Karabamat

Karbamat ialah kumpulan sebatian kimia yang mengandungi kumpulan karbamoil (-nh-c=o) dan digunakan secara meluas sebagai racun serangga untuk melindungi tumbuhan daripada perosak. Bahan-bahan ini bertindak ke atas sistem saraf serangga dengan menghalang enzim acetylcholinesterase, yang membawa kepada pengumpulan asetilkolin pada hujung saraf dan mengganggu penghantaran saraf, yang menyebabkan kelumpuhan dan kematian serangga. Karbamat mempunyai spektrum aktiviti yang luas, menjadikannya berkesan terhadap pelbagai jenis perosak serangga.

Matlamat dan kepentingan dalam pertanian dan hortikultur

Karbamat memainkan peranan penting dalam pertanian dengan melindungi tumbuhan daripada perosak dan memastikan pertumbuhan tanaman yang sihat. Racun serangga ini selalunya digunakan untuk mengawal perosak seperti serangga yang menjejaskan sayur-sayuran, buah-buahan, bijirin, dan tanaman lain. Selain itu, ia digunakan dalam hortikultur untuk melindungi tumbuhan hiasan daripada perosak seperti kutu daun, lalat putih dan hama.

Perkaitan topik

Mengkaji karbamat dan penggunaannya yang betul adalah penting untuk kawalan perosak yang berkesan, mengurangkan kehilangan tanaman, dan memastikan kesihatan tumbuhan. Memahami kesannya terhadap serangga dan ekosistem, serta mematuhi garis panduan penggunaan yang selamat, membantu mengurangkan risiko alam sekitar dan meningkatkan pengurusan rintangan racun serangga. Di tengah-tengah peningkatan rintangan terhadap bahan kimia dalam perosak, menyelidik kaedah kawalan alternatif dan menggunakan pendekatan bersepadu dalam pengurusan perosak menjadi semakin penting.

Sejarah karbamat

Karbamat ialah sekumpulan racun serangga yang mula-mula dibangunkan pada pertengahan abad ke-20 dan cepat mendapat populariti kerana keberkesanan dan spektrum aktiviti yang luas terhadap serangga berbahaya. Sebatian kimia ini menjadi bahagian penting dalam pertanian dan perhutanan kerana ia memberikan perlindungan yang berkesan terhadap pelbagai perosak serangga.

1. Penyelidikan dan penemuan awal

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

2. Pembangunan produk komersial pertama

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

3. Perluasan 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, terutamanya untuk melindungi tanaman daripada perosak seperti kutu daun, kumbang, lalat, dan perosak lain. Karbamat menunjukkan kecekapan tinggi dan ketoksikan yang agak rendah kepada tumbuhan, menjadikannya diterima pakai secara meluas dalam amalan pertanian.

4. Isu keselamatan dan ekologi

Walaupun keberkesanannya yang tinggi, 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 lain yang bermanfaat seperti lebah dan pemangsa yang bermanfaat. Ini menimbulkan kebimbangan tentang kesannya terhadap ekosistem dan biodiversiti. Selain itu, beberapa karbamat mula menyebabkan ketahanan terhadap perosak serangga, yang seterusnya mengurangkan keberkesanannya.

5. Pendekatan dan penggunaan moden

Hari ini, karbamat kekal sebagai kelas racun serangga yang penting, tetapi penggunaannya dihadkan oleh faktor seperti keperluan keselamatan dan perlindungan ekosistem. Penyelidikan moden memberi tumpuan kepada meningkatkan keselamatan penggunaan karbamat, meminimumkan kesannya terhadap serangga yang bermanfaat, dan membangunkan strategi untuk mencegah rintangan serangga terhadap racun serangga ini. Di sesetengah negara, peraturan ketat telah diperkenalkan untuk mengehadkan penggunaan karbamat kerana risiko alam sekitar dan ketoksikannya.

