CHƯƠNG I. Tổng quan về hóa chất bảo vệ thực vật 1. Giới thiệu chung về hóa chất bảo vệ thực vật Hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) là thuật ngữ chung chỉ các chất hóa học tổng hợp, những chế phẩm sinh học, những chất có nguồn gốc thực vật, động vật, được điều chế để chống lại các tác nhân gây hại mùa màng từ môi trường bên ngoài như nấm, côn trùng, cỏ dại và chuột. Bên cạnh đó, nhiều loại hóa chất BVTV còn có khả năng làm tăng năng suất cây trồng và chất lượng sản phẩm nông nghiệp [20], [70].
Theo tổ chức Nông nghiệp và lương thực Liên hợp quốc (FAO), hóa chất BVTV được định nghĩa là một hỗn hợp các chất hóa học được điều chế với mục đích phòng chống, ngăn ngừa và tiêu diệt, kiểm soát các tác nhân gây hại từ tự nhiên như động, thực vật và các trung gian truyền bệnh, cùng một số các bộ phận phát triển theo xu hướng gây hại cho chính cây trồng. Ngoài ra, chúng còn là công cụ hữu ích tăng chất lượng và sức khỏe cây trồng, giảm rụng lá, chống rụng quả sớm… Hình 1. Hóa chất Bảo vệ thực vật Hiện nay, danh mục các hóa chất BVTV trên thế giới đã tăng đến hàng nghìn [34]–[54], thuộc hơn 100 nhóm khác nhau. Trong đó, các nhóm benzoylurea, carbamate, cơ phốt pho, pyrethroid, sulfonylurea, triazine được sử dụng rất rộng rãi trong nông nghiệp [45].
Ước tính, hàng năm, thế giới sử dụng khoảng 2,5 triệu tấn hóa chất BVTV phục vụ cho nông nghiệp. Nhiều nghiên cứu khoa học đã chỉ ra nguy cơ phơi nhiễm hóa chất BVTV với nồng độ cao có thể dẫn đến các căn bệnh hiểm nghèo 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com như ung thư, đột biến gen ở cơ thể người và động vật [11], [34], [48]-[50]. Do vậy, việc sử dụng các hoạt chất này đang ngày càng được kiểm soát một cách nghiêm ngặt ở nhiều quốc gia trên thế giới. Để đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng và tạo điều kiện thương mại quốc tế, đến nay, tổ chức Nông nghiệp và lương thực liên hợp quốc (FAO) và tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã thiết lập dư lượng tối đa (MRL) cho 218 hoạt chất BVTV khác nhau có mặt trong 309 mặt hàng thực phẩm.
Ở Mỹ, dư lượng các hoạt chất này trong thực phẩm cũng được theo dõi và kiểm soát bởi Cơ quan Quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA) (các loại trái cây, rau quả, ngũ cốc) và Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) (các loại thịt, sữa, trứng và nuôi trồng thủy hải sản). Còn theo quy định của Ủy ban Châu Âu, MRL của từng thuốc BVTV trong thực phẩm đều phải dưới 0,01 mg/kg [47]–[61]. Mức độ rủi ro phơi nhiễm tối thiểu được cho là có thể chấp nhận được đối với cơ thể người (ADI, đơn vị mg/kg trọng lượng cơ thể) đã được Tổ chức Nông nghiệp và thực phẩm kết hợp với tổ chức Y tế thế giới công bố tại chương trình quốc tế về an toàn hóa chất (IPCS) (WHO 2018; http://www.int/pcs/jmpr/jmpr. Các dạng hóa chất bảo vệ thực vật được sản xuất trên thị trường Về cơ bản, thuốc BVTV được sản xuất dưới các dạng sau [12], [13]: - Thuốc sữa (viết tắt là EC hay ND): gồm các hoạt chất, dung môi, chất hóa sữa và một số chất khác.
