Адъюванты для использования в растениеводстве

Адъюванты для использования в растениеводстве
Адъювант - это продукт, который при добавлении к рабочей смеси пестицидов меняет ее определенные химические или физические характеристики и повышает биологическую эффективность пестицидов. Многие адъювантов вводятся в состав заводских формуляций пестицидов с целью обеспечения их стабильности и функциональности действующих веществ в рабочих смесях. Впрочем, существует также спрос на адъюванты, которые добавляются в баковые смеси для обеспечения максимальной эффективности от применения пестицидов.
Классификация адъювантов
Наиболее общеупотребительной является классификация адъювантов по химическим группам с разбивкой на общие категории: сурфактанты, - масляные продукты, кондиционеры воды, удобрения и тому подобное. Альтернативная классификация может выходить из функций, которые адъюванты выполняют в рабочей смеси. Впрочем, существует много адъювантов, которые способны выполнять несколько функций, что может вызвать определенные трудности с такой классификацией. Итак, приводим классификацию адъювантов с их функционалом.
Модификация взаимодействия компонентов баковых смесей
Препараты этой группы улучшают технологичность рабочего раствора. К ним относятся «агенты совместимости», дрифт-ретарданты, анти - испарители. Наиболее распространенными в этом отношении это «агенты совместимости» и дрифт-ретарданты (продукты, которые снижают снос).
«Агенты совместимости», как правило, с поверхностно-активными веществами (сурфактантами), которые обеспечивают сосуществование активного вещества и инертных ингредиентов (вспомогательных веществ) в стабильной смеси. Такие сурфактанты, как правило, уже присутствуют в заводской препаративной форме. Эти соединения особенно важны для формуляций, в которых активное вещество нерастворимое в воде. Если активное вещество частично нерастворимо в воде, препаративные формы могут быть представлены в виде суспензий или сухих типов формуляций. В таком случае сурфактант используется для обеспечения стабильности формы препарата и легкого диспергирования при перемешивании с водой.
Потребность в добавлении агентов совместимости в баковой смеси возникает, например, при необходимости применения в баковой смеси нескольких физически или химически несовместимых продуктов. Например, это может касаться смесей, включающих удобрения для листового питания и пестициды, которые могут вступать в химические реакции с соляными соединениями в составе таких удобрений.
Дрифт-ретарданты при смешивании с пестицидной смесью меняют ее поверхностное натяжение. Это может приводить к изменению размера капель, которые образуются при опрыскивании.
Адъюванты, которые повышают поверхностное натяжение рабочего раствора, могут увеличивать средний спектр размера капель, результатом чего будет уменьшение их износа в воздухе. Больше размером спектр капель может достигаться путем повышения вязкости рабочей смеси.
Некоторые адъюванты усиливают распыления, уменьшая спектр размера капель. К таким относятся продукты, которые снижают поверхностное натяжение жидкости, в результате чего повышается измельчения капель во время опрыскивания. Это свойство по-разному проявляется для разных сурфактантов и их концентраций.
Адъюванты также могут замедлять атмосферное испарения капель рабочей смеси, образующиеся во время распыления. Капли среднего и большого размера имеют больше шансов попасть на целевой объект, чем капли меньшего размера, которые могут полностью испариться или быть снесенными вследствие движения воздуха.
Модификации взаимодействия с целевой поверхностью
Наиболее общий способ модификации взаимодействия капель рабочей смеси с целевой поверхностью заключается в изменении поверхностного натяжения капель рабочей смеси. Капли с высоким поверхностным натяжением имеют больше шансов отбиться от целевой поверхности, чем капли с низким поверхностным натяжением, которые могут растечься и остаться на целевой поверхности.
Поверхностное натяжение жидкости можно снижать путем увеличения концентрации сурфактанта в пороговой, так называемой критической концентрации мицеллообразования (ККМ). После достижения этого порога увеличение концентрации сурфактант уже не будет снижать поверхностное натяжение, хотя усиление действия пестицидов (в частности гербицидов) может продолжаться.
Снижение поверхностного натяжения до минимального значения не всегда бывает эффективным, поскольку рабочая смесь может в результате стекать с целевой поверхности. Некоторые сурфактанты способны снижать поверхностное натяжение до уровня, когда рабочая смесь слишком быстро высыхает, что будет снижать эффективность действующего вещества, которая для качественного поглощения растением должна находиться в полужидком состоянии. Поверхностное натяжение может влиять на формирование размера капель во время опрыскивания, а также на уровень испарения и содержание рабочей смеси на обработанной поверхности.
Снижение поверхностного натяжения рабочего раствора приводит к уменьшению среднего размера капель, которые образуются в процессе распила форсунками. Это в свою очередь, может повышать риск сноса капель рабочей смеси во время опрыскивания. В то же время оседания на листовую поверхность (особенно на узкие вертикальные листья злаковых растений) будет улучшаться, поскольку энергия удара капель будет снижаться.
