Carbamates

Carbamates adalah sekumpulan sebatian kimia yang mengandungi kumpulan carbamoyl (-NH-C = O) dan digunakan secara meluas sebagai insektisida untuk melindungi tumbuhan dari perosak. Bahan-bahan ini bertindak ke atas sistem serangga saraf dengan menghalang enzim acetylcholinesterase, yang membawa kepada pengumpulan asetilkolin pada ujung saraf dan mengganggu penghantaran saraf, yang menyebabkan lumpuh dan kematian serangga. Carbamates mempunyai spektrum aktiviti yang luas, menjadikannya berkesan terhadap pelbagai jenis perosak serangga.

Matlamat dan kepentingan dalam pertanian dan hortikultur

Carbamates memainkan peranan penting dalam pertanian dengan melindungi tumbuhan dari perosak dan memastikan pertumbuhan tanaman yang sihat. Insektisida ini sering digunakan untuk mengawal perosak seperti serangga yang mempengaruhi sayur-sayuran, buah-buahan, bijirin, dan tanaman lain. Di samping itu, ia digunakan dalam hortikultur untuk melindungi tumbuhan hiasan dari perosak seperti aphids, whiteflies, dan hama.

Kaitan topik

Mempelajari karbamat dan aplikasi yang betul adalah penting untuk kawalan perosak yang berkesan, mengurangkan kehilangan tanaman, dan memastikan kesihatan tumbuhan. Memahami kesan mereka terhadap serangga dan ekosistem, serta mematuhi garis panduan aplikasi yang selamat, membantu mengurangkan risiko alam sekitar dan meningkatkan pengurusan rintangan insektisida. Di tengah-tengah peningkatan ketahanan terhadap bahan kimia dalam perosak, meneliti kaedah kawalan alternatif dan menggunakan pendekatan bersepadu dalam pengurusan perosak menjadi semakin penting.

Sejarah Carbamates

Carbamates adalah sekumpulan insektisida yang mula-mula dibangunkan pada pertengahan abad ke-20 dan dengan cepat mendapat populariti kerana keberkesanannya dan spektrum aktiviti yang luas terhadap serangga yang berbahaya. Sebatian kimia ini menjadi sebahagian penting pertanian dan perhutanan kerana mereka memberikan perlindungan yang berkesan terhadap pelbagai perosak serangga.

1. Penyelidikan dan penemuan awal

Perkembangan karbamat sebagai insektisida bermula pada tahun 1950-an. Dalam tempoh ini, ahli kimia mula meneroka sebatian organik yang mengandungi kumpulan karbamida dengan tujuan mewujudkan bahan kimia baru untuk perlindungan tumbuhan. Salah satu langkah penting yang pertama ialah penemuan bahawa bahan kimia seperti metomil dan carbaryl dapat menjejaskan sistem saraf serangga.

2. Pembangunan produk komersial pertama

Carbamates dengan cepat menarik perhatian industri pertanian dan kimia. Pada tahun 1950-an, selepas ujian makmal yang berjaya, produk pertama yang tersedia secara komersil telah dibangunkan, seperti Carbaryl, yang didaftarkan pada tahun 1956. Bahan ini menjadi salah satu insektisida yang paling popular dan digunakan untuk memerangi pelbagai jenis serangga perosak dalam bidang pertanian.

3. Pengembangan penggunaan karbamat

Pada tahun 1960-an dan 1970-an, penggunaan karbamat berkembang dengan ketara. Produk ini menjadi salah satu cara utama perlindungan tumbuhan yang digunakan dalam pertanian, terutama untuk melindungi tanaman dari perosak seperti aphids, kumbang, lalat, dan perosak lain. Carbamates menunjukkan kecekapan yang tinggi dan ketoksikan yang agak rendah kepada tumbuh-tumbuhan, menjadikannya secara meluas dalam amalan pertanian.

4. Masalah Keselamatan dan Ekologi

Walaupun keberkesanannya, penggunaan karbamat membawa kepada pelbagai masalah alam sekitar dan toksikologi. Pada tahun 1970-an dan 1980-an, menjadi jelas bahawa karbamat boleh menjadi toksik bukan sahaja kepada serangga tetapi juga kepada organisma yang bermanfaat seperti lebah dan pemangsa yang bermanfaat. Ini menimbulkan kebimbangan mengenai kesan mereka terhadap ekosistem dan biodiversiti. Di samping itu, beberapa karbamat mula menyebabkan rintangan dalam perosak serangga, yang terus mengurangkan keberkesanannya.

