Carbamates

Carbamates là một nhóm các hợp chất hóa học có chứa nhóm carbamoyl (-NH-C = O) và được sử dụng rộng rãi làm thuốc trừ sâu để bảo vệ thực vật khỏi sâu bệnh. Những chất này tác động lên hệ thống thần kinh của côn trùng bằng cách ức chế enzyme acetylcholinesterase, dẫn đến sự tích tụ acetylcholine ở đầu dây thần kinh và phá vỡ truyền thần kinh, gây tê liệt và tử vong của côn trùng. Carbamate có một phổ hoạt động rộng, làm cho chúng hiệu quả chống lại một loạt các loài côn trùng gây hại.

Mục tiêu và tầm quan trọng trong nông nghiệp và làm vườn

Carbamate đóng một vai trò quan trọng trong nông nghiệp bằng cách bảo vệ thực vật khỏi sâu bệnh và đảm bảo sự phát triển của cây trồng lành mạnh. Những loại thuốc trừ sâu này thường được sử dụng để kiểm soát các loài gây hại như côn trùng ảnh hưởng đến rau, trái cây, ngũ cốc và các loại cây trồng khác. Ngoài ra, chúng được áp dụng trong nghề làm vườn để bảo vệ cây cảnh khỏi các loài gây hại như rệp, bướm trắng và ve.

Sự liên quan của chủ đề

Nghiên cứu carbamate và ứng dụng thích hợp của chúng là rất quan trọng để kiểm soát dịch hại hiệu quả, giảm mất cây trồng và đảm bảo sức khỏe thực vật. Hiểu được tác động của chúng đối với côn trùng và hệ sinh thái, cũng như tuân thủ các hướng dẫn ứng dụng an toàn, giúp giảm thiểu rủi ro môi trường và tăng cường quản lý kháng thuốc trừ sâu. Giữa việc tăng sức đề kháng với hóa chất trong sâu bệnh, nghiên cứu các phương pháp kiểm soát thay thế và sử dụng các phương pháp tích hợp trong quản lý dịch hại ngày càng trở nên quan trọng.

Lịch sử của carbamate

Carbamates là một nhóm thuốc trừ sâu được phát triển lần đầu tiên vào giữa thế kỷ 20 và nhanh chóng trở nên phổ biến do hiệu quả của chúng và phổ hoạt động rộng lớn chống lại côn trùng có hại. Các hợp chất hóa học này đã trở thành một phần quan trọng của nông nghiệp và lâm nghiệp khi chúng cung cấp bảo vệ hiệu quả chống lại các loài côn trùng côn trùng khác nhau.

1. Nghiên cứu và khám phá ban đầu

Sự phát triển của carbamate như thuốc trừ sâu bắt đầu vào những năm 1950. Trong giai đoạn này, các nhà hóa học bắt đầu khám phá các hợp chất hữu cơ có chứa các nhóm carbamide với mục đích tạo ra các hóa chất mới để bảo vệ thực vật. Một trong những bước quan trọng đầu tiên là phát hiện ra rằng các hóa chất như methomyl và carbaryl có thể ảnh hưởng hiệu quả đến hệ thống thần kinh côn trùng.

2. Phát triển các sản phẩm thương mại đầu tiên

Carbamate nhanh chóng thu hút sự chú ý của các ngành công nghiệp nông nghiệp và hóa học. Vào những năm 1950, sau các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm thành công, các sản phẩm thương mại đầu tiên đã được phát triển, chẳng hạn như Carbaryl, được đăng ký vào năm 1956. Chất này đã trở thành một trong những loại thuốc trừ sâu phổ biến nhất và được sử dụng để chống lại một loạt các loài côn trùng gây hại trong nông nghiệp.

3. Việc mở rộng sử dụng carbamate

Trong những năm 1960 và 1970, việc sử dụng carbamate đã mở rộng đáng kể. Những sản phẩm này trở thành một trong những phương tiện bảo vệ thực vật chính được sử dụng trong nông nghiệp, đặc biệt là để bảo vệ cây trồng khỏi các loài gây hại như rệp, bọ cánh cứng, ruồi và các loài gây hại khác. Carbamate thể hiện hiệu quả cao và độc tính tương đối thấp đối với thực vật, khiến chúng được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn nông nghiệp.

