臭氧水去除農(nóng)殘殘留效果有哪些影響因素

蔬菜水果農(nóng)藥殘留影響人們的身體健康，如何更好的去除農(nóng)藥殘留呢，臭氧水是一種不錯(cuò)的方法。本文對(duì)臭氧水去除農(nóng)殘殘留效果有哪些影響因素進(jìn)行了分析。

1.臭氧水濃度

　　一般來說臭氧水濃度增大可以增大農(nóng)藥降解率。以1.4 mg/L 的臭氧水沖洗白菜表面15 min， 除去了27%~34% 的殘留農(nóng)藥； 而在2.0 mg/L 的臭氧水下沖洗可使農(nóng)藥去除效率提高到30%~54%[39]。若用3~4 mg/L 的臭氧水浸泡蔬菜15 min 可以使其表面的有機(jī)磷農(nóng)藥殘留降低50%~60%，并且臭氧濃度越高，浸泡時(shí)間越長（超過15 min）并且在密閉容器中浸泡可以顯著提高農(nóng)藥去除率，3 次超過15 min 的浸泡可基本上去除蔬菜表面的農(nóng)藥殘留[40]，這些實(shí)驗(yàn)都可以說明臭氧水濃度越大農(nóng)藥的降解效率就越高。

　　但如果在臭氧水濃度已經(jīng)很大且農(nóng)藥去除率很高的情況下，濃度的增加對(duì)去除率的貢獻(xiàn)就會(huì)減弱。例如：用10 mg/L 臭氧水氧化5 min 后，吸附在柑橘類基質(zhì)上的百菌清殘留物全部被去除，三氯殺螨砜和毒死蜱去除率分別為98.6% 和94.2%。此時(shí)如果繼續(xù)增加臭氧水的濃度對(duì)農(nóng)藥的去除率影響不大，并且臭氧水溫度的升高會(huì)降低農(nóng)藥的去除率[41]。

2.臭氧水狀態(tài)

　　臭氧水在靜態(tài)（臭氧水不流動(dòng)）和動(dòng)態(tài)（臭氧水循環(huán)流動(dòng)）下對(duì)農(nóng)藥去除的效果也是不同的。一項(xiàng)探究臭氧水降解油麥菜上敵敵畏的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在30 min 內(nèi)動(dòng)態(tài)處理的效果明顯優(yōu)于靜態(tài)處理，這可能是因?yàn)閿嚢杩梢约铀偈卟吮砻娴霓r(nóng)藥殘留脫落，也可以使容器內(nèi)臭氧水的濃度保持均勻和恒定，臭氧的滲透能力也得到增強(qiáng)，這種處理可以提高清除農(nóng)藥的效率，動(dòng)態(tài)臭氧水處理效果優(yōu)于靜態(tài)臭氧水處理[42]。在哈密瓜基質(zhì)上這一研究結(jié)論也得到了證實(shí)，其他條件不變，若采用動(dòng)態(tài)臭氧水處理，則馬拉硫磷、毒死蜱、高效氯氰菊酯和百菌清的降解率還會(huì)顯著升高[43]。

3.農(nóng)藥殘留量

　　研究人員還發(fā)現(xiàn)，果蔬表面殘留的農(nóng)藥含量越高，相同條件下農(nóng)藥的降解率也越高。用濃度為5 mg/L 的臭氧處理番茄表面的腈菌唑時(shí)，15 min 內(nèi)，添加量為2、6 和10 mg/L 的腈菌唑的很大降解率分別為92.31%、94.80% 和98.32%[16]。另有實(shí)驗(yàn)表明，使用同樣的臭氧水設(shè)備處理相同時(shí)間，番茄表面氟樂靈殘留量為0.025 mg/kg 時(shí)，臭氧水處理后降解率為84.4%；而殘留量為0.1 mg/kg 時(shí)，相同條件下的降解率達(dá)到92.7%[44]。

4.農(nóng)藥性質(zhì)

　　臭氧去除農(nóng)藥的效果還與果蔬自身的表面性質(zhì)和農(nóng)藥本身性質(zhì)有關(guān)。同樣在1.5 mg/L臭氧水浸泡30 min 情況下，白菜、番茄、菜花、菜豆和油菜上的同種農(nóng)藥降解率差異很大；同時(shí)同種基質(zhì)上不同農(nóng)藥的降解率差異也很大。降解效果上表現(xiàn)為在葉菜類蔬菜上的優(yōu)于在茄果類和豆類上；小分子農(nóng)藥優(yōu)于大分子農(nóng)藥[45]；非內(nèi)吸性農(nóng)藥優(yōu)于內(nèi)吸性農(nóng)藥[26]，而農(nóng)藥溶解度與降解效果直接的相關(guān)性并不十分顯著[22]。

