Luận văn thạc sĩ: Định lượng thuốc trừ sâu cơ photpho trong mẫu nước và đất tại Hà Nội

Luận văn thạc sĩ hóa học phân tích, định lượng tồn dư thuốc trừ sâu cơ photpho trong mẫu nước, đất tại Hà Nội. Trình bày phương pháp và kết quả.

• Tác giả: Phạm Thị Tuyết Nhung
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Khắc Hải
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Nghiên cứu định lượng một số thuốc trừ sâu cơ photpho trong mẫu nước và đất trên địa bàn thành phố Hà Nội
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Toàn cảnh thuốc trừ sâu cơ photpho Mối nguy tại Hà Nội

Thuốc trừ sâu cơ photpho (Organophosphorus Pesticides - OPs) là nhóm hợp chất hóa học được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp để bảo vệ cây trồng. Tại Việt Nam, một quốc gia với 70% dân số làm nông nghiệp, việc lạm dụng các loại hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV), đặc biệt là thuốc trừ sâu cơ photpho, đã trở thành một vấn đề cấp thiết. Mặc dù mang lại hiệu quả cao trong việc tiêu diệt sâu bệnh, nhóm thuốc này lại có độc tính cao, thời gian bán hủy nhanh và dễ dàng phát tán vào môi trường. Sự tồn dư của chúng trong đất và nước không chỉ phá vỡ hệ sinh thái tự nhiên mà còn gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe con người. Nghiên cứu của Phạm Thị Tuyết Nhung (2014) đã tập trung vào việc định lượng một số thuốc trừ sâu cơ photpho trong các mẫu môi trường tại Hà Nội, một khu vực có hoạt động nông nghiệp xen kẽ với đô thị hóa mạnh mẽ. Việc xác định chính xác hàm lượng các chất này là bước đi quan trọng đầu tiên để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường và xây dựng các biện pháp quản lý hiệu quả. Các hợp chất như Diazinon, Dimethoate, và Parathion thuộc nhóm OPs là những cái tên thường gặp, có khả năng gây độc cấp tính và mãn tính nếu phơi nhiễm. Chúng xâm nhập vào chuỗi thức ăn, tích tụ trong đất, hòa tan vào nguồn nước mặt và nước ngầm, tạo ra một vòng tuần hoàn ô nhiễm khó kiểm soát.

1.1. Định nghĩa và phân loại thuốc trừ sâu cơ photpho OPs

Thuốc trừ sâu cơ photpho là các hợp chất hữu cơ chứa photpho, có nguồn gốc từ các axit như phosphoric, thiophosphorit. Công thức hóa học chung của chúng cho thấy sự đa dạng trong cấu trúc, dẫn đến các đặc tính lý hóa và mức độ độc tính khác nhau. Chúng được phân loại dựa trên cấu trúc hóa học, bao gồm các nhóm chính như Phosphat, Thiophosphat, và Dithiophotphat. Một số hợp chất tiêu biểu trong nghiên cứu bao gồm Diazinon, Dimethoate, Disulfoton, Methyl parathion, và Parathion. Đặc điểm chung của nhóm OPs là dễ bay hơi, tan tốt trong dung môi hữu cơ nhưng dễ bị thủy phân trong môi trường, đặc biệt là môi trường kiềm. Chính vì đặc tính dễ phân hủy này, chúng từng được coi là lựa chọn thay thế an toàn hơn cho nhóm clo hữu cơ bền vững. Tuy nhiên, độc tính cấp tính của chúng lại cao hơn đáng kể, gây ức chế men cholinesterase trong hệ thần kinh của cả côn trùng và động vật máu nóng, bao gồm cả con người.

