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
8 52 03 20

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


1

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


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 phi 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 be đã ln quan tâm, động viên
khich lệ, ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Tác giả luận văn: Phạm Thị Phương Hà


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 vê 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 Viêt 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 khi (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 nghiêm......................................30
2.2.3. Thí nghiêm nhả hấp phụ fenobucarb dưới một số điều kiên

môi trường.....................................................................................................30
2.2.3.1. Thi nghiệm phân hủy fenobucarb từ đất dưới mức pH khác nhau
trong nước 30
2.2.3.2. Thi 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


2.3.3. Phương pháp xử lý số liêu............................................................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 hê đất - nước dưới ảnh hưởng
của pH
47
3.2.3. Phân hủy của fenobucarb trong hê 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


1

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CV
DCM
EPA
GC

GC/ECD
GC/EI-MS
GLC
GC/MS

Coefficient of variation
Environmental Protection
Agency
Gas Chromatography
Gas Chromatography – Electron
Capture Detector
Gas chromatograph-electron
impact-mass spectrometer
gas liquid chromatography
Gas chromatography–mass
spectrometry

HCBVTV

Hệ số biến động của phép đo
Dichloromethane
Cơ quan Bảo vệ Môi trường
Mỹ
Sắc ký khi
Sắc ký khi detector cộng kết
điện tử
Sắc ký khi với detector ion
hóa electron khối phơ
Sắc ký khi lỏng
Sắc ký khi khối phơ

Hóa chất bảo vệ thực vật

HPLC

High Performance Liquid
Chromatography

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

LC
LOQ
LOD
MS
ppm
ppb
ReT
RSD
Rev
SD
SDS
SPE
TCVN
UV/VIS

Liquid chromatography
Limit of Quatitation
Limit of Detection
Mass spectrometry

Ultraviolet–visible spectroscopy

Sắc ký lỏng
Giới hạn định lượng
Giới hạn phát hiện
Phô khối lượng
Nồng độ phần triệu
Nồng độ phần tỷ
Thời gian lưu
Độ lệch chuẩn tương đối
Độ thu hồi
Độ lệch chuẩn
Sodium dodecyl sulfate
Chiết pha rắn
Tiêu chuẩn Việt nam
Quang phô hấp thụ phân tử

WHO

World Health Organization

Tô chức Y tế thế giới

Relative Standard Deviation
Standard deviation
Solid Phase Extraction


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 khi............................................19

Hình 2.1. Sơ đờ thiết bị GC/MS.................................................................. 31
Hình 3.1. Sắc ký đờ của ch̉n fenobucarb..................................................38
Hình 3.2. Phơ khối của fenobucarb..............................................................38
Hình 3.3. Sắc ký đờ của fenobucarb ơ 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 thich 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: tông 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


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tinh chất vật lý và hóa học của DDT, endosulfan và fenobucarb
[26]...............................................................................................................7
Bảng 1.2. Các thuốc trừ sâu được sử dụng ơ đồng bằng sông Hồng [17]....10
Bảng 1.3. Thuốc trừ sâu thông dụng nhất sử dụng trên ruộng lúa ruộng lúa nuôi cá ơ Tiền Giang và Cần Thơ [32]........................................................12
Bảng 1.4. Một số phương pháp phân tich, chiết tách fenobucarb trong nước. 21
Bảng 2.1. Dung dịch chuẩn fenobucarb để lập đường chuẩn........................28
Bảng 2.3. Bảng thời gian lấy mẫu trong các thi nghiệm...............................31
Bảng 3.1. Điều kiện khảo sát để định lượng fenobucarb trên thiết bị GC/MS. 37
Bảng 3.2. Mảnh phô chuẩn và thời gian lưu của chất phân tich...................38
Bảng 3.3. Nồng độ và diện tich pic của các chất trong dung dịch chuẩn......39
Bảng 3.4. LOD và LOQ của fenobucarb......................................................41

