Требования к воде при применении СЗР
Повышение эффективности СЗР за счет подготовки воды на модульной станции водоочистки ЦАИР
Из многих факторов, определяющих эффективность средств защиты растений, наиболее значимым является качество используемой для приготовления рабочего раствора воды.
Качество воды влияет на физические свойства рабочего раствора. Если вода соленая (жесткая), то в ней плохо растворяются препараты, особенно ВДГ (водно-диспергируемые гранулы). Кроме того, при нанесении на лист капля такой воды не растекается, и препарат не срабатывает.
Важное значение имеют химические свойства воды (засоление, жесткость, pH). Химические элементы (в основном, катионы) вступают в химические реакции с действующими веществами пестицидов, делая их химически не активными.
Таблица 1 — Основные показатели качества питьевой воды и оптимальные параметры для СЗР
| Показатели | Оптимальные параметры для СЗР |
Россия ГОСТ на питьевую воду (ПДК) |
|
Засоленность (общая минерализация) |
до 400 мг/л | до 1000 (1500) мг/л |
| Общая жесткость | до 4 мг-экв/л | до 7 мг-экв/л (10 мг-экв/л) |
| Содержание кальция | до 35 мг/л (1,75 ммоль/л) | не регламентируется |
| Содержание общего железа |
до 0,3 мг/л |
0,3 мг/л (1 мг/л) |
| pH |
5,5-6,0 |
6,0-9,0 |
| Цветность |
до 20° |
до 20° (30°) |
Гостовская питьевая вода без соответствующей подготовки не может быть использована для приготовления рабочих растворов СЗР, так как по допустимой общей минерализации она превышает необходимые параметры в 2,5 раза (а по ПДК — в 3,8 раза). По общей жесткости превышение в 1,8 раза содержания кальция (Ca) в питьевой воде не регламентируется, а как будет показано далее, соли кальция определяют жесткость воды, а в в конечном итоге — эффективность пестицидов, особенно солей гербицидов (глифосат, 24 Д, МЦПА и др.).
Щелочность для питьевой воды допустимый предел до рН-9, но для большинства пестицидов рН даже выше 7, является губительной (таблица 2).
Таблица 2 — Время гидролиза средств защиты растений в зависимости от рН рабочего раствора
| Действующее вещество | Период полураспада действующего вещества | ||
| рН<6 | рН 6-7 | рН 7 и > | |
| Циперметрин | стабильный | стабильный | 1 час 45 мин. |
| Тифенсульфурон-метил | 20 часов | 40 часов | 20 минут |
| Глифосат | стабильный | стабильный | нестабильный |
| МЦПА | стабильный | 3 часа | моментально |
| Глюфосинат | стабильный | стабильный | нестабильный |
| Дикват | стабильный | стабильный | нестабильный |
| Ацетамиприд | стабильный до рН≥4 | нестабильный до рН>7 | нестабильный до рН≥8 |
| Диметоат | 12 часов | стабильный | 50 минут |
| Хлорпирифос (Суперкилл, Тайра Пирелли) | стабильный | стабильный | 1,5 дня |
Основные параметры качества воды
1. Засолённость (общая минерализация) — общее количество минеральных солей, растворенных в воде (таблица 3).
Очень соленая вода может вызывать затруднения при растворении кристаллических препаратов и засорение оборудования. Такая вода более устойчива к изменениям рН. Особенно чувствительны к засолённости препараты на основе солей, например, глифосаты.
Таблица 3 — Классификация воды по общей минерализации
| Тип воды | Минерализация, г/л |
| Ультрапресная | <0,2 |
| Пресная | 0,2-0,5 |
| Вода с относительно повышенной минерализацией | 0,5-1,0 |
| Солоноватая | 1,0-3,0 |
| Соленая | 3,0-10,0 |
| Вода повышенной солености | 10,0-35,0 |
| Рассолы | >35,0 |
Наибольшее негативное влияние на эффективность глифосата и других пестицидов на основе солей оказывают такие соли, как сульфат алюминия и нитрат кальция. При их содержании даже 200 мг/л эффективность глифосата снижается на 70%. Наличие других солей более 200-300 мг/л снижает эффективность препарата на 30-40% (рис.1).
Рисунок 1 — Влияние качества воды (видов растворимых солей) на эффективность глифосата.
Контроль канатника Теофраста через 21 день после применения глифосата
2. Общая жёсткость — это главный показатель качества воды.
