MỞ ĐẦU Sản xuất nông nghiệp là một trong những hoạt động kinh tế lớn và quan trọng nhất trên thế giới, đặc biệt là ở các nƣớc có thu nhập thấp và trung bình, nơi mà nông nghiệp đóng góp đáng kể vào tăng trƣờng GDP. Tuy nhiên, một yếu tố quan trọng trong SXNN đồng thời cũng là vấn đề nhức nhối trong nhiều năm qua là việc sử dụng các hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) giúp bảo vệ mùa màng lại ảnh hƣởng đến môi trƣờng và con ngƣời. Chúng có thể ảnh hƣởng trực tiếp đến ngƣời lao động nông nghiệp (ƣớc tính khoảng hơn 2,2 triệu ngƣời trên toàn cầu) hoặc gián tiếp cho những ngƣời không trực tiếp làm việc trong nông nghiệp nhƣng sử dụng hoặc tiếp xúc với nguồn nƣớc ô nhiễm bởi vì một lƣợng lớn hóa chất này đi vào suối, hồ, đại dƣơng và các nguồn nƣớc ngầm, nƣớc mặt do mƣa lũ hoặc tƣới tiêu. Các chất BVTV có thể tác động lên cơ thể ngƣời bị nhiễm độc ở nhiều mức độ nhƣ là suy giảm sức khỏe, gây rối loạn hoạt động ở hệ thần kinh, tim mạch, tiêu hóa, bài tiết, hô hấp, hệ tiết niệu, nội tiết và tuyến giáp hoặc gây các tổn thƣơng bệnh lý ở các cơ quan từ mức độ nhẹ đến nặng thậm chí tàn phế hoặc tử vong [24].
Nguy hiểm hơn, hầu hết các hóa chất BVTV lại là những hợp chất hữu cơ rất bền, khó bị phân hủy hóa học và sinh học, tồn tại dai dẳng trong môi trƣờng. Nƣớc ta là một nƣớc nông nghiệp với diện tích trồng lúa, hoa màu rất lớn, đồng nghĩa với việc phải sử dụng thƣờng xuyên các loại hóa chất BVTV, các loại thuốc kích thích tăng trƣởng. Rất nhiều hóa chất trong số này là chất ô nhiễm tồn lƣu có thời gian phân hủy rất dài, cực kỳ nguy hại đối với sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng. Các kho lƣu trữ đã xuống cấp nghiêm trọng, hệ thống thoát nƣớc tại các kho chứa hầu nhƣ không có nên khi mƣa lớn tạo thành dòng mặt rửa trôi hóa chất BVTV tồn đọng, gây ô nhiễm nƣớc ngầm, nƣớc mặt và ô nhiễm đất diện rộng, gây ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe và cuộc sống ngƣời dân.
Vì vậy, việc xử lý dƣ lƣợng hóa chất BVTV nói chung và xử lý các điểm có nguồn nƣớc ô nhiễm hóa chất BVTV nói riêng ở nƣớc ta là rất cấp thiết. Các phƣơng pháp phổ biến hiện nay để xử lý nƣớc ô nhiễm loại này là: hấp phụ, phản ứng Fenton, ozon, peroxon, xúc tác quang hóa và phƣơng pháp màng lọc. Trong đó 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phƣơng pháp hấp phụ và lọc màng không xử lý triệt để các chất ô nhiễm, các phƣơng pháp khác có hiệu suất xử lý khá cao nhƣng không ổn định và chi phí hóa chất, chi phí xử lý cao. Fenton điện hóa là phƣơng pháp oxy hóa tiên tiến rất có tiềm năng trong việc xử lý nƣớc ô nhiễm các hóa chất BVTV bởi khả năng phân hủy, bẻ gãy mạch cacbon các chất hữu cơ phức tạp thành các hợp chất hữu cơ đơn giản dễ bị phân hủy sinh học, ít tiêu tốn hóa chất, sử dụng vật liệu điện cực rẻ tiền, và có thể xử lý nƣớc ô nhiễm với nồng độ ban đầu lớn.
Do đó, đề tài đã lựa chọn nghiên cứu phƣơng án sử dụng quá trình oxy hóa điện hóa – Fenton điện hoá để xử lý nƣớc ô nhiễm hóa chất BVTV, cụ thể là Glyphosate, một trong những thuốc diệt cỏ đƣợc sử dụng phổ biến và có mặt trong hầu hết các nguồn nƣớc bị ô nhiễm ở nƣớc ta. Việc lựa chọn công nghệ này hứa hẹn sẽ mang đến một giải pháp xử lý hiệu quả và kinh tế các điểm có nguồn nƣớc bị ô nhiễm hóa chất BVTV trầm trọng nhƣ xung quanh các cơ sở sản xuất hay kho chứa hóa chất BVTV. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1. Thuốc diệt cỏ Glyphosate 1.
