Đánh giá sự lưu tồn và phân lập vi khuẩn có khả năng phân hủy chlorpyrifos ethyl trên ba mô hình canh tác chuyên lúa, lúa màu và chuyên màu ở đồng bằng sông cửu long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

TRƯƠNG QUỐC TẤT

ĐÁNH GIÁ SỰ LƯU TỒN VÀ PHÂN LẬP VI KHUẨN
CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CHLORPYRIFOS ETHYL
TRÊN BA MÔ HÌNH CANH TÁC:
CHUYÊN LÚA, LÚA - MÀU VÀ CHUYÊN MÀU
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH: KHOA HỌC ĐẤT

2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

TRƯƠNG QUỐC TẤT

ĐÁNH GIÁ SỰ LƯU TỒN VÀ PHÂN LẬP VI KHUẨN
CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CHLORPYRIFOS ETHYL
TRÊN BA MÔ HÌNH CANH TÁC:
CHUYÊN LÚA, LÚA - MÀU VÀ CHUYÊN MÀU
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH: KHOA HỌC ĐẤT

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Ts. DƯƠNG MINH VIỄN

2018


TÓM TẮT
Chlorpyrifos ethyl là thuốc trừ sâu nhóm lân hữu cơ, khả năng hấp phụ
vào đất cao, tan trong nước thấp, có độc tính cao. Chlorpyrifos ethyl được sử
dụng lâu dài trong canh tác nông nghiệp sẽ gây ô nhiễm môi trường đất, nước,
ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Sự tăng cường phân hủy sinh học
chlorpyrifos ethyl lưu tồn trong đất góp phần giảm thiểu ô nhiễm hoạt chất này
trong canh tác nông nghiệp. Do đó, luận án này được thực hiện với các mục
tiêu: một là đánh giá dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất và ảnh hưởng của 3
mô hình canh tác chuyên lúa, lúa – màu, chuyên màu đến sự lưu tồn
chlorpyrifos ethyl trong đất phèn và đất phù sa; hai là đánh giá sự phân hủy
yếm khí chlorpyrifos ethyl bởi quần xã vi khuẩn, sự đa dạng của vi khuẩn khử
-Cl trong đất phèn chuyên canh lúa; ba là tuyển chọn, phân lập vi khuẩn phân
hủy chlorpyrifos ethyl và đánh giá ảnh hưởng của 3 mô hình canh tác chuyên
lúa, lúa - màu và chuyên màu đến sự đa dạng của vi khuẩn hiếu khí phân hủy
chlorpyrifos ethyl trong đất.
Đánh giá dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất phèn và đất phù sa được
thực hiện qua thu mẫu đất ở độ sâu 0 - 20 cm, vào thời điểm sau khi thu
hoạch, trên 3 mô hình canh tác chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu tại tỉnh
Hậu Giang, Vĩnh Long và Tiền Giang. Kết quả nghiên cứu cho thấy dư lượng
chlorpyrifos ethyl cao nhất trong đất phù sa trên mô hình lúa - màu ở vụ màu
với 291 ppb và dư lượng chlorpyrifos ethyl thấp nhất trong đất phù sa chuyên
lúa với 3,51 ppb.
Đánh giá ảnh hưởng của mô hình canh tác lên sự lưu tồn chlorpyrifos
ethyl trong đất, các thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện nhà lưới và điều

kiện đồng ruộng. Trong điều kiện nhà lưới, thí nghiệm được thực hiện trên đất
phù sa được thu từ mô hình chuyên lúa để đánh giá ảnh hưởng của sự thay đổi
mô hình canh tác đến sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất. Ở điều kiện đồng
ruộng, thí nghiệm được thực hiện nhằm đánh giá sự thay đổi và không thay
đổi mô hình canh tác ảnh hưởng như thế nào đến sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl
trong đất. Hàm lượng chlorpyrifos ethyl được phun theo khuyến cáo và dư
lượng chlorpyrifos ethyl trong đất được xác định vào 4 thời điểm sau phun
chlorpyrifos ethyl. Đánh giá dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất ở điều kiện
đồng ruộng đã cho thấy ở mô hình canh tác thích hợp, sự phân hủy
chlorpyrifos ethyl cao hơn ở đất phù sa và cao nhất trong mô hình lúa-màu.
Khi thay đổi mô hình canh tác, dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất bị ảnh
hưởng bởi mô hình canh tác. Trong đất, dư lượng chlorpyrifos ethyl cao nhất
trong mô hình chuyên lúa và thấp nhất trong mô hình một vụ lúa, hai vụ màu.
Bên cạnh đó, kết quả thí nghiệm trong nhà lưới cũng cho thấy mô hình canh
tác cũng ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy chlorpyrifos ethyl trong đất.
Bốn mẫu đất được lấy từ ruộng lúa ở tỉnh Hậu Giang và Tiền Giang đã
được sử dụng để đánh giá sự phân hủy chlorpyrifos ethyl bởi các quần xã vi
khuẩn kị khí. Thí nghiệm được thiết lập trong lọ thủy tinh 50 ml có chứa môi
trường khoáng tối thiểu (30 mL), đất (10 g) và chlorpyrifos ethyl (35 ppm).
Phân tích chlorpyrifos ethyl trong suốt thời gian nuôi ủ cho thấy 4 quần xã vi
i


khuẩn từ 4 mẫu đất đều có khả năng phân hủy gần như cạn kiệt chlorpyrifos
ethyl. Tốc độ phân hủy chlorpyrifos ethyl đã tăng gấp đôi sau khi mật độ vi
khuẩn được nhân lên trong quá trình ủ. Tốc độ phân hủy chlorpyrifos ethyl
trong thời gian 4 tháng nuôi ủ của hai quần xã vi khuẩn từ đất phù sa cao hơn
so với hai quần xã vi khuẩn từ đất phèn. Tất cả bốn quần xã vi khuẩn đã phân
hủy chlorpyrifos ethyl bằng cách khử -Cl trong hô hấp kị khí. Điều này cho
thấy rằng các vi khuẩn trong nhóm Chloroflexi đã có mặt trong các mẫu đất.

