Carbamates

Carbamaten zijn een groep chemische verbindingen die een carbamoylgroep (-NH-C = O) bevatten en worden veel gebruikt als insecticiden om planten tegen ongedierte te beschermen. Deze stoffen werken op het zenuwstelsel van insecten door het enzymacetylcholinesterase te remmen, wat leidt tot de accumulatie van acetylcholine bij zenuwuitgiften en het verstoren van zenuwtransmissie, wat verlamming en dood van de insecten veroorzaakt. Carbamaten hebben een breed spectrum van activiteit, waardoor ze effectief zijn tegen een breed scala aan insectenplagen.

Doelen en belang in de landbouw en tuinbouw

Carbamaten spelen een belangrijke rol in de landbouw door planten tegen ongedierte te beschermen en een gezonde groei van gewassen te waarborgen. Deze insecticiden worden vaak gebruikt om plagen zoals insecten te regelen die groenten, fruit, granen en andere gewassen beïnvloeden. Bovendien worden ze in de tuinbouw toegepast om sierplanten te beschermen tegen plagen zoals bladluizen, witvliegen en mijten.

Relevantie van het onderwerp

Het bestuderen van carbamaten en hun juiste toepassing is cruciaal voor effectieve ongediertebestrijding, het verminderen van het verlies van gewassen en het waarborgen van de gezondheid van planten. Inzicht in hun impact op insecten en ecosystemen, evenals het naleven van veilige toepassingsrichtlijnen, helpt bij het verminderen van milieurisico's en verbetert het beheer van de insecticide-weerstand. Te midden van toenemende weerstand tegen chemicaliën in ongedierte wordt het onderzoeken van alternatieve controlemethoden en het gebruik van geïntegreerde benaderingen in ongediertebestrijding steeds belangrijker.

Geschiedenis van carbamates

Carbamaten zijn een groep insecticiden die voor het eerst werden ontwikkeld in het midden van de 20e eeuw en snel populair werden vanwege hun effectiviteit en breed spectrum van activiteit tegen schadelijke insecten. Deze chemische verbindingen werden een belangrijk onderdeel van de landbouw en bosbouw, omdat ze effectieve bescherming boden tegen verschillende insectenplagen.

1. Vroeg onderzoek en ontdekkingen

De ontwikkeling van carbamaten als insecticiden begon in de jaren 1950. Tijdens deze periode begonnen chemici organische verbindingen met carbamidegroepen te verkennen met als doel nieuwe chemicaliën te creëren voor plantenbescherming. Een van de eerste significante stappen was de ontdekking dat chemicaliën zoals methomyl en carbaryl het zenuwstelsel van het insecten effectief kunnen beïnvloeden.

2. Ontwikkeling van de eerste commerciële producten

Carbamates trokken snel de aandacht van de agrarische en chemische industrie. In de jaren 1950 werden na succesvolle laboratoriumproeven de eerste commercieel beschikbare producten ontwikkeld, zoals Carbaryl, die in 1956 werd geregistreerd. Deze stof werd een van de meest populaire insecticiden en werd gebruikt om een ​​breed scala aan insectenplagen in de landbouw te bestrijden.

3. Uitbreiding van gebruik van carbamaat

In de jaren zestig en zeventig breidde het gebruik van carbamaten aanzienlijk uit. Deze producten werden een van de belangrijkste middelen voor plantenbescherming die in de landbouw werden gebruikt, vooral voor het beschermen van gewassen tegen ongedierte zoals erbuizen, kevers, vliegen en ander ongedierte. Carbamaten vertoonden een hoge efficiëntie en relatief lage toxiciteit voor planten, waardoor ze op grote schaal worden aangenomen in de landbouwpraktijk.

4. Veiligheids- en ecologische problemen

Ondanks hun hoge effectiviteit leidde het gebruik van carbamaten tot een reeks milieu- en toxicologische problemen. In de jaren zeventig en tachtig werd het duidelijk dat carbamaten niet alleen giftig konden zijn voor insecten, maar ook voor andere nuttige organismen zoals bijen en nuttige roofdieren. Dit wekte zich zorgen over hun impact op ecosystemen en biodiversiteit. Bovendien begonnen sommige carbamaten weerstand te veroorzaken bij insectenplagen, wat hun effectiviteit verder verminderde.

