蒸汽漂移与逆温的关系是什么?

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关于Tom Wolf (Nozzle_Guy)

Tom Wolf总部位于SK的萨斯卡通,在喷涂业务方面有33年的研究经验。他在曼尼托巴大学获得植物科学学士学位(1987年)和硕士学位(1991年),并在俄亥俄州立大学获得农学博士学位(1996年)。Tom专注于以研究为基础的实用建议,以提高生产者的效率。

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漂移症状可能需要几周的时间才能发现,为了找出原因,人们需要在有关应用过程中重建条件。风向是最简单的。但当我们考虑逆温、波动、平静条件等因素,以及其他用来解释农药运动的因素时,它很快就会变得相当混乱。

让我们回顾一下农药如何移动以及为什么移动。

农药脱靶的主要方式有六种。

  1. 使用时液滴漂移;
  2. 应用时或之后的蒸汽漂移;
  3. 农药施药后在水中的移动(降水或径流);
  4. 应用后去除植物表面的残留物;
  5. 施用后的含农药土壤移动;
  6. 喷洒在另一个地点的农药残留。

每当我们在不属于它们的地方发现农药时,通常首先是由该除草剂特有的植物症状表明的,我们需要找出可能的原因,并采取措施防止这种情况再次发生。我们将关注上述列表中的前两项,因为这两项是最常见的。

液滴漂移:喷雾器喷嘴产生的液滴大小从5到1000 μ m,有些高达2500 μ m。所有的喷嘴,甚至是推荐给麦草畏应用的古老的低漂移喷嘴,都将有一部分体积在可漂移的液滴中,比如说,小于150到200微米。对于低漂移的喷雾,这一比例确实非常低,仅占总喷雾量的百分之几。对于常规喷嘴,如果使用高压,可漂移分数可能为10 - 20%或更多。

微小的液滴本身没有能量,随着它们释放到的气团一起移动。如果刮风,它们会顺风移动。如果空气是湍流的,它们就会上下移动。如果大气稳定,浮力部分就会停留在高空并集中。所以为了了解它们的运动,我们需要了解大气。

蒸汽漂移:有些化学物质本身就易挥发。这意味着它们根据温度自行从液体或固体相转变为气相。水就是一个很好的例子,它的挥发性很强。它还能升华,这意味着它可以直接从固体转化为蒸汽,而不需要经过液相。其中一个例子就是冰箱燃烧,由于水以蒸汽的形式逸出,冰块会收缩。

挥发性农药也可以升华。当液滴落在树叶或土壤上时,很大一部分液滴被吸收或吸附。部分叶片表面可能会干燥。这些剩余的固体在使用后可以挥发(形成蒸汽)数小时或数天。蒸发速率由两个因素驱动:(a)该物质在大气中的背景蒸汽压,(b)化学物质所依附的物体的表面温度。对于水,大气蒸汽压可以用相对湿度表示。当大气中已经充满水时,液滴蒸发得更慢。

农药蒸发主要是由表面温度驱动的。农药在空气中的背景浓度远低于饱和,没有影响。农药的蒸发不直接受相对湿度的影响,因为蒸汽压是相互独立的。换句话说,无论相对湿度是30%还是100%,大多数活性成分的蒸发速率都是一样的(实际上比这更复杂一点。看到蒸发注意事项在本文底部)。这是要考的,孩子们。

通过选择低挥发性农药和在较冷的天气施用,可以最大限度地减少蒸汽损失。我们还需要注意天气预报,如果预报明天或后天天气炎热,就避免喷洒农药。

有时,降雨会影响水蒸气的流失,促使农药释放到大气中。这种行为可以用化学物质的亨利定律常数来预测。

反转:湍流有两种类型,机械性和热性。机械性乱流是空气在移动过程中遇到摩擦而产生的。更高的物体和更强的风会导致更大的机械乱流。这种乱流产生了小漩涡,使不同的大气层相互交流,并上下传递动量和内容。更多的机械湍流意味着更多的混合,更多的沉淀和污染物的稀释。换句话说,随着较大的机械湍流,漂移粒子的下风影响减小。每当有风的时候,无论是白天还是晚上,都会发生机械乱流,它往往会抵消热乱流。

热乱流比机械乱流更有利于污染物的扩散。在太阳对地球表面加热的驱动下,低层大气比高层大气要温暖得多。通常,你走得越高,大气温度就越低(约为1°C/100米,称为干绝热递减率),但当天气晴朗时,梯度就会更大。换句话说,它冷却得更快是因为地面的空气更温暖。

