گزارش کارآموزی آفت‌ کش ها

شرح وظایف بخش تحقیقات آفتکشها

1- تحقیق در زمینه ایجاد بانک اطلاعات سموم کشور و گیاهان آفت کشها

2- تحقیقات در زمینه شیمی مایکوتوکسینها به منظور شناسایی و اندازه‌گیری انواع آن و بررسی روشهای توکسین‌زائی

3- ارائه و اجرای طرحهای تحقیقاتی در زمینه تعیین باقیمانده سموم روی محصولات کشاورزی و تعیین دوره کارنس آنها

4- تعیین میزان مجاز و حداکثر اغماض باقیمانده سموم روی محصولات کشاورزی

5- ارائه و اجرای طرحهای تحقیقاتی در زمینه فرمولاسیون سموم امولسیفایرها و مواد حامل با توجه به شراط اقلیمی کشور

6- ارائه و اجرای طرحهای تحقیقاتی در زمینه زیست سنجی سموم و بررسی ایجاد مقاومت به آفت‌کشها

7- ارائه و اجرای طرحهای تحقیقاتی در زمینه تاثیر مواد موثره گیاهی روی آفات و بیماریهای گیاهی و علفهای هرز

8- تحقیق در زمینه عصاره‌گیری، استخراج و فرمولاسیون مواد موثره گیاهی

9- تحقیق در زمینه روشهای مختلف سمپاشی و تعیین بهترین روش مبارزه شیمیایی با آفات و بیماریهای گیاهی و علفهای هرز

10- تحقیق در زمینه ماده تکنیکال سموم مورد مصرف در کشور

11- تحقیق و اجرای طرحهای مربوط به روشهای سمپاشی به منظور کاهش سم مصرفی و کاهش آلودگی محیط زیست.

12- هماهنگی امور آزمایش و ثبت سموم جدید

13- تهیه گزارش طرحهای انجام شده

14- ارائه نتایج طرحهای تحقیقاتی و چاپ و انتشار آنها به صورت مقاله تحقیقی

15- عنداللزوم سایر مواردیکه در ارتباط با کاربرد سموم کشاورزی به بخش ارجاع گردد.

اصول کروماتوگرافی لایه نازک Thin lyer chromatography

تعدادی از ترکیبات هم خانواده، به طور عمده در قسمت لیپیدها وجود دارد که با کروماتوگرافی کاغذی نمی‌توان به نتایج دلخواه رسید، بنابراین احتیاج به روش دیگری داریم که آنها را خوب از هم جدا کند، برای مثال اسیدهای چرب بسیار شبیه را به آسانی و سادگی می‌توان با کروماتوگرافی لایه نازک به طور دقیق از هم جدا کرد. همانطور که آمینواسیدهای بسیار شبیه را به وسیله کروماتوگرافی کاغذی از هم جدا می‌کنیم.

با توسعه کروماتوگرافی لایه نازک، معلوم شد که این روش در مقایسه با کاغذ مزیتهایی دارد. کروماتوگرافی کاغذی در حقیقت کروماتوگرافی روی لایه نازکی از سلولز است که متکی به خود می‌باشد، در صورتی که کروماتوگرافی لایه نازک ممکن است روی لایه‌های نازک انواع وسیعی از مواد معدنی پودر شده مثل سیلیکاژل، سیلیت و آلومینا، و روی مواد آلی مثل سلولز و سلولزهایی که به طور شیمیایی تغییر یافته‌اند، انجام گیرد. بنابراین می‌توان لایه ماده مخصوصی را انتخاب کرد که آن ماده برای جداسازی گروهی از ترکیبات از بقیه مناسب‌تر باشد.

بعلاوه زمان لازم برای جداسازی رضایت‌بخش به طور قابل ملاحظه‌ در TLC کوتاهتر است.

تفکیک خوب است، لکه‌ها به طور کلی خیلی متراکمتر هستند مقادیر خیلی کم (در مقیاس زیر میکروگرم) جدا می‌گردند و به آسانی بازیابی می‌شوند، واکنشگرهای مکانیاب با قدرت خورندگی زیاد، مثل سولفوریک اسید را می‌توان روی صفحات سیلکا و آلومینا پاشید بدون اینکه به پوشش آن اثر بکند و این لایه برای بازیابی مواد جذب شده از لکه یا نوار بوسیله شستشو به راحتی با یک اسپاتول ظریف تراشیده می‌شود.

