Методы определения концентраций фумигантов и их остаточных количеств

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент кадровой политики и образования Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный аграрный заочный университет

(ФГОУВПО РГАЗУ)

Курсовая работа

по дисциплине

«Биология карантинных вредителей и меры борьбы с ними»

Тема: Методы определения концентраций фумигантов и их остаточных количеств

Москва,

• Введение
• 1. Сведения о карантинных вредителях
• 1.1 Азиатская многоядная зерновка
• 1.1.1 Биология
• 1.1.2 Мероприятия по выявлению вредителя
• 1.1.3 Меры борьбы с вредителем
• 1.2 Грушевая огневка
• 1.2.1 Биология
• 1.2.2 Меры борьбы с вредителем
• 2. Комплекс защитных мероприятий
• 2.1 Фумиганты
• 2.1.1 Бромистый метил (СН3Вr)
• 2.1.2 Синильная кислота (HCN)
• 2.1.3 Фосфин (фосфористый водород, РН3)
• 2.2 Методы определения концентраций фумигантов и их остаточных количеств
• 2.2.1 Методика количественного определения бромистого метила в воздухе
• Выводы
• Список литературы
• Введение
• Не все вредители в равной мере распространены по земному шару. Есть вредители, свойственные лишь восточному полушарию и несвойственные западному, и наоборот. Некоторые вредители, встречающиеся теперь на всем земном шаре. Они расселялись по разным странам вместе с завозимыми продуктами питания, промышленными товарами, древесиной, упаковочным материалом и другими различными предметами. Время от времени то или иное насекомое захватывает новую территорию и приносит сельскому хозяйству убытки.
• Меры борьбы против различных вредителей различны. Они обыкновенно применяются на основе тех знаний, которыми мы располагаем в отношении образа жизни каждого данного вредителя.
• В целях своевременного выявления первичных очагов карантинных организмов, определения границ их распространения, систематическому обследованию подлежат сельскохозяйственные угодья, склады и территории предприятий, связанные с переработкой, хранением и реализацией подкарантинной продукции.
• При выявлении первичных и изолированных очагов на соответствующие территории накладывается карантин. Определяются обязательные к исполнению меры по их локализации и ликвидации, устанавливается перечень подкарантинной по данному виду продукции, регламентация ее использования и вывоза.
• В зонах широкого распространения карантинных объектов осуществляются мероприятия по снижению их вредности и предотвращению их дальнейшего распространения.
• Своевременно проведенные профилактические и ликвидационные мероприятия позволяют уменьшить опасность распространения карантинных видов вредителей и максимально снизить фитосанитарный риск.
• Целью данной работы является рассмотрение карантинных вредителей на примере азиатской многоядной зерновки и грушевой огневки и методов борьбы с ними.
• Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• 1. Изучить биологические, анатомо-морфологические особенности азиатской многоядной зерновки, а так же территории распространения, мероприятия по выявлению и борьбе с ней;
• 2. Рассмотреть биологические, анатомо-морфологические особенности грушевой огневки, а так же территории распространения, мероприятия по выявлению и борьбе с ней;
• 3. Изучить метод фумигации, как способ борьбы с сельскохозяйственными вредителями, рассмотреть основные вещества, применяемые для этого метода, и методы определения концентраций фумигантов и их остаточных количеств.
• 1. Сведения о карантинных вредителях
• Карантинный вредный организм — согласно законодательству Российской Федерации, это вредный организм, отсутствующий или ограниченно распространенный на территории; при этом под вредным организмом понимается растение любого вида, сорта или биологического типа, животное или болезнетворный организм любого вида, расы, биологического типа, способные нанести вред растениям или продукции растительного происхождения. Согласно действующему законодательству, федеральный орган исполнительной власти по обеспечению карантина растений (сейчас — Россельхознадзор) утверждает перечень карантинных объектов Федеральный закон от 15 июля 2000 г. № 99-ФЗ «О карантине растений». На данный момент действует Приказ от 26 декабря 2007 г. № 673 по Министерству сельского хозяйства РФ «Об утверждении перечня карантинных объектов», согласно которому составлен список вредителей, возбудителей болезней растений и сорняков, имеющих карантинное значение.
