ảnh hưởng của iprobenfos lên hoạt tính enzyme cholinesterase ở cá chép (cyprinus carpio) trong ruộng lúa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

HỒ VŨ KHANH

Luận văn tốt nghiệp Đại học
Chuyên ngành Khoa học Môi trường

ẢNH HƯỞNG CỦA IPROBENFOS LÊN HOẠT TÍNH
ENZYME CHOLINESTERASE Ở CÁ CHÉP
(Cyprinus carpio) TRONG RUỘNG LÚA

Cán bộ hướng dẫn: Trần Sỹ Nam

Cần Thơ, 2014


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

HỒ VŨ KHANH

Luận văn tốt nghiệp Đại học
Chuyên ngành Khoa học Môi trường

ẢNH HƯỞNG CỦA IPROBENFOS LÊN HOẠT TÍNH
ENZYME CHOLINESTERASE Ở CÁ CHÉP
(Cyprinus carpio) TRONG RUỘNG LÚA

Cán bộ hướng dẫn: Trần Sỹ Nam

Cần Thơ, 2014
i


PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG
Luận văn kèm theo sau đây với tên đề tài “Ảnh hưởng của Iprobenfos lên
hoạt tính enzyme cholinesterase ở cá chép (Cyprinus carpio) trong ruộng lúa” do
sinh viên Hồ Vũ Khanh thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn
thông qua.
Cần Thơ, ngày… tháng … năm 2014
Cán bộ phản biện

Cán bộ phản biện

Ths. DƯƠNG TRÍ DŨNG

TS. NGUYỄN XUÂN LỘC
Cán bộ hướng dẫn

Ths. TRẦN SỸ NAM

ii


LỜI CẢM TẠ
Tôi xin trân trọng và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Ths. TRẦN SỸ
NAM và PGs. Ts NGUYỄN VĂN CÔNG đã tận tình hướng dẫn khoa học, giúp đỡ
và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành nghiên cứu này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô trong hội đồng phản biện đã có những
những nhận xét và góp ý quý báu cho bài luận văn của tôi được hoàn chỉnh hơn.

Tôi xin trân trọng cảm ơn bộ môn Khoa học môi trường Khoa Môi trường và
Tài nguyên thiên nhiên hỗ trợ cho tôi có điều kiện và dụng cụ để thực hiện đề tài
nghiên cứu của mình.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình và bạn bè tôi trong
suốt thời gian làm luận văn đã luôn động viên và giúp đỡ tôi rất nhiệt tình.
Xin trân trọng!
Cần Thơ ngày … tháng … năm 2014
Người viết

HỒ VŨ KHANH

iii


TÓM LƯỢC
Nghiên cứu Ảnh hưởng của Iprobenfos lên hoạt tính enzyme cholinesterase ở
cá Chép (Cyprinus carpio) trong ruộng lúa được triển khai trong 14 ngày khi lúa
được 45 ngày tuổi gồm 3 nghiệm thức (Đối chứng, trên ruộng và mương bao). Mỗi
nghiệm thức bố trí lặp lại 3 lần, mỗi lần lặp lại bố trí 30 cá Chép trong một lồng.
Hoạt tính ChE của cá được thu trước khi phun, 1, 3, 5, 7 và 14 ngày sau khi phun
Iprobenfos. Nồng độ Iprobenfos được thu ở thời điểm trước khi phun, 1, 3, 7 và 14
ngày sau khi phun. Kết quả cho thấy nồng độ Iprobenfos cao nhất ở trên ruộng vào
thời điểm 1 giờ với nồng độ 519 g/L, sau đó giảm xuống 272 g/L sau 1 ngày
phun và giảm xuống gần ngưỡng phát hiện sau 14 ngày phun. Sau 1 ngày phun
thuốc nồng độ Iprobenfos ở mương cao nhất là 173 g/L và có xu hướng cân bằng
nồng độ giữa ruộng và mương bao và khác biệt không có ý nghĩa giữa ruộng và
mương bao (p>0,05) sau 1 ngày. Iprobenfos phân hủy chậm sau 14 ngày vẫn còn
phát hiện ở ruộng và mương bao. Trong suốt thời gian thí nghiệm, nồng độ
Iprobenfos không gây chết cá Chép nhưng gây ức chế ChE. Hoạt tính ChE thấp nhất
sau 1 ngày phun với tỷ lệ ức chế 19,2%. ChE phục hồi còn ức chế 11,3% sau 3 ngày

phun. Sau 1 ngày và 3 ngày phun thì tỷ lệ ức chế ChE khác biệt có ý nghĩa so với
đối chứng và trước khi phun (p<0,05) nhưng không còn khác biệt có ý nghĩa sau 5
ngày phun thuốc (p>0,05). Sau khi phun ChE của cá Chép ở mương bao không khác
biệt có ý nghĩa so với đối chứng và trước khi phun (p>0,05). Qua các kết quả trên
cho thấy sử dụng Iprobenfos cho lúa ít ảnh hưởng đến cá Chép. Để cá Chép không
bị ảnh hưởng bởi Iprobenfos sau khi phun nông dân cần giữ mực nước cao trong
mương bao có thể làm giảm tác động của thuốc khi phun.
Từ khóa: Cyprinus carpio , Iprobenfos, ChE, LC50, thuốc BVTV, tỷ lệ ức
chế ChE.

iv


MỤC LỤC
PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG ................................................................................ ii
LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................ iii
TÓM LƯỢC ........................................................................................................................iv
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT.............................................................................................vii
DANH SÁCH HÌNH .......................................................................................................... viii
DANH SÁCH BẢNG...........................................................................................................ix

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 3
2.1 Giới thiệu về cá Chép ....................................................................................... 3
2.2 Tình hình nuôi cá trên ruộng lúa ở ĐBSCL...................................................... 3
2.3 Các mô hình nuôi cá trên ruộng lúa ở ĐBSCL ................................................. 4
2.3.1. Mô hình 1 lúa và 1 cá ................................................................................ 4
2.3.2 Mô hình 2 vụ lúa và 1 vụ cá ....................................................................... 5
2.4 Tổng quan về thuốc BVTV ............................................................................... 5
2.4.1 Khái niệm ................................................................................................... 5

