CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về Hóa chất bảo vệ thực vật 1. Khái niệm Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) là chất phòng trừ dịch hại, bao gồm tất cả các chất hoặc hỗn hợp các chất được sử dụng để ngăn ngừa, tiêu diệt hoặc kiểm soát dịch hại. Hóa chất bảo vệ thực vật trong một số trường hợp cũng bao gồm các chất kích thích sinh trưởng, ngăn ngừa sự rụng quả, chín sớm, rụng lá[3].
Hiện nay, HCBVTV được sử dụng với nhiều tên gọi khác nhau như: hóa chất trừ sâu, thuốc BVTV, thuốc trừ sâu,. Phân loại Việc phân loại HCBVTV có thể thực hiện theo nhiều cách như phân loại theo đối tượng phòng trừ (thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh,…) hoặc phân loại theo gốc hóa học (nhóm clo hữu cơ, nhóm lân hữu cơ,…). Các thuốc trừ sâu có nguồn gốc khác nhau thì tính độc và khả năng gây độc khác nhau [19]: 1. Phân loại dựa trên đối tượng sinh vật gây hại - Thuốc trừ bệnh - Thuốc trừ nhện - Thuốc trừ sâu - Thuốc trừ tuyến trùng - Thuốc trừ cỏ - Thuốc điều hòa sinh trưởng - Thuốc trừ ốc - Thuốc trừ chuột 1.
Phân loại theo gốc hóa học Các HCBVTV bao gồm nhiều nhóm khác nhau, chủ yếu gồm 4 nhóm chính: - Nhóm clo hữu cơ là các dẫn xuất clo của một số hợp chất hữu cơ như diphenyletan, cyclodien, benzen, hexan. Đây là những hợp chất hữu cơ rất bền vững trong môi trường tự nhiên và thời gian bán phân huỷ dài. Đại diện cho nhóm này như Aldrin, Endrin, Dieldrin, Endosulfan, Heptachlor, Lindan, Isodrin, DDT… - Nhóm lân hữu cơ đều là các este, là các dẫn xuất hữu cơ của axit 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 5 cách ngăn cản sự tạo thành men Cholinestaza làm cho thần kinh hoạt động kém, làm yếu cơ, gây choáng váng và chết. Đại diện cho nhóm này như: Chlorpyrifos, Methyl Parathion, Ethyl Parathion, Malathion, Fenthion, Dichlorvos, Fonofos, Diazinon, … - Nhóm Cacbamat là các dẫn xuất hữu cơ của axit 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 Cholinestaza của hệ thần kinh và có cơ chế gây độc giống như nhóm lân hữu cơ. Đại diện cho nhóm này như Carbofuran, Carbosulfan, Isoprocarb, Fenobucarb, Carbaryl, Methomyl, Oxamyl… - Nhóm Pyrethroid là hỗn hợp của các este khác nhau với cấu trúc phức tạp, được tách ra từ hoa của một loại cúc.
Đại diện cho nhóm này như Cypermethrin, Permethrin, Fenvalarate, Deltamethrin, Cyfluthrin… Ngoài ra, còn có một số nhóm khác như: các thuốc 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) [19]. Độc chất của các loại HCBVTV a) Nhóm Clor hữu cơ (organochlorines) HCBVTV nhóm clor hữu cơ là các hợp chất hữu cơ được hình thành khi thay thế các nguyên tử hydro của phân tử hydrocarbon và các dẫn xuất của hydrocarbon bằng các nguyên tử clor. Trong phân tử các hợp chất này có thể tồn tại vòng benzen hoặc dị vòng (chứa dị tố O, N hay S). Các chất này thường là các dẫn xuất clor của một số hợp chất hữu cơ như diphenyl ethan, cyclodien, benzen,… Các HVBVTV nhóm clor hữu cơ nói chung có phổ tác dụng rộng, rất an toàn với cây trồng ở liều thông dụng nhưng lại độc với các loài động vật máu nóng.
