Chuyên đề độc học môi trường

A. Thông tin chung 1. Định nghĩa Khái niệm: hóa chất bảo vệ thực vật là những nhóm lớn các chất hóa học tổng hợp được dùng để kiểm soát các loại côn trùng, sâu bệnh và động vật có hại, bảo vệ cây trồng trong nông lâm nghiệp và y tế. 2. Phân loại thuốc bảo vệ thực vật Việc phân loại thuốc BVTV có thể thực hiện theo nhiều cách như phân loại theo đối tượng phòng trừ (thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh…) hoặc phân loại theo gốc hóa học (nhóm clo hữu cơ, nhóm lân hữu cơ…). Các thuốc trừ sâu có nguồn gốc khác nhau thì tính độc và khả năng gây độc khác nhau:

Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh

Khoa Môi Trường Lớp 10CMT

Võ Hồng Phong 1022220Dương Hồng Phúc 1022221

A Thông tin chung

1 Định nghĩa

Khái niệm: hóa chất bảo vệ thực vật là những nhóm lớn các chất hóa học tổng hợpđược dùng để kiểm soát các loại côn trùng, sâu bệnh và động vật có hại, bảo vệ cây trồngtrong nông lâm nghiệp và y tế

2 Phân loại thuốc bảo vệ thực vật

Việc phân loại thuốc BVTV có thể thực hiện theo nhiều cách như phân loại theo đốitượng phòng trừ (thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh…) hoặc phân loại theo gốc hóa học (nhómclo hữu cơ, nhóm lân hữu cơ…) Các thuốc trừ sâu có nguồn gốc khác nhau thì tính độc vàkhả năng gây độc khác nhau:

2.1 Phân loại dựa trên đối tượng sinh vật hại

- Thuốc trừ bệnh - Thuốc trừ nhện

- Thuốc trừ sâu - Thuốc trừ tuyến trùng

- Thuốc trừ cỏ - Thuốc điều hòa sinh trưởng

- Thuốc trừ ốc - Thuốc trừ chuột

2.2 Phân loại theo gốc hóa học

- Nhóm thuốc thảo mộc: có độ độc cấp tính cao nhưng mau phân hủy trong môitrường

- Nhóm clo hữu cơ: DDT, 666…nhóm này có độ độc cấp tính tương đối thấp nhưngtồn lưu lâu trong cơ thể người, động vật và môi trường, gây độc mãn tính nên nhiều sảnphẩm bị cấm hoặc hạn chế sử dụng

- Nhóm lân hữu cơ: Wofatox Bi-58… độ độc cấp tính của các loại thuốc thuộc nhómnày tương đối cao nhưng mau phân hủy trong cơ thể người và môi trường hơn so với nhómclo hữu cơ

- Nhóm carbamate: Mipcin, Bassa, Sevin… đây là thuốc được dùng rộng rãi bởi vìthuốc tương đối rẻ tiền, hiệu lực cao, độ độc cấp tính tương đối cao, khả năng phân hủytương tư nhóm lân hữu cơ

- Nhóm Pyrethoide (Cúc tổng hợp): Decis, Sherpa, Sumicidine, nhóm này dễ bay hơi

và tương đối mau phân hủy trong môi trường và cơ thể người

- Các hợp chất pheromone: Là những hóa chất đặc biệt do sinh vật tiết ra để kíchthích những sinh vật khác cùng loài Các chất điều hòa sinh trưởng côn trùng (Nomolt,Applaud…): là những chất được dùng để biến đổi sự phát triển của côn trùng Chúng ngăncản côn trùng biến thái từ tuổi nhỏ sang tuổi lới hoặc ép buộc chúng phải trưởng thành từ rấtsớm: Rất ít độc với người và môi trường.

