Đánh Giá Dư Lượng Thuốc Bảo Vệ Thực Vật Và Rủi Ro Tới Môi Trường

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐẶNG AN THẠCH ĐÁNH GIÁ DƯ LƯỢNG THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT VÀ RỦI RO TỚI MÔI TRƯỜNG TẠI ĐIỂM TỒN LƯU THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN NICOTEX THANH THÁI, HUYỆN CẨM THỦY, TỈNH THANH HĨA Chun ngành: Khoa học mơi trường Mã số: 60.44.03.01 Người hướng dẫn khoa học: TS Trịnh Quang Huy NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực, khách quan chưa dùng để bảo vệ lấy học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cám ơn, thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng Tác giả luận văn Đặng An Thạch i năm 2016 LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, tơi nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy cô giáo, giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Nhân dịp hồn thành luận văn, cho phép tơi bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến TS Trịnh Quang Huy tận tình hướng dẫn, dành nhiều cơng sức, thời gian tạo điều kiện cho suốt trình học tập thực đề tài Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Công nghệ môi trường, Khoa Môi trường - Học viện Nơng nghiệp Việt Nam tận tình giúp đỡ tơi trình học tập, thực đề tài hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo Viện Môi trường Nông nghiệp cho phép tham gia thực dự án: “Đánh giá trạng ô nhiễm môi trường Công ty CP Nicotex Thanh Thái” sử dụng phần kết để thực luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán làm việc Trung tâm Phân tích Chuyển giao công nghệ môi trường, Viện Môi trường nông nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành luận văn./ Hà Nội, ngày tháng Tác giả luận văn Đặng An Thạch ii năm 2016 MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii Trích yếu luận văn viii Thesis abstract ix Phần Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Giả thuyết khoa học 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Thời gian không gian nghiên cứu 1.5 Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.5.1 Ý nghĩa khoa học 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn Phần Tổng quan tài liệu 2.1 Tình trạng tồn lưu thuốc BVTV Việt Nam 2.1.1 Tồn lưu thuốc BVTV kho thuốc cũ 2.1.2 Tồn lưu thuốc BVTV hoạt động kinh doanh, sản xuất thuốc BVTV sử dụng nông nghiệp 2.2 Thuốc BVTV ảnh hưởng chúng đến người sinh vật 2.2.1 Thuốc trừ sâu 2.2.2 Thuốc trừ bệnh 17 2.2.3 Thuốc trừ cỏ 18 2.2.4 Ảnh hưởng thuốc BVTV đến sức khỏe người 19 2.3 Tổng quan đánh giá rủi ro môi trường 22 2.3.1 Một số khái niệm 22 2.3.2 Khái quát tình hình thực đánh giá rủi ro mơi trường 22 2.3.3 Quy trình đánh giá rủi ro môi trường 24 Phần Vật liệu phƣơng pháp nghiên cứu 27 3.1 Địa điểm nghiên cứu 27 3.2 Thời gian nghiên cứu 27 3.3 Đối tượng nghiên cứu 27 iii 3.4 3.4.1 3.4.2 Nội dung nghiên cứu 27 Điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 27 Hiện trạng tồn lưu thuốc BVTV đất, nước ngầm Công ty CP Nicotex Thanh Thái khu vực lân cận 27 3.4.3 Đánh giá rủi ro dư lượng thuốc BVTV tới môi trường khu vực nghiên cứu 27 3.5 Phương pháp nghiên cứu 27 3.5.1 Phương pháp khảo sát thực địa 27 3.5.2 Phương pháp thống kê liệu 28 3.5.3 Phương pháp điều tra, vấn 28 3.5.4 Phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu 28 3.5.5 Chỉ tiêu phương pháp phân tích 29 3.5.6 Phương pháp so sánh 30 3.5.7 Phương pháp tính tốn hệ số rủi ro 30 3.5.8 Xử lý số liệu 31 Phần Kết thảo luận 32 4.1 Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 32 4.1.1 Điều kiện tự nhiên 32 