Ozon jako fumigant. prof. dr hab. Stanisław Ignatowicz. SGGW Katedra Entomologii Stosowanej Warszawa

Transkrypt

1 Ozon jako fumigant prof. dr hab. Stanisław Ignatowicz SGGW Katedra Entomologii Stosowanej Warszawa

2 Ozon Holenderski przyrodnik M. van Marum wyczuł w 1785 r. dziwny zapach powietrza wokół maszyn elektrostatycznych. Ani on, ani chemicy, którzy ponad pół wieku później zidentyfikowali źródło tej woni jako ozon (grec. odzon - pachnący) - nie przypuszczali, że mają do czynienia z gazem tak istotnym dla życia na Ziemi.

3 Ozon, O3 Ozon jest zbudowany z trzech atomów tlenu. Powstaje pod działaniem promieni UV, a także

4 Ozon, O3 Ozon powstaje też w wyniku reakcji tlenku azotu z lotnymi związkami organicznymi. Wolne atomy tlenu łączą się z cząsteczkami tlenu i powstaje cząsteczka OZONU.

5 Ozon, O3

6 Ozon, O3 Powstaje podczas wyładowań atmosferycznych. Cząsteczka nietrwała. Gaz niebieski, cięższy od powietrza.

7 Niszczy owady, bakterie, grzyby i wirusy.

8 Ozon, O3 Silny utleniacz. Oczyszczanie powietrza Dezynfekcja, dezodoryzacja, odbarwianie, usuwanie smaku,

9 Ozon Wykorzystywany jest do wyjaławiania wody pitnej (ozonowanie), pomieszczeń (szczególnie w szpitalach: lampa ozonowa), utleniania paliwa rakietowego, jako reagent w ozonolizie.

10 Ozon, O3 Ozonowanie wody w wodociągach w Holandii od 1903 r. Ozonowanie powietrza

11 Ozon, O3 Nietrwały: 2O3 3O2 Okres połowicznego rozkładu: minut w powietrzu, 1-10 minut w wodzie.

12 Ozon, O3 Występuje w atmosferze: troposfera niebezpieczne zanieczyszczenie powietrza; stratosfera tworzy warstwę ozonową, która chroni życie przed szkodliwymi promieniami UV-B. Troposfera Ziemia Warstwa ozonowa Stratosfera

13 Ozon, O3 Niebezpieczne zanieczyszczenie powietrza: - bardziej wrażliwe rośliny niż ludzie. Przedostaje się przez szparki i utlenia zawartość komórek.

14 Ozon, O3 Zmiany biochemiczne i fizjologiczne: - uszkodzone komórki zamierają; - czarne lub brązowe plamy między żyłkami na górnej stronie liści; - igły żółkną i opadają; - obniżona fotosynteza i sucha masa.

15 Ozon, O3 W atmosferze spełnia funkcję filtra pochłaniającego promieniowanie ultrafioletowe UV-B, które emitowane jest przez Słońce. Pochłanianie to polega na reakcji rozszczepienia cząsteczki ozonu na tlen i rodnik tlenowy: odwrócenie reakcji syntezy ozonu.

16 Negatywne skutki Duże dawki UV-B osłabiają układ odpornościowy, wywołują raka skóry, są przyczyną powstawania katarakty (uszkodzenia narządu wzroku). Nadmierny UV-B oddziałuje szkodliwie na wzrost roślin i zwierząt, ogranicza rozwój fitoplanktonu, co wpływa na funkcjonowanie ekosystemów lądowych i wodnych (np. mniejsza populacja ryb). Uszczuplenie warstwy ozonowej = zmniejszenie pochłaniania promieniowania w stratosferze, czyli do jej ochłodzenia: poważne konsekwencje dla całego systemu klimatycznego.

17 Mało ozonu Całkowita zawartość ozonu w atmosferze jest niewielka. Gdyby cały ozon zgromadził się przy powierzchni ziemi (na poziomie morza), jego warstwa miałaby zaledwie 3 mm grubości. Wielkość tę nazywamy zredukowaną grubością warstwy ozonu.

