کاربرد نانو کپسول در جلوگیری و کنترل آفات - جلسه چهارم

بخش پروژه های دانش آموزی - الهام گارسچی

اهداف جلسه:
·آشنایی با نانو آفت کش ها
·آشنایی با گیاهان حشره کش
·آشنایی با ساخت آفت کش‎ با فناوری نانو

وسایل مورد نیاز:
· کامپیوتر مجهز به اینترنت

مقدمه
حفاظت از محصولات کشاورزی در مقابل هجوم آفات مورد توجه دولت، کشاورزان و افراد متخصص در این زمینه است. از دیرباز تا کنون، آفت کش های مصنوعی برای کنترل آفات مورد استفاده قرار می گرفتند. با این حال، خطرات زیست محیطی آفت کش ها، مانند بروز مقاومت آفات به سموم مصنوعی، سموم کم خطر را افزایش داده است.
سموم مبتنی بر میکرو و نانو مواد از فرمولاسیون های جدیدی هستند که به تازگی به عنوان یک جایگزین مناسب برای سموم شیمیایی مصنوعی در نظر گرفته شده اند. تولید فرمولاسیون آفت‌‌کش ها در مقیاس نانو به طور مؤثری باعث حفاظت آن ها در مقابل عوامل تخریبی محیطی مانند دما، باران، امواج ماورای بنفش، نور و غیره شده. با افزایش سرعت انحلال سموم در آب و رهایش کنترل شده ماده مؤثر آفت کش ها تأثیر این سموم را افزایش داده و باعث بهینه سازی مصرف سموم می گردد.
4-1 نانو آفت کش ها
تحقیقات اندکی در زمینه تولید و استفاده از میکرو و نانو آفت کش های فرموله شده برای کنترل آفات انجام شده است. نانوذرات دارای سطح به حجم بیشتری نسبت به میکرو ذرات بوده که باعث افزایش سطح فعال و رهایش کنترل شده آ نها می شود. همچنین، مزیت دیگر نانومتری بودن ذرات این است که این تر کیبات باعث تحریک سیستم ایمنی بدن انسان و سایر پستانداران نشده و سریع از جریان بدن خارج می شوند. در این پژوهش، آفت کش های فرموله شده در مقیاس نانو به منظور مدیریت آفات کشاورزی مورد تحقیق قرار می گیرند.
مصرف بی رویه آفت کش های شیمیایی محصولات کشاورزی را به منبع ذخیره ی سموم تبدیل کرده است. از این رو تمایل به استفاده از روش های نوین و ایمن تر و همچنین روش های سازگار با مدیریت تلفیقی آفات را افزایش داده است .کشاورزان از چند صد سال پیش از روش های سنتی نظیر مخلوط کردن ترکیبات گیاهی با محصولات کشاورزی برای حفاظت در برابر آفات استفاده می کردند. ترکیبات گیاهی به دلیل دارا بودن سمیت تنفسی، تماسی، خاصیت دور کنندگی، سازگاری با محیط زیست و همچنین کم خطر بودن آن برای انسان و پستاندارن مورد توجه قرار گرفته اند. به این دلایل اسانس های گیاهی از قوانین ثبت آفت کش ها در ایالات متحده آمریکا معاف بوده و به صورت تجاری مورد استفاده قرار گرفته اند.
4-2 گیاهان حشره کش
تا کنون حدود 2000 گونه گیاهی متعلق به خانواده های مختلف که دارای خاصیت حشره کشی هستند، شناسایی شده اند. با این حال استفاده از اسانس های گیاهی به دلیل خاصیت دوام کم، تبخیر و بی ثباتی ترکیبات شیمیایی آن در حضور هوا، نور، رطوبت و دمای بالا محدود شده است. امروزه علم نانو تکنولوژی از مرحله آزمایشگاهی به مرحله کاربردی نزدیک تر شده است و این امر منجر به حضور محسوس تر این علم در بخش کشاورزی خواهد گردید. در این راستا، استفاده از فرمولاسیون های جدید بر مبنای بهره وری از فناوری نانو به منظور افزایش راندمان سموم به ویژه سموم گیاهی مورد توجه جدی قرار گرفته اند. نانوکپسول ها از مهم ترین فرمولاسیون ها می باشند.