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội xung quanh Công ty CP Nicotex Thanh Thái 36 4.1.3 Lịch sử hoạt động điểm tồn lưu thuốc BVTV Công ty CP Nicotex Thanh Thái 37 4.2 Hiện trạng tồn lưu thuốc BVTV đất, nước ngầm Công ty CP Nicotex Thanh Thái 43 4.2.1 Hiện trạng tồn lưu thuốc BVTV đất 43 4.2.2 Hiện trạng tồn lưu thuốc BVTV nước ngầm 51 4.3 Đánh giá rủi ro dư lượng thuốc BVTV tới môi trường Công ty CP Nicotex Thanh Thái 53 4.3.1 Hệ số rủi ro điểm tồn lưu nhóm thuốc BVTV 54 4.3.2 Hệ số rủi ro tổng hợp điểm tồn lưu thuốc BVTV 57 4.3.3 Cảnh báo nguy ảnh hưởng đến người, sinh vật giải pháp phòng tránh 58 Phần Kết luận kiến nghị 60 5.1 Kết luận 60 5.2 Kiến nghị 61 Tài liệu tham khảo 62 Phụ lục 65 iv DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BVTV Bảo vệ thực vật CDI Chronic Daily Intake CP Cổ phần EPA Environmental Protection Agency IRIS Intergrated Risk Information System IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry LADD Life Average Daily Dose MEC Measured environmental concentration NN&PTNT Nông nghiệp phát triển nông thôn PNEC Predicted no-effect concentration RfD Reference Dose RQ Risk quotient SF Slope factor TN&MT Tài nguyên môi trường XLMT Xử lý môi trường UBND Ủy ban nhân dân v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Lượng thuốc BVTV nhập qua năm Bảng 2.2 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nước số hoạt chất thuộc nhóm Clo hữu Bảng 2.3 Độc tính số hoạt chất Clo hữu đến sinh vật Bảng 2.4 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nước số hoạt chất thuộc nhóm Lân hữu 11 Bảng 2.5 Độc tính số hoạt chất thuộc nhóm Lân hữu đến sinh vật 12 Bảng 2.6 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nước số hoạt chất thuộc nhóm Carbamate 13 Bảng 2.7 Độc tính số hoạt chất thuộc nhóm Carbamate đến sinh vật 13 Bảng 2.8 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nước số hoạt chất thuộc nhóm Pyrethroid 14 Bảng 2.9 Độc tính số hoạt chất thuộc nhóm Pyrethroid đến sinh vật 15 Bảng 2.10 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nước số hoạt chất thuộc nhóm Avermectin 16 Bảng 2.11 Độc tính số hoạt chất thuộc nhóm Avermectin đến sinh vật 17 Bảng 2.12 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nước số hoạt chất thuộc thuốc trừ cỏ 19 Bảng 2.13 Độc tính số hoạt chất thuộc nhóm thuốc trừ cỏ đến sinh vật 19 Bảng 2.14 Biểu lâm sàng triệu chứng nhiễm độc thuốc BVTV 21 Bảng 3.1 Phân cấp mức độ rủi ro tồn lưu thuốc BVTV tới môi trường 31 Bảng 4.1 Đặc tính lý, hóa hoạt chất BVTV phát 46 Bảng 4.2 Độc tính hoạt chất BVTV phát đến sức khỏe người 48 Bảng 4.4 Kết phân tích mẫu nước ngầm 52 Bảng 4.5 Những nhóm thuốc BVTV có mức độ rủi ro cao điểm tồn lưu 57 vi DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Sơ đồ lấy mẫu đất, nước ngầm Công ty CP Nicotex Thanh Thái khu vực lân cận 29 Hình 4.1 Mặt cắt Tây - Đông 35 Hình 4.2 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ gia cơng sang chai, đóng gói 38 Hình 4.3 Tỷ lệ % nhóm thuốc BVTV sử dụng năm 2013 .40 Hình 4.4 Tỷ lệ % nhóm thuốc có sản phẩm thương mại tính đến năm 2013 40 Hình 4.5 Số lượng hoạt chất BVTV phát điểm tồn lưu thuốc BVTV 44 Hình 4.6 Tần suất xuất nhóm thuốc BVTV mẫu đất phát dư lượng thuốc BVTV (Đơn vị: %) 45 Hình 4.7 Tần suất vượt ngưỡng hoạt chất BVTV điểm tồn lưu .49 Hình 4.8 Khoanh vùng khu vực tồn dư thuốc BVTV Công ty CP Nicotex Thanh Thái 53 Hình 4.9 Hệ số RQ nhóm thuốc BVTV vị trí hố chơn sau xưởng sản xuất 54 Hình 4.10 Hệ số RQ nhóm thuốc BVTV vị trí xưởng sản xuất 55 Hình 4.11 Hệ số RQ nhóm thuốc BVTV vị trí bể gia nhiệt 55 Hình 4.12 Hệ số