Naturalne i Syntetyczne Środki Ochrony Roślin Naturalne i Syntetyczne Środki Ochrony Roślin

Ochrona roślin - dział produkcji roślinnej, którego celem jest zapobieganie obniżaniu plonów przez agrofagi oraz zabezpieczenie ziemiopłodów w magazynach. W ochronie roślin stosuje się metody:

· chemiczne,

· agrotechniczne,

· mechaniczne,

· fizyczne,

· biologiczne,

· hodowlane,

· integrowane,

· kwarantannę.

Integrowana ochrona roślin - polega na łączeniu metod przydatnych pod względem gospodarczym, ekologicznym i toksykologicznym, w celu utrzymania liczebności agrofagów poniżej progu ekonomicznej szkodliwości, przy czym pierwszeństwo ma świadome wykorzystanie naturalnych czynników ograniczających.

Podstawowy cel - ograniczenie strat plonów - musi być łączony z celem minimalizacji zagrożeń dla konsumentów (pozostałości szkodliwych substancji chemicznych), zwierząt gospodarskich i środowiska przyrodniczego (ochrona wód, gleby i powietrza).

Działania pośrednie: prawidłowy płodozmian, wykorzystywanie odmian roślin odpornych i tolerancyjnych na patogeny i szkodniki, stosowanie mieszanin wewnątrz- i międzygatunkowych, ochrona organizmów pożytecznych.

Działania bezpośrednie: stosowanie ekologicznie bezpiecznych metod zwalczania agrofagów, wykonywania zabiegów chemicznych przy możliwie najmniejszym zagrożeniu dla otoczenia, np.: po przekroczeniu ekonomicznych progów zagrożenia (szkodliwości), stosowanie selektywnych pestycydów, na ograniczonej powierzchni lub w niższych dawkach.

Środki ochrony roślin - substancje lub ich mieszaniny oraz żywe organizmy, przeznaczone do ochrony roślin uprawnych przed organizmami szkodliwymi, niszczenia niepożądanych roślin, regulowania wzrostu, rozwoju i innych procesów biologicznych w roślinach uprawnych oraz do poprawy właściwości lub skuteczności tych substancji (adiuwanty).

W nazewnictwie międzynarodowym dla wszystkich środków ochrony roślin przyjęła się ogólna nazwa pestycydy. Termin środki ochrony roślin jest pojęciem węższym niż pojęcie pestycydy, ponieważ stosowane są tylko w produkcji roślinnej.

Agrofagi - niepożądane organizmy (patogeny, szkodniki i chwasty), szkodliwe dla roślin uprawnych, płodów rolnych oraz zwierząt. Straty powodowane przez agrofagi na świecie wynoszą ok. 35%, a w Polsce ok. 15%. Straty zależą od rejonu, rośliny żywicielskiej i gatunku agrofaga.

Adiuwant (łac. adiuvare - pomagać, wspierać), wspomagacz - substancja pomocnicza znajdująca się w środkach ochrony roślin obok substancji aktywnej lub też dodawana do cieczy roboczej, poprawiająca jej skuteczność biologiczną poprzez modyfikacje właściwości fizycznych.

Funkcję adiuwanta spełniają środki powierzchniowo czynne (surfaktanty).

Substancje ochronne dzielimy na:

chemiczne

biologiczne

biotechniczne.

Grupy preparatów:

środki do zwalczania szkodników roślin

środki do zwalczania chorób pochodzenia grzybowego i bakteryjnego

środki do niszczenia roślin lub hamowania ich rozwoju

Asortyment podstawowych środków uzupełniają atraktanty, repelenty, adiuwankty, defolianty, desykanty, feromony, regulatory wzrostu i rozwoju roślin, regulatory rozwoju stawonogów.

Odporność roślin na czynniki szkodliwe

• Rośliny chronią się zarówno przed urazami mechanicznymi jak

i chorobotwórczymi.

• Odporność na patogeny może być wrodzona lub nabyta.

• Odporność wrodzona jest cechą dziedziczną, może jednak zmienić się w pewnym stopniu pod wpływem czynników zewnętrznych.

• Odporność nabyta wykształca się w procesie rozwoju osobniczego (w kontaktach z patogenami)

Odporność roślin na szkodniki
Odporność to zdolność organizmu do przeciwdziałania niekorzystnemu wpływowi ciał obcych przedostających się do jego wnętrza.
Podstawowe zadania mechanizmów obronnych to uniemożliwienie wniknięcia ciał obcych, a gdy one już wnikną do organizmu - unieczynnienie lub usunięcie ich.
ODPORNOŚĆ U ROŚLIN
- wrodzona - jest cechą dziedziczną, ale może się w pewnym stopniu zmieniać pod wpływem środowiska.
- nabyta - wykształca się podczas kontaktu z patogenami.

Reakcja odpornościowa:

- bierna - przejawia się tym, że ciało obce nie może wnikać do tkanek gospodarza. Barierami utrudniającymi wnikanie są impregnowane różnymi substancjami celulozowe ściany komórki (np. woskami w epidermie, ligniną), pH powierzchni, duża ilość celulozy.

- czynna - zdolność roślin do przeciwstawiania się czynnikowi obcemu wnikającemu do tkanek. Reakcje odpornościowe przejawiają się np. wzrostem stężenia cytokinin, (zapobiegających szkodliwemu działaniu toksyn). Gdy ciało obce pokona bariery obronne może być zabite przez działanie związków antybakteryjnych - fitoncydów antybakteryjnych (np. garbników, alkaloidów, olejków eterycznych, substancji fenolowych).

Fitoaleksyny - substancje chemiczne wydzielane po wniknięciu czynnika obcego.

Zainfekowana komórka może obumierać (nekroza jest reakcją obronną)

Mechanizmy odpornościowe u roślin:

Brak akceptacji (przy składaniu jaj, żerowaniu, ukrywaniu się), wybór rośliny żywicielskiej, np. przez owady następuje w wyniku "prób i błędów” lub też w wyniku przyciągającego działania pokarmu poprzez bodźce wzrokowe (barwa i intensywność odbitego światła), dotykowe (omszenie, kolce) i chemiczne (zapachowe i smakowe). Nieobecność tych bodźców lub obecność bodźców odpychających (repelentów) decyduje o typie odporności, której przyczyną jest brak akceptacji.

Tolerancja (zdolność regeneracji uszkodzeń) - polega na zdolności do kontynuowania wzrostu i likwidacji uszkodzeń pomimo opanowania przez taką samą populację szkodnika, która silnie uszkadza rośliny wrażliwe.

Nadwrażliwość (zamieranie zaatakowanych tkanek) - fitofag ginie z powodu braku pożywienia.

Antybioza (szkodliwe działanie pokarmu roślinnego).

O antybiotycznych właściwościach roślin mogą stanowić zarówno cechy związane ze specyficzną budową tkanek i organów roślinnych, jak i charakterystyczny skład chemiczny rośliny (brak koniecznych składników odżywczych, specyficzna przestrzenna budowa cząsteczek, np. skrobi lub roślinne składniki toksyczne (allelozwiązki) takie jak: alkaloidy, glikozydy, steroidy, saponiny, garbniki, fenole i inne fitoaleksyny.

Odporność roślin czynna:

• Rośliny czynnie przeciwstawiają się czynnikowi obcemu wnikającemu do tkanek.

• Reakcją odpornościową może być wzrost stężenia cytokinin, które zapobiega szkodliwemu działaniu toksyn.

• Niekiedy dochodzi do wzmożonych podziałów mitotycznych -wokół miejsca infekcji powstaje specjalna tkanka uniemożliwiająca rozszerzanie się zakażenia.

• Bakteria, grzyb, wirus mogą być zabite fitoncydami (związki antybakteryjne), np. garbnikami, alkaloidami, olejkami eterycznymi, substancjami fenolowymi.

