电功能水设备.doc

电功能水设备一、前言 随着人类对农业生态和环境、环保、绿色、无公害问题的关注，深刻地认识到农药对环境及人身健康产生的危害。农药不仅使土壤团粒结构发生变化，导致土壤板结，同时导致农业生态环境的污染，是造成江河、湖泊及溪流水体污染和土气污染的重要因素之一，而农药的残留会影响人身健康，严重威胁着人类和生禽安全。为此，无论从人类健康角度出发，还是从农业经济可持续发展的角度出发，开发推广使用安全、高效、低残留的农药，及环保型中药农药，物理农药已成为各国农业专家和政府的共识，更是我国农业领域重点开发研究的工作之一.尤其是农业部农产品安全行动计划的实施及一系列无公害食品标准的制定为绿色和环保、人身安全健康，奠定了工作基础和依据。针对这些问题,一种以水为原料,通过电解处理方法获取强酸水进行防治的技术应运而生，它的运用在发达国家已蔚然成风,特别是在日本,已在农业上得到了大面积的推广,而且形成了电功能水农法 ,针对各种不同作物,采用不同的防治措施，已形成规范化的操作体系。 浙江省丽水农科所农业智能化快繁中心率先引进并介入此领域研究，与国内外专家进行联合科研攻关，成功开发出了高性能，低成本的电功能水装置。随着该技术研究的不断深入与拓展，利用电功能水的杀菌消毒与病害防治的特性，运用于农业栽培、病害防治及藏贮保鲜等领域.对于提高农作物栽培效率有显著的成效. 二、什么叫电功能水 电功能水杀菌技术是以含有微量食盐的普通水，电解后生成的强酸性水与强碱性水的水溶液在短时间杀菌、消毒的一种新技术。 电功能水又称电生功能水，离子功能水。是水经过特殊装置电解后产生的具有一定酸碱度和氧化还原电位(ORP)的“神奇水。按它们的酸碱度不同可分为弱酸性、弱碱性、强酸性与强碱性电解水等4类。弱酸性与弱碱性、强酸性与强碱性电解水总是同时产生的。也称农用杀菌剂。 三、电功能水的消毒杀菌及氧化原理 普通的水通过加入0.2%氯化钠(盐）就形成了具有较高导电率的电解质溶液，在电极的作用下，会被分解成OH根与H离子，这些离子再与含有氯化钠水溶液中的氯离子及钠离子反应生成亚次氯酸与氢氧化钠，这个过程需在阴阳离子交换膜的作用下才能实现，从而让化学反应形成的亚次氯酸根离子向阳极富集，而氢氧根离子向阴极富集，这样就分别在两个槽内形成了具有高电位的强氧化（ORP为+900-+1200mv）亚次氯酸水，这种水的PH值通常在3-2.7以下与高还原电位的（ORP-800 mv）强碱氢氧化溶液，这种水的PH值通常达10-13以上。 化学特性是水电解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧O，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性，从而致死病源微生物。 根据化学测定，PPM级浓度的在水里几乎是完全电解成次氯酸，其效率高于99.99%。其过程可用化学方程式简单表示如下： NaClO + H2O HClO + NaOH HClO HCl + O 其次，次氯酸在杀菌、杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且因次氯酸分子小，不带电荷，还可渗透入菌（病毒）体内，与菌（病毒）体蛋白、核酸、和酶等有机高分子发生氧化反应，从而杀死病原微生物。 R-NH-R + HClO R2NCl + H2O 同时，次氯酸产生出的氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压，使其细胞丧失活性而死亡。此外，能够分解蔬菜、水果等农副产品上所残存的微量农药。绝大多数农药都是由有机物组成的.所释放出来的新态氧能氧化分解掉这些物质。 有效氯离子的的浓度为10PPM的电解水可以在10秒钟内杀死所有的核糖核酸类微生物。对食物中毒性细菌、腐败菌的杀灭实验表明，供试的28种细菌中有23种细菌与电解水接触10秒内完全死亡，2种菌在接触1分钟内死亡，残留的枯草菌，绿霉与青霉菌在经过30分钟的浸泡后,只有绿霉菌没有杀死.因此,利用电解水杀菌不必要长时间的浸泡清洗,而采用冲洗的方法即可。 还有值得肯定的是，由于生产的消毒液中不象氯气、二氧化氯等消毒剂在水中产生游离氯，所以一般难以形成因存在游离氯而生成不利于人体健康的致癌物质；也不象臭氧那样只要空气中存在很微弱的量（0.001mg/m3）便会对生命造成损伤和毒害；而且，还不会象氯气同水反应会最后形成盐酸那样，对金属管道造成严重腐蚀。 次氯酸钠消毒剂可以灭杀一切微生物，包括细菌繁殖体、细胞芽孢、真菌、分枝杆菌和肝炎病毒、各种传染病毒菌等。其对微生物的杀菌机理为：次氯酸钠对细胞壁有较强的吸附穿透力，可有效地使氧化细胞内含琉基的酶，快速的抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物。 消毒能力和氧化能力远远超过氯气，不会像氯气那样生成对人体有害的有机卤化物和三卤甲烷（致癌物质）。能有效的破坏酚、硫化物、氰化物等有害物质。次氯酸钠消毒剂具有无毒、无害。消毒后的水果、蔬菜不用清洗便可直接食用的. 