عادة ما يتم تعريف الكيماويات الزراعية على أنها مبيدات الآفات والأسمدة والمنتجات الصحية. تحدد وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) المبيدات الحشرية كأي مواد مصنعة أو مركبة لقتل الآفات. وهذا يعني أن مبيدات الأعشاب ومبيدات الفطريات والمبيدات الحشرية ومبيدات الحشرات هي مبيدات حشرية. الأسمدة هي مواد كيميائية مغذية تعزز نمو النبات. العناصر المهمة في الأسمدة هي النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم. عادة ما يكون النيتروجين على شكل أمونيا أو نترات الأمونيوم أو كبريتات الأمونيوم أو فوسفات الأمونيوم أو محاليل هذه المواد. تستخدم المواد الكيميائية الأخرى المحتوية على النيتروجين لبعض الاحتياجات الغذائية الخاصة. فوسفات الأمونيوم هو المصدر الطبيعي للفوسفور. البوتاس (أكسيد البوتاسيوم) هو مادة مغذية للبوتاسيوم. منتجات صحة الحيوان هي أي مواد كيميائية تستخدم لتعزيز صحة أو نمو حيوان. يتضمن ذلك المنتجات التي يتم استخدامها موضعياً عن طريق الغمر أو السكب ، أو عن طريق الفم كجهاز لوحي أو هلام ، أو عن طريق الحقن.
المبيدات الحشرية
كان أهم تطور في صناعة مبيدات الآفات هو إدخال مبيدات الآفات الصديقة للبيئة. كانت عائلة إيميدازولينون من مبيدات الأعشاب مفيدة لفول الصويا والمحاصيل الحقلية الأخرى ، حيث أن مبيدات الأعشاب أكثر فاعلية بالنسبة للرطل ؛ أقل سمية للإنسان والحيوان والأسماك ؛ لديهم ثبات أقل في التربة ؛ ويتم تصنيعها باستخدام الماء بدلاً من المذيبات القابلة للاشتعال ، مقارنةً بالجيل القديم من المركبات النيتروجينية. بالتزامن مع هذه الابتكارات ، يتم تطوير بذور مقاومة للإيميدازولينون يمكن حمايتها من نمو الأعشاب الضارة. تحتل الذرة مكانة الصدارة في هذا المجال وقد تمت زراعتها بنجاح وتحميها مادة الإيميدازولينون. وهذا أيضًا يجعل انتقال مبيدات الأعشاب من سنة إلى أخرى مشكلة بسيطة ، كما هو الحال في العديد من المناطق ، يتم تدوير فول الصويا والذرة.
التطور الأحدث هو إنتاج البيريثرويدات الاصطناعية ، وهي مبيدات حشرية واسعة النطاق. هذه المنتجات هي مبيدات حشرية فعالة وأقل سمية للحيوانات والبشر من الفوسفات العضوي القديم والكربامات. يتم تنشيطها بواسطة النظام البيولوجي للحشرة وبالتالي لا تشكل خطراً على الفقاريات. كما أنها أقل ثباتًا في البيئة ، لأنها قابلة للتحلل البيولوجي.
كما حدثت تطورات في استخدام الجيل القديم من المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب. تم تطوير تركيبات مبيدات الأعشاب التي تستخدم تقنية تشتت الماء التي تقضي على استخدام المذيبات المتطايرة. هذا لا يقلل فقط من كمية المواد الكيميائية العضوية المتطايرة التي تذهب إلى الغلاف الجوي ، ولكن أيضًا يجعل المناولة والتخزين والتركيب والنقل أكثر أمانًا. في مجال مبيدات الآفات ، تم تطوير طريقة متفوقة للتعامل مع المبيدات السامة التي تستخدم نقل المواد في حاوية مغلقة من العبوة إلى الموزعة ، تسمى "Lock-N-Load". هذا يقلل من فرص التعرض لهذه المواد السامة. لا يزال يتم استخدام الفوسفات العضوي بنجاح للمساعدة في القضاء على المشاكل الصحية مثل الملاريا والعمى النهري. بعض من الفوسفات العضوي الأقل سمية فعال في علاج الحيوانات للحشرات والديدان والعث عن طريق التطبيق المباشر على الجلد باستخدام تركيبات صب أو رذاذ.
