BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (1)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT & THCS NGUYỄN TẤT THÀNH – QUẬN CẦU GIẤY ************** ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP TRƯỜNG LẦN THỨ SÁU (NĂM HỌC 2016 - 2017) Tên đề tài: : NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM THUỐC TRỪ SÂU Lĩnh vực: Hóa học Hà Nội, tháng 10 năm 2016 MỤC LỤC : PHẦN I : LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI … trang PHẦN II : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU … trang PHẦN III : QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ 3.1 Các nghiên cứu thực nghiệm 3.1.1 Cách chế tạo thuốc trừ sâu … trang 3.1.2 Xác định hoạt tính, hoạt chất … trang 3.1.3 Thử nghiệm phòng … trang 3.1.4 Thử nghiệm diện hẹp nhà lưới … trang 3.2 Các kết thu 3.2.1 Kết phổ hồng ngoại sản phẩm: … trang 10 3.2.2 Kết phân tích thành phần dư lượng dịch chiết … trang 11 3.2.3 Thử hiệu lực dịch chiết phòng thí nghiệm … trang 13 3.2.4: Hiệu lực dịch chiết ngồi nhà lưới … trang 15 3.2.5: Phân tích dư lượng sau xử lý … trang 15 3.2.6: Một số hình ảnh thực nghiệm trang 15 3.3 Các nội dung dự kiến nghiên cứu thời gian tới… trang 18 3.4 Kết luận … trang 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO … trang 19 PHẦN LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Từ lâu loài người bắt đầu sử dụng thuốc trừ sâu để bảo vệ mùa màng nhằm đảm bảo cho suất, sản lượng trồng Các loại thuốc trừ sâu, chống côn trùng gây hại thường sử dụng trước có nguồn gốc hóa học: 666 (1,2,3,4,5,6 hexaclo xyclohexan), DDT(diclo diphenyl tricloetan), Vofatox (methyl parathion)… Các thuốc trừ sâu có hiệu lớn việc diệt côn trùng gây hại, đảm bảo suất trồng chất độc khó phân hủy, đặc biệt mơi trường đất Những thuốc bảo vệ thực vật gây nhiều bệnh tật cho người vật nuôi, phá hủy nặng nề hệ sinh thái, tích tụ chuỗi thức ăn, gây hại cho nhiều lồi sinh vật có lợi khác ếch, nhái, tơm, cá, chim chóc… Các loại thuốc trừ sâu sử dụng cách phun bay bên khu vực dự định sử dụng rơi xuống khu vực thiên nhiên hoang dã, đặc biệt phun từ máy bay Một số loại thuốc trừ sâu bị cấm thực tế chúng loại chất độc dai đẳng có hiệu ứng khơng mong muốn lên lồi thú vật hay người Vì nhà khoa học phát minh loại thuốc trừ sâu làm giảm độc hại tới môi trường loại thuốc trừ sâu có khả phân hủy sinh học như: Dipterex (Cacbamat) , Neonicotinoit, Tuy nhiên loại thuốc bảo vệ thực vật chất độc hại, gây nhiễm mơi trường Ví dụ báo cáo Bộ thủy sản ảnh hưởng Dipterex với loại thủy sản có kết luận: Dipterex độc cho người động vật, gây nhức đầu, nơn mửa, tiêu chảy dẫn tới bệnh trầm cảm, ác mộng… Một hướng nghiên cứu quan tâm sử dụng chất có nguồn gốc thực vật, khơng độc hại độc hại tới người mơi trường ớt, tỏi, cà