• Innymi substancjami działającymi na patogeny i czyniącymi rośliny niepodatnymi na zakażenia są fitoaleksyny - wydzielane tylko po wniknięciu czynnika obcego.

Odporność roślin bierna:

• Obce ciało nie może wniknąć do tkanek gospodarza, a jeśli się do niego dostanie ginie nie znajdując właściwych warunków do rozwoju.

• Barierami utrudniającymi wnikanie są impregnowane ściany komórkowe np. woskami - epiderma, ligniną -komórki zdrewniałe, suberyną - korek.

• Zaporę może stanowić specyficzna budowa aparatu szparkowego, np. mandarynka jest odporna na raka bakteryjnego.

• Innym typem tej obrony są bariery utrudniające przemieszczanie się obcego czynnika, np. duża ilość celulozy

• Rozwój pasożyta może uniemożliwiać nieodpowiednie pH soku komórkowego.

Pestycydy (łac. pestis - zaraza, pomór, caedo - zabijam) - substancje syntetyczne lub naturalne stosowane do zwalczania organizmów szkodliwych lub niepożądanych, używane głównie do ochrony roślin uprawnych, lasów, zbiorników wodnych, ale również zwierząt, ludzi, produktów żywnościowych, a także do niszczenia żywych organizmów, uznanych za szkodliwe, w budynkach inwentarskich, mieszkalnych, szpitalnych i magazynach.

Podział:

Ze względu na działanie pestycydy dzieli się na:

• algicydy - zwalczające glony

• bakteriocydy - zwalczające bakterie

• fungicydy - zwalczające grzyby

• herbicydy - zwalczające chwasty

• regulatory wzrostu - środki stymulujące lub hamujące procesy życiowe roślin

- defloranty - środki do usuwania nadmiernej ilości kwiatów

- defolianty - środki do odlistniania roślin

• desykanty - środki do wysuszania roślin

• zoocydy - środki do zwalczania szkodników zwierzęcych

- aficydy - zwalczające mszyce

- akarycydy - zwalczające roztocze

- insektycydy - zwalczające owady

• larwicydy - zwalczające larwy

- moluskocydy - zwalczające mięczaki

- nematocydy - zwalczające nicienie

- owicydy - zwalczające jaja owadów i roztoczy

• rodentycydy - zwalczające gryzonie

Podział według budowy chemicznej:

• insektycydy fosforoorganiczne

• insektycydy polichlorowe

• karbaminiany

• ditiokarbaminiany

• pochodne kwasów aryloalkanokarboksylowych

• pochodne tiazyny

• pochodne nitrofenoli

• pochodne mocznika

• pochodne uracylu

• związki rtęcioorganiczne

• związki cyny i miedzi

• pyretroidy

• inne

Podział według toksyczności

Podział w/g Cremlyna pestycydów ze względu na klasy toksyczności ostrej wyrażany za pomocą dawki śmiertelnej LD₅₀, czyli dawki w mg/kg masy ciała powodującej śmierć połowy zwierząt doświadczalnych:

• I klasa - skrajnie toksyczne - <1 mg/kg

• II klasa - bardzo toksyczne - 1-50 mg/kg

• III klasa - umiarkowanie toksyczne - 50-500 mg/kg

• IV klasa - słabo toksyczne - 500-5000 mg/kg

• V klasa - praktycznie nietoksyczne - 5000-15000 mg/kg

• VI klasa - stosunkowo nieszkodliwe - <15000 mg/kg

Insektycydy
Insektycydy, środki owadobójcze (łac. insecta - owady, caedo - zabijam) - substancje z grupy pestycydów używane do zwalczania szkodników w uprawach rolnych, lasach, w magazynach z żywnością, a także w mieszkaniach. Zależnie od składu chemicznego insektycydy zabijają owady lub jedynie ograniczają ich rozród.

Toksyczne np.: DDT

Podział:

- Insektycydy fosforoorganiczne

-TEPP, Diazinon, Paration, Paraokson, Trichlorfon, Malation.

- Insektycydy karbaminianowe

Karbaryl, Primor, Izolan, Aldikarb.

- Insektycydy polichlorowe

- DDT, Aldryna, Dieldryna, Lindan.

- Insektycydy neonikotynowe

- Imidachlopryd

- Pyretroidy

- pyretryna, jasmolina, cyneryna, Aletryna, Rozmetryna

- Inne

• tlenek wapnia, kwas borowy, trioksan, nikotyna.

Insektycydy organofosforanowe (tzw. fosforoorganiczne):

Insektycydy organofosforanowe - pochodne kwasu fosforowego w których grupę hydroksylową (-OH) zastąpiono grupami -OR pochodzącymi od alkoholi. Do grupy tej zalicza się także tiofosforany (zawierające wiązanie P-S), halogenofosforany (zawierające wiązanie P-X,) i fosfoniany organiczne (zawierające wiązanie P-C).

Przykłady:

• TEPP (tetraetylopirofosforan C₈H₂₀O₇P₂) - fosforoorganiczny insektycyd otrzymany w 1850 przez Moschnina.

• Diazinon - triester kwasu tiofosforowego

• Chlorfenwinfos - Insektycyd fosforoorganiczny

* Metyloparation - s

tosowany w walce z mszycami, chrząszczami w uprawach buraków, ziemniaków (stonka), roślin paszowych, tytoniu, i rzepaku.

* Malation - Stosowany w ochronie

upraw warzywnych, sadowniczych, okopowych;

Insektycydy karbaminianowe (karbaminowe)

Przykłady:

* Propoksur -

o szerokim lecz krótkotrwałym działaniu (uprawy rzepaku, ziemniaków, kapusty, lnu, jabłoni, także w higienie sanitarnej w budynkach mieszkalnych (karaczany, mrówki faraona).

* Karbaryl

Insektycydy polichlorowe

Podział:

Insektycydy polichlorowe to głównie chloropochodne węglowodorów aromatycznych takich jak:

• Bischlorofenylowe

np.; DDT, metoksychlor

• pochodne cyklodienowe

np.; aldryna, dieldryna, heptachlor, endosulfan, chlordan

• pochodne cykloparafinowe:

np.: heksachlorocykloheksan (HCH), lindan (γ-HCH),

• chlorowane terpeny kamfeny i pineny

np.: toksafen.

Wpływ na środowisko:

W latach 1940-1960 były podstawową grupą związków w ochronie płodów rolnych, zwalczaniu chorób zwierząt oraz akcjach higieniczno-sanitarnych.

Obecnie, ze względu na szkodliwe działanie na środowisko (np.: długi czas rozkładu), niektóre są wycofywane z użytku (np. DDT).

Czas zalegania w glebie insektycydów chloroorganicznych:

DDT - 8-12 lat, HCH, aldryna, heptachlor - 4-12 lat, Lindan - 1-4,5 lat

(Mimo całkowitego wycofania DDT z użytku, w latach 70 XX wieku, nadal jest on znajdowany w organizmach roślin, zwierząt i ludzi).

Przykłady:

* Dichlorodifenylotrichloroetan

DDT - nazwy handlowe Azotox, Ditox, Tritox

Zwalczanie komarów, wszy i innych owadów przenoszących choroby u ludzi i zwierząt, szkodników w sadach, ogrodach, polach i lasach.

* Metoksychlor -

działanie owadobójcze, słabsze niż DDT,

ulegający biodegradacji.

* Lindan - preparat d

oglebowy, do zaprawiania nasion, zwalczanie pasikoników, szkodników bawełny; do dezynsekcji zwierząt i gospodarstw domowych.

* Aldryna Silnie trujący dla ssaków. Jest stosowany przeciw pędrakom i larwom oraz do dezynfekcji gleb. Preparaty handlowe to m.in. Aldrin, Agronex TA.

