Phân lập và tuyển chọn chủng vi sinh vật xử lý dư lượng thuốc bảo vệ thực vật có gốc lân hữu cơ trong đất nông nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ
PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN CHỦNG VI SINH VẬT XỬ
LÝ DƢ LƢỢNG THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT CĨ GỐC LÂN
HỮU CƠ TRONG ĐẤT NƠNG NGHIỆP

HỌC VIÊN THỰC HIỆN: TRẦN NHẬT ĐÔNG
CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÃ SỐ: 84202018
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN PHƢỢNG MINH

HÀ NỘI, 2021


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ
cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và thơng tin trích dẫn trong
luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.
Hà Nội, ngày 3 tháng 2 năm 2021
Học viên thực hiện

TRẦN NHẬT ĐÔNG

i


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin cảm ơn cố vấn luận văn - TS. Nguyễn Phượng Minh

– giảng viên hướng dẫn trực tiếp của tơi. Cảm ơn vì cánh cửa đến văn phịng
của thầy ln rộng mở mỗi khi tơi gặp phải rắc rối hoặc có câu hỏi về vấn đề
nghiên cứu của mình. Thầy vẫn ln cho phép tơi tự do bày tỏ quan điểm
đồng thời đưa ra những nhận xét, góp ý, dẫn dắt tơi đi đúng hướng trong suốt
thời gian nghiên cứu, thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ.
Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ sinh học –
Trường Đại học Mở Hà Nội đã truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên sâu
về chuyên ngành trong suốt thời gian học tập để tơi có được nền tảng kiến
thức hỗ trợ rất lớn cho tơi trong q trình làm luận văn thạc sĩ.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè vì đã ln hỗ
trợ tơi và khuyến khích liên tục trong suốt những năm học tập và qua quá
trình nghiên cứu và viết luận văn này. Thành tựu này sẽ khơng thể có được
nếu khơng có họ.

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮTError!
defined.

Bookmark

not

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................... vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................3
1.1 Tổng quan về hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nói chung và thuốc
bảo vệ thực vật có gốc lân hữu cơ tại Việt Nam và trên thế giới. ...........................3
1.1.1 Khái niệm thuốc bảo vệ thực vật chứa gốc phốt pho hữu cơ ......................3
1.1.2 Tác dụng phụ của các chất BVTV chứa gốc OP .........................................6
1.1.3 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam và trên thế giới.....................10
1.2. Tổng quan về vai trị của vi sinh vật trong nơng nghiệp và xử lý dư lượng
thuốc bảo vệ thực vật nói chung và thuốc bảo vệ thực vật gốc lân hữu cơ ...........19
1.2.1 Sử dụng chế phẩm vi sinh trong nông nghiệp ...........................................19
1.2.2 Ứng dụng vi sinh vật trong kích thích sinh trưởng thực vật .....................20
1.2.3 Sự phân hủy thuốc BVTV chứa nhóm OP bằng vi sinh vật .......................22
1.2.4 Tình hình nghiên cứu xử lý thuốc BVTV nhóm OP ở Việt Nam ................25
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................26
2.1 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu ....................................................................26
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu ................................................................................26
2.1.2 Vật liệu nghiên cứu....................................................................................26
2.2 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................27
2.2.1 Phương pháp lấy mẫu ...............................................................................27
2.2.2 Phương pháp phân lập chủng VSV ...........................................................27
2.2.3 Phương pháp nuôi cấy VSV .......................................................................28
2.2.4 Phương pháp đếm khuẩn lạc .....................................................................28
2.2.5 Phương pháp đánh giá khả năng phân giải OP ........................................28
2.2.6 Phương pháp sắc ký khối phổ - phương pháp Quechers ..........................29

iii


2.2.7 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng sinh
trưởng của VSV ..................................................................................................29
2.2.8 Phương pháp tách chiết DNA tổng số của vi khuẩn .................................30

2.2.9 Phương pháp xác định chủng và mức đ an to n sinh h c của chủng vi
sinh vật................................................................................................................32
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ .........................................................................................33
3.1 Kết quả phân lập chủng VSV từ các mẫu đất ..................................................33
3.2 Kết quả đánh giá khả năng phân giải OP.......................................................355
3.3 Kết quả xác định tên chủng CP4....................................................................377
3.4 Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa của chủng Acinetobacter pittii CP4 .....40
3.4.1 Đặc điểm hình thái ....................................................................................40
3.4.2 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa ........................................................................42
3.5 Kết quả đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng sinh trưởng của vi
sinh vật ...................................................................................................................43
3.5.1 Môi trường nhân sinh khối và thời gian nuôi cấy .....................................43
3.5.2 Yếu tố nhiệt đ ...........................................................................................44
3.5.3 Yếu tố pH ...................................................................................................45
3.5.4 Yếu tố khơng khí ........................................................................................45
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................47
4.1 Kết luận ............................................................................................................47
4.2. Kiến nghị.........................................................................................................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................48

iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
OP

Hợp chất photpho hữu cơ

BVTV

Bảo vệ thực vật

CFU

Colony forming unit

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

VSV

Vi sinh vật

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.2: Độc tính của một sơ chất BVTV chứa gốc OP (Upadhyay và cs., 2011) ..7
Bảng 3.1: Các mẫu đất có xuất hiện chủng VSV sống được trên môi trường chứa
Chlorpyrifos ..............................................................................................................34
Bảng 3.2: Dư lượng Chlorpyrifos .............................................................................36
Bảng 3.3: OD620 của các mẫu sau phân tích ...........................................................37
Bảng 3.4: Độ tương đồng của gen 16S rRNA của chủng CP4 với các trình tự đã
cơng bố trên GenBank ...............................................................................................40
Bảng 3.5: Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của chủng Acinetobacter pittii CP4 ..............43
Bảng 3.6: Khả năng sinh trưởng của VSV trên các môi trường nuôi cấy ................44
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sinh trưởng và phát triển của VSV ..............44
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của pH tới sinh trưởng và phát triển của VSV ......................45
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của khơng khí đến sinh trưởng và phát triển của VSV .........46

