Trong những năm gần đây, các cánh đồng trồng đậu tương và các loại cây trồng khác trên khắp vùng Trung Tây đã phải chịu nhiều thiệt hại hơn do trôi dạt thuốc diệt cỏ, đặc biệt là những cây được trồng từ hạt không được biến đổi gen để có khả năng chịu thuốc diệt cỏ. Sự trôi dạt vào các cây ngoài ý muốn khiến lá bị quăn và teo lại và có thể làm hỏng cây trồng vĩnh viễn.
Kimberly M. Parker, trợ lý cho biết: Để tìm hiểu thêm về cách các tác nhân hóa học khác nhau tương tác trong các công thức thuốc diệt cỏ, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật McKelvey thuộc Đại học Washington ở St. Louis đang phát triển một khuôn khổ để hiểu cách thức các mảnh ghép lại với nhau giáo sư năng lượng, môi trường và kỹ thuật hóa học.
>> Tham khảo: Các nhà nghiên cứu phát hiện ra lỗ hổng bảo mật cho phép kẻ tấn công sử dụng WiFi để nhìn xuyên tường.
Cộng tác viên của cô trong công việc này là Stephen M. Sharkey, nghiên cứu sinh tiến sĩ năm thứ tư tại phòng thí nghiệm của Parker, và Brent J. Williams, phó giáo sư năng lượng, môi trường và kỹ thuật hóa học. Triển vọng của họ đã được công bố trên tạp chí Khoa học & Công nghệ Môi trường vào ngày 23 tháng 11.
Vào năm 2020, khoảng 90% tổng số ngô, bông và đậu nành được trồng ở Hoa Kỳ đã được biến đổi gen để chịu được một hoặc nhiều loại thuốc diệt cỏ, chẳng hạn như glyphosate, dicamba hoặc axit 2,4-dichlorophenoxyacetic (2,4-D).
Kết quả là, các loại thuốc diệt cỏ liên quan đến cây trồng chống chịu thường được sử dụng nhiều hơn, Sharkey nhận thấy. Trong năm 2014-15, trước khi đưa ra các loại cây trồng chịu được dicamba, dicamba đã được sử dụng trên 2% tổng số đậu tương của Hoa Kỳ, trong khi vào năm 2017-18, sau khi đưa ra các loại cây trồng chịu được dicamba, nó đã được sử dụng trên 21% tổng số đậu tương của Hoa Kỳ.
Thuốc diệt cỏ dicamba và 2,4-D vô tình ảnh hưởng đến các cây trồng không được nhắm mục tiêu khác thông qua sự trôi dạt của thuốc diệt cỏ, dưới dạng trôi dạt sơ cấp hoặc thứ cấp. Sự trôi dạt sơ cấp thường xảy ra ngay sau khi sử dụng khi các giọt phun có chứa các phân tử thuốc diệt cỏ được gió mang đến các loại cây trồng không mục tiêu.
>> Tham khảo: Chất xúc tác bền, rẻ tiền làm giảm lượng khí thải carbon trong quá trình sản xuất amoniac.
Sự trôi dạt thứ cấp xảy ra trong khoảng thời gian dài hơn, khi thuốc diệt cỏ chuyển từ trạng thái lỏng hoặc rắn thành hơi, sau đó trôi dạt khỏi cây trồng mục tiêu chịu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí, gió, độ ẩm và công thức của thuốc diệt cỏ.
Sự thay đổi này thành trạng thái hơi, được gọi là sự bay hơi, có thể trở nên tồi tệ hơn khi dicamba và 2,4-D được áp dụng cho cây trồng chịu được thuốc diệt cỏ vào cuối mùa vì nhiệt độ cao hơn và vì cây lớn hơn và che phủ đất.
Mặc dù đã có các quy định về thời điểm và cách phun các loại thuốc diệt cỏ này, nhưng trôi dạt vẫn là một vấn đề và đã gây ra hàng loạt vụ kiện trong những năm gần đây.
Do những vụ kiện này, một số sản phẩm dicamba đã bị ngừng sử dụng và phải được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) phê duyệt lại.
Dicamba chứa một loại amin, một tác nhân hóa học nhằm giữ thuốc diệt cỏ ở nguyên vị trí thay vì bay hơi vào khí quyển.
Sharkey, người trước đây đã xuất bản một bài báo về các amin trong công thức dicamba cho biết: “Chúng tôi muốn cố gắng tìm ra lý do tại sao các công thức này có mức độ biến động khác nhau.
>> Tham khảo: Quá trình khử cacbon hoàn toàn của ngành hàng không Hoa Kỳ nằm trong tầm tay.
“Trọng tâm của chúng tôi là các amin có trong công thức dicamba và tính chất hóa học của các amin ảnh hưởng như thế nào đến tính dễ bay hơi của dicamba.”
Ngoài ra, đánh giá của họ đã phân tích mức độ sử dụng thuốc diệt cỏ có liên quan đến việc giới thiệu cây trồng biến đổi gen. Họ phát hiện ra rằng việc giới thiệu các loại cây trồng chịu được thuốc diệt cỏ ảnh hưởng đến tỷ lệ và thực hành sử dụng thuốc diệt cỏ.
Trong khi các sản phẩm mới hơn bao gồm dicamba và 2,4-D đã giảm sự phụ thuộc duy nhất vào glyphosate, thì dicamba và 2,4-D đã được sử dụng thường xuyên hơn kể từ khi các loại cây trồng được thiết kế để chống chịu chúng được đưa ra thị trường.
Chỉ trong một năm, từ 2016 đến 2017, việc sử dụng dicamba đã tăng lên gấp 2,3 lần sau khi các loại cây trồng kháng dicamba được giới thiệu vào năm 2015.
Sharkey cũng sàng lọc dữ liệu về các sản phẩm thuốc diệt cỏ khác nhau và các quy định cũng như bãi bỏ quy định về cách áp dụng chúng.
EPA giới hạn việc sử dụng dicamba và 2,4-D để giảm trôi dạt, nhưng những quy định đó đối với đậu nành và ngô tương đối không thay đổi kể từ năm 2014.
Các yêu cầu khác nhằm giảm thiểu sự trôi dạt bao gồm hạn chế các loại vòi phun được sử dụng khi phun thuốc diệt cỏ như cũng như một vùng đệm cần thiết.
>> Tham khảo: Công nghệ gen để loại bỏ cụ thể từng loại tế bào.
Parker cho biết: “Để giải quyết những thách thức do trôi dạt thuốc diệt cỏ gây ra, cần phải tiếp tục tiến bộ để cải thiện các biện pháp ngăn ngừa trôi dạt, bao gồm thiết kế các thành phần hóa học và hiểu tác động của thuốc diệt cỏ sau khi chúng đi vào bầu khí quyển”.
“Bằng cách xác định các yếu tố góp phần làm trôi dạt thuốc diệt cỏ và mô tả đặc điểm của các quá trình khí quyển ảnh hưởng đến tác động của nó, chúng tôi có thể phát triển các giải pháp mới để ngăn chặn nó.”
