Формуляції пестицидів

621
У практиці західних країн спеціалісти вже давно дійшли висновку, що при здійсненні захисту рослин важливою є не лише вірно обрана діюча речовина, а й її формуляція.

Таким чином при підготовці препарату діюча речовина переводиться у таку форму, у якій для користувача буде якнайлегше у практичних умовах досягти рівномірного розподілу невеликого об’єму діючої речовини по великій площі. Звичайно, при цьому береться до уваги, яким саме чином буде проводитися обробка: обприскуванням, поливанням, розкиданням чи у якості протравлювання посівного матеріалу.

Вибір формуляції визначається як видом подальшого застосування, так і особливостями культурної рослини, звичайними для регіону методами вирощування і особистими побажаннями користувача. Численні формуляції уможливлюються і завдяки різноманіттю хіміко-фізичних характеристик діючих речовин. Так, важливими факторами є температура плавлення, розчинність та хімічна стабільність. В подальшому вирішальним є те, чи проявляє діюча речовина системну чи контактну дію. Не в останню чергу завдяки формуляції можна покращити такі якості як затримка (retention), проникнення (penetration), стійкість проти дощу та характеристики поширення, завдяки чому діюча речовина може у повному обсязі проявити свою оптимальну біологічну дію.

Впродовж всього процесу підготовки препарату та обрання формуляції до уваги беруться такі важливі критерії як перенесення культурними рослинами, вплив на зовнішнє середовище та токсичність. Європейські виробники також гарантують, що реалізований продукт за різних умов зберігання мінімум два роки залишатиметься стабільним і таким чином придатним до використання.

Отже, щоб відповідати поставленим численним вимогам, на ринку пропонується широкий спектр різних типів продуктів у різних формуляціях, під відповідними скороченнями: EC, EW, SL, SC, WG, а також з недавнього часу CS, SE OD. Додатково пропонуються й інші спеціальні продукти, як, наприклад, спецприманки проти слимаків тощо, які можуть використовуватися як на великих площах, так і в присадибному господарстві.

Для практиків на полі найважливішим є те, щоб суміш із води та засобу захисту рослин у баку обприскувача залишалася стабільною. Це ставить перед технікою формуляції складне завдання, оскільки майже не існує продуктів, які б повністю розчинялися у воді. Часто формуляції вже до застосування представляють собою концентровані емульсії та суспензії. Інші продукти продаються у формі розчинів чи гранул, які тільки розведеними у баку робочого розчину набувають форми емульсії чи суспензії безпосередньо перед застосуванням.

Формуляція концентрат, що емульгується (ЕС) є наразі одним із найважливіших типів формуляцій діючої речовини при захисті рослин у вирощуванні зернових. Агроном отримує рідкий продукт, в якому всі складові утворюють гомогенний розчин. Тільки при розчиненні у воді перед застосуванням формується емульсія. Це може бути мікроемульсія з розміром краплинок у 0,01-0,1 μм. За виключенням легкого блакитнуватого блиску через розшарування світла (ефект Тиндаля) мікроемульсія для користувача виглядає як прозорий розчин, оскільки найдрібніші краплинки не можна розпізнати неозброєним оком. Однак при розведенні більшості ЕС-формуляцій утворюється макроемульсія з розміром краплинок 0,1-10 μм. Оскільки більші за розміром краплинки відбивають світло, макроемульсія сприймається людським оком як молочно-біла рідина.

Утворення ЕС-формуляції розпочинається з пошуку необхідного розчинника чи суміші розчинників. Вони повинні бути певною мірою токсикологічно та екологічно безпечними, а також важко запалюваними. Залежно від вимог до продукту та особливостей діючої речовини додаються інші речовини, які, наприклад, забезпечують краще покриття усієї цільової поверхні чи покращують проникнення до рослини.

Емульгуюча система по завершенні забезпечує достатню стабільність емульсії при розведенні водою перед обприскуванням. Приготовлена емульсія повинна залишатися стабільною впродовж мінімум 24 годин, без утворення видимого розшарування, випадіння осаду чи формування олійної чи іншої плівки на поверхні. Також необхідно попереджати кристалізацію діючої речовини, що може призвести до закупорювання форсунки чи насосного фільтра.