Bảng 3.10: Điều kiện nhân sinh khối của chủng CP4 ...............................................46

vi


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Thuốc bảo vệ thực vật .................................................................................3
Hình 1.2: Cấu trúc hóa học chung của các hợp chất OP (Haye’s, 2010). Trong đó R
là gốc alkyl, X là gốc hữu cơ. .....................................................................................4
Hình 3.1: Hình thái khuẩn lạc ...................................................................................41
Hình 3.2: Hình ảnh tế bào của chủng Acinetobacter pittii CP4 dưới kính hiển vi
điện tử ........................................................................................................................42

vii


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, việc lạm dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ
thực vật hóa học trong nơng nghiệp với mục đích đạt năng suất và sản lượng
cao đã làm cho đất đai ngày càng thối hóa, dinh dưỡng bị mất cân đối, mất cân
bằng hệ sinh thái trong đất. Các hợp chất phốt pho hữu cơ hay gọi là cơ
phosphat (OP) là một trong số những chất độc hại nhất đã được biết tới. Việc
phân giải các thuốc trừ sâu OP rất là chậm, bởi vậy chúng thường tích tụ trong
đất, và thường bị rửa trơi vào sông, mạch nước ngầm gây nguy hiểm cho sức
khỏe người, động vật. OP đã được chứng minh là chất độc nguy hiểm không
chỉ đối với một số loại côn trùng và động vật hoang dã, mà còn gây hại cho con
người, đặc biệt là đối với trẻ nhỏ và phụ nữ có thai. Tác động tiêu cực tới mơi
trường và sức khỏe con người của một số hợp chất OP như glyphosate,
chlorpyrifos,

parathion,

methyl

parathion,

diazinon,

coumaphos,

monocrotophos, fenamiphos và phorate đã được nghiên cứu và chứng minh.
Bên cạnh đó cịn có các thuốc carbamate cũng là một hố chất trừ sâu có tác
dụng tương tự. Các nghiên cứu cũng cho thấy thuốc BVTV nhóm carbamate và
OP có thể làm thai chết, thay đổi hormone, ảnh hưởng đến DNA, thai dị dạng,
tinh trùng, buồng trứng và trứng phát triển khơng bình thường [11].
Nhiễm độc cấp OP thường gặp ở nơng thơn Việt Nam, vì các loại thuốc trừ
sâu có chứa nhóm OP hiện nay vẫn được dùng rộng rãi trong nơng nghiệp.
Độc tính của chúng lên hệ thần kinh và việc sử dụng bừa bãi trong nông
nghiệp là vấn đề xã hội rất quan tâm. Sự tích tụ nhiều các chất OP trong đất
dẫn đến cần thiết phải có các kỹ thuật loại bỏ chúng hợp lý, hiệu quả. Việc xử
lý chất OP tại chỗ sử dụng các chất xúc tác hiệu quả cao, có thể gồm cả
enzyme và vi sinh vật sẽ có ảnh hưởng loại bỏ tốt các chất OP độc hại.

1


Việc sử dụng sinh vật nói chung, chủ yếu là các vi sinh vật và thực vật, để
xử lý ô nhiễm môi trường (bioremediation) là một lĩnh vực quan trọng và tiềm
năng của công nghệ sinh học môi trường. Công nghệ trên dựa trên khả năng

hoạt động của các enzyme ngoại bào xúc tác để chuyển hóa các chất lạ sinh
học (xenobiotic substances). Việc sử dụng các enzyme ngoại bào dạng tồn tại
trong sinh khối (vi sinh vật tiết ra enzyme) cũng như dạng chiết xuất (enzyme
tinh sạch) là một kỹ thuật xử lý môi trường hiệu quả và hiện đại.
Bằng cách phân lập các chủng vi sinh vật từ mẫu đất trồng chè, đề tài luận
văn của học viên được thực hiện sẽ tuyển chọn được chủng vi sinh vật có khả
năng xử lý dư lượng thuốc bảo vệ thực vật có gốc lân hữu cơ, góp phần giảm
thiểu độc hại cho cây trồng và con người, đồng thời làm tăng năng suất cây
trồng, góp phần vào cơng cuộc tạo nền nông nghiệp sạch và bền vững.

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Tổng quan về hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nói
chung và thuốc bảo vệ thực vật có gốc lân hữu cơ tại Việt Nam và trên
thế giới.
1.1.1 Khái niệm thuốc bảo vệ thực vật chứa gốc phốt pho hữu cơ

Hình 1.1: Thuốc bảo vệ thực vật

Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) trong nông nghiệp, chăn
nuôi là cần thiết nhằm ngăn chặn các loài vật gây hại mùa màng, giúp nâng
cao sản lượng, chất lượng sản phẩm. Theo ước tính, mỗi năm 4 triệu tấn thuốc
BVTV được sử dụng trong nông nghiệp và chăn nuôi. Tuy nhiên, chỉ 1-10%
lượng thuốc đến được đích và tiêu diệt cơn trùng, sâu bọ… , phần lớn thuốc
BVTV là không được sử dụng, và đi vào hệ sinh thái đất và nước gây nên các
áp lực sinh thái, ảnh hưởng trực tiếp đến động thực vật và con người.