1.2. Tác động của dư lượng thuốc trừ sâu đến môi trường

Việc sử dụng thuốc trừ sâu không đúng cách dẫn đến một lượng lớn hóa chất bị thất thoát ra môi trường. Theo nghiên cứu, chỉ một phần nhỏ thuốc phun bám vào cây trồng và có tác dụng, phần còn lại sẽ đi vào không khí, đất và nước. Dưới tác động của mưa và nước tưới, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật bị cuốn trôi, làm ô nhiễm nguồn nước mặt và ngấm sâu vào các tầng nước ngầm. Trong đất, các hợp chất OPs có thể bị giữ lại bởi các hạt keo đất hoặc bị phân hủy bởi vi sinh vật, nhưng quá trình này tạo ra các chất chuyển hóa trung gian đôi khi còn độc hơn chất ban đầu. Sự tồn lưu này làm thay đổi tính chất hóa lý của đất, tiêu diệt các vi sinh vật có lợi và ảnh hưởng đến sức sống của cây trồng trong các mùa vụ tiếp theo. Ô nhiễm môi trường đất và ô nhiễm môi trường nước do OPs là một thực trạng đáng báo động, cần được theo dõi và kiểm soát chặt chẽ.

II. Thực trạng báo động ô nhiễm thuốc trừ sâu trong đất nước

Vấn đề lạm dụng thuốc trừ sâu tại Việt Nam đã đến mức báo động, gây ra những hệ lụy nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe cộng đồng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng nông dân có xu hướng sử dụng liều lượng cao hơn khuyến cáo từ 30-50% và phun với mật độ dày đặc để tăng hiệu quả diệt sâu. Thói quen pha trộn nhiều loại thuốc với nhau càng làm tăng mức độ phức tạp của các hợp chất tồn dư trong môi trường. Luận văn của Phạm Thị Tuyết Nhung (2014) nhấn mạnh rằng thuốc trừ sâu cơ photpho là một trong những nhóm được sử dụng rộng rãi nhất, thay thế cho nhóm clo hữu cơ đã bị cấm. Tuy nhiên, độc tính cao của chúng chính là nguyên nhân gây ra nhiều vụ ngộ độc thực phẩm. Sự hiện diện của dư lượng OPs trong mẫu đất và nước tại các khu vực nông nghiệp ngoại thành Hà Nội là minh chứng rõ ràng cho thực trạng này. Nguồn nước mặt tại các kênh, mương, ao, hồ gần khu vực canh tác thường xuyên bị ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thủy sinh và nguồn nước sinh hoạt của người dân. Đất nông nghiệp cũng tích tụ một lượng lớn hóa chất, làm giảm độ phì nhiêu và tiềm ẩn nguy cơ đưa chất độc vào nông sản.

2.1. Tình hình sử dụng thuốc trừ sâu OPs tại Việt Nam

Tại Việt Nam, lượng hóa chất sử dụng trong nông nghiệp ngày càng gia tăng. Giai đoạn 1986-1990, nhóm photpho hữu cơ chiếm tới 55% tổng lượng thuốc BVTV được sử dụng. Mặc dù cơ cấu sử dụng đã có sự thay đổi với nhiều hoạt chất mới, an toàn hơn, nhưng các loại OPs có độc tính cao vẫn được sử dụng tràn lan do giá thành rẻ và hiệu quả nhanh. Một khảo sát của Trung tâm CGFED năm 2008 cho thấy, dù biết về sự độc hại, nông dân vẫn không tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn như thời gian cách ly, liều lượng và nồng độ. Hành vi này không chỉ gây ô nhiễm trực tiếp tại nơi canh tác mà còn lan rộng ra các khu vực lân cận thông qua dòng chảy và không khí, tạo ra một vấn đề ô nhiễm diện rộng.

2.2. Nguy cơ phơi nhiễm và ảnh hưởng sức khỏe con người

Con người có thể phơi nhiễm với thuốc trừ sâu cơ photpho qua ba con đường chính: hô hấp (hít phải hơi thuốc khi phun), tiêu hóa (ăn phải thực phẩm, uống phải nguồn nước nhiễm độc), và tiếp xúc qua da. Phơi nhiễm OPs có thể gây ra ngộ độc cấp tính với các triệu chứng như đau đầu, buồn nôn, co giật, hoặc ngộ độc mãn tính, gây ra các bệnh lý nguy hiểm. Các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra mối liên quan giữa phơi nhiễm thuốc trừ sâu với bệnh ung thư, các vấn đề sinh sản, tổn thương hệ thần kinh và suy giảm hệ miễn dịch. Người nông dân trực tiếp phun thuốc và người tiêu dùng sử dụng nông sản không an toàn là hai nhóm đối tượng có nguy cơ cao nhất. Việc định lượng dư lượng thuốc trừ sâu trong môi trường và nông sản là yếu tố sống còn để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

