Luận án tiến sĩ hóa học đánh giá sự tồn lưu của một số hóa chất bảo vệ thực vật có nguồn gốc cơ clo trong một số đối tượng sinh học và môi trường ở đầm phá thừa thiên huế

Bài viết đánh giá tồn lưu hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo trong sinh học và môi trường đầm phá Thừa Thiên Huế, phân tích tác động và giải pháp bảo vệ.

• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học
• Chuyên ngành: Sinh Học
• Đề tài: Đánh Giá Tồn Lưu Hóa Chất Bảo Vệ Thực Vật Cơ Clo Trong Sinh Học Và Môi Trường Đầm Phá Thừa Thiên Huế
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Địa điểm: Thừa Thiên Huế

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đại cương về các hoá chất bảo vệ thực vật có nguồn gốc cơ clo
• 1.2. Một số tính chất cơ bản của một vài HCBVTV cơ clo
• 2. CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
• 2.2. Tình hình nghiên cứu về tồn lưu HCBVTV cơ clo tại Việt Nam
• 2.3. Thiết bị, dụng cụ và hoá chất
• 2.4. Thí nghiệm xác định điều kiện tối ưu phương pháp phân tích HCBVTV cơ clo trong các đối tượng môi trường
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả nghiên cứu điều kiện chiết tách HCBVTV cơ clo
• 3.2. Mẫu chuẩn và đánh giá sự biến thiên tồn lưu của HCBVTV cơ clo
• 3.3. Hàm lượng các HCBVTV cơ clo trong nước ở hệ đầm phá Thừa Thiên Huế
• 3.4. Sự phân bố các HCBVTV cơ clo theo vị trí và thời gian lấy mẫu ở hệ đầm phá Thừa Thiên Huế
• 3.5. Hàm lượng HCBVTV cơ clo trong bùn ở hệ đầm phá Thừa Thiên Huế
• 3.6. Hàm lượng HCBVTV cơ clo trong vem xanh và cá
• 3.7. Quan hệ giữa hàm lượng các HCBVTV cơ clo trong các đối tượng môi trường và một số thông số đặc trưng
• Danh mục các chữ viết tắt
• Danh mục các bảng
• Danh mục hình vẽ và đồ thị
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo

Hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo (HCBVTV cơ clo) là nhóm chất có nguồn gốc từ clo, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp và y tế. Chúng có khả năng diệt côn trùng và bảo vệ cây trồng, nhưng đồng thời cũng gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. DDT và HCH là hai hợp chất điển hình trong nhóm này, với thời gian phân hủy chậm, dẫn đến sự tồn lưu lâu dài trong môi trường. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng HCBVTV cơ clo có thể gây rối loạn nội tiết, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và tích lũy trong chuỗi thức ăn.

1.1. Đặc tính của HCBVTV cơ clo

HCBVTV cơ clo có đặc tính bền vững trong môi trường, đặc biệt là trong nước và đất. DDT có thời gian bán hủy lên đến 150 năm trong nước, trong khi HCH cũng có thời gian bán hủy đáng kể. Chúng ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ không phân cực. Sự tồn lưu của các chất này trong môi trường đầm phá Thừa Thiên Huế là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt khi hệ sinh thái này tiếp nhận nguồn thải từ các hoạt động nông nghiệp và sinh hoạt.

1.2. Tác động đến môi trường và sức khỏe

HCBVTV cơ clo gây ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái, đặc biệt là các loài thủy sinh. Chúng tích lũy trong cơ thể động vật và con người qua chuỗi thức ăn, gây ra các vấn đề sức khỏe như rối loạn thần kinh, ung thư và suy giảm chức năng sinh sản. Nghiên cứu tại Ấn Độ đã chỉ ra mối liên hệ giữa hàm lượng DDT trong cơ thể và bệnh ung thư vú ở phụ nữ.

II. Phương pháp nghiên cứu tồn lưu HCBVTV cơ clo

Để đánh giá sự tồn lưu của HCBVTV cơ clo trong hệ đầm phá Thừa Thiên Huế, các phương pháp phân tích hiện đại như sắc ký khí (GC) và sắc ký lớp mỏng (TLC) đã được áp dụng. Các mẫu nước, bùn đáy và sinh vật thủy sinh được thu thập và phân tích để xác định hàm lượng các chất này. Quy trình lấy mẫu và bảo quản mẫu được thực hiện nghiêm ngặt để đảm bảo độ chính xác của kết quả.

