Khoá luận tốt nghiệpnghiên cứu ảnh hưởng của một số chất hoạt động bề mặt đến hiệu quả chiết rửa đất ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật khó phân hủy (POP)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
•

•

•

•

KHOA HÓA HỌC
= = = £r)!E B lG 8 = = =

TRẦN THỊ THU HÒA

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT
HOAT
BÈ MẢT
• ĐÔNG
•
• ĐẾN HIÊU
• QUẢ CHIẾT
RỬA ĐẤT Ô NHIÊM THUÓC BẢO VỆ THựC VẬT
•

•

KHÓ PHÂN HỦY (POP)

KHÓA LUÂN
• TỐT NGHIÊP
• ĐAI HOC

•

•

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học
ThS. NGUYỄN QUANG HỢP

HÀ NỘI - 2015

•


LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính ưọng và biết ơn chân thành, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới
thầy giáo Th.s Nguyễn Quang Hợp đã định hướng, hướng dẫn và tạo điều kiện giúp
đỡ em tận tình trong quá trình nghiên cứu, học tập để em hoàn thành được khóa
luận tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Ban
chủ nhiệm và các thầy cô trong khoa Hóa học đã hết lòng quan tâm giúp đỡ em
trong suốt thời gian 4 năm học tập.
Trong quá trình thực hiện khóa luận, em không tránh khỏi những thiếu sót,
kính mong các thầy cô và các bạn nhiệt tình đóng góp ý kiến để đề tài của em được
hoàn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 8 tháng 05 năm 2015
Sinh viên

Trần Thị Thu Hòa


DANH M ỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1

M ột số dạng thuốc BVTV

Bảng 1.2

13 chất thuộc nhóm hữu cơ khó phân hủy POP tìm thấy ở nước
ta

Bảng 1.3

Phân loại các phương pháp sắc kí cột

Bảng 3.1

Kết quả phân tích độ ẩm và hàm lượng POP tổng trong mẫu đất

Bảng 3.2

Kết quả phân tích hàm lượng POP


DANH M ỤC CAC HINH УЕ

Hình 1.1

Sơ đồ nguyên tắc a) sắc kí cột b) sắc kí bản mỏng

Hình 1.2

Quá trình tách sắc ký trên cột của hai chất A và B

Hình 2.1

Sơ đồ sắc ký khí ghép khối phổ

Hình 2.2

Sắc đồ của sắc ký khí

Hình 2.3

Cột sắc ký dùng để tách chiết trong thực nghiệm

Hình 3.1

Màu của dung dịch sau khi chiết

Hình 3.2

Phổ đồ sắc kí GC/MS của một số dung dịch sau chiết rửa

Hình 3.3

Hàm lượng POP ở lân chiêt 1

Hình 3.4

Hàm lượng POP ở lần chiết 2

Hình 3.5

Hàm lượng POP ở lần chiết 3

Hình 3.6

Hàm lượng BHC trong các lần chiết

Hình 3.6

Hàm lượng DDD trong các lần chiết

Hình 3.8

Hàm lượng DDE trong các lần chiết

Hình 3.9

Hàm lượng DDT toong các lần chiết

Hình 3.10

Hàm lượng POP của cả 3 lần chiết

Hình 3.11

Hiệu suất của quá trình chiết rửa


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
•

BVTV

Bảo vệ Thực vật

HĐBM

Hoạt động bề mặt

BHC

Benzenhexaclorit

DDD

Dichlorodiphenyldichloroethane

DDE

Dichlorodiphenyldichloroethylene

DDT

Dichlorodiphenyltrichloroethane

EDTA

Ethylenediamimnetetraacetic acid

PCBs

Polychclorinated Biphenyls

HCB

Hexaclobenzen

LD 50(chuột)

Liều lượng chất độc gây chết cho một nửa (50%) số chuột dùng trong
nghiên cứu

NĐTĐCP

Nồng độ tác động cho phép

POP

Persistent organic pollutant

TN - MT

Tài nguyên - Môi trường

uv

Tia cực tím

HLB

Hydrophilic Lipophilic Balance


MỤC LỤC
MỞ Đ Ầ U ................................................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề t à i ........................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên c ứ u .................................................................................................... 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứ u.................................................................................................... 2
4. Đối tượng nghiên c ứ u ................................................................................................... 2
5. Phương pháp nghiên c ứ u ............................................................................................. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG Q U A N ...............................................................................................3
1.1. Tổng quan về thuốc bảo vệ thực v ậ t........................................................................3
1.1.1. Các nhóm thuốc bảo vệ thực v ậ t..................................................................... 3
1.1.2. Các dạng thuốc BVTV .....................................................................................5
1.2. Sơ lược về hợp chất hữu cơ khó phân hủy - POP ............................................... 6
1.2.1. Đặc điểm, tính chất của một số chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy

...7

1.3. Thực trạng ô nhiễm thuốc BYTV (POP) ở nước t a ...........................................16
1.4. Phương pháp xử lý phục hồi đất ô nhiễm P O P ...................................................17
1.4.1. Phân hủy bằng tia cực tím (UY) hoặc bằng ánh sáng mặt trời................. 18
1.4.2. Phá hủy bằng vi sóng p lasm a.........................................................................18
1.4.3. Phương pháp ozon hó a/U Y ............................................................................ 19

1.4.4. Phương pháp oxi hóa bằng không khí ướt....................................................19
1.4.5. Phương pháp oxi hóa ở nhiệt độ c a o .............................................................19
1.4.6. Phương pháp xử lý tồn dư hóa chất BVTV bằng phân hủy sinh h ọ c.... 20
1.4.7. Phương pháp tách c h iế t...................................................................................21
1.5. Các chất hoạt động bề m ặt...................................................................................... 21
1.5.1. Định n g h ĩa .........................................................................................................21
1.5.2. Đặc điểm ............................................................................................................22
1.5.4. Phân lo ạ i............................................................................................................24
1.5.5. ứ n g d ụ n g ...........................................................................................................24
1.6. Chiết rửa đất.............................................................................................................. 25
1.6.1. Sắc kí cột ..........................................................................................................25