III. Phương pháp chiết tách dư lượng thuốc trừ sâu tối ưu nhất

Để định lượng chính xác dư lượng thuốc trừ sâu cơ photpho, bước chuẩn bị mẫu đóng vai trò quyết định. Mục tiêu của giai đoạn này là tách chiết và làm giàu các chất phân tích ra khỏi nền mẫu phức tạp như đất và nước, đồng thời loại bỏ các tạp chất gây nhiễu. Luận văn đã tiến hành khảo sát và tối ưu hóa các quy trình chiết tách khác nhau để đảm bảo hiệu suất thu hồi (Recovery) cao nhất. Đối với mỗi loại nền mẫu, việc lựa chọn dung môi và kỹ thuật chiết phù hợp là yếu tố then chốt. Quá trình này đòi hỏi sự chính xác và tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình chuẩn để tránh thất thoát mẫu và nhiễm bẩn chéo. Các phương pháp hiện đại như chiết pha rắn (SPE) hay chiết siêu âm ngày càng được ưa chuộng vì hiệu quả cao và tiết kiệm thời gian, dung môi. Việc lựa chọn phương pháp không chỉ dựa trên hiệu quả kỹ thuật mà còn phải cân nhắc đến tính kinh tế và khả thi khi áp dụng trong phòng thí nghiệm với số lượng mẫu lớn. Nghiên cứu này đã thành công trong việc xây dựng quy trình chiết tách đơn giản, nhanh chóng và hiệu quả cho cả hai loại mẫu môi trường phổ biến.

3.1. Kỹ thuật chiết lỏng lỏng LLE cho mẫu nước

Đối với mẫu nước, phương pháp chiết lỏng-lỏng (Liquid-Liquid Extraction - LLE) được lựa chọn dựa trên tiêu chuẩn EPA Method 3510C. Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng một dung môi hữu cơ không hòa tan trong nước để 'kéo' các hợp chất OPs từ pha nước sang pha hữu cơ. Nghiên cứu đã khảo sát và xác định Diclometan (CH2Cl2) là dung môi chiết tối ưu. Quy trình được thực hiện bằng cách cho 500ml mẫu nước tiếp xúc với 75ml diclometan, chia làm 3 lần chiết để đảm bảo hiệu suất tối đa. Sau khi chiết, pha hữu cơ được thu lại, làm khô bằng Na2SO4 khan để loại bỏ lượng nước còn sót lại, sau đó được cô đặc bằng thiết bị cô quay chân không. Kỹ thuật này cho hiệu suất thu hồi cao, dao động từ 76-102% theo các nghiên cứu tham khảo, và phù hợp để xử lý các mẫu nước có độ đục thấp.

3.2. Kỹ thuật chiết siêu âm Ultrasonic Extraction cho mẫu đất

Đối với nền mẫu rắn như đất, các hợp chất OPs liên kết chặt chẽ hơn với các thành phần hữu cơ và vô cơ. Do đó, cần một phương pháp mạnh mẽ hơn để phá vỡ liên kết này. Kỹ thuật chiết siêu âm theo EPA Method 3550C đã được áp dụng. Sóng siêu âm tạo ra năng lượng cơ học cao, giúp dung môi thâm nhập sâu vào cấu trúc mẫu, phá vỡ tế bào và tăng cường quá trình hòa tan chất phân tích. Luận văn đã khảo sát các hỗn hợp dung môi khác nhau và kết luận rằng hỗn hợp Axeton:n-Hexan (tỷ lệ 2:1, v/v) cho hiệu suất thu hồi tốt nhất. Quy trình bao gồm việc ngâm 5g mẫu đất trong 30ml hỗn hợp dung môi, sau đó đưa vào bể siêu âm kết hợp lắc cơ học. Dịch chiết sau đó được ly tâm để tách cặn, làm sạch và cô đặc trước khi đưa vào phân tích. Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn rút ngắn đáng kể thời gian so với phương pháp chiết Soxhlet truyền thống.

