살충제

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배경

"살충제"라는 단어는 인류의 식량 공급을 위해 경쟁하거나 그렇지 않으면 바람직하지 않은 식물이나 동물을 죽이는 모든 장치, 방법 또는 화학 물질을 가리키는 광범위한 용어입니다. 살충제에는 살충제, 살진균제, 제초제, 살선충제(선충류, 기다란 원통형 벌레를 죽이는 데 사용됨) 및 설치류가 포함됩니다. 이러한 다양한 살충제 중에서 살충제는 더 길고 더 주목할만한 역사를 가지고 있습니다. 아마도 "해충"으로 분류된 곤충의 수가 다른 모든 동식물 "해충"을 합친 수를 훨씬 초과하기 때문일 것입니다. 따라서 이 기사에서는 농업용 살충제의 사용에 중점을 둡니다.

그들이 처음으로 농작물을 재배하기 시작한 이래(약 7000년 B.C. ) 이전에는 없었지만 인간은 곤충이 귀중한 농작물을 먹거나 파괴하는 것을 방지하는 방법을 고안했습니다. 일부 문화에서는 달의 특정 단계에서 심기 관행에 의존했습니다. 간접적으로 곤충 개체수를 낮게 유지한 다른 초기 농업 관행은 윤작 작물이었습니다. 작고 다양한 작물 심기; 자연 저항성 식물을 선택합니다. 사람들은 손으로 식물에서 벌레를 떼고 메뚜기를 쫓아내기 위해 소리를 냈다. 화학 물질도 초기에 사용되었습니다. 국화꽃(국화의 일종) 꽃잎을 으깨어 각각 중동, 로마, 중국에서 사용했다. 중국인들은 또한 개미와 같은 자연 포식자를 이용하여 바람직하지 않은 곤충을 먹습니다.

해충 방제에 대한 모든 시도는 흰가루병 영국을 침략했고 전염병은 대규모 유황 살포로 통제되었습니다. 미국 서부의 콜로라도 딱정벌레가 다음 표적이 되었습니다. 1877년까지 서부 정착민들은 파리 그린과 같은 수불용성 화학 물질을 사용하여 감자 작물을 보호하는 법을 배웠습니다. 데리아, 콰시아, 타르 오일과 같은 다른 살충제가 뒤를 이었습니다. 그러나 19세기 살충제는 약했습니다. 그들은 자연 포식자를 도입하거나 어떤 경우에는 멸종 위기에 놓인 식물을 더 저항성이 강한 대목에 접목함으로써 보완되어야 했습니다.

제2차 세계 대전까지 약 30개의 살충제가 존재했습니다. 전쟁 중 연구를 통해 DDT(디클로로-디페닐-트리클로로-에탄)가 생성되었으며, 이는 1874년에 합성되었지만 1942년까지 살충제로 인정되지 않았습니다. 1945년 클로르데인, 1951년 엔드린과 같은 다른 강력한 살충제가 곧 뒤따랐습니다. 독일에서 가스 연구를 통해 유기인 화합물이 생성되었으며, 그 중 가장 잘 알려진 것은 파라티온입니다. 이 새로운 살충제는 매우 강력했습니다. 추가 연구는 수백 가지 유기인 화합물을 산출했으며, 가장 주목할만한 것은 최근 캘리포니아에서 메드플라이에 대해 사용된 말라티온입니다.

1800년대까지 사람들이 상당히 큰 기계를 사용하여 개인 정원에 살포하기 시작했을 때 살충제는 일반적으로 손으로 살포되었습니다. 비행기는 1920년대까지 사용되지 않았고, 느리고 잘 통제된 저고도 비행은 1950년대까지 구현되지 않았습니다. 합성 살충제의 첫 번째 공중 살포에는 헥타르당 4000리터(헥타르는 2.47에이커)에 달하는 다량의 불활성 물질이 사용되었습니다. 이 양은 헥타르당 100~200리터로 급격히 줄어들었고, 1970년대에는 밭에 직접 적용되는 재료 자체(예:말라티온)의 헥타르당 0.3리터로 양을 줄였습니다.

