Đánh giá tồn dư các hợp chất cơ clo trong môi trường đất và đề xuất giải pháp kĩ thuật sử dụng an toàn hóa chất bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp tại xã phúc hòa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Thị Dung ĐÁNH GIÁ TỒN DƢ CÁC HỢP CHẤT CƠ CLO TRONG MÔI TRƢỜNG ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KĨ THUẬT SỬ DỤNG AN TOÀN HĨA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG SẢN XUẤT NƠNG NGHIỆP TẠI XÃ PHÚC HÒA, HUYỆN TÂN YÊN, TỈNH BẮC GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Thị Dung ĐÁNH GIÁ TỒN DƢ CÁC HỢP CHẤT CƠ CLO TRONG MÔI TRƢỜNG ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KĨ THUẬT SỬ DỤNG AN TỒN HĨA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG SẢN XUẤT NƠNG NGHIỆP TẠI XÃ PHÚC HỊA, HUYỆN TÂN N, TỈNH BẮC GIANG Chuyên ngành: Kĩ thuật Môi trƣờng Mã số: 8520320.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Lê Hữu Tuyến PGS.TS Lƣu Thế Anh Hà Nội – 2019 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, với lịng biết ơn kính sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS Lê Hữu Tuyến - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội PGS.TS Lƣu Thế anh – Viện Địa Lý, Viện Hàn Lâm Khoa học Việt Nam hƣớng dẫn tận tình tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình thực luận văn Em xin gửi lời tri ân tới quý thầy cô thuộc Bộ môn Công nghệ môi trƣờng, Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội toàn thể thầy, giáo ngồi Khoa Mơi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội quan tâm giúp đỡ em suốt thời gian nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo đồng nghiệp phịng thí nghiệm phân tích tổng hợp Địa Lý – Viện Địa Lý, Viện Hàn Lâm Khoa học Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ q trình xử lý phân tích mẫu Em xin gửi làm cảm ơn tới gia đình, bạn bè ln quan tâm động viên đóng góp ý kiến giúp đỡ em suốt q trình hồn thiện luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Học viên Phạm Thị Dung MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Nội dung đề tài CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .3 1.1 Khái niệm đất, đất nông nghiệp đất sản xuất nông nghiệp .3 1.2 Tổng quan HCBVTV .3 1.2.1 Định nghĩa 1.2.2 Dƣ lƣợng HCBVTV 1.2.3 Cấu trúc tính chất DDT, HCH, aldrin, dieldrin endrin 1.3 Ảnh hƣởng HCBVTV clo đến ngƣời môi trƣờng .8 1.3.1 Ảnh hƣởng đến ngƣời 1.3.2 Tác động đến môi trƣờng .9 1.4 Những nghiên cứu dƣ lƣợng HCBVTV clo môi trƣờng .11 1.4.1 Trên giới 11 1.4.2 Tại Việt Nam 13 1.5 Sơ lƣợc phƣơng pháp lấy mẫu xác định hàm lƣợng HCBVTV clo môi trƣờng đất 15 1.5.1 Phƣơng pháp lấy mẫu đất theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7538-2:2005 (ISO 10381-2:2002) 15 1.5.2 Một số phƣơng pháp nghiên cứu xác định hàm lƣợng HCBVTV clo môi trƣờng đất 16 1.6 Một số nghiên cứu giải pháp kĩ thuật giảm thiểu lƣợng HCBVTV dùng sản xuất nông nghiệp 22 CHƢƠNG 2: KHU VỰC, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 