CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) đã được sử dụng rất phổ biến trong nông nghiệp, trên thế giới đạt 2 triệu tấn/năm; trong đó hơn 1/5 lượng được sử dụng ở các quốc đang phát triển (Abhilash and Singh, 2009; Beketov et al. Ở Việt Nam, thuốc BVTV được sử dụng tăng từ năm 1991 đến 2004, dao động từ 20.288 tấn (Pham Van Toan, 2011) và tăng đến 103. Nghiên cứu của Blasing (2010) đã chỉ ra rằng dư lượng cao nhất của cypermethrin, propiconazole, fenobucarb và fipronil trong đất ruộng lúa tại Đồng Tháp và Cần Thơ lần lượt là 90,2 µg/Kg, 82,4 µg/Kg, 25,1 µg/Kg và 0,9 µg/Kg; trong bùn đáy trên kênh nội đồng đã có dư lượng propiconazole là 24,4 µg/Kg và fenobucarb là 1,5 µg/Kg. Trong nước trên các ruộng lúa tại Đồng Tháp và Cần Thơ, dư lượng cao nhất của fipronil, fenobucarb, cypermethrin và propiconazole là 5,68 µg/L, 5 µg/L, 4,89 µg/L và 0,43 µg/L tương ứng (Pham Van Toan, 2011).
Nghiên cứu Chau et al. (2015) trên các sông, rạch tại Cần Thơ và An Giang đã phát hiện dư lượng propiconazole, fenobucarb, quinalphos, cypermethrin và fipronil trong nước với giá trị cao nhất là 4,76 µg/L; 2,32 µg/L; 1,33 µg/L; 0,77 µg/L và 0,41 µg/L tương ứng. Dư lượng thuốc BVTV trong nước, đất và bùn đáy đã ảnh hưởng đến động vật đáy (Schulz and Liess, 1999; Frank et al. 2000; Castillo et al.
2006), vi sinh vật (DeLorenzo et al. 2001), hệ thực vật (Frankart et al. 2003) và cá (Grande et al. Động vật đáy (benthic-invertebrate – ĐVĐ) là nhóm sinh vật sống ở nền đáy, có chu kỳ sinh trưởng khá dài, bền vững theo thời gian và luôn phản ánh đúng thay đổi của hệ sinh thái (Barbosal et al.
2001; Đặng Ngọc Thanh và Hồ Thanh Hải, 2007). Động vật đáy được đánh giá là loài bị rủi ro cao đối với chất ô nhiễm, đặc biệt là thuốc BVTV (Friberg et al. 2003; Dabrowski et al. 2005; Schafers et al.
Nhiều nghiên cứu trên sông, rạch chịu ảnh hưởng canh tác nông nghiệp cho thấy dư lượng thuốc BVTV đã làm giảm thành phần loài và số lượng cá thể lớp Insecta và Malacostraca, trong khi số lượng lớp Oligochaeta và Gastropoda gia tăng (Heckmann and Friberg, 2005; Lenwood et al. 2007; Leitao et al. Trên thế giới, các chỉ số đánh giá ô nhiễm hữu cơ dựa vào động vật đáy đã được nghiên cứu gồm SOMI (the Serra dos Órgãos Multimetric Index) và BMWP (Biological Monitoring Working Party) (Baqtista et al. 2007; Kenney et al.
Để đánh giá thủy vực bị ô nhiễm thuốc BVTV, chỉ số 1 SPEARpesticides (Species At Risk) đã ra đời (Liess and Von der Ohe, 2005; Liess et al. Ưu điểm của chỉ số này là đánh giá dựa vào sự đáp ứng của sinh vật đối với dư lượng thuốc BVTV, nhưng không phụ thuộc vào các yếu tố vô sinh (pH, nhiệt độ…) (Liess and Von der Ohe, 2005) hay khác nhau về vùng địa lý (Schafers et al. Chỉ số được phát triển ở mức độ loài SPEARpesticide(sp) và mức độ họ SPEARpesticide(fm); nhưng ở hầu hết các quốc gia đều sử dụng ở mức độ họ bởi vì dễ áp dụng, không đòi hỏi nhiều kỹ năng và nhân lực (Beketov et al. 2009; Schafers et al.
