Пестицид

<час />

Фон

Слово «пестицид» - это широкий термин, который относится к любому устройству, методу или химическому веществу, которое убивает растения или животных, которые конкурируют за снабжение людей продуктами питания или являются нежелательными по иным причинам. Пестициды включают инсектициды, фунгициды, гербициды, нематоциды (используемые для уничтожения нематод, удлиненных цилиндрических червей) и родентициды. Из этих различных пестицидов инсектициды имеют более долгую и заслуживающую внимания историю, возможно, потому, что количество насекомых, помеченных как «вредители», значительно превышает количество всех других «вредителей» растений и животных, вместе взятых. Следовательно, в этой статье основное внимание уделяется использованию сельскохозяйственных инсектицидов.

С тех пор, как они впервые начали выращивать зерновые (около 7000 до н.э. ) если не раньше, люди изобрели методы, чтобы помешать насекомым поедать или иным образом уничтожать ценные урожаи. Некоторые культуры полагались на практику посадки во время определенных фаз луны. Другими ранними методами ведения сельского хозяйства, косвенно снижавшими популяцию насекомых, были чередование культур; посадка мелких разнообразных культур; и выбор естественно устойчивых растений. Люди вручную собирали насекомых с растений и шумели, чтобы отпугнуть кузнечиков. Химические вещества также использовались на раннем этапе. Измельченные лепестки пиретрума (разновидность хризантемы), сера и мышьяк использовались на Ближнем Востоке, в Риме и Китае соответственно. Китайцы также использовали природных хищников, таких как муравьи, для поедания нежелательных насекомых.

Все попытки борьбы с вредителями были в значительной степени индивидуальными делами до 1840-х годов, когда североамериканский гриб под названием настоящая мучнистая роса вторглись в Великобританию, и эпидемия была сдержана с помощью широкомасштабного применения серы. Следующей целью стал колорадский жук на западе США:к 1877 году западные поселенцы научились защищать свой урожай картофеля с помощью нерастворимых в воде химикатов, таких как парижская зелень. Затем последовали другие пестициды, такие как деррия, квасия и дегтярное масло, но пестициды девятнадцатого века были слабыми. Их необходимо было дополнить за счет интродукции естественных хищников или, в некоторых случаях, прививки угрожаемых растений на более устойчивый подвой.

К моменту Второй мировой войны существовало всего около 30 пестицидов. Исследования во время войны позволили получить ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), который был синтезирован в 1874 году, но не был признан инсектицидом до 1942 года. Вскоре последовали другие сильные пестициды, такие как хлордан в 1945 году и эндрин в 1951 году. Яд. Исследования газов в Германии дали фосфорорганические соединения, наиболее известным из которых является паратион. Эти новые пестициды были очень сильными. Дальнейшие исследования дали сотни фосфорорганических соединений, наиболее примечательным из которых является малатион, который недавно был использован в Калифорнии против средиземноморской мухи.

До 1800-х годов, когда люди начали опрыскивать личные сады с помощью довольно больших машин, пестициды обычно применялись вручную. Самолеты не использовались до 1920-х годов, а медленные, хорошо контролируемые полеты на малых высотах не использовались до 1950-х годов. При первом распылении синтетических пестицидов с воздуха использовалось большое количество инертных материалов, 4000 литров на гектар (гектар равен 2,47 акра). Это количество было быстро сокращено до 100–200 литров на гектар, а к 1970-м годам количество было сокращено (в некоторых случаях) до 0,3 литра на гектар самого ингредиента (например, малатиона), вносимого непосредственно на поля.

При производстве пестицидов активный ингредиент сначала синтезируется на химическом заводе. Затем разработчик смешивает активный ингредиент с носителем (для жидких пестицидов или с инертными порошками или сухими удобрениями (для пылевых пестицидов, затем в бутылки или упаковки). Жидкие пестициды расфасовываются в 200-литровые бочки для крупномасштабных операций или 20- литровых кувшинов для небольших предприятий, а сухие составы могут быть упакованы в пластиковые пакеты или пакеты с пластиковой подкладкой от 5 до 10 кг.

Сегодня около 900 активных химических пестицидов используются для производства 40 000 коммерческих препаратов. По оценкам Агентства по охране окружающей среды (EPA), с 1960 по 1980 год использование пестицидов удвоилось. В настоящее время в Соединенных Штатах используется более 372 миллионов килограммов в год, а во всем мире используется более 1,8 миллиарда килограммов в год.

Сырье

Пестицид состоит из активного ингредиента в сочетании с инертными ингредиентами. Активный ингредиент убивает вредителей, в то время как инертные ингредиенты облегчают опрыскивание и покрытие целевого растения; они также могут вносить другие преимущества, которые дает не только активный ингредиент.