chua, nem Hạt cam hướng nghiên cứu số nhóm nhà khoa học nghiên cứu gần để chế tạo thuốc trừ sâu hữu độc hại Hạt cam phế thải nơng nghiệp lượng hạt cam vứt hàng năm không nhỏ, với ưu điểm dễ kiếm, rẻ tiền việc tận dụng nguồn phế thải giải tốn mơi trường mà cịn tốn kinh tế Khó khăn việc ứng dụng nguồn hạt cam cịn nhỏ lẻ, khơng nhiều để tạo quy mô sản xuất lớn bước phát triển chung nông nghiệp, việc sản xuất lớn với quy mô tập trung để sản xuất sản phẩm đóng chai việc thu gom chúng dễ dàng đặc biệt với nước ta vùng trồng cam tiếng Cao Phong – Hịa Bình, Bắc Quang – Hà Giang, Xã Đồi, Vinh – Nghệ An… Với mục đích giảm thiểu tối đa tác hại thuốc trừ sâu tới môi trường, sức khỏe người hay vấn đề sâu bệnh kháng thuốc, nhóm nghiên cứu chúng em có ý tưởng chế tạo thuốc trừ sâu hữu không độc hại với môi trường người từ phế thải nơng nghiệp: hạt cam Chúng em hi vọng giải vấn đề ô nhiễm tác động việc tồn dư chất bảo vệ thực vật thực phẩm thuốc trừ sâu độc hại gây PHẦN TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Thuốc trừ sâu loại chất sử dụng để chống côn trùng Chúng bao gồm thuốc diệt trứng thuốc diệt ấu trùng để diệt trứng ấu trùngcủa côn trùng Các loại thuốc trừ sâu sử dụng nông nghiệp, y tế, cơng nghiệp gia đình Việc sử dụng thuốc trừ sâu cho yếu tố dẫn tới gia tăng sản lượng nông nghiệp kỷ 20 Gần tất loại thuốc trừ sâu có nguy làm thay đổi lớn hệ sinh thái; nhiều loại thuốc trừ sâu độc hại với người; loại khác tích tụ lại chuỗi thức ăn Nhận thức tác hại khôn lường loại thuốc trừ sâu này, nhiều người tìm đến loại thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ thực vật với tính khơng gây nhiễm moi trường không ảnh hưởng đến sức khỏe người Những cách điều chế thuốc trừ sâu tự nhiên có giá rẻ, dễ tìm: thứ ta tìm thấy chúng nhà bếp khu vườn xung quanh bạn Một số phương pháp thử nghiệm như: Tỏi, ớt, hành tây: Cho tất nguyên liệu vào máy xay (hoặc máy nghiền thức ăn) với 01 nước, xay nhuyễn Đổ 01 tô thêm vào 01 gallon (tương đương với 3.78 lít) nước nóng (ko phải nước sôi) để ngâm lắng 24 tiếng đồng hồ Sau lọc bỏ xác (tỏi, ớt, ) thu dung dịch, sử dụng phun trực tiếp lên trồng • Lá cà chua: Nghiền nát cà chua ngâm nước vài ngày Sau lọc bỏ xác lá, lấy phần dung dịch Xịt phun lá: trị châu chấu bọ phấn trắng (nhưng cà chua có độc, cẩn thận sử dụng, cách ly sau phun rửa rau trước ăn) • Tỏi: Đun sơi 1/2 lít nước, ném vào vài tép tỏi đập dập Đậy nắp, để nguội Sau lọc bỏ xác tỏi, lấy dung dịch thu phun xịt Hoặc dùng tỏi phơi khơ (hoặc bột tỏi), tán nhuyễn pha với nước • Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu cho thấy ưu điểm vượt trội kết kết luận cụ thể phương pháp trừ sâu Nghiên cứu chúng em có điểm sau: nghệp ( hạt  Dịch chiết hạt cam chứa glyxerol kết hợp với cồn tuyệt