6. Isu rintangan dan inovasi

Lama kelamaan, serangga mula membina daya tahan terhadap karbamat, yang menjadi cabaran penting untuk perlindungan tumbuhan kimia. Hari ini, produk baharu yang lebih berkesan dan kaedah kawalan perosak bersepadu, termasuk karbamat, sedang giat dibangunkan, dengan tumpuan kepada penggunaan yang lebih selamat dan mampan.

Oleh itu, sejarah karbamat adalah perjalanan dari perkembangan awal dan popularitinya kepada kesedaran tentang keperluan untuk pendekatan yang lebih berhati-hati untuk menggunakan racun serangga ini.

Pengelasan

Karbamat adalah kelas sebatian organik yang merangkumi kedua-dua bahan semula jadi dan analog sintetik. Bergantung kepada struktur molekul dan sifat kimia, karbamat boleh dikelaskan seperti berikut:

• Karbamat alifatik – molekul dengan tulang belakang karbon rantai lurus, seperti karbaril.
• Arylcarbamates – karbamat yang mengandungi kumpulan aromatik, seperti methomyl.
• Imidazolin- dan triazolin-karbamat – karbamat yang merangkumi struktur heterosiklik yang mengandungi nitrogen.

Klasifikasi ini membantu mentakrifkan julat tindakan produk dan kestabilannya terhadap degradasi.

1. Dengan mekanisme tindakan

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

Inhibitor asetilkolinesterase: semua karbamat bertindak melalui mekanisme yang sama, menghalang asetilkolinesterase, yang mengganggu penghantaran impuls saraf dalam badan serangga. Contoh: methomyl, aldrin.

2. Dengan struktur kimia

Karbamat boleh dikelaskan mengikut struktur molekulnya, yang menentukan sifat fizikokimia dan aktiviti spesifiknya.

Karbamat alifatik: sebatian ini mempunyai rantai hidrokarbon yang terikat pada kumpulan karbamil. Contoh: methomil.

Karbamat aromatik: sebatian ini mengandungi cincin aromatik, yang memberi mereka sifat istimewa. Contoh: phenoxycarb.

3. Mengikut jenis tindakan

Karbamat boleh bertindak sama ada bersentuhan atau secara sistemik, bergantung pada cara ia memasuki badan serangga.

Hubungi karbamat: bahan ini bertindak apabila bersentuhan langsung dengan serangga. Contoh: methomil.

Karbamat sistemik: ini adalah bahan yang menembusi tumbuhan dan merebak melalui tisunya, menjejaskan serangga yang memakan sap tumbuhan. Contoh: carbofuran.

4. Mengikut tempoh tindakan

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

Bahan bertindak panjang: racun serangga ini memberikan perlindungan kepada tumbuhan terhadap perosak selama beberapa minggu atau bulan. Contoh: carbofuran.

Bahan bertindak pendek: racun serangga ini memerlukan penggunaan semula yang kerap kerana kesannya hilang dengan cepat. Contoh: methomil.

5. Mengikut kawasan permohonan

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

Karbamat pertanian: racun serangga ini digunakan untuk melindungi pelbagai tanaman daripada perosak serangga. Contoh: carbofuran, aldrin.

Karbamat untuk melindungi kesihatan manusia: bahan ini digunakan untuk menghapuskan vektor penyakit seperti nyamuk, kutu dan pepijat. Contoh: methomil.

Karbamat untuk kegunaan domestik: racun serangga ini digunakan untuk mengawal serangga di premis kediaman. Contoh: sevin.

6. Oleh ketoksikan

Karbamat boleh berbeza-beza dalam ketoksikan kepada manusia, haiwan dan alam sekitar, yang menjejaskan penggunaan selamatnya:

Bahan yang sangat toksik: racun serangga ini mempunyai ketoksikan yang tinggi untuk manusia dan haiwan, jadi berhati-hati khusus diperlukan apabila menggunakannya. Contoh: aldrin.

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

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

7. Dengan kaedah permohonan

Karbamat boleh berbeza mengikut cara ia digunakan pada tumbuhan dan dalam agronomi:

Bahan yang boleh disembur: racun serangga ini digunakan pada tumbuhan dalam bentuk larutan atau emulsi. Contoh: methomyl, aldrin.