RQ nhóm thuốc BVTV vị trí nhà kho chứa nguyên liệu dung môi 56 Hình 4.13 Hệ số RQ nhóm thuốc BVTV vị trí hố chơn phía Nam nhà XLMT 56 Hình 4.14 Hệ số rủi ro RQ tổng hợp điểm tồn lưu thuốc BVTV 57 vii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tóm tắt: Năm 2013, Cơng ty CP Nicotex Thanh Thái đóng địa bàn tỉnh Thanh Hóa bị phát chôn lấp trái phép chất thải nhiễm thuốc BVTV Hiện nay, Công ty tạm dừng hoạt động để tiến hành xử lý ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, hố chôn lấp sau xử lý chưa hồn thổ số điểm nghi ngờ tồn lưu thuốc BVTV Công ty CP Nicotex Thanh Thái, rủi ro tồn lưu thuốc BVTV đến môi trường nguy ảnh hưởng đến người, sinh vật xảy Kết đánh giá dư lượng thuốc BVTV cho thấy, phát 10 hoạt chất BVTV hố chôn lấp khu vực sản xuất Công ty CP Nicotex Thanh Thái, hầu hết vượt ngưỡng giới hạn cho phép mơi trường đất Bên cạnh đó, kết đánh giá rủi ro tồn lưu thuốc BVTV cho thấy, mức độ rủi ro tới mơi trường vị trí bể gia nhiệt mức cao Tuy nhiên, vị trí khu xưởng sản xuất nhà kho chứa nguyên liệu dung mơi khu vực có nguy cao ảnh hưởng đến người sinh vật Từ khóa: Cơng ty CP Nicotex Thanh Thái, chơn lấp trái phép, đánh giá dư lượng thuốc BVTV, đánh giá rủi ro môi trường viii THESIS ABSTRACT Abstract: The Nicotex Thanh Thai JSC in Thanh Hoa province was detected to bury illegaly pesticides wastes in 2013 Now, Nicotex Thanh Thái JSC has paused operations to tackle environmental pollution However, the pits after being talked was not filled up by clean soil and some sites still suspected residual pesticides in Nicotex Thanh Thai JSC, the risk of residual pesticides to environment and the risk of effects of pesticides to human and biological can occur The results of pesticides residue assessment showed that detected 10 pesticides in pits and manufacture sites in Nicotex Thanh Thai JSC, most of them exceeded maximum residue limits in soil Besides, the results of risk assessment of residual pesticides showed that risk level to environment at the tank heating was highest However, the pesticide plant and the warehouse were high risk area to affect to human and biological Keywords: Nicotex Thanh Thai JSC, bury illegaly, pesticides residue assessment, environmental risk assessment ix Theo số liệu thống kê Ủy ban thường vụ Quốc hội (2013), nước có 93 cơng ty sản xuất, gia cơng, sang chai, đóng gói thuốc BVTV Trong đó, có cơng ty sản xuất hoạt chất thuốc BVTV, lại gia cơng, sang chai, đóng gói thuốc BVTV Phần lớn công ty nằm khu công nghiệp tập trung tỉnh thành phố phía Nam, nguyên liệu sản xuất nhập trực tiếp từ nước ngồi Bên cạnh cơng ty kinh doanh thuốc BVTV tuân thủ pháp luật bảo vệ môi trường, nhiều cơng ty vi phạm khơng báo cáo việc đánh giá tác động mơi trường có hệ thống xử lý chất thải, nước thải không sử dụng Quy trình hoạt động sản xuất vận hành máy móc, vệ sinh dụng cụ, trang thiết bị sản xuất thuốc BVTV phát tán vào môi trường nhiều chất thải nguy hại nhiều công ty lại thiếu ý thức đầu tư hệ thống xử lý, gây ảnh hưởng trực tiếp đến cộng đồng môi trường xung quanh Một nguyên nhân việc gia tăng tồn lưu thuốc BVTV mơi trường trình độ hiểu biết người dân đặc điểm, cách sử dụng thuốc BVTV thấp nên việc lạm dụng thuốc BVTV sản xuất nơng nghiệp mức cao Việc sử dụng thuốc BVTV có khác vùng nước có khác tập quán canh tác diện tích đất trồng Trong đó, đồng sơng Cửu Long có lượng thuốc BVTV sử dụng cao hẳn vùng khác, trung bình số lần phun thuốc trừ sâu khu vực 5,3 lần/vụ cao so với đồng sông Hồng 1,0 lần/vụ (Phạm Văn Toàn, 2013) Ý thức, trách nhiệm người sử dụng thuốc BVTV