Ở Việt Nam, sử dụng động vật đáy để đánh giá chất lượng môi trường nước đã được thực hiện (Đặng Ngọc Thanh và ctv. Các chỉ số sinh học dựa trên động vật đáy được sử dụng chủ yếu là chỉ số đa dạng sinh học, BBI (Belgian Biotic Index) và BWMP nhằm đánh giá ô nhiễm hữu cơ trong môi trường nước. Ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long, ĐVĐ cũng được sử dụng để đánh giá chất lượng môi trường nước bị ô nhiễm hữu cơ (Phạm Văn Toàn và Lê Hoàng Việt, 2008; Nguyễn Công Thuận và ctv. 2010; Dương Trí Dũng và ctv.
Các nghiên cứu sử dụng ĐVĐ để đánh giá môi trường nước bị ảnh hưởng bởi thuốc BVTV vẫn còn hạn chế. Tỉnh Hậu Giang có thế mạnh về nông nghiệp với diện tích đất trồng lúa chiếm 59,5% trong tổng diện tích đất nông nghiệp của Tỉnh (Niên giám thống kê Hậu Giang, 2015). Mô hình canh tác lúa 3 vụ và 2 vụ mỗi năm đã tạo điều kiện cho sâu bệnh phát triển, do vậy thuốc BVTV được sử dụng với liều lượng cao hơn chỉ dẫn với tần suất phun thuốc phổ biến là 7 – 8 lần/vụ. Khảo sát thực tế tại Hậu Giang cho thấy người dân vẫn còn sử dụng nguồn nước sông, rạch cho sinh hoạt; nếu như trong nước mặt tồn lưu dư lượng thuốc BVTV thì có nguy cơ ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng dân cư tại chỗ và lân cận (Gandhi and Snedeker, 1999; Phạm Bích Ngân và Đinh Xuân Thắng, 2006).
Từ các vấn đề được đề cập, đề tài “Đánh giá ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật trên ruộng lúa và các sông rạch chính tại tỉnh Hậu Giang” đã được thực hiện.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 1.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu biến động dư lượng thuốc BVTV trong nước, trong đất ruộng, trong bùn đáy trên kênh nội đồng, sông rạch nhằm đánh giá ô nhiễm thuốc BVTV giữa các loại hình thủy vực khác nhau và mối liên hệ giữa động vật đáy với thuốc BVTV góp phần bảo vệ môi trường trong sản xuất lúa trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.2 Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu dư lượng thuốc BVTV trong nước trên ruộng lúa, kênh nội đồng và sông, rạch nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm giữa các thủy vực bị ảnh hưởng bởi thuốc BVTV. Nghiên cứu dư lượng thuốc BVTV trong đất ruộng lúa và bùn đáy trên kênh nội đồng, các sông, rạch tiếp nhận nhằm đánh giá tương quan giữa thuốc BVTV với động vật đáy và xác định chỉ số SPEARpesticides dựa vào động vật đáy để phản ánh tình trạng của các thuỷ vực có động vật đáy bị rủi ro với thuốc trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.3 Nội dung nghiên cứu Đánh giá thực trạng sử dụng và quản lý thuốc BVTV ở khu vực lúa 3 vụ/năm và 2 vụ/năm thuộc 3 huyện có diện tích canh tác lúa lớn nhất gồm Long Mỹ, Vị Thủy và Phụng Hiệp là cơ sở xác định vị trí thu mẫu và các hoạt chất thuốc BVTV được sử dụng phổ biến. Đánh giá biến động dư lượng thuốc BVTV trong nước, trong đất ruộng lúa và trong bùn đáy trên kênh nội đồng và sông, rạch tiếp nhận nước từ kênh nội đồng. Đánh giá thành phần loài và số lượng cá thể động vật đáy trên ruộng lúa, kênh nội đồng và sông rạch.