2.4.2 Phân loại thuốc BVTV ............................................................................... 5
2.5 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ....................................................................... 7
2.5.1 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam ............................................. 7
2.5.2 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở ĐBSCL ............................................... 9
2.6 Đặc điểm của hoạt chất Iprobenfos .................................................................. 9
2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của thuốc BVTV và thời gian tồn lưu
thuốc BVTV .......................................................................................................... 10
2.7.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của thuốc BVTV ............................ 10
2.7.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến thời gian tồn lưu của thuốc BVTV ........... 12
2.8 Đánh dấu sinh học và tiêu chí chọn lựa dấu hiệu sinh học để quan trắc môi
trường .................................................................................................................... 13
2.8.1 Khái niệm ................................................................................................. 13
2.8.2 Tiêu chí chọn lựa biomarker để quan trắc môi trường ............................. 14
2.9 Cholinesterase (ChE) ...................................................................................... 14
2.9.1 Sơ lược về ChE ........................................................................................ 14
2.9.2 Tính nhạy cảm của ChE đối với thuốc BVTV gốc lân hữu cơ ................ 15
2.9.3 Những yếu tố khác ảnh hưởng đến tính nhạy cảm của ChE .................... 16
2.9.4 Những nghiên cứu ảnh hưởng của thuốc BVTV tác động lên hoạt tính
ChE .................................................................................................................... 17
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 19
2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................................... 19
2.2 Phương tiện thiết bị và hóa chất nghiên cứu................................................... 19
v


2.2.1 Dụng cụ, thiết bị chính ............................................................................. 19
2.2.2 Hóa chất thí nghiệm ................................................................................. 20
2.2.3 Sinh vật thí nghiệm .................................................................................. 21
3.3 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 22
3.3.1 Bố trí thí nghiệm ...................................................................................... 22

3.3.2 Cách lấy mẫu não ..................................................................................... 24
3.3.3 Phân tích ChE ........................................................................................... 24
3.3.4 Phương pháp phân tích tồn dư Iprobenfos trong nước ............................ 25
3.3.5 Tính và xử lý kết quả .......................................................................................... 27
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 29
4.1 Nhiệt độ, pH, DO và mực nước trong thời gian thí nghiệm ...................................... 29
4.1.1 Biến động nhiệt độ (T0) ...................................................................................... 29
4.1.2 Biến động oxy hòa tan (DO)............................................................................... 30
4.1.3 Biến động pH ...................................................................................................... 32
4.1.3 Biến động mực nước........................................................................................... 32
4.2 Nồng độ Iprobenfos trong nước thu ở các ruộng nghiên cứu .................................... 33
4.3 Hoạt tính ChE ở cá Chép trong thời gian thí nghiệm trên ruộng .............................. 36
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 41
5.1 Kết luận ..................................................................................................................... 41
5.2 Kiến nghị ................................................................................................................... 41

vi


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
BVTV: Bảo vệ thực vật
ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long
ChE: Cholinesterase
AChE: Achetylcholinesterase
BChE: Butyrylcholinesterase
et al: cộng tác viên
ctv: cộng tác viên
LC50: Nồng độ gây chết 50% sinh vật thí nghiệm
LD50: Liều lượng gây chết 50% sinh vật
DT50: Thời gian bán rã

vii


DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 2.1: Cá chép (Cyprinus carpio) ......................................................................... 3
Hình 2.2: Lịch thời vụ cho mô hình 1 vụ lúa và 1 cá tự nhiên ................................... 5
Hình 2.3: Lịch thời vụ cho mô hình 2 vụ lúa và 1 vụ cá ............................................ 5
Hình 2.4: Số lượng hoạt chất thuốc BVTV theo thời gian ........................................ 8
Hình 2.5: Cơ chế hoạt động của AChE (A) và cơ chế tác động của thuốc trừ sâu gốc
lân hữu cơ (B) .......................................................................................................... .15
Hình 3.1 Thuốc Kisaigon 50 ND ............................................................................ 20
Hình 3.2 Các hóa chất phân tích Iprobenfos ........................................................... 21
Hình 3.3 Bố trí lồng cá trên ruộng đối chứng ......................................................... .22
Hình 3.4 Sơ đồ bố trí lồng cá trên ruộng lúa phun Iprobenfos ................................ .23
Hình 3.5 Não cá chép ............................................................................................. .24
Hình 3.6 Enpendoft trữ não ..................................................................................... .24
Hình 3.7 Mẫu sau khi ly trích ................................................................................. .25
Hình 3.8 Máy GCMS 2010 ..................................................................................... .25
Hình 3.9 Sơ đồ ly trích mẫu nước tồn dư Iprobenfos .............................................. .26
Hình 4.1 Nồng độ Iprobenfos (ppb) theo thời gian ................................................ .35
Hình 4.2 Tỷ lệ ức chế enzyme ChE (Trung bình±SE) cá Chép trước và sau khi phun
thuốc Iprobenfos ...................................................................................................... .38

viii


DANH SÁCH BẢNG
Trang

Bảng 2.1: Phân loại độc tính LC50 ............................................................................ 7
Bảng 2.2: Danh mục thuốc BVTV được phép sử dụng trong Nông nghiệp ở
Việt Nam năm 2013 .................................................................................................... 9
Bảng 3.1: Hướng dẫn sử dụng thuốc Kisaigon 50 ND ............................................ .20
Bảng 4.1 Nhiệt độ nước trong quá trình thí nghiệm................................................ .29
Bảng 4.2 Hàm lượng oxy hòa tan trong thời gian thí nghiệm ................................. .30
Bảng 4.3 pH nước trong quá trình thí nghiệm ......................................................... .32
Bảng 4.4 Mực nước trong quá trình thí nghiệm ...................................................... .33
Bảng 4.6 Hoạt tính ChE qua các ngày thí nghiệm (M/g/phút) ............................. .37

ix


CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
Đồng bằng sông Cửu Long là vùng nông nghiệp trọng điểm của Việt Nam,
với diện tích chỉ chiếm khoảng 12,3% cả nước nhưng sản lượng lúa chiếm đến
53,9% (Tổng cục thống kê, 2013). Mức độ thâm canh trên lúa ngày càng cao và kết
quả là việc sử dụng phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) ngày càng nhiều.
Ở Việt Nam, việc sử dụng thuốc BVTV tăng nhanh trong những năm qua, vào
những năm cuối của thập kỷ 80, số lượng thuốc BVTV sử dụng là 10.000 tấn/ năm,
đến năm 1992 là 21.400 tấn/năm và 30.000 tấn/năm vào năm 1995 (Dung and
Dung, 1999). Cùng với số lượng, chủng loại thuốc cũng ngày càng đa dạng. Năm
2008 có 754 hoạt chất với 2.242 tên thương mại (Cục bảo vệ thực vật, 2009) đến
năm 2013 là 1.614 hoạt chất với 3.865 tên thương mại (Bộ Nông Nghiệp và Phát
triển Nông Thôn, 2013).
Trong những năm gần đây, bệnh đạo ôn trên lúa xuất hiện ngày càng nhiều
(Cục bảo vệ thực vật, 2009). Nông dân thường sử dụng thuốc BVTV chứa hoạt chất
Iprobenfos để trị bệnh đạo ôn. Iprobenfos thuộc nhóm lân hữu cơ, có công thức

