Ô nhiễm vi sinh vật trong môi trường đât
Khái niệm
Ô nhiễm vi sinh vật trong môi trường đất xảy ra khi có sự xuất hiện bất thường của các vi sinh vật gây hại như vi khuẩn, virus, nấm và protozoa Tình trạng này có thể dẫn đến dịch bệnh nghiêm trọng, ảnh hưởng tiêu cực đến mùa màng và gây ra nhiều loại bệnh cho con người và động vật tiếp xúc với đất Các đặc tính của đất ảnh hưởng đến sự tồn tại và khả năng hấp thu của các vi sinh vật gây ô nhiễm, từ đó tác động đến sức khỏe cộng đồng và an toàn thực phẩm.
Kích thước hạt đất ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng giữ vi sinh vật; đất mịn giúp giữ vi sinh vật tốt hơn, trong khi hạt đất lớn lại tạo điều kiện cho vi sinh vật di chuyển xa hơn.
Thành phần của đất bao gồm các cation và khoáng chất, ảnh hưởng đến sự khác biệt pH Ion sắt và nhôm cùng với pH thấp trong đất làm tăng khả năng hấp thụ vi sinh vật trên bề mặt đất Cation giúp tăng cường sự hấp thu của đất bằng cách hạn chế lực đẩy giữa vi sinh vật và các hạt đất Ngoài ra, các chất hữu cơ như axit humic và fulvic còn làm giảm tính bám của virus trên bề mặt đất.
Theo Birton (1999), vi sinh vật gây bệnh có khả năng sống lâu trong đất ở nhiệt độ thấp, đặc biệt là trong mùa đông, hơn so với mùa hè Ở các vùng ôn đới, vi sinh vật này tồn tại lâu hơn so với vùng nhiệt đới Ánh sáng trực tiếp có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật nhanh chóng hơn so với những khu vực không có ánh sáng Nếu không bị tái nhiễm, vi sinh vật gây ô nhiễm có thời gian sống ngắn hơn trên bề mặt đất so với trong lớp đất sâu.
Các mẫu đất có khả năng giữ nước cao giúp kéo dài thời gian tồn tại của bào tử vi sinh vật, trong khi đất cát có khả năng sống của mầm bệnh thấp hơn so với đất thịt và đất mùn Ngoài ra, những vùng đất có mực nước ngầm thấp và ẩm ướt có nguy cơ lan truyền vi sinh vật ra môi trường xung quanh nhanh chóng và rộng rãi hơn.
Sự cạnh tranh của hệ sinh vật trong đất đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát vi sinh vật gây bệnh Một số loài vi sinh vật môi trường có khả năng cạnh tranh sự sinh tồn của vi sinh vật gây bệnh, trong khi nhiều loại thực khuẩn thể và protozoa có khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, hạn chế sự tồn tại của chúng Hơn nữa, các mẫu đất có hệ sinh vật phong phú còn thúc đẩy quá trình vô cơ nhanh, từ đó làm giảm khả năng sống sót của mầm bệnh trong môi trường đất.
Các vi khuẩn có nha bào như B.anthrasis, Clostridium tetani và Clostridium perfringens có khả năng tồn tại lâu dài hơn so với các vi khuẩn không có nha bào Đặc biệt, vi khuẩn gây bệnh đường ruột có thể sống sót trong môi trường đất lâu hơn so với nhiều loại vi khuẩn khác.
Vi khuẩn Xạ khuẩn Nấm mốc Rong tảo
Ô nhiễm vi sinh trong đất chủ yếu xuất phát từ việc sử dụng chất thải chăn nuôi không đúng cách, như bón phân ủ không hợp lý và tưới nước thải Ngoài ra, việc chôn lấp gia cầm và gia súc nhiễm bệnh, cùng với nước rỉ rác và ô nhiễm từ chất thải hữu cơ dễ phân hủy sinh học, cũng góp phần làm tăng mức độ ô nhiễm này.
Vi khuẩn
Đất là môi trường chứa nhiều vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn, trong đó nhiều loại vi khuẩn gây bệnh có khả năng tồn tại và phát triển tốt Bài viết này sẽ đề cập đến một số vi sinh vật gây ô nhiễm và truyền bệnh cho con người.
Staphylococcus aureus là nguyên nhân phổ biến gây ra các bệnh về đường hô hấp, da và nhiễm trùng vết thương Khi phát triển trong thực phẩm, vi khuẩn này có khả năng sản xuất độc tố gây bệnh, mà nấu chín không thể tiêu diệt hoàn toàn S aureus phát triển nhanh chóng trong điều kiện thích hợp và nhiều chủng có khả năng tạo ra độc tố heatstable, gây nguy hiểm hơn cả vi khuẩn Độc tố này có thể dẫn đến viêm dạ dày ruột nặng, với triệu chứng như buồn nôn, nôn mửa, đau bụng, ra mồ hôi, ớn lạnh, yếu sức, và có thể gây sốc hay suy hô hấp.