18 Mało ozonu Zawartość ozonu w atmosferze mierzy się w jednostkach Dobsona - DU (Dobson unit). 1 DU odpowiada zredukowanej warstwie ozonu grubości 0,01 mm. Średnia zawartość ozonu w atmosferze ziemskiej wynosi około 300 DU (bo 3 mm).

19 Ozon, O3 W stratosferze chroni życie przed szkodliwymi promieniami UV-B: Wzrost promieniowania UV-B wzrost liczby chorób oczu i nowotworów skóry. Ubytek ozonu o 1% to wzrost o 2.5% liczby zachorowań.

20 Dziura ozonowa Przerzedzenie warstwy ozonowej nazywa się dziurą ozonową. Dziura ozonowa w 2003 r.

21 Dziura ozonowa Warstwa ozonowa zmniejszyła się o 46%. 30 tys. ton BM = 25% całkowitej emisji gazu w latach 80-tych XX w. BM i inne związki bromu niszczą ozon w stratosferze, bardziej aktywnie niż freony.

22 Ozon zamiennik bromku metylu Bromek metylu niszczy warstwę ozonową w stratosferze. Od 2005 r. BM wycofany. Ozon może zastąpić BM, który niszczy ozon(!).

23 Bromek metylu

24 Fumigacja ozonem

25 Ozon, O3 Zabieg gazowania z zastosowaniem ozonu: przyjazny środowisku, zabieg akceptowany w produkcji ekologicznej.

26 Przegląd badań Hollingsworth R.G., Armstrong J.W Potential of temperature, controlled atmospheres and ozone fumigation to control trips and mealybugs on ornamental plants for export. J. Econ. Entomol., 98 (2): Kells S.A., L.J. Mason, D.E. Maier, C.P. Woloshuk Efficacy and fumigation characteristics of ozone and stored maize. J. stored Prod. Res., 37 (4): Mason L.J., C.A. Strait, C.P. Woloshuk, D.E. Maier Controlling stored grain insects with ozone fumigation. Proc. 7th Intern. Conf. Stor.-prod. Prot., vol. 1: Whitford M Entrepreneur s Journal: Wizard of Ozone. Pest Control Magazine, (5).

27 L.J. Mason, C.A. Strait, C.P. Woloshuk, D.E. Maier Controlling stored grain insects with ozone fumigation Proc. 7th Intern. Conf. Stor.-prod. Prot., vol. 1: (1999) Badane szkodniki: trojszyk ulec, trojszyk gryzący, wołek kukurydziany, omacnica spichrzanka

28 Uzyskiwanie ozonu Generator ozonu: OXYTECH ; wydajność: ppm. Energia elektryczna + powietrze pod ciśnieniem (kompresor): wilgoć skrapla się (usuwanie wody z kompresora). Rurki Gastec Sensodyne 18M do określenia stężenia O3 powyżej 250 ppm.

29 Wpływ na owady Badano wpływ dwóch dawek: niskiej, wysokiej. Wzrost stężenia powodował wyższą śmiertelność szkodników. Gąsienice omacnicy mniej wrażliwe, ale: powolne, w letargu, bodźcowane - nieskoordynowane ruchy, W końcu wszystkie martwe.

30 Wpływ na owady Przenika przez masę ziarna. Niszczy szkodniki w masie ziarna. 100% śmiertelności trojszyków i wołka kukurydzowego po 3 dniach, gąsienic omacnicy spichrzanki po 6 dniach.

31 Korozja Ozon jest bardzo korozyjny w stosunku do metali. Utlenia powierzchnię metalowych silosów, ale nie powoduje poważniejszych zniszczeń. Niebezpieczny dla urządzeń elektrycznych (łącza),

32 John W. Armstrong1, Tara H. McHugh2, Carl W. Olsen2, James G. Leesch3, J. Steven Tebbets3, Cathrine G. Cavaletto4, H.C. Skip Bittenbender4 USDA-ARS, U.S. Pacific Basin Agricultural Research Center, Hilo, HI 2 USDA-ARS, Western Regional Research Center, Albany, CA 3 USDA-ARS, San Joaquin Valley Agricultural Sciences Center, Parlier, CA 4 College of Tropical Agriculture and Human Resources, University of Hawaii at Manoa 1 Ozone vacuum fumigation as a methyl bromide alternative for green coffee