살충제 제조에서 활성 성분은 먼저 화학 공장에서 합성됩니다. 다음으로, 포뮬레이터는 활성 성분을 담체(액체 농약의 경우 또는 불활성 분말 또는 건조 비료와 혼합합니다(분진 농약의 경우에는 병에 넣거나 포장합니다. 액체 농약은 대규모 작업의 경우 200리터 드럼 또는 20-리터 드럼)에 포장됩니다. 소규모 작업을 위한 리터 저그인 반면, 건조 제형은 5~10kg의 플라스틱 또는 플라스틱 안감 백에 포장할 수 있습니다.

오늘날, 약 900종의 활성 화학 살충제가 40,000종의 상업적 제제를 제조하는 데 사용됩니다. 환경 보호국(EPA)은 1960년에서 1980년 사이에 살충제의 사용이 두 배로 증가한 것으로 추정합니다. 현재 미국에서는 연간 3억 7,200만 킬로그램 이상이 사용되며 전 세계적으로 18억 킬로그램 이상이 사용됩니다.

원자재

살충제는 활성 성분과 불활성 성분으로 구성됩니다. 활성 성분은 해충을 죽이고 불활성 성분은 대상 식물의 분무 및 코팅을 촉진합니다. 그들은 또한 활성 성분만으로는 제공되지 않는 다른 이점을 제공할 수 있습니다.

활성 성분은 한때 천연 물질에서 증류되었습니다. 이제 그들은 대부분 실험실에서 합성됩니다. 거의 모두 석유에서 파생된 탄화수소입니다. 대부분의 살충제는 원하는 살충제에 따라 종류와 수에 따라 다른 요소를 포함합니다. 염소, 산소, 황, 인, 질소 및 브롬이 가장 일반적입니다. 불활성 성분은 살충제의 유형에 따라 많은 물질이 될 수 있습니다. 액체 살충제는 전통적으로 등유 또는 기타 석유 유분을 운반체로 사용했지만 최근에는 물이 등유를 대체하기 시작했습니다. 유화제(예:비누)도 활성 성분을 용매 전체에 고르게 분포시키기 위해 첨가됩니다. 분말 또는 먼지 살충제는 일반적으로 분쇄된 견과류 껍질 또는 옥수수 속대와 같은 식물성 물질, 규조토 또는 아타풀자이트와 같은 점토, 또는 베이스로서 활석 또는 탄산칼슘과 같은 분말 광물을 포함합니다. 농약이 잘 붙도록 농약을 받은 농부들은 살충제를 살포하기 전에 물로 희석합니다. 적용에는 소형 비행기로 농작물을 뿌리거나 스프링클러 또는 트랙터를 사용하는 것이 포함될 수 있습니다. 소규모 농부는 휴대용 분무기를 사용할 수도 있습니다. 식물이나 토양에 옥수수 전분이나 밀가루와 같은 물질을 첨가할 수 있습니다.

제조
프로세스

살충제 제조에는 최소한 세 가지 개별 활동이 포함됩니다. 활성 성분은 먼저 화학 공장에서 합성된 다음 동일한 장소에서 제제화되거나 제제자로 보내져 액체 또는 분말 형태를 제조합니다. 그런 다음 농약을 농부나 기타 인증된 살포자에게 보내면 농약을 밭에 적용하기 전에 희석합니다.

살충제 합성

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1 새로운 농약이 처음 개발되면 실험실에서 소규모로 제조됩니다. 물질이 실행 가능한 것으로 판명되면 공장에서 생산이 시작됩니다. 배치 또는 연속 제조는 사이클당 최대 500kg의 대량 생산을 보장합니다. 살충제 합성은 숙련된 화학자와 크고 정교한 실험실이 필요한 복잡한 화학 절차입니다. 기본 절차는 유기 분자를 변경하여 살충제를 형성하는 것을 수반합니다. 여기에는 여러 특정 시약 및 촉매가 포함될 수 있으며 종종 통제된 기후(예:특정 온도 범위 내)에서 발생해야 합니다. 일단 합성되면 활성 성분이 포장되어 조제기로 보내집니다. 액체 살충제는 탱크 트럭이나 200리터 드럼으로 운송할 수 있습니다. 활성 성분의 운송은 위험 물질 운송에 대한 모든 규정을 따릅니다.