Таблица 4 — приведена классификация воды по жесткости, принятая разными странами.
| Жесткость воды, мг-экв/л | Справочник по гидрохимии | Водоподготовка | Германия Стандарт DIN 19643 | США USPA 1986 |
| 0-1,5 | Мягкая | Очень мягкая | Мягкая | Мягкая |
| 1,5-1,6 | Мягкая | Умеренно жесткая | ||
| 1,6-2,4 | Средней жесткости | |||
| 2,4-3,0 | Достаточно жесткая | |||
| 3,0-3,6 | Умеренно жесткая | Жесткая | Жесткая | |
| 3,6-4,0 | ||||
| 4,0-6,0 | Средней жесткости | Очень жесткая | Очень жесткая | |
| 6,0-8,0 | Жесткая | |||
| 8,0-9,0 | Жесткая | |||
| 9,0-12,0 | Очень жесткая | |||
| Свыше 12,0 | Очень жесткая |
Жёсткость — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом Ca, Mg и Fe (так называемых солей жёсткости) (рис.2). Общая жесткость — суммарная концентрация в воде катионов кальциевой жесткости и магниевой жесткости, выраженная в мг-экв/л.
Общая жёсткость делится на:
- Карбонатную (временную), обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния.
- Постоянную (некарбонатную), вызванную сульфатами кальция и магния.
| Карбонатная жесткость | Ca(HCO3)2 | Общая жесткость |
| Mg(HCO3)2 | ||
| Некарбонатная жесткость | CaCl2 | |
| MgCl2 | ||
| CaSO4 | ||
| MgSO4 |
В зависимости от факторов жесткости могут быть использованы разные методы смягчения воды. Карбонатная жесткость устраняется довольно легко. Для смягчения воды с высокой некарбонатной жесткостью требуется специальные промышленные методы (таблица 5).
Таблица 5 — Способы устранения жесткости воды
| Вид жесткости | Соли, обуславливающие жесткость воды | Способы устранения жесткости (умягчения воды) | Примечание |
| Карбонатная жесткость |
Ca (HCO3)2 Mg (HCO3)2 Fe (HCO3)2 |
Физическое нагревание (кипячение) до 70-80° Ca (HCO3)2t°→CaCO3↓+CO2↑+H2O Mg (HCO3)2t°→MgCO3↓+CO2↑+H2O |
Используется только в бытовых целях. Необходимо удаление осадков |
| Некарбонатная жесткость |
Ca SO4 Mg SO4 Ca CL2 Mg CL2 |
Химические методы 1* Садовый CaSO4+Na2CO3= CaCO3↓+NaSO4 MgSO4+Na2CO3=MgCO3↓+NaSO4 2* Фосфатный CaSO4+2Na3PO4= Ca3(PO4)2↓+3Na2SO4 3** Метод ионного обмена основан на применении катионитов (ионообменных смол формулы NaR) Ca²+ + 2NaR = 2Na + CaR2 Ионы Ca²+ и Mg²+ переходят в катионит, а ионы Na и Mg в раствор, жесткость воды устраняется |
* Используется только в промышленных целях. Необходимо удаление осадков. ** Используется в бытовых и промышленных целях. Необходима регенерация катионита и периодическая его замена |
Кальций в жёсткой воде представляет собой самую большую проблему и главное отрицательное свойство жёсткости — чем выше концентрация солей жёсткости, тем сильнее процесс образования комплексных соединений между молекулами действующих веществ и ионами солей жёсткости. Это может быть причиной выпадения осадка, снижения эффективности или полной блокировки препаратов. Особенно чувствительны к жёсткости воды действующие вещества: глифосат, 2,4-Д, МЦПА клопиралид, перитроиды.
Процесс снижения эффективности глифосатов выглядит следующим образом:
Так как молекулы глифосата заряжены отрицательно, то они соединяются с катионами кальция, магния, железа. Кальций и магний имеют по два положительных заряда, а у железа таких зарядов три. Молекулы глифосата имеют один отрицательный заряд. То есть положительные и отрицательные частицы притягиваются друг к другу при смешивании. В результате этого кальций, магний и железо притягивают к себе молекулы глифосата, происходит его нейтрализация, т.е. препарат теряет возможность воздействовать на растение. Жесткая вода уменьшает поверхностное натяжение капель раствора и поэтому не задерживается на растении.
То есть, чем выше показатель жёсткости, тем хуже результат обработки.
3. Щелочность, рН – указывает меру активности ионов водорода и концентрацию их в растворе, то есть степень кислотности или щёлочности.
Раствор pH от 0 до 7 считается кислым, от 7 до 14 – щелочным. В пределах 7 он будет нейтральным.