đối Với dịch chiết ta thu phần ưa nước phần không ưa nước hạt cam  Sử dụng phế phẩm hạt cam để nghiên cứu tạo dịng thuốc trừ sâu khơng độc hại, phân hủy nhanh có lợi ích lớn cho nơng nghiệp  Phương pháp chế tạo đơn giản, khơng phức tạp làm nơi kể thiết bị chun dụng PHẦN 3: Q TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ 3.1 Các nghiên cứu thực nghiệm 3.1.1 Cách chế tạo thuốc trừ sâu: - Bước 1: Thu thập hạt cam, chanh từ quán nước, từ phế phẩm gia đình Hình 1: Hạt cam cam tươi - Bước 2: Rửa sạch, phơi khơ - Bước 3: Có phương án : Phương án 1: Sấy khơ 80 độ C, bóc vỏ, nghiền vụn ngâm cồn tuyệt tỉ lệ 200g hạt cam tươi lít cồn tuyệt đối glyxerol với tỷ lệ 1:1 • Phương án 2: Nghiền trực tiếp hạt cam tươi bóc vỏ, ngâm vào cồn tuyệt tỉ lệ 200g hạt cam tươi lít cồn glyxerol tỷ lệ 1:1 • Hình 2: Thu hạt cam tươi, bóc vỏ, chuẩn bị mẫu nghiên cứu - Bước 4: Lọc giấy lọc, thu dung dịch 3.1.2 Xác định hoạt tính, hoạt chất: - Dịch chiết sau thu được đem thử nghiệm hoạt chất, hoạt tính phổ hồng ngoại, sắc ký khí khổi phổ phịng phân tích 3.1.3 Thử nghiệm phịng: -Đối tượng khảo nghiệm: Sâu tơ (Plutella xylostella) Sâu khoang (Spodoptera litura) - Phương pháp bố trí Sâu khoang tuổi lớn nhộng sâu tơ thu ruộng bắp cải Đơng Anh- Hà Nội Sau ni phịng cho vũ hóa - đẻ trứng tiếp tục ni đến hệ F2 sâu tuổi tiến hành thí nghiệm Sâu tuổi thả đồng 20 con/lần nhắc lại hộp petri thủy tinh có đường kính 9,5cm Thức ăn sâu tơ cải thức ăn sâu khoang thầu dầu Mỗi công thức nhắc lại lần - Các công thức khảo nghiệm Bảng 1: Các công thức khảo nghiệm phịng thí nghiệm TT Cơng thức thí nghiệm Dịch chiết hạt cam Dịch chiết hạt cam Dịch chiết hạt cam Trutat 0.32 EC (thuốc so sánh) Đối chứng - Phương pháp xử lý thuốc + Sử dụng tháp phun (Potter spray tower) để xử lý hai mặt với lượng hỗn hợp nước thuốc ml/ mặt Hình 3: Tháp phun Potter spray tower - Chỉ tiêu phương pháp đánh giá + Đếm số sâu sống sau phun thuốc 1, 2, ngày + Hiệu lực thuốc hiệu đính công thức Abbott HL% = (1-) x 100 Trong đó: nTa: số sâu sống xử lý sau rải thuốc nCa: số sâu sống ô đối chứng sau rải thuốc 3.1.4 Thử nghiệm diện hẹp nhà lưới - Bố trí ngẫu nhiên đầy đủ + Diện tích khảo nghiệm: 10,5 m2 (3,5 x m); + Số lần nhắc lại: lần - Công thức khảo nghiệm: Bảng 2: Các công thức khảo nghiệm diện hẹp nhà lưới TT Dịch chiết hạt cam Dịch chiết hạt cam Trutat 0.35EC Đối chứng - Chỉ tiêu: + Mật độ sâu tơ trước xử lý lần 1, 2, ngày sau lần xử lý + Hiệu lực thuốc với sâu tơ hiệu đính công thức Henderson - Tilton HL% = (1- ) x 100 Trong đó: nCb : số sâu sống đối chứng trước phun nCa : số sâu sống ô đối chứng sau phun nTb : số sâu sống ô xử lý trước phun thuốc nTa : số sâu sống ô xử lý sau phun thuốc + Đánh giá ảnh hưởng thuốc với bắp cải 1, 2, ngày sau lần xử lý - Phương pháp: + Đếm số lượng sâu sống 20 cây/lần nhắc, chia thành điểm theo đường chéo góc, điểm 3.2 Các kết thu được: 3.2.1 Kết phổ hồng ngoại sản phẩm: 10 84 1159.24 82 74 1634.84 435.26 2361.62 %T 76 1742.15 78 1385.19 80 2924.31 2854.66 72 70 68 3432.03 66 64 4000 3000 2000 Wavenumbers (cm-1) 1000 Hình 4:Phổ hồng ngoại sản phẩm dịch chiết hạt cam sấy 931.15 72 68 67 1717.54 66 65 64 1183.97 63 2925.99 62 61 60 59 4000 3412.11 %T 69 1118.56 1452.64 1420.76 70 1324.60 1285.65 71 3000 2000 Wavenumbers (cm-1) 11 1000 441.99 73 704.42 828.06 74 664.53 75 541.88 76 Hình 5:Phổ hồng ngoại sản phẩm dịch chiết hạt cam chưa sấy Kết phổ hồng ngoại cho thấy, khơng có khác nhiều dịch chiết hạt sấy chưa sấy khơ, nhiên có số peak có xuất dịch chiết chưa sấy mà khơng thấy có xuất dịch chiết hạt cam sấy Điều chứng tỏ sấy hạt, số hoạt chất bị trình sấy sản phẩm Kết hợp với việc thử nghiệm phịng thí nghiệm thấy hiệu lực trừ sâu dịch chiết hạt cam sấy nên không sấy hạt cam trước ngâm chiết 3.2.2 Kết phân tích thành phần dư lượng dịch chiết Kết phân tích cho thấy có ba peak xuất thực phân tích dịch chiết sắc ký khối phổ (GC/MS) hình Hình 6: Các peak xuất q trình phân tích dịch chiết hạt cam GC/MS 12 Hình 7: Kết qủa tìm kiếm thư viện peak số hoạt chất thứ etylbenzoat (C H O , phân tử lượng 150) 10 Hình 8: Kết tìm kiếm thư viện peak số hoạt chất thứ hai Hexadecanamide (C H NO, phân tử lượng 255) 16 33 13 Hình 9: Kết tìm kiếm thư viện peak số hoạt chất thứ hai tetradecanamide (C H NO, phân tử lượng 277) 14 29 Kết đo sắc kí khối phổ GC/MS cho thấy ba hoạt chất tìm kiếm ngân hàng khối lượng chất bảo vệ thực vật Viện Bảo Vệ Thực Vật Việt Nam Có thể ba hoạt chất thành phần gây độc cho sâu làm sâu chết 3.2.3 Thử hiệu lực dịch chiết phịng thí nghiệm Kết thử hiệu lực dịch chiết phịng thí nghiệm cho thấy bảng Bảng 3: Hiệu lực dịch chiết từ hạt cam trừ sâu tơ hại bắp cải (Phòng TN Viện Bảo vệ thực vật, 2016) TT Công thức Dịch chiết hạt cam Dịch chiết hạt cam Dịch chiết hạt cam Trutat 0.32EC 14 Đối chứng Ghi chú: Các chữ khác đứng đằng sau chữ số sai khác đáng tin cậy 95% Từ kết bảng cho thấy: Dịch chiết từ hạt cam nồng độ 2%; 3% 5% có hiệu trừ sâu tơ hại bắp cải rõ rệt Hiệu so sánh với việc sử dụng thuốc Trutat 0.32 EC loại thuốc trừ sâu sinh học sử dụng rộng rãi lấy dịch chiết tương tự từ nem thấy hiệu tương tự Bảng 4: Hiệu lực dịch chiết từ hạt cam trừ sâu khoang hại rau (Phòng TN Viện Bảo vệ thực vật, 2016) TT Công thức Dịch chiết hạt cam Dịch chiết hạt cam Dịch chiết hạt cam Trutat 0.32EC Đối chứng Ghi chú: Các chữ khác đứng đằng sau chữ số sai khác đáng tin cậy 95% Với thí nghiệm phòng, chế phẩm dịch chiết từ hạt cam nồng độ 2%; 3% 5% có hiệu lực trừ sâu khoang hại rau rõ rệt Tương tự vậy, so sánh với dịch chiết