phân tử C13H21O3PS là một trong những hoạt chất được sử dụng phổ biến trong việc
phòng trừ và trị bệnh đạo ôn trên lúa. Việc sử dụng Iprobenfos có thể ảnh hưởng
đến các sinh vật trong môi trường do khi phun thuốc thì hơn 50% sẽ đi vào môi
trường (Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết, 2005). Thêm vào đó, nông dân lại thường
có thói quen phun thuốc cao hơn so với chỉ dẫn (Phạm Văn Toàn, 2013). Khi tồn
lưu trong môi trường nước Iprobenfos có khả năng gây tác động đến enzyme
cholinesterase ở các loài thủy sản (Peakall, 1992). Nghiên cứu của Nguyễn Quang
Trung và Đỗ Thị Thanh Hương (2012) cho thấy cá Chép rất nhạy cảm với thuốc
BVTV gốc lân hữu cơ. Trong khi đó cá Chép (Cyprinus carpio) là loài phân bố
rộng (Nguyễn Quang Trung, 2013) và là một đối tượng nuôi ghép phổ biến nhất
trong ruộng lúa ở ĐBSCL (Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sỹ Vân, 2001; Phan Văn
Thành, 2008). Do đó, cá Chép là loài có nhiều khả năng bị phơi nhiễm Iprobenfos
nếu hoạt chất này được sử dụng trên ruộng lúa. Mặc dù, hàm lượng Iprobenfos
trong ruộng lúa có thể chưa đến mức gây độc cấp tính cho cá Chép, nhưng có khả
năng gây nhiều ảnh hưởng bất lợi mà đặc biệt là ảnh hưởng lên enzyme
cholinesterase.
Vì vậy, nghiên cứu “Ảnh hưởng của Iprobenfos lên hoạt tính enzyme
cholinesterase ở cá Chép (Cyprinus carpio) trong điều kiện ruộng lúa” cần được
thực hiện nhằm xác định các tác động của sử dụng thuốc BVTV chứa hoạt chất
Iprobenfos cho lúa đến hoạt tính enzyme cholinesterase của cá Chép. Kết quả

1


nghiên cứu làm cơ sở cho đánh giá rủi ro của sử dụng thuốc này trên ruộng lúa đến
mô hình nuôi cá Chép kết hợp với trồng lúa.
Để đạt được mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu sau cần được thực hiện:
- Xác định mức tồn dư Iprobenfos trong nước khi phun thuốc cho lúa.
- Xác định ảnh hưởng của Iprobenfos đến enzyme cholinesterase trong não
cá Chép trong điều kiện phun thuốc thực tế trên ruộng lúa.

2


CHƯƠNG 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu về cá Chép
Theo Trương Thủ Khoa và Trần Thị Thanh Hương (1993) thì cá Chép được
phân loại như sau:
Giới (regnum): Animalia
Ngành (phylum): Chordata
Lớp (class): Actinopterygii
Bộ (ordo): Cypriniformes
Họ (familia): Cyprinidae
Chi (genus): Cyprinus

Hình 2.1 Cá Chép (Cyprinus carpio)

Loài (species): Cyprinus carpio
Cá Chép phân bố rộng khắp trên toàn thế giới và ở Việt Nam Cá chép sống
tự nhiên ở các thủy vực ở các tỉnh phía bắc. Cá Chép được di cư và thuần hóa để
nuôi ở các tỉnh phía nam và đã phát tán ra nhiều thủy vực tự nhiên. Cá Chép sống ở
tầng đáy các thủy vực có nhiều mùn bã hữu cơ, thức ăn đáy và thực vật thủy sinh;
nhiệt độ thích hợp là 22-320C; và có thể sống ở điều kiện khó khăn khắc nhiệt
(Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sĩ Vân, 2001). Cá Chép có thể chịu đựng nồng độ muối
5%0; pH thích hợp là 6 - 8,5 và sống được ở hàm lượng oxy hòa tan thấp (0,3-0,5
mg/L) cũng như oxy bão hòa (FAO, 2014).
Cá Chép ăn tạp thiên về động vật không xương sống ở đáy như mãnh vụn,
thực vật, hạt, rễ cây, các loài giáp xác, ấu trùng muỗi, côn trùng, thâm mềm. Ngoài
thức ăn tự nhiên trong thủy vực, còn ăn thức ăn tự chế và thức ăn viên. Cá Chép là

loài có kích thước trung bình, lớn nhất có thể đạt 15-20kg; tăng trưởng của cá giảm
dần theo chiều dài nhưng lại tăng đều về khối lượng (Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sĩ
Vân, 2001). Tăng trọng cá có thể đạt 0,6 -1,0 kg/vụ trong ao nuôi ghép ở vùng nhiệt
đới và cận nhiệt đới; tăng trưởng chậm hơn ở nhiều vùng ôn đới, nơi đó cá đạt 12kg sau 2-4 vụ nuôi (FAO, 2014). Cá Chép thành thục sau 1 năm; sức sinh sản cá
lớn, khoảng 150.000-200.000 trứng/kg cá cái (Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sĩ Vân,
2001).
2.2 Tình hình nuôi cá trên ruộng lúa ở ĐBSCL
Nuôi cá luân canh với trồng lúa thì năng suất cá cao hơn nuôi kết hợp nhưng
nuôi kết hợp thì năng suất lúa tăng lên khoảng 10% do cá giúp khống chế dịch hại
(Nguyễn Thanh Phương và ctv., 2000). Rothuis (1998) cho rằng năng suất cá nuôi
trong ruộng lúa tại nông trường Cờ Đỏ, thành phố Cần Thơ có tương quan thuận với
3