Однако уменьшение поверхностного натяжения и увеличения растекания не всегда обеспечивают повышение эффективности гербицида. Противоположный эффект (улучшение контроля сорняков при уменьшенном растекании капель) наблюдается при использовании глифосата, имазетапира, никосульфурона, три-фенсульфурон-метила.
Модификация проникновения препарата в целевой организм
Поглощение пестицида различными целевыми поверхностями является комплексным процессом, в котором часто задействованы несколько путей проникновения.
В гербицидов на основе глифосата определенное проникновения действующего вещества происходит путем диффузии в кутикуле листа. Поглощения в такой ситуации будет лучшим, если рабочая смесь дольше остается на поверхности листа в полужидком состоянии (поскольку это удлинит процесс поглощения). В определенные виды растений глифосат может проникать через стоматы. Этот процесс улучшается с применением некоторых сурфактантов, которые снижают поверхностное натяжение жидкости к довольно низкому уровню. Поглощение пестицидов через клеточную стенку и клеточную мембрану (плазмалемму) может также облегчаться при применении соответствующих адъювантов, которые взаимодействуют с электрохимической транспортной системой организма растения.
Некоторые адъюванты способны влиять на поглощение пестицида через кутикулу растения (или вредителя), физически разрушая листовую поверхность путем раствора восковых отложений. Такие свойства могут приводить к снижению эффективности некоторых пестицидов или повышать риск прямого или косвенного фитотоксичного поражения культурного растения вследствие снижения селективности препарата.
Отдельные масляные адъюванты при нанесении на листовую поверхность могут под действием высоких температур и ультрафиолетовых лучей повреждать клеточные мембраны, вызывая фитотоксичное поражения.
Основные группы адъюванта
Сурфактант (поверхностно-активные вещества)
Сурфактанты образуют наиболее распространенную группу адъювантов в аграрной индустрии. В подавляющем большинстве случаев применяются неионные сурфактанты (не имеют электрического заряда), однако в составе некоторых готовых формуляций также используются анионные сурфактанты (имеют отрицательный заряд), которые помогают диспергированию сухих типов препаративных форм в воде.
Сурфактанты влияют на характеристики смачивания и растекания, и их основное назначение -влияние на поверхность капли путем снижения поверхностного натяжения жидкости. Это обеспечивает капле лучше растекания на листовой поверхности.
На молекулярном уровне сурфактанты состоят из двух функциональных частей - гидрофильной структуры (характеризуются тяготением к воде) и липофильной группы (притягивается к жирам). Гидрофильно-липофильный баланс сурфактанта определяет специфику его действия. Этот баланс может иметь выразительный влияние на эффективность адъюванта при применении с различными пестицидами. Тип размеров гидрофильной и липофильной молекулярной структуры сурфактанта влияет на характеристики растекания капли, ее отражение от поверхности, испарения и поглощения пестицида растением.
По электрическим зарядом их гидрофильной группы сурфактанты классифицируются на: анионные (отрицательный заряд), катионные (положительный), амфотерические (могут иметь как положительный, так и отрицательный заряд) и неионные (не имеющие заряда). Как уже отмечалось, для баковых смесей в основном используют неионные сурфактанты.
Действующие вещества сурфактанта, в частности, включают: этоксилат алкоголя, этоксилат нонил фенола, этоксилат алкил октилфенолу, алкил полисахариды, клатраты мочевины, этоксилат жирных кислот, этоксилат таллового амина, фосфатные эфиры, жирные кислоты, органосиликоны.
Современный рынок сурфактантов представлен большим количеством продуктов, которые довольно сильно отличаются между собой по своему назначению и характеристикам. Это, в частности: Сильвет Голд (органосиликон), ПАР Тренд 90 (этоксилат изодецилового спирта), Биопауер (алкилефирсульфат, натриевая соль), Вет Ол (этоксилат изодецилового спирта).
Масляные адъюванты
Масляные адъюванты имеют достаточно давнюю историю. Они применялись для контроля вредителей и сорняков, а также как антимикробные агенты еще до изобретения синтетических пестицидов. Как адъюванты они используются для:
•улучшение проникновения системного пестицида в организм растения и вредителя:
•уменьшение испарения капель рабочей смеси, образованных в процессе распила:
•удлинение периода активного действия некоторых гербицидов, инсектицидов и фунгицидов на поверхности растения.
Масляные адъюванты можно классифицировать по их сырьевому происхождению (растительным или нефтяным) и препаративной форме. Масляные адъюванты можно разделить на те, которые имеют низкий (1-3%), средний (5%) и высокий более 15%) уровень содержания сурфактантов/эмульгаторов. Тип и количество сурфактанта который используется в составе форм препаратов масляных адъювантов, может существенно влиять на их действие.
Нефтяные масла отличаются базовой композицией, содержанием парафина и несульфанизированых остатков. Эти характеристики влияют на их вязкость и фитотоксичность. Некоторые адъюванты на основе нефтяных масел могут дополнительно содержать стабилизаторы ультрафиолетового излучения, чтобы обеспечить пестициду определенный уровень защиты от него.
