Khoá luận tốt nghiệp 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)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

so«ể*£Dl<*V0s

NGUYỄN HẠNH NGUYÊN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA
TỐC Đ ộ 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


TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

NGUYỄN HẠNH NGUYÊN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA
TỐC Đ ộ CHIẾT ĐẾN HIỆU QUẢ CHIÉT
RỬA ĐẤT Ô NHIỄM THUỐC BẢO VỆ
THỰC VẬT KHÓ PHÂN HỦY (POP)
•

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

Ngưòi hưóng dẫn khoa học
TS. DƯƠNG QUANG HUẤN

HÀ N Ộ I-2 0 1 5


LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành
tới TS. Dương Quang Huấn đã định hướng và hướng 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 Họp
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 trường Đại học Sư 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 người 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

Trường 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 được trích dẫn cụ thể nguồn
sử dụng.
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2015
Sinh Viên

Nguyễn Hạnh Nguyên

K37C- CN Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tà i..................................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu.............................................................................................................. 1
3. Nhiệm vụ nghiên cứ u............................................................................................................ 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..............................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về thuốc bảo vệ thực v ậ t.............................................................................. 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 h ủ y .........................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 nước ta................................................. 13

1.4. Phương 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

Trường ĐHSP Hà Nội 2


1.4.3. Phương pháp ozon h ó a /u v [18].................................................................................. 17
1.4.4. Phương pháp oxi hóa bằng không khí ướt [18]..........................................................17
1.4.5. Phương pháp oxi hóa ở nhiệt độ cao [18]...................................................................17
1.4.6. Phương pháp xử lý tồn dư hóa chất BVTV bằng phân hủy sinh học [1 8 ]............ 18
1.4.7. Phương pháp tách chiết [15].........................................................................................20
1.4.8. Một số phương pháp khác [20]...................................................................................20
C H Ư Ơ N G 2. TH Ự C N G H IỆ M VÀ P H Ư Ơ N G PH Á P N G H IÊ N c ứ u
2.1. Thực nghiệm ...................................................................................................................... 21
2.1.1. Nguyên liệu, hóa ch ất.................................................................................................... 21
2.1.2. Dụng c ụ ............................................................................................................................21
2.1.3. An toàn thí nghiệm .........................................................................................................21
2.1.4. Tiến hành thí nghiệm ..................................................................................................... 21
2.2.

Phương pháp nghiên cứ u ...............................................................................................24

2.2.1. Sắc ký cột [19]................................................................................................................ 24
2.2.2. Rửa trôi [4]......................................................................................................................25
2.2.3. Phương pháp tách ch iế t................................................................................................ 27
2.2.4. Sắc ký khí ghép khối phố (GC/MS-Gas Chromatography Mass Spectom etry)....
.............................................. ........................................................ ................... ................... ....28
2.2.5. Phương pháp vẽ đồ thị o rig in ...................................................................................... 33
CHƯƠNG 3. KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ket quả chiết rửa đất....................................................................................................... 34

3.2. Màu của dung dịch sau khi chiết................................................................................... 35
3.3. Phổ đồ sắc k í.....................................................................................................................36
3.4. Ket quả phân tích hàm lượng POP( pp b ).....................................................................37
3.4.1. Mầu 1: E25 ngâm dung môi trong đất 2 giờ, tốc độ chiết 5 giọt/phút.................. 37
3.4.2. Mầu 2: E255 ngâm dung môi trong đất 5 giờ, tốc độ chiết 10 giọt/phút...............38
3.4.3. Mầu 3: D l-25 ngâm dung môi trong đất 30 phút, tốc độ chiết 10 giọư p h ú t......39
3.5. Số lần chiết và tốc độ chiết khác nhau........................................................................... 39

