كيف يتم صناعة المبيدات
كلمة "مبيدات الآفات" مصطلح واسع يشير إلى أي جهاز أو طريقة أو مادة كيميائية تقتل النباتات أو الحيوانات التي تتنافس على الإمدادات الغذائية للبشرية أو غير مرغوب فيها. تشمل مبيدات الآفات مبيدات الحشرات ومبيدات الفطريات ومبيدات الأعشاب ومبيدات النيماتودا (المستخدمة لقتل الديدان الخيطية والديدان الأسطوانية الطويلة) ومبيدات القوارض. من هذه المبيدات المختلفة ، المبيدات الحشرية لها تاريخ أطول وأكثر جديرة بالملاحظة ، ربما لأن عدد الحشرات المسمى "الآفات" يتجاوز بشكل كبير عدد جميع "الآفات" النباتية والحيوانية الأخرى مجتمعة. ومن ثم ، تركز هذه المقالة على استخدام المبيدات الحشرية الزراعية.
منذ أن بدأوا زراعة المحاصيل لأول مرة (حوالي 7000 قبل الميلاد ) إن لم يكن من قبل ، فقد ابتكر البشر طرقًا لمنع الحشرات من تناول المحاصيل الثمينة أو تدميرها. اعتمدت بعض الثقافات على ممارسة الزراعة خلال مراحل معينة من القمر. الممارسات الزراعية المبكرة الأخرى التي أبقت بشكل غير مباشر على انخفاض أعداد الحشرات كانت المحاصيل الدورية ؛ زراعة المحاصيل الصغيرة والمتنوعة ؛ واختيار النباتات المقاومة طبيعيا. التقط الناس الحشرات من النباتات يدويًا وأصدروا ضوضاء لدرء الجنادب. كما تم استخدام المواد الكيميائية في وقت مبكر. تم استخدام البتلات المسحوقة من البيرثروم (وهو نوع من الأقحوان) والكبريت والزرنيخ في الشرق الأوسط وروما والصين على التوالي. كما استخدم الصينيون الحيوانات المفترسة الطبيعية مثل النمل لتناول الحشرات غير المرغوب فيها.
كانت جميع محاولات مكافحة الآفات شؤون فردية إلى حد كبير حتى أربعينيات القرن التاسع عشر ، عندما غزت فطريات أمريكية شمالية تسمى البياض الدقيقي بريطانيا ، وتم السيطرة على الوباء باستخدام تطبيقات واسعة النطاق من الكبريت. كانت خنفساء كولورادو في غرب الولايات المتحدة الهدف التالي: بحلول عام 1877 ، تعلم المستوطنون الغربيون حماية محصول البطاطس باستخدام المواد الكيميائية غير القابلة للذوبان في الماء مثل باريس الخضراء. تبع ذلك مبيدات الآفات الأخرى مثل derria ، quassia ، وزيت القطران ، ولكن مبيدات الآفات في القرن التاسع عشر كانت ضعيفة. كان لا بد من تكميلها عن طريق إدخال الحيوانات المفترسة الطبيعية ، أو ، في بعض الحالات ، عن طريق تطعيم النباتات المهددة على الجذر الجذر الأكثر مقاومة.
بحلول الحرب العالمية الثانية ، كان هناك حوالي 30 مبيدًا فقط. أسفرت البحوث خلال الحرب عن مادة دي.دي.تي (ثنائي كلورو ثنائي فينيل ثلاثي كلورو الإيثان) ، الذي تم تصنيعه عام 1874 ولكن لم يتم التعرف عليه كمبيد حشري حتى عام 1942. وسرعان ما تبعت مبيدات الآفات القوية الأخرى ، مثل الكلوردان في عام 1945 والإندرين في عام 1951. السم أسفرت أبحاث الغاز في ألمانيا عن مركبات الفسفور العضوي ، وأشهرها الباراثيون. كانت هذه المبيدات الجديدة قوية للغاية. أسفر البحث الإضافي عن مئات مركبات الفوسفور العضوية ، وأبرزها الملاثيون ، والذي تم استخدامه مؤخرًا في كاليفورنيا ضد النعناع.