- Nhóm thuốc trừ sâu vi sinh (Dipel, Thuricide, Xentari, NPV ): Rất ít độc với người

và các sinh vật không phải là dịch hại

- Ngoài ra còn có nhiều chất có nguồn gốc hóa học khác, một số sản phẩm từ dầu mỏđược dùng làm thuốc trừ sâu

2.3 Phân loại theo mục đích sử dụng

- Các loại phân bón có nguồn gốc hoá học hay vi sinh nhằm tăng dinh dưỡng cho cây

- Các chất điều hoà sinh trưởng (phytohormon): ví dụ như anxin, cytokinin,gibberelin Các chất này có vai trò quan trọng trong các quá trình vận chuyển chất, pháttriển, già, chín của cây trồng

- Các hóa chất bảo vệ thực vật (pesticides): sử dụng với mục đích phòng trừ các cácloại động vật, thực vật, vi sinh vật gây thiệt hại cho cây trồng

2.4 Phân loại theo đường xâm nhập

- Thuốc xâm nhập qua da, qua đường tiêu hóa, qua đường hô hấp

2.5 Phân loại theo mục đích và cấu tạo hóa học

- Nếu kết hợp phân loại theo mục đích sử dụng và cấu tạo hóa học thì thuốc BVTV cóthể được chia làm 3 loại chính: Thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh (do nấm, virus, vi khuẩn),thuốc trừ cỏ

Thuốc ở thể lỏng, trong suốt.

Dễ bắt lửa cháy nổ

Dung dịch DD, SL, L,

AS

Bonanza 100 DD,Baythroid 5 SL,Glyphadex 360 AS

Hòa tan đều trong nước,không chứa chất hóa sữa

Bột hòa

nước

BTN, BHN,

WP, DF,WDG, SP

Viappla 10 BTN,Vialphos 80 BHN,Copper-zinc 85 WP,Padan 95 SP

Dạng bột mịn, phân tántrong nước thành dung dịchhuyền phù

Huyền phù HP, FL, SC Appencarb super 50 FL,

Carban 50 SC

Lắc đều trước khi sử dụng

Hạt H, G, GR Basudin 10 H,

Regent 0.3 G

Chủ yếu rãi vào đất

Viên P Orthene 97 Pellet,

BR, D Karphos 2 D Dạng bột mịn, không tan

trong nước, rắc trực tiếp

Chú thích:

ND: Nhủ Dầu, EC: Emulsifiable Concentrate

DD: Dung Dịch, SL: Solution, L: Liquid, AS: Aqueous Suspension

BTN: Bột Thấm Nước, BHN: Bột Hòa Nước, WP: Wettable Powder,

DF: Dry Flowable, WDG: Water Dispersible Granule, SP: Soluble Powder

HP: huyền phù FL: Flowable Liquid, SC: Suspensive Concentrate

H: hạt, G: granule, GR: granule

Nên ưu tiên mua những loại thuốc có tác động chọn lọc (có hiệu lực trừ sâu bệnh cao nhưng tương đối ít độc đối với sinh vật có ích.

4.2 Đúng liều lượng:

Dùng thuốc với liều cao hơn khuyến cáo càng làm gia tăng nguy cơ bị ngộ độc củangười đi phun thuốc, người sống ở gần vùng phun thuốc và người sử dụng nông sản có phunthuốc Ngoài ra còn có nguy cơ cây trồng bị hại do thuốc liều lượng cao gây ra (nhất là khidùng thuốc trừ cỏ)

4.3 Đúng lúc:

Đối với dịch hại đúng lúc là phun thuốc vào thời điểm mà dịch hại trên đồng ruộng

dễ bị tiêu diệt nhất Sâu hại thường mẫn cảm nhất đối với thuốc BVTV khi chúng ở giaiđoạn sâu non tuổi nhỏ Đối với thuốc trừ cỏ thì phải tuỳ theo đặc điểm của từng loại thuốc

và sử dụng vào lúc thuốc có tác động mạnh nhất đến cỏ dại và ít có nguy cơ gây hại cho câytrồng

Phun đúng lúc cũng là tránh phun thuốc khi trời sắp mưa to có thể làm rửa trôi hếtthuốc trên mặt lá, thân cây Phun thuốc vào lúc trời mát, không có gió to để thuốc bay vàomặt hoặc bay vào nhà ở gần nơi phun thuốc