5 .氣泡大小對(duì)臭氧降解農(nóng)藥效果的影響

　　使用臭氧水降解農(nóng)藥時(shí)，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的氣泡大小對(duì)其降解農(nóng)藥的效果也有顯著影響。在番茄上的實(shí)驗(yàn)證明在相同濃度下，臭氧鼓泡清洗的效果要優(yōu)于臭氧化水浸泡[22]。同時(shí)，臭氧氣泡的大小決定了臭氧在反應(yīng)器中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。如圖1 所示，與直徑小于50 μm的臭氧微泡相比，直徑大的臭氧氣泡（2~3 mm）會(huì)在水中迅速上升并在水面破裂，而微泡可以在水面下停留更長的時(shí)間，有利于臭氧充分與水接觸，增大臭氧的溶解度[46]，增加臭氧降解水中有機(jī)物的效率。理論上，若采用直徑<200 nm 的納米氣泡效果會(huì)更佳，但目前缺乏相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖 1 普通氣泡、微氣泡和納米氣在水中的狀態(tài)[41] 

　　很多研究都證明了臭氧微泡水去除農(nóng)殘的效果優(yōu)于非微泡水，例如采用連續(xù)鼓泡的臭氧微泡水處理柿葉15 min 可使其表面的殺螟硫磷殘留降低56%，而一般臭氧水處理15 min 僅可使其降低25%[47]。同樣的，臭氧微泡處理的草莓樣品上的殺螟硫磷殘留顯著小于氣泡處理的草莓樣品[42]。很新的研究發(fā)現(xiàn)與使用自來水和次氯酸水相比，利用臭氧水和臭氧微泡水可以顯著提高蘋果上有機(jī)磷農(nóng)藥的去除效率，臭氧微泡水的去除效果很好[20]。

6.水溫對(duì)臭氧降解農(nóng)藥效果的影響

　　水溫影響臭氧在水中的溶解度，臭氧在20 ℃ 下的溶解度為12.07 mg/L，根據(jù)亨利定律，臭氧的溶解度隨水溫的升高而降低，然而臭氧的反應(yīng)速率隨水溫的升高而升高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 所示，在前三組實(shí)驗(yàn)中，較高溫度的臭氧水浸泡效果好于溫度較低的臭氧水浸泡效果。因?yàn)檠趸磻?yīng)與溫度密切相關(guān)，溫度升高有利于臭氧和水作用產(chǎn)生更多的羥基自由基，從而增強(qiáng)臭氧對(duì)農(nóng)藥的去除能力。然而在馬水桔上的實(shí)驗(yàn)卻是0 ℃時(shí)對(duì)四種有機(jī)磷農(nóng)藥的去除效果更好，原因推測(cè)是溫度升高，使臭氧在水中不穩(wěn)定、易分解，從而使參與反應(yīng)的臭氧量下降。

不同水溫下對(duì)臭氧降解農(nóng)藥效果

        因此，要探尋臭氧水洗滌某種農(nóng)藥的很佳溫度，需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使不同溫度下臭氧水濃度在實(shí)驗(yàn)時(shí)長內(nèi)保持穩(wěn)定，否則會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論。第五組實(shí)驗(yàn)說明，即使處理?xiàng)l件相同，不同基質(zhì)上表現(xiàn)出的降解效果變化趨勢(shì)也是不一樣的，這可能與蔬菜表皮的性質(zhì)有關(guān)。

7.pH 對(duì)臭氧降解農(nóng)藥效果的影響

　　臭氧水降解農(nóng)藥的效率還與pH 有關(guān)，在臭氧對(duì)水中農(nóng)殘降解效果的研究結(jié)果中體現(xiàn)了不同農(nóng)藥有不同的很佳降解pH，例如堿性條件下的臭氧水對(duì)敵敵畏和馬拉硫磷的降解效率很高，而在酸性條件下對(duì)氯氰菊酯的降解效率很高[51]；臭氧對(duì)溶液中代森錳鋅的降解作用在pH 為7.0 時(shí)為很強(qiáng)，且降解率隨pH 的升高而降低[52]；還有甲基對(duì)硫磷在pH>7.0 的臭氧水中的還原效果好于在pH 為3.0 的臭氧水中[53]。

　　在果蔬上的研究也體現(xiàn)了臭氧水降解效果在農(nóng)藥間的差異性。臭氧水對(duì)蘋果上甲基嘧啶磷的很大降解發(fā)生在pH4.5 時(shí)，并且降解率隨pH 升高而降低，并且差異顯著[49]；而在研究不同pH 的臭氧水對(duì)馬鈴薯上百菌清的降解效果時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員并沒有發(fā)現(xiàn)不同pH（pH 為4.0、7.0 和9.0）對(duì)百菌清去除效果之間的顯著差異（P>0.05）[54]。因此，pH 對(duì)于臭氧水降解農(nóng)藥的效果影響需要對(duì)應(yīng)特定的農(nóng)藥進(jìn)行研究，不能一概而論，這與農(nóng)藥本身的性質(zhì)有關(guān)。