4. Các vấn đề về an toàn và sinh thái

Mặc dù có hiệu quả cao, việc sử dụng carbamate đã dẫn đến một loạt các vấn đề môi trường và độc tính. Trong những năm 1970 và 1980, rõ ràng carbamate có thể độc hại không chỉ với côn trùng mà còn cho các sinh vật có lợi khác như ong và động vật ăn thịt có lợi. Điều này gây lo ngại về tác động của chúng đối với hệ sinh thái và đa dạng sinh học. Ngoài ra, một số carbamate bắt đầu gây ra kháng thuốc côn trùng, giúp giảm thêm hiệu quả của chúng.

5. Phương pháp tiếp cận hiện đại và sử dụng

Ngày nay, carbamate vẫn là một loại thuốc trừ sâu quan trọng, nhưng việc sử dụng chúng bị giới hạn bởi các yếu tố như yêu cầu an toàn và bảo vệ hệ sinh thái. Nghiên cứu hiện đại tập trung vào việc cải thiện sự an toàn của việc sử dụng carbamate, giảm thiểu tác động của chúng đối với côn trùng có lợi và phát triển các chiến lược để ngăn chặn sự kháng thuốc của côn trùng đối với các loại thuốc trừ sâu này. Ở một số quốc gia, các quy định nghiêm ngặt đã được đưa ra để hạn chế việc sử dụng carbamate do rủi ro môi trường và độc tính của họ.

6. Các vấn đề kháng cự và đổi mới

Theo thời gian, côn trùng bắt đầu phát triển khả năng kháng carbamate, điều này đã trở thành một thách thức đáng kể đối với bảo vệ thực vật hóa học. Ngày nay, các sản phẩm mới, hiệu quả hơn và các phương pháp kiểm soát dịch hại tích hợp, bao gồm carbamate, đang tích cực được phát triển, tập trung vào sử dụng an toàn và bền vững hơn.

Do đó, lịch sử của carbamate là một hành trình từ sự phát triển và phổ biến ban đầu của chúng đến việc thực hiện nhu cầu về một cách tiếp cận thận trọng hơn để sử dụng các loại thuốc trừ sâu này.

Phân loại

Carbamate là một nhóm các hợp chất hữu cơ bao gồm cả các chất tự nhiên và chất tương tự tổng hợp. Tùy thuộc vào cấu trúc phân tử và tính chất hóa học, carbamate có thể được phân loại như sau:

• Aliphatic carbamate-Các phân tử có xương sống carbon thẳng, chẳng hạn như carbaryl.
• Arylcarbamates - carbamate có chứa một nhóm thơm, chẳng hạn như methomyl.
• Imidazolin- và triazolin-carbamate-carbamate bao gồm các cấu trúc dị vòng chứa nitơ.

Các phân loại này giúp xác định phạm vi hành động của các sản phẩm và sự ổn định của chúng đối với sự xuống cấp.

1. Theo cơ chế của hành động

Cơ chế hoạt động của carbamate dựa trên việc ngăn chặn hoạt động của acetylcholinesterase, một loại enzyme phá vỡ acetylcholine trong các khớp thần kinh của hệ thần kinh. Điều này dẫn đến sự tích lũy của acetylcholine, sự gián đoạn của truyền động thần kinh và tê liệt của côn trùng.

Các chất ức chế acetylcholinesterase: Tất cả các carbamate hoạt động thông qua một cơ chế tương tự, ức chế acetylcholinesterase, phá vỡ sự lây truyền xung thần kinh trong cơ thể côn trùng. Ví dụ: Methomyl, Aldrin.

2. Bằng cấu trúc hóa học

Carbamate có thể được phân loại theo cấu trúc của các phân tử của chúng, trong đó xác định tính chất hóa lý của chúng và hoạt động cụ thể.

