LỜI CẢM TẠ Lời cảm ơn đầu tiên, tôi xin chân thành gửi đến Thầy hƣớng dẫn PGs. Nguyễn Văn Công - ngƣời đã dìu dắt, động viên, giúp đỡ và hƣớng dẫn chuyên môn cho tôi những lời khuyên quý báu trong suốt thời gian học tập cũng nhƣ khi thực hiện nghiên cứu và viết luận án. Xin cảm ơn Thầy vì đã dành nhiều thời gian, công sức và luôn giúp em có đƣợc định hƣớng đúng đắn trong công việc cũng nhƣ trong học tập. Xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến TS.
Phạm Văn Toàn – ngƣời đã góp ý cho tôi rất nhiều từ kinh nghiệm quý báu về phân tích thuốc BVTV và viết luận án cũng nhƣ hƣớng dẫn thực hiện chuyên đề nghiên cứu. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý Thầy, Cô đã giảng dạy, hƣớng dẫn tôi học tập, nghiên cứu trong suốt thời gian qua. Trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu thực hiện luận án, tôi luôn đƣợc sự đồng hành và hỗ trợ của các Anh, Chị nghiên cứu sinh khóa 18, các học viên cao học và các sinh viên đại học chuyên ngành Khoa học Môi trƣờng. Các bạn đã không ngại khó khăn, thời gian để cùng tôi thực hiện các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và ngoài đồng.
Tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc nhất đến tất cả mọi ngƣời. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban Chủ Nhiệm Khoa Môi trƣờng và Tài nguyên thiên nhiên, Phòng Quản Lý Khoa Học và Khoa Sau Đại Học - Trƣờng Đại Học Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi đƣợc học tập, nghiên cứu nâng cao trình độ trong những năm qua. Tôi cũng xin đƣợc gởi lời cảm ơn đến Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Hậu Giang đã tài trợ kinh phí và giúp đỡ tôi hoàn thành tốt nghiên cứu. Sau cùng, tôi xin ghi nhớ và cảm ơn đến gia đình với tất cả tình yêu thƣơng, ủng hộ và khích lệ dành cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận án nghiên cứu; đặc biệt là ba mẹ tôi, vợ con tôi.
Nguyễn Văn Toàn i TÓM TẮT Luận án “Ảnh hƣởng của sử dụng kết hợp thuốc bảo vệ thực vật hoạt chất Chlorpyrifos ethyl và Fenobucarb đến hoạt tính enzyme Cholinesterase cá lóc (Channa striata)” đƣợc thực hiện ở điều kiện phòng thí nghiệm và đồng ruộng từ tháng 8 năm 2012 đến tháng 12 năm 2016 nhằm đánh giá sự ảnh hƣởng riêng lẻ, phối trộn của hai hoạt chất trên đến enzyme ChE của cá lóc và khả năng sử dụng ChE ở cá lóc nhƣ phƣơng pháp sinh học để đánh giá sự phơi nhiễm của cá lóc với thuốc BVTV lân hữu cơ Chlorpyrifos ethyl và Carbamate Fenobucarb. Nội dung điều tra hiện trạng sử dụng thuốc BVTV ở một số vùng canh tác lúa ĐBSCL đƣợc thực hiện qua phỏng vấn 939 hộ dân trồng lúa ở 4 tỉnh Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp và Hậu Giang. Ảnh hƣởng đơn lẻ và phối trộn của thuốc BVTV chứa hoạt chất Fenobucarb và Chlorpyrifos ethyl đến hoạt tính ChE ở điều kiện phòng thí nghiệm đƣợc thực hiện ở bốn mức nồng độ 1%, 2%, 5% và 10% LC50-96 giờ và hỗn hợp giữa chúng cùng đối chứng đƣợc bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên. Ảnh hƣởng của phun Fenobucarb, Chlorpyrifos Ethyl hay kết hợp hai hoạt chất này đến ChE cá lóc đƣợc triển khai trên ruộng lúa vụ Hè Thu 2013 ở Phụng Hiệp, Hậu Giang.