Активные ингредиенты когда-то были дистиллированы из натуральных веществ; теперь они в основном синтезируются в лаборатории. Почти все углеводороды получают из нефти. Большинство пестицидов содержат другие элементы, тип и количество которых зависят от желаемого пестицида. Наиболее распространены хлор, кислород, сера, фосфор, азот и бром. Инертными ингредиентами может быть множество веществ, в зависимости от типа пестицида. Жидкие пестициды традиционно использовали керосин или другой нефтяной дистиллят в качестве носителя, хотя вода недавно начала заменять керосин. Эмульгаторы (например, мыло) также добавляются для равномерного распределения активного ингредиента в растворителе. Пестицид в виде порошка или пыли обычно содержит растительные вещества, такие как измельченные ореховые скорлупы или кукурузные початки, глины, такие как диатомит или аттапульгит, или порошкообразные минералы, такие как тальк или карбонат кальция, в качестве основы. Чтобы пестицид лучше прилипал После получения пезитицида фермеры разбавляют его водой перед применением. Применение может включать опудривание сельскохозяйственных культур небольшими самолетами, разбрызгивателями или тракторами. Мелкие фермеры могут даже использовать ручные опрыскиватели. к растению или почве может быть добавлен такой материал, как кукурузный крахмал или мука.

Производственный
процесс

Производство пестицида включает как минимум три отдельных действия. Активный ингредиент сначала синтезируется на химическом заводе, затем формулируется там же или отправляется разработчику рецептур, который готовит жидкую или порошкообразную форму. Затем пестицид отправляется фермеру или другому сертифицированному специалисту по внесению, который разбавляет его перед нанесением на поля.

Синтез пестицида

• 1 Когда впервые разрабатывается новый пестицид, он производится в небольших масштабах в лаборатории. Если вещество окажется жизнеспособным, производство начинается на заводе. Серийное или непрерывное производство обеспечивает большие объемы, возможно, до 500 кг за цикл. Синтез пестицида - сложная химическая процедура, требующая квалифицированных химиков и большой сложной лаборатории. Основная процедура заключается в изменении органической молекулы с образованием пестицида. Это может включать любой из ряда конкретных реагентов и катализаторов и часто должно происходить в контролируемом климате (например, в определенном температурном диапазоне). После синтеза активный ингредиент упаковывается и отправляется разработчику рецептур. Жидкие инсектициды могут транспортироваться в автоцистернах или 200-литровых бочках. При транспортировке активного ингредиента соблюдаются все правила перевозки опасных материалов.

Состав пестицида

• 2 Разработчик рецептур принимает активный ингредиент, отмеряет необходимое количество, смешивает его с носителем, если это должен быть жидкий пестицид, или с инертными порошками или сухими удобрениями, если это должен быть пестицид для пыли, затем разливает по бутылкам или упаковывает его. . Жидкие пестициды расфасовываются в 200-литровые бочки, если предполагаемым покупателем является крупный фермер, или в 20-литровые кувшины для небольших предприятий. Сухие составы можно расфасовывать в пластиковые пакеты или пакеты с пластиковой подкладкой от 5 до 10 кг. Эмульгированный состав обычно концентрируется для облегчения транспортировки (активный ингредиент обычно составляет 50 процентов эмульгированного концентрата), но гранулированные и сухие пестициды готовы к использованию.

Разбавление пестицида

• 3 Пестицид может храниться незадолго до того, как он будет запрошен. Когда он готов к транспортировке, предполагаемое необходимое количество отправляется фермеру, который разбавляет эмульгированный концентрат для получения желаемого количества пестицида. В большинстве случаев конечный продукт состоит только от 0,5 до 1 процента исходного активного ингредиента. Теперь пестицид готов к применению.

Применение пестицида

• 4 Есть несколько способов применения пестицидов. Метод, с которым больше всего знакомы американцы, - это опудривание сельскохозяйственных культур, хотя его использование обычно ограничивается большими плоскими участками. Самолет с баками емкостью 2000 литров (или больше) пролетает над полем и разбрызгивает пестициды из стрел. Штанги представляют собой длинные горизонтальные штанги, с которых опрыскиваются несколько дождевателей. Другой способ - прикрепить цистерны и штанги к трактору и распылить ближе к земле. Для мелких фермеров наиболее экономичным методом опрыскивания является использование одного или нескольких рабочих с ручными опрыскивателями, прикрепленными к небольшим резервуарам. Ручной насос можно носить на плече; Емкость бака составляет всего от 3 до 12 литров. Также используются небольшие резервуары емкостью около 200 литров. Пестициды применяются с помощью ручного пистолета. Приблизительная оценка внесенного количества составляет от 150 до 300 литров на гектар.

Контроль качества

Пестициды по самой своей природе являются токсичными веществами; следовательно, большое внимание уделяется безопасности. Законы, касающиеся безопасности пестицидов, очень строги и в будущем станут еще строже. Помимо юридических ограничений, пестициды также подлежат строгим стандартам контроля качества, как и любой другой производимый продукт.

Большинство крупных производителей пестицидов имеют высокоразвитые лаборатории контроля качества, которые проверяют каждый пестицид на эффективность, эмульгирование, плотность, цвет, pH, размер частиц (если пыль) и суспензию (если жидкость). Если компания производит более одного пестицида, идентичность продукта также должна быть проверена. Пестицид должен быть стабильным, легким в применении и хранении. Срок годности должен превышать один год. В ускоренных испытаниях пестицид на короткое время подвергается воздействию высоких температур, а затем проверяется на эффективность. Типичный пестицид имеет чистоту 95 процентов. Этикетки должны легко читаться и соответствовать всем нормам. Производитель хранит файлы для каждого сырья, активного ингредиента, состава и упакованного товара, а образцы хранятся в течение трех лет.