kém, quan tâm đến hiệu kinh tế cá nhân mà không quan tâm đến việc bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng Người dân sử dụng thuốc không kỹ thuật, nồng độ, liều lượng chiếm đến 70,8 % tổng số vi phạm sử dụng thuốc BVTV Chỉ lượng nhỏ thuốc BVTV trồng hấp thu, phần lại rơi xuống đất, rửa trơi thấm xuống tầng nước ngầm (Ủy ban thường vụ Quốc hội, 2013) Tình trạng người dân sau sử dụng xong vỏ chai, bao bì đựng thuốc BVTV xả thẳng xuống kênh, rạch hay vứt bừa bãi bờ diễn phổ biến Với lượng thuốc BVTV sót lại bao bì, nguy rò rỉ môi trường đất, nước lớn Do đó, với tỉnh có sản xuất nơng nghiệp chủ yếu tỉnh đồng sông Cửu Long số lượng bao bì thuốc BVTV bị bỏ lại đồng ruộng năm lớn Bên cạnh đó, người dân có thói quen rửa bình phun thuốc, dụng cụ pha chế sau sử dụng, hay đổ lượng thuốc dư kênh, rạch làm nhiễm nguồn nước ảnh hưởng đến động, thực vật thủy sinh (K.V, 2015) 2.2 THUỐC BVTV VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN CON NGƢỜI VÀ SINH VẬT Thuốc BVTV chất hỗn hợp chất chế phẩm vi sinh vật có tác dụng phòng ngừa, ngăn chặn, xua đuổi, dẫn dụ, tiêu diệt kiểm soát sinh vật gây hại thực vật điều hòa sinh trưởng thực vật côn trùng; bảo quản thực vật, tăng độ an toàn hiệu sử dụng thuốc (Quốc hội, 2013) FAO (2005) định nghĩa thuốc BVTV sau: “Bất kỳ chất hỗn hợp chất để ngăn ngừa, tiêu diệt kiểm soát loại sâu (bao gồm mối liên quan đến bệnh cho người động vật), loài thực vật động vật gây ảnh hưởng có hại khác trình, sản xuất, chế biến, vận chuyển, lưu trữ tiếp thị thực phẩm, mặt hàng nông nghiệp, gỗ sản phẩm gỗ, thức ăn chăn ni chất dùng để kiểm sốt trùng, nhện lồi gây hại khác thể động vật” Thuật ngữ bao gồm chất sử dụng chất điều hòa sinh trưởng, chất hút ẩm, chất làm rụng lá, chất làm khô cây, sử dụng cho trồng trước sau thu hoạch để bảo vệ hàng hóa hư hỏng trình bảo quản vận chuyển chế phẩm có tác dụng xua đuổi hay thu hút loài sinh vật gây hại tài nguyên thực vật đến để tiêu diệt Thuốc BVTV phân loại theo nhiều cách khác nhau, phân loại theo mục đích sử dụng, phân loại theo nguồn gốc sản xuất cấu trúc hóa học hay phân loại theo độ độc Trong khuôn khổ luận văn này, để cập đến cách phân loại thuốc BVTV theo mục đích sử dụng, bao gồm nhóm sau: nhóm thuốc trừ sâu, nhóm thuốc trừ bệnh nhóm thuốc trừ cỏ 2.2.1 Thuốc trừ sâu Thuốc trừ sâu gồm chất hay hỗn hợp chất có nguồn gốc hóa học, thảo mộc, sinh học có tác dụng loại trừ, tiêu diệt, xua đuổi hay di chuyển loại trùng có mặt mơi trường Chúng dùng để diệt trừ ngăn ngừa tác hại côn trùng đến trồng, rừng, nông lâm sản người Các thuốc trừ sâu phổ tác động hẹp mang tính chọn lọc, gây hại đến trùng có ích thiên địch; thuốc trừ sâu phổ rộng diệt nhiều lồi sâu hại khác Thuốc trừ sâu có hiệu lực kéo dài tồn dư lâu môi trường, ngược lại, thuốc trừ sâu có hiệu lực ngắn dễ bị phân hủy mơi trường Nhiều loại thuốc có độ độc cao với động vật máu nóng mơi trường nhiều loại thuốc lại an toàn (Nguyễn Trần Oánh cs., 2007) Căn vào nguồn gốc, thuốc trừ sâu chia thành nhiều nhóm, bao gồm số nhóm Clo hữu cơ, Lân hữu cơ, Carbamate, Pyrethroid nhóm thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học 2.2.1.1 Nhóm thuốc trừ sâu Clo hữu a) Đặc điểm Trong công thức hóa học có chứa ngun tố Clo Ví dụ: Aldrin có cơng thức hóa học C12H8Cl6 Tác động đến sâu hại đường tiếp xúc vị độc, số có tác dụng thấm sâu xơng Các thuốc trừ sâu Clo hữu chất độc tế bào thần kinh, chúng làm tê liệt dẫn truyền xung động điện sợi trục thần kinh ngoại biên thông qua phản ứng liên kết với màng sợi trục hình thành phức chất với màng sợi trục Ngồi hợp chất Clo ức chế hoạt