* Dieldryna -

Dieldryna to syntetyczny insektycyd chlorowcoorganiczny (mole, termity i pasikoniki). Trwała w środowisku, ulegający bioakumulacji stosowany do ochrony gleby i ziarna, przy kontrolowaniu populacji organizmów przenoszących choroby (komary, muchy tse-tse), jako środek odkażający (owce) oraz jako środek konserwujący drewno.

* Heptachlor -

m.in. do zwalczania pasikoników

* Chlordan -

Stosowany jako selektywny insektycyd z grupy związków dienowych podobne do DDT (szkodniki domowe, niektóre owady, żyjące w glebie). Bywa także stosowany jako selektywny herbicyd.

Pyretroidy - naturalne i syntetyczne środki do zwalczania owadów. Działają wybiórczo. Są trujące dla owadów, a mało szkodliwe dla ludzi i innych organizmów wyższych. Nie działają na grzyby. Na owady działają w sposób kontaktowy i żołądkowy - śmierć owada następuje przez przesuszenie.

Inne:

Kwas ortoborowy (kwas borowy, kwas trioksoborowy) zwany potocznie kwasem bornym - nieorganiczny związek chemiczny, słaby kwas o wzorze H₃BO₃. W przyrodzie występuje jako minerał sassolin. Kwas borowy jest stosowany jako nawóz, środek do impregnacji drewna, łagodny środek dezynfekujący i insektycyd. Jest wykorzystywany również jako konserwant (E284).

Trioksan - (nazwa systematyczna: 1,3,5-trioksan, zwany też trioksymetylenem, C₃O₃H₆) to trimer formaldehydu.

Trioksan tworzy białe, igłowe kryształy, jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, alkoholach i acetonie i eterach. Po rozpuszczeniu w wodzie częściowo rozkłada się do formaldehydu.

Trioksan posiada wiele różnych zastosowań:

• jako dodatek do kosmetyków antybakteryjnych, insektycyd, środek pochłaniający przykre zapachy.

Herbicydy (łac. herba - trawa, caedo - zabijam) - środki chemiczne służące do selektywnego niszczenia chwastów w uprawach. Ich stosowanie stanowi uzupełnienie mechanicznych zabiegów pielęgnacyjnych. Herbicydy selektywne zwalczają określone grupy roślin nieniszcząc rośliny uprawnej.

Herbicydy:

• doglebowe

- przedsiewne; wymagają wymieszania z glebą,

- przedwschodowe

• pogłówne

- o działaniu dolistnym

- o działaniu doglebowym

o działaniu dolistnym i doglebowym

Przykłady:

• Chlorosulfuron - Selektywny herbicyd

• Florasulam - Selektywny herbicyd o działaniu układowym

• Glifosat - Aminofosfonianowy nieselektywny herbicyd układowy

- Linuron -

• Selektywny herbicyd o działaniu układowym

- 2,4-D - Selektywny herbicyd o działaniu układowym

- MCPA -

• Selektywny herbicyd o działaniu układowym z grupy regulatorów wzrostu

• MCPB - Selektywny herbicyd o działaniu układowym z grupy regulatorów wzrostu

- MEKOPROP-P -

Selektywny herbicyd

- PCP -

Herbicyd do niszczenia chwastów, insektycyd, fungicyd, defoliant.

- TCA -

• Herbicyd do niszczenia traw

- Atrazyna -

• Selektywny herbicyd o działaniu układowym

- Symazyna - selektywny h

• erbicyd o działaniu układowym

- Prometryna -

Herbicyd (uprawy grochu, marchwi, soi, ziemniaków).

- Cyjanazyna - Selektywny herbicyd o działaniu układowym

- Dikwat -

Nieselektywny herbicyd o działaniu kontaktowym

Fungicydy (łac. fungus - grzyb, caedo - zabijam) - środki chemiczne (najczęściej związki organiczne siarki i miedzi) mające zastosowanie w zwalczaniu grzybów atakujących rośliny.

Mechanizm działania fungicydów:

• hamowanie procesów oddychania grzybów,

• hamowanie biosyntezy białek i kwasów nukleinowych

• powodowanie zaburzeń w wymianie substancji chemicznej pomiędzy komórką grzyba, a otoczeniem

• stymulowanie procesów odpornościowych w roślinach.

FUNGICYDY:

- działanie fungicydalne

- działanie fungistatyczne

Typowe działanie fungicydalne wykazują środki dodynowe, a działa­nie fungistatyczne - pochodne benzimidazolu.

a) Większość fungicydów zapo­biegawczych, działa jako niespecyficzny inhibitor enzymów przemia­n energetycznych takich jak:

- glikolizę glukozy do pirogronianu,

- oksydację pirogronianu do C0₂ poprzez cykl kwasów karboksylowyoh,

- przeniesienie wodoru lub elektronu przez enzymy flawinowe, koenzym Q, cytochromy i oksydazę cytochromową,

- fosforylację oksydacyjną z ADP do­ ATP.

b) Odmiennym mechanizmem działania grzybobójczego jest ha­mowanie biosyntezy:

• w efekcie ograniczenia procesów energetycznych, lub w wyniku bezpośrednie­go działania substancji toksycznej na ośrodki, w których tworzą się podstawowa składniki, komórki grzyba.

Można wyodrębnić następujące grupy środków grzybobójozyoh stosowanych w ochronie roślin:

Siarka i jej nieorganiczne związki:

• Siarka elementarna

• wielosiarczek wapnia; głownie CaS₅

• wielosiarczek barowy,

• Ciecz kalifornijska (od 1852 r) ciecz siarkowo-wapienna - przeciw parchowi jabłoni.

Związki miedzi:

• siarczan miedzi

• ciecz bordoska (od 1885 r, produkt reakcji siarczanu miedzi i wodorotlenku wapnia 3 Cu(OH)₂ x CuSO4 + CaSO₄) stosowana przeciw mączniakowi winorośli,

• Tlenochlorek miedziowy. Powszechnie stosowany fungicyd, zastępujący coraz częściej ciecz bordoską. Składnik czynny [Cu(OH)₂ x CuCl₂ x H₂O], tzw. Miedzian

- Tlenek miedziawy. Składnik aktywny Cu₂O, stosowany do opryskiwania lub jako zaprawa nasienna. Może wykazywać toksyczne działanie na zielone części roślin

• Zasadowy węglan miedzi - CuCO₃ x Cu(OH)₂ działa podobnie jak ciecz bordoska, rzadko stosowany, stosowany do opryskiwanie jak i zaprawiania nasion.

• Organiczne związki miedzi - rzadziej stosowane niż związki nieorganicz­ne, y stosowane jako preparaty do impregnacji drew­na i ochrony materiałów tekstylnyoh np.: 8-hydroksychinolinian miedziowy.

- 8-hydroksychinolinian miedziowy - do impregnacji skór, drew­na, papieru i innych materiałów, leczenia ran drzew owocowych spowodowanych przez raka drzew (Nectria galligena).

Związki rtęci:

• chlorek rtęciowy HgCl_2,

• tlenek rteciowy HgO,

• octan fenylortęciowy (PMA, C₆H₅-Hg-OC(O)CH₃),

• chlorek fenylortęciowy PMC,

• dimetyloditiokarbaminian fenylortęciowy (PMD, C₆H₅-Hg-SC(S)N(CH₃)₂),

• chlorek etylorteciowy (EMC, C₂H₅-Hg-Cl),

• fosforan etylorteciowy (EMP, C₂H₅-Hg-O)₃PO₄,

- chlorek metoksyetylorteciowy CH₃O(CH₂)₂-Hg-Cl,

• octan metoksyetylortęciowy CH₃O(CH₃)₂-Hg-OC(O)(C₆H₅)₃

- chlorek rtęciowy - sublimat HgCl₂

- tlenek rtęciowy (HgO)

- octan fenylortęciowy - PMA,

Związki organiczne cyny: Mają szerokie spektrum działania grzybobójczego oraz wykazują korzystny wpływ na rozwój niektórych roślin.