1.6.2. Chiết rắn - lỏng ................................................................................................28
CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ................ 32
2.1. Phương pháp nghiên c ứ u ........................................................................................ 32
2.1.1. Sắc ký khí ghép khối phổ (GCMS) ............................................................. 32
2.1.2. Phần mềm vẽ đồ thị O rig in ............................................................................34
2.2. Thực nghiệm ............................................................................................................. 35
2.2.1. Hóa chất và dụng c ụ ........................................................................................ 35
2.2.2. An toàn thí nghiệm .......................................................................................... 35
2.2.3. Tiến hành thí nghiệm ....................................................................................... 35
CHƯƠNG 3 KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u VÀ THẢO LU Ậ N ................................... 40
3.1. Kết q u ả ....................................................................................................................... 40
3.1.1. Phân tích hàm lượng POP tổng trong mẫu đ ấ t............................................40
3.1.2. Kết quả hàm lượng POP sau các lần chiết................................................... 40
3.2. Thảo lu ậ n ...................................................................................................................47
3.2.1. Hàm lượng POP trong lần chiết 1 ............................................................... 47
3.2.2. Hàm lượng POP trong lần chiết 2 ............................................................... 48
3.2.3. Hàm lượng POP trong lần chiết 3 ............................................................... 48

3.2.4. Hợp phần

BHC toong các lần chiết............................................................ 48

3.2.5. Hợp phần DDD trong các lần c h iết............................................................ 49
3.2.6. Hợp phần

DDE toong các lần chiết............................................................ 49

3.2.7. Hợp phần

DDT trong các lần chiết............................................................ 49

3.2.8. Hàm lượng POP trong các lần ch iết............................................................49
3.2.9. Hiệu suất chiết rửa đ ấ t................................................................................... 50
KÉT L U Ậ N ...........................................................................................................................51
TÀI LIỆU THAM K H Ả O ................................................................................................52


MỞ ĐÀU
1. Lý do chọn đề tài
Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp, với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm rất thuận
lợi cho sự phát ữiển của cây trồng nhưng cũng rất thuận lợi cho sự phát sinh, phát
ữiển của sâu bệnh, cỏ dại gây hại mùa màng. Do vậy việc sử dụng thuốc Bảo vệ
Thực vật (BVTV) để phòng trừ sâu hại, dịch bệnh bảo vệ mùa màng, giữ vững an
ninh lương thực quốc gia vẫn là một biện pháp quan trọng và chủ yếu. Cùng với
phân bón hóa học, thuốc BYTV là yếu tố rất quan trọng để đảm bảo an toàn ninh
lương thực cho loài người.
Theo báo cáo tổng hợp của Tổng cục Môi trường, Bộ TN - MT (10/9/2012), cả
nước có khoảng 260 kho thuốc BVTV đã quá hạn cần phải tiêu hủy. số lượng thuốc

BVTY tồn dư cần tiêu hủy là hơn 69000 kg và 43000 lít và 69640 kg vỏ chai bao bì
cần tiêu hủy. Lượng tồn dư thuốc BVTV, thuốc trừ sâu này đều thuộc loại khó
phân hủy (POP), nằm rải rác trên các tỉnh, thành phố trong tình trạng bao bì hư
hỏng, không nhãn mác, lưu chứa trong các kho không đảm bảo an toàn, xuống cấp,
nguy cơ rò rỉ, chúng ngấm vào đất, di chuyển vào nước ngầm gây ô nhiễm, gây tác
hại nghiêm trọng, không những gây ra nhiều bệnh ung thư, các bệnh về hô hấp mà
còn tạo ra biến đổi gen di truyền gây bệnh tật bẩm sinh cho các thế hệ sau, tương tự
như dioxin - chất độc màu da cam mà quân đội M ỹ đã sử dụng trong chiến tranh ở
nước ta. Đứng trước hiện trạng ô nhiễm môi trường do tồn dư thuốc BVTV của
ngành nông nghiệp hiện nay, việc ứng dụng các công trình xử lý thuốc BVTY tồn
dư trong đất vào thực tiễn là điều cần thiết.
Đe khắc phục tình trạng trên, em đã chọn đề tài: ‘‘Nghiên cứu ảnh hưởng của một
số chất hoạt động bề mặt đến hiệu quả chiết rửa đất ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật
khó phân hủy (POP) ” với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu cách xử lý phân hủy, phục
hồi đất và nguồn nước ô nhiễm trả lại môi trường tự nhiên xanh cho sinh hoạt và
sản xuất nông nghiệp.

1


2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu chiết rửa đất ô nhiễm thuốc BVTV và khử chúng tại chỗ mà không
phải tốn chi phí vận chuyển đất đến nơi khác.
- Quá trình khử thuốc BVTV đảm bảo triệt để, không phát sinh chất độc hại thứ
cấp.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu tình hình ô nhiễm đất hiện nay.
- Nghiên cứu phương pháp chiết tách thuốc BYTV khó phân hủy (POP) trong đất.
- Nghiên cứu cách xử lí đất ô nhiễm thuốc BVTY khó phân hủy (POP) bằng phụ
gia.

