PHÂN TÍCH một số THUỐC bảo vệ THỰC vật NHÓM PYRETHROID TRONG RAU BẰNG PHƯƠNG PHÁP sắc ký KHÍ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN THỊ THƠM

PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM
PYRETHROID TRONG RAU BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN THỊ THƠM

PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID
TRONG RAU BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.NGUYỄN VĂN RI

Hà Nội - 2014

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Ri đã
tận tình hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện
và viết luận văn.
Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới ban giám đốc Trung tâm Phân
tích và Chuyển giao Công nghệ Môi trƣờng và các anh chị, các bạn cộng tác tại
phòng Phân tích Môi trƣờng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi đƣợc học tập và
nghiên cứu trong môi trƣờng hiện đại.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo giảng dạy tại khoa
Hóa, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Hóa Phân tích, đã cho em những kiến
thức quý giá trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị, bạn bè của tập thể lớp cao học hóa
k23, đặc biệt là những ngƣời bạn trong nhóm hóa phân tích k23 đã giúp đỡ, chia sẻ
những khó khăn trong suốt quá trình tôi học tập và thực hiện đề tài này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên,
chia sẻ mọi khó khăn cùng tôi.
Hà Nội, tháng 01 năm 2015
Học viên

Nguyễn Thị Thơm


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật .......................................................... 3
1.1.1. Định nghĩa .............................................................................................. 3
1.1.2. Phân loại................................................................................................. 3

1.1.3. Tác hại của hóa chất bảo vệ thực vật ....................................................... 4
1.1.4. Tình hình tồn dƣ hóa chất bảo vệ thực vật trong rau ............................... 5
1.1.5. Tình hình ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật ............................................ 7
1.2. Giới thiệu về hóa chất thực vật nhóm pyrethroid .......................................... 8
1.2.1. Giới thiệu chung ..................................................................................... 8
1.2.2. Cấu tạo và tính chất một số pyrethroid ................................................... 9
1.3. Các phƣơng pháp phân tích dƣ lƣợng thuốc BVTV...................................... 14
1.3.1. Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao................................................ 14
1.3.2 Phƣơng pháp sắc ký khí ......................................................................... 15
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 18
2.1. Đối tƣợng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu ............................................... 18
2.1.1 Đối tƣợng và mục tiêu nghiên cứu ......................................................... 18
2.1.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 18
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................. 19
2.2.1. Phƣơng pháp tách chiết mẫu ................................................................. 19
2.2.2. Phƣơng pháp sắc ký khí ........................................................................ 20
2.2.3. Định lƣợng các hoạt chất pyrethroid bằng GC- ECD ............................ 25
2.3. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất .......................................................................... 26
2.3.1. Thiết bị và dụng cụ ............................................................................... 26
2.3.2. Hóa chất ............................................................................................... 26
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 28
3.1. Khảo sát các điều kiện sắc ký tối ƣu đối với việc phân tích các hoạt chất
thuốc BVTV nhóm pyrethroid ....................................................................... 28
3.1.1. Lựa chọn cột tách ................................................................................. 28
3.1.2. Nhiệt độ cổng bơm mẫu, nhiệt độ detector, kiểu bơm ........................... 28
3.1.3. Khảo sát chƣơng trình nhiệt độ cột tách ................................................ 29
3.1.4. Khảo sát tốc độ khí mang...................................................................... 34
3.1.5. Khảo sát thể tích bơm mẫu ................................................................... 36
3.1.6. Tổng kết các điều kiện chạy sắc ký ....................................................... 39

3.2. Đánh giá phƣơng pháp phân tích ................................................................. 41
3.2.1. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đƣờng chuẩn ......................... 41
3.2.2. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ) ................... 46
3.2.3. Đánh giá phƣơng trình đƣờng chuẩn ..................................................... 47
3.2.4. Khảo sát độ lặp lại của phép đo ............................................................ 51
3.3. Khảo sát điều kiện xử lý mẫu ...................................................................... 52
3.3.1. Khảo sát dung môi chiết và thể tích dung môi chiết .............................. 53
3.3.2. Lựa chọn điều kiện làm sạch ................................................................. 55
3.3.3. Quy trình phân tích dƣ lƣợng pyrethroid trong rau ................................ 59
3.4. Ứng dụng qui trình phân tích các mẫu rau ................................................... 61
KẾT LUẬN ........................................................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 67
PHỤ LỤC.............................................................................................................. 70