- octan fentynu - Octantrifenylo cyny Ph₃SnOCOCH₃

- Chlorek fentynu - Ph₃SnCl

Organiczne związki cyny podobnie jak fungicydy rtęciowe są wycofywane z uzycia z uwagi na ich znaczną toksyczność - zastępowane są środkami ditiokarbaminowymi.

Związki ditiokarbaminowe - Stanowią jedną z najważniejszych grup obecnie stosowanych fungicydów (w Polsce ponad 30% ogólnej ilości stosowanych fungicydów).

- Ferbam - tris (dimetyloditiokarbaminianżelazowy).

- Ziram (dimetyloditiokarbaminian cynkowy).

- Nabam - etylenobis(ditiokarbaminian disodowy)

- Maneb -

Środek grzybobójczy

Związki tiokarbamylowe - liczna grupy zwiazków o dużej aktywności grzybobójczej, stosowanych w ochronie materiałów organicznych, np. skór, tkanin przemysłowych, farb itp. oraz składniki leków przeciwgrzybicowych. Np.: Tiram

Pochodne węglowodorów aromatycznych

Różnorodność budowy węglowodorów aromatycznych utrudnia jednolity podział i charakterystykę tych fungicydów.

- Heksachlorobenzen - HCB -

Fungicyd w uprawie zbóż (lata 50-te).

- Technacen - TCNB (1,2,4,5-tetrachloro-3-nitrobenzen).

- Kwintocen - PCNB (pentachloronitrobenzen)

- Dikloran (2,6-dichloro-4-nitroanilina)

Związki chininowe - Powstają w wyniku utleniania fenoli, są typowymi zwiazkami fungistatycznym oraz bakteriostatycznym.

Wykazują małą toksyczność i brak ujemnego wpływu na środowisko. Mają szeroki zakres działa­nia grzybobójczego ale niską toksyczność w stosunku do grzybów.

- Chloranil (2,3,5,6-tetrachloro-p-benzochinon)

- Dichlon (2,3-dichloro-1,4-naftalenodion)

Związki heterocykliczne: Grupa fungicydów heterocyklicznych nie jest jednolita i podob­nie jak związki aromatyczne obejmuje środki grzybobójcze o różnym składzie chemicznym, działaniu i zastosowaniu. Większość to azotowe związki heterocykliczne.

Podgru­py:

• pochodne ftalimidu (kaptan, folpet i kaptafol),

• poohodne dikarboksyimidu (dichlozolina, procymidon, winklozolina i iprodlon),

• inne związki

Pochodne ftalimidu:

- Kaptan - tetrahydro-N-(trichlorometylotio)ftalimid)

Inne:

- Dodyna - (octan n-dodecyloguanidynowy). Jeden z najważniej­szych fungicydów stosowanych w sadownictwie

Fungicydy systemiczne:

„Fungicydy systemiczne mogą wnikać do roślin i przemieszczać sie w ich tkankach. Większość fungicydów systemicznych działa grzybobójczo zarówno na powierzchni roślin żywicielskich, jak i w ich tkankach. Mo­gą być pobierane przez korzenie roślin, chociaż znaczna ich część jest absorbowana przez występujące w glebie związki.”

Związki benzimidazolowe

Fungicydy benzimidazolowe, poczatkowo rewelacyjne (lata 70-te), okazały się zawodne z uwagi na szybkie uodpornienie się grzybów na ich działanie.

- Benomyl - Związek ulega rozkładowi powstaje MBC (grzybobójczy). MBC rozkłada się powoli z wytworzeniem aminobenzimidazolu 2AB.

Związki karboksyanilidowe:

- Karboksyna (5,6-dihydro-2-metylo-1,4-oksatino-3-karboksyanilid).

Składnik zapraw nasiennych stosowany w zwalczaniu głowni pyłkowych pszenicy i jęczmienia.

Związki pirymidynowe:

Pirymidyna (C₄H₄N₂) - heterocykliczny związkiem organicznym, strukturalnie zbliżonym do pirydyny.

Pochodne pirymidynowe: cytozyna, uracyl, fluorouracyl, tymina, kwas barbiturowy, Kwas orotowy.

Związki pirymidy­ny wykazują wysoki stopień aktywności grzybobójczej przez co stosuje się je w bardzo małych dawkach na 1 ha.

- Dimetyrymol - (5-butylo-2-dimetyloamino-6-metylopirymidyn-4-ol) tzw. Metyrymol.

- Etyrymol - (5-butylo-2-etyloamino-6-metylopirymidyn-4-ol)

Związki morfolinowe:

- Morfolina (tetrahydro-1,4-oksazyna)

- Dodemorf- (4-cyklododecylo-2,4-dimetylomorfolina).

Stosowany jako praparat złożony przeważnie z dodyną.

- Tridemorf - (2,6-dimetylo-4-tridecylomorfolina).

Stosowany do zwalczania mączniaka prawdziwego zbóż i traw oraz do ochrony warzyw i roślin ozdobnych, mało toksycz­ny.

Związki triazolowe: Jedne z najnowocześniejszych i szybko rozwijających się grup fungicydów systemicznych.

• Triadimefon - 1-(4-chlorofenoksy)-3,3-dimetylo-1-(1,2,4-triazol-1-ilo)butan-2-on. Środek przezna­czony do ochrony sadów, warzyw i roślin ozdobnych głównie do ochrony zboża

- Triamifos- bis(dimetyloamido)fosfonian P-(5-amino-3-fenylo-1)2,4-triazol-1-il).

Jeden z pierwszych fungicydów systemicznych (lata 50-te).

Związki acyloalaninowe:

- Metalaksyl - N-(2-metokayacetylo)-N-(2,6-ksylilo)-DL-alaninian metylu) Przeznaczony do zwalczania mączniaków rzekomych.

Antybiotyki

• Cykloheksimidy,

• Gryzeofulwina,

• Streptomycyna,

• antybiotyki tetracykliczne itp.

Fungicydy stosowane do odkażania gleby:

• formaldehyd (formalina),

• chloropikryna (trichloronitrometan, Cl₃C-NO₂),

• bromek metylu CH₃Br,

• Metam (N-metyloditiokarbaminian sodowy, CH₃-NH-C(S)-SNa),

• izotiocyjanian metylu (MIT, CH₃NCS).

Biocydy (gr. bios życie + łac. - cida od caedere zabijać)

- związki syntetyczne (np. pestycydy, zaprawy nasienne, kwas pruski)

- związki pochodzenia naturalnego (np. Albarep - koncentrat czosnkowy o właściwościach repelencyjnych i bakteriostatycznych, antybiotyki, wyciągi z ziół).

Adiuwant (łac. adiuvare - pomagać, wspierać), wspomagacz - substancja pomocnicza znajdująca się w środkach ochrony roślin obok substancji aktywnej lub też dodawana do cieczy roboczej, poprawiająca jej skuteczność biologiczną poprzez modyfikacje właściwości fizycznych.

Funkcję adiuwanta spełniają środki powierzchniowo czynne (surfaktanty) oraz oleje roślinne czy mineralne z dodatkiem emulgatora.

