Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ chiết đến hiệu quả chiết rửa đất ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vận khó phân hủy (POP)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC


NGUYỄN HẠNH NGUYÊN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA
TỐC ĐỘ CHIẾT ĐẾN HIỆU QUẢ CHIẾT
RỬA ĐẤT Ô NHIỄM THUỐC BẢO VỆ
THỰC VẬT KHÓ PHÂN HỦY (POP)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

HÀ NỘI – 2015


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC


NGUYỄN HẠNH NGUYÊN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA
TỐC ĐỘ CHIẾT ĐẾN HIỆU QUẢ CHIẾT
RỬA ĐẤT Ô NHIỄM THUỐC BẢO VỆ
THỰC VẬT KHÓ PHÂN HỦY (POP)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học
TS. DƯƠNG QUANG HUẤN

HÀ NỘI – 2015


LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin đƣợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành
tới TS. Dương Quang Huấn đã định hƣớng và hƣớng dẫn cho em trong suốt quá trình
thực hiện và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Lê Xuân Quế và ThS. Nguyễn Quang Hợp
đã tạo điều kiện giúp đỡ em nghiên cứu, học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, Ban
chủ nhiệm khoa và các thầy cô trong khoa Hóa học đã truyền đạt cho em những kiến
thức bổ ích và tạo mọi điều kiện để em có khả năng hoàn thành khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn bạn bè và ngƣời thân đã luôn tạo điều kiện và động
viên, khuyến khích em học tập đến đích cuối cùng.
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2015
Sinh Viên

Nguyễn Hạnh Nguyên

K37C- CN Hóa

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài này là do chính tôi thực hiện. các số liệu thu thập và kết quả
phân tích trong đề tài là trung thực, đề tài không trùng với bất kì đề tài nghiên cứu khoa

học nào. Những thông tin tham khảo trong khóa luận đều đƣợc trích dẫn cụ thể nguồn
sử dụng.
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2015
Sinh Viên

Nguyễn Hạnh Nguyên

K37C- CN Hóa

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu.................................................................................................. 1
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................................. 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................................... 2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật ...................................................................... 3
1.1.1. Định nghĩa ........................................................................................................... 3
1.1.2. Các nhóm thuốc BVTV [3, 10] ............................................................................ 3
1.2. Đặc điểm, tính chất của một số chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy ...................... 4
1.2.1. DDT (diclodiphenyltricloetan) [2, 9, 13, 16] ....................................................... 5
1.2.2. HCB (hexaclobenzen) [2, 9] ................................................................................. 6
1.2.3. Aldrin [2, 9, 12] .................................................................................................. 7
1.2.4. Dieldrin [2, 9] ..................................................................................................... 8
1.2.5. Endrin [2, 9] ........................................................................................................ 8
1.2.6. Heptaclo [2, 9] .................................................................................................... 9
1.2.7. Chlordane [2, 9] .................................................................................................. 9

1.2.8. BHC (benzenhexaclorit) [2, 9] .......................................................................... 10
1.2.9. Methylparathion (MP) [2] ................................................................................. 11
1.2.10. Thiodan [2] ...................................................................................................... 11
1.2.11. Bian, BI58 [2] ................................................................................................... 12
1.2.12. Thuốc trừ sâu tecpen clo hóa [2] ..................................................................... 13
1.3. Thực trạng ô nhiễm thuốc BVTV (POP) ở nƣớc ta.............................................. 13
1.4 . Phƣơng pháp xử lý phục hồi đất ô nhiễm POP ([25]) ........................................... 15
1.4.1. Phân hủy bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời [18] ................... 16
1.4.2. Phá hủy bằng vi sóng plasma [18] ...................................................................... 16

K37C- CN Hóa

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


1.4.3. Phƣơng pháp ozon hóa/UV [18] ......................................................................... 17
1.4.4. Phƣơng pháp oxi hóa bằng không khí ƣớt [18]................................................... 17
1.4.5. Phƣơng pháp oxi hóa ở nhiệt độ cao [18] ........................................................... 17
1.4.6. Phƣơng pháp xử lý tồn dƣ hóa chất BVTV bằng phân hủy sinh học [18] .......... 18
1.4.7. Phƣơng pháp tách chiết [15] ............................................................................... 20
1.4.8. Một số phƣơng pháp khác [20] .......................................................................... 20

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Thực nghiệm ......................................................................................................... 21
2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất ......................................................................................... 21
2.1.2. Dụng cụ .............................................................................................................. 21
2.1.3. An toàn thí nghiệm ............................................................................................. 21
2.1.4. Tiến hành thí nghiệm .......................................................................................... 21
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 24
2.2.1. Sắc ký cột [19].................................................................................................... 24