33 Cel badań: Dezynsekcja zielonej kawy Jakość kawy

34 Szkodnik zwalczany Hypothenemus hampei (Ferrari) szkodnik kwarantannowy dla Wysp Hawajskich.

35 Szkodnik zwalczany Hypothenemus hampei

36

37 Parametry zabiegu fumigacji ozonem ppm O3; próżnia: 30,5 cm Hg; temp.: 13+3oC; czas zabiegu: 6 godzin. Hypothenemus hampei

38 Urządzenia Komory komercyjne i doświadczalne firmy PureOx

39 Metody Gazowano jednocześnie wszystkie stadia rozwojowe szkodnika: jaja, larwy L1 i L2, poczwarki i osobniki dorosłe. Śmiertelność larw, poczwarek i osobników dorosłych określono po 3 dniach. Śmiertelność jaj określono po 5 dniach.

40 Wyniki Nie stwierdzono żywych szkodników po zagazowaniu ozonem: 1009 jaj, 116 larw L1, 208 larw L2, 232 poczwarek, 3085 osobników dorosłych. ZABIEG SKUTECZNY.

41 Jakość kawy Badane odmiany kawy: Kenyan Ethiopian Sumatran. Brak różnic pomiędzy kawą gazowaną ozonem a kontrolą, nawet po 3 i 6 tygodniach przechowywania.

42 A. A. Isikber, S. Oztekin, B. Zorlugenc, F. K. Zorlugenc, I. B. Evliya, A. Karci Potential use of ozone at high concentration for rapid insect and microbial disinfestation of durable commodities Dawki: 50, 80, 120, 200, 300 i 400 ppm Czas ekspozycji: 2, 3 i 5 godzin Szkodnik: mklik mączny Stadia rozwojowe: jaja, larwy, poczwarki. Produkt: pszenica

43 Wpływ na mklika mącznego Im wyższe stężenie ozonu, tym wyższa śmiertelność dorosłych, larw i jaj. Najbardziej wrażliwe: dorosłe i poczwarki. Najbardziej tolerancyjne: larwy i jaja.

44 Wpływ na mklika mącznego Tylko 77.9% śmiertelności jaj przy 400 ppm. Jaja mklika mącznego Potrzebny dłuższy okres ekspozycji (5 godzin) w celu osiągnięcia 100% śmiertelności. Osobnik dorosły mklika mącznego

45 Wpływ na mklika mącznego U larw zaobserwowano śmiertelność po określonym czasie (giną po wielu dniach). Penetracja gazu w produkcie utrudniona (?): szkodniki na powierzchni giną w większym stopniu. Jakie przyczyny?

46 F. Mendez, D.E. Maier, L. Mason, C.P. Woloshuk Penetration of ozone into columns of stored grains and effects on chemical composition and processing performance J. Stored Prod. Res., 2003, 39 (1): Ocena skuteczności fumigacji ozonem: 8.9 t kukurydzy, 50 ppm przez 3 dni. Uzyskano % śmiertelności dorosłych trojszyka gryzącego, wołka kukurydzowego i larw omacnicy spichrzanki.

47 Zabieg fumigacji ozonem obniżył o 63% populację grzyba Aspergillus parasiticus na powierzchni ziarna

48 Penetracja ozonu Przepływ ozonu przez 3 m warstwę pszenicy. Dwie fazy (dwie aplikacje): Faza I i Faza II Faza I: ozon gwałtownie rozkłada się, jak front gazu powoli przesuwa się (reaguje z ziarnem). Faza II: ozon przesuwa się bez przeszkód przez ziarno z nieznacznym stopniem rozkładu.

49 Penetracja ozonu Zwiększenie szybkości przepływu z 2 do 4 cm/s umożliwiło głębszą penetrację gazu w Fazie I.

50 Penetracja ozonu Faza I: optymalna szybkość przepływu 3 cm/s. Penetracja: 2.7 m warstwy ziarna przez 19 godzin. Po 5 dniach osiągnięto stałą degradację ozonu 1 ppm ozonu na 3 cm.

51 Penetracja ozonu Faza II: optymalna szybkość przepływu 2 cm/s. Penetracja: 90% ozonu przedostało się przez 2.7 m w ciągu 12 godzin.

