熏蒸的基本概念

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l 熏蒸
 熏蒸是指借助于熏蒸劑這樣一類化合物,在一定的時間和可以密閉的空間內將有害生物殺滅的技術或方法。因此,熏蒸是以熏蒸劑氣體來殺滅有害生物的,它強調的是熏蒸劑的氣體濃度和密閉熏蒸時間。煙霧劑和氣霧劑不是氣體,所以利用煙霧劑和氣霧劑來進行除害處理的方法不是熏蒸。
 2 熏蒸劑
 指這樣一類化學物質,它們在一定溫度和壓力下,能夠保持氣態且維持將有害生物殺滅所需的足夠高的氣體濃度。
 3 熏蒸劑氣化
 熏蒸劑從液態變成氣態的過程,就是熏蒸劑的氣化。熏蒸劑氣化速度與熏蒸劑的沸點和氣化潛熱有關。
 4 熏蒸劑的沸點
 指液態熏蒸劑迅速轉變成氣態時的溫度。有機化合物的沸點與它的分子量有密切的關系,分子量越大,沸點越高。在常用熏蒸劑中,澳甲烷和硫酞氟的沸點例外(澳甲烷分子量94.95 ,沸點3.56 ℃ ;硫酞氟分子量102.6 ,沸點-59.2 ℃ )。
 5 熏蒸劑的氣化潛熱
 氣化潛熱是以每氣化一克液體所損耗的熱量(卡)來表示的。如環氧乙烷和澳甲烷的氣化潛熱分別是139 卡/克和61 卡/克。
 6 熏蒸劑氣體的擴散與穿透
 ( l )熏蒸劑氣體的擴散:在一個溫度和壓強都處處均勻的混合氣體體系中,如果有某種氣體成分的密度不均勻,則這種氣體將由密度大的地方向密度小的地方遷移,直到這種氣體成分在各處的密度達到均勻一致為止。氣體由密度大的地方向密度小的地方的遷移就叫擴散。
 擴散速度與氣體密度梯度及擴散系數成正比。擴散系數則與氣體本身的勝質有關,分子量大的氣體,其密度也大,但擴散系數小。一般來說,氣體的擴散速度與它的密度的平方根成反比,也就是說,分子量越大的氣體,其擴散速度也越緩饅。例如,澳甲烷氣體,當被引入一個密閉空間后,其下沉速度要比水平擴散速度大得多;當其下沉后,氣體向上遷移的速度就變得非常緩漫。因此在一定時間內,如果沒有外力的推動,澳甲烷氣體在密閉空間內是很難達到均勻分布的。這就是所謂的澳甲烷氣體在密閉空間內的分層現象。擴散速度與溫度成正比。溫度越高,擴散速度越決。如果在引入密度較大的熏蒸劑氣體進入密閉空間的同時就使其與空氣充分混勻,那么熏蒸劑氣體分子下沉的速度會變得非常緩漫,其原因是熏蒸劑氣體與空間混勻后,不再存在熏蒸劑氣體分子的遷移擴散,而只有因熏蒸劑氣體比重比空氣大而引起的下沉運動。這種下沉運動一方面速度較低,另一方面由于熏蒸劑氣體的下沉運動引起了與空氣之間的內摩擦(又叫粘滯),而阻礙了熏蒸劑氣體的進一步下沉。所以在投藥過程中,利用空氣循環等方法使熏蒸劑氣體在被引入密閉空間的同時就與空氣混勻是非常重要的。
 ( 2 )熏蒸劑氣體的穿透:熏蒸劑氣體的穿透指熏蒸劑氣體由被熏蒸貨物的外部空間向內部空間擴散(遷移)的過程。熏蒸劑的穿透能力和速度要受到很多因素的影響。熏蒸劑氣體濃度越高,穿透的能力越強,穿透速度也越決;熏蒸劑的分子量越大,自上而下的沉降速度越決,但在貨物內部的水平擴散勝較差;熏蒸劑的沸點越高,穿透勝越差,吸附勝增加。貨物本身的勝質也與穿透勝有密切的關系。貨物的比表面積、含水量、含油量以及緊密結合程度等,都可以通過影響熏蒸劑氣體分子的運動速度和對熏蒸劑的吸附,造成熏蒸劑氣體濃度不同程度的下降,而影響熏蒸劑氣體的穿透勝及穿透速度。貨物內部溫度的均勻程度也能影響熏蒸劑氣體的穿透勝。貨物內部溫度在一般情況下是不均勻的,是會受到環境條件影響的。一天中貨物內部溫度隨時間的變化而不斷地發生變化,而且是有規律的變化;因溫度分布不均勻而形成的微氣流在貨物內部的循環流動方向在一天中也是有規律的。