Для агрономів найважливішим є те, щоб суміш із води та засобу захисту рослин у баку обприскувача залишалася стабільною

Сучасні обприскувачі та техніка для аплікацій ставлять до якості емульсій значно вищі вимоги для рівномірного розподілу діючої речовини по полю, аніж це було раніше. Це зумовлює і значне підвищення вимог до нових продуктів, які зараз піддаються реєстрації перед використанням. Важливим правилом є попередня перевірка усіх формуляцій пестицидів на їхню придатність до змішування з іншими засобами захисту рослин, добривами та прилипачами. У сумішах також повинна зберігатися висока біологічна дієвість препаратів та гарантуватися переносимість їх культурною рослиною. Кожна окрема діюча речовина у певній формуляції є повноцінною системою, при цьому змішування кількох таких систем у баку обприскувача або додавання інших продуктів завжди призводить до більш або менш виражених небажаних взаємодій речовин між собою. У найгіршому випадку, при нехтуванні правилами змішування весь робочий розчин через утворення гелю, випадіння пластівців або седиментацію може стати непридатним до застосування. На практиці завжди необхідно перш за все звертати увагу на приписи щодо можливих комбінацій різних речовин перед їх змішуванням.

Водорозчинні концентрати (SL) – це рідкі препарати, які містять діючу речовину у розчинній формі, як при ЕС та EW. Але на відміну від цих формуляцій, усі компоненти у формі SL представлені у водному робочому розчині, який при цьому постійно залишається прозорим. Таким чином, SL-формуляції були розроблені тільки для діючих речовин, яким властива висока розчинність у воді. Як правило, для SL-формуляцій приписується мінімальний об’єм робочого розчину. Незважаючи на це, деколи при замішуванні робочого розчину можуть утворюватися кристали діючої речовини через локальну високу концентрацію.

Емульсії у воді (EW) як такі можуть складатися з рідкої діючої речовини чи розчиненої у розчиннику діючої речовини. При формуляції EW емульсія сформована вже у продукті, що продається, і вона лише додатково розводиться перед використанням. Перевагою EW-формуляції є те, що вона майже не схильна до кристалізації діючої речовини у робочому розчині. Для EW форми також розрізняють утворення мікро- та макроемульсії. Загалом EW-формуляції зустрічається доволі рідко через погану розчинність більшості діючих речовин у воді.

Концентрат суспензії (SC) характеризується тим, що в ньому діюча речовина представлена у формі твердих часточок, які якісно та рівномірно розподілені. Часточки діючої речовини досягають розміру 1-4 μм і завдяки приєднанню так званих диспергуючих засобів утримуються у водному середовищі у суспензії. Це призводить до взаємного відштовхування часточок і у комбінації з іншими речовинами, які будують сітчасту структуру, попереджає випадіння осаду. Через кристалічну форму часточок діючої речовини SC-формуляції дуже добре підходять для досягнення високої контактної дії.

Вододисперсуючі грануляти (WG) дають можливість на сьогодні вирішити проблему з застосуванням нерозчинних діючих речовин, що раніше використовувалися переважним чином у формі порошку (WP), які при цьому були схильні до пилоутворення і важко дозувалися. Формуляції WP можуть вноситися без додаткового утворення пилу і дають можливість формувати продукти з високим вмістом діючої речовини. Таким чином, ці формуляції набули великого значення для діючих речовин, які застосовуються у великих об’ємах. При цьому, навіть незважаючи на доволі великі витрати на виробництво продуктів, витрати на гектар частіше за все можуть утримуватися на доволі низькому рівні. Як правило, WG-формуляції дуже добре переносяться рослинами і це дає можливість успішно застосовувати їх на дуже чутливих культурах, як наприклад, виноградна лоза.

Капсульні суспензії (CS) зазвичай застосовуються тоді, коли діюча речовина характеризується небажаною токсичністю чи є доволі нестабільною або коли намагаються досягти контрольованого вивільнення діючої речовини впродовж певного часу. В середині капсули діюча речовина може бути розчиненою у рідкому середовищі або бути диспергованою. Внутрішнє середовище, як правило, є розчинником, а капсула у продукті та робочому розчині – суспензією. Формуляція CS утворюється з емульсії, у якій вже міститься діюча речовина. З неї на другому етапі формування утворюється стінка капсули. Характеристики цієї стінки є вирішальними для контрольованого вивільнення діючої речовини у формуляції CS.

Суспоемульсії (SE) – це комбінація формуляцій SC та EW. Суцільним середовищем при цьому є вода. У ній рівномірно розподіленими представлені як тверді часточки, так і краплинки емульсії. Цей тип формуляції особливо рекомендований в тому випадку, коли необхідно в одному продукті скомбінувати дві діючі речовини, які значно відрізняються одна від одної за розчинністю або температурою плавлення. Через це емульсійне середовище може містити присадки, які підтримують системні характеристики діючої речовини.