• 1.1 Азиатская многоядная зерновка
• Рис. 1. Азиатская многоядная зерновка (Callosobruchus analis L.)
• Азиатская многоядная зерновка входит в число карантинных организмов, не зарегистрированных на территории Российской Федерации. Изредка обнаруживается при карантинной инспекции зернобобовых культур и в запасах питания моряков иностранных судов. Распространена в Азии: Бирма, Индия, Ирак, неоднократно завозилась в страны Европы.
• Зерновка повреждает различные виды фасоли, бобы, горох, чечевицу, нут, вигну, акацию; азиатская многоядная зерновка наибольший вред приносит готовой продукции в складских помещениях.
• Распространяется во всех стадиях развития зараженными семенами бобовых.
• 1.1.1 Биология
• Азиатская многоядная зерновка (Callosobruchus analis L.) принадлежит к семейству Зерновки (Bruchidae), отряд Жесткокрылые или жуки (Coleoptera). Зерновки — мелкие жуки, усики у самца и самки едва доходят до середины тела, пильчатые. Голова и переднеспинка имеют буро — каштановый окрас, надкрылья светлее, красновато — бурые. Нижняя сторона свело — красновато — бурая, края темнее. Брюшко черновато — бурое. Опушение на голове и переднеспинка скудное, желтое, перед щитком густо — белого цвета. Усики светло — бурые, четыре первых членика конические, 5 — 10 пильчатые, слабо расширенные. Глаза глубоко выямчатые, черные. Переднеспинка коническая, ее передний край наполовину уже заднего. Щиток маленький, покрыт густым белым опушением. Надкрылья несколько укороченные, с 10 гладкими продольными бороздками и оставляют неприкрытым конец брюшка — пигидий. Рисунок надкрылий варьирует.
• Яйцо заостренно, овальной формы с широким передним и суженным заостренным задним концом. Небольшая ширина яйца в передней трети. Яйца приклеиваются к зерну при помощи липкого секрета. Длина яйца около 0,7 мм, небольшая ширина 0,4 мм.
• Личинка белая, изогнутая до 4 мм длиной; куколка молочно-белого цвета до 2,5 мм длиной Бей-Биенко, Г. Я. Общая энтомология. — М: Высшая школа, 1980. — 416 с.
• Жуки способны к перелетам, особенно активны в жаркое время. Плодовитость одной самки в среднем 78 яиц. Развитие происходит внутри семени. Эмбриональное развитие в среднем продолжается около 12 дней. Развитие личинки при 33 °C, в семенах фасоли 11,5 дня, в семенах нута 17,5 дня; в складах, как правило, зимует личинка. Максимально дает 9 — 10 генераций в год Приказ министерства сельского хозяйства Молдавской республики от 10 октября 2007 г. № 548 (САЗ 07−45) «Об утверждении инструкции по выявлению, локализации и ликвидации очагов азиатской многоядной зерновки в приднестровской молдавской республике». .
• 1.1.2 Мероприятия по выявлению вредителя
• С целью выявления карантинного вредителя азиатской многоядной зерновки и применения своевременных мероприятий по локализации и ликвидации очагов проводятся обследования зернохранилищ и посевов. Обследование зернохранилищ проводится до закладки зерна на хранение; зерно в хранилищах в период хранения подвергается обследованию ежемесячно. В начале проводят внешний досмотр зерна. Обращают внимание на просвечивающиеся округлой формы окошечки на зараженных зернах, а также выходные отверстия, что является признаком наличия в партии или образце вредителя; далее зерно высыпают из мешков (2−3 мешка выборочно) и внимательно просматривают их содержимое, выбирая поврежденные семена, затем отбирают средний образец для лабораторного анализа. Всех обнаруженных насекомых собирают в пробирки и отправляют на определение в лабораторию для подтверждения вида вредителя.
• Обследование посевов в период вегетации растений необходимо проводить: в период созревания бобов. Образцы бобовых культур с (вредителями) подозрением на зараженность помещают в пакеты. Собранный материал отправляют в лабораторию3.
