Chương 1.1 Giới thiệu chung về hóa chất bảo vệ thực vật 1.1 Định nghĩa Hóa chất bảo vệ thực vật là những hợp chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học được dùng để phòng và trừ sinh vật gây hại cây trồng và nông sản. Hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều nhóm khác nhau, gọi theo tên nhóm sinh vật gây hại, như thuốc trừ sâu dùng để trừ sâu hại, thuốc trừ bệnh dùng để trừ bệnh cây… [6] 1. Phân loại Các loại hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều loại, chủ yếu gồm 4 nhóm chính: [8] - Nhóm Clo hữu cơ (organnochlorine) là các dẫn xuất clo của một số hợp chất hữu cơ như diphenyletan, cyclodien, benzen, hexan. Nhóm này bao gồm những hợp chất hữu cơ rất bền vững trong môi trường tự nhiên và thời gian bán phân huỷ dài (ví dụ như DDT có thời gian bán phân huỷ là 20 năm, chúng ít bị đào thải và tích luỹ vào cơ thể sinh vật qua chuỗi thức ăn).
Đại diện của nhóm này là Aldrin, Dieldrin, DDT, Heptachlo, Lindan, Methoxychlor. - Nhóm lân hữu cơ (organophosphorus) đều là các este, là các dẫn xuất hữu cơ của acid photphoric. Nhóm này có thời gian bán phân huỷ ngắn hơn so với nhóm Clo hữu cơ và được sử dụng rộng rãi hơn. Nhóm này tác động vào thần kinh của côn trùng bằng cách ngăn cản sự tạo thành men Cholinestaza làm cho thần kinh hoạt động kém, làm yếu cơ, gây choáng váng và chết.
Nhóm này bao gồm một số hợp chất như parathion, malathion, diclovos, clopyrifos… - Nhóm Carbamat là các dẫn xuất hữu cơ của acid cacbamic, gồm những hoá chất ít bền vững hơn trong môi trường tự nhiên, song cũng có độc tính cao đối với người và động vật. Khi sử dụng, chúng tác động trực tiếp vào men Cholinestraza của hệ thần kinh và có cơ chế gây độc giống như nhóm lân hữu cơ. Đại diện cho nhóm này như: carbofuran, carbaryl, carbosulfan, isoprocarb, methomyl… 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Nhóm Pyrethroid là những thuốc trừ sâu có nguồn gốc tự nhiên, là hỗn hợp của các este khác nhau với cấu trúc phức tạp được tách ra từ hoa của những giống cúc nào đó. Đại diện của nhóm này gồm cypermethrin, permethrin, fenvalarate, deltamethrin,… Ngoài ra, còn có một số nhóm khác như: các chất trừ sâu vô cơ (nhóm asen), nhóm thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ vi khuẩn, nấm, virus (thuốc trừ nấm, trừ vi khuẩn…), nhóm các hợp chất vô cơ (hợp chất của đồng, thủy ngân, …).
Tác hại của hóa chất bảo vệ thực vật - Tác động của hóa chất BVTV đến môi trường: [15] Các tác động của hóa chất BVTV lên môi trường là do những tính chất chủ yếu sau: dễ bay hơi, dễ hòa tan trong nước và dung môi, bền với quá trình biến đổi sinh học. + Tác động đến môi trường đất : Nhiều thuốc bảo vệ thực vật có thể tồn lưu lâu dài trong đất ví dụ DDT và các chất clo hữu cơ sau khi đi vào môi trường sẽ tồn tại ở các dạng hợp chất liên kết trong môi trường, mà những chất mới thường có độc tính hơn hẳn, xâm nhập vào cây trồng và tích lũy ở quả, hạt, củ sau đó di truyền theo thực phẩm đi vào gây hại cho người, động vật như ung thư, quái thai, đột biến gen… + Tác động đến môi trường nước : Hóa chất BVTV có thế trực tiếp đi vào nước do phun hoặc xử lý nước bề mặt với hóa chất BVTV để tiêu diệt một số sinh vật truyền bệnh cho người; thải bỏ hóa chất BVTV thừa sau khi phun; nước dùng để cọ rửa thiết bị phun được đổ vào sông, ao, hồ, ngòi; cây trồng được phun ngay ở bờ nước; rò rỉ hoặc đất được xử lý bị xói mòn. + Tác động đến môi trường không khí : Ô nhiễm không khí do hóa chất BVTV chủ yếu do phun thuốc. Ngay trong quá trình phun thuốc, các hạt nhỏ bay hơi tạo thành những hạt mù lỏng có thể bay rất xa theo gió.
