اهمیت آب مورد استفاده در سموم

کیفیت آب مورد استفاده سم پاشی، یکی از عوامل مهم در جهت افزایش کارایی علف‌کش و کاهش مشکلات زیست محیطی به آن توجه می‌شود. از عوامل کیفیت آب در مخزن سمپاش که بر جذب و انتقال برخی آفت‌کش‌ها تاثیر می‌گذارد.

دلایل عدم کارایی سموم کشاورزی به ۵ عامل ذیل بستگی دارد:

در انتخاب نوع سم، استفاده از سموم تاریخ مصرف گذشته، خطا در زمان بندی استفاده، تکنیک نامناسب سمپاشی، استفاد از دز ناکافی سم می‌باشد.

تاثیر pH آب در سموم کشاورزی:

 این در حالی است که کمتر کسی به دیگر عامل مهم اثر بخشی سموم و ارتباط آن با آب و یا در واقع با pH آب مورد استفاده توجه دارد. آفت‌کش‌ها گران قیمت هستند، کاربرد آنها زمان بر است و استفاده از این مواد برای انسان‌ها و محیط زیست بدون خطر نیست. بنابراین با بکارگیری آنها در شرایط مطلوب می‌توانیم کارایی آنها را افزایش داده و استفاده از آنها را به حداقل برسانیم.

اکثر آب‌ها آب چاه، قنوات و آب‌های جاری مقادیر متفاوتی از مواد معدنی به صورت حل شده موجود است که اصلی ترین تعیین کننده‌های pH آب و درجه قلیائیت و اسیدیته آن می‌باشند.

 pH آب عامل مهمی در اثر بخشی سموم به حساب می‌آید بیش از حد اسیدی یا بازی بودن مخلوط سم می‌تواند باعث کاهش میزان اثر بخشی سموم شود و یا حتی در شرایطی باعت بروز نتایج عکس و یا جبران ناپذیر در محصولات کشاورزی می‌شود. در اکثر لیبل‌های سموم به اجتناب از استفاده سموم همراه با مواد قلیایی اشاره شده است. البته اثر pH در سموم مختلف متفاوت است به طور مثال سم کاپتان در معرض محیط‌های قلیایی به سرعت تجزیه می‌شود و اثر آن از بین می‌رود اما به دلیل نامحلول بودن، pH تاثیر زیادی بر این سم ندارد.

بسیاری از سموم در محیط قلیایی به نسبت‌های مختلف هیدرولیز می‌شوند یعنی ملکول‌های سم توسط آب تجزیه شده و شکسته می‌شوند و به شکل و فرم‌های دیگر در می‌آید که این فرم جدید غالب فعال نبوده و در نتیجه اثر سمپاشی را کم می‌کند. اگرچه pH بالای ۷/۵ برای کم کردن نیمه عمر بعضی از سموم کافی است، اما بین کوتاه شدن عمر سم و بالارفتن درجه قلیائیت آب رابطه مستقیم وجود دارد یعنی هر چه pH بالاتر برود جریان هیدرولیز هم سرعت بیشتر می‌گیرد. این جریان بیشترین تاثیر را طی یک فرایند شیمیایی بر روی سموم گروه ارگانو فسفره و کاربامات‌ها می‌گذارد ولی این مورد به صورت یک قاعده عمومی تلقی شده و ضمن تاثیر گذاری بر گروه‌های دیگر سموم به بعضی از سموم نیز اثر نداشته و یا کم اثر می‌باشد. می‌تواند متغیر باشد، مخصوصا در آبهای جاری علاوه بر تغییرات فصلی ممکن است تغییرات روزانه هم داشته باشد. افزایش درجه pH عمر سموم را کم نموده، لذا در شکایات مطرح شده از بی اثر بودن سموم هم وارد این مهم را باید در نظر داشت.

