PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID TRONG RAU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ THƠM PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID TRONG RAU BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ THƠM PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID TRONG RAU BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.NGUYỄN VĂN RI Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Lời cho em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Ri tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình thực viết luận văn Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới ban giám đốc Trung tâm Phân tích Chuyển giao Công nghệ Môi trƣờng anh chị, bạn cộng tác phòng Phân tích Môi trƣờng tạo điều kiện thuận lợi cho đƣợc học tập nghiên cứu môi trƣờng đại Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy cô giáo giảng dạy khoa Hóa, đặc biệt thầy cô môn Hóa Phân tích, cho em kiến thức quý giá trình học tập thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn anh chị, bạn bè tập thể lớp cao học hóa k23, đặc biệt ngƣời bạn nhóm hóa phân tích k23 giúp đỡ, chia sẻ khó khăn suốt trình học tập thực đề tài Cuối xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè động viên, chia sẻ khó khăn Hà Nội, tháng 01 năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Thơm MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hóa chất bảo vệ thực vật 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Tác hại hóa chất bảo vệ thực vật 1.1.4 Tình hình tồn dƣ hóa chất bảo vệ thực vật rau 1.1.5 Tình hình ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật 1.2 Giới thiệu hóa chất thực vật nhóm pyrethroid 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Cấu tạo tính chất số pyrethroid 1.3 Các phƣơng pháp phân tích dƣ lƣợng thuốc BVTV 14 1.3.1 Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu cao 14 1.3.2 Phƣơng pháp sắc ký khí 15 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Đối tƣợng, mục tiêu nội dung nghiên cứu 18 2.1.1 Đối tƣợng mục tiêu nghiên cứu 18 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 18 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 19 2.2.1 Phƣơng pháp tách chiết mẫu 19 2.2.2 Phƣơng pháp sắc ký khí 20 2.2.3 Định lƣợng hoạt chất pyrethroid GC- ECD 25 2.3 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 26 2.3.1 Thiết bị dụng cụ 26 2.3.2 Hóa chất 26 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Khảo sát điều kiện sắc ký tối ƣu việc phân tích hoạt chất thuốc BVTV nhóm pyrethroid 28 3.1.1 Lựa chọn cột tách 28 3.1.2 Nhiệt độ cổng bơm mẫu, nhiệt độ detector, kiểu bơm 28 3.1.3 Khảo sát chƣơng trình nhiệt độ cột tách 29 3.1.4 Khảo sát tốc độ khí mang 34 3.1.5 Khảo sát thể tích bơm mẫu 36 3.1.6 Tổng kết điều kiện chạy sắc ký 39 3.2 Đánh giá phƣơng pháp phân tích 41 3.2.1 Khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đƣờng chuẩn 41 3.2.2 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lƣợng (LOQ) 46 3.2.3 Đánh giá phƣơng trình đƣờng chuẩn 47 3.2.4 Khảo sát độ lặp lại phép đo 51 3.3 Khảo sát điều kiện xử lý mẫu 52 3.3.1 Khảo sát dung môi chiết thể tích dung môi chiết 53 3.3.2 Lựa chọn điều kiện làm 55 3.3.3 Quy trình phân tích dƣ lƣợng pyrethroid rau 59 3.4 Ứng dụng qui trình phân tích mẫu rau 61 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 70 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Mức độ tối đa cho phép sử dụng thuốc trừ sâu pyrethroid số quốc gia 13 Bảng 2.1: Một số detector thông dụng dùng cho sắc ký khí 22 Bảng 3.1: Thời gian