2.2.2. Rửa trôi [4] ......................................................................................................... 25
2.2.3. Phƣơng pháp tách chiết ...................................................................................... 27
2.2.4. Sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS-Gas Chromatography Mass Spectometry) ....
.................................................................................................................................... 28
2.2.5. Phƣơng pháp vẽ đồ thị origin ............................................................................. 33
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả chiết rửa đất ............................................................................................ 34
3.2. Màu của dung dịch sau khi chiết.......................................................................... 35
3.3. Phổ đồ sắc kí ........................................................................................................ 36
3.4. Kết quả phân tích hàm lƣợng POP( ppb) ............................................................. 37
3.4.1. Mẫu 1: E25 ngâm dung môi trong đất 2 giờ, tốc độ chiết 5 giọt/phút................ 37
3.4.2. Mẫu 2: E255 ngâm dung môi trong đất 5 giờ, tốc độ chiết 10 giọt/phút............. 38
3.4.3. Mẫu 3: D1-25 ngâm dung môi trong đất 30 phút, tốc độ chiết 10 giọt/ phút ...... 39
3.5. Số lần chiết và tốc độ chiết khác nhau ................................................................... 39

K37C- CN Hóa

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


3.5.1. Lần chiết 1 .......................................................................................................... 39
3.5.2. Lần chiết 2 .......................................................................................................... 41
3.5.3. Lần chiết 3 .......................................................................................................... 42
3.5.4. Hàm lƣợng BHC trong các lần chiết................................................................... 43
3.5.5. Hàm lƣợng DDD trong các lần chiết .................................................................. 44
3.5.6. Hàm lƣợng DDE trong các lần chiết................................................................... 45
3.5.7. Hàm lƣợng DDT trong các lần chiết................................................................... 46
3.5.8. Hàm lƣợng POP tổng đã chiết đƣợc ................................................................... 47
3.5.9. Hiệu suất của quá trình chiết rửa (H%) .............................................................. 48
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 51

K37C- CN Hóa

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BVTV

Bảo vệ Thực vật

BHC

1,2,3,4,5,6-hexachlorcyclohexan

DDD

Dichlorodiphenyldichloroethane

DDE

Dichlorodiphenyldichloroethylene

DDT

Dichlorodiphenyltrichloroethane

DDTtong

Tổng lƣợng các hợp chất có liên qua đến DDT

EDTA

Ethylenediamimnetetraacetic acid

FC

Flash chromatography

HCB

Hexaclobenzen

LD50(chuột)

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

MP

Methyl parathion

POP

Persistent organic pollutant

UV

Tia cực tím

VLC

Vacuum liquid chromatography

K37C- CN Hóa

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


PHỤ LỤC

Hình 2.1: Bộ dụng cụ thí nghiệm.
Hình 2.2: Sắc đồ của sắc ký khí
Hình 2.3: Mass-spectrum
Hình 2.4: Mô tả kết quả của phân tích qua hệ thống sắc ký khí khối phổ 3D
Hình 3.2. Giản đồ sắc kí đặc trưng TBVTV
Hình 3.3. Sự phụ thuộc hàm lượng POP chiết được vào tốc độ chiết, lần chiết 1 (100
ml dung môi thứ nhất)
Hình 3.4. Sự phụ thuộc hàm lượng POP chiết được vào tốc độ chiết, lần chiết 2 (100
ml dung môi thứ hai)
Hình 3.5. Sự phụ thuộc hàm lượng POP chiết được vào tốc độ chiết, lần chiết 3 (100
ml dung môi thứ ba)
Hình 3.6. Hàm lượng BHC trong các lần chiết
Hình 3.7. Hàm lượng DDD trong các lần chiết
Hình 3.8. Hàm lượng DDE trong các lần chiết
Hình 3.9. Hàm lượng DDT trong các lần chiết
Hình 3.10. Hàm lượng POP tổng chiết được trong cả quá trình
Hình 3.11. Hiệu suất chiết rửa đất

K37C- CN Hóa

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Việt Nam là nƣớc sản xuất nông nghiệp, với khí hậu nhiệt đới nóng ấm gió mùa rất
thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng nhƣng cũng rất thuận lợi cho sự phát sinh,
phát triển 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
lƣơng thực quốc gia vẫn là một biện pháp quan trọng và chủ yếu.
Cùng với phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật là yếu tố rất quan trọng để đảm
bảo an toàn an ninh lƣơng thực cho loài ngƣời.
Ngoài mặt tích cực của thuốc BVTV là tiêu diệt các sinh vật gây hại cây trồng,
bảo vệ sản xuất, thuốc BVTV còn gây nhiều hậu quả nghiêm trọng nhƣ phá vỡ quần
thể sinh vật trên đồng ruộng, tiêu diệt sâu bọ có ích (thiên dịch), tiêu diệt tôm cá, xua
đuổi chim chóc…
Phần tồn dƣ của thuốc BVTV, thuốc trừ sâu ngấm vào đất, di chuyển vào nƣớc
ngầm gây ô nhiễm ở nƣớc ta hiện nay đều thuộc loại khó phân hủy (POP), có tác hại
cực kì nghiêm trọng, không những gây ra nhiều bệnh ung thƣ, các bệnh về hô hấp mà
còn tạo ra biến đổi gen di truyền gây bệnh tật bẩm sinh cho các thế hệ sau.
Để khắc phục tình trạng trên, em đã chọn nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu ảnh
hƣởng của tốc độ chiết 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 lí phân hủy, phục
hồi đất và nguồn nƣớc ô nhiễm trả lại môi trƣờng xanh cho sinh hoạt và sản xuất nông
nghiệp.

