17
مارس

سم شناسی کشاورزی

سم شناسی کشاورزی
مقدمه
تقابل بین آفتها و انسان، گیاهان یا حیوانات سبب ایجاد مشکالت متعددی از جمله رقابت برای آب و غذا، آسیب به گیاهان، اموال یا حیوانات، انتشار بیماريها و ایجاد مزاحمت برای انسان میگردد. آفتكش ها ترکیبات شیمیایی هستند که برای آسیب رساندن به آفت هدف طراحی شده اند و به طور آگاهانه در محیط استفاده مي شوند تا با کمک آنها بتوان حشرات، باکتريها، علفهای هرز، جوندگان و آفتهای دیگر را کنترل نمود. آفتكش ها مواد شیمیایی هستند که برای کنترل آفتهای مختلف از طریق ایجاد اثرات مخرب بر آنها طراحی شده اند، اما این مواد ممکن است به طور ناخواسته اثرات مخربی بر انسان و محیط زیست هم داشته باشند.
 با توجه به رشد روز افزون جمعيت، نياز به توليدات كشاورزي و مواد غذايي در جهان روز به روز بيشتر مي شود و اين در حالي است كه هر سال مقادير زيادي از گياهان زراعي و حاصل دسترنج كشاورزان زحمت كش در مزرعه و يا انبار مورد هجوم حشرات زيان آور، عوامل بيماري زا و علف هاي هرز قرار مي گيرند. از اين رو حفاظت گياهان مورد كشت از گزند عوامل مخرب روز به روز اهميت ويژه اي پيدا مي كند. كنترل شيميايي يكي از روش هاي كنترل آفات است كه در آن از سموم شيميايي براي كنترل آفات، بيماري هاي گياهي و علف هاي هرز استفاده مي شود. اين روش كه بعد از جنگ جهاني دوم توسعه زيادي پيدا كرد، در ابتدا در مقايسه با ديگر روش هاي كنترل، نتيجه قاطع و سريعي از خود نشان داد، اما طولی نکشید كه اثر سو و مخرب آن براي بشر آشكار شد و به همين دليل درصدد تجديد نظر در كاربرد آن برآمد. اكنون مبارزه شيميايي آخرين روش و راهکاری است كه بشر در كنترل آفات از آن بهره مي گيرد.
تعاریف و اصطلاحات مهم سم شناسی:
تعریف سم: ماده ای است که دارای منشا بیولوژیک یا شیمیایی (معدنی یا آلی) بوده و از راههای مختلف در مقادیر معین و معمولا جزیی باعث اختلال و یا فعل و انفعالات حیاتی به طور موقت یا دائم می گردد.
آفتکش ها: آفت کش ها ترکیباتی سنتزی یا طبیعی اند که برای کنترل و یا از بین بردن آفات مورد استفاده قرار می گیرند . بعضی از منابع ، آفت کش را به صورت زیر تعریف کرده اند. آفت کش عبارت است از ترکیب یا مخلوطی از چند ترکیب شیمیایی که برای جلوگیری ، از بین بردن ، دور کردن و یا کاهش دادن جمعیت حشرات ، جوندگان ، نماتد ها ، قارچ ها ، علف های هرز و یا هر نوع از گیاهان آبی ، جانوران و نیز ویروس ها ، باکتریها و میکرو ارگانیسم هایی که افت شناخته می شوند مصرف  شود . البته ویروس ها ، باکتری ها و سایر میکروارگانیسم هایی که در بدن انسان و یا جانوران زندگی می کنند از این قاعده مستثنی هستند.
LD50 : اندكسي است كه ميزان سميت يك ماده سمي را نشان مي دهد و نمايانگر حداقل ميزان سم مورد نياز براي كشتن 50% جمعيت حيوان استاندارد آزمايشگاهي است. واحد سنجش اين شاخص میلی گرم / کیلو گرم وزن بدن موجود زنده می باشد (mg/kg body weight ). اين معيار را عموماً بر اساس ميزان خوراكي براي موش ها ارزيابي مي كنند.
LC50 : ﻣﻘﺪار آﻓﺘﻜﺶ ﻣﻮﺟﻮد در ﻳﻚ ﺣﺠﻢ ﻣﻌﻴﻦ( آب ﻳﺎ ﻫﻮا ) اﺳﺖ ﻛﻪ اﮔﺮ وارد رﻳﻪ ﻳﺎ آﺑﺸﺶ ﺷﻮد 50% اﺣﺘﻤﺎل دارد ﻣﻮﺟﻮد ﻣﻮرد آزﻣﺎﻳﺶ را از بین ببرد و ﻣﻌﻤﻮﻻ ﺑﺮ اﺳﺎس ﻣﻴﻠﻲ ﮔﺮم در ﻟﻴﺘﺮ در ﻣﺪت زﻣﺎﻧﻲ ﺛﺎﺑﺖ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ ﺷﻮد.