Bảng 3.5. Sai số và độ lặp lại của phép đo tại các nồng độ khác nhau.........42
Bảng 3.6. Hiệu suất thu hồi fenobucarb của phương pháp chiết lỏng-lỏng và
chiết SPE.................................................................................................... 43
Bảng 3.7. Hiệu suất thu hồi của fenobucarb của phương pháp chiết lỏnglỏng............................................................................................................ 43
Bảng 3.8. Nờng độ trung bình, hiệu suất chiết và độ lệch chuẩn, độ chinh xác
của phương pháp chiết lỏng - lỏng...............................................................44
Bảng 3.9. So sánh các phương pháp chiết đã khảo sát................................. 44
Bảng 3.10 Một số tinh chất vật lý và hóa học của cột đất nghiên cứu.........47
Bảng 3.11. Phần trăm hiệu suất nhả phụ của fenobucarb từ đất vào nước
trong hệ đất nước........................................................................................50


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 it độc đối với con người và thời gian bán
hủy ngắn. Bên cạnh đó đặc tinh 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 bơi vi sinh vật, hoặc bơi thủy phân hoặc bơi quang hóa. Trong môi
trường đất sản phẩm phân hủy cuối cùng của thuốc trừ sâu carbamate là
amin, rượu hoặc phenol cacbon dioxit (CO2) và nước [1]. Ngồi ra có rất
nhiều các sản phẩm trung gian độc hoặc it độc hơn được tạo ra trong quá
trình phân hủy này, như trường hợp aldicab tạo ra 3 sản phẩm chuyển hóa
chinh và 4 sản phẩm chuyển hóa phụ [2]. Một số yếu tố ảnh hương 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 hương 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 thi nghiệm so với điều kiện thực địa [4, 5].
Mức độ quang hóa của các thuốc trừ sâu phụ thuộc vào tinh 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 ơ vùng nước có độ đục cao thì sự phân
hủy quang hóa sẽ it 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 1-naphthol [1, 8]. Thuốc trừ sâu carbamat trong nước có thể bị
phân hủy dưới tác dụng của bức xạ cực tim (UVR). pH của môi trường nước
là một yếu tố quan trọng ảnh hương đến tốc độ quang hóa. Như với carbaryl
và propoxur q trình quang hóa xảy ra chậm ơ pH thấp và tăng lên khi pH
tăng


[1]. Các chất hoạt động bề mặt có ảnh hương phức hợp đến hoạt động của
các thuốc trừ sâu trong đất. Do tinh 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 tinh 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 đô 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 hương đến sự phân hủy của
thuốc trừ sâu. Bên cạnh đó những nghiên cứu về ảnh hương 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 ơ 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 sơ cho việc đánh giá chinh 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 hương 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 tich 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 tich 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

hương của pH của nước.


- Nghiên cứu sự phân hủy của thuốc trừ sâu carbamate trong đất dưới ảnh

hương 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 hương 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: Tông 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 chinh là:
- Nghiên cứu phương pháp chiết tách và phân tich 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 hương của pH của nước.
- Nghiên cứu sự phân hủy của thuốc trừ sâu fenobucarb trong đất dưới

ảnh hương 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 hương của pH và chất
hoạt động bề mặt.
Chương 3: Phần kết quả và thảo luận tập trung vào 3 nội dung kết quả
chinh:


- Khảo sát các điều kiện chiết tách và phân tich thuốc trừ sâu

fenobucarb trong mẫu nước trên thiết bị GC/MS.
- Nờng độ, mức độ phân hủy và chuyển hóa của thuốc trừ sâu

fenobucarb trong đất dưới dưới ảnh hương của pH của nước.