52 Penetracja ozonu Nie wnika w wystarczającej ilości w ziarno. Nie zawsze (!) zabija larwy i poczwarki wołków wewnątrz ziarna.

53 Wpływ ozonu na produkty Gazowanie ziarna dawką 50 ppm przez 30 dni nie miało szkodliwego wpływu na kwasy tłuszczowe, skład aminokwasów soi, pszenicy i kukurydzy, właściwości przemiału, właściwości wypiekowe, kleistość ryżu.

54 Ozon w zabiegach kwarantannowych

55 Hollingsworth R.G., Armstrong J.W Potential of temperature, controlled atmospheres and ozone fumigation to control trips and mealybugs on ornamental plants for export. J. Econ. Entomol., 98 (2): Wciornastek zachodni, Frankliniella occidentalis Pseudococcus longispinus

56 Fumigacja ozonem Czas zabiegu: 1 godz. Ozon w stęż.: ~400 ppm w dwutlenku węgla. Temp.: 32.2oC. Śmiertelność 98.4% samic wciornastka.

57 Fumigacja ozonem Czas zabiegu: 1 godz. Ozon w stęż.: ~400 ppm w dwutlenku węgla. Temp.: 37.8oC. Śmiertelność: 98.8% czerwców.

58 Wpływ na rośliny ozdobne Ozon uszkadzał rośliny ozdobne w różnym stopniu. Najmniejsze symptomy fitotoksyczności u roślin z grubymi liśćmi (orchidee) i pokrytych woskiem. Może być stosowany do niszczenia szkodników na wybranych roślinach.

59 Ozon w praktyce (1) Cosmed Group Inc. oferuje proces PureOx jako zamiennik bromku metylu. Zwalczanie owadów ozonem w owocach, warzywach, w przechowywanych produktach żywnościowych. Wytwarzany w miejscu; gaz przemieszczany do stalowych komór fumigacyjnych z produktem. Czas ekspozycji odpowiednio dobrany do zniszczenia mikrobów i owadów. Po fumigacji O3 zamieniany w O2 w ciągu kilku minut i tlen uwalniany jest do atmosfery.

60 Ozon w praktyce (2) Whitford M Entrepreneur s Journal: Wizard of Ozone. Pest Control Magazine, (5).

61 Complete Ozone Generator wysokowydajny Generator Ozonu (O3xiGen 5) producent: Complete Ozone sprzedaż: CleanZone przeznaczenie: niszczenie pleśni i oczyszczanie powietrza; wydajność x większa niż zwykłe (159 ppm): technologia UV.

62 Complete Ozone Generator Niszczy pleśń i dezynfekuje powietrze. Niszczy owady i gryzonie w przestrzeni ściennej. CleanZone sprzedaje generatory ozonu firmom DDD. Pleśnie Stachybotrys chartarum Nieprzyjemne zapachy dym papierosowy, pleśń, zwierzęta domowe Wirusy i bakterie Streptoccocus, Staph. aureus, Salmonella, E. coli, Listeria, Anthrax i inne Szkodniki kurzolubki, karaczany, pluskwy, wszy i myszy.

63 Complete Ozone Generator Próba 4 generatory 98 letni dom z gmachówką i myszami 3500 ft2 zwykłe uszczelnienie (drzwi, okna, komin) 1/5 wydajności generatora Zadowalające wyniki.

64 Śmiertelność szkodników Gatunek Pluskwa domowa Kurzolubek amerykański Prusak Trojszyk ulec Klatka przykryta tkaniną Klatka otwarta od góry 100% 100% N/A 100% 100% 100% 86% 100% Wyniki laboratoryjnych badań z generatorem O3xiGen 5 Generator. Badania przeprowadził: Insect Control Research, Inc., Baltimore, MD - czerwiec 2006.

65 Zastosowanie ozonu w IPM Dodatkowe urządzenie do Programu IPM. W ciągu 24 godzin: zwalczanie szkodników w domach, niszczenie pleśni, odświeżanie powietrza.

