Nghiên cứu xác định dư lượng thuốc trừ sâu gốc clo hữu cơ trong đất nông nghiệp ở huyện châu phú an giang bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC MS)

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DƯ LƯỢNG THUỐC BVTV Nhiều các nghiên cứu sâu rộng đã được thực hiện để phân tích dư lượng thuốc BVTV trong thực phẩm, môi trường [56].. Phương pháp đã được áp

SẮC KÝ KHÍ GHÉP KHỐI PHỔ (GC/MS)

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGHỆ AN, 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH



MAI THỊ HỒNG NGÂN

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DƯ LƯỢNG THUỐC TRỪ SÂU GỐC CLO HỮU CƠ TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP Ở HUYỆN CHÂU PHÚ – AN GIANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP

Để hoàn thành luận văn này, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ, hỗ trợ về kiến thức chuyên môn, sự động viên về tinh thần của các thầy cô, các bạn bè đồng nghiệp và gia đình

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:

- Cô TS Mai Thị Thanh Huyền, cô là người hướng dẫn khoa học đã tận tình

giúp đỡ tôi, cung cấp cho tôi nhiều kiến thức quý báu, luôn quan tâm, nhắc nhở và giúp đỡ tôi rất nhiều để tôi có thể vượt qua được những khó khăn và hoàn thành luận văn này

- Các thầy cô trong khoa Hóa trường Đại học Vinh đã giúp đỡ, đóng góp cho tôi nhiều ý kiến quý báu để tôi thuận lợi hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin chân thành cám ơn: Ban giám đốc, các anh ở Phòng

phân tích thử nghiệm - Trung tâm Kỹ thuật thí nghiệm và Ứng dụng KHCN -

Sở KH & CN Đồng Tháp, đã nhiệt tình giúp đỡ, hướng dẫn, đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

An Giang, tháng 10 năm 2014 Học viên thực hiện

MAI THỊ HỒNG NGÂN

Trang Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các kí hiệu, các chữ cái viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Mục tiêu nghiên cứu 2

4 Nội dung nghiên cứu 2

Chương 1: TỔNG QUAN 3

1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT 3

1.1.1 Thuốc bảo vệ thực vật 3

1.1.2 Phân loại 3

1.1.3 Ảnh hửng của hóa chất BVTV đến môi trường và con người 5

1.1.4 Hiện trạng sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam 8

1.1.5 Sơ lược về 1 số loại thuốc trừ sâu gốc clo hữu cơ 9

1.2 C C PHƯƠNG PH P PH N T CH DƯ LƯ NG THUỐC BVTV 13 1.2.1 Phương pháp quang phổ 14

1.2.2 Phương pháp cực phổ 16

1.2.4 Phương pháp mi n dịch hóa học ELISA 19

1.2.5 Phương pháp cảm biến sinh học 20

1.2.6 Các phương pháp sắc ký 21

1.3 KỸ THUẬT CHUẨN BỊ MẪU 28

Chương 2: PHƯƠNG PH P VÀ THỰC NGHIỆM 33

2.1 HÓA CHẤT, THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ 33

2.1.1 Hóa chất 33

2.1.2 Thiết bị và dụng cụ 33

2.2 KẾ HOẠCH LẤY MẪU VÀ CHUẨN BỊ MẪU 34

2.2.1 Lấy mẫu 34

2.2.2 Bảo quản mẫu và xử lý sơ bộ 35

2.2.3 Chuẩn bị mẫu 36

2.3 CHIẾT VÀ CÔ MẪU 36

2.3.1 Chiết mẫu 36

2.3.2 Cô đặc 36

2.4 LÀM SẠCH DỊCH CHIẾT 37

2.5 T CH OCP KHÔNG PH N CỰC RA KHỎI MỘT SỐ OCP PH N CỰC BẰNG SẮC KÝ CỘT 37

2.6 C C THÔNG SỐ VẬN HÀNH M Y SẮC KÝ 38

2.6.1 Điều kiện sắc ký khí (GC) 38

2.6.2 Điều kiện khối phổ (MS) 39

2.6.3 Thông số cột tách 39

2.7.1 Khoảng tuyến tính và đường chuẩn định lượng của phương pháp39 2.7.2 Khảo sát giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ)

của phương pháp 41

2.7.3 Khảo sát độ lặp lại 41

2.7.4 Xác định hiệu suất thu hồi 41

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 X C ĐỊNH THỨ TỰ MŨI SẮC KÝ VÀ THỜI GIAN LƯU 43

3.2 KHẢO S T KHOẢNG TUYẾN T NH VÀ X Y DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN X C ĐỊNH THUỐC TRỪ S U 44

3.3 KHẢO S T ĐỘ LẶP LẠI CỦA PHƯƠNG PH P 50

3.4 X C ĐỊNH GIỚI HẠN PH T HIỆN VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƯ NG CỦA PHƯƠNG PH P 51

3.4.1 Giới hạn phát hiện (LOD) 51

3.4.2 Giới hạn định lượng (LOQ) 52

3.5 KẾT QUẢ THU ĐƯ C KHI PH N T CH THUỐC TRỪ S U TRONG MẪU THỰC 56

3.6 KHẢO S T HIỆU SUẤT THU HỒI 56

KẾT LUẬN 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 75

BVTV Bảo vệ thực vật

ppb Parts per billion

GC Gas Chromatography (Sắc ký khí)

HPLC High performance liquid chromatography

( Sắc ký lỏng hiệu năng cao) GC-MS Gas chromatography mass spectrometry

(Sắc ký khí khối phổ) LOD Limits of detection (Giới hạn phát hiện)

LOQ Limits of quantification (Giưới hạn định lượng)

LD50 Letal Dois (độ độc trung bình)

MS Mass spectrometry (Khối phổ)

NTTS Nuôi trồng thủy sản

RSD Relative standard deviation

(Độ lệch chuẩn tương đối)

SD Standard deviation (Độ lệch chuẩn)

S/N Sound - to - noise ratio

SPE Solid-phase extraction (Chiết pha rắn)

Trang Hình 1.1: Con đường ảnh hưởng của hóa chất BVTV đối với con người 5 Hình 1.2: Con đường di chuyển của thuốc BVTV trong môi trường đất 6 Hình 3.1: Sắc ký đồ về thứ tự mũi sắc ký và thời gian lưu 43

Hình 3.5: Đồ thị đường chuẩn của heptachlor epoxide 47

Trang

Bảng 3.2: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của lindane 44 Bảng 3.3: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của heptachlor 45 Bảng 3.4: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của aldrin-R 46 Bảng 3.5: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của heptachlor

Bảng 3.6: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của dieldrin 48 Bảng 3.7: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Endrin 49

Bảng 3.17: Giá trị LOD và LOQ của heptachlor epoxide 54

Bảng 3.20: Hiệu suất thu hồi của Lindane ở nồng độ 0.24 mg/L 57 Bảng 3.21: Hiệu suất thu hồi của lindane ở nồng độ 1.2 mg/L 58 Bảng 3.22: Hiệu suất thu hồi của heptachlor ở nồng độ 0.24 mg/L 58 Bảng 3.23: Hiệu suất thu hồi của heptachlor ở nồng độ 1.2 mg/L 59 Bảng 3.24: Hiệu suất thu hồi của aldrin-R ở nồng độ 0.24 mg/L 59

Bảng 3.26: Hiệu suất thu hồi của heptachlor epoxide ở nồng độ 0.24 mg/L 60 Bảng 3.27: Hiệu suất thu hồi của heptachlor epoxide ở nồng độ 1.2 mg/L 61 Bảng 3.28: Hiệu suất thu hồi của dieldrin ở nồng độ 0.72 mg/L 61 Bảng 3.29: Hiệu suất thu hồi của dieldrin ở nồng độ 3.6 mg/L 62 Bảng 3.30: Hiệu suất thu hồi của endrin ở nồng độ 0.72 mg/L 62 Bảng 3.31: Hiệu suất thu hồi của endrin ở nồng độ 3.6 mg/L 63

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ở nước ta, cũng như các nước khác trên thế giới, việc đưa hóa chất vào

sử dụng trong sản xuất nông nghiệp là một thành tựu to lớn đã vẽ ra vi n cảnh tốt đ p cho cuộc sống của người dân Nhờ những ứng dụng này mà năng suất thu hoạch đã tăng lên r rệt Tuy nhiên từ những tích cực đó mà người dân đã lạm dụng hóa chất trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là thuốc bảo vệ thực vật Sự lạm dụng này là một trong những nguyên nhân gây ô nhi m môi trường, ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái

Theo thống kê của tổ chức y tế thế giới, mỗi năm con người sử dụng hàng chục triệu tấn thuốc bảo vệ thực vật các loại bao gồm thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, diệt cỏ v.v Thuốc bảo vệ thực vật không chỉ có tác dụng tại nơi xử lý mà còn gây ô nhi m các vùng lân cận do thuốc bị bốc hơi đi vào khí quyển và được gió mang đi xa Thuốc có thể bị lắng tụ trong các vực nước do mưa rửa trôi, có thể hiện diện trong đất, nước, nước ngầm,không khí, súc vật

và con người và nhiều loại sản phẩm khác nhau và được tích lũy phóng đại theo chuỗi thức ăn Sự tích lũy thường gắn liền với thuốc có tính tồn lưu trong đất và nước