Năm mươi ba mẫu đất từ 3 mô hình canh tác: chuyên lúa, lúa - màu và
chuyên màu được dùng để phân lập vi khuẩn hiếu khí phân hủy chlorpyrifos
ethyl. Trong đó, 38 mẫu đất được thu ở điều kiện đồng ruộng và 15 mẫu đất
được thu ở điều kiện nhà lưới. TSA và môi trường khoáng tối thiểu có bổ sung
chlorpyrifos ethyl như là nguồn carbon duy nhất được sử dụng để nuôi cấy,
tuyển chọn và phân lập vi khuẩn. Kết quả nghiên cứu đã chọn được 7 quần xã
vi khuẩn có khả năng phân huỷ chlorpyrifos. Trong số đó có 4 quần xã vi
khuẩn đã được tuyển chọn từ 4 mẫu đất trên đồng ruộng và 3 quần xã vi khuẩn
được chọn từ 3 mẫu đất ở điều kiện nhà lưới. Ngoài ra, nghiên cứu này còn
phân lập và định danh được 4 dòng vi khuẩn có khả năng phân hủy
chlorpyrifos ethyl.
Tóm lại, nghiên cứu này đã cho thấy rằng có dư lượng chlorpyrifos ethyl
trong đất nông nghiệp và sự hiện diện của vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí có khả
năng phân hủy chlorpyrifos ethyl trong đất canh tác nông nghiệp ở ĐBSCL.
Mặt khác, nghiên cứu còn cho thấy mô hình canh tác đã ảnh hưởng đến sự lưu
tồn của chlorpyrifos ethyl trong đất và cấu trúc của quần xã vi khuẩn có khả
năng phân hủy chlorpyrifos ethyl. Tuy nhiên, cần có những nghiên cứu thêm
về khả năng phân hủy chlorpyrifos ethyl của các quần xã và dòng vi khuẩn
trong đất ở điều kiện nhà lưới và điều kiện đồng ruộng để có thể ứng dụng
chúng vào quá trình xử lí ô nhiễm chlorpyrifos ethyl trong đất canh tác nông
nghiệp.
Từ khóa: đất phèn, đất phù sa, lưu tồn, mô hình canh tác, phân lập, vi khuẩn
phân hủy chlorpyrifos ethyl

ii


SUMMARY

Chlorpyrifos (o,o-diethyl-o-(3,5,6-trichloro-2-pyridyl) phosphorothioate)

is a organophosphate insecticide, which is less soluble in water and can be
highly adsorbed in the soil. Chlorpyrifos is highly toxic; therefore, long term
use of chlorpyrifos in agriculture can result in soil and water pollution and
affect severely public health. Increased biodegradation of chlorpyrifos in soil
can help alleviating chlorpyrifos-induced pollution in cultivation. This thesis is
firstly aimed to evaluate chlorpyrifos-residue in the soil and also examine
effects of three cropping models, including paddy rice, rice-cash crops and
cash crops to the accumulation of chlorpyrifos in alluvial soil and acid sulfate
soil. Secondly, the thesis also assesses the anaerobic digestion of chlorpyrifos
by bacteria community, the diversity of chlorpyrifos-degrading bacteriaat
sulfate soil in paddy rice. Thirdly, isolation of chlorpyrifos- aerobic degrading
bacteria and assessment of effects of the three cropping models to the diversity
of chlorpyrifos- aerobic degrading bacteria in the soil is also examined in the
thesis.
Evaluating the residues of chlorpyrifos in alluvial soil and acid sulfate
soil was done by soil sampling at harvest time and depths 0 - 20 cm from
fields of paddy rice, rice-cash crops and cash crops in Vinh Long, Tien Giang
and Hau Giang provinces. The result showed that chlorpyrifos still remained
in soils after crop harvest with highest at alluvial soil in rice-cash crops (291
ppb) and lowest in paddy rice (3.51 ppb).
To evaluate effects of cropping models to the residues of chlorpyrifos in
soil, experiments were established in the field and greenhouse. In the
greenhouse, alluvial soil collected from paddy rice was used to evaluate
changes of cropping models, which affected the chlorpyrifos residue in soil.
In the field, experiments were to evaluate whether changes and no changes in
cropping models affected the chlorpyrifos residues in soil. Chlorpyrifos was
sprayed at the recommended concentration and chlorpyrifos residues in
soil were measured at 4 time points after chlorpyrifos application. Evaluating
the residues of chlorpyrifos in soil from the field showed that in consistent
cropping models, the decomposition of chlorpyrifos was higher at alluvial soil

and highest in rice - cash crops. When changing cropping models, the residues
of chlorpyrifos in soil were affected by the cropping systems. In soil,
chlorpyrifos residues remained highest in the paddy rice only model and
lowest in one rice - two cash crops models. Besides, the results of experiments
in the greenhouse showed that farming and cropping models also affected the
decomposition rate of chlorpyrifos.
Four soil samples collected from paddy rice fields in Hau Giang and Tien
Giang provinces were used to evaluate the degradation of chlorpyrifos by
anaerobic bacterial communities. The experiment was set up in 50-mlmicrocosms containing minimal mineral salt medium (30 mL), soils (10 g) and
chlorpyrifos (35 ppm). Analysis of chlorpyrifos during incubation time
showed that 4 bacteria communities from 4 soil samples are all able to
iii


anaerobically degrade chlorpyrifos. The rate of chlorpyrifos was doubled after
the bacterial density was multiplied during the incubation. The percentage of
chlorpyrifos degradation within 4 month-incubation of two bacteria
communities from alluvial soil was higher than from the two bacteria
communities from acid soil. All of the four bacteria communities degraded
chlorpyrifos by reducing Choride in an anaerobic manner. Therefore, it is
suggested that the Chloroflexi bacterial phylum was present in soil samples.
Fifty-three soil samples were taken from the three cropping systems
includes paddy rice, rice-cash crops and cash crops. They were used to isolate
chlorpyrifos-degrading bacteria. There were 38 soil samples collected from the
field and 15 soil samples collected from the greenhouse condition. TSA
medium and minimal mineral salt medium added with chlorpyrifos as a sole
carbon source were used to culture, select and isolate the bacteria. There were
7 chlorpyrifos degradable-bacterial communities were selected. Among them,
4 bacterial communities were selected from 4 soil samples in field and 3
bacterial communities were selected from 3 soil samples in the greenhouse. In

addition, this study isolated, identified 4 chlorpyrifos-degrading bacterial
strains.
In summary, this study showed that there were chlorpyrifos residues in
agricultural soil, and there were aerobic and anaerobic chlorpyrifos-degrading
bacteria in agricultural soil from the Mekong Delta. On the other hand, this
study also demonstrated that the cropping systems affected the accumulation
of chlorpyrifos in the soil and also the composition of communities of the
chlorpyrifos-degrading bacteria. However, further research on capability of
these bacteria to degrade chlorpyrifos in agriculture soil from the field and the
greenhouse conditions should be carried out to apply these findings to the
treatment chlorpyrifos contaimination in agricultural soil.
Keywords: acid sulfate soil, alluvial soil, Chlorpyrifos-degrading bacteria,
cropping, isolate, residue

iv


LỜI CẢM TẠ
Xin chân thành biết ơn Thầy hướng dẫn khoa học:
Đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn các nội dung, phương pháp và kế hoạch triển
khai thành công các thí nghiệm;
Luận án này không thể hoàn thành nếu không có sự giúp đỡ, hướng dẫn khoa
học và động viên của Thầy.
Xin chân thành cảm ơn:
-

Ban giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ;

-

Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng;

-

Ban Chủ nhiệm Khoa Sau Đại học

-

Các Phòng Ban chức năng khác của Trường Đại học Cần Thơ;

Đã tạo điều kiện tốt cho công tác đào tạo nghiên cứu sinh.
-

Ban chủ nhiệm Bộ môn Khoa học đất, đã tạo mọi điều kiện để tôi hoàn
thành các nội dung học tập và luận án. Các cán bộ và nhóm nghiên cứu
đã hỗ trợ tích cực trong việc thực hiện các thí nghiệm.