2.1. Quy trình lấy mẫu và bảo quản

Mẫu nước và bùn được lấy từ các điểm khác nhau trong hệ đầm phá, đảm bảo đại diện cho các khu vực có mức độ ô nhiễm khác nhau. Mẫu được bảo quản ở nhiệt độ thấp để ngăn chặn sự phân hủy của các hợp chất HCBVTV cơ clo. Quy trình này đảm bảo rằng các kết quả phân tích phản ánh chính xác tình trạng tồn lưu của các chất này trong môi trường.

2.2. Phương pháp phân tích

Phương pháp sắc ký khí được sử dụng để xác định hàm lượng DDT, HCH và các đồng phân của chúng trong mẫu. Phương pháp này có độ nhạy cao và cho phép phân tích đồng thời nhiều hợp chất. Kết quả phân tích được so sánh với các tiêu chuẩn quốc tế để đánh giá mức độ ô nhiễm.

III. Kết quả và đánh giá tồn lưu HCBVTV cơ clo

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự tồn lưu đáng kể của HCBVTV cơ clo trong hệ đầm phá Thừa Thiên Huế. Hàm lượng DDT và HCH trong nước, bùn đáy và các loài thủy sinh như cá và vẹm xanh vượt quá giới hạn cho phép. Sự phân bố của các chất này không đồng đều, tập trung nhiều hơn ở các khu vực gần nguồn thải từ hoạt động nông nghiệp và sinh hoạt.

3.1. Hàm lượng HCBVTV cơ clo trong nước

Hàm lượng DDT và HCH trong nước đầm phá dao động theo mùa, với mức cao nhất vào mùa mưa do sự rửa trôi từ các khu vực canh tác. Kết quả này cho thấy sự cần thiết của việc kiểm soát chặt chẽ việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trong khu vực.

3.2. Hàm lượng HCBVTV cơ clo trong bùn và sinh vật

Bùn đáy và các loài thủy sinh như cá và vẹm xanh có hàm lượng HCBVTV cơ clo cao hơn so với nước, cho thấy sự tích lũy sinh học của các chất này. Điều này đặt ra nguy cơ lớn đối với sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là những người sống phụ thuộc vào nguồn thủy sản từ đầm phá.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này cung cấp dữ liệu quan trọng về sự tồn lưu của HCBVTV cơ clo trong hệ đầm phá Thừa Thiên Huế, góp phần nâng cao nhận thức về tác hại của các chất này. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các chính sách quản lý và bảo vệ môi trường, đồng thời hỗ trợ cộng đồng địa phương trong việc giảm thiểu sử dụng thuốc bảo vệ thực vật.

4.1. Đóng góp khoa học

Nghiên cứu đã bổ sung vào cơ sở dữ liệu về sự tồn lưu của HCBVTV cơ clo tại Việt Nam, đặc biệt là trong các hệ sinh thái nhạy cảm như đầm phá. Đây là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về tác động lâu dài của các chất này đến môi trường và sức khỏe con người.

4.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các chương trình giáo dục cộng đồng về tác hại của HCBVTV cơ clo, đồng thời hỗ trợ các nhà quản lý trong việc đưa ra các quy định chặt chẽ hơn về sử dụng và quản lý thuốc bảo vệ thực vật.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hóa chất bảo vệ thực vật có nguồn gốc cơ clo (HCBVTV cơ clo) là nhóm hoạt chất có tính bền vững cao, tồn lưu lâu dài trong môi trường và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái cũng như sức khỏe con người. Trên thế giới, việc sử dụng HCBVTV đã lên đến khoảng 2,5 triệu tấn mỗi năm với hơn 800 loại hóa chất khác nhau, trong đó nhiều loại có thời gian phân hủy rất chậm, ví dụ như DDT có thời gian bán hủy trong nước lên đến 150 năm. Ở Việt Nam, lượng thuốc bảo vệ thực vật sử dụng tăng nhanh từ khoảng 9.000 tấn năm 1985 lên đến 42.700 tấn năm 1998, tập trung chủ yếu ở các vùng nông nghiệp như châu thổ sông Cửu Long.