5. Moderne benaderingen en gebruik

Tegenwoordig blijven carbamaten een belangrijke klasse van insecticiden, maar het gebruik ervan wordt beperkt door factoren zoals veiligheidseisen en ecosysteembescherming. Modern onderzoek richt zich op het verbeteren van de veiligheid van het gebruik van carbamaat, het minimaliseren van hun impact op nuttige insecten en het ontwikkelen van strategieën om insectenweerstand tegen deze insecticiden te voorkomen. In sommige landen zijn strikte voorschriften ingevoerd om het gebruik van carbamaten te beperken vanwege hun milieurisico's en toxiciteit.

6. Weerstandsproblemen en innovaties

Na verloop van tijd begonnen insecten weerstand tegen carbamaten te ontwikkelen, wat een belangrijke uitdaging werd voor de bescherming van chemische planten. Tegenwoordig worden nieuwe, effectievere producten en geïntegreerde methoden voor ongediertebestrijding, waaronder carbamaten, actief ontwikkeld, met een focus op veiliger en duurzamer gebruik.

De geschiedenis van carbamates is dus een reis van hun eerste ontwikkeling en populariteit naar de realisatie van de noodzaak van een meer voorzichtige benadering van het gebruik van deze insecticiden.

Classificatie

Carbamaten zijn een klasse van organische verbindingen die zowel natuurlijke stoffen als synthetische analogen omvatten. Afhankelijk van de moleculaire structuur en chemische eigenschappen kunnen carbamaten als volgt worden geclassificeerd:

• Alifatische carbamaten-Moleculen met een koolstofback-ketens, zoals Carbaryl.
• Arylcarbamaten - carbamaten die een aromatische groep bevatten, zoals methomyl.
• Imidazoline- en triazoline-carbamaten-carbamaten die stikstofbattende heterocyclische structuren omvatten.

Deze classificaties helpen bij het definiëren van het werkingsbereik van de producten en hun stabiliteit tot afbraak.

1. Door werkingsmechanisme

Het werkingsmechanisme van carbamaten is gebaseerd op het blokkeren van de activiteit van acetylcholinesterase, een enzym dat acetylcholine afbreekt in de synapsen van het zenuwstelsel. Dit leidt tot de accumulatie van acetylcholine, verstoring van de transmissie van zenuwimpuls en verlamming van insecten.

Acetylcholinesteraseremmers: alle carbamaten werken door een soortgelijk mechanisme, waarbij acetylcholinesterase wordt geremd, dat de transmissie van de zenuwimpuls in het lichaam van de insect verstoort. Voorbeelden: Methomyl, Aldrin.

2. Door chemische structuur

Carbamaten kunnen worden geclassificeerd door de structuur van hun moleculen, die hun fysicochemische eigenschappen en specifieke activiteit bepalen.

Alifatische carbamaten: deze verbindingen hebben een koolwaterstofketting bevestigd aan een carbamylgroep. Voorbeeld: methomyl.

Aromatische carbamaten: deze verbindingen bevatten aromatische ringen, die hen speciale eigenschappen geven. Voorbeeld: fenoxycarb.

3. Door type actie

Carbamaten kunnen contact of systemisch handelen, afhankelijk van hoe ze het lichaam van de insect betreden.

Neem contact op met carbamates: deze stoffen werken op direct contact met insecten. Voorbeeld: methomyl.

Systemische carbamaten: dit zijn stoffen die planten binnendringen en zich door hun weefsel verspreiden, wat insecten beïnvloedt die zich voeden met plantensap. Voorbeeld: carbofuran.

4. Door de duur van de werking

Carbamaten kunnen verschillen in de duur van hun effecten, die hun effectiviteit voor langdurige of kortetermijnactie bepalen.

Langewerkende stoffen: deze insecticiden bieden bescherming voor planten tegen ongedierte gedurende enkele weken of maanden. Voorbeeld: carbofuran.

Kortwerkende stoffen: deze insecticiden vereisen frequente herapplicaties omdat hun effect snel verdwijnt. Voorbeeld: methomyl.

5. Per toepassingsgebied

Carbamaten worden veel gebruikt in de landbouw, tuinbouw en voor het beschermen van de menselijke gezondheid tegen insectenvectoren van ziekten. Ze kunnen worden geclassificeerd door hun gebruiksgebied:

Landbouwcarbamaten: deze insecticiden worden gebruikt om verschillende gewassen tegen insectenplagen te beschermen. Voorbeeld: Carbofuran, Aldrin.