- Phân tích, đánh giá kết quả mẫu đất và mẫu nước sau khi xử lý bằng phụ gia.
4. Đối tượng nghiên cứu
- Mầu đất tại xã Diễm Yên, huyện Diễn Châu Nghệ An bị ô nhiễm TBYTV khó
phân hủy (POP).
5. Phương pháp nghiên cứu
- Đọc và tìm hiểu tài liệu có liên quan tới POP và các chất phụ gia chiết rửa.
- Sử dụng các phương pháp chiết rửa đất ô nhiễm POP bằng dung môi có phụ gia.
- Sử dụng phương pháp phân tích hàm lượng POP trong đất và nước (GC/MS).
- Đánh giá, phân tích và xử lí số liệu thu được.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật [1,8]
Thuốc BVTV là những hợp chất hoá học (vô cơ, hữu cơ), những chế phẩm
sinh học (chất kháng sinh, vi khuẩn, nấm, siêu vi trùng, tuyến trùng, ...), những chất
có nguồn gốc thực vật, động vật, được sử dụng để bảo vệ cây ữồng và nông sản,
chống lại sự phá hại của những sinh vật gây hại (côn trùng, nhện, tuyến trùng,
chuột, chim, thú rừng, nấm, vi khuẩn, rong rêu, cỏ dại, ...).
Theo qui định tại điều 1, chương 1, điều lệ quản lý thuốc BVTV (ban hành
kèm theo Nghị định số 58/2002/NĐ-CP ngày 03/6/2002 của Chính phủ), ngoài tác
dụng phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật, thuốc BVTY còn bao gồm cả
những chế phẩm có tác dụng điều hoà sinh trưởng thực vật, các chất làm rụng lá,
làm khô cây, giúp cho việc thu hoạch mùa màng bằng cơ giới được thuận tiện (thu
hoạch bông vải, khoai tây bằng máy móc, ...). Những chế phẩm có tác dụng xua
đuổi hoặc thu hút các loài sinh vật gây hại tài nguyên thực vật đến để tiêu diệt.
Ở nhiều nước trên thế giới thuốc BVTY có tên gọi là thuốc trừ dịch hại. Sở
dĩ gọi là thuốc trừ dịch hại là vì những sinh vật gây hại cho cây trồng và nông sản

(côn trùng, nhện, tuyến trùng, chuột, chim, nấm, vi khuẩn, cỏ dại, ...) có một tên
chung là những dịch hại, do vậy những chất dùng để diệt trừ chúng được gọi là
thuốc trừ dịch hại.
1.1.1. Các nhóm thuốc bảo vệ thực vật
Việc phân loại thuốc BVTV 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.
1.1.1.1. Phân loại dựa trên đối tượng sinh vật hại
- Thuốc trừ bệnh

- Thuốc trừ nhện hại cây

- Thuốc trừ sâu

- Thuốc trừ

3

tuyến trùng


- Thuốc trừ cỏ

- Thuốc điều hòa sinh trưởng cây

- Thuốc làm rụng lá cây

- Thuốc làm khô cây

- Thuốc trừ ốc sên

- Thuốc trừ chuột

1.1.1.2. Phân loại theo gốc hóa học
- Nhóm thuốc thảo mộc: có độ độc cấp tính cao nhưng mau phân hủy trong
môi trường.
- Nhóm clo hữu cơ: DDT, 6 6 6 ,.. nhóm này có độ độc cấp tính tương đối thấp
nhưng tồn lưu lâu trong cơ thể người, động vật và môi trường, gây độc mãn tính nên
nhiều sản phẩm bị cấm hoặc hạn chế sử dụng.
- Nhóm lân hữu cơ: W ofatox Bi-58,..độ độc cấp tính của các loại thuốc thuộc
nhóm này tương đối cao nhưng mau phân hủy trong cơ thể người và môi trường
hơn so với nhóm clo hữu cơ.
- Nhóm carbamate: Mipcin, Bassa, Sevin,...đây là thuốc được dùng rộng rãi
bởi vì thuốc tương đối rẻ tiền, hiệu lực cao, độ độc cấp tính tương đối cao, khả năng
phân hủy tương tư nhóm lân hữu cơ.
- Nhóm Pyrethoide (Cúc tổng hợp): Decis, Sherpa, Sumicidine, nhóm này dễ
bay hơi và tương đối mau phân hủy trong môi trường và cơ thể người.
- Các hợp chất pheromone: Là những hóa chất đặc biệt do sinh vật tiết ra để
kích thích hành vi của những sinh vật khác cùng loài. Các chất điều hòa sinh trưởng
côn trùng (Nomolt, A pplaud,...): là những chất được dùng để biến đổi sự phát triển
của côn trùng. Chúng ngăn cản côn trùng biến thái từ tuổi nhỏ sang tuổi lới hoặc ép
buộc chúng phải trưởng thành từ rất sớm: Rất ít độc với người và môi trường.
- Nhóm thuốc trừ sâu vi sinh (Dipel, Thuricide, Xentari, NPV,....): Rất ít độc
với người và các sinh vật không phải là dịch hại.
- Ngoài ra còn có nhiều chất có nguồn gốc hóa học khác, một số sản phẩm từ
dầu mỏ được dùng làm thuốc trừ sâu.

4

1.1.2. Các dạng thuốc BVTV [1 ]
Bảng 1.1: M ột sổ dạng thuốc BVTV
Dạng
Chữ viết tắt

Thi du

Ghi chú

Tilt 250 ND, Basudin

Thuốc ở thể lỏng, trong

40 EC, DC-Trons Plus

suốt.