物理特性是含有次氯酸的水溶液具有高氧化电位，一旦与细菌真菌或病毒接触后，它强制性地从生物膜上获取电子，而改变细胞膜的正常电位与渗透性，使脂膜氧化渗透性破坏 ，就像在细胞膜上穿了个孔，导致细胞内容物外泄而致死，这个过程属于物理过程，能在1-10分钟之内就达到很好的效果，所以在运用上比化学杀菌的速度更快更彻底，而且不会使病菌产生任何抗药性。 这无疑对现代农业、果蔬包装业的发展具有重大推动作用 四、电功能水在农业上的运用机理 一、强酸水 在农业生产上应用较多的是利用酸水进行杀菌防病 ，其杀菌的原理在于酸水的物理特性与化学特性。 强酸性电功能水，在室内遮光条件下一般可保证存放二个月左右其物理特性不会有较大的变化。因而强酸性电功能水的存放也比较容易只要存放于遮光、密闭的塑料或其它抗酸容器中就可较长时间的保存随用随取，十分方便。 二、强碱水 制备强酸性电功能水的副产品是在电解设备的阴极处生成的强碱性水。产生的强碱性水的pH在ll以上，酸化还原电位-800mV以下。它具有具有中和酸水改变环境酸碱度作用外,还更为重要的是它所含的氢氧化物,具有促进作物萌芽生长与果实着色的作用 .这种副产品也是有很多用途的 由于功能水（农用杀菌剂）对各种植物病虫害有迅速致死作用，非常适合于替代化学农药。而且其杀菌高效瞬时、使用安全、没有化学物质残留。功能水共应用范围广泛，不像化学消毒剂那样只对特定对象起作用，经实验证明它对抗酸菌，真菌杀灭时间为13分钟，对芽孢杆菌杀灭时间为35分钟，总之它对各类微生物均有转强杀灭作用。所以，自90年代初期该技术在日本诞生后，即被迅速地广泛应用于农业等领域。 电功能水在农业、医疗卫生、食品工业及家庭中广泛的用途预示着它的推广应用具有良好的前景。相信在我国不久的将来也将会成为农业生产中必备的一种生产工具得到普及与应用。 五、电功能水的应用特性 电功能水的发现与使用,标志着病虫害防治将从化学防治中逐渐解放聘出来,运用它,可以实现无污染无残留的免农药栽培,特别是设施园艺栽培下,极易实现园艺植物整个栽培过程的免农药喷施,真正实现植物栽培的无公害,目前,该所的技术人员已在各种植物上展开田间试验,在果树蔬菜花卉等园艺植物上表现为极好的病虫害防治效果,另外,还可在土壤配酸碱度改良上有奇妙功效,在盐碱地或酸化严重的土壤上施用电功能水,可得到最有效地酸碱调节,为植物生长创造最好的PH环境,在植物工厂及生产场所与农业工具的消毒上也发挥了重大作用,完全可代替传统的化学消毒,可以说,电功能水的推广运用,将是农业病虫害防治领域一次全新的革命,也是实现绿色无公害栽培的最有效途径,它具有以下三大特性: 1、极强的杀菌能力 强酸水（PH-3以下）具有极强的杀菌能力，可作为整个植物生长发育期的杀菌手段，另外对于虫害也有较强的趋害作用。 2、土壤改良作用 强碱水（PH-13以上）是酸性土壤最佳的中和剂，利用它来调节适宜的酸碱度，没有任何的化学污染与残留，是最佳的调节剂。 3、绿色环保 运用电功能水实现免农药栽培，大大提高了农产品的质量与档次，是实现生态绿色环保农业的最佳手段,电功能水对人体无任何危害，便于田间喷施的同时，还可以在任何产品收获前的喷洒使用，不会造成任何的农药危害。 五、电功能水在农业领域的应用 1、电功能水在果园土壤改良上的运用 果树的生长发育好坏与土地的土壤酸碱环境密切相关,过酸或过碱都会造成果树根系吸收矿质营养元素的障碍,如碱地易缺铁,酸地易缺钾、磷、锌、镁等；特别是在南方的酸性极重红黄土壤，有些果园壤土的PH值在4.5以下,对于柑桔等果树的优质生产带来障碍,常用大量施入生石灰进行调整;而北方旱区或海涂的盐碱地,许多地块的PH在8以上,也不适果树的生长,因为大多果树对PH值的范围以5.5-6.5为好,在建园时要施入硫磺粉进行调节,这些方法虽然也起到了作用,但同时又会造成果树对矿质营养吸收平衡的破坏或造成环境的二次污染,另外,改造的成本也是较高,针对这些PH值不适的果园,参考日本土壤改良的经验 ,还是以酸水来调节碱地,碱水来调节酸土的方法较好,它除了能有效纠正土壤PH值环境外,最重要的是不会有任何残留,成本也是极为低廉.运用时也极为方便,可灵活地进行浇施或灌溉调节,酸水的施用,还可杀灭部份土传病菌与为土壤创造微电流环境,大大降低果园的病菌基数. 2、电功能水在果园病害防治上的运用 电功能水以其独特而强大的杀菌效果倍受生产者青睐,在日本许多无公害的免农药果园都是利用电功能水再结合生物杀虫技术进行果品的安全生产,彻底解决了化学农药残留所造成的生态及健康危害,利用电功能水进行果园的封园,可大大降低越冬病原菌的基数,生长季节利用电功能酸水防治诸如桃疮痂病、黑星病、缩叶病、穿孔病，柑桔上的疮痂病、溃疡病，梨树上的黑斑病、锈病、轮纹病等都取得了极佳的防治效果；特别是极易感病的葡萄，利用电功能水后对于黑痘病、霜霉病、炭疽病等有比百菌清、多菌灵等农药有更好的药效 ,但在使用时，除了每隔7-10天喷施一次外，还需注意一些遇到强酸较为敏感的品种要推行酸水碱水交替使用的原则，特别是定植不久的幼树，通常可以采用喷酸水后，相隔30-60分钟后再喷碱水，以避免酸危害，经日本近年推广运用表明绝大多数果树是没有任何药害表现对人体也无任何皮肤及嗅觉的刺激与敏感现象，日本山梨县的果农们已把电功能水作为一种主要的防病措施，以实现果树的减农药或免农药栽培。 