Олійні дисперсії (OD) є новітньою розробкою для сучасних хімічних речовин у сільському господарстві. Чимало нових системних діючих речовин через їхні характеристики не можуть використовуватися у формі ЕС. Оскільки для цих діючих речовин для оптимальної дії необхідно забезпечити їх перенесення до середини рослини, проводилися розробки нової форми формуляції, що задовольняла б ці вимоги. Вона повинна була сприяти засвоєнню та розподілу діючої речовини по рослині. При формуляції OD тверда діюча речовина суспендована у олії. Таким чином олія також слугує носієм присадок та/або захисних речовин. Через розчинення OD у воді можуть виникати різні суміші для обприскування. Якщо діюча речовина сама по собі, як у багатьох гербіцидах, водорозчинна – виникає емульсія. Якщо ж діюча речовина важко водорозчинна, як у багатьох інсектицидах, – виникає суспоемульсія.

Останнім часом вимоги щодо здійснення захисту рослин постійно зростають, тому відбувається постійне вдосконалення та пошук оптимальних варіантів відомих формуляцій препаратів та нових концепцій. Залежно від різного виду формуляції препарати можуть здійснювати різну за швидкістю, інтенсивністю та тривалістю дію як на бур’яни, так і на культурні рослини.

Таким чином, щоб досягти бажаного ефекту та не зіпсувати майбутній врожай, слід дуже уважно та обережно ставитися до вибору певного виду формуляції та застосування її на певній стадії росту рослини, за певних погодних умов та навіть у певний час впродовж доби. Так, наприклад, формуляція ЕС забезпечує дуже швидке проникнення діючої речовини до рослини завдяки розчиненню воскового шару в місці контакту з розчином, що, з одного боку, може бути позитивним моментом при знищенні бур’янів, а з іншого – за певних умов нашкодити культурі. Отож вдаватися до застосування ЕС доцільніше під час посушливого періоду або на великих бур’янах, відповідно регулюючи норму внесення, чи у другій половині дня після дії активного сонячного опромінювання, коли восковий шар на поверхні рослин товстий і для проникнення діючої речовини його дійсно необхідно знешкодити – «надірвати». Для недопущення фітотоксичної дії ЕС-формуляції на культурній рослині слід відповідно балансувати норму внесення та попереджати у рослин під час обробки додатковий стрес.

Формуляція SC, порівняно із попередньою, діє на культурну рослину м’якше, але для досягнення високої дієвої дії на бур’яни через переважно контактну дію препаратів потребує доброго покриття усієї рослини. Це зумовлює можливу потребу у додаванні поверхнево активних речовин, які зменшуватимуть поверхневий натяг робочого розчину, покращуючи тим самим зволоження. При цьому через власні хімічні властивості формуляція SC робить діючу речовину розчинною у жирах, і вона краще, хоча і повільніше, розчиняється у восковому шарі кутикули рослини і рівномірно просочується всередину. Швидкість просочування значною мірою залежить від концентрації розчину, що зумовлює проникнення діючої речовини до рослини по швидкості відповідно до градієнту концентрації.

Капсульні формуляції забезпечують повільне вивільнення діючої речовини з капсули впродовж тривалого часу, захищаючи її від розкладання під впливом зовнішніх факторів. До того ж діюча речовина у такій формі залишається розчинною у ґрунті. Це забезпечує добру переносимість препаратів культурною рослиною і добру дієвість навіть при сухому ґрунті з пролонгацією впливу. Але через слабку дію безпосередньо після обробки такі форми не рекомендовані тоді, коли необхідно у найкоротший термін досягти бажаного ефекту через обмеження погодними умовами, вегетаційними особливостями чи іншими факторами.

Залежно від формуляції препарати можуть здійснювати різну за швидкістю, інтенсивністю та тривалістю дію як на бур’яни, так і на культурні рослини

ВИСНОВКИ

Слід пам’ятати, що засоби хімічного захисту завжди впливають як на рослини-мішені, так і на культурні рослини, тому, аби власноруч не зіпсувати майбутній врожай, необхідно ретельно збалансувати можливі сценарії впливу діючих речовин препаратів.

Не варто зловживати якістю, купувати підозріло дешеві, прострочені препарати чи речовини у пошкодженій упаковці або без етикеток. Інколи на український ринок потрапляють неякісні партії списаних чи заборонених до застосування у інших країнах засоби. Хоча ціна на них для користувача може бути дуже заманливою, вдаватися до їх застосування задля безпечності продукції та для збереження власного здоров’я не варто.

Купуючи засоби хімічного захисту рослин, обов’язково слід ознайомитися з супровідною документацією та перевіряти відповідність їх вигляду прописаним властивостям, навіть якщо строки зберігання ще знаходяться у межах норми. Тільки таким чином можна гарантувати високу якість і дієвість відповідного виду діючої речовини у певній формуляції чи препаративному стані поряд із безпекою її використання як для аграрія, так і для зовнішнього середовища і, звісно, в подальшому – для споживача кінцевого продукту.

Марія Ярошко, за матеріалами семінару «Захист рослин» др. Ханса-Георга Шьонбергера, незалежна консалтигнова фірма N.U. Agrar GmbH, Німеччина

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2012