(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật trên đồng ruộng bằng phương pháp lý hóa

HỌC VIÊṆ NÔNG NGHIỆP VIÊṬ NAM

ĐỖ XUÂN THỌ

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BAO BÌ THUỐC BẢO
VỆ THỰC VẬT TRÊN ĐỒNG RUỘNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP LÝ HĨA

Chun ngành:

Khoa học mơi trường

Mã số:

8440301

Người hướng dẫn khoa học:

TS. Trịnh Quang Huy

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo
vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám
ơn, các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2018
Tác giả luận văn

Đỗ Xuân Thọ

i


LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thưcc̣ hiêṇluận văn, ngồi sư c̣ cố gắng của bản thân tôi đa ̃ nhâṇ
đươcc̣ rất nhiều sự giúpđỡ, chỉ bảo tận tình của các thầy cơ giáo; Sự giúp đỡ của gia
đình, đồng nghiệp và bạn bè.
Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS.
Trịnh Quang Huy cùng toàn bộ cán bộ, giảng viên Khoa Môi trường – Học Viện Nông
nghiệp Việt Nam và các bạn sinh viên, những người đã trực tiếp hướng dẫn tơi thực
hiện đề tài cũng như tận tình truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho tôi
trong q trình học tập, nghiên cứu và cơng tác.
Tơi xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2018
Tác giả luận văn

Đỗ Xuân Thọ

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN....................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................. ii
MỤC LỤC................................................................................................................................. iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG............................................................................................................... vii

DANH MỤC HÌNH............................................................................................................... viii
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN...................................................................................................... ix
THESIS ABSTRACT............................................................................................................... xi
PHẦN 1. MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
1.1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.......................................................................... 1

1.2.

GIẢ THUYẾT KHOA HỌC.................................................................................. 2

1.3.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU................................................................................... 2

1.4.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU...................................................................................... 2

1.5.

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN..............2

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................................................... 3
2.1.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT.....................3

2.1.1.

Khái niệm về hóa chất bảo vệ thực vật................................................................. 3

2.1.2.

Tính chất của một số nhóm HCBVTV sử dụng trong nông nghiệp.................3

2.1.3.

Tác hại của các hợp chất bảo vệ thực vật đối với môi trường và con
người........................................................................................................................ 10

2.2.

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ TỒN DƯ HÓA CHẤT BẢO VỆ
THỰC VẬT............................................................................................................ 14

2.2.1.

Phá huỷ bằng hồ quang, plasma........................................................................... 14

2.2.2.

Phương pháp thuỷ phân......................................................................................... 14

2.2.3.

Phương pháp oxy hoá (ở nhiệt độ thấp).............................................................. 14

2.2.4.

Phương pháp chiết.................................................................................................. 15

2.2.5.

Phương pháp oxy hố bằng khí ướt..................................................................... 15

2.2.6.

Phương pháp oxy hoá (ở nhiệt độ cao)............................................................... 15

2.3.

TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH OXY HĨA NÂNG CAO........................... 16

iii


2.3.1.

Khái niệm về tác nhân oxi hóa nâng cao *OH và q trình oxi hóa nâng

cao trên cơ sở *OH................................................................................................ 16
2.3.2.

Đăcc̣điểm quátrı̀nh oxi hóa Fenton........................................................................ 20

2.3.3.

Đăcc̣điểm quátrıǹ h Quang Fenton......................................................................... 24

PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................... 27
3.1.

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.............................................................................. 27

3.1.1.

Đối tượng nghiên cứu............................................................................................ 27

3.1.2.

Phạm vi nghiên cứu................................................................................................ 27

3.2.

THỜI GIAN NGHIÊN CỨU................................................................................ 27

3.3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU................................................................................. 27

3.4.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................... 27

3.4.1.

Phương pháp điều tra và khảo sát thực địa......................................................... 27

3.4.2.

Phương pháp thu mẫu bao bì HCBVTV............................................................. 28

3.4.3.

Phương pháp ước tính lượng bao bì HCBVTV phát sinh trên đồng ruộng . .28

3.4.4.

Phương pháp phân loại xác định đặc tính HCBVTV....................................... 29

3.4.5.

Phương pháp bố trí thí nghiệm............................................................................. 29

3.4.6.

Phương pháp phân tích.......................................................................................... 33

3.4.7.

Phương pháp xử lý số liệu.................................................................................... 33

PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................................. 34
4.1.

ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI TẠI XÃ LIÊN HÀ VÀ
XÃ BỒNG LAI...................................................................................................... 34

4.1.1.

Xã Liên Hà.............................................................................................................. 34

4.2.1.

Xã Bồng Lai............................................................................................................ 36

4.2.

TÌNH HÌNH SỬ DỤNG, QUẢN LÝ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT
TẠI HAI ĐỊA PHƯƠNG...................................................................................... 38

4.2.1.

Tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật........................................................... 38

4.2.2.