热效应使大块的空气上下移动,我们称之为不稳定或者一个动荡不安的的气氛。当一团团空气在很远的距离上起落时,我们就会得到一种强大的稀释作用,这种稀释作用通常与微风有关,但在平静的条件下也会发生。不稳定的大气能很好地分散漂移,使其顺风影响最小化。这种情况只会发生在白天,在晴天时效果最好,而在晚上几乎不会发生。

顺便说一下,a中性大气发生时,空气冷却速率与高度等于上述绝热递减率。中性大气可以出现在下雨前的阴天或刮风的夜晚。在中性大气中没有热效应,唯一的分散是由于机械湍流(有风的条件)。

一个稳定的气氛(反演)在没有太阳加热土壤的情况下发生。换句话说,它只会在太阳低垂或晚上发生。在这种情况下,土壤冷却下来,寒冷的土壤冷却附近的空气。结果,空气温度随着海拔升高而升高。由于空气随海拔升高而冷却是正常的(在前面提到的干绝热圈率下),温度分布现在是……相反的。因此得名“反转”。需要明确的是(孩子们,把这个写下来,这在考试中),逆温描述的是一种大气状态,在这种状态下(潜在)温度随着海拔的升高而升高。就是这样。它很少发生在白天,但在晴朗的夜晚很常见。(顺便说一下,“潜在温度是由其正常冷却速率随高度而调整的温度。 To have thermal effects, the rate of cooling needs to be different from this rate.)

大气被称为稳定的,因为没有热混合。航空包裹不动。悬浮粒子,如微小的液滴,保持不变。漂移云保持集中,强大。如果你生了火,烟就会缭绕。凉爽、稠密的空气靠近地面,横向移动非常缓慢,在倾斜的环境中,可能会像水一样往下坡跑。这种情况很危险,因为它可以将农药颗粒或蒸汽移动很远的距离而不被稀释或分散。另一个危险是,夜间相对湿度较高,会延迟水滴的蒸发。他们保持强大。

总而言之:农药在大气中移动,并被机械,特别是热,湍流迅速稀释。这就是为什么我们喜欢在阳光明媚、微风和煦的日子里进行喷雾应用,这会使产品朝着可预测的方向移动,并迅速稀释沿途的任何漂移。我们通过常用的措施来最大限度地减少粒子漂移,如使用低臂、保护盾、慢速行驶和粗喷。我们避免在炎热天气或之前喷洒挥发性农药,以尽量减少蒸汽漂移的风险。我们在大气稳定(逆温)时不使用农药,这通常是指在晴朗的夜晚,从日落前到黎明后。