Hệ đầm phá Thừa Thiên Huế, hệ sinh thái cửa sông ven biển lớn nhất Đông Nam Á với diện tích khoảng 235 km², là vùng tiếp nhận trực tiếp các nguồn thải từ sinh hoạt, nông nghiệp và y tế của cư dân tỉnh Thừa Thiên Huế và một phần Quảng Trị. Do đặc điểm địa lý và thủy văn, các HCBVTV cơ clo tồn lưu trong môi trường đầm phá này có thể tích tụ và ảnh hưởng đến đa dạng sinh học, đặc biệt là các loài thủy sinh có giá trị kinh tế như vẹm xanh và cá. Mặc dù Việt Nam đã cấm sử dụng các HCBVTV cơ clo từ đầu những năm 1990, nhưng các chất này vẫn còn tồn lưu trong môi trường do đặc tính bền vững và các nguồn phát tán cũ.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá sự tồn lưu của một số HCBVTV cơ clo trong các đối tượng sinh học và môi trường tại hệ đầm phá Thừa Thiên Huế, bao gồm xác định điều kiện phân tích tối ưu, khảo sát hàm lượng trong nước, bùn đáy, vẹm xanh và cá, cũng như đánh giá sự phân bố theo thời gian và không gian. Nghiên cứu có phạm vi thực hiện tại hệ đầm phá Thừa Thiên Huế trong nhiều đợt lấy mẫu, nhằm cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ quản lý môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sự tồn lưu và phân bố của HCBVTV cơ clo trong môi trường, bao gồm:

• Chu trình luân chuyển HCBVTV trong môi trường: Mô hình mô tả sự di chuyển, phân bố và tích tụ của HCBVTV qua các thành phần môi trường như nước, bùn, sinh vật phù du, động vật đáy và các loài thủy sinh khác. Chu trình này chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố vật lý (gió, mưa, dòng chảy), hóa học (phân hủy, hấp phụ) và sinh học (tích lũy sinh học, sinh vật di cư).

• Sự tích lũy sinh học và khuếch đại sinh học: HCBVTV cơ clo có khả năng tích tụ trong mô mỡ của sinh vật và tăng dần theo bậc dinh dưỡng trong chuỗi thức ăn, dẫn đến nồng độ cao hơn trong các loài động vật lớn hơn và có tuổi thọ dài hơn.

• Các khái niệm chính:

  • Hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo (HCBVTV cơ clo): nhóm hóa chất chứa nguyên tử clo, có tính bền vững cao và độc tính mạnh.
  • Thời gian bán hủy: thời gian để nồng độ chất giảm đi một nửa trong môi trường.
  • Đầu dò cộng kết điện tử (ECD): thiết bị phát hiện các hợp chất có chứa halogen trong sắc ký khí.
  • Chiết lỏng-lỏng và chiết Soxhlet: phương pháp tách chiết các hợp chất hữu cơ từ mẫu môi trường.
  • Làm sạch mẫu (clean-up): loại bỏ tạp chất gây nhiễu trong mẫu trước khi phân tích.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu nước, bùn đáy, vẹm xanh và cá được thu thập tại nhiều điểm lấy mẫu phân bố đều trên hệ đầm phá Thừa Thiên Huế, bao gồm các mặt cắt ngang của đầm Tam Giang - Cầu Hai và đầm Lang Cô. Mỗi mẫu nước được lấy từ ba tầng (đáy, giữa, mặt) và tổ hợp thành mẫu đại diện; mẫu bùn được lấy từ ba điểm theo hình tam giác tại mỗi vị trí và trộn đều; mẫu sinh vật được thu thập trực tiếp tại vùng nuôi hoặc đánh bắt.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng sắc ký khí với đầu dò cộng kết điện tử (GC-ECD) để định lượng các HCBVTV cơ clo. Mẫu nước được chiết bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng với dung môi n-hexan và diclometan; mẫu bùn và sinh vật được chiết bằng chiết Soxhlet kết hợp với siêu âm hoặc vi sóng để tăng hiệu quả chiết. Dịch chiết được làm sạch trên cột florisil và xử lý bằng phoi đồng để loại bỏ sunfua.

• Thiết bị và hóa chất: Hệ thống sắc ký khí HP-6890 và Shimadzu GC-14B, cột mao quản HP-5 và DB-5, các chất chuẩn Aldrin, Endrin, DDT, HCH, DDE, DDD được sử dụng để xây dựng đường chuẩn và hiệu chuẩn thiết bị.

• Xử lý số liệu: Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm Origin 5.0 và Statgraphics Plus 3.0, áp dụng phương pháp thống kê mô tả và hồi quy tuyến tính để phân tích mối quan hệ giữa hàm lượng HCBVTV cơ clo và các thông số môi trường như độ mặn, tổng chất lơ lửng.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong nhiều đợt lấy mẫu trải dài theo mùa khô và mùa mưa nhằm đánh giá biến động theo thời gian, với tổng thời gian nghiên cứu khoảng 1-2 năm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Điều kiện phân tích tối ưu: Phương pháp chiết lỏng-lỏng với dung môi n-hexan + diclometan và làm sạch bằng cột florisil cho hiệu suất thu hồi các HCBVTV cơ clo trong nước đạt trên 85%, trong bùn và sinh vật đạt trên 80%. Thời gian lưu của các hợp chất trên cột sắc ký được xác định rõ ràng, giúp định tính và định lượng chính xác.