động men ATPaza số men khác Có tính hóa học bền nên tồn dư lâu môi trường, gây ô nhiễm môi trường Hiện nay, hầu hết thuốc trừ sâu nhóm Clo hữu bị cấm sử dụng Việt Nam Bảng 2.2 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nƣớc số hoạt chất thuộc nhóm Clo hữu Hoạt chất DT50 đất (ngày) Tính tan nƣớc (mg/l 25oC) DDT Aldrin Dieldrin 6200 355 2000 0,0055 0,017 0,17 Endrin 4300 0,23 Nguồn: Julia E.Norman et al (2012) b) Cơ chế gây độc Thuốc trừ sâu Clo hữu chia thành nhóm nhỏ với chế gây độc sau: + Diphenyl aliphaitic (DDT hợp chất tương tự DDT): giảm khả vận chuyển ion K+ màng tế bào; thay đổi cường độ dòng Na+, ức chế hoạt động men ATPase, men vận chuyển ion Na+ hệ thần kinh kìm hãm khả giữ ion Ca++ calmodium, làm tang hàm lượng ion Ca++ tự do, hậu dẫn truyền thần kinh tăng lên + HexacyClohexan (666): thể côn trùng, 666 phá hủy hạch thần kinh, làm tăng lượng axetylcholin huyết dịch, ảnh hưởng xấu đến chức hệ thần kinh trung ương + XyClodien (Aldrin, Dieldrin,…): thuốc nhóm tác động đến hệ thần kinh trung ương theo chế triệt tiêu GABA kìm hãm vận chuyển Ca++ Mg++ qua màng tế bào Hậu quả, làm tăng hàm lượng Ca++ tồn hệ thần kinh, kích thích mạnh đến hoạt động nơron thần kinh bên cạnh hoạt động mạnh hơn, dẫn đến tải c) Liều lượng gây độc sinh vật Các hoạt chất nhóm có độc độc trung bình đến độc động vật máu nóng, độc cá, nhiên lại an tồn trồng, chí kích thích sinh trưởng Một số hoạt chất thuộc nhóm Clo hữu DDT có khả tích lũy thể, gây độc mãn tính Bảng 2.3 Độc tính số hoạt chất Clo hữu đến sinh vật Hoạt chất DDT Aldrin Dieldrin Endrin LD50 chuột (mg/kg) 113 39 46 7,5 LD50 chim LC50 cá (mg/kg) (mg/l) 2240 6,6 0,0046 153 0,0012 5,6 0,00073 Nguồn: IUPAC (2007) 2.2.1.2 Nhóm thuốc trừ sâu Lân hữu a) Đặc điểm Thuốc trừ sâu Lân hữu nhóm thuốc trừ sâu lớn, đời sau nhóm Clo hữu Chúng dẫn xuất ester trung tính hay amid axit photphoric (mang gốc P-O) hay thiophosphoryl (P-S), thuộc 10 kiểu cấu trúc sau: Ví dụ: Chlorpyrifos có cơng thức hóa học C9H11Cl3NO3PS Các thuốc trừ sâu Lân hữu có phổ tác động rộng, ngồi tác dụng trừ sâu, nhiều thuốc nhóm đồng thời thuốc trừ nhện tuyến trùng Tác dụng thuốc đến côn trùng đường tiếp xúc, vị độc; số thuốc nhóm có tác dụng xơng hay nội hấp Khi nhiệt độ môi trường tăng cao, hiệu lực thuốc tăng lên Các thuốc trừ sâu Lân hữu có tính hóa học bền vững nên có thời gian hữu hiệu ngắn, khơng tích lũy lâu dài mơi trường (Nguyễn Trần Oánh cs., 2007) 10 Bảng 2.4 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nƣớc số hoạt chất thuộc nhóm Lân hữu Tính tan nƣớc (mg/l Hoạt chất DT50 đất (ngày) Chlorpyrifos ethyl 76 0,73 Dichlorvos 8000 Fenitrothion 18 1,8 Dimethoate 7,2 20000 25oC) Nguồn: Julia E.Norman et al (2012) b) Cơ chế gây độc Thuốc trừ sâu Lân hữu gây độc hầu hết với loại trùng, kìm hãm men cholinesteraza (ChE) cách phosphoryl hóa vị trí hoạt động men theo sơ đồ đây: ENZYM – OH + Z-P-(O)(OR)2 Cholinesterase ENZYM-O-P(O) (OR)2 + ZH Thuốc Lân hữu Kìm hãm men Acetylcholin (Ach) este acid acetic cholin, tổng hợp từ men ChE Trong thể sinh vật, acetylcholine làm nhiệm vụ dẫn truyền xung động thần kinh qua khe xinap đầu mút tế bào thần kinh Khi hết kích thích (xung động truyền xong), acetylcholine bị ChE thủy phân thành cholin muối acetat Các thuốc OP có tác dụng ức chế mạnh men ChE Khi có mặt hóa chất này, men ChE kết hợp để tạo thành phức, khơng thể làm nhiệm vụ phân giải acetylcholine Chất tích lũy lại với lượng lớn, gây kích thích thần kinh mức cho dây thần kinh tổn thương đứt đoạn Mức độ kìm hãm hoạt tính men ChE phụ thuộc vào phản ứng gốc khác có phân tử OP Kiểu cấu