电功能水发生装置生产出来的水，除了其中酸水有极佳的杀菌功能外，另外一半的碱水也是果树生产上一种很好的根外追肥用水，具有还原电位的氢氧化钾水，除了能促进芽的萌发枝条生产外，在果实外观品质改善上效果也极为明显，可以大大提高果品的糖度与着色度 . 通过中国农科院蔬菜花卉研究所，南京农业大学园艺学院等对不同浓度电解水喷施对保护地番茄产量与品质的影响研究了不同浓度(有效氯浓度)强酸性电解水喷施对春大棚番茄生长发育及产量与品质的影响，结果表明：电解水喷施可有效促进番茄植株生长发育；不同浓度电解水处理均可增加番茄座果数与单果重，其中以中等浓度电解水作用效果最明显；低中浓度电解水可显著增加果实中Vc含量而高浓度电解水使还原糖含量显著增加，不同浓度电解水处理亦增加了番茄果实中可溶性固形物与有机酸的含量，但差异不显著； 番茄喷施适宜的电解水指标为：pH235左右、ORP 1160mV左右、有效氯浓度30mgL左右。 3、果蔬的贮藏保鲜也是果业生产中较为重要的一个环节，目前我国的保鲜技术极为落后，是导致果农增产不增收的一个主要原因，而大型的保鲜库及新型技术的投资较大，一般果农又难以实施，只是采用常温下的化学杀菌保鲜法，致使效果不佳及化学残留严重。而利用电功能水处理进行果实采前的留树处理或采后的集中处理，可大大提高劳动效率与保鲜效果，对于大型的保鲜企业，入库时常用大量的化学杀菌剂处理，既影响果品的自然外观又带业污染及残留，而改用电功能水后除了能瞬息杀死果实表面的各种病菌外，还能快速还原回普通的水，没有任何的环境污染与果实残留，是当前最为理想的保鲜措施。 现以极不耐藏的草莓为试验材料说明它的杀菌保鲜效果，冷藏前用强酸性水和强酸性水加氯化钙处理液浸泡草莓10 min (以无处理作为对照)，然后在0 C下冷藏12天，观察草莓品质的变化。结果表明，用强酸性水和强酸性水加氯化钙处理液浸泡草莓，能显著抑制草莓的呼吸作用，抑制多聚半乳糖醛酸酶及羧甲基纤维素酶的活性，从而有效保持了果实的硬度，并极大地减少了腐烂。其中强酸性水处理组l2天后好果率为100 ，而对照组(不处理)的好果率仅为85 。这说明用强酸性水对果蔬等进行洗净处理，不仅有很好的洗涤、杀菌消毒作用，而且可延长保鲜期。 4、借鉴日本经验生产免农药果品成为可能，日本果农在利用电功能水杀菌技术进行病害防治外，同时又结合中药制剂的杀虫土配方，达到无化学的防治效果，真正生产出没有任何残留的无公害果品。这种制剂在日本叫“汉方药” ,在无公害果品生产上颇受关注，其实质上就是利用中草药配置的一种植物源生物农药，如将黄柏、陈皮、甘草、薄荷、大蒜、辣椒、木酢液、黄连等按一定的比例直接加工后使用，具有很强的刺激气味能有效地杀死红蜘蛛、蚜虫等昆虫，从而达到病虫皆治的效果。 5、电功能水在促进种子发芽及幼苗生长的运用 通过中国农科院蔬菜花卉研究所，南京农业大学园艺学院等对强酸性电解水浸种对黄瓜种子发芽与幼苗生长影响的研究结果表明：低、中浓度电解水对黄瓜种子发芽率没有影响，高浓度电解水会抑制种子发芽：适宜浓度电解水浸种可提高种子胚芽生长速率，促进黄瓜幼苗生长与干物质积累，提高黄瓜幼苗素质，而高浓度电解水则产生抑制作用； 黄瓜浸种适宜的电解水指标为：pH240左右、ORP 1150mV左右、有效氯浓度25mgL左右。 6、鉴于电功能水提高对种子胚芽生长速率的作用，因此电功能水应用于芽苗菜的生产，对于提高芽苗菜生产的发芽式与发芽率，以及提高芽苗菜的产量有着促进作用！ 7、在养殖场，电解水长用来冲洗地面来消毒杀菌与防病的目的，因为养殖场地面存积的有机物通常较多。先用强碱性电解水冲洗干净后，再用强酸性电解水冲洗消毒。用电解水冲洗实验表明，与普通自来水比较，采用PH3以下的强酸性电解水处理过的地面，残留菌落数为前者的1/60-1/90,有效防止传染病的发生。不过电解水对金属材料有腐蚀作用，因此在结构上尽可能的平展以防止电解水的存积。 8、电解水可用于食品原料的浸泡与加工。豆腐生产中大豆中的细菌是豆腐变质与污染的重要原因。采用强酸性电解水冲洗杀菌消毒后再用强碱性电解水浸泡，不但可以有效的控制豆腐制品的原始菌落数，而且大豆的吸水率，蛋白抽出率，氨基酸的浸出率等都有所提高。这样不但豆乳和豆制品的品质有所改善，而且得率也有所提高。这是因为大豆蛋白质在碱性条件下水溶性会增加的原故。 9、无土栽培西红柿防止青枯病 使用强化酸水，用水稀释1100倍，杀菌效果极大，PH1.55的强碱性水也很有效。对叶锈病、白粉病可隔日喷雾；有效顺序为：强碱性水强酸性水自来水。 10、露地栽培的果蔬试验 喷洒时强酸性水（PH2.6）和强碱性水（PH11.3）互相交替使用，实验发现：强酸性水对葱的赤霉病，甜瓜白粉病发生的抑制效果显著，还发现强碱性水可使光合作用加强，瓜的甜美增加. 11、对桃、樱桃、葡萄等果树 用强酸性水可抑制灰霉病、灰星病发生，并对蚜虫有驱虫作用。用PH11.0的碱性水灌根（在树地下铺管）可使桃、葡萄的糖度增加。 12、促使植物生长（千叶大学松尾昌树） 电解水的PH值变化，可使水的分子团变小，PH7.0的水分子团最大，阳极水（酸化水 anode water）和阴极水（碱性水 cathode water）分子团变小，增加了生理活性，细胞容易吸收。