气密性与磷化氢气体浓度的关系研究

粮食储藏技术
气密性与磷化氢气体浓度的关系研究
刘振永 范 磊 周晓军 王松叶(郑州兴隆国家粮食储备库 450053)
曹 阳 王殿轩(郑州工程学院 450052)
摘要 以压力衰减法测定两个相似的薄膜密封包装玉米垛的气密性、采用PH 3和C O 2混合熏蒸后PH 3和CO 2气体浓度在粮垛内的保持情况以及对玉米象、米象和赤拟谷盗3种害虫处理后的结果。

试验结果表明:PH 3和C O 2气体浓度在粮垛内保持时间与粮垛气密性呈明显相关性,本试验条件下,可以完全杀死供试害虫。

关键词 磷化氢 熏蒸 气密性 浓度
表1 3种试虫的来源和对磷化氢的抗性
虫种LC 50(mg/L)LC 99(mg/L)LC 5095%置信限回归方程来源米象0103434011248801032~01037Y=5151X+13107商丘面粉厂玉米象01006850108371010047~010084Y=2184X+11115本仓库赤拟谷盗
1114000
2151000
11010~11320
Y=6183X+4161
本仓库
注:按FAO 推荐方法测定
1 引 言
熏蒸环境气密性的好坏是PH 3熏蒸成败的关键。

由于仓库气密性差,PH 3熏蒸时造成大量的PH 3气体泄漏,无法保持PH 3有效浓度的时间,杀虫效果不好,导致熏蒸杀虫不彻底或者失败,其后果是增加熏蒸次数,造成人力和物力的浪费,粮食品质降低,害虫对PH 3的抗性增强。

因此提高熏蒸环境的气密性对于PH 3熏蒸取得较好的杀虫效果至关重要。

澳大利亚和日本等国制定了以压力衰减法测定密闭熏蒸环境的气体压力半衰期(记为t 1/2)的气密性标准。

Banks 和Annis(1977)报道PH 3熏蒸时对一般仓房的气密性标准要求为500Pa 降到250Pa 的时间(t 1/2)是大于5分钟。

日本的筒仓空仓熏蒸气密性标准为4900Pa 降到1960Pa 的时间大于20分钟。

据专家估计,我国大部分粮库在进行PH 3熏蒸时的气密性低
于上述两项标准。

有的仓库PH 3熏蒸杀虫效果不好,不是认真解决气密性问题,而是盲目地增加AlP 剂量,或者增加熏蒸次数,最终陷入AlP 熏蒸剂用量越高,而熏蒸效果则越差的恶性循环局面。

鉴于储粮熏蒸技术中气密性的重要性,参考国外压力衰减法的气密性标准,我国的武增强(1990)、
胡冬生(1994)和张承光(1995)先后进行了筒仓气密性的测定,还介绍了天津市筒仓PH 3熏蒸的气密性标准,即仓内气体压力从980Pa 降到490Pa 的时间即t 1/2>60秒。

本研究参照压力衰减法,测定不同t 1/2条件下,PH 3气体浓度的变化情况及其各有关参数的变化,希望能为制定我国的PH 3熏蒸密封环境内的合理的气密性标准提供一些参考数据。

2 材料与方法
211 材料
21111 试虫 3种试虫对磷化氢的抗性测定结果见表1。

21112 仪器及设备
2111211 试虫笼 为铜质筛网和白铁皮焊制而成。

2111212 磷化铝片剂 含量56%,济宁产。

2111213 钢瓶装二氧化碳 25kg/瓶,郑州产。

2111214 吸尘器 全压860Pa,风量680m 3/h,黄岩电器厂生产。

2111215 U 型管压力计 压力差范围0~2940Pa 。

2111216 磷化氢气体检测仪 德国产EC-80型磷化氢气体检测仪,可测试浓度0~2000ppm 。

2111217 AQJ-50型多种气体采样器 取气量0~
50mL,重庆煤矿安全仪器厂生产。

2111218 比长式磷化氢快速气体检测管 可测范围0~1000ppm,河南省鹤壁生产。

2111219 比长式二氧化碳快速气体检测管 可测范围0~20%,河南省鹤壁生产。

21112110 热合电熨斗 额定功率0~112KW,上海产。

o 粮垛的测气取样点 n 入气管口 v 虫笼位置图1 压力衰减试验、测气取样点和磷化氢入气管口示意图
21112111 连接管 55mm 、53m m 、5500mm 。