2. Mục đích nghiên cứu

+ Xử lí đất nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật POP còn tồn lƣu trong đất, làm sạch đất
ở những nơi bị ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật.

K37C- CN Hóa

1

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


+ Tìm ra phƣơng pháp tối ƣu để loại bỏ thuốc bảo vệ thực vật trong đất với mức
chi phí thấp mà lại đạt hiệu quả cao.
+ Quá trình khử thuốc bảo vệ thực vật đảm bảo an toàn, không phát tán chất độc,
không phát sinh chất độc hại thứ cấp, không gây hại tới môi trƣờng.
+ Dung môi dùng để khử thuốc bảo vệ thực vật có thể tái tạo sử dụng.
+ Các thiết bị, máy móc đơn giản, dễ sử dụng phù hợp với điều kiện thực tế của
Việt Nam.

3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu tài liệu về vấn đề ô nhiễm thuốc BVTV và các phƣơng pháp xử lí
thuốc BVTV tồn dƣ trong đất.
Lấy mẫu đất, phân tích các chỉ tiêu thuốc BVTV (DDT, chlordane, aldrin, dieldrin,
endrin, heptaclo, hexaclo benzen…), khoanh vùng, đánh giá phạm vi ô nhiễm, mức độ
ô nhiễm tại các điểm đã phát hiện.
Xử lí mẫu đất bằng phƣơng pháp chiết nƣớc với dung môi.
Phân tích, đánh giá kết quả mẫu đất và mẫu nƣớc sau khi xử lí bằng dung môi.

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Qua quá trình nghiên cứu của bài tiểu luận đã làm cơ sở để giúp ta đánh giá khả
năng xử lí đất bị ô nhiễm thuốc BVTV bằng việc sử dụng thêm chất phụ gia, từ đó giúp

ta tìm ra chất phụ gia thích hợp và thân thiện với môi trƣờng.
Ta có thể áp dụng phƣơng pháp nghiên cứu trong khóa luận triển khai vào thực tế
để xử lí tại chỗ các điểm bị ô nhiễm thuốc BVTV tồn dƣ trong đất với chi phí thấp và
đạt hiệu quả tốt.

K37C- CN Hóa

2

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật
1.1.1. Định nghĩa
Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) hay nông dƣợc là những chất độc có nguồn gốc từ
thiên nhiên hay hóa chất tổng hợp đƣợc dùng để bảo vệ cây trồng và nông sản, chống
lại sự phá hoại của những sinh vật gây hại đến tài nguyên thực vật. Những sinh vật gây
hại chính gồm sâu hại, bệnh hại, cỏ dại, chuột và các tác nhân khác [3, 10].
1.1.2.

Các nhóm thuốc BVTV [3, 10]

Việc phân loại thuốc BVTV có thể thực hiện theo nhiều cách nhƣ phân loại theo
đối tƣợng 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 BVTV có nguồn gốc khác nhau thì
tính độc và khả năng gây độc khác nhau:
1.1.2.1. Phân loại dựa trên đối tượng sinh vật hại [3, 10]
- Thuốc trừ bệnh,

- Thuốc trừ nhện

- Thuốc trừ sâu,

- Thuốc trừ tuyến trùng,

- Thuốc trừ cỏ,

- Thuốc điều hòa sinh trƣởng,

- Thuốc trừ ốc,

- Thuốc trừ chuột.

1.1.2.2. Phân loại theo gốc hóa học [3, 10]
- Nhóm thuốc thảo mộc: có độ độc cấp tính cao nhƣng mau phân hủy trong môi
trƣờng.
- Nhóm clo hữu cơ: DDT, 666… nhóm này có độ độc cấp tính tƣơng đối thấp
nhƣng tồn lƣu lâu trong cơ thể ngƣời, động vật và môi trƣờng, gây
độc mãn tính nên nhiều sản phẩm bị cấm hoặc hạn chế sử dụng.
- Nhóm lân hữu cơ: Wofatox Bi-58… độ độc cấp tính của các loại thuốc thuộc
nhóm này tƣơng đối cao nhƣng mau phân hủy trong cơ thể ngƣời và môi trƣờng hơn so
với nhóm clo hữu cơ.
- Nhóm carbamate: mipcin, bassa, sevin… đây là thuốc đƣợc dùng rộng rãi bởi vì
K37C- CN Hóa

