Что такое адъюванты и когда они нужны?

Адъюванты делятся на ПАВ, масла, подкислители, буферы и др. Адъюванты работают на трёх основных направлениях:

• регулирование химического взаимодействия компонентов в растворе баковой смеси;
• изменение физического взаимодействия действующего вещества с целевой поверхностью (лист);
• усиление проникновения действующего вещества в целевой объект.

Адъюванты влияют непосредственно на два параметра рабочего раствора — эмульгирование и последующий размер капель.

Эмульгаторы — поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые позволяют активным и инертным материалам сосуществовать в стабильном растворе и обычно содержатся в формуляции препаратов, особенно когда действующее вещество нерастворимо в воде.

Подбор правильного адъюванта должен решить проблемы стабильности раствора, качественного нанесения на лист и проникновения через кутикулу. Как тип, так и размер гидрофильных (водорастворимых) и липофильных (жирорастворимых) компонентов ПАВ могут влиять на качество распыла, размер и отскок капель, испарение и поглощение препарата листьями.

Обычно при применении в баке смешивается более одного пестицида, что требует определённого компромисса при выборе ПАВ: адъюванты, повышающие поверхностное натяжение растворов, будут уменьшать размер капель (что приводит к повышенному сносу и испарению при обработке, особенно при температуре выше +25 °С). Длинноцепочные полимеры, используемые для «утяжеления» капель и снижения сноса, в большинстве случаев низкоэффективны, и поэтому пользователям лучше использовать правильно подобранные форсунки, работать при низком давлении для получения желаемого размера капель и проводить обработки в нежаркую и безветренную погоду.

Таким образом, на качество нанесения влияют следующие факторы с примерным вкладом:

1. Правильный выбор форсунок — 50%.
2. Добавление ПАВ — 30%.
3. Выбор формуляции препарата — 20%.

Капли с высоким поверхностным натяжением будут с большей вероятностью отскакивать от целевых поверхностей, в то время как капли с более низким поверхностным натяжением будут удерживаться на поверхности листа.

ПАВ снижают поверхностное натяжение распыляемой капли, перемещаясь на её поверхность, где они образуют внешний слой. Поверхностное натяжение уменьшается до тех пор, пока концентрация ПАВ не достигнет критической, после которой дальнейшее его добавление в раствор уже не даёт эффекта, и может привести даже к отрицательным последствиям для растений: капли могут стекать с целевой поверхности по мере слияния между собой или даже вызывать ожоги. С другой стороны, более мелкие капли имеют меньшую скорость и меньшую энергию удара при контакте с поверхностью листа, проникают глубже в травостой.

Снижение поверхностного натяжения не всегда приводит к повышению эффективности: для гидрофильных гербицидов (например, глифосат), которые медленно проникают в лист, более выгодна крупная капля, которая не растекается и испаряется медленнее, позволяя увеличить время пребывания на поверхности листа.

Проникновение гербицидов, таких как глифосат, происходит за счет простого процесса диффузии через кутикулу листа, поэтому вспомогательные вещества, которые задерживают высыхaниe капли, часто улучшают контроль.

Некоторые вспомогательные вещества (в частности, масла и ПАВ) также могут увеличивать перемещение пестицидов через кутикулу растения или насекомого, физически разрушая или растворяя воскообразную поверхность. Для улучшения проникновения пестицидов по этому пути пестицид должен быть растворим в адъюванте. Соответственно, липофильный адъювант будет лучше всего работать с липофильным действующим веществом, а гидрофильный — будет помогать гидрофильному.

Это свойство некоторых адъювантов разрушать кутикулу может усилить повреждение целевой культуры в виде фитотоксичности. Более быстрое поступление или больший общий объем пестицида, поступающего в растение, может привести к химическим ожогам листьев. Кроме того, разрушение клеточных мембран, которое могут вызывать некоторые растительные масла, при воздействии тепла или ультрафиолета на поверхности листьев, может также привести к фитотоксичности, даже в отсутствие каких-либо пестицидов.

ПАВ состоят из двух функциональных частей — гидрофильной полярной группы, соединенной с липофильной группой с длинной цепью. ПАВ могут быть анионными (отрицательный заряд), катионными (положительный заряд), амфотерными (несут как положительный, так и отрицательный заряд) или неионными (без заряда).

