農薬
背景
「農薬」という言葉は、人類の食糧供給をめぐって競合する、またはその他の方法で望ましくない植物または動物を殺すあらゆる装置、方法、または化学物質を指す広義の用語です。殺虫剤には、殺虫剤、殺菌剤、除草剤、線虫（線虫、細長い円筒形の虫を殺すために使用される）、および殺鼠剤が含まれます。これらのさまざまな農薬の中で、殺虫剤はより長く、より注目に値する歴史を持っています。おそらく、「害虫」とラベル付けされた昆虫の数が、他のすべての植物と動物の「害虫」を合わせた数を大幅に上回っているためです。したがって、この記事は農業用殺虫剤の使用に焦点を当てています。
彼らが最初に作物の栽培を始めて以来（紀元前7000年頃 ）以前ではなかったとしても、人間は昆虫が貴重な作物を食べたり破壊したりするのを防ぐ方法を考案しました。一部の文化は、月の特定の段階での植栽の実践に依存していました。間接的に昆虫の個体数を低く抑えた他の初期の農業慣行は輪作でした。小さくて多様な作物を植える。自然に耐性のある植物を選択します。人々は手で植物から虫を拾い、バッタを追い払うために音を立てました。化学薬品も早い段階で使用されていました。除虫菊（菊の一種）、硫黄、砒素の砕いた花びらは、それぞれ中東、ローマ、中国で使用されていました。中国人はまた、アリなどの自然の捕食者を使って望ましくない昆虫を食べました。
害虫駆除のすべての試みは、北米の真菌がうどんこ病と呼ばれる1840年代まで、ほとんど個人的な問題でした。 英国に侵入し、硫黄の大規模な適用によって流行は抑制されました。米国西部のコロラドハムシが次の標的でした。1877年までに、西部の開拓者は、花緑青などの水不溶性化学物質を使用してジャガイモ作物を保護することを学びました。デリア、クアシア、タールオイルなどの他の農薬が続きましたが、19世紀の農薬は弱かったです。それらは、自然の捕食者を導入することによって、または場合によっては、より抵抗力のある台木に絶滅危惧植物を接ぎ木することによって補われる必要がありました。
第二次世界大戦までに、約30の農薬しか存在しませんでした。戦争中の研究により、1874年に合成されたが1942年まで殺虫剤として認識されなかったDDT（ジクロロ-ジフェニル-トリクロロ-エタン）が得られました。1945年のクロルダンや1951年のエンドリンなどの他の強力な農薬がすぐに続きました。毒ドイツでのガス研究により、有機リン化合物が得られました。その中で最もよく知られているのはパラチオンです。これらの新しい農薬は非常に強力でした。さらなる研究により、何百もの有機リン化合物が得られました。最も注目に値するのはマラチオンで、最近カリフォルニアでチチュウカイミバエに対して使用されました。
1800年代まで、人々がかなり大きな機械を使って個人の庭に散布し始めたとき、農薬は一般的に手で散布されていました。飛行機は1920年代まで使用されておらず、低速で適切に制御された低レベルの飛行は1950年代まで実施されていませんでした。合成農薬の最初の空中散布では、1ヘクタールあたり4000リットル（1ヘクタールは2.47エーカーに相当）の不活性物質を大量に使用しました。この量は急速に100〜200リットル/ヘクタールに減少し、1970年代までに、フィールドに直接適用される成分自体（たとえば、マラチオン）の1ヘクタールあたり0.3リットルに減少しました（場合によっては）。
農薬製造では、最初に化学工場で有効成分が合成されます。次に、調合者は有効成分を担体（液体農薬の場合、または不活性粉末または乾燥肥料の場合（ダスト農薬の場合、ボトルまたはパッケージ）と混合します。液体農薬は、大規模な操作用に200リットルのドラムにパッケージされます。小規模な操作用のリットルの水差し。一方、乾燥製剤は5〜10キログラムのプラスチックまたはプラスチックで裏打ちされたバッグに包装できます。
現在、約900種類の活性化学農薬が、40,000種類の市販製剤の製造に使用されています。環境保護庁（EPA）は、農薬の使用が1960年から1980年の間に2倍になったと推定しています。現在、米国では年間3億7,200万キログラム以上が使用され、世界中で年間18億キログラム以上が使用されています。
原材料
農薬は、有効成分と不活性成分の組み合わせで構成されています。有効成分は害虫を殺し、不活性成分は対象植物の噴霧とコーティングを容易にします。それらはまた、有効成分だけでは与えられない他の利点に貢献することができます。
