آفت‌کش‌های (سموم) ارگانوفسفره دسته‌ای از مواد شیمیایی فسفردار بوده که برای کنترل طیف وسیعی از آفات در بخش کشاورزی به‌کار برده می‌شوند این ترکیبات فسفره‌ی آلی دارای اثرات بیولوژیکی متنوعی می‌باشند.
الف) سموم ارگانوفسفره و کاربرد آن‌ها
آفت‌کش‌های اُرگانوفسفره، دسته‌ای از مواد شیمیایی فسفردار بوده که برای کنترل طیف وسیعی از آفات در بخش کشاورزی به‌کار برده می‌شوند و کاربرد این سموم درحال حاضر در جهان رو به گسترش می‌باشد. این ترکیبات فسفره‌ی آلی دارای اثرات بیولوژیکی متنوّعی می‌باشند. اگرچه که اکثر این آفت‌کش‌ها به عنوان حشره‌کش استفاده می‌شوند، ولی تعداد زیادی از آن‌ها به عنوان کنه‌کش، داروهای ضد کرم روده، نماتد کش، مواد عقیم کننده(chemosterilants ) و موش‌کش استفاده می‌شوند. تغییرات شیمیایی بسیار جزئی در داخل ساختمان ملکولی یک ترکیب فسفره‌ی آلی، اغلب باعث تغییر زیاد در میزان سمیت آن از یک گونه به گونه‌ی دیگر می‌گردد. اخیراً تعداد زیادی از این ترکیبات به عنوان قارچ‌کش و علف‌کش نیز تولید شده‌اند و نیز تعداد محدودی از این ترکیبات به صورت داروهای پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین آفت‌کش‌های اُرگانوفسفره در مقایسه با انواع کلره‌ها دارای دو خاصیت مشخص بوده، اوّل اینکه برای مهره‌داران سمیت خیلی بیشتری دارند و دوم اینکه ناپایدارترند و همین خاصیّت دوم باعث شده که این آفت‌کش‌ها به عنوان جانشینی برای آفت‌کش‌های پایدار کلره‌ی آلی به ویژه دِدِتِ(DDT ) و آلدرین(Aldrin ) به کار برده شوند. به‌طور‌کلّی خواص عمده‌ی زیر را می‌توان از ویژگی‌های آفت‌کش‌های اُرگانوفسفره دانست:
1) این ترکیبات عمدتاً اثر تماسی داشته و در بعضی موارد اثرگوارشی و اثر تدخینی آن‌ها از لحاظ حشره‌کشی اهمیت پیدا می‌کند.
2) اکثر آفت‌کش‌های این دسته دارای نفوذ عمیقی بوده، بدین‌معنی‌که وقتی روی سطح گیاه پاشیده می‌شوند، از یک طرف برگ به طرف دیگر برگ نفوذ کرده و بر روی خشرات مکنده‌ای که در سطح زیرین برگ مشغول تغذیه هستند، اثر می‌گذارند. همچنین بعضی آفت‌کش‌های این گروه قادر هستند که وارد جریان شیره‌ی گیاهی شده و از طریق آوندهای چوبی و آب‌کش به تمام بافت‌های گیاه نفوذ کنند.
3) این آفت‌کش‌ها از نظر پایداری در محیط زیست، نسبتاً ناپایدار بوده و در برابر هوا، نور و حرارت زود تجزیه می‌شوند ولی با این وجود دربین آن‌ها، ترکیبات پایدارتری نیز به چشم می‌خورد.
4) نسبت به محیط‌های قلیایی بسیار حسّاس بوده و یکی از راه‌های از بین بردن آن‌ها، شستشوی بدن یا مواد و تجهیزات آلوده با صابون‌های قلیایی می‌باشد.
-انواع آفت‌کش‌های اُرگانوفسفره
این گروه از سموم خود به دو دسته‌ی آفت‌کش‌های فسفره‌ی آلی تماسی و آفت‌کش‌های فسفره‌ی آلی سیستمیک تقسیم می‌شوند. در خصوص نوع تماسی آن‌ها باید عنوان کرد که در این دسته، پس از پاشیده شدن بر روی گیاه، بقایای آن در همان محل باقی مانده و حداکثر، برخی از آن‌ها خاصیت نفوذی عمیقی داشته که از یک طرف برگ به طرف دیگر آن نفوذ می‌کنند و احیاناً اگر حشرات مکنده‌ای در سطح زیرین برگ وجود داشته باشند، پس از سم‌پاشیِ سطح رویی برگ، آن‌ها نیز از بین خواهند رفت. خود این دسته بر اساس این که از کدامیک از مشتقّات اسید فسفریک تهیه شده باشند، به گروه‌های متعدّدی تقسیم می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
1) فسفروتیونات‌ها(Phosphorothionates) مثل پاراتیون(Parathion)، کلرتیون(Chlorthion)، فنیتروتیون(Fenitrothion) و دیازینون(Diazinon).