Phun đúng lúc là không phụ thuộc vào quá gần ngày thu hoạch nông sản Phải tuỳloại thuốc mà ngừng sử dụng trước khi thu hoạch một thời gian nhất định

4.4 Đúng cách:

Dùng thuốc đúng cách thể hiện trước hết ở khâu pha thuốc Pha thuốc đúng cách làlàm thế nào để làm cho chế phẩm sử dụng được hoà thật đồng đều vào nước, như vậy khiphun thuốc sẽ được trang trải thật đều trên vật phun (lá cây, mặt đất…) Khâu tiếp theo củaviệc dùng thuốc đúng cách là phun rải thuốc trên đồng ruộng cho đúng cách Phun rải thuốcđúng cách là làm sao cho thuốc BVTV tiếp xúc được với dịch hại nhiều nhất Có những loạisâu hại chỉ tập trung phá ở gốc (ví dụ rày nâu), có những loài chuyên sống trên lá, trên ngọn,lại có những loài chỉ sống ở mặt dưới lá, … Do vậy khi phun thuốc phải hướng sao cho tiatập trung vào nơi quy định phun

Dùng thuốc đúng cách còn có nghĩa là không tự ý hỗn hợp nhiều loại thuốc BVTVvới nhau để phun trên đồng ruộng Khi hỗn hợp 2 hay nhiều loại thuốc BVTV cũng cótrường hợp do phản ứng với nhau mà hỗn hợp sẽ giảm hiệu lực trừ dịch hại, hoặc dễ gâycháy lá cây, hoặc dễ gây độc cho người sử dụng Do vậy chỉ thực hiện việc hỗn hợp nếu nhưđiều đó có hướng dẫn trên nhãn thuốc hoặc trong các tài liệu khoa học kỹ thuật hướng dẫndùng thuốc BVTV

5 Cơ chế hoạt động của thuốc bảo vệ thực vật

Sau khi chất độc xâm nhập vào tế bào, tác động đến trung tâm sống, tùy từng đối tượng

và tùy điều kiện khác nhau mà gây ra tác động trên cơ thể sinh vật:

+ Tác động cục bộ: chất độc chỉ gây ra những biến đổi tại những mô mà chất độc trựctiếp tiếp xúc với chất độc nên gọi là tác động cục bộ ( như những thuốc có tác độngtiếp xúc) Nhưng có nhiều chất độc sau khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật , lại loangkhắp cơ thể, tác động đến cả những cơ quan ở xa nơi thuốc tác động hay tác độngđến toàn bộ cơ thể gọi là chất có tác dụng toàn bộ

+ Tác động tích lũy: khi sinh vật tiếp xúc với chất độc nhiều lần, nếu quá trình hấp thunhanh hơn quá trình bài tiết, sẽ xảy ra hiện tượng tích lũy hóa học Nhưng cũng cótrường hợp cơ thể chỉ tích lũy những hiệu ứng do các lần sử dụng thuốc lặp lại mặc

dù liều lượng thuốc ở các lần dùng trước đó bị bài tiết ra hết gọi là tích lũy chứcnăng

+ Tác động liên hợp: khi hỗn hợp 2 hay nhiều chất với nhau, hiệu lực của chúng có thểtăng lên

+ Tác động đối kháng: khi hỗn hợp chất độc này làm giảm độ độc của chất độc kia

+ Hiện tượng quá mẫn: khi tác động của các chất được lặp lại Dưới tác động của chấtđộc, các vi sinh vật có độ nhạy cảm cao với chất độc.

6 Con đường xâm nhập của thuốc BVTV vào cơ thể

- Thuốc xâm nhập vào cơ thể dịch hại bằng con đường tiếp xúc: là thuốc gây độc chosinh vật khi thuốc xâm nhập qua biểu bì của chúng

-Thuốc xâm nhập vào cơ thể dịch hại bằng con đường vị độc: là loại thuốc gây đọccho động vật khi chúng xâm nhập qua đường tiêu hóa của chúng Độ pH dịch ruột và thờigian tồn tại của thuốc trong dạ giày và ruột non ảnh hưởng rất mạnh đến hiệu lực của thuốc