سرعت و شدت تجزیه شدن سموم در محیط‌های بازی تحت تاثیر عوامل زیر می‌باشد:

• حساسیت سموم نسبت به تجزیه شدن
• مدت زمانی که سموم در محیط قلیایی ( pH بالاتر ) قرار می‌گیرند .
• درجه حرارت سم رقیق شده

اهمیت آب مورد استفاده در سموم

هر چه pH بالاتر باشد (یعنی محیط قلیایی تر باشند) به همان نسبت سرعت تجزیه شدن نیز بالاتر می‌رود . هر واحد افزایش PH سرعت تجزیه شدن تا ۱۰ برابر افزایش می‌بیابد.

برای مثال اگر سم در مخزن سمپاش برای مدت طولانی (مثلا از شب قبل) مانده باشد قبل از اینکه بخواهیم سمپاشی را انجام دهیم، حدود ۵۰٪ از ماده موثره سم تجزیه شده و از بین رفته است.

در اکثر کشورها اهمیت زیادی برای این موضوع قائل هستند و دائماً تولیدکنندگان توصیه‌های ذیل را به مصرف کنندگان گوشزد می‌نمایند که :

pH آب مورد استفاده برای سم‌پاشی را کنترل نمایید. درجه حساسیت سم مورد استفاده خود به آب قلیایی را از روی برچسب سم بخوانید و به آن توجه کنید و یا از افراد آگاه بپرسید . در صورت امکان بروز خطر و حساسیت بالا از سموم مکمل که قلیایی را خنثی می‌کند، استفاده نمایید. سریع ترین و کم هزینه ترین راه برای تعیین pH استفاده از کاغذ‌های تورنسل است اما در شرایط حساس باید از آزمون آب در آزمایشگاه‌های مجهز بهره گرفت. با متعادل نگه داشتن pH و تنظیم آن در مخلوط سمپاش می‌توان از هیدرولیز سموم و کاهش اثر بخشی آنها جلوگیری کرد. برای این منظور از عامل بافری استفاده می‌کنند. عامل بافری محلولی شیمیایی است که pH مخلوط سم را در هنگام ترکیب شدن در مخزن سم‌پاشی متعادل و ثابت نگه می‌دارد و از سرعت هیدرولیز سموم جلوگیری کرده و ماندگاری ماده موثره سموم در مجاورت با آب را افزایش می‌دهد. برخی از این بافرها مخلوط را اسیدی و برخی دیگر محیط را قلیایی می‌کنند تا pH به حد ایده آل برسد.

از دیگر عواملی که می‌تواند در تغییر pH موثر باشد، درجه حرارت، انحلال پذیری، منبعی که آب از آنجا استخراج می‌شود و ترکیباتی است که در تانک سمپاشی به مخلوط سم اضافه می‌گردند. اثر درجه حرارت در گروه تالونیل‌ها اثبات شده است به این صورت که هر چه درجه حرارت بالاتر رود سرعت هیدرولیز در این گروه افزایش می‌یابد. به استناد گزارشات مختلف به نظر می‌رسد اکثر آب‌های کشاورزی کشور قلیایی باشند و گاهی pH آب اعداد ۸ تا ۹ را نشان می‌دهد که این عامل باید در هنگام استفاده از سموم مد نظر قرار گیرد اما pH آب نباید تا حدی اسیدی شود که هنگام محلول پاشی موجب سوختگی در برگ‌ها شود. افزودن ترکیباتی مثل کلرید کلسیم به مخزن سمپاشی نیز pH مخلوط را به سمت قلیایی شدن تغییر می‌دهد بنابراین در هنگام استفاده از چنین ترکیباتی باید یه این موارد توجه داشت. با توجه به تحقیقات انجام گرفته مناسب ترین pH برای استفاده از سموم در حدود ۵ تا ۶ است ولی باید به این موضوع نیز توجه داشت که سمومی که در آنها فلز مسی حضور دارد در این محدوده اسیدی موجب مسمومیت گیاه و از بین رفتن آنها شود که در این شرایط باید از یک سورفکتانت استفاده نمود. با در نظر گرفتن مطالب فوق، با تنظیم pH می‌توان موجبات افزایش اثر بخشی سموم را فراهم نمود که این امر باعت کاهش استفاده از سموم و کاهش آلودگی آبها و محیط زیست می‌گردد همچنین در هزینه و زمان صرف شده جهت این امور صرفه جویی می‌شود. میزان مصرف عامل بافری به pH آب بستگی دارد. استفاده بیش از حد آن باعث اسیدی شدن محیط و در نتیجه مسمومیت گیاه می‌شود.