-

Xin cảm ơn sự tài trợ kinh phí để thực hiện nghiên cứu từ dự án RIP
của Bộ môn Khoa học Đất- Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụngTrường Đại học Cần Thơ hợp tác với Đại học Leuven-Bỉ.

-

Sau cùng, xin ghi nhớ sự chia sẽ và động viên của gia đình đã góp phần
không nhỏ vào sự thành công của luận án.

v

vi


MỤC LỤC
Trang
TÓM TẮT .................................................................................................................. i
LỜI CẢM TẠ ........................................................................................................... v
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... vi
MỤC LỤC ..............................................................................................................vii
DANH SÁCH BẢNG .............................................................................................. xi
DANH SÁCH HÌNH .............................................................................................xiii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...............................................................................xvii
Chương 1. GIỚI THIỆU ........................................................................................ 1
1.1 Đặt vấn đề .......................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 2
1.3 Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 3
1.4 Ý nghĩa của luận án ........................................................................................... 3
1.5 Những điểm mới của luận án ............................................................................. 4
Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 5
2.1. Tổng quan về thuốc BVTV và tình hình sử dụng thuốc BVTV hiện nay ......... 5
2.1.1 Tổng quan về thuốc BVTV ............................................................................. 5
2.1.2 Tình hình sử dụng và nguy cơ ô nhiễm thuốc BVTV trên thế giới và ở
Việt Nam ................................................................................................................. 10
2.1.3 Phân hủy sinh học và phục hồi đất ô nhiễm thuốc BVTV bằng biện pháp
sinh học ................................................................................................................... 15
2.1.4 Tổng quan về chlorpyrifos ethyl .................................................................... 20
2.2 Tổng quan về ĐBSCL....................................................................................... 26
2.2.1 Vị trí địa lí và điều kiện tự nhiên ................................................................... 26
2.2.2 Phân bố và đặc tính các nhóm đất chính........................................................ 27
Chương 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................... 33

3.1 Phương tiện nghiên cứu .................................................................................... 34
3.1.1 Thời gian và địa điểm tiến hành thí nghiệm .................................................. 34

vii


3.1.2 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm ...................................................................... 34
3.1.3 Hóa chất ........................................................................................................ 35
3.2 Phương pháp nghiên cứu của từng nội dung .................................................... 36
3.2.1 Nội dung 1: Đánh giá dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất phèn chuyên
lúa, chuyên mía và trong đất phù sa chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu tại
một số địa điểm ở Đồng bằng Sông Cửu Long ...................................................... 36
3.2.2 Nội dung 2: Đánh giá ảnh hưởng của loại đất (đất phèn và đất phù sa) lên
sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất phèn chuyên lúa, chuyên mía và đất phù
sa chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu ở điều kiện đồng ruộng và điều kiện
nhà lưới ................................................................................................................... 36
3.2.3 Nội dung 3: Đánh giá khả năng phân hủy yếm khí chlorpyrifos ethyl bởi
vi khuẩn trong đất phèn và đất phù sa chuyên lúa ở Hậu Giang và Tiền Giang .... 42
3.2.4 Nội dung 4: Tuyển chọn, phân lập vi khuẩn hiếu khí phân hủy
chlorpyrifos ethyl từ đất phèn và đất phù sa chuyên lúa, lúa - màu và chuyên
màu.......................................................................................................................... 50
3.2.5 Nội dung 5: Đánh giá hoạt động phân hủy chlorpyrifos ethyl của dòng vi
khuẩn ký hiệu PH_C4.3 trong môi trường khoáng tối thiểu và trong môi
trường đất ................................................................................................................ 57
3.2.6 Phương pháp phân tích và xử lí số liệu.......................................................... 59
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 70
4.1 Nội dung 1: Kết quả đánh giá dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất phèn
chuyên lúa, chuyên mía và đất phù sa chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu ở
Đồng bằng sông Cửu Long ..................................................................................... 60
4.1.1 Đặc tính của đất thí nghiệm ........................................................................... 60

4.1.2 Kết quả đánh giá dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất................................ 62
4.2 Nội dung 2: Đánh giá sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất phèn, đất phù
sa và ảnh hưởng của 3 mô hình canh tác chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu
đến sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất ở điều kiện đồng ruộng và điều
kiện
nhà lưới ................................................................................................................... 64
4.2.1 Đánh giá sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất phù sa trên 3 mô hình
canh tác chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu trong điều kiện nhà lưới ............... 64

viii


4.2.2 Đánh giá ảnh hưởng của 3 mô hình canh tác chuyên lúa, 2 lúa - 1 màu, 1
lúa - 2 màu lên sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất phù sa ở Long Khánh,
Cai Lậy, Tiền Giang................................................................................................ 67
4.2.3 Đánh giá sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất phèn, đất phù sa trên 3
mô hình canh tác chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu ........................................ 70
4.3 Nội dung 3: Đánh giá khả năng phân hủy yếm khí chlorpyrifos ethyl của
quần xã vi khuẩn trong đất phèn, đất phù sa chuyên lúa ở Hậu Giang và Tiền
Giang ....................................................................................................................... 74
4.3.1 Kết quả đánh giá khả năng phân hủy yếm khí chlorpyrifos ethyl của 4
quần xã vi khuẩn trong dung dịch đất ..................................................................... 74
4.3.2 Sự hình thành các sản phẩm trung gian trong quá trình chuyển hóa
chlorpyrifos ethyl khi bị phân hủy bởi quần xã vi khuẩn kỵ khí ............................ 78
4.3.3 Đa dạng vi khuẩn phân hủy yếm khí chlorpyrifos ethyl trong đất ................ 80
4.4 Nội dung 4: Phân lập vi khuẩn hiếu khí bản địa phân hủy chlorpyrifos
ethyl từ đất phèn và đất phù sa ở điều kiện đồng ruộng và đất phù sa ở điều
kiện nhà lưới trên 3 mô hình canh tác: chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu ở
Đồng bằng sông Cửu Long ..................................................................................... 84
4.4.1 Kết quả phân lập vi khuẩn hiếu khí bản địa có khả năng phân hủy

chlorpyrifos ethyl trong đất phèn và đất phù sa chuyên canh lúa........................... 84
4.4.2 Kết quả phân lập vi khuẩn hiếu khí bản địa có khả năng phân hủy
chlorpyrifos ethyl trong đất phèn và đất phù sa chuyên màu ................................. 88
4.4.3 Kết quả phân lập vi khuẩn hiếu khí bản địa phân hủy chlorpyrifos ethyl
từ đất phù sa luân canh lúa - màu ........................................................................... 91
4.4.4 Kết quả làm giàu mật số và tuyển chọn các quần xã vi khuẩn phân hủy
chlorpyrifos ethyl trong môi trường khoáng tối thiểu từ đất phù sa của mô hình
chuyên lúa, 2 lúa - 1 màu và chuyên màu trong điều kiện nhà lưới ....................... 93
4.4.5 Một số đặc tính sinh thái của các dòng vi khuẩn có khả năng phân hủy
chlorpyrifos ethyl .................................................................................................... 97
4.4.6 Kết quả điện di sản phẩm PCR của 4 dòng vi khuẩn phân hủy
chlorpyrifos ethyl và định danh chúng dựa vào trình tự gene 16S-rRNA .............. 98
4.4.7 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến gia tăng mật số của các dòng
vi khuẩn................................................................................................................. 101