3

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2

thuốc tƣơng đối rẻ tiền, hiệu lực cao, độ độc cấp tính tƣơng đối cao, khả năng phân hủy
tƣơng tự nhóm lân hữu cơ.
- Nhóm Pyrethoide (Cúc tổng hợp): decis, sherpa, sumicidine, nhóm này dễ bay
hơi và tƣơng đối mau phân hủy trong môi trƣờng và cơ thể ngƣời.
- Các hợp chất pheromone: Là những hóa chất đặc biệt do vi sinh vật tiết ra để kích
thích hành vi của những vi sinh vật khác cùng loài. Các chất điều hòa sinh trƣởng côn
trùng (nomolt, applaud…): là những chất đƣợc dùng để biến đổi sự phát triển của côn
trùng. Chúng ngăn cản côn trùng biến thái từ tuổi nhỏ sang tuổi lớn hoặc ép buộc
chúng phải trƣởng thành từ rất sớm: Rất ít độc với ngƣời và môi trƣờng.
- Nhóm thuốc trừ sâu vi sinh (dipel, thuricide, xentari, NPV…): Rất ít độc với
ngƣời 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 đƣợc dùng làm thuốc trừ sâu.
1.2. Đặc điểm, tính chất của một số chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy
Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy ( Persistent Organic Pollutant – POP) là
các hợp chất hữu cơ bền có khả năng chống phân hủy sinh học, quang hóa hoặc bằng
hóa chất. POP thƣờng là các dẫn xuất halogen, nhất là dẫn xuất clo. Các liên kết
carbon-clo rất bền và ổn định đối với thủy phân phân hủy sinh học và quang hóa. Dẫn
xuất clo – nhân thơm (benzen) vòng còn bền và ổn định hơn.
POP có độ tan trong nƣớc rất thấp, độ hòa tan trong dầu mỡ cao, dẫn đến xu hƣớng
của họ để vƣợt qua dễ dàng màng sinh học thấm vào tế bào, tích lũy trong mỡ.
Hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy ở nƣớc ta có nguồn gốc gần nhƣ
hoàn toàn từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp.
Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ thƣờng là hợp chất dễ bay hơi, phát tán vào
không khí, có thể đƣợc phân tán xa nguồn ô nhiễm trên một khoảng cách lớn trong khí
quyển. Bay hơi có thể xảy ra từ bề mặt lá cây và đất sau khi áp dụng các chất ô nhiễm
hữu cơ khó phân hủy đƣợc sử dụng làm thuốc trừ sâu.
Do độ bền hóa học cao nên POP có khả năng chống lại các quá trình phân hủy hóa

K37C- CN Hóa

4

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


- lý - sinh, do đó tế bào hay cơ thể nhiễm POP rất khó bài tiết những chất gây ô nhiễm
này do đó có xu hƣớng tích lũy trong các sinh vật. Đƣờng ô nhiễm đối với sinh vật có
thể do tiếp xúc, do nƣớc uống, không khí, đặc biệt có thể thông qua chuỗi dinh dƣỡng thức ăn [1, 5].
1.2.1. DDT (diclodiphenyltricloetan) [2, 9, 13, 16]
DDT là tổng hợp của 3 dạng là p,p’-DDT (85%), o,p’-DDT (15%) và
o,o’-DDT (lƣợng vết). DDT là một hóa chất hữu cơ khó phân hủy phổ biến nhất đƣợc
sử dụng rộng rãi trong chiến tranh thế giới lần 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 nƣớc nó
đƣợc sử dụng liên tục trong nhiều năm để diệt muỗi, hạn chế sốt rét.
Công thức hóa học của DDT: C14H9Cl15
Tên hóa học: 1,1,1-triclo-2,2-bis(p-clorophenyl)etan
Dạng chế phẩm thƣờng gặp: 30ND, 75BHN, 10BR, 5H,…
Cấu tạo phân tử DDT:

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: DDT rất bền ở điều kiện thƣờng nhƣng dễ bị kiềm phân hủy tạo
thành DDE (1,1-diclo-2,2-bis(4-clophenyl)eten), nhất là khi hiện diện các muối sắt. Bị
tia cực tím phân hủy.
Độc tính: LD50 (chuột) = 113 mg/kg; thuốc có khả năng tích lũy trong cơ thể ngƣời
và động vật nhất là các mô mỡ, mô sữa, đến khi đủ lƣợng gây độc thì thuốc sẽ gây ra
các bệnh hiểm nghèo nhƣ ung thƣ, sinh quái thai. DDT độc mạnh với cá và ong mật.
DDT an toàn đối với cây trồng, trừ những cây thuộc họ bầu bí. Hiện nay, DDT bị cấm

sử dụng.
K37C- CN Hóa

5

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


Phổ phòng trị: rộng với tác dụng vị độc và tiếp xúc, thuốc trị đƣợc rất nhiều loại
sâu hại sống không ẩn náu, nhất là các loài nhai gặm trên nhiều loài cây trồng khác
nhau.
1.2.2. HCB (hexaclobenzen) [2, 9]
HCB đƣợc dùng để diệt nấm hại cây lƣơng thực, bảo vệ hạt giống. Đây cũng là
một phụ phẩm của quá trình sản xuất một số hóa chất nhất định và kết quả của những
quá trình phát thải dioxin và furan.
Công thức hóa học của HCB: C6Cl6
Tên hóa học của HCB: Hexaclobenzen
Cấu tạo phân tử của HCB:
Cl
Cl