ماده ﺗﻜﻨﻴﻜﺎل:  ﻣﺎده اوﻟﻴﻪ ﻫﺮ آﻓﺘﻜﺸﻲ را ﻛﻪ ﻛﺎرﺧﺎﻧﻪ ﻣﻲ ﺳﺎزد، اﺻﻄﻼﺣﺎ ﺗﻜﻨﻴﻜﺎل ﻣﻲ ﻧﺎﻣﻨﺪ. اﻳﻦ ﻣﺎده داراي ﻣﻘﺪاري ﻣﺎده ﻣﻮﺛﺮ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﻌﻤﻮل ﺑﻴﻦ ﺑﻪ 90 ﺗﺎ 100  درﺻﺪ اﺳﺖ، وﻟﻲ ﮔﺎﻫﻲ به 40 درﺻﺪ ﻧﻴﺰ ﻣﻲ رﺳﺪ ﺷﻜﻞ ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ ﻣﺎده ﺗﻜﻨﻴﻜﺎل ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ ﻣﺎﻳﻊ،  ﺧﻤﻴﺮي، روﻏﻨﻲ ﻳﺎ ﺟﺎﻣﺪ ﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ ﻣﻌﻤﻮﻻ ﻧﻴﺰ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﺼﺮف ﻧﻴﺴﺖ و ﺧﺎﺻﻴﺖ آﻓﺘﻜﺸﻲ ﻧﺪارد و ﺑﺎﻳﺪ ﺗﻐﻴﻴﺮاﺗﻲ در آن داد ﺗﺎ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﺼﺮف ﺷﻮد ﻛﻪ آن را آﻣﺎده ﺳﺎزي ﻳﺎ ﻓﺮﻣﻮﻟﻪ ﻛﺮدن ﻳﺎ ﻓﺮﻣﻮﻻﺳﻴﻮن ﻣﻲ ﻧﺎﻣﻨﺪ .
ماده موثره: به ترکیبات شیمیایی اطلاق میشود که در یک نوع سم تجارتی به مقدار کافی وجود دارند و دارای خاصیت آفتکشی اند. مانند دیازینون  %۶۰ امولوسیون، یعنی، دارای ۶۰ درصد مادە ‌موثره سمی و ۴۰ درصد مواد همراه غیر سمی می باشد.
دوره ﻛﺎرﻧﺲ: حداقل زمانی که بین آخرین سمپاشی تا برداشت محصول لازم است رعایت شود تا باقیمانده سم مورد تجزیه عوامل طبیعی قرار گرفته و مقدار آن در سطح میوه و سبزیجات کاهش یابد را دوره کارنس می نامند. دوره کارنس بسته به نوع سم، مقدار مصرف، فرمولاسیون سم و نوع گیاه متغیر است. این مدت روی برچسب ظرف سم به اسم دوره کارنس یا (PHI (Pre Harvest Interval نوشته شده است. رعایت این زمان به خصوص برای محصولات کشاورزی که به صورت تازه مصرف می شوند و همین طور سبزی ها و جالیز اهمیت بالایی دارد. متاسفانه در کشور ما زراعین و باغداران توجه لازم را به این مهم ندارند، اغلب اوقات این محصولات قبل از اینکه دوره کارنس سم به پایان برسد، وارد بازار شده و در حالیکه بقایای سم هنوز در بافت های میوه ها و سبزیجات وجود دارد به فروش می رسد.
ماده همراه: مواد همراه، قابلیت حل شدن و چسبندگی محلول را افزایش می دهد و به عنوان ترکیبات امولسیون کننده خیس کننده و پخش کننده عمل می نمایند و باعث رنگین شدن سم نیز میگردند.
مواد خيس كننده و پخش كننده (سورفکتانت ها): سورفکتانت ها موادی هستند که به منظور کاهش کشش سطحی مایعات به فرمولاسیون اضافه می شوند. اصطلاحات خیس کنندگی و پخش کنندگی از هم متمایزند. باید توجه داشت که قبل از پخش شدن مایعات بر یک سطح باید آن سطح قبلا خیس شده باشد در غیر اینصورت مایع پخش نمی شود و به شکل کروی روی سطح قرار می گیرد. در صورتی که این دو پدیده همراه هم شوند. مایع بر سطوح جامد بصورت قشری یکنواخت پخش می شود.  اين وضعيت در هنگام سمپاشي اهميت بالایی دارد چرا كه موجب افزايش تأثير سم بر حشره هدف مي گردد.