98.8 EC

Dễ bắt lửa cháy nổ

thuốc

ND, EC
Nhũ dầu

Bonanza 100 DD,
Dung

DD, SL, L,

Hòa tan đều trong nước,
Baythroid 5 SL,

dịch

không chứa chất hóa sữa

AS
Glyphadex 360 AS
Yiappla 10 BTN,
BTN, BHN,

Bột hòa

Dạng bột mịn, phân tán
Vialphos 80 BHN,

WP, DF,
nước

trong nước thành dung
Copper-zinc 85 WP,

WDG, SP

dịch huyền phù
Padan 95 SP

Huyền

Appencarb super 50 FL,

Lắc đều trước khi sử

Carban 50 SC

dụng

HP, FL, SC
phù

Basudin 10 H,
Hạt

H, G, GR

Chủ yếu rãi vào đất
Regent 0.3 G

Viên

Orthene 97 Pellet,

Chủ yếu rãi vào đất, làm

Deadline 4% Pellet

bả mồi.

p

Thuốc

Dạng bột mịn, không tan
BR, D

Karphos 2 D

phun bột

trong nước, rắc trực tiếp

ND: Nhủ Dầu, EC: Emulsifiable Concentrate.
DD: Dung Dịch, SL: Solution, L: Liquid, AS: Aqueous Suspension.
BTN: Bột Thấm Nước, BHN: Bột Hòa Nước, WP: Wettable Powder,

5


DF: Dry Flowable, WDG: W ater Dispersible Granule, SP: Soluble Powder.
HP: huyền phù FL: Flowable Liquid, SC: Suspensive Concentrate.
H: hạt, G: granule, GR: granule.
P: Pelleted (dạng viên)
BR: Bột rắc, D: Dust.
Trong các nhóm thuốc BVTV trên đây được sử dụng phổ biến hơn cả
là thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh và thuốc trừ cỏ dại. Trong đó các loại thuốc BYTV
khó phân hủy (POP) là nguy hiểm cho môi trường sinh thái và sức khỏe con người
nhất. Hầu hết các loại TBVTV nhóm POP đã bị cấm sử dụng như DDT, 6 6 6 , tuy

nhiên các điểm ô nhiễm POP hiện nay hầu hết là tồn dư từ hàng chục năm nay.
1.2. Sơ lược về hợp chất hữu cơ khó phân hủy - POP [1]
Thống kê cho thấy ở nước ta có tới 13 chất thuộc loại nhóm hữu cơ khó
phânhủy POP, gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người.
Bảng 1.2: 13 chất thuộc nhóm hữu cơ khó phân hủy POP tìm thấy ở nước ta
STT

Tên chất

Công thức

STT

Tên chất

Công thức
CI

0

Thuốc diệt

Hexachloro-

1
cỏ 2,4 D

2

p

cơ
yc^c\

c i

\

Ế
r ĩ
^VJCI

Chlordane

benzene

C I^V ^C I

Aldrin

3

9

C l^ .
p
Clv^ \ N
XL\^CI
h Ỵ
C l ' c ? CI

DDT

, .

c i

_

£

L

£

c i

r ^ p t 2 - c i

Mirex

Cl

C£ | C I 01 Cl
Polychlorinated
10

3

2

2'

3'

biphenyls
(PCBs)

c
Cl<>
4

C I^Y ^C I
CI

8

Polychlorinated
11

dibenzo-pdioxins

6

cin^ Y ° Y ^ V clk Ằ 0Ấ ^


5

CI^.к/ C,0
l1

>C^CI

Dieldrin

О^-Лсг

12

Toxaphene

Cl

CH2

Endrin

Polychlorinated

6

/ 0 sv —V

13
dibenzo furans

^-0

Cl^/\ ClчС1

Heptachlor

7

Cl'c/

Cl

1.2.1. Đặc điểm, tính chất của m ột số chất ô nhiễm hữu cơ khỏ phân hủy
POP, theo định nghĩa là các hợp chất hữu cơ bền có khả năng chống phân hủy
sinh học, quang hóa hoặc bằng hóa chat. POP thường là các dẫn xuất halogen, nhất
là dẫn xuất clo Cl. Các liên kết carbon-clo rất bền và ổn định đối với thủy phân
phân hủy sinh học và quang hóa. Dan xuất Clo - nhân thơm (benzen) vòng còn bền
và ổn định hơn. Các chất POP có độ tan trong nước rất thấp, độ hòa tan trong dầu
mỡ cao, dẫn đến xu hướng của họ để vượt qua dễ dàng màng sinh học thấm vào tế
bào, tích lũy trong mỡ.
Các chất bảo vệ thực vật thuộc nhóm khó phân hủy nguy hiểm POP điển hình
được ghi trong bảng 1.2
1.2.1.1. D D T (diclodiphenyltricloetan) [2]
DDT là tổng hợp của 3 dạng là p ,p ’-DDT (85%), 0,p ’-DDT (15%) và o ,o ’DDT (lượng vết). DDT là một chất hữu cơ khó phân hủy phổ biến nhất được sử
dụng rộng rãi trong chiến tranh thế giới thứ 2 nhằm ngăn chặn các dịch bệnh lây
truyền bởi côn trùng (đặc biệt là bệnh sốt rét và bệnh do ruồi vàng). Ở một số nước
nó được sử dụng liên tục trong nhiều năm để diệt muỗi,hạn chế sốt rét. Dạng chế
phẩm thường gặp: 30ND, 75BHN, 10BR, 5H ,...
Công thức hóa học của D D T: C 14H 9C i 5
Tên hóa học: l,l,l-triclo-2,2-bis(p-clorophenyl)etan
Cấu tạo phân tử D D T:

7


Tính chất vật lý: DDT kỹ nghệ là một hỗn hợp nhiều đồng phân para có độ độc

cao nhất đối với côn trùng. Sản phẩm công nghiệp ở thể rắn, màu trắng ngà có mùi
hôi.
Tính chất hóa học: rất bền ở điều kiện thường nhưng dễ bị kiềm phân hủy tạo
thành DDE (l,l-diclo-2,2-bis-(4-clophenyl)eten), nhất là khi hiện diện các muối sắt.
Bị tia cực tím phân hủy.
Độc tính: LD 50 (chuột) = 1 1 3 mg/kg; thuốc có khả năng tích lũy trong cơ thể
người và động vật đặc biệt là ở các mô mỡ, mô sữa, đến khi đủ lượng gây độc thì
thuốc sẽ gây ra các bệnh hiểm nghèo như: ung thư, sinh quái thai. DDT gây độc
mạnh với cá và ong mật nhưng an toàn đối với cây trồng, trừ những cây thuộc họ
bầu bí. Thuốc bị cấm sử dụng.
Phổ phòng trị: rộng với tác dụng vị độc và tiếp xúc, thuốc trị được rất nhiều loại
sâu hại sống không ẩn náu, nhất là các loài nhai gặm trên nhiều loài cây trồng khác
nhau.
1.2.1.2. HCB (hexaclobenzen) [2]
HCB được dùng để diệt nấm hại cây lương thực, bảo vệ hạt giống.HCB là một
phụ phẩm của quá trình sản xuất một số hóa chất nhất định và là kết quả của những
quá trình phát thải đioxin và furan.
Tên hóa học: Hexaclobenzen
Công thức hóa học của HCB: C 6C16
Công thức cấu tạo của HCB:
01

01

8


Tính chất vật lý: HBC là bột hoặc tinh thể, không màu hoặc trắng, không tan
trong nước, tan trong bezen và etanol sôi, Tnc = 231°c, Ts = 322°c, dễ thăng hoa.
Điều chế bằng cách cho clo tác dụng với benzen ở 300° c và có xúc tác. Trong môi

trường lao động, HCB xâm nhập cơ thể qua đường hô hấp và qua da, nó kích ứng
mũi họng, đường hô hấp và mắt. HCB được tích lũy trong mỡ cơ thể, nó gây trở
ngại cho sự chuyển hóa của porphyrin, làm tăng bài tiết coproporphyrin và
uroporphyrin trong nước tiểu. Nó gây tổn thương gan, nó gây kích ứng da và tăng
sự nhạy cảm của da đối với ánh sáng, sau đó có thể làm biến đổi sắc tố da và làm
phồng rộp da, nước tiểu có màu đỏ hoặc sẫm màu. Đặc biệt HCB có thể gây ung
thư, người ta đã thấy nó gây ung thư gan và tuyến giáp ở động vật. Tiếp xúc lâu dài
có thể ảnh hưởng đến sinh sản, tổn thương gan, hệ miễn dịch, tuyến giáp, thận và hệ
thần kinh, tiếp xúc lâu dài với da làm cho da bị biến đổi.
Trong nhiễm độc cấp tính do HCB, người ta thử dùng EDTA và có một số kết
quả, nhiễm độc mãn tính cần điều trị dài hạn và chủ yếu là điều trị triệu chứng.
Nồng độ tác động cho phép của HCB ở Mỹ (1998) là 0,002 mg/m3. HCB đã bị cấm
sử dụng ở Việt Nam từ năm 1996.
1.2.1.3. Aldrin [2]
Aldrin được sử dụng như một loại hóa chất bảo vệ thực vật được dùng để diệt
các loại côn trùng như mối, châu chấu, sâu rễ ngô và nhiều loại côn trùng gây hại
khác.
Tên hóa học của Aldrin: l,2,3,4,10,10-hexaclo-l,4,4a,5,8-hexahyđroexo-l,4endo-5,8-dimetylen naphtalin
Công thức phân tử: C 12H 8C16
Cấu tạo phân tử:

9


Aldrin được sản xuất từ hexachlorocyclopentadiene và norbornadiene trong phản
ứng Diels-Alder:

C1

C1

+

,C1

C1
C1

■C1

Diels-Alder

C1

'C1

C1

Cl
Aldrin

Aldrin có độ bền hóa học lớn, không bị ánh sáng, kiềm và axit phân hủy. Tác
dụng tiếp xúc, vị độc và cả xông hơi, ở trong đất và trong cây thuốc chuyển hóa
thành Diedrin. Khi phun thuốc lên cây, thuốc diệt sâu tương đối nhanh nhưng không
lâu dài, khi phun thuốc lên đất tác dụng trừ sâu kéo dài nhiều ngày.
1.2.1.4. Dỉeldrỉn [2,6]
Dieldrin được sử dụng chủ yếu để diệt mối và các loại sâu hại cây họ vải, kiểm
soát các dịch bệnh lây lan do côn trùng và các loại côn trùng sống trong đất nông
nghiệp.
Tên hóa học của Dieldrin: l,2,3,4,10,10-hexaclo-6,7-epoxy-l,4,4a,5,6,7,8,8aoctahydro-exo-l,4-endo-5,8-đimetylen naphtalin.

Công thức phân tử: C 12H 8C160
Công thức cấu tạo:

■CI

Dieldrin là một loại thuốc trừ sâu và một sản phẩm phụ của các thuốc trừ sâu
Aldrin. Độ độc cấp tính cao hơn aldrin LD 50 (chuột) = 25-30 mg/kg.Từ năm 1950
đến năm 1974, dieldrin đã được sử dụng rộng rãi để kiểm soát côn trùng trên cây
bông, ngô và cây có múi. Ngoài ra, dieldrin đã được sử dụng để kiểm soát châu
chấu và muỗi, dùng làm chất bảo quản gỗ, và kiểm soát mối. Thường được coi là
một loại bột màu trắng hoặc nâu, Dieldrin đã bị cấm vào năm 1987.