Aliphatic carbamate: Các hợp chất này có chuỗi hydrocarbon gắn liền với nhóm carbamyl. Ví dụ: Methomyl.

Carbamate thơm: Các hợp chất này chứa các vòng thơm, cung cấp cho chúng các đặc tính đặc biệt. Ví dụ: Phenoxycarb.

3. Theo loại hành động

Carbamates có thể hành động liên hệ hoặc có hệ thống, tùy thuộc vào cách chúng xâm nhập vào cơ thể côn trùng.

Liên lạc với carbamates: Những chất này hoạt động khi tiếp xúc trực tiếp với côn trùng. Ví dụ: Methomyl.

Carbamate toàn thân: Đây là những chất xâm nhập thực vật và lây lan qua mô của chúng, ảnh hưởng đến côn trùng ăn nhựa cây. Ví dụ: Carbofuran.

4. Theo thời gian hành động

Carbamate có thể khác nhau trong thời gian tác dụng của chúng, điều này xác định hiệu quả của chúng đối với hành động lâu dài hoặc ngắn hạn.

Các chất tác dụng dài: Những loại thuốc trừ sâu này cung cấp sự bảo vệ cho thực vật chống sâu bệnh trong vài tuần hoặc vài tháng. Ví dụ: Carbofuran.

Các chất tác dụng ngắn: Những loại thuốc trừ sâu này đòi hỏi phải áp dụng lại thường xuyên vì tác dụng của chúng biến mất nhanh chóng. Ví dụ: Methomyl.

5. Theo khu vực ứng dụng

Carbamate được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, làm vườn và để bảo vệ sức khỏe con người khỏi các vectơ côn trùng của bệnh. Chúng có thể được phân loại theo khu vực sử dụng của họ:

Các carbamate nông nghiệp: Những loại thuốc trừ sâu này được sử dụng để bảo vệ các loại cây trồng khác nhau khỏi sâu bệnh côn trùng. Ví dụ: Carbofuran, Aldrin.

Carbamate để bảo vệ sức khỏe con người: Những chất này được sử dụng để loại bỏ các vectơ bệnh như muỗi, bọ chét và rệp. Ví dụ: Methomyl.

Carbamate cho sử dụng trong nước: Những loại thuốc trừ sâu này được sử dụng để kiểm soát côn trùng trong khuôn viên dân cư. Ví dụ: Sevin.

6. Bằng độc tính

Carbamate có thể thay đổi độc tính với con người, động vật và môi trường, ảnh hưởng đến việc sử dụng an toàn của chúng:

Các chất độc hại cao: Những loại thuốc trừ sâu này có độc tính cao đối với con người và động vật, vì vậy cần phải thận trọng khi sử dụng chúng. Ví dụ: Aldrin.

Các chất độc hại vừa phải: Carbamate độc ​​tính trung bình, an toàn hơn nhưng vẫn cần phải có biện pháp phòng ngừa. Ví dụ: Methomyl.

Các chất độc tính thấp: Những chất này có độc tính tương đối thấp và có thể được sử dụng với rủi ro sức khỏe thấp hơn. Ví dụ: Sevin.

7. Theo phương thức ứng dụng

Carbamate có thể thay đổi theo cách chúng được áp dụng cho các nhà máy và trong nông học:

Các chất có thể phun: Những loại thuốc trừ sâu này được áp dụng cho thực vật dưới dạng dung dịch hoặc nhũ tương. Ví dụ: Methomyl, Aldrin.

Các chất xử lý đất: Những loại thuốc trừ sâu này được sử dụng để bảo vệ thực vật trong quá trình trồng hoặc phát triển. Ví dụ: Carbofuran.

Cơ chế của hành động

• Thuốc trừ sâu ảnh hưởng đến hệ thống thần kinh côn trùng như thế nào:

Carbamates ức chế hoạt động của acetylcholinesterase, một enzyme chịu trách nhiệm phá vỡ acetylcholine trong các khớp thần kinh. Sự tích tụ của acetylcholine gây ra sự kích thích kéo dài các tế bào thần kinh, dẫn đến tê liệt và tử vong của côn trùng. Hiệu ứng này là đặc trưng của tất cả các loại thuốc trừ sâu carbamate.