C perfringens được tìm thấy trong đất, bụi và đường tiêu hóa của động vật và con người Nó là một vi khuẩn kị khí gây bệnh Khi thực phẩm có chứa một số lượng lớn C perfringens được tiêu thụ, các vi khuẩn sản xuất ra độc tố trong đường ruột gây ra bệnh tật, gồm 5 loại độc tố từ A đến E Tiêu chảy và đau bụng nghiêm trọng là các triệu chứng phổ biến nhất khi ăn phải đồ ăn chứa vi khuẩn này
Hiện nay, có hơn 2.000 loài vi khuẩn Salmonella, và nhiễm trùng do Salmonella là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây bệnh từ thực phẩm Triệu chứng của bệnh bao gồm tiêu chảy, đau quặn bụng, ói mửa và sốt, thường kéo dài từ 1 đến 7 ngày Trong trường hợp nghiêm trọng, nhiễm Salmonella có thể dẫn đến phản ứng viêm khớp và các biến chứng nhiễm trùng nghiêm trọng khác.
E coli là một nguyên nhân quan trọng gây tiêu chảy ở các nước đang phát triển và các địa phương của vệ sinh kém Có ít nhất bốn nhóm E Coli : enterotoxigenic, enterinvasive, hemorrhagic, and enteropathogenic Mỗi dòng có những đặc trưng khác nhau Một số giống sản xuất ra một loại độc tố heatstable, mà không thể bị phá hủy bởi nhiệt, hoặc độc tố một không bê n nhiệt, có thể được phá hủy bởi nhiệt, hoặc họ sản xuất cả hai Căn bệnh này cũng tương tự như dịch tả, tiêu chảy gây mất nước các chủng khác xâm nhập các tế bào của ruột, gây ra các triệu chứng giống như bệnh lỵ tương tự như shigellosis
E coli O157: H7 gây ra một căn bệnh nghiêm trọng đặc trưng bởi tiêu chảy ra máu và đau bụng nghiêm trọng, với khoảng 61 ca tử vong một năm Các nguồn chủ yếu của vi khuẩn trong môi trường có lẽ là phân của người nhiễm bệnh, nhưng cũng thể do hồ chứa động vật Đất và nước không được khử trùng là các nguồn có khả năng nhất cho sự nhiễm bẩn E coli của thực phẩm
Listeria monocytogenes là loại vi khuẩn có khả năng tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt và phát triển trong khoảng pH từ 5,0 đến 9,5 Những người có hệ miễn dịch yếu như trẻ sơ sinh, người cao tuổi và bệnh nhân dễ bị nhiễm loại vi khuẩn này, dẫn đến các triệu chứng giống như cúm hoặc có thể nhẹ đến mức không được chú ý Khi vi khuẩn nhân lên trong cơ thể, nó có thể gây nhiễm trùng huyết, ảnh hưởng đến mọi vùng cơ thể, bao gồm cả thai nhi ở phụ nữ mang thai Nếu nhiễm trùng xảy ra trong ba tháng cuối thai kỳ, có thể dẫn đến sảy thai hoặc chết lưu Ngoài ra, nhiễm trùng huyết và viêm màng não cũng có thể xảy ra ở người lớn Listeria tồn tại phổ biến trong tự nhiên.
Có bảy loại Clostridium botulinum, từ A đến G, là vi khuẩn sinh bào tử chịu nhiệt tốt và sản xuất neurotoxins gây độc cho người và động vật Một số loại trong số này nguy hiểm hơn những loại khác Độc tố được hấp thụ vào máu qua hô hấp hoặc tiêu hóa, dẫn đến ngộ độc thực phẩm khi tiêu thụ thực phẩm có chứa C botulinum Sau khi hấp thụ, độc tố không thể phục hồi liên kết với dây thần kinh ngoại vi.
Các triệu chứng ngộ độc thực phẩm bao gồm buồn nôn, nôn mửa, mệt mỏi, chóng mặt, nhức đầu, khô da, miệng, rát cổ họng, táo bón, tê liệt cơ bắp, giảm thị lực và khó thở Những biểu hiện này thường xuất hiện từ 4 đến 36 giờ sau khi tiêu thụ thực phẩm có chứa độc tố.