살충제 조제

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2 조제자는 유효성분을 받아 적당량을 측정하여 액체 농약일 경우 담체와 혼합하고 분진 농약일 경우 불활성 분말 또는 건조 비료와 혼합한 다음 병에 넣거나 포장합니다. . 대규모 농부가 예상 고객인 경우 액체 농약을 200리터 드럼에 포장하거나 소규모 작업의 경우 20리터 용기에 포장합니다. 건조 제제는 5~10kg의 플라스틱 또는 플라스틱 안감을 댄 백에 포장할 수 있습니다. 유화 제제는 일반적으로 수송을 쉽게 하기 위해 농축되지만(활성 성분은 일반적으로 유화 농축액의 50%를 구성함) 과립 및 건조 살충제는 즉시 사용할 수 있습니다.

살충제 희석

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3 살충제는 요청하기 전에 짧은 시간 동안 저장될 수 있습니다. 운송 준비가 되면 예상되는 필요한 양을 농부에게 보내면 농부는 유화 농축액을 희석하여 원하는 양의 살충제를 만듭니다. 대부분의 경우 최종 제품은 원래 활성 성분의 0.5~1%로 구성됩니다. 이제 살충제를 사용할 준비가 되었습니다.

살충제 살포

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4 살충제를 살포하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 미국인들에게 가장 친숙한 방법은 농작물 살포이지만 일반적으로 그 사용은 넓고 평평한 지역으로 제한됩니다. 2000리터(또는 그 이상) 탱크를 실은 비행기가 들판 위로 날아가 붐에서 살충제를 뿌립니다. 붐은 여러 개의 스프링클러가 분사되는 길고 수평한 막대입니다. 또 다른 방법은 탱크와 붐을 트랙터에 부착하고 지면에 더 가깝게 분무하는 것입니다. 소농의 경우 가장 경제적인 분무 방법은 소형 탱크에 부착된 휴대용 분무기로 한 명 이상의 작업자를 사용하는 것입니다. 핸드 펌프는 어깨에 메고 다닐 수 있습니다. 탱크 용량은 약 3~12리터에 불과합니다. 약 200리터 용량의 소형 탱크도 사용됩니다. 살충제는 권총으로 살포됩니다. 적용되는 양의 대략적인 추정치는 헥타르당 150~300리터입니다.

품질 관리

살충제는 본질적으로 독성 물질입니다. 따라서 많은 관심이 안전에 집중되었습니다. 살충제 안전을 다루는 법률은 매우 엄격하며 앞으로 더욱 엄격해질 것입니다. 법적 제한 외에도 살충제는 다른 제조 제품과 마찬가지로 엄격한 품질 관리 기준을 따릅니다.

대부분의 대형 살충제 제조업체는 각 살충제의 효능, 유화, 밀도, 색상, pH, 입자 크기(먼지인 경우) 및 현탁액(액체인 경우)을 테스트하는 고도로 발달된 품질 관리 실험실을 보유하고 있습니다. 회사에서 하나 이상의 살충제를 제조하는 경우 제품의 신원도 확인해야 합니다. 살충제는 안정하고 적용하기 쉽고 보관하기 쉬워야 합니다. 유통 기한은 1년 이상 연장되어야 합니다. 가속 테스트에서는 살충제를 단기간 고온에 노출시킨 다음 효과를 확인합니다. 전형적인 살충제의 순도는 95%입니다. 라벨은 읽기 쉽고 모든 규정을 충족해야 합니다. 제조사는 원료, 유효성분, 제형, 포장 품목별로 파일을 보관하고 시료는 3년간 보관한다.

오늘날의 살충제는 적절히 사용하면 매우 안전합니다. 자신의 살충제를 사용하는 농부는 살충제를 구입하기 전에 미국 농업 확장국의 교육을 받고 주 농업부의 인증을 받아야 합니다. 상업용 애플리케이터도 교육을 받고 필기 시험을 통과해야 합니다.

대부분의 경우 희석을 의미하는 도포용 제제를 준비할 때 도포기는 라벨의 지시에 따라 보호복을 착용해야 합니다. 종종 이 보호복에는 앞치마 또는 작업복, 챙이 넓은 모자, 긴팔 셔츠, 긴 양말, 안감이 없는 네오프렌 또는 고무 장갑, 긴 바지, 신발 위에 착용하는 안감이 없는 네오프렌 또는 고무 장화가 포함됩니다. 일부 살충제의 경우 살포자는 고글 및/또는 호흡기도 착용해야 합니다.