66 Ozon w praktyce (3) Peer Hansen, Dania PROLETARIAT w Poznaniu

67 FUMIGACJA (OZONACJA) PRZECHOWYWANEJ KUKURYDZY w 3000 buszelowym binie X X Ozonacja + recyrkulacja Miejsca pobierania próbek gazu (X) z góry i dołu masy ziarna (Ref.: D.Meyer, Perdue University)

68 Wyniki prób terenowych Śmiertelność owadów po zabiegu fumigacji ziarna ozonem w 500 buszlowym binie 50 ppm przez 3 dni % śmiertelności dorosłych wołka kukurydzowego i trojszyka gryzącego oraz larw omacnicy spichrzanki 25 ppm przez 5 dni 90% śmiertelności dorosłych wołka kukurydzowego i trojszyka gryzącego 75% śmiertelności larw omacnicy spichrzanki.

69 CROP-PROTECTOR CROP-PROTECTOR Przykład właściwego wykorzystania wiedzy w celu zbudowania maszyny wytwarzającej ozon: Łatwej do użycia w każdych warunkach; Nie skomplikowanej w obsłudze. B- & C- MODEL

70 Najmniejszy CROP-PROTECTOR A-model Max. 140 m3/h i 30 ppm

71 CROP-PROTECTOR

72 KOMPLEKS SILOSÓW CARGILL w CORABIA, ROMUNIA

73 CROP-PROTECTOR KOMPLEKS SILOSÓW CARGILL w CORABIA, ROMUNIA

74 CROP-PROTECTOR Ozon jest niebezpiecznym gazem. W UE dozwolone jest stężenie tylko 0.1 ppm O3 przez 8 godzin. Crop-Protector produkuje O3 w stężeniach 1000x większych.

75 CROP-PROTECTOR Stosować detektory ozonu przy pracy z generatorem i w możliwych miejscach jego wycieku z silosu. Zabezpieczyć rejon fumigacji tak, aby osoby postronne nie miały dostępu.

76 RED-MITE-TERMINATOR Jeszcze jedno zastosowanie: zwalczanie ptaszyńca kurzego za pomocą ozonu!!! Bardzo dobre wyniki. Ptaszyniec kurzy

77 Podsumowanie

78 Toksyczność ozonu dla owadów Szkodnik Wołek zbożowy Omacnica spichrzanka Czas ekspozycji STĘŻENIE OZONU ŚMIERTELNOŚĆ 2 dni 10 ppm 30% 4 dni 10 ppm 80% 6 dni 10 ppm 100% 8 dni 10 ppm 100% 2 dni 40 ppm 60% 4 dni 40 ppm <100% 6 dni 40 ppm 100% 8 dni 40 ppm 100% 2 dni 10 ppm 20% 4 dni 10 ppm 80% 6 dni 10 ppm <100% 8 dni 10 ppm 100% 2 dni 40 ppm - 4 dni 40 ppm 50% 6 dni 40 ppm 100% 8 dni 40 ppm 100% Brak aktywności szkodnika w kulturze 8 dni 8 dni 15 dni 12 dni

79 Toksyczność ozonu dla człowieka

80 Zalety i wady ozonu jako fumigantu Toksyczny dla szkodników w niskich stężeniach, które NIE są trujące dla człowieka. Bezpieczny dla środowiska.

81 Zalety i wady ozonu jako fumigantu Z łatwością wytwarzany z atmosferycznego tlenu. Cząsteczka ozonu szybko się rozpada ozon nie jest trwały. Korozyjny dla większości metali: stosować w stężeniu <45 ppm, aby zminimalizować skutki.

82 Porównanie z SF Cechy Fluorek sulfurylu Ozon Toksyczność dla owadów Wysoka Średnia Sorpcja przez produkty Niska Niska? Wpływ na jakość produktów Badany Bez wpływu Wpływ na kiełkowanie nasion Bez wpływu Bez wpływu Właściwości korozyjne Nie korozyjny Bardzo korozyjny Palność Nie palny Nie palny Rakotwórczość Nie rakotwórczy Nie rakotwórczy Zagrożenie dla środowiska Bez szkodliwego wpływu Bez szkodliwego wpływu TLV-TWA (ppm) MRL (ppm) Nie ustalony Brak danych Stan obecny zastosowań Zarejestrowany w kilku krajach Badania laboratoryjne i pierwsze próby w praktyce

83

84 Dziękuję bardzo za uwagę!