Nghiên cứu sự phân hủy của thuốc trừ sâu carbamate trong đất dưới một số điều kiện môi trường khác nhau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

Phạm Thị Phương Hà

NGHIÊN CƯU SỰ PHÂN HUỶ CỦA THUỐC TRỪ
SÂU CARBAMATE TRONG ĐẤT DƯỚI MỘT SỐ
ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG KHÁC NHAU.

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

Phạm Thị Phương Hà
NGHIÊN CƯU SỰ PHÂN HUỶ CỦA THUỐC TRỪ
SÂU CARBAMATE TRONG ĐẤT DƯỚI MỘT SỐ
ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG KHÁC NHAU.

Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường
Mã số

LUẬN VĂN THẠC SỸ : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Hướng dẫn 1 : TS. Trịnh Thu Hà
Hướng dẫn 2 : TS. Dương Thị Hạnh

Hà Nội - 2021


ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu sự phân hủy của thuốc trừ sâu
carbamate trong đất dưới một số điều kiện môi trường khác nhau.” là do tôi
thực hiện và không trùng lặp với bất kỳ công trình khoa học nào khác. Các
số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai cơng bố
trong bất kỳ một cơng trình nghiên cứu nào. Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm
về nội dung luận văn.
Hà Nôi, tháng 01 năm 2021
Học viên

Phạm Thị Phương Hà


iii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cám ơn Ban lãnh đạo Học viện Khoa

học và Công nghệ, Viện Công nghệ Môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi và
giúp đỡ tơi để tơi có thể hồn thành chương trình học của Học viên.
Luận án này được hồn thành tại Học viện Khoa học và Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam dưới sự hướng dẫn khoa
học của TS. Trịnh Thu Hà và TS. Dương Thị Hạnh. Tôi xin chân thành cảm
ơn TS. Trịnh Thu Hà và TS. Dương Thị Hạnh đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo
mọi điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành bản luận án.
Tơi xin chân thành cảm ơn Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ
Quốc gia Nafosted Mã số 104.04-2017.319 đã tài trợ kinh phí cho tơi thực
hiện luận văn này.
Trong q trình nghiên cứu và hồn thành luận văn, tơi đã nhận được sự
giúp đỡ hết sức nhiệt tình và quý báu của cán bộ Phòng Hóa sinh Mơi trường Viện Hóa học, Phòng Độc chất Môi trường - Viện Công nghệ Môi trường Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin trân trọng cảm ơn.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến những người thân
yêu trong gia đình, đờng nghiệp và bạn bè đã ln quan tâm, động viên
khích lệ, ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Tác giả luận văn: Phạm Thị Phương Hà


iv
MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT………………………………………………..…vi
DANH MỤC BẢNG……………………………………………………….vii
DANH MỤC HÌNH……………………………………………………….viii
MỞ ĐẦU............................................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...........................................................................5
1.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU....................................................................5
1.1.1. Hóa chất bảo vệ thực vật..............................................................5
1.1.2. Thuốc trừ sâu dùng trong nghiên cứu.........................................6
1.1.3. Ơ nhiễm mơi trường nước do sử dụng HCBVTV ở Việt Nam..8

1.2. CHIẾT TÁCH VÀ PHÂN TÍCH HCBVTV TRONG NƯỚC.................14
1.2.1. Phương pháp chiết tách HCBVTV trong nước........................14
1.2.2. Phương pháp phân tích HCBVTV............................................ 16
1.2.2.1. Phương pháp ELISA...................................................................17
1.2.2.2. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)......................17
1.2.2.3. Phương pháp sắc ký khí (GC)....................................................18
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.................21
1.3.1. Thuốc trừ sâu trên đất ruộng lúa.............................................. 21
1.3.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến nhả hấp phụ TTS trong đất.......22
CHƯƠNG 2. ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM.........27
2.1. THIẾT BỊ VÀ HOÁ CHẤT..................................................................... 27
2.1.1. Thiết bị......................................................................................... 27
2.1.2. Hóa chất.......................................................................................27
2.2. THỰC NGHIỆM......................................................................................29
2.2.1. Chiết tách và phân tích fenobucarb trong mẫu nước..............29
2.2.2. Chuẩn bị mẫu đất dùng cho thí nghiệm....................................30
2.2.3. Thí nghiệm nhả hấp phụ fenobucarb dưới một số điều kiện
môi trường......................................................................................................30
2.2.3.1.Thí nghiệm phân hủy fenobucarb từ đất dưới mức pH khác nhau
trong nước....................................................................................................... 30
2.2.3.2.Thí nghiệm phân hủy fenobucarb từ đất dưới SDS trong nước. .30
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................31
2.3.1. Phương pháp định lượng mẫu trên GC/MS.............................31


v
2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu..........................................................32
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................35
3.1. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH VÀ XÁC ĐỊNH FENOBUCARD
TRONG NƯỚC...............................................................................................35

