MỞ ĐẦU Nano oxit kẽm (ZnO) là một trong những vật liệu nano có nhiều ứng dụng nên đƣợc các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Các hạt nano ZnO có vai trò quan trọng trong nông nghiệp, trong đó dung dịch keo chứa các hạt nano ZnO đƣợc sử dụng làm phân bón sinh học đƣợc áp dụng để kích sinh trƣởng và tăng năng suất cây trồng. Các hạt nano ZnO có các đặc tính độc đáo trong khử trùng và tính ổn định theo thời gian so với các chất khử trùng hữu cơ, nhờ vậy đã thúc đẩy việc nghiên cứu sử dụng nó nhƣ chất kháng khuẩn, kháng nấm. Mặc dù, lƣợng nhỏ kẽm là điều cần thiết cho quá trình trao đổi chất khác nhau trong hầu hết các cơ thể sống, trong khi với hàm lƣợng cao hơn, nó có thể gây độc.
Có ba cơ chế chính cho các hoạt động kháng khuẩn của các ion kẽm. Một là, các ion kim loại liên kết với protein và phá hủy protein. Thứ hai, các ion kim loại có thể tƣơng tác với màng vi khuẩn, gây ra những thay đổi về cấu trúc và khả năng thẩm thấu. Thứ ba, các ion kim loại tƣơng tác với acid nucleic của vi khuẩn và ngăn chặn sự sao chép của vi sinh vật.
Kẽm oxit cũng đã đƣợc chứng minh rằng việc sử dụng các hạt nano riêng rẽ là bất lợi, bởi vì kích thƣớc của chúng có thể ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng. Để khắc phục vấn đề này, các quá trình pha tạp đã đƣợc giới thiệu bằng cách kết hợp các hạt nano với các vật liệu thân thiện với môi trƣờng khác nhƣ vật liệu trơ và ổn định để mở rộng phạm vi ứng dụng của các hạt nano. Hơn nữa, việc tạo ra vật liệu hỗn hợp hạt nano kẽm với các hạt nano khác hoặc với các chất nền hay chất độn khác sẽ đem lại các đặc tính mới và tăng cƣờng tính chất của vật liệu mà chúng không thể đạt đƣợc khi ở dạng riêng lẻ. Vì vậy trong khuôn khổ luận văn “Nghiên cứu nanocomposite ZnO/Bentonite ứng dụng diệt nấm Phytophthora” sẽ tiến hành cố định nano kẽm lên trên vật liệu thân thiện môi trƣờng và có giá thành thấp là bentonite, tiến hành nghiên cứu các đặc trƣng của các vật liệu hỗn hợp này để chứng minh sự tồn tại của nano kẽm trên bentonite và khả năng diệt nấm của vật liệu này.
1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG I – TỔNG QUAN 1. Ảnh hƣởng của nấm bệnh và việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật đến môi trƣờng. Ảnh hƣởng của nấm bệnh đến môi trƣờng và con ngƣời Thiệt hại do các nấm bệnh có thể xảy ra bất cứ lúc nào trong quá trình sinh trƣởng và phát triển của cây trồng. Bên cạnh những thiệt hại trực tiếp đến kinh tế, nhiều bệnh còn có nguy cơ gây ảnh hƣởng đến sức khỏe của ngƣời sử dụng.
Một số chi nấm nhƣ Penicilium, Alternaria, Phytophthora và Fusarium đƣợc biết có thể sản xuất độc tố trong những điều kiện nhất định. Và rủi ro lớn nhất của ô nhiễm độc tố xảy ra khi sản phẩm bị bệnh đƣợc sử dụng trong sản xuất chế biến thực phẩm hoặc thức ăn gia súc. Nấm gây bệnh cho cây trồng rất phong phú về chủng loại và gây bệnh ở những phần khác nhau của cây nhƣ rễ, thân, lá, quả. Nấm có thể sinh trƣởng ở dải nhiệt độ 5-35oC, thích hợp nhất là 25-28oC và pH axit nhẹ (6,0 - 6,5).