• Ảnh hưởng đến chuyển hóa côn trùng:

Carbamate cũng ảnh hưởng đến sự trao đổi chất của côn trùng bằng cách phá vỡ khả năng xử lý năng lượng và chất dinh dưỡng của chúng. Điều này dẫn đến sự cố trong các cơ quan kiểm soát chuyển động, tiêu hóa và hô hấp.

• Ví dụ về các cơ chế phân tử của hành động:

Một ví dụ về cơ chế phân tử là sự ức chế hoạt động acetylcholinesterase, ngăn chặn sự truyền động thần kinh bình thường. Điều này gây tê liệt vì sự thúc đẩy không thể di chuyển dọc theo sợi thần kinh, phá vỡ sự phối hợp của các chuyển động của côn trùng.

• Sự khác biệt giữa tiếp xúc và hiệu ứng hệ thống:

Carbamates có thể biểu hiện cả hành động tiếp xúc, trong đó sâu bệnh chết trực tiếp khi tiếp xúc với thuốc trừ sâu và hành động hệ thống, trong đó thuốc diệt côn trùng được hấp thụ qua hệ thống mạch máu của cây và ảnh hưởng đến sâu bệnh.

Ví dụ về các sản phẩm trong nhóm này

Ví dụ về thuốc trừ sâu carbamate bao gồm:

• Carbaryl (Carbaryl)-Một trong những sản phẩm nổi tiếng và được sử dụng rộng rãi nhất để kiểm soát các loài gây hại khác nhau như côn trùng, rệp, ruồi và các sản phẩm khác.
• Methomyl (methomyl) - Hiệu quả chống lại một phổ sâu bệnh, bao gồm cả bọ và ruồi khoai tây Colorado.
• Oxamyl (Oxamyl) - Được sử dụng để bảo vệ cây trồng như khoai tây và rau.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm của carbamate bao gồm hiệu quả cao của chúng đối với hầu hết các loài côn trùng gây hại và độc tính tương đối thấp đối với con người và động vật khi làm theo hướng dẫn. Tuy nhiên, chúng có những nhược điểm như hành động ngắn hạn, khả năng kháng thuốc ở côn trùng và nguy hiểm đối với côn trùng có lợi, bao gồm cả ong và côn trùng săn mồi.

Tác động môi trường

• Tác động đến côn trùng có lợi:

Mặc dù carbamate có hiệu quả chống lại sâu bệnh, chúng có thể có tác dụng độc hại đối với các loài côn trùng có lợi như ong và bọ rùa. Điều này có thể phá vỡ các hệ sinh thái và giảm dân số thụ phấn.

• Mức độ còn lại của thuốc trừ sâu trong đất, nước và thực vật:

Carbamate có thể ở lại trong đất và thực vật, gây ra các vấn đề với nồng độ thuốc trừ sâu còn lại trong các sản phẩm và vùng nước. Điều này có thể gây rủi ro cho sức khỏe của con người và động vật.

• Khả năng phát quang và suy thoái thuốc trừ sâu trong tự nhiên:

Carbamate có khả năng quang tương đối cao, có nghĩa là chúng có thể tồn tại trong môi trường ngay cả khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên, cuối cùng họ xuống cấp, mặc dù quá trình này có thể mất nhiều thời gian.

• Biomagnization và tích lũy trong chuỗi thực phẩm:

Giống như các hóa chất khác, carbamate có thể tích lũy trong chuỗi thực phẩm, dẫn đến sinh học, đặc biệt là trong các hệ sinh thái dưới nước. Điều này có thể có tác động lâu dài đến động vật và thực vật.

Côn trùng kháng thuốc trừ sâu

• Nguyên nhân kháng cự:

Khả năng kháng côn trùng xảy ra do sử dụng thuốc trừ sâu lặp đi lặp lại từ cùng một nhóm, dẫn đến sự lựa chọn tiến hóa của các cá thể kháng thuốc.