3

Phốt pho hữu cơ (organophosphorus/organophosphate, OP) là tên gọi
chung cho các ester của axit phosphoric. Từ năm 1938 đến nay đã có khoảng
50.000 hợp chất OP được tổng hợp[9]. Các hợp chất OP được sử dụng khá
phổ biến, đặc biệt là có khoảng 80 hợp chất được dùng trong nơng nghiệp
dưới dạng thuốc bảo vệ thực vật[22].
Các hợp chất phốt pho nói chung đóng vai trị quan trọng trong các quá
trình sống, đặc biệt là quá trình quang hợp, trao đổi chất và các hệ coenzyme.
Tuy nhiên, các hợp chất OP lại bao gồm nhiều chất có tính độc thần kinh
(neurotoxic),

trong

đó

phải

đến

kể

các

triesters,

phosphonates,

phosphonofluoridates và phosphonothioates[22]. Cấu trúc chung của phần lớn
OP là giống nhau, chứa 3 liên kết phosphoester. Cơng thức hóa học chung của

các hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) nhóm OP có dạng như mơ tả ở Hình 1.2
dưới đây. Hợp chất OP chứa liên kết hóa học C-P là bền vững và bền với sự
thủy phân hóa học, nhiệt và ánh sáng.

Hình 1.2: Cấu trúc hóa học chung của các hợp chất OP (Haye’s, 2010). Trong đó R là
gốc alkyl, X là gốc hữu cơ.

Hóa chất BVTV nhóm OP được dùng rộng rãi và phổ biến nhất trong
các loại hóa chất BVTV. Các loại thuốc BVTV nhóm OP thường được sử
dụng là Wofatox (Metyl parathion), Thiophos (Parathion), Basudin
(Diazinon),

Tamaron

(Methamidophos),

Carbophos (Malathion).

4

Diphterex

(Chlorophos)

và


- Phân loại thuốc BVTV nhóm OP:
Dựa trên cấu trúc hóa học đã mơ tả ở Hình 1.2, các hóa chất BVTV
nhóm OP được phân ra 5 lớp chủ yếu là Phosphate (i), Thiophosphate (ii),

Dithiophosphate (iii), Chlorophosphate (iv) và Phosphorodiamidate (v) (xem
Bảng 1.1).
Bảng 1.1: Các lớp hóa chất BVTV nhóm OP theo cấu trúc hóa học (Fest &
Schmidt, 2012)

TT

Tên lớp hóa chất Cấu trúc hóa học Tên hóa chất
BVTV nhóm OP
điển hình
thường dùng

1

Phosphate

Diazinon
Demeton

2

Thiophosphate

Metyl parathion
Parathion

3

Dithiophosphate

Malathion
Dimethoate

4

Chlorophosphate

Diethyl
(DCP)

5

Phosphorodiamidate

Diamidafos

5

BVTV

chlorophosphate


- Tính chất chung của hóa chất BVTV nhóm OP:
Đặc điểm chung về hóa học của các hợp chất OP là dễ bị thủy phân.
Tác nhân thủy phân đến gần chất phản ứng và tấn công vào nguyên tử phốt
pho. Sản phẩm thủy phân là tạo thành este đơn giản hơn của axit phốt phoric.
Tính chất quan trọng thứ hai là phản ứng hoạt hóa nhân phốt pho. Phản
ứng xảy ra thường tạo thành chất ức chế enzym cholinesteraza mạnh hơn.
Đi đơi với phản ứng hoạt hóa là phản ứng phân hủy. Nhờ phản ứng

này, các hợp chất OP chuyển hóa thành dẫn xuất trung gian kém độc hơn là
chất chính phẩm.
1.1.2 Tác dụng phụ của các chất BVTV chứa gốc OP
Ưu điểm của các loại thuốc BVTV nhóm OP là có tác dụng nhanh, phổ
tác dụng rộng đối với các loài sâu hại và tác nhân gây bệnh ở thực vật. Tuy
nhiên, nhược điểm lớn của các hợp chất này là tương đối độc hại với động vật
có dây sống nói chung, và cơ thể con người nói riêng. Bên cạnh đó, sử dụng
thiếu hợp lý các chất BVTV chứa gốc OP cịn gây hại đến mơi trường và ảnh
hưởng nghiêm trọng tới cân bằng sinh thái.
- Tác dụng của hợp chất OP đối với cơ thể người v đ ng vật
Các chất BVTV chứa OP có thể nhiễm vào cơ thể qua thức ăn, khơng
khí, đường nước v.v.. Khi vào cơ thể động vật, OP tác dụng ức chế enzyme
acetylcholine esterase (AChE). Acetylcholine là thành phần thiết yếu của hệ
thống thần kinh và đảm bảo việc truyền xung thần kinh ở não, xương và hệ
thống cơ (Bajgar, 2004). Để đảm bảo hoạt động dẫn truyền xung thần kinh,
acetylcholine phải được thủy phân thành choline và acetyl-CoA bởi enzyme
AChE. Khi cơ thể động vật bị nhiễm OP, AChE bị ức chế không phục hồi,
hậu quả của phản ứng trên là sự tích tụ acetylcholine, dẫn đến kích thích các
thụ thể của acetylcholine ở khớp thần kinh của hệ thần kinh và dẫn đến co
thắt, co giật, liệt, ngạt thở và có thể gây chết.
6