حتى القرن التاسع عشر ، عندما بدأ الناس في رش الحدائق الشخصية باستخدام آلات كبيرة إلى حد ما ، تم استخدام المبيدات الحشرية بشكل عام. لم يتم استخدام الطائرات حتى عشرينيات القرن الماضي ، ولم يتم تنفيذ الرحلات الجوية البطيئة ، ذات التحكم الجيد ، منخفضة المستوى حتى الخمسينيات. استخدم الرش الجوي الأول للمبيدات الحشرية الاصطناعية كميات كبيرة من المواد الخاملة ، 4000 لتر لكل هكتار (الهكتار يساوي 2.47 فدان). تم تخفيض هذه الكمية بسرعة إلى 100 إلى 200 لتر / هكتار ، وبحلول السبعينيات ، تم تخفيض الكمية (في بعض الحالات) إلى 0.3 لتر لكل هكتار من المكون نفسه (على سبيل المثال ، الملاثيون) المطبق مباشرة على الحقول.
في تصنيع المبيدات الحشرية ، يتم تصنيع العنصر النشط أولاً في مصنع كيميائي. بعد ذلك ، يمزج المُشكّل العنصر النشط مع مادة حاملة (للمبيدات الحشرية السائلة أو المساحيق الخاملة أو الأسمدة الجافة (للمبيدات الحشرية ، ثم العبوات أو العبوات. يتم تعبئة المبيدات السائلة في براميل سعة 200 لتر للعمليات واسعة النطاق أو 20- أباريق ليتر للعمليات على نطاق صغير ، في حين يمكن تعبئة المستحضرات الجافة في أكياس بلاستيكية أو مبطنة بالبلاستيك من 5 إلى 10 كجم.اليوم ، يتم استخدام حوالي 900 مبيد كيميائي نشط لتصنيع 40.000 مستحضر تجاري. وتقدر وكالة حماية البيئة (EPA) أن استخدام المبيدات الحشرية تضاعف بين عامي 1960 و 1980. حاليًا ، يتم استخدام أكثر من 372 مليون كيلوغرام سنويًا في الولايات المتحدة ، مع استخدام أكثر من 1.8 مليار كيلوجرام سنويًا في جميع أنحاء العالم.
مواد أولية
يتكون المبيد من عنصر نشط مقرون بمكونات خاملة. العنصر النشط يقتل الآفات ، بينما المكونات الخاملة تسهل رش وطلاء النبات المستهدف. يمكنهم أيضًا المساهمة بمزايا أخرى لا يمنحها العنصر النشط وحده.
تم تقطير المكونات النشطة مرة واحدة من المواد الطبيعية. الآن يتم تصنيعها إلى حد كبير في المختبر. كلها تقريبا هيدروكربونات مشتقة من البترول. تحتوي معظم المبيدات الحشرية على عناصر أخرى ، يعتمد نوعها وعددها على المبيدات المرغوبة. يعتبر الكلور والأكسجين والكبريت والفوسفور والنيتروجين والبروم أكثر شيوعًا. يمكن أن تكون المكونات الخاملة العديد من المواد ، اعتمادًا على نوع المبيدات الحشرية. تستخدم مبيدات الآفات السائلة تقليديا الكيروسين أو بعض نواتج التقطير البترولية الأخرى كحاملة ، على الرغم من أن المياه بدأت مؤخرا في استبدال الكيروسين. كما تتم إضافة المستحلبات (مثل الصابون) لتوزيع العنصر النشط بالتساوي في جميع أنحاء المذيب. عادةً ما يحتوي المبيد الحشري أو مسحوق الغبار على مواد نباتية مثل قشور الجوز المطحون أو كيزان الذرة أو الطين مثل الدياتوميت أو الأتابولجيت أو المعادن المسحوقة مثل التلك أو كربونات الكالسيوم كقاعدة. لجعل المبيدات تلتصق بشكل أفضل
بعد تلقي المبيدات الحشرية ، يقوم المزارعون بتخفيفه بالماء قبل تطبيقه. يمكن أن يتضمن التطبيق غبار المحاصيل بالطائرات الصغيرة أو باستخدام الرشاشات أو الجرارات. قد يستخدم صغار المزارعين حتى الرشاشات المحمولة.
