MỞ ĐẦU Là một nước có thế mạnh về nông nghiệp, sản xuất và xuất khẩu gạo đã trở thành ngành chủ lực của Việt Nam và đây cũng chính là lĩnh vực mang lại nhiều ngoại tệ cho đất nước. Tuy nhiên trong những năm gần đây việc xuất khẩu gạo gặp nhiều khó khăn do các rào cản thương mại đặc biệt là các quy định chặt chẽ về chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm. Một số thị trường truyền thống của Việt Nam như Nhật Bản, Nga, Mỹ.áp dụng chính sách nghiêm ngặt hơn với vấn đề kiểm soát an toàn thực phẩm, đặc biệt là tiêu chuẩn về dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật. Theo cục quản lý dược phẩm và thực phẩm Mỹ FDA, lượng gạo bị trả về của Việt Nam năm 2013 là 4.100 tấn, nhưng đến tháng 8/2016 đã lên tới 10.
Trong đó, nguyên nhân chủ yếu bị trả về là do gạo của nước ta chứa dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật vượt quá ngưỡng cho phép. Dó đó, việc đánh giá hàm lượng của hóa chất bảo vệ thực vật có trong gạo tại Việt Nam giúp giảm thiểu hiện tượng gạo xuất khẩu bị trả về cũng như giảm được chi phí và tăng khả năng xuất khẩu. Hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo (OCPs) thuộc nhóm hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) tổng hợp, các hợp chất điển hình của nhóm này là DDT, Lindane, Endosulfan. Hầu hết các loại hóa chất BVTV thuộc nhóm này đã bị cấm sử dụng vì chúng là các chất ô nhiễm khó phân hủy (POPs), tồn lưu lâu trong môi trường.
Công ước Stockholm về các chất ô nhiễm khó phân hủy cũng quy định về việc giảm thiểu và loại bỏ các loại hóa chất bảo vệ thực vật, đa phần thuộc nhóm cơ clo này. Nghiên cứu về dư lượng của hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo trong môi trường đã được quan tâm trong nhiều năm trở lại đây. Các nghiên cứu của Hùng Minh và nnk, 2007; Trần Thị Vân Thi và nnk, 2007; S.H Hong, 2008; Từ Bình Minh và nnk, 2008; Trần Triết và nnk, 2014 đều cho thấy sự có mặt của các chất này với nồng độ khá cao trong hầu hết các thành phần môi trường cũng như cũng đã có bằng chứng về sự tích lũy trong sinh vật và con người [1]. Trong nhiều nghiên cứu cũng đã phát hiện được tồn dư của các 1 chất này có trong gạo [2] [3].
Do đó, các hợp chất này vẫn là thước đo về tính an toàn của gạo khi được xuất khẩu ra thị trường nước ngoài. Xuất phát từ thực tế trên, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu xác định dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật cơ clo trong gạo bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ hai lần (GC-MS/MS) với các mục tiêu cụ thể như sau: 1. Xây dựng quy trình phân tích xác định dư lượng của 19 hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo trong gạo, bao gồm: Khảo sát các điều kiện xử lý mẫu chiết xuất QuEChERs và làm sạch chiết pha rắn (SPE), điều kiện chạy máy GC-MS/MS Thẩm định phương pháp đã xây dựng theo SANTE/12682/2019. Các thông số thẩm định bao gồm: Hiệu ứng nền mẫu, Giới hạn phát hiện, Độ thu hồi và Độ lặp lại.
Áp dụng quy tình phân tích để xác định dư lượng HCBVTV cơ clo trên một số mẫu gạo. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về hoá chất bảo vệ thực vật cơ clo (OCPs) 1. Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo Hóa chất BVTV là những loại hóa chất bảo vệ cây trồng hoặc những sản phẩm bảo vệ mùa màng, là những chất được tạo ra để chống lại và tiêu diệt loài gây hại hoặc các vật mang mầm bệnh.
