода испарилась. Прилипатель (клеящий агент) остается в виде тонкой пленки удерживая пестицид на месте, чтобы он мог впитаться, и предотвратить смывание.
Увлажнители (хьюмектанты)	Увлажнители (хьюмектанты) — соединения, обладающие водоудерживающей способностью, органической (карбоксил-метил целлюлоза) или минеральной природы (СаСl2), которые увеличивают время высыхания распыляемой капли. Увлажнитель удерживает влагу или поглощает водяной пар из воздуха (снижает точку гигроскопичности, поглощение влаги из воздуха происходит при более низкой атмосферной влажности), чтобы предотвратить уменьшение чистого испарения.
Пенетранты	Пенетранты увеличивают скорость проникновения и растворимость активного ингредиента препарата в воскообразном ограничивающем барьере кутикулы. Цель пенетратов находится под поверхностью кутикулы и восков.
Масляные адъюванты	Масла, используемые в сельском хозяйстве, относятся к двум основным типам: рафинированное минеральное масло (парафиновые углеводороды, сольвент-нафта) и масло семян (иногда называемое растительными маслами). Масла в основном содержат эмульгаторы, позволяющие им смешиваться с водой.
Минеральные масла	Минеральные масла представляют собой эмульгируемые продукты на основе нефтяных масел (парафиновые углеводороды, сольвент-нафта, не растительного происхождения), содержащие от 95 до 98 % минерального масла и 1-2 % поверхностно-активного вещества эмульгатора.
Концентраты минерального масла(COC).	Концентраты минерального масла(COC) являются наиболее часто используемыми маслами в сельском хозяйстве. Они были представлены на рынке в 1960-е годы. Концентраты минерального масла (COC) - эмульгируемые продукты на основе нефтяного масла, содержащие от 15 до 20 % поверхностно-активного вещества эмульгатора и от 80 до 85% нефитотоксичного минерального масла.
Метилированные (модифицированные) растительные масла (MSOs)	В сельском хозяйстве используются два основных типа растительного масла: «триглицериды» и «метилированные масла». Растительные масла, извлекаемые из растительного сырья (семян), состоят из триглицеридов жирных кислот (до 95—98 %) и сопутствующих им веществ и (фосфолипиды, свободные жирные кислоты, воски, стеролы, вещества, придающие окраску и др.). Триглицеридные масла - продукты этерификации насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, и трёхатомного спирта глицерина. Растительные масла содержат в своём составе три кислотных радикала (одинаковых или разных), имеющих неразветвлённую структуру и, как правило, чётное число атомов углерода. Масла триглицеридов имеют более высокую вязкость, чем метилированные масла.
Масляные концентраты с высоким содержанием силиконовых ПАВ (HSOC)	Высококонцентрированные масляные концентраты (HSOC) были разработаны для усиления эффективности липофильных гербицидов без антагонизма с глифосатом. Высококонцентрированные масляные концентраты (HSOC) содержат от 20 до 40 процентов неионогенного поверхностно-активного вещества (NIS) с 60 до 80 процентов масла определенного типа.
Парафиновые масла	Парафиновые масла - это садовые аэрозольные масла, применяемые во время фазы покоя растения. Существуют «быстроразрушающиеся» или спящие масла, которые используют очень небольшое количество (2% - 5%) эмульгатор для диспергирования в распылительном баке.
Азотные удобрения	Азотные удобрения добавляются в распыляемый раствор в качестве адъюванта для повышения гербицидной активности.

Вспомогательные адъюванты (модификаторы)

Адъюванты-модификаторы модифицируют физико-химические свойства препарата-партнера, способствуют совмещению различных препаратов в рабочем растворе, эффективному прилипанию и растеканию капель рабочей жидкости, уменьшают ее снос и препятствуют высыханию и кристаллизации капель.

Буферные агенты	Буферные агенты (фосфатная соль, лимонная кислота) используются для понижения рН распыляемого раствора (выполняют роль «подкислителя») для стабилизации гербицидной активности. Большая часть активности пестицидов усиливается, когда рН распыляемого раствора составляет от 4,0 до 6,5. За исключением сульфонилмочевинных гербицидов, пестицидная активность менее стабильна при рН 7,0 или выше. Гербициды на основе сульфонилмочевины лучше действуют в более нейтральных и основных растворах для распыления с pH более 7,0.
Средства контроля сноса (дрейфа)	Средства контроля дрейфа (DRA) представляют собой адъюванты, предназначенные для минимизации дрейфа за счет увеличения размера капель и уменьшения смачиваемых мелких частиц (размер капель <150 мкм) за счет увеличения вязкости раствора. Средства контроля сноса часто изготавливают из растительных масел, полиакриламида, поливиниловых полимеров и полисахаридов.
Антивспениватели и пеногасители	Антивспениватели и пеногасители уменьшают или подавляют образование пены в баках опрыскивателя. Многие распыляемые смеси имеют тенденцию чрезмерно пениться, особенно при смешивании с мягкой водой, которая может вызвать проблемы при смешивании (переполнение пены) или при ополаскивании распылителя (McMullan 2000). Большинство пеногасителей на основе диметополисилоксана, но и масла также могут быть использованы для этой цели.