Xác định chỉ số SPEARpesticides dựa vào động vật đáy ở mức độ họ để phản ánh tình trạng các thủy vực có động vật đáy bị rủi ro với thuốc BVTV tại địa bàn nghiên cứu.3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu trên ruộng lúa, kênh nội đồng và sông, rạch thuộc khu vực lúa 3 vụ/năm và 2 vụ/năm tại 3 huyện Long Mỹ, Vị Thuỷ và Phụng Hiệp; điểm tham chiếu là rạch Mái Dầm tại thị trấn Mái Dầm, huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang; đây là khu vực không canh tác lúa.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Cung cấp số liệu về dư lượng 5 hoạt chất propiconazole, fipronil, quinalphos, fenobucarb và cypermethrin trong nước mặt, trong đất và bùn đáy từ ruộng lúa ra kênh nội đồng và sông, rạch tiếp nhận là cơ sở đánh giá tình hình ô nhiễm thuốc BVTV trong nước, đất và bùn đáy, phục vụ cho công tác quan trắc dư lượng thuốc trên địa bàn tỉnh Hậu Giang. Phân tích, đánh giá được mối liên hệ giữa dư lượng thuốc BVTV với động vật đáy và tình trạng các loại hình thuỷ vực khác nhau bị ảnh hưởng bởi thuốc dựa vào chỉ số SPEARpesticides. 3 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật 2.1 Khái niệm Theo Trần Văn Hai (2009), thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) là những hợp chất độc gốc tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học được dùng để phòng và trừ sinh vật gây hại, bảo vệ năng suất cây trồng. Thuốc BVTV gồm nhiều nhóm khác nhau, gọi theo tên nhóm sinh vật gây hại như thuốc trừ sâu dùng để trừ sâu hại, thuốc trừ bệnh dùng để trừ bệnh cây, thuốc trừ cỏ dùng trừ các loài cỏ dại gây hại cho cây trồng.2 Phân loại thuốc bảo vệ thực vật Theo Nguyễn Trần Oánh và ctv.
(2007) thuốc BVTV được phân loại dựa vào: a. Đối tượng phòng chống Thuốc trừ sâu (insecticide) là các chất hay hỗn hợp các chất có tác dụng tiêu diệt hoặc xua đuổi các loại côn trùng có mặt trong môi trường, để trừ hoặc ngăn ngừa tác hại của côn trùng đến cây trồng, nông sản, gia súc và con người. Thuốc trừ bệnh (fungicide và bactericide) là các hợp chất có nguồn gốc hóa học (vô cơ và hữu cơ), sinh học (vi sinh vật và các sản phẩm của chúng, nguồn gốc thực vật), có tác dụng ngăn ngừa hay trừ các loài vi sinh vật gây hại cho cây trồng và nông sản (nấm ký sinh, vi khuẩn, xạ khuẩn) bằng cách phun lên bề mặt cây, xử lý giống và xử lý đất. Thuốc trừ bệnh dùng để bảo vệ cây trồng trước khi bị các loài vi sinh vật gây hại tấn công hơn là diệt nguồn bệnh.
Thuốc trừ cỏ (herbicide) là các hợp chất được dùng để trừ các loài thực vật cản trở sự sinh trưởng cây trồng có lợi cho con người như các loài thực vật mọc hoang dại trên đồng ruộng và kênh mương. Đây là nhóm thuốc dễ gây hại cho cây trồng; cho nên cần đặc biệt thận trọng khi sử dụng. Ngoài ra, các loại thuốc BVTV khác như trừ chuột, trừ nhện và trừ tuyến trùng… b. Độc tính của thuốc BVTV Theo Nguyễn Trần Oánh và ctv.
(2007) đánh giá tác động của thuốc BVTV đến cơ thể sinh vật hay so sánh độ độc của các loại thuốc với nhau thường dùng liều gây chết trung bình (medium lethal dose – LD50) là liều lượng chất độc gây chết 50% cá thể thí nghiệm qua đường miệng hoặc da. Giá trị LD50 càng nhỏ, chứng tỏ chất độc càng mạnh (Bảng 2. Ngoài ra, so sánh độ độc của các loại thuốc BVTV có thể dùng chỉ tiêu nồng độ gây chết trung bình (medium lethal concentration – LC50) là nồng độ 4 gây chết 50% cá thể thí nghiệm trong thời gian xác định, thường được thử với các động vật sống trong nước.