Thuốc ở thể lỏng, trong suốt, tan trong nước thành dung dịch nhũ tương tương đối đồng đều, không lắng cặn hay phân lớp. - Thuốc bột thấm nước (viết tắt là WP, BTN): còn gọi là bột hòa nước, gồm hoạt chất, chất độn, chất thấm ướt và một số chất phụ trợ khác. Thuốc ở dạng bột mịn, phân tán trong nước thành dung dịch huyền phù, pha với nước để sử dụng. - Thuốc phun bột (viết tắt là DP): chứa các thành phần hoạt chất thấp (dưới 10%) nhưng chứa tỉ lệ chất độn cao, thường là đất sét hoặc bột cao lanh.
Ngoài ra, thuốc còn chứa các chất chống ẩm, chống dính. Ở dạng bột mịn, thuốc không tan trong nước. - Thuốc dạng hạt (viết tắt là G hoặc H): gồm các hoạt chất, chất độn, chất bao viên và một số chất phụ trợ khác. Phân loại hóa chất bảo vệ thực vật Theo tài liệu của Hội đồng châu Âu, thị trường hiện nay có khoảng 1209 hoạt chất thuộc hơn 100 nhóm [31], [34], [54].
Có nhiều tiêu chí phân loại hóa chất BVTV dựa trên công dụng, cấu trúc hóa học, nguồn gốc, con đường xâm nhập, độc tính… Trong khuôn khổ đề tài này, nghiên cứu tập trung vào phân loại hóa chất BVTV dựa theo cấu tạo hóa học của chúng. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nhóm cơ clo (Clo hữu cơ) Hóa chất BVTV thuộc nhóm clo hữu cơ là các hóa chất BVTV tổng hợp mà trong cấu trúc phân tử chứa một hoặc nhiều nguyên tử Cl liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon. Chúng thường có độ độc cao (ở mức độ I hoặc II), điển hình là DDT, Lindan, Endosulfan, Aldrin, BHC, Chlordan, DDE, Dieldrin, Eldrin, Heptachlor, Keltan, Methoxyclor, rothan, Perthan, TDE, Toxaphen…Hầu hết các thuốc BVTV thuộc nhóm này đã bị cấm sử dụng vì chúng là các chất hữu cơ khó phân hủy, tồn lưu lâu trong môi trường [8].
Công ước Stockholm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy cũng quy định về việc giảm thiểu và loại bỏ các hóa chất BVTV đa phần thuộc nhóm cơ clo [13]. Trong các hợp chất nêu trên, DDT và Lindan là những hóa chất được sử dụng nhiều nhất ở Việt Nam từ trước những năm 1960 – 1993 [13]. Nhóm cơ phốt pho (Lân hữu cơ) Nhóm thuốc BVTV cơ photpho (lân hữu cơ) là dẫn xuất của các ester trung tính hay amide của acid phosphoric (mang gốc P-O) hay thiophosphoryl (P-S), được sử dụng rộng rãi để diệt sâu bọ, côn trùng [11], [12]. Chúng ít tan trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ.
Hầu hết các hóa chất thuộc nhóm này cũng đã bị cấm do độc tính cao. Tuy nhiên, chúng lại kém bền, có thể phân hủy nhanh trong cơ thể sống và môi trường hơn nhóm clo hữu cơ. Nhóm hợp chất này và sản phẩm chuyển hóa của chúng tập trung cao ở gan và thải ra ngoài theo đường tiết niệu ở các động vật có vú. Một số thuốc BVTV cơ photpho phổ biến như: diazinon, dichlorvos, dimethoate, malathion, methamidophos, triazophos, trichlorfon… 1.
Nhóm cơ nito Hóa chất thuộc nhóm cơ nito (carbamate) là các dẫn xuất từ axit carbamic [12], [10]. Chúng ít tan trong nước nhưng có khả năng tan trong nhiều dung môi hữu cơ, có thời gian bán phân hủy nhanh. Đây là nhóm thuốc rất phổ biến trong nông nghiệp, được dùng thay thế cho một số thuốc cơ clo như DDT hay cơ phot pho bởi chúng không bền, dễ bị phân hủy dưới tác động của môi trường thành CO2 và NH3 [10]. Nhóm hoạt chất này thường có giá thành không quá cao, hiệu lực ổn định, ít phụ thuộc vào ngoại cảnh như nhóm lân hữu cơ.