lƣu hợp chất theo chƣơng trình nhiệt độ .30 Bảng 3.2: Vị trí chất sắc ký đồ 32 Bảng 3.3: Ảnh hƣởng tốc độ khí mang đến trình tách chất 34 Bảng 3.4: Ảnh hƣởng thể tích bơm mẫu đến trình phân tích 37 Bảng 3.5: Điều kiện chạy tối ƣu cho phân tích đồng thời hợp chất nhóm pyrethroid .40 Bảng 3.6: Nồng độ diện tích pic trung bình chất 41 Bảng 3.7: Phƣơng trình đƣờng chuẩn hoạt chất 46 Bảng 3.8: Giới hạn phát giới hạn định lƣợng chất 47 Bảng 3.9: Kết so sánh giá trị a phƣơng trình đƣờng chuẩn λcyhalothrin với giá trị 48 Bảng 3.10: Chuẩn F-tính chất BVTV 49 Bảng 3.11: Kết so sánh b b’ phƣơng trình hồi quy 50 Bảng 3.12: Các giá trị để so sánh chuẩn t phía .50 Bảng 3.13: Sai số độ lặp lại phép đo nồng độ khác 52 Bảng 3.14: Kết khảo sát thể tích dung môi diclomethane (DCM) hoạt chất pyrethroid 54 Bảng 3.15: Kết khảo sát loại dung môi rửa giải hoạt chất pyrethroid 56 Bảng 3.16: Khảo sát tỉ lệ dung môi rửa giải hoạt chất pyrethroid 57 Bảng 3.17: Kết khảo sát tỉ lệ dung môi rửa giải hoạt chất pyrethroid 58 Bảng 3.18: Kết khảo sát thể tích dung môi rửa giải hoạt chất pyrethroid .59 Bảng 3.19: Kết phân tích mẫu rau 62 Bảng 3.20: Kết phân tích mẫu rau thêm chuẩn 63 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Mô hình thiết bị sắc ký khí thông thƣờng 22 Hình 2.2: Sắc ký đồ cấu tử 23 Hình 3.1: Sắc đồ hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 30 Hình 3.2: Sắc đồ hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 31 Hình 3.3: Sắc đồ hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 31 Hình 3.4: Sắc đồ hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 32 Hình 3.5 Sắc đồ hoạt chất nhóm pyrethroid tốc độ khí mang giảm dần36 Hình 3.7: Sắc đồ hoạt chất pyrethroid chuẩn nồng độ λ-cyhalothrin 0,5mg/l, cypermethrin 1,0mg/l, deltamethrin 1,0mg/l permethrin 1,0mg/l theo điều kiện sắc ký tối ƣu 40 Hình 3.8: Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ λ-cyhalothrin đƣờng chuẩn λ -cyhalothrin 42 Hình 3.9: Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ permethrin 43 đƣờng chuẩn permethrin 43 Hình 3.10: Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ cypermethrin .44 đƣờng chuẩn cypermethrin 44 Hình 3.11: Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ deltamethrin 45 đƣờng chuẩn deltamethrin 45 Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất chiết pyrethroid vào thể tích dung môi chiết DCM 55 Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi pyrethroid rửa giải toluen, hexan, aceton, DCM 56 Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi kết hợp hai loại dung môi khác .57 Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất chiết pyrethroid vào .58 tỉ lệ dung môi rửa giải 58 Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất thu hồi pyrethroid vào thể tích dung môi rửa giải 59 Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm MỞ ĐẦU Trong thời gian gần đây, tƣợng ô nhiễm môi trƣờng gây hoá chất nông nghiệp trở thành vấn đề đƣợc đề cập đến nhiều Các loại thuốc trừ dịch hại, thuốc bảo vệ thực vật nguyên nhân làm giảm số lƣợng nhiều sinh vật có ích, làm giảm đa dạng sinh học, ảnh hƣởng có hại tới sức khoẻ ngƣời Hàng năm, nƣớc ta có khoảng 300 ngƣời chết nhiễm độc thuốc trừ sâu, số ngƣời bị nhiễm độc mãn tính cao khoảng triệu ngƣời, tỉ lệ ngƣời bị bệnh rối loạn thần kinh thực vật, xảy thai, đẻ non… bị nhiễm độc thuốc bảo vệ thực vật không nhỏ Thuốc bảo vệ thực vật xâm nhập vào thể ngƣời chủ yếu qua đƣờng ăn uống thông qua sản phẩm nông sản nhƣ rau, củ, quả, ngũ cốc… Ngƣời bị nhiễm độc chủ yếu ăn sản phẩm nông