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Mức độ tối đa cho phép sử dụng thuốc trừ sâu pyrethroid ở một số quốc
gia .........................................................................................................................13
Bảng 2.1: Một số detector thông dụng dùng cho sắc ký khí ....................................22
Bảng 3.1: Thời gian lƣu của các hợp chất theo các chƣơng trình nhiệt độ ...............30
Bảng 3.2: Vị trí các chất trên sắc ký đồ ...................................................................32
Bảng 3.3: Ảnh hƣởng của tốc độ khí mang đến quá trình tách chất .........................34
Bảng 3.4: Ảnh hƣởng của thể tích bơm mẫu đến quá trình phân tích ......................37
Bảng 3.5: Điều kiện chạy tối ƣu cho phân tích đồng thời 4 hợp chất nhóm
pyrethroid ...............................................................................................................40
Bảng 3.6: Nồng độ và diện tích pic trung bình của các chất ....................................41
Bảng 3.7: Phƣơng trình đƣờng chuẩn của các hoạt chất ..........................................46
Bảng 3.8: Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của các chất ..........................47
Bảng 3.9: Kết quả so sánh giữa giá trị a của phƣơng trình đƣờng chuẩn λcyhalothrin với giá trị 0 ..........................................................................................48

Bảng 3.10: Chuẩn F-tính của các chất BVTV .........................................................49
Bảng 3.11: Kết quả so sánh giữa b và b’ trong phƣơng trình hồi quy ......................50
Bảng 3.12: Các giá trị để so sánh chuẩn t 2 phía .....................................................50
Bảng 3.13: Sai số và độ lặp lại của phép đo tại các nồng độ khác nhau ...................52
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát thể tích dung môi diclomethane (DCM) đối với các
hoạt chất pyrethroid ................................................................................................54
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát loại dung môi rửa giải đối với hoạt chất pyrethroid ....56
Bảng 3.16: Khảo sát tỉ lệ dung môi rửa giải đối với các hoạt chất pyrethroid ..........57
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát tỉ lệ dung môi rửa giải đối với hoạt chất pyrethroid ....58
Bảng 3.18: Kết quả khảo sát thể tích dung môi rửa giải đối với các hoạt chất
pyrethroid ...............................................................................................................59
Bảng 3.19: Kết quả phân tích các mẫu rau ..............................................................62
Bảng 3.20: Kết quả phân tích các mẫu rau thêm chuẩn ...........................................63


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Mô hình thiết bị sắc ký khí thông thƣờng ................................................22
Hình 2.2: Sắc ký đồ của 2 cấu tử 1 và 2 ..................................................................23
Hình 3.1: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 1.....................................30
Hình 3.2: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 2.....................................31
Hình 3.3: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 3.....................................31
Hình 3.4: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 4.....................................32
Hình 3.5. Sắc đồ của các hoạt chất nhóm pyrethroid khi tốc độ khí mang giảm dần36
Hình 3.7: Sắc đồ các hoạt chất pyrethroid chuẩn nồng độ λ-cyhalothrin 0,5mg/l,
cypermethrin 1,0mg/l, deltamethrin 1,0mg/l và permethrin 1,0mg/l theo điều kiện
sắc ký tối ƣu. ..........................................................................................................40
Hình 3.8: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ của λ-cyhalothrin và đƣờng
chuẩn của λ -cyhalothrin .........................................................................................42
Hình 3.9: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ của permethrin ....................43
và đƣờng chuẩn của permethrin ..............................................................................43