Thông thường hóa chất BVTV loại tương đối dễ bay hơi, gây ô nhiễm và rất nguy hiểm nếu hít phải hóa chất BVTV trong không khí. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Tác động của thuốc BVTV đến sức khỏe con người : Hầu hết hóa chất bảo vệ thực vật đều độc với con người và động vật máu nóng ở các mức độ khác nhau. Theo đặc tính hóa chất bảo vệ thực vật được chia làm hai loại: chất độc cấp tính và chất độc mãn tính. Chất độc cấp tính: Mức độ gây độc phụ thuộc vào lượng thuốc xâm nhập vào cơ thể.
Ở dưới liều gây chết, chúng không đủ khả năng gây tử vong, dần dần bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Loại này bao gồm các hợp chất Pyrethroid, những hợp chất Phốt pho hữu cơ, Carbamat, thuốc có nguồn gốc sinh vật. Chất độc mãn tính: Có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể vì chúng rất bền, khó bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Thuốc loại này gồm nhiều hợp chất chứa Clo hữu cơ, chứa Thạch tín (Asen), Chì, Thuỷ ngân, đây là những loại rất nguy hiểm cho sức khoẻ.
Hóa chất bảo vệ thực vật có thể thâm nhập vào cơ thể con người và động vật qua nhiều con đường khác nhau, thông thường qua 03 đường chính: hô hấp, tiêu hoá và tiếp xúc trực tiếp. Khi tiếp xúc với hóa chất bảo vệ thực vật, con người có thể bị nhiễm độc cấp tính hoặc mãn tính, tùy thuộc vào phạm vi ảnh hưởng của thuốc. Nhiễm độc cấp tính: Là nhiễm độc tức thời khi một lượng đủ lớn hoá chất bảo vệ thực vật thâm nhập vào cơ thể. Những triệu chứng nhiễm độc tăng tỉ lệ với việc tiếp xúc và trong một số trường hợp nặng có thể dẫn tới tử vong.
Biểu hiện bệnh lý của nhiễm độc cấp tính: mệt mỏi, ngứa da, đau đầu, lợm giọng, buồn nôn, hoa mắt chóng mặt, khô họng, mất ngủ, tăng tiết nước bọt, yếu cơ, chảy nước mắt, sảy thai, nếu nặng có thể gây tử vong. Nhiễm độc mãn tính: Là nhiễm độc gây ra do tích luỹ dần dần trong cơ thể. Thông thường, không có triệu chứng nào xuất hiện ngay trong mỗi lần nhiễm. Sau một thời gian dài, một lượng chất độc lớn tích tụ trong cơ thể sẽ gây ra các triệu chứng lâm sàng.
Biểu hiện bệnh lý của nhiễm độc mãn tính: kích thích các tế bào ung thư phát triển, gây đẻ quái thai, dị dạng, suy giảm trí 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhớ và khả năng tập trung, suy nhược nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, gây tổn hại cho gan, thận và não.2 Giới thiệu chung về thuốc trừ sâu cơ clo 1.1 Đặc điểm chung - Các hợp chất clo hữu cơ là những thuốc trừ sâu có phổ tác động rộng. Diệt côn trùng bằng con đường tiếp xúc và vị độc. Một số thuốc trong nhóm còn có tác dụng xông hơi. Dễ gây hiện tượng chống thuốc của sâu hại.