C jejuni lần đầu tiên được phân lập từ phân tiêu chảy của con người vào năm 1971 Kể từ đó nó đã liên tục được công nhận là một sinh vật gây bệnh ở người C.jejuni là loại vi khuẩn không phát triển dưới 86 F, đòi hỏi ít hoặc không có ôxy cho sự tăng trưởng, phát triển chậm, ngay cả trong điều kiện tối ưu, và không cạnh tranh tốt với các vi sinh vật khác Campylobacteriosis được cho là một nguyên nhân hàng đầu của bệnh dạ dày ruột cấp tính trong các triệu chứng bao gồm tiêu chảy ở người Triệu chứng, đau bụng, buồn nôn và sốt Một số lượng nhỏ của Campylobacter jejuni có thể gây bệnh Tiếp xúc với đất nhiễm phân người và động vật là nguyên nhân gây bệnh cho người thông qua đất ô nhiễm đối với các nước đang phát triển
B cereus được tìm thấy trong bụi, đất và gia vị Nó có thể sống sót nấu ăn bình thường như là một bào tử chịu nhiệt, và sau đó nó sản sinh một số lượng lớn các tế bào nếu nhiệt độ lưu trữ không chính xác Các bào tử có thể có mặt trên các loại nguyên liệu thực phẩm, và nó có khả năng tồn tại ở nhiệt độ cao Hai độc tố của vi khuẩn Bacillus cereus gây nên bệnh từ thực phẩm Nó gây tiêu chảy thường xảy ra trong vòng 8 đến 20 giờ nhiễm.
Virus
Virus có kích thước rất nhỏ bé và sống ký sinh trong các tế bào khác, chỉ có thể nhìn thấy qua kính hiển vi điện tử Chúng phụ thuộc vào tế bào chủ để lấy năng lượng và chất hoá sinh, sử dụng bộ máy hoá sinh của tế bào để nhân lên, gây ra sự hỏng hóc và chết tế bào, dẫn đến những căn bệnh nguy hiểm có thể lây lan thành đại dịch toàn cầu như AIDS, cúm, sởi, đậu mùa, bại liệt, viêm não Nhật Bản và viêm gan B Môi trường sống bị nhiễm virus sẽ rất nguy hiểm Đối với cây trồng, virus gây ra nhiều bất thường, làm thay đổi hình thức và dáng vẻ của cây, với hai triệu chứng dễ thấy là chuyển sang màu vàng và chết mô Các virus thường tấn công qua điểm bị thủng, gây thiệt hại nghiêm trọng cho cây chủ.
Virus tấn công cây chủ thường tồn tại suốt đời cây, đặc biệt ở những cây sinh sản bằng phương pháp dinh dưỡng Sự tồn tại này dẫn đến việc các đoạn cây bị lây lan hoặc các phần tách chiết có chứa virus.
Triệu chứng của virus có sự biến đổi đa dạng, phụ thuộc vào loại cây chủ, chủng virus và điều kiện môi trường như ánh sáng, nhiệt độ và dinh dưỡng Thời gian từ khi cây bị nhiễm đến khi phát hiện triệu chứng cũng khác nhau tùy thuộc vào virus và điều kiện môi trường Nhiều giống virus không chỉ gây đổi màu cho mô cây mà còn làm hạn chế sự phát triển và khiến cây trở nên cằn cỗi, mất sức sống Hầu hết virus không thể tồn tại lâu bên ngoài tế bào thực vật sống, do đó chúng hiếm khi xuất hiện nếu cây bị nhiễm đã bị tiêu diệt Các triệu chứng do virus gây ra thường dẫn đến giảm năng suất và chất lượng hoa của cây.
Một số loại cây trồng như khoai tây, rau diếp và hoa cúc có thể cho thấy sự giảm sản lượng chỉ trong một vụ, điều này thường chỉ ra sự hiện diện của virus Tuy nhiên, đối với các loài cây phát triển chậm, việc xác định sự có mặt của virus chỉ trong một mùa vụ là rất khó khăn.
Virus có thể gây ra nhiều triệu chứng khác nhau trong cây, đôi khi không có dấu hiệu rõ ràng nào Mặc dù virus có thể tồn tại trong cây mà không biểu hiện, nhưng chúng vẫn có thể dẫn đến những triệu chứng không nhìn thấy được hoặc những biểu hiện mờ nhạt, thậm chí gây hoại tử.
Do sự đa dạng của các loài, triệu chứng nhiễm virus ở cây rất khác nhau, thậm chí có thể khác nhau giữa các cá thể Mỗi cây phản ứng riêng với virus, dẫn đến việc một cây có thể trông bình thường nhưng vẫn có triệu chứng nhiễm virus, trong khi cây khác lại không Điều này làm cho việc dự đoán sự nhiễm virus và biểu hiện của nó trên cây trở nên khó khăn Các triệu chứng do virus gây ra có thể dễ dàng bị nhầm lẫn với các bệnh khác hoặc các rối loạn sinh lý khác, như bệnh úa vàng, bệnh đốm, hay vệt hoại tử.
Bệnh nấm và vi khuẩn, cùng với các vấn đề sinh lý như cường độ ánh sáng, chế độ phân bón và chế độ nước, có thể gây ra triệu chứng tương tự như virus Nhà vườn có thể phân biệt các dấu hiệu này nhờ kinh nghiệm, nhưng vẫn có thể nhầm lẫn Các nghiên cứu hiện tại chưa xác định được lý do tại sao một số loài biểu hiện triệu chứng nghiêm trọng trong khi những loài khác vẫn khỏe mạnh khi bị nhiễm Điều này nhấn mạnh sự cần thiết phải thiết lập quy trình chẩn đoán virus chính xác hơn để bảo vệ thực vật khỏi virus.
