الإتجاهات الحديثة في علم المبيدات النانوية لمكافحة الآفات الزراعية

بقلم / أ.د. نادية حجازي نعمان

أعلن العملاق في تخصصه العلامة المصري  أ.د. خالد ياسين رئيس قسم سمية المبيدات للثدييات والأحياء المائية-المعمل المركزي للمبيدات – مركز البحوث الزراعية اليوم الاثنين 27 سبتمبر 2021 على العالم الإتجاهات الحديثة في علم المبيدات النانوية لمكافحة الآفات الزراعية .

وقال الدكتور ياسين :” أنه في إطار التطور العلمي الذي تتابعه وتأخذ به لجنة مبيدات الآفات الزراعية بمصر بوزارة الزراعة واستصلاح الاراضي لكونها مؤسسة علمية وتطبيقية ، أصبحت مرجعية  عالمية مصرية تهتم بدراسة علمية وفنية لاستخدام المبيدات النانوية الجديدة. وتتبنى اللجنة وتشجع العلماء في المجالات الحديثة من خلال لجانها وإدارتها المختلفة. وأحد من هذة الحهات الرئيسية هو المعمل المركزي للمبيدات بمركز البحوث الزراعية بما يضمه من خبراء و أقسام بحثية متميزة في هذا الاتجاه.

وأضاف ياسين للعالم أنه مع زيادة السكان في العالم تتزايد الجهود لتوفير الغذاء حيث ان معدل السكان سيتزايد بنسبة 48% بحلول عام 2050 (الامم المتحدة). تتزايد هذه الجهود في ظل التحديات بتناقص المساحات المنزرعة بسبب الزحف العمراني في بعض الدول ،لذلك تتكاتف الجهود للتوسع الرأسي من خلال زيادة الإنتاجية لوحدة المساحة وتعظيم كل السبل التى تؤدي الى زيادة الانتاج الزراعي.

وأوضح أ.د.خالد ياسين أن ذلك قد أدى إلى الزيادة المطردة في استخدام الكيماويات الزراعية (مبيدات-أسمدة -منظمات نمو ) إلى 66 مليار دولار بمعدل 4,5% سنويا. هذا الاستخدام نتج عنه مشاكل بيئية كثيرة وانعكاسات غير مرغوبه على صحة البشر. لذا تغيرت الاتجاهات في مكافحة الآفات ، لذلك نجد علوم النانوتكنولوجي قدمت تقنية حديثة لإنتاج مركبات وتجهيزات تعطي تحكم وانسياب فى المادة الفعالة بدرجة تزيد من الكفاءة الإبادة للآفات وبجرعات أقل عن مثيلاتها التجارية ، لذلك فان تحسين كفاءة الكيماويات في الصور النانوية سيقلل بدرجة ملموسة حجم الكيماويات الزراعية المستهلك على مستوى العالم.

وتابع العلامة المصري : أنه مما لاشك فيه تأكد هذا المفهوم بدراسات عديدة وضحت كفاءة هذه الصور النانوية في مكافحة الآفات المختلفة. على سبيل المثال Kah    واخرون 2018 وضحوا ان صور نانوية لمبيدات عديدة ادت الى زيادة الكفاءة الابادية ضد الآفات المختبرة بنسبة 20-30% مقارنتا بالصور التجارية و أكدت دراسات أخرى مميزات هذه الصور النانوية في الثبات البيئي وتقليل التحطم الضوئي والميكروبي وزيادة الارتباط البيولوجي للمادة الفعالة في مواقع التاثير داخل الآفة ، علاوة على تقليل الغسيل في التربة ومياة الصرف مما يقلل التلوث البيئي والتاثيرات الغير مرغوبة على الكائنات الحية الغير مستهدفة ايضا تقليل مستوى المتبقي على الحاصلات والثمار.

تتعدد المواد المستخدمة من تجهيزات المبيدات النانوية حيث ان المادة ال لذلك فان تحسين كفاءة الكيماويات في الصور النانوية سيقلل بدرجة ملموسة حجم الكيماويات الزراعية المستهلك على مستوى العالم.

وأكدت دراسات أخرى مميزات هذه الصور النانوية في الثبات البيئي وتقليل التحطم الضوئي والميكروبي وزيادة الارتباط البيولوجي للمادة الفعالة في مواقع التاثير داخل الآفة، علاوة على تقليل الغسيل في التربة ومياة الصرف مما يقلل التلوث البيئي والتاثيرات الغير مرغوبة على الكائنات الحية الغير مستهدفة ايضا تقليل مستوى المتبقي على الحاصلات والثمار.

تتعدد المواد المستخدمة من تجهيزات المبيدات النانوية حيث ان المادة الفعالة يتم تحميلها على بوليمرات من مصدر طبيعي تعطي خصائص حماية عالية للمادة الفعالة وتزيد الكفاءة الإبادية

تعددت صور المبيدات النانوية المحملة على بوليمرات مثل الكبسولات النانوية-النانوجيل- النانوفيبر والمستحلبات النانوية. ازداد الاهتمام بانتاج بوليمرات من مصادر طبيعية في الوقت الذي تتناقص فيه البوليمرات من مشتقات البترول ومنها على سبيل المثال الشيتوزان والذي ثبت فاعليته في تجهيز النانوجيل محمل عليه زيوت طيارة لها كفاءة عالية في مكافحة أفات الحبوب المخزونة. كذلك مادة السيبرمثيرين عند تحميلها على تربة دياتومية أعطت نتائج جيدة ضد الثاقبات في الذرة عن الصورة التجارية.