5. Pendekatan dan Penggunaan Moden

Hari ini, karbamat tetap menjadi kelas insektisida yang penting, tetapi penggunaannya terhad oleh faktor-faktor seperti keperluan keselamatan dan perlindungan ekosistem. Penyelidikan moden memberi tumpuan kepada peningkatan keselamatan penggunaan karbamat, meminimumkan impak mereka terhadap serangga yang bermanfaat, dan membangunkan strategi untuk mencegah rintangan serangga terhadap insektisida ini. Di sesetengah negara, peraturan yang ketat telah diperkenalkan untuk mengehadkan penggunaan karbamat akibat risiko dan ketoksikan alam sekitar.

6. Isu Rintangan dan Inovasi

Dari masa ke masa, serangga mula membangun ketahanan terhadap karbamat, yang menjadi cabaran penting bagi perlindungan tumbuhan kimia. Hari ini, produk baru yang lebih berkesan dan kaedah kawalan perosak bersepadu, termasuk karbamat, secara aktif sedang dibangunkan, dengan fokus pada penggunaan yang lebih selamat dan lebih mampan.

Oleh itu, sejarah karbamat adalah perjalanan dari perkembangan awal dan populariti mereka kepada merealisasikan keperluan untuk pendekatan yang lebih berhati-hati untuk menggunakan insektisida ini.

Klasifikasi

Carbamates adalah kelas sebatian organik yang termasuk kedua-dua bahan semulajadi dan analog sintetik. Bergantung pada struktur molekul dan sifat kimia, karbamat boleh diklasifikasikan seperti berikut:

• Karbamat alifatik-molekul dengan tulang belakang karbon rantaian lurus, seperti carbaryl.
• Arylcarbamates - karbamat yang mengandungi kumpulan aromatik, seperti metomil.
• Imidazolin- dan triazolin-carbamates-karbamat yang termasuk struktur heterosiklik yang mengandungi nitrogen.

Klasifikasi ini membantu menentukan pelbagai tindakan produk dan kestabilan mereka untuk degradasi.

1. Oleh mekanisme tindakan

Mekanisme tindakan karbamat adalah berdasarkan menyekat aktiviti acetylcholinesterase, enzim yang memecah asetilkolin dalam sinapsis sistem saraf. Ini membawa kepada pengumpulan asetilkolin, gangguan penghantaran impuls saraf, dan lumpuh serangga.

Inhibitor acetylcholinesterase: Semua karbamat bertindak melalui mekanisme yang sama, menghalang acetylcholinesterase, yang mengganggu penghantaran impuls saraf dalam badan serangga. Contoh: Methomyl, Aldrin.

2. Oleh struktur kimia

Carbamates boleh diklasifikasikan oleh struktur molekul mereka, yang menentukan sifat fizikokimia mereka dan aktiviti khusus.

Karbamat alifatik: Sebatian ini mempunyai rantaian hidrokarbon yang dilampirkan pada kumpulan karbamil. Contoh: Methomyl.

Karbamat aromatik: Sebatian ini mengandungi cincin aromatik, yang memberi mereka sifat khas. Contoh: Phenoxycarb.

3. Mengikut jenis tindakan

Carbamates boleh bertindak sama ada hubungan atau secara sistematik, bergantung kepada bagaimana mereka memasuki badan serangga.

Hubungi Carbamates: Bahan-bahan ini bertindak atas hubungan langsung dengan serangga. Contoh: Methomyl.

Carbamates sistemik: Ini adalah bahan yang menembusi tumbuh-tumbuhan dan merebak melalui tisu mereka, yang mempengaruhi serangga yang memakan sap tumbuhan. Contoh: Carbofuran.

4. Dengan tempoh tindakan

Carbamates mungkin berbeza dalam tempoh kesannya, yang menentukan keberkesanannya untuk tindakan jangka panjang atau jangka pendek.

Bahan-bahan yang bertindak panjang: Insektisida ini memberikan perlindungan untuk tumbuhan terhadap perosak selama beberapa minggu atau bulan. Contoh: Carbofuran.

Bahan bertindak pendek: Insektisida ini memerlukan reapplication yang kerap kerana kesannya hilang dengan cepat. Contoh: Methomyl.