IV. Hướng dẫn phân tích OPs bằng sắc ký khí khối phổ GC MS

Sau khi được chiết tách và làm sạch, các mẫu được đưa vào phân tích định tính và định lượng bằng hệ thống sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC/MS). Đây là một trong những kỹ thuật phân tích hiện đại và mạnh mẽ nhất, cho phép tách và xác định đồng thời nhiều hợp chất khác nhau trong cùng một mẫu với độ nhạy và độ chọn lọc rất cao. Nguyên lý hoạt động của GC/MS dựa trên việc tách các chất trong cột sắc ký dựa vào nhiệt độ sôi và ái lực với pha tĩnh, sau đó nhận diện chúng bằng đầu dò khối phổ dựa trên tỷ lệ khối lượng/điện tích (m/z) của các mảnh ion đặc trưng. Luận văn đã tiến hành tối ưu hóa hàng loạt các thông số của hệ thống GC/MS để đạt được điều kiện phân tích tốt nhất cho 9 hợp chất OPs, bao gồm nhiệt độ cổng bơm mẫu, chương trình nhiệt độ buồng cột, tốc độ khí mang và nhiệt độ giao diện. Việc xây dựng một phương pháp phân tích thuốc trừ sâu chuẩn xác là nền tảng để thẩm định và ứng dụng vào phân tích các mẫu thực tế, cung cấp dữ liệu đáng tin cậy cho các nhà quản lý môi trường.

4.1. Tối ưu hóa các thông số vận hành hệ thống GC MS

Để đảm bảo các pic sắc ký được tách rõ ràng, đối xứng và có diện tích ổn định, việc tối ưu hóa điều kiện vận hành là bắt buộc. Nghiên cứu đã khảo sát và lựa chọn các thông số tối ưu như sau: nhiệt độ cổng bơm mẫu được đặt ở 250°C để đảm bảo hóa hơi hoàn toàn các chất phân tích mà không làm chúng phân hủy. Chương trình nhiệt độ buồng cột được thiết lập tăng dần từ 60°C đến 280°C để tách hiệu quả các hợp chất có nhiệt độ sôi khác nhau. Tốc độ khí mang Heli được chọn là 1,2 mL/phút. Cột sắc ký được sử dụng là DB-5ms, một loại cột mao quản phổ biến cho phân tích các hợp chất hữu cơ bền nhiệt. Các điều kiện này giúp rút ngắn thời gian phân tích nhưng vẫn đảm bảo khả năng tách và định lượng thuốc trừ sâu cơ photpho một cách chính xác.

4.2. Thẩm định phương pháp LOD LOQ và khoảng tuyến tính

Một phương pháp phân tích chỉ có giá trị khi được thẩm định đầy đủ. Luận văn đã tiến hành xác định các thông số quan trọng để đánh giá độ tin cậy. Giới hạn phát hiện (LOD), là nồng độ thấp nhất mà thiết bị có thể nhận diện tín hiệu, và giới hạn định lượng (LOQ), là nồng độ thấp nhất có thể định lượng với độ chính xác chấp nhận được, đã được xác định. Kết quả cho thấy phương pháp có độ nhạy rất cao, với LOD và LOQ của thiết bị đối với các chất OPs nằm trong khoảng rất thấp, phù hợp để phân tích dư lượng vết trong môi trường. Khoảng tuyến tính được xây dựng trong dải nồng độ rộng, với hệ số tương quan (R²) đều lớn hơn 0,99, cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa nồng độ và tín hiệu đo. Độ lặp lại của phép đo cũng được đánh giá qua độ lệch chuẩn tương đối (RSD), cho kết quả rất tốt, chứng tỏ phương pháp ổn định và đáng tin cậy.

