Šiuo metu rinkoje yra įvairiausių priedų, padidinančių pesticidų ir skystųjų trąšų efektyvumą, susijusį su pasklidimu, prilipimu prie augalo ir kt. Kodėl šių priedų nėra pesticiduose, o jei ir yra, tai maža koncentracija? Todėl, kad jie didina produkto kainą, sutrumpina galiojimo laiką. Taigi, įprasta praktika - priedus pilti į purškiamąjį tirpalą.

Kai kurie mokslininkai teigia, kad iki 70 procentų pesticidų veiksmingumas priklauso nuo purškimo. Priedai (angl. adjuvants) gali sumažinti arba pašalinti daugelį purškimo problemų, susijusių su pesticidų stabilumu, tirpumu, nesuderinamumu, putojimu, purškiamojo tirpalo paviršiaus įtempiu, augalo paviršiaus padengimu, lašelių nupūtimu, greitu išgaravimu, degradacija, sukibimu, prasiskverbimu. Priedų paskirtis yra atlikti specifines funkcijas. Vienas priedas negali atlikti visų šių funkcijų, tačiau yra galimos skirtingų priedų kombinacijos, kad vienu metu būtų pasiektas optimalus efektyvumas.

Paviršiaus įtempis - skysčio paviršiaus savybė, leidžianti skysčio paviršiui veikti kaip elastingam objektui. Skystyje tarpmolekulinė trauka ypač stipri paviršiuje, nes čia molekulės iš vienos pusės yra atviros ir jas veikiančios jėgos nėra vienodos iš visų krypčių: paviršiaus molekulių jėgų laukas nėra subalansuotas. (Paveiksle pavaizduoti mėlynos spalvos rutuliukai - vandens molekulės, o rodyklės - tarpmolekulinės traukos jėgos).

Šis tarpmolekulinių traukos jėgų padidėjimas paviršiuje yra vadinamas paviršiaus įtempiu, kurį galima apibūdinti kaip jėgą, veikiančią paviršiaus kontūro ilgio vienetą ir trukdančią didinti paviršių. Paviršiaus įtempis matuojamas N/m. Paviršiaus įtempis nėra absoliutinė medžiagos konstanta: jis priklauso ne tik nuo skysčio prigimties, bet ir nuo medžiagos, su kuria liečiasi tiriamasis skystis.

Paviršiaus molekulės yra traukiamos gilyn į skystį, tad skystis stengiasi įgauti tokią formą, kad jo paviršius būtų kuo mažiausias. Todėl lašas įgauna sferinę formą, kadangi išorėje esančios molekulės yra traukiamos į centrą.

Kalbant apie vandens paviršiaus įtempį, paprastai turima galvoje paviršiaus įtempį, kai su vandeniu liečiasi oras. Kambario temperatūroje jis yra apie 73 mN/m. Tokio paviršiaus įtempio pakanka, kad ant vandens paviršiaus padėta vieno cento moneta nenuskęstų, ar kad vandens lašas atšoktų nuo augalo lapo. Sumažinus paviršiaus įtempį, sumažėja ir vandens lašų atšokimas nuo lapų bei geriau drėkinamas lapo paviršius.

Paviršiaus įtempis priklauso nuo temperatūros bei ištirpintų medžiagų. Nustatyta, kad didėjant temperatūrai, vandens paviršiaus įtempis mažėja. Vienos ištirpusios medžiagos, pvz. alkoholis, eteris, muilas ir daugelis kitų organinių medžiagų, vandens paviršinį įtempį mažina, o ištirpinta valgomoji druska - didina. Medžiagos, mažinančios paviršiaus įtempį, vadinamos paviršiaus aktyviosiomis medžiagomis.

Paviršiaus aktyviųjų medžiagų sudėtis ir savybės

Pavadinimas paviršiaus aktyvioji medžiaga (PAM) kilęs iš medžiagos gebėjimo kauptis polinių (vanduo) ir nepolinių (oras) fazių sandūroje - paviršiniame sluoksnyje ir mažinti paviršiaus įtempties jėgas.

PAM sudarytos iš dviejų dalių:

• nepolinės, vadinamos hidrofobine (gr. hydro 'vanduo' + phobos 'baimė') - PAM uodegėle;
• polinės, vadinamos hidrofiline (gr. hydro 'vanduo' + philia 'draugystė') - PAM galva.

Tokios molekulės, kurios sudarytos iš dviejų dalių: nepolinės (angliavandenilio radikalo) ir polinės, patekusios į dviejų fazių skiriamąjį paviršių (pvz., vanduo-oras) orientuojasi taip, kad polinė molekulės dalis įtraukiama į vandenį, t. y. polinę fazę, o nepolinis radikalas „išstumiamas" į nepolinę fazę (orą). Taip vandens paviršiuje susiformuoja monomerinis sluoksnis.

Pasiekusios kritinę koncentraciją - esant didesniam paviršiaus aktyviųjų medžiagų kiekiui, negu telpa vandens ir oro fazių sandūroje, vandenyje ar vandens (druskų) tirpale, PAM suformuoja miceles, t. y. elektriškai neutralias koloidinio tirpalo daleles. Padidėjus vandens ir oro fazių sandūros plotui, micelės suskyla ir hidrofobinės PAM dalys stengiasi kuo greičiau užimti laisvas vietas paviršiuje. Micelės skilimo trukmė - viena iš PAM veiksmingumą lemiančių charakteristikų. Kuo greičiau micelė suskyla į atskiras PAM, tuo greičiau pastarosios gali pasiekti tirpalo paviršių ir sumažinti paviršiaus įtempį. Todėl purškiant tirpalus, svarbus PAM rodiklis yra dinaminis paviršiaus įtempis.