يتم تنظيم صناعة مبيدات الآفات من قبل العديد من البلدان ، ويتم التحكم في وضع العلامات ، والتطبيق على النباتات والتربة ، والتدريب على استخدام مبيدات الآفات ، والنقل. لا يمكن نشر العديد من مبيدات الآفات إلا عن طريق المطبقين المرخصين. يتم مناقشة الاحتياطات أثناء تطبيق مبيدات الآفات في مكان آخر من هذا موسوعة. لا يمكن تشغيل مركبات النقل السائبة إلا من قبل سائقين مؤهلين. يلتزم منتجو مبيدات الآفات قانونًا بتوفير طرق التعامل والتطبيق الآمنة. يتم تحقيق ذلك عادةً من خلال توفير أوراق بيانات شاملة عن الملصقات والتدريب وسلامة المواد (MSDS) (انظر الفصل استخدام المواد الكيميائية وتخزينها ونقلها).
مشكلة أخرى هي التخلص من الحاويات الفارغة. لا يُنصح بإعادة استخدام عبوات المبيدات ، وفي كثير من الأماكن يعتبر غير قانوني. لقد تم إحراز الكثير من التقدم للتخفيف من هذه المشكلة. قام الموزعون بجمع الحاويات البلاستيكية وإعادة معالجتها في أنابيب بلاستيكية. تم استخدام الحاويات السائبة القابلة لإعادة التعبئة. مع ظهور المساحيق القابلة للبلل والتشتت القائم على الماء ، فإن الشطف الثلاثي للحاوية في خزان المحاليل يعطي أداة التطبيق طريقة لتطهير الحاوية قبل دفنها أو إعادة تدويرها. تستخدم الرماح ذات فوهات الرش التي يمكن أن تخترق الحاوية لضمان التنظيف السليم وتدمير الحاوية بحيث لا يمكن إعادة استخدامها.
مبيدات الآفات مصنوعة للقتل ؛ لذلك ، الرعاية ضرورية للتعامل معها بأمان. تم تقليل بعض المشاكل من خلال تقدم المنتج. في معظم الحالات ، تعتبر الكميات الغزيرة من الماء أفضل علاج للإسعافات الأولية للتعرض السطحي للجلد والعينين. بالنسبة للابتلاع ، من الأفضل أن يكون لديك ترياق محدد متاح. من المهم أن يعرف أقرب مرفق صحي ما يتم استخدامه وأن يكون لديه الترياق المناسب في متناول اليد. على سبيل المثال ، تسبب الفوسفات العضوي والكربامات تثبيط إنزيم الكولينستريز. يجب أن يكون الأتروبين ، الترياق المحدد لعلاج هذا التفاعل ، متاحًا في أي مكان تستخدم فيه هذه المبيدات.
لمزيد من المناقشة حول المبيدات ، راجع المقالة التي تحمل اسمًا في هذا الفصل.
الأسمدة
الأمونيا هي أساس أهم الأسمدة. الأسمدة الرئيسية هي الأمونيا نفسها ونترات الأمونيوم واليوريا وكبريتات الأمونيوم وفوسفات الأمونيوم. يبدو أن هناك مشكلة بيئية مرتبطة باستخدام النيتروجين ، حيث أن المياه الجوفية في العديد من مناطق الزراعة ملوثة بالنترات ، مما يسبب مشاكل صحية عند استهلاك المياه كمياه للشرب. هناك ضغوط على المزارعين لاستخدام كميات أقل من الأسمدة ولتناوب المحاصيل التي تحتوي على النيتروجين باستخدام البقوليات مثل فول الصويا وعشب الجاودار. نترات الأمونيوم ، مادة مؤكسدة ، قابلة للانفجار إذا تم تسخينها. تم توضيح مخاطر نترات الأمونيوم كعامل تفجير من خلال تدمير مبنى فيدرالي أمريكي في أوكلاهوما سيتي ، أوكلاهوما ، في عام 1995. هناك بعض الحركة لإضافة مكونات خاملة لجعل نترات الأمونيوم ذات درجة الأسمدة مقاومة للانفجار. انفجار صناعي أدى إلى وفيات متعددة حدث في مصنع محاليل نترات الأمونيوم الذي كان يعتقد أنه آمن من التفجير لأن نترات الأمونيوم تم التعامل معها كمحلول 85٪ هو مثال آخر. أشارت نتائج التحقيق إلى أن حالة معقدة من درجة الحرارة والتلوث تسببت في الحادث. هذه الشروط لن تكون موجودة في قطاع التجزئة أو الزراعة. الأمونيا اللامائية هي غاز سام معتدل في درجة حرارة الغرفة ويجب أن تبقى تحت الضغط أو التبريد أثناء التخزين والاستخدام. وهو مادة مهيجة للجلد والعين والجهاز التنفسي ويمكن أن تسبب الحروق وقابلة للاشتعال. يتم تطبيقه مباشرة على التربة أو استخدامه كمحلول مائي. يوجد مخزون كبير للأمونيا اللامائية في العديد من مناطق الزراعة. يتم إنشاء حالة خطرة إذا لم تتم إدارة التخزين بشكل صحيح. يجب أن يشمل ذلك مراقبة التسريبات وإجراءات التسرب في حالات الطوارئ.