추가 예방 조치로 적용 장비는 매번 사용하기 전에 보정됩니다. 분무기를 보정하기 위해 애플리케이터는 필드에서 거리를 측정한 다음 물과 같은 중성 물질로 분무합니다. 그런 다음 사용된 물의 양을 확인하여 적절한지 확인합니다. 또한 모든 장비가 균일하게 분사되는지 확인하고 마모된 장비는 즉시 교체합니다.

부산물/폐기물

살충제가 도입되었을 때 살충제는 작물 수확량을 늘리고 곤충 매개 질병을 줄이는 훌륭한 기술로 여겨졌습니다. 이것이 희망적인 신화라는 첫 번째 신호는 1950년대에 한 번 가졌던 것과 같은 효과를 내기 위해 살충제 양을 늘려야 한다는 발견이었습니다. 고요한 봄 출판과 함께 1962년 Rachel Carson에 의해 무제한 살충제 사용의 위험성에 대한 인식이 높아졌습니다.

살충제는 대부분의 시간 동안 목표로 하는 해충을 죽이지만 종종 해충의 천적 포식자도 죽이기 때문에 문제를 악화시킵니다. 어떤 경우에는 해충을 박멸하는 것은 단지 다른 해충이 그 자리를 차지하도록 허용할 뿐입니다. 살충제 사용 기간이 지나면 곤충은 살충제에 내성을 갖게 되며 개체군을 통제하기 위해 더 강력하거나 더 많은 살충제를 사용해야 합니다. 살충제가 오용되고 어떤 경우에는 그 효과가 미미하며 살포자가 살충제의 적절한 사용을 인식하지 못한다는 증거가 있습니다. 이러한 우려와 함께 주거 지역과 오염된 식품의 전면 살포에 대한 우려가 있습니다.

DDT는 농장에서 멀리 떨어진 곳에서 피해를 입힌 살충제의 가장 널리 알려진 사례입니다. 맹금류에서 높은 수준의 DDT가 발견되어 알에 미치는 영향으로 인해 멸종 위기에 처하게 되었습니다. DDT는 먹이 사슬에서 올라갈수록 더 농축되며 많은 사람들이 인간에게 존재할 수 있다는 우려를 표명했습니다. 1972년에 환경 보호국(EPA)은 거의 모든 DDT 사용을 금지한다고 발표했습니다.

수십 가지의 다른 살충제 또한 금지되었거나 EPA에서 사용을 제한했습니다. 아이러니하게도 이러한 살충제는 개발도상국을 지원하기 위해 여전히 수출되고 있으며, 살충제 남용과 직접적으로 관련된 20,000명의 사망과 함께 연간 300만 건의 급성 살충제 중독이 발생하는 것으로 추산됩니다. 이들 국가 중 많은 국가가 농산물을 미국으로 수출하기 때문에 미국 오염 가능성이 높습니다.

통합 해충 관리(IPM)는 살충제 딜레마에 대한 대응으로 1960년대에 시작되었습니다. IPM의 이면에 있는 아이디어는 화학 살충제에만 의존하는 대신 다양한 곤충 방제를 사용하는 것이었습니다. 방법에는 자연 포식자, 기생충 및 박테리아, 바이러스 및 곰팡이 살충제를 현장에 도입하는 것이 포함됩니다. 작업자는 단순히 곤충을 진공 청소하거나 특정 작물을 공격하는 해충을 퇴치하기 위해 특정 식물을 도입할 수 있습니다. 농부들은 가장 효과적인 시기에 쟁기질을 하거나, 농작물 잔여물을 쟁기질하거나, 수확물을 벗겨낼 수 있습니다. 그들은 해충 저항성 식물을 심을 수 있습니다. 성적 유인 함정은 해충을 작물에서 끌어낼 수 있습니다. 살균된 수컷은 현장으로 방출될 수 있습니다. 곤충은 어린 상태로 남아 번식하지 않거나, 너무 빨리 털갈이하여 빠르게 죽거나, 너무 혼란스러워서 작물을 찾을 수 없도록 설계될 수 있습니다. 현재 다른 가능성이 테스트되고 있습니다. 연구가 더 많은 지식과 계획을 가지고 화학 개입에 덜 의존하여 해충을 퇴치하는 방법으로 이어짐에 따라 미래에는 살충제 사용이 줄어들 가능성이 있습니다.