Organo-fosforiinse toimega insektitsiidid

Orgaanilised fosforinsektitsiidid (OPIS-id) on rühm keemilisi aineid, mis sisaldavad oma molekulides fosforit ja mida kasutatakse laialdaselt taimede kaitsmiseks erinevate kahjurite eest. Need insektitsiidid toimivad putuka kehas oluliste ensüümide pärssimise teel, mis viib kahjurite halvatuseni ja surmani. Neil on olnud märkimisväärne mõju põllumajandusele, pakkudes tõhusat kaitset paljude putukate vastu.

Eesmärgid ja tähtsus põllumajanduses ja aianduses

Orgaaniliste fosforipõhiste insektitsiidide peamine eesmärk on suurendada põllumajanduslikku tootlikkust, kaitstes taimi kahjurite, näiteks putukate, lestade ja muude parasiitide eest. Aianduses ja aianduses kasutatakse neid selliste põllukultuuride nagu puu- ja köögiviljade ning ilutaimede kaitsmiseks. Need insektitsiidid vähendavad oluliselt putukakahjurite tekitatud kahjustusi, mis viib parema kvaliteedi ja suurema saagikuseni.

Teema asjakohasus

Fosfororgaaniliste insektitsiidide uurimine ja õige kasutamine on asjakohane teema, kuna nende toodete tõhus ja ohutu kasutamine nõuab hoolikat tähelepanu. Ebaõige kasutamine või ülekasutamine võib põhjustada putukate resistentsust ning avaldada negatiivset mõju keskkonnale ja inimeste tervisele. Teadlikkus fosfororgaanilistest insektitsiididest on oluline riskide minimeerimiseks ja põllumajandusliku jätkusuutlikkuse tagamiseks.

Organofosfori insektitsiidide (OPIS) ajalugu

Fosfororgaanilistel insektitsiididel (OPIS) on kahjuritõrjes võtmeroll ning need on põllumajanduse ja metsanduse oluline osa. Nende ajalugu algas 20. sajandi esimesel poolel, kui teadlased hakkasid uurima fosfororgaanilisi ühendeid, eesmärgiga luua tõhusamaid ja kauakestvamaid taimekaitsevahendeid.

1. Varased uuringud ja avastused

Esimene huvilaine fosfororgaaniliste ühendite vastu tekkis 1930. aastatel, kui teadlased hakkasid uurima fosforit sisaldavaid kemikaale kui potentsiaalseid vahendeid putukakahjurite hävitamiseks. Esialgsed katsed fosfororgaaniliste ühenditega keskendusid orgaaniliste kloor-insektitsiidide, näiteks DDT, ohutumate alternatiivide väljatöötamisele. Sel ajal näitasid fosforit sisaldavad kemikaalid putukatele suurt toksilisust, mis muutis need potentsiaalselt tõhusateks kaitsevahenditeks.

2. Esimesed kaubanduslikult edukad fosfororgaanilised insektitsiidid

1940. aastatel, Teise maailmasõja keskel, äratasid orgaanilised fosforühendid sõjaväe tähelepanu kui keemilised ained kahjurite, sealhulgas putukate tõrjeks. Pärast sõda alustati sõjalistel arengutel põhinevat kommertsuuringut, mille eesmärk oli kasutada orgaaniliseid fosforinsektitsiide põllumajanduses. 1947. aastal ilmus esimene kaubanduslik orgaanilised fosforinsektitsiid – malatioon –, mis saavutas kiiresti populaarsuse tänu oma kõrgele tõhususele laia putukate valiku vastu. Seda kasutati põllumajanduses ja inimeste tervise kaitsmiseks putukate levitatavate haiguste eest.

3. Arendus ja kasutamine

Alates 1950. aastate algusest hakati orgaanilisi fosfori sisaldavaid insektitsiide põllumajanduses laialdaselt kasutama. Need olid putukatele mürgisemad kui paljud varem kasutatud orgaanilised kloorühendid, näiteks DDT. Opis muutus populaarseks kahjurite, näiteks putukakahjurite vastases võitluses erinevatel põllukultuuridel, sealhulgas puuvillal, tubakal, köögiviljadel ja puuviljadel. Mõned selle rühma tuntumad ühendid on paratioon, diasinoon ja klorpürifoss.