Tình hình quản lý................................................................................................... 43

4.2.3.

Nguy cơ đối với mơi trường và sức khỏe con người........................................ 44

4.3.

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ VÀ ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CỦA PHẢN
ỨNG OXY HÓA BẰNG UV-FENTON............................................................ 48

4.3.1.

Nghiên cứu thời gian rửa tối ưu để thu hồi tồn dư thuốc BVTV....................48

iv


4.3.2.

Nghiên cứu thời gian xử lý hiệu quả của phản ứng oxy bằng UV-Fenton ....50

4.3.3.

Nghiên cứu tỷ lệ Fe2SO4/H2O2 thích hợp, hiệu quả xử lý tối ưu.................... 51

4.4.

ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ BAO BÌ THUỐC
BẢO VỆ THỰC VẬT TRÊN ĐỒNG RUỘNG 61

4.4.1.

Nguyên lý giải pháp............................................................................................... 61

4.4.2.

Đối tượng áp dụng.................................................................................................. 61

4.4.3.

Quy trình cơng nghệ xử lý.................................................................................... 61

PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................. 65
5.1.

KẾT LUẬN............................................................................................................. 65

5.2.

KIẾN NGHỊ............................................................................................................ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 66

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

HCBVTV

Hóa chất bảo vệ thực vật

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

BTNMT

Bộ Tài nguyên và môi trường

FAO

Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực của Liên hợp Quốc

BVTV

Bảo vệ thực vật

CTTN

Cơng thức thí nghiệm

CN

Công nghiệp

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thời gian tồn lưu của các nhóm hóa chất bảo vệ thực vật ............................. 12
Bảng 2.2. Phân loại độ bền hóa chất bảo vệ thực vật theo thời gian tồn lưu ................ 13
Bảng 2.3. Tình hình sử dụng hóa chất BVTV tại Việt Nam gần đây ............................. 13

Bảng 2.4. Các q trình oxi hóa nâng cao dựa vào gốc hydroxyl *OH......................... 18
Bảng 2.5. Các phản ứng chủ yếu trong q trình Fenton ................................................. 21
Bảng 3.1. Cơng thức thí nghiệm xác định thời gian ngâm mẫu tối ưu .......................... 31
Bảng 3.2. Cơng thức thí nghiệm xác định hiệu quả của 2 phương pháp xử lý chỉ
có đèn UV và phương pháp UV-Fenton.......................................................... 32
2+

Bảng 3.3. Cơng thức thí nghiệm xác định tỉ lệ CFe / CH2O2 và thời gian hiệu
quả của phản ứng oxy hóa UV-Fenton............................................................. 33
Bảng 4.1. Một số loại thuốc BVTV được sử dụng tại xã Liên Hà ................................. 40
Bảng 4.2. Tính độc của một số loại thuốc BVTV được sử dụng tại xã Liên Hà ..........41
Bảng 4.3. Một số loại thuốc BVTV được sử dụng tại xã Bồng Lai ............................... 42
Bảng 4.4. Phân loại thuốc bảo vệ thực vật theo nhóm hợp chất ..................................... 46
Bảng 4.5. Thời gian tồn lưu trong môi trường của một số nhóm thuốc BVTV ...........48
Bảng 4.6. Giá trị COD (mg/l) của mẫu tại các khoảng thời gian ngâm .........................49
Bảng 4.7. Giá trị một vài thông số của mẫu nước ngâm bao bì thuốc BVTV ..............49
Bảng 4.8. COD trong thí nghiệm xử lý chỉ có đèn UV và UV-Fenton tại các
khoảng thời gian khác nhau............................................................................... 50
Bảng 4.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ FeSO4/H2O2 đến xu thế và hiệu suất của quá trình
xử lý trong hệ phản ứng UV-Fenton................................................................. 52
Bảng 4.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ FeSO 4/H2O2 đến hiệu suất xử lý COD.......................53
Bảng 4.11. Kiểm định sự sai khác giữa các CTTN với giá trị COD ............................... 54
Bảng 4.12. Sự thay đổi của Cl- ở các CT tỷ lệ qua các thời gian xử lý .......................... 55
-

Bảng 4.13. Kiểm định sự sai khác giữa các CTTN với giá trị Cl ................................... 56
-

Bảng 4.14. Sự thay đổi của NO3 ở các CT tỷ lệ qua các thời gian xử lý .......................57
-

Bảng 4.15. Kiểm định sự sai khác giữa các CTTN với giá trị NO 3 ............................... 58
3-

Bảng 4.16. Sự thay đổi của PO4 ở các CT tỷ lệ qua các thời gian xử lý ......................58
3-

Bảng 4.17. Kiểm định sự sai khác giữa các CTTN với giá trị PO 4 .............................. 59

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1

Tác hại của hóa chất BVTV đối với con người.............................................. 11

Hình 3.1. Sơ đồ thiết bị thực hiện phản ứng UV-Fenton................................................ 30
Hình 3.2