Современные пестициды при правильном использовании очень безопасны. Фермеры, применяющие свои собственные пестициды, должны пройти обучение в Службе распространения сельскохозяйственных знаний США и получить сертификат государственного департамента сельского хозяйства, прежде чем они смогут покупать пестициды. Коммерческие заявители также должны пройти обучение и сдать письменный тест.

При приготовлении состава для нанесения, что в большинстве случаев означает его разбавление, аппликатор должен носить защитную одежду, как указано на этикетке. Часто эта защитная одежда включает фартук или комбинезон, шляпу с широкими полями, рубашку с длинными рукавами, длинные носки, неопреновые или резиновые перчатки без подкладки, длинные брюки и неопреновые или резиновые сапоги без подкладки, надеваемые поверх обуви. Для некоторых пестицидов аппликаторы также должны носить защитные очки и / или респиратор.

В качестве дополнительной меры предосторожности оборудование для нанесения калибруется перед каждым использованием. Для калибровки опрыскивателя аппликатор измеряет расстояние в поле, а затем опрыскивает его нейтральным веществом, например водой. Затем проверяется количество использованной воды, чтобы увидеть, подходит ли оно. Все оборудование также проверяется на равномерность распыления, а изношенное оборудование незамедлительно заменяется.

Побочные продукты / отходы

Когда они были представлены, пестициды рассматривались как замечательная технология, которая повысит урожайность сельскохозяйственных культур и снизит количество болезней, передаваемых насекомыми. Первым признаком того, что это обнадеживающий миф, стало открытие в 1950-х годах, что объем пестицидов должен быть увеличен, чтобы иметь тот же эффект, что и раньше. С публикацией Silent Spring Рэйчел Карсон в 1962 году повысила осведомленность об опасности неограниченного использования пестицидов.

Пестициды убивают вредителей, на которых они нацелены большую часть времени, но часто они также убивают естественных хищников вредителей, тем самым усугубляя проблему. В некоторых случаях уничтожение вредителя просто позволяет другому вредителю занять его место. После периода использования пестицидов насекомые становятся устойчивыми к пестицидам, и для борьбы с популяцией необходимо использовать более сильные или более сильные пестициды. Есть свидетельства того, что пестициды используются неправильно, что их эффект в некоторых случаях незначителен и что лица, применяющие пестициды, не осведомлены о правильном использовании пестицидов. К этим опасениям добавляется и беспокойство по поводу опрыскивания одеял жилых районов и зараженных пищевых продуктов.

ДДТ - наиболее широко известный случай применения пестицида, нанесшего ущерб вдали от фермы. У хищных птиц обнаружен высокий уровень ДДТ, что ставит их под угрозу исчезновения из-за воздействия, которое он оказывает на их яйца. ДДТ становится тем более концентрированным, чем выше он поднимается в пищевой цепочке, и многие люди выражают обеспокоенность по поводу его возможного присутствия в организме человека. В 1972 году Агентство по охране окружающей среды (EPA) объявило запрет почти на все виды использования ДДТ.

Несколько десятков других пестицидов также были запрещены, или их использование ограничено EPA. Как ни странно, эти пестициды все еще экспортируются для помощи развивающимся странам, где, по оценкам, ежегодно происходит три миллиона острых случаев отравления пестицидами, а также 20 000 смертей, непосредственно связанных с неправильным использованием пестицидов. Поскольку многие из этих стран экспортируют продукцию в Соединенные Штаты, вероятность заражения в Америке высока.

Комплексная борьба с вредителями (IPM) была начата в 1960-х годах в ответ на дилемму пестицидов. Идея IPM заключалась в использовании различных средств борьбы с насекомыми вместо того, чтобы полагаться исключительно на химические инсектициды. Эти методы включают внесение на поля естественных хищников, паразитов и бактериальных, вирусных и грибковых инсектицидов. Рабочие могут просто пропылесосить насекомых или ввести определенные растения, чтобы отогнать вредителей, нападающих на определенную культуру. Фермеры могут пахать в наиболее эффективное время, заделывать пожнивные остатки или убирать урожай. Они могут сажать устойчивые к вредителям растения. Ловушки для сексуальных аттрактантов могут увести вредителей с сельскохозяйственных культур. Стерилизованных самцов можно выпускать в поле. Насекомых можно сконструировать так, чтобы они оставались молодыми и никогда не размножались, линяли слишком быстро и, следовательно, быстро умирали или слишком запутались, чтобы найти пищу для сельскохозяйственных культур. В настоящее время проверяются другие возможности. Возможно, что в будущем использование пестицидов сократится, поскольку исследования приведут к поиску способов борьбы с вредителями с более широкими знаниями и планированием и меньшим использованием химических веществ.