4. Ohutus- ja keskkonnaküsimused

Kuigi fosfororgaanilised insektitsiidid olid tõhusad, tekitas nende kasutamine uusi ökoloogilisi ja toksikoloogilisi probleeme. Need ühendid olid väga mürgised mitte ainult putukatele, vaid ka teistele organismidele, sealhulgas kasulikele putukatele, nagu mesilased ja loomad. Oluliseks probleemiks sai fosfororgaaniliste insektitsiidide suur lenduvus ja võime akumuleeruda ökosüsteemides, saastades pinnast ja veekogusid. Selle tulemusel kehtestati paljudele neist ühenditest alates 1970. aastate lõpust teatud riikides piirangud ja keelud.

5. Kaasaegsed lähenemisviisid ja väljakutsed

Tänapäeval kasutatakse fosfororgaanilisi insektitsiide endiselt laialdaselt; nende kasutamine on aga keskkonna- ja ohutusprobleemide tõttu piiratud. Putukate resistentsus, fosfororgaaniliste insektitsiidide resistentsus ja nende vähenev efektiivsus on muutunud tänapäevase taimekaitse peamiseks probleemiks. Resistentsuse tekke vältimiseks töötavad teadlased aktiivselt välja uusi ühendeid ja meetodeid, kombineerides fosfororgaanilisi insektitsiide bioloogiliste ja mehaaniliste kahjuritõrjemeetoditega.

Seega on fosfororgaaniliste insektitsiidide ajalugu teekond revolutsioonilistest avastustest ja edukatest rakendustest nende ökoloogiliste ja toksikoloogiliste probleemide äratundmiseni, mis viis ohutumate ja säästvamate taimekaitsemeetodite otsimiseni.

Klassifikatsioon

Orgaanilised fosforinsektitsiidid jagunevad keemilise struktuuri, toimemehhanismi ja putukatele avaldatava mõju põhjal mitmeks rühmaks. Nende hulka kuuluvad:

1. Organofosfaadid – kõige levinum organofosfori insektitsiidide rühm, mis hõlmab selliseid aineid nagu malatioon, paratioon ja diasinoon. Need toimivad atsetüülkoliinesteraasi aktiivsuse pärssimise teel, häirides putukate närviimpulsside ülekannet.
2. Fosfoorgaanilised estrid – kemikaalid, milles fosfor on süsinikuga seotud estersideme kaudu, näiteks triekspeen ja püraklofeen.
3. Uued fosfororgaaniliste ühendite klassid – sünteetilised ühendid, näiteks isopropüülamiini soolad ja piperasiinid, millel on spetsiifilised toimemehhanismid ja kõrge vastupidavus välistingimustele.

1. Keemilise struktuuri järgi

Orgaanilisi fosforinsektitsiide saab liigitada nende molekulide struktuuri järgi, mis määrab nende füüsikalis-keemilised omadused ja aktiivsuse erinevate putukaliikide vastu.

• Alifaatsed fosfororgaanilised insektitsiidid: need keemilised ühendid sisaldavad oma struktuuris süsinikahelaid. Näiteks malatioon (üks esimesi tooteid, mis kasutab taimede kaitsmiseks fosfororgaanilisi ühendeid).
• Aromaatsed organofosfor-insektitsiidid: nendel insektitsiididel on aromaatne ring, mis sisaldab fosfori aatomeid. Näiteks on trimetafoss.
• Klooritud fosfororgaanilised insektitsiidid: nendes toodetes on fosfor seotud kloori aatomitega. Näiteks klorpürifoss, mis on populaarne fosfororgaanilistel ühenditel põhinev insektitsiid.