Khái quát về hoá chất bảo vệ thực vật Theo tổ chức Nông lƣơng thế giới, hóa chất bảo vệ thực vật là những chất đƣợc chiết xuất từ cây cối hoặc đƣợc tổng hợp dùng để phòng, phá hủy hay diệt bất kỳ một vật hại nào, kể cả vector truyền bệnh của ngƣời hay gia súc, những loại cây cỏ dại hoặc các động vật gây hại trong hoặc can thiệp trong quá trình sản xuất, lƣu kho, vận chuyển hoặc tiếp thị thực phẩm, lƣơng thực, gỗ và sản phẩm, thức ăn gia súc [3]. Có nhiều cách để phân loại thuốc BVTV, có thể kể tới một số cách phân loại điển hình sau: - Phân loại theo nguồn gốc sản xuất và cấu trúc hoá học: hữu cơ, vô cơ… - Phân loại theo mục đích sử dụng; - Phân loại theo mức độ độc tính; - Phân loại theo thời gian phân huỷ sinh học; - Phân loại theo dạng tồn tại. - Thuốc BVTV còn dính trên bao bì, chai lọ sau khi sử dụng Ảnh hƣởng của thuốc bảo vệ thực vật đến môi trƣờng và sức khoẻ con ngƣời - Gây ô nhiễm đất - Tác động đến hệ động thực vật - Tác động đến sức khỏe con ngƣời 1. Cấu tạo và tính chất hoá lý - Cấu trúc phân tử Glyphosate: - Đóng gói: 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Một số hình ảnh về thuốc bảo vệ thực vật Glyphosate Glyphosate (công thức hóa học C3H8NO5P) là hóa chất BVTV thuộc nhóm cơ phốt pho, đƣợc sử dụng làm thuốc diệt cỏ hậu nảy mầm (diệt cỏ sau khi đã mọc) do có khả năng ngăn cản enzym EPSPS, loại enzym tham gia vào quá trình sinh tổng hợp axit amin thơm, các vitamin, protein, và nhiều quá trình trao đổi thứ cấp của cây trồng. Glyphosate bền trong đất và nƣớc, với thời gian bán phân hủy là hơn 1 tháng. * Ƣu điểm : - Glyphosate là thuốc trừ cỏ có phổ tác động rộng, diệt trừ đƣợc hầu hết các lọai cỏ đa niên và cỏ hàng niên. Đặc biệt thuốc có hiệu quả cao và kéo dài đối với một số lọai cỏ khó trừ nhƣ cỏ tranh, cỏ mắc cỡ, lau sậy, cỏ ống.
- Glyphosate có tác động lƣu dẫn, có thể xâm nhập vào bên trong thân qua bộ lá và các phần xanh của cây cỏ rồi di chuyển đến tất cả các bộ phận của cây (kể cả rễ và thân ngầm) nên diệt cỏ rất triệt để và hữu hiệu trong việc ngăn cản cỏ mọc trở lại. - Glyphosate thuộc nhóm độc III, độ độc với ngƣời sử dụng thấp hơn so với các loại thuốc trừ cỏ hoạt chất Gramaxone (nhóm độc II), LD50 = 4.900 mg/kg * Nhƣợc điểm : - Thuốc có tác dụng diệt cỏ chậm, cỏ hàng niên sau phun thuốc 4-5 ngày và cỏ đa niên sau phun 7-10 ngày cỏ mới chết. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Glyphosate là thuốc trừ cỏ không chọn lọc, ngoài tác dụng diệt đƣợc rất nhiều lọai cỏ, nếu thuốc bám đƣợc vào lá hoặc những bộ phận xanh của cây trồng thì thuốc diệt cả cây trồng. Tình hình sử dụng Tính chất diệt cỏ của Glyphosate đã đƣợc Monsanto phát hiện và đƣợc cấp bằng sáng chế vào những năm 70.