В последние годы были разработаны эффективные ПАВ на основе трисилоксанов (кремнийорганические соединения).

В качестве адъювантов масла:
· усиливают проникновение системных пестицидов в растения и насекомых;
· уменьшают испарение капель;
· продлевают срок активного действия некоторых гербицидов, инсектицидов и фунгицидов на поверхности растений за счет снижения скорости высыхания капель.

Масла также используются в качестве растворителей для формуляций УМО (ультрамалообъёмное опрыскивание).

Растительные масла обычно эмульгируются и гербициды, такие как атразин или клетодим и большинство сложных эфиров, являются более липофильными и, как правило, усиливаются за счет добавления масляных адъювантов.

Подкислители обычно основаны на запатентованных смесях кислот (в основном пропионовой, но также фосфорной, угольной и других) или производных фосфатных эфиров. Многие подкисляющие адъюванты состоят из смеси неионных ПАВ или липидов растительного происхождения.

Например, поглощение и транслокация 2,4-Д прoисхoдит эффeктивнee при рН рабочего раствора ниже 6. Это было замечено, и многие фермеры захотели подкислить рабочий раствор при гербицидной обработке. Но, глифосат сам по себе является эффективным подкислителем при добавлении в воду с нейтральным или щелочным рН и обычно может снизить рН примерно до 5 (оптимальный рН для активности глифосата) без добавления какого-либо подкисляющего адъюванта. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо проверять рН рабочего раствора.

Фосфорорганические инсектициды подвергаются щелочному гидролизу (то есть разлагаются в щелочной среде), и в этом случае использование подкислителей и буферов является очень эффективным. С другой стороны, подкисление рабочего раствора не всегда может быть эффективным: например, 2,4-Д или большинство сульфонилмочевин распадаются на неактивные ингредиенты, когда рН рабочего раствора опускается до 5.

Вода с высокой щелочностью часто является жёсткой водой, содержащей высокие уровни ионов кальция, магния и бикарбонаты. Присутствие этих ионов резко снижает эффективность глифосата и обычно является более распространённой причиной снижения эффективности, а не высокого рН.

Некоторые кислоты (соляная, азотная и уксусная) снижают рН, но они не помогут решить проблему потери эффективнoсти глифocaтa при использовании жёсткой воды.
Многие из коммерчески доступных «буферных агентов» основаны на производных фосфорной кислоты. Фосфорная кислота не только снижает рН, но и может быть полезна для связывания лишнего кальция и магния из раствора.

Было показано, что сульфат аммония (NH₄)₂SO₄ повышает эффективность некоторых гербицидов на основе солей (глифосат, 2,4-Д, МЦПА, пиклорам, бентазон, имазетапир), часто используется с клетодимом, имидазолиноном и феноксигербицидами. При этом гранулированный сульфат аммония непригоден в качестве адъюванта к продуктам из глифосата, поскольку алюминий, часто используемый в процессе гранулирования, антагонистичен глифосату.

Поэтому комбинированные адъюванты, содержащие сульфат аммония в жидкой форме вместе с ПАВ или смесями масло + ПАВ, становятся все более популярными в качестве многоцелевых адъювантов.

По определению, жесткая вода содержит повышенные уровни катионов. Часто это происходит из-за высокого содержания карбоната кальция (CaCO3), однако другие положительно заряженные ионы, такие как натрий, марганец, алюминий или железо, также могут способствовать жёсткости воды.

Глифосат-кислота — это форма глифосата, которая обладает гербицидной активностью. Однако глифосат-кислота обладает очень низкой растворимостью и плохой способностью проникать через восковую кутикулу, поэтому она сформулирована в виде соли (например, распространены соли изопропиламина, калия или монoaммoния). Глифoсaт в этих формах обладает повышенной растворимостью и проникновением в листья по мере высыхания капли.

В жёсткой воде (с высоким содержанием кальция) некоторые молекулы глифосата соединяются с катионом кальция с образованием соли глифосата кальция. Растворимость глифосата кальция очень низкая, что снижает его проникновение через кутикулу листа.

Добавление сульфата аммония в бак опрыскивателя перед добавлением глифосата приводит к образованию сульфата кальция, удаляя доступный кальций из раствора. Важно, чтобы сульфат аммония полностью растворился в баке, прежде чем добавлять глифосат.