K37C- CN Hóa

Trường 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 lượng BHC trong các lần chiết.......................................................................... 43
3.5.5. Hàm lượng DDD trong các lần chiết......................................................................... 44
3.5.6. Hàm lượng DDE trong các lần chiết...........................................................................45
3.5.7. Hàm lượng DDT trong các lần chiết.......................................................................... 46
3.5.8. Hàm lượng POP tổng đã chiết đư ợ c.......................................................................... 47
3.5.9. Hiệu suất của quá trình chiết rửa (H % ).....................................................................48
KẾT LUẬN............................................................................................................................. 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................51

K37C- CN Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2

DANH MỤC CHỮ VIÉT TẮT

BVTV

Bảo vệ Thực vật

BHC

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

DDD

Dichlorodiphenyldichloroethane

DDE

Dichlorodiphenyldichloroethylene

DDT

Dichlorodiphenyltrichloroethane

DDTtong

Tổng lượng các hợp chất có liên qua đến DDT

EDTA

Ethylenediamimnetetraacetic acid

FC

Flash chromatography

HCB

Hexaclobenzen

LD50(chuột)

Liều lượng 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

Trường ĐHSP Hà Nội 2


PHỤ LỤC

Hình 2.1: Bộ dụng cụ thí nghiêm.
Hình 2.2: Săc đô của săc ký khí
Hình 2.3: Mass-spectrum
Hình 2.4: Mô tả kết quả của phân tích qua hệ thong sắc ký khí khối phố 3D
Hình 3.2. Giản đồ sắc kỉ đặc trưng ТВ VTV
Hình 3.3. Sự phụ thuộc hàm lượng POP chiết được vào tốc độ chiết, lần chiết 1 (100
mỉ dung môi thứnhât)
Hình 3.4. Sự phụ thuộc hàm lượng POP chỉêt được vào tôc độ chiêt, lân chỉêt 2 (100
ml dung môi thứ hai)
Hình 3.5. Sự phụ thuộc hàm lượng POP chỉêt được vào tôc độ chiêt, lân chỉêt 3 (100
ml dung môi thứ ba)
Hình 3.6. Hàm lượng в н е trong các lần chiết
Hình 3.7. Hàm lượng DDD trong các lân chỉêt
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 tong chiết được trong cả quá trình
Hình 3.11. Hiệu suất chiết rửa đất

K37C- CN Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2


MỎ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài
Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp, với khí hậu nhiệt đới nóng ấm gió mùa rất
thuận lợi cho sự phát triên của cây trồng nhưng cũng rất thuận lợi cho sự phát sinh,
phát triến 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 bảo vệ thực vật là yếu tố rất quan trọng đế đảm
bảo an toàn an ninh lương thực cho loài người.
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 như 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 dư của thuốc BVTV, thuốc trừ sâu ngấm vào đất, di chuyển vào nước
ngầm gây ô nhiễm ở nước ta hiện nay đều thuộc loại khó phân hủy (POP), có tác hại
cực kì 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.
Để khắc phục tình trạng trên, em đã chọn nghiên cứu đề tài “ Nghiên cún ảnh
hưởng của tốc độ chiết đến hiệu quả chiết rửa đất ô nhiễm thuốc bảo yệ thực vật
khó phân hủy (POP)” với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu cách xử lí phân hủy, phục
hồi đất và nguồn nước ô nhiễm trả lại môi trường xanh cho sinh hoạt và sản xuất nông
nghiệp.
2. Mục đích nghiên cún
+ Xử lí đất nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật POP còn tồn lưu trong đất, làm sạch đất
ở những nơi bị ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật.

K37C- CN Hóa

1

Trường ĐHSP Hà Nội 2

+ Tìm ra phương pháp tối ưu 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 trường.
+ 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 cún
Nghiên cứu tài liệu về vấn đề ô nhiễm thuốc BVTV và các phương pháp xử lí
thuốc BVTV tồn dư 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 phương pháp chiết nước với dung môi.
Phân tích, đánh giá kết quả mẫu đất và mẫu nước 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 trường.
Ta có thể áp dụng phương pháp nghiên cứu trong khóa luận triển khai vào thực tế
để xử lí tại chỗ các điểm bị ô nhiễm thuốc BVTV tồn dư trong đất với chi phí thấp và
đạt hiệu quả tốt.