Các chất ô nhi m hữu cơ khó phân hủy (Persistent Organic Pollutants - POPs) là các hóa chất độc hại bền vững trong môi trường, có khả năng phát tán rộng, tích tụ sinh học cao trong các mô của sinh vật, gây tác hại nghiêm trọng cho sức khỏe con người, đa dạng sinh học và môi trường sống Các hợp chất clo hữu cơ là những thuốc trừ sâu có phổ tác động rộng lại rất bền trong môi trường nhưng hiệu lực tồn dư lâu dài Do đó việc kiểm tra hàm lượng thuốc trừ sâu trong đất, trong nguồn nước, các sản phẩm thủy sinh là rất cần thiết, được sự quan tâm của rất nhiều các tổ chức quốc tế và quốc gia nhằm

bảo vệ sức khỏe con người Vì những lý do trên, tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu xác định dư lượng thuốc trừ sâu gốc Clo hữu cơ trong đất

nông nghiệp ở huyện Châu Phú – An Giang bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS)” làm đề tài nghiên cứu của luận văn tốt nghiệp cao

học chuyên ngành hóa phân tích

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng phương pháp phân tích đồng thời và có số liệu đánh giá tình hình tồn dư một số thuốc BVTV nhóm clo hữu cơ trong đất nông nghiệp ở vùng Châu Phú tỉnh An Giang

3 Mục tiêu nghiên cứu

+ Xây dựng được kế hoạch khảo sát và lấy mẫu đúng kỹ thuật, thỏa mãn các yêu cầu

+ Thiết lập được phương pháp phân tích đảm bảo độ chính xác, độ hội tụ, độ nhạy cao, xác định được LOD và LOQ của phương pháp

+ Đưa ra được quy trình xử lý mẫu đảm bảo yêu cầu phân tích

+ Xác định được dư lượng các chất có trong thuốc trừ sâu gốc clo hữu trong mẫu đất nông nghiệp (nếu có)

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu xây dựng chương trình lấy mẫu phù hợp mục đích đánh giá

- Nghiên cứu xây dựng và đánh giá phương pháp phân tích trên thiết bị

GC-MS

- Nghiên cứu các điều kiện xử lý mẫu phân tích để tách chất phân tích

- Xác định hàm lượng các dư lượng chất phân tích trong mẫu đất nông nghiệp (nếu có)

- Xử lý số liệu đánh giá ý nghĩa các số liệu thu được

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT

1.1.1 Thuốc bảo v thực vật

Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) còn gọi là thuốc trừ dịch hại hoặc sản phẩm nông dược, bao gồm những chế phẩm dùng để phòng trừ các sinh vật gây hại đến thực vật, các chế phẩm có tác dụng xua đuổi hoặc thu hút các loại sinh vật gây hại đến để tiêu diệt nhằm hạn chế dịch hại, bảo vệ cây trồng, nâng cao năng suất và chất lượng nông sản

Hiện nay đã có khoảng 1490 hoạt chất thuốc BVTV, chúng được phân loại theo nguồn gốc (vô cơ, hữu cơ, thảo mộc, sinh học, ) theo đường tác động (tiếp xúc, nội hấp, xông hơi, ) hay theo phương pháp xử lý (phun lên

cây trồng, xử lý trên đất, ) [3]

Dư lượng thuốc BVTV là phần còn lại của các hoạt chất hoặc các sản phẩm chuyển hoá của chúng và các thành phần khác nhau có trong thuốc BVTV tồn tại trên cây trồng, nông sản, đất, nước sau khi sử dụng thuốc BVTV Dư lượng của thuốc được tính bằng mg thuốc có trong 1kg nông sản, đất hay nước

Mức dư lượng tối đa cho phép (MRL) là giới hạn dư lượng của một loại thuốc, được phép tồn tại về mặt pháp lí hoặc xem như có thể chấp nhận được

ở trong hay trên nông sản, thức ăn gia súc mà không gây hại cho người sử dụng và vật nuôi khi ăn các nông sản đó

1.1.2 Phân loại

Các loại hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều loại, chủ yếu gồm 4 nhóm chính:

- Nhóm Clo hữu cơ (organnochlorine) là các dẫn xuất clo của một số hợp chất hữu cơ như diphenyletan, cyclodien, benzen, hexan Nhóm này bao gồm những hợp chất hữu cơ rất bền vững trong môi trường tự nhiên và thời gian bán phân huỷ dài (ví dụ như DDT có thời gian bán phân huỷ là 20 năm, chúng ít bị đào thải và tích luỹ vào cơ thể sinh vật qua chuỗi thức ăn) Đại diện của nhóm này là Aldrin, Dieldrin, DDT, Heptachlo, Lindan, Methoxychlor

- Nhóm lân hữu cơ (organophosphorus) đều là các este, là các dẫn xuất hữu cơ của acid photphoric Nhóm này có thời gian bán phân huỷ ngắn hơn so với nhóm Clo hữu cơ và được sử dụng rộng rãi hơn Nhóm này tác động vào thần kinh của côn trùng bằng cách ngăn cản sự tạo thành men cholinesterase làm cho thần kinh hoạt động kém, làm yếu cơ, gây choáng váng và chết Nhóm này bao gồm một số hợp chất như parathion, malathion, diclovos, clopyrifos

- Nhóm Carbamat là các dẫn xuất hữu cơ của acid cacbamic, gồm những hoá chất ít bền vững hơn trong môi trường tự nhiên, song cũng có độc tính cao đối với người và động vật Khi sử dụng, chúng tác động trực tiếp vào men cholinesterase của hệ thần kinh và có cơ chế gây độc giống như nhóm lân hữu cơ Đại diện cho nhóm này như: carbofuran, carbaryl, carbosulfan, isoprocarb, methomyl

- Nhóm Pyrethroid 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 nào đó Đại diện của nhóm này gồm cypermethrin, permethrin, fenvalarate, deltamethrin, Thuốc trừ sâu nhóm cúc tổng hợp có phổ tác dụng rộng diệt được các loại côn trùng có cánh bằng con đường tiếp xúc và vi độc không tác dụng thấm sâu và nội hấp

Ngoài ra, còn có một số nhóm khác như: các chất trừ sâu vô cơ (nhóm asen), nhóm thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ vi khuẩn, nấm, virus

(thuốc trừ nấm, trừ vi khuẩn ), nhóm các hợp chất vô cơ (hợp chất của đồng, thủy ngân, )

1.1.3 Ảnh hưởng của h a chất BVTV đến môi trường và con người

Việc sử dụng Thuốc BVTV trong nông nghiệp, lâm nghiệp, là nguồn gốc sinh ra tồn dư một lượng thuốc BVTV trong môi trường Thuốc bảo vệ thực vật phun lên cây một phần được cây hấp thụ tiêu diệt sâu bệnh, một phần tồn dư đi vào môi trường xung quanh và chịu tác dụng của hàng loạt các quá trình lý hóa, sinh học nên chúng sẽ bị biến đổi, di chuyển và phân bố theo đơn

vị môi trường lên các thành phần tự nhiên Tính tồn lưu có lợi trong một số trường hợp nhưng bất lợi cho môi trường Phần lớn các ảnh hưởng của thuốc BVTV với môi trường là do nhóm clo hữu cơ

nh Con đư ng ảnh hưởng c a h a chất đối v i con ngư i

Đất canh tác là nơi tập trung nhiều dư lượng thuốc BVTV từ nhiều nguồn khác nhau : phun xử lý đất, các hạt thuốc BVTV rơi vào đất, theo mưa

lũ, theo xác sinh vật vào đất Tồn dư của nó trong đất đã để lại các tác hại đáng kể trong môi trường Theo kết quả nghiên cứu thì phun thuốc cho cây

trồng có tới 50% số thuốc rơi xuống đất, ngoài ra còn có một số thuốc rải trực tiếp vào đất [1] Khi vào trong đất một phần thuốc được cây hấp thụ, phần còn lại thuốc được keo đất giữ lại Thuốc tồn tại trong đất dần dần được phân giải qua hoạt động sinh học của đất và qua tác động của các yếu tố hóa, lý Theo chu trình tuần hoàn của hóa chất BVTV, thuốc tồn tại trong môi trường đất sẽ

rò rỉ ra sông ngòi theo các mạch nước ngầm hay do quá trình rửa trôi, xói mòn

khiến đất bị nhi m thuốc trừ sâu

nh Con đư ng di chuy n c a thuốc trong môi trư ng đất

Thuốc BVTV tan trong nước có thể tồn tại bền vững và duy trì được đặc tính lý hóa của chúng trong khi di chuyển và phân bố trong môi nước Các chất bền vững có thể tích tụ trong môi trường nước đến mức gây độc