好的,这是最基本的。现在让我们探讨一些常见的问题。

  1. 所有农药都能以颗粒和蒸汽的形式移动吗?所有通过喷嘴雾化的农药都能以颗粒的形式移动。只有被认为是“挥发性”的农药才能形成大量的蒸汽并以这种形式移动。麦草畏具有挥发性。新的麦草畏配方,如Xtendimax, FeXapan和Engenia的挥发性比旧的配方要小得多,但它们仍然能够以蒸汽的形式移动。草甘膦和许多其他农药不被认为是挥发性的,也不知道会引起蒸汽漂移。
  2. 逆转录仅仅是麦草畏的问题吗?反转对所有农药的液滴漂移影响相同。关键的区别在于任何给定的液滴或蒸汽云所能造成的危害程度。麦草畏在极低剂量下可以危害传统大豆、许多蔬菜作物以及许多树木和灌木。这意味着即使是微弱的逆温或少量的漂移也会对远距离造成巨大的伤害。相比之下,大多数其他产品在如此小的剂量下对我们的大多数作物都没有那么大的危害(原谅我,我是在概括)。微小的数量可能永远不会被注意到,但它们确实存在。麦草畏让我们注意到这些微小的量。
  3. 蒸汽漂移仅仅靠逆序运动吗?不,虽然它的运动在逆温状态下更具破坏性。在热天,当树叶或土壤表面含有挥发性产物时,刚喷洒过的树冠上方会形成蒸汽漂移云。在阳光明媚的日子(没有逆温),这种蒸汽可能会在顺风处迅速消散,与非目标植物的敏感性相比,随着距离的增加,造成的损害逐渐减少。但是到了傍晚,这种分散(由热乱流引起)在太阳落山时结束,大气变得稳定。现在,作物上方残留的蒸汽云不再被稀释,并可能根据土地的坡度或非常轻柔的晚风向不可预测的方向移动。这种移动可能是重大的,在某些情况下可以延伸数英里,并可能在途中造成伤害。
  4. 应用后多久会发生蒸汽漂移?在大多数情况下,随着农药被植物吸收、代谢、转化为非挥发性形式等,蒸汽损失迅速减少,并可能在几天内消失。对于某些产品,轻微的降雨事件可以释放一波新的蒸汽漂移,因为根据亨利定律常数,这些产品宁愿是蒸汽而不是溶解在水中。
  5. 有些产品会比其他产品漂移得更远吗?是也不是,但基本上不是。喷雾漂移是由大气中液滴的行为所控制的物理过程。液滴的直径决定了它的质量,这个质量控制着液滴沉淀到地面的时间。在液滴中溶解或悬浮的物质与这种行为无关。但有两个关键的例外情况需要考虑。首先,我们知道,即使通过相同的喷嘴雾化,一些配方产生的细液滴也比其他配方多。在任何给定的距离上,大量的小液滴都会造成更多的漂移损伤,并进一步延伸到顺风处。其次,一些配方改变了水滴蒸发水分的速度。因此,在顺风处移动的液滴可能会更快地收缩,实际上使它们更容易漂移,并导致它们在顺风处移动得更远。相同大小的液滴漂移相同的距离,但液滴大小会发生变化。 Question for the final: If you spray dicamba and glyphosate on the same day using the same nozzle, and the formulation has no impact on droplet size or evaporation, which one drifts further over a soybean crop? The answer is at the bottom of this article.
  6. 平静的条件是否表明逆温?逆温被定义为温度剖面,而不是风况。但这两者是有联系的。逆温在平静条件下最为明显,持续时间也最长,而且由于逆温抑制了大气混合,逆温确实阻止了有风的上层大气到达地面。但在中午的时候,它可能会很平静,气氛不稳定。平静的条件消除了机械乱流,因此减少了喷射云的扩散。风平浪静也是不可取的,因为风平浪静之后的风通常在方向、强度或持续时间上是不可预测的。所以在它完全平静的时候喷洒不是一个好主意,即使是在晴天。
  7. 逆温在白天会发生吗?是的,但是很少见。有时,一个大的冷空气团移动到一个区域,比如从一个冷的水体,把热空气推到它上面。所以从技术上讲,地面的空气比上面的空气更冷,抑制了通过帽层的扩散。另一种情况是在蒸腾植物冠层顶部形成逆温层。地面的空气是温暖的,当作物从叶子中蒸发水分时,空气会突然冷却。空气温度随着海拔升高而升高,然后按照预期的剖面再次冷却。所以我们有一个薄层,垂直混合被抑制。这是最常见的密集,厚实的冠层,在炎热的日子里有足够的土壤水分。
  8. 每晚都有反转吗?不。云层的覆盖抑制了土壤的快速冷却,土壤层的空气保持温暖的时间更长。风将冷气层与暖气层混合在一起,返回到一个更中性的状态。逆温最有可能出现在无风的晴朗夜晚。最近密苏里州和北达科他州的逆温频率数据表明,逆温在大多数夜晚都会发生,但频率取决于位置。
  9. 漂移可以消除吗?是的,我们可以通过将喷雾雾化成足够大的液滴(或用于载体颗粒上的干土壤活性产品)来消除喷雾漂移,以抵抗风的移动。我们需要确保绝对不会产生细小的液滴或颗粒,并且它们在应用后不会脱落。这将需要不同的雾化器和更大的水量,可能还需要新的佐剂。有些人会认为,通过屏蔽或空气辅助保护细液滴也可以消除漂移,但同样,保护需要100%。漂移控制一直不是一个足够高的优先级,这些技术的发展和应用。蒸汽漂移可以通过不使用挥发性产品来消除。

农药在大气中的移动是复杂的。但农药并不仅仅因为蒸汽或液滴的漂移而移动。在调查受影响的油田时,要考虑所有的选择。让我们共同努力,更好地了解农药的流动并加以预防。

答:两者漂移相等。但假设大豆对这两种除草剂都敏感,麦草畏的损害将出现在更下风的地方,因为大豆对这种除草剂更敏感。这并不意味着它漂移得更远。

蒸发注意事项:关于相对湿度对蒸汽损失的作用有一些讨论。虽然我们说过RH在农药的挥发性中没有直接的作用,但我们需要限定这一点。

许多杀虫剂溶于水。在低RH时期,更多的水流向植物或土壤表面,这可能会携带溶解的农药。可以蒸发的农药的供应因此得到补充。

(b)蒸发是由温度和源与大气之间的浓度梯度驱动的。在静止空气中,最接近蒸发表面的空气层与蒸发的农药最集中,进一步减缓蒸发。空气流动会使这些层消失,增加蒸发的速度。

(c)某些除害剂可能会发生共蒸馏。这意味着溶解在水中的农药可能会随水蒸发,释放到大气中。当共蒸馏时,低RH也会增加农药损失。

关于这些现象,我们还有很多要了解的,特别是当它影响到新的配方时。

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