معرفي (Insecticide Resistance Action Committee) IRAC
به عنوان كميته اي كه بر روي مديريت و بروز مقاومت حشره كش ها فعاليت دارد و در سال 1984 ميلادي تشكيل شد. هدف از ايجاد اين انجمن جلوگيري و يا تاخير در توسعه مقاومت، در آفاتي مانند حشره يا كنه مي باشد. اين انجمن براي هر گروه از حشره كش ها و كنه كش ها كدي را تخصیص داده است  اختصاص داده اند كه توصيه مي شود براي جلوگيري از ايجاد مقاومت لازم است كه در تناوب سموم از يك گروه يا يك كد استفاده نگردد. بطور مثال ديازينون از گروه ارگانو فسفره داراي كد 1B مي باشد. فن والريت از گروه پيروتروئيدها داراي كد 3A مي باشد.
معرفي(Fungicide Resistance Action Committee) FRAC
كميته اي است كه از افراد كارشناس و متخصصي در زمينه سموم  قارچ كش تشكيل شده است و هدف اين كميته ارایه نمودن دستورالعمل هايي در جهت مديريت مقاومت قارچ كش ها و به منظور دوام و اثرگذاري بيشتر قارچ كش ها و در نهايت محدود نمودن خسارت محصولات كشاورزي در نتيجه پديده مقاومت مي باشد. بطور مثال كاربندازيم داراي كد 1 و متالاكسيل داراي كد 4 مي باشد
معرفيHRAC   (Herbicide Resistance Action Committee)
به عنوان كميته اي كه بر روي مديريت و بروز مقاومت علف كش ها فعاليت دارد. بطور كلي HRAC براي هر يك از گروه علف كش ها بر اساس مكانيسم عمل آنها يك كد را اختصاص داده است كه حاكي از گروه مقاومت آنها مي باشد. بطور مثال بوتاكلر داراي كد گروه مقاومتي K3 و علف كش ديكلوفوپ متيل داراي كد A مي باشد.
طبقه بندی سموم
سموم مورد استفاده در امر کنترل آفات، بیماری های گیاهی و علف های هرز را برحسب حوزه عمل سموم، نحوه ورود به بدن حشرات، نحوه حرکت در گیاه، میزان سمیت، مکانیزم اثر طبقه بندی مي نمایند.
ﺗﻘﺴﻴﻢ ﺑﻨﺪي ﻫﺎ آﻓﺖ ﻛﺶ ﺑﺮاﺳﺎس ﺣﻮزه ﻋﻤﻞ آﻧﻬﺎ :
یکی از روشهای مرسوم طبقه بندي آفتكشها بر اساس آفت یا آفتهایی است که برای کنترل و مبارزه با آنها ساخته شده است. انواع مرسوم آفتكشها و آفتهایی که توسط آنها کنترل ميشوند  عبارتند از ﺣﺸﺮه ﻛﺶ، ﺣﻠﺰون ﻛﺶ، ﻗﺎرچ ﻛﺶ، ﻋﻠﻒ ﻛﺶ، ﺟﻠﺒﻚ ﻛﺶ، ﻣﻮش ﻛﺶ، ﻛﻨﻪ ﻛﺶ، ﻧﻤﺎﺗﺪ ﻛﺶ، ﺑﺎﻛﺘﺮي ﻛﺶ.
ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪي ﺳﻤﻮم ﺑﺮاﺳﺎس ﻧﺤﻮه ورود ﺑﻪ ﺑﺪن ﺣﺸﺮات :
  1. ﺳﻤﻮم ﮔﻮارﺷﻲ: ﺳﻤﻮﻣﻲ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﻪ از ﻃﺮﻳﻖ دﻫﺎن و ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ ﻣﻮاد ﻏﺬاﻳﻲ وارد دﺳﺘﮕﺎه ﮔـﻮارش آﻓـﺖ ﺷـﺪه و از ﻃﺮﻳﻖ دﻳﻮاره ﻟﻮﻟﻪ ﮔﻮارش ﺟﺬب ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ . اﻳﻦ ﺳﻤﻮم در ﻣﻮرد ﺣﺸﺮات داراي ﻗﻄﻌﺎت دﻫﺎﻧﻲ جونده موثر می باشند .