• 1.1.3 Меры борьбы с вредителем
• В период вегетации основную роль в борьбе с азиатской многоядной зерновкой необходимо уделять профилактике: уборку бобовых проводить в максимально сжатые сроки, без потерь; по окончании обмолота при сортировании семян следует тщательно очистить тока и зерноочистительные машины, уничтожить отходы, не имеющие хозяйственной ценности; семена, собранные с зараженного участка, подлежат отдельному складированию, а на хозяйствующий субъект накладывается карантинное ограничение.
• Для защиты растений от азиатской многоядной зерновки применяются сертифицированные в установленном порядке химические, биологические и другие средства, прошедшие обязательные испытания Приказ министерства сельского хозяйства Молдавской республики от 10 октября 2007 г. № 548 (САЗ 07−45) «Об утверждении инструкции по выявлению, локализации и ликвидации очагов азиатской многоядной зерновки в приднестровской молдавской республике». .
• 1.2 Грушевая огневка
• Грушевая огневка входит в число карантинных организмов, ограниченно распространенных на территории Российской Федерации.
• Опасный вредитель почек, соцветий и плодов. Распространяется грушевая огневка с черенками, саженцами, а также с зараженными плодами в стадии яйца, гусеницы, куколки. Встречается в России на юге Дальнего Востока, в Японии, Кореи, Китае.
• Рис. 2. Грушевая огневка (Numonia pyrivorella L.)
• 1.2.1 Биология
• Грушевая огневка (Numonia pyrivorella L.) принадлежит к семейству Огневки (Pyralidae), отряд Чешуекрылые, или бабочки (Lepidoptera). Огневки — это бабочки серовато-беловатого цвета с фиолетовым оттенком. Длина тела взрослого насекомого около 12 мм, в размахе крыльев 14,5 — 21,5 мм. Голова, грудь и спина покрыты пепельно-фиолетово-бурыми полосками; голова с гладкими чешуйками. Передние крылья серые, черно-опаленные с пурпуровым отливом, с двумя поперечными полосами. Поперечная полоса у основания крыла неясная, размытая, почти черная, направлена перпендикулярно к внутреннему краю. За ней к наружному краю крыла следует пепельно-серое поле, ограниченное второй поперечной перевязью, проходящей ближе к наружному краю крыла. Почковидное пятно резко черное и изогнуто к основанию крыла. Бахрома серая, блестящая, с узкой темной линией посередине. Нижние крылья желтовато-серые, темные у края. Бахрома такого же цвета, без рисунка. Тело покрыто плотно прилегающими лоснящимися чешуйками, более светлыми с нижней стороны тела. На конце брюшка имеется пучок волос, образующий кисть, хорошо заметную у самца и слабее выраженную у самки.
• Огневка в Приморье дает первое поколение. Гусеницы второго возраста зимуют внутри листовых почек в белом шелковистом коконе. У основания почек после вбуравливания вредителя (конец июля-начало августа) наблюдается скопление экскрементов. Весной, в период распускания почек и бутонизации, вредитель из мест зимовок переходит на неповрежденные почки, позднее внедряется под чешуйки цветочных почек, скрепляя их паутинкой, затем переходит в основания соцветий, выедая их сердцевину. Поврежденные соцветия особенно хорошо заметны в период цветения, поскольку увядая, становятся бурыми. После окончания цветения, в конце мая — начале июня, гусеницы переходят на завязь, а затем проникают в молодые плоды, внутри которых выедают семенную камеру и мякоть. Перед окукливанием гусеница прочно прикрепляет плодоножку поврежденного плода к побегу белой паутинкой. Плоды отстают в росте, чернеют и остаются на дереве (иногда до следующего года). Окукливаются перезимовавшие гусеницы в плодах с конца июня до середины июля. Головной конец куколки находится у лётного отверстия, над которым гусеница делает козырёк, покрытый белой паутинкой. Вылетевшие бабочки (середина июля — начало августа), откладывают яйца на почки, отродившиеся гусеницы вбуравливаются в них и зимуют Бей-Биенко, Г. Я. Общая энтомология. — М: Высшая школа, 1980. — 416 с.
• 1.2.2 Меры борьбы с вредителем