K37C- CN Hóa

2

Trường ĐHSP Hà Nội 2

CHƯƠNG 1: TỎNG QUAN

1.1. Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật
1.1.1. Định nghĩa
Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) hay nông dược là những chất độc có nguồn gốc từ
thiên nhiên hay hóa chất tống hợp được dùng đê 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 ,1 0 ]

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 BVTV có nguồn gốc khác nhau thì
tính độc và khả năng gây độc khác nhau:
/. 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 trưởng,

- Thuốc

trừ ốc,

- Thuốc trò chuột.

1.1.2.2. Phân loại theo gốc hóa học [3, 10]
- Nhóm thuốc thảo mộc: có độ độc cấp tính cao nhưng mau phân hủy trong môi
trường.
- Nhóm clo hữu cơ: DDT,

666

... nhóm này có độ độc cấp tính tương đối thấp

nhung tồn lim lâu trong cơ thể người, động vật và môi trường, gây
độc mãn tính nên nhiều sản phâm 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 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
K37C- CN Hóa

3

Trường ĐHSP Hà Nội 2


thuốc tương đối rẻ tiền, hiệu lực cao, độ độc cấp tính tương đối cao, khả năng phân hủy
tương tự nhóm lân hữu cơ.
- Nhóm Pyrethoiđe (Cúc tống hợp): decis, sherpa, sumicidine, nhóm này dễ bay
hơi và tương đối mau phân hủy trong môi trường và cơ thể người.
- Các họp chất pheromone: Là nhũng 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 trưởng côn
trùng (nomolt, applaud...): 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 tuối lớn hoặc ép buộc
chúng phải trưởng thành từ rất sớm: Rất ít độc với người và môi trường.
- Nhóm thuốc trù’ sâu vi sinh (dipel, thuricide, xentari, N PV ...): 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 phâm từ dầu
mỏ được dùng làm thuốc trừ sâu.
1.2. Đặc điếm, 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 chat. POP thường 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. Dần
xuất clo - nhân thơm (benzen) vòng còn bền và on định hơn.
POP có độ tan trong nước rất thấp, độ hòa tan trong dầu mỡ cao, dẫn đến xu hướng
của họ đế vượt 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 nước ta có nguồn gốc gần như
hoàn toàn từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp.
Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ thường là họp chất dễ bay hơi, phát tán vào
không khí, có thể được phân tán xa nguồn ô nhiễm trên một khoảng cách lớn trong khí

quyên. Bay hơi có thê xảy ra từ bề mặt lá cây và đất sau khi áp dụng các chất ô nhiễm
hữu cơ khó phân hủy được sử dụng làm thuốc trà sâu.
Do độ bền hóa học cao nên POP có khả năng chống lại các quá trình phân hủy hóa

K37C- CN Hóa

4

Trường 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 hướng tích lũy trong các sinh vật. Đường ô nhiễm đối với sinh vật có
thể do tiếp xúc, do nước uống, không khí, đặc biệt có thể thông qua chuỗi dinh dưỡng thức ăn [1, 5].
1.2.1. DDT (dỉclodỉphenyltricloetan) [2, 9 ,1 3 ,1 6 ]
DDT là tổng hợp của 3 dạng là p,p '-DDT (85%), o,p '-DDT (15%) và
0,0 '-DDT (lượng vết). DDT là một hóa chất hữu cơ khó phân hủy phổ biến nhất được
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 nước nó
được sử dụng liên tục trong nhiều năm để diệt muỗi, hạn chế sốt rét.
Công thức hóa học của DDT: C14H9CI15
Tên hóa học: l,l,l-triclo-2,2-bis(/?-clorophenyl)etan
Dạng chế phẩm thường 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 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) =113 mg/kg; thuốc có khả năng tích lũy trong cơ thể người
và động vật nhất là 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 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