5. Oleh kawasan permohonan

Karbamat digunakan secara meluas dalam pertanian, hortikultur, dan untuk melindungi kesihatan manusia daripada vektor serangga penyakit. Mereka boleh diklasifikasikan oleh kawasan penggunaannya:

Karbamat pertanian: Insektisida ini digunakan untuk melindungi pelbagai tanaman dari perosak serangga. Contoh: Carbofuran, Aldrin.

Karbamat untuk melindungi kesihatan manusia: Bahan-bahan ini digunakan untuk menghapuskan vektor penyakit seperti nyamuk, kutu, dan bedbugs. Contoh: Methomyl.

Carbamates untuk kegunaan domestik: Insektisida ini digunakan untuk mengawal serangga di premis kediaman. Contoh: Sevin.

6. Oleh ketoksikan

Carbamates boleh bervariasi dalam ketoksikan kepada manusia, haiwan, dan alam sekitar, yang mempengaruhi penggunaan selamat mereka:

Bahan-bahan yang sangat toksik: Insektisida ini mempunyai ketoksikan yang tinggi untuk manusia dan haiwan, jadi berhati-hati diperlukan apabila menggunakannya. Contoh: Aldrin.

Bahan-bahan toksik yang sederhana: karbamat ketoksikan sederhana, yang lebih selamat tetapi masih memerlukan langkah berjaga-jaga. Contoh: Methomyl.

Bahan ketoksikan yang rendah: Bahan-bahan ini mempunyai ketoksikan yang agak rendah dan boleh digunakan dengan risiko kesihatan yang lebih rendah. Contoh: Sevin.

7. Dengan kaedah permohonan

Carbamates boleh berbeza-beza dengan cara mereka digunakan untuk tumbuh-tumbuhan dan dalam agronomi:

Bahan semburan: Insektisida ini digunakan untuk tumbuh-tumbuhan dalam bentuk penyelesaian atau emulsi. Contoh: Methomyl, Aldrin.

Bahan Rawatan Tanah: Insektisida ini digunakan untuk melindungi tumbuhan semasa penanaman atau pertumbuhan. Contoh: Carbofuran.

Mekanisme tindakan

• Bagaimana racun serangga mempengaruhi sistem saraf serangga:

Carbamates menghalang tindakan acetylcholinesterase, enzim yang bertanggungjawab untuk memecahkan asetilkolin dalam sinapsis saraf. Pengumpulan asetilkolin menyebabkan rangsangan sel saraf yang berpanjangan, yang membawa kepada kelumpuhan dan kematian serangga. Kesan ini adalah ciri semua insektisida karbamat.

• Kesan pada metabolisme serangga:

Carbamates juga menjejaskan metabolisme serangga dengan mengganggu keupayaan mereka untuk memproses tenaga dan nutrien. Ini membawa kepada kerosakan dalam organ-organ yang mengawal pergerakan, pencernaan, dan pernafasan.

• Contoh mekanisme tindakan molekul:

Salah satu contoh mekanisme molekul ialah perencatan aktiviti acetylcholinesterase, yang menghalang penghantaran impuls saraf normal. Ini menyebabkan kelumpuhan kerana impuls tidak boleh bergerak di sepanjang serat saraf, mengganggu penyelarasan pergerakan serangga.

• Perbezaan antara hubungan hubungan dan sistemik:

Carbamates boleh mempamerkan kedua-dua tindakan hubungan, di mana perosak mati secara langsung apabila bersentuhan dengan insektisida, dan tindakan sistemik, di mana insektisida diserap melalui sistem vaskular tumbuhan dan mempengaruhi perosak memakannya.

Contoh produk dalam kumpulan ini

Contoh insektisida karbamat termasuk:

• Carbaryl (Carbaryl)-Salah satu produk yang paling terkenal dan digunakan secara meluas untuk mengawal pelbagai perosak seperti serangga, aphids, lalat, dan lain-lain.
• Methomyl (methomyl) - berkesan terhadap spektrum perosak yang luas, termasuk kumbang kentang dan lalat Colorado.
• Oxamyl (oxamyl) - digunakan untuk melindungi tanaman seperti kentang dan sayur-sayuran.

Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan karbamat termasuk keberkesanan tinggi mereka terhadap kebanyakan perosak serangga dan ketoksikan yang agak rendah kepada manusia dan haiwan apabila mengikuti arahan. Walau bagaimanapun, mereka mempunyai keburukan seperti tindakan jangka pendek, potensi rintangan dalam serangga, dan bahaya kepada serangga yang bermanfaat, termasuk lebah dan serangga pemangsa.