Hệ thống thiết bị xử lý trong thực hiện phản ứng quang Fenton ................. 30

Hình 4.1. Cơ cấu cây trồng nông nghiệp tại xã Liên Hà (trái) và Bồng Lai (phải) ....39
Hình 4.2. Tỷ lệ số lượng các loại thuốc BVTV phân loại theo mục đích sử dụng
tại hai xã Liên Hà và Bồng Lai 40
Hình 4.3. Khối lượng nhóm thuốc BVTV được sử dụng tại Liên Hà/năm(kg) ..........42
Hình 4.4. Khối lượng nhóm thuốc BVTV được sử dụng tại Bồng Lai/năm(kg)........43
Hình 4.5. Khối lượng bao bì thuốc BVTV phát sinh trên địa bàn hai xã/năm ............45
Hình 4.6. Các bao bì, chai lọ thuốc bảo vệ thực vật vứt bỏ trên đồng ruộng. .............45
Hình 4.7. Hiệu quả xử lý COD trong 2 thí nghiệm sử dụng UV và UV-Fenton .........51

Hình 4.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ FeSO4/H2O2 đến hiệu suất xử lý COD........................ 53
-

Hình 4.9. Sự thay đổi của Cl ở các CT tỷ lệ qua các thời gian xử lý........................... 55
-

Hình 4.10. Sự thay đổi của NO3 ở các CT tỷ lệ qua các thời gian xử lý .......................57
3-

Hình 4.11. Sự thay đổi của PO4 ở các CT tỷ lệ qua các thời gian xử lý ......................59
-

-

Hình 4.12. Sự thay đổi của hiệu suất xử lý (a), nồng độ Cl (b), nồng độ NO3 (c),
3-

nồng độ PO4 (d) của các công thức tỷ lệ nồng độFe 2SO4/H2O2 theo
thời gian

60

Hình 4.13. Đề xuất mơ hình xử lý bao bì tồn dư thuốc BVTV trên đồng ruộng ...........61
Hình 4.14. Bể ngâm bao bì hóa chất BVTV....................................................................... 62
Hình 4.15. Buồng phản ứng................................................................................................... 63

viii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

1. Tên tác giả: Đỗ Xuân Thọ
2. Tên luận văn: Nghiên cứu xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật trên đồng ruộng bằng
phương pháp lý hóa
3. Chun ngành: Khoa học Mơi trường

Mã số: 8440301

4. Cơ sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
5. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá thực trạng sử dụng, thu gom và quản lý bao bì hóa chất bảo vệ thực
vật tại hai địa phương là xã Liên Hà và xã Bồng Lai.
Lựa chọn các điều kiện thích hợp của quá trình quang Fenton và xây dựng
quy trình xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật trên đồng ruộng.
Xây dựng mơ hình cơng nghệ thiết bị xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật áp
dụng trên đồng ruộng.
6. Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng
-

Phương pháp thu thập và nghiên cứu tài liệu thứ cấp

-

Phương pháp điều tra thực địa

-

Phương pháp bố trí thí nghiệm

-

Phương pháp xử lý số liệu

7. Các kết quả chính
Xã Liên Hà, huyện Đơng Anh, thành phố Hà Nội và xã Bồng Lai, huyện Quế
Võ, tỉnh Bắc Ninh là hai địa phương có lượng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật ở mức
cao. Tuy nhiên,việc quản lý thu gom và sử dụng thuốc BVTV tại hai địa phương chưa
được quan tâm. Bao bì thuốc bảo vệ thực vật sau khi sử dụng bị bỏ lại trên đồng ruộng
do chưa có bể thu gom và ý thức của người dân cịn kém.
Thí nghiệm thử nghiệm ngâm mẫu bao bì có chứa tồn dư thuốc BVTV cho hiệu
quả tại thời gian ngâm là 8 giờ. Thời gian hiệu quả quá trình xử lý các chất hữu cơ
trong mẫu nước ngâm bao bì thuốc BVTV là 4 giờ.Mẫu nước thải chứa các hợp chất
hữu cơ tồn dư trong bao bì thuốc BVTV thu được có giá trị COD đạt 540 mg/l, Cl
-

-

3-

=7.1 mg/l, NO3 = 3.33 mg/l, PO4 =0.1mg/l và pH=7.7.
Tiến hành xác định tỷ lệ nồng độ Fe 2SO4/H2O2 của hệ phản ứng UV-Fenton trong
điều kiện nhiệt độ phịng, pH=3, bước sóng của đèn UV là 254nm cho thấy hiệu quả cao

ix


nhất ở mức tỷ lệ 0.01M/0.1M. Hiệu suất xử lý cao, q trình vơ cơ hóa diễn ra
-

nhanh.Sau 4 giờ xử lý, giá trị của COD đạt 20 mg/l, Cl- = 166.1 mg/l, NO 3 = 55.4
3-

mg/l, PO4 = 9.45 mg/l.
Thiết kế mơ hình cơng nghệ, thiết bị áp dụng xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật
ngay trên đồng ruộng bằng hệ phản ứng oxy hóa UV-Fenton.

x


THESIS ABSTRACT
1. Writing master: Do Xuan Tho
2. Thesis title: Study on treatment of pesticide packaging in the field by physical and
chemical methods.
3. Major: Environmental science

Code: 8440301

4. Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
5. Research Objectives
To assess the current status of utilization, collection and management of
pesticide wraps in two selected communes:Lien Ha and Bong Lai.
To select the optimum conditions for Fenton chain reaction and propose the
process for treatment of pesticide packaging on the field.
-

To propose technological model for treatment of pesticide packaging on the field.

