Chương 1: TONG QUAN 1. Hoá chất bảo vệ thực vật và tình hình sử dụng hóa chất BVTV 1. Định nghĩa Hóa chất bảo vệ thực vật là những chất hoặc hợp chất độc có nguồn sốc tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học dùng để phòng, trừ (diệt) các sinh vật gây hại tài nguyên thực vật, các chế phẩm có tác dụng điều hòa sinh trưởng thực vật, các chế phẩm có tác dụng xua đuổi các loại sinh vật gây hại cây trồng và nông sản [6],[9],[15],[21]. Phan loai Hóa chất BVTV được sử dung rộng rãi trên thé giới từ giữa thé ky 20.
Theo tài liệu biên soạn năm 2003 của Hội Bảo vệ thực vật Anh, có khoảng 860 hoạt chất được sử dụng trong các sản phẩm hóa chất BVTV [6],[9]. Để thuận tiện trong quá trình sử dung cũng như công tác quan lý hóa chất BVTV, người ta thường phân loại chúng thành các nhóm khác nhau. Tuy theo mục đích, người ta phân loại theo tác dụng hoặc theo cau trúc hoá học của hoạt chat. Phân loại theo đối tượng phòng trừ [15],[44] Dựa vào đặc tính tiêu diệt dich hại của thuốc dé chia thành: - Thuốc trừ sâu (insectiside): ding dé trừ côn trùng gây hại.
Một số loại thuốc trừ sâu còn có tác dụng trừ nhện hại cây trồng. Thuốc trừ sâu xâm nhập vào cơ thé côn trùng qua vỏ cơ thé, qua đường tiêu hóa và qua đường hô hap. - Thuốc trừ bệnh: là những thuốc phòng trừ các loại vi sinh vật gây bệnh cho cây (nam, vi khuẩn). Các thuốc trừ bệnh cho cây nói chung ít độc hơn so với thuốc trừ sâu và ngày càng được sử dụng nhiêu.
- Thuốc trừ chuột: là những thuốc phòng trừ chuột và các loài găm nhắm khác. Các loại thuốc này rất có hại cho sức khỏe con người và gia súc. - Thuốc trừ nhện: là những loại thuốc chuyên phòng trừ các loại nhện hại cây trồng. - Thuốc trừ cỏ: là những thuốc phòng trừ các loại thực vật, rong tảo mọc lẫn ví cây trông, làm cản trở đên sự sinh trưởng của cây trông.
Thuôc trừ cỏ ít độc hơn thuốc trừ sâu nhưng lại rất dé gây hại cây trồng. Phân loại theo con đường xâm nhập Dựa theo con đường xâm nhập, thuốc BVTV có thé chia thành [15].[21]: - Thuốc có dạng tiếp xúc: là thuốc có thé gây độc cho cơ thể sinh vật khi chúng xâm nhập qua biéu bì. Các thuốc tiếp xúc còn được gọi là thuốc ngoại tác động. - Thuốc có tác dụng vị độc: là những thuốc có tác động đường ruột hay thuốc nội tác động, gây độc cho cơ thể sinh vật khi chúng xâm nhập qua con đường tiêu hóa.
Những thuốc có tác động vị độc thường được dùng dé trừ các loài động vật. - Thuốc có tác dụng xông hơi: là các loại thuốc có khả năng biến thành hơi, đầu độc bầu không khí bao quanh sâu bệnh và xâm nhập vào cơ thể sinh vật qua đường hô hấp. - Thuốc nội hấp: là các loại thuốc có khả năng xâm nhập vào cây qua thân, lá hoặc qua rễ và di chuyền được trong cây trồng. - Thuốc có tác dụng thấm sâu: là thuốc có khả năng xâm nhập qua tế bào biểu bì lá cây và thâm sâu vào các lớp tê bào nhu mô.