ix


4.5 Nội dung 5: Đánh giá hoạt động phân hủy chlorpyrifos ethyl của dòng vi
khuẩn Barrientosimonas humi C4.3 trong môi trường khoáng tối thiểu và
trong môi trường đất ............................................................................................. 104
4.5.1 Khả năng phân hủy chlorpyrifos ethyl của dòng vi khuẩn
Barrientosimonas humi C4.3 trong dung dịch khoáng tối thiểu........................... 104
4.5.2 Khả năng phân hủy chlorpyrifos ethyl của dòng vi khuẩn
Barrientosimonas humi C4.3 và tổ hợp 4 dòng vi khuẩn trong môi trường đất ... 106
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................... 108
5.1 Kết luận ........................................................................................................... 108
5.2. Kiến nghị........................................................................................................ 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 110
PHỤ LỤC

x


DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Các cấp độ phân loại độ độc của một chất theo WHO ............................ 6
Bảng 2.2: Các cấp độ phân loại độ độc của thuốc BVTV ở Việt Nam................... 6
Bảng 2.3: Khả năng hấp phụ vào đất và trầm tích của hoạt chất BVTV dựa
vào Koc ..................................................................................................................... 9
Bảng 3.1: Nguồn gốc mẫu đất dùng trong thí nghiệm nuôi ủ vi khuẩn kị khí ....... 43
Bảng 3.2: Một số đặc tính lý hóa của các loại đất sử dụng trong thí nghiệm
nuôi ủ yếm khí ........................................................................................................ 43
Bảng 3.3: Thành phần của nghiệm thức trong thí nghiệm nuôi ủ yếm khí............ 46
Bảng 3.4: Thành phần của từng nghiệm thức khảo sát hoạt động phân hủy
chlorpyrifos ethyl của dòng vi khuẩn ký hiệu PH_C4.3......................................... 57
Bảng 3.5: Thành phần các nghiệm thức khảo sát sự phân hủy chlorpyrifos
ethyl của dòng vi khuẩn PH_C4.3 và tổ hợp 4 dòng vi khuẩn trong môi trường
đất ........................................................................................................................... 59
Bảng 4.1: Tính chất của đất phèn ở huyện Phụng Hiệp tỉnh Hậu Giang ............... 60
Bảng 4.2: Tính chất của đất phù sa ở huyện Bình Minh và Bình Tân, tỉnh
Vĩnh Long ............................................................................................................... 61
Bảng 4.3: Một số đặc tính hóa học của đất thí nghiệm ở huyện Cai Lậy, tỉnh
Tiền Giang .............................................................................................................. 67
Bảng 4.4: Tính chất của đất phù sa ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang .................. 85
Bảng 4.5: Đặc điểm hình thái và đặc tính sinh hóa của các dòng vi khuẩn ........... 98
Bảng 4.6: Định danh các dòng vi khuẩn thể hiện sự phân hủy chlorpyrifos
ethyl theo độ tương đồng của đoạn gene 16S rRNA ............................................ 100
Bảng 4.7: Các yếu tố môi trường tối ưu cho sự tăng trưởng của các dòng
vi khuẩn................................................................................................................. 104

xi


DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 2.1: Con đường di chuyển của thuốc BVTV trong môi trường ...................... 8
Hình 2.2: Chi phí của các nhóm thuốc BVTV trên toàn thế giới năm 2010 ......... 11
Hình 2.3: Thị trường tiêu thụ thuốc BVTV trên toàn thế giới năm 2010 .............. 11
Hình 2.4: Tình hình nhập khẩu thuốc BVTV ở Việt Nam .................................... 13
Hình 2.5: Cấu trúc của chlorpyrifos ethyl.............................................................. 20
Hình 2.6: Con đường chuyển hóa của chlorpyrifos ethyl ...................................... 25
Hình 2.7: Bản đồ phân bố các loại đất ở ĐBSCL .................................................. 28
Hình 3.1: Sơ đồ nội dung tổng quát của luận án .................................................... 33
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm nhà lưới ............................................................ 38
Hình 3.3: Các túi lưới chứa đất đã trộn chlorpyrifos ethyl và cho vào đất ............ 39
Hình 3.4: Thí nghiệm ở Cai Lậy - Tiền Giang ...................................................... 40
Hình 3.5: Địa điểm và số ruộng khảo sát lưu tồn chlorpyrifos ethyl..................... 41
Hình 3.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát khả năng phân hủy yếm khí
chlorpyrifos ethyl bởi quần xã vi khuẩn ................................................................. 45
Hình 3.7: Bố trí thí nghiệm yếm khí: (a) Các lọ ủ được trữ để lấy chỉ tiêu theo
thời gian, (b) Mẫu được ủ trong lọ pi 50 mL, (c) Lấy chỉ tiêu hóa học và sinh
học, (d) Dung dịch yếm khí có màu xanh hoặc xanh tím ....................................... 47
Hình 3.8: Sắc ký đồ của đường nền (mẫu trắng) ................................................... 48
Hình 3.9: Sắc ký đồ của chất chuẩn ....................................................................... 48
Hình 3.10: Sơ đồ số lượng mẫu đất phân lập vi khuẩn hiếu khí theo mô hình ..... 51
Hình 4.1: Dư lượng chlorpyryfos ethyl trong đất phèn và đất phù sa ở 3 địa
điểm thu mẫu .......................................................................................................... 62
Hình 4.2: Dư lượng chlorpyryfos ethyl trong đất phèn và đất phù sa trên các
mô hình canh tác ..................................................................................................... 63

Hình 4.3: Lưu tồn của chlorpyrifos ethyl trong đất phù sa trên các mô hình
canh tác trong điều kiện nhà lưới (2014) ................................................................ 66
Hình 4.4: Lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất phù sa trên các mô hình canh
tác ở Long Khánh - Cai Lậy - Tiền Giang (vụ Đông Xuân 2013).......................... 69
xii


