Сельскохозяйственные химикаты обычно определяются как пестициды, удобрения и товары для здоровья. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) определяет пестицидов как любые материалы, изготовленные или разработанные для уничтожения вредителей. Это означает, что гербициды, фунгициды, инсектициды и акарициды являются пестицидами. удобрения являются питательными химическими веществами, которые усиливают рост растений. Важными элементами в удобрениях являются азот, фосфор и калий. Азот обычно находится в форме аммиака, нитрата аммония, сульфата аммония, фосфата аммония или растворов этих материалов. Другие азотсодержащие химические вещества используются для удовлетворения некоторых особых потребностей в питательных веществах. Фосфат аммония является нормальным источником фосфора. Калий (оксид калия) является калийным питательным веществом. Продукты для здоровья животных любые химические вещества, которые используются для укрепления здоровья или роста животного. Сюда входят продукты, которые используются местно путем пропитывания или обливания, перорально в виде таблеток или геля, а также инъекционные препараты.
Пестициды
Наиболее значительным достижением в производстве пестицидов стало внедрение экологически безопасных пестицидов. Семейство имидазолиноновых гербицидов было полезным для сои и других полевых культур, поскольку гербициды гораздо более эффективны в зависимости от веса; менее токсичны для человека, животных и рыб; имеют меньшую стойкость в почве; и составлены с использованием воды вместо легковоспламеняющихся растворителей, по сравнению с нитроароматическими соединениями старого поколения. Параллельно с этими инновациями ведется разработка устойчивых к имидазолинонам семян, которые можно защитить от роста сорняков. Кукуруза находится на переднем крае в этой области и успешно выращивается под защитой имидазолинонов. Это также делает перенос гербицида из года в год незначительной проблемой, так как во многих областях соя и кукуруза чередуются.
Более новой разработкой является производство синтетических пиретроидов, которые представляют собой пестициды широкого спектра действия. Эти продукты являются эффективными пестицидами и менее токсичны для животных и человека, чем старые органофосфаты и карбаматы. Они активируются биологической системой насекомого и поэтому не представляют опасности для позвоночных. Они также менее устойчивы в окружающей среде, так как являются биоразлагаемыми.
Также произошли изменения в использовании пестицидов и гербицидов старого поколения. Были разработаны составы гербицидов, использующие технологию водной дисперсии, исключающую использование летучих растворителей. Это не только снижает количество летучих органических химических веществ, выбрасываемых в атмосферу, но и делает обработку, хранение, приготовление и транспортировку более безопасными. В области пестицидов был разработан превосходный метод обращения с токсичными пестицидами, который использует перенос материала из упаковки в разбрасыватель в закрытых контейнерах, называемый «Lock-N-Load». Это снижает вероятность воздействия этих токсичных материалов. Органофосфаты до сих пор успешно используются для искоренения таких проблем со здоровьем, как малярия и речная слепота. Некоторые из менее токсичных фосфорорганических соединений эффективны при лечении животных от насекомых, глистов и клещей путем непосредственного нанесения на кожу с помощью наливаемых или аэрозольных составов.
Производство пестицидов регулируется многими странами, а маркировка, нанесение на растения и почву, обучение использованию пестицидов и транспортировка контролируются. Многие пестициды могут распространяться только лицензированными аппликаторами. Меры предосторожности при применении пестицидов обсуждаются в других разделах настоящего руководства. Энциклопедия. Транспортными средствами для перевозки сыпучих материалов могут управлять только квалифицированные водители. Производители пестицидов несут юридическое обязательство обеспечивать безопасное обращение и методы применения. Обычно это достигается путем предоставления всеобъемлющей маркировки, обучения и паспортов безопасности материалов (MSDS) (см. главу Использование, хранение и транспортировка химических веществ).
Еще одна проблема – утилизация пустых контейнеров. Не рекомендуется, а во многих местах и незаконно использовать контейнеры из-под пестицидов. Было сделано много достижений, чтобы смягчить эту проблему. Пластиковые контейнеры были собраны дистрибьюторами и переработаны в пластиковые трубы. Использовались объемные многоразовые контейнеры. С появлением смачивающихся порошков и дисперсий на водной основе тройное ополаскивание контейнера в баке с растворами дает специалисту по нанесению дезактивацию контейнера перед захоронением или переработкой. Ручные копья с распылительными соплами, которые могут проткнуть контейнер, используются для обеспечения надлежащей очистки и уничтожения контейнера, чтобы его нельзя было использовать повторно.