انتخاب غیر صحیح علف‌کش، میزان مصرف ناکافی علف‌کش، کاربرد غیراصولی دستگاه سم‌پاش، سم‌پاشی در زمان نامناسب یا سم‌پاشی در شرایط نامساعد آب و هوایی یا پیش‌بینی نشده می‌باشد. عاملی که اغلب نادیده گرفته می شود یعنی (کیفیت آب مورد استفاده در سمپاشی علف‌کش) را می‌توان برشمرد. کشاورزان معمولا آب در دسترس آبیاری را به عنوان حلال علف‌کش‌های محلول در آب، در مخازن سم‌پاش‌ها مورد استفاده قرار می‌دهند. بنابراین، کیفیت آب مورد استفاده در مخازن سمپاش می‌تواند کارایی علف‌کش‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

از عوامل کیفیت آب در این خصوص که بر جذب و انتقال برخی علف کش‌ها تاثیر می‌گذارد. می‌توان به سختی آب، اسیدیته (pH )آب، میزان یون بی‌کربنات، کدورت آب، مواد آلی و سایر مواد موجود در آن اشاره داشت. آب عمده ترین حامل علفکش‌ها محسوب میشود که کیفیت آن نقش مهمی در کارایی آنها ایفا می‌کند. علفکش‌های با خاصیت اسیدی ضعیف مثل گلایفوسیت، پاراکوات، کل تودیم و توفوردی ترکیباتی هستند که وقتی در آب حل شوند یون H را به‌کندی آزاد می‌کنند. بخشی از مولکول‌های این علفکش‌ها پس از اختلاط با آب، یونیزه نمی‌شود و راحت‌تر از بخش یونیزه شده توسط اندام هوایی گیاهان جذب می‌شود. بخش یونیزه شده دارای بار منفی است که می‌تواند با کاتیون‌‌های دارای بار مثبت در محلول اتصال بر قرار کند که بسته به نوع کاتیون پیوند یافته، جذب علفکش افزایش یا کاهش خواهد یافت.

کاتیون‌های کلسیم، منگنز و روی از عوامل اصلی کاهش کارایی علف‌کش‌های اسید ضعیف هستند. کاتیون‌های مذکور به مولکول‌های دارای بار منفی علفکش متصل می‌شوند و از کارایی آنها کاسته و گاهی آن‌ها را بی‌اثر می‌کنند. غلظت بالای املاح فوق به همراه pH بالا این فرآیند را تشدید می‌کنند. در واقع pH بالا باعث یونیزه شدن بیش تر علفکش شده و امکان اتصال این کاتیونها را فراهم می‌سازد. کارایی ستوکسیدیم در محلولی که غلظت املاح کلسیم و سدیم آن بالا بود در pH 5/3 کاهش نیافت اما با افزایش pH به ۷ کارایی علف‌کش کاهش معنی‌داری نشان داد. در بسیاری از علفکش‌های با خاصیت اسیدی ضعیف در آب‌های سخت، ناگزیر به استفاده از مواد افزودنی تعدیل کننده آب هستیم. مواد افزودنی ترکیباتی هستند که به‌منظور تسهیل اختلاط و کاربرد یا تأثیرگذاری علفکش، به‌هنگام سم‌پاشی به فرمولاسیون علفکش افزوده می‌شوند و سبب به حداقل رسیدن واکنش یون‌های موجود در آب با علف‌کش‌ها یا جلوگیری از انجام آن می‌شوند.