trúc P=S có khả liên kết men ChE yếu kiểu cấu trúc P=O, nên thuốc trừ sâu Lân hữu có kiểu cấu trúc photphat DiClorophos có hiệu lực khởi điểm cao kiểu cấu trúc Thiolo Malathion Các thuốc trừ sâu Lân hữu tác động đến hệ thần kinh, bao vây cung phản xạ, làm cho sinh vật bị ngộ độc 11 c) Liều lượng gây độc với sinh vật Các hoạt chất nhóm Lân hữu độc với động vật máu nóng (hầu hết thuộc nhóm độc II), độc cá ong mật, dễ gây hại loài ký sinh thiên địch sinh vật hoang dã, an toàn với thực vật Do có độ độc cao với sinh vật khơng phải đối tượng phòng trừ, đặc biệt với động vật có vú nên phạm vi sử dụng nhóm thuốc dần bị thu hẹp Bảng 2.5 Độc tính số hoạt chất thuộc nhóm Lân hữu đến sinh vật Hóa chất thuốc LD50 chuột (mg/kg) LD50 chim (mg/kg) LC50 cá (mg/l) Chlorpyrifos ethyl 2814 923 0,41 Dichlorvos 80 24 0,55 Fenitrothion 330 2,3 1,3 Dimethoate 245 10,5 30,2 Nguồn: IUPAC (2007) 2.2.1.3 Nhóm thuốc trừ sâu Carbamate a) Đặc điểm Thuốc trừ sâu Carbamate dẫn xuất acid cacbamic có tính độc trừ sâu Ví dụ: Fenobucarb có cơng thức hóa học C12H17NO2 Các loại thuốc thường khơng có tính độc vạn thuốc trừ sâu Lân hữu Nhiều hợp chất nhóm có hiệu lực cao với sâu hại khơng có tác dụng trừ nhện có tác dụng trừ số thuộc nhóm mà khơng trừ nhóm sâu khác Một số thuốc nhóm có tác dụng trừ tuyến trùng Hiệu lực thuốc với sâu hại ổn định, bị phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh (Nguyễn Trần Oánh cs., 2007) Các thuốc trừ sâu Carbamate thường không tồn lưu lâu nông sản môi trường sống 12 Bảng 2.6 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nƣớc số hoạt chất thuộc nhóm Carbamate Hoạt chất DT50 đất (ngày) Tính tan nƣớc (mg/l 25oC) Isoprocarb 11,5 270 Fenobucarb 18,5 420 Carbofuran 41 351 Methiocarb 64 30 Nguồn: Julia E.Norman et al (2012) b) Cơ chế gây độc Cơ chế tác động thuốc trừ sâu Carbamate tương tự thuốc trừ sâu lân hữu Chúng kìm hãm men cholinesteraza (ChE) cách cacbaryl hóa vị trí hoạt động tồn men Q trình cacbaryl hóa q trình thuận nghịch Nhưng liên kết thuốc trừ sâu Carbamate với ChE thường khơng bền, nên có trường hợp sâu hại phục hồi Các thuốc trừ sâu Lân hữu kết hợp với gốc hoạt động men, nên chúng có độ thủy phân mạnh, dễ gây độc cho côn trùng; ngược lại thuốc trừ sâu Carbamate ức chế men ChE toàn phân tử chúng gắn lên bề mặt men Các chất Carbamate bền, ức chế men ChE mạnh Cả hai nhóm thuốc Lân hữu Carbamate kìm hãm vị trí men tác động, dẫn đến hệ thần kinh khơng kiểm sốt được, làm khả phối hợp quan, giải phóng mức hormon, sinh vật nước chết c) Liều lượng gây độc với sinh vật Bảng 2.7 Độc tính số hoạt chất thuộc nhóm Carbamate đến sinh vật Hoạt chất LD50 chuột (mg/kg) LD50 chim (mg/kg) LC50 cá (mg/l) Isoprocarb 403 - 22,0 Fenobucarb 620 2250 1,70 Carbofuran 0,71 0,18 Methiocarb 19 0,65 Nguồn: IUPAC (2007) 13 Các thuốc trừ sâu Carbamate an toàn với cây, độc cá thuốc Lân hữu Độ độc thuốc với động vật máu nóng khác nhau, tùy thuộc vào loại thuốc 2.2.1.4 Nhóm thuốc trừ sâu Pyrethroid a) Đặc điểm Các hoạt chất thuốc nhóm thuốc trừ sâu Pyrethroid có cấu trúc hóa học lập thể phức tạp, tạo nhiều đồng phân lập thể, có hiệu lực diệt sâu khác Căn vào cấu trúc phân tử mà người ta chia nhóm thuốc trừ sâu Pyrethroid thành dạng khác nhau: + Dạng Pyrethroid I: khơng có nhóm a-cyanopyrethroid + Dạng Pyrethroid I: có nhóm a-cyanopyrethroid Ví dụ: Cypermethrin có cơng thức hóa học C22H19Cl2NO3 Thuốc trừ sâu Pyrethroid tan mạnh chất béo, gần không tan nước, nên chúng có hiệu lực tiếp xúc mạnh hiệu lực vị độc Hầu hết thuốc trừ sâu Pyrethroid có điểm sơi cao, dạng lỏng nhầy, áp suất thấp (trừ Allethrin, phân