Thuốc BVTV ảnh hưởng lớn đến quần thể sinh vật Các côn trùng có ích giúp tiêu diệt các loài dịch hại (thiên địch) cũng bị tiêu diệt, hoặc yếu đi

do thuốc BVTV, hoặc di cư sang nơi khác do môi trường bị ô nhi m, do thiếu thức ăn khi ta xử lý thuốc bảo vệ thực vật để trừ dịch hại Hậu quả là mất cân bằng sinh thái Nếu côn trùng quay trở lại thì dịch rất d xảy ra do không còn thiên địch khống chế

Một số côn trùng có khả năng kháng thuốc sẽ truyền tính này cho thế

hệ sau và như vậy hiệu lực của thuốc BVTV giảm Muốn diệt sâu, lại gia tăng nhiều lần lượng thuốc sử dụng Điều này làm gia tăng dư lượng thuốc BVTV trên nông sản và môi trường càng bị ô nhi m hơn Mặt khác nông dân sẽ sử dụng các loại thuốc cấm sử dụng do có độ độc cao và tính tồn dư lâu dài hoặc phối trộn nhiều thuốc bảo vệ thực vật làm tăng độ độc

Về bản chất thì thuốc BVTV là những hóa chất độc hại có thể gây tác động cục bộ, lưu dẫn hoặc cả hai khả năng ấy, để tiêu diệt và khống chế sinh vật [1]

- Tạo các biến đổi lý hóa học khi xảy ra những biến đổi này thì tế bào không hoàn thành chức năng sinh lý của chúng nữa

- Tác động đến sự phân hủy acid amin trong tế bào sinh vật

- Kết hợp với những kim loại và các thành phần khác của tế bào gây cản trở

sự phát triển

- Làm tê liệt hoạt động của các men hoặc ức tính hoạt tính của men

- Tác động đến sự hình thành các vitamin trong cơ thể, làm mất tác dụng của chúng

Ảnh hưởng của hóa chất BVTV đến cơ thể con người phụ thuộc vào loại độc chất, liều lượng, đường tiếp xúc, khả năng hấp thụ, chất chuyển hóa,

sự tích lũy và tính bền vững Ngoài ra, còn phụ thuộc vào tình trạng sức khỏe của từng người (người suy dinh dưỡng hay mất nước tăng nhạy cảm đối với HCBVTV)

Hóa chất bảo vệ thực vật có thể thâm nhập vào cơ thể con người và động vật qua nhiều con đường khác nhau, thông thường qua 3 đường chính:

hô hấp, tiêu hoá và tiếp xúc trực tiếp Khi tiếp xúc với hóa chất bảo vệ thực vật, con người có thể bị nhi m độc cấp tính hoặc mãn tính, tùy thuộc vào phạm vi ảnh hưởng của thuốc

Nghiên cứu tại Argentina do các nhà khoa học Pháp và Argentina phối hợp thực hiện cho thấy thuốc trừ sâu, diệt cỏ và diệt nấm làm giảm đáng kể lượng tinh trùng ở đàn ông Tỷ lệ tinh trùng của những người tiếp xúc nhiều với các loại thuốc nói trên nằm dưới mức có thể sinh sản

Khi sử dụng cùng một lúc từ hai loại thuốc trở lên, chúng có thể tác động tương tác lẫn nhau, có thể giảm độc tính hoặc cũng có thể tăng độc tính lên như: Nitrit có trong thức ăn gặp hóa chất BVTV chứa nhóm amin có thể tạo ra các nitrosamine gây biến đổi gen hoặc gây ung thư

1.1.4 Hi n trạng s dụng thuốc BVTV ở Vi t Nam

Nước ta là một nước nông nghiệp nhiệt đới, chịu ảnh hưởng của gió mùa, khí hậu ven biển và là nước có nền nông nghiệp rất đa dạng về cơ cấu cây trồng, giống, nhiều chế độ luân canh, xen canh, gối vụ, nhiều mùa vụ, với những phương thức canh tác khác nhau

Nhiều biến động xảy ra do khí hậu, thời tiết dẫn đến biến động trong các hệ sinh thái nông nghiệp, đặc biệt là các quần thể sinh vật hại, nấm gây bệnh cho cây trồng Vì vậy, người nông dân luôn phải ứng phó với những khó khăn không những về biến đổi thời tiết, khí hậu mà còn phải bảo vệ cây trồng, mùa màng khỏi bị dịch bệnh, sâu hại, cỏ dại và chuột phá hoại Vai trò của công tác BVTV, trong đó hóa chất BVTV là công cụ, phương tiện quan trọng đắc lực của nông dân nhằm đảm bảo được năng suất cao, mùa màng bội thu, tránh được sâu hại phá hoại mùa màng

Những nguy cơ ở khâu sử dụng thuốc BVTV bắt đầu từ khi người sử dụng mua thuốc về nhà Có đến 81,4% người mua thuốc để ngay trong nhà, 16% để ngoài vườn và 7% để thuốc trong chuồng lợn Việc cất giữ thuốc tùy tiện chỉ là một biểu hiện của sự thiếu hiểu biết: Có 94% số hộ sử dụng thuốc không có hướng dẫn và chưa đến 20% hiểu biết về tính độc hại của thuốc Do thiếu hiểu biết về thuốc BVTV, có đến 70% số người pha chế và sử dụng thuốc không theo hướng dẫn, 50% dùng tay pha chế thuốc [2]

Về mặt quản lý sử dụng thuốc BVTV ở nước ta hiện nay còn nhiều hạn chế do sản xuất manh mún, chưa có chương trình kiểm soát dư lượng thuốc BVTV, chưa có biện pháp và chế tài đủ mạnh nên nhìn chung người dân sử dụng thuốc tùy tiện, là nguyên nhân ô nhi m thuốc trong nông sản

Nhiều loại thuốc Clo hữu cơ, chứa thủy ngân, asen và các kim loại nặng, thuốc thuộc nhóm lân hữu cơ có độ độc cao như methyl parathion, Methamidophos, Phosphamidon đã bị cấm hoặc hạn chế sử dụng Tuy nhiên, các loại thuốc này vẫn được nhập lậu và sử dụng khá nhiều như Wafatox, monitor (trên 40% hộ sử dụng), Kelthal (80%), DDT và 666 (hơn

2%) [8] Các loại thuốc bị hạn chế hoặc cấm sử dụng không chỉ đang được sử

dụng mà còn sử dụng với nồng độ cao gấp nhiều lần tiêu chuẩn cho phép

1.1.5 Sơ lược về 1 số loại thuốc trừ sâu gốc clo hữu cơ

1.1.5.1 Đặc điểm chung

- Các hợp chất Clo hữu cơ là những thuốc trừ sâu có phổ tác động rộng Diệt côn trùng bắng con đường tiếp xúc và vị độc Một số thuốc trong nhóm còn có tác dụng xông hơi D gây hiện tượng chống thuốc của sâu hại

- Thuốc ít tan trong nước, nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ Rất bền trong môi trường Hiệu lực tồn dư dài

- Có tính hóa học bền vững, tồn tại lâu trong môi trường sống, gây ô nhi m môi trường Một số thuốc còn có khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật, gây hiện tượng trúng độc mãn tính hoặc tích lũy sinh học trong chuỗi thức ăn tự nhiên

1.1.5.2 Lindane

- Tên thường gọi: CHC, BHC, lindane

- Tên gọi khác:  - Benzen hexachloride ; gamma

hexachlor ; gamma 666; hexachlor

- Tên hóa học: 1,2,3,4,5,6 hexachlorocychlohexane

1.1.5.3 Heptachlor

- Tên gọi thông thường: Heptachlor, heptachlore

- Tên gọi khác: drimex, heptamul, heptox, drinox, velsicol

- Tên hóa học: 1H – 1,4,5,6,7,8,8 heptachloro – 3a,4,7,7a tetrahydro – 4,7 metharoindene; 1,4,5,6,7,8,8 hepthachloro – 3a,4,7,7a – tetrahydro – 4,7 methano – 1H – indene

dùng trong bảo vệ cây trồng LD50 cho chuột là 147 – 220 mg/kg LD50 dưới

da thỏ là > 2000 mg/kg ADI cho người là 0,005 mg/kg

1.1.5.4 Aldrin

- Tên gọi thông thường: aldrin

- Tên gọi khác: alohex; aldrite; altox; arinox; octalene

- Tên hóa học: 1, 2, 3, 4, 10, 10 – hecxachloro – 1, 4, 4a, 5, 8, 8a –hexahydro

LD50 là 38 – 67 mg/kg, với thỏ là 50 – 80 mg/kg Liều lượng gây độc hại cho người ADI là 0.001mg (aldrin + dieldrin)/kg, LC50 (24h) với cá là 0.018 – 0.019 mg/L Trong thực tế aldrin đựợc dùng làm chất diệt mối

