نانو کودها در محیط زیست
نانو کودها در محیط زیست

نانو کودها در محیط زیست

 
مقدمه:
کودهای شیمیایی نقش اساسی را در افزایش تولید محصولات دانه ای در کشورهای در حال توسعه خصوصا پس از معرفی ارقام زراعی پر محصول و کود پذیر در طی وقوع انقلاب سبز بر عهده داشته اند.تا سال ۲۰۲۰ بیش از ۷۰ درصد عملکرددانه ی محصولات در سراسر دنیا وابسته به مصرف کودهای شیمیایی خواهد بود. این در حالی است که آلودگی های زیست محیطی و بخصوص آلودگی های ناشی از مصرف بی رویه سموم و کودهای شیمیایی در کشاورزی از جدی ترین مشکلات پیش روی دنیای امروز است. فناوری نانو پتانسیل زیادی برای ارتقای محیط زیست از دو طریق طراحی صنعتی تمیزتر، و تولید محصولات سازگار با محیط زیست دارد. فناوری نانو فرصت های جدیدی را به منظور افزایش راندمان مصرف عناصر غذایی و کاهش هزینه های حفاظت از محیط زیست نموده است .با به کارگیری نانو کودها به عنوان جایگزین کودهای مرسوم،عناصر غذایی کود به تدریج و صورت کنترل شده در خاک آزاد شده ودرنتیجه از پدیده ی مردابی شدن آب های ساکن و همچنین آلودگی آب آشامیدنی جلوگیری به عمل خواهد آمد. از آنجا که این علم بسیار نوظهور بوده و هنوز آگاهی اندکی نسبت به آن وجود دارد، انجام تحقیقات گسترده پیرامون اثرات این فناوریها بر محیط و جایگاه واقعی آن برای رسیدن به کشاورزی پایدار، امری ضروری است.

– فناوری نانو:
نانوفناوری مهندسی ساخت ذرات در مقیاس نانومتر و در طیفی معادل ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است در یک تعریف ساده تر، فناوری تک ات مها، مولکول ها یا دستجات مولکولی، بنحوی که ساختمان های (self assembly) نانو عبارت است از دست ورزی یا خودگردایی تشکیل یافته، منجر به تولید مواد وابزارهایی با خصوصیات جدید یا کاملاً متفاوت گردند. برای میلیو نها سال، طبیعت شاهکارهای بزرگی از فناوری نانو را بوجود آورده است. امروزه توانایی فناوری نانو در دگرگونی بهداشت، نساجی، فناوری اطلاعات و ارتباطات، علم مواد و انرژی برای همگان واضح است. این فناوری در حال حاضر جدیدترین فناوری در سطح دنیا بوده و با سرعت شگرفی در حال گسترش است. نانو تکنولوژی به دستکاری مواد در سطوح اتمی و مولکولی توجه دارد و یک فناوری میان رشته ای بوده که از پتانسیل زیادی برای توسعه علوم مختلف از جمله کشاورزی و صنایع غذایی را برخوردار است. فناوری های مختلف این یافته جدید، از جمله نانو ذرات، نانو مواد، نانو سنسورها و نانوسیالات می توانند در دامپروری و دامپزشکی، ماشین آلات کشاورزی ، اصلاح نباتات، گیاهپزشکی و صنایع غذایی تغییرات شگرفی چون افزایش اثر کودها و سموم شیمیایی ، تحویل غذا و دارو در دامپروری و شیلات ، پایش کیفیت خاک و سلامتی گیاهان و تولید بسته بندی های هوشمند را به منظور دستیابی به اهداف توسعه پایدار در بخش کشاورزی به وجود آورند.

– نانو در کشاورزی:
طبق آخرین گزارش سازمان ملل متحد ، حدود ۸۰۰ میلیون نفر از جمعیت جهان دچار فقر غذایی هستند ، شمار افراد قرار گرفته در زیر خط فقر از نظر تامین انرژی مورد نیاز روزانه ی بدن روز به روز در حال افزایش است جدید ترین پیش بینی ها حاکی از آن است. که این آمار تا سال ۲۰۲۰ میلادی به رقمی بالغ بر یک میلیارد نفر خواهد رسید و این بدان معنا ست که حفظ نوع بشر در بلند مدت و نجات خیل عظیم انسان ها از خطر گرسنگی ، نیازمند توجه ویژه ی متخصصان و سیاست مداران امروز جهان به توسعه ی پایدار وهمه جانبه ی صنعت کشاورزی است ورود نسل اول فناوری ها به عرصه ی کشاورزی ، در چند دهه ی گذشته منجر به وقوع انقلاب سبز و گذر از کشاورزی سنتی به کشاورزی صنعتی گردید ، در این دوره افزایش چشمگیری در کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی صورت گرفت که البته در کنار آن استفاده ی بی رویه از منابع مشکلاتی را نیز در پی داشت .اکنون با گذشت سالها از وقوع انقلاب سبزو کاهش مجدد نسبت رشد تولیدات کشاورزی به جمعیت جهان ، لزوم به کارگیری فناوری های جدید در صنعت کشاورزی پیش از هر زمان دیگری آشکار است.در این بین فناوری نانو به عنوان یک فناوری بین رشته ای و پیشتاز رفع مشکلات و کمبود ها در بسیاری از عرصه های علمی و صنعتی ، به خوبی جایگاه خود را در علوم کشاورزی و صنایع وابسته آن به اثبات رسانیده است. فناوری نانو کاربرد های وسیعی در همه مراحل تولید ، فراوری ، نگهداری ، بسته بندی و انتقال تولیدات کشاورزی دارد ورود فناوری نانو به صنعت کشاورزی و صنایع غذایی متضمن افزایش میزان تولیدات و کیفیت آن ها ، در کنار حفظ محیط زیست و منابع کره ی زمین می باشد.