تاثیر سولفات آمونیم، نیترات آمونیم، نیترات امونیم اوره:

سولفات آمونیم (NH₄)₂So₄، نیترات آمونیم)  (NH₄NO₃و یا نیترات آمونیم اوره )کود نیتروژن مایع ۲۸ درصد محتوی نیترات آمونیم و اوره(، چند نوع افزودنی از ترکیبات آمونیمی هستند که تأثیر مثبت آنها در افزایش کارایی علفکش‌ها، در بسیاری‌از آزمایش‌ها به اثبات رسیده است. مهمترین و مؤثرترین آنها، سولفات آمونیوم است که به اختصار توضیح داده می‌شود. توانایی سولفات آمونیوم به عنوان یک ماده افزودنی برای برطرف‌کردن‌ برخی ازناسازگاری‌های علفکش‌ها در آب سخت، خاصیتی پذیرفته شده در بین محققین است . بطوریکه سولفات آمونیوم موجب افزایش جذب و بهبود کارایی علفکش‌های گلایفوسیت؛ ستوکسیدیم، ایمازتاپیر، فورام سولفورون، تیفن‌سولفورون متیل، پنوکسولام، نیکوسولفورون شده است. ثابت شده است که حتی افزودن سولفات آمونیوم ‌به آب غیر سخت در مخزن سمپاش، در تیمار علفهای هرزی مانند گاوپنبه و مرغ که دارای مقدار بالای کلسیم در فضای بین سلولی خود هستند کارایی علفکش گلایفوسیت را نیز افزایش می‌دهد. درمورد علفکش گلایفوسیت، نمک ایزوپروپیل آمین گلایفوسیت درآب به دو قسمت آنیون گلایفوسیت و کاتیون ایزوپروپیل آمین یونیزه می‌شود. در آب سخت، کاتیون‌های کلسیم، منیزیم، سدیم و آهن به آنیون گلایفوسیت متصل می‌شوند و مانع از اثر آن روی آنزیم EPSPS می‌شود. کاتیون آمونیوم به آنیون گلایفوسیت متصل شده و باعث ممانعت از اتصال کاتیون‌های آب سخت می‌شود و عمل گلایفوسیت برروی آنزیم بطور طبیعی انجام می‌پذیرد. افزودن سولفات آمونیوم در تمام موارد منجر به افزایش اثر علفکش‌ها نمی‌شود. ساز و کار برطرف کردن اثر کاهندگی و فواید مواد افزودنی آمونیومی، با توجه به نوع علف‌کش و گونه گیاهی متفاوت است. گونه‌های علف هرز از نظر ترکیب یونی تفاوت‌های‌ بسیار زیادی با یکدیگردارند. بنابراین، اثر زیستی اسیدیته و مواد افزودنی در بین گونه‌ها با هم متفاوت خواهد بود.

مرور منابع مختلف نشان داد که ترکیبات آمونیوم، معمولا اثر هم‌افزایی برکارایی علفکش‌های پس‌رویشی دارند. با این وجود، اثرات کاهنده نیز گزارش شده است. در آزمایشی اضافه شدن سولفات آمونیوم و نیترات آمونیوم به مخزن سمپاش، به ترتیب اثرات سختی و قلیایی بودن محلول علفکش را کاهش داده و سبب بهبود کارایی نیکوسولفورون در کنترل علف‌های هرز سوروف و گاو پنبه شدند. نیترات آمونیوم دارای توانایی غلبه بر اثر بازدارندگی بی کربنات سدیم مخزن سمپاش روی کارایی علفکش‌های گلایفوسیت و نیکوسولفورون است. طی آزمایشهای گلخانه‌ای ومزرعه‌ای ثابت کردند که کاتیون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب حامل برای سم‌پاشی، موجب کاهش کارایی علفکش توفوردی+ام سی پی آ در کنترل شیرین بیان می‌شود. نیترات آمونیوم اوره، کارایی علفکش‌ها روی برخی گونه‌های علف هرز را افزایش داده است. نیترات آمونیوم اوره، قادر به رفع اثرات کاهندگی مواد معدنی روی بسیاری ازعلف‌های هرزاست. یون نیترات همراه با یونهای آب سخت، تشکیل نمک را می‌دهد و مولکولهای علفکش حاوی آمونیوم راحت تر جذب گیاه می‌شود. مطالعات متعدد نشان دادهاند زمانیکه غلظت کاتیونها در آب مورد استفاده برای سمپاشی در حد متوسط باشد، مویان‌های غیر یونی در مقایسه با سایر مواد افزودنی از جمله سولفات آمونیوم از کارایی بالاتری در برطرف کردن اثرات سوء ناشی از سختی آب برخوردارند. این مویان‌ها بطور مستقیم بر اثر کاهنده کلسیم غلبه نمی‌کنند، بلکه با افزایش کارآیی گلایفوسیت، اثر کاهندگی را از بین می‌برند.