Trường ĐHSP Hà Nội 2


Phổ phòng trị: rộng với tác dụng vị độc và tiếp xúc, thuốc trị được rất nhiều loại
sâu hại sống không ân náu, nhất là các loài nhai gặm trên nhiều loài cây trồng khác
nhau.
1.2.2. HCB (hexaclobenzen) [2, 9]
HCB được dùng để diệt nấm hại cây lương thực, bảo vệ hạt giống. Đây cũng là
một phụ phấm 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: C 6C16
Tên hóa học của HCB: Hexaclobenzen
Cấu tạo phân tử của HCB:
C1

C1

Tính chất: HCB là bột hoặc tinh thể, không màu hoặc trắng không tan trong nước, tan
trong bezen và etanol sôi. Tnc = 231° c, ts = 3 2 2 ° 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 úng mũi họng, đường hô hấp và mắt. HCB được tích lũy trong mỡ cơ thể, nó gây
trở ngại cho sự chuyên 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 tiêu 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.

K37C- CN Hóa

6

Trường ĐHSP Hà Nội 2


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.
1.2.3. Aldrin [2, 9 ,1 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-hexahydro-exo-l,4-endo5,8-dimetylennaphtalin
Aldrin được sản xuất từ hexachlorocyclopentadiene và norbornadiene trong phản

ứng Diels-Alder:
C1
Dìels-Alder

Cấu tạo phân tử của aldrin:

.Cl

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 tương đối nhanh nhưng không lâu dài; khi phun
thuốc lên đất tác dụng trừ sâu kéo dài nhiều ngày.

K37C- CN Hóa

7

Trường ĐHSP Hà Nội 2


1.2.4. Dieldrin [2, 9]
Dieldrin được sử dụng chủ yếu đế diệt mối và các loại sâu hại cây họ vải, kiêm
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 , 1 0 , 1 0 -hexaclo- 6 ,7 -epoxy- 1 ,4 ,4

a,5 ,6 ,7 ,8 ,8 a-

octahydro-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 LD 50 (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 trường nước và cồn metylic, tan trong một số dung môi hữu cơ khác.
Endrin có đặc tính sinh lý, hóa học tương tự dieldrin. Tính độc của endrin khá cao,
LD 50 (chuột) = 7-35 mg/kg.
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 ]o x ire n e
Công thức hóa học của endrin: Ci 2H 8Cl60

K37C- CN Hóa

8

Trường ĐHSP Hà Nội 2


cấu tạo phân tử của endrin:

Khối lượng phân tử của endrin: 380,90932 g/mol
1.2.6. Heptaclo [2, 9]
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.
Công thức hóa học của heptaclo: C 10H 15CI 17

Tên

hóa

học

của

heptaclo:

1 ,4 ,5 ,6 ,7 , 8 , 8 -heptaclo- 3 a,4 ,7 ,7 a-tetrahyđro- 4 ,7

-

metyleninden
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 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. Với 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 hon HCB.
1.2.7. Chlordane [2, 9]
Chlordane được sử dụng rộng rãi để diệt mối và trừ sâu diện rộng trong nông
nghiệp.
K37C- CN Hóa

9

Trường ĐHSP Hà Nội 2


Công thức hóa học của chlordane: C K)H6C18
Công thức cấu tạo của chlordane:
,CI
Cl

Cl

Cl

Cl

Chlordane là một chất lỏng sánh như dầu, không màu hoặc màu nâu nhạt, không
tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ.
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.
1.2.8. BHC (benzenhexaclorit) [2, 9]
Tên gọi: Lindaíbr 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:

C1

C1

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.