-Thuốc có tác động xông hơi: là thuốc có khả năng bay hơi, đầu độc bầu không khíbao quanh dịch hại và gây độc cho sinh vật khi thuốc xâm nhập qua đường hô hấp

-Thuốc có tác động thấm sâu: là nhũng thuốc có khả năng xâm nhập qua biểu bì thựcvật, thấm vào các tế bào phía trong, diệt dịch hại sống trong cây và các bộ phận của cây Cácthuốc này chỉ có tác động theo chiều ngang, mà không có khả năng di chuyển trong cây

-Thuốc có tác động nội hấp: là thuốc có khả năng xâm nhập qua lá, than, rễ và các bộphận khác của cây; thuốc dịch chuyển được trong cây, diệt được dịch hại ở những nơi xavùng tiếp xúc với thuốc Thuốc xâm nhập vào rễ rồi dịch chuyển lên các bộ phận phía trêncủa cây cùng dòng nhựa nguyên, gọi là vận chuyển hướng ngọn Do mạch gỗ là những tếbào nên chất độc ít bị tác động Ngược lại, có những thuốc xâm nhập vào lá, vận chuyểnxuống các bộ phận phía dưới của cây, gọi là vận chuyển hướng gốc

7 Sự chuyển hóa của thuốc BVTV

Trong quá trình sản xuất, vận chuyển, bảo quản và sử dụng, thuốc bảo vệ thực vật(BVTV) đã tác động đến môi trường bằng nhiều cách khác nhau Thuốc BVTV, bằng nhiềucon đường khác nhau, chúng sẽ bị chuyển hóa và mất dần Sự mất đi của thuốc BVTV cóthể xảy ra do các yếu tố sinh học và phi sinh học sau đây:

Sự bay hơi

Dựa theo khả năng bay hơi, các thuốc BVTV được chia thành 2 nhóm: bay hơi vàkhông bay hơi Tốc độ bay hơi của một loại thuốc phụ thuộc vào áp suất hơi ; dạng hợp chấthóa học và điều kiện thời tiết (gió to, nhiệt độ cao dễ làm cho thuốc bay hơi mạnh)

Sự quang phân (bị ánh sáng phân huỷ)

Nhiều thuốc BVTV dễ bị phân huỷ khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, nhất là tia tửngoại Các thuốc trừ sâu permethrin thuộc nhóm Pyrethroid dễ bị ánh sáng phân huỷ Thuốctrừ cỏ 2,4-D bị ánh sáng phân huỷ tạo sản phẩm cuối cùng là humic acid

Sự cuốn trôi và lắng trôi

Sự cuốn trôi là hiện tượng thuốc BVTV bị cuốn từ trên lá xuống đất do tác dụng củanước mưa hay nước tưới, hay thuốc ở trên mặt đất cuốn theo dòng chảy đi nơi khác

Sự lắng trôi là hiện tượng thuốc BVTV bị kéo xuống lớp đất sâu bởi nhiều yếu tố

Cả hai quá trình này phụ thuộc trước hết vào lượng nước mưa hay nước tưới, đặcđiểm của thuốc và đặc điểm của đất

Hoà loãng sinh học

Sau khi phun thuốc, hoặc sau khi thuốc vào cây, cây trồng vẫn tiếp tục sinh trưởng vàphát triển, diện tích lá tăng, chồi mới xuất hiện, khối lượng chất xanh trong cây vẫn tăng.Nếu lượng thuốc BVTV ở trên cây không bị phân huỷ thì tỷ lệ phần trăm lượng thuốc trongcây vẫn bị giảm Sự hòa loãng sinh học sẽ giảm khả năng bảo vệ của thuốc, nhưng cũng làmgiảm lượng chất độc có trong sản phẩm, giảm nguy cơ gây độc cho người và gia súc Trênnhững cây non có tốc độ sinh trưởng mạnh, độ hoà loãng của thuốc càng nhanh