无土栽培试验表明ORP（氧化还原电位）对植物生育有促进或抑制作用，ORP高抑制生育，ORP低促进生育。 13、苹果杀菌（岩手大学寿松木章1998园艺学报） 寿松对红富士和金香玉两种苹果进行了三种喷洒防病实验： 只喷强酸化水，果实霍病率有所增加。 酸化水和碱性水交替喷洒，发病率减少。 只用碱性水，霍病几乎不发生，且果实硬度增加。 农业上，将碱性离子水用于植物的无土栽培、嫁接，用于中和酸性土壤等，还能促进植物生根、发芽、成长，这些方面都有人做过或正在试验。农业上，酸性离子水用于植物病虫害的防除，土地改良（中和碱性土壤）；碱性离子水用作植物生长促进剂，是世界迫切需要开发的无公害、无二次污染的新型农药和调节促进剂。 14、功能水在葡萄上的应用 葡萄的虫害少但菌病多，一般喷洒波彩液，或硫酸铜，波彩液是硫酸铜加石灰水，虽然在喷洒时对葡萄直到了抗菌抗病作用，但在人食用时洗不净，吃多了，铜的摄入量增加会对人体产生一定的危害，如果采用功能水为ph2.03.5强酸性水喷洒，如果采用喷洒不但可以达到杀菌除病的目的，而且无任何残留，因为在杀菌后经X光照射，和在空气中爆氧的作用，会在较短时间内还原为水。同时功能水还有很好的驱虫作用。尤其对植物病害菌如专性寄生菌（白粉）、疫霉菌（黄瓜霜菌）等的防除效果都非常显著。 着眼于电场水的杀菌能力，将电场水用于农作物栽培中，在一定程度上可实现减农药甚至无农药栽培，日本、韩国和我们的实验结果都表明，只要施用得当，电解水对黄瓜，草莓，西红柿的白粉病有显著的防治效果。需要注意的是，因为电解水必须与细菌接触才能杀死细菌，而大多数植物病害一旦发生即已深入组织内部，喷洒电解水并不能杀死组织内部的病原体，因此，喷洒电解水要以预防为主。不过实验结果也显示，通过喷洒电解水或将电解水加入无土栽培的营养液中，能增加植物的本身的活性，而增强了植物本身对病虫害的抵抗能力，减少病虫害的发生。 六、影响电功能水杀菌作用的因素 、 PH：PH值对次氯酸钠杀菌作用影响最大。PH值愈高，次氯酸钠的杀菌作用愈弱，PH值降低，其杀菌作用增强。 、 浓度：在PH、温度、有机物等不变的情况下，有效氯浓度增加，杀菌作用增强。 、 温度：在一定范围内，温度的升高能增强杀菌作用，此现象在浓度较低时较明显。 、 有机物：有机物能消耗有效氯，降低其杀菌效能。 、 水的硬度：水中的CA+、MG+等离子对次氯酸盐溶液的杀菌作用没有任何影响。 、 氨和氨基化合物：在含有氨和氨基化合物的水中，游离氯的杀菌作用大大降低。 、 碘或嗅：在氯溶液中加入少量的碘或臭可明显增强其杀菌作用。 、硫化物：硫代硫酸盐和亚铁盐类可降低氯消毒剂的杀菌作用 七、设备运行成本 该设备每生产浓度ph3的次氯酸钠消毒液为100公斤 一般需要0.46公斤盐、度电（包括上水、化盐电耗）、水230公斤。一套产有效氯量为60L小时的次氯酸钠发生器，其最大耗费电力560W。通常情况下，设备正常运行时，生产1公斤有效氯量的次氯酸钠液其运行成本费用计算如下： 盐：40.5=2(元) 电费：1.00=.00(元) 水费：0.232.00=0.46元) 小计：2+.00+0.46=4.46(元) 按25%的人工、损耗、折旧，每生产100公斤有效氯耗费为： 4.46+4.4625%=5.575(元) 农业专用-液体消毒杀菌器 在高新农业技术领域，无土栽培与营养液栽培苗木，蔬菜、花卉，珍贵稀少中药材，越来越受到人们的重视。在这高新农业技术实践中，对于水质，植物所需的营养液杀菌消毒也越来越严格。对于液体的杀菌、消毒的方法有多种，形式各异。经浙江省丽水市智能化快繁中心的科技人员大量的综合生物科学实验，自行开发与研制了针对农业的紫外线杀菌器，杀灭水中细菌、病毒、酵母、霉菌及藻类生物，不需添加任何化学药品及不需加热或冷却，即能达到消毒效果。 一、紫外线杀菌的原理介绍 紫外线用于消毒、杀菌已经很多年了，细菌的细胞中含有细菌的遗传信息核酸DNA和RNA，当核酸被紫外线照射时会大量地吸收紫外光，从而就会在体内形成一部分的间二氮杂苯(主要构成为蛋白酶)和间二氮杂苯的异构体。这种物质会使细菌自身的新陈代谢机能出现障碍，并且会导致细菌的遗传性出现问题，而持续的紫外线照射，最后就会导致因为上述原因所造成的细菌群体的死亡。此外，紫外光除了杀菌的用途外，也可用于让微生物降低自身的“活动性”，有些细菌在可见光的照射下是比较活跃的，我们称之为“光恢复”特性，也就是说，在波长为300500nm的可见光下，细菌自身有一种光恢复酶素会让细菌种群变得很活跃，自身会大量繁殖。所以，当需要控制这种细菌的数量及种群时，则可以考虑用微弱的紫外线进行照射，将细菌的数量控制在一定范围之内。由于紫外线的波长在260nm(2537nm)附近的杀菌效果比较好，所以杀菌用的光源一般使用低压汞灯和特殊的紫外线用玻璃管和石英玻璃管。而最近也已经出现了用高压汞灯和氙灯进行杀菌的设备。用紫外线对液体进行消毒，对液体的照射方式一般分为外照方式和内照方式。为了保证对液体的杀菌效果，应采用内照的方式。液体杀菌设备的水与紫外灯是隔离的，灯罩里面为紫外光源，然后将灯镶入杀菌槽中，再接上电源构成一个整体。 二、紫外线杀菌的优点 用高强度紫外线对水源进行处理同传统的氯处理(如漂白粉)及臭氧水处理具有操作简便、使用安全、运作成本低等诸多优点。