 根據微氣流流動的方向確定投藥點和投藥方式,將有利于熏蒸氣體的穿透和均勻分布。
 7 吸附
 吸附是指在整個熏蒸體系中,固體物質對熏蒸劑氣體分子的保留和吸收的總量。吸附使熏蒸體系中部分熏蒸劑氣體分子不能自由擴散或穿透進入貨物內部,表現為熏蒸空間熏蒸劑氣體分子的減少。因此,在熏蒸中,熏蒸劑氣體的散失,除了泄漏而外,最主要的原因就是由于被處理貨物的吸附所造成的。吸附引起的熏蒸劑氣體的降低與熏蒸體系的氣密勝無關,而只與貨物的種類、裝載系數和溫濕度有關。在氣密勝很好的熏蒸系統中,吸附是引起熏蒸劑氣體濃度降低的主要原因。如在密閉勝非常好的熏蒸室內用32 舒叮澳甲烷熏蒸水果,由于裝載量的不同,即放入熏蒸室內的水果箱數的不同,熏蒸空間熏蒸劑氣體濃度也隨之發生變化。
 吸附不僅直接影響密閉空間內熏蒸劑氣體的實際濃度的高低,而且還影響解吸時間的長短。吸附包括:
 ( l )表面吸附:表面吸附是指熏蒸劑氣體分子和固體物質表面接觸時,固體物質表面分子和熏蒸劑氣體分子之間的相互吸引而引起的對熏蒸劑氣體分子的滯留現象。被固體表面滯留的氣體分子是可以重新回到自由空間的,也就是說,對氣體分子的滯留是暫時的,是可逆的。在一定的溫度和濃度條件下,被固體表面滯留的熏蒸劑氣體分子數量和從固體表面返回到自由空間的氣體分子數量,在一定的時間內是可以達到平衡的。達到平衡后被滯留在固體表面的氣體分子數量的多少,就是該種固體物質表面對某一熏蒸劑的飽和吸附量。
 吸附是一個漸進的過程,熏蒸初期貨物對熏蒸劑氣體的吸附速率決一些,然后逐漸降低,其表現為在整個熏蒸過程中,熏蒸劑氣體濃度的逐漸降低。用澳甲烷熏蒸吸附勝強的貨物時,一定要在整個熏蒸過程中,多次測定密閉空間內澳甲烷氣體的濃度,以確定是否達到了規定的最低濃度要求和CT 值。對于這類貨物,不要在不能測定熏蒸劑氣體濃度的熏蒸室內熏蒸。
 ( 2 )物理吸收:物理吸收是指熏蒸劑氣體分子進入到物體內部后,被存在于物體內部毛細管中的水或脂肪所溶。物理吸收的量直接與被熏蒸物品的種類和熏蒸劑在水和脂肪中的溶解度相關。
 ( 3 )化學吸收:化學吸收是指熏蒸劑氣體分子與被熏蒸物品的構成物質之間通過化學反應而生產新的化學物質。這種化學反應是不可逆轉的,因而新生產的化合物就成了水久勝的殘留物。如用澳甲烷熏蒸糧食后糧食中就有無機澳元素的形成;用環氧乙烷熏蒸小麥后,小麥中就會有氯乙醇、澳乙醇和乙二醇的形成。化學吸收的多少,與熏蒸期間及熏蒸后存儲期間的溫度成正相關,溫度越高,化學反應的速度越決,生成的殘留物也越多。澳甲烷熏蒸后,因澳甲烷同被熏蒸物品中的某些物質起化學反應而生成新的殘留物。
 如果被熏蒸物品中含有硫元素組成的化合物,那么這些物質同澳甲烷反應后的新生成物,就會產生一種特殊的味道,這種味道很難通過通風等措施將其除掉。
 8 解吸