Используемая для пестицидной обработки вода из природных источников (водоемы, скважины) и даже из водоснабжения в большинстве имеет слабощелочную реакцию (рН 7,5-8,5). Однако бывают и существенные отклонения от этих показателей, в большинстве случаев, в сторону увеличения (рН>8,5). Высокое значение рН(>8) провоцирует реакции химического обмена и затрудняет проникновение действующих веществ в клетки растений, особенно гербицидов в виде слабых кислот с д.в. в форме солей. Соли препарата вступают в реакцию с катионами кальция, магния воды еще при приготовлении раствора или уже на листе, высыхая и превращаясь в плохо или нерастворимые соли кальция и магния. Щелочному гидролизу подвергаются большинство пестицидов, но особенно это касается инсектицидов, которые теряют свои характеристики при рН выше 7,5, а также глифосатов и диквата (гидролиз наступает при рН выше 5,5). Единственным исключением являются гербициды класса сульфонилмочевин, для которых оптимальным будет рН-6,5-7,0.
От уровня рН зависит время, за которое происходит гидролиз(деградация) того или иного действующего вещества и потеря им своих свойств.
Например, д.в. диметоат (Би-58Топ, Данадим, Кинфос и др.) считается стабильным при рН 6-7, если рН ниже 6, то период полураспада составляет 12 часов, а при рН выше 7 – 50 минут.
Таким образом, для разных химических классов пестицидов имеются свои границы рН, при которых они наиболее устойчивы и эффективны (таблица 6). Наиболее оптимальный рН для приготовления рабочих растворов большинства пестицидов 5,5-6,0.
Высокий уровень рН и жёсткости, дополняя друг друга, приводят к нежелательным последствиям: выпадению осадка, снижению эффективности или полному отсутствию действия препаратов.
Таблица 6 – Склонность пестицидов к гидролизу в зависимости от pH воды для рабочего раствора (необходимость корректировки pH)
|
Название (класс) основного д.в. пестицида: (торговые названия пестицидов) |
Среда для гидролиза | Opt pH | Действия |
| Гербициды | |||
| Глифосат: РаундапТорнадо, Ураган форте, Спрут экстра, Напалм, Тайфун и др. | Слабощелочная | 4,5-5,0 |
Необходим подкислитель ОБЯЗАТЕЛЬНО! |
| 2.4 Д-соли: Дикопур, Аминка, Диален Супер, Диамакс и др. | Щелочная | 6,0-6,5 | Необходим подкислитель |
| 2.4 Д-эфиры: Октапон экстра, Эстерон, Эстет, Прима, Балерина, Дротик, Примадонна и др. | Щелочная | 6,0-6,5 | Необходим подкислитель |
| МЦПА: Агроксон, Гербитокс, Агритокс, Горгон и др. | Щелочная | 5,0 | Необходим подкислитель |
|
Дикамба-соли, -эфиры, дикамба+сульфонилмочевины: Дианат, Банвел, Сенатор, Ларт, Титус Плюс, Рефери, Кордус плюс, Фенизан |
Щелочная | Необходим подкислитель | |
| Бентазон: Базагран, Базон, Бентограм, Бентус, Галакси Топ, Гранбаз, Корсар и др. | Щелочная | 6,0-6,5 | Необходим подкислитель |
| Клопиралид: Лонтрел, Лорнет, Хакер и др. | Щелочная | 6,0-6,5 | Необходим подкислитель |
| Метсульфурон-метил: Магнум, Ларен, Аккурат, Гренч, Зингер и др. | Слабощелочная | 6,5-7,0 |
Необходим подкислитель ОБЯЗАТЕЛЬНО |
| Дикват: Реглон-супер, Реглон форте | Щелочная | 5 | Необходим подкислитель |
| Хизалофоп-П-этил: Таргат Супер, Форвард, Тарга супер, Миура | Щелочная | 6,5 | Необходим подкислитель |
| Никосульфурон: Приоритет, Дублон, Кордус | Кислая | 6,0-6,5 | Подкислитель не нужен |
| Тифенсульфурон : Хармони, Тифи, Атон, Тифенс, Калибр и др. | Кислая | 6,0-6,5 | Подкислитель не нужен |
| Трибенурон-метил: Гранстар, Гранд Плюс, Экспресс, Бомба, Плуггер, Ферат, Коррида, Мортира и др. | Кислая | 6,0-6,5 | Подкислитель не нужен |
| Трифлусульфурон-метил: Карибу, Трицепс, Тигр, Флуорон, Кондор и др. | Кислая | 6,0-6,5 | Подкислитель не нужен |
| Феноксапроп-П-этил: Ластик, Овсюген, Пума Супер, Гепард Экстра, Гпассер и др. | Щелочная | 6,0-6,5 | Необходим подкислитель |