V. Ứng dụng thực tiễn Kết quả định lượng OPs tại Hà Nội

Sau khi phương pháp được xây dựng và thẩm định thành công, luận văn đã áp dụng để phân tích các mẫu đất và nước thực tế thu thập tại một số khu vực nông nghiệp trên địa bàn Hà Nội. Kết quả phân tích là bức tranh chân thực về mức độ ô nhiễm thuốc trừ sâu cơ photpho tại thủ đô. Việc phát hiện sự có mặt của các hợp chất OPs trong môi trường, dù ở nồng độ thấp, cũng là một lời cảnh báo về những nguy cơ tiềm ẩn. Các dữ liệu này cung cấp bằng chứng khoa học vững chắc cho các cơ quan quản lý nhà nước để đưa ra các chính sách phù hợp, nhằm kiểm soát việc sử dụng hóa chất BVTV và bảo vệ môi trường cũng như sức khỏe người dân. Hơn nữa, kết quả còn cho thấy sự cần thiết của việc giám sát môi trường định kỳ để theo dõi diễn biến ô nhiễm và đánh giá hiệu quả của các biện pháp can thiệp. Quy trình phân tích được xây dựng trong luận văn có thể được áp dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm môi trường, phục vụ công tác thanh tra, kiểm tra và nghiên cứu khoa học.

5.1. Kết quả phân tích dư lượng OPs trong mẫu nước mặt

Các mẫu nước mặt được lấy tại các kênh mương, ao hồ gần khu vực trồng rau đã được phân tích. Kết quả cho thấy sự hiện diện của một số hợp chất thuốc trừ sâu cơ photpho như Dimethoate và Parathion ở một số mẫu, dù nồng độ phát hiện được vẫn nằm dưới ngưỡng cho phép theo các quy chuẩn hiện hành. Tuy nhiên, việc tồn tại của chúng cho thấy nguồn nước đã và đang chịu tác động từ hoạt động nông nghiệp. Điều này đặt ra câu hỏi về sự an toàn của nguồn nước khi được sử dụng cho mục đích tưới tiêu và sinh hoạt. Cần có các biện pháp xử lý và bảo vệ nguồn nước để ngăn chặn sự tích tụ lâu dài của các hóa chất độc hại này.

5.2. Đánh giá mức độ tồn dư thuốc trừ sâu trong mẫu đất

Phân tích các mẫu đất nông nghiệp cũng cho thấy sự tồn dư của các hợp chất OPs. Mặc dù các hợp chất này có xu hướng phân hủy nhanh hơn so với nhóm clo hữu cơ, việc sử dụng liên tục và với liều lượng lớn khiến chúng vẫn tích tụ trong đất. Kết quả phân tích thực tế từ luận văn đã phát hiện dư lượng thuốc trừ sâu trong một số mẫu đất khảo sát. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng đất trồng mà còn là nguồn gây ô nhiễm thứ cấp cho nông sản và nguồn nước ngầm. Việc theo dõi chất lượng đất là một nhiệm vụ quan trọng để đảm bảo an ninh lương thực và phát triển nông nghiệp bền vững.

5.3. Độ chính xác của phương pháp qua hiệu suất thu hồi

Để đánh giá độ chính xác của toàn bộ quy trình, các thí nghiệm về hiệu suất thu hồi đã được thực hiện trên nền mẫu thật bằng cách thêm một lượng chuẩn OPs đã biết nồng độ vào mẫu. Kết quả cho thấy hiệu suất thu hồi của các hợp chất trong mẫu nước dao động trong khoảng chấp nhận được, chứng tỏ phương pháp chiết lỏng-lỏng và phân tích GC/MS là rất hiệu quả. Đối với mẫu đất, hiệu suất thu hồi cũng đạt kết quả tốt, khẳng định quy trình chiết siêu âm với dung môi Axeton:n-Hexan là lựa chọn tối ưu. Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) thấp cho thấy phương pháp có độ lặp lại cao, đảm bảo tính tin cậy của kết quả phân tích.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp với khoảng 70% dân số sống bằng nghề nông, vì vậy năng suất và sản lƣợng cây trồng luôn là vấn đề thiết yếu. Trong quá trình tìm kiếm các biện pháp tăng năng suất cây trồng thì việc đƣa hóa chất vào sử dụng trong sản xuất nông nghiệp ở nƣớc ta đƣợc coi là một vũ khí có hiệu quả làm năng suất thu hoạch tăng lên rõ rệt, cuộc sống của ngƣời dân no đủ hơn. Song cũng chính từ những tác dụng tích cực đó đã dẫn đến ngƣời nông dân lạm dụng hóa chất trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là thuốc bảo vệ thực vật (BVTV). Theo ƣớc tính hàng năm trên thế giới tiêu thụ khoảng 2,5 triệu tấn thuốc trừ sâu bao gồm bốn nhóm chính là: photpho hữu cơ, clo hữu cơ, carbamat và pyrethroid, ở Việt Nam hóa chất BVTV cũng đƣợc sử dụng ngày càng tăng về số lƣợng và chủng loại.