3.1.1. Phương pháp định lượng fenobucarb trên GC/MS.................35
3.1.1.1. Khảo sát điều kiện đo......................................................................... 38
3.1.1.2. Xây dựng đường chuẩn cho fenobucarb.............................................39
3.1.1.3. Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp....................................... 40
3.1.2. Quy trình chiết tách fenobucarb trong nước............................42
3.2. NGHIÊN CỨU SỰU PHÂN HỦY CỦA FENOBUCARD TRONG HỆ
ĐẤT NƯỚC DƯỚI SỰU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ MÔI
TRƯỜNG........................................................................................................47
3.2.1. Thành phần cơ giới và tích chất vật lý và hóa học của mẫu đất
nghiên cứu......................................................................................................47
3.2.2. Phân hủy fenobucarb trong hệ đất - nước dưới ảnh hưởng
của pH.............................................................................................................47
3.2.3. Phân hủy của fenobucarb trong hệ đất - nước dưới ảnh hưởng của

SDS..................................................................................................................52
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................ 57
4.1 KẾT LUẬN................................................................................................................................ 57
4.2.KIẾN NGHỊ............................................................................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................... 58
PHỤ LỤC........................................................................................................................................... 69


vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CV
DCM
EPA
GC
GC/ECD
GC/EI-MS

GLC
GC/MS
HCBVTV
HPLC
LC
LOQ
LOD
MS
ppm
ppb
ReT
RSD
Rev
SD
SDS
SPE
TCVN
UV/VIS
WHO


vii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơng thức cấu tạo của fenobucarb..............................................7
Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị sắc ký khí.........................................19
Hình 2.1. Sơ đờ thiết bị GC/MS................................................................31
Hình 3.1. Sắc ký đờ của ch̉n fenobucarb...............................................38
Hình 3.2. Phở khối của fenobucarb...........................................................38
Hình 3.3. Sắc ký đờ của fenobucarb ở nờng độ ch̉n..............................40
Hình 3.4. Đường ch̉n của fenobucarb....................................................40

Hình 3.5. Sơ đờ quy trình chiết lỏng-lỏng mẫu nước................................46
Hình 3.6. Sự phân hủy của fenobucarb và sản phẩm chuyển hóa thích nghi với

fenobucarb trong dung dịch có pH 7 trong hệ đất-nước........................4649
Hình 3.7. Sự phân hủy của fenobucarb với sự có mặt của pH khác nhau ( 7 và 9)

trong hệ đất - nước (a: nồng độ fenobucarb trong pha nước; b: nồng độ
fenobucarb trong pha đất; c: tổng lượng tồn dư còn lại của fenobucarb). 53
Hình 3.8. Hiệu suất phân hủy của fenobucarb với sự có mặt của pH (5, 7 và 9) và

SDS trong dung dịch trong hệ đất-nước....................................................54


viii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tính chất vật lý và hóa học của DDT, endosulfan và fenobucarb
[26]............................................................................................................................
Bảng 1.2. Các thuốc trừ sâu được sử dụng ở đồng bằng sông Hồng [17] .........
Bảng 1.3. Thuốc trừ sâu thông dụng nhất sử dụng trên ruộng lúa ruộng lúa - nuôi

cá ở Tiền Giang và Cần Thơ [32] .........................................................................
Bảng 1.4. Một số phương pháp phân tích, chiết tách fenobucarb trong nước. 21

Bảng 2.1. Dung dịch chuẩn fenobucarb để lập đường chuẩn .............................
Bảng 2.3. Bảng thời gian lấy mẫu trong các thí nghiệm .....................................
Bảng 3.1. Điều kiện khảo sát để định lượng fenobucarb trên thiết bị GC/MS . 37

Bảng 3.2. Mảnh phổ chuẩn và thời gian lưu của chất phân tích .........................
Bảng 3.3. Nồng độ và diện tích pic của các chất trong dung dịch chuẩn ..........
Bảng 3.4. LOD và LOQ của fenobucarb .............................................................