- Thuốc ít tan trong nước, nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ. Rất bền trong môi trường và có hiệu lực tồn dư dài. - Có tính hóa học bền vững, tồn tại lâu trong môi trường sống, gây ô nhiềm môi trường. Một số thuốc còn có khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật, gây hiện tượng trúng độc mãn tính hoặc tích lũy sinh học (khuếch đại sinh học) trong chuỗi thức ăn tự nhiên.2 Cơ chế tác động lên động vật sống Như ta đã biết, tế bào thần kinh chỉ huy hoạt động sống của cơ thể thông qua sự truyền dẫn các phản xạ.
Sự truyền dẫn phản xạ thể hiện qua sự truyền dẫn xung điện dưới sự phát sinh liên tục điên thế hoạt động. Sự vận chuyển ion Na+ và K+ qua màng là nguyên nhân phát sinh điện thế để truyền dẫn xung điện. Các thuốc trừ sâu clo hữu cơ có tác dụng làm tê liệt sự truyền dẫn xung điện trên sợi trục tế bào thần kinh ngoại biên bằng cách liên kết với các thành phần protein, lipit và một số men có ở màng sợi trục thành những phức. Hậu quả của phản ứng liên kết này đã cản trợ sự vận chuyển ion và ức chế hấp thụ ion Na+ và K+ của màng, gây nên hiện tượng mất phân cực và không hình thành được điện thế hoạt động của màng sợi trục.
Như vậy, thuốc trừ sâu clo hữu cơ gây độc bằng cách tác động lên hệ thần kinh ngoại biên, làm cho chúng không truyền các tín hiệu phản xạ tới hệ thần kinh trung ương, đối tượng bị tê liệt dẫn đến chết. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ngoài ra, một số hợp chất clo hữu cơ có tác dụng ức chế men thủy phân ATP-ase và một số men khác, ức chế sự phân chia nhân tế bào dẫn đến hiện tượng đa bội thể. Nhiều thuốc trừ sâu clo hữu cơ hoặc các sản phẩm trung gian có thể được tích lũy trong mô mỡ. Hậu quả của việc tiêu mỡ sẽ giải phóng chất độc trong mỡ vào cơ thể, gây tình trạng ngộ độc.3 Tổng quan một số chất trừ sâu thuộc họ cơ clo 1.
Công thức cấu tạo Aldrin Tên gọi khác: alohex; aldrite; altox; arinox; octalene. Tên hóa học: 1, 2, 3, 4, 10, 10 – hecxachloro – 1, 4, 4a, 5, 8, 8a – hexahydro 1, 4 : 5, 8 – dimethanonaphthalene. Công thức hóa học: C12H8Cl6 Phân tử lượng: 364.93 Đặc tính: aldrin có dạng tinh thể, nhiệt độ nóng chảy 104ºC ÷ 105ºC. Tan rất ít trong nước 0,027 mg/L nước.
Tan tốt trong hầu hết các dung môi hữu cơ, độ tan lớn hơn 600 g/L acetone, benzene, xylene. Aldrin tương đối bền trong điều kiện nhiệt độ lên đến hơn 200oC, và trong khoảng pH 4 đến 8. Aldrin có thể gây hại qua đường ruột, qua tiếp xúc. Nó rất độc đối với động vật có vú và có khả năng tích lũy sinh học cao.
Aldrin được coi là chất gây ung thư và chất gây độc thần kinh. Nó rất độc đối với đa dạng sinh học. Đây là thuốc trừ sâu nhằm tiêu diệt các côn trùng gây hại như châu chấu, mối, sâu ăn rễ Trong môi trường sống aldrin có thể được chuyển hóa thành dieldrin. Liều 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lượng gây độc cho chuột LD50 là 38 – 67 mg/kg, với thỏ là 50 – 80 mg/kg.
Liều lượng gây độc hại cho người ADI là 0,001mg (aldrin + dieldrin)/kg, LC50 (24h) với cá là 0,018 – 0,019 mg/L.2 Hợp chất nhóm DDT (dichloro diphenyl trichlorothane ) Hình 1. Công Thức cấu tạo của DDT DDT có công thức phân tử C14H9Cl5 là một chất hữu cơ cao phân tử có chứa clo dạng bột màu trắng, mùi rất đặc trưng, không tan trong nước.