دیمتوات: حشرهکش سیستمیک از گروه ارگانوفسفاتها، مؤثر بر حشرات مکنده
نویسنده: رویا ستاری- کارشناسی ارشد اگرواکولوژی دانشگاه تهران
مقدمه
دیمتوات[۱] یکی از حشرهکشهای پرکاربرد در کشاورزی مدرن است که به عنوان یک ماده شیمیایی سیستمیک و تماسی عمل میکند. این سم در دهه ۱۹۵۰ توسط شرکت American Cyanamid معرفی و ثبت شد و از آن زمان تاکنون در کنترل آفات مختلف، به ویژه حشرات مکنده مانند شتهها، مگسها، کنهها و پروانهها، نقش مهمی ایفا کرده است. دیمتوات متعلق به گروه ارگانوفسفاتها است که به دلیل اثربخشی بالا و جذب سریع توسط گیاهان، در بسیاری از کشورهای جهان، از جمله ایران، مورد استفاده قرار میگیرد.
فرمول شیمیایی
فرمول شیمیایی دیمتوات O,O-Dimethyl S-[2-(methylamino)-2-oxoethyl] phosphorodithioate است و فرمول مولکولی آن C₅H₁₂NO₃PS₂ میباشد. این ترکیب به صورت جامد کریستالی سفید یا خاکستری ظاهر میشود، با وزن مولکولی ۲۲۹.۲۶ گرم بر مول، نقطه ذوب ۴۳-۴۵ درجه سانتیگراد و نقطه جوش ۱۱۷ درجه سانتیگراد در فشار ۱۰ پاسکال. دیمتوات در آب بسیار محلول است (حدود ۲.۵ گرم در ۱۰۰ میلیلیتر) و این ویژگی آن را برای کاربردهای سیستمیک مناسب میسازد.
در کشاورزی، دیمتوات به عنوان یک ابزار کلیدی در مدیریت آفات عمل میکند، اما با توجه به نگرانیهای زیستمحیطی و بهداشتی، استفاده از آن در برخی کشورها محدود شده است. برای مثال، در ایالات متحده، کاربرد آن بر روی برخی محصولات مانند سیب، کلم و انگور ممنوع شده است. در ایران، این سم همچنان در کشتهای مختلف مانند غلات، پنبه و میوهها استفاده میشود، اما نیاز به رعایت استانداردهای ایمنی دارد. این مقاله به بررسی جنبههای مختلف دیمتوات میپردازد، از جمله مکانیسم اثر، کاربردهای زراعی، نکات ایمنی و دوره کارنس، و جایگزینهای زیستی یا کمخطر، با هدف ارائه اطلاعات جامع برای شرکتهای کشاورزی و کشاورزان.
دیمتوات نه تنها بر حشرات مکنده مؤثر است، بلکه میتواند بر طیف وسیعی از آفات تأثیر بگذارد. با این حال، تجزیه آن در محیط منجر به تولید متابولیتهایی مانند اومتات[۲] میشود که ده برابر سمیتر از خود دیمتوات است. این ویژگیها باعث شده تا دیمتوات به عنوان یک سم دوگانه عمل کند: هم مفید برای کنترل آفات و هم چالشبرانگیز از نظر ایمنی
مکانیسم اثر
مکانیسم اثر دیمتوات بر پایه مهار آنزیم استیلکولیناستراز [۳](AChE) استوار است، آنزیمی که در سیستم عصبی حشرات و سایر موجودات زنده نقش کلیدی دارد. دیمتوات با فسفریله کردن سایت فعال این آنزیم، مانع از تجزیه استیلکولین میشود، که یک انتقالدهنده عصبی مهم است. در نتیجه، تجمع استیلکولین در سیناپسهای عصبی منجر به تحریک بیش از حد سیستم عصبی حشره میشود، که علائمی مانند لرزش، فلج و در نهایت مرگ را به دنبال دارد. این اثر هم از طریق تماس مستقیم (تماسی) و هم از طریق جذب گوارشی (سیستمیک) رخ میدهد، که باعث میشود دیمتوات بتواند آفاتی را که در داخل بافت گیاه پنهان هستند، کنترل کند ,US EPA) 2008.(
در گیاهان، دیمتوات به سرعت جذب شده و در بافتهای گیاهی توزیع میشود. نیمهعمر آن در خاک حدود ۲-۴ روز است، اما در شرایط مرطوب یا اسیدی، تجزیه سریعتری دارد. متابولیت اصلی آن، اومتات، نیز مهارکننده قوی AChE است و میتواند اثرات سمی بیشتری ایجاد کند. مطالعات نشان دادهاند که دیمتوات بر روی حشرات مکنده مانند شتهها[۴] و برگخوارها بسیار مؤثر است، زیرا این آفات از شیره گیاهی تغذیه میکنند و سم را مستقیماً جذب میکنند. با این حال، این مکانیسم میتواند بر موجودات غیرهدف مانند زنبورهای عسل و پرندگان نیز تأثیر بگذارد، که نیاز به کاربرد دقیق دارد.