Phân loại theo gốc hóa học [9],[15] Dựa theo các nhóm hóa học ta có các nhóm sau: a, Thuốc trừ sâu: có các nhóm chính là: + Nhóm thuốc thảo mộc: là những hoạt chất có trong thực vật, như các nhóm Nicotin (trong cây thuốc lá và thuốc lào), Rotenone (trong rễ cây dây mật). Những chất này có tác động sinh học mạnh nhưng hiệu lực đối với sâu tương đối chậm, ít độc hại đối với con người và mau chóng phân hủy trong môi trường. + Nhóm Clo hữu cơ: trong cấu trúc của những chất này có nhóm clo là những dẫn xuất chlorobenzen (DDT), cychlohexan (BHC). Nhóm này có độ độc cấp tính tương đối thấp nhưng tồn lưu trong cơ thé người, động vật và môi trường gây độc mãn tính nên nhiều sản phẩm đã bị hạn chế và cắm sử dụng.
+ Nhóm Phét pho hữu cơ: độ độc cấp tính tương đối cao nhưng mau chóng phân hủy trong cơ thể người và môi trường hơn nhóm clo hữu cơ. Ngoài tác động tiếp xúc, vị độc, nhiều hợp chất còn có khả năng thấm sâu, nội hấp hoặc xông hơi. Một số loại thuốc loại đã bị cắm sử dụng như parathion. + Nhóm Cacbamat: là những dẫn xuất của axit cacbamic những chất này có độ độc cấp tính tương đối cao, khả năng phân hủy tương tự nhóm phốt pho hữu cơ.
Những chất loại này rất dễ bay hơi và phân hủy nhanh trong cơ thé con người và môi trường nên thường dùng dé trừ sâu bọ cho rau, cây ăn qua. + Các hóa chất điều hòa sinh trưởng côn trùng: là những chất làm rối loạn quá trình sinh trưởng, phát triển của côn trùng. + Nhóm thuốc vi sinh: là các thuốc có chứa các loại vi sinh vật (thường là nắm, vi khuẩn và một số ít virus). Về nắm phổ biến hiện nay có các loài Metarhizium và Beauveria.
Vi khuân chủ yếu là các loài Bacillusthuringiens. Các loại này gây bệnh cho sâu, làm cho sâu chết. b, Thuốc trừ bệnh: gồm hai nhóm lớn là nhóm vô cơ và nhóm hữu cơ: + Nhóm thuốc vô cơ: chủ yếu là các nhóm hóa học. Tác động chủ yếu của nhóm này là tiếp xúc, phổ tác dụng rộng, một số trừ vi khuan (đồng, thủy ngân), trừ nhện (lưu huỳnh).
Nhóm thuốc loại này có độ độc cấp tính thấp nhưng chậm phân hủy trong môi trường và cơ thể con người. Một số loại đã bị cắm sử dụng trong nông nghiép. + Nhóm thuốc hữu cơ: có nhiều nhóm khác nhau như nhóm clo, phospho, cacbamat, pyrethroid. c, Thuốc trừ cỏ: + Nhóm vô co: có các chat copper sulphate, sodium chlorate.
những chất này chủ yêu tác động với cây cỏ lá rộng và phân hủy chậm trong môi trường. + Nhóm hữu cơ: có nhiều nhóm hóa học như nhóm acetamid, nhóm carbamate, nhóm Phospho hữu cơ, nhóm clo hữu co. d, Thuốc trừ chuột: + Nhóm thảo mộc: cây mã tiền, cây hành biển + Nhóm vô cơ: điên hình là chất asen, kẽm phosphua + Nhóm hữu cơ: chủ yếu là dẫn xuất của Hydroxy coumrin (như Wafazin, Brodifacoum. Các chất trong nhóm này tác động với chuột tương đối chậm nhưng it gây tính nhờn ba.
Tình hình sử dụng hóa chất BVTV [1]I2][5][9] 1. Sơ lược lịch sử phát minh và sử dụng hóa chất BVTV Lịch sử phát minh và sử dụng hóa chất BVTV có thể chia làm 4 giai đoạn chính: * Giai đoạn I (trước năm 1940): chủ yếu sử dụng các hợp chất vô cơ, như dùng thạch tím làm thuốc trừ sâu và diệt chuột; dùng đồng, lưu huỳnh, thủy ngân để trừ nắm bệnh [9],[15]. Các chất này có độ độc cao và tồn lưu tương đối lâu trong môi trường. * Giai đoạn 2 (1946 đến 1960): đã phát minh ra hàng loạt các hợp chất hữu cơ như OP, OC và carbamat, có thể được coi là thời kỳ cách mạng trong sản xuất và sử dụng hóa chat BVTV.