thức ăn bổ sung và thời gian nuôi, nhưng tương quan nghịch diện tích canh tác, tình
trạng lũ lụt và mật độ sạ lúa (trích dẫn của Nguyễn Quang Trung, 2013); kết quả
này cho thấy nếu bổ sung thức ăn và kéo dài thời gian nuôi thì năng suất cá tăng,
còn nếu diện tích ruộng lúa – cá càng lớn, tính nghiêm trọng của lũ lụt càng cao và
sạ càng dầy thì năng suất cá thấp. Lê Xuân Sinh và ctv. (1998-1999) cho rằng các
loài cá chủ yếu nuôi trong ruộng lúa là cá Chép, Mè Vinh, Rô Phi, Mè Trắng và tôm
Càng Xanh. Theo Nguyễn Thanh Phương và ctv. (2000) thì năng suất cá bình quân
của mô hình lúa cá năm 1996-1997 là 429 kg/ha/vụ (từ 90-889 kg/ha/vụ), và tăng
lên đến 801 kg/ha/vụ (từ 305-1.445 kg/ha/vụ) năm 2000; sự gia tăng năng suất là do
cải thiện và thay đổi về cơ cấu đàn cá thả, loài cá thả và mật độ nuôi.
Theo Nguyễn Thanh Phương và ctv. (2000) thì cá ở khu vực thâm canh 2 vụ
lúa gồm Hè - Thu (tháng 4-5 đến 7-8) và Đông – Xuân (11-12 đến 2-3) thì có thể
kết hợp tốt với một vụ cá. Thông thường cá được thả vào ruộng lúa sau khi vụ lúa
Hè – Thu xuống giống khoảng 1 tháng, và cá được thu hoạch vào đầu vụ hay cuối
vụ Đông – Xuân; mật độ thả dao động từ 1-2 con/m2 nếu không cho ăn bổ sung hay
2-3 con/m2 nếu có cho ăn bổ sung. Các tác giả này cũng ghi nhận ưu điểm căn bản

của phương thức này là thời gian bỏ đồng giữa hai vụ lúa (trùng với màu lũ về) có
nhiều thức ăn tự nhiên, cá lớn nhanh, giảm thức ăn bổ sung; nhưng đối với những
vùng ngập lũ sâu thì phải có hệ thống bờ bao đủ cao và vững chắc.
2.3 Các mô hình nuôi cá trên ruộng lúa ở ĐBSCL
2.3.1. Mô hình 1 lúa và 1 cá
Mô hình canh tác 1 vụ lúa và 1 vụ cá tự nhiên phát triển chủ yếu ở Sông
Trẹm, U Minh tỉnh Cà Mau, huyện Thạnh Trị tỉnh Sóc Trăng, Nông Trường Sông
Hậu tỉnh Cần Thơ và huyện An Minh tỉnh Kiên Giang (Nguyễn Anh Tuấn và Bùi
Minh Tâm, 1993 trích dẫn của Nguyễn Quang Trung, 2013). Mô hình này thường
có năng suất thấp và khác nhau theo địa phương, ở Sông Trẹm, Thạnh Trị và
Phương Ninh năng suất thấp còn ở Nông Trường Sông Hậu cao hơn. Năng suất cá ở
vùng U Minh và An Minh là 83 – 90 kg/ha với đối tượng chủ yếu là cá Trê Vàng, cá
Lóc, cá Sặc Rằn, cá Thát Lát và năng suất lúa thấp (giống lúa dài ngày) từ 1,8 – 2,2
tấn/ha. Thời vụ nuôi thường là trước tháng 7 đến tháng 8 và thu hoạch tháng 2 – 3
của năm sau. Mật độ thả cá là 0,5 – 0,7 con/m2 ở huyện Trần Văn Thời (Cà Mau) và
0,24 con/m2 ở huyện An Biên (Kiên Giang). Tỷ lệ ghép các loài là cá Sặc Rằn 70%,
cá Thát Lát 10%, cá Lóc 5%, cá khác 10% và thu nhập của các hộ từ 5 – 6 triệu
đồng/ha (Dương Nhật Long và ctv., 2004).

4


Tháng 12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

Vụ nuôi cá
Vụ lúa

Hình 2.2. Lịch thời vụ cho mô hình 1 vụ lúa và 1 cá tự nhiên (Nguyễn Quang Trung, 2013)

2.3.2 Mô hình 2 vụ lúa và 1 vụ cá

Phong trào trồng 2 vụ lúa phát triển mạnh từ năm 1991 (Huỳnh Hữu Chí,
1997). Lúa 2 vụ trong năm là loại lúa ngắn ngày và sản lượng cao và thời vụ nuôi
thủy sản kết hợp với 2 vụ lúa là từ tháng 4 đến tháng 10. Năng suất cá nuôi từ 230 –
330 kg/ha. Mật độ thả giống từ 1,2 – 5 con/m2 và tỷ lệ ghép các loài là cá Mè Vinh
48%, cá Chép 39%, cá Rô Phi 10% và cá Mè Trắng 3% (Lê Thành Đương và ctv.,
2002).
12

1

2

3

Vụ Đông – Xuân

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Vụ Hè - Thu
Vụ nuôi cá

Hình 2.3 Lịch thời vụ cho mô hình 2 vụ lúa và 1 vụ cá (Nguyễn Quang Trung, 2013)

2.4 Tổng quan về thuốc BVTV
2.4.1 Khái niệm
Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) còn gọi là thuốc trừ dịch hại hoặc sản phẩm
nông dược bao gồm những chế phẩm dùng để phòng trừ các sinh vật gây hại tài
nguyên thực vật, các chế phẩm có tác dụng điều hòa sinh trưởng thực vật, các chế
phẩm có tác dụng xua đuổi hoặc thu hút các sinh vật gây hại tài nguyên thực vật đến
để tiêu diệt. Những loài sinh vật gây hại tài nguyên thực vật (còn gọi là dịch hại)
bao gồm sâu hại, bệnh hại, cỏ dại, chuột và các tác nhân sinh vật gây hại khác
(Phạm Văn Biên và ctv., 2003).
2.4.2 Phân loại thuốc BVTV
Có nhiều cách để phân loại thuốc BVTV. Tuy nhiên, tùy theo mục đích
người ta có thể phân thuốc BVTV thành nhiều loại khác nhau.
- Phân loại theo nguồn gốc hóa học
Theo Phạm Văn Biên và ctv. (2003) thì thuốc BVTV theo nguồn gốc hóa học
có các loại sau:
Nhóm thuốc thảo mộc: là những chất trừ sâu có trong thực vật. Những chất
này có tác động sinh học mạnh nhưng hiệu lực với sâu thể hiện tương đối chậm, ít
5