Một số thuốc BVTV chứa OP hiện được sử dụng rộng rãi với đặc tính
bán phân rã, và độc tính với động vật được trình bày tại Bảng 1.2. Theo bảng
trên, một số thuốc trừ sâu chứa OP như parathion và coumaphos có độc tính
cao, với liều gây chết LD50 2-41 mg/kg.
Bảng 1.2: Độc tính của một sơ chất BVTV chứa gốc OP (Upadhyay và cs., 2011)

Tên chất BVTV

Thời
Độc tính
Mục đích sử dụng gian bán trên động
rã (ngày) vật*
Thuốc trừ sâu

16-120

135-163

Thuốc trừ sâu

30-180

2-10

Thuốc trừ sâu

11-21

80-300

Thuốc trừ sâu

2-41

160-387

Thuốc diệt nhện

24-1400

16-41

Thuốc diệt cỏ

30-174

3530-5600

*Với thuốc trừ sâu OP, đ c tính là liều gây chết 50% đ ng vật thử nghiệm
(mg/kg)

7


- Sự chuyển hóa hợp chất OP trong cơ thể con người
Khi trực tiếp tiếp xúc, thuốc BVTV dễ xâm nhập vào cơ thể người
qua đường tiếp xúc, vị độc, xông hơi, gây nhiễm độc và ngộ độc thuốc
BVTV. Những người ít hay khơng tiếp xúc với thuốc BVTV cũng có thể bị
nhiễm độc do ăn, uống những nơng sản, nước nguồn, nước mưa có dư
lượng thuốc BVTV. Chất BVTV nhóm OP xâm nhập vào cơ thể qua
đường hơ hấp, tiêu hóa, da. Sự hấp thu các hợp chất OP ở niêm mạc đường
tiêu hóa diễn ra rất nhanh, chỉ sau vài phút đã xuất hiện các dấu hiệu nhiễm
độc. Quá trình hấp thụ qua da chậm hơn, khoảng sau 2 giờ mới bắt đầu có
các dấu hiệu của sự ức chế enzyme AChE, những dấu hiệu này kéo dài 2
ngày (Meggs, 2003). Các hợp chất OP dễ tan trong lipit, chúng được hấp
thụ nhanh chóng vào máu, các dịch thể của tổ chức và đạt được nồng độ
cao trong các synap thần kinh trung ương và ngoại vi. Hóa chất BVTV

nhóm OP và các sản phẩm chuyển hóa của nó tập trung cao nhất ở gan và
được thải trừ theo đường tiết niệu[11].
Các hóa chất BVTV nhóm OP có thể phân hủy thành những chất ít độc
hơn, những chất này có thể hịa tan vào trong nước và thải trừ qua đường tiết
niệu. Ngồi ra, chúng cũng có thể chuyển hóa thành dạng khác, độc hơn, ức
chế enzyme AChE mạnh hơn. Q trình oxy hóa các hợp chất OP được thực
hiện ở gan, tạo nên axit thiophotphoric và dithiophotphoric. Ngồi ra cịn có
q trình thủy phân nhờ phản ứng photphatase, cacboxyleserase,
cacboxylamirase[11] [28].
- Tác dụng của hợp chất OP đối với mơi trường và hệ sinh thái
Ngồi ảnh hưởng trực tiếp đến người sử dụng, các thuốc BVTV còn
ảnh hưởng đến môi trường, các động vật và khu hệ vi sinh vật có ích trong
đất. Có thể nói, thuốc BVTV là một trong nhưng yếu tố quan trọng do con
người tạo ra làm mất tính ổn định của quần thể sinh vật.

8


Thuốc BVTV dùng trên qui mô càng lớn, thời gian dùng càng dài, số
lần phun thuốc càng nhiều, sẽ làm giảm càng mạnh số cá thể trong loài và
giảm số lồi trong quần thể. Đặc biệt, thuốc BVTV nói chung và các hợp chất
OP nói riêng có tác động tiêu cực đến thiên địch và các sinh vật khác trong hệ
sinh thái.
Việc sử dụng thuốc BVTV cũng có thể làm xuất hiện dịch hại mới hay
bùng phát dịch hại thứ cấp. Ở Việt Nam, sau 6-7 năm dùng thuốc DDT,
Wofatox để trừ sâu hại chính trên chè, cam quýt và bông đã làm cho nhện hại
cây từ chỗ là dịch hại khơng đáng quan tâm trở thành một lồi dịch hại nguy
hiểm gây khơ lá trên diện rộng. Các lồi rệp sáp theo đó cũng phát triển mạnh.
Khi thuốc BVTV bị sử dụng một cách quá mức sẽ gây ra hiện tượng tái
phát của dịch hại. Hiện tượng tái phát rầy nâu Nilaparvata lugens ở vùng

Đông Nam A cũng là một ví dụ điển hình. Để chống rầy nâu trên lúa nương,
Viện lúa Quốc tế (IRRI) đã phun Decamethrin, Wofatox và Diazinon ở dạng
lỏng với lượng 0,75 kga.i./ha vào những ngày thứ 49-72 và 94 sau gieo.
Trước khi phun thuốc lần thứ 3, mật độ rầy nâu của ô phun thuốc cao hơn đối
chứng theo thứ tự thuốc là 16,4-6,0 và 4,7 lần. Diện tích cháy rầy ở 117 ngày
sau gieo cũng ở ô đối chứng là 4%; nhưng ở các công thức phun thuốc lần
lượt là 100-75 và 55%. Trên ơ phun Bassa và Pertan khơng có hiện tượng tái
phát của rầy (Heinrichs & Mochida, 1984). Theo Maggi và Leigh (1983), khi
phun thuốc trừ sâu Wofatox (Methyl parathion) cho bông, đã làm tăng lượng
trứng đẻ của nhện đỏ Tetranychus urticae. Những cá thể sống sót hình thành
tính chống thuốc và đã làm thay đổi đặc tính sinh học của lồi.
Thuốc BVTV nói chung và các chất BVTV nhóm OP nói riêng có tác
động làm giảm số lồi và số lượng cá thể sinh vật có ích (do số lượng cá thể
dịch hại giảm, sinh vật có ích thiếu thức ăn mà chết). Mặt khác, dịch hại có
khả năng hồi phục quần thể nhanh hơn sinh vật có ích, dễ gây thành dịch
trước khi sinh vật có ích hồi phục đủ số lượng để kìm hãm dich hại[23].
9