• Для профилактики и борьбы с вредителем используется комплекс мер: Запрещение завоза саженцев и черенков груши из районов распространения вредителя без разрешения местной карантинной инспекции. Обеззараживание карантинного материала, высадка его в карантинном питомнике. Опрыскивание весной в период перехода гусениц в бутоны и плоды инсектицидами, применяемыми в садах против грызущих вредителей.
• 2. Комплекс защитных мероприятий
• 2.1 Фумиганты
• Фумиганты — пестициды, применяемые в газоили парообразном состоянии (или выделяющие газообразное действующее в-во во время применения). Используют для уничтожения насекомых, грызунов и др. вредителей в продовольственных запасах, складских помещениях, транспортных средствах, теплицах, а также для обработки семян, растений (под укрытием) и почвы.
• Выбор фумиганта, его концентрация, продолжительность действия и способ фумигации (обработка ядовитыми газами, парами, аэрозолями) зависят от его активности, способности адсорбироваться и безвредности для обрабатываемых объектов.
• Практическое применение находят: для фумигации зерна — PH3, выделяющийся из фосфида алиминия при гидролизе последнего влагой воздуха, метилбромид CH3Br, хлорпикрин CCl3NO2, металлилхлорид CH2=C (CH3)CH2Cl, дихлорэтан ClCH2CH2Cl; для обработки продуктов питания (особенно в вакуумированных камерах) — этилени пропиленоксиды, CH3Br. Для обработки цитрусовых деревьев и чайных кустов (под укрытием) иногда используют HCN. Для обеззараживания почвы применяют хлорпикрин, CH3Br, дихлорпропен ClCH2CH=CHCl, сероуглерод, 1,2-дибромэтан.
• Все фумиганты, как правило, высокотоксичны и особенно опасны в условиях применения. В связи с возросшими требованиями к безопасности использование ряда фумигантов в большинстве стран ограничено или запрещено Mallis A., Handbook of pest control, б ed., Cleveland. // J. Manual of fumigation for insect control. — Rome, 1982. — p. 947.
• Подкарантинная продукция подлежит обеззараживанию методом газации при ввозе на территорию Российской Федерации в пунктах пропуска через государственную границу Российской Федерации или в местах назначения при обнаружении в подкарантинной продукции карантинных вредителей растений согласно Перечню карантинных объектов и в целях предупреждения проникновения на территорию Российской Федерации карантинных вредителей растений из стран распространения карантинных объектов (профилактическое обеззараживание) Приказ министерства сельского хозяйства РФ от 29 августа 2008 г. № 414 (Д) «Об организации проведения работ по обеззараживанию подкарантинных объектов методом газации и работ по их дегазации».
• 2.1.1 Бромистый метил (СН3Вr)
• Ле-Гупиль первым сообщил о фумигационной ценности бромистого метила. Как фумигант для растений, овощей и некоторых фруктов бромистый метил приобрел широкую известность в 1930;х годах. Его широко применяли также как фумигант для хранящихся продуктов, мельниц, судов и железнодорожных вагонов благодаря его способности проникать в продукты при атмосферном давлении в концентрациях, летальных для насекомых. Он высокотоксичен для большинства стадий насекомых, повреждающих хранящиеся продукты. Исключением, по-видимому, является только стадия куколки.
• Бромистый метил расфасовывают в стальные цилиндры емкостью от 2 до 816 кг и в небольшие баллончики, содержащие 0,45 кг фумиганта. Бромистый метил не воспламеняется и не взрывается. Чистый бромистый метил не оказывает корродирующего действия на большинство металлов, но он реагирует со многими пластическими и органическими материалами.
• борьба зерновка огневка фумигант метил
• 2.1.2 Синильная кислота (HCN)
• Хотя синильная кислота была одним из первых веществ, которое применяли в качестве фумиганта для зерна, сухих зерновых продуктов и незагруженных хранилищ, ее использование сократилось в последние годы. Она сравнительно неплохо растворяется в воде, в которой она образует жидкую кислоту, что ограничивает сферу ее применения. Кроме того, в результате сильной сорбции она не проникает настолько глубоко в продукт, как это желательно для фумиганта.
• 2.1.3 Фосфин (фосфористый водород, РН3)