2. Hàm lượng HCBVTV cơ clo trong môi trường nước và bùn: Hàm lượng trung bình DDT tổng trong nước đầm phá dao động khoảng 0,2 - 9,3 ng/l, trong bùn đáy từ 0,1 đến 8,8 ng/g trọng lượng khô. Hàm lượng HCH tổng trong bùn khoảng 0,5 ng/g, trong nước trung bình khoảng 5 ng/l. Sự phân bố theo mặt cắt ngang cho thấy hàm lượng cao hơn ở các khu vực gần cửa sông đổ vào đầm phá.

3. Hàm lượng HCBVTV cơ clo trong sinh vật: Vẹm xanh có hàm lượng DDTs trung bình khoảng 1000 ng/g, HCHs khoảng 110 ng/g, cá có hàm lượng DDTs dao động từ 5600 đến 16000 ng/g trong mỡ. Sự tích lũy sinh học rõ rệt, với nồng độ trong sinh vật cao hơn nhiều so với môi trường nước và bùn.

4. Biến động theo thời gian và không gian: Hàm lượng DDTs và HCHs trong nước và bùn có xu hướng giảm dần theo mùa mưa do pha loãng và rửa trôi, tăng nhẹ vào mùa khô. Các điểm lấy mẫu gần khu vực canh tác nông nghiệp và dân cư có hàm lượng cao hơn, phản ánh nguồn phát tán từ hoạt động nông nghiệp và sinh hoạt.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân tồn lưu các HCBVTV cơ clo trong hệ đầm phá Thừa Thiên Huế chủ yếu do đặc tính bền vững của các hợp chất này, cùng với nguồn phát tán từ các hoạt động nông nghiệp sử dụng thuốc bảo vệ thực vật cũ và các nguồn thải chưa được kiểm soát. So sánh với các nghiên cứu ở các vùng cửa sông ven biển khác trên thế giới, hàm lượng HCBVTV cơ clo tại đầm phá Thừa Thiên Huế tương đối thấp nhưng vẫn đáng quan ngại do tính nhạy cảm của hệ sinh thái và sự tích tụ trong sinh vật.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ biến động hàm lượng theo thời gian, bản đồ phân bố không gian và bảng so sánh hàm lượng giữa các đối tượng môi trường. Mối tương quan tích cực giữa hàm lượng DDTs trong nước và tổng lượng chất lơ lửng, cũng như độ mặn, cho thấy các yếu tố thủy văn và địa hóa ảnh hưởng đến sự phân bố HCBVTV cơ clo.

Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ bức tranh tồn lưu HCBVTV cơ clo trong hệ đầm phá Thừa Thiên Huế, cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý và bảo vệ môi trường vùng cửa sông ven biển.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường giám sát và kiểm soát nguồn thải HCBVTV cơ clo: Thiết lập hệ thống quan trắc định kỳ tại các điểm trọng yếu trong hệ đầm phá nhằm phát hiện sớm và kiểm soát các nguồn phát tán, đặc biệt là từ hoạt động nông nghiệp và sinh hoạt. Thời gian thực hiện: trong vòng 1 năm, chủ thể: cơ quan quản lý môi trường địa phương.

2. Nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của HCBVTV cơ clo: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn cho nông dân và người dân vùng đầm phá về cách sử dụng thuốc bảo vệ thực vật an toàn, tránh sử dụng các loại đã bị cấm và xử lý đúng cách các chất thải nguy hại. Thời gian: 6 tháng đến 1 năm, chủ thể: các tổ chức phi chính phủ và chính quyền địa phương.

3. Áp dụng các biện pháp kỹ thuật xử lý môi trường: Nghiên cứu và triển khai các công nghệ xử lý đất, nước và bùn bị ô nhiễm HCBVTV cơ clo như xử lý sinh học, hấp phụ hoặc phân hủy hóa học để giảm thiểu tồn lưu. Thời gian: 2-3 năm, chủ thể: các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ môi trường.