Cl

Cl

Cl
Cl

Tính chất: HCB là bột hoặc tinh thể, không màu hoặc trắng không tan trong nƣớc, tan
trong bezen và etanol sôi. Tnc = 231o C, ts = 322o C, dễ thăng hoa. Điều chế bằng cách

cho clo tác dụng với benzen ở 300o C và có xúc tác
Trong môi trƣờng lao động, HCB xâm nhập cơ thể qua đƣờng hô hấp và qua da, nó
kích ứng mũi họng, đƣờng hô hấp và mắt. HCB đƣợc tích lũy trong mỡ cơ thể, nó gây
trở ngại cho sự chuyển hóa của porphyrin, làm tăng bài tiết coproporphyrin và
uroporphyrin trong nƣớc tiểu. Nó gây tổn thƣơng 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, nƣớc tiểu có màu đỏ hoặc sẫm màu.
Đặc biệt HCB có thể gây ung thƣ, ngƣời ta đã thấy nó gây ung thƣ gan và tuyến giáp
ở động vật.
Tiếp xúc lâu dài có thể ảnh hƣởng đến sinh sản, tổn thƣơng gan, hệ miễn dịch, tuyến
giáp, thận và hệ thần kinh, tiếp xúc lâu dài với da làm cho da bị biến đổi.

K37C- CN Hóa

6

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


Trong nhiễm độc cấp tính do HCB, ngƣời 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.
1.2.3. Aldrin [2, 9, 12]
Aldrin đƣợc sử dụng nhƣ một loại hóa chất bảo vệ thực vật đƣợc dùng để diệt các
loại côn trùng nhƣ mối, châu chấu, sâu rễ ngô và nhiều loại côn trùng gây hại khác.
Tên hóa học của aldrin: 1,2,3,4,10,10-hexaclo-1,4,4a,5,8-hexahydro-exo-1,4-endo5,8-dimetylennaphtalin
Aldrin đƣợc sản xuất từ hexachlorocyclopentadiene và norbornadiene trong phản
ứng Diels-Alder:

Cấu tạo phân tử của aldrin:

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 dieldrin. Khi
phun thuốc lên cây, thuốc diệt sâu tƣơng đối nhanh nhƣng không lâu dài; khi phun
thuốc lên đất tác dụng trừ sâu kéo dài nhiều ngày.

K37C- CN Hóa

7

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


1.2.4. Dieldrin [2, 9]
Dieldrin đƣợc 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: 1,2,3,4,10,10-hexaclo-6,7-epoxy-1,4,4a,5,6,7,8,8aoctahydro-exo-1,4-endo-5,8-đimetylennaphtalin
Công thức phân tử của dieldrin

Đặc điểm hóa học rất giống aldrin.
Độ độc cấp tính cao hơn aldrin LD50 (chuột) = 25-30 mg/kg.
1.2.5. Endrin [2, 9]
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.
Endrin là một đồng phân lập thể của dieldrin, là chất kết tinh trắng, bền vững trong
môi trƣờng nƣớc và cồn metylic, tan trong một số dung môi hữu cơ khác.
Endrin có đặc tính sinh lý, hóa học tƣơng tự dieldrin. Tính độc của endrin khá cao,
LD50 (chuột) = 7-35 mg/kg.

Tên hóa học của endrin: 1,2,3,4,10,10-hexachloro-6,7-epoxy-1,4,4a,5,6,7,8,8aoctahydro-exo-1,4-exo-5,8-dimethanonaphth [2,3-b]oxirene
Công thức hóa học của endrin: C12H8Cl6O

K37C- CN Hóa

8

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


Cấu tạo phân tử của endrin:

Khối lƣợng phân tử của endrin: 380,90932 g/mol
1.2.6. Heptaclo [2, 9]
Heptaclo đƣợc 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.
Công thức hóa học của heptaclo: C10H15Cl17
Tên hóa học của heptaclo: 1,4,5,6,7,8,8-heptaclo-3a,4,7,7a-tetrahyđro-4,7metyleninden
Tên khác của heptaclo: heptox, heptamul, termid.
Công thức cấu tạo của heptaclo:

Heptaclo là một chất rắn, màu trắng đến màu nâu nhạt, có mùi giống long não,
không tan trong nƣớc, tan trong xilen, điểm nóng chảy từ 95 - 96o C.
Heptaclo ít bị kiềm phân hủy hơn DDT, heptaclo có LD50 (chuột) vào khoảng 90
mg/kg. Với tác động tiếp xúc, vị độc, heptaclo đƣợc dùng để trừ các loại sâu sống trong
đất hại ngô, bông và các loại hoa màu khác và đƣợc coi là có hiệu lực tốt hơn HCB.
1.2.7. Chlordane [2, 9]
Chlordane đƣợc sử dụng rộng rãi để diệt mối và trừ sâu diện rộng trong nông
nghiệp.

