بخش پروژه های دانش آموزی - الهام گارسچی

اهداف جلسه:
·آشنایی با كنترل آفات به روش های شمیایی
·آشنایی با نانو ذرات بارگذاری شده با آفت کش ها
·آشنایی با نانو ذرات بارگذاری شده با حشره کش ها

وسایل مورد نیاز: 
·کامپیوتر مجهز به اینترنت

مقدمه
سال هاست كه برای كنترل آفات از روش های شمیایی استفاده می شود. اما امروزه مصرف آنها به دلیل بروز مقاومت در آفات، اختلال در محیط زیست و سلامتی انسان رو به كاهش است. مصرف بی رویه آفت كش های شیمیایی محصولات كشاورزی را به منبع ذخیره ی سموم تبدیل كرده 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 .كشاورزان از چند صد سال پیش از روش های سنتی نظیر مخلوط كردن تركیبات گیاهی با محصولات كشاورزی برای حفاظت در برابر آفات استفاده می كردند. 
تركیبات گیاهی به دلیل دارا بودن سمیت تنفسی، تماسی، خاصیت دور كنندگی، سازگاری با محیط زیست و همچنین كم خطر بودن آن برای انسان و پستاندارن مورد توجه قرار گرفته اند. به این دلایل اسانس های گیاهی از قوانین ثبت آفت كش ها در ایالات متحده آمریكا معاف بوده و به صورت تجاری مورد استفاده قرار گرفته اند. تا كنون حدود 2000 گونه گیاهی متعلق به خانواده های مختلف كه دارای خاصیت حشره كشی هستند، شناسایی شده اند. اما استفاده از اسانس های گیاهی به دلیل خاصیت دوام كم، ( تبخیر و بی ثباتی تركیبات شیمیایی آن در حضور هوا، نور، رطوبت و دمای بالا محدود شده است امروزه علم نانو تكنولوژی از مرحله ی آزمایشگاهی به مرحله كاربردی نزدیك تر شده است و این امر منجر به حضور محسوس تر این علم در بخش كشاورزی 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. نانوكپسول ها از مهم ترین فرمولاسیون ها می باشند.