کروماتوگرافی لایه نازک چیست؟

اساساً کروماتوگرافی لایه نازک روشی برای جداسازی و شناسایی مواد شیمیایی با حرکت حلال روی لایه نازک از جاذب مناسب است؛ این جاذب عموماً با یک چسباننده روی صفحه‌ای از شیشه یا دیگر مواد که برای لایه بعنوان یک حامل بی‌اثر است گذاشته می‌شود. لایه با ساختن یک دوغاب از ماده‌ای با ذرات ریز با یک مایع مناسب، مثل آب، و ریختن آن روی صفحه شیشه‌ای و سپس پخش کردن آن در لایه نازک یا هر لایه دیگر و خشک کردن آن تهیه می‌شود. جاذبهای خشک شده به صفحه می‌چسبند.

چون روش ساختن دوغاب و مایع معلق بکار رفته به ماده مخصوص لایه نازک مصرف شده بستگی دارد بنابراین، شرح کامل روش درست کردن لایه، متنوع خواهد بود.

هر چند از این نقطه به بعد، این روش با روش کروماتوگرافی کاغذی صعودی یکسان است، یعنی ابتدا لکه گذاشته شده، سپس خشک می‌شود، صفحه را به طور عمود یا تقریباً عمود در یک حلال مناسب قرار می‌دهیم.

حلال برای مدت مناسبی صعود می‌کند، بعد از آن صفحه را از مخزن بیرون آورده، دوباره خشک می‌کنیم. سپس مواد به طور مستقیم رویت می‌شوند یا اگر بیرنگ باشند، با پاشیدن واکنشگر مکان‌یاب بر روی صفحه مکان یابی می‌شوند.

برای کروماتوگرافی دو طرفی صفحه را بعد از آزمایش یک طرفی خشک می‌کنیم و سپس 90 درجه می‌چرخانیم و در حلال دوم قرار می‌دهیم و سپس خشک می‌کنیم و مواد بیرنگ را با پاشیدن واکنشگر روی صفحه مکان‌یابی می‌کنیم.

کروماتوگرافی گازی روشی برای جداسازی و اندازه‌گیری کمی ترکیبات آلی و تعداد کمی از مخلوطهای معدنی فرار تا oC500 می‌باشد. در این روش ابتدا مقادیر کم نمونه به داخل محفظه تزریق وارد شده، سپس نمونه به حالت گاز در می‌آید و همراه جریانی از فاز متحرک (گاز حامل) از میان فاز ساکن تثبیت شده در ستون عبور می‌کند.

کروماتوگرافی گازی بر اساس نوع فاز ساکن به دو روش کروماتوگرافی گاز- جامد (GSC) و کروماتوگافی گاز- مایع (GLS) تقسیم می‌شود. در کروماتوگرافی گاز-جامد ستون با جاذب‌هایی مانند کربن فعال، سیلیکاژل، اکسید آلومینیم الکلهای مولکولی و پلیمرهای متخلخل پر می‌شود. الکلهای مولکولی، تبادلگرهای یونی آلومینیم سیلیکاتی هستند که اندازه منافذ آنها به نوع کاتیون موجود بستگی دارد. در روش GSC اجزاء مخلوط بین فاز متحرک و فاز ساکن، یعنی روی سطح جامد توزیع می‌شود. جداسازی به دلیل اختلاف موجود در رفتار جذب سطحی است در کروماتوگافی گاز- مایع ستون با ذرات جامد متخلخل که لایه نازکی از یک مایع غیر فرار به آن پوشیده شده و به عنوان فاز ساکن عمل می‌کند پر  می‌شود و جداسازی به دلیل اختلاف در رفتار انحلالی اجزاست.

دستگاه کروماتوگرافی گازی

گاز حامل:

گاز حامل باید از نظر شیمیایی بی‌اثر باشد. برعکس اکثر انواع دیگر کروماتوگرافی، فاز متحرک با مولکولهای آنالیت برهم کنش ندارد و فقط به عنوان وسیله‌ای برای انتقال مولکولها از داخل مواد پر کننده عمل می‌کند. معمولاً از گازهای نیتروژن، هلیم، آرگون و دی اکسید کربن استفاده می‌شود. البته انتخاب گاز حامل بستگی به نوع دتکتور دارد. همچنین سیستم گاز حامل دارای یک الک مولکولی برای حذف آب و سایر ناخالصی‌ها می‌باشد.