紫外线是一种很强的病毒、细菌杀灭剂，其消毒作用不受水体中水温、盐度及pH值的影响，且消毒接触时间短(一般在05-1秒)，高效、快速，又不增加水体中的任何固体物，特别适合大流量及循环用水。高强度紫外线水消毒处理技术是国外20世纪90年代发展起来的高新技术产品，其杀菌能力已基本能作到完全灭菌率(9999)的效果，且灯管使用寿命在1000小时以上。明显地突出在以下几个方面： 1、水处理后用于育苗过程中，水质相对稳定，对预防水产苗种疾病有较好的效果。 2、在育苗全过程未使用任何抗菌素药物，不仅减少药物开支，而且避免了因过度使用抗菌素引起种苗的抗药性，提高了种苗的品质。 3、用紫外线水处理技术培育水产种苗，改善了育苗水质，减少了病害的发生，从而明显地提高了育苗成活率。 三、产品信息 紫外线杀菌器具有水流均匀、无死角、光射条件好、杀菌彻底、能耗低、安装灵活方便等特点，主体材质采用不锈钢，无金属离子侵蚀问题，产品结构为密闭容器石英套管式，内设电气控制装置。其中关键的紫外线灯管理论寿命长达10000小时，达到国际先进水平。产品外型美观大方、结构紧凑、操作维修方便。 电功能水在农业上的运用 摘要：本文介绍了一种具有杀菌及促长功能的物理处理水-电功能水，并从它的形成过程、作用机理、生物效应等方面进行系统分析，全面论述了它在农业生产中的作用，包括杀菌防病、土壤改良、贮藏保鲜、农产品加工、种子处理等方面，形成了适合于我国当前农业生产水平的电功能水农法，并指出了它在无公害绿色农产品生产中的伟大意义及广阔前景。关键词：电功能水，电解水，杀菌，防病，土壤改良，贮藏保鲜，无公害引言：农业的发展经历了传统自然农业及化学农业，特别是化学农业的革命为农业的发展插上了腾飞的翅膀，对农作物产量的提高、质量的改善作出了极大的贡献，大大推动了农业产业的快速发展，使一直困扰落后国家的温饱问题得以解决。但在产量提高的同时，也带来了严重的污染，包括环境污染，农药残留、生态破坏、健康危害等。这又给人类提出了新的挑战，给科学提出了新的课题，特别是农药使用所带来的危害，已经到了触目惊心不得不重视的阶段了，农药在瓜果蔬菜上的滥用，除了破坏自然生态外，直接造成人体危害，如食物中毒及癌症发生率倍增，已成为人类生存与持续发展的重大问题。科技的发展总是螺旋提升与制限瓶颈不断突破的过程，化学农业发展的一定阶段后，必将会被新型的农业模式所替换与取代，这就是物理农业的萌芽与发展的开始。本文介绍的电功能水技术就是物理农业中一朵绚丽的奇葩，它如争奇斗艳的花朵成为当前农业生产中最为重要的无公害生产手段。水是农业生产的基本条件，是植物生长必有可少的最为基本的要素。但水的不同存在方式，不同的物理化学特性又会产生不同的生物物理化学效应，如磁化水、电场水、富氧水、离子水等，它们都有不同的作用与不同的效应。这里所说的电功能水也是通过现代高科技，让其发生物理化学性状的变化，从而产生具有特异功能与用途的水，我们称之为电功能水。本文就以电功能水的产生机理与农业生产上的运用作些详细的介绍，让人们对水的作用又有了新的认识，让农业生产用水，又赋予了新的含义，让水成为农业生产中更为重要的生产资源，这也是发展持续循环农业的一个重要技术措施，从原本水在栽培上的的常规生理效应拓展为植保上的病理效应，为生产绿色无公害的农产品找到了新的技术路径1。电功能水的产生机理认识水的物理化学性状水从分子结构来说，是以二个氢原子与一个氧原子组成，而在自然状态下，大多是以6个水分子通过氢键耦连在一起，形成了水分子团，具有较大的分子量。而自然游离的水在磁及电场的作用下，则会产生氢键之断裂，从而由大的水分子团变成较小的水分子基团或单分子，这样更利于生物的吸收，其活性及自由能都得以改变与提高，与些同时水中的溶氧量也得以有效的是高。水在电极的作用下，会发生电解而放出氧气与氢气，这原理可被工业制氢业所运用。同时，水又是植物光合作用及呼吸作用矿质代谢等生理活动的重要参与者，是植物生长要素中最为重要的元素，水是影响植物生长的综合因素中最为关键的制限因素。水的化学性状，与其水的状态紧密相关，通常的水为中性，自然的雨水稍偏微酸，而在电极作用下，在矿质溶质的参予下，水的性状会发生变化，酸碱度变化极为明显，它在没有隔槽情况下，电极的电解会变成微酸性水，在有阴阳离子交换膜的交换分隔下，会形成强酸与强碱性的水，电功能水就是运用这一机理产生的2。电功能水的形成过程电功能水在农业生产上的运用主要就是利用它在电极作用下，能形成强酸与强碱水的这种机理，才使它得以发挥出不同于常规自然水的特异效应，是它的运用价值所在。要产生具有强酸与强碱的两种水，首选要解决发生装置的设计，它的科学设计是极为重要的，如果只是简单在把正负电极置入水中，虽然也能电解，但形成的只是一种酸碱度稍有变化的电解水，也有其作用效应，但其杀菌力不强，达不到生产上运用的杀菌要求。为了让水电解后能对水中的氢离子、氢氧根离子、及氯离子、钠钾离子进行区隔分流，形成具有强酸碱性的功能水，在设计上必须采用阴阳离子交换膜，在电解的同时进行离子的交换，让电极的阴极富集阳离子钠与钾，而进一步反应形成碱水，让其阳极富集阴离子氯而形成酸水。