- Nồng độ, mức độ phân hủy và chuyển hóa của thuốc trừ sâu fenobucarb

trong đất dưới dưới ảnh hương 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 hương 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 hương đồng thời của các yếu tố mơi
trường đến sự phân hủy và chuyển hóa của thuốc trừ sâu carbamate từ đất vào
nước, qua đó sẽ đóng góp những cơng 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.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. ĐỐI TƯƠNG NGHIÊN CỨU.
1.1.1. Hóa chất bảo vê thực vật

Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) đóng một vai trò quan trọng và
là một biện pháp có tinh 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 tich cực thì HCBVTV vẫn còn tinh độc hại, bền vững, khó bị
phân huỷ trong mơi trường và dẫn đến khả năng tich 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 tich 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 đôi về cấu
trúc gen..., có thể gây ảnh hương 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 Tô 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 ơ mức độ vừa phải, loại III: Độc hại nhẹ. Theo cấu tạo hóa học
HCBVTV được phân thành 4 nhóm chinh 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 it tan trong nước, tich 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],


nhưng đến nay chúng vẫn tồn lưu trong môi trường nước [19], trầm tich [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 it bền vững hơn
trong mơi trường tự nhiên, an tồn với cây, it 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


dược được xếp vào nhóm độc tinh cấp II theo phân loại của WHO [23]. Nó
cũng độc hại đối với con người, gây ảnh hương đến hệ thần kinh, bộ phận
sinh sản, gây ung thư và ngộ độc cấp tinh 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 tinh chất vật lý và hóa học của
fenobucarb dùng trong nghiên cứu được chỉ ra ơ hình 1.1 và bảng 1.1.
Bảng 1.1. Tinh chất vật lý và hóa học của DDT, endosulfan và fenobucarb
[26]

Tên

Fenobucarb

Phân loại
Công thức phân tử

Carbamate
C12H17NO2

Khối lượng phân tử

207,27g/mol

Nhiệt độ tan chảy

124,7°C

Nhiệt độ sôi (760 mmHg)

282,50C

Tỷ trọng
Áp suất bay hơi (mPa)
Độ tan trong nước (20oC)
pKow

1,023 g/cm3
13 (25oC)
420 mg/L

2,79

Thời gian bán hủy

17 (pH = 9)


1.1.3. Ơ nhiễm mơi trường nước do sử dụng HCBVTV ở Viêt Nam
 Sử dụng HCBVTV ở Việt Nam

Theo ước tinh 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 Á nơi mà nơng nghiệp là hoạt động kinh tế chinh, HCBVTV đóng một
vai trò quan trọng bơi vì hầu hết các nước ơ 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 thô (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 tich trồng trọt (hecta).
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
đôi 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 (che và cà
phê).
Loại và lượng HCBVTV sử dụng phụ thuộc nhiều vào loại sâu bọ phô
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


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 tich 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 ơ Việt Nam được đặc trưng
bơi tinh đa vụ, sản xuất thâm canh nhỏ le và sử dụng rộng rãi phân bón và
thuốc trừ sâu. Mật độ trung bình mùa vụ lúa ơ Việt Nam là 1,6. Khoảng 55%
tông diện tich canh tác lúa là 2 vụ gồm vụ Xuân - He và vụ Đông - Xuân,
canh tác một vụ được trồng ơ 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 ơ đồng bằng sông Hồng của Thiên và các
cộng sự [17] cho thấy có khoảng 40 HCBVTV loại đang được sử dụng ơ 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 ơ

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.