Nấm
Nấm là một loại vi sinh vật có khả năng gây ra nhiều bệnh tật cho con người và động vật, nhưng tác động nghiêm trọng nhất của nó là đối với cây trồng Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét những tác hại mà đất ô nhiễm do nấm gây ra cho sự phát triển và sức khỏe của cây trồng.
Nấm và vi sinh vật giống nấm là những vi sinh vật dị dưỡng cần nguồn dinh dưỡng bên ngoài để phát triển Tại Việt Nam, các bệnh thối rễ và thân do tác nhân gây bệnh trong đất gây thiệt hại nghiêm trọng cho năng suất cây trồng Các yếu tố như trồng trọt quanh năm, sự lan truyền của tác nhân bệnh trong nước tưới, thoát nước kém, cây giống không sạch bệnh và khí hậu nhiệt đới tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của bệnh Các triệu chứng không điển hình như còi cọc, vàng lá, héo và chết cây là dấu hiệu của các bệnh này, do các tác nhân phổ biến như nấm, vi khuẩn và tuyến trùng ký sinh thực vật gây ra.
Chúng tồn tại trong đất trong thời gian dài mà không cần ký chủ, và nguồn bệnh trong đất có xu hướng gia tăng theo chu kỳ mùa vụ qua các năm.
• chúng đều có phổ ký chủ rộng, ngoại trừ các dạng loài (formae speciales) của
• chúng có thể lan truyền theo:
– nước tưới – đất do động vật và người mang – giống bị nhiễm bệnh (củ khoai tây, củ gừng, cây giống)
• chúng thường không phân tán nhờ gió
Vi khuẩn gây bệnh héo cũng có thể tồn tại trong hạt giống
Các tác nhân và đặc tính các loại nấm gây bệnh phổ biến ở Việt Nam được trình bày trong bảng sau:
Tác nhân gây bệnh Bệnh Phổ ký chủ Tồn tại Nhận xét Phythium species a
Chết cây non, thối rễ con, thối rễ
Rộng Bào tử trứng trong đất
Du động bào tử lan truyền qua nước trong đất và nước mưa hoặc tưới nước Phytophthora palmivora a
Nhiều bệnh ở rễ cây, thân, lá, và quả của cây trồng lâu năm
Rộng Bào tử hậu, sợi nấm trong tàn dư cây bệnh và có thể cả bào tử trứng trong đất
Du động bào tử lan truyền qua nước trong đất và nước mưa hoặc tưới nước Phytophthora capsici a
Thối gốc (héo nhanh) hồ tiêu, thối rễ ớt
Rộng Bào tử hậu, sợi nấm trong tàn dư
Du động bào tử lan truyền qua các bệnh cây, có thể lây lan trên ruộng và tồn tại trong đất, nước, cũng như qua mưa hoặc nước tưới.
Thối nõn dứa và các bệnh khác
Rộng Bào tử hậu, sợi nấm trong tàn dư cây bệnh, trên ruộng và có thể cả bào tử trứng trong đất
Bào tử hậu trong đất du động bào tử lan truyền qua nước trong đất và nước mưa trong nước tưới
Cà chua Bào tử hậu trong đất xâm nhiễm cả rễ cây không phải là ký chủ
Héo Fusarium Đậu Hà Lan Bào tử hậu trong đất xâm nhiễm cả rễ cây không phải là ký chủ
Chuối Bào tử hậu trong đất xâm nhiễm cả rễ cây không phải là ký chủ
Rộng Hạch nấm lớn,màu đen trong đất
Hạch nấm là dấu hiệu chuẩn đoán trên đồng ruộng
Sclerotium rolfsii Thối gốc thân Rộng Hạch nấm tròn, nhỏ, màu nâu trong đất
Hạch nấm là dấu hiệu chuẩn đoán trên đồng ruộng
Rhizoctonia sp a Cây chết non, thối rễ và thân
Rộng Hạch nấm hoặc sợi nấm điển hình trên tàn dư cây bệnh trong đất
Hạch nấm là dấu hiệu chuẩn đoán cho một số loài trên đồng ruộng, sợi nấm phân nhanh vuông góc trong mẫu cấy trên môi trường Verticillium alboatrum ab
Rộng Sợi nấm trong tàn dư cây bệnh
Rộng Hạch nấm cực nhỏ trong đất, sợi nấm trong tàn dư cây bệnh
Héo vi khuẩn Rộng Vi khuẩn trong đất, tàn dư cây trồng và vật liệu nhân giống
Thân hóa nâu và dịch khuẩn là những đặc tính chuẩn đoán trên đồng ruộng meloidogyne Tuyến trùng nốt sưng
Rộng Tuyến trùng ngủ,nghỉ trong đất
Tuyến trùng cái sống trong nốt sưng rễ - một đặc tính chuẩn đoán Tuyến trùng loét rễ a Gây nên vết bệnh trên rễ và làm cây còi cọc
Rộng Tuyến trùng ngủ nghỉ trong đất
Có thể nhìn thấy các vết loét trên rễ bằng kính lúp cầm tay Plasmodiophora brassiae
Sưng rễ cây thuộc họ thập tự
Bào tử dạng bảo tồn trong đất
Các triệu chứng sưng rễ cây
Khử trùng xử lí ô nhiễm vi sinh vật trong môi trường đất
Khử trùng bằng hơi nước nóng
Nền văn minh cổ đại như Ấn Độ và Ai Cập đã sử dụng hơi nước từ năng lượng bức xạ mặt trời để khử trùng và phục hồi đất canh tác Khử trùng hơi nước được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1888 tại Đức và được áp dụng thương mại tại Hoa Kỳ vào năm 1893 Từ đó, nhiều loại máy hơi nước đã được phát triển để khử trùng nhà kính và đất vườn ươm Đến thập niên 1950, công nghệ này đã được mở rộng để khử trùng chậu đất và nhà kính, cùng với việc sản xuất thương mại các thiết bị như cào hơi nước và máy kéo lưỡi hơi nước cho các mẫu cây trồng có giá trị cao.