Sự lạm dụng này đã tạo nên một hậu quả xấu làm ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng lớn đến hệ sinh thái. Ngoài một phần thuốc có tác dụng diệt trừ các loại địch hại mùa màng, phần lớn khối lƣợng thuốc còn lại đƣợc đƣa vào môi trƣờng. Dƣới tác động của nƣớc tƣới, nƣớc mƣa, dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật bị cuốn trôi từ những khu vực phun thuốc đến kênh rạch, sông hồ làm ô nhiễm nguồn nƣớc ngọt, phần khác sẽ ngấm vào đất hay tích tụ trong các loài thực vật. Sự hiện diện và tồn lƣu thuốc bảo vệ thực vật trong môi trƣờng đất, nƣớc, cây cỏ… đã làm ngộ độc, gây chết cho con ngƣời và nhiều loại động vật.

Do tác hại to lớn này, trong nhiều năm trở lại đây vấn đề ô nhiễm hóa chất BVTV luôn đƣợc quan tâm nghiên cứu. Trong các nhóm hóa chất BVTV, nhóm thuốc trừ sâu clo hữu cơ đã bị cấm sử dụng, nhóm pyrethroid vẫn đang đƣợc sử dụng nhƣng độc tính thấp, ít có khả năng gây nhiễm độc cho ngƣời sử dụng. Hai nhóm thuốc trừ sâu đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp hiện nay là nhóm photpho hữu cơ (hay lân hữu cơ) và nhóm cacbamat. Hai nhóm này có độc tính cao và là nguyên nhân chính của phần lớn các vụ ngộ độc do ăn uống thực phẩm ô nhiễm hóa chất BVTV ở nƣớc ta hiện nay.

Tuy nhiên phần lớn các công trình nghiên cứu trong nƣớc xác định dƣ lƣợng 1 Luận văn Thạc sỹ Phạm Thị Tuyết Nhung thuốc trừ sâu chỉ đƣợc thực hiện trên một nhóm thuốc trừ sâu hoặc tập trung nhiều vào nhóm cơ clo hữu cơ, trong khi đó nhóm photpho hữu cơ (OPs) chủ yếu đƣợc nghiên cứu trên đối tƣợng rau quả. Vì vậy chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu định lượng một số thuốc trừ sâu cơ photpho trong mẫu nước và đất trên địa bàn thành phố Hà Nội”, luận văn đƣợc thực hiện nhằm tìm ra quy trình phân tích đơn giản, nhanh gọn giúp xác định tốt hỗn hợp các thuốc trừ sâu nhóm photpho hữu cơ (OPs) trong mẫu nƣớc và đất với giới hạn phát hiện thấp, tối ƣu hóa quy trình tách chiết và làm giàu OPs. Luận văn có ý nghĩa trong việc phát triển phƣơng pháp, và có thể áp dụng trở thành một phƣơng pháp phân tích thƣờng xuyên trong phòng thí nghiệm với số lƣợng mẫu lớn, đảm bảo tính kinh tế, tính chính xác và tiết kiệm thời gian. Mục tiêu thực hiện của đề tài luận văn là:  Xây dựng phƣơng pháp - Khảo sát lựa chọn các điều kiện tối ƣu của phƣơng pháp phân tích: + Điều kiện hoạt động của hệ thống sắc ký GC/MS.

+ Điều kiện tách chiết photpho hữu cơ ra khỏi nền mẫu. - Thẩm định phƣơng pháp phân tích: + Giới hạn phát hiện LOD, giới hạn định lƣợng LOQ. + Khoảng tuyến tính. + Độ chính xác ( gồm độ chụm (độ lặp lại) và độ đúng (độ chệch, độ thu hồi))  Ứng dụng phƣơng pháp xây dựng đƣợc trong phân tích mẫu thật: xác định dƣ lƣợng thuốc trừ sâu photpho hữu cơ trong một số mẫu môi trƣờng nƣớc và đất.