1.1.5.5 Heptachlor epoxide

Heptachlo epoxide là sản phẩm chuyển đổi sinh học của heptachlor là một thuốc trừ sâu sử dụng trong sự kiểm soát của mối và nó đã được sử dụng trong ngành công nghiệp bông Epoxide độc hại hơn so với thuốc trừ sâu heptachlor m

1.1.5.6 Dieldrin:

- Tên thông thường: dieldrin ; HEOD

- Tên gọi khác: dieldree ; octalox ; diedrite

- Tên hóa học: (1a , 2, 2a, 3, 6, 6 a , 7, 7a ) – 3, 4, 5, 6, 9, 9, hexachloro – 1a, 2, 2a, 3, 6, 6a, 7, 7a – octahydro – 2, 7 : 3, 6 dimethanonaphth (2,3 – b)oxirene; 1, 2, 3, 4, 10, 10 hexachloro – 6, 7 epoxy –

1, 4, 4a, 5, 6, 7, 8, 8s octahydro – endo, exo 1, 4, 5, 8, dimethanonaphthalene HEOD

1.1.5.7 Endrin

- Tên thông thường: endrin

- Tên gọi khác: hexadrin, memdrin, nendrin

- Tên hóa học: 3,4,5,6,9,9 – hexachloro – 1a,2,2a,3,6,6a,7,7a – octahydro – 2,7 epoxy – 1,4,4a,5,6,7,8,8a octahydroendo, endo – 1,4 : 5,8 dimethanonaphthalene

- Công thức hóa học: C12H8Cl6O

- Công thức cấu tạo:

- Đặc tính: endrin có dạng tinh thể, áp suất hơi

ở 250

C là 2.10-7 mmHg Độ tan của endrin ở 250C trong 100g dung dịch như sau: acetone: 17; benzene 13.8; cacbontatrachloride: 3.3; hexane: 7.1; xylene: 18.3 Endrin có thể gây độc qua đường tiếp xúc và xông hơi, dùng để trừ kiến, mói mọt Ngày nay ít dùng cho cây trồng LD50 với chuột là 147 – 220 mg/kg

LD50 dưới da là 2000 mg/kg ADI với người là 0.005 mg/kg

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DƯ LƯỢNG THUỐC BVTV

Nhiều các nghiên cứu sâu rộng đã được thực hiện để phân tích dư lượng thuốc BVTV trong thực phẩm, môi trường [56] Thuốc trừ sâu đã được xác định bằng nhiều phương pháp cổ điển cũng như hiện đại như các phương pháp quang phổ [28], [37], [54]; phương pháp cực phổ [16], [25], [47]; quang phổ hấp thụ hồng ngoại chuỗi Fourier [15], [31]; phương pháp điện di [17], [46], [48]; phương pháp cảm biến sinh học [64], [67]; phương pháp sắc ký bản mỏng [31], [Mendoza C.E], [10]; sắc ký khí (GC) [34]; phương pháp sắc

ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [27]

1.2.1 Phương pháp quang phổ

Phương pháp quang phổ là một kỹ thuật rất có giá trị trong phân tích thuốc trừ sâu trong những năm qua Nó đặc biệt phổ biến nhờ độ tin cậy cao, tiết kiệm, phù hợp để phân tích nhiều loại thuốc trừ sâu bằng cách sử dụng các kỹ thuật phân tích dòng chảy, phương pháp bình phương tối thiểu từng phần (Partial least squares)

Kaur M và các cộng sự đã phát triển phương pháp quang phổ trong phân tích xác định manganese ethylenebis dithiocarbamate (Maneb) trong thuốc diệt nấm với độ nhạy cao Maneb được chuyển về dạng phức màu xanh với natri molipđat và đem đo độ hấp thụ quang ở khoảng bước sóng 850 – 938nm [40] Khoảng nồng độ tuyến tính từ 2 g/5 mL−1 đến 40 g/5 mL-1 với giới hạn phát hiện (LOD) là 0,0011 g.mL-1 Phương pháp này đã ứng dụng

để xác định dư lượng Maneb trong lúa mì, bắp cải, nước giải khát với hiệu suất thu hồi cao (95-99,5%)

Tác giả Demibras A.[21] đã sử dụng phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử để xác định thuốc trừ sâu carbaryl trong đất và trong dâu tây Carbaryl được thủy phân trong môi trường kiềm nh tạo thành 1-naphtol, sau

đó nó sẽ tạo màu với axit diazotized sulphanilic ở bước sóng hấp thụ cực đại 475nm

Hai phương pháp khác cũng được sử dụng để xác định thuốc trừ sâu họ carbamate Trong phương pháp thứ nhất, carbendazim được oxi hóa sau đó cho tạo phức với 2,2 –Bipyridyl – Fe (III) Phức tạo thành đem đo quang ở bước sóng 512 nm Trong phương pháp thứ 2, thuốc trừ sâu đem phản ứng với K3[Fe(CN)6], phức tạo thành hấp thụ cực đại tại bước sóng 478 nm

Dư lượng carbosulfan được xác định trong các mẫu môi trường bằng cách đem thủy phân trong môi trường kiềm tạo thành hợp chất phenolic sau

đó đem tạo phức với diazotized p-amino acetophenone trong môi trường kiềm Phức màu thu được đem chiết bằng 2-methyl methanol và đo mật độ quang ở bước sóng 465 nm [63] Khoảng nồng độ tuân theo định luật Lambert

- Beer của carbosulfan là 0,8 – 5,6 ppm trong nước còn trong dung môi chiết

là 0,1-0,6 ppm Hệ số hấp thụ phân tử gam được xác định bằng 4,46.10-4 L.mol-1cm-1 LOD và LOQ lần lượt là 0,0225 ppm và 0,075 ppm Độ thu hồi của phương pháp trên các mẫu môi trường đạt 95-99,5%

Các tác giả Urmila Tamrakar và cộng sự [69] đã xác định đồng thời 3 loại thuốc trừ sâu nhóm carbamat bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân

tử Phương pháp dựa trên sự tạo màu của carbamat với thuốc thử aminoacetanlide Khoảng nồng độ tuân theo định luật Lambert - Beer của carbaryl, propoxur và carbosulfan tương ứng là 0,04 – 0,36 µg/mL, 0,032 – 0,32 µg/mL và 0,08 – 0,64 g/mL Phương pháp đã được áp dụng để phân tích thuốc trừ sâu nhóm carbamat trên các mẫu rau, đất, thức ăn, nước với hiệu suất thu hồi khoảng 95%

p-L.Alvarez-Rodriguez và cộng sự [12] đã xác định thuốc trừ sâu carbamat như carbaryl, bendiocarb, carbofuran, methiocarb, promecarb và propoxur bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử tại bước sóng 510

nm Các thuốc trừ sâu được thủy phân trong môi trường kiềm nh tạo thành naphtol hoặc phenolate, sau đó nó sẽ tạo mầu với diazo trimethylanilin có chứa mixen natri dodecyl sunfat Giới hạn phát hiện của phương pháp trong khoảng 0,2 – 2 mg/mL

1-Một phương pháp cho độ nhạy cao cũng đã được sử dụng để phân tích cypermethrin [37] Phương pháp dựa trên quá trình kiềm hóa cypermethrin thành ion xyanua sau đó cho phản ứng với KI và tím tinh thể Phức tạo thành đem đo ở bước sóng hấp thụ cực đại 595 nm trong môi trường axit Khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer từ 0.12 - 0.68 ppm với hệ số hấp thụ phân tử gam là 3,3.10-5

l.mol-1cm-1 Độ lệch chuẩn tương đối là 0,22% Đây là phương pháp đơn giản cho độ nhạy cao và không bị ảnh hưởng bởi các thuốc trừ sâu

và ion khác nhau và được ứng dụng để xác định cypermethrin trong các mẫu môi trường và các chế phẩm sinh học

Phương pháp xác định carbaryl bằng kĩ thuật phân tích dòng chảy sử dụng detector UV – Vis đã được tác giả Karim D Khalaf và cộng sự nghiên cứu [39] Mẫu được chiết với xylen và bơm vào hệ thống phân tích dòng chảy Tại đây, carbaryl sẽ phản ứng với naphtholate và dung dịch p-

aminophenol 50 pg/mL trong sự có mặt của dung dịch KIO4 0,004M để tạo thành hợp chất mang màu iodophenol Chất này được xác định bằng detector

UV – Vis tại bước sóng 596 nm Hệ thống phân tích dòng chảy gồm 4 kênh: p-aminophenol, IO4

, H2O và NaOH Phương pháp có giới hạn phát hiện 26,5 ng/mL với tần suất bơm mẫu 110 lần/giờ Độ thu hồi carbaryl trên các nền mẫu khác nhau khá cao từ 95 – 102%

-Các tài liệu cho thấy phương pháp quang phổ thường được sử dụng cho phép xác định các hợp chất thuốc BVTV họ carbamate, còn các nhóm khác thì hạn chế hơn

