臭氧水去除農殘殘留效果有哪些影響因素
蔬菜水果農藥殘留影響人們的身體健康，如何更好的去除農藥殘留呢，臭氧水是一種不錯的方法。本文對臭氧水去除農殘殘留效果有哪些影響因素進行了分析。
1.臭氧水濃度
一般來說臭氧水濃度增大可以增大農藥降解率。以1.4 mg/L 的臭氧水沖洗白菜表面15 min， 除去了27%~34% 的殘留農藥； 而在2.0 mg/L 的臭氧水下沖洗可使農藥去除效率提高到30%~54%[39]。若用3~4 mg/L 的臭氧水浸泡蔬菜15 min 可以使其表面的有機磷農藥殘留降低50%~60%，并且臭氧濃度越高，浸泡時間越長（超過15 min）并且在密閉容器中浸泡可以顯著提高農藥去除率，3 次超過15 min 的浸泡可基本上去除蔬菜表面的農藥殘留[40]，這些實驗都可以說明臭氧水濃度越大農藥的降解效率就越高。
但如果在臭氧水濃度已經(jīng)很大且農藥去除率很高的情況下，濃度的增加對去除率的貢獻就會減弱。例如：用10 mg/L 臭氧水氧化5 min 后，吸附在柑橘類基質上的百菌清殘留物全部被去除，三氯殺螨砜和毒死蜱去除率分別為98.6% 和94.2%。此時如果繼續(xù)增加臭氧水的濃度對農藥的去除率影響不大，并且臭氧水溫度的升高會降低農藥的去除率[41]。
2.臭氧水狀態(tài)
臭氧水在靜態(tài)（臭氧水不流動）和動態(tài)（臭氧水循環(huán)流動）下對農藥去除的效果也是不同的。一項探究臭氧水降解油麥菜上的實驗結果顯示，在30 min 內動態(tài)處理的效果明顯優(yōu)于靜態(tài)處理，這可能是因為攪拌可以加速蔬菜表面的農藥殘留脫落，也可以使容器內臭氧水的濃度保持均勻和恒定，臭氧的滲透能力也得到增強，這種處理可以提高清除農藥的效率，動態(tài)臭氧水處理效果優(yōu)于靜態(tài)臭氧水處理[42]。在哈密瓜基質上這一研究結論也得到了證實，其他條件不變，若采用動態(tài)臭氧水處理，則、毒死蜱、高效氯氰菊酯和百菌清的降解率還會顯著升高[43]。
3.農藥殘留量
研究人員還發(fā)現(xiàn)，果蔬表面殘留的農藥含量越高，相同條件下農藥的降解率也越高。用濃度為5 mg/L 的臭氧處理番茄表面的腈菌唑時，15 min 內，添加量為2、6 和10 mg/L 的腈菌唑的降解率分別為92.31%、94.80% 和98.32%[16]。另有實驗表明，使用同樣的臭氧水設備處理相同時間，番茄表面氟樂靈殘留量為0.025 mg/kg 時，臭氧水處理后降解率為84.4%；而殘留量為0.1 mg/kg 時，相同條件下的降解率達到92.7%[44]。
4.農藥性質
臭氧去除農藥的效果還與果蔬自身的表面性質和農藥本身性質有關。同樣在1.5 mg/L臭氧水浸泡30 min 情況下，白菜、番茄、菜花、菜豆和油菜上的同種農藥降解率差異很大；同時同種基質上不同農藥的降解率差異也很大。降解效果上表現(xiàn)為在葉菜類蔬菜上的優(yōu)于在茄果類和豆類上；小分子農藥優(yōu)于大分子農藥[45]；非內吸性農藥優(yōu)于內吸性農藥[26]，而農藥溶解度與降解效果直接的相關性并不十分顯著[22]。
5 .氣泡大小對臭氧降解農藥效果的影響
