磁化水电位水组合降解温室果蔬残留农药研究

摘要[目的]探究温室内果蔬残留农药在生长期进行降解的效果，设计磁化水和电位水联合应用系统。[方法]通过对植株灌溉磁化水降解果蔬内部农药残留，喷施碱性电位水和酸性电位水，对植株表面和土壤中残留农药进行降解。以温室中的黄瓜和韭菜为试验材料，研究该系统的使用效果。[结果]在黄瓜和韭菜的生长后期和成熟前期，磁化水和电位水降解残留农药的效果显著；韭菜处理组的农药残留基本符合国家标准；黄瓜处理组的农药残留稍低于国家标准。[结论]磁化水和电位水组合应用可有效降解温室果蔬中的农药残留。

关键词农药残留；温室果蔬；降解；磁化水；电位水

中图分类号S481+.8文献标识码A文章编号0517-6611（2015）29-153-03

我国是农业大国，每年因防治病虫害而施用农药面积约1.5亿km2，但同时挽回2 000万～3 000万t的粮食损失，挽回直接经济损失约600亿元 。我国种植的果蔬中病害有500多种，虫害200多种。为确保果蔬的正常产出，必须施用多种、大量的农药。农药的大量施用保障了农业生产和粮食产量，但残留农药也给生态环境和人类健康带来威胁。

温室果蔬残留农药降解的必要性：①温室中的叶类蔬菜，由于生长周期短，连种连作次数较多，极易发生病虫害。②菜农在防治果蔬病虫害时，往往施用农药浓度过高，用药次数多，忽视农药使用安全间隔期。③由于多年来大量、持续使用某些特效、广谱化学农药，致使温室果蔬病虫害产生了抗药性，菜农进一步加大农药的使用量。④温室大棚由于塑料薄膜的覆盖，使得进入温室内的光照强度和紫外线强度减弱，大棚内风速小、无雨水，从而减弱了农药的光分解作用和农药的挥发、淋洗作用。⑤施药时部分农药雾滴悬浮于大棚的空间内，由于封闭条件无法扩散至大气中而逐渐沉降在蔬菜和土壤表面，农药的沉降是造成大棚蔬菜农药降解缓慢和在喷药1 d后农药残留具有上升趋势的重要原因。由于上述多重原因，致使温室农产品特别是叶类蔬菜中农药残留问题比较突出。

何士敏等研究发现，磁化水使农药在蔬菜体内的滞留时间变短，减轻了农药对蔬菜的危害。郝建雄等发现果蔬浸泡处理60 min时，碱性电位水对残留农药的降解率能达到90%以上，强酸性电位水对残留农药的降解率能达到82%。刘月研究发现，强酸性水与碱性水消除农药效果随着浸泡时间的延长而提高，但浸泡60 min后蔬菜开始出现萎蔫现象。目前，通过处理水对果蔬残留农药的降解研究已有很多，但大多是对成熟期或采摘后的果蔬进行处理和研究，对在温室大棚中处于生长期的果蔬的残留农药降解情况还少有报道。为此，笔者探讨了磁化水对生长期果蔬残留农药降解的内部作用机理和电位水降解残留农药的外部作用机理，设计了磁化水、电位水降解温室生长期果蔬中残留农药的装置系统，并研究了该装置的应用效果，旨在为果蔬农药残留降解研究提供借鉴。

1残留农药降解试验装置总体设计

磁化水由电控磁化器生成，通过电源来调节磁化器内部的磁场强度，流速计实时测量进入电控磁化器的流速，该流速由傳感器反馈到1#水泵和其后的单向阀，进而调节泵的转速和阀的开度；生成的磁化水短期贮存于磁化水储水箱以备使用。2#水泵和流量计控制进入混合器的净水量，计量泵将一定高浓度的盐溶液输送到混合器，按照一定配比与净水混合后进入电位水发生器，经过一段时间电解，生成碱性水和酸性水，并分别贮存于相应的容器中。3#水泵连接4条水管路，分别为净水、磁化水、酸性水和碱性水，泵和其前方的电磁阀一起控制着通往温室喷灌装置的水的种类和数量。温室喷灌装置采用固定输送管路和多个旋转喷头。试验地块上方架设塑料管道，用来喷施净水、酸性水或碱性水；地块表面敷设的管道用来输送磁化水。磁化水和电位水制备流程见图1。