1.2.2 Phương pháp cực phổ

Trong phương pháp này, người ta phân cực điện cực giọt thủy ngân bằng một điện áp một chiều biến thiên tuyến tính với thời gian để nghiên cứu các quá trình khử cực của chất phân tích trên điện cực đó.Thiết bị cực phổ gồm hai phần chính là máy cực phổ và hệ điện cực bao gồm điện cực giọt thuỷ ngân và điện cực so sánh Đường cực phổ biểu di n sự phụ thuộc của chiều cao cường độ dòng với nồng độ chất phân tích Để xác định các lượng nhỏ chất thường dùng cực phổ cổ điển (10-3

– n.10-5) Để xác định các lượng chất cực nhỏ thường dùng các phương pháp cực phổ hiện đại như cực phổ sóng vuông, cực phổ xung vi phân [7]

Phương pháp xác định dư lượng thuốc bảo vệ thực vật Diazinon (DI) bằng kỹ thuật stripping sóng vuông hấp phụ quét nhanh trên cực giọt rơi đã được mô tả bởi Đinh Thị Như Hiền và các cộng sự [4] Diazinon hấp phụ ở điện cực thủy ngân giọt rơi, sóng phổ thu được ở giá trị điện thế -1012 mV so với điện cực Ag/AgCl/KCl trong dung dịch nền amoni acetat 0,4N pH 4,3 Cường độ dòng điện tương ứng với sóng phổ thu được đạt tuyến tính trong khoảng nồng độ 800 – 3200 ppb Giới hạn phát hiện là 16,49 ppb Ảnh hưởng của một số loại thuốc trừ sâu khác thường được dùng cùng với DI cũng được nghiên cứu Phương pháp này đã được sử dụng để phân tích dư lượng DI

trong lá artichoke tươi Độ thu hồi của Diazinon từ lá artichoke tươi nằm trong khoảng 90,31 – 93,55% Giới hạn phát hiện trên nền dịch chiết lá artichoke đạt 29,82 ppb Phương pháp có độ lặp lại và tính chọn lọc cao

A Guiberteau và cộng sự [30] đã xác định carbaryl và carbofuran trong các mẫu nước sông bằng phương pháp cực phổ xung vi phân Mẫu nước sau khi xử lí sẽ được xác định bằng phương pháp cực phổ xung vi phân với các điều kiện sau: tốc độ quét 20mV/s (bước nhảy thế: 5mV, khoảng thời gian 0,25s), biên độ xung 50 mV trong khoảng từ +0,4V đến +0,8V Khoảng tuyến tính của carbaryl từ 5.10-7

- 10-4M và của carbofuran từ 5.10-7

– 5.10-5M với

độ lệch chuẩn tương đối tương ứng là 1,62 và 1,86%

1.2.3 Phương pháp đi n di mao quản

Điện di mao quản (Capillary Electropherosis-CE) là phương pháp phân tách các chất dựa vào sự khác nhau về tốc độ chuyển động của chúng dưới tác dụng của lực điện trường trong một mao quản h p Đây là một kĩ thuật mới được phát triển, có thời gian phân tích nhanh, tốn ít dung môi và hóa chất Việc xác định các hóa chất bảo vệ thực vật bằng thiết bị này vẫn đang được nghiên cứu và cũng chưa có nhiều loại thuốc trừ sâu được xác định bằng

phương pháp này

Ling Wang và cộng sự [71] đã tách và xác định dư lượng thuốc trừ sâu carbamat bằng phương pháp điện di mao quản đẳng áp Cột mao quản có đường kính 75 m được nhồi hạt ODS 3 m Pha động bao gồm 30% acetonitril và 70% dung dịch đệm CH3COONH4 5mM (pH=6,5) chứa 1mM SDS và 0,01% trietylamine (TEA) Tại các điều kiện tối ưu, 10 carbamat đã được tách nhanh trong vòng 20 phút Các mẫu rau được làm sạch qua SPE Phương pháp có giới hạn phát hiện từ 0,05 – 1,6 mg/kg và hiệu suất thu hồi từ 51,3 – 109,2% với độ lệch chuẩn RSD < 11,4% Phương pháp đã được áp dụng để xác định 10 loại carbamat trong một số loại rau

Mian Liu và cộng sự đã xác định dư lượng fenoxycarb trong lúa mì bằng phương pháp điện di mao quản khô và phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao [50] Các mẫu bột mì được chiết với aceton sau đó làm sạch bằng phương pháp chiết lỏng - lỏng với diclometan Phương pháp HPLC sử dụng detector UV tại bước sóng  = 199 nm, cột C18 và pha động là MeOH : H2O

= 6:4 (theo thể tích) Phương pháp điện di sử dụng mao quản đường kính 50

m x 48,5 cm x 48 cm chiều dài hiệu dụng, thế giữa hai đầu là 30 kV, dung dịch đêm CH3COONH4 20mM (pH=9) trong 95% MeOH Cả hai phương pháp đều có giới hạn phát hiện thấp 0,008 mg/kg đối với HPLC và 0,024 mg/kg đối với điện di mao quản khô và hiệu suất thu hồi cao trên 85%

Phương pháp sắc ký mao quản điện động học mixen đã xác định đồng thời aldicarb, carbofuran và một số dạng chuyển hóa của nó trong nước bề mặt Mẫu sau khi làm sạch qua cột chiết pha rắn có chứa 500mg than hoạt tính được tách bằng hệ thống sắc ký mao quản điện động học mixen sử dụng cột mao quản có đường kính 75 m, chiều dài hiệu dụng của cột 50 cm Các chất được tách trong môi trường đệm natri borat/acid clohidric (20 mM, pH=8) và sử dụng natri dodecyl sunfat 140 mM làm chất hoạt động bề mặt để tạo ra các mixen Các điều kiện chạy máy: điện thế tách 23 kV, thời gian bơm mẫu 12 giây, nhiệt độ cột tách 25C và detector UV tại bước sóng 210 nm Phương pháp có giới hạn phát hiện từ 2 – 7,4 g/L, độ thu hồi cao từ 77 – 97% với độ lệch chuẩn tương đối 2 – 7% [20]

1.2.4 Phương pháp mi n dịch h a học ELISA

ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) là một kỹ thuật sinh hóa để phát hiện kháng thể hay kháng nguyên trong mẫu cần phân tích Hiện nay ELISA được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu như y học nông nghiệp và đặc biệt là trong các quy trình kiểm tra an toàn chất lượng các

sản phẩm thực phẩm

Kĩ thuật này khá nhạy và đơn giản, cho phép ta xác định kháng nguyên hoặc kháng thể ở một nồng độ rất thấp (khoảng 0,1 ng/mL) So với kĩ thuật

mi n dịch phóng xạ (RIA- Radio Immuno Assay) thì kĩ thuật này rẻ tiền và an toàn hơn mà vẫn đảm bảo độ chính xác như nhau ELISA được dùng để xác định nhiều tác nhân gây bệnh như virus, vi khuẩn, nấm, kí sinh Đây cũng là một phương pháp sàng lọc rất tốt để phát hiện dư lượng của từng loại thuốc trừ sâu trong các mẫu thực phẩm và môi trường

Phương pháp ELISA cạnh tranh trực tiếp đã được phát triển để phát hiện thuốc trừ sâu phốt pho hữu cơ (OP) trong các mẫu nước Diethyl (carboxymethyl) phosphonate được sử dụng như là hapten kết hợp với huyết thanh albumin bovin (BSA) để tạo ra các kháng thể đa dòng PcAbs [68] Các kháng thể đa dòng có ái lực và độ đặc hiệu cao với parathion, dichlorvos và pirimiphos Phương pháp có độ nhạy IC50 đối với parathion, pirimiphos và dichlorvos lần lượt là 0.428 g/mL, 0,331 g/mL và 1,25 g/mL với giới hạn phát hiện tương ứng là 0,0125 g/mL, 0,0116 g/mL và 0.048 g/mL Hiệu suất thu hồi của parathion, pirimiphos và dichlorvos trong mẫu nước dao động từ 90% đến 160% Kết quả cho thấy các phương pháp ELISA có thể là một công

cụ phân tích thuận tiện để kiểm soát dư lượng thuốc trừ sâu trong nước

Một phương pháp ELISA cạnh tranh cũng được phát triển để phân tích thuốc trừ sâu imidacloprid trong các mẫu nông sản và môi trường với độ nhạy IC50 là 17,3 ng/mL [44]

Các phương pháp ELISA hiện nay đã được ứng dụng rất rộng rãi trên thị trường bằng các Kit thử để phát hiện nhanh dư lượng thuốc trừ sâu trong thực phẩm và môi trường

1.2.5 Phương pháp cảm biến sinh học

Một trong những phương pháp mới được sử dụng để phân tích thuốc trừ sâu trong những năm gần đây là phương pháp cảm biến sinh học điện hóa

sử dụng đầu thu enzyme [52] Cơ chế hoạt động của cảm biến dựa trên phương pháp ức chế enzyme để phát hiện sự hiện diện của các thuốc trừ sâu