使用臭氧水降解農藥時，臭氧發(fā)生器產生的氣泡大小對其降解農藥的效果也有顯著影響。在番茄上的實驗證明在相同濃度下，臭氧鼓泡清洗的效果要優(yōu)于臭氧化水浸泡[22]。同時，臭氧氣泡的大小決定了臭氧在反應器中的反應動力學。如圖1 所示，與直徑小于50 μm的臭氧微泡相比，直徑大的臭氧氣泡（2~3 mm）會在水中迅速上升并在水面破裂，而微泡可以在水面下停留更長的時間，有利于臭氧充分與水接觸，增大臭氧的溶解度[46]，增加臭氧降解水中有機物的效率。理論上，若采用直徑<200 nm 的納米氣泡效果會更佳，但目前缺乏相關實驗結果。
圖 1 普通氣泡、微氣泡和納米氣在水中的狀態(tài)[41]
很多研究都證明了臭氧微泡水去除農殘的效果優(yōu)于非微泡水，例如采用連續(xù)鼓泡的臭氧微泡水處理柿葉15 min 可使其表面的殺螟硫磷殘留降低56%，而一般臭氧水處理15 min 僅可使其降低25%[47]。同樣的，臭氧微泡處理的草莓樣品上的殺螟硫磷殘留顯著小于氣泡處理的草莓樣品[42]。的研究發(fā)現(xiàn)與使用自來水和次氯酸水相比，利用臭氧水和臭氧微泡水可以顯著提高蘋果上有機磷農藥的去除效率，臭氧微泡水的去除[20]。
6.水溫對臭氧降解農藥效果的影響
水溫影響臭氧在水中的溶解度，臭氧在20 ℃ 下的溶解度為12.07 mg/L，根據(jù)亨利定律，臭氧的溶解度隨水溫的升高而降低，然而臭氧的反應速率隨水溫的升高而升高。實驗結果如表 所示，在前三組實驗中，較高溫度的臭氧水浸泡效果好于溫度較低的臭氧水浸泡效果。因為氧化反應與溫度密切相關，溫度升高有利于臭氧和水作用產生更多的羥基自由基，從而增強臭氧對農藥的去除能力。然而在馬水桔上的實驗卻是0 ℃時對四種有機磷農藥的去除效果更好，原因推測是溫度升高，使臭氧在水中不穩(wěn)定、易分解，從而使參與反應的臭氧量下降。
不同水溫下對臭氧降解農藥效果
因此，要探尋臭氧水洗滌某種農藥的溫度，需要設計實驗使不同溫度下臭氧水濃度在實驗時長內保持穩(wěn)定，否則會影響實驗結論。第五組實驗說明，即使處理條件相同，不同基質上表現(xiàn)出的降解效果變化趨勢也是不一樣的，這可能與蔬菜表皮的性質有關。
7.pH 對臭氧降解農藥效果的影響
臭氧水降解農藥的效率還與pH 有關，在臭氧對水中農殘降解效果的研究結果中體現(xiàn)了不同農藥有不同的降解pH，例如堿性條件下的臭氧水對和的降解高，而在酸性條件下對氯氰菊酯的降解高[51]；臭氧對溶液中代森錳鋅的降解作用在pH 為7.0 時為，且降解率隨pH 的升高而降低[52]；還有在pH>7.0 的臭氧水中的還原效果好于在pH 為3.0 的臭氧水中[53]。
在果蔬上的研究也體現(xiàn)了臭氧水降解效果在農藥間的差異性。臭氧水對蘋果上甲基嘧啶磷的降解發(fā)生在pH4.5 時，并且降解率隨pH 升高而降低，并且差異顯著[49]；而在研究不同pH 的臭氧水對馬鈴薯上百菌清的降解效果時，實驗人員并沒有發(fā)現(xiàn)不同pH（pH 為4.0、7.0 和9.0）對百菌清去除效果之間的顯著差異（P>0.05）[54]。因此，pH 對于臭氧水降解農藥的效果影響需要對應特定的農藥進行研究，不能一概而論，這與農藥本身的性質有關。