Do adiuwantów zalicza się:

• preparaty zapobiegające znoszeniu cieczy (obciążacze) przez zwiększenie średnicy jej kropel,

• preparaty zapobiegające przesiąkaniu dzięki utrzymywaniu środków ochrony roślin w górnej warstwie gleby, co nie dopuszcza do skażenia wód podziemnych,

• preparaty ułatwiające mieszalność, sprawiające, że środki ochrony roślin można mieszać ze sobą lub z nawozami bez ryzyka wytrącenia się lub chemicznego rozkładu,

• oleje, które zmniejszają parowanie, polepszają przyleganie do powierzchni pokrytych nalotem woskowym i przyspieszają proces wysychania,

• penetranty, dzięki którym środek ochrony roślin przenika bardzo szybko w głąb tkanek agrofaga,

• aktywatory, wpływające na lepsze pobieranie i wnikanie środków ochrony roślin,

• preparaty zwiększające przyczepność, czyli ułatwiające cieczy użytkowej przyleganie do powierzchni agrofaga i sprawiające, że środek staje się odporny na zmywanie,

• preparaty zwilżające (zwilżacze), które zmniejszają napięcie powierzchniowe cieczy użytkowej, pozwalając na opryskiwanie powierzchni pokrytych nalotem woskowym, takich jak liście niektórych roślin lub naskórek niektórych owadów,

• adiuwanty złożone, czyli łączące w sobie kilka wymienionych wyżej właściwości.

Dodatek adiuwanta obniża zużycie preparatu o 20-25%.

FEROMONY I ANTYFIDANTY

Podział ze względu na typ efektu:

- wywoływacze (ang. releasers) - wywołujące natychmiastową reakcję

- podstawowe (ang. primer pheromones, signaling pheromones) - wywołują zmiany fizjologiczne w ciągu długiego czasu.

Podział ze względu na funkcję:

Antyfidanty - środki hamujące żerowanie lub składanie jaj przez szkodniki.

Pierwszymi antyfidantami zastosowanymi w ochronie roślin, były:

- Demisyna, solanina oraz tomatyna - (glikozydy wyizolowane z łodyg psiankowatych przeciw stonce ziemniaczanej)

- Fentinacetat (fungicyd) jest antyfidantem zmniejszającym szkody wywołane przez stonkę ziemniaczaną.

- Acetoanilid - uniwersalny antyfidant chroniący między innymi kapustę przed gąsienicami bielinka rzepnika.

Antyfidanty

- Zaraza ziemniaczana na liściach ziemniaka

- Zaraza ziemniaczana na bulwach ziemniaka

- Zwalczając zarazę fentinacetatem równocześnie można się pozbyć stonki ziemniaczanej

Antyfidanty są substancjami, które zniechęcają owady do żerowania, ale nie zabijają ich bezpośrednio. Pozostają one w pobliżu źródła antyfidantu i najczęściej umierają z powodu zagłodzenia (np. Azadirachtin)

- Limonen (cytryna) hamuje żerowanie larw szkodników sosny (Diprian pini i

Dendrolymus pini) oraz mrówek.

- Kamfora wraz z kwasami fenolowanymi izolowanymi z peruwiańskich roślin

Euphrobiaceae jest antyfidantem dla szkodników bawełny i tytoniu.

- Farnezol i neridol są antyfidantami w stosunku do larw brudnicy nieparki

Lymontria dispar

- p-Cymen i 4-terpineol działają antyfidantnie wobec larw stonki ziemniaczanej

Zestawienie wabiącego działania niektórych olejków eterycznych lub ich składników na owady;

- Jedwabnik (Bombix mori)- cytral, octany terpinylu i linalilu, linalol, olejek z liści morwy

- Korniki (Dendroctonus)- a-pinen, mircen, trans werbenon, olejek z żywicy drzew iglastych

- Mszyce (Cailiphora)- (+) karwon, olejek kminkowy

Atraktant, czynnik wabiący - dowolnej natury czynnik (dźwięk, światło, związek chemiczny, kształt lub kombinacje takich sygnałów) o działaniu wabiącym, zwiększający atrakcyjność seksualną, przyciągający gatunki zapylające kwiaty, rozsiewające nasiona, itp. Atraktanty sztuczne i naturalne są wykorzystywane przez człowieka w hodowli zwierząt oraz uprawie wszelkiego rodzaju roślin; np Muchomor czerwony przywabia muchy, Pułapka świetlna na owady.

Repelenty inaczej zwane środkami odstraszającymi lub odstraszaczami (łac. repellere = odstraszać, odrzucać) to organizmy żywe, związki chemiczne, urządzenia generujące światło lub dźwięki mające właściwość odstraszania niepożądanych w danym miejscu gatunków. Ich stosowanie zaliczane jest do biologicznych (ekologicznych) metod ochrony.

Olejki eteryczne mogą odstraszać owady w procesie poszukiwania przez nie rośliny-gospodarza.

Repelenty odgrywają rolę w ochronie roślin, magazynów żywności oraz ludzi i zwierząt przed szkodliwymi owadami.

Hormony juwenilne i sterylanty

Juwenoidy w porównaniu z chemicznymi insektycydami wykazują większą selektywność działania, niską toksyczność w stosunku do zwierząt ciepłokrwistych i łatwość biodegradacji, W ostatnich 20 latach otrzymano kilkanaście tysięcy związków chemicznych wykazujących aktywność juwenilną, a niektóre z nich są składnikami olejków eterycznych np.: seskwiterpenowy alkohol — farnezol i jego pochodne oraz juwocymeny — składniki olejku bazyliowego (Ocimum basilicum L.).

Związki naturalne wytwarzane przez rośliny w celach obronnych

Mechanizmy obronne roślin zielonych

-fizyczne (kolce, ciernie, włoski)

-chemiczne (odstraszające, toksyczne)

Taniny

- hydrolizujące (poliestry kwasu galusowego i pochodnych z monosacharydami, najczęściej glukozą

- taniny skondensowane

Związki fenolowe są powszechnie wykorzystywane przez rośliny w celu odstraszenia ślimaków.

Największe stężenie polifenoli występuje w tzw. merystemie interkalarnym (tkanka powodująca przyrost).

Substancje o działaniu allelopatycznym (wzajemne oddziaływanie różnych gatunków za pośrednictwem fizjologicznie czynnych substancji). Należą do nich flawonoidy, chinony, taniny hydrolizujące i skondensowane oraz inne związki fenolowe (kwas chlorogenowy, p-kumarowy, wanilinowy). Np. juglon, kwasd wanilinowy, kwercetyna.

Proinhibityny (związki przedinfekcyjne)

Występują w roślinie na stałym poziomie, niezależnie, czy roślina jest zakażona, czy nie (katechol, kwas protokatechowy - z cebuli). Np. katechol, kwas protokatechowy.

Inhibityny (metabolity, których zawartość po infekcji wzrasta, osiągając

odpowiednią toksyczność). Należą do nich głównie kumaryny.

Postinhibityny i fitoaleksyny

Są syntezowane, gdy roślina zostaje zaatakowana przez grzyby lub pod wpływem infekcji bakteryjnej lub wirusowej. Np. pizatyna, ganisteina, farnezol.

OCHRONA ROŚLIN BEZ CHEMII

Chemiczne metody ochrony roślin.

- zalety: szybkie i skuteczne działanie

- wady: działania uboczne (nieselektywność, zaleganie w środowisku)

Opracowano zasady integrowanej ochrony roślin, gdzie główną rolę grają czynniki ograniczające rozwój chorób i szkodników.

Zabieg chemiczny jest celowy, gdy nasilenie agrofaga jest wyższe od tzw. progu rażenia. Uwzględnia się nie tylko skuteczność, ale i selektywność dla pszczół i innych organizmów pożytecznych

Ekologia biochemiczna zajmuje się chemicznymi i biochemicznymi zależnościami między organizmami żywymi.

Niechemiczne środki ochrony roślin:

1. Preparaty roślinne, które można przygotować samodzielnie (wywary,

wyciągi, napary, maceraty, nastoje, gnojówki)

2. Gotowe biopreparaty dostępne w handlu (krótka trwałość)

3. Urządzenia i preparaty do zwabiania i wyłapywania szkodników

Preparaty przygotowywane własnoręcznie

Wyciągi, odwary i gnojówki uzyskiwane najczęściej ze świeżych lub suszonych ziół. Mają działanie głównie zapobiegawcze.