6. Materials and Methods
-

Secondary data collectionmethod

-

Field survey method

-

Experimental designmethod

-

Statistical analysismethod

7. Main findings and conclusions
Both Lien Ha commune (which is in Dong Anh district, Hanoi city) and Bong
Lai commune (located in Que Vo district, Bacninh province) had high utilization of
pesticides. However, the management of collection and uses of pesticides had been not
paid attention in these areas. Packaging of pesticides were left in the field after being
utilized due to lack of containers there and poor awareness of users.
The treatment of packaging which had pesticides residue were effective after 8
hours of soaking. Organic matters contained in the solution of dipping wraps were
effective after 4 hours of treatment. These solutions had pH = 7.7 and concentration of
-

-

3-

COD=540 mg/l, Cl =7.1 mg/l, NO3 =3.33 mg/land PO4 =0.1 mg/l.
The concentration ration of Fe2SO4/H2O2 was measured for UV-Fenton chain

reaction at room temperature, pH=3 and wavelength of UV light at 254 nm. The
results showed that effectiveness of the reaction was highest when ration of Fe 2SO4 to
H2O2 at 0.01M/0.1M. At this ratio, the decomposition process ran fast and had highest

xi


-

performance. After 4 hours of treatment, concentration of COD=20 mg/l, Cl =166.1
-

3-

mg/l, NO3 =55.4 mg/l and PO4 =9.45 mg/l.
UV-Fenton chain reaction should be recommended to apply to treat the pesticide
packaging right on the field.

xii


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trên thế giới, thuốc bảo vệ thực vật 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.
Tại Việt Nam, Thuốc BVTV được bắt đầu được sử dụng ở miền Bắc Việt
Nam vào những năm 1955 từ đó đến nay nó được sử dụng chủ yếu nhằm ngăn

chặn các dịch sâu bệnh trên diện rộng. Trước năm 1990, hằng năm cả nước nhập
khẩu khoảng 13.000 – 15.000 tấn thuốc thành phẩm mỗi năm. Theo Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT, 2016), những năm gần đây, nước ta
nhập khẩu khoảng 70.000 – 100.000 tấn thuốc BVTV, ngoài ra lượng thuốc trừ sâu
từ Trung Quốc được đưa vào thị trường nội địa còn lớn gấp nhiều lần, thơng qua
con đường khơng chính ngạch. Thống kê cho thấy, có khoảng 1.710 hoạt chất
trong các loại thuốc BVTV, trong đó có 775 hoạt chất thuốc trừ sâu với 1.678 tên
thương phẩm, 608 hoạt chất thuốc trừ bệnh với 1.297 tên thương phẩm, 227 hoạt
chất thuốc trừ cỏ với 694 tên thương phẩm, 50 hoạt chất thuốc điều hòa sinh
trưởng với 142 tên thương phẩm.Thuốc BVTV giúp phòng trừ sâu bệnh hại, ngăn
chặn dịch bệnh trên cây trồng giúp nâng cao năng suất. Tuy nhiên, do tính độc và
khó phân hủy nên thuốc BVTV cũng tác động tiêu cực đến sinh vật, môi trường và
sức khỏe con người (Tổng cục môi trường, 2016).
Thuốc BVTV khi con người sử dụng chỉ được cây hấp thụ một phần, lượng
dư thừa sẽ được giữ lại trong đất, nước và phân giải dần dưới tác động của các yếu
tố môi trường. Thuốc bị rửa trôi gây ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến các loài
động vật sống dưới nước, đặc biệt là các loài thủy sinh và các loài cá. Ngoài ra
thuốc BVTV cịn tiêu diệt cả những lồi thiên địch có lợi cho cây trồng trong tự
nhiên.Ngồi ra, các vỏ bao bì và chai lọ chứa thuốc dư thừa được thải bỏ tràn lan
trên đồng ruộng có thể ngấm xuống mạch nước ngầm gây ảnh hưởng trực tiếp đến
các hộ dân sử dụng nguồn nước này trong sinh hoạt.
Hai xã Liên Hà, huyện Đông Anh, Thành Phố Hà Nội và xã Bồng Lai,
Huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh là một trong các địa phương điển hình trong việc