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

Tên
thông thường

Endosulfan

Tên
thương mại

Được
phép
sử
dụng

Hạn
chế
sử
dụng

Thiodan

Cấm
sử

dụng
*

30EC

Endosulfan

Thaso dant

*

Isodrin

Isodrin

*

2,4 D

Qick

Chlorpyrifos
Diazinon

Pyrimex
20EC
Basudin

Không
có trong

danh
mục

*
*
*

Methyl parathion

50EC
Wofatox

Methamidophos

Filitox 60SC

*

Methamidophos

Monitor

*

Fenitrothion

Metyl
annong

*

Profenofos

Selecron

*

Methyl parathion

Wafatox

Carbendazim

Carbenzim

*

Thiosultap-sodium

Shachong
shuang

*

Thiosultap-sodium

Sanedan

*

Fenobucarb

Bassa 50EC

*

Carbofuran

Furadan 3G

Cypermethrin

Arrivo 5EC

*

Cypermethrin

Sherpa

*

Lambda cyhalothrin
Deltamethrin

*

*

*

Karate

*

2,5EC
Decis 2,5EC

*


Alpha cypermethrin
Fenvalerate+dimetho
ate

Fastac 5EC

*

Fenbis 25EC

*

Sumi

Esfenvalerate

alpha

5EC

*

DDT

Neocid

*

Monocrotophos

Magic 50SL

*

Cartap

Padan

*

Imidacloprid

Conphai

*

Methomyl

Lannate

FunguranOH
Vidoc30BTN

Copper-hydroxide
Copper-oxychloride

*
*
*

Sulfur

Kummulus

*

Abamectin

Bringtin

*

Soka

*

Tilt super

*

Antonik

*

Petroleum

oil

+ abamectin

Difenoconazole
propiconazole
Sodium+nitroguaiac
olate
Fenitrothion+
trichlorfon

Ofatox
400EC

*

Benvil 50SC

*

Disara 10WP

*

Kocide 53,8
DP

*


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

Thuốc
(16)

Tên

diệt nấm

thương mại

Thành phần
hoạt tính

% sử dụng
bởi người dân

Validacin

Validamycin A

9,6

Tilt
Anvil
Fuji-one
Rovral
Bonanza

Propiconazol
Hexaconazol
Isoprothiolane
Iprodione
Cyprocozol

8,4
8,0
4,4
3,8
1,9

2, 4D2

2, 4D

4,1

Whip’s
Sirius
Cantanil

Pretilachlor,
Fenclorim

Fenoxaprop-PEthyl,2,4 D,MCPA
Fenoxaprop-P-Ethyl
Pyrazosulfuron Ethyl
Butachlor, Propanil

Bassa

Fenobucarb

6,0

Padan
Karate
Decis

Cartap hydrochloride
Lambdacyhalothrin
Delthametrin
Buprofezin,
Isoprocarb
Alpha-cypermethrin
Fipronil
Etofenprox

4,4
3,8
3,6

Sofit
Thuốc

Thuốc
(33)

trừ cỏ (15)

trừ sâu

Tiller’s

Applaud
Fastac
Regent
Trebon

3,9
3,6
2,6
2,2
1,9

3,4
2,4
2,2
2,0

Thuốc trừ sâu khác

18

Tông số (64)

100


 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 chinh 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 ơ 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 ơ Việt Nam cũng cho thấy nồng độ tương
đối cao của các HCBVTV ơ 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 ơ Hồng Liệt,
Minh Đại
[27] với tơng DDT được tìm thấy trong nước là 16 ng/L, trong đất từ 1 đến
51ng/g khối lượng khô, ơ Hợp Lý và Xn Khê tơng DDT được tìm thấy từ 2
đến 25 ng/g khối lượng khô. Carvalho và các cộng sự [28] đã phân tich tồn dư
của 70 thuốc trừ sâu phân cực và không phân cực trong các mẫu nước, trầm
tich ơ đồng bằng châu thô 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.
Fenobucarb là một trong các thuốc trừ sâu được ứng dụng rộng rãi ơ
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 cô
bông và vàng lùn xoắn lá [40]. Bên cạnh các mặt tich cực thì fenobucarb còn
có nguy cơ gây hại cho các loại cá, hệ thủy sinh [41, 42] và gây ô nhiễm
nguồn nước [43]. Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy fenobucarb là thuốc
trừ sâu được sử dụng nhiều ơ các vùng trồng lúa [21, 30].
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 tinh cần thiết và tinh mới của vấn đề nghiên cứu.