4. Phát triển mô hình nuôi trồng thủy sản bền vững: Khuyến khích áp dụng các mô hình nuôi trồng thủy sản thân thiện môi trường, hạn chế sử dụng hóa chất độc hại, đồng thời kiểm soát chất lượng sản phẩm thủy sản để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Thời gian: 1-2 năm, chủ thể: ngành nông nghiệp và các hợp tác xã nuôi trồng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý môi trường và chính sách: Sử dụng dữ liệu và phân tích để xây dựng chính sách quản lý chất thải, giám sát ô nhiễm và bảo vệ hệ sinh thái vùng cửa sông ven biển.

2. Nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực môi trường và hóa học: Tham khảo phương pháp phân tích, kết quả nghiên cứu và cơ sở lý thuyết để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về tồn lưu hóa chất bảo vệ thực vật.

3. Người làm trong ngành nông nghiệp và thủy sản: Áp dụng kiến thức về tác hại của HCBVTV cơ clo để cải thiện quy trình sản xuất, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật an toàn và nâng cao chất lượng sản phẩm.

4. Cộng đồng dân cư vùng đầm phá và các tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức về ô nhiễm môi trường, tham gia các hoạt động bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

1. HCBVTV cơ clo là gì và tại sao chúng nguy hiểm?
   HCBVTV cơ clo là nhóm hóa chất bảo vệ thực vật chứa nguyên tử clo, có tính bền vững cao và độc tính mạnh. Chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường, tích tụ trong sinh vật và gây rối loạn nội tiết, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.

2. Phương pháp nào được sử dụng để phân tích HCBVTV cơ clo trong môi trường?
   Phương pháp sắc ký khí với đầu dò cộng kết điện tử (GC-ECD) là phổ biến nhất do độ nhạy cao và chính xác. Mẫu được chiết bằng chiết lỏng-lỏng hoặc chiết Soxhlet, sau đó làm sạch bằng cột florisil để loại bỏ tạp chất.

3. Hàm lượng HCBVTV cơ clo trong hệ đầm phá Thừa Thiên Huế có mức độ như thế nào?
   Hàm lượng DDT tổng trong nước dao động từ 0,2 đến 9,3 ng/l, trong bùn từ 0,1 đến 8,8 ng/g, trong sinh vật như vẹm xanh và cá có thể lên đến hàng nghìn ng/g, cho thấy sự tích tụ sinh học rõ rệt.

4. Tại sao HCBVTV cơ clo vẫn tồn tại trong môi trường dù đã bị cấm sử dụng?
   Do đặc tính bền vững, thời gian phân hủy rất dài (ví dụ DDT trong nước lên đến 150 năm), cùng với các nguồn phát tán cũ như tồn dư trong đất, nước và các chất thải chưa được xử lý đúng cách.

5. Làm thế nào để giảm thiểu tác động của HCBVTV cơ clo đến môi trường và sức khỏe?
   Cần tăng cường giám sát, nâng cao nhận thức cộng đồng, áp dụng công nghệ xử lý môi trường và phát triển mô hình sản xuất bền vững, đồng thời tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về sử dụng và xử lý hóa chất bảo vệ thực vật.

Kết luận

• Đã xác định được điều kiện phân tích tối ưu cho việc định lượng các HCBVTV cơ clo trong nước, bùn và sinh vật bằng phương pháp sắc ký khí với đầu dò ECD.
• Hàm lượng HCBVTV cơ clo tồn lưu trong hệ đầm phá Thừa Thiên Huế có sự phân bố không đồng đều, cao hơn ở các khu vực gần nguồn thải và có sự tích tụ sinh học rõ rệt trong các loài thủy sinh.
• Biến động hàm lượng theo mùa và vị trí cho thấy ảnh hưởng của các yếu tố thủy văn và hoạt động con người đến sự tồn lưu của các hóa chất này.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho việc quản lý môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng tại vùng đầm phá.
• Đề xuất các giải pháp giám sát, nâng cao nhận thức và áp dụng công nghệ xử lý nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của HCBVTV cơ clo trong tương lai.

Nghiên cứu mở ra hướng đi cho các bước tiếp theo trong việc xây dựng hệ thống quan trắc môi trường định kỳ và phát triển các biện pháp quản lý bền vững tại hệ đầm phá Thừa Thiên Huế. Các nhà quản lý, nhà khoa học và cộng đồng được khuyến khích áp dụng kết quả này để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Đại cương về các hoá chất bảo vệ thực vật có nguồn gốc cơ clo Hoá chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) là các hoạt chất để sản xuất thuốc bảo vệ thực vật hoặc dùng để diệt các loại côn trùng truyền bệnh cho người và gia súc (muỗi, gián, chuột. HCBVTV gồm các nhóm: - Các dẫn xuất của các hợp chất vô cơ như asen, thuỷ ngân, kẽm. - Các dẫn xuất của các hợp chất hữu cơ photpho, clo, cacbamat, pyrethroit.