K37C- CN Hóa

9

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


Công thức hóa học của chlordane: C10H6Cl8
Công thức cấu tạo của chlordane:

Chlordane là một chất lỏng sánh nhƣ dầu, không màu hoặc màu nâu nhạt, không
tan trong nƣớc, tan trong dung môi hữu cơ.
Chlordane có độc tính nhƣ heptaclo, nó gây ung thƣ ở súc vật thực nghiệm, có khả
năng gây ung thƣ ở ngƣời.
Nồng độ cho phép: Mỹ NĐTĐCP (1998) là 0,5 mg/m3, Liên Xô NĐTĐCP là 0,01
mg/m3.
1.2.8. 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: C6H6Cl6
Cấu tạo phân tử của BHC:

Cl

Cl

Cl

Cl
Cl

Cl

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 thƣờng, bền với tác động của
ánh sáng, chất oxi hóa, môi trƣờng axit nhƣng bị phân hủy trong môi trƣờng kiềm, nhất
là trong các dung môi của BHC.
K37C- CN Hóa

10

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


Tính độc: LD50 = 125 mg/kg. Thuốc có khả năng tích lũy trong cơ thể ngƣời và
động vật. Hiện nay, BHC bị cấm sử dụng.
Hàm lƣợng gammar BHC trong thuốc càng cao thì thuốc càng ít lƣu bả trong nông
sản, càng ít tích lũy trong cơ thể ngƣời 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
hƣởng đến hƣơng vị của thuốc lá, khoai tây và một số loại rau, đậu.
1.2.9. Methylparathion (MP) [2]
Tên gọi khác của MP: Metaphos, wofatox, folidon M, metacid, bladan-M).
Dạng chế phẩm thƣờng gặp của MP: 50ND; 1,5BR.
Tên hóa học của MP: O,O-đimetyl-O-(p-nitrophenol)thiophosphat
Công thức hóa học của MP: C10H14NO5PS
Cấu tạo phân tử của MP:

S

CH3O P O

NO2

OCH3
Tính chất vật lý: hoạt chất tinh khiết không màu, nóng chảy ở 35- 36o C, dễ bay hơi
nhất là khi ở nhiệt độ môi trƣờng cao, ít tan trong nƣớc, tan tốt trong nhiều dung môi
hữu cơ.
Tính chất hóa học: thủy phân yếu trong môi trƣờng axit và trung tính, thủy phân
mạnh trong môi truờng kiềm. Sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy là H3PO4 và H2S.
Dễ bị ánh sáng và nhiệt độ phân hủy.
Tính độc: LD50 (chuột) = 25-50 mg/kg, độ độc cấp tính cao nhƣng không tích lũy
trong cơ thể ngƣời và động vật. An toàn đối với cây trồng ở liều lƣợng khuyến cáo.
Hiện nay, MP bị cấm sử dụng.
1.2.10. Thiodan [2]
Tên hóa học của thiodan: 1,2,3,4,7,7-hexachlor-bicyclo-(2.2.1)-hept-2-en-5,6-bisoximetylen sunfit
Cấu tạo phân tử của thiodan:
K37C- CN Hóa

11

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


Cl
Cl

O
Cl C Cl

Cl

O

S O

Cl
Sản phẩm công nghiệp là những tinh thể nhỏ, màu đỏ hung, dễ bị kiềm phân hủy
thành những chất không độc.
1.2.11. Bian, BI58 [2]
Tên gọi khác của bian: phosphamid, rogor, phostion, thimetion,…
Tên hóa học của bian: O,O-dimetyl-S-(N-methylcarbamidomethyl)dithio-phosphat
Công thức hóa học của bian: C5H12NO3PS2
Dạng chế phẩm thƣờng gặp: 20BTN, 3BR, 40ND, 50ND.
Cấu tạo phân tử của bian:

S

O

(CH3O)2 P S CH2 C NH CH3
Tính chất vật lý: dạng tinh khiết là những tinh thể màu trắng, dạng kỹ nghệ là một
chất dễ tan trong dung môi hữu cơ, tan khá nhiều trong nƣớc 39g/lit. Độ bay hơi không
đáng kể (0,107 mg/m3 ở 20o C). Nhiệt phân sẽ tạo thành O,S-dimethyl-S-(N-methyl
carbamidomethyl)dithiophosphat.
Tính chất hóa học: Khá bền trong môi trƣờng axit, phân hủy nhanh trong môi
trƣờng kiềm, bị nhiệt phân thành đồng phân khác có độ độc cao hơn rogor. Trong gan
động vật và trên lá xanh, rogor bị oxi hóa thành O-rogor với độ độc đối với sâu tăng
lên đáng kể, nhƣng độ độc đối với động vật mới nở tăng lên rất nhiều.
O-rogor = O,O-dimethyl-S-(N -methylcarbamidomethyl)thiophosphat

Tính độc: LD50 (chuột) = 250-285 mg/kg. Trong tế bào thực vật thuốc bị chuyển
hóa cuối cùng tạo thành H3PO4.