Bảng 3.5. Sai số và độ lặp lại của phép đo tại các nồng độ khác nhau ..............
Bảng 3.6. Hiệu suất thu hồi fenobucarb của phương pháp chiết lỏng-lỏng và chiết

SPE .........................................................................................................................
Bảng 3.7. Hiệu suất thu hồi của fenobucarb của phương pháp chiết lỏnglỏng .........................................................................................................................
Bảng 3.8. Nờng độ trung bình, hiệu suất chiết và độ lệch chuẩn, độ chính xác của

phương pháp chiết lỏng - lỏng ..............................................................................
Bảng 3.9. So sánh các phương pháp chiết đã khảo sát ........................................
Bảng 3.10 Một số tính chất vật lý và hóa học của cột đất nghiên cứu ..............
Bảng 3.11. Phần trăm hiệu suất nhả phụ của fenobucarb từ đất vào nước trong hệ

đất nước ..................................................................................................................


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay các thuốc trừ sâu thuộc nhóm carbamate được sử dụng nhiều
nhất trong nông nghiệp do chúng ít độc đối với con người và thời gian bán
hủy ngắn. Bên cạnh đó đặc tính hấp thụ ánh sáng của carbamate góp phần
nhanh chóng trong sự phân hủy của chúng bằng các phản ứng quang hóa.
Sau khi áp dụng vào trong đất các thuốc trừ sâu carbamate có thể bị
phân hủy bởi vi sinh vật, hoặc bởi thủy phân hoặc bởi quang hóa. Trong môi
trường đất sản phẩm phân hủy cuối cùng của thuốc trừ sâu carbamate là
amin, rượu hoặc phenol cacbon dioxit (CO 2) và nước [1]. Ngồi ra có rất
nhiều các sản phẩm trung gian độc hoặc ít độc hơn được tạo ra trong quá
trình phân hủy này, như trường hợp aldicab tạo ra 3 sản phẩm chuyển hóa
chính và 4 sản phẩm chuyển hóa phụ [2]. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự
phân hủy của carbamate trong đất, như bay hơi, rửa trôi, độ ẩm của đất, hấp

phụ, pH, nhiệt độ, chất hoạt động bề mặt, phản ứng thủy phân, phản ứng
quang hóa, phân hủy sinh học và loại đất [3].
Phản ứng quang hóa là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến pha của
thuốc trừ sâu trên đồng ruộng. Một số nghiên cứu đã chỉ ra thuốc trừ sâu tồn tại
lâu hơn trong điều kiện phòng thí nghiệm so với điều kiện thực địa [4, 5]. Mức
độ quang hóa của các thuốc trừ sâu phụ thuộc vào tính hấp thụ ánh sáng của
thuốc trừ sâu, điều kiện chiếu xạ (sự có mặt của dung mơi) và chiều dài sóng
[1, 6]. Các thuốc trừ sâu carbamate trong nước mặt tiếp xúc với ánh sáng mặt
trời trong thời gian dài thì ở vùng nước có độ đục cao thì sự phân hủy quang
hóa sẽ ít hơn so với vùng nước trong do độ đục làm giảm sự thâm nhập ánh
sáng [7, 8]. Cacbamat hấp thụ bức xạ ánh sáng mặt trời vùng (λ = 300 nm) sẽ
trải qua phản ứng quang hóa tạo ra các sản phẩm chuyển hóa khác nhau, như
với carbaryl đã tìm thấy 5 sản phẩm phân hủy, trong đó một sản phẩm là 1naphthol [1, 8]. Thuốc trừ sâu carbamat trong nước có thể bị phân hủy dưới tác
dụng của bức xạ cực tím (UVR). pH của môi trường nước là một yếu tố quan
trọng ảnh hưởng đến tốc độ quang hóa. Như với carbaryl và propoxur q trình
quang hóa xảy ra chậm ở pH thấp và tăng lên khi pH tăng