1.2. CHIẾT TÁCH VÀ PHÂN TÍCH HCBVTV TRONG NƯỚC.
1.2.1. Phương pháp chiết tách HCBVTV trong nước

Để phân tich các HCBVTV trong các đối tượng mẫu trước hết cần
phải tiến hành chuẩn bị mẫu hay chiết tách các chất cần phân tich ra khỏi
mẫu ban đầu. Đây là một công việc rất quan trọng nó ảnh hương rất lớn đến
phương pháp cũng như kết quả phân tich [44-46]. Sự lựa chọn kĩ thuật xử lý
mẫu phụ thuộc vào dạng mẫu, khả năng bay hơi hoặc nồng độ của các chất
cần xác định. Phương pháp chiết lỏng - lỏng và chiết pha rắn (SPE) là những
phương pháp chinh được áp dụng trong bước xử lý mẫu để phân tich các
HCBVTV, các chất ô nhiễm hữu cơ trong mẫu nước.
Phương pháp chiết lỏng-lỏng không liên tục: Được thực hiện bằng
cách lắc mẫu cùng với dung môi chiết và được dùng trong những trường hợp
có hệ số phân bố lớn. Đây là một phương pháp đơn giản, khơng cần máy
móc phức tạp, mà chỉ cần một số phễu chiết, việc lắc chiết có thể thực hiện
bằng tay hoặc bằng máy lắc nhỏ. Phương pháp chiết này đơn giản, dễ thực
hiện đã và đang được ứng dụng phơ biến và rất có hiệu quả trong lĩnh vực
tách chiết phân tich và làm giầu các chất phân tich phục vụ cho việc xác định
hàm lượng vết. Nhất là tách và làm giầu các kim loại, các chất hữu cơ,
HCBVTV trong các mẫu nước, nước thải và nước biển...

Phương pháp chiết dòng chảy liên tục: Khi thực hiện chiết ơ phương
pháp này, hai pha lỏng không trộn được vào nhau (hai dung mơi, có một
dung mơi có chứa chất phân tich) được bơm liên tục và đi ngược chiều nhau
với tốc độ nhất định trong hệ chiết, như phễu chiết, hay bình chiết liên hồn
đóng kin để chúng tiếp xúc với nhau. Hoặc cũng có thể là một dung môi
chuyển động còn một pha đứng yên trong bình chiết. Khi đó chất phân tich
sẽ được phân bố vào hai dung môi theo tinh chất của chúng để đạt đến trạng
thái cân bằng. Chiết theo phương pháp này hiệu suất chiết cao. Đây là
phương pháp được sử dụng nhiều trong sản xuất công nghiệp.
Phương pháp chiết lỏng - lỏng trên cột: Là một phương pháp chiết
lỏng-lỏng khác được sử dụng nhiều trong thời gian gần đây, chiết lỏng-lỏng


trên cột cũng dựa vào định luật phân bố của chất tan giữa hai pha không trộn
lẫn vào nhau. Trong phân tich các chất kị nước ơ trong các mẫu có nền phức
tạp như các dịch cơ thể, các mẫu môi trường và phân tich tồn lượng. Việc
chuẩn bị mẫu bằng phương pháp chiết thông thường (dùng phễu chiết)
thường gặp những điều bất lợi như sự hình thành nhũ, sự tách pha không tốt,
tiêu tốn nhiều dung môi và thời gian. Phương pháp chiết lỏng- ỏng trên cột
trong trường hợp ơ này tỏ ra hiệu quả hơn, tránh được những điều bất lợi nêu
trên, không cần làm khô dung môi thu được và độ thu hồi cao.
Phương pháp chiết đối dòng: Chiết đối dòng cho phép tách các chất
có hệ số phân bố gần nhau, tuy nhiên hiện nay it dùng vì phương pháp này
đòi hỏi thiết bị chuyên dùng đắt tiền và không cho phép tách những hỗn hợp
phức tạp [45].
Phương pháp chiết pha rắn (Solid Phase Extraction SPE): Khi xử lý
mẫu, dung dịch chất mẫu được chuyển vào cột chiết. Lúc này pha tĩnh (cột
chiết) sẽ tương tác với các chất và giữ một nhóm chất cần phân tich lại trên
cột chiết, còn các nhóm chất khác và các chất cản trơ sẽ đi ra khỏi cột cùng
với dung mơi hòa tan trong mẫu. Nhóm chất cần phân tich sẽ ơ lại trên cột

