Органофосфорні інсектициди

Фосфорорганічні інсектициди (ФОІ) – це група хімічних речовин, що містять фосфор у своїх молекулах, які широко використовуються для захисту рослин від різних шкідників. Ці інсектициди діють шляхом пригнічення основних ферментів в організмі комах, що призводить до паралічу та загибелі шкідників. Вони мали значний вплив на сільське господарство, забезпечуючи ефективний захист від широкого спектру комах.

Цілі та значення в сільському господарстві та садівництві

Основною метою використання фосфорорганічних інсектицидів є підвищення продуктивності сільського господарства шляхом захисту рослин від шкідників, таких як комахи, кліщі та інші паразити. У садівництві та городництві їх використовують для захисту сільськогосподарських культур, таких як фрукти, овочі та декоративні рослини. Ці інсектициди значно зменшують шкоду, завдану комахами-шкідниками, що призводить до кращої якості та більшої врожайності.

Актуальність теми

Вивчення та правильне використання фосфорорганічних інсектицидів є актуальною темою, оскільки ефективне та безпечне використання цих продуктів вимагає пильної уваги. Неправильне використання або надмірне застосування може призвести до стійкості у комах, а також негативно вплинути на навколишнє середовище та здоров'я людини. Обізнаність про фосфорорганічні інсектициди важлива для мінімізації ризиків та забезпечення сталого розвитку сільського господарства.

Історія фосфорорганічних інсектицидів (ОПІС)

Фосфорорганічні інсектициди (ФОІ) відіграють ключову роль у боротьбі зі шкідниками та є важливою частиною сільського та лісового господарства. Їхня історія почалася в першій половині 20-го століття, коли вчені почали досліджувати фосфорорганічні сполуки, прагнучи створити ефективніші та довготривалі засоби захисту рослин.

1. Ранні дослідження та відкриття

Перша хвиля інтересу до фосфорорганічних сполук припала на 1930-ті роки, коли вчені почали досліджувати фосфорвмісні хімікати як потенційні засоби знищення комах-шкідників. Початкові експерименти з фосфорорганічними сполуками були зосереджені на розробці безпечніших альтернатив хлорорганічним інсектицидам, таким як ДДТ. У той час фосфорвмісні хімікати демонстрували високу токсичність для комах, що робило їх потенційно ефективними засобами захисту.

2. Перші комерційно успішні фосфорорганічні інсектициди

У 1940-х роках, під час Другої світової війни, фосфорорганічні сполуки привернули увагу військових як хімічні засоби для боротьби зі шкідниками, зокрема комахами. Після війни розпочалися комерційні дослідження, засновані на військових розробках, спрямовані на застосування фосфорорганічних інсектицидів у сільському господарстві. У 1947 році з'явився перший комерційний фосфорорганічний інсектицид — малатіон, який швидко став популярним завдяки своїй високій ефективності проти широкого спектру комах. Його використовували в сільському господарстві та для захисту здоров'я людини від хвороб, що передаються комахами.

3. Розробка та використання

З початку 1950-х років фосфорорганічні інсектициди стали широко використовуватися в сільському господарстві. Вони забезпечували вищу токсичність для комах, ніж багато хлорорганічних сполук, що використовувалися раніше, таких як ДДТ. Опис став популярним у боротьбі зі шкідниками, такими як комахи-шкідники на різних сільськогосподарських культурах, включаючи бавовну, тютюн, овочі та фрукти. Деякі з найвідоміших сполук цієї групи включають паратіон, діазинон та хлорпірифос.

4. Безпека та екологічні питання

Хоча фосфорорганічні інсектициди були ефективними, їх використання призвело до нових екологічних та токсикологічних проблем. Ці сполуки демонстрували високу токсичність не лише для комах, а й для інших організмів, включаючи корисних комах, таких як бджоли та тварини. Висока леткість та здатність фосфорорганічних інсектицидів накопичуватися в екосистемах, забруднюючи ґрунт та водойми, стали суттєвими проблемами. В результаті багато з цих сполук були піддані обмеженням та заборонам у деяких країнах, починаючи з кінця 1970-х років.