منتجات صحة الحيوان
تسبب تطوير وتسويق سوماتوتروبين البقر (BST) في جدل. BST ، منتج تخمير ، يرفع إنتاجية أبقار اللبن بنسبة 10 إلى 20٪. يعارض الكثير من الناس المنتج لأنه يدخل مادة كيميائية في إنتاج الحليب. ومع ذلك ، لا يمكن تمييز حليب BST عن الحليب العادي حيث يتم إنتاج BST بشكل طبيعي بواسطة بقرة الحليب. يبدو أن المشكلة تتمثل في زيادة التهابات ضرع البقرة. تتوفر المضادات الحيوية لهذه الالتهابات ، ولكن استخدام هذه المضادات الحيوية مثير للجدل أيضًا. تتمثل الفوائد المهمة لـ BST في زيادة إنتاج الحليب مع تقليل استهلاك الطعام وانخفاض مماثل في روث البقر ، وهي مادة تمثل مشكلة نفايات صلبة في العديد من المناطق. منتج مماثل ، الخنازير somatotropin (PST) ، لا يزال في مرحلة الاختبار. إنه ينتج خنازير أكبر بسرعة ، ويستخدم علفًا أقل ، وينتج عنه احتواء لحم الخنزير على دهون أقل.
يتسبب استخدام المضادات الحيوية في صناعة تربية لحوم الأبقار أيضًا في إثارة الجدل. هناك خوف من أن يؤدي استهلاك كميات كبيرة من اللحم البقري إلى مشاكل هرمونية لدى البشر. كان هناك القليل من المشاكل المؤكدة ، لكن القلق لا يزال قائما. تم تطوير منتجات صحة الحيوان للتحكم في الديدان في الحيوانات. كان الجيل السابق منتجًا كيميائيًا صناعيًا ، لكن منتجات الجيل الجديد كانت نتيجة لتكنولوجيا التخمير البيولوجي. هذه المنتجات فعالة في العديد من أنواع الحيوانات ذات مستويات الاستخدام المنخفضة للغاية ، وتشمل الحيوانات الأليفة المنزلية في ساحة الحماية الخاصة بهم. هذه المنتجات شديدة السمية للحياة المائية ، ومع ذلك ، يجب توخي الحذر الشديد لتجنب تلوث الجداول والجداول. تتحلل هذه المواد بيولوجيًا ، لذلك يبدو أنه لا توجد مشاكل مائية طويلة الأمد أو متبقية.
صناعة الكيماويات الزراعية
يتطلب تصنيع الكيماويات الزراعية العديد من العمليات والمواد الخام. بعض المواد الكيميائية الزراعية عبارة عن توليفات كيميائية مجمعة تتضمن تفاعلات طاردة للحرارة حيث يمثل التحكم في درجة الحرارة وحجم الإغاثة في حالات الطوارئ مشكلة. تقييمات المخاطر ضرورية لضمان اكتشاف جميع المخاطر ومعالجتها. يوصى بدراسات المخاطر والتشغيل (HAZOP) لإجراء المراجعات. يجب إجراء تحجيم التضاريس باستخدام تقنية معهد التصميم لأنظمة الإغاثة في حالات الطوارئ (DIERS) والبيانات المأخوذة من أجهزة قياس المسعرات. عادة ، بسبب تعقيد الجزيئات ، فإن إنتاج المواد الكيميائية الزراعية ينطوي على العديد من الخطوات. في بعض الأحيان توجد نفايات سائلة مائية وعضوية كبيرة. قد تكون بعض المواد العضوية قابلة لإعادة التدوير ، ولكن يجب معالجة أو حرق معظم النفايات المائية بيولوجيًا. كلا الطريقتين صعبان بسبب وجود أملاح عضوية وغير عضوية. تم إنتاج مبيدات الأعشاب من الجيل السابق ، نظرًا لاحتوائها على نترات ، باستخدام مفاعلات مستمرة لتقليل كميات المواد المنتَّرَت عند درجات حرارة التفاعل. حدثت تفاعلات شديدة الهروب ، مما أدى إلى تلف الممتلكات والإصابات ، عندما تعرضت المفاعلات الدفعية من المواد العضوية المنترزة لانحراف درجة الحرارة أو التلوث.