1


thực hiện xây dựng nơng thơn mới có diện tích canh tác nơng nghiệp lớn và lượng
tiêu thụ các hóa chất BVTV ở mức cao. Do tại hai địa phương chưa có các bể thu
gom nên bao bì hóa chất BVTV thải bỏ tràn lan. Vì vậy cần có biện pháp thu gom

và xử lý thích hợp nhằm ngăn chặn các tác động tiêu cực đến môi trường và con
người. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:
“Nghiên cứu xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật trên đồng ruộng bằng phương
pháp lý hóa”.
1.2. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Q trình quang Fenton với tác nhân đèn UVsẽ tạo ra các gốc tự do có khả
năng oxy hóa cao. Các gốc tự do này sẽ trực tiếp phản ứng và phân hủy các hợp
chất hữu cơ bền tồn dư trong bao bì thuốc bảo vệ thực vật.
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Đánh giá thực trạng sử dụng, thu gom và quản lý bao bì hóa chất bảo vệ
thực vật tại hai địa phương là xã Liên Hà và xã Bồng Lai.
Lựa chọn các điều kiện thích hợp của q trình quang Fenton và xây dựng
quy trình xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật trên đồng ruộng.
Xây dựng mơ hình cơng nghệ thiết bị xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật
áp dụng trên đồng ruộng.
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu: Nước thải từ bao bì thuốc bảo vệ thực vật trên
đồng ruộng.
-

Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 1/2018 đến tháng 9/2018.

Địa điểm nghiên cứu: Phịng thí nghiệm bộ mơn Công nghệ môi trường,
Khoa Môi trường, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam.
1.5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN
Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần vào việc nghiên cứu và ứng dụng
các quá trình oxy hóa nâng cao trong việc xử lý bao bì chứa tồn dư thuốc bảo vệ
thực vật trên đồng ruộng.
Xác định các điều kiện thích hợp và đề xuất xây dựng các mơ hình cơng
nghệ xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật ngay trên đồng ruộng ở các địa phương.

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HĨA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT
2.1.1. Khái niệm về hóa chất bảo vệ thực vật
Theo Tổchức Nông nghiêpc̣vàLương thưcc̣ của Liên hơpc̣ Quốc (FAO) đa ̃ đưa
ra đinḥ nghıã về hóa chất bảo vệ thực vật như sau “Hóa chất bảo vê c̣thưcc̣ vâṭ là bất
kì hợp chất hay hỗn hơpc̣ được dùng với mucc̣đıı́ch ngăn ngừa, tiêu diêṭhoăcc̣ kiểm soát
các tác nhân gây hại, bao gồm vâṭchủtrung gian truyền bênḥ của con người hoặc
động vật, các bô c̣phâṇkhông mong muốn của thưcc̣ vâṭhoăcc̣đôngc̣ vâṭ gây hại hoặc ảnh
hưởng đến các quátrı̀nh sản xuất, chếbiến, bảo quản, vâṇ chuyển, mua bán thực
phẩm, nông sản, gỗ vàcác sản phẩm từgỗ, thức ăn chăn nuôi hoặc hợp chất phân tán
lên đôngc̣ vâṭđểkiểm sốt cơn trùng, nhêṇhay đối tươngc̣ khác trong hoăcc̣trên cơ
thểchúng”.
Ngồi ra, hóa chất bảo vê c̣thưcc̣ vâṭcịn làtác nhân trong việc điều hòa sinh
trưởng thực vật, chất làm rụng lá,chất làm khô cày, tác nhân làm thưa quảhoă c̣c ngăn
chăṇ rungc̣ quảsớm. Cũng có thểdùng hóa chất bảo vệ thực vật cho cây trồng trước
cũng như sau khi thu hoacḥ để bảo vê c̣sản phẩm không bi c̣hỏng trong quátrı̀nh bảo
quản vàvâṇchuyển.
Hóa chất bảo vê c̣ thưcc̣ vâṭđóng vai tròquan trongc̣ trong phòng trừsâu haị cây
trồng, các loaịdicḥ bênḥ cho các loaịsản phẩm nơng nghiệp nói chung và dược liệu
nói riêng. Hiện nay khi trồng hầu hếtcác loaịcây, hoa màu, dươcc̣liêụ cần phảiđược sử
dụng hóa chất bảo vệ thực vật nhằm chống sâu bê c̣nh hại cây trồng, tăng năng suất
và chất lươngc̣.
2.1.2. Tính chất của một số nhóm HCBVTV sử dụng trong nơng nghiệp
2.1.2.1. Nhóm chloro hữu cơ
Là nhóm thuốc chứa carbon, hydrogen, chlorine và có thể có oxygen, hiện
nay hạn chế sử dụng do có độ tồn dư cao trong môi trường, như dưới đây:

* Diphenyl mạch thẳng
Ví dụ DDT, chlorbenside, chlorfenethol, chlorobenzilate, dicofol,
metoxychlor.