sản mà dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật tồn lƣu sản phẩm mức cho phép Tuy nhiên, thƣ̣c tế vì nhiề u lý khác mà tin ̀ h tra ̣ng la ̣m du ̣ng thuố c BVTV sản xuấ t rau gây ô nhiễm dƣ lƣợng thuốc BVTV diễn phổ biế n Cùng với phát triển kinh tế mức sống nhân dân, yêu cầu sản phẩm nông sản an toàn nói chung, rau an toàn nói riêng vệ sinh môi trƣờng toàn xã hội ngày cao Do đó, việc ứng dụng phát triển phƣơng pháp phân tích dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật nhằm đánh giá thực trạng dƣ lƣợng thuốc sản phẩm rau nƣớc ta cần thiết Để đóng góp thêm phƣơng pháp phân tích cho đối tƣợng này, tiến hành nghiên cứu điều kiện tách nhƣ xác định hợp chất thuốc bảo vệ thực vật nhóm pyrethroid rau λ-cyhalothrin, permethrin, cypermethrin, deltamethrin phƣơng pháp sắc ký khí (GC) sử dụng detector bắt điện tử (ECD) Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm Mục tiêu thực đề tài luận văn là: Xây dựng phƣơng pháp xác định dƣ lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật pyrethroid rau, bao gồm: + Khảo sát điều kiện tách chiết mẫu phân tích + Thẩm định phƣơng pháp xây dựng Áp dụng phƣơng pháp xác định dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật pyrethroid để khảo sát số mẫu rau địa bàn Hà Nội Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hóa chất bảo vệ thực vật 1.1.1 Định nghĩa [10] Hóa chất bảo vệ thực vật hợp chất có nguồn gốc tự nhiên tổng hợp hóa học đƣợc dùng để phòng trừ sinh vật gây hại trồng nông sản Hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều nhóm khác nhau, gọi theo tên nhóm sinh vật gây hại nhƣ: thuốc trừ sâu để trừ sâu hại, thuốc trừ bệnh dùng để trừ bệnh cây… 1.1.2 Phân loại [10] Các loại hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều loại, chủ yếu nhóm chính: - Nhóm clo hữu (organnochlorine) dẫn xuất clo số hợp chất hữu nhƣ diphenyletan, cyclodien, benzen, hexan Nhóm bao gồm hợp chất hữu bền vững môi trƣờng tự nhiên thời gian bán phân hủy dài (ví dụ DDT có thời gian bán phân hủy 20 năm, chúng bị đào thải tích lũy vào thể sinh vật qua chuỗi thức ăn) Đại diện nhóm aldrin, dieldrin, DDT, heptachlo, lindan, methoxychlor - Nhóm lân hữu (organophosphorus) este, dẫn xuất hữu acid photphoric Nhóm có thời gian bán phân hủy ngắn so với nhóm clo hữu đƣợc sử dụng rộng rãi Nhóm tác động vào thần kinh côn trùng cách ngăn cản tạo thành men Cholinestaza làm cho thần kinh hoạt động kém, làm yếu cơ, gây choáng váng chết Nhóm bao gồm số hợp chất nhƣ parathion, malathion, diclovos, chlopyrifos… - Nhóm carbamat dẫn suất hữu acid cacbamic, gồm hóa chất bền vững môi trƣờng tự nhiên, song có độc tính cao nguời động vật Khi sử dụng, chúng tác động trực tiếp vào men Chlinestraza hệ thần kinh có chế gây độc giống nhƣ nhóm lân hữu Đại diện cho nhóm nhƣ: carbofuran, carbonyl, carbosulfan, isoprocarb… Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm 20g mẫu + 100ml acetone, đồng hóa 5phut, lọc với lớp Celite Thu dịch lọc vào bình cầu 250ml, cô quay 40oC đến V[...]... 50 mu rau sng (x lỏch, rau dip, rau hỳng v rau mựi) ti TP H Chớ Minh v H Ni kim nghim cỏc ch tiờu v d lng thuc BVTV v kim loi nng trong 11 hot cht s dng ph bin cú nguy c nhim chỡ v asen Kt qu cú 29/50 mu (58%) phỏt hin cú d lng thuc BVTV; 20 mu (chim 40%) phỏt hin cú kim loi nng i vi rau ti, hin cú khong 6-7% lng rau xanh trờn th trng cú d lng thuc BVTV vt ngng cho phộp, 40% mu rau, giỏ cú thnh phn... phỏp sc ký khớ khi ph Hiu sut thu hi ca 16 thuc nhúm pyrethroid trong khong t 71,3 n 106,3% v h s bin thiờn nh hn 17% Gii hn phỏt