10


1.2.1.5. Endrin [2,6]
Endrin là một đồng phân lập thể của Diedrin. Endrin là loại hóa chất bảo vệ
thực vật sử dụng để diệt côn trùng trên những cánh đồng trồng bông và ngũ cốc và
diệt chuột, các loài gặm nhấm khác.
Tên hóa học của Endrin: l,2,3,4,10,10-hexachloro-6,7-epoxy-l,4,4a,5,6,7,8,8aoctahydro-exo-l,4-exo-5,8-dimethanonaphth [2,3-b]oxirene
Công thức hóa học của Endrin: C 12H 8C160
Cấu tạo phân tử :
OI

o
Khối lượng phân tử của Endrin: 380,90932 g/mol.
Tính chất vật lý: là chất kết tinh trắng, bền vững trong môi trường nước và cồn
metylic, tan trong một số dung môi hữu cơ khác. Endrin có đặc tính sinh lý, hóa học
tương tự Diedrin. Tính độc của Endrin khá cao, LD 50 (chuột) = 7-35 mg/kg.
1.2.1.6. Heptaclo [2,6]

Heptaclo được dùng chủ yếu để diệt các loại côn trùng và mối trong đất, các
loại côn trùng hại bông, châu chấu, các loại gây hại cho nông nghiệp khác và muỗi
truyền bệnh sốt rét.
Tên hóa học của heptaclo: l,4,5,6,7,8,8-heptaclo-3a,4,7,7a-tetrahyđro4,7-metyleninden.
Tên khác của heptaclo: heptox, heptamul, termid.
Công thức phân tử: C 10H 5Cl7
Cấu tạo phân tử:

Cl

11


Heptaclo là một chất rắn, màu trắng đến màu nâu nhạt, có mùi giống long não,
không tan trong nước, tan trong xilen, điểm nóng chảy từ 95 - 96°c. Heptaclo ít bị
kiềm phân hủy hơn DDT, heptaclo có LD 50 (chuột) vào khoảng 90 mg/kg. Yới tác
động tiếp xúc, vị độc, heptaclo được dùng để trừ các loại sâu sống trong đất hại ngô,
bông và các loại hoa màu khác và được coi là có hiệu lực tốt hơn HCB.
1.2.1.7. Chlordane [2,7]
Chlordane được sử dụng rộng rãi để diệt mối và trừ sâu diện rộng trong nông
nghiệp.
Công thức phân tử: C 10H 6C18
Công thức cấu tạo:

Chlordane là một chất lỏng sánh như dầu, không màu hoặc màu nâu nhạt,
không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ.
Hai

thành

phần

của

hỗn

hợp

chlordane

là: cỉs -nonachlor

và trans -

nonachlor. trans - nonachlor độc hại hơn chlordan kỹ thuật và cỉs -nonachlor ít độc
hơn. Oxychlordane (Ci 0H 4ClgO) là chất chuyển hóa của chlordane. Chlordane có
độc tính như heptaclo, nó gây ung thư ở súc vật thực nghiệm, có khả năng gây ung
thư ở người.
Nồng độ cho phép: Mỹ NĐTĐCP (1998) là 0,5 mg/m3, Liên Xô NĐTĐCP là
0,01 mg/m3.

1.2.1.8. Thuốc diệt cỏ 2,4 D [6]
O.K 683 DD là thuốc trừ cỏ thuộc nhóm chlovinatephenoxy, chế phẩm
ở dạng dung dịch.
O.K 683 DD là thuốc trừ cỏ chọn lọc, nội hấp, hậu nảy mầm.
O.K 683 DD có tác dụng kích thích sự phát triển quá mức của tế bào, ức chế quá
trình quang hợp, làm thay đổi đột ngột cường độ hô hấp, ngọn cỏ bị quăn queo, lá bị

12

uốn vặn, thân giòn nứt làm cho cây cỏ chết. O.K 683 DD có độc tính thuộc nhóm
độc II. LD 50 qua miệng (chuột): 800 mg/kg. Độc trung bình với người, gia súc và
cá. ít hại thiên địch trong ruộng lúa. Thuốc không tồn lưu lâu trong môi trường, ở
trong đất 2,4 D bị các vi sinh vật đất phân giải
* Công dụng:
Thuốc trừ cỏ O.K 683 DD chủ yếu diệt trừ các loại cỏ năn lác và cỏ lá rộng như
cỏ cháo, cỏ chác, cỏ năn, cỏ cú (cỏ gấu), cỏ mực, mác bao, cỏ bợ, dền gai, rau
sam ,... trên ruộng lúa, mía, bắp, các vườn cây ăn quả, cây công nghiệp. Thuốc
không hiệu quả với cỏ hòa bản như cỏ lồng vực, đuôi phụng, mần trầu, bông tua...
Trên cây lúa: phun thuốc 15-20 ngày sau sạ hoặc 7-10 ngày sau cấy. Khi phun
chân ruộng phải có nước 2-3 cm và giữ nước từ 3-4 ngày. Trên bắp, mía, cây ăn
quả, cây công nghiệp: phun khi cây trồng đã lớn (bắp, mía cao 20-30 cm), tránh
đừng để thuốc chạm vào cây trồng và các mô sinh trưởng.
1.2.1.9. Mirex [7]
Công thức phân tử: C 10CI12
Công thức cấu tạo:

Mirex là tinh thể màu trắng, không có mùi, nhiệt độ nóng chảy: 485°c.
Mirex là một loại thuốc trừ sâu, trừ kiến lửa, bị cấm sử dụng vào năm 1978 vì
tác động nguy hại của nó đối với môi trường.
1.2.1.10. Hexaclobenzen [7]
Công thức phân tử: C 6C16
Công thức cấu tạo:
01

ÒI

13

Hexaclobenzen có dạng tinh thể màu trắng, điểm nóng chảy: 231°c, điểm sôi: 323 -

326°c
Có khả năng hòa tan không đáng kể trong nước (0.00000002M), tan nhiều
nhất trong clorofom (khoảng 0,03M) và tan ít trong một số dung môi hữu cơ như
este và các hiđrocacbon (xấp xỉ 0,020M)... áp suất hơi của nó là 1,09.10"5 mmHg
(1,45 mPa) ở 20°c. Hexaclobenzen được hình thành như một sản phẩm phụ trong
quá trình sản xuất các hóa chất khác.Nó được sử dụng rộng rãi như một loại thuốc
trừ sâu đến năm 1965.
1.2.1.11. Toxaphene [7]
Tên gọi khác là camphechlor là hóa chất bảo vệ thực vật, sử dụng trong nông
nghiệp trồng bông, ngũ cốc, hoa quả hạt và rau xanh. Chất Toxaphene còn được sử
dụng dùng để diệt các loại ve, rệp kí sinh và các vật nuôi.
Công thức hóa học là: C 10H 10C18
Công thức cấu tạo:

CH2
Khối lượng phân tử là: 411,79452 g/mol.
Toxaphen là một hỗn hợp của khoảng 200 hợp chất hữu cơ, hình thành bởi
các clo của camphen (C 10H 16 ) với một hàm lượng clo từ 67-69%.
Độc tính: Thuốc có độ độc cấp tính cao với người, gia súc và cá nhưng đặc biệt
ít độc đối với ong mật. An toàn đối với cây trồng, ngoại trừ một số cây mẫn cảm
như dưa leo, dưa bở. Tác động đến sâu hại chậm nhưng hiệu lực kéo dài hơn DDT,
thuốc chỉ phát huy tác dụng khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 20°c.
1.2.1.12. Dioxin (polychlorinated dibenzo-p-dioxins) [7]
Công thức phân tử: C 12H 4CI4O 2
Công thức cấu tạo:

14

Nhiệt độ nóng chảy: 305°c.
Khả năng hòa tan trong nước: 0,2 mg/z ở 25°c.
Dioxin không được sử dụng phổ biến. Nó được sản xuất ở quy mô nhỏ để
nghiên cứu hóa chất độc hại, nhưng chủ yếu tồn tại như là sản phẩm phụ của quá
trình công nghiệp như bột giấy tẩy trắng, sản xuất thuốc trừ sâu, và các quá trình đốt
cháy như thiêu đốt chất thải. Các chất khai quang chất độc da cam chứa dioxin.
Việc sản xuất và sử dụng chất dioxin đã bị cấm bởi Công ước Stockholm vào năm
2001 .
1.2.1.13. BHC (benzenhexaclorit) [2, 9]
Tên gọi: Lindafor 90, Lindane, BHC, HCH,...
Tên hóa học của BHC: benzenhexaclorit (1,2,3,4,5,6-hexachlorcyclohexan)
Công thức hóa học của BHC: C 6H 6C16
Cấu tạo phân tử của BHC:

Tính chất vật lý: BHC nguyên chất ở dạng kết tinh màu trắng, gồm nhiều
đồng phân không gian, trong đó có đồng phân gammar có khả năng thăng hoa ở
nhiệt độ cao.
Tính chất hóa học: BHC rất bền vững trong điều kiện thường, bền với tác
động của ánh sáng, chất oxi hóa, môi trường axit nhưng bị phân hủy trong môi
trường kiềm, nhất là trong các dung môi của BHC.
Tính độc: LD 50 = 125 mg/kg. Thuốc có khả năng tích lũy trong cơ thể người
và động vật. Hiện nay, BHC bị cấm sử dụng. Hàm lượng gammar BHC toong thuốc
càng cao thì thuốc càng ít lưu bả trong nông sản, càng ít tích lũy trong cơ thể người


và động vật, ít gây hại cho cây trồng, trừ một số cây thuộc họ bầu bí và cây thuốc lá
con. Nếu thuốc có nhiều tạp chất, nó có thể ảnh hưởng đến hương vị của thuốc lá,
khoai tây và

1.3. Thực trạng ô nhiễm thuốc BVTV (POP) ở nước ta [1,2,7]
Nước ta có khoảng trên 1.153 khu vực ô nhiễm nặng thuốc BVTV dạng POP
trải rộng trên hầu khắp các tỉnh. Phần lớn các điểm ô nhiễm này đều có từ thế kỉ
trước, thậm chí trước 1975 trong thời chiến tranh. Đấy là nơi tập kết là kho bảo
quản lưu cất của địa phương. Một số điểm do lâu ngày bị xuống cấp, kho bị hư hại,
gió bão ngập lụt lâu ngày làm phát tán thuốc BVTV POP ra xung quanh, vào khu
dân cư. Có nơi thấm vào nguồn nước sinh hoạt ảnh hưởng đến nhiều người.
Kết quả điều tra khảo sát ban đầu đã phát hiện 14 khu vực tại 7 tỉnh (với tổng
diện tích các khu vực khoảng 5.000 - 10.000 m2) đã bị ô nhiễm do thuốc BYTV là
POP, tập trung tại các tỉnh Thái Nguyên, Tuyên Quang, Lạng Sơn, Bắc Kạn, Phú
Thọ, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Đồng Nai. Báo cáo điều tra, khảo sát cũng đã
đưa ra 8 khu vực ưu tiên cần sử lý nhanh chóng, triệt để để ngăn chặn tác hại của
POP đối với sức khỏe con người và môi trường.
Nghệ An có hàng trăm điểm bị nhiễm, điển hình là Hòn Trơ, Diễn Châu, Kim
Liên, Nam Đàn. Đặc biệt là kho thuốc bảo vệ thực vật trên địa bàn tỉnh tồn tại hàng
chục năm nay, kho thuốc đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đời
sống dân sinh của người dân. Đã có nhiều người chết vì ung thư, đặc biệt là trong
xóm cuối nguồn nước. Nơi đây trở thảnh điểm nóng, được quan tâm nghiên cứu
khảo sát và đưa vào danh mục những điểm sẽ được xử lý môi trường đầu tiên của cả
nước.
Vĩnh Phúc đã có những bước đi đầu tiên điều ưa khảo sát và đánh giá thực trạng
ô nhiễm tồn lưu thuốc BVTV. Theo nhiều kết quả nghiên cứu thống kê đã công bố,
tình trạng dư lượng thuốc BVTY nói chung và thuốc BVTY khó phân hủy nói riêng
xảy ra khá phức tạp ở nhiều vùng trong tỉnh. Kết quả phân tích cho thấy: Dư lượng
thuốc BVTV trong đất trên địa bàn tỉnhVĩnh Phúc nói chung đều vượt quá mức cho
phép từ 10 - 15%; trong đó huyện Mê Linh vượt trên 18%, Yên Lạc, Vĩnh Tường