5. Сучасні підходи та виклики

Сьогодні фосфорорганічні інсектициди залишаються широко використовуваними; однак їх застосування обмежене через екологічні та безпекові проблеми. Проблеми зі стійкістю комах, стійкістю до фосфорорганічних інсектицидів та зниженням їхньої ефективності стали основними проблемами в сучасному захисті рослин. Щоб запобігти розвитку стійкості, вчені активно розробляють нові сполуки та методи, поєднуючи фосфорорганічні інсектициди з біологічними та механічними методами боротьби зі шкідниками.

Таким чином, історія фосфорорганічних інсектицидів – це шлях від революційних відкриттів та успішного застосування до визнання їхніх екологічних та токсикологічних проблем, що призвело до пошуку безпечніших та стійкіших методів захисту рослин.

Класифікація

Фосфорорганічні інсектициди поділяються на кілька груп за хімічною структурою, механізмом дії та впливом на комах. До них належать:

1. Органофосфати – найпоширеніша група фосфорорганічних інсектицидів, що включає такі речовини, як малатіон, паратіон та діазинон. Вони діють шляхом пригнічення активності ацетилхолінестерази, порушуючи передачу нервових імпульсів у комах.
2. Фосфоорганічні естери – хімічні речовини, де фосфор зв'язаний з вуглецем через ефірний зв'язок, такі як триекспен та піраклофен.
3. Нові класи фосфорорганічних сполук – синтетичні сполуки, такі як солі ізопропіламіну та піперазини, зі специфічними механізмами дії та високою стійкістю до зовнішніх умов.

1. За хімічною структурою

Фосфорорганічні інсектициди можна класифікувати за структурою їхніх молекул, яка визначає їхні фізико-хімічні властивості та активність проти різних видів комах.

• Аліфатичні фосфорорганічні інсектициди: ці хімічні сполуки містять у своїй структурі вуглецеві ланцюги. Прикладом є малатіон (один з перших продуктів, що використовують фосфорорганічні сполуки для захисту рослин).
• Ароматичні фосфорорганічні інсектициди: ці інсектициди мають ароматичне кільце, що містить атоми фосфору. Прикладом є триметафос.
• Хлорорганічні фосфорорганічні інсектициди: у цих продуктах фосфор з'єднаний з атомами хлору. Прикладом є хлорпірифос, популярний інсектицид на основі фосфорорганічних сполук.

2. За механізмом дії

Основний механізм дії фосфорорганічних інсектицидів полягає в пригніченні ферменту ацетилхолінестерази, що порушує нормальну передачу нервових імпульсів та викликає параліч комах. Залежно від того, як вони впливають на нервову систему, фосфорорганічні інсектициди можна класифікувати наступним чином:

• Інсектициди, що пригнічують ацетилхолінестеразу: ці речовини блокують активність ацетилхолінестерази, що призводить до накопичення ацетилхоліну в нервових синапсах та порушення передачі нервових імпульсів. Приклади: малатіон, метамідофос, хлорпірифос.
• Інсектициди, що впливають на інші ферменти: деякі фосфорорганічні сполуки впливають на інші ферменти, що беруть участь у передачі нервових імпульсів. Приклади: диметоат, фосфамідон.

3. За тривалістю дії

Фосфорорганічні інсектициди можуть відрізнятися тривалістю дії, що впливає на частоту обробок рослин та економічну ефективність.

• Інсектициди тривалої дії: ці продукти мають тривалий ефект і можуть контролювати популяції шкідників протягом кількох тижнів або місяців. Приклад: хлорпірифос.
• Інсектициди короткої дії: ці продукти діють швидко, але їхня дія швидко зникає, що вимагає повторних обробок. Наприклад: малатіон.

4. За областю застосування

Фосфорорганічні інсектициди можна класифікувати за сферою їх застосування:

• Сільськогосподарські інсектициди: ці продукти використовуються для захисту сільськогосподарських культур від комах-шкідників. Наприклад: хлорпірифос, малатіон.
• Інсектициди для захисту громадського здоров'я: ці продукти використовуються для знищення переносників хвороб, таких як комарі та таргани. Приклад: метамідофос, малатіон.
• Побутові інсектициди: ці продукти використовуються для знищення домашніх шкідників. Наприклад: диметоат.