Mogą się okazać niewystarczające gdy wystąpiła zwiększona liczba chorób czy szkodników roślin.

Stosowane zapobiegawczo nie są szkodliwe dla otoczenia (jeżeli nie stosujemy ich w nadmiarze i w zbyt dużym stężeniu)

Plon z roślin opryskiwanych przygotowanymi preparatami można bezpiecznie zbierać po 3 dniach od przeprowadzenia zabiegu (a czasem już po 1 dniu) (zanika zapach preparatu).

Preparaty przygotowywane samodzielnie można podzielić na następujące grupy:

1. Wyciągi - uzyskuje się poprzez zalanie roślin gorącą wodą i moczenie ich przez kolejne 24 godziny, najlepiej przygotować go na dzień przed wykonaniem planowanego zabiegu i nie przechowywać dłużej niż 1 dzień, gdyż potem następuje fermentacja, zmieniająca właściwości preparatu,

2. Wywary - powstają poprzez zalanie roślin wodą i moczenie ich przez jeden dzień (do 24 godzin), na koniec podgrzewamy je do wrzenia (lub gotujemy przez 20 do 30 minut), stosujemy po ostygnięciu,

3. Napary - rośliny zalewa się wrzątkiem i pozostawia pod przykryciem na okres około 30 minut,

4. Gnojówki - rośliny zalewa się wodą i pozostawia na kilka tygodni (od 2 - 6 tygodni) aż sfermentują, należy codziennie mieszać aby zapewnić dostęp tlenu konieczny przy fermentacji. Nadaje się do użycia przez okres od 1 do 2 miesięcy.

Gotowe biopreparaty dostępne w handlu

- Preparaty roślinne, preparaty bakteryjne, preparaty oparte na wirusach owadzich

lub oparte na bazie pasożytniczych grzybów.

- Zaletą biopreparatów jest wysoka selektywność. Prawidłowo stosowane nie są

szkodliwe dla ludzi i innych organizmów żyjących w ogrodzie (poza tymi, do
zwalczania których są przeznaczone).

- Nie są szkodliwe dla pszczół, nie mają okresu karencji.

- Czynniki chorobotwórcze i szkodniki nie mogą się na nie uodparniać

Urządzenia i preparaty do zwabiania i wyłapywania szkodników

- Kolorowe tabliczki lepowe oraz pułapki feromonowe pomagają w określeniu

momentu pojawienia się szkodnika oraz określeniu jego liczebności.

Żółte tablice lepowe - stosowane w uprawach szklarniowych lub w tunelach,

jedna tablica na 20-25 m2 szklarni lub tunelu, przeznaczone do odławiania

mączlika szklarniowego,

Niebieskie tabliczki lepowe - przeznaczone do odławiania wciorniastków,

szczególnie przydatne w uprawie roślin ozdobnych na parapetach,

Pomarańczowe tabliczki lepowe - służące do stwierdzania obecności połyśnicy

marchwianki,

Białe tabliczki lepowe - pomagają w sygnalizacji obecności owocnicy jabłkowej

i owocnicy żółtorogiej

Pułapki feromonowe (Grapodor, Pomodor, Medchem-1, Medchem-2)

- przeznaczone do sygnalizacji (określania terminu wylotu owocówki jabłkóweczki i owocówki śliwkóweczki, zwójki koróweczki, zwójki siatkóweczki).

Ochrona kasztanowca białego: W 1998 roku do południowej Polski ( okolice Wrocławia ) dotarł szkodnik kasztanowców białych -

szrotówek kasztanowcowiaczek (Cameraria ohridella)

(w sierpniu 2001 roku w Łazienkach Królewskich

Zwalczanie: Szrotówek ma nielicznych naturalnych wrogów. Spasożytowanie gąsienic i poczwarek nie przekracza 4%. Sikorki niszczą około 3% populacji.

Metoda niechemiczna (biologiczna):

Może być stosowana wszędzie gdzie nie można stosować środków chemicznych,

wygrabianie liści nie jest możliwe.

Stosowanie pułapek:

- płytek feromonowych w koronie drzew. Zwabione samce zostają unieruchomione,

w konsekwencji samice składają niezapłodnione jaja, z których nie rozwijają się larwy.

- opaski lepowe - zakładane na pnie drzew, w postaci pasów foliowych pokrytych preparatem klejącym.

Rośliny transgeniczne (GMO):

Organizmy modyfikowane genetycznie (GMO), inaczej organizmy transgeniczne, mają wszczepione do genomu fragmenty DNA z innego organizmu.

Konsumenci, sprzedawcy i producenci żywności żądają "prawdziwej" żywności - bez genetycznej modyfikacji.

WADY:

- Stwarza zagrożenie (dla ludzi i zwierząt domowych) uodpornienia na antybiotyki - Niebezpieczeństwo stanowi fakt, że w takich eksperymentach dochodzi do
zmieszania genów.

- Poprzez zdobycie praw do własności do genów, przemysł stopniowo przejmuje

kontrolę nad życiem.

ZALETY

• Rośliny poddane modyfikacji genetycznej można uprawiać w rożnych

klimatach/glebach; są odporne na inwazję szkodników

• Plony z uprawy rod/n modyfikowanych genetycznie są wyższe,

a koszty uprawy niższe

- Produkty uzyskane a takich upraw mają dłuższy okres trwałości

- Plony zawierają więcej białka i innych składników odżywczych

Transgeny wprowadzono także do roślin ozdobnych (chryzantema, goździk, lilia, petunia, róża, tulipan) oraz roślin modelowych (Arabidopsis, Tradescantia) celem prowadzenia badań naukowych nad mechanizmami tego procesu

Metody transformacji - Metody wektorowe:

Niektóre bakterie glebowe z rodzaju Rhizobium wykazują zdolność do

przenoszenia swojego DNA do komórek roślin.

To rewolucyjne odkrycie stało się podstawą do opracowania metody transformowania komórek roślinnych za pomocą plazmidów występujących w komórkach bakterii Agrobacterium tumefaciens.

Metody bezwektorowe:

Makroiniekcja - wstrzykiwanie plazmidu do rozwijającego się kwiatostanu rośliny. Wprowadzony gen znajduje się w nasionach wytworzonych przez te rośliny.

Mikroiniekcja - bezpośrednie wprowadzenie DNA do jąder protoplastów, daje około 15 - 25 % transformantów - metoda bardzo pracochłonna.

Elektroporacja - wprowadzanie DNA do protoplastów za pomocą krótkich impulsów elektrycznych, wydajność metody 2 - 8 % (ograniczona do roślin z opracowaną metodą regeneracji protoplastów).

Metoda chemiczna - inkubacji protoplastów z plazmidowym DNA w obecności jonów magnezu i glikolu polietylenowego (PEG), wydajność metody wynosi 0,1 - 12 %.

Mikrowstrzeliwanie - wstrzeliwanie do komórek roślinnych cząstek metali (wolframu lub złota o średnicy 0,5 - 5 mikrometrów) opłaszczonych DNA, za pomocą tzw. particle gun'Agrobacterium

Wykorzystanie roślin transgenicznych:

Modyfikowane genetycznie są głównie rośliny mające duże znaczenie gospodarcze, zmiana genomu ma na celu nadanie im pożądanych

przez człowieka cech, tj. większa trwałość, odporność na szkodniki, wirusy i grzyby, herbicydy (środki ochrony roślin), podniesienie ich cech jakościowych, np. lepszego smaku np. kawy.

Modyfikuje się także rośliny ozdobne, które dzięki temu są trwalsze, mają intensywniejszy kolor. Zmodyfikowane genetycznie zostało większość roślin mających znaczenia dla człowieka.

Odporność na niekorzystne warunki środowiska:

- Odporność na mróz, wysoką temperaturę, suszę, i zasolenie gleby, nadmiar

promieniowania
- Poprawa cech jakościowych oraz użytkowych roślin.