ايضا الالجينات من المواد التي لها خصائص عالية في انتاج مستحلبات وكبسولات نانوية ولها ايضا خصائص الانتشار. فوجد Kumar   واخرون 2014 ان تحميل مركب الايميداكلوبريد على الحبيبات النانوية لمادة الصوديوم الجينات اعطي كقاءة عالية ضد نطاط الأوراق في نبات الشوفان مقارنةً بالصورة التجارية.

من الاتجاهات الحديثة  أيضًا استخدام المواد النانوية كمادة حاملة للفرمونات الجنسية لمكافحة بعض الآفات حيث تتحكم في انسياب الفرمون بصورة ثابته بيئيا لمدة طويلة تعظم فترة المكافحة فاستخدام النانوفيبر والزيوليت النانوي محمل عليها فرمون سوسة البلح الاحمر (4 مىثيل-5-نانول) وايضا فرمون خنفساء نبات الكاكاو (ايثيل-4-ميثيل اوكتانوات) تم تطبيقهما بصور تجارية في الهند

وأثبتت أيضًا نجاحات عند تحميلها على جسيمات السيليكا النانوية حيث وصل ثبات الفرمون في التجهيزة الي 180 يوم من التطبيق ووصل معدل الجذب الى 160 فراشة/مصيدة. على الجانب الآخر فان مبيدات الحشائش المجهزة فى صور نانوية اعطت نتائج جيدة في مكافحة الحشائش ، وعلى سبيل المثال مركب الأترازين     والذي كان من أكثر المركبات إستخدامًا في الولايات المتحدة الأمريكية ولكن نتيجة للأضرار البيئية العديدة التى أحدثها تم إيقاف استخدامه لكن تجهيزه في صورة كبسولات نانوية من بوليمرات طبيعية أحدثت تحكم وانسياب بطيء للمركب مما زاد من الفاعلية بجرعات أقل من الصور التجارية السابقة.

أيضًا مركب الباركوات المحمل على شيتوزان اعطي انسياب بنسبة 90% خلال 24 ساعة مع عدم التاثير على الفلورا في التربة المعاملة (Namasivayam  واخرون 2014).

كذلك فإن السيليلوز النانوي له دور في تحسين الكفاءة الابادية لمعظم المركبات.

تعدد مزايا الصور النانوية للمركبات في مكافحة الآفات المختلفة جعل معظم الهيئات الدولية والمنوطة باستخدام الكيماويات الزراعية تسعي لوضع مرجعية لتطبيق واستخدام  مثل هذه المركبات.

لكن عدم اللايقين بتحديد الفعل السام وايضا الاثار الجانبية على البيئة والكائنات الحية الغير مستهدفة يعيق هذه الجهود خاصة ان الفعل الابادي يتم بجرعات صغيرة عن الصور التجارية بالتالى فان دراسات السمية البيئية المعتمدة حاليا للمركبات المسجلة قد لاتتناسب مع التجهيزات النانوية الجديدة فكان لابد من وضع تصور لمعايير جديدة تتناسب مع  هذا الاتجاة  مما يعطي منهجية واضحة لمتخذي القرار لتنفيذ الاستخدام دون أدنى مخاطر علي النظام البيئي وصحة البشر (OECD, 2012, 2016 ).

لكن يتم حاليًا تحديد ورسم التصورات الجديدة لمرجعية ثابتة لتسجيل مثل هذه المركبات النانوية بأليات تختلف عن ما يختص بالمركبات الحالية واستندت المرجعية الجديدة الى تقييم المادة الفعالة وايضا دراسات السمية للمواد المستخدمة في التجهيز النانوي بصورة منفردة وخلائط ايضا وتطبيق كل معايير تقييم مخاطر التعرض البيئي. ايضا في بعض المناطق من العالم مثل أسيا واستراليا فان هذه المرجعيات تختلف من دوله إلى أخرى ، لذلك لا يوجد حتي الآن بشكل قاطع مبيد نانوي في السوق العالمي. نجد ان معظم الدول تسعي لوضع معايير ولوائح لتسجيل مثل هذه المبيدات النانوية. ففي الاتحاد الاروبي فان معايير التسجيل الحالية للمواد المستخدمة في مكافحة الآفات لاتحتوي في قاعدة بياناتها على مواد نانوية.

علي سبيل المثال في الهند يتم حاليا وضع معايير جديدة لاستخدام مبيدات واسمدة نانوية في القطاع الزراعي (India Government 2019)

أما في استراليا فان الهيئة المختصة بتسجيل المبيدات الزراعية والبيطرية وضعت معايير لاستخدام مثل هذه المواد بناءا على المعايير الحالية لتقييم مخاطر التعرض للانسان والبيئة (Australian Government, 2014).

لذا وفي ظل رؤية مصر نحو التنمية الشاملة 2030 لتوفير غذاء أمن فان تطبيق مثل هذه التقنية في مكاقحة الآفات الزراعية يقدم وسيلة مكافحة جديدة بجرعات بسيطة من المبيدات مما يقلل مستوي المتبقي في الاغذية لذا يجب السير قدماً نحو مرجعية جديدة تتوافق والهيئات الدولية المنوطة بذلك.

يظل العالم المصري ياسين هو المتصدر  دائمًا في مجاله …أبقى الله علماء مصر ذخرًا لها وتقبل منهم كفاحهم البحثي العلمي وجعله في ميزان حسناتهم.

٢٠٢١/٩/٢٧