Пестициды созданы, чтобы убивать; поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы обращаться с ними безопасно. Некоторые из проблем были уменьшены благодаря усовершенствованию продукта. В большинстве случаев обильное количество воды является лучшим средством первой помощи при поверхностном воздействии на кожу и глаза. Для проглатывания лучше всего иметь в наличии специфический антидот. Важно, чтобы ближайшее медицинское учреждение знало, что используется, и имело под рукой запас соответствующего противоядия. Например, органофосфаты и карбаматы вызывают ингибирование холинэстеразы. Атропин, специфический антидот для лечения этой реакции, должен быть доступен везде, где используются эти пестициды.
Для дальнейшего обсуждения пестицидов см. одноименную статью в этой главе.
удобрения
Аммиак является основой важнейших удобрений. Основными удобрениями являются сам аммиак, аммиачная селитра, мочевина, сульфат аммония и фосфат аммония. По-видимому, существует экологическая проблема, связанная с использованием азота, поскольку грунтовые воды во многих сельскохозяйственных районах загрязнены нитратами, что вызывает проблемы со здоровьем, когда вода потребляется в качестве питьевой воды. Фермеры вынуждены использовать меньше удобрений и чередовать культуры бобовых культур, использующих азот, таких как соевые бобы и райграс. Нитрат аммония, окислитель, взрывоопасен при нагревании. Опасность нитрата аммония как взрывчатого вещества была продемонстрирована разрушением федерального здания США в Оклахома-Сити, штат Оклахома, в 1995 году. Есть некоторые предложения по добавлению инертных ингредиентов, чтобы сделать азотнокислый аммоний сорта удобрения устойчивым к детонации. Другим примером является промышленный взрыв, приведший к многочисленным жертвам, который произошел на заводе по производству растворов нитрата аммония, который считался безопасным от детонации, поскольку нитрат аммония использовался как 85% раствор. Результаты расследования показали, что причиной инцидента стали сложные условия температуры и загрязнения. Этих условий не было бы в розничном или сельскохозяйственном секторе. Безводный аммиак является умеренно токсичным газом при комнатной температуре и должен храниться под давлением или в холодильнике во время хранения и использования. Он вызывает раздражение кожи, глаз и дыхательных путей, может вызывать ожоги и легко воспламеняется. Его вносят непосредственно в почву или используют в виде водного раствора. Во многих сельскохозяйственных районах имеются значительные запасы безводного аммиака. При неправильном управлении хранилищем создается опасное состояние. Это должно включать мониторинг утечек и процедуры аварийной утечки.
Товары для здоровья животных
Разработка и маркетинг бычьего соматотропина (BST) вызвали споры. БСТ, продукт ферментации, повышает продуктивность дойных коров на 10-20%. Многие люди выступают против этого продукта, потому что он вводит химическое вещество в производство молока. Однако молоко BST неотличимо от обычного молока, поскольку BST вырабатывается естественным образом дойной коровой. Проблема, по-видимому, заключается в увеличении числа инфекций коровьего вымени. Антибиотики для этих инфекций доступны, но использование этих антибиотиков также вызывает споры. Важными преимуществами BST являются увеличение производства молока при снижении потребления пищи и аналогичное сокращение коровьего навоза, материала, который во многих областях является проблемой твердых отходов. Аналогичный продукт, свиной соматотропин (PST), все еще находится на стадии тестирования. Он быстро производит более крупных свиней, используя меньше корма, и в результате свинина содержит меньше жира.
Использование антибиотиков в животноводстве также вызывает споры. Есть опасения, что потребление большого количества говядины приведет к гормональным проблемам у людей. Подтвержденных проблем немного, но беспокойство сохраняется. Были разработаны продукты для здоровья животных, которые контролируют гельминтов у животных. Предыдущее поколение было синтетическим химическим продуктом, но продукты нового поколения являются результатом технологии биологической ферментации. Эти продукты эффективны для многих видов животных при очень низких уровнях использования и включают в себя домашних животных в своей области защиты. Эти продукты очень токсичны для водных организмов, поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать загрязнения ручьев и ручьев. Эти материалы разлагаются биологически, поэтому долговременных или остаточных проблем с водой не возникает.