3


DDT

1,1′-(2,2,2-trichloroethylidene)bis[4-chlorobenzene]
* Dẫn xuất của benzen
Ví dụ Gama-HCH, pentachlorophenol.
Gama-HCH

(1α,2α,3β,4α,5α,6β)-1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane
* Cyclodiene
Ví dụ endosulfan, chlordane, chlordecone, endrin, heptachlor.
Endosulfan

6,7,8,9,10,10-hexachloro-1,5,5a,6,9,9a-hexahydro-6,9-methano-2,4,3benzodioxathiepin 3-oxide
* Pholychloroterpene
Ví dụ camphechlor

4


Camphechlor

toxaphene
2.1.2.2. Nhóm phospho hữu cơ

Là một nhóm thuốc lớn gồm các ester của phosphoric acid (H3PO4), có độc
tính cao với người và động vật máu nóng, khơng bền. Nhóm thuốc này có tính độc
thần kinh, ức chế men cholinesterase, như dưới đây:
* Thuốc phospho hữu cơ mạch thẳng
Ví dụ acephate, demeton, dichlorvos, disulfoton, malathion, monocrotophos,
trichlorfon.
Malathion

diethyl 2-[(dimethoxyphosphinothioyl)thio]butanedioate
* Thuốc phospho hữu cơ chứa nhóm phenyl
Ví dụ fenitrothion, fenthion, phenthoate, profenophos.
Fenitrothion

O,O-dimethyl O-(3-methyl-4-nitrophenyl) phosphorothioate
* Thuốc phospho hữu cơ dị vịng
Ví dụ azinphos-ethyl, chlorpyryphos, diazinon, pirimiphos-methyl, quinalphos.

5


Pirimiphos methyl

O-[2-(diethylamino)-6-methyl-4-pyrimidinyl] O,O-dimethyl phosphorothioate.
2.1.2.3. Nhóm sulphur hữu cơ
Là nhóm chứa sulphur và hai nhân phenyl, thường được dùng trừ nhện.
Thí dụ như ovex, propargite, tetradifon.
Propargite

2-[4-(1,1-dimethylethyl)phenoxy]cyclohexyl 2-propynyl sulfite
2.1.2.4. Nhóm carbamate

Là ester của carbamic acid, khơng bền, song cũng có độc tính cao đối với
người và động vật. Khi sử dụng, chúng tác động trực tiếp vào men Cholinestraza
của hệ thần kinh và có cơ chế gây độc giống như nhóm lân hữu cơ như dưới đây:
* Methyl carbamate với nhân phenyl
Ví dụ như BPMC, carbaryl, isocarb, propoxur.
Carbaryl

6


1-naphthalenyl N-methylcarbamate
* Methyl carbamate dị vịng
Ví dụ bendiocarb, carbofuran, dioxacarb, pirimicarb.
Carbofuran

2,3-dihydro-2,2-dimethyl-7-benzofuranyl N-methylcarbamate
* Methyl carbamate với nhóm oxime mạch thẳng
Ví dụ aldicarb, methomyl, oxamyl, thiodicarb.
Thiodicarb

dimethyl N,N′-[thiobis[(methylimino)carbonyloxy]]bis[ethanimidothioate]
2.1.2.5. Nhóm formamidines
Là nhómcó cấu trúc nitrogen -N=CH-N, tác động lên trứng và giai đoạn sâu
non của ve. Thí dụ như amitraz, formetanate.
Amitraz

7


N′-(2,4-dimethylphenyl)-N-[[(2,4-dimethylphenyl)imino]methyl]-Nmethylmethanimidamide

2.1.2.6. Nhóm dinitrophenol
Là dẫn xuất của phenol với hai nhóm nitro (NO2) và có phổ độc tính rộng
dùng làm thuốc trừ sâu tác dụng diệt trứng, trừ cỏ và trừ nấm. Thí dụ binapacryl,
dinobuton, dinocarrb, dinoterbon.
Dinocap

2(or 4)-isooctyl-4,6(or 2,6)-dinitrophenyl (2E)-2-butenoate.
2.1.2.7. Nhóm organotins
Là nhóm có chứa thiếc, dùng làm thuốc trừ ve và thuốc trừ nấm. Thí dụ
cyhexatin, fenbutatin-oxide.
Cyhexatin

tricyclohexylhydroxystannane
2.1.2.8. Nhóm pyrethoids
Là nhóm được tổng hợp theo cấu trúc của pyrethrin, có phổ tác động rộng
lên cơn trùng nhưng dễ gây tính kháng thuốc, độc tính với người và mơi trường
thấp. Thí dụ cypermethrin, cyhalothrin, fenpropathrin, deltamethrin, fenvalerate.
Fenpropathrin

8


cyano(3-phenoxyphenyl)methyl 2,2,3,3-tetramethylcyclopropanecarboxylate
2.1.2.9.Nhóm kháng sinh
Là nhóm tạo bởi vi sinh vật có tính trừ sâu, trừ nhện, kháng sinh, chống
nấm. Thí dụ abamectin.
Abamectin