• Ví dụ về loài gây hại kháng thuốc:

Các ví dụ bao gồm kháng thuốc trong các loài gây hại như rệp, bướm trắng và các loài bọ khoai tây Colorado khác nhau.

• Các phương pháp để ngăn chặn sức đề kháng:

Để ngăn chặn sự kháng cự, các phương pháp như xen kẽ giữa các sản phẩm từ các loại khác nhau, sử dụng các sản phẩm kết hợp và áp dụng các phương pháp kiểm soát tích hợp bao gồm kiểm soát sinh học và cơ học được khuyến nghị.

Hướng dẫn an toàn cho sử dụng thuốc trừ sâu

• Chuẩn bị các giải pháp và liều lượng:

Các dung dịch carbamate nên được chuẩn bị nghiêm ngặt theo các hướng dẫn để tránh quá mức hóa chất. Liều lượng không chính xác có thể dẫn đến điều trị không hiệu quả hoặc độc tính cho thực vật.

• Sử dụng thiết bị bảo vệ:

Các thiết bị bảo vệ như găng tay, mặt nạ và kính bảo hộ nên được đeo để tránh tiếp xúc với chất hóa học.

• Khuyến nghị điều trị thực vật:

Điều kiện tối ưu để điều trị là giờ sáng sớm hoặc buổi tối khi hoạt động của mặt trời là tối thiểu. Tránh thời tiết mưa để ngăn sản phẩm bị cuốn trôi thực vật.

• Tuân thủ thời gian chờ đợi trước khi thu hoạch:

Tuân thủ thời gian chờ đợi giúp tránh sự tích lũy các chất còn lại trong các sản phẩm, có thể gây hại cho con người.

Các lựa chọn thay thế cho thuốc trừ sâu hóa học

• Thuốc trừ sâu sinh học:

Việc sử dụng kẻ thù tự nhiên của sâu bệnh, chẳng hạn như các chất côn trùng, vi khuẩn và nấm, giúp kiểm soát quần thể dịch hại mà không cần sử dụng hóa chất.

• Thuốc trừ sâu tự nhiên:

Việc sử dụng các loại dầu, chẳng hạn như dầu neem, hoặc dung dịch tỏi có thể là một sự thay thế hiệu quả để bảo vệ thực vật khỏi côn trùng.

• Bẫy pheromone và các phương pháp cơ học khác:

Pheromone được sử dụng để thu hút và bắt sâu bệnh, làm giảm nhu cầu thuốc trừ sâu hóa học.

Ví dụ về thuốc trừ sâu phổ biến nhất trong nhóm này

Rủi ro và biện pháp phòng ngừa

• Tác động đến sức khỏe của con người và động vật:

Việc sử dụng không được kiểm soát có thể dẫn đến ngộ độc ở người và vật nuôi, gây ra các bệnh thần kinh và các bệnh khác.

• Triệu chứng ngộ độc thuốc trừ sâu:

Các triệu chứng bao gồm đau đầu, chóng mặt, buồn nôn, nôn, nhịp tim nhanh và mất phối hợp.

• Sơ cứu đầu tiên để ngộ độc:

Ngay lập tức dừng liên lạc với chất, rửa mắt và da, gọi bác sĩ và cung cấp thông tin về chất này.

Phần kết luận

Carbamate là thuốc trừ sâu quan trọng nhưng đòi hỏi phải sử dụng cẩn thận do hậu quả môi trường tiềm ẩn và kháng sâu bệnh.

• Nhắc nhở để làm theo hướng dẫn an toàn:

Sử dụng đúng carbamate giúp tránh các tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người.

• Gọi để sử dụng các phương pháp kiểm soát dịch hại an toàn và thân thiện với môi trường:

Điều quan trọng là tích cực tìm kiếm và thực hiện các phương pháp kiểm soát dịch hại an toàn và thân thiện với môi trường, chẳng hạn như kiểm soát sinh học và sử dụng thuốc trừ sâu tự nhiên.