2
[1]. Các chất hoạt động bề mặt có ảnh hưởng phức hợp đến hoạt động của
các thuốc trừ sâu trong đất. Do tính chất bề mặt đặc biệt mà chất hoạ`t đờng
bề mặt anion và nonionic có thể tăng cường khả năng hòa tan trong nước,
tăng cường hoạt tính sinh học trong đất [9], và đóng vai trò như chất xúc tác
trong suốt qua trình phân hủy của các thuốc trừ sâu [10].
Trong khi đó nước tưới cho ruộng lúa thường khơng kiểm sốt được
chất lượng do nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp thường đổ vào
các sông ngòi tưới tiêu [11-13]. Nước thải sinh hoạt và nước lụt chứa rất
nhiều các cặn lơ lửng, các chất hữu cơ hòa tan như DOC, các chất hoạt động
bề mặt, các axit hữu cơ... [14, 15] mà có thể ảnh hưởng đến sự phân hủy của
thuốc trừ sâu. Bên cạnh đó những nghiên cứu về ảnh hưởng của ánh sáng

mặt trời, pH, các bon hữu cơ hòa tan và chất hoạt động bề mặt đến sự phân
hủy thuốc trừ sâu carbamate trong đất bị ngập đã chưa được nghiên cứu
nhiều ở Việt Nam. Do đó để hiểu hơn về pha của thuốc trừ sâu carbamate
trong đất bị ngập và tìm ra các sản phẩm chuyển hóa của chúng dưới một số
điều kiện môi trường là rất cần thiết, là cơ sở cho việc đánh giá chính xác
hơn tác động môi trường của chúng.
Trong đề tài này, chúng tôi sẽ thực hiện: 1) Nghiên cứu sự phân hủy
của thuốc trừ sâu carbamate trong đất bị ngập dưới sự ảnh hưởng của DOC,
pH và chất hoạt động bề mặt. 2) Tìm ra các sản phẩm chuyển hóa xuất hiện
trong các q trình phân hủy này. Thuốc trừ sâu carbamate sử dụng cho
nghiên cứu này sẽ được chọn căn cứ vào kết quả phân tích các chất ô nhiễm
hữu cơ trong đất ruộng bị ngập lụt.
Nội dung nghiên cứu của luận văn:
Nghiên cứu phương pháp chiết tách và phân tích các thuốc trừ sâu
nhóm carbamate trong đất và nước trên thiết bị GC/MS.
-

Nghiên cứu sự phân hủy của thuốc trừ sâu carbamate trong đất dưới ảnh
hưởng của pH của nước.
-


3
Nghiên cứu sự phân hủy của thuốc trừ sâu carbamate trong đất dưới ảnh
hưởng của chất hoạt động bề mặt trong nước.
-

Nghiên cứu xác định các sản phẩm chuyển hóa của thuốc trừ sâu trong
đất xuất hiện trong quá trình phân hủy dưới ảnh hưởng của pH và chất hoạt
động bề mặt.

-

Fenobucarb là hố chất thuộc nhóm chất bảo vệ thực vật nhóm carbamate
tơi sử dụng loại hố chất này trong nghiên cứu của mình vì loại hố chất nay
được sử dụng rất nhiều cho lúa nước và rau.
Bố cục luận văn gồm 3 chương và kết luận
Chương 1: Tổng quan đề cập đến đối tượng nghiên cứu và tình hình
nghiên cứu trong và ngồi nước liên quan đến nội dung của luận án.
Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu cung cấp các thông
tin về các phương pháp nghiên cứu và nội dung thực nghiệm trong luận án,
trong đó có các nội dung chính là:
Nghiên cứu phương pháp chiết tách và phân tích các thuốc trừ sâu
fenobucarb trong nước trên thiết bị GC/MS.
-

Nghiên cứu sự phân hủy của thuốc trừ sâu fenobucarb trong đất dưới
ảnh hưởng của pH của nước.
-

Nghiên cứu sự phân hủy của thuốc trừ sâu fenobucarb trong đất dưới
ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt trong nước.
-

Nghiên cứu xác định các sản phẩm chuyển hóa của thuốc trừ sâu trong
đất xuất hiện trong quá trình phân hủy dưới ảnh hưởng của pH và chất hoạt
động bề mặt.
-