2) فسفرودی تیونات‌ها(Phosphorodithionates ) مثل مالاتیون(Malathion)، اتیون(Ethion)، فوزالون(Phosalone)، متیل آزینفوس(Azinphos Methyl)، متیداتیون(Methidathion) و پروفونفوس (Proffenfos).
3) فسفرآمیدات‌ها (Phosphoramidates) مثل متامیدوفوس (Methamidophos).
4) پیروفسفات‌ها (Pyrophosphates) مثل تترا اتیل پیروفسفات (TEPP).
5) فسفونات‌ها (Phosphonates) مثل تری کلورفون (Trichlorfon).
6) فسفونوتیونات‌ها (Phosphonothionates) مثل اتیل پی نیتروفنیل فسفونوتیونات(EPN).
7) فسفروتیولات‌ها (Phosphorothiolates).
8) فسفروآمیدوتیونات‌ها (Phosphoroamidothionates).
آفت‌کش‌های اُرگانوفسفره‌ی سیستمیک ترکیباتی هستند که جذب گیاه شده و همراه با شیره‌ی گیاهی به قسمت‌های مختلف گیاه انتقال داده می‌شوند و باعث مرگ آن دسته از آفاتی می‌شوند که از این شیره‌ی گیاهی مصرف می‌کنند. همچنین تعداد زیادی از آفت‌کش‌های ارگانوفسفره کم و بیش قادر هستند که جذب بافت‌های گیاه بشوند، ولی قابل انتقال و ذخیره شدن در قسمت‌های مختلف گیاه نیستند، که اصطلاحاً به این دسته، آفت‌کش‌های نفوذی گفته می‌شود که از آن جمله می‌توان به پاراتیون، مالاتیون و دیازینون اشاره نمود. از مزایای آفت‌کش‌های سیستمیک در مقایسه با انواع تماسی باید به موارد زیر اشاره نمود:
1) این ترکیبات روی سطح گیاه کمتر باقی مانده و معمولاً یک تا دو ساعت پس از سمپاشی وارد گیاه شده و بدین وسیله عوامل نامساعد محیطی مثل هوا، باد، باران و حرارت بر روی آن‌ها اثر نمی‌کند و در نتیجه زود تجزیه نمی‌شوند. قدر مسلّم این است که این ترکیبات در هوای گرم و خشک به سرعت جذب گیاه می‌شوند و به این وسیله از اتلاف آن‌ها جلوگیری می‌شود.
2) این دسته از آفت‌کش‌ها از لحاظ اکولوژیکی دارای خاصیت انتخابی بالایی بوده به این معنی که عمدتاً روی آفات مکنده که از شیره‌ی گیاهان تغذیه می‌کنند اثر دارند. این سموم اثر تماسی ضعیفی داشته و معمولاً در داخل گیاه فعال می‌شوند، لذا روی حشرات مفید مانند پارازیت‌ها و … اثری ندارند و یا دارای اثرات بسیار جزئی هستند، به همین جهت در مورد کاربرد این سموم در مقایسه با آفت‌کش‌های تماسی، طغیان آفات کمتر مشاهده می‌شود.
3) به دلیل انتقال ترکیبات سیستمیک در اندام‌های مختلف گیاه، پوشش کامل گیاه توسط محلول سمّی ضروری به نظر نمی‌رسد. به عنوان مثال در صورت سمپاشی یک قسمت از گیاه، حشراتی که در قسمت های دیگر گیاه مشغول به تغذیه هستند از بین خواهند رفت و این در حالی است که، در هنگام سمپاشی با حشره کش‌های تماسی لازم است پوشش کاملی از سموم، تمام گیاه را فراگیرد.
4) آفت‌کش‌های سیستمیک در داخل گیاه نسبتاً پایدار بوده و حتّی می‌توانند بخش‌های جدیدی از گیاه را که بعد از کاربرد سم روی گیاه رشد می‌کنند و شکل می‌گیرند را محافظت نمایند. همچنین این ترکیبات به مدت 2 تا 5 هفته در داخل گیاه پایدار باقی می‌مانند و اثر آفت‌کشی خود را همچنان حفظ می‌کنند و بعد از این مدت به ترکیبات غیر سمّی تجزیه می‌شوند.