2.1.2.10. Nhóm dầu khống
Nhóm thuốc này thường là hỗn hợp của dầu nhẹ với chất tạo nhũ, dùng để

diệt trừ cơn trùng, nhện, có một số loại dùng trừ cỏ. Thí dụ Actipan, Fyzol.
2.1.2.11. Nhóm khử trùng
Nhóm thuốc này tạo ra khí trong q trình sử dụng để tiêu diệt côn trùng,
tuyến trùng, vi trùng và chuột, được dùng khử trùng nhà cửa, kho tàng hoặc đất.
Các thuốc này có dạng chất lỏng hoặc chất rắn bay hơi chứa các nguyên tố halogen
-

-

-

(Cl , Br , F ), hấp phụ nhanh vào phổi gây bất tỉnh và có thể dẫn đến chết người.
Thí dụ formaldehyde, methyl brmide, phosphine.
2.1.2.12. Thuốc trừ sâu sinh học
Là những chất độc được khai thác từ cây, được sử dụng dưới dạng bột cây
nghiền mịn hoặc dịch chiết dùng để phun.
Ví dụ về những loại thuốc trừ sâu sinh học:
-

Dịch chiết từ cây xoan (Azadirachta indica) có tác động trừ cơn trùng, xua

đuổi, gây ngán ăn và ức chế phát triển đối với các loại cơn trùng.
-

Dịch chiết từ cây thuốc lá (Nicotiana tabacum) có tác động trừ côn trùng

bằng cách gây độc thần kinh.

9

Dịch chiết từ hoa cúc (C. cinerariaefolium) có tác động hạ gục cơn trùng,
nhưng cơn trùng có thể hồi phục.
-

Dịch chiết Rotenone từ gốc cây đậu (Derris) có tác động trừ côn trùng,

độc với cá (Nguyễn Mạnh Chinh, 2007).
2.1.3. Tác hại của các hợp chất bảo vệ thực vật đối với mơi trường và con
người
Theo chu trình tuần hồn, hóa chất BVTV tồn tại trong mơi trường đất sẽ rị
rỉ ra sông ngồi theo các mạch nước ngầm hay do q trình rửa trơi, xói mịn khiến
hóa chất BVTV phát tán ra các thành phần môi trường nước. Mặt khác, khi sử
dụng thuốc BVTV, nước có thể bị nhiễm thuốc trừ sâu nặng nề do người sử dụng
đổ hóa chất dư thừa, chai lọ chứa hóa chất, nước súc rửa xuống thủy vực, điều này
có ý nghĩa đặc biệt nghiêm trọng khi các nông trường vườn tược lớn nằm kề sơng
bị thải bỏ thuốc xuống ao hồ. Hóa chất BVTV vào trong nước bằng nhiều cách:
cuốn trôi từ những cánh đồng có phun thuốc xuống ao, hồ, sơng, hoặc do đổ hóa
chất BVTV thừa sau khi đã sử dụng, phun thuốc trực tiếp xuống những ruộng lúa
nước để trừ cỏ, trừ sâu, trừ bệnh. Ơ nhiễm nguồn nước do hóa chất BVTV cũng có
nhiều hình thức khác nhau, từ rửa trơi thuốc từ các cánh đồng có chứa hóa chất
BVTV, người sử dụng đổ hóa chất BVTV thừa, rửa dụng cụ ở các kênh mương
hoặc do nuớc mưa chảy tràn từ các kho hóa chất BVTV tồn lưu. Thuốc trừ sâu
trong đất, dưới tác dụng của mưa và rửa trôi sẽ tích lũy và lắng đọng trong lớp bùn
đáy ở sông, ao, hồ,…sẽ làm ô nhiễm nguồn nước. Thuốc trừ sâu có thể phát hiện
trong các giếng, ao, hồ, sơng, suối cách nơi sử dụng thuốc trừ sâu vài km. Mặc dù
độ hồ tan của hố chất BVTV tương đối thấp, song chúng cũng bị rửa trôi vào
nước tưới tiêu, gây ô nhiễm nước bề mặt, nước ngầm và nước vùng cửa sông ven
biển nơi nước tưới tiêu đổ vào.
Hầu hết hóa chất bảo vệ thực vật đều độc với con người và động vật máu nóng

ở các mức độ khác nhau. Con đường lây nhiễm độc chủ yếu là qua ăn, uống (tiêu hóa)
97,3%, qua da và hơ hấp chỉ chiếm 1,9% và 1,8%. Theo đặc tính hóa chất bảo vệ thực
vật được chia làm hai loại: chất độc cấp tính và chất độc mãn tính.