Chương 3: Phần kết quả và thảo luận tập trung vào 3 nội dung kết quả
chính:

4
Khảo sát các điều kiện chiết tách và phân tích thuốc trừ sâu
fenobucarb trong mẫu nước trên thiết bị GC/MS.
-

Nồng độ, mức độ phân hủy và chuyển hóa của thuốc trừ sâu
fenobucarb trong đất dưới dưới ảnh hưởng của pH của nước.
-

Nờng độ, mức độ phân hủy và chuyển hóa của thuốc trừ sâu
fenobucarb trong đất dưới dưới ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt trong nước.
-

Chúng tôi hy vọng rằng kết quả nghiên cứu của luận văn về mặt khoa
học sẽ định hướng về nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự
phân hủy và chuyển hóa của thuốc trừ sâu từ mơi trường đất vào nước, từ đó
sẽ có những nghiên cứu thêm về sự ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố môi
trường đến sự phân hủy và chuyển hóa của thuốc trừ sâu carbamate từ đất vào
nước, qua đó sẽ đóng góp những công cụ để giúp cho việc đánh giá tác động
môi trường của các nhà nghiên cứu và quản lý môi trường về mặt thực tiễn.


5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. ĐỐI TƯƠNG NGHIÊN CỨU.
1.1.1. Hóa chất bảo vệ thực vật
Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) đóng một vai trò quan trọng và

là một biện pháp có tính quyết định và khơng thể thiếu được trong sản xuất
nông nghiệp hiện đại và sản phẩm thực phẩm. Những hóa chất này được
nơng dân sử dụng rộng rãi để bảo vệ mùa màng diệt trừ sâu bệnh. Bên cạnh
những mặt tích cực thì HCBVTV vẫn còn tính độc hại, bền vững, khó bị
phân huỷ trong mơi trường và dẫn đến khả năng tích tụ ngày càng nhiều
trong môi trường đất, nước và động thực vật, gây ra những vấn đề nguy hại
cho môi trường, sức khỏe con người và hệ sinh thái. Hậu quả của việc hấp
thu và tích luỹ HCBVTV trên cơ thể con người là nguyên nhân gây ra một số
bệnh nguy hiểm như các bệnh ung thư, các bệnh do những biến đổi về cấu
trúc gen..., có thể gây ảnh hưởng di truyền cho các thế hệ sau. Vì vậy nó là
đối tượng đã được quan tâm nghiên cứu từ rất lâu các trong lĩnh vực đời
sống, nhất là trong lĩnh vực môi trường, thực phẩm.
Theo phân loại của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) [16], HCBVTV có
thể được phân loại theo mức độ độc hại và cấu tạo hóa học. Theo mức độ
độc hại HCBVTV được chia làm 3 loại như loại I: Cực kỳ độc hại, loại II:
Độc hại ở mức độ vừa phải, loại III: Độc hại nhẹ. Theo cấu tạo hóa học
HCBVTV được phân thành 4 nhóm chính là nhóm cơ clo, cơ phốt pho,
carbamate và pyrethroid [17].
Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật cơ clo (organochlorine): Là các dẫn xuất
clo của một số hợp chất hữu cơ như diphenyletan, cyclodien, benzen, hexane.
Nhóm này bao gờm những hợp chất hữu cơ rất bền vững trong môi trường tự
nhiên và thời gian bán phân huỷ dài, rất ít tan trong nước, tích lũy trong mô mỡ
của sinh vật và gây nên sự khuếch đại sinh học theo dây chuyền thức ăn. Trên
thế giới đã cấm sử dụng các loại hóa chất này từ những năm 70 theo công ước
Stockholm [18]. Việt Nam có lệnh cấm từ tháng 6/1994 [19],


6
nhưng đến nay chúng vẫn tồn lưu trong môi trường nước [19], trầm tích [20]
và đặc biệt là đất nông nghiệp [21, 22].

Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật cơ phốt pho (organophosphorus):
Gồm các este, các dẫn xuất hữu cơ của axit photphoric. Khi sử dụng chúng
tác động vào thần kinh của côn trùng bằng cách ngăn cản sự tạo thành men
cholinestaza làm cho thần kinh hoạt động kém, làm yếu cơ, gây chống váng
và chết. Nhóm này có thời gian bán phân huỷ ngắn hơn so với nhóm cơ clo
và được sử dụng rộng rãi hơn. Nhóm này bao gồm một số hợp chất như
parathion, malathion, diclovos, clopyrifos.vv.
Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật carbamate: Là các dẫn xuất hữu cơ
của axit carbamic. Khi sử dụng chúng tác động trực tiếp vào men
cholinestraza của hệ thần kinh của côn trùng và có cơ chế gây độc giống như
nhóm cơ phốt pho. Nhóm carbamate gờm những hố chất ít bền vững hơn
trong mơi trường tự nhiên, an tồn với cây, ít độc đối với cá hơn các
HCBVTV nhóm cơ phốt pho. Chúng không tồn lưu quá lâu trên nông sản và
trong môi trường. Độ độc của thuốc đối với động vật máu nóng rất khác
nhau, tùy thuộc vào loại thuốc. Đại diện cho nhóm này là các thuốc trừ sâu
như: carbofuran, carbaryl, carbosulfan, isoprocarb, fenobucarb, methomyl…
Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật pyrethroid: Nhóm này là những thuốc
trừ sâu có nguồn gốc tự nhiên, là hỗn hợp của các este khác nhau với cấu
trúc phức tạp được tách ra từ hoa của những giống cúc. Đại diện của nhóm
này gờm cypermethrin, permethrin, fenvalarate, deltamethrin....
Bên cạnh đó còn một số HCBVTV gốc vô cơ (hợp chất của đồng, thủy
ngân,…) hoặc HCBVTV có ng̀n gốc từ vi kh̉n, nấm và virus (thuốc trừ
nấm, trừ vi khuẩn…).
1.1.2. Thuốc trừ sâu dùng trong nghiên cứu
-

Fenobucarb (còn có tên là 2-sec-butylphenylN-methylcarbamate): Là

thuốc trừ sâu thuộc nhóm carbamate. Fenobucarb là thuốc diệt cơn trùng thơng
qua ức chế hoạt động của men thần kinh cholinesterase. Fenobucarb là nông

7
dược được xếp vào nhóm độc tính cấp II theo phân loại của WHO [23]. Nó
cũng độc hại đối với con người, gây ảnh hưởng đến hệ thần kinh, bộ phận
sinh sản, gây ung thư và ngộ độc cấp tính và gây hại cho động vật thủy sinh.
Liều gây chết trung bình qua miệng đối với chuột là 410 mg/kg. Fenobucarb
được sử dụng rộng rãi làm thuốc trừ sâu trên lúa [24, 25].

C12H

17NO2

M = 207,3g/mol

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của fenobucarb
Công thức cấu tạo và một số tính chất vật lý và hóa học của
fenobucarb dùng trong nghiên cứu được chỉ ra ở hình 1.1 và bảng 1.1.
Bảng 1.1. Tính chất vật lý và hóa học của DDT, endosulfan và fenobucarb
[26]
Tên
Phân loại
Công thức phân tử
Khối lượng phân tử
Nhiệt độ tan chảy
Nhiệt độ sôi (760 mmHg)
Tỷ trọng
Áp suất bay hơi (mPa)
Độ tan trong nước (20oC)
pKow

Thời gian bán hủy


8
1.1.3. Ơ nhiễm mơi trường nước do sử dụng HCBVTV ở Việt Nam
 Sử dụng HCBVTV ở Việt Nam
Theo ước tính của WHO [16] đã cho thấy các nước phát triển tiêu thụ
khoảng 20% sản lượng thuốc trừ sâu trên thế giới [27]. Ở các nước Đông Nam

nơi mà nông nghiệp là hoạt động kinh tế chính, HCBVTV đóng một vai
trò quan trọng bởi vì hầu hết các nước ở khu vực này đang tìm kiếm để đi
vào nền kinh tế toàn cầu bằng việc cung cấp các trái cây, rau tươi quanh năm
và lương thực với sản lượng lớn [16]. Tuy nhiên mục tiêu này không thể đạt
được nếu không gia tăng việc sử dụng HCBVTV để tăng năng suất mùa vụ.
Việt Nam là nước đông dân thứ 2 trong Đông Nam Á và thu nhập phụ thuộc
vào nông nghiệp, xấp xỉ khoảng 47% đất của các vùng đồng bằng châu thổ
(820.800 ha) là đất nông nghiệp [28]. Cũng giống như các nước Đông Nam
Á khác Việt Nam đã và đang đẩy mạnh việc sử dụng các HCBVTV để tăng
năng suất mùa màng trên một diện tích trồng trọt (hecta).
Á