Bahan rawatan tanah: racun serangga ini digunakan untuk melindungi tumbuhan semasa penanaman atau pertumbuhan. Contoh: carbofuran.

Mekanisme tindakan

• Bagaimana racun serangga menjejaskan sistem saraf serangga:

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

• Kesan pada metabolisme serangga:

Karbamat juga menjejaskan metabolisme serangga dengan mengganggu keupayaan mereka untuk memproses tenaga dan nutrien. Ini membawa kepada kerosakan pada organ yang mengawal pergerakan, penghadaman dan pernafasan.

• Contoh mekanisme tindakan molekul:

Satu contoh mekanisme molekul ialah perencatan aktiviti asetilkolinesterase, yang menghalang penghantaran impuls saraf normal. Ini menyebabkan lumpuh kerana impuls tidak dapat bergerak sepanjang serabut saraf, mengganggu koordinasi pergerakan serangga.

• Perbezaan antara kesan sentuhan dan sistemik:

Karbamat boleh mempamerkan kedua-dua tindakan sentuhan, di mana perosak mati secara langsung apabila bersentuhan dengan racun serangga, dan tindakan sistemik, di mana racun serangga diserap melalui sistem vaskular tumbuhan dan menjejaskan perosak yang memakannya.

Contoh produk dalam kumpulan ini

Contoh racun serangga karbamat termasuk:

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

Kelebihan dan kekurangan

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

Kesan alam sekitar

• Kesan kepada serangga yang bermanfaat:

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

• Tahap sisa racun serangga dalam tanah, air dan tumbuhan:

Karbamat boleh kekal di dalam tanah dan tumbuhan, menyebabkan masalah dengan kepekatan sisa racun serangga dalam produk dan badan air. Ini boleh menimbulkan risiko kepada kesihatan manusia dan haiwan.

• Kestabilan foto dan degradasi racun serangga dalam alam semula jadi:

Karbamat mempunyai kestabilan foto yang agak tinggi, bermakna ia boleh bertahan dalam persekitaran walaupun terdedah kepada cahaya matahari. Walau bagaimanapun, mereka akhirnya merosot, walaupun proses ini boleh mengambil masa yang lama.

• Biomagnifikasi dan pengumpulan dalam rantai makanan:

Seperti bahan kimia lain, karbamat boleh terkumpul dalam rantai makanan, membawa kepada biomagnifikasi, terutamanya dalam ekosistem akuatik. Ini boleh memberi kesan jangka panjang kepada haiwan dan tumbuhan.

Rintangan serangga terhadap racun serangga

• Punca rintangan:

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

• Contoh perosak yang tahan:

Contohnya termasuk rintangan dalam perosak seperti kutu daun, lalat putih dan pelbagai spesies kumbang kentang colorado.

• Kaedah untuk mencegah rintangan:

Untuk mengelakkan rintangan, kaedah seperti berselang seli 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 racun serangga

• Penyediaan penyelesaian dan dos:

Larutan karbamat hendaklah disediakan dengan ketat mengikut arahan untuk mengelakkan kepekatan berlebihan bahan kimia. Dos yang salah boleh mengakibatkan rawatan tidak berkesan atau ketoksikan kepada tumbuhan.

• Penggunaan peralatan perlindungan:

Peralatan pelindung seperti sarung tangan, topeng, dan cermin mata hendaklah dipakai untuk mengelakkan sentuhan dengan bahan kimia.

• Cadangan untuk rawatan tumbuhan:

Keadaan optimum untuk rawatan adalah waktu awal pagi atau petang apabila aktiviti solar adalah minimum. Elakkan cuaca hujan untuk mengelakkan produk daripada dihanyutkan dari tumbuh-tumbuhan.

• Mematuhi tempoh menunggu sebelum menuai:

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

Alternatif kepada racun serangga kimia

• Racun serangga biologi:

Penggunaan musuh semula jadi perosak, seperti entomofaj, persediaan bakteria, dan kulat, membantu mengawal populasi perosak tanpa menggunakan bahan kimia.