为了让其形成相对稳定而又具强酸碱特性的功能水，可以在生产的原水中加入电解质的盐类，而这种盐需选择利于通过离子膜的化学物质，如氯化钠与氢化钾，其中的钾与钠离子易于在电极作用下，轻松地穿透交换膜而实现了离子间的交换，从而使阴阳极的离子富集成份发生了变化，形成了两种不同性状的水。为了解决离子交换及区隔问题，采用了较为科学的设计是，给水施加强大的电场，让水在电场的作用下流经以离子交换膜为区隔的水流通道，这些流经交换膜的水在电场作用下发生电离，使水及溶质都处于自由能较高的离子状态，以实现离子间的膜交换，从而水中的离子在正负电场的作用下发生极性位移，再把位移富集的水进行分流式的导出，就形成了两股不同酸碱特性的水，在阴极端流出的是碱水，在阳极端流出的是酸水，再用集水槽进行分别收集，就形成了生产上可直接运用的强酸水与强碱水。而电场对水的作用强度不同又可影响水的电离程度与交换的通透性，可以通过添加浓度的不同及电流电场强度的不同来控制产出水的酸碱度，这样就形成了可调控的电功能水发生装置的技术设计思路。目前按这思路开发的电功能水装置主要由以下几方面组成，一个能进行电流强度调控及把交流转换成高压直流的电控装置，一组由白金电极板、绝缘隔板、阴阳离子交换膜分层堆叠组成的电场发生与电解离子交换装置，它是电功能水发生的核心部件，在隔板上按照水的流径设计出两道以离子交换膜为相隔的水流线通道，使流经的水在电场作用下发生离子交换，以催生离子间的位移及化学反应的进行。现把电极作用下的离子反应原理阐述如下，这是形成具有功能型水的重要机理： 阴阳极的反应式（左边为阳极，右边为阴极）： 电功能水的物理化学特性流经高压电场形成的电功能水，发生了电解并形成了新的化学物质，而且是一些活性强极易产生氧化还原的物质，在与外界接触的过程中很快会恢复成普通的水，这样就不会对环境造成任何的残留及对生物的化学危害。也正利用它的这种极易氧化还原的优点，形成了农业生产上无公害防治的农法。其实电功能水的特性也正是它的氧化还原性才形成了它特有的功效，在氧化还原过程中会向外界提供电子与获取电子，通过电子的传递而形成了它特有生物效应，如氧化过程，会强制性地从菌类的细胞表面夺取电子，而使胞膜穿孔，外泄大量的内容物而起到生物膜破坏与致死3。也可利用它的还原性，可为外界物质的氧化分解提供大量电子，利用这特性可把它作为有机物的清理洁净，如不用洗衣粉的洗衣机就是利用还原水来达到清洗的目的，它被用于工业清洗，农业生产上的加工场所清洗，还可以通过电子提供促进芽的萌发，更可利用它的还原性作为酸性物或环境的中和剂，如土壤或营养液PH值的调节，就是利用它的碱性与还原性。 经电场电解的水除了酸碱性变化外，它还带有较强的氧化还原电位，这也是它与普通酸碱水的不同之处，也是它比普通酸碱水更为有效的一个主要因素。经电场电解生产的电功能水，要让它更有效的用于农业生产，一般要求其酸水的PH值在2.7以下，碱水PH值在10以上，其中酸水具有较高的氧化电位，达+1100mV以上，而碱水具有较高的还原电位，达-800mV以上。正因它具较高的氧化还原电位而使它与外界接触时，产生了较活跃的电子交换与传递，也就是发生了氧化与还原反应。经电场电解后形成的亚次氯酸中的氯离子，本身就具有较强的杀菌性，但它比日常含氯的次氯酸钠有更好更快的杀菌效果，这主要与氧化电位较高有关，所以电功能水并不是简单的含氯的杀菌水。另外，经电场电解后的水中还含有单线态氧存在，这种单线态的氧就是一种具有极强氧化性的自由基，当它接触外界的菌后，也能使菌的细胞膜氧化破坏；经电场电解后的水，其水分子的存在状态发生变化，它的水分子团被裂解成小的分子团或单分子，它的活性更强，渗透吸收力提高。这些经处理的功能水除了上述的化学性状变化外，它的物理性状也有变化，如溶氧量得以提高，电功能水的溶氧量可达12以上，这与电解生氧也有关，也与电场作用使本身的溶氧提高相关。电功能水同时又是一种带微电流的水，施于土壤后给土壤创造一个微电流环境，可以抑制许多厌氧菌的发育。电功能水具有很强的氧化还原性，所以贮藏时，一般用非金属容器进行密封贮藏，它都会受外界的温、光、湿等因素的影响，如果在见光及开放环境下，贮藏很快就会失去物理化学效应而失效，所以生产上最好是当天生产当天施用，如真的需贮藏也需密封贮藏，在密封条件下，一个月不会影响效果与它物理化学效应。电功能水的生理生化效应分析上述电功能水的物理化学性状后，就为它用于农业或其它领域提供了研究与运用的理论基础；特别是它的氧化性，可以使生物脂膜过氧化，起到破坏膜透性的作用，也是它杀菌效应产生的关键。因任何生物的细胞膜都是由脂类物质组成，而脂类蛋白物质具有的极性，在氧化作用下其极性与结构易被破坏，这种破坏是不可逆性的，一旦破坏就难以恢复，而用于内外交换的胞膜内外极性一被破坏，就会使细胞正常的内交换外通道受损，使细胞失去活性或活性受到抑制4。这种破坏是由于高的氧化电位，较强的酸化水，及氧自由基这三方面所造成的综合作用效应；而其中的氯离子则是发挥它的化学效应起到细胞生物抑制或杀灭之效果，但它的作用时间较长，没有具氧化电位的功能水来得快速。除了氧化使细胞膜变性外，电功能水的强酸水还具有低的PH值，一般菌类的适合PH值都是在3-4以上，而强酸水具有低于2.7以下的酸度，对于菌的滋生起到了极大的抑制与杀灭作用，所以从菌的酸环境角度来说，强酸也是一种极好的菌类抑制剂。