chiết, sau đó dùng một dung môi thich hợp hòa tan tốt các chất phân tich để
rửa giải chúng ra khỏi cột chiết để thu được dung dịch có chất cần phân tich
và xác định chúng theo một phương pháp phù hợp đã chọn. Phương pháp
này có ưu điểm là hiệu suất thu hời cao, khả năng làm sạch và làm giàu chất
phân tich lớn, kỹ thuật tương đối an toàn, đơn giản dễ sử dụng, có thể tiến
hành hàng loạt và tự động hóa, tiết kiệm được thời gian. Nhược điểm của
chiết pha rắn là cần lượng mẫu lớn (cỡ 100 đến 1000 lit mẫu khi hoặc vài
đến 1000 mL mẫu lỏng), phải sử dụng lượng dung môi rửa giải lớn, các dung
môi này thường có độc tinh cao như dichloromethane, hexane... và điều kiện
phân tich phức tạp...Tuy nhiên do độ chinh xác ôn định nên nó phơ biến
trong các phòng thi nghiệm hiện nay, nên đây vẫn là kỹ thuật rất tốt để làm
mẫu kiểm chứng cho các kỹ thuật nghiên cứu mới [47-52].
Việc chọn kỹ thuật chiết tách và làm sạch phụ thuộc vào đối tượng
mẫu, độ chinh xác cần đạt được, điều kiện của phòng thi nghiệm. Trong
lĩnh vực


phân tich dư lượng HCBVTV, với một số phương pháp chiết tách cô điển,
các cơ quan, tô chức chuyên nghành như Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ
(EPA), Tô chức Tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO), vv.. đã tập hợp các nghiên
cứu, soạn thảo quy trình và ban hành thành các tiêu chuẩn hướng dẫn để các
tô chức, cá nhân tham khảo và áp dụng. Ở Việt Nam, các tiêu chuẩn tương tự
như vậy cũng được ban hành thành tiêu chuẩn quốc gia (TCVN). Một số các
kết quả nghiên cứu xác định dư lượng , fenobucarb trong mẫu môi trường
bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng và phương pháp chiết SPE ơ Việt Nam và
trên thế giới như:
Fenobucarb và 8 thuốc trừ sâu khác thuộc các nhóm carbamate, cơ
phốt pho, chloronitrile... trong các mẫu nước mặt đã được chiết tách bằng
phương pháp SPE: mẫu nước được chiết bơi cột Supelclean TM ENVI-Carb
TM (GCB, 100 m2/g, 500 mg), sau đó được rửa giải lần lượt bằng 1,4 mL

methanol, 10 mL aceton, 15 mL hỗn hợp CH2Cl2/MeOH (tỷ lệ 9:1 về thể
tich) và 30 mL tert-butyl methyl ether (TBME). Sau đó mẫu được cho bay
hơi đến cạn dung môi, cặn được hòa tan lại trong hỗn hợp dung môi
cyclohexan toluen (tỷ lệ thể tich 9:1) và được phân tich bơi thiết bị sắc ki khi
với detector nitrogen
- phosphorus (GC/NPD). Độ thu hồi đạt được của phương pháp đạt được từ
70% - 120% [53].
Fenobucarb và 9 thuốc trừ sâu khác với độ hòa tan trong nước khác
nhau (từ 10-2 đến 10+6 mg/L), đã được chiết tách bơi phương pháp SPE bằng
cột chiết Supelclean TM ENVI-Carb TM (GCB, 100 m2/g, 500 mg), sau đó
cột chiết này được rửa giải với 2 mL methanol; 6 mL hỗn hợp dichlomethane
: methanol với tỷ lệ thể tich (9:1). Cất quay chân không đến cạn, hòa tan cặn
bằng 1 mL toluen và đem đo trên thiết bị sắc ký khi với detector ion hóa
electron khối phơ (GC/EI - MSD). Độ thu hồi của phương pháp > 90%, các
thuốc trừ sâu có giới hạn phát hiện từ 0,001 đến 0,013 µg/L [43].
1.2.2. Phương pháp phân tích HCBVTV

Có rất nhiều phương pháp để xác định các HCBVTV khác nhau
nhưng một số phương pháp chinh được sử dụng hiện nay là: phương pháp
ELISA, phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), phương pháp
sắc ký khi