ب) مکانیسم اثر سموم اُرگانوفسفره:
نقش اصلی آنزیم استیل‌کولین اِستراز پس از تحریک عصبی، تجزیه ی استیل‌کولین می‌باشد. از آن جایی که آفت‌کش‌های اُرگانوفسفره، شباهت ساختمانی زیادی با سوبسترای طبیعی کولین اِستراز یعنی استیل‌کولین دارند، این آنزیم را مهار کرده و باعث می‌شوند که نتواند فضای سیناپسی(فاصله‌ی بین دو رشته‌ی عصبی) را از وجود استیل‌کولین پاک‌سازی کند. بنابراین با تجمّع استیل‌کولین در محل سیناپس، عمل مخابره‌ی پیام مختل می‌شود و هیجان عصبی صورت می‌گیرد که ادامه‌ی تحریک، انقباض ماهیچه‌های مربوط را سبب می‌شود. مهار فعالیت این آنزیم باعث صدمه دیدن اندام‌هایی مثل شُش‌ها و راه‌های هوایی می‌شود و در نهایت منجر به فلج و مرگ می‌شود. به عبارت دیگر، ترکیبات فسفره، با مهار کردن آنزیم استیل‌کولین استراز در سیناپس‌های سیستم عصبی از طریق واکنش فُسفریلاسیون، باعث می‌شوند که این آنزیم نتواند وظیفه‌ی اصلی خود را که همان هیدرولیز استیل کولین می‌باشد، انجام دهد. ترکیب آنزیم استیل‌کولین استراز با اغلب سموم برگشت‌پذیر بوده و در اثر درمان‌های مناسب، سموم از آنزیم‌ها جدا شده و آن‌ها را در حالی که قادر به انجام فعالیت فیزیولوژیک خود هستند آزاد می‌گذارند.
شکل 1- نحوه‌ی تأثیرگذاری سموم اُرگانوفسفره
البته سرعت ترکیب شدن آن‌ها و ثبات ترکیب حاصل با نوع سم آلی فسفره رابطه دارد. کولین استرازها که عمل فیزیولوژیک آن‌ها بی اثر کردن استیل‌کولین در بدن می‌باشد به دو دسته‌ی کولین استراز اصلی یا بافتی که شامل کولین استراز موجود در دستگاه عصبی و گلبول‌ها و کولین استراز فرعی یا ِسرمی تقسیم می‌شوند. از بین رفتن 75 درصد کولین استراز اصلی سبب مرگ می‌گردد، درحالی که کولین استراز سرمی ارزش کمتری دارد. سموم فسفره‌ی آلی روی هر دو نوع کولین استراز اثر می‌کنند. مهار کولین استراز موجود در بدن، دارای درجاتی است که در پستانداران، مهار آن تا 50 درصد موجب بروز اثرات سمّی شده و در سطح 80 تا 90 درصد منجر به مرگ می‌شود. نوع مکانیسم سمیّت ترکیبات اُرگانوفسفره بستگی به میزان شباهت آن‌ها به سوبستراهای طبیعی استیل‌کولین دارد. بنابراین، ترکیبات اُرگانوفسفره می‌توانند برای آنزیم در حکم یک سوبسترا باشند. ماده‌ی حاصله برخلاف استیل‌کولین، اتصالات خود را با جایگاه فعال آنزیم حفظ نموده و کمپلکس به‌دست آمده، در صورت هیدرولیز شدن، به آهستگی هیدرولیز می‌گردد، امّا چنان‌چه ترکیبات اّرگانوفسفره باعث مهار غیر قابل بازگشت آنزیم‌ها گردند، این آنزیم‌ها باید دوباره ساخته شوند.
پ) اثرات سموم اُرگانو فسفره بر سلامت انسان و دام
این مواد روی انسان اثر سمّی شدیدی دارند و در اوایل مصرف آن‌ها که هنوز تدابیر محافظتی کافی به کار نمی‌رفت، موارد مسمومیّتی زیادی دیده شده است. سالیانه هزاران مورد مرگ در اثر مواجهه با این مواد رخ می‌دهد. بیشترین علّت مرگ به دنبال مسمومیّت با سموم اُرگانوفسفره، در اثر ضعف عضله‌های تنفسّی است. اثر تنفّسی مواجهه با دز بالای سموم فسفره‌ی آلی شامل تنگی برونش‌ها، اِدِم ریوی، آبریزش از بینی، افزایش ترشحات غشای مخاطی ریه و فلج عضله‌های تنفسّی است. در افرادی که دچار مسمومیّت با دزهای بالای سموم اُرگانوفسفره شده‌اند و از مسمو