Câu hỏi thường gặp

1. Carbamate là gì?

Carbamate là một nhóm thuốc trừ sâu dựa trên các hợp chất hữu cơ hoạt động bằng cách ức chế enzyme acetylcholinesterase trong hệ thống thần kinh của côn trùng. Điều này dẫn đến sự tích tụ của acetylcholine trong các khớp thần kinh, phá vỡ sự truyền thần kinh bình thường và gây ra cái chết của côn trùng.

2. Làm thế nào để carbamate ảnh hưởng đến hệ thống thần kinh côn trùng?

Carbamates ức chế enzyme acetylcholinesterase, dẫn đến sự tích tụ của acetylcholine trong các kết thúc thần kinh. Điều này gây ra sự kích thích kéo dài của các tế bào thần kinh, từ đó phá vỡ sự lây truyền thần kinh, dẫn đến tê liệt và cái chết của côn trùng.

3. Các carbamates nổi tiếng nhất và thường được sử dụng là gì?

Một số carbamate nổi tiếng nhất bao gồm các sản phẩm như carbaryl, methomyl và oxamyl. Những loại thuốc trừ sâu này được sử dụng để kiểm soát một loạt các loài gây hại trên cây trồng nông nghiệp và làm vườn.

4. Làm thế nào để carbamate khác với các nhóm thuốc trừ sâu khác, chẳng hạn như organophosphate?

Carbamate, giống như organophosphates, ức chế acetylcholinesterase, nhưng chúng có thời gian tác dụng ngắn hơn, khiến chúng ít độc hại hơn đối với con người và động vật so với organophosphate. Carbamate cũng được sử dụng phổ biến hơn cho các ứng dụng chuyên dụng hơn trong nông nghiệp và làm vườn.

5. Những lợi thế của carbamate là gì?

Ưu điểm chính của carbamate là hiệu quả cao của chúng đối với một loạt các loài gây hại, bao gồm côn trùng, ve và các động vật chân đốt khác. Chúng có độc tính tương đối thấp đối với con người và vật nuôi khi được sử dụng theo hướng dẫn.

6. Những nhược điểm của carbamate là gì?

Những nhược điểm bao gồm hành động ngắn hạn của chúng, khả năng kháng thuốc phát triển ở côn trùng, độc tính đối với côn trùng có lợi (như ong) và nguy cơ ô nhiễm môi trường thông qua tích tụ trong đất và nước.

7. Rủi ro môi trường chính khi sử dụng carbamate là gì?

Carbamates có thể ảnh hưởng đến côn trùng có lợi, chẳng hạn như ong và bọ rùa. Ngoài ra, chúng có thể tích lũy trong hệ sinh thái, làm ô nhiễm đất, nước và thực vật, gây nguy hiểm cho chuỗi thực phẩm và sức khỏe của hệ sinh thái nói chung.

8. Làm thế nào có thể ngăn ngừa kháng côn trùng với carbamate?

Để ngăn chặn sự kháng cự, nên xen kẽ giữa các sản phẩm từ các lớp khác nhau, sử dụng các công thức kết hợp và áp dụng các phương pháp quản lý dịch hại tích hợp, như kiểm soát sinh học và cơ học.

9. Những biện pháp phòng ngừa nào nên được thực hiện khi áp dụng carbamate?

Khi áp dụng carbamate, điều quan trọng là phải làm theo liều lượng chính xác, sử dụng các thiết bị bảo vệ như găng tay, kính bảo hộ và mặt nạ, và xem xét thời gian trong ngày và điều kiện thời tiết để xử lý thực vật. Nó cũng rất quan trọng để tuân thủ thời gian chờ đợi trước khi thu hoạch.

10. Có những lựa chọn thay thế cho carbamate để kiểm soát dịch hại?

Có, các lựa chọn thay thế bao gồm thuốc trừ sâu sinh học (như entomophages, chế phẩm của vi khuẩn và nấm), thuốc trừ sâu tự nhiên (như dầu neem, truyền thuốc lá, dung dịch tỏi) và phương pháp cơ học, như bẫy pheromone và bảo vệ thực vật vật lý.