Hình 3.10: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ cypermethrin .....................44
và đƣờng chuẩn của cypermethrin ..........................................................................44
Hình 3.11: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ deltamethrin ......................45
và đƣờng chuẩn của deltamethrin ...........................................................................45
Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất chiết pyrethroid vào thể tích
dung môi chiết DCM ..............................................................................................55
Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi các pyrethroid khi rửa giải bằng
toluen, hexan, aceton, DCM ...................................................................................56
Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi khi kết hợp hai loại dung môi khác
nhau .......................................................................................................................57
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất chiết pyrethroid vào.................58
tỉ lệ dung môi rửa giải.............................................................................................58
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi pyrethroid vào thể tích
dung môi rửa giải ........................................................................................................... 59


Luận văn Thạc Sĩ

Nguyễn Thị Thơm

MỞ ĐẦU
Trong thời gian gần đây, hiện tƣợng ô nhiễm môi trƣờng gây ra do các hoá chất
nông nghiệp đang trở thành một vấn đề đƣợc đề cập đến khá nhiều. Các loại thuốc
trừ dịch hại, thuốc bảo vệ thực vật đang là một trong những nguyên nhân làm giảm
số lƣợng nhiều sinh vật có ích, làm giảm đa dạng sinh học, ảnh hƣởng có hại tới sức
khoẻ con ngƣời. Hàng năm, ở nƣớc ta có khoảng hơn 300 ngƣời chết vì nhiễm độc
thuốc trừ sâu, con số ngƣời bị nhiễm độc mãn tính khá cao khoảng trên 2 triệu
ngƣời, tỉ lệ ngƣời bị các bệnh rối loạn thần kinh thực vật, xảy thai, đẻ non… do bị
nhiễm độc thuốc bảo vệ thực vật cũng không nhỏ. Thuốc bảo vệ thực vật xâm nhập
vào cơ thể con ngƣời chủ yếu qua con đƣờng ăn uống thông qua các sản phẩm nông

sản nhƣ rau, củ, quả, ngũ cốc… Ngƣời bị nhiễm độc chủ yếu là do ăn các sản phẩm
nông sản mà dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật còn tồn lƣu trong các sản phẩm đó quá
mức cho phép.
Tuy nhiên, trên thƣ̣c tế vì nhiề u lý do khác nhau mà tin
̀ h tra ̣ng la ̣m du ̣ng thuố c
BVTV trong sản xuấ t rau gây ô nhiễm dƣ lƣợng thuốc BVTV đang diễn ra khá phổ
biế n. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và mức sống của nhân dân, yêu cầu về
các sản phẩm nông sản sạch và an toàn nói chung, về rau an toàn nói riêng và vệ
sinh môi trƣờng của toàn xã hội ngày càng cao. Do đó, việc ứng dụng và phát triển
các phƣơng pháp phân tích dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật nhằm đánh giá thực
trạng dƣ lƣợng thuốc trong các sản phẩm rau ở nƣớc ta là rất cần thiết.
Để đóng góp thêm phƣơng pháp phân tích cho đối tƣợng này, chúng tôi tiến
hành nghiên cứu các điều kiện tách cũng nhƣ xác định các hợp chất thuốc bảo vệ
thực vật nhóm pyrethroid trong rau là λ-cyhalothrin, permethrin, cypermethrin,
deltamethrin bằng phƣơng pháp sắc ký khí (GC) sử dụng detector bắt điện tử
(ECD).

1


Luận văn Thạc Sĩ

Nguyễn Thị Thơm

Mục tiêu thực hiện đề tài luận văn là:
1. Xây dựng phƣơng pháp xác định dƣ lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật pyrethroid
trong rau, bao gồm:
+ Khảo sát các điều kiện tách chiết mẫu và phân tích
+ Thẩm định phƣơng pháp đã xây dựng
2. Áp dụng phƣơng pháp xác định dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật pyrethroid để

khảo sát một số mẫu rau trên địa bàn Hà Nội.