Acetylcholinesterase (AchE) là một enzyme quan trọng hiện diện trong

hệ thần kinh của các sinh vật sống Hoạt động xúc tác của nó bị ức chế mạnh bởi một lượng nhỏ thuốc trừ sâu phốt pho hữu cơ có trong môi trường Trong những năm gần đây việc sử dụng cảm biến sinh học AchE dựa trên các vật liệu nano đã rất thành công trong giám sát dư lượng thuốc trừ sâu photpho hữu cơ trong môi trường Enzyme AchE được cố định vào các vật liệu nano như nano carbon đa lớp, nano vàng, nano kẽm, CdS Các vật liệu nano này làm tăng đáng kể khả năng xác định thuốc trừ sâu trong diện rộng [55], [57], [58], [65], [67]

Một kỹ thật dòng chảy với cảm biến sinh học enzyme khác cũng được

sử dụng để phân tích thuốc trừ sâu phospho hữu cơ trong các dược phẩm thần kinh Enzyme organophosphorus-hydrolase được gắn trên điện cực phẳng vàng nhờ phương pháp liên kết ngang với glutaraldehyde Phương pháp cho kết quả phân tích nhanh với độ nhạy và độ chọn lọc cao Khoảng nồng độ tuyến tính của paraoxon và methyl parathion theo cường độ dòng là 1-10 mcM [70]

1.2.6 Các phương pháp sắc ký

Phương pháp sắc ký là một trong những phương pháp phân tích được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay nhờ độ nhạy và khả năng định lượng tốt, phù hợp để xác định nhiều đối tượng khác nhau như các chất khó hoặc d bay hơi, chất phân cực hoặc kém phân cực, Đây là kỹ thuật phân tích có ứng dụng rộng rãi cho phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong thực phẩm và môi trường như sắc ký khí, sắc ký lỏng sử dụng các đầu dò kết hợp khác nhau như đầu dò UV, DAD, hu nh quang, đầu dò bắt điện tử v.v

1.2.6.1 Phương pháp sắc ký lỏng hi u n ng cao

Ngày nay, phương pháp HPLC được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực phân tích định tính cũng như định lượng các thành phần trong dược phẩm, thực phẩm, môi trường, hóa chất,

Tác giả Elvira Grou và cộng sự đã xác định thuốc bảo vệ thực vật carbamat trong đất và nước bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng detector UV ở bước sóng 254 nm [22] Các mẫu nước được chiết lỏng lỏng với diclometan, các mẫu đất được làm sạch bằng cột florisil Dịch chiết được đem cô quay đến cạn, hòa cặn bằng 1ml metanol và đem đo Giới hạn phát hiện của phương pháp đối với mẫu nước từ 0,005 – 0,01 g/g, đối với mẫu đất từ 0,05–0,1 µg/g

Tác giả Feng Tang và cộng sự [23] đã xác định dư lượng thuốc trừ sâu nhóm carbamat trong rau bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng hiệu năng cao HPLC tại 2 bước sóng λ = 243 nm và λ = 207 nm Phương pháp có hiệu suất thu hồi từ 70,13 – 103,7% tại nồng độ 1 – 5 mg/kg

Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng detetor hu nh quang xác định đồng thời các chất carbamat như aldicarb, propoxur, carbofuran, carbaryl và methiocarb trong mật cũng đã được công bố [43] Mẫu được chiết bằng methanol và cho qua cột florisil để làm sạch Sử dụng dung môi diclometan:hexan = 1:1 rửa giải các chất carbamat ra khỏi cột Dịch rửa giải đem cô quay ở 40°C đến cạn và hòa cặn bằng 1ml acetonitril Các chất carbamat được tách và xác định đồng thời bằng hệ thống sắc ký lỏng với detector hu nh quang ghép nối với tiền cột Phương pháp có giới hạn phát hiện thấp từ 4 – 5 ng/g và độ thu hồi tương đối cao từ 72,02 – 92,02% ứng với nồng độ từ 50 – 200 ng/g

Tác giả Huertas-Pérez J F và cộng sự đã phát triển phương pháp mới

để xác định carbaryl trong thực phẩm thực vật và nước tự nhiên bằng kĩ thuật phân tích dòng chảy [35] Đối với mẫu nước, lọc qua màng lọc 0,45 m rồi tiến hành phân tích Đối với mẫu quả, tiến hành chiết mẫu bằng etylacetat

và làm sạch qua các loại cột chiết pha rắn như nhôm oxit, SAX, C18, silica Hiệu suất chiết tốt nhất khi sử dụng cột nhôm oxit Carbayl chỉ phát hu nh quang khi có của chất oxi hóa KMnO4 trong môi trường kiềm nh Hệ thống phân tích dòng chảy để xác định carbaryl gồm 3 kênh chứa 3 dung dịch khác nhau: NaOH, luminol và KMnO4 Tại các điều kiện tối ưu, khoảng tuyến tính carbaryl từ 5 – 100 ng/mL và giới hạn phát hiện là 4,9 ng/mL Đây là một phương pháp đơn giản, nhanh và d dàng kết hợp với phương pháp sắc ký lỏng để xác định đồng thời một số carbamat.

Quy trình xác định 10 hợp chất thuốc trừ sâu thông dụng họ carbamate: Aldicard Sulfoxide, Aldicarb sulfone, Oxamyl, Methomyl, 3- Hydroxycarbofuran, Aldicarb, Propoxur, Carbofuran, Carbaryl và Methiocarb trong nước, rau và gừng đã được xây dựng dựa trên phương pháp tách bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao, phát hiện bằng đầu dò hu nh quang sau khi đã tạo dẫn xuất sau cột [6] Mẫu rắn được nghiền mịn trong methanol (MeOH), sau

đó lọc Dịch trích hay mẫu nước được làm sạch bằng chiết lỏng - lỏng/SPE silicagel hay bằng SPE C18 Các carbamate được tách qua cột HPLC C18 với pha động là MeOH/nước theo chế độ gradient nồng độ và được tạo dẫn xuất với O – phthalaldehyde (OPA) và 2 – mercaptoethanol Hợp chất hu nh quang 1 – hydroxytylthio – 2 – metylisoindol tạo thành được phát hiện bằng đầu dò hu nh quang với λ kích thích ở 340 nm và λ phát xạ ờ 445 nm Giới hạn phát hiện cho các carbamate trong khoảng từ 0.5 - 5.0 ppb, giới hạn định lượng từ 1.69 – 9.09 ppb và hiệu suất thu hồi từ 73 - 95% Nồng độ carbamate trong một số mẫu rau, mẫu gừng và mẫu nước tại một sốvị trí khảo sát thu được khá nhỏ

S.A Baig và các cộng sự [59] đã xác định dư lượng thuốc trừ sâu họ lân hữu cơ như Triazophos, profenofos and chlorpyrifos trong một số loại thực phẩm như bí ngô, đậu bắp, cà tím ở phía nam Pakistan bằng phương pháp HPLC đầu dò UV Các mẫu sau nghiền nhỏ được chiết bằng hỗn hợp

Na2SO4 khan, NaCl và etyl axetat Dịch lọc thu được cho vào cột chứa

Na2SO4 khan để loại nước và than hoạt tính để tẩy màu Sau khi cô quay ở

550C cho đến thể tích 10ml, dịch lọc đem làm khô dưới dòng khí nitơ và hòa tan trong dung môi pha động acetonitrile (ACN) Các thuốc trừ sâu được tách qua cột HPLC đầu dò UV ở bước sóng 208 nm sử dụng cột Supelco C18 với pha động ACN Hiệu suất thu hồi đạt trên 85% với giới hạn phát hiện 0,5mg/kg Các kết quả phân tích cho thấy trong 108 mẫu rau quả được lấy từ vùng đất nghiên cứu, hơn 33% mẫu có chứa 3 loại thuốc trừ sâu này, trong đó 8% có dư lượng vượt ngưỡng cho phép

Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ là một kĩ thuật mới được phát triển trong những năm gần đây Về cơ bản, nó là phương pháp sắc ký lỏng sử dụng

bộ phận phát hiện là detector khối phổ Phương pháp này tuy mới ra đời nhưng nó được ứng dụng rộng rãi để phân tích đồng thời các thuốc trừ sâu đặc biệt là nhóm carbamat Phương pháp có thể phân tích đồng thời từ hàng chục đến hàng trăm các loại thuốc trừ sâu khác nhau Phương pháp có nhiều ưu điểm như độ chọn lọc cao, giới hạn phát hiện thấp, thời gian phân tích nhanh,

có thể định lượng đồng thời các chất có thời gian lưu giống nhau mà phương pháp sắc kí lỏng thường không làm được

Gianni Sagratini và cộng sự đã xác định dư lượng thuốc trừ sâu carbamat và phenylure trong một số loại quả bằng phương pháp vi chiết pha rắn và sắc ký lỏng khối phổ [26] Điều kiện chiết mẫu tối ưu ở nhiệt độ 20C, thời gian hấp phụ mẫu là 90 phút và thể tích mẫu 1ml Các sợi silica được phủ