2-1 نانو ذرات بارگذاری شده با آفت کش ها
در سال های اخیر برخی از نانو ذرات به منظور بارگذاری انواع آفت کش ها مانند حشره کش ها،
علف کش ها، کنه کش ها، پاتوژن های بیماریزا ی حشرات، قارچ کش ها و غیره تولید شده است. به عنوان مثال سوسپانسیونِ نانو ذرات شامل یک عنصر آلی فعال، مانند آفت کش ها،
به وسیله کروک و همکاران اختراع و به ثبت رسیده است. در این اختراع ماده مؤثر آفت کش ها به صورت تدریجی رهایش یافته و این رهایش دارای مزایایی مانند: مقرون به صرفه بودن، ایمنی محیط زیست با جلوگیری از استفاده بیش از حد از آفت کش ها و شسته شدن خاک به آبراهه ها، کاهش خطر گیاه سوزی و سمیت به انسان است. 
حشره کش ها، علف کش ها، کنه کش ها، قارچ کش ها، شته کش ها، جونده کش ها و غیره با این روش فرموله شده اند. در اختراع دیگر فرمولاسیون حفاظت از محصول، شامل یک عامل حفاظتی از محصول به عنوان مثال علف کش، آفت کش و یا قارچ کش ثبت شده است. این فرمولاسیون پایدار بوده و باعث بهبود قدرت پراکنش سم به همراه حفاظت مؤثر محصول می گردد که بیشتر برای کنترل آفات و بیماری های محصولات زراعی کاربرد دارد. در این فرمولاسیون ذرات پایدار متبلور نمی شوند و رسوب نمی کنند. پودر نانو ذرات نیز ثبت اختراع دیگری است که برای حل کردن سموم نامحلول در آب به کار می رود.
در این اختراع نانو ذرات از نانوامولسیون روغن در آب و با روش حذف حلال تهیه شده و اندازه قطرات ذرات در حدود 300 نانومتر و یا کم تر گزارش شده است. این نانوامولسیون برای بارگذاری آفت کش های غیرقابل حل در آب مانند لامبدا-سی هالوترین و نوالورون در برنامه مدیریتی آفات قابل استفاده است. اختراع یک آفت کش با پوشش نانو ذرات اکسید فلزی و یک فیلتر محافظ در برابر امواج ماورای بنفش برای کنترل حشرات مضر، قارچ های بیماریزا توصیه شده است. همچنین، حشره کش های پیرتروئیدی را می توان در این فرمولاسیون بارگذاری کرد.
2-2 نانو ذرات بارگذاری شده با حشره کش ها
در اغلب موارد نانو ذرات به عنوان حامل 5 آفت کش ها تولید و مورد استفاده قرار گرفته اند. به عنوان مثال نانو ذرات سیلیکای متخلخل توخالی با روش سل-ژل و با استفاده از نانو ذرات کربنات کلسیم غیرآلی تهیه شدند. این نانو ذرات به عنوان حامل آفت کش ها استفاده شده و برای اولین بار حشره کش آورمکتین در آن بارگذاری شد. در این فرمولاسیون مشخصات انتشار آورمکتین به ضخامت پوسته، محل بارگیری )سطح خارجی، دیوار یا درون هسته حامل( و عوامل دیگر از قبیل PH و دما بستگی داشت. بررسی نشان داد که نانو ذرات سیلیکای متخلخل به طور
مؤثری باعث حفاظت و رهایش کنترل شده آورمکتین می شود. همچنین، نانوامولسیون روغن در آب برای بارگذاری حشره کش های نامحلول در آب، مانند بتاسایپرمترین تولید شده است. این فرمولاسیون باعث کاهش غلظت مورد نیاز برای کنترل مؤثر آفات بدون از دست دادن کارایی و افزایش ثبات آفت کش ها می شود. 
پلیمر کیتوزان و سدیم آلژینات در پژوهشی با روش خود تجمعی لایه به لایه تولید شده و حشره کش ایمیداکلوپرید در آن بارگذاری شد. سپس، در پژوهش دیگری بقایای حشره کش ایمیداکلوپرید در مزارع سمپاشی شده سویا مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد باقی مانده این سم بسیار پایین تر از سطح حداکثر باقی مانده مجاز تعیین شده به وسیله سازمان حفاظت از محیط زیست امریکا است. در فرمولاسیونی نانو ذرات نقره به حشره کش دلتامترین که علیه ناقلین، مانند پشه ها مؤثر است متصل و باعث افزایش کارایی این حشره کش شد. نانو ذرات بارگذاری شده با حشره کش پایریفلوکوئینازون به طور مؤثری باعث کنترل شته سبز هلو و جلوگیری از انتشار این آفت شد.
در سال های اخیر، به دلیل مضرات سموم مصنوعی، توجه به تولید آفت کش های طبیعی افزایش یافته است. اسانس های گیاهی از سموم طبیعی هستند که برخی از آن ها دارای اثر حشره کشی مطلوبی بوده و علاوه بر منشأ طبیعی، سمیت کم روی پستانداران، دسترسی محلی، تخریب پذیری سریع و بازگشت به محیط باعث افزایش تمایل استفاده از آن ها به عنوان حشره کش شده است. با این حال معایبی از جمله حلالیت کم، عملکرد کند و فشار تبخیر پایین که باعث پایداری کم آن ها شده، کاربرد اسانس های گیاهی را محدود کرده است. در سال های اخیر توجه به تولید فرمولاسیون های نانوکپسول اسانس های گیاهی به منظور کاهش معایب این سموم و کاربرد آن ها به عنوان حشره کش افزایش یافته است. نانوکپسول با پوشش پلی اتیلن گلیکول تولید و با اسانس سیر بارگذاری شد. نتایج پژوهش نشان داد نانو ذرات حاوی اسانس سیر بسیار مؤثرتر از اسانس خالص عمل کرده و نانوکپسول دوام و پایداری اسانس را بیش از پنج ماه افزایش داد. 
در ایران، ضیایی و همکاران نانوژل با پلیمر کیتوزان و میریستیک اسید را تولید و اسانس گیاه زنیان را در آن بارگذاری کردند. نتایج این پژوهش نشان داد کپسوله کردن اسانس باعث افزایش بیش از شش برابری سمیت نانوژل بارگذاری شده در مقایسه با اسانس خالص شد. همچنین، در ایران نانوامولسیون دایابون که حشره کش و کنه کشی گیاهی است که تولید شده است.
تکلیف1: با توجه به مطالب ارائه شده در این درس در مورد کنترل آفات کشاورزی به روش های مختلف تحقیق و بررسی نمایید و مطالب خود را دسته بندی کنید.
تکلیف2: مطالب این درس را مطالعه نمایید سپس به سئوالات زیر پاسخ دهید.
1.آفت کش های شیمیایی چه مضراتی برای انسان دارند؟
2. چرا کشاورزان با وجود مزایای آفت کش های طبیعی همچنان از آفت کش های شیمیایی استفاده می کنند؟
محل بازدید/ اردو/ خرید: _________

منابع مطالعه: برای کسب اطلاعات بیش تر در زمینه مطالب مرتبط این درس کتاب "اصول کنترل آفات و بیماری های گیاهی" را مطالعه نمایید.

تنظیم: زینب شاه مرادی
سال هاست كه برای كنترل آفات از روش های شمیایی استفاده می شود. اما امروزه مصرف آن ها به دلیل بروز مقاومت در آفات، اختلال در محیط زیست و سلامتی انسان رو به كاهش است.