K37C- CN Hóa

12

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


1.2.12. Thuốc trừ sâu tecpen clo hóa [2]
Tecpen là thành phần hóa học chủ yếu của dầu thông, khi clo hóa dầu thông sẽ thu
đƣợc nhiều loại thuốc trừ sâu khác nhau: Toxaphen, polyclopylen. Các thuốc trừ sâu
tecpen clo hóa không đƣợc dùng rộng rãi trong phòng sâu hại nhƣ những thuốc khác.
Một trong những nguyên nhân chính là do nguyên liệu (dầu thông) thƣờng đƣợc dùng
điều chế những sản phẩm quý hơn, có giá trị kinh tế cao hơn (hƣơng liệu, dung môi của
nhựa, sơn,…). Một số thuốc thông dụng:
Toxaphen
Công thức hóa học: C10H45Cl18
Là thuốc vị độc và tiếp xúc. Tác động đến sâu hại chậm nhƣng hiệu lực kéo dài
hơn DDT, thuốc chỉ phát huy tác dụng khi nhiệt độ môi trƣờng lớn hơn 20o C. Thuốc
có độ độc cấp tính cao với ngƣời, gia súc, cá nhƣng đặc biệt ít độc đối với ong mật. An
toàn đối với cây trồng, ngoại trừ một số cây mẫn cảm nhƣ dƣa chuột, dƣa bở,…
Polyclopynen
Chế phẩm polyclopynen 65ND, 20ND thƣờng đƣợc dùng trừ sâu ăn lá, sâu chích
hút hại củ cải đƣờng, cây ăn quả và cây rừng ở liều lƣợng 2-4 kg/ha, nồng độ 0,7-1 %.
1.3. Thực trạng ô nhiễm thuốc BVTV (POP) ở nƣớc ta
Nƣớc 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 trƣớc,
thậm chí trƣớc 1975 trong thời chiến tranh. Đấy là nơi tập kết, là kho bảo quản lƣu cất

của địa phƣơng. Một số điểm do lâu ngày bị xuống cấp, kho bị hƣ hại, gió bão ngập lụt
lâu ngày làm phát tán thuốc BVTV POP ra xung quanh, vào khu dân cƣ. Có nơi thấm
vào nguồn nƣớc sinh hoạt ảnh hƣởng đến nhiều ngƣời.
Nghệ An có đến hàng trăm điểm, điển hình là Hòn Trơ Diễn Châu Nghệ An, Kim
Liên, Nam Đàn Nghệ An. Kho thuốc BVTV tại xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu Nghệ
An, địa điểm Hòn Trơ là một trong 913 điểm tồn lƣu thuốc BVTV trên địa bàn tỉnh
Nghệ An. Tồn tại hàng chục năm nay, kho thuốc đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi
trƣờng ảnh hƣởng đến đời sống dân sinh của ngƣời dân. Đã có nhiều ngƣời chết vì ung
K37C- CN Hóa

13

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


thƣ, đặc biệt là trong xóm cuối nguồn nƣớc. Nơi đây trở thành điểm nóng, đƣợc quan
tâm nghiên cứu khảo sát và đƣa vào danh mục những điểm sẽ đƣợc xử lý môi trƣờng
đầu tiên của cả nƣớc.
Hiện nay, tỉnh Thái Bình còn 291 kho thuốc BVTV tồn lƣu, với diện tích 52.366
m2; trong đó diện tích có mức độ ô nhiễm rất nặng là: 5.728 m2, ô nhiễm nặng: 8.693
m2 cần phải xử lý [11].
Vĩnh Phúc đã có những bƣớc đi đầu tiên điều tra khảo sát và đánh giá thực trạng ô
nhiễm tồn lƣu thuốc BVTV. Theo nhiều kết quả nghiên cứu thống kê đã công bố, tình
trạng dƣ lƣợng thuốc BVTV nói chung và thuốc BVTV khó phân hủy nói riêng xảy ra
khá phức tạp ở nhiều vùng trong tỉnh. Kết quả phân tích cho thấy: Dƣ lƣợng thuốc
BVTV trong đất trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc nói chung đều vƣợt quá mức cho phép từ
10 – 15%; trong đó huyện Mê Linh vƣợt trên 18%, Yên Lạc, Vĩnh Tƣờng vƣợt trên
20%. Thuốc BVTV họ chlor là loại thuốc khó phân hủy, tồn tại rất lâu trong môi
trƣờng đất nhƣng đã phát hiện có trong 10 mẫu, chiếm 23,03%.
Môi trƣờng đất bị ô nhiễm thuốc BVTV và có xu hƣớng thoái hoá nhanh, chủ yếu

tại các huyện đang chuyển đổi mạnh cơ cấu cây trồng (từ trồng lúa sang trồng hoa và
rau xuất khẩu, chăn nuôi gia súc gia cầm với quy mô lớn) nhƣ huyện Mê Linh (các xã
Mê Linh, Văn Khê, Tiền Phong, Thanh Lâm), huyện Yên Lạc (thị trấn Yên Lạc, xã
Đồng Cƣơng, Đồng Văn), Vĩnh Tƣờng (Thổ Tang, Đại Đồng).
Thuốc BVTV là con dao hai lƣỡi, 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. Ngƣợc lại, nếu ỷ lại vào thuốc
BVTV, dùng không đúng kỹ thuật sẽ để lại những hậu quả tai hại trƣớc mắt và lâu dài.
Trong quá trình sử dụng thuốc BVTV và phân bón hóa học, một lƣợng đáng kể thuốc
và phân không đƣợc cây trồng tiếp nhận đƣợc xả thẳng ra môi trƣờng thông qua các
kênh, sông trục tiêu của hai hệ thống thủy lợi Bắc và Nam, gây ô nhiễm môi trƣờng
mặt nƣớc, đất; cùng với đó hầu hết lƣợng vỏ bao thuốc BVTV chƣa đƣợc thu gom xử
lý hợp vệ sinh, xả trực tiếp ra môi trƣờng.
K37C- CN Hóa