  2. ﺳﻤﻮم ﺗﻤﺎﺳﻲ: اﻳﻦ ﺳﻤﻮم از ﻃﺮﻳﻖ ﺟﻠﺪ و ﻛﻮﺗﻴﻜﻮل وارد ﺑﺪن ﺣﺸﺮه ﺷﺪه و ﻫﻨﮕﺎم ﻋﺒﻮر ﺣﺸﺮه از ﺳﻄﻮح ﺳﻤﭙﺎﺷﻲ ﺷﺪه ﻳﺎ زﻣﺎﻧﻴﻜﻪ ﻣﺴﺘﻘﻴﻤﺎ روي ﺣﺸﺮه ﭘﺎﺷﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد، ﻣﺆﺛﺮ اﺳﺖ. اﻳﻦ ﺳﻤﻮم روي آﻓﺎت داراي ﻗﻄﻌﺎت دﻫﺎﻧﻲ ﻣﻜﻨـﺪه ﺑﺴﻴﺎر ﻣﺆﺛﺮﻧﺪ.
  3. ﺳﻤﻮم تدخینی: ﻧﻔﻮذ ﺑﺨﺎرات ﺳﻤﻲ از ﻃﺮﻳﻖ روزﻧﻪ ﻫﺎي ﺗﻨﻔﺴﻲ آﻓﺖ ﺑﺎﻋﺚ از ﺑﻴﻦ رﻓﺘﻦ آن ﻣـﻲ ﺷـﻮد و ﺳـﻬﻮﻟﺖ ﺗﺒﺨﻴﺮ و ﺣﺎﻟﺖ ﮔﺎز ﺳﻢ ﻣﺆﺛﺮ اﺳﺖ.  و ﻣﻌﻤﻮﻻ در ﻣﺤﻴﻂ ﻫﺎي ﺑﺴﺘﻪ و ﻣﺤﺪود ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﭘﺎﺳﺦ را دارﻧﺪ.
 ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪي ﺳﻤﻮم ﺑﺮ اﺳﺎس ﻧﺤﻮه ﺣﺮﻛﺖ در ﮔﻴﺎه:  
آفتكشها را مي توان بر اساس مکانیسمی که روی آفتهای هدف تاثیر می گذارند و سبب کنترل و از بین بردن آنها می شوند، طبقه بندي نمود. دو شیوه عمل اصلی آفتكشها، تماسی و سیستماتیک است. بعضی از آفتكشها ممکن است از چند طریق روی آفتهای هدف تاثیر داشته باشند.
  1. سموم ﺳﻴﺴﺘﻤﻴﻚ: ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ وﻳﮋﮔﻲ ﺳﻤﻮم ﺳﻴﺴﺘﻤﻴﻚ اﻳﻦ اﺳﺖ ﻛﻪ ﭘﺲ از ﭘﺎﺷﻴﺪه ﺷﺪن روي ﺳﻄﺢ ﮔﻴﺎه ﻳـﺎ ﻛـﺎرﺑﺮد در ﺧـﺎك و از ﻃﺮﻳﻖ رﻳﺸﻪ، ﺑﻪ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﻪ داﺧﻞ ﺑﺎﻓﺖ ﮔﻴﺎه ﻧﻔﻮذ ﻛﺮده و در ﻛﻠﻴﻪ اﻧﺪام ﻫﺎي آن ﭘﺨﺶ ﻣﻲ ﺷـﻮﻧﺪ و ﺑـﺪﻳﻦ ﻃﺮﻳـﻖ ﺗﻤﺎﻣﻲ آﻓﺎﺗﻲ را ﻛﻪ از داﺧﻞ و از ﺧﺎرج ﮔﻴﺎه ﺗﻐﺬﻳﻪ ﻣﻲ ﻛﻨﻨﺪ، از ﺑﻴﻦ ﻣﻲ ﺑﺮﻧﺪ.
ﺗﺮﻛﻴﺒﺎت ﺳﻴﺴﺘﻤﻴﻚ داراي ﭼﻨﺪﻳﻦ اﻣﺘﻴﺎز ﻫﺴﺘﻨﺪ:
  • اﺛﺮات ﺣﺸﺮه ﻛﺸﻲ اﻳﻦ ﺗﺮﻛﻴﺒﺎت در اﺛﺮ ﺷﺴﺘﻪ ﺷﺪن از ﺑﻴﻦ ﻧﻤﻲ رود.
  • ﺗﺤﺮك اﻳﻦ ﺳﻤﻮم در ﺷﻴﺮه ﮔﻴﺎﻫﻲ ﺑﺎﻋﺚ ﻣﻲ ﺷﻮد ﺳﻄﻮﺣﻲ از ﮔﻴﺎه ﻛﻪ در ﻣﻌﺮض ﺳﻤﭙﺎﺷﻲ ﻗـﺮار ﻧﮕﺮﻓﺘـﻪ اﻧـﺪ ﻧﻴـﺰ داراي ﻣﺎده ﺳﻤﻲ ﻣﺆﺛﺮ ﺑﺎﺷﻨﺪ.