Hình 4.5: Lưu tồn của chlorpyrifos ethyl trong đất phù sa ở mô hình 1 lúa - 2
màu (đậu xanh) tại Long Khánh, Cai Lậy, Tiền Giang (vụ Hè Thu 2013) ............ 70
Hình 4.6: Tốc độ suy giảm của chlorpyrifos ethyl trong 3 mô hình canh tác tại
Bình Tân, Vĩnh Long (vụ Đông Xuân 2013) .......................................................... 71
Hình 4.7: Tốc độ mất đi của chlorpyrifos ethyl trong đất phèn ở mô hình
chuyên lúa và chuyên mía (vụ Đông Xuân 2013) (n = 4, Sai số chuẩn) ................ 73
Hình 4.8: Khả năng phân hủy chlopyrifos ethyl của quần xã vi khuẩn
CL01 (a) và CL02 (b) ............................................................................................. 74
Hình 4.9: Tốc độ phân hủy chlorpyrifos ethyl ở các nghiệm thức của quần xã
vi khuẩn ký hiệu CL01 và CL02 ............................................................................. 75
Hình 4.10: Khả năng phân hủy chlopyrifos ethyl của hệ VK PH01 (a) và
PH02 (b) .................................................................................................................. 76
Hình 4.11: Tốc độ phân hủy chlorpyrifos ethyl ở các nghiệm thức của cộng
động vi khuẩn ký hiệu PH01 và PH02.................................................................... 77
Hình 4.12: Sơ đồ chuyển hóa của chlorpyrifos ethyl trong nghiệm thức
bổ sung acid hữu cơ ................................................................................................ 78
Hình 4.13: Sắc ký đồ sản phẩm trung gian trong quá trình phân hủy yếm khí
chlorpyrifos ethyl khi scan trên GCMS .................................................................. 78
Hình 4.14: Điện di đồ sản phẩm PCR của nhóm vi khuẩn Chloroflexi trong
các nghiệm thức mẫu đất PH01 với cặp mồi 338F/1101R ..................................... 81
Hình 4.15: Điện di đồ sản phẩm PCR của nhóm vi khuẩn Chloroflexi trong
các nghiệm thức mẫu đất PH01 với cặp mồi 341F-GC/534R ................................ 81
Hình 4.16: Điện di đồ sản phẩm PCR (DGGE) của các nghiệm thức

mẫu đất PH01.......................................................................................................... 83
Hình 4.17: Độ tương đồng của các vi khuẩn nhóm Chloroflexi trong mẫu đất
PH01 ....................................................................................................................... 84
Hình 4.18: Sự phát triển của một số quần xã vi khuẩn được làm giàu mật số
với chlorpyrifos ethyl .............................................................................................. 86
Hình 4.19: Phần trăm phân hủy chlorpyrifos ethyl của quần xã vi khuẩn trong
môi trường khoáng tối thiểu sau 30 ngày nuôi cấy (n=3) ....................................... 86
Hình 4.20: Sự phát triển của 2 dòng vi khuẩn ký hiệu PH_C3.1 và PH_C4.3
trong môi trường khoáng tối thiểu chứa chlorpyrifos ethyl nồng độ 20 ppm ........ 87

xiii


Hình 4.21: Phần trăm phân hủy chlorpyrifos ethyl của 2 dòng vi khuẩn trong
môi trường khoáng tối thiểu sau 30 ngày nuôi cấy (n=4) ....................................... 88
Hình 4.22: Phần trăm phân hủy chlorpyrifos ethyl của quần xã vi khuẩn trong
môi trường khoáng tối thiểu sau 30 ngày nuôi cấy (n=4) ....................................... 89
Hình 4.23: Phần trăm phân hủy chlorpyrifos ethyl của dòng vi khuẩn ký hiệu
BM_C9.2 trong môi trường khoáng tối thiểu sau 30 ngày nuôi cấy (n=4) ............ 90
Hình 4.24: Phần trăm phân hủy chlorpyrifos ethyl của quần xã vi khuẩn trong
môi trường khoáng tối thiểu sau 30 ngày nuôi cấy (n=4) ....................................... 91
Hình 4.25: Phần trăm phân hủy chlorpyrifos ethyl của dòng vi khuẩn ký hiệu
BT_C8.9 trong môi trường khoáng tối thiểu sau 30 ngày nuôi cấy (n=4) ............. 92
Hình 4.26: Phần trăm phân hủy chlorpyrifos ethyl của các quần xã vi khuẩn
trong môi trường khoáng tối thiểu sau 30 ngày nuôi cấy (n = 3, Sai số chuẩn) ..... 94
Hình 4.27: Điện di đồ sản phẩm PCR-DGGE (a) và độ tương đồng (b) của 7
quần xã vi khuẩn có khả năng phân hủy chlorpyrifos ethyl ................................... 96
Hình 4.28: Hình thái khuẩn lạc của 4 dòng vi khuẩn ............................................ 97
Hình 4.29: Hình nhuộm Gram của các dòng VK, chụp dưới KHV (X1000) ........ 97
Hình 4.30: Phổ điện di sản phẩm PCR của 4 dòng VK ......................................... 98

Hình 4.31: Ảnh hưởng của nguồn carbon đến sự gia tăng mật số vi khuẩn ........ 101
Hình 4.32: Ảnh hưởng của pH đến mật số của 4 dòng vi khuẩn ......................... 102
Hình 4.33: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mật số của 4 dòng vi khuẩn ................. 103
Hình 4.34: Mật số vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy có và
không có bổ sung TSB .......................................................................................... 105
Hình 4.35: Khả năng phân hủy chlorpyrifos ethyl của dòng vi khuẩn
Barrientosimonas humi C4.3 theo thời gian ......................................................... 106
Hình 4.36: Khả năng phân hủy chlorpyrifos ethyl của dòng vi khuẩn
Barrientosimonas humi C4.3 và nhóm vi khuẩn (n=3, sai số chuẩn) .................. 107

xiv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ADI

acceptable daily intake (lượng chất độc không gây hại cơ thể
người được chấp
nhận)

ADN
a.i

active ingredient (hoạt chất thuốc)

BVTV

bảo vệ thực vật

BM

Bình Minh

BT

Bình Tân

CL

Cai Lậ y

PH

Phụ ng Hiệ p

CEC

cation exchange capacity (khả nă ng trao đổ i cation)

CFU

colony-forming unit (đơ n vị

CTAB

Cetyltrimethylammonium bromide

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

DCM

Dichloromethane

DGGE

Denaturing Gradient Gel Electrophoresis

DNA

Deoxyribonucleic acid

FAO

Food and Agriculture Organization (tổ chức lương thực và
nông nghiệp)

GC/MS
phổ)

Gas Chromatography Mass Spectrometry (sắc kí khí khối

HPLC

High Perfomance Liquid Chromatography (sắc kí lỏng cao áp)

Kd

Distribution coefficient (hệ số phân phố i)

KHV

Kính hiển vi

Koc

organic carbon adsorption coefficient (chỉ số hấp phụ độc chất
hữu cơ trong đất)

LD50

Lethal Dose 50 (liều chất độc gây chết một nửa động vật)

MRL

maximum residue limit (mức dư lượng tối đa)
xv

hình thành khuẩ n lạ c)


MSBĐ

Mật số ban đầu

NN-PTNT

Nông nghiệp - Phát triển nông thôn

NT

Nghiệm thức

PCB

Polychlorinated biphenyls

PCR

Polymerase chain reaction

PE

Petroleum ether

ppb

parts per billion (một phần tỷ)

ppm

parts per million (một phần triệu)