PAM klasifikacija

Atsižvelgiant į cheminę sudėtį ir veikimą tirpaluose, PAM skirstomos į:

• jonines:
• amfolitines;
• katijonines;
• anijonines;
• nejonines.

Nejoninės PAM vandeniniuose tirpaluose nesijonizuoja, nes jų hidrofilinės grupės yra neatsiskiriančio tipo - alkoholis, fenolis, eteris, esteris arba amidas. Nejoninės paviršiaus aktyviosios medžiagos neturi jokio krūvio ir yra hidrofilinės. Nejoninės PAM yra dažniausiai rekomenduojamos ir naudojamos PAM žemės ūkyje kaip priedai purškiamuosiuose tirpaluose. Plačiausiai naudojamų herbicidų, kurių sudėtyje nėra paviršiaus aktyviųjų medžiagų, etiketėse dažniausiai rekomenduojama kaip priedą naudoti nejonines paviršiaus aktyviąsias medžiagas. Paprastai jos yra greitai biologiškai suyrančios, o dar viena gera savybė - suderinamos su daugelio trąšų tirpalais.

Dažniausiai naudojami nejoninių PAM struktūrų junginiai: daugiaatomių alkoholių ir riebalų rūgščių esteriai, oksietilintieji riebieji aminai, riebalų rūgščių ir daugiaatomių alkoholių polietilenglikolio esteriai, oksietilintieji aukštesnieji alkoholiai, etileno ir propileno oksidų blokiniai kopolimerai, silicio organinės PAM ir kt.

Pastaruoju metu daugiausiai dėmesio sulaukia dviejų tipų nejoninės PAM - organosilikoninės ir silikoninės. Kadangi jos sugeba drastiškai sumažinti paviršiaus įtempį iki tokio lygio, kur herbicidų purškiamojo tirpalo lašeliai, patekę ant lapo paviršiaus, padengia kelis kartus didesnį plotą negu tirpalas be PAM, lašas pasklinda plonu sluoksniu ant lapų paviršiaus. Taip pat ekonomiškai naudinga tai, kad norimas veiksmingumas pasiekiamas su mažesniu purškiamojo tirpalo tūriu. Reikia sekti, ar tirpalo neišpurškiama per daug - ar jis nenulaša nuo augalo ant žemės. Silikoninės PAM turi dar vieną pranašumą palyginti su kitomis - sumažina tirpalo paviršiaus įtempį iki tokio lygio (20 mN/m), kad tirpalas lengvai prasiskverbia pro lapo žioteles.

Nejoninių PAM savybės priklauso nuo jų molekulinės masės; hidrofilinės ir hidrofobinės dalių santykio, aplinkos temperatūros. Kylant temperatūrai, silpnėja vandeniliniai (H......O) ryšiai, vyksta OH jungčių atsiskyrimas, dehidratavimas ir nejonogeninės PAM praranda tirpumą vandenyje.

Joninės PAM gali turėti teigiamą (katijoną) arba neigiamą (anijoną) krūvį turinčių medžiagų. Todėl šios PAM gali lengvai susijungti su priešingą krūvį turinčiais herbicidais, padidindamos polinių herbicidų tirpumą vandenyje.

Joninės PAM, patekusios į mišinį, gali reaguoti su kitais tirpale esančiais junginiais, tarp jų ir su įvairiais teršalais. Tai nenuspėjamas procesas, todėl gali trukdyti PAM atlikti savo paskirtį. Todėl dažniau rekomenduojamos nejoninės paviršiaus aktyviosios medžiagos. Tačiau kai kuriais atvejais patartina naudoti jonines PAM. Dažniausiai anijoninės aktyviosios paviršiaus medžiagos, naudojamos žemės ūkyje, yra alkilsulfatai, alkilkarboksilatai, fosfatai.

Amfolitinės PAM gali turėti tiek teigiamą, tiek ir neigiamą krūvį, o funkcionalumu yra labai artimos nejoninei PAM. Amfolitinių PAM disociacijai didelės įtakos turi terpės pH. Tai tokie junginiai, kurie skildami šarminėje terpėje jonizuojasi iki paviršiuje aktyvaus anijono, o rūgščioje terpėje - iki paviršiuje aktyvaus katijono. Esant tam tikrai pH vertei, molekulė įgyja nejoninių junginių savybių. Šioms PAM priskiriamos gamtinės (baltymai) ir modifikuotos (celiuliozės dariniai, baltymų hidrolizatai) PAM.

Paviršiaus aktyviųjų medžiagų poveikis

Pasaulyje paviršinio aktyvumo medžiagos naudojamos tūkstančiais tonų per metus. Žemės ūkyje PAM yra labai svarbios dėl kelių priežasčių:

• pasiekiamas geresnis purškiamojo tirpalo veiksmingumas,
• padeda augalams geriau įsisavinti veikliąsias medžiagas,
• sumažina lašų atšokimą nuo lapų paviršiaus,
• sunaudojama mažiau vandens,
• padidinamas pesticidų tirpumas,
• sumažinamas lašelių nupūtimas,
• geriau padengia, prasiskverbia ir patenka į augalus,
• gerina pasėlių apsaugą ir saugo gamtą.

Prieš naudojant priedą, būtina atkreipti dėmesį į pesticidų etiketėje pateikiamas rekomendacijas. Pasirinkti optimaliausią priedą, kuris padės pasiekti gero veikliosios medžiagos veiksmingumo ir minimaliai sumažinti iškilusias problemas. Negalima naudoti didesnių PAM koncentracijų negu rekomenduoja gamintojas.

E. Zaleckas, E. Sendžikienė, R. Vainiūnaitė

Mano ūkis, 2011/06