- Opóźnienie dojrzewania (zwiększenie trwałości) - przez co warzywa i owoce dłużej pozostawały świeże,

Uszkodzone komórki, oprócz substancji obronnych wydzielają repelenty,

które sprawiają, że roślina przestaje smakować. Należą do nich terpenoidy: mircen, limonen, kamen.

Rośliny transgeniczne (modyfikowane genetycznie) - przykłady:

Kukurydza
- odporność na owady wytwarzanie substancji używanych do wyrobu leków lub szczepionek,

Ziemniaki
- wzrost zawartości skrobi,

- odporność na herbicydy, stonkę ziemniaczaną, wirusy,

- odporność na ciemnienie pouderzeniowe - większa trwałość,
- mała zawartość glikoalkaloidów

Pomidory
- spowolnienie dojrzewania, większa trwałość
- większa zawartość suchej masy,
- poprawa smaku (?),
- intensywniejsza barwa, cieńsza skórka.

Truskawki
- wyższa słodkość owoców,
- spowolnienie dojrzewania,
- odporność na mróz.
Soja
- odporność na środki ochrony roślin - herbicydy,
- odporność na wirusy, herbicydy, szkodniki,
- obniżona zawartość kwasu

Buraki cukrowe
- odporność na herbicydy i szkodniki,
- dłuższy okres przechowywania bez strat w zawartości cukru

Sałata
- produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby typu B

- można się szczepić jedząc sałatę ??

Winogrona
- odmiany bezpestkowe

Dynia
- odporność na grzyby

Bawełna
- odporność na herbicydy i szkodniki

Kapusta
- odporność na szkodniki, mniejsze wymiary główek.

Banany
- odporność na wirusy i grzyby - zakażają się poprzez uszkodzenia w transporcie

Agrochemikalia, chemikalia rolnicze

Pestycydy działając na agrofagi, oddziałują również toksycznie na organizmy obojętne bądź pożyteczne oraz na samego człowieka. Ponadto chemiczne środki ochrony roślin odznaczają się, przynajmniej w części, dużą odpornością na rozkład w glebie, co sprzyja ich kumulacji w roślinach i zwierzętach, za pośrednictwem których przedostają się następnie do człowieka, u którego gromadzą się w tkankach i organach wywołując wiele objawów chorobowych.

Pestycydy. Zastosowanie i zalety

Pozytywne skutki stosowania pestycydów

• Zwalczanie drobnoustrojów chorobotwórczych i pasożytniczych roślin

(wirusy, grzyby) oraz makroorganizmów (owadów, roztoczy, nicieni,

gryzoni, grzybów pasożytniczych oraz chwastów.

• Akcje sanitarne - likwidacja ognisk epidemii (higiena człowieka,

zoohigiena). W 1948 r w Indiach zmarło na malarię 3 mln osób, a w 1966 nie

odnotowano żadnego zgonu dzięki DDT. W 1938 r w Grecji 1 mln osób

zachorowało na malarie 1.2 mln ludzi, a w 1959 1.2 tys.
• Wzrost produkcji roślinnej i zwierzęcej

Pestycydy. Zagrożenia
Zagrożenie dla zdrowia człowieka związane ze stosowaniem pestycydów może wynikać z ich niewłaściwego stosowania, znacznej trwałości tych związków i ich zdolności do kumulowania się w środowisku, dużej aktywności biologicznej i szerokiego spektrum toksycznego działania.

Działanie toksyczne na ludzi:

Pestycydy stanowią bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia.

Zatrucia są wynikiem narażenia pracowników opryskujących pola uprawne, przypadkowego spożycia lub niewystarczającej ochrony.

(zatrucie 321 osób w Iraku, z których 35 zmarło na skutek spożycia ziarna zaprawionego przeznaczonego do siewu.

Ostre zatrucia najczęściej wywołują pestycydy z grupy organofosforanów i fungicydów rtęcioorganicznych

Zatrucia przewlekłe dotyczą osób zatrudnionych w pracy z pestycydami. Jednak narażona jest cała populacja ludzka, z powodu powszechnego użycia pestycydów, oraz ich gromadzenia się w żywności, glebie, wodzie i powietrzu.

Zgromadzone w organizmie pestycydy wykazują efekt teratogenny (mogą je zapoczątkowywać lub nasilać), są neurotoksyczne, zaburzają regulacje hormonalną i enzymatyczną.

Zapobieganiu bezpośrednim zatruciom, czy też gromadzeniu się pestycydów w organizmie ludzi i zwierząt pomaga przestrzeganie okresów karencji i prewencji.

Zanik pestycydów w środowisku - zależy od ich własności fizykochemicznych i procesów zachodzących w tym środowisku: atmosferycznych (wiatry, deszcze) chemicznych (fotoliza, hydroliza, utlenianie), biologicznych, (rozkład enzymatyczny w roślinie czy mikrobiologiczny w glebie lub wodzie).

Okres karencji - czas jaki musi upłynąć od ostatniego zabiegu agrochemicznego do zbiorów płodów rolnych przeznaczonych do spożycia lub na paszę.

Po okresie karencji stężenia pestycydów powinny być zerowe lub praktycznie nieszkodliwe jeżeli pozostają one w żywności.
Punktem wyjścia dopuszczalnych tolerancji na obecność pestycydów w produktach spożywczych i paszach jest określenie ADI.

ADI - acceptable daily intake maksymalna ilość substancji w mg/kg masy ciała, jaką człowiek może przyjmować codziennie z pożywieniem przez całe życie, bez obawy wystąpienia jakichkolwiek objawów chorobowych.

Pewne fitoaleksyny stosowane w rolnictwie jako insektycydy i fungicydy:ganisteina, farnezol.

Występowanie pestycydów w środowisku:

Zaleganie pestycydów w środowisku zależy od:

- szybkości biodegradacji

- od pogody

- w jakim celu pestycydy stosowano

- możliwości przemieszczanie się pomiędzy elementami środowiska

Szczególnie długi okres półtrwania występuje, gdy biokumulacja następuje

w tkance tłuszczowej.

Zanieczyszczenia wód (powierzchniowych i gruntowych):

Największe stężenie obserwuje się gdy:

- dokonywane są zabiegi agrochemiczne

- podczas roztopów

- podczas opadów atmosferycznych

Pestycydy w glebie i w osadach dennych:

Pestycydy trafiają w wyniku celowej działalności człowieka.

Są wymywane z łąk i pól uprawnych do zbiorników wodnych (kumulują się w osadach dennych i organizmach żywych).

Kumulacja w osadach dennych obniża zawartość w wodach. Jednak w wyniku przemian chemicznych i biochemicznych w środowisku wodnym mogą ponownie zwiększać stężenie pestycydów (np. turbulencje wody).

Badania zawartości w podstawowych uprawach:

- pod koniec wegetacji ziemniaków stężenie preparatów mocznikowych spada do poziomu 0.01 mg/kg

- stężenie herbicydów triazynowych (atrazyna, cyjanazyna) po 3-4 miesiącach spada o 90 %

Pestycydy w powietrzu:

Emisja pestycydów do atmosfery:

- znoszenie rozpylanego preparatu

- przenoszenie na cząstkach pyłu

- parowanie z powierzchni płodów rolnych i gleby

- odparowywanie z wody

Największa emisja następuje podczas rozpylania.

Pestycydy w powietrzu są obecne:

- w fazie gazowej (ponad 90% zw. chloroorganicznych)

- zaadsorbowane na cząsteczkach stałych (zawiesiny)

- rozpuszczone w parze wodnej

Zawartość pestycydów w atmosferze zależy od pory roku (największa w okresie kwiecień-lipiec).