Ngày nay ,các công nghệ hiệu quả hơn vẫn đang được phát triển
Khử trùng đất bằng hơi nước, hay còn gọi là hấp đất, là một kỹ thuật quan trọng trong nông nghiệp, sử dụng hơi nước để tiêu diệt sinh vật gây hại như cỏ dại, vi khuẩn, nấm và virus trên các cánh đồng hoặc trong nhà kính Phương pháp này được xem là khử trùng riêng phần trong sinh học, với nhiệt độ tác động lâu dài đóng vai trò quan trọng, vì một số vi khuẩn có khả năng sinh bào tử có thể tồn tại và hồi sinh khi đất nguội lại Ngoài ra, đất kém tơi xốp cũng có thể được cải thiện bằng cách bẻ nhỏ các chất dinh dưỡng bị chặn trong đất.
Hấp đất giúp cải thiện vị trí khởi đầu, tăng cường tốc độ phát triển và nâng cao khả năng chống lại bệnh tật và dịch hại Hiện nay, phương pháp sử dụng hơi nước nóng được coi là hiệu quả nhất để khử trùng đất nhiễm bệnh, chậu đất và phân hữu cơ, thay thế cho Methyl Brom, sản phẩm đang được khuyến nghị giảm thiểu theo nghị định thư Montreal Hơi nước có khả năng tiêu diệt mầm bệnh bằng cách làm nóng đất đến mức làm đông tụ protein hoặc khử hoạt tính enzyme của các tế bào vi sinh vật gây ô nhiễm.
2.1.2 Phương pháp thực hiện: Đây là phương pháp được thực hiện với các kĩ thuật hiện đại đã được áp dụng ở nhiều nước tiên tiến trên thế giới:
Để tạo điều kiện cho hơi nước thẩm thấu sâu vào đất, trước tiên cần xới đất xuống độ sâu khoảng 20 cm Công việc này có thể thực hiện bằng máy bừa, máy cày hoặc các công cụ chuyên dụng khác.
Khởi động máy khử trùng hơi nước
Cho máy bắt đầu hoạt động ở phần đầu mảnh đất cần khử trùng, cài đặt chế độ tự động để máy tự thực hiện các giai đoạn tiếp theo
Các máy này sẽ bắt đầu bằng cách đặt các tấm khử trùng, được làm từ kim loại với trọng lượng lớn và kích thước khoảng 1,5m², lên mặt đất.
Hơi nước được tạo ra với một nồi hơi ở áp suất thấp, được dẫn ra thông qua một vòi phun hơi nước bên dưới tấm khử trùng phía trước
Thời gian hoạt động của máy cần được điều chỉnh dựa trên từng loại đất và đặc tính của vi sinh vật gây ô nhiễm, với thời gian tối ưu từ 2 đến 4 giờ Đối với việc tiêm hơi nước, thời gian có thể kéo dài hơn để đảm bảo hiệu quả, đồng thời cần chú ý đến việc tiệt trùng các lớp đất sâu hơn.
Khi kết thúc chu trình điều trị đất ở vị trí đầu tiên, máy sẽ di chuyển đến vị trí tiếp theo và tiếp tục quá trình hấp thụ đất tại vị trí mới, gần sát với vị trí ban đầu.
2.1.3 Hơi nước cho việc khử trùng:
Khác với các phương pháp khác như không khí, nước có khả năng đo nhiệt cụ thể cao, cho phép nó hấp thụ một lượng lớn năng lượng ở nhiệt độ ổn định 100 °C trong quá trình chuyển đổi từ nước sang hơi nước Năng lượng này được giải phóng ra môi trường để thực hiện quá trình khử trùng.