Hằng năm trên thế giới sử dụng khoảng 2,5 triệu tấn (năm 1997) thuốc bảo vệ thực vật với 800 loại hoá chất được biết qua 21.000 loại sản phẩm [44], phần lớn được sử dụng tại các nước nông nghiệp phát triển. Ở Việt Nam, thuốc bảo vệ thực vật được dùng với số lượng ngày càng tăng cùng với sự tăng diện tích canh tác. Theo số liệu thống kê, năm 1985 cả nước đã sử dụng khoảng 9.000 tấn, năm 1998 dùng khoảng 42.700 tấn, khu vực sử dùng nhiều nhất là vùng châu thổ sông Cửu Long [10]. Trong các loại HCBVTV đã dùng trên thế giới, có nhiều loại có thời gian phân huỷ rất chậm, chẳng hạn thời gian bán huỷ của diclodiphenyltricloetan (DDT) trong nước khoảng 150 năm, trong đất khoảng 2 — 15 năm [65], vì thế lượng dư của nó tồn lưu trong môi trường sau thời gian sử dụng đến hàng chục năm sau.

Dưới tác động của các hiện tượng như gió, mưa, bay hơi, lũ lụt, dòng sông, các dòng hải lưu. hoặc do các loài động vật nhiễm các HCBVTV có tập quán sống di trú mà HCBVTV phát tán đến khắp nơi trên trái đất. Tương tự như các HCBVTV, các HCBVTV cơ clo do có hoạt tính sinh học cao nên ngoài chức năng bảo vệ thực vật hoặc tiêu diệt côn trùng và động vật có hại khác, chúng còn gây ảnh hưởng xấu tới hệ sinh thái, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người qua tiếp xúc với môi trường hoặc qua dây chuyền thức ăn nên được nhiều nhà khoa học trong nhiều lĩnh vực quan tâm nghiên cứu. Một số tính chất cơ bản của một vài HCBVTV cơ clo 1.

Diclodiphenyltricloetan (DDT) - Công thức phân tu: CCI; C,,H,Cl; (M=354,5 đvc) - Tén hoa hoc (theo IUPAC) : Ci (> 1,1,1 trichloro-2,2 - ẽ cl bis(4-chlorophenyl) ethane - Tên thường dùng: Diclodiphenyltricloetan [35] DDT có các đồng phan: p,p’-DDT, 0,0’- DDT va o,p` — DDT; DDT kỹ thuật (chứa khoảng 70% p,p`-DDT và 30% các đồng phân còn lại) được nhà hoá học Zeidler tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1874 khi ngưng tụ clobenzen với tricloacetaldehyd, năm 1939 được Mueller phát hiện ra khả năng trừ sâu của nó. p;p`-DDT có dang tinh thể không màu, nhiệt độ nóng chảy (t„ ) = 108,5°C, áp suất hơi bão hoà (P°) ở 20°C là 0,025 mPa. Các DDT thực tế không tan trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ không phân cực như diclometan, n- hecxan, benzen, ete dầu hoa. Các DDT bị phan huỷ (mất clo trong phân tử) ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy.

Trong môi trường, chúng có thời gian bán huỷ rất chậm tuỳ thuộc vào môi trường mà nó tồn tại: trong không khí 2 ngày, trong đất 2-15 năm [66] còn trong nước là 150 năm [65]. Trong nước và trong đất, các DDT bi phân huỷ bởi các phản ứng quang hoá hoặc các vi khuẩn [94], DDT khá bền với chất ôxy hoá, nó bị ôzôn ôxy hoá rất chậm trong dung dịch nước, tuy nhiên tốc độ ôxy hoá sẽ tăng nhanh nếu chiếu tia tử ngoại [61]. pp-DDT bị đề hydrocloua trở thành 1,I-diclo-2,2-bis(4- clorophenyl)etylen (DDE) ở nhiệt độ gần nhiệt độ nóng chảy hoặc dưới ánh sáng tử ngoại; trong dung dịch, nó bị đề hydrocloua khi có sắt [59], hoặc bị kiểm phân huỷ [4], vì vậy không bảo quản DDT trong thùng sắt, những nơi không được che nắng hoặc ở những nơi có nhiệt độ cao hơn 50°C. Hexaclocyclohexan (HCH) CI EI - Công thức phân tử : C,H,CI, (M=290,85 dvc) - Tén hoa hoc (theo IUPAC) : 1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane ` Va GÌ - Tên thường dùng: Lindan [36] „ HCH là sản phẩm của phản ứng clo hoá benzen dưới tác dụng của tia tử ngoại, nó không có tính chất vật lý chính xác.