1.1.3 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam và trên thế giới
1.1.3.1 Tình hình sử dụng thuốc BVTV trên thế giới
Trên thế giới, thuốc BVTV ngày càng đóng vai trò quan trọng trong
việc phòng trừ sâu bệnh bảo vệ sản xuất, đảm bảo an ninh lương thực thực
phẩm. Theo tính tốn của các chun gia, trong những thập kỷ 70, 80, 90 của
thế kỷ 20, thuốc BVTV góp phần bảo vệ và tăng năng suất khoảng 20 - 30%
đối với các loại cây trồng chủ yếu như lương thực, rau, hoa quả.
Những năm gần đây theo ý kiến và nghiên cứu của nhiều tổ chức khoa
học, chuyên gia về nông nghiệp, bảo vệ thực vật, sinh thái quá trình sử dụng
thuốc BVTV ở thế giới trải qua 3 giai đoạn là: 1 - Cân bằng sử dụng (Balance
use): yêu cầu cao, sử dụng có hiệu quả. 2 - Dư thừa sử dụng (Excessise use):

bắt đầu sử dụng quá mức, lạm dụng thuốc BVTV, ảnh hưởng đến môi trường,
giảm hiệu quả. 3 - Khủng hoảng sử dụng (Pesticide Crisis): quá lạm dụng
thuốc BVTV, tạo nguy cơ tác hại đến cây trồng, môi trường, sức khỏe cộng
đồng, giảm hiệu quả kinh tế của sản xuất nông nghiệp. Giai đoạn dư thừa sử
dụng từ những năm 80 - 90 và giai đoạn khủng hoảng từ những năm đầu thế
kỷ 21. Với những nước đang phát triển, sử dụng thuốc BVTV chậm hơn
(trong đó có Việt Nam) thì các giai đoạn trên lùi lại khoảng 10 - 15 năm.
Việc sử dụng thuốc BVTV ở thế giới hơn nửa thế kỷ luôn luôn
tăng, đặc biệt ở những thập kỷ 70 - 80 - 90. Theo Gifap, giá trị tiêu thụ
thuốc BVTV trên thế giới năm 1992 là 22,4 tỷ USD, năm 2000 là 29,2 tỷ
USD và năm 2010 khoảng 30 tỷ USD, trong 10 năm gần đây ở 6 nước châu
Á trồng lúa, nông dân sử dụng thuốc BVTV tăng 200 - 300% mà năng suất
không tăng.
Hiện danh mục các hoạt chất BVTV trên thế giới đã là hàng ngàn loại,
ở các nước thường từ 400 - 700 loại. (Trung Quốc 630, Thái Lan 600 loại).

10


Tăng trưởng thuốc BVTV những năm gần đây từ 2 - 3%. Trung Quốc tiêu thụ
hằng năm 1,5 - 1,7 triệu tấn thuốc BVTV (2010).
* Bên cạnh những đóng góp tích cực với sự phát triển của sản xuất
nơng nghiệp (SXNN) trên thế giới cũng đem lại những hệ lụy xấu, đặc biệt
trong vòng hơn 20 năm trở lại đây.
Sự đóng góp của thuốc BVTV vào q trình tăng năng suất ngày
càng giảm.
Theo Sarazy, Kenmor (2008 - 2011), ở các nước châu Á trồng nhiều
lúa, 10 năm qua (2000 - 2010) sử dụng phân bón tăng 100%, sử dụng thuốc
BVTV tăng 200 - 300% nhưng năng suất hầu như không tăng, số lần phun
thuốc trừ sâu không tương quan hoặc thậm chí tương quan nghịch với năng

suất. Lạm dụng thuốc hóa học bảo vệ thực vật cịn tác động xấu đến môi
trường, hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng phá vỡ sự bền vững của phát triển
nông nghiệp. Lạm dụng hóa chất BVTV làm tăng tính kháng thuốc, suy giảm
hệ ký sinh - thiên địch để lại dư lượng độc trên nông sản, đất và nước, ảnh
hưởng đến chất lượng môi trường, nhiễm độc người tiêu dùng nông sản.
Trong giai đoạn 1996 - 2000, ở các nước đã phát triển, rất nghiêm ngặt về vệ
sinh an toàn thực phẩm, vẫn có tình trạng tồn tại dư lượng hóa chất BVTV
trên nơng sản như: Hoa Kỳ có 4,8% mẫu trên mức cho phép, cộng đồng châu
Âu - EU là 1,4%, Úc là 0,9%. Hàn Quốc và Đài Loan là 0,8 - 1,3%. Do những
hệ lụy và tác động xấu của việc lạm dụng thuốc BVTV cho nên ở nhiều nước
trên thế giới đã và đang thực hiện việc đổi mới chiến lược sử dụng thuốc
BVTV. Từ “Chiến lược sử dụng thuốc BVTV hiệu quả và an toàn”
sang “Chiến lược giảm nguy cơ của thuốc BVTV”.
Trên thực tế, “Sử dụng thuốc BVTV hiệu quả và an tồn” mới mang
tính kinh doanh và kỹ thuật vì chưa đề cập nhiều đến vấn đề quản lý, đặc biệt
là mục tiêu giảm sử dụng thuốc BVTV, còn “giảm nguy cơ của thuốc
BVTV” đã thể hiện tính đồng bộ, hệ thống, của nhiều biện pháp quản lý, kinh
11