-

Chất độc cấp tính: Mức độ gây độc phụ thuộc vào lượng thuốc xâm nhập

vào cơ thể. Ở dưới liều gây chết, chúng không đủ khả năng gây tử vong, dần dần bị
phân giải và bài tiết ra ngoài. Loại này bao gồm các hợp chất Pyrethroid, những
hợp chất Phospho hữu cơ, Carbamat, thuốc có nguồn gốc sinhvật.

10


Chất độc mãn tính: Có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể vì chúng rất
bền, khó bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Thuốc loại này gồm nhiều hợp chất chứa
Chloro hữu cơ , chứa Thạch tín (Asen), Chì, Thuỷ ngân, đây là những loại rất nguy
hiểm cho sức khoẻ. Hóa chất bảo vệ thực vật có thể thâm nhập vào cơ thể con
người và động vật qua nhiều con đường khác nhau, thông thường qua 3 đường
chính: hơ hấp, tiêu hố và tiếp xúc trực tiếp. Khi tiếp xúc với hóa chất bảo vệ thực
vật, con người có thể bị nhiễm độc cấp tính hoặc mãn tính, tùy thuộc vào phạm vi
ảnh hưởng của thuốc.
+
Nhiễm độc cấp tính: Là nhiễm độc tức thời khi một lượng đủ lớn hoá chất
bảo vệ thực vật thâm nhập vào cơ thể. Những triệu chứng nhiễm độc tăng tỉ lệ với
việc tiếp xúc và trong một số trường hợp nặng có thể dẫn tới tử vong. Biểu hiện
bệnh lý của nhiễm độc cấp tính: mệt mỏi, ngứa da, đau đầu, lợm giọng,
buồn nơn, hoa mắt chóng mặt, khơ họng, mất ngủ, tăng tiết nước bọt, yếu cơ, chảy
nước mắt, sảy thai, nếu nặng có thể gây tử vong.

+
Nhiễm độc mãn tính: Là nhiễm độc gây ra do tích luỹ dần dần trong cơ
thể. Thơng thường, khơng có triệu chứng nào xuất hiện ngay trong mỗi lần nhiễm.
Sau một thời gian dài, một lượng chất độc lớn tích tụ trong cơ thể sẽ gây ra các
triệu chứng lâm sàng. Biểu hiện bệnh lý của nhiễm độc mãn tính: kích thích các tế
bào ung thư phát triển, gây đẻ quái thai, dị dạng, suy giảm trí nhớ và khả năng tập
trung, suy nhược nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, gây tổn hại cho gan,
thận và não.

Hình 2.1. Tác hại của hóa chất BVTV đối với con người
Nguồn: Tổng cục mơi trường (2016)

11


Khả năng và thời gian tồn tại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất là tổng hợp
kết quả của tất cả các điều kiện tự nhiên và các phản ứng xảy ra trong đất tác động
đến hóa chất. Sự phân giải và độ bền của hóa chất bảo vệ thực vật chịu ảnh hưởng
của các điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ, ánh sáng, vi sinh vật...
trong đất. Ngồi ra, dạng thành phẩm và nhóm hợp chất có vai trị quyết định sự
tồn lưu của hóa chất trong môi trường đất và nước.
Bảng 2.1. Thời gian tồn lưu của các nhóm hóa chất bảo vệ thực vật
Dạng hóa chất bảo vệ thực vật
Thuốc có aroen
Thuốc trừ sâu chloro hữu cơ
Thuốc trừ cỏ: Triazin, atrarin, Simazin
Thuốc trừ cỏ: Axitbenzoic, Amiben, Dicamba
Thuốc trừ cỏ có ure: Monuron, Diuron
Thuốc trừ cỏ Phenoxy
Thuốc trừ sâu Phospho hữu cơ

Thuốc trừ sâu carbamat
Thuốc trừ cỏ Carbamat

Vai trò của thuốc bảo vệ thực vật đối với năng suất và hệ sinh thái:
Việc sử dụng thuốc trừ sâu được cho là một trong các yếu tố chính dẫn tới
sự gia tăng sản lượng nơng nghiệp trong thế kỷ 20. Gần như tất cả các loại thuốc
trừ sâu đều có nguy cơ làm thay đổi lớn các hệ sinh thái, nhiều loại thuốc trừ sâu
độc hại với con người và các loại khác tích tụ lại trong chuỗi thức ăn. Do đó, sử
dụng thuốc bảo vệ thực vật phải đúng liều lượng, đúng lúc, đúng loại và đúng kỹ
thuật sẽ đẩy lùi dịch hại, diệt cỏ dại và tạo điều kiện cho cây trồng tận dụng được
những điều kiện phát triển tối ưu của kỹ thuật thâm canh, giúp cho cây trồng phát
triển thuận lợi, đạt năng suất cao, chất lượng nông sản cao. Các dạng thuốc có thời
gian tồn lưu khác nhau cùng với mức độ độc sẽ gây hại cho môi trường và sinh vật
ở mức khác nhau. Các loại hóa chất bền vững trong mơi trường có nguy cơ tác
động lớn nhất đến mơi trường và sinh vật.

12