TCP

3,5,6-trichloro-2-pyridinol

WHO

World Health Organization (Tổ chức y tế thế giới)

xvi


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một nước nông nghiệp với tổng diện tích đất canh tác nông
nghiệp khoảng 26,28 triệu ha, nông dân chiếm hơn 2/3 dân số cả nước. Vì vậy,
nông nghiệp chiếm vị trí vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Theo
thống kê của ngành nông nghiệp, tổng kim ngạch xuất khẩu nông sản trong 10
tháng đầu năm 2014 của nước ta đạt 25,85 tỷ USD. Trong đó, Đồng bằng sông
Cửu Long (ĐBSCL) - khu vực sản xuất nông nghiệp lớn nhất cả nước đóng
góp một phần không nhỏ. Sự gia tăng sản lượng nông nghiệp là kết quả của
việc nâng cao kỹ thuật canh tác và hoạt động thâm canh tăng vụ, tăng cường
công tác bảo vệ thực vật (BVTV). Do điều kiện khí hậu nóng ẩm của ĐBSCL
dễ làm cho sâu bệnh phát triển, hậu quả là việc sử dụng thuốc BVTV ngày
càng tăng và đa dạng hơn về mặt chủng loại. Việc sử dụng thuốc BVTV quá
mức đã làm cho một lượng lớn thuốc còn lưu tồn trong đất, nước, nông sản
gây độc hại cho các sinh vật khác và sức khỏe cộng đồng.
Trong số các loại thuốc BVTV đang được sử dụng rộng rải, chlorpyrifos
ethyl là hoạt chất của thuốc trừ sâu thuộc nhóm lân hữu cơ. Hoạt chất này
thuộc loại có tính độc thần kinh ở mức cao, gây hại cho người và nhiều loại
động vật có lợi. Chlorpyrifos ethyl có khả năng hấp phụ vào đất rất cao, hệ số
Koc dao động từ 652 đến 30.381 L/kg tùy từng loại đất (Gebremariam et al.,
2012). Vì vậy đất phù sa và đất phèn có thể ảnh hưởng khác nhau đến sự hấp
phụ chlorpyrifos ethyl vào đất và qua đó ảnh hưởng đến dư lượng hoạt chất
này trong đất. Đồng thời, qua kết quả điều tra ở ĐBSCL của dự án RIP
(Chương trình VLIR) hợp tác giữa Trường Đại học Cần Thơ và Trường Đại

học Leuven của Bỉ cho thấy chlorpyrifos ethyl được nông dân sử dụng trên cả
3 mô hình canh tác chuyên lúa, luân canh lúa - màu, chuyên màu và lượng sử
dụng cao nhất trên mô hình chuyên màu, khi chuyển đổi sang mô hình luân
canh lúa - màu thì lượng sử dụng thấp nhất và sử dụng với lượng cao hơn
khuyến cao từ 2-15 lần. Do đó, việc sử dụng chlorpyrifos ethyl lâu dài có thể
làm lưu tồn hoạt chất này ở trong đất, sự phóng thích chlorpyrifos ethyl từ
trong đất kết hợp với sự rửa trôi sẽ gây nguy cơ ô nhiễm loại hoạt chất này
trong tầng nước mặt cũng như các môi trường khác. Trong đất chlorpyrifos
ethyl có thể bị phân hủy bằng các con đường hóa học, vật lý và sinh học. Sự
phân hủy sinh học thuốc BVTV nói chung và chlorpyrifos ethyl nói riêng đang
rất được quan tâm. Phân hủy sinh học là khi các vi sinh vật đất có tham gia
vào quá trình phân hủy (Andreu and Picó, 2004). Trong quá trình phân hủy
sinh học những loài vi sinh vật đất đóng vai trò hết sức quan trọng vì chúng có
1


thể sử dụng hoặc phân hủy các loại thuốc BVTV, đặc biệt là những loại thuốc
có độ bền cao. Vì vậy, sự phân hủy sinh học làm giảm dư lượng thuốc BVTV
một cách hiệu quả, bền vững, thân thiện với môi trường mà ít tốn kém và cũng
là yếu tố chính quyết định số phận của các loại thuốc BVTV. Nhiều nhà
nghiên cứu trên thế giới đã phân lập được các dòng vi khuẩn có khả năng phân
hủy tốt chlorpyrifos ethyl như: Dòng vi khuẩn Enterobacter chủng B14 (Singh
et al., 2004), Alcaligenes faecalis DSP3 (Yang et al., 2006), Paracoccus-TRP
(Gangming et al., 2008).
Mặt khác, ở ĐBSCL, nông dân đang canh tác trên 2 nhóm đất (đất phèn
và đất phù sa) điển hình, với 3 kiểu mô hình phổ biến: chuyên lúa (ngập nước
thường xuyên, điều kiện yếm khí chiếm ưu thế, lúa - màu (ngập khô luân
phiên, điều kiện yếm khí xen kẽ hiếu khí) và chuyên màu (môi trường cạn,
điều kiện hiếu khí chiếm ưu thế). Mô hình canh tác quyết định loại cây trồng
(lúa hoặc rau màu) và tạo nên đặc tính lí hóa, sinh học đặc trưng của đất ở mỗi

mô hình canh tác. Loại cây trồng trên mỗi mô hình của từng nhóm đất sẽ
quyết định đến loại và lượng thuốc BVTV sử dụng và qua đó ảnh hưởng đến
sự lưu tồn của chúng trong đất. Loại và lượng thuốc BVTV sử dụng trên các
đối tượng cây trồng khác nhau của mỗi nhóm đất sẽ dẫn đến sự hình thành các
hệ vi sinh vật đất khác nhau. Đặc biệt, nhóm vi sinh vật phân hủy thuốc BVTV
trong đất. Vì vậy, để làm rõ mối tương quan giữa mô hình canh tác (đối tượng
cây trồng và nhóm đất), loại và liều lượng thuốc BVTV sử dụng - đặc biệt là
chlorpyrifos ethyl, với sự lưu tồn và nhóm vi khuẩn phân hủy chlorpyrifos
ethyl trong đất, luận án: “Đánh giá sự lưu tồn và phân lập vi khuẩn có khả
năng phân hủy chlorpyrifos ethyl trên 3 mô hình canh tác: chuyên lúa, lúa màu và chuyên màu ở ĐBSCL” được thực hiện với mục tiêu đánh giá sự
tương tác giữa loại đất (đất phèn và đất phù sa), loại cây trồng (lúa và màu)
với dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất và vi khuẩn phân hủy chlorpyrifos
ethyl trong đất.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Luận án được thực hiện với các mục tiêu chính sau:
- Đánh giá ảnh hưởng của mô hình canh tác (chuyên lúa, lúa-màu,
chuyên màu) và loại đất (đất phèn và đất phù sa) lên dư lượng và sự lưu tồn
chlorpyrifos ethyl trong đất.
- Đánh giá ảnh hưởng của ba mô hình canh tác chuyên lúa (ngập nước
thường xuyên, điều kiện yếm khí chiếm ưu thế, lúa - màu (ngập khô luân
phiên, điều kiện yếm khí xen kẽ hiếu khí) và chuyên màu (môi trường cạn,
điều kiện hiếu khí chiếm ưu thế) và loại đất (đất phèn và đất phù sa) lên sự
2