2材料与方法

2.1材料

2.1.1

试验作物。试验地点为乌鲁木齐市米东区长山子镇温室大棚，温室中各个生长阶段的黄瓜、韭菜。

2.1.2试验农药。黄瓜喷施乐果，韭菜喷施敌敌畏，共2种代表性农药。

2.1.3试验设备。天地源泉TDYQCH2型磁化水设备，磁场强度为5 500～6 000 GS。电位水设备，由山东烟台方心水设备处理有限公司生产，进水水压为0.05～0.15 MPa，功率为500 W，电源为380 V，出水流量为0.1～100.0 T/H，生成方式为连续式电解，强酸水pH为1.5～4.0，强碱水pH为100～120，重量为100 kg，尺寸为180 cm×90 cm×110 cm。天河绿洲农药残留速测卡，由广东广州绿洲生化科技有限公司生产。智云达ZYDNP6型农药残留速测仪，由北京智云达科技有限公司生产。

2.2试验方法

试验农药用量均按照生产推荐用量，施药方法为喷雾法。试验地块分为对照组和处理组，对2组地块同时喷施同种同量同浓度的农药；在各个时期喷施农药后的第2天，仅对处理组喷施电位水和灌溉磁化水。喷药后对试验地块内的植株进行5点2次均匀取样；对照组第1次取样在施药后第3天，第2次取样在施药后第7天；处理组第1次取样在喷施和灌溉处理水的第1天，第2次取样在喷施和灌溉处理水的第5天；取样时间均在傍晚。黄瓜在幼苗期和生长期取叶片部分，在成熟期和采摘后取果实部分；韭菜在4个时期均取叶菜部分。在果蔬一个完整的生长周期内进行试验。农药残留检测时主要是对有机磷农药和氨基甲酸酯类农药进行是否超标的定性和定量检测。

2.2.1对植株的处理方法。施用农药后的果蔬分为处理组和对照组，在幼苗期，单纯喷洒还原型电解水；在植物的生长期，将氧化型电解水和还原型电解水等量交替喷洒叶面，电解水喷洒量随着植株的生长而逐渐加大，喷洒雾滴粒径保持在30～50 μm范围内，每隔7～10 d喷施一次，酸水碱水交替使用，先喷施碱性电解水，清除植株表面的粉尘和有机污染物，然后喷洒微酸性电解水。在湿度较低的晴天使用，且在中午前后喷洒。

2.2.2采用定性分析法和定量测定法。先利用农药残留速测卡对各组各个时期的样品采用整体测定法进行农药残留是否超标的定性分析，然后利用农药残留速测仪对显色比对结果不太明显的样品进行定量测定分析。

2.2.3农药残留速测卡整体定性测定法。将待测样品表面泥土擦去或吹除；为减少色素干扰，将样品整体浸泡于带盖大试管中，适度振荡50次，然后静置3 min；取1片速测卡，撕去上盖膜，用白色药片蘸取提取液，在恒温箱中放置10 min进行预反应；将速测卡对折，在恒温箱中保持3 min，使红色药片与白色药片叠合发生反应。反应后，白色药片显示蓝色，表示农药残留没有超过最低检测限；白色药片显示浅蓝色或白色，表示农药残留超标。农药残留速测仪定量测定参照该仪器使用方法执行。

3结果与分析

3.1农药残留定性检测

由表1可知，果蔬处理组的农药残留量要远远低于对照组；在幼苗期和生长期对温室果蔬灌溉磁化水和喷施电位水所产生的农药残留降解效果要比在成熟期处理的效果好；在果蔬不同生长期施药，农药残留量有显著差异，幼苗期和生长期施药，果蔬生长速度快，对农药的生物稀释作用大，农药降解稍快，残留量相对较小；成熟期施药，果蔬生长速度变慢，生物稀释作用变小，残留量相对较高。施加处理水不能充分降解成熟期果蔬中的残留农药，在样品中甚至出现处理后仍然稍微超标的现象，说明施加处理水是降解农药残留的外部作用条件，植株自身的生长代谢是农药残留能够得到降解的内因。

