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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 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.