Các chất này có thể tích lũy trong cơ thể sinh vật gây độc mạn tính, chúng cũng rất bền trong môi trường, hiệu lực tồn dư lâu dài. Cơ chế gây độc của HCBVTV nhóm clor hữu cơ phụ thuộc vào dạng cấu trúc của chúng. DDT và các HCBVTV có cấu trúc tương tự DDT là những chất rất độc trên hệ thần kinh. Chúng có tác dụng trên thần kinh ngoại biên thông qua ức 6 chế các kênh vận chuyển Na+ qua màng tế bào thần kinh dẫn đến tê liệt và có thể dẫn đến tử vong.
Còn một số loại HCBVTV có cấu trúc dị vòng hoặc vòng chứa nhiều clor như aldrin, dieldrin, heptachlor,… tác động thông qua việc gắn với các vùng picrotoxinin của acid -aminobutyric dẫn đến ức chế ion Cl- vào trong tế bào thần kinh. Hậu quả là gây nên trạng thái kích thích thần kinh. b) Nhóm Phosphor hữu cơ (organophosphorus) HCBVTV nhóm phosphor hữu cơ chủ yếu là các hợp chất của phospho hóa trị 5, chúng là các este hoặc amid của acid phosphoric hoặc dẫn xuất của phosphoric. Các HCBVTV nhóm phosphor hữu cơ có đặc điểm chung là phổ tác dụng rộng, an toàn với cây trồng, diệt được nhiều sâu hại, tác dụng diệt côn trùng nhanh, có độc tính cao với động vật máu nóng, nhưng không tích lũy lâu dài thường được thải trừ nhanh qua nước tiểu và thời gian tồn dư trong môi trường không dài.
HCBVTV phosphor hữu cơ tác động vào hệ thần kinh của côn trùng và người bằng cơ chế cách ngăn cản sự tạo thành men cholinestase (ChE) làm cho thần kinh hoạt động kém, làm yếu cơ, gây choáng váng và chết. Các chất nhóm phosphor hữu cơ gây phosphorin hóa enzym acetylcholinesterase. ChE có tác dụng phân giải acetylcholin trong cơ chế dẫn truyền xung động thần kinh qua synap. Khi ChE bị ức chế, làm ứ đọng acetylcholin, gây rối loạn dẫn truyền cholinergic, làm ức chế dẫn truyền các xung thần kinh tới các tế bào cơ, tuyến, não và hạch.
Nhiễm độc xảy ra cấp tính có thể gây nôn, co thắt ruột, nhức đầu, mệt mỏi, chóng mặt, co giật, suy hô hấp hôn mê và tử vong. c) Nhóm pyrethroid HCBVTV nhóm pyrethroid là những chất hữu cơ có cấu trúc tương tự các pyrethrin tự nhiên có mặt trong một số loại hoa Cúc. Các hợp chất nhóm pyrethroid thường được sử dụng phối hợp với một số HCBVTV nhóm khác nhằm tăng tác dụng bảo vệ thực vật. Ngoài việc được sử dụng làm HCBVTV trong nông nghiệp, các chất nhóm pyrethroid còn được sử dụng nhiều để làm các thuốc diệt côn trùng (ruồi, muỗi, gián,…) trong nhà.
7 Các chất nhóm pyrethroid là các chất độc đối với dẫn truyền thần kinh do tác dụng luôn giữ kênh Na+ mở trong màng tế bào thần kinh gây ảnh hưởng đến sự dẫn truyền các xung thần kinh làm mất cảm giác, tê liệt, ở liều cao có thể gây tử vong. Khi tiếp xúc trong thời gian dài có thể gây ngộ độc gan. Các chất này thường ít độc qua đường tiếp xúc và hô hấp. Liều độc của các chất nhóm pyrethroid cũng thấp hơn nhiều loại HCBVTV khác.
d) Nhóm carbamat HCBVTV nhóm carbamat là các este của acid carbamic và dẫn xuất của acid carbamic. Đại diện cho nhóm này như: aldicarb, carbofuran, carbaryl,… Ngày nay các hợp chất carbamat được sử dụng rất phổ biến và được phối hợp với các HCBVTV khác để tăng cường phổ tác dụng. Các HCBVTV nhóm carbamat có đặc điểm chung là phổ tác dụng hẹp, hiệu lực thuốc ngắn, ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ, bị kiềm phân hủy. Không tồn lưu lâu dài trong môi trường.
