MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) cơ clo là một nhóm HCBVTV đã từng đƣợc phổ biến những năm trƣớc đây. HCBVTV cơ clo ngoài hiệu quả diệt trừ sâu bệnh tăng năng suất cây trồng còn có đặc tính phân giải rất chậm sau khi đƣợc phun hay rải vào môi trƣờng, thời gian bán phân hủy của DDT trong môi trƣờng có thể từ 10 đến 20 năm [27]. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, khi sử dụng HCBVTV có tới 50% số thuốc bị tồn dƣ và tích lũy vào môi trƣờng đất [10].
HCBVTV cơ clo tồn tại trong đất đƣợc phân giải qua các hoạt động sinh học của đất và các yếu tố hóa lý. Theo chu trình tuần hoàn, HCBVTV cơ clo tồn tại trong đất sẽ rò rỉ ra sông ngòi theo các mạch nƣớc ngầm hay do quá trình rửa trôi, xói mòn [1]. Chúng hòa tan tốt trong các axit béo, không tan trong nƣớc, đa số đều bị phân hủy trong môi trƣờng kiềm và thƣờng có mùi hôi khó chịu, một số phân hủy ở nhiệt độ cao. Phần lớn các hợp chất này bền trong thực vật và cơ thể động vật, tích lũy lâu dài trong mô mỡ, lipoprotein theo thời gian có thể gây rối loạn nội tiết và các bệnh hiểm nghèo nhƣ ung thƣ gan, phổi [9],… Trên thế giới HCBVTV nhóm cơ clo đã cấm sử dụng từ năm 70, ở Việt Nam có lệnh cấm từ tháng 6/1994; tuy nhiên, do tính chất phân hủy quá chậm nên đến nay các chất này vẫn còn tồn dƣ trong môi trƣờng.
Những năm gần đây, do thâm canh tăng vụ, tăng diện tích, thay đổi cơ cấu cây trồng nên tình hình sâu bệnh diễn ra phức tạp hơn dẫn đến ngƣời nông dân có xu hƣớng sử dụng gia tăng cả về số lƣợng và chủng loại HCBVTV. Xã Phúc Hòa, huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang là một xã thuần nông, việc sử dụng HCBVTV trong nông nghiệp chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và không theo một quy trình an toàn nào vì thế khả năng tồn dƣ HCBVTV trong các loại đất nông nghiệp là hoàn toàn có thể xảy ra. Tuy nhiên cho đến nay chƣa có một nghiên cứu nào đƣợc thực hiện ở xã Phúc Hòa, huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang. Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Đánh giá tồn dƣ các hợp chất cơ clo trong môi trƣờng đất và đề xuất giải pháp kĩ thuật sử dụng an toàn hóa chất bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp tại xã Phúc Hòa, huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang” đã đƣợc lựa chọn và 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thực hiện với mong muốn góp phần xây dựng hệ thống dữ liệu về sự phân bố của lƣợng tồn dƣ các HCBVTV cơ clo nhằm đánh giá tác hại của chúng đến chất lƣợng môi trƣờng, hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng, đồng thời đƣa ra những biện pháp sử dụng an toàn các HCBVTV để giảm thiểu lƣợng sử dụng cũng nhƣ việc tồn dƣ, tích lũy chúng trong đất sản xuất nông nghiệp trên địa bàn xã Phúc Hòa nói chung và tỉnh Bắc Giang nói riêng.
Mục tiêu của đề tài - Đánh giá đƣợc tồn dƣ và tích lũy các HCBVTV cơ clo trong đất sản xuất nông nghiệp ở xã Phúc Hòa, huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang. - Đánh giá khả năng gây ảnh hƣởng về mặt sinh học và rủi ro gây ung thƣ bởi HCBVTV đối với sinh vật và con ngƣời tại khu vực nghiên cứu. - Đề xuất giải pháp kĩ thuật sử dụng an toàn các HCBVTV nói chung trong sản xuất nông nghiệp ở xã Phúc Hòa, huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang. Nội dung của đề tài - Xây dựng các biểu mẫu điều tra (phiếu điều tra nông hộ) và tiến hành thu thập, điều tra các thông tin về tình hình quản lý, sử dụng các loại HCBVTV trên địa bàn xã Phúc Hòa.