راه دیگر کاهش اثر کاهندگی ناشی از سختی آب بر کارایی علفکش‌ها، کاربرد اسیدهای آلی است. اسیدهای آلی به این دلیل مؤثر هستند که کاتیون‌ها با بخش منفی اسید ترکیبب شده و کاتیون‌های باردار مثبت را در محلول از بین می‌برند. یک اسید ضعیف مانند اسید سیتریک اتصال قوی‌تری ایجاد می‌کند و از این رو، در مقایسه با یک اسید قوی‌تر مانند اسید نیتریک یا هیدروکلریک، مؤثرتر خواهد بود. همچنین افزودن اسید آلی، اسیدیته محلول سم را کاهش می‌دهد؛ زیرا با این کار در واقع یون هیدروژن دارای بار مثبت را به محلول اضافه می‌کنیم. اسیدهای آلی را نیز مانند سولفات آمونیوم، پیش از افزودن علفکش به آب اضافه می‌کنند.

راه دیگر کاهش اثر کاهندگی ناشی از سختی آب بر کارایی علفکش‌ها، کاربرد اسیدهای آلی است. اسیدهای آلی به این دلیل مؤثر هستند که کاتیون‌ها با بخش منفی اسید ترکیبب شده و کاتیون‌های باردار مثبت را در محلول از بین می‌برند. یک اسید ضعیف مانند اسید سیتریک اتصال قوی‌تری ایجاد می‌کند و از این رو، در مقایسه با یک اسید قوی‌تر مانند اسید نیتریک یا هیدروکلریک، مؤثرتر خواهد بود. همچنین افزودن اسید آلی، اسیدیته محلول سم را کاهش می‌دهد؛ زیرا با این کار در واقع یون هیدروژن دارای بار مثبت را به محلول اضافه میکنیم. اسیدهای آلی را نیز مانند سولفات آمونیوم، پیش از افزودن علفکش به آب اضافه می‌کنند.