HCH có 8 đồng phân hình học: a (1,2,4/3,5,6), B (1,3,5/2,4,6), y (1,2,4,5/3,6), 5 (1,2,3,5/4,6), e (1,2,3/4,5,6), eta (1,2,3,4/5,6), theta (1,2,3,4,5/6) va zeta (1,2,3,4,5,6/0); trong đó đồng phan y được dùng phổ biến nhất và có tên gọi là lindan. y - HCH là tinh thể không màu được tách ra khi kết tinh lại HCH; có t,, = 112°C; áp suất hơi bão hoà (P°) ở 20°C là 5,6 mPa; tan ít trong nước (7mg/] nước 20°C); tan nhiều trong axeton, benzen, và nhiều dung môi ít hoặc không phân cực khác; có mùi khó chịu. HCH dễ bị thuỷ phân bởi kiểm (thời gian thuỷ phân toàn lượng y-HCH ở pH=7 là 191 ngày còn ở pH=9 là 11 giờ). Gan đây có công trình 1.

Endrin - Công thức phan tử [38]: C,,HsCl,O (M= 380,93dvc) - Tên hoá hoc (theo IUPAC): (1R,4S,4aS,5S,6S,7R,8R,8aR)- 1,2,3,4,10,10-hexachloro-1,4,4a,5,6,7,8,8a- octahydro-6,7-epoxy-1,4:5,8 dimethanonaphthalene - Tên thường dùng: Endrin Endrin là tinh thể không màu, có mùi sốc, t„¿ = 175-176°C, P° ở 20°C là 1,8. Endrin là hợp chất bền trong môi trường, trong nước thời gian bán huỷ của nó là hơn 11 năm [23]. te ĐẠI HỌC QUỐC GIA HA NỘI | TRUNG TÂM THONG TIN THU MIEN 17 ———————— —~__ W-L1/240 | 1. Aldrin a Cl - Công thức phan tử [37]: C,,HsCl, (M = 364,93 dvc) - Tén hoa hoc (theo IUPAC): Cl (1R,4S,4aS,5S,8R,8aR)-1,2,3,4,10,10- Œ hexachloro-1,4,4a,5,8,8a-hexahydro-1 ,4:5,8-dimethanonaphthalene.

- Tên thường dùng: Aldrin Aldrin là tinh thé không màu, có mùi sốc, t„. Aldrin là hợp chất bền trong môi trường, trong nước thời gian bán huỷ của nó là 360 ngày [23] 1. Độc tính của một số HCBVTV cơ clo Độc tính của các chất thường được biểu diễn qua liều gây chết 50% cá thể động thực vật thí nghiệm (Letal doses 50) ký hiệu là LD, [21]. - Độc tính của DDT Đối với người, theo tổ chức Y tế thế giới (WHO) và tổ chức Lương Nông Liên hợp quốc (FAO), lượng DDT hấp thu hang ngày tối đa cho phép không quá 5ug/kg thể trọng/ngày [45].

Đối với chuột: liều cấp tính qua miệng LD.) = 113+118mg/kg trọng lượng cơ thể; liều cấp tính qua da LD, = 2510mg/kg; nếu nhiễm vào cơ thể mỗi ngày Img/kg thì sau 160 ngày chuột sẽ chết. DDT được tích luỹ trong mỡ và chuyển vào sữa; nếu người đàn ông ăn 35mg/người /ngày (cỡ 0,5mg/kg/ngay) thì sau 1,75 năm có thể bị đau ốm. DDT có tác động rõ rệt lên hệ thống thần kinh ngoại biên, gây nên sự rối loạn hệ thống thần kinh (nếu ăn phải lượng lớn DDT thì bị co giật và lên cơn đau thần kinh), ức chế các enzim chức năng đòi hỏi sự dịch chuyển các ion dẫn đến tê liệt hoạt động của cơ thể [4], [66]. Chính vì những lý do trên và DDT tích luỹ trong dây chuyền thức ăn dẫn đến gây hại đến sức khoẻ con người nên từ những năm 1970, WHO đã khuyến 18 cáo các quốc gia thay thé DDT bằng những hoá chất kém bền hon va ít tích luy trong cơ thể [43].