hiện diện của nhóm và dòng vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí có khả năng phân hủy
chlorpyrifos ethyl trong đất. Đồng thời, đánh giá khả năng phân hủy
chlorpyrifos ethyl trong đất của dòng vi khuẩn đã tuyển chọn ở quy mô phòng
thí nghiệm.
- Qua kết quả nghiên cứu của luận án nhằm xác định mô hình canh tác và

loại đất thích hợp để giảm thiểu tối đa dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất
nhờ hoạt động phân hủy của quần xã vi khuẩn. Mặt khác, các dòng vi khuẩn
có khả năng phân hủy chlorpyrifos ethyl đã được tuyển chọn từ kết quả nghiên
cứu của luận án được làm tiền đề cho những nghiên cứu ứng dụng các dòng vi
khuẩn này vào xử lí dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất canh tác nông
nghiệp.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Luận án được thực hiện với các nội dung sau:
1) Đánh giá dư lượng chlorpyrifos ethyl trong đất phèn chuyên lúa,
chuyên mía và trong đất phù sa chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu ở
ĐBSCL.
2) Đánh giá sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất phèn, đất phù sa và ảnh
hưởng của 3 mô hình canh tác chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu đến sự
lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất ở điều kiện đồng ruộng và điều kiện nhà
lưới.
3) Đánh giá khả năng phân hủy yếm khí chlorpyrifos ethyl của quần xã vi
khuẩn trong đất phèn và đất phù sa chuyên canh lúa ở Phụng Hiệp - Hậu
Giang và Cai Lậy - Tiền Giang.
4) Tuyển chọn, phân lập và định danh vi khuẩn hiếu khí phân hủy
chlorpyrifos ethyl từ đất phèn và đất phù sa chuyên lúa, lúa - màu và chuyên
màu trong điều kiện đồng ruộng và điều kiện nhà lưới ở ĐBSCL.
5) Đánh giá khả năng phân hủy chlorpyrifos ethyl của dòng vi khuẩn
Barrientosiimonas humi C4.3 trong môi trường khoáng tối thiểu và trong đất.
1.4 Ý nghĩa của luận án
Về mặt khoa học, luận án cung cấp các kiến thức cơ bản về dư lượng
chlorpyrifos ethyl trong đất trên 3 mô hình canh tác: chuyên lúa, lúa - màu và
chuyên màu ở ĐBSCL; đánh giá được sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl khi chúng
đi vào trong đất canh tác nông nghiệp, cũng như ảnh hưởng của mô hình canh
tác đến sự lưu tồn chlorpyrifos ethyl trong đất; Giải thích được cơ chế thích
nghi, dẫn đến sự hình thành vi khuẩn phân hủy chlorpyrifos ethyl trong đất.

3


Đặc biệt, các nghiên cứu của luận án đã chỉ ra được con đường phân hủy
sinh học của chlorpyrifos ethyl. Chlorpyrifos ethyl có thể bị phân hủy hiếu khí
bởi vi khuẩn bản địa bằng cách sử dụng chlorpyrifos ethyl như là nguồn
carbon trong quá trình biến dưỡng của chúng. Mặt khác, trong điều kiện yếm
khí, chlorpyrifos ethyl bị phân hủy theo hướng khử chlor bởi quần xã vi khuẩn
kỵ khí. Những kết quả nghiên cứu của luận án nhằm bổ sung những tư liệu
khoa học về sự tương tác giữa loại đất (đất phù sa và đất phèn) và mô hình
canh tác (chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu ở ĐBSCL) với dư lượng và vi
khuẩn phân hủy chlorpyrifos ethyl trong đất; Kết quả của nghiên cứu này là
nguồn tư liệu phục vụ cho việc giảng dạy và nghiên cứu khoa học nhằm có
hướng điều chỉnh, quản lý sử dụng đất và hệ thống cây trồng tốt hơn, góp phần
giảm thiểu ô nhiễm chlorpyrifos ethyl trong canh tác nông nghiệp.
1.5 Những điểm mới của luận án
So với các công trình nghiên cứu gần đây, nghiên cứu tập trung vào một
số điểm mới cơ bản như sau: (i) Kết quả nghiên cứu của luận án đã cung cấp
dữ liệu về dư lượng chlorpyrifos ethyl của 2 loại đất (đất phèn và đất phù sa)
và của 3 mô hình canh tác (chuyên lúa, lúa-màu và chuyên màu) ở ĐBSCL;
(ii) Kết quả nghiên cứu của luận án cũng đã đánh giá sự đa dạng của vi khuẩn
có khả năng khử chlor của chlorpyrifos ethyl trong đất phèn và đất phù sa
chuyên canh lúa ở ĐBSCL; và (iii) Tuyển chọn được một số dòng vi khuẩn
hiếu khí bản địa có khả năng phân hủy chlorpyrifos ethyl.

4


CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về thuốc BVTV và tình hình sử dụng thuốc BVTV
hiện nay
2.1.1 Tổng quan về thuốc BVTV
2.1.1.1 Khái niệm về thuốc BVTV
Trong tự nhiên không có loài được gọi là dịch hại. Con người gán tên gọi
dịch hại “Pest” cho bất kỳ loài thực vật, động vật hoặc vi sinh vật gây ảnh
hưởng lên việc sản xuất, cung cấp lương thực và sức khỏe cộng đồng. Thuốc
trừ dịch hại “Pesticide” được dùng để quản lý các loài dịch hại. Đây là những
sản phẩm hiện diện vì mục đích ngăn chặn, tiêu diệt và đẩy lùi bất kỳ loài sinh
vật mà con người không mong muốn (Delaplane, 1996).
Thuật ngữ thuốc trừ dịch hại “Pesticide” được tổ chức nông lương thế
giới (FAO) chấp nhận là một thuật ngữ tổng hợp bao gồm tất cả các hóa chất
được sử dụng để tiêu diệt hay kiểm soát các loài dịch hại “Pests”. Trong nông
nghiệp, điều này bao gồm thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh (nấm và
vi khuẩn), thuốc trừ tuyến trùng, và thuốc trừ chuột (Edwin, 1996).
Ở Việt Nam, khái niệm thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) được dùng để chỉ
các loại thuốc trừ dịch hại trong nông nghiệp. Theo Trần Quang Hùng (1999),
thuốc BVTV là những hợp chất độc có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp hóa
học dùng để phòng và trừ sâu, bệnh, cỏ dại, chuột,... hại cây trồng và nông sản
được gọi chung là sinh vật hại cây trồng và nông sản.
2.1.1.2 Phân loại thuốc BVTV
Thuốc BVTV được phân loại theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào
cơ sở phân loại. Theo WHO (World Health Organization - Tổ chức Y tế Thế
giới) căn cứ độ độc cấp tính của thuốc BVTV chia chúng thành 4 nhóm độc
khác nhau: Ia (rất độc), Ib (độc cao), II (độc trung bình), III (ít độc) và IV (rất
ít độc). Do tính độc hại đối với con người nên WHO đã phân chia thành các
nhóm độc với những kí hiệu đặc trưng để nhận biết và sử dụng giá trị LD 50
(lethal dose 50) để đánh giá độ độc của một chất. LD50 là liều chất độc gây
chết một nửa số động vật quan sát và thường được dùng để cân nhắc về mức
độ gây độc tương đối của một chất độc. Giá trị LD50 thường được khảo sát trên

chuột thí nghiệm (Bảng 2.1).