另外，电场作用下的水，使其成为带微电流的水，而菌类在微电流环境下也具抑制作用，这也是把电功能酸水用于处理土壤达到改良效果的一个方面。而且它主要是抑制厌氧菌的发育，对好氧的放线菌倒还是有促进作用的。而电功能的碱水，它除了其主要成份氢氧化钾对植物起到营养效应外，还具有促进萌芽的作用，这与钾的生理效应有关，喷施碱水的果实糖度得以提高，色泽外观得以改善，所以生产上也常用碱水作为根外追肥来用。除了营养效应对植物生长产生影响外，碱水还是酸水的中和剂，也就是酸水施用后，再喷酸水可以起到中和作用，可以防止有些对酸敏感植物，产生药害，发生叶烧或灼伤的危害。碱水喷施还具很好的植株洗涤之作用，生产上为了提高药剂或酸水喷洒时具有良好的展着性与渗透性，可以先对植株喷施温度为50的碱水，这样可以使植株上面大量的粉尘或有机污染物得以清洁与溶解，尔后再喷酸水就可以达到更加好的效果5。另外，因植物代谢的原因，大多植物的表面是微酸环境，而喷施碱水后，可以改变酸度，从而使一些菌类的滋生也得以抑制，所以碱水也具一定的杀菌作用。但它主要还是以提供钾素与清洗作用为主，在生产上可用于萌芽促进或打破休眠之作用。电功能水在农业生产上的具体运用前面已综合论述相关的产生机理与作用效应的相关原理，那么在生产上的具体应用其实还是需要一些实践的操作与经验作为指导的，在不同领域不同的运用上其方法还是有所差异的，现就电功能水在农业各领域或某些技术环节上的运用作些简要叙述，为生产使用提供可借鉴的经验与方法。电功能水在防病上的运用 电功能水的防病杀菌具有广谱性，不像许多化学杀菌剂，专一性强，而且长期使用一种还会导致抗性的形成，使防治效果越来越差。因大多的化学杀菌剂主要是通过生物化学的作用过程而起到防治的效果，而这个过程所需的时间往往又较长，极易诱导菌类抗药性的产生，而电功能水的强酸水杀菌过程是瞬间作用，或者说是瞬间强制性地夺取电子的过程。所以其杀菌时间通常是在几秒至几分钟内就可完成的一个快速过程，即使孢子类一般也可在十分钟内得以杀灭。在杀菌过程中，表现为细菌病毒类容易些，霉菌等真菌类或孢子体类又稍难些。一些较难杀灭的菌或休眠的孢子体可以通过加入更多的氯化钾，制取含有效氯更高些的强酸水，使其酸性更强，含氯更多，氧化电位更强，这样可大大提高其杀菌之功效。电功能酸水的杀菌过程主要是以强制性获取电子的这个物理过程为主，所以它不会像使用化学药剂那样，导致菌类抗药性的形成，而且其作用过程时间的短暂也不会给菌类创造出可诱导抗体的化学环境，更不利于抗性的形成6。电功能酸水的杀菌效果与菌的种类有关，细菌类一般在几秒钟内就可以杀死，而霉菌就需在几分钟内，孢子约10分钟左右才能杀死，而且其杀菌致死率较高，一般都可达90-95%以上。利用电功能酸水的杀菌机理，可以大面积地被运用于农业生产。如种苗的立枯病，瘁倒病，桃细病性穿孔病，水稻的细菌性条斑病等细菌性病害；还有如葡萄瓜果的霜霉病、白粉病、锈病、黑斑病等真菌性病害；甚至一些蔬菜类的病毒病都可以得到有效的杀死与防治，在生产上达到了良好的效果与较好的推广效应，目前日本已将电功能水农法列为一项重要的免农药栽培技术措施，对于促进绿色生态无公害蔬菜产业的发展起到了推波助澜之作用。电功能强酸水在农业防病上的运用是目前最容易被生产者接受，较好推广与运用的实用新技术，把它用于各种病害的预防及防治是电功能酸水最为重要的作用。10多年前，日本的许多科研单位及公司就开展了电功能酸水防病机理与技术措施的研究，现已形成一项非常成熟，技术又相对完善的操作体系与流程。为了达到最佳的防治效果，需科学地形成一完善的使用方法。电功能水酸水从某种角度来说是种强氧化剂，一些较为敏感的植物嫩枝叶或者瓜果蔬菜在喷洒后也常有药害及灼伤现象的产生，虽然病得到防治了，但生长同时也受到一定抑制，这主要是由于其品种的过敏反应及外界气候环境的不利因素所造成。具较强氧化性的酸水经喷洒后，会在较短的时间内氧化还原为普通的水，而这个氧化还原的过程则与外界的湿度、光照、温度等因子有关，如果外界湿度大，不利于氧化还原，也不利于酸水的蒸腾蒸发，让其在枝叶上停滞时间过长，也会导致药害之发生，所以喷洒电功能酸水通常要求在晴朗天气的下午或者8-10点钟的上午进行，千万不宜在没有光照的夜晚、下雨天气或高湿度阴天喷施，否则极易发生药害7。在晴朗的天气下，有光线的照射，可以为其氧化还原过程提供更多光子，会激发电子供体的形成，所以更利于酸水的快速恢复还原，另外晴朗及低湿环境也更利于蒸腾的挥发，从而使酸水复原或散发加快，可以减少药害之发生。为了安全地使用电功能酸水，现在日本已形成了一种最为完全的使用方法，通常在生产上我们可以采用交替喷洒之方法，可以在喷洒酸水后的半小时至一个小时内喷洒制备的碱水，起到了很好的中和作用，不会因酸水留存于枝叶时间过长而导致药害之发生。也可以在喷酸水前进行一次碱水的冲洗性喷洒，会使药效提高，这也已在生产运用上得到了证实。对于一些特别易药害的敏感型品种或者刚移栽的幼苗其抗药性都较弱，也可采有兑水稀释，以降低氯离子浓度及氧化还原电位，一般可以采用2-4倍的稀释兑水量；但也不宜浓度过低否则会影响杀菌防病之效果，因为其杀菌之效果与氧化电位及氯离子浓度是息息相关的，一般以有效氯离子浓度以10-80ppm为较佳的范围，过高过低都会影响效果或者药害。