Принципы подбора адъювантов

Основным источником при принятии решения о необходимости применения определенного типа адъюванта с пестицидом являются рекомендации на тарной этикетке препарата. Следует понимать, что современные адъюванты – это не универсальные препараты, которые можно добавлять абсолютно в любую баковую смесь. Каждый из них специфичен и имеет свои регламенты применения, позволяющие в полной мере раскрывать их положительные свойства. Понимание типа формуляции препарата, поможет вам использовать его более эффективно.

Для получения препаративных форм СП, ВДГ, ВСК и КЭ используются эмульгаторы разной природы, обладающие разным ГЛБ – гидрофильно-липофильным балансом. Этот баланс определяет соотношение двух различных групп молекул в эмульгаторе - гидрофильной (любящей воду) и гидрофобной (липофильной) - любящей жир и не любящей воду. Эмульгаторы, на данный момент в основном смесевые, состоят из нескольких веществ (молекул) и их суммарный ГЛБ рассчитывается по формуле. Так вот, для ВДГ, СП, суспензионных концентратов и концентратов эмульсий, как правило, применяемые эмульгаторы обладают разным ГЛБ.

Иногда препаративные формы (или какие-либо прилипатели на масляной основе в первую очередь) могут быть на столько несовместимы, что добавление таких прилипателей или маслосодержащих препаратов может привести к тому, что ПАВ из другого препарата полностью теряет свои свойства, что приводит к нестабильности и выпадению осадка.

Взаимодействие между сурфактантом, пестицидом и поверхностью растения гораздо сложнее, чем просто снижение поверхностного натяжения раствора пестицида. Молекулы сурфактанта могут также изменить проницаемость кутикулы. Сурфактанты образуют мост между разными химическими веществами, такими как масло и вода, вода и воск на поверхности листа. Хотя есть много различных типов поверхностно-активных веществ, схематично их строение одинаково - они построены из углеводородной группы с длинной цепью на одном конце, который считается липофильным (жирным) и более гидрофильная (водолюбивая) группа атомов на другом конце. Структура поверхностно-активного вещества часто представлена полярной моделью молекулы ПАВ, как показано на рисунке. Зигзагообразный хвост дает молекуле ее липофильные характеристики, а полярная головка отвечает за гидрофильные характеристики.

Влияние сурфактанта на пестицидные свойства могут быть видоспецифичными, поскольку состав воска листьев у разных видов растений различается в степени структурности, кристалличности, гомогенности, гетерогенности – эти показатели очень вариабельны. Для некоторых гербицидов, предпочтительным является специфический гербицид-зависимый сурфактант. Глифосат (например, Roundup) - водорастворимый гербицид, что требует более полярного типа поверхностно-активного вещества (такого как этоксилированные жирные амины: талловых жирных кислот, кислот рапсового, соевого и кокосового масла, олеиновой кислоты) для улучшения активности. Высоко липофильные поверхностно-активные вещества могут снизить эффективность глифосата по сравнению с отсутствием сурфактанта вообще. Молекулы поверхностно-активного вещества могут быть синтезированы для достижения специфической характеристики растворимости, часто называемые гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ). Способность ПАВ модифицировать проникновение гербицида частично связано с значением ГЛБ, где каждое взаимодействие различных видов гербицидов, имеет оптимальное требование ГЛБ для используемого поверхностно-активного вещества.

Адъювант ЭТД-90, Ж (900 г/л этоксилата изодецилового спирта)

Это поверхностно-активное вещество представляет собой оксиэтилированный изодециловый спирт. Препарат обладает рядом преимуществ - прост в применении, легко смешивается с другими соединениями и хорошо растворяется в воде. ЭТД-90 хорошо зарекомендовал себя в качестве адъюванта для гербицидов из класса сульфонилмочевин, а также ряда пестицидов в форме водорастворимых концентратов.