hin t 0,001àg/g n 0,05àg/g Phng phỏp ng dng thnh cụng xỏc nh d lng pyrethroid trong 25 mu chố D lng ca cyfluthrin, -cyhalothrin, cypermethrin, dicofol, fenpropathrin, femvalerate, fluvalinate and tetramethrin trong cỏc mu khong 1,18 3071,29àg/g [25] Phng phỏp sc ký vi detector... nh ng thi cỏc cht pyrethroid 17 Lun vn Thc S Nguyn Th Thm CHNG 2 I TNG V PHNG PHP NGHIấN CU 2.1 i tng, mc tiờu v ni dung nghiờn cu 2.1.1 i tng v mc tiờu nghiờn cu Rau l thnh phn khụng th thiu trong ba n ca ngi Vit Nam Sn xut rau nc ta trong thi gian qua ó cú nhng bc tin ỏng k v nng sut v cht lng Nhiu vựng sn xut rau chuyờn canh, tp trung ó c hỡnh thnh, gúp phn vo vic gii quyt nhu cu trong nc cng nh... Tuy nhiờn, din tớch sn xut rau thc hin theo tiờu chớ rau an ton vn cũn khỏ khiờm tn (ch chim khong 10%) a phn cỏc vựng sn xut rau chuyờn canh hin nay u qun lý sn xut theo kinh nghim Thuc bo v thc vt (BVTV) l mt bin phỏp c tng cng cho vic thõm canh rau Hin nay, nhiu ngi dõn ó lm dng thuc BVTV lm cho d lng thuc trong nhiu mu rau vt gii hn cho phộp hng chc ln; nht l cỏc loi rau n lỏ nh ci ngt, ci b xanh,... thit b sc ký khớ: Hỡnh 2.1: Mụ hỡnh thit b sc ký khớ thụng thng 22 Lun vn Thc S Nguyn Th Thm 2.2.2.4 Mt s i lng dựng trong sc ký khớ Hỡnh 2.2: Sc ký ca 2 cu t 1 v 2 Mt s thụng s c mụ t trờn hỡnh 2: tM (thi gian cht): l thi gian cn thit khớ mang i qua ct tỏch ca h sc ký khớ tR (thi gian lu) = tR + tM: l thi gian c tớnh t lỳc bt u bm mu vo u ct n khi pic t giỏ tr cc i Trờn cựng mt iu kin sc ký ó chn... phõn hy nhit > 1900C Nú hu nh khụng tan trong nc (5,5.10-3 ppm), tan tt trong dung mụi hu c nh hexan, xylene Bn trong mụi trng acid, thy phõn trong mụi trng kim, thuc nhúm c III [27] Cụng thc phõn t: C21H20Cl2O3 M = 391,29g/mol tnc = 63- 65C ts = 220C Permethrin l mt húa cht dit cụn trựng thụng dng, sinh vt ký sinh Húa cht ny thuc gia ỡnh cỏc húa cht tng hp pyrethroid v cú chc nng nh l mt cht gõy c... ti 44% mu rau cú d lng thuc bo v thc vt, trong ú 4% cú hot cht c vt gii hn cho phộp Kim tra 35 mu rau ti cỏc tnh phớa Nam, Cc bo v thc vt phỏt hin ti 54% mu cú d lng thuc bo v thc vt, trong ú 8,6% mu c phỏt hin cú hm lng thuc bo v thc vt kh nng gõy c cho ngi s dng [5] Theo thụng tin t Cc trng Cc Bo v thc vt (BVTV) Nguyn Xuõn Hng, trong thỏng 10/2012, Cc BVTV ó ch o cỏc n v tin hnh ly 50 mu rau sng (x... sn, trong hn 500 mu rau qu m Cc kim tra thỡ cú trờn 6% nhim thuc BVTV b cm s dng [3] Trong khon thi gian t thỏng 12/2011 n 11/2012, Trung tõm Ky thuõ t o lng Th nghiờ m Quang Binh a tiờ n hanh iờ u tra 5 , kho sỏt tỡnh hỡnh sn Lun vn Thc S Nguyn Th Thm xuõ t, tiờu thu va lõ y 360 mu rau cỏc loi ti 08 ch u mi v 09 vựng trng rau trờn a bn tnh Qung Bỡnh ó phỏt hin: 169 mu cũn tn d thuc BVTV Vựng trng rau. .. NN&PTNT) cụng b kt qu kim tra 25 mu rau ti cỏc tnh phớa Bc, cú ti 44% mu rau cú d lng thuc bo v thc vt, trong ú 4% cú hot cht c hi vt quỏ gii hn cho phộp [12] Thụng tin t hi tho Qun lý an ton thc phm i vi sn xut v kinh doanh rau qu quy mụ nh do Vin Chớnh sỏch v Chin lc phỏt trin nụng nghip nụng thụn t chc ngy 19/12/2012 : trong cuc kho sỏt ti 8 tnh cho thy, cú n 51,24% mu rau phỏt hin tn d lng thuc bo v... ng c thc phm Do ú, i tng nghiờn cu ca chỳng tụi l mt s rau i din cho cỏc rau c trng ph bin Vit Nam, bao gm: ci bp, ci xanh, ci ngt, rau mng ti, rau mung, u , c chua Mc tiờu ca ti l nghiờn cu phng phỏp xỏc nh ng thi cỏc hot cht pyrethroid trong rau bng phng phỏp sc ký khớ kt hp vi detector bt in t (GC- ECD) 2.1.2 Ni dung nghiờn cu t c mc tiờu ra, cn nghiờn cu mt cỏch h thng cỏc vn sau: 18 Lun vn