قلیاییت آب‌ها به‌دلیل وجود کربناتها، بی‌کربناتها، هیدروکسیدها و فسفاتها است و در این میان، کربنات‌ها بی‌کربنات‌ها نقش عمدهای ایفا می‌کنند ( بی‌کربناتها عامل اصلی قلیاییت به‌شمار می‌روند). اگر غلظت یون بی کربنات از ۵۰۰ قسمت در میلیون در آب تجاوز کند، موجب کاهش فعالیت برخی علفکش‌ها می‌شود. بی‌کربناتها فعالیت فرم آمینی علفکش توفوردی و باریک برگ کشهای متعلق به گروه (دیم)، مانند ترالکوکسیدیم،ستوکسیدم و کلتودیم را کاهش می‌دهند. غلظت زیاد بی‌کربنات سدیم، کارایی علفکش‌های توفوردی‌ آمین (نه فرم استری آن)، گلایفوسیت و دایکامبارا کاهش میدهد. مقدار بازدارندگی این ترکیب به غلظت آن در محلول سم بستگی دارد. چنانچه برای سمپاشی از این نوع آب‌ها استفاده شود، بایستی به‌جای فرم آمین علفکش توفوردی، از فرم استری آن استفاده کرد یا بهتر است به جای علفکش توفوردی از علفکش ام‌ سی ‌پی‌ آ استفاده شود؛ زیرا این علفکش در مقایسه با توفوردی حساسیت کمتری به یون بی‌کربنات دارد. حداکثر دز توصیه شده علف‌کش در دوره رشد علف ‌هرز که فعالیت بیشتری دارد استفاده کرد، تا بتوان بر اثرات آنتاگونیستی این یون غلبه کرد. کاربرد مویان غیریونی نیزمی‌تواند به‌عنوان راهکاری برای رفع قلیاییت آب در محلول سم، مؤثر واقع می‌شود. اما بهترین راه حل ممکن، افزودن چهار لیتر در هکتار سولفات‌آمونیوم مایع یا ۵/۰ لیتردر هکتار نیترات‌آمونیوم است که باعث رفع اثرات بازدارندگی یون بی‌کربنات بر مولکول‌های علفکش می‌شود. کاربری که اقدام به سم‌پاشی می‌کند، به‌طور معمول مسئول سرنوشت علف‌کش است. جهت ایمنی محصول و اثرپذیری علفکش، ترکیب باید در دز صحیح و حجم توصیه شده، استفاده شود. در مبارزه با علف‌‌های هرز، بایستی کیفیت آب به‌عنوان مهمترین حامل مایع برای کاربرد علفکش‌ها مدنظر قرارگیرد. تاثیر کیفیت آب بر کارایی علفکش‌ها، به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی علفکش‌ها بستگی دارد. عواملی چون سختی آب، اسیدته آب، میزان یون بی‌کربنات و کدورت آب، می‌توانند کارایی علفکش‌های اسیدی ضعیفی مانند گلایفوسیت، توفوردی‌آمین، ام‌سی‌پی‌آ، ستوکسیدیم، کلتودیم، نیکوسولفورون، سینوسولفورون، ایمازتاپیر، مزوتریون، بنتازون و گلوفوسینیت آمونیوم را تحت تاثیر قرار دهند. علفکش‌های دارای بنیان اسید ضعیف، در آب سخت یونیزه شده و به‌دنبال آن، یونهای فلزی جایگزین هیدروژن در مولکول‌های علف‌کش می‌شوند. در این صورت، نه تنها عبور آنها از کوتیکول گیاه مشکل میشود، بلکه جابه‌جایی این مولکول‌‌ها در بافت گیاه نیز به‌کندی انجام می‌گیرد. آب سخت به‌آب حاوی سطوح بالای کلسیم، منیزیم، سدیم وآهن گفته ‌می‌شود که همگی دارای بار مثبت بوده و توانایی برقراری پیوند با مولکولهای علفکش دارای بار منفی را دارند که منجربه کاهش کارایی آنها شوند. از طرفی، اسیدیته مناسب آب برای اکثر علفکش‌ها کمی اسیدی است. آب سخت و pH بالا، هر دو کاهش کارایی‌ علفکش‌ها یا اسیدی‌ضعیف‌ را سبب می‌شوند و باعث یونیزه شدن علفکش‌های اسیدی ضعیف می‌شود که به‌دنبال آن، مولکول‌های علفکش به کاتیون‌های آب سخت متصل شده و علفکش کارایی لازم را نخواهد داشت. با درنظر گرفتن این نکات، پیش از افزودن علفکش‌ها به آب مخزن سم پاش، ابتدا باید به خصوصیات فیزیک ‌و شیمیایی علفکش توجه کرد. در این خصوص، برچسب سم حاوی اطلاعات کاربردی مفیدی است. درصورتیکه علفکش قابل یونیزاسیون باشد و درگروه علفکش‌های اسیدی ضعیف قرار گیرد، بایستی درباره کیفیت آب مورد استفاده احتیاط بیشتری شود. در خصوص علفکش‌های حساس به سختی و اسیدیته آب، باید نمونه‌ای از آب مورد استفاده جهت تعیین وضعیت سختی و اسیدیته مورد آنالیز کیفی قرار گیرد. از این رو، تعیین غلظت نمک‌های آب بویژه کاتیون‌های کلسیم، منیزیم، پتاسیم، سدیم و آهن ضروری است.