Nấm gây bệnh có thể tồn tại trong đất trong thời gian rất dài, kể cả trong điều kiện không có cây ký chủ. Chúng tồn tại trong đất và trên tàn dƣ của cây trồng, ở dạng các sợi nấm, hạch nấm, bào tử trứng và những bào tử có vách dày. Một số bệnh thƣờng gặp ở trên cây ăn quả và cây công nghiệp lấy quả là: bệnh thán thƣ do nấm Colletotrichum sp, bệnh nấm hồng do Corticium salmonicolor gây ra, bệnh phấn trắng do nấm Uncinula necator hại nho và bệnh sƣơng mai (mốc sƣơng) do nấm Phytophthora infestans gây ra[1]. Những bào tử của các loại nấm bệnh này còn gây bệnh trên quả sau khi thu hoạch và rất khó xử lý vì quả đã bị nhiễm bệnh trƣớc khi thu hoạch.
Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới thuận lợi, trái cây Việt Nam rất phong phú, đa dạng về số lƣợng và chủng loại (cam, xoài, sầu riêng, măng cụt, nhãn, thanh long. Nhiều loại quả có giá trị kinh tế cao, rất đƣợc ƣa chuộng trong và ngoài nƣớc. Nhu cầu thị trƣờng ngoài nƣớc về trái cây khá lớn nhƣng các nƣớc nhập khẩu trái cây yêu cầu phải cung cấp sản phẩm có chất lƣợng ổn định trong khi Việt Nam chƣa đáp ứng đƣợc các yêu cầu này. Một trong những lý do là quá trình xử lý bệnh 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trƣớc và sau thu hoạch chƣa bảo đảm, vẫn tồn tại dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật ở trên mức cho phép, ảnh hƣởng đến việc kinh doanh, nhất là xuất khẩu và tác động xấu cho sức khỏe ngƣời tiêu dùng.
Ngoài ra, việc sử dụng thƣờng xuyên các thuốc trừ nấm hóa học có thể gây ô nhiễm môi trƣờng và dẫn đến việc xuất hiện nhiều chủng kháng thuốc, gây khó khăn cho việc phòng trừ các bệnh này. Vì thế việc phát triển các chế phẩm thay thế đảm bảo mức độ an toàn cho sức khỏe của ngƣời sử dụng với giá thành thấp là cấp thiết; góp phần làm giảm hao hụt trƣớc và sau thu hoạch, đảm bảo chất lƣợng trái cây, làm cơ sở để phát triển ngành nông nghiệp cây ăn quả một cách bền vững, phục vụ tiêu dùng trong nƣớc và tham gia xuất khẩu. Ảnh hưởng của dư lượng thuốc bảo vệ thực vật đến môi trường Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật tràn lan gây ra những hậu quả to lớn đến môi trƣờng sinh thái và đời sống sức khỏe con ngƣời. Ở tất cả các nƣớc, tần suất bị nhiễm thuốc bảo vệ thực vật lớn nhất là ở những ngƣời trực tiếp sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trong canh tác nông nghiệp và tiếp theo là những ngƣời dân sống cạnh các vùng canh tác phun nhiều thuốc bảo vệ thực vật.
Nông dân phải thao tác trực tiếp với đa số các loại thuốc bảo vệ thực vật nên nguy cơ bị nhiễm độc ở họ là cao nhất. Các nghiên cứu dịch tễ cho thấy ở Mỹ và Châu Âu tỷ lệ ung thƣ ở ngƣời nông dân cao hơn nhiều so với những ngƣời không làm nông nghiệp. Theo ƣớc tính, chỉ 0,1% lƣợng thuốc bảo vệ thực vật đã phun là có hiệu quả trực tiếp đối với sâu bệnh và cỏ dại cần tiêu diệt, phần còn lại rất lớn (99,9%) sẽ tác động vào môi trƣờng. Hơn nữa, thuốc bảo vệ thực vật còn ảnh hƣởng tiêu cực đến sức khoẻ của con ngƣời và gây thiệt hại đáng kể cho môi trƣờng sinh thái.