2. Toimemehhanismi järgi

Organofosfori insektitsiidide peamine toimemehhanism hõlmab ensüümi atsetüülkoliinesteraasi pärssimist, mis häirib normaalset närviülekannet ja põhjustab putukate halvatust. Sõltuvalt sellest, kuidas need mõjutavad närvisüsteemi, saab organofosfori insektitsiide liigitada järgmiselt:

• Atsetüülkoliinesteraasi pärssivad insektitsiidid: need ained blokeerivad atsetüülkoliinesteraasi aktiivsust, mis viib atsetüülkoliini kogunemiseni närvisünapsidesse ja närviimpulsside ülekande häirdumiseni. Näited: malatioon, metamidofos, klorpürifos.
• Teisi ensüüme mõjutavad insektitsiidid: mõned fosfororgaanilised ühendid mõjutavad teisi närviimpulsside ülekandes osalevaid ensüüme. Näited: dimetoaat, fosfamidoon.

3. Toime kestuse järgi

Orgaaniliste fosforipõhiste insektitsiidide toime kestus võib varieeruda, mis mõjutab taimede töötlemise sagedust ja majanduslikku efektiivsust.

• Pikatoimelised insektitsiidid: neil toodetel on püsiv toime ja need suudavad kahjurite populatsiooni kontrolli all hoida mitu nädalat või kuud. Näide: klorpürifoss.
• Lühiajalised insektitsiidid: need tooted toimivad kiiresti, kuid nende mõju kaob kiiresti, nõudes korduvat töötlemist. Näide: malatioon.

4. Rakendusala järgi

Fosfororgaanilisi insektitsiide saab liigitada vastavalt nende kasutusalale:

• Põllumajanduslikud insektitsiidid: neid tooteid kasutatakse põllumajanduskultuuride kaitsmiseks putukakahjurite eest. Näide: klorpürifoss, malatioon.
• Insektitsiidid rahvatervise kaitseks: neid tooteid kasutatakse haigustekitajate, näiteks sääskede ja prussakate hävitamiseks. Näide: metamidofoss, malatioon.
• Kodumajapidamises kasutatavad putukamürgid: neid tooteid kasutatakse kodukahjurite tõrjeks. Näide: dimetoaat.

5. Toksilisuse tõttu

Orgaanilisi fosfori sisaldavaid insektitsiide saab liigitada vastavalt nende toksilisuse tasemele inimestele, loomadele ja keskkonnale:

• Väga mürgised tooted: need insektitsiidid on väga mürgised ja võivad inimestel ja loomadel mürgistust põhjustada. Näited: metamidofoss, paratioon.
• Mõõdukalt mürgised tooted: need tooted on mõõduka toksilisusega, mistõttu on need vähem ohtlikud, kuid nende kasutamisel tuleb siiski olla ettevaatlik. Näide: malatioon.
• Madala toksilisusega tooted: need tooted on inimestele ja loomadele suhteliselt madala toksilisusega, kuid on siiski putukate vastu tõhusad. Näide: dimetoaat.

6. Mõju tüübi järgi

Orgaanilised fosforinsektitsiidid võivad toimida kas kontaktselt või süsteemselt:

• Kontaktinsektitsiidid: need tooted toimivad putukaga kokkupuutel. Nad tungivad kiiresti putuka kehasse läbi selle väliskesta. Näide: malatioon.
• Süsteemsed insektitsiidid: need tooted tungivad taimedesse ja levivad neis, võimaldades neil mõjutada taimemahlast toituvaid kahjureid. Näide: fosfamidoon.

7. Kasutusmeetodi järgi

Orgaanilise fosfori insektitsiidid võib liigitada vastavalt nende manustamisviisile:

• Pihustusvahendid: neid insektitsiide kantakse taimedele lahuste või emulsioonide kujul. Näide: klorpürifoss.
• Mullaproduktid: neid insektitsiide kantakse mulda enne istutamist või taimede kasvu ajal. Näide: metamidofoss.

Toimemehhanism

Kuidas insektitsiidid mõjutavad putukate närvisüsteemi

Orgaanilised fosforinsektitsiidid blokeerivad atsetüülkoliinesteraasi aktiivsust. Atsetüülkoliinesteraas on ensüüm, mis tavaliselt lagundab närvirakkude sünapsides neurotransmitteri atsetüülkoliini. Selle tulemuseks on atsetüülkoliini kogunemine, mis omakorda stimuleerib pidevalt närvirakke ja viib putuka halvatuseni. Mõnel juhul võivad need insektitsiidid mõjutada ka rakkude naatriumikanaleid, häirides närvisüsteemi normaalset toimimist.