Chúng cũng gồm các chất để chống lại các loại sống cạnh tranh với cây trồng cũng như nấm bệnh cây. Ngoài ra, các loại hoá chất kích thích sinh trưởng, giúp cây trồng đạt năng suất cao cũng là một dạng của hóa chất BVTV. Hóa chất BVTV là những hóa chất độc, có khả năng phá hủy tế bào, tác động đến cơ chế sinh trưởng, phát triển của sâu bệnh, cỏ dại và cả cây trồng, vì thế khi các hợp chất này đi vào môi trường, chúng cũng có những tác động nguy hiểm đến môi trường, đến những đối tượng tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp (REF). Và đây cũng là lý do mà hoá chất BVTV nằm trong số những hóa chất đầu tiên được kiểm tra triệt để về bản chất, về tác dụng cũng như tác hại [1].
Hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo (OCPs) là các dẫn xuất clo của một số hợp chất hữu cơ như diphenyletan, xyclodien, benzen, n-hexan. Đây là những hợp chất có tác dụng diệt trừ sâu bệnh rất tốt. Về mặt cấu tạo, HCBVTV nhóm clor hữu cơ được xếp vào 4 nhóm nhỏ [4]: - Nhóm diphenyl aliphatic: DDT, dicofon, methoxychlor… - Nhóm hợp chất benzen: lindan, hexaclorocyclon-hexan (HCH), pentaclorophenol… - Nhóm hợp chất cyclodien: endrin, dieldrin, heptachlor, aldrin, endosulfan sulfat… - Nhóm hợp chất polycloroterpen: toxaphen, polyclorocamphen… Hóa chất BVTV nhóm cơ clo thường có độ độc ở mức độ I hoặc II. Trước đây, DDT được xem như là một trong số các hoá chất trừ sâu quan trọng nhất dùng trong nông nghiệp để diệt sâu bông, đậu, lúa.
Ngoài ra, hợp chất còn có tác dụng diệt bọ gậy, muỗi. HCH đã được sử dụng để chống lại châu chấu, sâu bọ, côn trùng, sâu ăn lá và các loại sâu bọ khác trong đất. HCH 3 cũng được sử dụng để bảo vệ hạt giống, trị bệnh cho gia cầm, vật nuôi, bảo vệ đồ gỗ, và còn được dùng để chống loài gặm nhấm. Hầu hết các loại hóa chất BVTV thuộc nhóm này đã bị cấm sử dụng vì chúng là các chất hữu cơ khó phân huỷ, tồn lưu lâu trong môi trường hay còn gọi là các chất POP.
Công ước Stockholm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy cũng quy định về việc giảm thiểu và loại bỏ các loại hóa chất bảo vệ thực vật, đa phần thuộc nhóm clo hữu cơ này [1]. Dựa vào điều kiện của phòng thí nghiệm, đề tài sẽ khảo sát 19 OCPs Thông tin của các chất này được trình bày trong Bảng 1.1 dưới đây: Bảng 1.1: Thông tin của các OCPs phân tích Khối lượng MRL Áp suất hơi STT Chất phân tích phân Châu Cấu trúc hóa học LgKow (mmHg) Âu tử (mg/kg) (g/mol) Alpha-HCH 1 4,510-5 3,8 (C6H6Cl6) (ở 25oC) 0,01 290,8 Beta-HCH 2 3,610-7 0,01 3,8 (C6H6Cl6) (ở 25oC) 4 Khối lượng MRL Áp suất hơi STT Chất phân tích phân Châu Cấu trúc hóa học LgKow (mmHg) Âu tử (mg/kg) (g/mol) Gamma-HCH 3 (Lindane) 4,210-5 3,7 0,01 (ở 25oC) (C6H6Cl6) Delta-HCH 4 (C6H6Cl6) 3,510-5 3,5 - (ở 25oC) 5 Heptachlor 373,3 310-4 6,1 - (ở 25oC) Aldrin 7,510-5 0,02 6 364,9 (Aldrin + 6,5 (C12H8Cl6) (ở 20oC) Dieldrin) Chlordane cis 7 409,8 2,0510-5 2,78 0,02 (C10H6Cl8) (ở 20oC) 5 Khối lượng MRL Áp suất hơi STT Chất phân tích phân Châu Cấu trúc hóa học LgKow (mmHg) Âu tử (mg/kg) (g/mol) α-Endosulfan 8 406,9 6,810-7 4,75 0,05 (C9H6Cl6O3S) (ở 20oC) Chlordane trans 9 409,8 2,110-5 2,78 0,02 (C10H6Cl8) (ở 20oC) 0,05 pp' DDE (pp'-DDD 10 318,0 610-6 + pp'-DDE 6,51 (C14H8Cl4) (ở 20oC) + pp'-DDT + op'- DDT) Dieldrin 11 380,9 - - 5,4 (C12H8Cl6O) Endrin 12 380,9 210-7 3,2 0,01 (C12H8Cl6O) (ở 25oC) 6 Khối lượng MRL Áp suất hơi STT Chất phân tích phân Châu Cấu trúc hóa học LgKow (mmHg) Âu tử (mg/kg) (g/mol) β-Endosulfane 13 (C9H6Cl6O3S) 406,9 6,810-7 3,83 0,05 (ở 20oC) pp' DDD 1,3510-6 14 320,0 (ở 20oC) - 6,02 (C14H10Cl4) Endrin 15 Aldehyde 380,9 4,8 2,010-7 - (C12H8Cl6O) Endosulfane 16 Sulfate 422,9 3,66 2,8. Độc tính của hóa chất bảo vệ thực vật Độc tính của Hóa chất BVTV cơ clo nói riêng và các hợp chất POP nói chung xâm nhập vào môi trường qua nhiều nguồn như sử dụng trong nông nghiệp, chất thải từ các nhà máy sản xuất chất BVTV, ô nhiễm do lượng chất dư thừa trong các dụng cụ sử dụng được tráng rửa được thải trực tiếp vào môi trường sau khi sử dụng [5]. Sau khi xâm nhập các hợp chất này có thể phân tán vào trong tất cả các hợp phần của môi trường, bao gồm: đất, nước, không khí và trầm tích [5].
Bất kì một hóa chất nào cũng sẽ di chuyển giữa các thành phần của môi trường (không khí, đất, trầm tích, nước và hệ sinh vật). Các hóa chất được di chuyển từ thành phần này của môi trường đến thành phần kia và ngược lại. Việc di chuyển này phụ thuộc vào các đặc tính vật lí của các hợp chất. Nếu các hợp chất có độ ưa nước cao khi bị phân tán vào đất hoặc trầm tích chúng sẽ được giữ lại cho đến khi tiếp xúc với nước thì lại dễ dàng hòa tan và di chuyển vào trong môi trường nước.
Ngược lại, nếu các hóa chất có khả năng kết hợp với đất cao (các hợp chất có độ kị nước cao) thì khi bị phân tán vào trong nước sẽ dễ dàng và nhanh chóng bám vào trầm tích. Đối với các hóa chất dễ bay hơi sẽ dễ dàng phân tán vào không khí và di chuyển đến các vùng khác. Nhiều hợp chất có khả năng tích lũy trong thực vật và động vật, hấp thụ vào các sinh vật bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua chuỗi thức ăn [5]. 8 Độc tính của hóa chất phụ thuộc vào đối tượng và phương thức gây độc, có thể chia ra thành hai dạng độc cấp tính và độc mãn tính.
Để có thể đánh giá độc tính được chính xác, cần thiết phải có đầy đủ các thông tin liên quan như: thông tin về địa điểm ô nhiễm, các vấn đề về nhận dạng đối tượng ô nhiễm, đánh giá phơi nhiễm và các ngưỡng gây độc của các chất ô nhiễm tương ứng Độc tính của một số hóa chất BVTV cơ clo phổ biến được trình bày trong Bảng 1.2: Độc tính của một số hóa chất BVTV cơ Clo phổ biến [5, 6, 7, 8] Chất Độc tính - Khi con người tiếp xúc với HCH kỹ thuật (trong thành phần có chứa alpha-HCH) sẽ gây ra các triệu chứng như rối loạn thần Alpha- kinh, tiêu hóa, bị dị ứng mặt và chân tay, đau đầu và chóng mặt, HCH khó chịu, nôn mửa, mất ngủ, trí nhớ suy giảm. Viện Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) đã phân loại alpha-HCH thuộc nhóm 2B, có thể gây ung thư cho con người. [5] - Lindan rất độc hại đối với sinh vật dưới nước và khá độc hại với các loài chim và động vật có vú sau phơi nhiễm cấp tính. - Ở người, hậu quả cấp tính từ tiếp xúc lindan ở nồng độ cao có thể nằm trong khoảng từ kích ứng da nhẹ đến chóng mặt, nhức đầu, tiêu chảy, buồn nôn, ói mửa và thậm chí co giật và tử vong.