2


Luận văn Thạc Sĩ

Nguyễn Thị Thơm

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật
1.1.1. Định nghĩa [10]
Hóa chất bảo vệ thực vật là những hợp chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng
hợp hóa học đƣợc dùng để phòng và trừ sinh vật gây hại cây trồng và nông sản. Hóa
chất bảo vệ thực vật gồm nhiều nhóm khác nhau, gọi theo tên nhóm sinh vật gây hại
nhƣ: thuốc trừ sâu để trừ sâu hại, thuốc trừ bệnh dùng để trừ bệnh cây…
1.1.2. Phân loại [10]
Các loại hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều loại, chủ yếu 4 nhóm chính:
- Nhóm clo hữu cơ (organnochlorine) là các dẫn xuất clo của một số hợp
chất hữu cơ nhƣ diphenyletan, cyclodien, benzen, hexan. Nhóm này bao gồm những
hợp chất hữu cơ rất bền vững trong môi trƣờng tự nhiên và thời gian bán phân hủy
dài (ví dụ DDT có thời gian bán phân hủy 20 năm, chúng ít bị đào thải và tích lũy
vào cơ thể sinh vật qua chuỗi thức ăn). Đại diện nhóm này là aldrin, dieldrin, DDT,
heptachlo, lindan, methoxychlor.
- Nhóm lân hữu cơ (organophosphorus) đều là các este, là các dẫn xuất hữu
cơ của acid photphoric. Nhóm này có thời gian bán phân hủy ngắn hơn so với nhóm
clo hữu cơ và đƣợc sử dụng rộng rãi. Nhóm này tác động vào thần kinh của côn
trùng bằng cách ngăn cản sự tạo thành men Cholinestaza làm cho thần kinh hoạt
động kém, làm yếu cơ, gây choáng váng và chết. Nhóm này bao gồm một số hợp
chất nhƣ parathion, malathion, diclovos, chlopyrifos…

- Nhóm carbamat là các dẫn suất hữu cơ của các acid cacbamic, gồm những
hóa chất ít bền vững hơn trong môi trƣờng tự nhiên, song cũng có độc tính cao đối
với nguời và động vật. Khi sử dụng, chúng tác động trực tiếp vào men Chlinestraza
của hệ thần kinh và có cơ chế gây độc giống nhƣ nhóm lân hữu cơ. Đại diện cho
nhóm này nhƣ: carbofuran, carbonyl, carbosulfan, isoprocarb…

3


Luận văn Thạc Sĩ

Nguyễn Thị Thơm

TÀI LIỆU THAM KHẢO
A. TIẾNG VIỆT
1. Báo Đại Đoàn Kết (2013), Bế tắc với nạn sử dụng thuốc bảo vệ thực vật.
2. Con ngƣời và thiên nhiên (2007), Hóa chất bảo vệ thực vật và sức khỏe con
người (KỳI).
3. Cổng thông tin điện tử An Giang (2012), Hiệu quả Chương trình quốc gia về
ATTP.
4. Cổng thông tin điện tử Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông Thôn (2009), Dư
lượng thuốc trừ sâu ở Ấn Độ tăng cao.
5. Nguyễn Thị Hai (2011), Thực trạng sử dụng hóa chất bảo vệt thực vật và giải
pháp để phát triển bền vững cho sản xuất rau ở Việt Nam, Kỷ yếu hội nghị
Khoa học Môi trƣờng và Công nghệ sinh học năm 2011.
6. Phan Nguyễn Tâm Minh (2009), Nghiên cứu qui trình xác định đồng thời dư
lượng thuốc trừ sâu họ pyrethroid và họ lân hữu cơ trong nước bằng phương
pháp sắc ký khí kết hợp với chiết pha rắn, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trƣờng
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
7. Nguyễn Trần Oánh (2007), Giáo trình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, NXB

Nông nghiệp Hà Nội.
8. Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm, QĐ
46/2007/ QĐ-BYT.
9. Sở Khoa học và công nghệ tỉnh An Giang (2007), Dư lượng thuốc trừ sâu
trong một số loại rau xanh ngắn ngày tại TP, Long Xuyên.
10. Sở Tài Nguyên và Môi trƣờng tỉnh Vĩnh Phúc (2008), Thuốc bảo vệ thực vật
và những tác động của chúng.
11. Tạ Thị Thảo (2006), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích,
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
12. Giang Tấn Thông (2012), Một số kết quả điều tra, đánh giá tình hình ô nhiễm