Mõju putukate ainevahetusele

Orgaanilised fosforinsektitsiidid võivad mõjutada ka putukate ainevahetuses osalevaid ensüüme. See hõlmab antioksüdatiivse aktiivsuse süsteemi pärssimist, mis viib rakkude ja kudede kahjustusteni. Ainevahetuse häire võib põhjustada putuka surma ainevahetusproduktide mürgistuse tõttu.

Molekulaarsete toimemehhanismide näited

• Atsetüülkoliinesteraasi inhibeerimine: enamik organofosfori insektitsiide toimib atsetüülkoliinesteraasiga seondudes, blokeerides selle aktiivsust ja häirides neurotransmissiooni.
• Mõju naatriumikanalitele: mõned organofosfori insektitsiidid toimivad membraani naatriumikanalitele, põhjustades nende ebanormaalset aktiveerumist ja putukate halvatust.

Selle grupi toodete näited

Eelised ja puudused

Sellised tooted nagu malatioon, paratioon ja diasinoon on väga tõhusad paljude putukate vastu. Nad hävitavad kahjureid kiiresti ja neil on lai toimespekter. Siiski on neil ka puudusi, näiteks kõrge toksilisus kasulikele putukatele (nt mesilastele) ja loomadele, samuti suur lenduvus ja vastupidavus keskkonnas lagunemisele, mis võib põhjustada pinnase ja vee saastumist.

Toodete näited

• Malatioon: kasutatakse köögiviljade, puuviljade ja põllukultuuride kaitsmiseks aianduses ja põllumajanduses. Tõhus lehetäide, tripside ja muude kahjurite vastu.
• Paratioon: kasutatakse põllumajanduses mitmesuguste kahjurite, näiteks kärbeste ja mardikate eest kaitsmiseks.
• Diasinon: efektiivne paljude mullakahjurite ja kahjulike putukate, näiteks vastsete, tripside ja teiste vastu.

Keskkonnamõju

• Mõju kasulikele putukatele

Orgaanilised fosforinsektitsiidid võivad olla mürgised kasulikele putukatele, näiteks mesilastele ja lepatriinudele. Mesilased, kellel on tolmeldamisel oluline roll, võivad insektitsiidiga kokkupuutel surra, mis häirib ökosüsteemi tasakaalu ja vähendab saagikust.

• Pestitsiidide jääkide tase pinnases, vees ja taimedes

Mõned fosfororgaanilised insektitsiidid võivad püsida pinnases, vees ja taimedes pikka aega. See võib põhjustada keskkonna saastumist ja mürgiste ainete kogunemist toiduahelatesse.

• Insektitsiidide fotostabiilsus ja lagunemine looduses

Orgaanilistel fosforipõhistel insektitsiididel on erinev fotostabiilsus, mis mõjutab nende lagunemist looduses. Mõned ained lagunevad päikesevalguse käes kiiresti, teised aga püsivad keskkonnas ja võivad ökosüsteeme saastata.

• Biomagnifikatsioon ja akumuleerumine toiduahelates

Orgaanilised fosforinsektitsiidid võivad akumuleeruda taimede ja loomade kudedes, mis viib biomagnifikatsioonini toiduahelates. See võib kaasa tuua mürgiste ainete kogunemise saastunud tooteid tarbivate inimeste ja loomade organismi.

Putukate resistentsuse probleem insektitsiidide suhtes

Resistentsuse põhjused

Putukad võivad organofosfori sisaldavate insektitsiidide suhtes resistentsuse tekitada geneetiliste muutuste kaudu, mis võimaldavad neil pärast insektitsiidiga kokkupuudet ellu jääda. See võib tuleneda mutatsioonidest, mis suurendavad putukate võimet mürgiseid aineid metaboliseerida või eritada.