Carbamaten voor het beschermen van de menselijke gezondheid: deze stoffen worden gebruikt om ziektevectoren zoals muggen, vlooien en bedwantsen te elimineren. Voorbeeld: methomyl.

Carbamaten voor huishoudelijk gebruik: deze insecticiden worden gebruikt voor het beheersen van insecten in residentiële gebouwen. Voorbeeld: Sevin.

6. Door toxiciteit

Carbamaten kunnen variëren in toxiciteit voor mensen, dieren en de omgeving, die hun veilige gebruik beïnvloeden:

Zeer giftige stoffen: deze insecticiden hebben een hoge toxiciteit voor mensen en dieren, dus speciale voorzichtigheid is vereist bij het gebruik ervan. Voorbeeld: Aldrin.

Matig giftige stoffen: carbamaten van gemiddelde toxiciteit, die veiliger zijn maar nog steeds voorzorgsmaatregelen vereisen. Voorbeeld: methomyl.

Lage toxiciteitsstoffen: deze stoffen hebben een relatief lage toxiciteit en kunnen worden gebruikt met lagere gezondheidsrisico's. Voorbeeld: Sevin.

7. Per toepassingsmethode

Carbamaten kunnen variëren door hoe ze worden toegepast op planten en in agronomie:

Sprayable stoffen: deze insecticiden worden toegepast op planten in de vorm van oplossingen of emulsies. Voorbeeld: methomyl, Aldrin.

Bodembehandelingsstoffen: deze insecticiden worden gebruikt om planten te beschermen tijdens het planten of groei. Voorbeeld: carbofuran.

Werkingsmechanisme

• Hoe insecticiden het zenuwstelsel van het insecten beïnvloeden:

Carbamaten remmen de werking van acetylcholinesterase, een enzym dat verantwoordelijk is voor het afbreken van acetylcholine in de zenuwsynapsen. De accumulatie van acetylcholine veroorzaakt langdurige stimulatie van zenuwcellen, wat leidt tot verlamming en dood van het insect. Dit effect is kenmerkend voor alle carbamaatinsecticiden.

• Effect op het insectenmetabolisme:

Carbamaten beïnvloeden ook het metabolisme van insecten door hun vermogen om energie en voedingsstoffen te verwerken te verstoren. Dit leidt tot storingen in de organen die beweging, spijsvertering en ademhaling regelen.

• Voorbeelden van moleculaire werkingsmechanismen:

Een voorbeeld van een moleculair mechanisme is de remming van acetylcholinesterase-activiteit, die de normale zenuwimpulsoverdracht voorkomt. Dit veroorzaakt verlamming omdat de impuls niet langs de zenuwvezels kan reizen, waardoor de coördinatie van de bewegingen van het insect wordt verstoord.

• Verschil tussen contact en systemische effecten:

Carbamaten kunnen beide contactwerking vertonen, waarbij ongedierte direct sterft bij contact met het insecticide en systemische werking, waarbij het insecticide wordt geabsorbeerd door het vasculaire systeem van de plant en ongedierte beïnvloedt die erop voedt.

Voorbeelden van producten in deze groep

Voorbeelden van carbamaatinsecticiden zijn onder meer:

• Carbaryl (Carbaryl)-Een van de meest bekende en veelgebruikte producten voor het beheersen van verschillende plagen zoals insecten, bladluizen, vliegen en andere.
• Methomyl (methomyl) - Effectief tegen een breed spectrum van ongedierte, inclusief de Colorado-aardappelkever en vliegen.
• Oxamyl (oxamyl) - Gebruikt om gewassen zoals aardappelen en groenten te beschermen.

Voor- en nadelen

Voordelen van carbamaten zijn onder meer hun hoge effectiviteit tegen de meeste insectenplagen en relatief lage toxiciteit voor mensen en dieren bij het volgen van instructies. Ze hebben echter nadelen zoals kortetermijnactie, het potentieel voor weerstand in insecten en gevaar voor gunstige insecten, waaronder bijen en roofzuchtige insecten.

