當農民噴灑殺蟲劑或其他藥物時,其中只有2%能噴射在植物上。反而最主要的部分往往脫離植物,落在土地上或者變成徑流的一部分,導致了嚴重的污染。美國麻省理工學院(MIT)一個團隊的目標就是解決這個問題。
巧妙地向噴灑物中加入兩種廉價的聚合物添加劑,研究者發現可以大量減少反彈的液體量。該研究成果發表在《自然通訊》上。
以前人們依賴像表面活性劑之類的添加物、類皂化學物等,試圖減少液滴反彈率。但測試表明,這種辦法只能提供小改善,滴液快速反彈,但表面張力仍在變化,而且表面活性劑導致噴灑物形成更小、更容易被吹散的液滴。
新的研究辦法則利用兩種不同類型的添加劑,將噴灑物分成了兩部分,各接收不同的聚合物質。一種為正電荷,一種為負電荷。當帶相反電荷的液滴在葉片表面相遇時,它們形成親水性“缺陷”,可貼在表面,增加滴液的保持力。
許多植物葉子具有自然的疏水性,這也是它們反彈滴液的原因。但MIT研究團隊發現,在葉面上增加微小的親水碰撞,可以強烈抵消這種傾向。
“我們開始嘗試電的相互作用。”機械工程副教授Kripa Varanasi說道。他們發現兩種不同的添加劑組合能把滴液“釘”在葉面,而且一切發生在噴灑的時間里,就在滴液開始回縮反彈之前。
新辦法只需要對農民使用的現有裝備進行輕微改變。根據實驗室測試,研究團隊估計這可使農民僅僅以1/10的農藥量就能獲得同樣的效果。而且聚合物添加劑本身是天然的、可生物降解的,不會為徑流污染再添麻煩;也是普通的低成本材料,可在當地生產。
“同時用兩罐普通的噴霧器,一罐加入一種物質,另一罐加入相反電荷的物質。農民就像平時那樣操作。”研究生Maher Damak說道。研究人員也在嘗試不同的噴霧器設計,希望進一步簡化過程,不再需要兩個獨立的罐子。
下一步,研究團隊希望把實驗室結果開發成可在田地里輕松實踐的實用系統,再在印度的小型農場試驗。“我看到了農場是什么樣的條件,農民怎么利用噴灑設備。”Damak已經走遍印度調研過小農戶目前如何進行農藥噴灑。
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