nem sử dụng rộng rãi với tên thuốc Trutat 0.32 EC thấy có hiệu tốt 15 3.2.4: Hiệu lực dịch chiết nhà lưới Bảng 5: Hiệu lực dịch chiết từ hạt cam trừ sâu (Phòng TN Viện Bảo vệ thực vật, 2016) TT Công thức Dịch chiết hạt ca Dịch chiết hạt ca Trutat 0.35 EC 3.2.5: Phân tích dư lượng sau xử lý: Kết phân tích dư lượng sau thử thuốc không phát dư lượng sau 1,3 ngày sau xử lý liều lượng 1,2 % Một số ảnh thử nghiệm thu gom hạt cam Thu gom hạt cam, chế tạo mẫu ngâm tươi hạt cam 16 Luống rau nhiều sâu trước phun thuốc Hình ảnh phun thuốc trừ sâu luống rau 17 Hình ảnh vạch nhìn thấy sâu chết sau phun thuốc 18 Hình ảnh luống rau tương tự sau thời gian phun thuốc khơng cịn sâu 19 3.3 Các nội dung hướng nghiên cứu thời gian tới  Nghiên cứu chế gây độc hoạt chất có mặt hạt cam với trùng sâu bệnh  Nghiên cứu thêm khả tác động thuốc trừ sâu lồi trùng, động vật khác 3.4 Kết luận • Hồn tồn chế tạo thuốc trừ sâu hữu khơng độc với người môi trường từ phế thải nơng nghiệp- hạt cam • Vật liệu sau chế tạo có ưu điểm:  Diệt sâu bệnh tốt, tốc độ diệt sâu nhanh, xua đuổi sâu bệnh, côn trùng giúp phát triển thuận lợi  Lượng tàn dư thuốc khơng cịn, khơng có mùi  Dễ dàng chế tạo sử dụng, giá thành rẻ  Thân thiện với người mơi trường Tài liệu tham khảo Giáo trình sử dụng thuốc bảo vệ Thực vật, Chủ biên PGS.TS Nguyễn Trần Oánh, NXB Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Hội- 2007 Trần Quang Hùng, Thuốc bảo vệ Thực vật, NXB Nông Nghiệp Việt Nam- 2009 Đào Văn Hồng, Kỹ thuật tổng hợp hóa chất bảo vệ thực vật, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội- 1999 Tủ sách khuyến nông, Sử dụng thuốc diệt côn trùng bảo vệ môi trường, NXB Hồng Đức- 2003 Nguyễn Mạnh Chinh, Mai Văn Quyền, Nguyễn Đăng Nghĩa, Thuốc bảo vệ Thực vật, NXB Nông Nghiệp- 2005 20 Nguyễn Văn Tuất, Lê Văn Thuyết, Sản xuất, chế biến sử dụng thuốc bảo vệ Thực vật thảo mộc sinh học, NXB Nông Nghiệp2001 Bộ Nông Nghiệp phát triển Nông thôn Việt Nam, danh mục thuốc bảo vệ Thực vật phép, hạn chế cấm sử dụng Việt Nam, NXB Nông Nghiệp- 2001 Etylbenzoat, Hexadecanamit, Tetradecanamit 21 ...MỤC LỤC : PHẦN I : LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI … trang PHẦN II : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU … trang PHẦN III : QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ 3.1 Các nghiên cứu thực nghiệm 3.1.1 Cách chế tạo... khơng độc hại độc hại tới người môi trường ớt, tỏi, cà chua, nem Hạt cam hướng nghiên cứu số nhóm nhà khoa học nghiên cứu gần để chế tạo thuốc trừ sâu hữu độc hại Hạt cam phế thải nông nghiệp lượng... thuốc khơng cịn sâu 19 3.3 Các nội dung hướng nghiên cứu thời gian tới  Nghiên cứu chế gây độc hoạt chất có mặt hạt cam với trùng sâu bệnh  Nghiên cứu thêm khả tác động thuốc trừ sâu lồi trùng,