کودهای نانو:
ذرات سموم کشاورزی به وسیله عواملی از قبیل باد ، وارد هوا شده و با ورود به سیستم تنفسی انسان ، آن را در معرض انواع بیماری های استنشاقی قرار می دهد ، تحولات نانوفناوری ، با افزایش میزان سوددهی و کاهش عوارض سموم کشاورزی ، معضلات ناشی از این سموم را رفع می کند و آنها را به محصولاتی کاملاً مفید تبدیل می کند.با استفاده از مواد نانو ساختار یا نانو مقیاس به عنوان حامل کودی یا ناقل کنترل کننده ی رهاسازی به منظور ایجاد کودهای هوشمند، فناوری نانو منشا امیدواری های زیادی رادر جهت عبور از محدودیت های تکنیکی موجود بر سر رهایازی آرام و کنترل شده ی عناصر کودها شده است.نانو کودها راندمان مصرف بالایی دارند و می توانند به صورت مطلوب در نقطه مناسبی ازناحیه رشد ریشه عناصر غذایی خود را آزاد کنند.
نانو کودها به سه روش عناصر غذایی خود را در اختیار گیاهان زراعی قرار می دهند:
– عناصر غذایی درون پوششی از نانو مواد متخلل قرار میگیرند.
– به وسیله لایه پلیمری نازکی پوشیده می شوند.
– به صورت ذره یا امولیسیونی در ابعاد نانوآزادمی گردند.
درنانو کودها از علم فناوری نانو به عنوان ابزاری جهت همزمان کردن رهاسازی عناصرغذایی کودهای فسفاته و نیتروژنه با جذب آن ها به وسیله گیاه و ممانعت از برهم کنش عناصر غذایی با خاک، میکروارگانیسم ها آب و هوا استفاده می شود.براساس یک برآورد صورت گرفته،با مصرف نانو کودها می توان در کانادا از اتلاف ۲۰۰۰ ملیون دلار سرمایه به دلیل پائین بودن راندمان مصرف عناصر غذایی کودهای مرسوم به وسیله گیاهان زراعی جلوگیری کرد.

موارد کاربرد نانو کودها:
– ارتقای حفاظت از محیط زیست و کشاورزی پایدار،خصوصا در محصولات باغی و شالی
– جلوگیری از آلودگی نامشخص خاک و مردابی شدن ذخایر آب – افزایش راندمان ورودی –خروجی در تولید محصولات زراعیاز طریق بهبود کارایی جذب کود و ارتقای کشاورزی پایدار
– فایق آمدن بر معضل کمبود منابع عناصر معدنی کم مصرف و کودهای فسفاته از طریق مصرف محصولات نانو ساختار شده ای که کارایی بالاتری دارند.

مطلوبیت نانو کودها:
استفاده از نانو کودها منجربه افزایش کارایی مصرف عناصر غذایی ،کاهش سمیت خاک ،به حداقل رساندن اثرات منفی ناشی از مصرف بیش از حد کودها و کاهش تعد دفعات کاربرد کود می شود،به علاوه ممکن است استفاده از این مواد به دلیل بهبود تهویه و شنکنندگی خاک و همچنین جلوگیری از فرسایش خاک باعث ارتقای شرایط خاک برای کشت محصولات زراعی نیز گردد .
اعتقاد بر این است که نانو کودها موثرتین ودر عین حال ساده ترین شیوه به منظور کاهش تلفات عناصرغذایی و افزایش کارایی مصرف کوهای است.نانو کودها عمدتا به واسطه آزاد سازی آرام و تدریجی عناصرغذایی دوره ی تاثیر کود را افزایش می دهند.مسلما با کارگیری فناوری نانو در بهینه سازی فرمولاسیون کودهای شیمیایی ،می توان به دستاوردهای شگرفی از جمله کاهش مصرف انرژِی،صرفه جویی در هزینه ها ی تولید و جلوگیری از معضلات زیست محیطی نائل آمد. کاربردها و توانایی های بالقوه، فناوری نانو مانند ردیابی و شناسایی سریع عوامل بیماریزای گیاهی با حسگری های نانو جهت اقدامات کنترلی به موقع، افزایش جذب مواد غذایی توسط گیاهان و سیستم های تحویل هوشمند ترکیبات شیمیایی در منطقه هدف با فرمولاسیونهای جدید نانو و همچنین افزایش کارایی سیستم های کشاورزی دقیق با بکارگیری حسگرهای نانو جهت مدیریت و مصرف دقیق نهاده های کشاورزی که همگی باعث کاهش مصرف سم و کود در کشاورزی می گردند، امیدها و چشم اندازهای جدیدی در راستای حفظ محیط زیست ایجاد نموده است