độc hại với người và mau phân hủy trong môi trường. Các chế phẩm thường có hàm

lượng hoạt chất thấp.
Nhóm clor hữu cơ: trong thành phần hóa học có chất Clo (Cl) là những dẫn
xuất Chlorobenzen (như DDT, chất này bị cấm sử dụng), Cychlohexan (BHC) hoặc
dẫn xuất đa vòng (Aldrin, Dieldrin). Nhóm này có độ độc tính tương đối thấp nhưng
tồn tại lâu trong cơ thể người, động vật và môi trường, gây độc mãn tính nên nhiều
sản phẩm bị hạn chế hoặc cấm sử dụng.
Nhóm lân hữu cơ: trong thành phần hóa học có chất phosphor (P). Độ độc
cấp tính tương đối cao nhưng mau phân hủy trong cơ thể người và môi trường hơn
so với nhóm chlor hữu cơ. Một số thuốc lân hữu cơ rất độc cũng bị hạn chế hoặc
cấm sử dụng (như methylparathion, monitor,…). Nhóm thuốc này tác động vào hệ
thần kinh của côn trùng bằng cách ngăn cản sự tạo thành men cholinesterase làm
cho thần kinh hoạt động kém và gây ngộ độc cấp tính.
Nhóm carbamate: là dẫn xuất của axit carbamic. Độ độc cấp tính tương đối
cao, khả năng phân hủy tương tự như nhóm lân hữu cơ. Khi sử dụng, chúng tác
động trực tiếp vào men cholinesterase của hệ thần kinh.
Nhóm cúc tổng hợp (pyrethroide): là nhóm thuốc trừ sâu tổng hợp dựa vào
cấu tạo chất pyrethrin có trong hoa cây cúc sát trùng (pyrethrum). Công thức cấu
tạo rất phức tạp. cơ chế diệt sâu chủ yếu bằng đường tiếp xúc và vị độc, hiệu lực
nhanh, dễ bay hơi và tương đối mau phân hủy trong môi trường và cơ thể.
- Phân loại theo đối tượng phòng trừ
Cũng theo Phạm Văn Biên và ctv. (2003), thuốc BVTV phân loại theo đối
tượng gồm các loại chính sau:
Thuốc trừ sâu: là những thuốc phòng trừ các loại côn trùng gây hại cây trồng,
nông sản, gia súc và con người. các loại thuốc trừ sâu nói chung điều rất độc với
con người và môi trường.
Thuốc trừ bệnh: là những thuốc phòng trừ các loài vi sinh vật gây bệnh cho
cây (nấm, vi khuẩn, tuyến trùng). Các loại thuốc trừ bệnh nói chung ít độc hơn
thuốc trừ sâu.
Thuốc trừ cỏ: là những thuốc phòng trừ các loại thực vật, rong, tảo mọc lẫn
với cây trồng. Thuốc trừ cỏ cũng ít độc hơn thuốc trừ sâu.

- Phân loại theo độc tính
Độc tính của thuốc biểu thị qua nồng độ chết trung bình. Giá trị LC50 là giá
trị nồng độ có thể gây chết 50% cá thể thí nghiệm ở điều kiện nhất định. Mỗi loại
thuốc có giá trị LC50 khác nhau. Dựa theo hệ thống phân loại thuốc đối với cá của
Farm Chemical Handbook (Meister and Sine, 1997): Phân loại độc tính của thuốc
được chia làm 5 nhóm.

6


Bảng 2.1: Phân loại độc tính LC50
Xếp hạng độc tính

Độ độc

LC50-96 giờ đối với cá (ppm)

I

Rất độc

<0,1

II

Độc cao

0,1-1

III

Độc trung bình

1-10

IV

Ít độc

V

Hầu như không độc

10-100
>100
(Meister and Sine, 1997)

2.5 Tình hình sử dụng thuốc BVTV
2.5.1 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam
Trong những năm gần đây, số lượng thuốc bảo vệ thực vật ngày càng gia
tăng. Vào cuối thập kỷ 80, số lượng thuốc BVTV sử dụng là 10.000 tấn/ năm, tăng
lên 21.400 tấn/năm vào năm 1992, tăng 30.000 tấn/năm vào năm 1995 và diện tích
đất canh tác có sử dụng thuốc BVTV đã tăng lên 80-90% (Dung and Dung, 1999).
Số lượng hoạt chất của tấc cả các nhóm thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng cũng
tăng dần theo thời gian, năm 2005 có 426 hoạt chất (bao gồm: thuốc trừ sâu, bệnh
và trừ cỏ) đến năm 2013 thì con số này là 1514 hoạt chất (Bộ Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn, 2013).

7

800
Thuố
c Trừ
Cỏ
Thuốc
trừ
cỏ
Thuốc
trừ
bệnh
Thuố
c Trừ
Bệ
nh
Thuốc
trừ
sâu
Thuố
c Trừ
Sâ
u

Số
hoạt
Số
hoạtchất
chấ
t

600

400

200

0
2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

Thời
Thờ
i gian
gian
Hình 2.4: Số lượng hoạt chất thuốc BVTV theo thời gian (Bộ NN&PTNT, 2013)

Mỗi năm, Bộ Nơng nghiệp và Phát triển nơng thơn đều ban hành danh mục
các loại thuốc được phép, hạn chế và cấm sử dụng ở Việt Nam, số lượng thuốc cũng
như hoạt chất BVTV trong danh mục qua các năm khơng ngừng tăng lên. Sự gia
tăng này bao gồm cả về số lượng hoạt chất lẫn tên thương phẩm làm cho thị trường
thuốc BVTV trở nên đa dạng và khó kiểm sốt. Cụ thể về số lượng hoạt chất và tên
thương phẩm trong danh mục thuốc BVTV được phép sử dụng trong nơng nghiệp ở
Việt Nam năm 2013 (Bảng 2.2).

8


Bảng 2.2: Danh mục thuốc BVTV được phép sử dụng trong Nông nghiệp ở Việt Nam năm
2013
Loại thuốc

Số lượng hoạt chất

Số thương phẩm

Thuốc trừ sâu

745

1662

Thuốc trừ bệnh

552

1229

Thuốc trừ cỏ

217

664

Thuốc trừ chuột

10

22

Thuốc điều hòa sinh trưởng

52

139

8

9

25

134

5

6

Chất dẫn dụ côn trùng
Thuốc trừ ốc
Chất hỗ trợ (chất trải)

(Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2013)