Milieu-impact

• Impact op nuttige insecten:

Hoewel carbamaten effectief zijn tegen ongedierte, kunnen ze toxische effecten hebben op nuttige insecten zoals bijen en lieveheersbeestjes. Dit kan ecosystemen verstoren en bestuiverspopulaties verminderen.

• Restniveaus van insecticiden in bodem, water en planten:

Carbamaten kunnen in de bodem en planten blijven en problemen veroorzaken met resterende concentraties van insecticiden in producten en waterlichamen. Dit kan een risico vormen voor de gezondheid van mensen en dieren.

• Fotostabiliteit en afbraak van insecticiden in de natuur:

Carbamaten hebben een relatief hoge fotostabiliteit, wat betekent dat ze in de omgeving kunnen aanhouden, zelfs wanneer ze worden blootgesteld aan zonlicht. Ze degraderen echter uiteindelijk af, hoewel dit proces lang kan duren.

• Biomagnificatie en accumulatie in voedselketens:

Net als andere chemicaliën kunnen carbamaten zich ophopen in voedselketens, wat leidt tot biomagnificatie, vooral in aquatische ecosystemen. Dit kan langetermijneffecten hebben op dieren en planten.

Insectenweerstand tegen insecticiden

• Oorzaken van weerstand:

Weerstand in insecten treedt op als gevolg van herhaald gebruik van insecticiden uit dezelfde groep, wat leidt tot de evolutionaire selectie van resistente individuen.

• Voorbeelden van resistent ongedierte:

Voorbeelden zijn weerstand in ongedierte zoals bladluizen, witvliegen en verschillende soorten van de aardappelkever van Colorado.

• Methoden om weerstand te voorkomen:

Om weerstand te voorkomen, worden methoden zoals het afwisselen van verschillende klassen, het gebruik van gecombineerde producten en het toepassen van geïntegreerde besturingsmethoden, waaronder biologische en mechanische controle, aanbevolen.

Veiligheidsrichtlijnen voor het gebruik van insecticiden

• Voorbereiding van oplossingen en dosering:

Carbamaatoplossingen moeten strikt worden bereid volgens de instructies om overconcentratie van chemicaliën te voorkomen. Onjuiste doseringen kunnen leiden tot ineffectieve behandeling of toxiciteit voor planten.

• Gebruik van beschermende apparatuur:

Beschermende apparatuur zoals handschoenen, maskers en bril moeten worden gedragen om contact met de chemische stof te voorkomen.

• Aanbevelingen voor plantenbehandeling:

Optimale omstandigheden voor behandeling zijn vroege ochtend- of avonduren wanneer zonne-activiteit minimaal is. Vermijd regenachtig weer om te voorkomen dat het product van planten wordt afgewassen.

• Naleving van wachttijden voordat u het oogst:

De naleving van wachttijden helpt de accumulatie van resterende stoffen in producten te voorkomen, die schadelijk kunnen zijn voor mensen.

Alternatieven voor chemische insecticiden

• Biologische insecticiden:

Het gebruik van natuurlijke vijanden van ongedierte, zoals entomofagen, bacteriële en schimmelpreparaten, helpt de plaagpopulaties te beheersen zonder chemicaliën te gebruiken.

• Natuurlijke insecticiden:

Het gebruik van oliën, zoals neemolie of knoflookoplossingen kan een effectief alternatief zijn om planten tegen insecten te beschermen.

• Feromoonvallen en andere mechanische methoden:

Feromonen worden gebruikt om ongedierte aan te trekken en op te vangen, waardoor de behoefte aan chemische insecticiden wordt verminderd.

Voorbeelden van de meest populaire insecticiden in deze groep

Risico's en voorzorgsmaatregelen

• Impact op de gezondheid van mens en dier:

Ongecontroleerd gebruik kan leiden tot vergiftiging bij mensen en huisdieren, wat neurologische en andere ziekten veroorzaakt.

• Symptomen van insecticidevergiftiging:

Symptomen zijn hoofdpijn, duizeligheid, misselijkheid, braken, snelle hartslag en verlies van coördinatie.

• Eerste hulp voor vergiftiging:

Stop onmiddellijk contact met de stof, wassen wassen en huid, bel een arts en geef informatie over de stof.

Conclusie

Carbamaten zijn belangrijke insecticiden, maar vereisen zorgvuldig gebruik vanwege mogelijke gevolgen voor het milieu en ongediertebestendigheid.