3 loại chất hấp phụ: cacbowax 50 µm, polydimetylsiloxan/divinylbenzen (PDMS/DVB) 60 m và polyacrylat 85 m Giới hạn định lượng của phương pháp từ 0,005 – 0,05 g/mL, tùy thuộc từng chất Phương pháp đã được ứng dụng để xác định thuốc trừ sâu trong các mẫu quả Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật nhóm carbamat và lân hữu cơ trong rau quả cũng đã được xác định đồng thời bằng phương pháp sắc ký lỏng khối phổ bởi Min Liu và các cộng

sự [51] Sau khi chiết bằng ACN, mẫu được tách bằng cách chiết pha rắn với chất hấp phụ là primary secondary amine Hiệu suất thu hồi đạt từ 70 – 110% với RSD < 8% Giới hạn phát hiện của các chất từ 0,5 – 10 ng/mL Phương pháp đã được ứng dụng để xác định thuốc trừ sâu trong rau quả Trong 25 mẫu rau quả được lấy từ các chợ, gần 70% mẫu chứa một hoặc vài loại thuốc trừ sâu, trên 30% mẫu còn lại chứa nhiều loại thuốc trừ sâu Tuy nhiên, tất cả các nồng độ thuốc trừ sâu tìm thấy đếu thấp hơn giới hạn cho phép

Dư lượng carbamat trong rau quả tại các chợ ở Valencian đã được xác định bằng phương pháp khuếch tán trên nền pha rắn và sắc ký lỏng khối phổ [24] Mẫu được chiết trên nền các pha rắn khác nhau: C8, C18, NH2, CN và phenyl Hiệu suất chiết tốt nhất trên nền pha rắn C8 đạt từ 64 – 106% với RSD 5 – 15% Giới hạn phát hiện của phương pháp từ 0,001 – 0,01 mg/kg, thấp hơn giới hạn cho phép của châu u từ 10 – 100 lần Phương pháp được ứng dụng để xác định carbamat trong các mẫu rau quả tại các chợ ở Valencian

Dư lượng thuốc trừ sâu 2,4-D, carbofuran, clomazone và tebuconazole trong mẫu nước ngầm trong vùng đất nông nghiệp phía nam Brazil được xác định bằng phương pháp HPLC đầu dò DAD và HPLC ion hóa tia điện ESI với đầu dò hai lần khối phổ MS/MS Mẫu phân tích được trích ly trên pha rắn với cột C18 Giới hạn định lượng là 0,2 mg/L đối với các thuốc trừ sâu bằng HPLC-UV và 4,0 ng/L đối với 2,4D bằng HPLC-ESI-MS/MS Hàm lượng các thuốc trừ sâu đã được tìm thấy trong mẫu nước ngầm với các nồng độ khác nhau từ 0,25 - 10,40 mg/L với carbofuran, 0,20 - 0,82 mg/L đối với clomazone và 0,20 - 4,16 mg/L đới với tebuconazole [66]

1.2.6.2 Phương pháp sắc ký khí

Phương pháp sắc ký khí đã được ứng dụng rộng rãi để xác định các hóa chất bảo vệ thực vật như các chất clo hữu cơ, lân hữu cơ, pyrethroid và

carbamat Phương pháp có thể phân tích những chất d bay hơi cũng như các chất khó bay hơi (tạo dẫn xuất trước và sau cột)

Xác định ethylcarbamat trong đồ uống bằng phương pháp sắc ký khí với detector bắt điện tử và sắc ký khí khối phổ đã được xây dựng bởi Conacher H.B và các cộng sự [18] Các mẫu được pha loãng bằng ethanol 10% rồi được chiết bằng diclometan Dịch chiết được đem cô đến gần cạn và đem đo Phương pháp này đã được đánh giá ở 5 phòng thí nghiệm với 4 phòng sử dụng detector ECD và 1 phòng sử dụng detector MS Giới hạn phát hiện của phương pháp thấp, khoảng 5 g/kg đối với detector ECD và 0,5 g/kg đối với detector MS

Phương pháp xác định đồng thời 29 loại thuốc trừ sâu carbamat và nhóm nitơ hữu cơ trong thực phẩm bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ cũng đã được công bố [41] Mẫu được chiết bằng aceton và được làm sạch bằng 3 loại cột chiết pha rắn khác nhau: cột diatomaceous, cột diatomit kết hợp với cột C18, cột florisil Hiệu suất chiết các mẫu thực phẩm bằng 3 loại cột đều trên 80% Sau đó, mẫu được xác định bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ Chương trình chạy khối phổ được chia làm 7 cửa sổ thời gian lưu

và mỗi cửa sổ có từ 10 – 15 mảnh ion con Giới hạn phát hiện của phương pháp thấp từ 0,01 – 0,1µg/mL

Tác giả Hu X và các cộng sự đã xác định dư lượng thuốc trừ sâu trong nước táo bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ [72] Mẫu nước táo được chiết bằng phương pháp khuếch tán trên nền pha rắn diatomaceous (tảo cát)

và rửa giải bằng dung môi hexan:diclometan = 1:1 tốc độ 5ml/phút Phương pháp có độ thu hồi 70 – 110% và hệ số biến thiên từ 1,62 – 18,3% với khoảng nồng độ 0,01 – 0,2 mg/kg

Dư lượng các thuốc trừ sâu họ clo hữu cơ, lân hữu cơ và pyrethroid trong các loại nông sản gồm bột ngũ cốc, trái đào và rau diếp được xác định bằng phép phân tích GC-ECD, GC-MS bởi A Balinova và các cộng sự [13]

Mẫu được chiết với dung môi acetone:nước (8:2) sau đó được lọc lấy dịch chiết Dịch chiết được pha loãng theo tỉ lệ 5g mẫu/200ml nước rồi cho qua cột GCB (400mg ENVI-Carb); rửa với ethyl acetate: methanol (8:2) Tiếp tục cho qua cột SAX/PSA (250mg + 250mg); rửa giải bằng ethyl acetate:methanol (8:2) Sau đó cho bay hơi dịch chiết còn 5ml và lấy dịch này tiêm vào máy sắc

ký Giới hạn phát hiện LOD của phương pháp từ 0.0005 - 0.004 mg/kg và giới hạn định lượng LOQ từ 0.005 - 0.01 mg/kg

Tác giả Sandra R R và cộng sự đã phân tích dư lượng thuốc trừ sâu nhóm clo hữu cơ, photphos hữu cơ, họ cúc và các hợp chất chứa nitơ trong mật ong bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ [61] Mẫu mật ong được đồng hoá trong nước rồi chiết lỏng - lỏng với các dung môi acetonitrile, acetone, etyl acetate và dichloromethane Dịch chiết hữu cơ thu được đem đi

cô quay rồi hoà tan lại trong etyl acetate và lọc qua giấy lọc PTFE 0.5 m Dịch qua lọc được cho qua cột SPE (Florisil) và rửa giải bằng dung môi etyl acetate:hexan Thổi khô dịch qua cột còn 1ml rồi phân tích bằng GC-MS Trong 73 hợp chất thuốc trừ sâu phân tích, 45 chất có LOD < 0.005 mg/L và

28 chất có LOD = 0.01 mg/L Khoảng tuyến tính thu được từ 0.01 - 2.0 mg/L

Phương pháp sắc ký khí đầu dò bắt điện tử và đầu dò ion hoá phát xạ kết hợp với chiết pha rắn để xác định dư lượng thuốc trừ sâu lân hữu cơ trong nước rửa của quá trình chế biến trái olive đã được công bố bởi M Guardia và cộng sự [29] Mẫu nước rửa được lọc qua giấy lọc 20 m, 8 m và 0.45 m rồi cho qua cột C18, rửa giải bằng dung môi dicloromethan Dịch rửa giải được lọc qua Na2SO4 khan, thổi khô bằng khí nitơ rồi hoà tan lại bằng 100 L quitozene 1 ppm, 200 L caffeine 1 ppm, hexan rồi phân tích bằng GC-ECD

và GC-TSD Với qui trình như trên hiệu suất thu hồi đạt từ 75 - 128% (phân tích bằng GC-ECD) và 74 - 103% (phân tích bằng GC-TSD) LOD đạt 1 - 10 ng/L (GC-TSD); 1 – 20 ng/L (GC-ECD)

Phương pháp sắc ký khí là phương pháp thường được sử dụng để phân tích thuốc trừ sâu gốc clo hữu cơ, ưu điểm của thiết bị này là ngoài yếu tố thời gian lưu như trong phương pháp sắc ký dùng detetor ECD, việc sử dụng detector MS , còn cung cấp thêm thông tin quan trọng khác cho việc định danh là khối phổ của hợp chất phân tích Một lợi điểm quan trọng khác là trong trường hợp có sự trùng lặp một phần hoặc toàn phần, hai hay nhiều peak được rửa giải ra cột thì việc chọn lại mảnh ion có thể giúp ta xác nhận lại hợp chất cần xác định và đồng thời cho phép định lượng được chúng Chính vì vậy chúng tôi chọn phương pháp này cho đề tài luận văn thạc sỹ của mình