2 Luận văn Thạc sỹ Phạm Thị Tuyết Nhung CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Thuốc trừ sâu và tình hình sử dụng 1. Định nghĩa Thuốc trừ sâu (TTS) là những hợp chất hóa học (vô cơ, hữu cơ), những chế phẩm sinh học, những chất hay chế phẩm có nguồn gốc từ thực vật, động vật, đƣợc sử dụng để chống côn trùng (bao gồm cả nhện, ve, tuyến trùng). TTS có khả năng tiêu diệt, giảm nhẹ, xua đuổi côn trùng, bao gồm cả thuốc diệt trứng và thuốc diệt ấu trùng của côn trùng.

TTS đƣợc sử dụng chủ yếu trong nông nghiệp, nhƣng cũng đƣợc dùng cả trong y tế, công nghiệp và gia đình. TTS là nhóm thuốc đƣợc sử dụng phổ biến nhất trong các thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) [4], [5], [13]. Phân loại thuốc trừ sâu Có nhiều cách phân loại TTS khác nhau. Thông thƣờng, TTS đƣợc phân loại dựa theo bản chất hóa học hoặc theo cơ chế tác động.

Phân loại theo bản chất hóa học Dựa theo bản chất hóa học, TTS đƣợc phân chia thành 3 nhóm lớn: TTS vô cơ, TTS hữu cơ, TTS sinh học [4], [17]. 1- Thuốc trừ sâu vô cơ đƣợc tạo thành từ các nguyên tố tự nhiên không chứa carbon. Các chất này bền, không bốc hơi, thƣờng tan trong nƣớc. Hiện nay loại này ít đƣợc sử dụng do tính độc và độ tồn dƣ cao.

2- Thuốc trừ sâu hữu cơ đƣợc tổng hợp hoặc chiết xuất từ tự nhiên, có chứa carbon, hydrogen và một hoặc nhiều nguyên tố khác nhƣ chlorine, oxygen, sulphur, phosphorus và nitrogen đƣợc phân thành các nhóm sau: + Nhóm clo hữu cơ là nhóm TTS chứa carbon, hydro, clo và có thể có oxy, hiện nay hạn chế sử dụng do có độ tồn dƣ cao trong môi trƣờng và cơ thể con ngƣời. + Nhóm photpho hữu cơ (hay cơ photpho, còn gọi là lân hữu cơ) là một nhóm lớn gồm các ester của axit phosphoric (H3PO4), có độc tính cao với ngƣời và động vật máu nóng. Nhóm thuốc này có tính độc về thần kinh, ức chế men cholinesterase. +Nhóm sulphur hữu cơ chứa sulphur và hai nhân phenyl, thƣờng đƣợc dùng trừ nhện.

3 Luận văn Thạc sỹ Phạm Thị Tuyết Nhung +Nhóm carbamate là ester của carbamic acid, có độc tính cao với ngƣời và động vật máu nóng. + Nhóm formamidines có cấu trúc nitrogen –N=CH-N, tác động lên trứng và giai đoạn sâu non của ve. + Nhóm dinitrophenol là dẫn xuất của phenol với hai nhóm nitro (NO2) và có phổ độc tính rộng, dùng làm TTS tác dụng diệt trứng, trừ cỏ và trừ nấm. + Nhóm organotins có chứa thiếc, dùng làm thuốc trừ ve và thuốc trừ nấm.

+Nhóm pyrethoids (cúc tổng hợp) đƣợc tổng hợp theo cấu trúc của pyrethrin, có phổ tác động rộng lên côn trùng nhƣng dễ gây tính kháng thuốc, độc tính với ngƣời và môi trƣờng thấp, dễ bay hơi và phân hủy nhanh. + Nhóm kháng sinh tạo bởi vi sinh vật có tính trừ sâu, trừ nhện, kháng sinh, chống nấm. + Nhóm dầu khoáng chứa các nguyên tố halogen (Cl-, Br-, F-) thƣờng là hỗn hợp của dầu nhẹ với chất tạo nhũ, dùng để diệt trừ côn trùng, tuyến trùng, vi trùng và chuột, đƣợc khử trùng nhà cửa, kho tàng hoặc đất. + Nhóm neonicotinoid là các hợp chất tổng hợp tƣơng tự loại nicotine trừ sâu tự nhiên (TTS sinh học), có độc tính thấp với loài có vú.