Đáng chú ý nhất là phát minh ra thuốc trừ sâu DDT [49],[58]. DDT được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp sau đại chiến thế giới thứ II ở các nước phát triển. Các hóa chất sử dụng trong giai đoạn này được gọi chung là hóa chất BVTV thế hệ 1. Nhiều hóa chất BVTV trong thời kỳ này để lại những hậu quả to lớn cho nhân loại, đặc biệt là thảm họa sử dung DDT, chất diệt co 2,4,5 T (sau này được dùng làm chat độc hóa học trong chiến tranh) va methyl thủy ngân gây ra.
* Giai đoạn 3 (1960 đến 1980): Phát minh ra các nhóm PY, các thuốc trừ bệnh, trừ cỏ hữu cơ, thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh có nguồn sốc sinh học và các chất điều hòa sinh trưởng thực vật. Khái niệm phòng trừ dịch hại tổng hợp được nêu ra trong thời kỳ này. Trong giai đoạn này, hóa chat BVTV co Clo thế hệ 1 bắt đầu bị cam sử dụng ở một số nước phát triển, DDT bị cắm sử dụng trong nông nghiệp tai Mỹ và rút đăng ký ngày 01/01/1973 và bi cấm sử dụng trên toàn nước Mỹ năm 1976. Tuy nhiên các chất như DDT, Lindan vẫn được sử dụng ở các nước phát triển trong đó có Việt Nam.
* Giai đoạn 4 (1980 đến nay): phát minh ra nhiều loại hóa chất BVTV có nguồn gốc sinh học và nguồn gốc mới. Ngoài hiệu quả phòng trừ dịch hại, tính an toàn của hóa chất BVTV ngày càng được chú ý nhiều hơn. Hầu như toàn bộ hóa chất BVTV nhóm clo hữu cơ độc hại bị cắm sử dụng ở các quốc gia trên thé giới và ở Việt Nam. Nhiều OP có độ độc cao cũng bị cấm sử dụng.
Tuy nhiên, do trước đó sản xuất với số lượng quá nhiều, chúng vẫn bị lạm dụng và không thể kiểm soát được ở nhiều nước đang phát triển như Ấn Độ, Trung Quốc và Việt Nam [1][5]. Tình hình sử dụng hóa chất BVTV hiện nay [2][5][9] Trên thé giới: theo thống kê của WHO, năm 1998 toàn thé giới sử dụng 6 triệu tấn hoạt chất thuốc BVTV. Mỗi năm tăng bình quân 5 - 7%, trong đó hóa chất BVTV diệt côn trùng được sử dụng nhiều nhất. Cho đến năm 2002, đã có khoảng 1400 hoạt chất thuốc diệt côn trùng đã được đăng ký.
Ở Việt Nam: Việt Nam là nước sử dụng nhiều hóa chất BVTV xu hướng sử dụng ngày càng tăng ké cả về số lượng cũng như chủng loại, cụ thé: - Từ năm 1986 đến 1990: nhập và sử dụng khoảng 13000 đến 15000 tấn hóa chất BVTV - Từ năm 1991 đến nay: nhập và sử dụng 20000 đến 30000 tấn hóa chất BVTV mỗi năm. Đó là chưa kể nhập lậu theo con đường tiểu ngạch, chủ yếu từ Trung Quốc ước tính chiếm khoảng 30% số lượng nhập chính ngạch với các thành phần độc hại và không ghi rõ nhãn mác. - Trong những năm gần đây, nông dân vẫn sử dụng trái phép một số thuốc BVTV đã bị cấm như methyl parathion (tên thương mại Wofatox), methamindophos (tên thương mai Monitor). - Riêng DDT vẫn được phép sử dụng tại Việt Nam trong nghành y tế để phòng chống bệnh sốt rét cho đến năm 1995.