Phương pháp này đạt hiệu quả đặc biệt cao, với khả năng tiêu diệt tất cả các mầm bệnh hữu cơ khi được tiếp xúc đủ thời gian.
Nhiệt độ tương đối thấp, chỉ đạt 100 °C, giúp ngăn chặn quá trình ngưng tụ, bảo vệ đất khỏi các mối nguy hiểm Khác với việc sử dụng nhiệt khô, hơi nước không làm cháy đất và duy trì khả năng tái sinh của nó Hơi nước có tác dụng khử trùng toàn diện hơn so với các hóa chất, vì nó tiêu diệt tất cả các tác nhân gây bệnh hữu cơ khi tiếp xúc đủ Trong khi đó, hóa chất chỉ hiệu quả một phần, tập trung vào mầm bệnh đơn lẻ Nếu đất bị nhiễm nhiều bệnh khác nhau, việc sử dụng hóa chất tổng hợp có thể cần thiết, nhưng cũng tiềm ẩn rủi ro lớn cho sức khỏe và môi trường.
2.1.4 Lợi ích của hấp đất:
Khử trùng đất là phương pháp hiệu quả và an toàn giúp loại bỏ các chất độc hại và sinh vật gây hại cho cây trồng, bao gồm vi khuẩn, virus, nấm, tuyến trùng và sâu bọ Việc này không chỉ bảo vệ sức khỏe cây trồng mà còn cải thiện chất lượng đất, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây.
Cứu trợ sự mệt mỏi đất thông qua kích hoạt các chất hóa học - phản ứng sinh học
Chất dinh dưỡng bị nghẽn trong đất được khai thác và làm cho cây trồng dễ sử dụng chúng
Tất cả các hạt giống cỏ dại và cỏ dại bị giết
Thay thế cho methyl bromide và hóa chất quan trọng khác trong nông nghiệp
2.1.5 Nguy cơ đất gặp nguy hiểm sau khi khử trùng bằng lơi nước:
Nghiên cứu cho thấy đất tái nhiễm mầm bệnh sau khi hấp có thể dẫn đến ô nhiễm sâu hơn, tùy thuộc vào độ sâu của rễ cây trồng Mầm bệnh có thể xâm nhập vào các lớp đất sâu hơn, gây ra quá trình tái nhiễm từ các lớp đất phía trên Do đó, việc lấy mẫu đất từ các độ sâu khác nhau là cần thiết để xác định mức độ ô nhiễm và độ sâu hấp phù hợp Bổ sung vi sinh vật có lợi sau khi xông hơi đất có thể nâng cao sức đề kháng chống lại mầm bệnh và hạn chế tái ô nhiễm hiệu quả Tuy nhiên, việc canh tác không đúng cách, như sử dụng tạp chất hoặc trồng cây bị ô nhiễm, có thể làm giảm hoạt động của các vi sinh vật có lợi trong đất.
2.1.6 Kích hoạt lại đất sau khi hấp đất
Sau khi khử nhiễm đất bằng hơi nước nóng, hoạt động của vi sinh vật được kích hoạt nhanh chóng, với sự tái sinh của cả sinh vật có hại và có lợi Tuy nhiên, vi khuẩn có lợi và nấm thường tìm thấy điều kiện thuận lợi hơn, dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ Nhìn chung, các vi sinh vật có lợi sẽ chiếm ưu thế trong quá trình hồi sinh này Sự phục hồi nhanh chóng được duy trì nhờ vào áp lực cạnh tranh thấp từ các loài khác, cũng như sự sẵn có của các chất dinh dưỡng và hóa chất có lợi được giải phóng từ quá trình khử nhiễm.
Làn sóng đầu tiên kích hoạt lại xuất phát từ khả năng chịu nhiệt của các loài vi khuẩn hình thành bào tử Cú sốc nhiệt ảnh hưởng riêng đến vi khuẩn và nấm, trong khi vi sinh vật từ các vùng sâu không được điều trị đã được di chuyển lên Bên cạnh đó, bào tử từ không khí, chủ yếu là nấm, có thể nảy mần, tạo ra một rào cản mới cho sự lây lan của mầm bệnh, hình thành nhanh chóng và có nguồn gốc từ tự nhiên.
Trong một số trường hợp hiếm, sự bùng phát của vi sinh vật gây bệnh có thể xảy ra ngay sau khi xông hơi do điều kiện không thuận lợi, gây ra thiệt hại lớn Để ngăn chặn sự lây lan của các vi sinh vật này sau khi hấp đất, việc sáo trộn đất là cần thiết để tạo điều kiện cho vi sinh vật có lợi di chuyển xuống lớp đất sâu, từ đó ức chế sự phát triển của vi sinh vật có hại.