tế, kỹ thuật, nó bao gồm các nội dung, a) thắt chặt quản lý đăng ký, xuất nhập
khẩu, sản xuất kinh doanh thuốc BVTV, b) giảm lượng thuốc sử dụng, c)
Thay đổi cơ cấu và loại thuốc, d) Sử dụng an toàn và hiệu quả, đ) Giảm lệ
thuộc vào thuốc hóa học BVTV thơng qua việc áp dụng các biện pháp quản lý
dịch hại tổng hợp.
Chiến lược sử dụng thuốc BVTV mới này đã mang lại hiệu quả ở nhiều
nước, đặc biệt là các nước Bắc Âu, đã thành công trong việc giảm thiểu sử
dụng thuốc BVTV mà vẫn quản lý được dịch hại tốt. Trong vòng 20 năm
(1980 - 2000) Thụy Điển giảm lượng thuốc BVTV sử dụng đến 60%, Đan
Mạch và Hà Lan giảm 50%. Tốc độc gia tăng mức tiêu thụ thuốc BVTV trên

thế giới trong 10 năm lại đây đã giảm dần, cơ cấu thuốc BVTV có nhiều thay
đổi theo hướng gia tăng thuốc sinh học, thuốc thân thiện với mơi trường,
thuốc ít độc hại,…
1.1.3.2 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam
Sử dụng thuốc BVTV là điều cần thiết nhằm nâng cao năng suất, sản
lượng cây trồng. Việt Nam là nước nông nghiệp, nên nhu cầu thuốc BVTV là
rất lớn. Tình trạng thuốc BVTV sử dụng với số lượng lớn và nhiều chủng loại
khác nhau ngày một gia tăng dẫn đến nguy cơ ô nhiễm môi trường ngày càng
trầm trọng và ô nhiễm thực phẩm nông sản là vấn đề bức xúc hiện nay trong
công tác quản lý môi trường và bảo vệ sức khoẻ nhân dân.
Từ năm 1990 đến nay, thị trường thuốc BVTV ở Việt Nam đã thay đổi
cơ bản, từ nền kinh tế từ tập trung bao cấp chuyển sang kinh tế thị trường. Do
nguồn hàng phong phú, được cung ứng kịp thời, nên lượng thuốc BVTV tiêu
thụ qua các năm đều tăng. Tuy nhiên, đi đôi với mức độ tiêu thụ thuốc BVTV
tăng là tình trạng lạm dụng thuốc, điều này đã để lại những hậu quả xấu cho
sản xuất và sức khoẻ con người. nếu như trước năm 1985 khối lượng hóa chất
BVTV dùng hàng năm khoảng 6.500 - 9.000 tấn thì trong những năm gần

12


đây, hàng năm Việt Nam nhập và sử dụng từ 70.000-100.000 tấn, tăng gấp
hơn 10 lần. Chính việc lạm dụng thuốc BVTV đã gây nên những tác hại lớn
tới môi trường ( />Với lượng thuốc BVTV sử dụng rất lớn, cụ thể là năm 2012, Việt Nam
nhập 103.000 tấn thuốc BVTV, trong đó 50-75.000 thuốc trừ sâu. Ơ nhiễm
mơi trường do hóa chất BVTV tồn lưu gây ra tại Việt Nam đang trở nên ngày
một nghiêm trọng hơn. Theo kết quả điều tra, thống kê về các điểm tồn lưu
hóa chất BVTV của Cục Quản lý chất thải và Cải thiện môi trường – Bộ Tài
nguyên và Môi trường (2010), từ năm 2007 đến năm 2009 đã phát hiện 864
khu vực mơi trường đất bị ơ nhiễm do hóa chất BVTV tồn lưu trên địa bàn 17

tỉnh, thành phố và 289 kho hóa chất bảo vệ thực vật tồn lưu trên địa bàn 35
tỉnh, thành phố. Trong đó, 189 khu vực bị ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng và ô
nhiễm nghiêm trọng, 87 khu vực bị ô nhiễm và 588 khu vực đất có ơ nhiễm
hóa chất BVTV tồn lưu nhưng vẫn chưa đánh giá chi tiết mức độ ô nhiễm
( Tính đến 30/11/2009, cả nước có lượng thuốc
BVTV cần tiêu hủy là: 89.975,177 kg và 27.989 L, bao bì chứa thuốc là
75.533,491 kg. Cả nước có 11,5 triệu hộ làm nơng nghiệp, mỗi năm có gần
5.000 vụ nhiễm thuốc trừ sâu, và hơn 100 người thiệt mạng và số người
nhiễm độc mạn tính có thể lên tới 2,1 triệu người.
* Tình hình sử dụng các thuốc BVTV nhóm OP
Các thuốc BVTV nhóm OP như malathion thường được sử dụng cho
lúa (1-1,5 lít/ha), cà phê, ca cao, thuốc lá, rau đậu v.v… Chất chlorpyrifos với
các sản phẩm thương mại khác nhau (đến 75 loại) cũng được đăng ký sử dụng
cho các loại cây như lúa, cà phê, điều, đậu, cây có múi, nhưng không được
đăng ký sử dụng trên rau, chè. Wofatox, methamidophos vẫn được sử dụng
cho các loại rau, mặc dù đã bị cấm dùng.
Trong số các thuốc BVTV nhóm OP, thì chất parathion có độc tính cao
nhất (nhóm độc I), chlorpyrifos (nhóm độc II) và malathion (nhóm độc III).
13