Một số hợp chất tiêu biểu gồm carbaryl, carbosulfan, carbofuran… 1. Nhóm pyrethroid (họ cúc tổng hợp) Hoạt chất pyrethroid được chiết xuất từ cây hoa cúc pyrethrum cinerariaetrifolium, gây độc cấp tính yếu và tác động lên hệ thần kinh gây thiếu oxy, đào thải qua đường nước tiểu. Các hợp chất này ít tan trong nước, tan được trong nhiều dung môi hữu cơ, phân hủy nhanh và ít tích lũy trong môi trường. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Ảnh hưởng của hóa chất bảo vệ thực vật 1. Ảnh hưởng đến môi trường Hóa chất BVTV khi được phun rải, một phần sẽ được đưa vào cơ thể động thực vật qua quá trình hấp thụ, sinh trưởng, phát triển hay qua chuỗi thức ăn; một phần khác sẽ rơi vãi ra ngoài, bay hơi vào mô trường hay bị cuốn theo nước mưa, dòng chảy đi vào đất, nước, không khí… gây ô nhiễm môi trường [13]. Chu trình phát tán của hóa chất BVTV trong hệ sinh thái nông nghiệp Hóa chất BVTV đi vào trong đất do các nguồn: phun xử lý đất, các hạt thuốc rơi vào đất, theo mưa lũ, theo xác sinh vật vào đất. Theo kết quả nghiên cứu phun thuốc cho cây trồng có tới 50% số thuốc rơi xuống đất, ngoài ra, còn một số thuốc rải trực tiếp vào đất.
Khi vào đất, một phần thuốc trong đất được cây hấp thụ, phần còn lại được keo đất giữ lai. Thuốc tồn tại trong đất dần dần được 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 với lượng lớn, nhất là trong đất có hoạt tính sinh học kém. Theo chu trình tuần hoàn, hóa chất BVTV tồn tại trong môi trường đất sẽ rò rỉ ra ngòi theo các mạch nước ngầm hay do quá trình rửa trôi, xói mòn gây ra ô nhiễm.
Mặt khác, nước có thể bị nhiễm thuốc trừ sâu nặng nề do người sử dụng đổ hóa chất dư thừa, chai lọ chứa hóa chất, rửa dụng cụ ở các kênh mương hoặc do nước mưa chảy tràn từ các kho hóa chất BVTV tồn lưu [8]. Rất nhiều loại hóa chất BVTV có khả năng bay hơi và thăng hoa. Khi phun thuốc, dưới tác động của các điều kiện tự nhiên, thuốc có thể lan truyền đến những khoảng cách xa, đóng góp vào việc ô nhiễm môi trường không khí. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Ảnh hưởng tới con người và động vật Hóa chất BVTV thường là các chất hóa học có độc tính cao nên rất độc hại đối với sức khỏe con người và là đối tượng có nguy cơ cao gây ô nhiễm nghiêm trọng nếu không được quản lý chặt chẽ [13],. Các độc tố trong hóa chất BVTV xâm nhập vào rau quả, cây lương thực, thức ăn gia súc và động vật sống trong nước rồi xâm nhập vào các loại thực phẩm, thức uống như thịt, cá, sữa, trứng…, đi vào cơ thể con người và đông vật chủ yếu theo ba con đường: tiêu hóa (97,3%), qua da và hô hấp chỉ chiếm lần lượt 1,9% và 1,8% [12]. Dư lượng hóa chất BVTV vượt quá giới hạn cho phép trong nông sản, thực phẩm là mối đe dọa đối với sức khỏe con người, gây nên các hôi chứng về thần kinh, tim mạch, hô hấp, tiêu hóa… và gây ra các căn bệnh hiểm nghèo. Đây là vấn đề nhức nhối hiện nay của toàn xã hội trước ma trận thực phẩm không an toàn, đặc biệt là trong quản lý sử dụng hóa chất BVTV đối với rau, củ, quả.
Mặt khác, các công nhân làm việc trực tiếp với hóa chất (sản xuất, thủ kho thuốc, đi phun thuốc…) cũng có nguy cơ chịu rủi ro nhiễm độc do tiếp xúc với các loại hóa chấy này nếu như không được trang bị phòng tránh cẩn thận, nghiêm ngặt.