67


Luận văn Thạc Sĩ

Nguyễn Thị Thơm

dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong sản phẩm rau, củ, quả trên địa bàn tỉnh
Quảng Bình, Trung tâm Kỹ thuật Đo lƣờng Thử nghiệm Quảng Bình.
13. Nguyễn Thị Bích Thu (2009), Nghiên cứu ứng dụng sắc ký khí khối phổ để
phân tích dư lượng một số hóa chất bảo vệ thực vật thường dùng, Đề tài cấp
bộ, Viện Dƣợc liệu, Bộ Y Tế.
14. Viện chính sách và chiến lƣợc nông nghiệp nông thôn (2012), hội thảo
“Quản lý an toàn thực phẩm đối với sản xuất và kinh doanh rau quả ở quy mô
nhỏ, tổ chức ngày 19/12/2012.
15. Viện Dinh Dƣỡng (2011), Những điều cần biết về rau quả, cập nhật ngày
29/03/2011.
16. Phạm Hùng Việt (2003), Cơ sở lý thuyết phương pháp sắc ký khí, NXB Khoa
học kỹ thuật, Hà Nội.

B. TIẾNG ANH
17. Albaseer Saeed S (2012), “Development of Reversed- Phase High
Performance Liquid Chromatographic Method for Efficient Diastereomeric
Separation and Quantification of Cypermethrin, Resmethrin, Permethrin”,
Centre for Chemical Sciences and Technology, Institute of Science and
Technology, Research Journal of Chemical Sciences, Vol.2(10), 26-31.
18. Alijca Niewiadowska, Tomasz Kiljanek, Stanislaw Semeniuk and Jan
Zmudzki (2010), “Determination of Pyrethroid Residues in Meat by Gas
Chromatography with Electron Capture Detection”, Bull Vet Inst Pulawy 54,
pp 595-599.
19. Anna Balinova, Rosita Mladenova, Deyana Shtereva (2007), Journal of
Chromatography A, 1150, pp.136-144.
20. Denise Zuccari Bissacot and Igor Vassilieff (1997), “HPLC determination of
Flumethrin, Deltamethrin, Cypermethrin, and Cyhalothrin Residues in the
Milk and Blood of Lactating Dairy Cows”, Journal of Analytical Toxicology,
Vol.21.

68


Luận văn Thạc Sĩ

21.

Div.Washington.DC

Nguyễn Thị Thơm

(1989),

“Pesticide

Fact

Sheet

Number

199:

Cypermethrin”, U.S. Environmental Protection Agency, Office of Pesticide
Programs.
22. Extension Toxicology Network (1995), “Deltamethrin: Pesticide Information
Profile”.
23. Extension Toxicology Network, “Lambda-Cyhalothrin”
/>bda-cyhalothrin-ext.html.
24. Hans- Peter Their and Jochen Kirchhoff (1992), “Manual of Pesticide
Residue Analysis volume II”, DFG Deutschen Forschungsgemeinschaft, S
23, pp.333.
25. Kuang Hua, Miao Hong, Hou Xiaolin, Zhao Yunfeng , Wu Yougning and Xu
Chuanlai (2010), “ Simultanueous Determination of 16 Pyrethroid Residues in
Tea Samples Using Gas Chromatography and Ion Trap Mass Spectrometry”,
Journal of Chromatographic Science, Vol.48.
26. Loper & Anderson (2003) “Determination of Pyrethrin and Pyrethroid
Pesticides in Urine and Water Matrixes by Liquid Chromatography with
Diode Array Detection”, Journal of AOAC International, Vol.86, No.6.
27. National Pesticide Information Center (2009), “Permethrin: General Fact
Sheet”.
28. Sannio et Al (2003), “Determination of Pyrethroid Pesticide Residues in
Processed Fruits and Vegetables by Gas Chromatography with Electron

Capture and Mass Spectrometric Detection”, Joural of AOAC International,
Vol.86, No.1.

69