5


Bảng 2.1: Các cấp độ phân loại độ độc của một chất theo WHO
Trị số LD50 của thuốc (mg/kg)
Mức độ độc

Dạng lỏng
Qua miệng

Rất độc
Độc
Độc trung bình
Ít độc

Dạng rắn
Qua miệng

Qua da

Qua da

< 20

< 40

<5

< 10

20 – 200

40 – 400

5 – 50

10 – 100

200 – 2.000

400 – 4.000

50 – 500

100 – 1.000

> 2.000

> 4.000

> 500

> 1.000

(Nguồn: Trần Quang Hùng, 1999)

Nếu chỉ dùng LD50 để thể hiện độ độc của một hóa chất thì người sử
dụng sẽ rất khó để nhận biết mức độ độc hại của nó. Vì thế các nhà khoa học

đã nhóm các hóa chất có LD50 tương tự vào 4 nhóm. Mỗi nhóm có một “ký
hiệu” theo quy định của luật pháp và bắt buộc xuất hiện trên nhãn của sản
phẩm có chứa loại hóa chất trong nhóm để thông báo đến người mua độ độc
cấp tính của sản phẩm (Delaplane, 1996). Ở Việt Nam cũng áp dụng điều này
nhưng các quy định có thay đổi cho phù hợp. Phân loại độ độc của thuốc
BVTV và biểu tượng độ độc ghi trên nhãn thuốc ở Việt Nam được trình bày ở
Bảng 2.2.
Bảng 2.2: Các cấp độ phân loại độ độc của thuốc BVTV ở Việt Nam

Rất độc (I)

Độc tính cấp LD50 (mg/kg) chuột nhà
LD50 qua da mg/kg) LD50 qua miệng (mg/kg)
Thể rắn Thể lỏng Thể rắn
Thể lỏng
10
40
50
200

Độc cao (II)

10 – 100

40-400

50 -500

200-2.000

1001.000

400 4.000

500 -2.000

2.000 3.000

1.000

4.000

>2.000

>3.000

Phân nhóm
(kí hiệu)

Biểu tượng
nhóm độc

Độc trung
bình (III)
Độc nhẹ
(IV)

Không biểu
tượng

(Nguồn: Lê Văn Khoa, 2010)

Thuốc BVTV bao gồm thuốc diệt nấm, thuốc diệt vi khuẩn, thuốc trừ
sâu, thuốc diệt côn trùng, thuốc diệt tuyến trùng, thuốc diệt chuột, thuốc trừ
cỏ, thuốc diệt động vật thân mềm, thuốc diệt virus, chất dẫn dụ côn trùng,
thuốc bảo quản nông sản, thuốc điều hòa sinh trưởng thực vật, phụ gia cho
thuốc xịt, phụ gia giảm độc tố của thuốc BVTV khác (Phan Văn Biên và ctv.,
2000).

6


Dựa trên đối tượng phòng trừ thuốc BVTV được chia thành các nhóm
sau: thuốc trừ sâu, thuốc trừ động vật hoang dã hại mùa màng, thuốc trừ bệnh,
thuốc trừ cá hại mùa màng, thuốc trừ cỏ dại, thuốc xông hơi diệt trừ sâu bệnh
hại nông sản trong kho, thuốc trừ nhện hại cây, thuốc trừ tuyến trùng, thuốc
làm rụng lá cây, thuốc trừ ốc sên, thuốc làm khô cây, thuốc trừ chuột, thuốc
điều hòa sinh trưởng cây, thuốc trừ chim hại mùa màng.
Dựa vào nguồn gốc thuốc BVTV được phân loại thành các nhóm sau:
Nhóm thuốc thảo mộc có độ độc cấp tính cao nhưng phân hủy nhanh trong
môi trường; Nhóm chlor hữu cơ như DDT, 666,… nhóm này có độ độc cấp
tính tương đối thấp nhưng tồn lưu lâu trong cơ thể người, động vật và môi
trường, gây độc mãn tính nên nhiều sản phẩm bị cấm hoặc hạn chế sử dụng;
Nhóm lân hữu cơ như Wofatox, Bi-58, Basudin, Diazan... độ độc cấp tính của
nhóm thuốc này tương đối cao nhưng phân hủy nhanh trong cơ thể người và
môi trường hơn so với nhóm Chlor hữu cơ; Nhóm carbamate: Mipcin, Bassa,
Sevin,… nhóm thuốc này được sử dụng rộng rãi bởi vì 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 Pyrethoide (Cúc tổng hợp): Decis, Sherpa, Sumicidine,
nhóm này dễ bay hơi và phân hủy tương đối nhanh trong môi trường và cơ thể

người; Các hợp chất pheromone là những hóa chất đặc biệt do sinh vật tiết ra
để kích thích hành vi của những sinh vật khác cùng loài. Các chất điều hòa
sinh trưởng côn trùng (Nomolt, Applaud,…): là những chất được dùng để biến
đổi sự phát triển của côn trùng. Hợp chất pheromone rất ít độc với người và
môi trường; Nhóm thuốc trừ sâu vi sinh (Dipel, Thuricide, Xentari, NPV,....):
Rất ít độc với người và các sinh vật không phải là dịch hại; Ngoài ra còn có
nhiều chất có nguồn gốc hóa học khác, một số sản phẩm từ dầu mỏ được dùng
làm thuốc trừ sâu (Nguyễn Trần Oánh và ctv., 1997).
2.1.1.3 Động thái thuốc BVTV trong môi trường
Khi phun thuốc có đến 50% đi vào môi trường (Lê Huy Bá và Lâm Minh
Triết, 2005), một phần phát tán vào khí quyển, phần lớn còn lại được đưa vào
môi trường đất, nước và trầm tích đáy với thời gian tồn dư lâu dài đã gây tác
động tiêu cực cho môi trường, ngăn chặn sự sinh trưởng và phá hủy hệ sinh
thái đất, thủy vực (Margni et al., 2002). Những yếu tố quyết định số phận
thuốc BVTV trong đất là các yếu tố lý, hóa, sinh trong môi trường. Những yếu
tố này có thể kết hợp làm ảnh hưởng đến tính bền của thuốc, bao gồm sự phân
hủy hóa học và sinh học, hay làm ảnh hưởng đến tính di động của thuốc, bao
gồm sự hấp phụ trên tầng mặt, sự hấp thụ từ thực vật, bay hơi, rửa trôi và thấm
lậu (Gilani et al., 2010). Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng ô nhiễm thuốc
BVTV sau khi phun xịt gồm 2 nguồn chính: nguồn điểm - nguồn tiếp nhận
7