21112112 其它 手动式连接阀门,密封胶,秒表,0118m m 聚氯乙烯塑料薄膜等。

21113 粮种及粮情 储粮试验品种为东北二级玉米,平均水分1310%,平均杂质015%,1996年度收获,1997年9月入库,包装实心堆垛。

试验期间平均仓温20~21e ,平均仓湿56%R H,平均外温23~25e ,
平均外湿67%R H ,平均粮温16~17e 。

仓房为砖结构房式仓。

212 方法
21211 粮垛密封方法
2121111 5面封粮垛 325袋玉米堆成长415m 、宽317m 、高216m 的粮垛,用0118mm 聚氯乙烯塑料薄膜热合成帐幕,罩于垛上,帐幕和地面连接处采用市售粘得牢胶粘接,并用蛇形砂袋压盖。

2121112 6面封粮垛 把6m @5m 的地面打扫干净,上面均匀撒上一层厚度1cm 筛选后的干细砂,其上平放一块面积同样大小的0118mm 厚聚氯乙烯塑料薄膜,将325袋玉米堆成长415m 、宽317m 、高216m 的粮垛,用0118mm 聚氯乙烯塑料薄膜热合成帐幕罩于垛上,帐幕和粮垛底部塑料薄膜连接处热合焊接。

21212 虫笼的布置 为检查不同粮垛的熏蒸杀虫
效果,两个试验垛内分别放入试虫笼12个,每垛每种试虫4个虫笼,每种试虫每笼30头,同时装入200粒碎小麦。

虫笼布置见图1。

另取3个虫笼,分别装入3种试虫各30头和碎小麦200粒,放在同条件的未处理的粮堆内,作为对照组。

21213 压力试验
2121311 吸尘器、U 型压力计的连接 如图1所示。

2121312 压力检测 打开风机抽气阀门,开动风机,数分钟后,当U 型压力计一侧水柱由0Pa 刻度线升到2940Pa 刻度线时,关闭阀门、风机,当水柱由2940Pa 刻度线下降到1960Pa 刻度线时,打开秒表,开始计时,分别记下水柱下降到980Pa 和0Pa 刻度线时所需时间。

如此步骤,每垛进行4次重复测定。

21214 P H 3和CO 2混合熏蒸
2121411 熏蒸机入气管与气体取样位置 见图1。

2121412 施药方法 采用螳螂牌XZL-Ô型粮食仓外混合熏蒸机投药,剂量:AlP 为2g/m 3,C O 2为100g/m 3。

2121413 磷化氢浓度检测 投药结束24小时后,使用EC-80型磷化氢检测仪和比长式磷化氢快速气体检测管两种方法对比检测。

用比长式二氧化碳快速气体检测管检测二氧化碳浓度。

以后每隔24小时检测一次,每次检测前排空测气管内的气体。

3 结果与分析
311 压力衰减法测定PVC 密封粮垛的气密性
每个密封垛进行了4次压力衰减的重复试验,结果表明,同垛每次的压力衰减时间基本上一致,呈现出较好的重现性。

5面密封粮垛的气密性较差,压力半衰期仅27秒。

6面密封粮垛的气密性比5面密封的有所改善,压力半衰期为88秒。

上述结果表明,不论是5面封粮垛,还是6面封粮垛。

其压力半衰期均没有达到5推荐用于东盟地
区粮食的熏蒸指南)))P H 3熏蒸操作手册6(1990)的气密性标准,即t 1/2>10分钟的最低标准。

其原因可能是:(1)PVC 薄膜本身有砂眼;(2)PVC 薄膜焊接可能不够严密;(3)入气管和P H 3测气管等与PVC 薄膜连接不严密。

其它的气密性研究结果为:武增强(1990)报道了立筒仓压力从300Pa 降到0Pa 时间仅
为10秒。

胡冬生报道立筒仓压力从2000Pa 降到1000Pa,t 1/2为45秒。

张承光(1995)介绍了天津市的立筒仓气密性标准,t 1/2为60秒。

张来林(1994)报道立筒仓t 1/2为23秒。

根据我国的储粮设施情况和目前所采用的PH 3熏蒸密封情况,要达到东盟地区的气密性标准,可能还有一定的难度,因此亟待根据中国的国情进行深入的研究,制定PH 3熏蒸的合理的气密性标准,从而使PH 3
熏蒸走向标准化和现代化。

图2 5
面封粮垛的磷化氢浓度变化
图3 5面封粮垛的二氧化碳浓度变化
312 PH 3和CO 2浓度变化
31211 5面封粮垛 PH 3浓度变化情况详见表2和图2。

粮垛内上下层PH 3气体浓度在第1天和第2天分布不均匀,下层高于上层,P H 3浓度在第2天最高,为01322mg/L,经过22天,浓度逐渐降低到PH 3检测管检测不到的水平,下降趋势表现出线性关系。