إلى النبات أو التربة ، يمكن إضافة مادة مثل نشا الذرة أو الدقيق.
عملية التصنيع
يتضمن تصنيع مبيدات الآفات ثلاثة أنشطة منفصلة على الأقل. يتم تصنيع العنصر النشط أولاً في مصنع كيميائي ، ثم يتم صياغته في نفس المكان أو إرساله إلى مُشكِّل يقوم بإعداد السائل أو شكل مسحوق. يتم بعد ذلك إرسال المبيد إلى المزارع أو أي أداة معتمدة أخرى يقوم بتخفيفه قبل تطبيقه على الحقول.
توليف المبيدات الحشرية
- 1 عندما يتم تطوير مبيد جديد لأول مرة ، يتم تصنيعه على نطاق صغير في المختبر. إذا ثبت أن المادة قابلة للتطبيق ، يبدأ الإنتاج في المصنع. الدفعة أو التصنيع المستمر يضمن حجمًا كبيرًا ، ربما يصل إلى 500 كجم لكل دورة. تجميع مبيدات الآفات هو إجراء كيميائي معقد يتطلب كيميائيين مدربين ومختبر كبير ومتطور. ينطوي الإجراء الأساسي على تغيير جزيء عضوي لتشكيل مبيد آفات. قد يشمل هذا أيًا من عدد من الكواشف والمحفِّزات المحددة ، وغالبًا ما يجب أن يحدث في مناخ متحكم به (ضمن نطاق درجة حرارة معينة ، على سبيل المثال). بمجرد توليفها ، يتم تعبئة العنصر النشط وإرساله إلى المُشكِّل. يمكن شحن المبيدات الحشرية السائلة في شاحنات صهاريج أو براميل سعة 200 لتر. يتبع نقل العنصر النشط جميع اللوائح الخاصة بنقل المواد الخطرة.
صياغة المبيدات
- 2 يقبل المركب العنصر النشط ، ويقيس الكمية المناسبة ، ويخلطها مع الناقل إذا كان يجب أن يكون مبيدًا سائلًا أو مع مساحيق خاملة أو أسمدة جافة إذا كان يجب أن يكون مبيدًا للغبار ، ثم زجاجات أو عبوات. يتم تعبئة المبيدات السائلة في براميل سعة 200 لتر إذا كان المزارع الكبير هو العميل المتوقع أو أباريق سعة 20 لترًا للعمليات الصغيرة. يمكن تعبئة التركيبات الجافة في أكياس بلاستيكية أو مبطنة بالبلاستيك من 5 إلى 10 كيلوغرامات. عادة ما تتركز التركيبة المستحلبة لتسهيل النقل (المكون النشط يشكل عادة 50 في المائة من المركز المستحلب) ، ولكن المبيدات الحبيبية والجافة جاهزة للاستخدام.
تمييع المبيدات
- 3 قد يتم تخزين المبيدات قبل وقت قصير من طلبها. عندما تكون جاهزة للنقل ، يتم إرسال الكمية اللازمة المقدرة إلى المزارع ، الذي يخفف التركيز المستحلب لخلق كمية المبيدات المطلوبة. في معظم الحالات ، يتكون المنتج النهائي من 0.5 إلى 1 في المائة فقط من العنصر النشط الأصلي. المبيد جاهز الآن للتطبيق.
تطبيق المبيدات
- 4 هناك عدة طرق لتطبيق المبيدات الحشرية. الطريقة الأكثر شيوعًا لدى الأمريكيين هي غبار المحاصيل ، على الرغم من أن استخدامه يقتصر بشكل عام على المناطق الكبيرة المسطحة. طائرة محملة بخزانات سعة 2000 لتر (أو أكبر) تطير فوق حقل وترش المبيدات الحشرية من الطفرات. أذرع التطويل عبارة عن قضبان طويلة أفقية يتم من خلالها رش العديد من الرشاشات. طريقة أخرى هي إرفاق الخزانات وأذرع التطويل إلى الجرار والرش أقرب إلى الأرض. بالنسبة لصغار المزارعين ، فإن الطريقة الأكثر اقتصادا للرش هي استخدام عامل واحد أو أكثر مع رشاشات محمولة متصلة بخزانات صغيرة. يمكن حمل مضخة يدوية على الكتف. تبلغ سعة خزانه حوالي 3 إلى 12 لترًا فقط. كما تستخدم خزانات صغيرة بسعة حوالي 200 لتر. يتم تطبيق المبيدات بمسدس يدوي. تقدير تقريبي للمبلغ المستخدم هو 150 إلى 300 لتر لكل هكتار.