Модифицированные (метилированные) растительные масла производятся из растительного сырья. Одним из примеров является биодизель. Модифицированные растительные масла, как правило, представлены в виде эмульсий, а также эфирных соединений для обеспечения гораздо ниже вязкости по сравнению с базовым продуктом. Тип эмульгатора, который добавляется в состав таких препаратов, и его концентрация существенно влияют на характеристики формуляции и ее токсичность.
Гербициды достаточно сильно различаются между собой по влиянию на их эффективность различных масляных адъювантов в зависимости от их относительной растворимости в воде и в жирных соединениях. Глифосат характеризуется высоким уровнем растворимости в воде, и добавления масляных адъювантов иногда может снижать его эффективность. В противоположность глифосфату, такой гербицид, как атразин. является растворим в воде, его эффективность в целом повышается с добавлением масляных адъювантов.
Следует помнить, что поскольку масляные адъюванты повышают эффективность пестицидов главным образом путем улучшения их проникновения через восковую поверхность кутикулы, повышенные нормы таких препаратов при применении с селективными гербицидами могут приводить к проявлениям фитотоксичности в культурных растениях.
Сегодня на рынке представлены, в частности, такие масляные адъюванты: Меро (эфиры жирных кислот рапсового масла 81% + этокситридеканол). Эко Ойл Спрей (парафиновое минеральное масло). Олемикс (парафиновое минеральное масло 84% + сурфактанты). Кодасайд (рапсовое масло 95% + эмульгатор), Синерджен S0С (эфиры жирных кислот растительного масла 50% + алкоксилаты жирных спиртов).
Кондиционеры воды
Жесткая вода содержит растворенные минеральные соли в виде катионов (Са2+,Fe2+, Мg2+ и другие), вступают в реакцию с молекулами определенных пестицидов, особенно гербицидов, образуя биологически неактивные соединения и снижая тем самым биологическую эффективность препаратов. Наиболее уязвимыми к этой реакции слабокислотные гербициды (глифосат, глюфосинат аммония, клетодим, 2.4-Д аминная соль, бентазон, клопиралид, дикамба. Имазамокс, имазапир, имазетапир, МЦПА аминная соль, метсульфурон-метил, пиклорам, квизалофоп, сетоксидим). Для решения этой проблемы используются хелатные агенты – адъюванты, которые связывают растворенные в жесткой воде катионы. В химии этот процесс называется хелатирования. К наиболее распространенным хелатным агентам принадлежат сульфат аммония, фосфат дикалия или иные их альтернативы (в частности, соли органических кислот).
Использование кондиционеров воды также может снижать уровень рН рабочей смеси, предупреждая щелочной гидролиз некоторых пестицидов.
Препаративные формы кондиционеров воды часто включают неионные сурфактанты различного химического происхождения.
Одним из примеров кондиционера воды для использования в растениеводстве является Икс-Чейндж (аммониевая соль пропионовой кислоты + другие компоненты).
Модификатор рН (включая буферизаторы рН)
Уровень рН рабочей смеси играет большую роль в химической стабильности пестицидов и их эффективности. Высокий уровень рН рабочей смеси может вызвать химическое расписание действующего вещества пестицида и соответственно, снизить его эффективность. Этот процесс называется щелочным гидролизом. Наиболее уязвимыми к нему есть карбаматные и органофосфорные инсектициды. Для решения этой проблемы применяются подкислители воды/буферизаторы рН воды (содержат уровень рН на определенном уровне). Адъюванты этого типа включают различные типы смесей липидов (жироподобные органические соединения) с органическими кислотами.
На сегодня проблема щелочного гидролиза при использовании указанных инсектицидов в целом решается имеющимися в препаративных формах компонентами. Впрочем, рекомендации по приведению уровня рН до 7 или ниже все же содержатся на американских этикетках диметоата и карбарила.
Подкисление рабочего раствора не всегда приводит к повышению активности пестицида. Некоторые препараты, например 2.4-Д. при низком уровне рН могут образовывать соль или превращаться в гель.
Подкисление воды рабочего раствора также происходит при смешивании с водой кислотных пестицидов. Препаративные формы глифосата, прилагаемых к воде с нейтральным или щелочным рН,  могут снижать уровень рН примерно до 5 в зависимости от концентрации действующего вещества в растворе.
Не следует снижать рН рабочего раствора при применении сульфо-нилмочевины, которые лучше растворяются при повышенном уровне рН. Значительное снижение рН приводит к частичному выпадению этих соединений в осадок, и соответственно, уменьшение их эффективности.
На рынке также представлены модификаторы рН, которые повышают его уровень, но их применение весьма ограничено.
Примерами модификаторов рН представленными на нашем рынке, является уже упоминавшийся выше Икс-Чейндж (гидроксипропан трикарбоксиловую кислота + другие компоненты) и Цитрик (лимонная кислота).