3.2农药残留定量检测

由表1可知，黄瓜和韭菜的处理组中部分样品的检测结果显示为浅蓝色，这是从感官上作出的判断，样品中的农药残留量具体为多少或者其残留是否接近于国家标准，还要对生长期和成熟期的部分显浅蓝色的样

品再次取样，并通过农药残留速测仪进行定量检测分析。

速测卡的检出限一般在0.130～0.315 mg/kg，而国家标准规定敌敌畏在蔬菜中的最大允许残留量是0.200 mg/kg。该试验中，试纸对敌敌畏的检出限是0.300 mg/kg，

在分析表的韭菜處理组中，随机选取5个采样点检测结果为深蓝色的样品，分别为1b、4a、5d、6c和6d，由于韭菜对照组中6c和6d采样点检测结果均为严重超标，而其相应的处理组检测结果为深蓝色，为保证定量检测结果的准确性，所以选取6c和6d 2个采样点。上述5个样品中的农药残留量有可能超过国家标准，所以要利用农药残留速测仪对上述5组样品进行定量测定，同时也要将对照组中对应上述5个采样点的样品进行定量测定，对6c和6d的测定数据取平均值6cd处理。由于国家标准规定乐果在蔬菜中的最大允许残留量是1.000 mg/kg，该试验中试纸对乐果的检出限是1300 mg/kg，同理可分析黄瓜处理组中显示深蓝色的不一定符合国家标准，所以也要随机抽取2d、4b、5b、6a 4个采样点重新采样进行定量测定。

由图2可知，对韭菜植株喷施电位水和灌溉磁化水，能有效减少植株上的农药残留量，尤其在生长后期和成熟前期降解效果显著；观察处理组的数据，虽然在成熟前期农药残留量稍高于国家标准，但可能随着试验地块周围的空气、土壤中农药残留量的逐渐减少，其最终的农药残留量进一步稍微降低，基本符合国家标准。

由图3可知，同韭菜组类似，磁化水和电位水对黄瓜处理组在生长后期和成熟前期作用明显；黄瓜处理组的结果整体好于韭菜处理组，黄瓜处理组中样品的农药残留量远远低于国家标准，这可能是由于黄瓜的生长比韭菜生长需要较多的水分，给黄瓜处理组浇灌的磁化水和喷施的电位水能够得到很好的吸收利用，尤其在黄瓜生长的后期比较明显。

43卷29期张玉坤等磁化水电位水组合降解温室果蔬残留农药研究

4磁化水、电位水作用机理探讨

4.1磁化水对生长期果蔬残留农药降解的内部作用机理

磁化水对残留在植物体内的农药的作用：①普通水经磁化后，水分子链变短，水的黏度减小，比表面积增大，表面张力变小，活性和自由能提高，渗透压增大，溶解度增大，提高了对农药分子的溶解能力，将植物体内残留的农药分子溶解后，在增大了的渗透压的作用下与细胞代谢产生的废物一并带出；较之普通水，单位时间内进出植物细胞的磁化水的量有所增加，从而缩短了农药分子在植物体内的残留时间，减少了残留在植物体内的农药的数量。②经过磁化处理的

水，其pH升高，磁场强度越大，pH在一定范围内升高越多，碱性增大，加速了对植物体内残留农药的降解。③磁化水提高了植物体内过氧化氢酶和过氧化物酶等的活性[10，12-14]，过氧化氢酶利用过氧化氢氧化各种底物的有机分子，氧化的结果是将有毒性的物质变为无毒性的物质，即对残留农药分子氧化断键，破坏农药大分子结构。上述几个方面的共同作用大大缩短了残留在植物体内的农药的半衰期。