2.5.2 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở ĐBSCL
Vùng trồng lúa ĐBSCL có lượng thuốc sử dụng trên 1ha gieo trồng khá cao,
dao động từ 1,5 – 2,7kg hoạt chất/ha, trong khi cả nước thì bình quân lượng thuốc
này chỉ dao động ở mức 0,4 – 0,5kg hoạt chất/ha (Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết,
2005). Các hoạt chất được nông dân sử dụng phổ biến là gốc lân hữu cơ (48,1%),
carbamate (32,2%) vào năm 1992, đến năm 2007 thì tỉ lệ có giảm đôi chút, tuy
nhiên vẫn nằm trong nhóm các hoạt chất được nông dân sử dụng nhiều nhất
(Escalada., 2009).
Tần suất sử dụng thuốc ở ĐBSCL là cao nhất ở Việt Nam. Trung bình số lần
phun thuốc BVTV ở đồng bằng sông Cửu Long (5,3 lần/vụ) cao hơn đồng bằng
sông Hồng (1,0 lần/vụ) (Ủy ban Sông Mêkong, 2007). Theo cục BVTV (2011) thì
tình trạng nông dân phun thuốc BVTV không theo nguyên tắc “4 đúng” và không
theo khuyến cáo còn rất phổ biến ở nhiều nơi. Một số vùng nông dân rất ưu chuộng
thuốc BVTV phổ rộng, tiêu diệt sâu hại nhanh và phối trộn nhiều loại thuốc.
2.6 Đặc điểm của hoạt chất Iprobenfos
Theo Lê Trường và ctv. (2005) thì hoạt chất Iprobenfos có một số đặc điểm
sau:
- Tên hóa học: S-benzyl O,O-di-isopropyl photphothioat
- Tên hoạt chất: Iprobenfos
- Nhóm hóa học: lân hữu cơ
- Công thức phân tử: C13H21O3PS

9


- Khối lượng phân tử: 288,3 g/mol.
- Đặc tính lý học: Dạng dầu trong suốt, không màu. Nhiệt độ sôi
1260C/0,04mmHg. Áp suất hơi 0,247mPa (200C). tỉ trọng đống 1,103 (200C). Độ
tan (200C) trong nước là 430 mg/l; trong axeton, metanol, benzen, xylen >1g/l và
bền trong nước 300 – 320 ngày.
- Phương thức tác động và sử dụng: Kìm hãm quá trình tổng hợp
photpholipid. Thuốc trừ nấm nội hấp có tác dụng bảo vệ và diệt trừ, hấp thụ nhanh
qua lá và rễ; vận chuyển và chuyển hóa nhanh trong cây lúa. Thuốc được dùng để
trị đạo ôn, khô vằn hại lúa. Không độc đối với lúa nhưng có thể gây hại cho cây đậu
tương, đậu đỗ và cà tím. Thuốc có thể hỗn hợp với thuốc trừ rầy, để trừ rầy hại lúa.
- Độc tính:
+ Độ độc với động vật có vú: nhóm độc III (WHO). LD50 qua miệng chuột
đực là 790, chuột cái là 680 mg/kg. LD50 qua da chuột nhắt là 4000 mg/kg. LC50
(4 giờ) hô hấp đối với chuột đực là 1,12; chuột cái là 0,34 mg/l.
+ Độ độc đối với sinh vật khác: Chim: LD50 qua miệng gà trống là 705
mg/L.
- Thời gian cách ly: 21 ngày (Công ty cổ phần bảo vệ thực vật Sài Gòn)
- Thời gian bán rã (DT50): Iprobenfos ở 250C và pH=5 là 261 ngày, 253
ngày ở 250C và pH=9 ( />2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của thuốc BVTV và thời gian tồn lưu
thuốc BVTV
2.7.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của thuốc BVTV
Theo Lê Huy Bá (2008), khi liều lượng tiếp xúc càng cao và thời gian tiếp
xúc với độc chất càng lâu thì tính độc có tác hại càng lớn.
a. Yếu tố sinh học
- Tuổi sinh vật: sinh vật ở giai đoạn tiền trưởng thành thường nhạy cảm hơn
sinh vật giai đoạn trưởng thành. Nguyên nhân có lẽ do khả năng phân giải chất độc
kém hay cơ thể phát triển chưa hoàn chỉnh về sinh lý, sinh hóa. Ngoài ra, nhu cầu

trao đổi chất của sinh vật giai đoạn nhỏ thường cao hơn giai đoạn lớn nên khả năng
xâm nhập vào sinh vật nhiều hơn và gây độc nhanh hơn (Nguyễn Văn Công và
Nguyễn Văn Bé, 2012).
- Tình trạng dinh dưỡng: khi điều kiện dinh dưỡng kém (thiếu dinh dưỡng),
đa số sinh vật nhạy cảm hơn với độc chất do khả năng giải độc kém. Một số trường
hợp dinh dưỡng tốt sẽ tăng chuyển hóa độc chất thành dạng độc hơn ban đầu như
Endosulfan, lân hữu cơ P=S (Nguyễn Văn Công và Nguyễn Văn Bé, 2012).
10


- Loài sinh vật: các loài khác nhau sẽ nhạy cảm khác nhau với cùng hóa
chất. Sự khác nhau này do các loài sinh vật khác nhau sẽ có thể tiếp xúc khác nhau
với độc chất (Nguyễn Văn Công và Nguyễn Văn Bé, 2012). Thí dụ khác nhau về hô
hấp, tập tính sống, tập tính bắt mồi,….Do đó, khả năng xâm nhập độc chất vào sinh
vật sẽ khác nhau. Ngoài ra, các loài khác nhau thì khả năng giải độc cũng không
giống nhau.
b. Yếu tố môi trường.
- Nhiệt độ:
Khi nhiệt độ tăng sinh vật sẽ tăng cường trao đổi chất (Lermen et al., 2004;
Quin et al.,1997). Sự gia tăng này làm tăng sự xâm nhập độc chất vào cơ thể
(Murty, 1998) sinh vật. Khi môi trường có Diazinon, tăng nhiệt độ nước làm tăng
ức chế ChE trong não và thịt cá Rô. Kết quả cho thấy cá Rô có nhiều rủi ro ChE bị
ức chế khi phun thuốc ở nhiệt độ cao (Ngô Tố Linh và Nguyễn Văn Công, 2009).
Theo Nguyễn Văn Công và Nguyễn Văn Bé (2012), đa số sinh vật sẽ tăng cường
trao đổi chất khi nhiệt độ tăng trong giới hạn sinh thái. Thông thường khi nhiệt độ
tăng 10oC, cường độ trao đổi chất của sinh vật sẽ tăng gấp đôi. Trao đổi chất tăng
cũng có nghĩa là sinh vật sẽ tăng cường nhịp thở. Khi đó, với sinh vật dưới nước,
các chất hòa tan trong nước sẽ có nhiều cơ hội tiếp xúc với mang và xâm nhập vào
sinh vật.
Ngoài ra, khi nhiệt độ môi trường gia tăng còn làm một số chất độc hóa hơi