Kết quả nghiên cứu cho thấy có 232 tên thƣơng mại thuốc BVTV khác nhau đƣợc nông dân sử dụng và nhóm thuốc trừ côn trùng, trừ nấm bệnh là phổ biến nhất (60%). Trung bình thuốc BVTV đƣợc phun khoảng 6,0 lần/vụ; trong đó số lần phun thuốc trừ sâu bệnh là cao nhất (4,0 lần/vụ), kế đến là trừ cỏ, trừ ốc (1,0 lần/vụ). Đa số nông dân hỗn hợp nhiều loại thuốc trừ sâu với nhau hoặc thuốc trừ sâu với trừ bệnh cho một lần sử dụng. Trung bình có hơn 60% nông dân sử dụng thuốc ở liều cao hơn chỉ dẫn của nhãn thuốc.
Ở điều kiện phòng thí nghiệm, hoạt tính ChE ở não cá lóc cỡ giống rất nhạy cảm với Chlorpyrifos ethyl và Fenobucarb. Ở nồng độ 0,54µg/L (2%LC50 – 96 giờ), Chlorpyrifos ethyl đã ức chế ChE từ 0,1% đến 20,0%. Trong khi ở nồng độ 36µg/L (1% LC50 – 96 giờ), Fenobucarb đã ức chế ChE từ 6,0% đến 16,1%. Hoạt chất Fenobucarb gây ức chế cao ChE ở cá lóc trong khoảng 1 – 12 giờ phơi nhiễm, tỷ lệ ức chế từ 53,8% – 57,8% ở nồng độ 10% LC50 – 96 giờ.
Hoạt chất Chlorpyrifos ethyl gây ức chế cao ChE trong khoảng 24 – 60 giờ phơi nhiễm, tỷ lệ ức chế từ 48,1% – 58,9% ở nồng độ 10% LC50 – 96 giờ. Khi phối trộn Chlorpyrifos ethyl và Fenobucarb thì không làm tăng hay giảm tỷ lệ ức chế ChE cá lóc so với từng đơn chất nhƣng làm tăng thời gian ChE bị ức chế cao nên làm cá bị ảnh hƣởng nghiêm trọng hơn khi phơi nhiễm riêng lẻ từng hoạt chất. Kết quả thí nghiệm trên đồng ruộng cho thấy khi ii sử dụng Mondeo 60EC (chứa hoạt chất Chlorpyrifos ethyl), Bascide 50EC (chứa hoạt chất Fenobucarb) hay kết hợp 2 loại thuốc này với liều lƣợng tối đa của khuyến cáo (0,8L/ha đối với Mondeo 60EC và 1,5L/ha đối với Bascide 50EC) đều làm ảnh hƣởng đến ChE cá lóc. Sử dụng đơn Bascide 50EC theo liều chỉ dẫn làm ức chế ChE trong não cá lóc từ 1,2% đến 28%.
Sử dụng đơn Mondeo 60EC hay kết hợp Mondeo 60EC với Bascide 50EC không những làm chết cá mà còn ảnh hƣởng nghiêm trọng và lâu dài đến ChE; tỷ lệ ức chế lần lƣợt từ 22,4% đến 79,1% và từ 25,8% đến 86,2%. Đo ChE ở cá lóc có thể đánh dấu ảnh hƣởng do sử dụng Bascide 50EC cho lúa đến loài cá này trong giới hạn 3 ngày sau khi phun nhƣng đối với Mondeo 60EC hay kết hợp Mondeo 60EC với Bascide 50EC là hơn 14 ngày. Áp dụng đo ChE bằng kỹ thuật tái kích hoạt 2-PAM là phƣơng pháp tối ƣu nhất để quan trắc, cảnh báo nhiễm bẩn Chlorpyrifos ethyl sau 1 - 5 ngày phơi nhiễm. Từ khóa: Channa striata, Cholinesterase, Chlorpyrifos Ethyl, Fenobucarb, sử dụng kết hợp, Đánh dấu sinh học, ruộng lúa, tái kích hoạt iii ABSTRACT This dissertation "Effects of applying mixture of insecticide chlorpyrifos ethyl and fenobucarb on cholinesterase (ChE) activity in snakehead fish (Channa striata)" was carried out from August, 2012 to December, 2016 at laboratory and rice field conditions to evaluate the effects of using single and mixture of these two active ingredients on activity of ChE in snakehead fish and the use of ChE in this fish species as a biomaker of exposure and effects from Organophosphate and carbamate pesticides.
Status of pesticides use in rice cultivation areas in Mekong Delta was carried out through interviewing 939 rice farming farmers in four provinces, including Long An, Tien Giang, Dong Thap and Hau Giang. Effects of single and mixture of fenobucarb and chlorpyrifos ethyl on ChE of snakehead fish in the laboratory condition was conducted with four treatments, including 1%, 2%, 5% and 10% LC50-96h. Effects of single and mixture applying fenobucarb and chlorpyrifos ethyl for rice on ChE in snakehead fish living in rice paddy was conducted in Summer 2013 in Phung Hiep, Hau Giang province. The results showed that 232 trade names of pesticides have been used in rice cultivation; insecticides and fungicides were most common (60%).