Chuyển hóa thuốc trong cây

Dưới tác dụng của men, các thuốc BVTV ở trong cây bị chuyển hóa theo nhiều cơchế.Các phân tử thuốc có thể bị chuyển hóa thành những hợp chất mới có cấu trúc đơn giảnhay phức tạp hơn, nhưng đều mất/giảm/tăng hoạt tính sinh học ban đầu

Các thuốc trừ sâu, trừ nấm nhóm Lân hữu cơ bị phân giải qua từng bước và sản phẩmcuối cùng là phosphoric acid không độc với nấm bệnh và côn trùng

Thuốc trừ cỏ 2,4-DB ở trong cây cỏ hai lá mầm chỉ có thể diệt cỏ khi chúng bị oxy hóathành 2,4-D Thuốc 2,4-DB sẽ không diệt được những loài thực vật không có khả năng này

Phân huỷ do vi sinh vật đất

Tập đoàn vi sinh vật đất rất phức tạp, trong đó có nhiều loài có khả năng phân huỷcác chất hóa học Một loại thuốc BVTV bị một hay một số loài vi sinh vật phân huỷ(Brown, 1978)

Thuốc trừ cỏ 2,4-D bị 7 loài vi khuẩn, 2 loài xạ khuẩn phân huỷ

Ngược lại, một số loài vi sinh vật cũng có thể phân huỷ được các thuốc trong cùngmột nhóm hoặc thuộc các nhóm rất xa nhau

Nấm Trichoderma viridi có khả năng phân huỷ nhiều loại thuốc trừ sâu Clo, Lân hữu

cơ, carbamate, thuốc trừ cỏ (Matsumura & Boush,1968) Nhiều thuốc trừ nấm bị vi sinh vậtphân huỷ thành chất không độc, đơn giản hơn (Menzie, 1969)

Theo Fild và Hemphill (1968); Brown (1978), những thuốc dễ tan trong nước, ít bịđất hấp phụ thường bị vi khuẩn phân huỷ; còn những thuốc khó tan trong nước, dễ bị đấthấp phụ lại bị nấm phân huỷ là chủ yếu Chưa rõ nguyên nhân của hiện tượng này

Khi dùng liên tục nhiều năm, một loại thuốc trừ cỏ trên một loại đất thì thời gian tồntại của thuốc trong đất ngày càng ngắn Nguyên nhân của hiện tượng này được Kaufman vàKearney (1976) đã giải thích như sau: khi thuốc mới tiếp xúc với đất, các loài vi sinh vật đất

có sự tự điều chỉnh Những vi sinh vật không có khả năng tận dụng thuốc trừ cỏ làm nguồnthức ăn sẽ bị thuốc tác động, nên bị hạn chế số lượng hay ngừng hẳn không phát triển nữa.Ngược lại, những loài vi sinh vật có khả năng này sẽ phát triển thuận lợi và tăng số lượngnhanh chóng

Trong những ngày đầu của lần phun thuốc thứ nhất, số lượng cá thể và loài vi sinh vật cókhả năng phân huỷ thuốc ở trong đất còn ít, nên thuốc bị phân huỷ chậm Thời kỳ này được

gọi là pha chậm trễ (lag period) Cuối pha chậm trễ, quần thể vi sinh vật đất đã thích ứng

với thuốc, dùng thuốc làm nguồn thức ăn, sẽ phát triển theo cấp số nhân, thuốc trừ cỏ sẽ bị

mất đi nhanh chóng Thời kỳ này được gọi là pha sinh trưởng (growth period) Khi nguồn thức ăn đã cạn, vi sinh vật đất ngừng sinh trưởng, chuyển qua pha định vị (stationary period) hay pha nghỉ (resting phase) Ở đây xảy ra 2 khả năng:

 Nếu vi sinh vật được tiếp thêm thức ăn (thêm thuốc), số lượng vi sinh vật đất tiếp tụctăng, pha chậm trễ bị rút ngắn lại Số lần sử dụng thuốc trừ cỏ càng nhiều, thời gian

mất đi của thuốc càng nhanh Đất có đặc tính này được gọi là đất đã hoạt

hóa (activated soil).

 Nếu quần thể vi sinh vật đất không được tiếp thêm thức ăn (không được bón thêm

thuốc), chúng sẽ chuyển sang pha chết (death phase) hay pha suy tàn(decline phase).