ЭТД-90 обеспечивает сравнительно низкое поверхностное натяжение рабочих растворов – на уровне 40 - 46 мН/м. Если сравнить этот показатель с водой, то разница будет почти двукратной – у воды этот показатель составляет порядка 80 мН/м. Это сравнение позволяет судить о возникающем после применения адъюванта эффекте. Особенностью рабочих растворов, содержащих ЭТД-90, также заключается в пониженной вязкости и формировании небольших капель при использовании. Поэтому необходимо учитывать эффект сноса.

Капли рабочего раствора, содержащего ЭТД-90, при попадании на лист не отскакивают, равномерно растекаются по листовой поверхности образуя контактные углы порядка 40°. Но именно после попадания раствора начинается самое интересное – в действие вступает адъювант.

Вода испаряется из капель и параллельно растет растворяющая способность ЭТД-90. Следом за растворимостью гербицидов увеличивается интенсивность проникновения смеси через кутикулы (активируется гигрофильный путь проникновения).

Поэтому, несмотря на множество удобств в применении и хорошие смесевые качества, ЭТД-90 нельзя считать универсальным адъювантом.

Трибенурон-метил увеличивает показатель растворимости на несколько порядков при использовании в смеси с ЭТД-90. Легко можно наблюдать следствие этого свойства и в эффективности гербицидов, содержащих это действующее вещество, например Суперстар: при использовании с адъювантом норма расхода препарата сокращается почти двукратно, то есть с 20 - 25 до 10 - 15 г/га! Аналогичное действие, на стадии проникновения ЭТД-90, оказывается на препараты на основе трифлусульфурон-метила, чуть меньше – никосульфурона, а для имазосульфурона и хлорсульфурона эффект фактически не виден.

Подытожим особенности применения ЭТД-90. Его можно применять в качестве как адъюванта-активатора – в этом случае он будет облегчать процессы проникновения препаратов, так и в качестве адъюванта-модификатора – в этом случае для гидрофобных веществ. Имеются данные, что ЭТД-90 за счет соскальзывания объединенных капель с наклонной поверхности листа может снижать биологическую эффективность используемой смеси. Этот эффект заметен при использовании ЭТД-90 вместе с некоторыми граминицидами, поскольку здесь ПАВ выступает только как модификатор и снизит степень проникновения препарата.

Необходимо также отметить, что ЭТД-90 провоцирует очень высокое пенообразование, поэтому при приготовлении рабочего раствора гербицида, адъювант ЭТД-90 следует добавлять в бак опрыскивателя в последнюю очередь, желательно при 90%-ном заполнении бака.

Адъювант Фуэнтэ, Ж (900 г/л фосфат эфира)

Этот ПАВ появился в ассортименте «Союзагрохим» в 2019 году.

Фуэнтэ представляет собой адъювант на основе фосфата эфира, хьюмектанта и корректора кислотности фосфорной кислоты. Фосфат эфира является поверхностно-активным веществом, пенетрантом и хьюмектантом.

Использование Фуэнтэ в смесях позволяет снизить поверхностное натяжение рабочих растворов до уровня 30 - 35 мН/м. При низком поверхностном натяжении будет наблюдаться тенденция к образованию более мелких капель. Это явление имеет свои положительные и негативные стороны – для мелких капель маловероятен отскок от листовой поверхности, и они легко смачивают листовую поверхность, однако чаще сносятся ветром. Главным отличием Фуэнтэ от ЭТД-90 является формирование основы его состава из фосфата эфиров и масел. Это хорошие прилипатели, которые способны удерживаться на листовых пластинках сорных и культурных растений, также удерживая действующее вещество пестицида.

ПАВ Фуэнтэ фосфат эфир препятствует кристаллизации д.в. в каплях при высыхании, поддерживая раствор в вязко-пластичном состоянии. Это облегчает процесс проникновения препарата в растение.

Поглощение адъюванта вместе с д. в. осуществляется через эпикутикулярные воска, на 85 % это происходит по липофильному пути, по которому обычно поглощаются граминициды на основе клетодима, галоксифопа, хизалофопа, феноксапропа и т. д.

Например, граминицид Селектор, который был зарегистрирован с ПАВ Неон 99 (Неонол АФ9-12)., довольно долго проигрывал своим зарубежным конкурентам с ПАВ. Недавно мы получили данные по испытанию Селектор вместе с Фуэнтэ, результаты очень хорошие. Причем Фуэнтэ в этой смеси оказался гораздо технологичнее и удобнее в применении, чем его известный зарубежный конкурент.