• Применение фосфина, генерируемого из фосфида алюминия, в качестве фумиганта для насыпей зерна было начато в Германии в 1937 г. Первоначально технология заключалась во введении пакетов с фосфидом алюминия в зерно. В 1950 г. начали применять новый состав в виде таблеток, состоящий из фосфида алюминия и карбоната аммония. В настоящее время фосфин получают из таблеток, состоящих из спрессованной смеси фосфида алюминия, карбоната аммония и парафина. Когда этот состав входит в контакт с влажным воздухом, происходит реакция с образованием фосфористого водорода, углекислого газа и аммиака. Углекислый газ и аммиак способствуют подавлению воспламеняемости фосфина. В виде остатка получается лишь гидроокись алюминия. При достаточном количестве влаги и температуре 25 °C таблетка разлагается в течение 36 ч.
• Фосфин — один из самых токсичных фумигантов для насекомых, повреждающих хранящиеся продукты. Эффективность фосфина увеличивается благодаря его низкой относительной молекулярной массе и низкой точке кипения — свойствам, которые обеспечивают быструю диффузию и его проникновение. Фосфин применяется путем равномерного распределения таблеток или гранул фосфида алюминия в зерне, когда оно засыпается в хранилище.
• 2.1.4 ДДВФ (дихлорвос, О, О-диметил-2,2-дихлоровинил фосфат)
• Этот фосфорорганический инсектицид часто называют фумигантом с остаточным действием. Он обладает свойствами контактного инсектицида с остаточным действием, но он быстро разлагается, так как гидролизуется при контакте с водой и имеет ограниченные фумигационные свойства. ДДВФ эффективен против домашних мух и комаров в очень низких концентрациях. При более высоких концентрациях этого инсектицида погибают различные бытовые насекомые, например тараканы, а также бабочки и жуки.
• Существуют различные способы получения ДДВФ в газообразной фазе. Поливинилхлоридные полоски, импрегнированные ДДВФ, постепенно выделяют его пары и в течение нескольких недель поддерживают летальные для вредителей концентрации.
• 2.2 Методы определения концентраций фумигантов и их остаточных количеств
• Остаточное количество ядохимикатов в продуктах питания и кормах возникает в результате применения фумигантов или инсектицидов, или в результате разложения их на метаболиты. Количество исходного вещества или его метаболитов зависит от ряда факторов, включая дозу и методику применения, температуру и влажность продукта, особенности хранилища и обращения с продуктом, способ переработки продукта и время между применением и отбором образца для исследования остатков.
• Эффективность фумигантов определяют два главных фактора — это скорость их диффузии в обрабатываемый продукт и сорбция фумиганта этим продуктом. Проникновение фумиганта в продукты происходит благодаря диффузии, естественного процесса выравнивания концентрации после впускания одного газа в другой. Допустимое остаточное количество (ДОК) бромистого метила, измеряемое в виде неорганического брома, составляет 50 мг/кг. Эти остатки бывают выше допустимого уровня, когда бромистый метил применяют в чересчур высокой дозе или если зерно обрабатывали бромистым метилом несколько раз.
• Фумигация при низкой температуре повышенными дозами для большей надежности борьбы с насекомыми может привести к уменьшению остатков бромидов по сравнению с меньшими дозами при более высоких температурах. Пшеница, подвергавшаяся фумигации в течение 48 ч, имела в 8 раз больше остатков, чем пшеница, которая обрабатывалась 2 ч. После повторной фумигации в течение 24 ч остатки бромидов увеличились на 65%.
• После фумигации фосфином в виде остатка сохраняются три вещества — фосфид алюминия, порошок гидроокиси алюминия и следы фосфата. В течение короткого периода времени фосфин превращается в безвредные фосфаты. В процессе переработки зерна остатки других двух веществ уменьшаются до очень низкого уровня.
• При фумигации пищевых продуктов таблетки или гранулы фосфина следует помещать в пакеты, чтобы они не контактировали с продуктом Берим Н. Г. Практическое руководство по применению ядохимикатов и гербицидов в растениеводстве. — М: Мир, 1987. — 352 с.