Kesan alam sekitar

• Kesan terhadap serangga yang bermanfaat:

Walaupun karbamat berkesan terhadap perosak, mereka boleh memberi kesan toksik terhadap serangga yang bermanfaat seperti lebah dan ladybugs. Ini boleh mengganggu ekosistem dan mengurangkan populasi pendebunga.

• Tahap sisa insektisida dalam tanah, air, dan tumbuh-tumbuhan:

Carbamates boleh kekal di dalam tanah dan tumbuh-tumbuhan, menyebabkan masalah dengan kepekatan insektisida sisa dalam produk dan badan air. Ini boleh menimbulkan risiko kepada kesihatan manusia dan haiwan.

• Fotostabiliti dan degradasi insektisida dalam alam:

Carbamates mempunyai fotostabiliti yang agak tinggi, bermakna mereka dapat bertahan di alam sekitar walaupun terdedah kepada cahaya matahari. Walau bagaimanapun, mereka akhirnya merendahkan, walaupun proses ini dapat mengambil masa yang lama.

• Biomagnifikasi dan pengumpulan dalam rantai makanan:

Seperti bahan kimia lain, karbamat dapat berkumpul di rantai makanan, yang membawa kepada biomagnifikasi, terutama dalam ekosistem akuatik. Ini boleh memberi impak jangka panjang terhadap haiwan dan tumbuhan.

Rintangan serangga terhadap racun serangga

• Punca Rintangan:

Rintangan dalam serangga berlaku disebabkan oleh penggunaan insektisida berulang dari kumpulan yang sama, yang membawa kepada pemilihan evolusi individu yang tahan.

• Contoh perosak tahan:

Contohnya termasuk rintangan dalam perosak seperti aphids, whiteflies, dan pelbagai spesies kumbang kentang Colorado.

• Kaedah untuk mencegah rintangan:

Untuk mengelakkan rintangan, kaedah seperti bergantian antara produk dari kelas yang berbeza, menggunakan produk gabungan, dan menggunakan kaedah kawalan bersepadu termasuk kawalan biologi dan mekanikal adalah disyorkan.

Garis Panduan Keselamatan untuk Penggunaan Insektisida

• Penyediaan penyelesaian dan dos:

Penyelesaian karbamat harus disediakan dengan ketat mengikut arahan untuk mengelakkan terlalu banyak bahan kimia. Dos yang tidak betul boleh mengakibatkan rawatan yang tidak berkesan atau ketoksikan kepada tumbuh-tumbuhan.

• Penggunaan peralatan pelindung:

Peralatan pelindung seperti sarung tangan, topeng, dan kacamata harus dipakai untuk mengelakkan sentuhan dengan bahan kimia.

• Cadangan untuk rawatan tumbuhan:

Keadaan optimum untuk rawatan adalah waktu pagi atau petang apabila aktiviti solar adalah minimum. Elakkan cuaca hujan untuk mengelakkan produk daripada dibasuh tumbuhan.

• Pematuhan kepada tempoh menunggu sebelum menuai:

Pematuhan kepada tempoh menunggu membantu mengelakkan pengumpulan bahan sisa dalam produk, yang boleh membahayakan manusia.

Alternatif kepada racun serangga kimia

• Insektisida biologi:

Penggunaan musuh semulajadi perosak, seperti entomophages, bakteria, dan persiapan kulat, membantu mengawal populasi perosak tanpa menggunakan bahan kimia.

• Insektisida semulajadi:

Penggunaan minyak, seperti minyak neem, atau penyelesaian bawang putih boleh menjadi alternatif yang berkesan untuk melindungi tumbuhan dari serangga.

• Perangkap pheromone dan kaedah mekanikal lain:

Pheromones digunakan untuk menarik dan menangkap perosak, mengurangkan keperluan untuk insektisida kimia.

Contoh racun serangga yang paling popular dalam kumpulan ini

Risiko dan langkah berjaga-jaga

• Kesan terhadap kesihatan manusia dan haiwan:

Penggunaan yang tidak terkawal boleh menyebabkan keracunan pada manusia dan haiwan peliharaan, menyebabkan penyakit neurologi dan lain-lain.

• Gejala keracunan racun serangga:

Gejala termasuk sakit kepala, pening, mual, muntah, degupan jantung yang cepat, dan kehilangan koordinasi.

• Pertolongan cemas untuk keracunan:

Segera hentikan hubungan dengan bahan, mencuci mata dan kulit, hubungi doktor, dan berikan maklumat mengenai bahan tersebut.