5. За токсичністю

Фосфорорганічні інсектициди можна класифікувати за рівнем їхньої токсичності для людини, тварин та навколишнього середовища:

• Високотоксичні продукти: ці інсектициди є високотоксичними та можуть спричинити отруєння у людей і тварин. Приклади: метамідофос, паратіон.
• Помірно токсичні продукти: ці продукти мають помірну токсичність, що робить їх менш небезпечними, але все ж потребують обережності під час використання. Наприклад: малатіон.
• Низькотоксичні продукти: ці продукти мають відносно низьку токсичність для людей і тварин, але вони все ще ефективні проти комах. Приклад: диметоат.

6. За типом ефекту

Фосфорорганічні інсектициди можуть діяти як контактно, так і системно:

• Контактні інсектициди: ці продукти діють при контакті з комахою. Вони швидко проникають у тіло комахи через її зовнішню оболонку. Приклад: малатіон.
• Системні інсектициди: ці продукти проникають у рослини та поширюються по них, що дозволяє їм впливати на шкідників, які живляться соком рослини. Приклад: фосфамідон.

7. За способом застосування

Фосфорорганічні інсектициди можна класифікувати за способом їх застосування:

• Препарати для обприскування: ці інсектициди застосовуються до рослин у вигляді розчинів або емульсій. Приклад: хлорпірифос.
• Ґрунтові препарати: ці інсектициди вносяться в ґрунт перед посадкою або під час росту рослин. Приклад: метамідофос.

Механізм дії

Як інсектициди впливають на нервову систему комах

Фосфорорганічні інсектициди блокують активність ацетилхолінестерази, ферменту, який зазвичай розщеплює нейромедіатор ацетилхолін у синапсах нервових клітин. Це призводить до накопичення ацетилхоліну, що викликає постійну стимуляцію нервових клітин, що призводить до паралічу комахи. У деяких випадках ці інсектициди також можуть впливати на натрієві канали в клітинах, порушуючи нормальне функціонування нервової системи.

Вплив на метаболізм комах

Фосфорорганічні інсектициди також можуть впливати на ферменти, що беруть участь у метаболізмі комах. Це включає пригнічення системи антиоксидантної активності, що призводить до пошкодження клітин і тканин. Порушення метаболізму може призвести до загибелі комахи від отруєння побічними продуктами метаболізму.

Приклади молекулярних механізмів дії

• Інгібування ацетилхолінестерази: більшість фосфорорганічних інсектицидів діють шляхом зв'язування з ацетилхолінестеразою, блокуючи її активність та порушуючи нейротрансмісію.
• Вплив на натрієві канали: деякі фосфорорганічні інсектициди діють на мембранні натрієві канали, викликаючи їх аномальну активацію та спричиняючи параліч комах.

Приклади продуктів цієї групи

Переваги та недоліки

Такі продукти, як малатіон, паратіон та діазинон, є високоефективними проти широкого спектру комах. Вони швидко знищують шкідників і мають широкий спектр дії. Однак вони також мають недоліки, такі як висока токсичність для корисних комах (наприклад, бджіл) та тварин, а також висока леткість та стійкість до розкладання в навколишньому середовищі, що може призвести до забруднення ґрунту та води.

Приклади продуктів

• Малатіон: використовується для захисту овочів, фруктів та сільськогосподарських культур у садівництві та сільському господарстві. Ефективний проти попелиці, трипсів та інших шкідників.
• Паратіон: використовується в сільському господарстві для захисту від широкого спектру шкідників, таких як мухи та жуки.
• Діазинон: ефективний проти багатьох ґрунтових шкідників та шкідливих комах, таких як личинки, трипси та інші.

Вплив на навколишнє середовище

• Вплив на корисних комах

Фосфорорганічні інсектициди можуть бути токсичними для корисних комах, таких як бджоли та сонечка. Бджоли, які відіграють важливу роль у запиленні, можуть загинути при контакті з інсектицидом, що порушує баланс екосистеми та знижує врожайність.