| Флуазифоп-П-бутил: Фюзилад Супер, Форте | Щелочная | 6,0-6,5 | Необходим подкислитель |
| Инсектициды | |||
|
Неоникотиноиды: Имидаклоприд: Танрек, Конфидор экстра, Командор и др. |
Сильнощелочная | 7,5 | Необходим подкислитель в случае жесткой воды |
| Неоникотиноиды: Ацетамиприд: Моспилан, Снейк | 5,0-6,0 | ||
| Питетроиды: Циперметрин (альфа-, бета-, зета-), Ципи, Цитокс, Шарпей, Лямбда-цигалотрин-Брейк, Торег и др. | Слабощелочная | 6,0-6,5 |
Необходим подкислитель ОБЯЗАТЕЛЬНО |
| Фосфорорганические соединения: Диметоат, Малатион (Карбофос) | Слабощелочная | 5,0-6,0 |
Необходим подкислитель ОБЯЗАТЕЛЬНО |
| Фунгициды | |||
| Триазолы: Пропиконазол, Протиоконазол, Тебуконазол | Кислая | 6,0-7,0 | Подкислитель не нужен |
| Бензимидазолы: Карбендазим, ЗИМ 500, Зимошанс | Слабощелочная | 6,0-7,0 |
Необходим подкислитель ОБЯЗАТЕЛЬНО |
Наибольшее отрицательное влияние оказывает сочетание высокой жесткости и нейтрального или слабо кислого pH (6-7,5). Т.е. если вода обладает высокой жесткостью, то подкисление воды до рН-6 мало, что изменит. Так при жесткости 12 мг-экв/л и рН -6,1, относительная гербицидная активность глифосата (техническая эффективность) снижается до 52,5%.
Таблица 7 – Зависимость гербицидной активности от свойств используемой воды
| Свойства использованной воды | Относительная гербицидная активность, % | |
| pH | Жесткость, мг-экв/л | |
| 5,6 | 1 | 100,0 |
| 6,1 | 12 | 52,5 |
| 7,3 | 14,5 | 45,0 |
| 6,0 | 17,1 | 25,5 |
При жесткости 14,5 мг-экв/л и рН-7,3 снижение будет до 45%, т.е. фактическая доза препарата снизится в 2 раза. Залив в бак опрыскивателя глифосата из расчета 4л/га получим фактическую дозу 1,8 л/га. Воду при жесткости выше 10 нет смысла использовать, даже если её удастся снизить рН до 6.
Пути решения проблемы
Стратегия использования воды для приготовления рабочих растворов СЗР:
Шаг 1: провести анализ воды по параметрам, значимым для приготовления рабочего раствора;
Шаг 2: выявить параметры, снижающие эффективность пестицидов;
Шаг 3: если вода мало или совсем не пригодна по параметрам, трудно поддающимся регулированию (минерализация, жесткость), сделать более длительный анализ;
Шаг 4: привлечь специалистов для решения по возможности регулирования жесткости и (или) рН.
Примерный алгоритм возможных решений проблемы жесткости воды (смягчения) и корректировки рН представлен в таблице 8.
Таблица 8 – Регулирование жесткости воды и (или) рН
| Жесткость, мг-экв/л | pH | Алгоритм по жесткости | Мероприятия | |
|
по жесткости |
по pH | |||
| До 4 (вода мягкая) | 6,0 | Соответствует оптимальному показателю | Соответствует оптимальному показателю |
Хранить в емкости не более 12-24 часов |
| 6,5 | ||||
| 7,0 | Использовать рабочий раствор | |||
| 7,5-8,0 и более | Необходимо подкисление до 6-6,5 | Использовать буферные добавки, подкислители, кондиционеры и т.д. | ||
| 5-7 (вода средней жесткости) | 6,0-7,0 | Условно пригодная (соответствует, но с ограничениями) | Соответствует оптимальному показателю |
1. Понизить жесткость до 4-5 путем использования корректоров карбонатной жесткости: кальцинированной соды, гашеной извести, ортофосфата натрия с последующим механическим фильтрованием; 2. При pH 7-8 одновременно с жесткостью или отдельно откорректировать pH до нужных параметров; 3. Только при выполнении пунктов 1 и 2 можно использовать ПАВ-протекторы и др. |
| 7,5-8,0 и более | Необходимо подкисление до 6-6,5 | |||
| 8-10 (жесткая вода) | Вне зависимости от pH | Необходима предварительная очистка на специальных установках. При низком засолении возможно использовать ионообменные смолы. При высокой минерализации необходима установка, работающая по принципу последовательной химической адсорбции и обратного осмоса. | ||
| Более 10 (очень жесткая вода) | Выбрать альтернативный источник воды | |||