• 2.2.1 Методика количественного определения бромистого метила в воздухе
• Метод включает: сжигание пробы воздуха, содержащего бромистый метил, в специальной колонке с платиновой электроспиралью, приводящее к образованию молекулярного брома; поглощение продуктов сжигания 5%-ным раствором йодистого калия, оттитровывание выделившегося в результате реакции йода стандартным раствором тиосульфата натрия.
• Для определения малых концентраций бромистого метила (ниже 0,01 мг/л) лучше вместо титрования применять колориметрическое определение методом стандартных серий по индикатору крахмалу. При объемном определении чувствительность метола 0,01−0,008 мг бромистого метила на 1 л анализируемого воздуха. При колориметрическом определении чувствительность метода 0,003−0,005 мг бромистого метила на 1 л анализируемого воздуха в объеме колориметрируемой жидкости 2 мл. Метод не специфичен: свободные галогены и другие окислители мешают определению.
• При определении больших концентраций в газовую пипетку берется проба воздуха из помещения. Затем пипетка одним концом соединяется через трехходовой кран с пиролитической колонкой, а другим концом с тубусом бутылки для напорной жидкости. К нижней части пиролитической колонки присоединяется поглотитель с 2,5−3 мл 5%-ного раствора йодистого калия. Включается электрический ток и, после того как спираль в колонке достигает температуры красного каления, открывается нижний зажим газовой пипетки для поступления напорной жидкости.
• Осторожным поворотом трехходового крана регулируется ток анализируемого воздуха через колонку и поглотитель со скоростью 25−50 мл в минуту. При подходе напорной жидкости к нижнему патрубку трехходового крана последний перекрывается и выключается электрический ток. Поглотитель отсоединяется, и его содержимое количественно переносится в колбу для титрования объемом не более 150 мл. Выделившийся йод оттитровывается стандартным раствором тиосульфата натрия.
• Ошибка определения бромистого метила указанным методом для высоких концентраций 1,5% на 0,5 л анализируемого воздуха. Для концентраций порядка 0,01−0,001 мг/л ошибка определения возрастает до 20%.
• Для определения низких концентраций (ниже 0,01 мг/л) процесс проведения анализа не отличается от описанного выше для больших концентраций, но поглощение продуктов пиролиза производится в поглотителе с 1 мл 5%-ного раствора йодистого калия. Содержимое поглотителя количественно переносят в колориметрическую пробирку, в нее добавляют 2 капли 0,5%-ного стабилизированного раствора крахмала и после энергичного встряхивания окраску ее сравнивают со шкалой стандартов, приготовленной согласно таблице.
• Выводы
• 1. Изучены биологические, анатомо-морфологические особенности азиатской многоядной зерновки, а так же территории распространения, мероприятия по выявлению и борьбе с ней;
• 2. Рассмотрены биологические, анатомо-морфологические особенности грушевой огневки, а так же территории распространения, мероприятия по выявлению и борьбе с ней;
• 3. Изучен метод фумигации, как способ борьбы с сельскохозяйственными вредителями, рассмотрены основные вещества, применяемые для этого метода, и методы определения концентраций фумигантов и их остаточных количеств.
• Список литературы

1. Mallis A., Handbook of pest control, б ed., Cleveland. // J. Manual of fumigation for insect control. — Rome, 1982. — p. 947.

2. Бей-Биенко, Г. Я. Общая энтомология. — М: Высшая школа, 1980. — 416 с.

3. Приказ министерства сельского хозяйства Молдавской республики от 10 октября 2007 г. № 548 (САЗ 07−45) «Об утверждении инструкции по выявлению, локализации и ликвидации очагов азиатской многоядной зерновки в приднестровской молдавской республике».

4. Приказ министерства сельского хозяйства РФ от 29 августа 2008 г. № 414 (Д) «Об организации проведения работ по обеззараживанию подкарантинных объектов методом газации и работ по их дегазации»

5. Берим Н. Г. Практическое руководство по применению ядохимикатов и гербицидов в растениеводстве. — М: Мир, 1987. — 352 с.

6. Федеральный закон от 15 июля 2000 г. № 99-ФЗ «О карантине растений»