有効成分はかつて天然物質から蒸留されていました。現在、それらは主に実験室で合成されています。ほとんどすべてが石油由来の炭化水素です。ほとんどの農薬には他の元素が含まれており、その種類と数は目的の農薬によって異なります。塩素、酸素、硫黄、リン、窒素、および臭素が最も一般的です。不活性成分は、農薬の種類に応じて、多くの物質になる可能性があります。液体農薬は伝統的に灯油または他の石油留分を担体として使用してきましたが、最近では水が灯油に取って代わり始めています。乳化剤（石鹸など）も添加して、有効成分を溶媒全体に均一に分散させます。粉末またはダスト農薬は、通常、粉砕されたナッツの殻やトウモロコシの穂軸などの植物性物質、ダイアトマイトやアタパルジャイトなどの粘土、またはタルクや炭酸カルシウムなどの粉末状のミネラルをベースとして含みます。農薬をよりよく付着させるため 
殺虫剤を受け取った後、農家はそれを適用する前に水で希釈します。アプリケーションには、小型飛行機での農薬散布や、スプリンクラーやトラクターの使用が含まれる場合があります。小規模農家は、手持ち式の噴霧器を使用することもできます。植物や土壌に、コーンスターチや小麦粉などの材料を加えることができます。
製造
プロセス
農薬の製造には、少なくとも3つの別々の活動が含まれます。有効成分は、最初に化学工場で合成され、次に同じ場所で調合されるか、調合者に送られ、調合者が液体または粉末の形態を準備します。その後、農薬は農家または他の認定アプリケーターに送られ、そこで希釈してから畑に散布します。
農薬の合成
- 1新しい農薬が最初に開発されたとき、それは実験室で小規模に製造されています。物質が実行可能であることが証明された場合、生産は工場で開始されます。バッチまたは連続製造は、おそらく1サイクルあたり500キログラムもの大量を保証します。農薬の合成は複雑な化学手順であり、訓練を受けた化学者と大規模で洗練された実験室が必要です。基本的な手順では、有機分子を変更して農薬を形成します。これには、いくつかの特定の試薬や触媒のいずれかが含まれる可能性があり、多くの場合、制御された気候（たとえば、特定の温度範囲内）で実行する必要があります。合成されると、有効成分は包装され、配合者に送られます。液体殺虫剤は、タンクローリーまたは200リットルのドラム缶で輸送できます。有効成分の輸送は、危険物輸送に関するすべての規制に従います。
農薬の処方
- 2調合者は有効成分を受け取り、適切な量を測定し、液体農薬の場合は担体と混合し、ダスト農薬の場合は不活性粉末または乾燥肥料と混合してから、瓶詰めまたは包装します。 。大規模農家が予想される顧客である場合、液体農薬は200リットルのドラム缶に梱包され、小規模事業では20リットルの水差しに梱包されます。乾燥製剤は、5〜10キログラムのプラスチックまたはプラスチックで裏打ちされたバッグに包装できます。乳化製剤は通常、輸送を容易にするために濃縮されます（有効成分は通常、乳化濃縮物の50％を構成します）が、グラニュー糖および乾燥農薬はすぐに使用できます。
農薬の希釈
- 3農薬は、要求される前に短時間保管される場合があります。輸送の準備が整うと、推定必要量が農家に送られ、農家は乳化した濃縮物を希釈して、必要な量の農薬を作成します。ほとんどの場合、最終製品は元の有効成分のわずか0.5〜1パーセントで構成されています。これで農薬を散布する準備が整いました。
農薬の散布
- 4農薬を散布する方法はいくつかあります。アメリカ人が最もよく知っている方法は農薬散布ですが、その使用は一般に大きくて平らな領域に限定されています。 2000リットル（またはそれ以上）のタンクを積んだ飛行機が畑の上を飛んで、ブームから農薬を吹き飛ばします。ブームは長い水平の棒で、そこからいくつかのスプリンクラーが吹き付けられます。別の方法は、タンクとブームをトラクターに取り付けて、地面の近くにスプレーすることです。小規模農家の場合、最も経済的な噴霧方法は、小さなタンクに手持ち式噴霧器を取り付けた1人以上の作業員を使用することです。手押しポンプは肩に運ぶことができます。そのタンク容量はわずか約3〜12リットルです。容量約200リットルの小型タンクも使用されています。農薬は拳銃で適用されます。適用量の概算は、1ヘクタールあたり150〜300リットルです。
品質管理
農薬は本質的に有毒物質です。そのため、安全性に大きな関心が寄せられています。農薬の安全性に関する法律は非常に厳格であり、将来さらに厳しくなります。法的な制限に加えて、農薬は他の製造製品と同様に厳格な品質管理基準の対象となります。