- Đánh giá hiện trạng quản lý và sử dụng các HCBVTV trên địa bàn xã Phúc Hòa. - Xác định các vị trí lấy mẫu trên bản đồ dựa trên các thông tin đã điều tra đƣợc và tiến hành lấy mẫu ở các vị trí có khả năng tiềm tàng ô nhiễm HCBVTV cơ clo tại xã Phúc Hòa. - Phân tích, xác định hàm lƣợng HCBVTV cơ clo gồm: HCH (α, β, DDT (p,p’-DDT; p,p’-DDD; p,p’-DDE)aldrin, dieldrin, endrin trong các mẫu đất đã thu thập. - Đánh giá ảnh hƣởng, tác động của các HCBVTV cơ clo đƣợc nghiên cứu đến môi trƣờng và hệ sinh thái.
- Đề xuất giải pháp kĩ thuật sử dụng an toàn các loại HCBVTV trong sản xuất nông nghiệp tại khu vực nghiên cứu. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Khái niệm cơ bản về đất, đất nông nghiệp và đất sản xuất nông nghiệp Theo quan điểm của các nhà thổ nhƣỡng và quy hoạch Việt Nam cho rằng: “Đất là phần trên mặt của vỏ trái đất mà ở đó cây cối có thể mọc đƣợc” và đất đai đƣợc hiểu theo nghĩa rộng là: “Đất đai là một diện tích cụ thể của bề mặt trái đất, bao gồm tất cả các yếu tố cấu thành của sinh thái ngay trên và dƣới bề mặt bao gồm: Khí hậu, thời tiết, thổ nhƣỡng, địa hình, mặt nƣơc, các lớ trầm tích sát bề mặt cùng với nƣớc ngầm và khoáng sản trong lòng đất, động thực vật, trạng thái định cƣ của con ngƣời, những kết quả của con ngƣời trong quá khứ và hiện tại để lại” [12]. Theo Luật đất đai 2013 (2013, tr 20-21) nêu rõ: “Đất nông nghiệp là đất sử dụng vào mục đích sản xuất, nghiên cứu, thí nghiệm về nông nghiệp, lâm nghiệp, chăn nuôi thủy sản, làm muối và mục đích bảo vệ, phát triển rừng gồm đất sản xuất nông nghiệp, đất sản xuất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản, đất làm muối và đất nông nghiệp khác” [12].
Đất sản xuất nông nghiệp: là đất nông nghiệp sử dụng vào mục đích sản xuất nông nghiệp. Bao gồm đất trồng cây hàng năm và đất trồng cây lâu năm [12]. Tổng quan về HCBVTV 1. Định nghĩa Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) là các loại hóa chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp bằng con đƣờng công nghiệp dùng để phòng chống hoặc tiêu diệt những sinh vật gây hại mùa màng trong nông, lâm nghiệp hoặc gây bệnh đối với sức khỏe con ngƣời.
Theo FAO, “HCBVTV đƣợc hiểu theo nghĩa rộng là chất diệt hại (pesticides), tức là tất cả các chất hoặc hỗn hợp các chất đƣợc sử dụng để ngăn ngừa, tiêu diệt hoặc kiểm soát bất cứ dịch hại nào, bao gồm các vật mang mầm bệnh cho ngƣời và động vật; các loài cây, con không đƣợc ƣa chuộng có thể gây hại cho mùa màng, vận chuyển, chế biến và bảo quản, kinh doanh lƣơng thực, thực phẩm, các sản phẩm nông nghiệp, gỗ và các sản phẩm gỗ, thức ăn gia súc,…Chúng có thể đƣa vào trong hay trên cơ thể động vật để ngăn ngừa các côn trùng, nhện và các loại dịch hại khác. Chúng cũng bao gồm các hóa chất kích thích, ngăn ngừa sự 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com rụng quả, chín sớm, rụng lá, áp dụng cho mọi đối tƣợng cây trồng” [10]. Hiện nay thuốc sử dụng trong nông nghiệp gồm 1.710 hoạt chất với khoảng hơn 4.000 tên thƣơng phẩm khác nhau, chúng bao gồm: 22-23% thuốc trừ sâu; 45- 47% thuốc diệt cỏ; 20-22% thuốc trừ bệnh; còn lại là thuốc diệt nấm mốc, thuốc điều hòa sinh trƣởng và một số loại khác nhƣ thuốc diệt các loài gậm nhấm, thuốc diệt côn trùng [5]. HCBVTV nhóm cơ clơ chủ yếu là dẫn xuất clo của hydrocacbon đa nhân, xicloparafin, tecpen,… Đặc tính của HCBVTV nhóm cơ clo là phân giải rất chậm sau khi đƣợc phun hay rải vào môi trƣờng.