• Racun serangga semulajadi:

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

• Perangkap feromon dan kaedah mekanikal lain:

Feromon digunakan untuk menarik dan menangkap perosak, mengurangkan keperluan untuk racun serangga kimia.

Contoh racun serangga yang paling popular dalam kumpulan ini

Nama produk	Bahan aktif	Mekanisme tindakan	Kawasan permohonan
Carbaryl	Carbaryl	Menghalang acetylcholinesterase	Tanaman sayur-sayuran, bijirin
Methomil	Methomil	Menghalang acetylcholinesterase	Kawalan perosak pada tanaman
Oksamil	Oksamil	Menyekat impuls saraf	Pertanian

Risiko dan langkah berjaga-jaga

• Kesan kepada kesihatan manusia dan haiwan:

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

• Gejala keracunan racun serangga:

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

• Pertolongan cemas untuk keracunan:

Segera hentikan sentuhan dengan bahan tersebut, cuci mata dan kulit, hubungi doktor, dan berikan maklumat tentang bahan tersebut.

Kesimpulan

Karbamat adalah racun serangga yang penting tetapi memerlukan penggunaan yang berhati-hati kerana kemungkinan 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 mencari dan melaksanakan kaedah kawalan perosak yang lebih selamat dan mesra alam, seperti kawalan biologi dan penggunaan racun serangga semulajadi.

Soalan Lazim

1. Apakah karbamat?

Karbamat adalah kumpulan racun serangga berasaskan sebatian organik yang berfungsi dengan menghalang enzim acetylcholinesterase dalam sistem saraf serangga. Ini membawa kepada pengumpulan asetilkolin dalam sinaps saraf, mengganggu penghantaran saraf normal dan menyebabkan kematian serangga.

2. Bagaimanakah karbamat menjejaskan sistem saraf serangga?

Carbamat menghalang enzim acetylcholinesterase, yang membawa kepada pengumpulan asetilkolin dalam hujung saraf. Ini menyebabkan rangsangan berpanjangan sel saraf, yang seterusnya mengganggu penghantaran saraf, menyebabkan 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. Racun serangga ini digunakan untuk mengawal pelbagai jenis perosak pada tanaman pertanian dan dalam hortikultur.

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

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

5. Apakah kelebihan karbamat?

Kelebihan utama karbamat ialah keberkesanannya yang tinggi terhadap pelbagai jenis perosak, termasuk serangga, hama dan arthropoda lain. Mereka mempunyai ketoksikan yang agak rendah kepada manusia dan haiwan peliharaan apabila digunakan mengikut arahan.

6. Apakah keburukan karbamat?

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

7. Apakah risiko alam sekitar utama apabila menggunakan karbamat?

Karbamat boleh menjejaskan serangga yang bermanfaat, seperti lebah dan kepik. Selain itu, ia boleh terkumpul dalam ekosistem, mencemarkan tanah, air dan tumbuhan, yang mendatangkan bahaya kepada rantai makanan dan kesihatan ekosistem secara amnya.

8. Bagaimanakah rintangan serangga terhadap karbamat dapat dicegah?

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

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

Apabila menggunakan karbamat, adalah penting untuk mengikut dos yang tepat, gunakan peralatan perlindungan seperti sarung tangan, cermin mata, dan topeng, dan mempertimbangkan masa hari dan keadaan cuaca untuk rawatan tumbuhan. Ia juga penting untuk mematuhi tempoh menunggu sebelum menuai.

10. Adakah terdapat alternatif kepada karbamat untuk kawalan perosak?

Ya, alternatif termasuk racun serangga biologi (seperti entomofaj, persediaan bakteria dan kulat), racun serangga semulajadi (seperti minyak neem, infusi tembakau, larutan bawang putih), dan kaedah mekanikal, seperti perangkap feromon dan perlindungan tumbuhan fizikal.