 解吸是一個與吸附相反的過程,即被貨物吸附的熏蒸劑氣體分子解脫貨物表面分子的束縛或從毛細管中擴散出來,重新回到自由空間中。解吸過程是在熏蒸結束后的散氣期間進行的。解吸的決漫與環境溫度直接相關,溫度越高,解吸越決。但存在于毛細管內水或脂肪中的熏蒸劑氣體分子,溫度越高,越不容易解吸出來,這是因為溫度越高,熏蒸劑在水或脂肪中的溶解度越大,而且在這種條件下,熏蒸劑分子越容易與貨物的組成物質發生化學反應,生成水久勝的殘留物。由此說明,被物理吸收(毛細管吸收)的熏蒸劑分子,隨熏蒸劑和貨物的種類的不同,其解吸速度和解吸比例都是不相同的。例如,Dumas(1980)的試驗證明,用不同濃度的磷化氫熏蒸處理小麥,在散氣后的2 一3 天,大多數被吸附的磷化氫氣體分子都能從小麥表面和內部解吸出來,但是在以后的數星期乃至220 天以后,仍有極微量的磷化氫氣體從小麥中解吸出來。這一試驗說明,被小麥內部毛細管吸收的磷化氫,要完全解吸出來是比較困難的,同時還說明磷化氫氣體很難和小麥組成物質發生化學反應,生成水久勝的殘留物。
 9 劑量與濃度
 ( l )劑量:是指熏蒸時單位體積內實際所用的藥量。理想的劑量通常是濃度高到足以殺滅有害生物,而低到足以避免損害農產品或形成過多的有害殘留物,并且兩者之間要有一個較小的安全系數。在劑量的表示單位中,通常用每立方米克(g/m3 )來表示,如32 g/m3。這是因為在實際熏蒸中,熏蒸劑的重量和被熏蒸場所的體積容易確定。
 ( 2 )濃度:濃度是指在熏蒸體系中,單位體積自由空間內熏蒸劑氣體的量。因此,濃度和劑量之間雖然有聯系,但也有本質的區別。也就是說,在一般情況下,劑量越高,熏蒸體系中熏蒸劑氣體的濃度也越高;但在有些情況下(如熏蒸體系的密封不太好、貨物對熏蒸劑的吸附特別強等),劑量高,濃度不一定高。由此可以看出,熏蒸期間熏蒸劑氣體濃度的高低是判斷熏蒸效果的唯一依據;熏蒸期間不測定濃度,而只憑劑量的高低來推斷熏蒸效果是不科學的。
 ( 3 )濃度單位之間的換算:
 ① 英制單位和公制單位之間的換算:l 磅=16 盎司,l 盎司=28.375 克,l 立方英尺=28.33 升。l 盎司/l 000 立方英尺=l.0015克/立方米,l 磅/l 000 立方英尺=       16.024 克/立方米
② 濃度單位之間的轉換:根據理想氣體定律得出:Pv =nRT 。由于在進行單位轉換時,沒有壓力變化,因此得出v =N rt。這里n為氣體質量(摩爾數)=g/GMM,g為氣體重量(克), GMM 為氣體克分子量。P 為大氣壓(單位:大氣壓); V為經單位轉換后氣體的體積(l / m3), R 為氣體常數,R =0.82atm. l / mol.K ; T 為氣體絕對溫度;T =273 +t℃ )如將27 ℃ 下,50 g/m3的澳甲烷重量體積份數濃度(W/V)轉換成同溫度下體積體積份數(V /V )的濃度單位:V =50 x 0.82x ( 273 + 27 ) / 94.95 =12.9542 ( l/m3),那么,ppm 為V x 1000 =12954.2 ;百分比濃度為V / 10 =1.2954 %。

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