Kesimpulan

Carbamates adalah racun serangga penting tetapi memerlukan penggunaan yang teliti kerana potensi akibat alam sekitar dan rintangan perosak.

• Peringatan untuk mengikuti garis panduan keselamatan:

Penggunaan karbamat yang betul membantu mengelakkan kesan negatif terhadap alam sekitar dan kesihatan manusia.

• Hubungi untuk menggunakan kaedah kawalan perosak yang lebih selamat dan mesra alam:

Adalah penting untuk secara aktif mencari dan melaksanakan kaedah kawalan perosak yang lebih selamat dan mesra alam, seperti kawalan biologi dan penggunaan insektisida semulajadi.

Soalan Lazim

1. Apa itu Carbamates?

Carbamates adalah sekumpulan insektisida berdasarkan sebatian organik yang berfungsi dengan menghalang enzim acetylcholinesterase dalam sistem saraf serangga. Ini membawa kepada pengumpulan asetilkolin dalam sinapsis saraf, mengganggu penghantaran saraf normal dan menyebabkan kematian serangga.

2. Bagaimanakah karbamat mempengaruhi sistem saraf serangga?

Carbamates menghalang enzim acetylcholinesterase, yang membawa kepada pengumpulan asetilkolin dalam ujung saraf. Ini menyebabkan rangsangan sel-sel saraf yang berpanjangan, yang seterusnya mengganggu penghantaran saraf, yang membawa kepada kelumpuhan dan kematian serangga.

3. Apakah karbamat yang paling terkenal dan biasa digunakan?

Beberapa karbamat yang paling terkenal termasuk produk seperti Carbaryl, Methomyl, dan Oxamyl. Insektisida ini digunakan untuk mengawal pelbagai jenis perosak pada tanaman pertanian dan dalam hortikultur.

4. Bagaimanakah karbamat berbeza daripada kumpulan insektisida lain, seperti organofosfat?

Carbamates, seperti organofosfat, menghalang acetylcholinesterase, tetapi mereka mempunyai tempoh tindakan yang lebih pendek, menjadikannya kurang toksik kepada manusia dan haiwan berbanding organofosfat. Carbamates juga lebih biasa digunakan untuk aplikasi yang lebih khusus dalam pertanian dan hortikultur.

5. Apakah kelebihan karbamat?

Kelebihan utama karbamat adalah keberkesanan tinggi mereka terhadap pelbagai jenis perosak, termasuk serangga, tungau, dan arthropod lain. Mereka mempunyai ketoksikan yang agak rendah kepada manusia dan haiwan peliharaan apabila digunakan mengikut arahan.

6. Apakah kelemahan karbamat?

Kelemahannya termasuk tindakan jangka pendek mereka, potensi penentangan untuk berkembang dalam serangga, ketoksikan kepada serangga yang bermanfaat (seperti lebah), dan risiko pencemaran alam sekitar melalui pengumpulan tanah dan air.

7. Apakah risiko alam sekitar utama apabila menggunakan karbamat?

Carbamates boleh menjejaskan serangga yang bermanfaat, seperti lebah dan ladybugs. Di samping itu, mereka boleh mengumpul dalam ekosistem, mencemarkan tanah, air, dan tumbuh-tumbuhan, yang menimbulkan bahaya kepada rantai makanan dan kesihatan ekosistem secara umum.

8. Bagaimanakah rintangan serangga terhadap karbamat dicegah?

Untuk mengelakkan rintangan, disyorkan untuk menggantikan antara produk dari kelas yang berbeza, menggunakan formulasi gabungan, dan memohon kaedah pengurusan perosak bersepadu, seperti kawalan biologi dan mekanikal.

9. Apakah langkah berjaga-jaga yang perlu diambil semasa memohon karbamat?

Apabila memohon karbamat, adalah penting untuk mengikuti dos yang tepat, gunakan peralatan perlindungan seperti sarung tangan, kacamata, dan topeng, dan pertimbangkan masa hari dan keadaan cuaca untuk rawatan tumbuhan. Ia juga penting untuk mematuhi tempoh menunggu sebelum penuaian.

10. Adakah terdapat alternatif untuk karbamat untuk mengawal perosak?

Ya, alternatif termasuk insektisida biologi (seperti entomophages, persiapan bakteria dan kulat), racun serangga semulajadi (seperti minyak neem, infus tembakau, penyelesaian bawang putih), dan kaedah mekanikal, seperti perangkap pheromone dan perlindungan tumbuhan fizikal.