Một khối lượng lớn HCBVTV đã được đưa vào Việt Nam để sử dụng,
trong đó lượng thuốc trừ sâu chiếm tỷ lệ cao nhất [29]. Trước năm 1990,
hằng năm cả nước nhập khẩu khoảng 13.000 đến 15.000 tấn thuốc thành
phẩm qui đổi ra các loại. Theo nghiên cứu của Hội và các cộng sự vào năm
2013 ngoài lượng thuốc trừ sâu được sản xuất ra trong nước, lượng thuốc trừ
sâu nhập khẩu có giá trị khoảng 500 triệu đơ la Mỹ/năm [30]. Hiện nay có
khoảng 1376 loại thuốc trừ sâu bệnh và nấm và 223 loại thuốc diệt cỏ đang
được sử dụng trên thị trường Việt Nam [27].
Lượng tiêu thụ trung bình của HCBVTV là 5,52 kg/ha trên 1 vụ mùa cho

rau; 3,34 kg/ha cho lúa; 0,88 kg/ha cho các cây trồng thực phẩm khác (ngô,
khoai, cà chua); 3,34 kg/ha cho các cây công nghiệp ngắn hạn (đậu tương và
lạc) và 3,08 kg/ha cho các cây công nghiệp dài ngày (chè và cà phê).
Loại và lượng HCBVTV sử dụng phụ thuộc nhiều vào loại sâu bọ phổ biến
và mức độ phá hoại tiểm ẩn của chúng đối với mùa màng cũng như là quan điểm
thực hiện quản lý sâu bệnh của người nông dân. Với một số quan điểm như: Xu
hướng sử dụng HCBVTV như đã dùng trước đây, không đắt, không


9
có chứng nhận, độc hơn đối với sâu bệnh và bền vững hơn trong môi trường
[31].
 Sử dụng HCBVTV trên ruộng lúa
Lúa gạo vẫn tiếp tục đóng vai trò trung tâm trong sản phẩm nông
nghiệp và thực phẩm của Việt Nam, với diện tích canh tác lúa là gần 7,7 triệu
ha (năm 2000), Việt Nam đứng thứ 2 thế giới về xuất khẩu gạo với gần 30
nghìn tấn (MARD 2002). Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam được đặc trưng bởi
tính đa vụ, sản xuất thâm canh nhỏ lẻ và sử dụng rộng rãi phân bón và thuốc
trừ sâu. Mật độ trung bình mùa vụ lúa ở Việt Nam là 1,6. Khoảng 55% tổng
diện tích canh tác lúa là 2 vụ gồm vụ Xuân - Hè và vụ Đông - Xuân, canh tác
một vụ được trồng ở các vùng trũng và vùng cao.
Hóa chất bảo vệ thực vật được sử dụng trên hầu hết các ruộng lúa,
theo kết quả nghiên cứu thực địa ở đồng bằng sông Hồng của Thiên và các
cộng sự [17] cho thấy có khoảng 40 HCBVTV loại đang được sử dụng ở đây
(bảng 1.2) trong đó một số các thuốc trừ sâu bị cấm như endosulfan, DDT
vẫn được tìm thấy trong các HCBVTV sử dụng [17, 23]. Theo nghiên cứu
của Berg và các cộng sự [32] về việc sử dụng thuốc trừ sâu trên ruộng lúa ở
đờng bằng sơng Mekong năm 1999 đã tìm thấy 64 các thuốc trừ sâu khác
nhau, trong đó xấp xỉ 25% là thuốc trừ sâu bệnh, 25% thuốc trừ nấm và 25
% là thuốc diệt cỏ (bảng 1.3). Thuốc trừ sâu bệnh thông dụng nhất là

fenobucarb, cartarp hydrochloride và lambdacyhalothrin.