Glyphosate không có tính chọn lọc, diệt đƣợc rất nhiều loại cỏ, do đó nó là loại thuốc BVTV đƣợc sử dụng phổ biến nhất trên thế giới, nhất là ở Châu u, Mỹ và rgentina.000 tấn Glyphosate đã đƣợc sử dụng trên toàn thế giới [11]. Ở nƣớc ta, những năm gần đây, Glyphosate cũng đƣợc bà con nông dân sử dụng rộng rãi để bảo vệ cây trồng khỏi sâu bệnh. Đây là một nhóm thuốc trừ cỏ lớn, trong danh mục thuốc BVTV đƣợc phép sử dụng tại Việt Nam hiện đã có 94 công ty đăng ký 126 loại thuốc thƣơng phẩm đơn chất Glyphosate, 7 công ty đăng ký 7 thuốc thƣơng phẩm dạng hỗn hợp của Glyphosate với các hoạt chất khác nhƣ 2., 01 công ty đăng ký 01 thuốc thƣơng phẩm hoạt chất Glyphosate ammonium. Một số sản phẩm hoạt chất Glyphosate đƣợc sử dụng phổ biến tại Lâm Đồng gồm Glyphosan 480 SL; Kanup 480SL; Roundup 480 SC, BM - Glyphosate 41 SL, Confore 480SL… 1.
Ảnh hƣởng của thuốc diệt cỏ Glyphosate đến môi trƣờng và sức khoẻ con ngƣời Theo các chuyên gia ngành y tế, bất kể hàm lƣợng bao nhiêu thì chất BVTV Glyphosate đều gây hại đến sức khỏe, nếu tiếp xúc với liều lƣợng vƣợt quá ngƣỡng cho phép có thể gây tử vong [42. Theo các kết quả thí nghiệm trên động vật cho thấy khi Glyphosate đƣợc đƣa vào cơ thể thì 15 đến 30 lƣợng Glyphosate bị hấp thụ ngay lập tức bởi cơ thể [61 và sau 1 tuần vẫn còn đến 1 [15. Nó có thể đƣợc tìm thấy trong máu và các mô [7 đặc biệt các kết quả thí nghiệm cho thấy nó có thể đi qua nhau thai trong suốt thai kỳ [46. Trong quá trình tồn tại, Glyphosate có thể chuyển hóa thành axit aminomethyl phosphonic ( MP ) là chất độc hại với con ngƣời hơn Glyphosate nhiều lần [39.
Các nghiên cứu đã chứng minh rằng Glyphosate độc hại với tế bào ngƣời, bao gồm cả các tế bào của phôi thai và nhau 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Glyphosate có thể phá vỡ hệ thống nội tiết và gây ra những ảnh hƣởng xấu trong một số giai đoạn phát triển, chẳng hạn nhƣ mang thai. Ở Nam Mỹ, nơi trồng nhiều đậu nành và sử dụng rất nhiều thuốc diệt cỏ chứa Glyphosate, thì số lƣợng dị tật bẩm sinh cao hơn mức bình thƣờng. Một nghiên cứu ở Paraguay cho thấy những phụ nữ sống trong bán kính 1 km cách cánh đồng phun thuốc diệt cỏ chứa Glyphosate có nguy cơ có con bị biến dạng cao gấp hơn 2 lần mức bình thƣờng [12.
Ở Colombia và Ecuado, nơi thuốc diệt cỏ Glyphosate đƣợc sử dụng để kiểm soát việc trồng cocain, ngƣời ta quan sát thấy tỷ lệ biến đổi gen và sẩy thai cao của phụ nữ trong mùa phun thuốc diệt cỏ [31,14. Chaco, một khu vực trồng nhiều đậu nành ở rgentina, tỷ lệ ung thƣ tăng 4 lần trong mƣời năm qua [52. Ở Việt Nam, tháng 4 năm 2012, Viện Paster Nha Trang công bố kết quả hai mẫu đất và nƣớc có chứa Glyphosate với nồng độ cao hơn mức cho phép khiến 4 ngƣời tử vong và hơn 50 ngƣời dân ở thôn Làng Riềng xã Sơn Kỳ Quảng Ngãi bị mờ mắt, tê chân tay. Ngoài những tác động nguy hại lên sức khỏe con ngƣời, khi hàm lƣợng Glyphosate cao hơn mức cho phép cũng gây tác động xấu đến môi trƣờng và sinh thái xung quanh nhƣ ảnh hƣởng đến sự sống của một số động vật hoang dã, làm giảm đa dạng sinh học đất nông nghiệp và phá hủy các kho thức ăn cho các loài chim và côn trùng [25,60 .