2.1.7 Phân loại các phương pháp hấp đất bằng hơi nước 2.1.7.1 Hấp với hơi quá nhiệt:
Thông qua các phương pháp hiện đại hấp bằng hơi nước quá nhiệt ở 180-
Phun xông đất với hóa chất khử trùng
Phun khử trùng là phương pháp kiểm soát dịch hại hiệu quả, sử dụng khí thuốc trừ sâu hoặc chất phun khói để tiêu diệt sinh vật gây hại trong các khu vực như tòa nhà, đất, hạt giống và sản xuất Phương pháp này cũng được áp dụng cho hàng hóa xuất nhập khẩu nhằm ngăn ngừa sự lây lan của các sinh vật lạ Nó tác động đến cấu trúc tế bào của sinh vật gây hại, làm thay đổi cấu trúc vật lý của chúng Đất xông hơi khử trùng là phương tiện hiệu quả nhất để giảm thiểu vi sinh vật, côn trùng và tuyến trùng gây bệnh trong đất, đồng thời loại bỏ một số loài cỏ dại Mặc dù có một số chất phun xông đất được cấp phép cho vườn ươm cây lâm nghiệp, nhưng methyl bromide và chloropicrin là những công thức mang lại hiệu quả cao nhất.
Hỗn hợp 67% methyl bromide và 33% chloropicrin cho thấy hiệu quả cao trong việc giảm nấm soilborne bào tử, như nấm gây ra bệnh than, đen và Cylindrocladium thối gốc trên cây lá kim và gỗ cứng Trong khi đó, tỷ lệ 98% methyl bromide và 2% chloropicrin được sử dụng phổ biến hơn, đáp ứng nhu cầu kiểm soát nhiều loại dịch hại đất Tuy nhiên, việc xông hơi khử trùng đất vẫn là một quy trình tốn kém và cần được thực hiện một cách hiệu quả.
Phun xông khử trùng thường liên quan đến các giai đoạn sau:
Trước tiên khu vực được phun khử trùng phải được khoanh vùng để tạo ra một môi trường kín
Tiếp theo phun xông chất khử trùng vào đất
Cách li đất trong một thời gian cần thiết để các khí xông khói thấm vào đất và giết vi sinh vật gây ô nhiễm đất
Khi đất đã tiếp xúc đủ thời gian với chất khử trùng theo dõi độ an toàn của đất để sử dụng bình thường
2.2.3 Những hạn chế của phương pháp phun hóa chất khử trùng:
Hợp chất hóa học khử trùng cho đất dễ sử dụng và tiết kiệm thời gian, nhưng hiệu lực của chúng thường hạn chế, chỉ kiểm soát một số sinh vật gây bệnh nhất định Việc sử dụng các hóa chất này cũng dẫn đến tồn dư lâu dài, gây suy thoái đất và ô nhiễm không khí Đặc biệt, nếu không áp dụng đúng liều lượng, hóa chất khử trùng có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng, tích lũy trong thực vật và ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người.
Việc sử dụng các tác nhân hóa học không chỉ có nguy cơ hình thành kháng thể mà còn có thể dẫn đến sự bùng phát của chúng, gây ra những hậu quả nghiêm trọng Hiện tại, con người chưa kịp tổng hợp các hóa chất mới để tiêu diệt các kháng thể này, do đó, việc áp dụng các tác nhân hóa học có thể làm trầm trọng thêm triệu chứng của bệnh.
Do sự không chắc chắn của các phản ứng hóa học phụ có thể gây hại cho đất khử trùng, phương pháp này cần được áp dụng cẩn thận, đặc biệt là đối với đất dùng trong sản xuất lương thực thực phẩm.
2.2.4 Hóa chất sử dụng cho khử trùng đất:
Methyl bromide là một khí không màu hoặc chất lỏng dễ bay hơi, thường không có mùi, nhưng có thể có mùi giống chloroform ở nồng độ cao Ở nhiệt độ bình thường, methyl bromide tồn tại dưới dạng khí, nhưng khi nén, nó có thể được sử dụng như một chất lỏng Dù không tự cháy, methyl bromide có thể gây nguy hiểm khi tiếp xúc với tia lửa hoặc ngọn lửa Chất này ổn định ở nhiệt độ và áp suất bình thường, nhưng khi bị nung nóng, nó dễ phân hủy, phát ra độc tính cao và có tính ăn mòn do sự thải ra của bromides.
Methyl bromide (MeBr, CH3Br) là một hóa chất độc hại, từng được sử dụng phổ biến để khử trùng đất nhưng đã bị cấm sử dụng từ năm 2005 do ảnh hưởng tiêu cực đến tầng ozone Với hiệu quả cao, methyl bromide đã được áp dụng trong khoảng 70 năm để kiểm soát vi sinh vật, sâu bệnh, giun tròn, cỏ dại và các tác nhân gây bệnh trên hơn 100 loại cây trồng khác nhau.