سیستم تزریق نمونه:

تزریق نمونه‌های مایع با یک میکروسرنگ از طریق دیافراگم لاستیکی سیلیکونی به درون محفظه گرم شده نمونه انجام می شود و نمونه باید با اندازه مناسب و به صورت توپی بخار وارد شود. تزریق آهسته مقدار زیاد نمونه سبب کاهش تفکیک می‌شود. برای ستونهای معمولی مقدار نمونه از چند دهم میکرولیتر تا  20 تغییر می‌کند و برای ستونهای موئینه معمولاً  3-10 بکار می‌رود. نمونه‌های گازی به وسیله شیرهای نمونه‌برداری با سیستم حلقه فرعی و نمونه‌های جامد یا به صورت محلول و یا اینکه در یک شیشه نمونه دیواره نازک مهر و موم می‌گردند که می‌توان آن را به سر ستون وارد کرد.

ستون:

در کروماتوگرافی گازی از دو نوع ستون پر شده و لوله‌ای باز (موئینه) استفاده می‌شود.

ستونهای لوله‌ای باز در مقایسه با ستونهای پر شده دارای قدرت جداسازی و گزینش‌پذیری بیشتر، زمان آنالیز و ظرفیت نمونه کمتری می‌باشند.

انواع ستونهای لوله‌ای باز:

دیوار اندوده (WCOT)، تکیه گاه اندوده (SCOT) و لایه متخلخل (PLOT) جدیدترین ستونهای موئینه ستونهای سیلیس جوش خورده با پوشش پلی‌ایمیدی برای محافظت از جذب رطوبت می‌باشند (قطر داخلی mm5/0-1/0 و طول M 100-15)

جنس ستونهای پر شده از فولاد زنگ نزن، آلومینیم و یا شیشه است (قطر داخلی mm4-2 و طول m3-1)

دماپایی ستون:

دمای ستون یک پارامتر مهم است که باید تا چند دهم درجه برای کارهای دقیق کنترل شود. بنابراین ستون معمولاً در یک آون دماپا قرار می‌گیرد. بهترین دمای ستون به نقطه جوش نمونه و درجه جداسازی بستگی دارد. تقریباً دمای معادل یا کمی بالاتر از متوسط نقطه جوش نمونه، به یک زمان جداسازی مناسب منجر می‌شود (2 تا 30 دقیقه).

از دو روش همدمایی و برنامه‌ریزی دمایی در کروماتوگرافی گازی استفاده می‌شود. در روش همدمایی دمای ستون در طول مدت جداسازی ثابت است و در روش بعدی دمای ستون به طور پیوسته یا مرحله‌ای افزایش می‌یابد و کاربرد آن برای نمونه‌های پیچیده با گستره وسیع نقطه جوش می‌باشد.

آشکار سازها:

سنجش مواد خارج شده از ستون به وسیله اندازه‌گیری تغییرات ترکیب آنها توسط آشکار ساز انجام می‌شود. مشخصات یک آشکارساز ایده‌ال 1- حساسیت کافی 2-پایداری 3-پاسخ خطی و سریع 4- غیر تخریبی

آشکارساز گرما رسانندگی (TCD):

این آشکار ساز بر اساس تغییر گرما رسانندگی جریان گاز حامل بر اثر حضور مولکولهای آنالیت کار می کند عنصر حس کننده یک منبع گرم شده الکتریکی است که دمای آن در توان الکتریکی ثابت به گرما رسانندگی گاز احاطه کننده بستگی دارد. عنصر حرارت داده شده ممکن است یک سیم نازک از جنس پلاتین، طلا یا تنگستن و یا اینکه یک ترمیستور نیم رسانا باشد. مقاومت سیم معیاری از گرما رسانندگی گاز بدست می‌دهد.

گرما رسانندگی هیدروژن و هلیم ده برابر گرما رسانندگی اغلب ترکیبات آلی است، بنابراین از این دو گاز به عنوان فاز متحرک استفاده می‌شود.