Pestycydy w powietrzu bardziej szkodzą ptakom niż ludziom

(system oddechowy bardziej rozwinięty niż u ssaków).

Fotoliza pestycydów w atmosferze.

Reakcje z rodnikami hydroksylowymi, azotanowymi, ozonem.

Stężenie pestycydów fosfororganicznych i ich toksycznych metabolitów we mgle może być porównywalne ze stężeniem w wodach deszczowych.

Badacze szwedzcy udowodnili, że do Bałtyku dostaje się z atmosfery ładunek PCB (polichlorowane bifenyle) taki sam jak z rzek, natomiast pestycydów dostaje się 5-7 razy więcej niż rzekami.

Najbardziej narażone na działanie pestycydów są organizmy wodne

(największe wzbogacenie w łańcuchu pokarmowym).

Artykuły żywnościowe pochodzenia zwierzęcego mogą być zanieczyszczone nie tylko przez pestycydy stosowane do zwalczania szkodników bezpośrednio zagrażających zwierzętom, ale także wskutek spożywania przez nie pasz zielonych i przemysłowych oraz wody zanieczyszczonych tymi środkami.

Zanieczyszczenia pestycydami jest szczególnie groźne w roślinach gdy przenika do wszystkich części rośliny niezależnie od sposobu ich stosowania.

Biokumulacja jest funkcją współczynnika podziału tłuszcz-woda badanej substancji i jej odporności na degradację i biotransformację.

Zdolność do biokumulacji wzrasta wraz ze wzrostem rozpuszczalności w tłuszczu.

Współczynnik biokumulacji Kd oblicza się następująco:

Kd = 0,048 x KOW

gdzie: KOW - współczynnik podziału oktanol-woda
KOW =C0 /CW
gdzie: C0 - stężenie związku w oktanolu
CW - stężenie związku w wodzie

Czynniki zmniejszające zanieczyszczenia:

- opady deszczu

- wiatr

- przemiany chemiczne zachodzące pod wpływem tleny, wilgoci, światła a także enzymów roślinnych

Pestycydy płynne zanieczyszczają bardziej niż pestycydy pyliste.

Jest to uzależnione od budowy rośliny (insektycydy chloroorganiczne łatwiej przenikają i gromadzą się w warstwie woskowej (rozpuszczalność - warstwa ta stanowi barierę dla substancji rozpuszczalnych w wodzie).

Pestycydy chloroorganiczne szczególnie mocno kumulują się w skórkach owoców zwłaszcza cytrusowych.

Przetwarzanie i przechowywanie zmniejsza zawartość pestycydów.

Kryteria toksyczności

Pestycydy powinny być toksyczne wybiórczo (tylko dla szkodników)

Właściwości substancji toksycznych:

- toksyczność

- zdolność do biokumulacji (włącznie się do łańcucha pokarmowego)

- trwałość (odporność na degradację)

Działanie rakotwórcze (kancerogemnne) - stałe osłabienie organizmu, wyniszczenie,

Działanie mutagenne - zmiany materiału genetycznego w następnych pokoleniach

Działanie embriotoksyczne i teratogenne - uszkadzanie embrionu lub płodu

Kryteria toksyczności:

- wielkość dawki (dawka letalna LD50)

- szybkość działania

Wpływ budowy na toksyczność pestycydu

Polarne związki - wchłanianie z przewodu pokarmowego, mało lotne.

Ich ekspozycja na działanie jest mniejsza niż pestycydów chloroorganicznych.

• wprowadzenie łańcucha alkilowego zwiększa lipofilowość i wzrost absorpcji

pestycydu

- łańcuchy alkilowe rozgałęzione utrudniają metabolizm (oksydacja)

• grupy cykloalkilowe zwiększają szybkość absorpcji (łatwiejsze powstawanie

wiązań van der Waalsa)

• acylowanie lub alkilowanie grup OH lub NH2 zmniejsza polarność i zwiększa trwałość.

Toksyczność pestycydu może wynikać z blokowania receptorów (insektycydy

fosforoorganiczne wiążą się z receptorami cholinoesterazy zaburzając system

nerwowy.

Główną drogą zatruwania organizmu ludzkiego pestycydami jest przewód pokarmowy.

Najbardziej toksyczne są preparaty chloroorganiczne (z ryb i skorupiaków morskich). Pestycydy chloroorganiczne powodują nowotwory, choroby skóry, chorobę wieńcową, arteriosklerozę, nadciśnienie, cukrzycę.

Ostre zatrucia powodują porażenie układu nerwowego i oddechowego (śmierć).

W zatruciach podostrych - zaburzenia słuchu, ruchu, zburzenia psychiczne.

W zatruciach przewlekłych mogą pojawić się w następnym pokoleniu (zaburzenia rozmnażania, zmiana kodu genetycznego potomstwa).

Oznaczanie pestycydów w próbkach środowiskowych wykonuje się najczęściej z wykorzystaniem:

metod chromatografii gazowej (Gas Chromatography - GC)

chromatografii cieczowej (Liquid Chromatography - LC)

chromatografii cienkowarstwowej (Thin Layer Chromatography - TLC), z użyciem selektywnych i specyficznych detektorów.

Stężenia pestycydów, poza niektórymi ściekami, są w wodach stosunkowo małe (m g/dm3, ng/dm3). Etap przygotowania próbek wodnych wymaga więc nie tylko izolacji związków organicznych ze skomplikowanej matrycy wodnej, ale także wzbogacenia przed oznaczaniem końcowym.

Najczęściej stosowanymi metodami są:

- ekstrakcja do fazy stałej (Solid Phase Extraction - SPE) oraz ekstrakcja w układzie ciecz-ciecz (Liquid-Liquid Extraction - LLE).

Ogólny schemat analizy pestycydów w wodzie.

Podczas ilościowego oznaczania konieczne jest potwierdzenie wyniku inną niezależną metodą, np. chromatografii gazową z wykorzystaniem spektrometru mas (GC-MS).

Potwierdzenie inną metodą jest konieczne ze względu na niewystarczającą pewność identyfikacji tylko na podstawie czasów retencji.

Inne metody to: kolorymetria, polarografia i spektrofotometria IR (niska czułość).

HERBICYDY KWASY 2-ARYLOKSYPROPIONOWE I POCHODNE: (R)-Fluazifop-P-butyl był stosowany do usuwania traw w uprawach rzepaku i innych roślin szerokolistnych.

HERBICYDY TRIAZYNOWE, POCHODNE MOCZNIKA, CYJANOAKRYLANY

Pochodne triazyny, mocznika i cyjanoakrylany należą do ważnej grupy inhibitorów fotosyntezy. Wykazują działanie chwastobójcze.

Triadimefon ma jedno centrum stereogeniczne, nie stwierdzono jednak znaczącej różnicy w aktywności biologicznej enancjomerów. Może to być spowodowane łatwością izomeryzacji w warunkach biologicznych.

Triadimenol, występuje w postaci czterech stereoizomerów. Jest stosowany w postaci mieszaniny (łatwo daje się rozdzielić na odmianę treo (1S,2R i 1R,2S)

i erytro (1S,2S i 1R,2R). Najaktywniejszym fungicydem jest izomer 1S,2R.

ZWIĄZKI FOSFOROORGANICZNE;

Związki fosforoorganiczne są powszechnie stosowane jako insektycydy, rzadziej jako fungicydy i herbicydy.

Mechanizm toksycznego działania tych związków na organizmy owadów polega na inhibicji acetylocholinoesterazy, enzymu regulującego funkcjonowanie układu nerwowego.

Związki te posiadają pięciowartościowy atom fosforu, który tworzy wiązanie

podwójne z tlenem lub siarką. Pozostałe trzy podstawniki przy atomie fosforu to grupy RO-, RS-, RNH- lub R-. Gdy te trzy podstawniki przy atomie fosforu są

różne staje się on chiralny.

---