Các hợp chất carbamat cũng có khả năng tích lũy và đầu độc hệ thần kinh của người và động vật nhưng độc tính kém các hợp chất phosphor hữu cơ. Khi sử dụng chúng tác động trực tiếp vào men cholinesterase của hệ thần kinh và có cơ chế gây độc giống như nhóm phosphor hữu cơ tuy nhiên mức độ độc hại không bằng các hợp chất nhóm phosphor hữu cơ. e) Nhóm neonicotinoid Neonicotinoid là nhóm HCBVTV gây kích thích thần kinh có cấu trúc tương tự nicotin được sử dụng từ những năm 80 của thế kỷ XX. Đại diện cho nhóm này gồm các chất như: imidachloprid, acetamiprid, thiamethoxam,… Gần đây, một số nước hạn chế sử dụng những chất của nhóm này vì có nhiều bằng chứng cho thấy nguuy cơ gây hội chứng CDD (rối loạn sụt giảm bầy đàn) đối với Ong mật.
Nguyên nhân là do các chất này phá hủy hệ thống miễn dịch tự nhiên của ong mật nhạy cảm với nhiều trường hợp nhiễm trùng gây chết. Hiện nay ở Việt Nam các chất này vẫn được phép sử dụng là HCBVTV trong nông nghiệp. Để thể hiện mức độ độc của mỗi loại thuốc người ta sử dụng chỉ số gây độc cấp tính LD 50 hay còn gọi là liều gây chết trung bình căn cứ thử nghiệm trên thỏ 8 hoặc chuột bạch. Chỉ số LD 50 càng thấp thì thuốc càng độc, và ngược lại chỉ số LD 50 càng cao thì thuốc càng ít độc.
Căn cứ vào chỉ số LD 50 người ta chia các HCBVTV ra thành 4 cấp độc từ I đến IV. Cấp I là cực độc, cấp II là độc, cấp III là độc trung bình và cấp IV là tương đối ít độc. Để nhận biết, người ta in băng màu trên nhãn thuốc biểu thị cấp độc[19].1: Phân loại tính độc của HCBVTV theo WHO, 2009 1. Các đường xâm nhập Hóa chất bảo vệ thực vật HCBVTV xâm nhập vào cơ thể qua 3 con đường chính: Qua đường hô hấp: - Các loại HCBVTV dùng ở dạng khí nén, dạng hơi, dạng mù hoặc dạng sương phân tán, tan rất nhanh vào không khí, mắt thường có thể không nhìn thấy được.
Trong quá trình phun, người dân rất dễ hít phải HCBVTV trong môi trường không khí, độc chất sẽ theo không khí vào phổi và gây nhiễm độc. Do đó, khi tiếp xúc với HCBVTV chúng ta nên thực hiện những biện pháp phòng ngừa cần thiết để ngăn chặn sự xâm nhập của HCBVTV[13],[24]. Tiếp xúc trực tiếp qua da: 9 - Trong quá trình pha và phun HCBVTV, tay chân là bộ phận dễ bị nhiễm thuốc nhất. Khi làm việc trong điều kiện nóng bức, các lỗ chân lông mở rộng sẽ tạo điều kiện cho các chất ngấm qua da nhanh hơn, làm tăng tác hại của HCBVTV.
Nếu da có vết cắt, xước hoặc có bệnh ngoài da thì thuốc xâm nhập vào da sẽ nhanh hơn[13]. Qua đường tiêu hóa: - HCBVTV có thể xâm nhập vào cơ thể qua đường tiêu hóa do những thói quen sinh hoạt của người lao động như ăn uống, hút thuốc trong khi làm việc, ý thức vệ sinh cá nhân kém như không rửa chân tay trước khi ăn, dùng miệng để thổi thông vòi phun bị tắc làm thuốc dính vào miệng, ăn phải thực phẩm có chứa dư lượng HCBVTV hoặc do ăn uống HCBVTV có chủ đích hoặc không có chủ đích[13]. Ảnh hưởng của HCBVTV đến sức khỏe và môi trường 1.