14

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


Với mức độ lạm dụng phân bón, thuốc BVTV tràn lan nhƣ hiện nay và việc tùy
tiện xả chất thải chƣa 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 trƣớc 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 trƣờng; gắn với trách nhiệm của mọi tổ
chức, cá nhân và mọi ngƣời dân theo nguyên tắc “mình vì mọi ngƣời, mọi ngƣời vì
mình”. Những năm qua, mặc dù chính quyền địa phƣơng, cũng nhƣ cán bộ nông
nghiệp đã tích cực tuyên truyền, phổ biến về tác hại của việc sử dụng thuốc BVTV
không đúng kỹ thuật. Thế nhƣng, một bộ phận bà con nông dân vẫn đơn giản nghĩ vỏ
chai, túi đựng thuốc BVTV là một loại rác thải thông thƣờng, không có hại nên việc

vứt bỏ chúng ở đâu cũng không quan trọng.
Trong chƣơng trình mục tiêu quốc gia khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi trƣờng,
hàng năm nƣớc ta luôn dành nguồn kinh phí để khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi
trƣờng do thuốc BVTV tồn lƣu. Tuy nhiên, nguồn kinh phí vẫn còn hạn chế.
1.4 . Phƣơng pháp xử lý phục hồi đất ô nhiễm POP ([25])
Các nhà khoa học trên thế giới đã cảnh báo rằng: cùng với ô nhiễm nguồn nƣớc, ô
nhiễm không khí thì ô nhiễm đất đai cũng là vấn đề đáng báo động hiện nay, đặc biệt
trong việc sử dụng nông dƣợc và phân bón hóa học. Ô nhiễm đất không những ảnh
hƣởng xấu tới nông nghiệp và chất lƣợng nông sản, mà còn thông qua lƣơng thực, rau
quả... ảnh hƣởng gián tiếp tới sức khỏe con ngƣời và động vật.
Sử dụng hóa chất BVTV không hợp lí gây ô nhiễm môi trƣờng và mức độ ô nhiễm tùy
theo dƣ lƣợng trong đất, nƣớc, không khí. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều biện pháp
khác nhau đƣợc nghiên cứu và sử dụng để xử lý các đối tƣợng nhiễm hóa chất BVTV
cũng nhƣ tiêu hủy chúng. Những biện pháp đƣợc sử dụng chủ yếu là:
+ Phá hủy bằng tia cực tím (hoặc bằng ánh sáng mặt trời)
+ Phá hủy bằng tia sóng Plasma
+ Phá hủy bằng ozon/UV
+ Ôxi hóa bằng không khí ƣớt
K37C- CN Hóa

15

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2


+ Ôxi hóa bằng nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy)
+ Phân hủy bằng công nghệ sinh học
+ Phƣơng pháp tách chiết.
Ngoài ra còn một số phƣơng pháp khác cũng đƣợc vận dụng để xử lý thuốc BVTV
còn tồn lƣu trong đất.

1.4.1. Phân hủy bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời [18]
Các phản ứng phân hủy bằng tia cực tím (UV), bằng ánh sáng mặt trời thƣờng 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 Cl bằng nhóm phenyl
hoặc nhóm hidroxyl và giảm độ độc của hoạt chất.
Ƣu điểm của phƣơng pháp này là hiệu suất xử lý cao, chi phí cho xử lý thấp, rác
thải an toàn ngoài môi trƣờng. Tuy nhiên, nhƣợc điểm của phƣơng 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 đƣợc tia UV 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 phƣơng
pháp này ít đƣợc sử dụng và đặc biệt trong công nghệ xử lý hiện trƣờng.
1.4.2. Phá hủy bằng vi sóng plasma [18]
Phƣơng pháp này đƣợc tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt. Chất hữu cơ đƣợc
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 SO2, CO2, HPO24 , Cl2, Br2… (sản phẩm tạo ra phụ
thuộc vào bản chất thuốc BVTV).
Ví dụ: Malathion bị phá hủy nhƣ sau:
Plasma + C10H19OPS2  15O2 + 10CO2 + 9H2O + HPO24
Kết quả thực nghiệm theo phƣơng pháp trên một số loại thuốc BVTV đã phá hủy
đến 99% (với tốc độ từ 1,8 đến 3 kg/h).

K37C- CN Hóa

16

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2