با به کارگیری فرمولاسیون نانوکپسوله، رهایش کنترل شده وحفظ مواد موثره فراهم می شود. در حقیقت علم نانو فرصت های جدیدی را به جهت افزایش کارآمدی سموم و کاهش هزینه های حفاظت از محیط زیست، فراهم نموده است. جایگاه و نقش اسانس های نانو و میکرو کپسول شده در کنترل آفات با استفاده از فرمولاسیون1 های نانو ساختار یا نانو مقیاس امیدواری های بسیاری در جهت غلبه بر محدودیت های موجود در استفاده از اسانس ها حاصل شده است. جایگاه نانوکپسول ها به عنوان دومین عنصر پایه پس از نانو ذرات در فناوری نانو قرار دارد. انواع متنوعی از نانوکپسول ها وجود دارند که عبارتند از نانوکپسول های پلیمری نانو امولسیون ها. پلیمرها ازجمله ترکیباتی هستند که در ساخت دیواره نانوکپسول ها به کار گرفته شدند. تولید این نانوکپسول ها به دنبال فرایند پلیمریزاسیون هم زمان در اندازه ها و اشکال گوناگون امکان پذیر می باشد.
4-3 ساخت آفت کش‎ با فناوری نانو
یک محقق ایرانی موفق به ساخت آفت کش‎ هایی با فناوری نانو شد که بدون ایجاد آلودگی در محیط زیست آفت‎ها را از بین می‎برد. در سراسر جهان تعداد زیادی آفت کش سنتز و به طور گسترده با هدف کنترل آفات در کشاورزی مورد استفاده قرار می‎گیرد که شیوه‎ های کاربرد برخی از این آفت کش‎ ها می‎تواند موجب ایجاد آلودگی در محیط زیست شود. به همین دلیل، در این طرح با به کارگیری فناوری نانو در فرمولاسیون، افزایش عملکرد و کاهش مصرف آفت کش‎ها را در نظر گرفتیم تا این ترکیبات پس از رهاسازی، بدون اثر منفی یا با اثر منفی کمتر برای محیط زیست مورد استفاده قرار گیرند.
امروزه فرمولاسیون رها سازی کنترل شده با به کارگیری روش‎های متنوع، به منظور کاهش اثرات مضر آفت کش‎ ها بر محیط زیست و موجودات غیر هدف رواج یافته که کپسوله کردن یکی از این روش‎ها است.
بنابراین می ‎توان اطمینان داشت که کاربرد این نوع نانو فرمولاسیون نه تنها هیچ گونه آلودگی جدیدی به محیط زیست اضافه نمی‎کند بلکه به حذف باقیمانده آفت کش از محیط زیست نیز کمک می‎کند. معماری زاده از مزایای این طرح گفت: افزایش تحرک پذیری و سطح تماس و رسانش ذرات به مکان هدف به واسطه اندازه نانومتری آنها، رهاسازی کنترل شده و آرام که از هدر رفت ماده موثر جلوگیری و ضمن کاهش اثرات مخرب روی موجودات مفید و غیر هدف، زمان کنترل را نیز افزایش می ‎دهد. این ها برخی از مزیت ‎های این طرح هستند.
رهاسازی انتخابی وابسته به ph بهینه دستگاه گوارش پروانه‎ها، کاهش معنی دار میزان مصرف ماده، آفت کش و دفعات سمپاشی با کاربرد فرمولاسیون نانو، کاهش اثرات زیست محیطی و هزینه‎های کنترل از دیگر مزایای این طرح به شمار می‎روند. وی ادامه داد: البته نور تخریب پذیر بودن فرمولاسیون و کاهش نیمه عمر و زمان پیش از برداشت و مدت زمان لازم برای رسیدن به حد عدم تشخیص هم مزیت‎های این طرح هستند. از این آفت کش می‎توان برای محصولاتی مانند پسته، توتون، مرکبات، پنبه، گیاهان زینتی، کاهو، کلم، چغندر قند استفاده کرد.
تکلیف1: با توجه به مطالب ارائه شده در این درس در مورد نانو آفت کش ها تحقیق و بررسی نمایید و مطالب خود را دسته بندی کنید.
تکلیف2: مطالب این درس را مطالعه نمایید سپس در مورد تفاوت نانو آفت کش ها و آفت کش های طبیعی بررسی کنید.
محل بازدید/ اردو/ خرید: _________

منابع مطالعه: برای کسب اطلاعات بیش تر در زمینه مطالب مرتبط این درس کتاب " سم شناسی آفت کش ها" را مطالعه نمایید.


تنظیم: زینب شاه مرادی