مراقبة الجودة
المبيدات هي مواد سامة بطبيعتها ؛ لذلك ، تمحور قدر كبير من القلق حول السلامة. القوانين التي تتعامل مع سلامة المبيدات صارمة للغاية وستصبح أكثر صرامة في المستقبل. إلى جانب القيود القانونية ، تخضع المبيدات الحشرية أيضًا لمعايير صارمة لمراقبة الجودة مثل أي منتج صناعي آخر.
طورت معظم الشركات المصنعة للمبيدات الحشرية الكبيرة مختبرات مراقبة الجودة التي تختبر كل مبيد للفاعلية والاستحلاب والكثافة واللون والأس الهيدروجيني وحجم الجسيمات (إذا كان الغبار) والتعليق (إذا كان سائلًا). إذا قامت الشركة بإنتاج أكثر من مبيد حشري واحد ، فيجب أيضًا التحقق من هوية المنتج. يجب أن يكون المبيد مستقرًا وسهل التطبيق وسهل التخزين. يجب أن تمتد فترة الصلاحية لمدة عام واحد. في الاختبارات المعجلة ، يتعرض المبيد لدرجات حرارة عالية لفترة قصيرة ، ثم يتم فحصه للتأكد من فعاليته. المبيدات النموذجية نقية بنسبة 95 بالمائة. يجب أن تكون الملصقات سهلة القراءة وتفي بجميع اللوائح. تحتفظ الشركة المصنعة بملفات لكل مادة خام ومكون نشط وصياغة وعناصر معبأة ، ويتم تخزين العينات لمدة ثلاث سنوات.
مبيدات الآفات اليوم ، عند استخدامها بشكل صحيح ، آمنة للغاية. يجب تدريب المزارعين الذين يطبقون المبيدات الحشرية الخاصة بهم من قبل خدمة الإرشاد الزراعي الأمريكية ومصدقة من قبل وزارة الزراعة في الولاية قبل أن يتمكنوا من شراء المبيدات الحشرية. يجب على المتقدمين التجاريين الخضوع للتدريب واجتياز اختبار خطي.
عند إعداد تركيبة للتطبيق ، مما يعني في معظم الحالات تمييعها ، يجب أن يرتدي أداة التطبيق ملابس واقية حسب توجيهات الملصق. غالبًا ما يشتمل هذا الثوب الواقي على مئزر أو مآزر ، وقبعة ذات حافة عريضة ، وقميص طويل الأكمام ، وجوارب طويلة ، وقفازات مطاطية من النيوبرين أو المطاط ، وسراويل طويلة ، ونيوبرين أو أحذية مطاطية غير مبطنة تلبس فوق الأحذية. بالنسبة لبعض المبيدات الحشرية ، يجب أن يرتدي التطبيق أيضًا نظارات و / أو جهاز تنفس.
كإجراء احتياطي إضافي ، تتم معايرة معدات التطبيق قبل كل استخدام. لمعايرة البخاخ ، يقيس القضيب مسافة في الحقل ، ثم يرشها بمادة محايدة مثل الماء. ثم يتم فحص كمية المياه المستخدمة لمعرفة ما إذا كانت مناسبة. يتم فحص جميع المعدات أيضًا لمعرفة ما إذا كان الرش متساويًا ، ويتم استبدال المعدات البالية على الفور.
المنتجات الثانوية / النفايات
عندما تم تقديمها ، كان يُنظر إلى مبيدات الآفات على أنها تقنية رائعة من شأنها زيادة غلة المحاصيل وتقليل الأمراض التي تنقلها الحشرات. أول علامة على أن هذه كانت أسطورة متفائلة كانت الاكتشاف في الخمسينيات من القرن الماضي أنه يجب زيادة حجم المبيدات ليكون لها نفس التأثير الذي كان له في السابق. مع نشر الربيع الصامت من قبل راشيل كارسون في عام 1962 ، ازداد الوعي بخطر الاستخدام غير المقيد للمبيدات الحشرية.