Cũng như nhiều nước trên thế giới, Việt Nam đã cấm sử dụng DDT từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước [4]. Năm 2002, khi nghiên cứu về sự liên quan giữa bệnh ung thư với những người tiếp xúc với với DDT, Vibha Mathur và những người khác [83] đã cho thấy trong máu và mỡ các bệnh nhân bị ung thư vú ở phụ nữ ở vùng Jaipur (Ấn độ) có hàm lượng tổng các DDT cao hơn nhóm người đối chứng, đây có thể là bằng chứng về sự liên quan giữa sự hàm lượng các DDT có trong cơ thể người và bệnh ung thư vú ở phụ nữ [105]. - Độc tính của y-HCH: Độc tính của y-HCH đối với động vật có vú thay đổi tuỳ thuộc vào điều kiện thử nghiệm: đối với chuột LD.) (liều cấp tính qua đường miệng) = 59+270mg/kg trọng lượng co thể, LD, (liều cấp tính qua da) = 900+1000mg/kg; nếu mỗi ngày cung cấp thường xuyên với liều lượng 25mg/kg (đối với chuột) và 50mg/kg (đối với chó) thì các động vat thử nghiệm sẽ chết sau 2 năm. Đối với động vat không có vú như chim cút đuôi trắng LD., = 120+130mg/kg trọng lượng cơ thể, cá nước ngọt nếu tiếp xúc trong 48 giờ sẽ có 50% cá thí nghiệm bi chết nếu trong nước có hàm lượng 0,16mg/1 (đối với cá đực) hoặc 0,30mg/1 (đối với cá cái).

Tương tự như DDT, beta-HCH cũng có khả năng gây ung thư ở người [83], [105]. - Độc tính của endrin đối với động vật có vú (chuột) các giá trị LD.) không cố định và phụ thuộc vào điều kiện thí nghiệm: LD.) (qua miệng) là 10 + 12mg/kg trọng lượng co thể; LD. - Độc tính của aldrin: đối với động vật có vú các giá tri LD;o không cố định và phụ thuộc vào điều kiện thí nghiệm, chang hạn đối với chuột LD;; (qua miệng) là 38 + 67mg/kg trọng lượng co thể, còn đối với thỏ LD,, (qua miệng) là 50 + 80 mg/kg [23]. Các tác giả [105] cho thấy có mối liên quan giữa aldrin với bệnh ung thư vú ở phụ nữ.

Các phương pháp xác định HCBV TY co clo đã được sử dụng Để xác định một chất (hoặc cấu tử) nói chung, HCBVTV nói riêng, cần phải tiến hành các giai đoạn: xác định đối tượng phân tích; lấy và chuẩn bị mẫu; xác định phương pháp định lượng, tách và làm giàu; đo lường và đánh giá kết quả phân tích. Với các HCBVTV cơ clo, do tính chất hầu như không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi không phân cực hay ít phân cực [35], [36], [37], [38]. vì vậy trong các mẫu môi trường (đất, nước, sinh vật) chúng thường được chiết bằng các dung môi không hoặc ít phân cực như n-hexan (nhiệt độ sôi 68,7°C), diclometan (nhiệt độ sôi 39°C), 2-propanol (nhiệt độ sôi 82,3°C), cyclohexan (nhiệt độ sôi 80,7°C) axetonitril (nhiệt độ sôi 81,6°C),. Phương pháp lấy và bảo quan mẫu 1.

Lấy mẫu + Xác định điểm lấy mẫu và lượng mẫu phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Điểm lấy mẫu phải đại diện cho khu vực cần xác định hàm lượng chất cần phân tích, đối với các mẫu môi trường phải đảm bảo các đặc điểm về khí hậu, thủy văn và thời gian lấy mẫu. Các điểm lấy mẫu được chọn sao cho phân bố đều đồng thời phải đặc trưng cho vùng nghiên cứu [86]. - Lượng mẫu phải đủ để phân tích (lượng chất cần phân tích có trong mẫu phải phù hợp với phương pháp định lượng). + Dụng cụ lấy và chứa mẫu phải phù hợp với đối tượng mẫu cần lấy, không được gây nhiễm bẩn mẫu [84].

Bao bì đựng mẫu phải thuận tiện cho việc bảo quản và chế biến mẫu. Bảo quản mẫu Mẫu sau khi lấy phải được bảo quản cẩn thận, giữ được trạng thái vật lý của mẫu trước khi đưa đi phân tích [85].