4.2电位水对温室果蔬降解残留农药的外部作用机理

电位水的降解作用：①经电解产生的电位水，其酸水的pH在2.7以下，碱水的pH在10.0以上，强酸水和强碱水间隔独立喷施后，加速降解对因温室沉降现象而残留在植物体表面和温室表层土壤中的农药。②酸水的氧化电位达+1 100 mV，碱水的还原电位达-800 mV。当其与外界接触时，产生较活跃的电子交换与传递，即发生了氧化与还原反应。在植物体表面和温室表层土壤中的残留农药分子结构因强烈的氧化还原反应而断键分解。③电位水在喷施温室内作物时，对作物表面残留的农药有一定的淋洗作用，有助于农药与植物体的分离和农药的挥发。

5结论

在幼苗后期和生长前期，植株本身的代谢能力还较低，喷施少量预防农药后，对照组和处理组的农药残留量都有增加，2个处理组的增量都比它们相应对照组的增量要少，这是因为该时期喷施的少量农药被植株吸收的较少，大部分都覆盖在植株表面或土壤表面，然后在磁化水和电位水的联合作用下很快被降解或脱除，从而造成处理组的数据远远低于对照组。

在生长后期和成熟前期，由于虫害的发生，加大了农药的使用量，植株体内的农药残留量也随之呈现增加的趋势，韭菜对照组和黄瓜对照组的增量均大于它们的处理组，说明磁化水和电位水一定程度上正在降解或脱除残留农药，只是其作用强度相对于短时间内大量农药的施加表现稍弱；但是其作用缓慢而相对持久的特点在成熟后期表现出来。

成熟后期基本不施加农药，但是植株周围的空气、土壤中仍有一定量的农药残留，所以韭菜对照组和黄瓜对照组在成熟后期的农药残留量还会稍稍增加，而在它们相应的处理组中农药残留量表现为下降或持平的趋势，说明灌溉磁化水和喷施电位水对温室的植株体内、植株表面、空气和土壤中的农药残留在进行持续降解或脱除。从总体上看，2种处理水对农药残留真正起到显著降解作用的是在生长期和成熟前期，而不是在成熟后期。

参考文献

[1] 范素芳.六种绿叶蔬菜中典型农药残留规律及代表作物研究[D].北京：中国农业大学，2014.

[2] 吴海涛.蔬菜中农药残留分析方法及去除方法的研究[D].武汉：华中农业大学，2005.

[3] 袁大伟，吕卫光，李双喜，等.农药在蔬菜中的残留动态及降解规律研究[J].中国农学通报，2014，30（9）：317-320.

[4] 何士敏，吳旭红，姜彦.磁化水对大白菜和甘蓝抗溴氰菊酯污染的生理效应[J].高师理科学刊，2000，20（2）：48-51.

[5] 郝建雄，李里特.电生功能水消除蔬菜残留农药的试验研究[J].食品工业科技，2006（5）：164-166.

[6] 刘月.果蔬残留农药的臭氧消除及其营养损失研究[D].北京：中国农业大学，2003.

[7] 徐伟忠，朱丽霞，陈建华.电功能水在农业上的应用[J].江西农业学报，2006，18（6）：137-140，143.

[8] 王林，王晶，张莹，等.蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留量的快速检测方法研究[J].中国食品卫生杂志，2003，15（1）：39-41.

[9] 闵红.蔬菜类食品中农药残留的快速检测方法和仪器的研究[D].长春：东北师范大学，2008.

[10] 杨晓红.磁化水及在农业上应用的磁化机理分析[J].德州学院学报，2003，19（6）：42-45.

[11] 邓波.磁处理水的物理特性及其生物效应的研究[D].成都：电子科技大学，2009.

[12] 肖望，关志琼，王玉玲.磁化水对冬瓜种子萌发及其幼苗生理的影响[J].种子，2004，23（2）：31-33.

[13] 刘亚丽，岳树松，刘凌，等.磁化水对农作物的生理生化效应[J].河南师范大学学报，2002，30（3）：82-84.

[14] HOZAYN M，QADOS A M S A.Magnetic water application for improving wheat crop production[J].Agr Biol J N Am，2010，1（4）：677-682.

[15] SHIMMURA S，MATSUMOTO K，YAGUCHI H，et al.Acidic electrolysed water in the disinfection of the ocular surface[J].Experimental eye research，2000，70（1）：1-6.

[16] 武龙，李里特.电生功能水在农业领域的应用研究[J].农业工程学报，2003，19（Z1）：127-129.