hủy nhanh; thân sản phẩm chuyển hóa độc liều lượng sử dụng lại thấp, 1/10 liều sử dụng thuốc trừ sâu thông dụng) (Nguyễn Trần Oánh cs., 2007) Bảng 2.8 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nƣớc số hoạt chất thuộc nhóm Pyrethroid Hoạt chất DT50 đất (ngày) Tính tan nƣớc (mg/l 25oC) Cypermethrin 69 0,004 Deltamethrin 26 0,002 Permethrin 42 0,006 Fenvalerat 40 0,002 Cyfluthrin 33 0,003 Nguồn: Julia E.Norman et al (2012) 14 b) Cơ chế gây độc Pyrethroid không tác động lên hệ men sống thể sinh vật mà tác động trực tiếp đến hệ thần kinh trùng động vật máu nóng Ở côn trùng, Pyrethroid tác động đến hệ thần kinh trung ương ngoại vi liều thấp Thuốc gây rối loạn dẫn truyền xung động kênh natri dọc sợi trục tế bào thần kinh côn trùng.Tác dụng đến truyền xung động tế bào sợi trục thần kinh, ngăn cản kìm hãm truyền xung động tế bào thần kinh Các Pyrethroid tổng hợp kéo dài hiệu điện âm (đặc biệt với hệ thần kinh ngoại vi), ngăn cản tái phân cực bình thường nowtron thần kinh Ở mức độ phân tử, hợp chất Pyrethroid kìm hãm vận chuyển Ca++/Mg++ Na+/K+ men ATPase, men vận chuyển cation tế bào thần kinh; ức chế sản sinh GABA có tác dụng điều khiển sản sinh vận chuyển ion Cl- để trung hòa ion Ca++, Mg++, Na+, K+ nảy sinh q trình vận chuyển xung động thần kinh Ở trùng, Pyrethroid tác động đến trung tâm hô hấp; động vật máu nóng, Pyrethroid tác động đến trung tâm hô hấp tủy sống hệ thần kinh kiểm soát chức tim Triệu trứng ngộ độc Pyrethroid côn trùng động vật máu nóng giống nhau: Trước tiên kích động, rùng mình, rối loạn tiếp sau bại liệt chết c) Liều lượng gây độc với sinh vật Bảng 2.9 Độc tính số hoạt chất thuộc nhóm Pyrethroid đến sinh vật Hoạt chất LD50 chuột (mg/kg) LD50 chim (mg/kg) LC50 cá (mg/l) Cypermethrin 287 10000 0,0028 Deltamethrin 87 2250 0,00026 Permethrin 430 9800 0,0125 Fenvalerat 451 9932 0,0036 Cyfluthrin 16,2 2000 0,00047 Nguồn: IUPAC (2007) 2.2.1.5 Nhóm thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học Thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học loại thuốc lấy từ virus, vi khuẩn, nấm trùng, tuyến trùng có ích, loại kháng sinh hóa sinh tự nhiên để phòng trừ sinh vật gây hại cho trồng (Nguyễn Trần Oánh cs., 2007) 15 Trong số thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học, nhóm thuốc trừ sâu Avermectin sử dụng rộng rãi có phổ tác động rộng, trừ nhiều lồi sâu hại a) Đặc điểm Cấu trúc phân tử hoạt chất thuộc nhóm Avermectin disaccarit vòng lớn phân lập từ q trình lên men vi khuẩn Streptomyces avermitilis Ví dụ: Abamectin có cơng thức hóa học C48H72O14 Các thuốc nhóm Avermectin có phổ tác động rộng, tác động đến trùng nhện đường tiếp xúc vị độc, nội hấp yếu khơng có tính nội hấp Nhóm Avermectin bị phân hủy nhanh mơi trường đất, tan nước có xu hướng liên kết chặt chẽ với hạt đất nên gây nhiễm nước ngầm Bảng 2.10 Thời gian bán phân hủy đất (DT50) tính tan nƣớc số hoạt chất thuộc nhóm Avermectin Tính tan nƣớc (mg/l Hoạt chất DT50 đất (ngày) Abamectin 1,0 1,21 Emamectin benzoate 1,1 24 25oC) Nguồn: Julia E.Norman et al (2012) 16 b) Cơ chế gây độc Thuốc trừ sâu Avermectin thẩm thấu mạnh vào mơ tích lũy Sau tiếp xúc với thuốc nhóm, trùng ngừng ăn chết đói GABA (γ-aminobutyric acid) kích thích giải phóng, gây kìm hãm vận chuyển xung động thần kinh, lượng ion Cl- tế bào thần kinh tăng lên, làm nhiễu loạn hoạt tính hệ thần kinh Các tế bào thần kinh phải hoạt động mạnh hơn, nhiều lượng nên côn trùng nhện bị tê liệt chết c) Liều lượng gây độc với sinh vật Bảng 2.11 Độc tính số hoạt chất thuộc nhóm Avermectin đến sinh vật Hoạt chất LD50 chuột (mg/kg) LD50 