K37C- CN Hóa

10

Trường ĐHSP Hà Nội 2


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 trong 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. Neu thuốc có nhiều tạp chất, nó có thê ảnh
hưởng đến hương 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 thường gặp của MP: 50ND; 1,5BR.
Tên hóa học của MP:

0 ,0

-đimetyl-0 -(/7-nitrophenol)thiophosphat

Công thức hóa học của MP: Ci 0Hi 4NO5PS
Cấu tạo phân tử của MP:

Tính chất vật lý: hoạt chất tinh khiết không màu, nóng chảy ở 35-36°C , dễ bay hơi
nhất là khi ở nhiệt độ môi trường cao, ít tan trong nước, tan tốt trong nhiều dung môi
hữu cơ.
Tính chất hóa học: thủy phân yếu trong môi trường axit và trung tính, thủy phân
mạnh trong môi truờng kiềm. Sản phấm cuối cùng của sự phân hủy là H3PO4 và H 2S.
De bị ánh sáng và nhiệt độ phân hủy.
Tính độc: LD50 (chuột) = 25-50 mg/kg, độ độc cấp tính cao nhưng không tích lũy
trong cơ thể người và động vật. An toàn đối với cây trồng ở liều lượng 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 suníit
Cấu tạo phân tử của thiodan:
K37C- CN Hóa

11

Trường ĐHSP Hà Nội 2


C1

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: 0,0-dimetyl-S-(N-methylcarbamidomethyl)dithio-phosphat
Công thức hóa học của bian: C 5H I2N 0 3PS 2
Dạng chế phẩm thường gặp: 20BTN, 3BR, 40ND, 50ND.
Cấu tạo phân tử của bian:

s
11

o
11

(C H 3 0 ) 2 - P - S - C H 2- C - N H - C H 3
Tính chất vật lý: dạng tinh khiết là những tinh thê màu trắng, dạng kỹ nghệ là một
chất dễ tan trong dung môi hữu cơ, tan khá nhiều trong nước 39g/lit. Độ bay hơi không
đáng kể (0,107 mg/m 3 ở 20° C). Nhiệt phân sẽ tạo thành 0,S-dimethyl-S-(N-methyl
carbamidomethyl)dithiophosphat.
Tính chất hóa học: Khá bền trong môi trường axit, phân hủy nhanh trong môi
trường 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, nhưng độ độc đối với động vật mới nở tăng lên rất nhiều.
O-rogor = 0,0-dim ethyl-S-(N -methylcarbamidomethyl)thiophosphat
Tính độc: LD 50 (chuột) = 250-285 mg/kg. Trong tế bào thực vật thuốc bị chuyển
hóa cuối cùng tạo thành H 3PO 4 .

K37C- CN Hóa

12

Trường 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
được nhiều loại thuốc trừ sâu khác nhau: Toxaphen, polyclopylen. Các thuốc trừ sâu
tecpen clo hóa không được dùng rộng rãi trong phòng sâu hại như những thuốc khác.
Một trong nhũng nguyên nhân chính là do nguyên liệu (dầu thông) thường được dùng
điều chế nhũng sản phẩm quý hơn, có giá trị kinh tế cao hon (hương liệu, dung môi của
nhựa, sơn,...). Một số thuốc thông dụng:
Toxaphen
Công thức hóa học: CioH45Cli 8
Là thuốc vị độc và tiếp xúc. 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. Thuốc
có độ độc cấp tính cao với người, gia súc, 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 chuột, dưa b ở ,...
Polyclopynen
Chế phẩm polyclopynen 65ND, 20ND thường được dùng trừ sâu ăn lá, sâu chích
hút hại củ cải đường, cây ăn quả và cây rừng ở liều lượng 2-4 kg/ha, nồng độ 0,7-1 %.
1.3. Thực trạng ô nhiễm thuốc BVTV (POP) ở nước ta
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.
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 lưu thuốc BVTV trên địa bàn tỉnh
Nghệ An. Tồn tại hàng chục năm nay, kho thuốc đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi
trường ảnh hưởng đến đời sống dân sinh của người dân. Đã có nhiều người chết vì ung

