摘要：【目的】研究磁化作用對除草劑溶液表面張力及除草劑噴霧霧滴粒徑的影響規(guī)律，探索新型除草劑噴霧霧滴粒徑控制方法。【方法】設(shè)計(jì)磁化除草劑溶液表面張力試驗(yàn)和磁化噴霧霧滴粒徑試驗(yàn)，記錄不同磁場強(qiáng)度和磁化時(shí)長2個(gè)影響因素下除草劑溶液表面張力和噴霧霧滴粒徑，觀測數(shù)據(jù)變化規(guī)律；并對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，給出符合數(shù)據(jù)變化的函數(shù)關(guān)系式?！窘Y(jié)果】在磁場強(qiáng)度為50~500 mT、磁化時(shí)長為5.0~25.0 min范圍內(nèi)，溶液表面張力和噴霧霧滴粒徑均隨磁場強(qiáng)度和磁化時(shí)長的增加呈現(xiàn)先下降后回升的趨勢；當(dāng)磁場強(qiáng)度為350 mT、磁化時(shí)長為15.0 min時(shí)，表面張力和霧滴粒徑下降幅度最大，表面張力為54.0 mN/m，下降14.96%，噴霧霧滴粒徑為108.75μm，下降11.20%。對表面張力數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，洛倫茲擬合函數(shù)的決定系數(shù)(R2)為0.816 4，調(diào)整后R2為0.794 0，均方根誤差(Root mean square error，RMSE)為1.105 9；霧滴粒徑數(shù)據(jù)擬合中，多項(xiàng)式擬合函數(shù)的R2為0.833 6，調(diào)整后R2為0.787 4，RMSE為2.085 7。擬合函數(shù)有意義且擬合精度較高?！窘Y(jié)論】磁化作用并不是磁場強(qiáng)度越大或磁化時(shí)長越長磁化效果越好，而是存在最佳磁化處理強(qiáng)度和磁化時(shí)長；本研究給出的洛倫茲模型函數(shù)可作為除草劑溶液表面張力與磁化作用的函數(shù)關(guān)系式，三次多項(xiàng)式函數(shù)可作為350 mT磁場強(qiáng)度下霧滴粒徑調(diào)控模型。

生物磁學(xué)(Biomagnetism)是生物學(xué)和磁學(xué)相互交叉的一門新型學(xué)科，主要探究生物磁效應(yīng)及磁現(xiàn)象、外磁場對生物體的影響。生物磁學(xué)方向的研究已吸引眾多領(lǐng)域相關(guān)專家的高度關(guān)注。生物磁學(xué)目前已經(jīng)普遍應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)工程、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等許多領(lǐng)域，且已取得巨大的收益，其中，在農(nóng)、林業(yè)領(lǐng)域采用最多的為磁化水。磁化水是指以一定的流速通過磁場，受磁力線切割使自身的理化性質(zhì)發(fā)生變化的水或水溶液。

在磁化水性質(zhì)方面，Cai等和Lee等研究了磁場對水溶液表面張力的影響，結(jié)果表明磁化作用使水溶液表面張力降低，在1 T磁場強(qiáng)度下磁化時(shí)間從1 min增加到13 min時(shí)，水溶液表面張力從68.5 mN/m下降到62.5 mN/m。對礦井水、純水和自來水在不同磁場強(qiáng)度及不同磁化時(shí)長下表面張力的變化規(guī)律進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)并不是磁場強(qiáng)度越大或磁化時(shí)間越長磁化效果就越好，而是存在最佳磁場強(qiáng)度和最佳磁化時(shí)間；在不同的磁場強(qiáng)度下，表面張力隨磁化時(shí)間的延長呈先減小后增加的趨勢，在磁場強(qiáng)度為300 mT、磁化時(shí)間為15 min時(shí)表面張力下降幅度最大，為25%。Toledo等和Wang等研究了磁場強(qiáng)度為270、530 mT，磁化時(shí)長為20、40、60 min條件下自來水表面張力變化情況，通過與未磁化自來水的表面張力進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁化后自來水的表面張力均有所減小。

上述研究均是針對磁化作用對自來水、純水或礦井水表面張力的影響進(jìn)行的，當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域鮮見在磁化作用對除草劑或其他植保藥劑表面張力的影響方向展開研究。藥液表面張力與噴霧霧滴粒徑呈密切的正相關(guān)關(guān)系，目前磁化作用對除草劑溶液噴霧霧滴粒徑影響的研究較少。

本文通過磁化除草劑溶液表面張力試驗(yàn)和磁化噴霧霧滴粒徑試驗(yàn)，研究磁化作用對除草劑溶液表面張力與除草劑噴霧霧滴粒徑的影響，分別給出表面張力、霧滴粒徑與磁場強(qiáng)度和磁化時(shí)間的二元函數(shù)，為研究磁化除草劑機(jī)理提供理論參考；并使用固定磁場強(qiáng)度調(diào)整磁化時(shí)長，給出控制除草劑噴霧霧滴粒徑的函數(shù)關(guān)系式，為控制除草劑噴霧霧滴粒徑提供新的參考方法。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)備

表面張力儀(芬蘭Kibron公司)；程控功率電流源、數(shù)字高斯計(jì)、雙軛雙調(diào)氣隙電磁鐵(北京翠海佳誠)；激光粒度分析儀(歐美可)；隔膜泵(額定工作電壓：12 V，額定功率：60 W，最大工作壓力：0.8 MPa，流量：5 L/min)；可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(邁勝)；壓力表(伊萊科)；F110-01型植保霧化噴頭；燒杯；玻璃器皿等。

1.2磁化除草劑溶液表面張力試驗(yàn)設(shè)計(jì)

Esmaeilnezhad等研究表明，水溶液表面張力隨液體溫度的升高逐漸減小，因此在試驗(yàn)過程中保持試驗(yàn)環(huán)境溫度為26℃。按照除草劑與自來水1∶300的體積比配置異丙甲草胺除草劑溶液。設(shè)定最短磁化時(shí)間為5.0 min，最長磁化時(shí)間為25.0 min，以5 min為公差進(jìn)行遞增磁化，實(shí)際磁化時(shí)長可根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行細(xì)化調(diào)整，試驗(yàn)中實(shí)際磁化時(shí)長見表1，試驗(yàn)共分11組處理，處理1為對照組，處理2~11為試驗(yàn)組，共48組試驗(yàn)，每組試驗(yàn)重復(fù)4次。處理1用塑料燒杯量取40 mL溶液，使用表面張力儀(圖1)按照儀器使用方法測未磁化狀態(tài)下溶液的表面張力，測試結(jié)果顯示在儀器屏幕上，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，重復(fù)測3次取平均值，為63.5 mN/m，當(dāng)作對照值。處理2~11均使用靜態(tài)磁化處理，以處理2為例，調(diào)整程控功率電流源使兩磁極間磁場強(qiáng)度為50 mT，量取40 mL溶液置于塑料燒杯中，將燒杯夾緊于雙軛雙調(diào)氣隙電磁鐵兩磁極中間進(jìn)行磁化處理，如圖2所示。磁化水表面張力狀態(tài)約能保持25 min，為確保所有試驗(yàn)組各變量一致，磁化完畢后立即用表面張力儀測試溶液表面張力并記錄數(shù)據(jù)。之后每個(gè)處理的磁場強(qiáng)度遞增50 mT，且各處理的操作步驟參照處理2進(jìn)行。

表1磁化除草劑溶液表面張力試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

圖1表面張力儀

圖2靜態(tài)磁化