Производство сельскохозяйственных химикатов
Производство сельскохозяйственных химикатов влечет за собой множество процессов и сырья. Некоторые сельскохозяйственные химикаты представляют собой химические синтезы периодического действия, которые включают экзотермические реакции, когда контроль температуры и определение размера аварийного сброса являются проблемой. Оценка опасностей необходима, чтобы убедиться, что все опасности обнаружены и устранены. Для проведения обзоров рекомендуются исследования опасности и работоспособности (HAZOP). Расчет рельефа должен проводиться с использованием технологии Проектного института аварийно-спасательных систем (ДИЕРС) и данных калориметрического оборудования. Обычно из-за сложности молекул производство сельскохозяйственных химикатов включает много этапов. Иногда имеется значительное количество водных и органических жидких отходов. Некоторые органические вещества могут быть переработаны, но большая часть водных отходов подлежит биологической очистке или сжиганию. Оба метода сложны из-за присутствия органических и неорганических солей. Гербициды предыдущего поколения, поскольку они включали нитрование, производились с использованием реакторов непрерывного действия, чтобы свести к минимуму количество нитрованных материалов при температурах реакции. Тяжелые неуправляемые реакции, приводящие к повреждению имущества и травмам, имели место, когда реакторы периодического действия с азотированными органическими соединениями подвергались скачкам температуры или загрязнению.
Многие современные пестициды представляют собой сухие порошки. Если концентрация, размер частиц, концентрация кислорода и источник воспламенения присутствуют одновременно, может произойти взрыв пыли. Использование инертизации, исключение кислорода и использование азота или двуокиси углерода сводит к минимуму источник кислорода и может сделать процессы более безопасными. Эта пыль также может быть проблемой промышленной гигиены. Вентиляция, как общая, так и местная, является решением этих проблем.
Основные удобрения производятся непрерывно, а не периодическим способом. Аммиак производится путем риформинга метана при высоких температурах с использованием специального катализатора. Также образуются углекислый газ и водород, которые необходимо отделить от аммиака. Аммиачная селитра производится из аммиака и азотной кислоты в реакторе непрерывного действия. Азотная кислота образуется при непрерывном окислении аммиака на каталитической поверхности. Фосфат аммония представляет собой реакцию аммиака и фосфорной кислоты. Фосфорную кислоту получают путем взаимодействия серной кислоты с фосфатсодержащими рудами. Серная кислота образуется путем сжигания серы до диоксида серы и непрерывного каталитического преобразования диоксида серы в триоксид серы с последующим добавлением воды для образования серной кислоты. Мочевина представляет собой непрерывную реакцию двуокиси углерода и аммиака под высоким давлением, причем двуокись углерода обычно поступает из побочного продукта непрерывной реакции с аммиаком.
Многие из этих сырьевых материалов являются токсичными и летучими. Выброс сырья или готовой продукции из-за отказа оборудования или ошибки оператора может подвергнуть опасности сотрудников и других людей. Подробный план аварийного реагирования является необходимым инструментом для сведения к минимуму последствий выброса. Этот план должен быть разработан путем определения вероятного наихудшего события посредством оценки опасностей, а затем прогнозирования последствий с использованием моделирования рассеяния. Этот план должен включать способ уведомления сотрудников и населения, план эвакуации, службы экстренной помощи и план восстановления.
Транспортировка сельскохозяйственных химикатов должна быть тщательно изучена, чтобы выбрать самый безопасный маршрут, который сводит к минимуму воздействие в случае аварии. План аварийного реагирования на транспорте должен быть реализован для устранения транспортных происшествий. Этот план должен включать опубликованный номер телефона службы экстренной помощи, персонал компании для реагирования на звонки и, в некоторых случаях, группу экстренного реагирования на месте происшествия.
Ферментация — это метод производства некоторых продуктов для здоровья животных. Ферментация обычно не является опасным процессом, так как включает выращивание культуры с использованием питательной среды, такой как свиное масло, глюкоза или крахмал. Иногда безводный аммиак используется для контроля pH (кислотности) или в качестве питательного вещества, поэтому процесс может быть опасным. Для извлечения активных клеток можно использовать растворители, но количество и методология таковы, что это можно сделать безопасно. Повторное использование этих растворителей часто является частью процесса.