Sản phẩm chuyển hóa của chúng thƣờng ít độc hơn chất ban đầu (trừ nhóm xyclodiene nhƣ dieldrin). Chúng hòa tan tốt trong các acid béo, không tan trong nƣớc, một số bị phân hủy ở nhiệt độ cao. Phần lớn các hợp chất này rất bền vững trong thực vật, cơ thể động vật, tích lũy lâu dài trong mô mỡ, lipoprotein, sữa [1]. Dư lượng HCBVTV Dƣ lƣợng thuốc là phần còn lại của các hoạt chất, chất phụ trợ cũng nhƣ các chất chuyển hóa của chúng và tạp chất tồn tại trên cây trồng, nông sản, đất, nƣớc sau một thời gian dƣới tác động của các hệ sống (living systems) và điều kiện ngoại cảnh (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm…).
Dƣ lƣợng của thuốc đƣợc tính bằng mg (miligam) thuốc có trong 1 kg nông sản, đất hay nƣớc (mg/kg) [1]. Nhƣ vậy, dƣ lƣợng thuốc BVTV bao gồm bất kì dẫn xuất nào của thuốc cũng nhƣ sản phẩm chuyển hóa của chúng có thể gây độc cho môi trƣờng. Dƣ lƣợng có thể có nguồn gốc từ những chất đã xử lý vào đất hay trên bề mặt vật phun; phần khác lại bắt nguồn từ sự ô nhiễm (biết hay không biết) có trong không khí, đất, nƣớc [1]. Cấu trúc và tính chất của DDT, HCH, aldrin, dieldrin và endrin 1.
Các đồng phân của DDT Khi đề cập đến DDT ngƣời ta thƣờng quan tâm đến p,p’- DDT, nó là thành phần chính của thuốc trừ sâu đƣa vào môi trƣờng. Các thành phần khác trong DDT kỹ thuật gồm 0,p’- DDT; p,p’- DDD; o,p’- DDD; p,p’- DDE và o,p’- DDE (Bảng 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. DDT bị khử clo trong điều kiện yếm khí tạo thành DDD, đây cũng là một chất diệt côn trùng. DDT bị khử clo và hydro trong điều kiện hiếu khí lại chuyển thành DDE (tính độc DDT > DDE > DDD).
Độ bền DDE > DDD > DDT, vì vậy DDE thƣờng có nồng độ cao hơn DDT và DDD trong môi trƣờng. Cả ba loại hợp chất này có nhiều đồng phân nhƣng quan trọng hơn cả là các đồng phân p,p’[27]. Các đồng phân phổ biến của nhóm DDT Tên Tên thƣơng phẩm T1/2 (*) STT Công thức cấu tạo Tên IUPAC thông dụng khác (ngày) Neocid, Pentachlorin, 1,1,1-trichloro-2,2-bis (p- 4,4’- DDT Chlorophenothane,… 1 chlorophenyl)ethane 1000 p,p'-DDT 1,1-dichloro-2,2-bis 4,4’- 2 (p-chlorophenyl)ethylene DDE - 1000 p,p'-DDE 1,1-dichloro-2,2-bis (p- 4,4’- DDD - 3 chlorophenyl)ethane p,p'-DDD - 1,1,1-trichloro-2-(o- 2,4’- chlorophenyl)-2-(p- DDT - 4 chlorophenyl)ethane - 1,1-dichloro-2-(o- chlorophenyl)-2-(p- 2,4’- 5 chlorophenyl)ethylene DDE - - 1,1-dichloro-2,2-bis(p- chlorophenyl)ethane 2,4’- DDD - 6 - (Nguồn: Khim và cs, 2000) 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các đồng phân của HCH Nhóm HCH gồm tám đồng phân, nhƣng chỉ có -HCH, -HCH, -HCH, - HCH là quan trọng về mặt thƣơng mại và đƣợc quan tâm nhiều.
Thuốc bảo vệ thực vật Lindan đƣợc sản xuất có chứa trên 98% -HCH, còn lại là -HCH [19]. HCH kỹ thuật đƣợc sử dụng trong nông nghiệp là hỗn hợp của nhiều đồng phân gồm 60- 70% -HCH, 5-12% -HCH, 10-15% -HCH và 3-4% -HCH [25] (Bảng 1.