1.3 KỸ THUẬT CHUẨN BỊ MẪU

Chuẩn bị mẫu là một khâu quan trọng trong phân tích để có độ nhạy cao đối với thuốc trừ sâu từ các nền mẫu khác nhau Một loạt các kỹ thuật có sẵn

để chuẩn bị mẫu và nồng độ thuốc trừ sâu từ nền mẫu phức tạp trước khi được phát hiện Chuẩn bị mẫu thường là một quá trình gồm nhiều bước liên quan đến việc lấy mẫu, làm sạch, rửa giải, vv Các tài liệu nghiên cứu đã mô tả tương đối đầy đủ các ví dụ về các kỹ thuật chuẩn bị mẫu khác nhau để phân tích dư lượng thuốc trừ sâu từ các nền mẫu khác nhau Chiết lỏng lỏng (LLE)

là một trong những kỹ thuật chiết được phát hiện sớm nhất và thường được sử dụng nhất để phân tích dư lượng thuốc trừ sâu trong môi trường phức tạp Các dung môi chiết được sử dụng phổ biến nhất là acetonitril, dichlometan aceton, ethyl acetat, eter dầu hoả và metanol Bên cạnh đó người ta thường có khuynh hướng dùng nhiều dung môi tạo thành một hỗn hợp dung môi chiết mẫu đặc biệt là trong phân tích đa dư lượng thuốc BVTV vì như vậy sẽ hoà tan tốt các hoạt chất phân cực cũng như kém phân cực

Vì mẫu rau, quả có hàm lượng nước rất lớn nên cần một dung môi có khả năng hoà tan với nước như acetonitrile và aceton, có thể d dàng thâm nhập sau vào nền mẫu Sau khi chiết, nước sẽ đươc loại ra khỏi dung dịch chiết bằng cách sử dụng một lượng lớn muối khan như NaCl, MgSO4 hay

Na2SO4 Sannino [62] đã chiết thuốc trừ sâu từ nền mẫu trái cây và rau bằng cách sử dụng acetone để tạo phân lớp lỏng - lỏng LLE cũng được sử dụng để chiết dư lượng thuốc trừ sâu từ các bộ phận khác nhau của thực vật [43], [73] Khan và cộng sự [42] đã sử dụng ethylacetate và hexane trong LLE để tách pentachloronitrobenzene và hexachlorobenzene và chất chuyển hóa của nó trước khi phân tích HPLC Baig và các cộng sự [14] đã sử dụng kỹ thuật này

để chiết ba loại thuốc trừ sâu từ các mẫu rau quả

Các phương pháp chiết thông thường được phổ biến nhưng bị nhiều hạn chế như sử dụng khối lượng lớn dung môi, khuấy hoặc đun nóng với cùng dung môi trong thời gian dài làm tăng nguy cơ phân hủy nhiệt của nhiều thuốc trừ sâu Nhưng những sáng kiến mới trong lĩnh vực chiết giải quyết những mối quan tâm Các phương pháp chiết mới như chiết lò vi sóng (MAE), chiết phân tán pha rắn (Matrix Solid Phase Dispersion Extraction MSPD, vi chiết pha rắn (SPME), Phương pháp QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, and Safe) đã khắc phục những vấn đề này 1 cách nhanh chóng, tiết kiệm dung môi, góp phần làm cho môi trường thân thiện hơn

Chiết siêu âm đã được sử dụng bởi Sánchez-Brunete [60] cho thuốc trừ sâu carbamate Koc và cộng sự [43] đã thực hiện thành công sử dụng các cột florisil và rửa giải tiếp theo với hexane/dichloromethane để chiết thuốc trừ sâu

Kỹ thuật MAE là một kỹ thuật hiệu quả để chiết dư lượng thuốc trừ sâu

từ một số mẫu môi trường và thực phẩm Chen và cộng sự đã sử dụng MAE

để phân tích thuốc trừ sâu clo hữu cơ

Moreno và cộng sự [53] đã thực hiện kỹ thuật chiết vi sóng pha rắn MAME-SPE và MAME-SPME với thuốc trừ sâu clo hữu cơ Sử dụng SPME với bốn lớp phủ khác nhau của chất xơ như poly dimethyl siloxane, poly dimethyl siloxane/divinylbenzen, nhựa Carbowax/Tempelated và polyacrylate

được làm để xác định 10 loại thuốc trừ sâu [49] MAME-SPME cũng được sử dụng cho các nhà nghiên cứu phân tích thuốc trừ sâu clo hữu cơ Salleh và cộng sự sử dụng SPME và SFCO2 để phân tích trực tiếp OP thuốc trừ sâu Phân tích tự động intube SPME thuốc trừ sâu carbamate cũng được thực hiện bởi Gou và cộng sự

Máy hỗ trợ chiết dung môi (MWASE) đã được sử dụng bởi Hogendoorn và cộng sự để phân tích multiresidue thuốc trừ sâu trong đất Một trong những phương pháp, MAME và chiết Soxhlet đã được sử dụng để xác định thuốc trừ sâu OP trong đất Moreno và các cộng sự đã sử dụng MAE với bề mặt dùng để phân tích dư lượng thuốc trừ sâu trong đất Singh, Foster

và Khan sử dụng để xác định MAE dư lượng thuốc BVTV trong rau nấu chín

và sống

Quy trình chiết liên tục microextraction (CFME) được sử dụng bởi He

và các cộng sự [33], trong đó một giọt dung môi cho vào trong một dung dịch mẫu được chảy liên tục trong một buồng kính 0,5 ml Chất nền rắn giai đoạn phân tán (MSPD) cùng với SPE đã được sử dụng như kỹ thuật chuẩn bị mẫu của Valencia và cộng sự Một phương pháp MSPD đã được dùng để phân tích thuốc trừ sâu từ các mô trâu, bò, được chiết trên cột C18 và làm sạch bằng silicagel

Trong thời gian gần đây chiết vi lượng lỏng lỏng phân tán (DLLME) là

kỹ thuật trích ly phổ biến để phân tích dư lượng thuốc trừ sâu trong các mẫu lỏng He và các cộng sự [32] đã sử dụng DLLME để chiết ion chất lỏng của thuốc trừ sâu từ các mẫu nước Kỹ thuật chiết bằng màng là một khái niệm tương đối mới trong chiết thuốc trừ sâu có độ làm giàu cao Hylton và cộng sự

sử dụng màng bảo vệ để chiết dung môi hỗn hợp được tối ưu hóa để phân tích thuốc trừ sâu Ký thật chiết pha rắn cải tiến MEPS là một kỹ thuật sáng tạo

để thu nhỏ kích thước của cột SPE Kỹ thuật này là khá thuận lợi vì nó nhanh chóng, sử dụng ít dung môi, đòi hỏi phải có cỡ mẫu nhỏ và có thể được tự

động Quy trình MEPS đã được sử dụng để phân tích các triazine, carbamate, aldicarb, OP, clo hữu cơ và thuốc trừ sâu aryloxy phenoxy axit

Chiết pha rắn (SPE) là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất được sử dụng để chiết dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ Đây là một phương pháp chuẩn bị mẫu để làm giàu và làm sạch mẫu phân tích từ dung dịch bằng cách cho chất cần phân tích hấp phụ lên một cột pha rắn sau đó chất phân tích sẽ được rửa giải bằng dung môi thích hợp Cơ chế của quá trình lưu giữ bao gồm phân bố pha đảo, pha thường và trao đổi ion

Ưu điểm của phương pháp SPE là khả năng làm giàu mẫu cao, giúp loại bỏ ảnh hưởng của các chất gây nhi u, qui trình thực hiện d tự động hoá, phù hợp với phân tích sắc ký và giảm lượng dung môi sử dụng so với phương pháp chiết lỏng - lỏng Cột SPE có 3 loại:

- Loại chứa các pha tĩnh như C18, C8, C4, C2, cyclophenyl là silic ghép các nhánh không phân cực dùng để tách các chất không phân cực hay ít phân cực

- Loại chứa các chất tách như silica, florisil, amino alumina, có ghép các nhóm như -OH, -NH2, -CN dùng chủ yếu để tách các chất tương đối phân cực Phần lớn được sử dụng để tách chiết trong điều kiện pha thường (cột ghép –CN có thể sử dụng trong pha đảo)

- Loại chứa nhựa trao đổi ion để tách các hợp chất ion (cột SAX tách anion, cột SCX tách cation)

Ingelse và đồng nghiệp [36] sử dụng SPE để làm giàu các thuốc trừ sâu OP phân cực Cột SPE với các vật liệu hấp thụ khác nhau đã được sử dụng để làm giàu hàm lượng thuốc trừ sâu Oasis HLB và Strata-X cho kết quả rất tốt [19] Hàm lượng thuốc trừ sâu đã được làm giàu gấp 250 lần thông qua phương pháp SPE được phát triển bởi Liu và cộng sự [45] Kỹ thuật chiết SPE cũng được sử dụng cho việc phân tích thuốc trừ sâu trong nước tiểu của con