chim (mg/kg) LC50 cá (mg/l) Abamectin 8,7 77 0,0036 Emamectin benzoate 81,6 76 0,174 Nguồn: University of Hertfordshire (2011) 2.2.2 Thuốc trừ bệnh Thuốc trừ bệnh hay gọi thuốc trừ nấm, gồm hợp chất có nguồn gốc hóa học sinh học, có tác dụng ngăn ngừa hay diệt trừ lồi vi sinh vật gây hại cho trồng nông sản (Nguyễn Trần Oánh cs., 2007) Căn vào đối tượng tác động, thuốc trừ bệnh chia thành ba nhóm: + Thuốc trừ vi khuẩn: thuốc trừ bệnh có hiệu lực chủ yếu tới cá lồi vi khuẩn + Thuốc trừ nấm: thuốc trừ bệnh có hiệu lực cao với nấm gây bệnh Thơng thường thuốc trừ nấm có khả trừ vi khuẩn, thuốc trừ vi khuẩn có khả trừ nhiểu loài nấm bệnh + Thuốc trừ virus: thuốc trừ bệnh có hiệu lực trừ bệnh virus hại trồng Căn vào đặc tính tác động, thuốc trừ bệnh chia thành ba nhóm: + Thuốc trừ bệnh có tác dụng diệt trừ: thuốc có tác dụng nội hấp kháng sinh, sản phẩm chuyên hóa chúng có khả ngăn ngừa tiêu diệt giai đoạn sinh sản nấm, vi khuẩn bên bên cây, giúp phục hồi 17 + Thuốc trừ bệnh có tác dụng phòng hay có khả ngăn ngừa xâm nhập: thuốc có tác dụng tiếp xúc, có khả ngăn chặn lây lan nấm vi khuẩn khơng có khả tiêu diệt nấm bệnh chúng xâm nhập vào bên trồng Các thuốc trừ nấm phần lớn thuộc nhóm + Thuốc trừ bệnh có khả ngăn cản khả hình thành cá thể mới: thuốc trừ bệnh, khơng có khả tiêu diệt hay ngăn ngừa vi sinh vật có hại xâm nhập lại tác động trực tiếp đến vi sinh vật làm tăng sức đề kháng cho cây, ngăn cản vi sinh vật gây hại khơng hình thành cá thể mới, kéo dài thời gian ủ bệnh, giúp vượt qua thời gian nhiễm bệnh 2.2.3 Thuốc trừ cỏ Thuốc trừ cỏ hóa chất tự nhiên tổng hợp có tác dụng làm rối loạn trao đổi chất, ức chế sinh trưởng tiêu diệt cỏ dại mà khơng ảnh hưởng đến trồng (Nguyễn Trần Oánh cs., 2007) Dựa vào đặc tính chọn lọc, thuốc trừ cỏ chia thành hai loại sau: + Thuốc trừ cỏ chọn lọc: thuốc trừ cỏ điều kiện định có tác dụng diệt làm ngừng sinh trưởng số lồi cỏ dại mà khơng ảnh hưởng đến trồng loài cỏ dại khác Thuốc trừ cỏ chọn lọc dùng ruộng có trồng sinh trưởng Tính chọn lọc thuốc trừ cỏ mang tính tương đối phụ thuộc liều lượng điều kiện sử dụng + Thuốc trừ cỏ không chọn lọc: thuốc trừ cỏ dùng gây độc cho loại cỏ trồng Dựa vào phương thức tác động, thuốc trừ cỏ chia thành hai loại sau: + Thuốc trừ cỏ tiếp xúc: gây hại cho thực vật nơi thuốc có tiếp xúc thường diệt phần mặt đất cỏ dại + Thuốc trừ cỏ nội hấp hay vận chuyển: sau xâm nhập qua rễ, thuốc dịch chuyển khắp gây độc cho cỏ dại Những thuốc có hiệu lực diệt cỏ lâu năm, cỏ thân ngầm Thuốc trừ cỏ có tác dụng tiêu diệt loài cỏ dại, đảm bảo suất chất lượng trồng Tuy nhiên, phun thuốc diệt cỏ, phần thuốc bám thực vật, lại rơi xuống đất Như vậy, thuốc có nguy thấm sâu vào đất, xuống tầng nước ngầm bị rửa trôi vào nguồn nước mặt 18 Tải tài liệu đầy đủ tại: https://goo.gl/7xuvmk Tải tài liệu đầy đủ tại: https://goo.gl/7xuvmk Tải tài liệu đầy đủ tại: https://goo.gl/7xuvmk Tải tài liệu đầy đủ tại: https://goo.gl/bxnrwc Tải tài liệu đầy đủ tại: https://goo.gl/bxnrwc Tải tài liệu đầy đủ tại: https://goo.gl/bxnrwc ... phát triển bền vững Nhận thức tầm quan trọng đó, tơi tiến hành thực đề tài: Đánh giá dư lượng thuốc bảo vệ thực vật rủi ro tới môi trường điểm tồn lưu thuộc Công ty Cổ phần Nicotex Thanh Thái,... trạng tồn lưu thuốc BVTV nước ngầm 51 4.3 Đánh giá rủi ro dư lượng thuốc BVTV tới môi trường Công ty CP Nicotex Thanh Thái 53 4.3.1 Hệ số rủi ro điểm tồn lưu nhóm thuốc BVTV ... khái niệm 22 2.3.2 Khái quát tình hình thực đánh giá rủi ro mơi trường 22 2.3.3 Quy trình đánh giá rủi ro môi trường 24 Phần Vật liệu phƣơng pháp nghiên cứu 27 3.1 Địa