ほとんどの大手農薬メーカーは、各農薬の効力、乳化、密度、色、pH、粒子サイズ（ほこりの場合）、および懸濁液（液体の場合）をテストする高度に開発された品質管理研究所を持っています。会社が複数の農薬を製造している場合は、製品の身元も確認する必要があります。農薬は、安定していて、適用しやすく、保管しやすいものでなければなりません。貯蔵寿命は1年を超えて延長する必要があります。加速試験では、農薬を短時間高温にさらし、有効性を確認します。典型的な農薬は95パーセント純粋です。ラベルは読みやすく、すべての規制を満たしている必要があります。メーカーは、原材料、有効成分、製剤、パッケージアイテムごとにファイルを保管し、サンプルは3年間保管されます。
今日の農薬は、適切に使用すれば非常に安全です。独自の農薬を使用する農民は、農薬を購入する前に、米国農務省の訓練を受け、州の農務省の認定を受けている必要があります。商用アプリケーターもトレーニングを受け、筆記試験に合格する必要があります。
塗布用の製剤を準備するとき、ほとんどの場合それを希釈することを意味しますが、アプリケーターはラベルの指示に従って保護服を着用する必要があります。多くの場合、この保護服には、エプロンまたはカバーオール、つばの広い帽子、長袖シャツ、長い靴下、裏地なしのネオプレンまたはゴム手袋、長ズボン、裏地なしのネオプレンまたは靴の上に着用するゴム長靴が含まれます。一部の農薬では、アプリケーターはゴーグルや呼吸器も着用する必要があります。
追加の予防措置として、アプリケーション機器は使用するたびに校正されます。噴霧器を校正するために、アプリケータはフィールド内の距離を測定し、次に水などの中性物質を噴霧します。次に、使用した水の量をチェックして、適切かどうかを確認します。また、すべての機器が均一にスプレーされているかどうかを確認し、摩耗した機器は迅速に交換されます。
副産物/廃棄物
それらが導入されたとき、農薬は作物の収穫量を増やし、昆虫媒介性の病気を減らす素晴らしい技術と見なされていました。これが希望に満ちた神話であった最初の兆候は、1950年代に、農薬の量を増やして、かつてと同じ効果を得る必要があるという発見でした。 サイレントスプリングの発行に伴い 1962年にレイチェルカーソンによって、無制限の農薬使用の危険性の認識が高まりました。
農薬は、ほとんどの場合、狙っている害虫を殺しますが、多くの場合、害虫の自然の捕食者も殺し、それによって問題を悪化させます。場合によっては、害虫を駆除することで、別の害虫が代わりになるだけです。農薬を一定期間使用した後、昆虫は農薬に耐性を示し、個体数を制御するために、より強力な、またはより多くの農薬を使用する必要があります。農薬が誤用されていること、場合によってはその影響が無視できること、そして散布者が農薬の適切な使用に気付いていないことの証拠があります。これらの懸念と相まって、住宅地や汚染された食品へのブランケットスプレーに対する懸念があります。
DDTは、農場から遠く離れた場所で被害を引き起こした農薬の最も広く知られている事例です。高レベルのDDTが猛禽類で発見されており、猛禽類が卵に与える影響のために絶滅の危機に瀕しています。 DDTは食物連鎖の中で登るほど集中し、多くの人々が人間に存在する可能性について懸念を表明しています。 1972年、環境保護庁（EPA）は、DDTのほぼすべての使用の禁止を発表しました。
他の数十種類の農薬も禁止されているか、EPAによってその使用が制限されています。皮肉なことに、これらの農薬は発展途上国を支援するためにまだ輸出されており、農薬中毒の急性症例は年間300万件発生し、農薬の誤用に直接関連する2万人が死亡していると推定されています。これらの国々の多くは農産物を米国に輸出しているため、米国の汚染の可能性は高いです。
総合的病害虫管理（IPM）は、農薬のジレンマに対応して1960年代に開始されました。 IPMの背後にある考え方は、化学殺虫剤だけに頼るのではなく、さまざまな昆虫防除を使用することでした。この方法には、自然の捕食者、寄生虫、細菌、ウイルス、真菌の殺虫剤を畑に導入することが含まれます。労働者は単に昆虫を掃除機で掃除するか、特定の作物を攻撃する害虫を追い払うために特定の植物を導入するかもしれません。農民は、最も効果的な時期に耕作するか、作物残渣を耕すか、収穫を取り除くことができます。彼らは害虫に強い植物を植えることができます。性的誘引トラップは、害虫を作物から引き離す可能性があります。滅菌されたオスは野外に放すことができます。昆虫は、幼虫のままで繁殖しないように設計したり、脱皮が速すぎて急速に死んだり、混乱して作物の餌を見つけられなくなったりする可能性があります。現在、他の可能性がテストされています。研究がより多くの知識と計画を持ち、化学的介入への依存を減らすことで害虫と戦う方法につながるため、将来的に農薬の使用が減少する可能性があります。
製造プロセス