  • ﭘﺎﻳﺪاري اﻳﻦ ﺳﻤﻮم در داﺧﻞ ﺑﺎﻓﺖ ﻫﺎ و ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻧﺴﺒﻲ ﻃﻮﻻﻧﻲ ﺗﺮ ﮔﻴﺎه در ﺑﺮاﺑﺮ آﻓﺎت و ﺑﻴﻤﺎري ﻣﺜﺎل : ﻣﺘﺎﺳﻴﺴﺘﻮﻛﺲ ﻛﻨﻔﻴﺪور
  1. ﺳﻤﻮم ﻧﻔﻮذي یا ﻧﻴﻤﻪ ﺳﻴﺴﺘﻤﻴﻚ: این سموم به داخل بافت های گیاهی تا حدودی نفوذ می کنند ولی به ندرت در شیره گیاهی جریان پیدا می کنند. و معمولا پس از مصرف خاصیت سمی بیشتری در گیاه ایجاد می کنند. مثال: دیازینون، فوزالون
طبقه بندي سميت آفت كش ها بر اساس توصيه سازمان بهداشت جهاني (World Health Organization)WHO
سازمان بهداشت جهانی افتکش ها را برا اساس میزان سمیت حاد آنها برای انسان طبقه بندی نموده است. بر این اساس آفتكشها در چهار گروه و با توجه به مقدار LD50  انها طبقه بندي شده اند.  LD50 و به تبع آن میزان خطر آفتكش ها بر اساس نوع فرمولاسیون )جامد یا مایع) و نیز مسیر تماس (گوارشی یا پوستی) متفاوت است بنابراین با توجه به این عوامل آفتكش ها در طبقات مختلفی قرار می گیرند.
گروه
LD50 براي موش ( ميلي گرم به ازاي كيلوگرم وزن بدن )
گوارشی
پوستي
جامد
مايع
جامد
مايع
Ia
فوق العاده خطرناك
5 <
20<
10<
40<
Ib
بسيار خطرناك
50-5
200-20
100-10
400-40
II
بسيار خطرناك
500-50
2000-200
1000-100
4000-400
III
سميت ضعيف
500 >
2000>
1000>
4000>
U
فاقد سمیت
2000
3000
نا معلوم
نا معلوم
طبقه بندی سمیت آفتکش ها بر اساس روش سازمان حفاظت از محیط زیست امریکا  Agency Protection  Environment
  سازمان حفاظت از محیط زیست امریکا EPA نیز دارای طبقه بندي ویژه ای برای آفتكشها بر اساس استاندارد EPA آفتكشها در چهار گروه طبقه بندي مي شوند. این گروهها بر مبنای شاخص خطر برای سلامت انسان تعیین مي شوند. سمیت حاد بر مبنای  LD50 گوارشی، تماسی و تنفسی و همچنین دو اثر نیمه سمی تحریک پوست و چشم است.
گروه
I
II
III
IV
گوارشی LD 50 (mg/kg)
50
500-50
5000-500
5000≤
پوستی LD 50 (mg/kg)
200
2000-200
20000-2000
20000≤
تنفسی LD 50 (mg/kg)
2/0
2-2/0
20-2
20≤
تقسيم بندي براساس مكانيسم اثر :
نوع ديگر طبقه بندي سموم از نظر مكانيسم اثر ( Mode of  action ) آنهاست. در اين طبقه بندي سموم به پنج گروه اصلي تقسيم مي شوند كه در جدول  زیر نشان داده شده است. طبقه بندی سموم از نظر مکانیسم اثر نوع دیگری طبقه بندی است که در آن سموم به پنج گروه اصلی تقسیم می شوند .
گروه
زيرگروه
مثال
فيزيكي
روغنهاي معدني سنگين و گردهاي بي اثر
پروتوپلاسمي
فلزات سنگين مثل مس و جيوه
جلوگيري  كننده هاي متابوليك
تنفسي
HCN, CO2, H2S
آنزيمي
سينرژيست هاي پيرترين
جلوگيري كننده متابوليسم كربوهيدراتها
سديم فلورواستات
جلوگيري كننده متابوليسم آمينها
كلرودي مفروم
هورمونهاي حشره اي
هورمونهاي جواني
عصبي
آنتي كولين استراز
فسفره ها و كاربامات ها
موثر بر نفوذپذيري يوني
كلره ها و پايرتيروئيدها
موثر بر دريافت كننده هاي عصبي
نيكوتين
گوارشي
Bacillus thuringiensis