Theo báo cáo của Liên hợp quốc, hàng năm trên thế giới có khoảng 3 triệu vụ ngộ độc do thuốc bảo vệ thực vật, trong đó có khoảng 220.000 vụ tử vong. Việc sử dụng rộng rãi thuốc bảo vệ thực vật đã và đang làm chết cá, chim nƣớc, những kẻ thù tự nhiên của sâu bọ có hại, những côn trùng thụ phấn cho cây trồng, làm cho hiện tƣợng kháng thuốc của sâu bệnh ngày càng gia tăng và gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho môi trƣờng sinh thái. Ngoài mặt tích cực của thuốc bảo vệ thực vật là tiêu diệt các sinh vật gây hại cho cây trồng, bảo vệ mùa màng thuốc bảo vệ thực vật còn gây nhiều hậu quả nghiêm 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trọng nhƣ gây hại đến các quần thể sinh vật trên đồng ruộng, tiêu diệt sâu bọ có ích, tiêu diệt tôm cá, phá vỡ cân bằng sinh thái. Dƣ lƣợng của hóa chất bảo vệ thực vật có thể tồn tại trong nông sản, có thể tồn tại trong nƣớc mặt, ngấm vào đất, di chuyển vào mạch nƣớc ngầm, phát tán theo gió gây ô nhiễm môi trƣờng.
Thuốc trừ sâu trong đất, dƣới tác dụng của mƣa và rửa trôi sẽ tích lũy và lắng đọng trong lớp bùn đáy ở sông, ao, hồ,…sẽ làm ô nhiễm nguồn nƣớc. Thuốc trừ sâu có thể phát hiện trong các giếng, ao, hồ, sông, suối cách nơi sử dụng thuốc trừ sâu vài km. Mặc dù độ hoà tan của hoá chất bảo vệ thực vật tƣơng đối thấp, song chúng cũng bị rửa trôi vào nƣớc tƣới tiêu, gây ô nhiễm nƣớc bề mặt, nƣớc ngầm và nƣớc vùng cửa sông ven biển nơi nƣớc tƣới tiêu đổ vào. Đất canh tác là nơi tập trung nhiều dƣ lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật.
Hóa chất bảo vệ thực vật đi vào trong đất do các nguồn: phun xử lý đất, các hạt thuốc bảo vệ thực vật rơi vào đất, theo mƣa lũ, theo xác sinh vật vào đất. Theo kết quả nghiên cứu thì phun thuốc cho cây trồng có tới 50% số thuốc rơi xuống đất, ngoài ra còn có một số thuốc rải trực tiếp vào đất. Khi vào trong đất một phần thuốc trong đất đƣợc cây hấp thụ, phần còn lại thuốc đƣợc keo đất giữ lại. Thuốc tồn tại trong đất dần dần đƣợc phân giải qua hoạt động sinh học của đất và qua các tác động của các yếu tố lý, hóa.
Tuy nhiên tốc độ phân giải chậm nếu thuốc tồn tại trong môi trƣờng đất với lƣợng lớn, nhất là trong đất có hoạt tính sinh học kém. Những khu vực chôn lấp hóa chất bảo vệ thực vật thì tốc độ phân giải còn chậm hơn nhiều. Khi phun thuốc bảo vệ thực vật, không khí bị ô nhiễm dƣới dạng bụi, hơi. Dƣới tác động của ánh sáng, nhiệt, gió… và tính chất hóa học, thuốc bảo vệ thực vật có thể lan truyền trong không khí.
Lƣợng tồn trong không khí sẽ khuếch tán, có thể di chuyển xa và lắng đọng vào nguồn nƣớc mặt ở nơi khác gây ô nhiễm môi trƣờng. Ngoài tác dụng diệt dịch bệnh, các loại cỏ và sâu bệnh phá hoại mùa màng, dƣ lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật cũng đã gây nên các vụ ngộ độc cấp tính và mãn tính cho ngƣời tiếp xúc và sử dụng chúng, và cũng là nguyên nhân sâu xa dấn đến 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com những căn bệnh hiểm nghèo. Vì vậy các loại hóa chất diệt nấm bệnh độc hại dần bị hạn chế, cấm sử dụng và cần phải có thời gian cách li dài với con ngƣời và động vật. Dựa trên những tác hại trên khi sử dụng tràn lan các loại thuốc bảo vệ thực vật để diệt nấm sâu bệnh các nhà khoa học trên thế giới đã hƣớng nghiên cứu tới các loại chất, vật liệu thân môi trƣờng để khắc phục tình trạng trên.
Đặc điểm gây bệnh của nấm Phytophthora 1.