– لزوم توجه به رهاسازی نانو کودها در محیط زیست:

با استفاده موثر از اتمها و انرژی در سرتاسر سیکل تولید، فناوری نانو می تواند درکاهش الوگی یاکاهش مصرف انرژی تولیدات، مشارکت کند. اما پرسشهای بی پاسخ در خصوص اثرات و بزرگنمایی زیستی نانو مواد و نانو تولیدات بر سلامتی انسان و محیط زیست وجود دارد که لازم است موضوع تحقیقات مراکز پژوهشی قرار گیرد. بسیاری از نانو مواد، سمیت بالاتری از مواد معمولی دارند .نانو مواد به شدت واکنش پذیر هستند و مطالعات نشان داد که آنها می توانند منجر به اکسیداسیون شوند که باعث می شود سلول ها آسیب ببینند گاهی نیز منجر به مرگ سلول ها و حیوانات آزمایشگاهی می شود. محققان استنتاج کردند که ذرات نانو قادر به انتقال توسط خون به دیواره های غشائی است یعنی بخشی که مواد مضر را از مغز دور نگه می دارد هر دو نانو اکسید روی و دی اکسید تیتانیوم ممکن است به محیط زیست ضربه وارد کنند هرفلز دارای خاصیت قوی ضدباکتری و پتانسیل تحریک به استرس اکسیداسیون در محیط زیست دارد. به طور کلی اثرات نانو ذرات به سیستم های زنده به اندازه کافی ارزیابی نشده است. .مشکلات معده و التهاب خفیف روده در هر دو گروه موش که به بدن آنها نانو فلز روی و نانو تیتانیوم وارد شده بود، مشاهده شد.
[ ذرات تیتانیوم که از طریق بینی استنشاق می شوند، می توانند به مغز برسند و تحریکات استرسی را به همراه داشته باشند. علاوه بر این نانوذرات نیز نشان داده اند که توانایی اتصال به رسوبات و ذرات خاک را نیز دارا می باشند. مرکز دانشگاه رایس از تمایل برای نانوذرات با اتصال به مواد آلوده گزارش داده است این گرایش از نانو ذرات یک مکانیسم بالقوه و گسترده در مدت زمان طولانی برای حمل و نقل آلاینده های آب های زیرزمینی خواهد ساخت مطالعه دو ساله در دانشکده دانشگاه کالیفرنیا از بهداشت عمومی در بر داشت مغز موشهای آزمایشگاهی نشان داد مصرف نانو تیتانیوم دی اکسید دی ان ای و کروموزوم صدمه زده است.

نتیجه:
فناوری نانو پتانسیل زیادی برای ارتقای محیط زیستاز طریق امکان تولید فراورده هایی با کیفیت بالا، هزینه کم و سرعت زیاد را دارا می باشد. دانشمندان معتقدند فناوری نانو می تواند انقلابی عظیم را در زمینه تولید محصولات غذایی و کشاورزی ایجاد نماید. یکی اززمینه های مهم کاربرد فناوری نانو در کشاورزی و محیط زیست ردیابی وحذف یا پاکسازی آلاینده های شیمیایی موجود در منابع آب، خاک و هوا می باشد.نانو تکنولوژی علاوه بر اینکه کاربردهای مهمی در زمینه های مختلف دارد، با ساخت و استفاده روز افزون آنها نگرانی های فراوانی برای محیط و انسان ایجاد کرده است.
مطالعاتی نشان داده است که ترکیبات نانو بر محیط اثر می گدارند در این بین با توجه به گسترش و جایگاه نانو کودها مصرف آزمایش شده و محتاط تر این مواد معقولانه تر به نظر می رسد چرا که انباشت این مواد و ورود آن ها به چرخه ی مواد غذایی و دیگر چرخه های طبیعت خطارت بهداشتی زیادی به دنبال خواهد داشت.

 


نوشته شده در 22/08/1395 شنبه ساعت 20:28:41 توسط samira


بازگشت به صفحه نانو کود


امتیاز شما به این مطلب

در کادر زیر نظر خود را درج نمایید




 refresh
کد امنیتی را وارد نمایید