در سطح مولکولی، دیمتوات با اتصال کووالانتی به سرین در سایت فعال AChE، آن را غیرفعال میکند. این فرآیند برگشتناپذیر است و نیاز به سنتز جدید آنزیم دارد تا سیستم عصبی بازیابی شود. در انسان و حیوانات، این مکانیسم میتواند منجر به مسمومیتهای حاد شود، اما در حشرات، سرعت اثر آن بالا است و معمولاً در عرض چند ساعت تا چند روز آفات را از بین میبرد. تحقیقات نشان میدهد که مقاومت به دیمتوات در برخی جمعیتهای آفات مانند شتههای پنبه ایجاد شده است، که به دلیل جهشهای ژنتیکی در ژن AChE رخ میدهد. بنابراین، چرخش سموم در برنامههای مدیریت آفات ضروری است.
کاربردهای زراعی و میزبانها
دیمتوات در کشاورزی برای کنترل طیف وسیعی از آفات زراعی استفاده میشود. اصلیترین کاربرد آن بر روی محصولات غلات مانند گندم، جو و ذرت است، جایی که حشرات مکنده مانند شتهها و تریپسها را کنترل میکند. در ایالات متحده، بیش از ۸۰% مصرف سالانه دیمتوات (حدود ۸۰۰,۰۰۰ کیلوگرم) بر روی یونجه، گندم، پنبه و ذرت است. در ایران، این سم در کشتهای پنبه برای کنترل کرم غوزه، در باغهای میوه مانند سیب و انگور برای شتهها، و در سبزیجات مانند کلم و کاهو برای آفات برگخوار استفاده میشود Van) ,Scoy et al. 2016
میزبانهای اصلی دیمتوات شامل گیاهان دو لپهای و تک لپهای میشود. برای مثال، در پنبه، دیمتوات علیه شته پنبه و کرمهای غوزه پنبه مؤثر است. در غلات، بر روی تریپس گندمو شتههای روسی کاربرد دارد. همچنین، در دامداری، برای کنترل کنهها و لاروهای بوتفلای در دامها استفاده میشود. فرمولاسیونهای رایج شامل کنسانتره امولسیفیابل(EC) و پودرهای مرطوبشونده(WP) است که به صورت اسپری برگی (جذب آن از طریق برگ اتفاق می افتد) اعمال میشوند. نرخ کاربرد معمول ۰.۵-۱ کیلوگرم در هکتار است، بسته به شدت آفت.
در کشورهای گرمسیری مانند استرالیا، دیمتوات برای کنترل مگس میوه کوئینزلند بر روی میوههایی مانند آووکادو و انبه استفاده میشود، اما اخیراً محدودیتهایی اعمال شده است. در ایران، با توجه به آب و هوای متنوع، دیمتوات در مناطق خشک برای کنترل آفات پنبه و در مناطق مرطوب برای سبزیجات مفید است. با این حال، کاربرد آن باید با برنامههای IPM (مدیریت یکپارچه آفات) ترکیب شود تا مقاومت کاهش یابد.
نکات ایمنی و دوره کارنس
ایمنی در استفاده از دیمتوات بسیار مهم است، زیرا این سم بسیار سمی است و میتواند از طریق پوست، تنفس یا بلع جذب شود. طبق طبقهبندی GHS، دیمتوات با پیکتوگرام (علامت تعجب) و کدهای۳۰۲ H (مضر اگر بلعیده شود) و ۳۱۲ H (مضر در تماس با پوست) برچسبگذاری میشود. کاربران باید از تجهیزات حفاظتی مانند دستکش، لباس محافظ، ماسک و عینک استفاده کنند. در صورت مسمومیت، علائم شامل تهوع، اسهال، تعریق، تاری دید و کندی ضربان قلب است. ۵۰ LD خوراکی در موشها ۱۵۰ میلیگرم بر کیلوگرم و در خرگوشها ۴۰۰ میلیگرم بر کیلوگرم است .