CO 2气体浓度变化情况详见表2和图3。

与PH 3气体的结果基本一致,第1~4天上下层分布不均匀,下层比上层的浓度高,最高为4%。

31212 6面封粮垛 表3和图4为PH 3浓度变化的情况,垛内上、下层浓度在第1天和第2天分布不均匀,下层稍高,而后分布很均匀。

PH 3浓度在
第2天最高,为01336mg/L,27天时,浓度降到PH 3检测管检测不到的水平。

浓度下降的趋势,基本上呈线性。

CO 2浓度变化情况详见表3和图5,其变化趋势与PH 3气体基本相同,下层CO 2在第2天时最高为4%,也是在27天时,C O 2降至检测管检测不到的水平。

31213 两个密封垛的熏蒸结果比较 表4为两种密封条件下的参数比较。

由于两种密封垛的压力半衰期不同,5面封垛最短为27秒;6面封垛为88秒。

两个粮垛施入相同剂量的AlP,PH 3的Ct 值和保持时间的顺序与t 1/2相同。

5面封垛的Ct 值为7712mg.h/L,保持时间为22天;6面封垛的Ct 值为10313mg.h/L,保持时间27天。

参数变化趋势随t 1/2的变化而变化,t 1/2增加,Ct 值也增加,保持时
间也增加。

表2 5面封粮垛气体浓度变化情况时间(d)磷化氢浓度(mg/L)上层下层二氧化碳浓度(%)上层下层201280013223154103012800128031841040128001280410410501280012803194106012660126631731870123801238314315801210012103123129011960119631031110011680116821821811011540115421621612011400114021421413011260112621221214011120111221021015010980109811811816010700107011611617010560105611311318010420104211011019010280102801701720010140101401401421010070100701101122
01000
01000
010
01
图4 6面封粮垛的磷化氢浓度变化
313 杀虫效果
试验结束后,取出试虫笼及试虫,在试验室以25e 、70%RH 的条件下培养,14天后检查试虫的死亡率。

结果表明磷化氢处理两垛内的3种试虫全部死亡,对照组的试虫生活正常。

本试验取得了较好的防治效果。

试验结果表明t 1/2可以很好地代表PH 3熏蒸对粮垛气密性的技术要求,以t 1/2为粮垛P H 3熏蒸的气密性标准参数是实用而且可行的。

t 1/2越大,粮垛气密性就越好,PH 3熏蒸时间越长,杀虫效果也越好。

同时可以延缓和防止储粮害虫对P H 3抗药性的发生和发展。

这方面还需进一步的深入研究,为
我国PH 3熏蒸储粮害虫制定合理的气密性标准提供更多的理论依据。

表3 6面封粮垛气体浓度变化情况时间(d)磷化氢浓度(mg /L)上层下层二氧化碳浓度(%)上层下层201294013363154103013010130141041040130101301410410501287012874104106012870128731931970127301273317318801259012593163179012450124531531610012310123131431411012170121731231212011890118931131113011750117521921914011610116121721715011540115421621616011330113321421417011190111221221218011050109821021019010910109111911920010910109111611621010700107011411422010560105611211223010420104211011024010280102801701725010140101401401426010070100701101127
01000
01000
010
010
表4 两种密封条件下的参数比较
t 1/2(秒)t 1/2比值Ct 积(mg.h/L)熏蒸时间(天)
5面封粮垛2717712226面封粮垛
88
312
103126
27
图56面封粮垛的二氧化碳浓度变化参考文献
1东盟地区粮食局和澳大利亚国际农业研究中心编.推荐用于东盟地区粮食的熏蒸指南.1990
2赵英杰等.浅谈筒仓的熏蒸方法及对筒仓气密性要求.粮食储藏,1997,26(4)3~8
3武增强,杨杨等.粉剂磷化铝随粮入仓熏蒸筒仓试验.粮食储藏,1990(1)45~50。

4胡齐生等.中型立筒仓共用管道熏蒸杀虫通风降温试验
报告,天津塘沽区粮食局
5张承光.立筒仓安全储粮的条件探讨.粮食储藏,1995(5 ~6),52~55
6梁权.磷化氢熏蒸基础研究进展与应用.粮食储藏,1994 (2,3增)24~33.
7张来林等.筒仓环流熏蒸杀虫方法的研究粮食储藏, 1994,23(4)7~11.
STUDIES ON RELATIONSHIP BETWEEN GASTIGHTNESS AND PH3CONCENTR ATION
Liu Zhenyong Fan Lei Zhou Xiaojun Wang Songye
(Xinglong State Grain Storage,Zhengzhou450053)
Cao Yang Wang Dianxuan
(Zhengzhou Institute of Technology450052)
The e xperiments of pressure test and monitoring of phosphine and carbon dioxide concentration,and the effectiveness of killing three insects(Sitophilus zeamais,S.oryzae,Tribolium castaneum)were carried out in two stacks of bagged corn which covered on five and six sides with P VC sheeting of0118mm thick respec tively.The results indicated that the higher the gastightness in the stacks was,the longer the pressure decay and maintaining time of fumigant were.At the conditions of the experiments the tested insects were killed completely.
Keywords:phosphine,fumigation,gastightness,concentration。