• Залишковий рівень пестицидів у ґрунті, воді та рослинах

Деякі фосфорорганічні інсектициди можуть залишатися в ґрунті, воді та рослинах протягом тривалого часу. Це може призвести до забруднення навколишнього середовища та накопичення токсичних речовин у харчових ланцюгах.

• Фотостабільність та деградація інсектицидів у природі

Фосфорорганічні інсектициди мають різну фотостабільність, що впливає на їх розкладання в природі. Деякі речовини швидко розкладаються під впливом сонячного світла, тоді як інші зберігаються в навколишньому середовищі та можуть забруднювати екосистеми.

• Біомагніфікація та накопичення в харчових ланцюгах

Фосфорорганічні інсектициди можуть накопичуватися в тканинах рослин і тварин, що призводить до біомагніфікації в харчових ланцюгах. Це може призвести до накопичення токсичних речовин в організмі людей і тварин, які споживають забруднені продукти.

Проблема стійкості комах до інсектицидів

Причини опору

Комахи можуть розвинути стійкість до фосфорорганічних інсектицидів через генетичні зміни, які дозволяють їм виживати після впливу інсектициду. Це може бути результатом мутацій, які збільшують здатність комах метаболізувати або виділяти токсичні речовини.

Приклади стійких шкідників

• Колорадський жук: з розвитком стійкості до різних інсектицидів, включаючи фосфорорганічні продукти, колорадського жука стало важко контролювати в деяких регіонах.
• Попелиця: у деяких випадках попелиця розвинула стійкість до фосфорорганічних інсектицидів, що робить її більш стійкою до обробок.

Методи запобігання резистентності

Для запобігання розвитку резистентності важливо чергувати інсектициди з різними механізмами дії, використовувати комбіновані методи обробки та застосовувати біологічні та механічні методи боротьби зі шкідниками.

Безпечне використання інсектицидів

• Приготування розчинів та дозування

Під час використання фосфорорганічних інсектицидів важливо суворо дотримуватися інструкцій на упаковці щодо дозування. Надмірне використання може призвести до забруднення навколишнього середовища та розвитку стійкості у шкідників.

• Використання захисного спорядження

Слід використовувати захисні засоби, такі як рукавички, маски та захисні окуляри, щоб запобігти потраплянню інсектицидів на шкіру та дихальні шляхи.

• Рекомендації щодо обробки рослин

Обробку слід проводити рано вранці або ввечері, щоб уникнути впливу на бджіл та інших корисних комах. Для підвищення ефективності обробки слід враховувати погодні умови, такі як відсутність дощу та легкий вітер.

• Періоди очікування перед збиранням врожаю

Після застосування інсектицидів важливо дотримуватися періодів очікування перед збиранням врожаю, щоб мінімізувати ризик потрапляння залишків пестицидів у посіви.

Альтернативи хімічним інсектицидам

• Біологічні інсектициди

Використання природних ворогів шкідників, таких як ентомофаги (хижі комахи), може бути ефективною альтернативою хімічним інсектицидам.

• Натуральні інсектициди

Існує багато натуральних інсектицидів, таких як олія німу, настої часнику та розчини тютюну, які є екологічно чистими та безпечними для людини.

• Феромонні пастки та інші механічні методи

Феромонні пастки можуть приваблювати та ловити шкідників, мінімізуючи потребу в хімічній обробці.

Приклади найпопулярніших інсектицидів цієї групи

Назва продукту	Активний інгредієнт	Механізм дії	Галузь застосування
Малатіон	Малатіон	Інгібування ацетилхолінестерази	Сільське господарство, садівництво
Паратіон	Паратіон	Інгібування ацетилхолінестерази	Захист овочевих культур
Діазинон	Діазинон	Інгібування ацетилхолінестерази	Сільське господарство, садівництво

Ризики та запобіжні заходи

• Вплив на здоров'я людини та тварин

Фосфорорганічні інсектициди можуть бути токсичними для людей і тварин, особливо при тривалому контакті або неправильному використанні.

• Симптоми отруєння інсектицидами

Отруєння може проявлятися головним болем, нудотою, блювотою, слабкістю, а у важких випадках – судомами та втратою свідомості.