دوره کارنس برای دیمتوات بسته به محصول متفاوت است. برای مثال، در گندم، معمولاً ۱۴-۲۱ روز قبل از برداشت، و در میوهها مانند سیب، ۷-۱۴ روز. این دوره برای کاهش باقیماندهها تا سطوح قابل قبول(MRL) ضروری است. در اتحادیه اروپا، MRL برای دیمتوات ۰.۰۱-۰.۰۵ میلیگرم بر کیلوگرم است. مطالعات نشان میدهد که باقیمانده اومتات میتواند در محصولات گلخانهای مانند کرفس بیش از حد مجاز باشد، بنابراین نظارت منظم لازم است. در ایران، طبق دستورالعملهای وزارت جهاد کشاورزی، کاربرد دیمتوات باید با رعایت دوره کارنس انجام شود تا صادرات محصولات تحت تأثیر قرار نگیرد. همچنین، از کاربرد در نزدیکی منابع آب اجتناب شود، زیرا دیمتوات میتواند آبهای زیرزمینی را آلوده کند.
جایگزینهای زیستی یا کمخطر
با توجه به خطرات دیمتوات، جایگزینهای زیستی و کمخطر مورد توجه قرار گرفتهاند. یکی از گزینهها، استفاده از بیوپستیسایدها مانند (Bt) است که بر روی لاروهای پروانهها مؤثر است و هیچ خطری برای انسان ندارد. همچنین، روغن نیم از درخت نیم استخراج میشود و به عنوان یک حشرهکش طبیعی علیه شتهها عمل میکند، با مکانیسمی که رشد حشرات را مختل میکند.
جایگزینهای شیمیایی کمخطر شامل پیرتروئیدها مانند سایپرمترین است، که سمیت کمتری برای پستانداران دارد، اما ممکن است بر زنبورها تأثیر بگذارد. روشهای بیولوژیکی مانند رهاسازی دشمنان طبیعی مانند کفشدوزکها (برای شتهها) یا پارازیتوئیدها نیز مؤثر هستند. در مدیریت یکپارچه، ترکیب این روشها با دیمتوات میتواند مصرف سم را کاهش دهد. همچنین، صابونهای حشرهکش برای آفات نرمتن مانند شتهها مناسب هستند و زیستتخریبپذیرند. در ایران، توسعه جایگزینهای زیستی مانند عصارههای گیاهی (مانند عصاره سیر یا فلفل) در حال پیشرفت است. این جایگزینها نه تنها ایمنتر هستند، بلکه به حفظ تنوع زیستی کمک میکنند.
نتیجهگیری
دیمتوات ابزاری قدرتمند در کشاورزی است، اما استفاده مسئولانه از آن ضروری است. با رعایت نکات ایمنی و کاوش جایگزینها، میتوان تعادلی بین کنترل آفات و حفاظت محیط زیست برقرار کرد.
منابع
- ۱. Environmental Fate and Toxicology of Dimethoate, A. Van Scoy and colleagues, Reviews of Environmental Contamination and Toxicology, 2016, Volume 237.
- ۲. Dimethoate, N. Mirajkar and C.N. Pope, Encyclopedia of Toxicology, 2005, Second edition.
- ۳. Revised Interim Reregistration Eligibility Decisions for Dimethoate, US Environmental Protection Agency, Octobr 2008.
- ۴. A review on effects of dimethoate, Authors not specified in detail, ResearchGate publication, May 4, 2023.
- Dimethoate, Health Canada, December 30, 2015.
معنی اصطلاحات به کار برده شده در مقاله:
Dimethoate (دیمتوات): نام تجاری و عمومی حشرهکش مورد بحث، متعلق به گروه ارگانوفسفاتها.
:AChE (Acetylcholinesterase) آنزیم استیلکولیناستراز، که هدف اصلی مکانیسم اثر دیمتوات است و در سیستم عصبی نقش دارد.
:EC (Emulsifiable Concentrate) کنسانتره امولسیفیابل، فرمولاسیون مایع دیمتوات که برای اسپری استفاده میشود.
:WP (Wettable Powder) پودر مرطوبشونده، فرمولاسیون دیگر دیمتوات که پس از مخلوط شدن با آب قابل اسپری است.
:IPM (Integrated Pest Management) مدیریت یکپارچه آفات، رویکردی برای کنترل آفات با ترکیب روشهای شیمیایی و غیرشیمیایی.
:MRL (Maximum Residue Limit) حداکثر مقدار باقیمانده مجاز حشرهکش در محصولات کشاورزی.
:GHS (Globally Harmonized System) سیستم هماهنگ جهانی برای طبقهبندی و برچسبگذاری مواد شیمیایی.
)۵۰ (Lethal Dose 50 LD: دوز کشنده ۵۰، مقداری از ماده که باعث مرگ ۵۰% موجودات آزمایششده میشود.
پیکتوگرام علامت تعجب (exclamation mark) در سیستم GHS یکی از نمادهای استاندارد برای هشدار درباره خطرات مواد شیمیایی است.