nhanh hơn hoặc khả năng hòa tan trong nước. Như vậy, khi nhiệt độ tăng sẽ tạo điều
kiện độc chất xâm nhập vào sinh vật nhiều hơn và cuối cùng gây độc nhanh hơn.
Tuy nhiên, một số trường hợp nhiệt độ tăng thì độc tính giảm.
- Oxy hòa tan (DO)
Sự biến động DO sẽ làm gia tăng độc tính của thuốc trừ sâu đến cá (Bear et
al., 2002). Khi DO giảm thấp thì hầu hết sinh vật sẽ gia tăng lấy oxy cho nhu cầu cơ
thể. Sự gia tăng được thực hiện thông qua trao đổi nước qua mang, tăng hoạt động
hô hấp khí trời, tăng lượng hồng cầu, tăng ái lực hay khả năng gắn kết oxy với hồng
cầu (Jensen et al., 1993). Quá trình này làm cho độc chất xâm nhập vào cơ thể nhiều
hơn và nhanh hơn (Hoy et al.,1991). Tuy nhiên Ngô Tố Linh và Nguyễn Văn Công
(2009) đã bố trí thí nghiệm tìm hiểu ảnh hưởng của diazinon lên hoạt tính enzyme
Cholinesterase ở cá Rô đồng (Anabas testudineus): hiệu ứng của nhiệt độ và oxy
hòa tan (DO). Thí nghiêm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên: hai mức DO
(<2 và >5mg/L) và ba mức nhiệt độ nước (20, 25 và 30oC) để tìm hiểu ảnh hưởng
của nó đến Cholinesterase (ChE) trong não và thịt cá khi tiếp xúc với diazinon. Kết
quả cho thấy DO không ảnh hưởng đến ChE trong não và thịt cá Rô.
11


- pH
Theo Lê Huy Bá (2000), tính kiềm, axit hay môi trường trung tính là yếu tố
đầu tiên ảnh hưởng đến tính tan, độ pha loãng và hoạt tính của các chất gây độc.
Độc tính của thuốc diệt cỏ có Dinitrophenol giảm 5 lần khi pH tăng từ 6,9 đến 8.
Điều này có thể giải thích là do pH tăng sẽ làm giảm dạng không liên kết làm cho
độc tính của 2 – 4 diclorophenol giảm đi. Tổng hợp nhiều nghiên cứu cho thấy đa
phần độc tính của hóa chất giảm khi pH tăng (Murty, 1998). Độc tính của
pentachlorophenol (PCP) đối với cá giảm khi pH tăng từ 6,5 đến 7,5 (Goodnight,
1942 trích dẫn của Vương Thị Quý, 2009). Sự thay đổi pH ít ảnh hưởng đến độc
chất của parathion hơn nhiệt độ (Lydy et al., 1990). Mayer and Ellersieck (1986)
cũng xác định pH có ảnh hưởng không đáng kể đối với độc cấp tính của parathion

cũng như thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ.
Ngoài ra, giá trị pH có ảnh hưởng tính hòa tan của chất độc như kim loại.
Chất ô nhiễm tồn tại ở dạng hòa tan sẽ độc hơn khi chúng tồn tại ở dạng không hòa
tan. Giảm pH sẽ làm tăng khả năng hòa tan kim loại trong môi trường và tăng khả
năng gây độc (Nguyễn Văn Công và Nguyễn Văn Bé, 2012).
- Các chất cặn: Môi trường có nhiều chất cặn sẽ tăng sự kết hợp với chất
độc, làm giảm nồng độ trong môi trường và giảm độc tính của chất độc (Nguyễn
Văn Công và Nguyễn Văn Bé, 2012).
- Diện tích mặt thoáng: ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố nồng độ, liều
lượng, phân hủy chất ô nhiễm, đặc biệt là chất hữu cơ không bền vững. Dòng nước
có bề mặt lớn, dòng chảy mạnh, lưu lượng lớn có khả năng tự làm sạch cao, giảm
độc tính (Lê Huy Bá, 2008).
- Yếu tố về khí tượng thủy văn: tốc độ gió, ánh sáng, sự lan truyền sóng,
dòng chảy, độ mặn cũng gây ảnh hưởng khá lớn đến hoạt tính của độc chất, nhất là
khả năng lan truyền chất độc trong môi trường (Lê Huy Bá, 2008).
- Khả năng tự làm sạch môi trường: theo Lê Huy Bá (2008), mỗi một hệ
môi trường sinh thái đều có khả năng tự làm sạch của nó. Khả năng càng lớn thì
tính chịu độc và giải độc càng cao.
2.7.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến thời gian tồn lưu của thuốc BVTV
- Nhiệt độ
Khi nhiệt độ môi trường gia tăng còn làm một số chất độc hóa hơi nhanh hơn
hoặc khả năng hòa tan trong nước nhanh hơn. Khi nhiệt độ tăng một số loại thuốc sẽ
phân hủy nhanh làm tăng sự lắng đọng các hạt hay giọt chất độc dạng lỏng, gây
phân lớp ở các thuốc dạng sữa, dạng huyền phù đậm đặc làm giảm hiệu lực và thời
gian tồn lưu.

12


- Độ ẩm không khí và lượng mưa

Độ ẩm không khí làm chất độc thủy phân nhanh và dễ hòa tan. Khi mưa lớn
thuốc dễ bị rửa trôi và pha loãng nhiều làm giảm độ độc và thời gian tồn lưu.
- Ánh sáng
Dưới tác động của ánh sáng các thuốc bảo vệ thực vật dễ bị phân hủy, nhất là
ánh sáng tím.
- Đặc tính lý hóa của đất
Trong đất có các hạt keo, mùn khi hàm lượng keo và mùn cao thuốc càng dễ
bị hấp phụ vào đất. Một số loại thuốc như Dalaphon khi vào đất thuốc bị thủy phân
thành những ion mang điện âm cùng dấu với keo đất, bị keo đất đẩy ra và dễ bị rửa
trôi.
- Độ pH của đất
pH của đất có thể thủy phân trực tiếp thuốc bảo vệ thực vật trong đất và sự
phát triển của vi sinh vật trong đất. Thành phần và số lượng vi sinh vật trong đất,
đặc biệt là các vi sinh vật có lợi cho độ phì nhiêu của đất có ảnh hưởng lớn đến sự
tồn lưu của thuốc trong đất.
Nhiều loài vi sinh vật trong đất có khả năng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật
làm dinh dưỡng. Những thuốc bảo vệ thực vật có thể bị những vi sinh vật này phân
hủy. Lần đầu sử dụng thuốc trừ cỏ thời gian tồn lưu rất dài. Nhưng khi sử dụng tiếp
lần 2 thời gian tồn lưu giảm xuống. Hiện tượng này là do các vi sinh vật đã thích
ứng với thuốc, sẵn nguồn dinh dưỡng phát triển mạnh với số lượng lớn nên phân
hủy thuốc nhanh hơn (Nguyễn Trần Oánh, 2007).
2.8 Đánh dấu sinh học và tiêu chí chọn lựa dấu hiệu sinh học để quan trắc môi
trường
2.8.1 Khái niệm
Đánh dấu sinh học hay còn gọi là biomarker; là những đáp ứng sinh học ở
mức độ cá thể, đo trong sinh vật hay sản phẩm trao đổi chất của nó (nước tiểu,
phân…) (Van Gestel and Van Brummelen, 1996; Peakall and Walker, 1996; trích
dẫn Vương Thị Quý, 2009). Đánh dấu sinh học còn được hiểu là sự đo đạc những
đáp ứng giữa hệ thống sinh học với các chất ô nhiễm trong môi trường (WHO,
1993). Kết quả đo đạc biomarker có thể cung cấp những thông tin để cảnh báo sớm