10
Bảng 1.2. Các thuốc trừ sâu được sử dụng ở đồng bằng sông Hồng [17]

Tên
thông thường

Endosulfan
Endosulfan
Isodrin
2,4 D
Chlorpyrifos

Diazinon
Methyl parathion
Methamidophos
Methamidophos
Fenitrothion
Profenofos
Methyl parathion
Carbendazim
Thiosultap-sodium
Thiosultap-sodium
Fenobucarb
Carbofuran


Cypermethrin

Cypermethrin
Lambda cyhalothrin
Deltamethrin


Alpha cypermethrin
Fenvalerate+dimetho
ate
Esfenvalerate
DDT
Monocrotophos
Cartap
Imidacloprid
Methomyl
Copper-hydroxide

Copper-oxychloride
Sulfur
Abamectin
Petroleumoil
abamectin
Difenoconazole
propiconazole
Sodium+nitroguaiac
olate
Fenitrothion+
trichlorfon

12
Bảng 1.3. Thuốc trừ sâu thông dụng nhất sử dụng trên ruộng lúa ruộng lúa nuôi cá ở Tiền Giang và Cần Thơ [32]
Loại

Thuốc
nấm (16)

Thuốc trừ
cỏ (15)

Thuốc
sâu (33)


Thuốc trừ sâu khác
Tổng số (64)


13


Ơ nhiễm mơi trường nước do sử dụng HCBVTV
Hóa chất bảo vệ thực vật được ứng dụng rộng rãi trên ruộng lúa để bảo vệ

và tăng năng suất mùa vụ, đặc biệt ngày càng có nhiều HCBVTV được sử dụng.
Tuy nhiên, HCBVTV cũng là một nguyên nhân chính gây ô nhiễm cho môi trường
nước [33-35]. Nhiều nghiên cứu tập trung vào pha, sự phân tán và vận chuyển của
HCBVTV trên ruộng lúa ở khu vực trồng lúa khác nhau trên thế giới như Pháp,
Nhật Bản, Việt Nam, Philipin... Kết quả cho thấy việc sử dụng HCBVTV gây ra ô
nhiễm môi trường đất, nước ngầm và nước mặt [36-39].

Nghiên cứu trên ruộng lúa ở Việt Nam cũng cho thấy nồng độ tương đối
cao của các HCBVTV ở trong đất và nước . Đặc biệt là một số các thuốc trừ sâu
bền vững như DDT, endosulfan mặc dù đã bị cấm sử dụng [35-39] nhưng vẫn
được tìm thấy trong nước và đất nơng nghiệp như ở Hồng Liệt, Minh Đại

với tởng DDT được tìm thấy trong nước là 16 ng/L, trong đất từ 1 đến
51ng/g khối lượng khô, ở Hợp Lý và Xn Khê tởng DDT được tìm thấy từ 2
đến 25 ng/g khối lượng khô. Carvalho và các cộng sự [28] đã phân tích tồn dư
của 70 thuốc trừ sâu phân cực và không phân cực trong các mẫu nước, trầm
tích ở đồng bằng châu thổ sông Hồng, trong tất cả các hợp chất tìm thấy, tác
giả đã xác định được diazinon, fenitrothion, nonyphenol và endosulfan trong
hầu hết các mẫu nước với nồng độ trong phạm vi từ 0,003 – 0,043 mg/L.
[27]

Fenobucarb là một trong các thuốc trừ sâu được ứng dụng rộng rãi ở
nhiều các nước trồng lúa trên thế giới trong đó có Việt Nam [27]. Nó là thành
phần hóa học của nhiều loại thuốc trừ sâu cho lúa như Bassa 50EC, có tác dụng
để ngăn chặn và diệt sâu, rầy nâu gây bệnh đạo ôn lúa, cháy cổ bông và vàng
lùn xoắn lá [40]. Bên cạnh các mặt tích cực thì fenobucarb còn có nguy cơ gây
hại cho các loại cá, hệ thủy sinh [41, 42] và gây ô nhiễm nguồn nước

Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy fenobucarb là thuốc trừ sâu được
sử dụng nhiều ở các vùng trồng lúa [21, 30].
[43].

Như vậy việc chọn thuốc trừ sâu fenobucarb làm đối tượng nghiên
cứu của luận văn và việc nghiên cứu sự phân hủy và chuyển hóa của chúng
từ đất vào nước sẽ bảo đảm tính cần thiết và tính mới của vấn đề nghiên cứu.