• Перша допомога при отруєнні

У разі отруєння негайно виведіть людину або тварину з місця події, промийте очі та шкіру та зверніться за медичною допомогою.

Висновок

Фосфорорганічні інсектициди є ефективним засобом захисту рослин від шкідників. Однак їх використання вимагає обережності та дотримання правил безпеки, щоб мінімізувати негативний вплив на здоров'я людини та навколишнє середовище.

• Нагадування про заходи безпеки

Дотримання інструкцій, використання захисного спорядження та дотримання періодів очікування перед збиранням врожаю є важливими заходами для безпечного використання інсектицидів.

• Заклик до використання безпечніших та екологічніших методів боротьби зі шкідниками

Важливо активно шукати та впроваджувати безпечніші та екологічніші методи боротьби зі шкідниками, такі як біологічний контроль та використання натуральних інсектицидів.

Часті запитання (FAQ)

Що таке фосфорорганічні інсектициди?
Фосфорорганічні інсектициди – це група хімічних речовин, що містять фосфор, які використовуються для знищення комах-шкідників. Вони діють шляхом пригнічення активності ферменту ацетилхолінестерази, порушуючи нормальну передачу нервових імпульсів у комах.

Як фосфорорганічні інсектициди впливають на комах?
Фосфорорганічні інсектициди впливають на нервову систему комах, пригнічуючи ацетилхолінестеразу, фермент, який розщеплює нейромедіатор ацетилхолін. Це призводить до накопичення ацетилхоліну в синапсах, що призводить до постійної стимуляції нервових клітин, паралічу та загибелі комахи.

Які інсектициди належать до групи фосфорорганічних препаратів?
До цієї групи належать такі продукти, як малатіон, паратіон, діазинон та хлорпірифос. Ці речовини ефективні проти різних шкідників, включаючи комах, кліщів та личинок.

Які переваги фосфорорганічних інсектицидів?
Фосфорорганічні інсектициди мають високу токсичність для комах, що робить їх ефективними проти широкого спектру шкідників. Вони діють швидко, що дозволяє швидко ліквідувати загрози для сільськогосподарських культур.

Які недоліки фосфорорганічних інсектицидів?
До недоліків належить токсичність для корисних комах (наприклад, бджіл), тварин і людей за умови неправильного застосування. Вони також можуть зберігатися в навколишньому середовищі, забруднюючи ґрунт і воду, що збільшує екологічні ризики.

Як фосфорорганічні інсектициди впливають на навколишнє середовище?
Фосфорорганічні інсектициди можуть накопичуватися в ґрунті та воді, що призводить до забруднення екосистеми. Вони також є токсичними для корисних комах, таких як бджоли та хижі комахи, порушуючи екосистему та зменшуючи біорізноманіття.

Що таке біомагніфікація в контексті фосфорорганічних інсектицидів?
Біомагніфікація – це процес накопичення токсичних речовин, таких як фосфорорганічні інсектициди, у харчових ланцюгах. Ці речовини можуть накопичуватися в тканинах тварин і рослин, збільшуючи свою концентрацію в міру просування по харчовому ланцюгу.

Як можна запобігти стійкості комах до фосфорорганічних інсектицидів?
Для запобігання резистентності рекомендується чергувати продукти з різними механізмами дії, використовувати комбіновані обробки та дотримуватися рекомендованих дозувань та інтервалів застосування, щоб уникнути створення умов для розвитку резистентності у шкідників.

Яких заходів безпеки слід дотримуватися під час використання фосфорорганічних інсектицидів?
Під час роботи з фосфорорганічними інсектицидами слід використовувати захисне спорядження (рукавички, маски, захисні окуляри), дотримуватися дозування, проводити обробки у рекомендовані терміни та дотримуватися інтервалів збору врожаю, щоб мінімізувати рівень залишків у посівах.

Які є альтернативи фосфорорганічним інсектицидам?
Альтернативи включають біологічні інсектициди (ентомофаги, бактерії та гриби), натуральні інсектициди (наприклад, олія німу, часникові настої) та механічні методи, такі як феромонні пастки та органічні пестициди, які менш токсичні для навколишнього середовища та корисних організмів.