về mức độ ô nhiễm trước khi nó gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh vật. Theo
phân loại của WHO năm 1993, đánh dấu sinh học được chia làm 3 loại:
+ Đánh dấu sinh học chỉ sự phơi nhiễm bao gồm sự nhận thấy và đo lường
sản phẩm ngoại sinh, quá trình biến dưỡng hoặc sản phẩm của sự tương tác giữa

13


thành phần hữu sinh (xenobiotic agent) và một vài mô (tế bào) cụ thể được đo lường
ở một bộ phận bên trong một sinh vật.
+ Đánh dấu sinh học chỉ sự ảnh hưởng: bao gồm sự biến đổi có thể đo lường
được về sinh hóa, sinh lý học hoặc những biến đổi khác bên trong mô hay là chất
dịch của một sinh vật mà có thể nhận ra bằng sự suy yếu sức khỏe hoặc những bệnh
tật.
+ Đánh dấu sinh học chỉ tính nhạy cảm: chỉ ra những khả năng vốn có hoặc
tích lũy được của sinh vật để đáp ứng những áp lực của việc phơi nhiễm một chất
độc nhất định bao gồm những yếu tố di chuyền và những thay đổi ở cơ quan cảm
nhận nơi mà làm thay đổi tính nhạy cảm của một sinh vật đối với sự phơi nhiễm của
môi trường.
2.8.2 Tiêu chí chọn lựa biomarker để quan trắc môi trường
Theo Huggett et al., (1992) chỉ tiêu sinh học dùng làm biomarker để quan
trắc nhiễm bẩn môi trường cần phải đạt một số tiêu chí sau:
+ Nhạy cảm: Chỉ tiêu chọn lựa bị ảnh hưởng khi chất ô nhiễm tồn tại ở nồng
độ thấp.
+ Thể hiện rõ sự khác biệt khi tiếp xúc với nồng độ chất khác nhau hay thời
gian tiếp xúc khác nhau.
+ Chỉ tiêu chọn lựa phải dễ đo, rẻ tiền, ít tốn thời gian
+ Và quan trọng nhất là nó phải liên quan đến sức khỏe sinh vật hay ảnh
hưởng sinh thái.
+ Sinh vật lựa chọn phải phân bố rộng, dễ thu và bảo quản mẫu.

2.9 Cholinesterase (ChE)
2.9.1 Sơ lược về ChE
Có hai loại cholinesterase: Acetylcholinesterase (AChE) còn được gọi là
“specific cholinesterase”, hoặc “true cholinesterase”, khi enzyme này bị ức chế cao
nó sẽ làm chết sinh vât. Loại còn lại là butyrylcholinesterase (BChE) còn được gọi
là “nonspecific cholinesterase” hay “pseudocholinesterase”, khi enzyme này bị ức
chế nhiều vẫn không làm chết sinh vật (Fulton and Key, 2001). AChE tập trung cao
nhất ở não (Fulton and Key, 2001). Nó đóng vai trò quan trọng trong điều tiết chức
năng bình thường của chất dẫn truyền xung thần kinh acetylcholine ở các synapse
của hệ thống thần kinh. AChE rất nhạy cảm với lân hữu cơ và cabamate, khi AChE
ở não bị ức chế hơn 70% thì hầu hết các loài cá đều chết (Fulton and Key, 2001).
Khi bị ức chế dưới 70 % có thể kéo theo những ảnh hưởng khác như hô hấp, bơi lội
và kiếm mồi của sinh vật (Peakall, 1992)

14


2.9.2 Tính nhạy cảm của ChE đối với thuốc BVTV gốc lân hữu cơ
AChE có chức năng quan trọng là thủy phân nhanh chóng chất dẫn truyền
thần kinh acetylcholine thành choline và acetate (Peakall, 1992). Trong điều kiện
bình thường, acetylcholine bị thủy phân tại màng cuối cùng của synape và được
phóng thích nhanh (Peakall, 1992). Choline di chuyển vào khe synape để kết hợp
với acetate thì được tồn tại dưới dạng acetyl CoA để tạo thành acetylcholinesterase
có vai trò quan trọng trong dẫn truyền thần kinh. Quá trình thủy phân
acetylcholinesterase thành choline và acetate tiếp tục hoạt động trong cơ thể sinh
vật bình thường (Richard and David, 2008 trích dẫn của Nguyễn Quang Trung,
2013) (Hình 2.6 A)
Khi sinh vật bị tác động thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ thì sự ức chế hoạt tính
AChE xảy ra dẫn đến làm tê liệt quá trình dẫn truyền thần kinh. Nguyên nhân là do
sự hiện diện của chất ức chế AChE (Thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ) dẫn đến quá

trình thủy phân không xảy ra, kết quả là tồn dư một lượng lớn Acetylcholine trong
khe synape. Khi nồng độ AChE vẫn duy trì ở mức cao và tiếp tục kích thích các cơ
hay sợi thần kinh dẫn đến gây độc thần kinh, làm tăng nhiệt độ cơ thể, tăng nhịp
tim, huyết áp, ảnh hưởng đến khả năng vận cơ và làm sinh vật tê liệt (Richard and
David, 2008 trích dẫn của Nguyễn Quang Trung, 2013) (Hình 2.6 B).

Hình 2.5: Cơ chế hoạt động của AChE (A) và cơ chế tác động của thuốc trừ sâu gốc lân
hữu cơ (B) (Richard and David, 2008 trích dẫn của Nguyễn Quang Trung, 2013).

Thuốc BVTV gốc lân hữu cơ luôn bao gồm nguyên tố Photpho (P) trong cấu
trúc phân tử. Nó tồn tại hai dạng là P=O và P=S. Thuốc gốc lân hữu cơ gây hại cho
sinh vật thông qua ức chế enzyme ChE (Stenerson, 2004). Các hợp chất lân hữu cơ
có cấu trúc P=S trong cấu tạo khi bị hấp thụ vào cơ thể động vật sẽ bị oxy hóa tạo

15