آشکار ساز شعله یونشی (FID):

اکثر ترکیبات آلی زمانی که در دمای شعله هیدروژن/ هواگرماکافت شوند، واسطه‌های یونی تولید می‌کنند که از طریق آنها مکانیسم انتقال الکتریسیته از درون پلاسما فراهم می‌شود، گونه‌های باردار به وسیله یک جمع کننده جذب می‌شوند در نتیجه، یک جریان یونی حاصل می‌شود که می‌تواند تقویت گردد و ثبت شود. مقاومت الکتریکی پلاسمای شعله بالاست ( 12 10) بنابراین جریان بوجود آمده بسیار کوچک است، برای اندازه‌گیری این جریان باید از یک الکترومتر استفاده کرد.

آشکار ساز ربایش الکترون (ECD):

در این آشکار ساز، سیال خروجی ستون، از بالای یک نشرکننده،  مثل نیکل -63 یا تریتیم (جذب سطحی شده بر روی یک ورقه پلاتین و یا تیتان) عبور داده می‌شود. یک الکترون از نشر کننده باعث یونش گاز حامل (اغلب نیتروژن) می‌گردد و تعداد زیادی الکترون تولید می‌شود. در غیاب گونه‌های آلی، در نتیجه این یونش جریان ثابت و پایایی بین یک زوج الکترود برقرار می‌شود، جریان در حضور آن دسته از مولکولهای آلی که تمایل به گرفتن الکترون دارند، کاهش می‌یابد.

آشکارساز ربایش الکترون نسبت به مولکولهای دارای گروههای عاملی الکترونگاتیو مثل هالوژنها پروکسیدها، کینونها و گروههای نیترودار از حساسیت بالایی برخوردار است.

پارامترهای مهم در کروماتوگرافی گازی:

زمان‌ بازداری: برای کروماتوگرام نشان داده شده نقطه صفر بر روی محور زمان نشانگر لحظه تزریق نمونه می‌باشد. پیک اول مربوط به گونه‌ای است که به وسیله مواد پر کننده ستون نگه داشته نمی‌شود (پیک هوا).

پیک دوم مربوط به آنالیت است. زمان بازداری tR یعنی مدت زمانی که آنالیت از ابتدای ستون به آشکارساز می‌رسد.

ضریب ظرفیت (K') به سرعت مهاجرت جسم حل شده بستگی دارد و برای مشخص کردن کارایی ستون به کار می‌رود (VS و Vm به ترتیب حجم دو فاز ساکن و متحرک)

کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا

High perphorman liquid chromatography

از مشهورترین تکنیکهای جداسازی و آنالیز کمی و کیفی می‌باشد که از آن در رشته‌های شیمی، داروسازی، زیست شناسی، زمین‌شناسی، فارماکولوژی، علوم پایه پزشکی، کشاورزی، صنایع غذایی، علوم آزمایشگاهی و غیره به صورت روزمره در مراکز آزمایشگاهی و غیره به صورت روزمره در مراکز آزمایشگاهی، تحقیقاتی، آموزشی و صنعتی بکارگرفته می‌شود.

اصولاً در هر روش کروماتوگرافی دو فاز ساکن (stationary) و متحرک (Mobile) وجود دارد. فاز ساکن از نوع جامد یا مایع و فاز متحرک مایع یا گاز می‌باشد و به روشی که در آن فاز متحرک، گاز باشد کروماتوگرافی گازی Gas chromatogtaphy و در صورت مایع بودن فاز متحرک، کروماتوگرافی مایع liquid chromatography می‌گویند.

اساساً مدرنیزه کردن کروماتوگرافی مایع در طول 25 سال گذشته انجام شده است. این توسعه و تکامل شامل مواردی از قبیل: تولید و انتخاب کوچکترین ذرات نگهدارنده کنترل اندازه و تعداد خلل و فرج در ذرات نگهدارنده، تولید انواع جدید فاز ساکن، کنترل فشار ایجاد شده در سیستم، طراحی و ساخت پمپهای مناسب، طراحی و ساخت آشکارساز حساس، باسل‌های کم حجم، درک و فهم جدید از کروماتوگرافی فاز معکوس و الوشن شیب غلظت طراحی و ساخت ستون در اندازه‌های میلی‌متر تا متر جهت کارهای تجزیه‌ای و تولیدی، کاهش زمان در روش‌های تجزیه‌ای تا حد دقیقه و ثانیه می‌باشد.