3- Thuốc trừ sâu sinh học là những chất độc đƣợc khai thác từ cây, đƣợc sử dụng dƣới dạng bột cây nghiền mịn hoặc dịch chiết dùng để phun. TTS sinh học thƣờng ít độc với ngƣời và sinh vật không phải dịch hại. Phân loại theo cơ chế tác động Khi thuốc tiếp xúc với cơ thể sâu hại thì nó sẽ tác động lên một hay nhiều quá trình sống của sâu hại làm sâu hại ốm, mắc bệnh, rối loạn hành vi sinh trƣởng, chuyển hóa, khả năng sinh đẻ và có thể dẫn đến chết [4], [13]. Dựa theo cơ chế tác động, TTS đƣợc phân chia thành các nhóm chính sau: - Thuốc trừ sâu tác động vị độc: Là TTS theo thức ăn đi vào cơ thể sâu qua đƣờng miệng, đƣợc hấp thụ qua hệ thống tiêu hóa (tác động đƣờng ruột hay thuốc nội tác động).

- Thuốc trừ sâu tác động tiếp xúc: Là TTS đi vào cơ thể sâu bằng tiếp xúc qua chân hoặc ngấm vào cơ thể qua da rồi gây độc cho sâu hại. - Thuốc trừ sâu tác động xông hơi: đi vào cơ thể sâu qua hệ thống hô hấp. 4 Luận văn Thạc sỹ Phạm Thị Tuyết Nhung - Thuốc trừ sâu tác động nội hấp (hay lƣu dẫn): Là TTS có độ tan trong nƣớc cao để có thể đi vào cây trồng qua rễ, thân, lá và di chuyển trong cây, đi vào cơ thể sâu hại (côn trùng) khi chúng chích hút cây. - Thuốc trừ sâu tác động ngạt thở: Là TTS làm bí cơ chế thở của sâu.

- Thuốc trừ sâu tác động thấm sâu: Là TTS có khả năng xâm nhập qua tế bào biểu bì lá cây và thấm sâu vào các lớp tế bào nhu mô, diệt đƣợc những sâu hại ẩn náu trong lớp mô đó. - Thuốc trừ sâu tác động gây ngán: Là TTS mà khi sâu hại mới bắt đầu ăn phải những bộ phận của cây có nhiễm một loại TTS có tác động gây ngán thì đã ngƣng ngay, không ăn tiếp, sau cùng sâu sẽ chết vì đói. - Thuốc trừ sâu tác động xua đuổi: Là TTS buộc sâu hại phải di dời ra xa các bộ phận có phun xịt thuốc, do vậy không gây hại đƣợc cho cây. Tình hình sử dụng thuốc trừ sâu 1.

Tình hình sử dụng thuốc trừ sâu trên thế giới Từ đầu thế kỷ XX đến năm 1960, thuốc trừ nấm thủy ngân hữu cơ ra đời đầu tiên vào năm 1913, tiếp theo là thuốc trừ nấm lƣu huỳnh rồi đến các nhóm khác. DDT đã đƣợc Zeidler tìm ra tại Thụy Sỹ năm 1924; hợp chất photpho hữu cơ đƣợc phát minh năm 1942; clo hữu cơ 1940-1950; cacbamat 1945-1950 [10], [13], [20]. Từ năm 1960, nhóm pyrethroid tổng hợp ra đời và TTS clo hữu cơ thế hệ 1 bắt đầu bị cấm sử dụng ở một số nƣớc phát triển. DDT bị cấm sử dụng trên toàn nƣớc Mỹ năm 1976.

Tuy nhiên các chất nhƣ DDT, lindan vẫn đƣợc sử dụng ở các nƣớc phát triển trong đó có Việt Nam. Từ những năm 1980 đến nay, nhiều loại hóa chất sinh học mới có hiệu quả cao với dịch hại nhƣng an toàn với môi trƣờng ra đời. Hầu nhƣ toàn bộ TTS nhóm clo hữu cơ bị cấm sử dụng trên toàn thế giới. Nhiều TTS photpho hữu cơ có độ độc cao đã bị cấm sử dụng.