Умные капсулы помогли гербицидам стать эффективнее и безопаснее

Гербицидами называют химические вещества, специально разработанные для борьбы с сорняками. Без гербицидов современное сельское хозяйство существовать не может, однако их использование может наносить вред. Например, попавшие в грунтовые воды гербициды могут быть опасны для водорослей, рыб, а в конечном итоге — и для человека.

Найти для гербицидов «умную упаковку» смогла Вера Бутова и ее коллеги из Южного федерального университета. Результаты их исследования опубликованы в журнале Crop protection.

Команда проводила эксперименты с 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислотой (2,4-Д), которая входит в состав более чем 1500 различных коммерческих гербицидов.

Ученые поместили 2,4-Д в капсулы из биоугля и кремнезема, которые модифицировали поверхностно-активными веществами. Такие капсулы прочно удерживают гербицид, но после внесения препарата в почву постепенно его высвобождают, реагируя на изменение температуры и кислотности среды. 

Особенно важно было подобрать время высвобождения 2,4-Д. В идеале большая часть гербицида должна высвобождаться за первые несколько часов, чтобы оказать выраженное действие на сорняки. Если дозы гербицида будут слишком низкими, это может привести к появлению устойчивых к 2,4-Д сорняков. После первого «удара» остаток вещества должен медленно поступать в почву примерно в одинаковой концентрации.

Капсулы на основе биоугля высвобождали до 80 процентов гербицида в течение 8 суток, при этом в грунтовые воды препарата поступало на 75 процентов меньше, чем в случае без капсул. Однако скорость высвобождения препарата ученые контролировать не смогли. А вот капсулы на основе кремнезема, наоборот, были очень удобны для того, чтобы управлять поступлением гербицида в почву. Так, меняя их пористость и заряд на поверхности молекул, можно добиться того, что 80 процентов вещества попадает в почву за время от нескольких часов до месяца.