臭氧熏蒸对储品害虫的防治作用

       农产品的有效管理对于收获后储存至关重要。臭氧具有最重要的氧化特性，是一种新兴的熏蒸剂，用于控制昆虫和害虫。本着这种精神，本研究的重点是发现臭氧作为替代熏蒸剂在谷物储存、水果、蔬菜和香料中的有效性，从而在大多数昆虫物种中实现了 99% 的死亡率。讨论了昆虫灭活机制、对死亡率的影响、散装储存的挑战和质量变化的好奇研究。臭氧与其他化学熏蒸剂和技术的简要比较证实了臭氧作为一种更环保的替代熏蒸剂的深刻用途。

臭氧的产生和熏蒸法

       由于臭氧既不能储存也不能运输，它必须在现场生产。常用的臭氧生成方法有紫外线辐射法、电晕放电法和电解法。工业臭氧产生使用高压放电或无声放电。高压放电法使氧分子分裂成氧原子，氧原子与氧分子结合形成臭氧。通常，臭氧熏蒸装置由氧气浓缩器、臭氧发生器、熏蒸室、臭氧分析仪和臭氧破坏器组成，如图1所示。氧气浓缩器利用弹簧吸收原理，将氧气输送到臭氧发生器。使用臭氧生成方法，产生气态臭氧，如果熏蒸室应紧密关闭，则将其送入熏蒸室。连接在箱体顶部的臭氧分析仪用于测量箱体内的臭氧浓度。熏蒸室内的臭氧熏蒸采用空腔臭氧熏蒸和臭氧冲洗处理两种方式进行。在真空熏蒸中，臭氧气体在一定的暴露周期内只会被熏蒸一次。而在臭氧冲洗处理中，气体在暴露期间以恒定间隔被通入熏蒸室。采用闭环熏蒸系统，可以保持粮仓内的臭氧浓度。

       在该系统中，熏蒸剂通过仓内的谷物团块，在整个团块中循环，并在再循环的出口捕获，从而保持熏蒸剂。基于这一原理，创建了一个模型，在这个模型中，将较低浓度的臭氧与空气混合，供应给静压室，以去除昆虫、害虫和霉菌。含臭氧的空气被移动到顶部空间，起到熏蒸剂的作用。臭氧的浓度也保持在底部，以防止昆虫和害虫的进入。顶部空间的多余空气从筒仓排出，作为熏蒸剂送到下一个筒仓。另一种有效的熏蒸模型由一个中心管组成，该管以串联方式布置穿孔径向管，均匀地将臭氧分布在整个颗粒质量中。这一概念减少了将昆虫从贮藏筒仓中取出所需的浓度和时间。

臭氧熏蒸剂对储品害虫的防治作用

       臭氧已被成功地用作对付储藏产品昆虫的很好替代熏蒸剂。关于使用臭氧作为商业熏蒸剂的绿色替代品的各种工作已经进行了研究。臭氧熏蒸可以杀死内部和外部的昆虫。外来昆虫中很少有甲虫，如粟米虫和粟米虫。内部昆虫包括象鼻象和等象鼻虫。由于臭氧对昆虫是有毒的，当臭氧浓度发生变化时，直接反映了昆虫的呼吸速率。表1列出了以谷物为食的各种昆虫的臭氧暴露时间和臭氧浓度及其对臭氧的显著影响。昆虫的生命阶段对臭氧的效果有影响。

       与蛹、幼虫和卵相比，成虫对臭氧更敏感。在较低的臭氧浓度为70ppm的条件下，小麦食粉螟成虫对臭氧的敏感性更高，暴露4天的最低存活率为0.027，死亡率为99%。然而，当同一只昆虫暴露在浓度为0.42 g/ m3的臭氧中时，遇到了臭氧的延迟毒性效应。这一现象在另一种小麦食虫Tribolium castaneum中首次报道;假设，延迟毒性可能是由于暴露于臭氧后基因表达变化和DNA损伤。由此可见，长时间低浓度暴露可有效降低小蠹成虫的成虫后代产量。通常被称为卷烟甲虫的卷烟甲虫会对储存的产品造成毁灭性的破坏，比如谷物商品、香料和烟草。作为零售商店中常见的甲虫，它们对臭氧很敏感，并表现出像Rhyzopertha dominica和Tribolium castaneum一样的延迟毒性作用。幼虫阶段更容易感染，并且发现卵更具耐受性。而在面粉甲虫、castaneum Tribolium和confusum Tribolium野生型菌株中，较老的幼虫期和蛹对臭氧的耐受性更强，成虫和幼虫在储存一个月后0.25至7小时的不同暴露时间内对45 ppm浓度的臭氧脆弱。赤潮虫幼虫期易感，死亡率为74%;与此同时，另一种储藏产品昆虫库氏Ephestia kuehniella在成虫、蛹和幼虫阶段的死亡率达到99%，而62.5%的卵仅被杀死。22 ppm浓度下，小蠹蛾幼虫也易感染，死亡率达到99%。

       当幼虫暴露于直接和连续的臭氧处理时，可以达到死亡。由于时间和臭氧浓度的影响会影响昆虫的死亡率，因此需要较高的臭氧浓度和较长的暴露时间才能使苏里南稻瘟虫成虫和库氏Ephestia kuehniella幼虫完全死亡。用同样的条件对贮藏豆科植物，特别是绿豆中另一种重要的贮藏产品昆虫——斑纹斑萼虫(Callosobruchus maculates)的死亡率达到99%，剂量范围为500 ~ 1500 ppmv，暴露时间约为120 ~ 1800分钟。然而，这种昆虫的蛹具有耐受性。臭氧熏蒸对稻谷中昆虫的迁移也有影响。较高的臭氧浓度降低了昆虫穿过颗粒的机动性和速度。这是在小麦象鼻虫中首次观察到的。综上所述，臭氧处理在储粮昆虫中的应用表明，高浓度和高暴露时间对昆虫的杀伤作用至关重要，其中生命阶段起着重要作用。因此，臭氧熏蒸虽然对昆虫有害，但对储存的谷物也有杀菌剂的作用。研究了气态臭氧对小麦真菌灭活的作用，并得出结论，臭氧剂量与孢子的灭活成正比，其中0.33 mg (g wheat minute)−1足以灭活96.9%的真菌孢子。