Thống kê tại xã Hòa An (Hậu Giang) cho thấy, liều lượng chlorpyrifos trên
cây trồng sử dụng cao gấp 6,9 lần cho phép. Tại Cai Lậy (Tiền Giang), diện
tích sử dụng chlorpyrifos ở mức 29,89% và cao gấp nhiều lần mức cho phép
[6]. Ở nước ta, chlorpyrifos vẫn được dùng phổ biến với tên thương mại như
Vitashield 18EC, Mapy 48EC, chlorban 20EC, Sanpyriphos 20EC…
Chlorpyrifos rất độc đối với động vật thủy sinh: LD50 đối với cá hồi và tôm
tương ứng 7 và 0,05 ug/L, khi ra hồ ao, sông, chúng làm thay đổi cộng đồng
sinh vật phù du ở nồng độ 100 ppb. Hiện nay, một số loại OP như wofatox,
parathion, chlorpyrifos bị cấm sử dụng cho rau quả và chè ở VN bởi chúng

phân hủy chậm và có độc tính cao.
* Thực trạng sản xuất rau và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trên rau ở
Việt Nam
- Tình hình sản xuất rau:
Nghề trồng rau ở nước ta đã hình thành khá lâu, tuy nhiên, sự phát triển
của ngành trồng rau còn một khoảng cách rất xa so với tiềm năng tự nhiên và
trình độ canh tác. Theo số liệu của Cục trồng trọt – Bộ Nông nghiệp và Phát
triển Nơng thơn (2016), diện tích trồng rau của cả nước ta đến cuối năm 2016
là 900.000 ha, tăng 10.000 ha so với năm 2015. Bình quân năng suất sản xuất
rau của cả nước năm 2016 là 177,5 tạ/ha, tăng 3,3% so với năm 2015. Sản
lượng rau thu được năm 2016 cũng đạt gần 16 triệu tấn, tăng 4,4% (tương
đương khoảng 650 nghìn tấn) so với 2015. Trong đó, khu vực Đồng bằng
sông Hồng và Tây Nguyên là các vùng có năng suất cao hơn, thấp nhất là các
tỉnh miền Trung với năng suất chỉ bằng ½ năng suất trung bình cả nước. Diện
tích rau được phân bổ đều khắp các vùng trong cả nước. Những tỉnh có năng
suất đạt cao nhất là Lâm Đồng, Đăk Lăk (Tây Nguyên), Hải Dương, Thái
Bình, Hải Phịng (Đồng bằng sơng Hồng), Trà Vinh, An Giang, Kiên Giang
(Đồng bằng sông Cửu Long), TP Hồ Chí Minh (Đơng Nam Bộ), năng suất rau
trung bình đạt trên 200 tạ/ha.
14


Nước ta có 2 vùng sản xuất chính đó là vùng chuyên canh quanh thành
phố và các khu công nghiệp, vùng này chiếm 38-40 % diện tích và 40-50 %
sản lượng. Tại đây rau sản xuất phục vụ cho tiêu dùng của cư dân tập trung là
chủ yếu, chủng loại rau phong phú, năng suất cao hơn. Vùng trồng luân canh
với cây lương thực, trồng chủ yếu trong vụ đông xn ở các tỉnh phía Bắc,
đồng bằng sơng Cửu Long, Đơng Nam Bộ. Đây là vùng trồng rau hàng hóa
lớn cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến, cho xuất khẩu tới các
nước có mùa đơng lạnh khơng trồng được rau ( />Về tình hình xuất khẩu, đến tháng 11 năm 2016, giá trị xuất khẩu rau

quả của Việt Nam đạt 2,178 triệu USD, tăng 30,5% so với cùng kỳ năm
2016 (Cục trồng trọt, 2016). Tuy nhiên, giá trị trên vẫn chưa tương xứng
với tiềm năng phát triển nghề sản xuất rau quả của nước ta. Việc xuất khẩu
rau quả của Việt Nam hiện nay gặp nhiều rào cản từ thủ tục, giấy tờ đến
chất lượng. Một trong những nguyên nhân gây ra việc không đảm bảo chất
lượng rau quả là do quy trình sản xuất (cách sử dụng phân bón, liều lượng
bón, thời gian cách ly…) khơng phù hợp, chất lượng đất trồng và nguồn
nước tưới không đạt tiêu chuẩn.
- Thực trạng sử dụng hóa chất BVTV trong canh tác rau:
Trong xu thế một nền sản xuất thâm canh, bên cạnh mức tăng về khối
lượng và chủng loại, ngành trồng rau hiện đang bộc lộ nhiều hạn chế. Việc
ứng thiếu chọn lọc các tiến bộ khoa học kỹ thuật đã làm tăng mức độ ô nhiễm
các sản phẩm rau xanh, thể hiện cụ thể ở các mặt sau:
+ Số lượng vi sinh vật gây hại trong rau vượt quá mức cho phép.
Nguyên nhân do sử dụng nước phân tươi để tưới cho rau, khiến cho rau không
đạt tiêu chuẩn về độ sạch.
+ Hàm lượng nitrat (NO3) tích lũy trong rau quá cao do ảnh hưởng của
phân bón hóa học (chủ yếu là phân đạm).