امروزه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا جهت تجزیه و شناسایی طیف وسیعی از مواد بکار گرفته می‌شود با استفاده از این تکنیک قادر به جداسازی مخلوطی از 15 اسیدآمینه در ظرف مدت 10 دقیقه، یعنی هزاران برابر سریعتر از 30 سال پیش هستیم. در کروماتوگرافی مایع هدف عمده جداسازی مطلوب نمونه مخلوط مورد نظر می‌باشد.

محلول‌سازی:

محلول رقیق در حد ppm یا ppb. قادر نیستم محلول ppm1 بسازیم. بایستی ابتدا محلول غلیظ بنام محلول مادر بسازیم. با توجه به حساسیت ترازو و دقت خودمان به صورت حجمی محلول رقیق بسازیم.

شرح آزمایش:

بهترین مارک ارلن بترتیب B,A و C می‌باشد.

ابتدا ارلن ژوژه را با آب و مایع ظرفشویی به تعداد ده بار شستشو می‌دهیم. بعد 2 تا 4 بار با استون صنعتی و بعد از آن یکبار با استون خالص اینها را تمیز می‌کنیم.

استانداردها در حد گرم هستند و درون جعبه‌ها یا قوطی‌های مخصوص نگهداری می‌شود. خلوص آنها 5/99% است نیم درصد را حساب می‌کنیم.

از ارلن 50 استفاده می‌کنیم با غلظت ppm 200 دو سم را با هم می‌ریزیم. می‌خواهیم یک مخلوط از هر دو باشد. حلال آن متانول است. حدوداً یک صدم گرم از هر کدام لازم است. دانسیته متانول 8/1 است دما با دانسیته 1 در نظر گرفته می‌شود. به حجم 50 می‌رسانیم.

در پایان پس از ساختن محلول آنها را به دستگاه GC تزریق می کنیم. البته ابتدا نمونه استاندارد تزریق می شود بعداً نمونه‌های ساخته شده. برای مقایسه پیک‌ها و تشخیص اینکه کدام نمونه‌ها مثلاً دیازینون دارند.

روش کار با دستگاه GC

برای اینکه دستگاه روشن شود ابتدا نیاز است گازهای حامل این دستگاه را بشناسیم. گازهای حامل عبارتند از نیتروژن و هیدروژن.

بوسیله کپسول و ژنراتور نیتروژن تامین می‌شود. نیتروژن ژنراتور را روشن کرده تجزیه فیزیکی انجام می‌دهد. هیدروژن ژنراتور بهتر است به دلیل اینکه از آب هیدروژن می‌گیرد. در این زمان دستگاه روشن است. هیدروژن وارد دستگاه شده می‌توان تنظیمات دمایی را انجام داد. حدود 2 ساعت طول می‌کشد تا بتواند کار انجام دهد.

اول باید دماهایی را که می‌خواهیم تنظیم کنیم. (نمونه دیازنیون می باشد).

دمای         Detector               320

دمای         ijector                   250

دمای         ستون                      180

دماها که تنظیم شد هر گاه دما به 350 رسید دستگاه Amplifire اش را روشن می‌کنیم.

بعد integrater را 20 دقیقه وقت می‌دهیم staibel شود. اول باید استاندارد تزریق شود بعد نمونه را تزریق کرده با peak استاندارد می‌سنجیم.

اندازه‌گیری دیازنیون در آب

با سرنگ Hamilton به اندازه یک مایکولیتر از نمونه را برداشته و تزریق می‌شود به injector سپس ran می‌کنیم.

محلول رقیقی به مدت بیشتری نگهداری می‌شود. به خاطر برخورد مولکولی زیاد است. چیزهایی که محلول شیمیایی را تجزیه می‌کند گرما و نور است. نور و حرارت روی محلول اثر می‌گذارد و روی محلول غلیظ بیشتر اثر می‌گذارد. نمونه استاندارد هم دارای ناخالصی است بنابراین چند پیک منحنی داریم.