采用交替喷洒法，是当前日本农业生产上运用的一种有效安全方法，它除了达到药害解除外，还可以做到，土壤及植株酸碱环境的相对稳定，有利于生态环境的保持，也有利于酸碱敏感植物的生长。电功能酸水在防病喷洒操作时，极为简单与安全，操作人员可以减免口罩的配戴或者打药工作服的更换，因为喷洒的水是一种纯无公害无污染的水，不像农药喷洒时要做严格的防范，以免工作人员的中毒发生。另外采用喷水的防治方法，可以做到不留死角的喷洒，具有成本低，不影响环境之特点，可以对于土壤表面，植株表面，设施表面或空间等环境进行喷洒，可以做到全面杀菌，大大减少病原基数的目的，另外全面喷洒的作业可以达到彻底不留死角的清园效果。电功能水在农产品加工贮藏保鲜上的运用农产品的加工贮藏是农业生产中一个重要的产后环节，也是当前最为重要的产业末链，它是农产品附加值提升的重要手段与方法。在农产品的加工中，通常的第一步工序就是进行产品的清洗与消毒，而常规的清洗与消毒大多采用洗涤剂或化学杀菌剂，它虽也达到了一定效果，但对农产品的化学残留或环境污染还是不能避免的，特别是一些生鲜蔬菜的净菜包装，如果杀菌消毒不到位，对于食品的污染危害也是时有发生的。当前大多数的瓜果蔬菜等农产品都是利用化学农业的技术生产出来，会存在着蔬菜表面的有机农药之残留，这些残留物的存在会影响加工品质与成为健康的隐患，可以采用加工前的电功能碱水清洗，它可以把大量粉尘或有机物溶解缔除，具有很好的效果，根本无需添加任何清洗剂就可实现无害化的水清洗。在净菜清洗过程中，可以用清水洗去所有的泥杂物，再用电功能酸水进行喷淋式或浸入式清洗，起到了瓜果蔬菜表面的全面杀菌作用，附于表面的大肠杆菌、球菌类等，一般在几秒钟的时间内就全部杀死，这对于生鲜蔬菜的净菜包装及保鲜来说是一种最为安全与简易之方法。在具体应用时，可以开发专用的电功能水发生装置与清洗槽结合为一体的清洗机，这已在发达国家得以普遍运用。经酸水清洗后的蔬菜色泽变化不大，即使有些蔬菜品种会发生些许变化，往往也不会影响商品外观及品质，一般经酸水清洗处理后透亮度还会更好，如豆芽、藕、马铃薯等的白色蔬菜类会变得更洁白，商品外观更佳，这与酸水中含有游离的氯离子起到了漂白作用有关8。另外，用于清洗的电功能水通常以添加食盐为多，可以往原水中加入0 .1%的氯化钠食盐进行生产。以下是对各种蔬菜进行净菜清洗时所进行的一个试验，不同的清洗水产生不同的杀菌效果，通过菌落计观察统计处理后的活菌数，说明电功能酸水具有比其它清洗水有更好的杀菌效果，而且是毫无残留的无公害方法，可以在生鲜净菜清洗中得以运用。杀菌速度快，一般10秒钟就可达到良好的清洗杀菌效果，是其它方法不可比拟的。采用酸水清洗杀菌比其它的臭氧法、紫外线法、或超声波法更为实用而易操作，是净菜包装生产及生鲜蔬菜保鲜杀菌过程中最为实用的一种方法。它用于表面不平整蔬菜或者截切蔬菜上比其它方法更为方便，除了瓜果蔬菜外。一些食品特别是肉制品的加工过程的消毒也是一种最为理想的方法，在肉类鱼类等产品加工过程中的运用，在发达国家早已工业化程度，早已把电功能酸水杀菌列为一个重要的技术环节在使用。在生产加工过程中每个环节的无菌化控制也都可使用酸水的浸与喷结合的方法来实现。最终做到加工过程的洁净化及无公害化，又不会对环境造成任何之残留危害，是一种绿色环保安全型的清洗处理方法。以前，在进行果品类入库贮藏前，通常会选用多菌灵、托布津、高锰酸钾、硫磺等杀菌剂进行浸泡或喷洒处理，以减少病源基数，防止贮藏保鲜过程中的腐烂。采用这些化学方法，也可达到延长保鲜减少腐烂损耗的目的，但操作不便与化学残留，已成为无公害水果生产中的一个突出问题。根试验表明，电功能酸水处理后的柑桔是果实，青绿霉病基本没有生生，苹果的轮纹病得以有效的控制，草莓的贮期延长，新鲜度提高。电功能水技术已是当前果品保鲜中的一项实用低成本的辅助技术，不久将会在生产中得以广泛的推广与运用。电功能水在养殖业上的运用在现代化的养殖场中，把环境的杀菌消毒已列入作为生产中的一项重要的技术在运用，但国内大多也还是采用化学杀菌保洁的方法，对于生产绿色禽畜产品或者保持无病源无污染的养殖环境来说，采用电功能水法是一种最为实用最易操作的安全方法。在养殖场的养殖空间中都存在着大量的微生物，有与粉尘结合的微生物，也有与空间微胶体结合的气溶胶微生物（细菌、真菌、病毒）的存在，这些微生物或致病菌类无处不在，都是畜禽致病的病原，如何进行有效的消除成为现代养殖中极为重要的一项技术措施。这些漂浮于空间的微生物或病原菌要得以有效的防除通常采用空间喷洒防除，而空间喷洒大量的化学药剂除了对环境造成空气污染外，还会刺激禽畜的呼吸道，以及间接地产生化学残留而影响产品质量。现代养殖业对于无菌环境的工厂化养殖来说越来越重视，而环境的杀菌除臭自然就成为养殖业中的一项主要技术，这种采用喷水就可杀菌的方法，不管是从操作的方便性来说，还是杀菌的效果及广谱性来说，都是其它方法难以相比的。电功能水的酸水还可以作为养殖过程中禽畜饲料的添加剂或者杀菌剂，可以拌入饲喂，可有效地防治各种肠道病之发生，也可单独地进行纯功能水的饲喂，达到防病治病的目的。通过禽畜的碱水喂养，可以改变体质，促进生长发育，因大多体弱生长慢的禽畜的都是酸化的体质，通过