العديد من منتجات المبيدات الحديثة عبارة عن مساحيق جافة. في حالة وجود التركيز وحجم الجسيمات وتركيز الأكسجين ومصدر الاشتعال في نفس الوقت ، يمكن أن يحدث انفجار غبار. يؤدي استخدام الخمول ، واستبعاد الأكسجين ، واستخدام النيتروجين أو ثاني أكسيد الكربون إلى تقليل مصدر الأكسجين ويمكن أن يجعل العمليات أكثر أمانًا. قد تكون هذه الغبار أيضًا مشكلة تتعلق بالنظافة الصناعية. التهوية ، العامة والمحلية ، هي حل لهذه المشاكل.
يتم تصنيع الأسمدة الرئيسية بشكل مستمر بدلاً من عملية الدُفعات. يتم تصنيع الأمونيا عن طريق إعادة تشكيل غاز الميثان في درجات حرارة عالية باستخدام محفز معين. يتشكل ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين أيضًا ويجب فصلهما عن الأمونيا. تتكون نترات الأمونيوم من الأمونيا وحمض النيتريك في مفاعل مستمر. يتكون حمض النيتريك عن طريق أكسدة الأمونيا المستمرة على سطح محفز. فوسفات الأمونيوم هو تفاعل للأمونيا وحمض الفوسفوريك. يتكون حمض الفوسفوريك عن طريق تفاعل حامض الكبريتيك مع الخامات المحتوية على الفوسفات. يتكون حامض الكبريتيك عن طريق حرق الكبريت إلى ثاني أكسيد الكبريت ، وتحويل ثاني أكسيد الكبريت بشكل تحفيزي بشكل مستمر إلى ثالث أكسيد الكبريت ، ثم إضافة الماء لتكوين حمض الكبريتيك. اليوريا هي تفاعل مستمر عالي الضغط لثاني أكسيد الكربون والأمونيا ، وعادة ما يأتي ثاني أكسيد الكربون من المنتج الثانوي لتفاعل الأمونيا.
العديد من هذه المواد الخام سامة ومتطايرة. قد يؤدي إطلاق المواد الخام أو المنتجات النهائية ، من خلال تعطل المعدات أو خطأ المشغل ، إلى تعريض الموظفين وغيرهم في المجتمع. تعد خطة الاستجابة لحالات الطوارئ المفصلة أداة ضرورية لتقليل آثار الإطلاق. يجب تطوير هذه الخطة من خلال تحديد حدث أسوأ حالة موثوق به من خلال تقييمات المخاطر ثم التنبؤ بالنتائج باستخدام نمذجة التشتت. يجب أن تتضمن هذه الخطة طريقة لإخطار الموظفين والمجتمع وخطة إخلاء وخدمات الطوارئ وخطة التعافي.
يجب فحص نقل الكيماويات الزراعية بدقة لاختيار الطريق الأكثر أمانًا - الطريق الذي يقلل من التعرض في حالة وقوع حادث. يجب تنفيذ خطة الاستجابة للطوارئ في مجال النقل لمعالجة حوادث النقل. يجب أن تتضمن هذه الخطة رقم هاتف الاستجابة للطوارئ المنشور ، وموظفي الشركة للرد على المكالمات ، وفي بعض الحالات ، فريق الاستجابة للطوارئ في موقع الحوادث.
التخمير هو طريقة إنتاج بعض منتجات الصحة الحيوانية. لا يعتبر التخمير عادة عملية خطرة ، لأنه ينطوي على زراعة مزرعة باستخدام وسط غذائي مثل زيت شحم الخنزير أو الجلوكوز أو النشا. في بعض الأحيان تستخدم الأمونيا اللامائية للتحكم في درجة الحموضة (الحموضة) أو كمواد مغذية ، لذلك يمكن أن تنطوي العملية على مخاطر. يمكن استخدام المذيبات لاستخراج الخلايا النشطة ، ولكن الكميات والمنهجية يمكن إجراؤها بأمان. غالبًا ما تكون إعادة تدوير هذه المذيبات جزءًا من العملية.