The averaged spraying frequency was 6.0 times per crop. In which, insecticides and fungicides are 4 times per crop; herbicides and snailicides is about 1.0 time per crop. The results also show that pesticides are often mixed together before spraying and more than 60% of households sprayed at concentrations above recommended doses. In the laboratory conditions, the activity of ChE in snakehead fish brains is very sensitive to Chlorpyrifos ethyl and Fenobucarb.
At a concentration of 0.54 μg/L (2% LC50 - 96 hours), Chlorpyrifos ethyl inhibited ChE activity from 0. While at 36 μg/L (1% LC50 - 96 hours), Fenobucarb suppressed ChE activity from 6. Fenobucarb quick inhibit ChE within 1 - 12 hrs after exposure, the rate of inhibition from 53.8% at 10% LC50-96 hrs whereas Chlorpyrifos ethyl is 24 - 60 hrs with the rate of inhibition from 48.9% at 10% LC50-96 hrs. The study shown that no synergy or antagonist was found in term of ChE inhibition in snakehead fish as mixed these two ingredients but the duration of high ChE inhibition is longer.
In rice field conditions, using Mondeo 60EC (containing Chlorpyrifos ethyl), Bascide 50EC (containing Fenobucarb) or combination of these two insecticides at the recommended maximum dose (0.8L/ha for Mondeo 60EC and 1.5L/ha for Basecide50C) maybe all cause severe and long- iv term harmful on cholinessterase activity of snakehead fish. Using Bascide 50EC at the recommended maximum dose didn‟t cause seriously effect for snakehead fish, the rate of ChE inhibition from 1,2% - 28%. Using Mondeo 60EC and mixture Bascide 50EC with Mondeo 60EC at the recommended maximum doses didn‟t only lead to occur dead fish but also cause high and prolong ChE inhibition, the rate of inhibition from 22,4% - 79,1% (single Mondeo 60EC) and 25,8% - 6,2% (mixture), respectively. The measurement ChE activty of snakehead fish can be marked by the use of Bascide 50EC for ricefield within 3 days after spraying, but Mondeo 60EC or mixture of two these pesticides is more than 14 days.
Applying 2-PAM re-activation technique after one day of exposure is the best method for monitoring and warning of organophosphate pesticide contamination. Key words: Channa striata, Cholinesterase, Chlorpyrifos Ethyl, Fenobucarb, Combination, Bio-marker, Rice field, Reactivation v CAM KẾT KẾT QUẢ Tôi xin cam kết công trình nghiên cứu “Ảnh hƣởng của sử dụng kết hợp thuốc bảo vệ thực vật hoạt chất Chlorpyrifos ethyl và Fenobucarb đến hoạt tính enzyme cholinesterase ở cá lóc (Channa striata)” này là của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ luận văn cùng cấp nào trƣớc đây. Cần Thơ, ngày 20 tháng 8 năm 2018 Ngƣời hƣớng dẫn Nghiên cứu sinh PGs.
Nguyễn Văn Công Nguyễn Văn Toàn vi MỤC LỤC 1 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU .1 Tính cấp thiết của đề tài .2 Mục tiêu nghiên cứu .3 Nội dung nghiên cứu .4 Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu .5 Ý nghĩa của luận án .6 Điểm mới của luận án. 4 2 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .1 Tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật .1 Tình hình sử dụng thuốc BVTV trên thế giới .2 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam và Đồng Bằng Sông Cửu Long .1 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam .2 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở Đồng Bằng Sông Cửu Long .2 Sự phát tán của thuốc BVTV trong môi trƣờng và các yếu tố ảnh hƣởng .1 Sự phát tán của thuốc BVTV trong môi trƣờng .2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến dƣ lƣợng thuốc BVTV trong môi trƣờng .3 Dƣ lƣợng thuốc BVTV trong môi trƣờng đất, nƣớc .1 Dƣ lƣợng thuốc BVTV trong môi trƣờng đất .2 Dƣ lƣợng thuốc BVTV trong môi trƣờng nƣớc .4 Độc tính của thuốc BVTV và ảnh hƣởng khi phối trộn .