K37C- CN Hóa

13

Trường ĐHSP Hà Nội 2


thư, đặc biệt là trong xóm cuối nguồn nước. Nơi đây trở thành 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.
Hiện nay, tỉnh Thái Bình còn 291 kho thuốc BVTV tồn lưu, 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
m 2 cần phải xử lý [ 1 1 ].
Vĩnh Phúc đã có những bước đi đầu tiên điều tra 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 BVTV nói chung và thuốc BVTV khó phân hủy nói riêng xảy ra
khá phức tạp ở nhiều vùng trong tỉnh. Ket quả phân tích cho thấy: Dư lượng thuốc
BVTV trong đất trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc nói chung đều vượt quá mức cho phép từ
10 - 15%; trong đó huyện Mê Linh vượt trên 18%, Yên Lạc, Vĩnh Tường 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 trồng lúa sang trồng hoa và
rau xuất khấu, chăn nuôi gia súc gia cầm với quy mô lớn) như huyện Mê Linh (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 thê 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 kê 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 trục tiếp ra môi trường.

K37C- CN Hóa

14

Trường ĐHSP Hà Nội 2


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 thê phát triến nền nông nghiệp ốn định, bền
vững. Vì vậy, đế phát triến nông nghiệp, nông thôn, phải giải quyết hàng loạt mâu
thuẫn giữa lợi ích trước mắt, lâu dài và đặt trong tống 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”. Những năm qua, mặc dù chính quyền địa phương, cũng như cán bộ nông
nghiệp đã tích cực tuyên truyền, phố biến về tác hại của việc sử dụng thuốc BVTV
không đúng kỹ thuật. Thế nhung, một bộ phận bà con nông dân vẫn đơn giản nghĩ vỏ
chai, túi đựng thuốc BVTV là một loại rác thải thông thường, không có hại nên việc
vứt bỏ chúng ở đâu cũng không quan trọng.
Trong chương trình mục tiêu quốc gia khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi trường,
hàng năm nước ta luôn dành nguồn kinh phí để khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi
trường do thuốc BVTV tồn lun. Tuy nhiên, nguồn kinh phí vẫn còn hạn chế.

1.4 . Phương 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 nước, 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 dược và phân bón hóa học. Ô nhiễm đất không những ảnh
hưởng xấu tới nông nghiệp và chất lượng nông sản, mà còn thông qua lương thực, rau
quả... ảnh hưởng gián tiếp tới sức khỏe con người và động vật.
Sử dụng hóa chất BVTV không hợp lí gây ô nhiễm môi trường và mức độ ô nhiễm tùy
theo dư lượng trong đất, nước, không khí. Hiện nay trên thế giới 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
+ Phá hủy bằng ozon/UV
+ Ôxi hóa bằng không khí ướt

K37C- CN Hóa

15

Trường ĐHSP Hà Nội 2


+ Ôxi hóa bằng nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy)
+ Phân hủy bằng công nghệ sinh học
+ Phương pháp tách chiết.
Ngoài ra còn một số phương pháp khác cũng được vận dụng để xử lý thuốc BVTV
còn tồn lưu 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 thường làm
gãy mạch vòng hoặc gãy các mối liên kết giữa clo và cacbon hoặc nguyên tố khác

trong cấu tróc 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 điếm 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 nia có nồng độ đậm đặc. Neu áp
dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trục tiếp được 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 phương
pháp này ít được sử dụng và đặc biệt trong công nghệ xử lý hiện trường.
1.4.2. Phá hủy bằng vi sóng plasma [18]
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 PO 4' , Cl2, Br2. .. (sản phẩm tạo ra phụ
thuộc vào bản chất thuốc BVTV).
Ví dụ: Malathion bị phá hủy như sau:
Plasma + C 10H 19OPS 2

1502+ 10C 0 2 + 9H20 + H P O ^

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).

K37C- CN Hóa

16

Trường ĐHSP Hà Nội 2