Methyl bromide là một chất độc nguy hiểm, có thể gây nguy hiểm cho con người khi hít phải nồng độ cao, với 1.600 ppm trong 10-20 giờ hoặc 7.900 ppm trong 1,5 giờ Nồng độ thấp nhất gây độc tính là 35 ppm Triệu chứng đầu tiên thường liên quan đến tổn thương hệ thần kinh, có thể dẫn đến hôn mê từ 48 giờ đến vài tháng sau khi tiếp xúc Sau khi hít phải liều lượng lớn, các triệu chứng như đau đầu, chóng mặt, buồn nôn, tức ngực và khô họng có thể xuất hiện Trong khoảng 3-12 giờ, người nhiễm có thể gặp khản giọng, mắt mờ, mù tạm thời, rối loạn tâm thần và đổ mồ hôi Triệu chứng nặng hơn bao gồm sưng phổi, tắc nghẽn, xuất huyết não và tê liệt toàn thân, có thể dẫn đến tử vong trong vòng 10-30 giờ do suy hô hấp Mặc dù hấp thụ qua da không phải là con đường chính gây độc, nhưng tiếp xúc với methyl bromide có thể gây mụn nước lớn và khó thở Nếu tiếp xúc kéo dài, có thể dẫn đến tử vong Ngoài ra, ăn thực vật nhiễm methyl bromide có thể gây ra triệu chứng như run tay và co giật.
Methyl bromide được xem là một chất kích thích tăng trưởng mạnh, có khả năng làm tăng nguy cơ phát triển ung thư Tiếp xúc với methyl bromide đã được xác định là yếu tố tiềm năng trong hai trường hợp tử vong do ung thư tinh hoàn, với tỷ lệ tử vong cao hơn nhiều so với dự đoán Hơn nữa, các nghiên cứu cho thấy methyl bromide có thể gây ra sự hình thành khối u trong dạ dày của chuột.
Lượng ion bromide và các chất chuyển hóa từ methyl bromide trong dư lượng thuốc khử trùng tỷ lệ thuận với hàm lượng protein trong cây Cây có hàm lượng protein cao thường chứa nhiều ion bromide hơn Khi methyl bromide được sử dụng làm chất xông khói đất, chỉ một phần nhỏ được chuyển đổi thành ion bromide, trong khi phần lớn khí sẽ thoát vào khí quyển.
Chuyển đổi methyl bromide thành bromide làm tăng số lượng hợp chất hữu cơ trong đất Tỷ lệ suy thoái của đất sau khi phun khử trùng dao động từ 6-14% mỗi ngày.
20 o C Đất cát chống lại sự suy thoái này tốt hơn đất mùn
Methyl brom là một loại thuốc trừ sâu phổ rộng, được sử dụng để kiểm soát côn trùng, tuyến trùng, cỏ dại, mầm bệnh và động vật gặm nhấm (Katan, 1999) Tại Mỹ, hàng năm có khoảng 21.000 tấn methyl bromide được sử dụng trong nông nghiệp, chủ yếu cho việc xông hơi khử trùng đất (85%), bên cạnh đó là xử lý hàng hóa và kiểm dịch thực vật (10%) cũng như xông hơi khử trùng kết cấu (5%) Trên toàn cầu, tổng lượng methyl bromide sử dụng lên đến khoảng 72.000 tấn mỗi năm.
Phosphine (tên IUPAC: phosphane) là hợp chất hóa học có công thức PH3, được biết đến như một khí độc hại, không màu và dễ cháy Mặc dù phosphine tinh khiết không có mùi, nhưng khi ở dạng cao phân tử, nó phát ra mùi hôi nặng như tỏi hoặc cá thối do sự hiện diện của các hợp chất như phosphine và diphosphine (P2H4).
Phosphine là một hợp chất phốt pho hữu cơ có thể được hấp thụ qua đường hô hấp Tiếp xúc trực tiếp với phosphine lỏng có thể gây tê cóng, mặc dù nguy cơ này không cao Khí phosphine chủ yếu ảnh hưởng đến hệ hô hấp, và nồng độ 50 ppm có thể gây nguy hiểm ngay lập tức đến tính mạng Triệu chứng nhiễm độc do khí phosphine bao gồm buồn nôn, nôn mửa, đau bụng, tiêu chảy, khát nước, tức ngực, khó thở, đau cơ, ớn lạnh, và có thể dẫn đến hôn mê hoặc phù phổi Phosphine thường được nhận biết qua mùi cá thối ở nồng độ dưới 0,3 ppm.
1,3-Dichloropropene, hay còn gọi là Telone hoặc 1,3-D, là một chất lỏng không màu với mùi thơm đặc trưng Chất này dễ dàng hòa tan trong nước và có khả năng bốc hơi cao 1,3-Dichloropropene chủ yếu được sử dụng như một loại thuốc sát trùng cho đồng ruộng và được ứng dụng rộng rãi tại Mỹ và nhiều quốc gia khác, tuy nhiên, việc sử dụng của nó đang bị hạn chế dần tại Liên minh châu Âu.