تقتل المبيدات الآفات التي تستهدفها معظم الوقت ، ولكنها تقتل أيضًا الحيوانات المفترسة الطبيعية للآفات ، مما يؤدي إلى تفاقم المشكلة. في بعض الحالات ، فإن إبادة الآفة تسمح فقط لآفة أخرى أن تحل محلها. بعد فترة من استخدام المبيدات الحشرية ، تصبح الحشرات مقاومة للمبيدات الحشرية ، ويجب استخدام مبيدات حشرية أقوى أو أكثر للسيطرة على السكان. هناك أدلة على إساءة استخدام مبيدات الآفات ، وأن تأثيرها في بعض الحالات لا يُذكر ، وأن المطبقون ليسوا على دراية بالاستخدام الصحيح للمبيدات. إلى جانب هذه المخاوف هو القلق بشأن الرش الشامل للمناطق السكنية والأغذية الملوثة.
إن مادة الـ دي. دي. تي هي أكثر حالات مبيدات الآفات انتشاراً على نطاق واسع والتي تسببت في أضرار بعيدة عن المزرعة. تم العثور على مستويات عالية من الـ دي. دي. تي في الطيور الجارحة ، مما تسبب في تعرضها للخطر بسبب تأثيرها على بيضها. يصبح الـ دي. دي. تي أكثر تركيزًا كلما ارتفع في السلسلة الغذائية ، وعبر الكثير من الناس عن قلقهم بشأن وجوده المحتمل في البشر. في عام 1972 ، أعلنت وكالة حماية البيئة (EPA) حظرًا على جميع استخدامات الـ دي.
كما تم حظر عشرات المبيدات الأخرى ، أو تقييد استخدامها من قبل وكالة حماية البيئة. ومن المفارقات ، أن مبيدات الآفات هذه لا تزال تُصدَّر لمساعدة البلدان النامية ، حيث يُقدر أن ثلاثة ملايين حالة حادة من التسمم بمبيدات الآفات تحدث سنويًا ، إلى جانب 20000 حالة وفاة تتعلق مباشرة بإساءة استخدام المبيدات. نظرًا لأن العديد من هذه البلدان تصدر منتجاتها إلى الولايات المتحدة ، فإن احتمال التلوث الأمريكي مرتفع.
بدأت الإدارة المتكاملة للآفات (IPM) في الستينيات استجابة لمعضلة المبيدات. كانت الفكرة وراء IPM هي استخدام مجموعة متنوعة من عناصر التحكم في الحشرات بدلاً من الاعتماد فقط على المبيدات الحشرية الكيميائية. تتضمن الطرق إدخال المفترسات الطبيعية والطفيليات والمبيدات الحشرية البكتيرية والفيروسية والفطرية في الحقول. قد يقوم العمال ببساطة بتنظيف الحشرات أو إدخال بعض النباتات لصد الآفات التي تهاجم محصولًا معينًا. قد يحرث المزارعون في الوقت الأكثر فعالية ، أو يحرثون بقايا محاصيلهم تحت ، أو يجرون الحصاد. قد يزرعون نباتات مقاومة للآفات. قد تجذب مصائد الجاذبات الجنسية الآفات بعيدًا عن المحاصيل. يمكن إطلاق الذكور المعقمين في الحقل. يمكن تصميم الحشرات لتبقى صغيرة ولا تتكاثر ، يذوب بسرعة كبيرة وبالتالي يموت بسرعة ، أو يصبح مرتبكًا جدًا لتحديد موقع أطعمة المحاصيل. يتم اختبار الاحتمالات الأخرى في الوقت الحاضر. من الممكن أن ينخفض استخدام مبيدات الآفات في المستقبل حيث تؤدي الأبحاث إلى طرق لمكافحة الآفات بمزيد من المعرفة والتخطيط والاعتماد الأقل على التدخل الكيميائي.
رد مع اقتباس