• Herinnering om de veiligheidsrichtlijnen te volgen:

Goed gebruik van carbamaten helpt negatieve effecten op het milieu en de menselijke gezondheid te voorkomen.

• Oproep om veiliger en milieuvriendelijke ongediertebestrijdingsmethoden te gebruiken:

Het is belangrijk om actief te zoeken en veiligere en milieuvriendelijke methoden van ongediertebestrijding, zoals biologische controle en het gebruik van natuurlijke insecticiden te zoeken en te implementeren.

FAQ

1. Wat zijn carbamates?

Carbamaten zijn een groep insecticiden op basis van organische verbindingen die werken door het enzymacetylcholinesterase te remmen in het zenuwstelsel van insecten. Dit leidt tot de accumulatie van acetylcholine in zenuwsynapsen, het verstoren van de normale zenuwtransmissie en het veroorzaken van de dood van het insect.

2. Hoe beïnvloeden carbamaten het zenuwstelsel van het insecten?

Carbamaten remmen het enzymacetylcholinesterase, wat leidt tot de accumulatie van acetylcholine in zenuwuiteinden. Dit veroorzaakt langdurige stimulatie van zenuwcellen, die op zijn beurt de zenuwoverdracht verstoort, wat leidt tot verlamming en de dood van het insect.

3. Wat zijn de meest bekende en algemeen gebruikte carbamaten?

Enkele van de meest bekende carbamaten omvatten producten zoals Carbaryl, methomyl en oxamyl. Deze insecticiden worden gebruikt om een ​​breed scala aan ongedierte op landbouwgewassen en in de tuinbouw te regelen.

4. Hoe verschillen carbamaten van andere groepen insecticiden, zoals organofosfaten?

Carbamaten, zoals organofosfaten, remmen acetylcholinesterase, maar ze hebben een kortere werkingsduur, waardoor ze minder giftig zijn voor mensen en dieren in vergelijking met organofosfaten. Carbamaten worden ook vaker gebruikt voor meer gespecialiseerde toepassingen in de landbouw en tuinbouw.

5. Wat zijn de voordelen van carbamates?

Het belangrijkste voordeel van carbamaten is hun hoge effectiviteit tegen een breed scala aan ongedierte, waaronder insecten, mijten en andere geleedpotigen. Ze hebben een relatief lage toxiciteit voor mensen en huisdieren bij gebruik volgens instructies.

6. Wat zijn de nadelen van carbamaten?

De nadelen omvatten hun op korte termijn actie, het potentieel voor weerstand om zich te ontwikkelen in insecten, toxiciteit voor gunstige insecten (zoals bijen) en het risico op milieuverontreiniging door accumulatie in bodem en water.

7. Wat zijn de belangrijkste milieurisico's bij het gebruik van carbamaten?

Carbamaten kunnen gunstige insecten beïnvloeden, zoals bijen en lieveheersbeestjes. Bovendien kunnen ze zich ophopen in ecosystemen, het vervuilen van grond, water en planten, wat een gevaar vormt voor voedselketens en de gezondheid van ecosystemen in het algemeen.

8. Hoe kan insectenweerstand tegen carbamaten worden voorkomen?

Om weerstand te voorkomen, wordt het aanbevolen om tussen producten van verschillende klassen af ​​te wisselen, gecombineerde formuleringen te gebruiken en geïntegreerde methoden voor ongediertebestrijding toe te passen, zoals biologische en mechanische controle.

9. Welke voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen bij het aanbrengen van carbamates?

Bij het aanbrengen van carbamaten is het belangrijk om de precieze doseringen te volgen, beschermende apparatuur te gebruiken zoals handschoenen, bril en maskers en het tijdstip van de dag en weersomstandigheden voor plantenbehandeling te overwegen. Het is ook cruciaal om zich te houden aan de wachttijden voor het oogsten.

10. Zijn er alternatieven voor carbamates voor ongediertebestrijding?

Ja, alternatieven omvatten biologische insecticiden (zoals entomofagen, bacteriële en schimmelpreparaten), natuurlijke insecticiden (zoals neemolie, tabaksinfusies, knoflookoplossingen) en mechanische methoden, zoals feromoonvakken en fysieke plantenbescherming.