16

vượt trên 20%. Thuốc BVTV họ chlor là loại thuốc khó phân hủy, tồn tại rất lâu
trong môi trường đất nhưng đã phát hiện có trong 10 mẫu, chiếm 23,03%.
Môi trường đất bị ô nhiễm thuốc BVTV và có xu hướng thoái hoá nhanh, chủ
yếu tại các huyện đang chuyển đổi mạnh cơ cấu cây trồng (từ toong lúa sang trồng
hoa và rau xuất khẩu, chăn nuôi gia súc gia cầm với quy mô lớn) như huyện Mê
Lỉnh (các xã Mê Linh, Văn Khê, Tiền Phong, Thanh Lâm), huyện Yên Lạc (thị trấn
Yên Lạc, xã đồng Cương, Đồng Văn), Vĩnh Tường (Thổ Tang, Đại Đồng).
Thuốc BVTV là con dao hai lưỡi, sử dụng đúng đắn, biết phối hợp các biện
pháp phòng trừ khác thì thuốc là một vũ khí lợi hại không thể thiếu trong một nền
sản xuất nông nghiệp tiên tiến, đem lại lợi ích cho nông dân. Ngược lại, nếu ỷ lại
vào thuốc BVTV, dùng không đúng kỹ thuật sẽ để lại những hậu quả tai hại trước
mắt và lâu dài. Trong quá trình sử dụng thuốc BVTV và phân bón hóa học, một
lượng đáng kể thuốc và phân không được cây trồng tiếp nhận được xả thẳng ra môi
trường thông qua các kênh, sông trục tiêu của hai hệ thống thủy lợi Bắc và Nam,
gây ô nhiễm môi trường mặt nước, đất cùng với đó hầu hết lượng vỏ bao thuốc
BVTV chưa được thu gom xử lý hợp vệ sinh, xả trực tiếp ra môi trường. Với mức
độ lạm dụng phân bón, thuốc BVTV tràn lan như hiện nay và việc tùy tiện xả chất
thải chưa qua xử lý thì khó có thể phát triển nền nông nghiệp ổn định, bền vững.
Vì vậy, để phát triển nông nghiệp, nông thôn, phải giải quyết hàng loạt mâu
thuẫn giữa lợi ích trước mắt, lâu dài và đặt trong tổng thể, gắn kết hài hòa giữa phát
triển kinh tế, xã hội với bảo vệ và cải thiện môi trường, gắn với trách nhiệm của
mọi tổ chức, cá nhân và mọi người dân theo nguyên tắc “mình vì mọi người, mọi
người vì mình”.
1.4. Phương pháp xử lý phục hồi đất ô nhiễm POP [2,6,18]
Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã có nhiều biện pháp khác nhau được
nghiên cứu và sử dụng để xử lý các đối tượng nhiễm hóa chất BVTV cũng như tiêu
hủy chúng. Những biện pháp được sử dụng chủ yếu là:
+ Phá hủy bằng tia cực tím (hoặc bằng ánh sáng mặt trời)
+ Phá hủy bằng tia sóng Plasma

17


+ Phá hủy bằng ozon/UV
+ Ôxi hóa bằng không khí ướt
+ Ôxi hóa bằng nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy)
+ Phân hủy bằng công nghệ sinh học
+ Phương pháp tách chiết
+ phương pháp xử lý thuốc bảo vệ thực vật bằng Fe° nano.
Ngoài ra còn một số phương pháp khác cũng được vận dụng để xử lý.
1.4.1. Phăn hủy bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng m ặt trời
Các phản ứng phân hủy bằng tia cực tím (UV), bằng ánh sáng mặt trời thường
làm gãy mạch vòng hoặc gãy các mối liên kết giữa clo và cacbon hoặc nguyên tố
khác trong cấu trúc phân tử của chất hữu cơ và sau đó thay thế nhóm C1 bằng nhóm
phenyl hoặc nhóm hidroxyl và giảm độ độc của hoạt chất.
Ưu điểm của phương pháp này là hiệu suất xử lý cao, chi phí cho xử lý thấp,
rác thải an toàn ngoài môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là
không thể áp dụng để xử lý chất ô nhiễm chảy tràn và chất thải rửa có nồng độ đậm
đặc. Nếu áp dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp được tia u v chiếu không
dày hơn 5 mm. Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn 5
mm thì phương pháp này ít được sử dụng và đặc biệt toong công nghệ xử lý hiện
trường.
1.4.2. Phá hủy bằng vi sóng plasm a
Phương pháp này được tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt. Chất hữu cơ
được dẫn qua ống phản ứng ở đây là Detector plasma sinh ra sóng phát xạ electron
cực ngắn (vi sóng). Sóng phát xạ electron tác dụng vào các phân tử hữu cơ tạo ra
nhóm gốc tự do và sau đó dẫn tới các phản ứng tạo S 0 2, C 0 2, H P 0 42", Cl 2 , Br 2 ...
Yí dụ: Malathion bị phá hủy như sau:
Plasma + C 10H 19OPS2 ^

1 5 0 2 + 10C 0 2 + 9H20 + H P 0 42'

Ket quả thực nghiệm theo phương pháp trên một số loại thuốc BVTV đã phá
hủy đến 99% (với tốc độ từ 1,8 đến 3 kg/h).

18