Благодаря препаративной форме Фуэнтэ капли рабочих растворов, попавшие на лист, слабо испаряются и не кристаллизуются, что обеспечивает сохранность д. в. в капле. Процесс проникновения ПАВа происходит, в основном, по липофильному механизму.

Адъювант Белиф, Ж (полиалкиленоксид модифицированный гептаметилтрисилоксан, 100%)

Белиф — это кремнийорганическое соединение, основой которого являются органомодифицированные трисилоксаны. Молекулы вещества Белиф обладают уникальным свойством, которое выделяет их на фоне прочих силоксанов – они способны растворяться как в воде, так и в липофильных растворителях.

ПАВ, аналогом которого является Полифем, представлен компанией-производителем как «суперрастекатель» и продается во всем мире под разными торговыми марками. Они способны снижать поверхностное натяжение рабочего раствора до 25 мН/м.

Здесь он просто незаменим! Впрочем, низкий краевой угол смачивания, столь характерный для кремнийорганических адъювантов, может проявить себя и в негативном ключе, поскольку будет способствовать стеканию препарата. Может наблюдаться и уменьшение скорости проникновения действующего вещества раствора за счет снижения его концентрации в месте контакта препарата с листовой пластиной.

Написав о достоинствах Белиф нельзя обойти вниманием тот факт, что это единственный адъювант, который позволяет полноценно использовать пестицид на густо опушенных листьях (либо покрытых большим слоем эпикутикулярных восков). Этот адъювант способен в полной мере реализовать механизм проникновения рабочего раствора через устьица.

Из групп пестицидов, Белиф часто рекомендуют применять с бетанальными гербицидами, особенно при наличии на сорняках значительного слоя восков или с большой степенью опушенности. Также Белиф хорошо себя проявит при использовании с инсектицидами для решения проблемы скрытоживущих насекомых и акарицид.

Белиф является довольно дорогим адъювантом, но при этом его рекомендуемая концентрация очень низкая – от 0,05 л/га. Её увеличение не повысит эффективность применяемой смеси, но может интенсифицировать процесс стекания капель. Группа компаний "Союзагрохим" предлагает снизить расхода рабочего раствора (до 30 %) во избежание стекания препарата. В засушливых регионах и при затрудненном подвозе воды возможно уменьшение объема рабочего раствора до двух раз.

Действие Белиф проявляется также в снижении поверхностного натяжения на границе раздела сред, в результате чего краевой угол смачивания быстро снижается. Известно, что в момент внесения препарата краевой угол капель составляет 41°, а уже через 7 мин. – 32°. При дальнейшем увеличении концентрации данного ПАВ, краевой угол может быть понижен до 18° и менее. Сам Белиф становится пленкой, за счет которой обеспечивается более полное прилипание смеси.

Среди рассмотренных препаратов, Белиф создает наиболее низкое поверхностное натяжение - порядка 25 мН/м. В связи с чем сопутствующие процессы приобретают здесь наивысшую интенсивность – будут формироваться мелкие капли, больших величин достигнет показатель сноса (не рекомендуется использование Белиф при авиаобработке и УМО). Однако и положительные свойства также значительно возрастут – потери при отскоках с листа будут наименьшими, капли рабочего раствора будут равномерно растекаться и прочно удерживаться на поверхности листовой пластинки.

Высокая смачивающая способность, максимальная площадь, занимаемая каплей чрезвычайно важны при использовании Белиф с пестицидами контактного действия.

Важно отметить, что Белиф провоцирует очень высокое пенообразование, поэтому его нужно добавлять в бак в последнюю очередь, желательно при 90%-ном заполнении бака. Если Белиф залить вначале приготовления рабочего раствора, то будет высокое пенообразование, бороться с которым практически невозможно.

Заключение

Разумный подбор и обоснованное применение адъювантов различных групп позволяет аграрию повышать биологическую эффективность используемых пестицидов даже при неблагоприятных погодных условиях. Кроме того, адъюванты системно необходимы для некоторых пестицидных составов и смесей. Однако не следует забывать о том, что помимо положительного воздействия каждый адъювант оказывает и отрицательное влияние на процесс использования пестицида.

Следовательно, не существует универсального адъюванта, который мог бы улучшить эффективность для всех пестицидов, против всех вредных объектов или при любых условиях окружающей среды. Пестицид и адъювант выбираются и используются, адаптируясь к конкретным условия каждого применения. Не существует «идеального адъюванта», поэтому путь к успеху только один – знание свойств, характеристик и точный учет особенностей каждого пестицида и адъюванта, и взаимодействия сложной системы с растением.