Resistentsete kahjurite näited

• Colorado kartulimardikas: kuna Colorado kartulimardikas on muutunud resistentsuseks mitmesuguste insektitsiidide, sealhulgas fosfororgaaniliste toodete suhtes, on seda mõnes piirkonnas raske kontrollida.
• Lehetäid: mõnel juhul on lehetäid muutunud resistentseks fosfororgaaniliste insektitsiidide suhtes, mis muudab nad töötlemise suhtes vastupidavamaks.

Resistentsuse ennetamise meetodid

Resistentsuse vältimiseks on oluline vahetada erineva toimemehhanismiga insektitsiide, kasutada kombineeritud töötlusi ning rakendada bioloogilisi ja mehaanilisi kahjuritõrje meetodeid.

Insektitsiidide ohutu kasutamine

• Lahuste ja annuste ettevalmistamine

Orgaaniliste fosforipõhiste insektitsiidide kasutamisel on oluline rangelt järgida pakendil olevaid annustamisjuhiseid. Liigne kasutamine võib põhjustada keskkonna saastumist ja kahjurite resistentsuse teket.

• Kaitsevahendite kasutamine

Naha ja hingamisteede kokkupuute vältimiseks tuleks kanda kaitsevahendeid, nagu kindad, maskid ja kaitseprillid.

• Soovitused taimede töötlemiseks

Mesilaste ja teiste kasulike putukate kahjustamise vältimiseks tuleks töötlemist teha varahommikul või õhtul. Töötlemise efektiivsuse parandamiseks tuleks arvesse võtta ilmastikutingimusi, näiteks vihma puudumist ja nõrka tuult.

• Ooteajad enne koristamist

Pärast insektitsiidide kasutamist on oluline enne koristamist järgida ooteaegu, et minimeerida pestitsiidijääkide ohtu põllukultuurides.

Keemiliste insektitsiidide alternatiivid

• Bioloogilised insektitsiidid

Kahjurite looduslike vaenlaste, näiteks entomofaagide (röövloomade) kasutamine võib olla tõhus alternatiiv keemilistele insektitsiididele.

• Looduslikud insektitsiidid

On palju looduslikke putukamürke, näiteks neemiõli, küüslauguleotised ja tubakalahused, mis on keskkonnasõbralikud ja inimestele ohutud.

• Feromoonilõksud ja muud mehaanilised meetodid

Feromoonilõksud meelitavad ligi ja püüavad kahjureid, minimeerides keemilise töötlemise vajadust.

Selle rühma kõige populaarsemate insektitsiidide näited

Toote nimi	Toimeaine	Toimemehhanism	Rakendusala
Malatioon	Malatioon	Atsetüülkoliinesteraasi inhibeerimine	Põllumajandus, aiandus
Paratioon	Paratioon	Atsetüülkoliinesteraasi inhibeerimine	Köögiviljade kaitse
Diasinoon	Diasinoon	Atsetüülkoliinesteraasi inhibeerimine	Põllumajandus, aiandus

Riskid ja ettevaatusabinõud

• Mõju inimeste ja loomade tervisele

Orgaanilised fosfori sisaldavad insektitsiidid võivad olla inimestele ja loomadele mürgised, eriti pikaajalise kokkupuute või ebaõige kasutamise korral.

• Insektitsiidimürgistuse sümptomid

Mürgistus võib avalduda peavalu, iivelduse, oksendamise, nõrkuse ja rasketel juhtudel krampide ja teadvusekaotusena.

• Esmaabi mürgistuse korral

Mürgistuse korral eemaldage inimene või loom viivitamatult piirkonnast, loputage silmi ja nahka ning pöörduge arsti poole.

Kokkuvõte

Orgaanilised fosforinsektitsiidid on tõhus vahend taimede kaitsmiseks kahjurite eest. Nende kasutamine nõuab aga ettevaatust ja ohutusjuhiste järgimist, et minimeerida negatiivset mõju inimeste tervisele ja keskkonnale.

• Ohutusmeetmete meeldetuletus

Juhiste järgimine, kaitsevahendite kasutamine ja ooteaegade järgimine enne koristamist on putukamürkide ohutu kasutamise olulised meetmed.