Tốc độ suy tàn tuỳ thuộc vào loài vi sinh vật: một số bị chết, một số chuyển sangdạng bảo tồn (đến 3 tháng hoặc lâu hơn) chờ dịp hoạt động trở lại

Có trường hợp vi sinh vật đất đã phân huỷ thuốc, nhưng không sử dụng nguồn carbon

hay năng lượng có trong thuốc Quá trình chuyển hóa này được gọi là đồng chuyển hóa metabolism) hay là đồng oxy hóa (co-oxydation) (Burns, 1976) Sự phân huỷ

(co-của DDT, 2,4,5-T ở trong đất là sự kết hợp giữa hai hiện tượng chuyển hóa và đồng chuyểnhóa.

Hoạt động của vi sinh vật đất thường dẫn đến sự phân huỷ thuốc Nhưng có trường hợp

vi sinh vật đất lại làm tăng tính bền lâu của thuốc ở trong đất Khi thuốc BVTV xâm nhậpvào trong tế bào vi sinh vật, bị giữ lại trong đó, không bị chuyển hóa, cho đến khi vi sinh vật

bị chết rữa; hoặc thuốc BVTV bị mùn giữ chặt, mà mùn là sản phẩm hoạt động của vi sinhvật đất, tránh được sự tác động phân huỷ của vi sinh vật đất (Mathur và Moley, 1975; Burns,1976)

Ngoài vi sinh vật, trong đất còn có một số enzyme ngoại bào (exoenzyme) cũng có khảnăng phân huỷ thuốc BVTV như các men esterase, dehydrogenase Có rất ít công trìnhnghiên cứu về sự phân huỷ thuốc BVTV của các enzym ngoại bào

 Nhức đầu, chóng mặt, hoa mắt ù tai, nôn mửa, ăn uống khó tiêu

 Điển hình là trường hợp bệnh nhân Nguyễn Thị H, 55 tuổi, làm ruộng Gầnmột năm nay, bà thường xuyên bị đau đầu, mất ngủ, ăn uống khó tiêu, đôi khixuất hiện đau vùng thượng vị, buồn nôn, da chân tay lạnh, khô Bà đã đi khám

và làm xét nghiệm ở một số cơ sở y tế, được chẩn đoán là suy nhược cơ thể

Bà đã uống thuốc nhưng không đỡ Qua khai thác kỹ tiền sử nghề nghiệp chothấy: gia đình bà có 5 sào đất chuyên trồng rau, thường xuyên dùng hóa chấtbảo vệ thực vật Kết quả xét nghiệm máu cho thấy men cholinesterase trongmáu giảm nặng Chẩn đoán xác định bà bị nhiễm độc mạn tính thuốc trừ sâuloại phospho hữu cơ

 Tình trạng nhiễm độc khác nhau tuỳ theo loại hoá chất và liều lượng dùng.Các chất lân hữu cơ thường gây nhiễm độc cấp tính qua đường hô hấp, quađường tiêu hoá, qua da; ngoài ra còn các dấu hiệu khác như nhịp tim chậm,huyết áp giả

 Chất clo hữu cơ tồn lưu trong cơ thể rất lâu, gây nhiễm độc mạn tính: rối loạnthần kinh, mất ngủ, kém trí nhớ, mờ mắt, giảm thính lực, suy nhược cơ thể;sức khoẻ suy nhược; phụ nữ bị các tai biến sinh sản (sảy thai, đẻ non, chửatrứng…), các dị tật bẩm sinh ở trẻ em (sứt môi, hở hàm ếch, cụt chi, ); quáithai, thai đôi dính, vô sọ… do tác động đến bộ gen ở mẹ và bố, di truyền chocác thế hệ con cháu; gây ung thư

=>> Các triệu chứng nói trên thường xảy ra chậm, mức độ từ nhẹ đến nặng, không đặctrưng cho ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật nên rất khó xác định nguyên nhân và dễ lầm vớicác bệnh khác (như suy nhược cơ thể, trầm cảm…)