نمونه‌ها را داخل فریز نگهداری می‌کنند به خاطر اینکه تجزیه نشوند. اگر دما را کم کنیم ماده دیرتر خارج می‌شود.

استاندارد ما ppm5/1 است و بهترین حلال GC متانول است. همه کارها با متانول انجام می‌شود حتی برای شستشوی سرنگ نمونه اول دارای دیازنیون بود. آب را بوسیله حلالهای غیر قطبی استخراج کردیم. چرا باقیمانده سم اینقدر زیاد است؟

دوره Carrenc سم: مدت زمانی که باید بگذرد تا اثر سم در گیاه از بین برود. در محصولات کم است.

امولسیون شونده‌ها: Emulici fiable concentrate (EC)

این گروه بیشترین گروه سموم را تشکیل می‌دهند. در تهیه این فرمولاسیون، ماده سمی از یک حلال روغنی یا مواد دیگر نظیر گزامین یا سیلکو هگزان حل شده و به آن ماده امولسیون کننده هم اضافه می کند. مولکولهای این سم به صورت گویچه‌های کوچک کروی به قطر کمتر از 10 میکرون در می‌آیند و به صورت مطلق باقی می‌مانند.

آب در این فرمولاسیون یک هاله پوشش دهنده می‌باشند. معمولاً این فرمولاسیون‌ها به غلظت 25 تا 50 درصد درست می‌شوند. مثال مناسب برای این کار باریل می‌باشد.

تاریخچه

برای امنیت غذایی انسان روش‌های متداول را کافی ندانسته و به دنبال روشهای دیگری برای کنترل آفات و بیماریها بوده، پیدایش سموم به بیش از هزار سال قبل از میلاد مسیح بر می‌گردد. Homer شاعر و مورخ معروف یونانی در حدود هزار سال قبل از میلاد اشاره به کنه‌کشهای گوگردی و خاصیت تدخین آنها می‌کند. چینی‌ها در قرن شانزدهم میلادی از ترکیبات ارسنیکی بعنوان یک ماده معدنی برای مبارزه با آفات نام می‌برند و کاربرد سموم ارسینکی در غرب به قرن هفدهم بر می‌گردد که به همراه مواد قندی برای مبارزه با مورچه استفاده می‌شد.

نیکوتین اولین حشره کش طبیعی بوده که در قرن هفدهم از برگهای تنباکو استخراج و برای مبارزه با سر خرطومی گیلاس بکار می‌رود. گاز سمی سیانیدهیدروژن در سال 1886 در کالیفرنیا برای مبارزه با آفات مرکبات استفاده می‌شد.

ارسنیت مس در سال 1867 ساخته و از آن برای کنترل سوسک برگخوار سیب‌زمینی استفاده می‌شد.

تا سال 1939 از ترکیبات معدنی فوق‌الذکر استفاده می‌شد. از آن سال به بعد باکشف خواص حشره‌کش DDT نقطه عطفی در مصرف سموم آفتکش بوجود آمد.

ترکیبات کلره جدید نظیر گامکسان، کلردان و ... شناخته شد. در ایران نیز بیش از 50 سال از مصرف این سموم می‌گذرد و بعلت دوام تاثیر طولانی و ایجاد مسمومیت‌های حاد و مزمن به فکر ساخت سموم فسفره افتادند. اولین قدم در تهیه سموم فسفره در سال 1934 برداشته شد. اولین مثال مهم این گروه شرادان است که به صورت سیستمیک تهیه گردید و علیه آفات مکنده به کاربرده شد. این گروه سموم برای انسان و حیوانات مسمومیت حاد ایجاد کرد. اولین سم بکار گرفته پاراتیون در سال 1346 و مالاتیون 1950 با طیف اثر وسیع ساخته شد. امتیاز این گروه سموم فسفره تجزیه سریع آنها به مواد غیرسمی پس از مصرف می‌باشد. در پایان برخی از آفتکشها از درهم آمیختن سمشناسی و بیوتکنولوژی ایجاد گردید. در حقیقت نوعی ایجاد مقاومت در گیاهان می‌باشد. مثال مناسب وارد کردن ژن تولید توکسین از باکتری Bacillus thuringiensis به گیاه می‌باشد.