• Nõutakse ohutumate ja keskkonnasõbralikemate kahjuritõrjemeetodite kasutamist

Oluline on aktiivselt otsida ja rakendada ohutumaid ja keskkonnasõbralikumaid kahjuritõrjemeetodeid, näiteks bioloogilist tõrjet ja looduslike putukamürkide kasutamist.

Korduma kippuvad küsimused (KKK)

Mis on fosfororgaanilised insektitsiidid?
Fosfororgaanilised insektitsiidid on fosforit sisaldavate keemiliste ainete rühm, mida kasutatakse putukakahjurite hävitamiseks. Need toimivad ensüümi atsetüülkoliinesteraasi aktiivsuse pärssimise teel, häirides putukate närviimpulsside normaalset ülekannet.

Kuidas mõjutavad organofosfori insektitsiidid putukaid?
Organofosfori insektitsiidid mõjutavad putuka närvisüsteemi, pärssides atsetüülkoliinesteraasi, ensüümi, mis lagundab neurotransmitterit atsetüülkoliini. See põhjustab atsetüülkoliini kogunemist sünapsidesse, mis viib närvirakkude pideva stimuleerimiseni, halvatuseni ja putuka surmani.

Millised insektitsiidid kuuluvad organofosfori rühma?
Sellesse rühma kuuluvad sellised tooted nagu malatioon, paratioon, diasinoon ja klorpürifoss. Need ained on tõhusad mitmesuguste kahjurite, sealhulgas putukate, lestade ja vastsete vastu.

Millised on fosfororgaaniliste insektitsiidide eelised?
Fosfororgaanilistel insektitsiididel on putukate suhtes kõrge toksilisus, mistõttu on need tõhusad paljude kahjurite vastu. Need toimivad kiiresti, võimaldades põllumajanduskultuure ähvardavate ohtude kiiret kõrvaldamist.

Millised on fosfororgaaniliste insektitsiidide puudused?
Puuduste hulka kuulub toksilisus kasulikele putukatele (nt mesilastele), loomadele ja inimestele, kui neid ei kasutata õigesti. Samuti võivad need keskkonnas püsida, saastades pinnast ja vett, mis suurendab ökoloogilisi riske.

Kuidas mõjutavad fosfororgaanilised insektitsiidid keskkonda?
Fosfororgaanilised insektitsiidid võivad koguneda pinnasesse ja vette, mis viib ökosüsteemi saastumiseni. Need on mürgised ka kasulikele putukatele, näiteks mesilastele ja röövtoidulistele putukatele, häirides ökosüsteemi ja vähendades bioloogilist mitmekesisust.

Mis on biomagnifikatsioon organofosfor-insektitsiidide kontekstis?
Biomagnifikatsioon on mürgiste ainete, näiteks organofosfor-insektitsiidide, akumuleerumise protsess toiduahelates. Need ained võivad akumuleeruda loomade ja taimede kudedes, suurendades nende kontsentratsiooni toiduahelas ülespoole liikudes.

Kuidas saab putukate resistentsust fosfororgaanilistele insektitsiididele ennetada?
Resistentsuse vältimiseks on soovitatav vahetada erineva toimemehhanismiga tooteid, kasutada kombineeritud töötlusi ning järgida soovitatud annuseid ja manustamisintervalle, et vältida kahjurite resistentsuse tekkeks vajalike tingimuste loomist.

Milliseid ohutusmeetmeid tuleks fosfororgaaniliste insektitsiidide kasutamisel järgida?
Fosfororgaaniliste insektitsiididega töötamisel tuleb kasutada kaitsevahendeid (kindaid, maske, kaitseprille), järgida annuseid, tõrjet teha soovitatud aegadel ja järgida koristusintervalle, et minimeerida jääkide hulka põllukultuurides.

Millised on fosfororgaaniliste insektitsiidide alternatiivid?
Alternatiivide hulka kuuluvad bioloogilised insektitsiidid (entomofaagid, bakterid ja seened), looduslikud insektitsiidid (nt neemiõli, küüslauguleotised) ja mehaanilised meetodid, näiteks feromoonlõksud ja orgaanilised pestitsiidid, mis on keskkonnale ja kasulikele organismidele vähem mürgised.