臭氧熏蒸對儲品害蟲的防治作用

       農產品的有效管理對于收獲后儲存至關重要。臭氧具有很重要的氧化特性，是一種新興的熏蒸劑，用于控制昆蟲和害蟲。本著這種精神，本研究的重點是發現臭氧作為替代熏蒸劑在谷物儲存、水果、蔬菜和香料中的有效性，從而在大多數昆蟲物種中實現了 99% 的死亡率。討論了昆蟲滅活機制、對死亡率的影響、散裝儲存的挑戰和質量變化的好奇研究。臭氧與其他化學熏蒸劑和技術的簡要比較證實了臭氧作為一種更環保的替代熏蒸劑的深刻用途。

臭氧的產生和熏蒸法

       由于臭氧既不能儲存也不能運輸，它必須在現場生產。常用的臭氧生成方法有紫外線輻射法、電暈放電法和電解法。工業臭氧產生使用高壓放電或無聲放電。高壓放電法使氧分子分裂成氧原子，氧原子與氧分子結合形成臭氧。通常，臭氧熏蒸裝置由氧氣濃縮器、臭氧發生器、熏蒸室、臭氧分析儀和臭氧破壞器組成，如圖1所示。氧氣濃縮器利用彈簧吸收原理，將氧氣輸送到臭氧發生器。使用臭氧生成方法，產生氣態臭氧，如果熏蒸室應緊密關閉，則將其送入熏蒸室。連接在箱體頂部的臭氧分析儀用于測量箱體內的臭氧濃度。熏蒸室內的臭氧熏蒸采用空腔臭氧熏蒸和臭氧沖洗處理兩種方式進行。在真空熏蒸中，臭氧氣體在一定的暴露周期內只會被熏蒸一次。而在臭氧沖洗處理中，氣體在暴露期間以恒定間隔被通入熏蒸室。采用閉環熏蒸系統，可以保持糧倉內的臭氧濃度。

       在該系統中，熏蒸劑通過倉內的谷物團塊，在整個團塊中循環，并在再循環的出口捕獲，從而保持熏蒸劑。基于這一原理，創建了一個模型，在這個模型中，將較低濃度的臭氧與空氣混合，供應給靜壓室，以去除昆蟲、害蟲和霉菌。含臭氧的空氣被移動到頂部空間，起到熏蒸劑的作用。臭氧的濃度也保持在底部，以防止昆蟲和害蟲的進入。頂部空間的多余空氣從筒倉排出，作為熏蒸劑送到下一個筒倉。另一種有效的熏蒸模型由一個中心管組成，該管以串聯方式布置穿孔徑向管，均勻地將臭氧分布在整個顆粒質量中。這一概念減少了將昆蟲從貯藏筒倉中取出所需的濃度和時間。

臭氧熏蒸劑對儲品害蟲的防治作用

       臭氧已被成功地用作對付儲藏產品昆蟲的很好替代熏蒸劑。關于使用臭氧作為商業熏蒸劑的綠色替代品的各種工作已經進行了研究。臭氧熏蒸可以殺死內部和外部的昆蟲。外來昆蟲中很少有甲蟲，如粟米蟲和粟米蟲。內部昆蟲包括象鼻象和等象鼻蟲。由于臭氧對昆蟲是有毒的，當臭氧濃度發生變化時，直接反映了昆蟲的呼吸速率。表1列出了以谷物為食的各種昆蟲的臭氧暴露時間和臭氧濃度及其對臭氧的顯著影響。昆蟲的生命階段對臭氧的效果有影響。

       與蛹、幼蟲和卵相比，成蟲對臭氧更敏感。在較低的臭氧濃度為70ppm的條件下，小麥食粉螟成蟲對臭氧的敏感性更高，暴露4天的很低存活率為0.027，死亡率為99%。然而，當同一只昆蟲暴露在濃度為0.42 g/ m3的臭氧中時，遇到了臭氧的延遲毒性效應。這一現象在另一種小麥食蟲Tribolium castaneum中首次報道;假設，延遲毒性可能是由于暴露于臭氧后基因表達變化和DNA損傷。由此可見，長時間低濃度暴露可有效降低小蠹成蟲的成蟲后代產量。通常被稱為卷煙甲蟲的卷煙甲蟲會對儲存的產品造成毀滅性的破壞，比如谷物商品、香料和煙草。作為零售商店中常見的甲蟲，它們對臭氧很敏感，并表現出像Rhyzopertha dominica和Tribolium castaneum一樣的延遲毒性作用。幼蟲階段更容易感染，并且發現卵更具耐受性。而在面粉甲蟲、castaneum Tribolium和confusum Tribolium野生型菌株中，較老的幼蟲期和蛹對臭氧的耐受性更強，成蟲和幼蟲在儲存一個月后0.25至7小時的不同暴露時間內對45 ppm濃度的臭氧脆弱。赤潮蟲幼蟲期易感，死亡率為74%;與此同時，另一種儲藏產品昆蟲庫氏Ephestia kuehniella在成蟲、蛹和幼蟲階段的死亡率達到99%，而62.5%的卵僅被殺死。22 ppm濃度下，小蠹蛾幼蟲也易感染，死亡率達到99%。

       當幼蟲暴露于直接和連續的臭氧處理時，可以達到死亡。由于時間和臭氧濃度的影響會影響昆蟲的死亡率，因此需要較高的臭氧濃度和較長的暴露時間才能使蘇里南稻瘟蟲成蟲和庫氏Ephestia kuehniella幼蟲完全死亡。用同樣的條件對貯藏豆科植物，特別是綠豆中另一種重要的貯藏產品昆蟲——斑紋斑萼蟲(Callosobruchus maculates)的死亡率達到99%，劑量范圍為500 ~ 1500 ppmv，暴露時間約為120 ~ 1800分鐘。然而，這種昆蟲的蛹具有耐受性。臭氧熏蒸對稻谷中昆蟲的遷移也有影響。較高的臭氧濃度降低了昆蟲穿過顆粒的機動性和速度。這是在小麥象鼻蟲中首次觀察到的。綜上所述，臭氧處理在儲糧昆蟲中的應用表明，高濃度和高暴露時間對昆蟲的殺傷作用至關重要，其中生命階段起著重要作用。因此，臭氧熏蒸雖然對昆蟲有害，但對儲存的谷物也有殺菌劑的作用。研究了氣態臭氧對小麥真菌滅活的作用，并得出結論，臭氧劑量與孢子的滅活成正比，其中0.33 mg (g wheat minute)?1足以滅活96.9%的真菌孢子。