15


+ Tồn dư kim loại nặng trong rau. Nguyên nhân là do sự lạm dụng hóa
chất bảo vệ thực vật, phân bón đã làm cho một lượng N, P, K và hóa chất
BVTV bị rửa trơi xuống mương, ao, hồ, thâm nhập vào mạch nước ngầm, gây
ô nhiễm. Tồn dư kim loại nặng là nguyên nhân làm ô nhiễm rau ảnh hưởng
nghiêm trọng tới sức khỏe người tiêu dùng.
Việc lạm dụng các hóa chất BVTV, phân bón hóa học và các chất kích
thích sinh trưởng được người trồng rau sử dụng với liều lượng vượt quá quy
định nhằm làm tăng độ hấp dẫn của các loại rau đối với người tiêu dùng và

không đảm bảo thời gian cách ly trước khi thu hoạch. Đây chính là nguy cơ
tiềm ẩn gây ngộ độc thực phẩm đối với người tiêu dùng.
Ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, từ năm 1996-2001, có tới 3060% rau có dư lượng thuốc BVTV, và từ 4-16% mẫu vượt mức cho phép [1].
Với một số rau cải, rau muống, cà chua, đậu đỗ, có tới 20-73% mẫu có dư
lượng thuốc BVTV, trong đó có 2,8-36% vượt mức cho phép. Các loại rau có
tỉ lệ mẫu và dư lượng vượt mức cho phép cao nhất là rau cải, đậu đỗ. Năm
2006, trong kết quả báo cáo tồn dư thuốc BVTV trong rau, quả, chè tại một số
tỉnh phía Bắc và miền Trung trở ra, trong 362 mẫu nơng sản, có 34 mẫu (9%)
có dư lượng vượt mức cho phép. Các mẫu có dư lượng thuốc BVTV cao là
chè khô (52%), quả (50%), rau ăn lá và hoa (36%), thấp nhất là nhóm rau ăn
quả (34%). Năm 2009, tác giả Hồng Hà (2009) đánh giá tình hình dư lượng
thuốc BVTV ở các loại rau tại Hà Nội và các tỉnh lân cận. Tổng số 23 loại
chất BVTV được phát hiện, chủ yếu phát hiện cypermethrin, 2,4D (chất cấm),
trong đó cũng có nhóm thuốc OP, là diazinon (độc nhóm I), chlorpyrifos (độc
nhóm II).
Vì vậy, việc trước tiên cần phải tuyên truyền cho người trồng rau hiểu
rõ về thuốc BVTV và độc tính của chúng tới sức khỏe con người và động vật,
mơi trường. Bên cạnh đó cũng cần nghiên cứu và tạo ra các chế phẩm khoa

16


học giúp cải thiện chất lượng môi trường vùng trồng rau cũng như tăng năng
suất cây trồng một cách hợp lý và bền vững.
* Tình hình sản xuất và sử dụng thuốc BVTV trên cây chè ở Việt Nam:
- Tình hình sản xuất chè:
Theo Cục trồng trọt – Bộ Nơng nghiệp và Phát triển Nơng thơn (2016),
diện tích trồng chè búp của cả nước ta đến cuối năm 2016 là 133.400 ha, sản
lượng 1.025,2 nghìn tấn, diện tích ổn định, năng suất tăng gần 1 tạ/ha, sản
lượng tăng 12,3 nghìn tấn so với năm 2015. Năm 2015, diện tích chè cả nước

đạt khoảng 134,6 nghìn ha, trong đó diện tích chè kinh doanh là 116,4 nghìn
ha. Hiện nay, Lâm Đồng vẫn là tỉnh có diện tích lớn nhất cả nước với 21,9
nghìn ha. Tại các tỉnh miền núi phía Bắc, Thái Ngun có 20,8 nghìn ha, Hà
Giang 20,5 nghìn ha, Phú Thọ 16,3 nghìn ha, Yên Bái 11,5 ha. Năng suất chè
cả nước năm 2015 bình quân đạt 85,9 tạ búp tươi/ha, tăng 8,1 % so năm 2011
(tăng bình quân 2.0 %/năm). Sản lượng chè búp tươi năm 2015 cả nước đạt
xấp xỉ 1.000 nghìn tấn, tăng 8,9 % so với năm 2011.
Hiện nay, chè xuất khẩu khoảng 60% sản lượng, rất nhiều những
khuyến cáo của các nước nhập khẩu đưa ra cũng như ý kiến phản hồi về chất
lượng sản phẩm chè, nhiều nước đã dừng nhập khẩu do dư lượng thuốc
BVTV trên chè xuất khẩu của nước ta q mức cho phép. Nếu khơng có
những hành động cụ thể, thì thương hiệu chè Việt sẽ mất chỗ đứng trên thị
trường quốc tế.
- Thực trạng sử dụng thuốc BVTV trên cây chè:
Ngành chè Việt Nam trong thời gian qua đã đối mặt với tình trạng các
sản phẩm trà xuất khẩu bị trả lại do tồn dư thuốc BVTV, gây mất uy tín trong
thị trường quốc tế. Nhiều lơ hàng chè bị trả lại do các doanh nghiệp khơng có
vùng nguyên liệu ổn định, mua sản phẩm trà xanh trôi nổi từ tiểu thương và
người dân. Vấn đề đặt ra cho người làm chè, trong đó có phần nhiều là tiểu
thương và các hộ trồng chè đơn lẻ, vẫn sử dụng thuốc không đúng chủng loại,
17