24 2.1 Mô tả sơ lƣợc khu vực nghiên cứu 24 2.1.1 Điều kiện tự nhiên xã Phúc Hòa 24 2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội xã Phúc Hòa 25 2.1.3 Tác động điều kiện tự nhiên KT-XH đến việc sử dụng HCBVTV sản xuất nông nghiệp 26 2.2 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 27 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 27 2.3.1 Phƣơng pháp thu thập số liệu sơ cấp 27 2.3.2 Phƣơng pháp thu thập số liệu thứ cấp 28 2.3.3 Phƣơng pháp lấy bảo quản mẫu thực địa .28 2.3.4 Phƣơng pháp xác định HCBVTV clo đất .30 2.3.5 Kiểm sốt chất lƣợng quy trình phân tích 34 2.3.6 Phƣơng pháp xử lý số liệu 36 2.3.7 Phƣơng pháp so sánh, đánh giá ảnh hƣởng mặt sinh học 36 2.3.8 Đánh giá rủi ro HCBVTV clo sức khỏe ngƣời cho vùng nghiên cứu 36 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Kết phân tích hàm lƣợng HCBVTV clo khu vực nghiên cứu 38 3.1.1 Hiệu suất thu hồi 38 3.1.2 Giới hạn phát (LOD), giới hạn định lƣợng (LOQ) .38 3.1.3 Độ lặp lại 39 3.1.4 Hàm lƣợng số HCBVTV clo xã Phúc Hòa 39 3.2 Đánh giá tồn dƣ số HCBVTV clo vùng khảo sát .40 3.2.1 Đánh giá dƣ lƣợng HCBVTV clo loại hình sử dụng đất khu vực khảo sát 40 3.2.2 Tỷ lệ đồng phân nhóm clo 44 3.2.3 Đánh giá tình trạng nhiễm đất khả gây ảnh hƣởng mặt sinh học vùng khảo sát 51 3.3 Thực trạng quản lý sử dụng HCBVTV sản xuất nơng nghiệp xã Phúc Hịa 55 3.3.1 Thực trạng quản lý HCBVTV sản xuất nơng nghiệp 55 3.3.2 Tình hình sử dụng HCBVTV sản xuất nông nghiệp 57 3.4 Đề xuất giải pháp kĩ thuật sử dụng an tồn HCBVTV sản xuất nơng nghiệp vùng khảo sát 61 3.4.1 Trách nhiệm quan quản lý 61 3.4.2 Trách nhiệm ngƣời sử dụng 62 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 67 Kết luận 67 Khuyến nghị 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 73 DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Các đồng phân phổ biến nhóm DDT Bảng Các đồng phân quan trọng nhóm HCH Bảng Công thức cấu tạo aldrin, endrin dieldrin Bảng Kết phân tích số loại thuốc trừ sâu nhóm clo thể động vật sống phía Bắc khu vực Bắc Mỹ 12 Bảng Hiệu suất thu hồi số HCBVTV clo sau làm sulfua phoi đồng thủy ngân 20 Bảng Đặc điểm vị trí lấy mẫu đất 29 Bảng 2 Pha dung dịch đƣờng chuẩn 32 Bảng Thơng số phân tích hợp chất clo thiết bị 7890B/GC7000C Triple quadrupole MS 34 Bảng Thang đánh giá mức độ rủi ro ung thƣ 37 Bảng Hệ số sử dụng xác định rủi ro ung thƣ 37 Bảng Hiệu suất thu hồi mẫu thêm chuẩn HCBVTV clo .38 Bảng Kết xác định LOD, LOQ 38 Bảng 3 Kết độ lặp lại 39 Bảng Hàm lƣợng tổng số HCBVTV clo vùng khảo sát 40 Bảng Phƣơng trình biểu diễn biến thiên HCBVTVcơ clo theo thời gian (n=3) 44 Bảng Hàm lƣợng dẫn xuất DDT (2016 – 2018) 45 Bảng Hàm lƣợng dẫn xuất HCH (2016 – 2018) .47 Bảng Hàm lƣợng aldrin, dieldrin, endrin (2016 – 2018) 49 Bảng Đối chiếu hàm lƣợng HCBVTV clo mẫu đất vùng khảo sát với mức gây ảnh hƣởng mặt sinh học 51 Bảng 10 So sánh hàm lƣợng HCBVTV clo vùng khảo sát với QCVN 54:2013/BTNMT 52 Bảng 11 Nồng độ phơi nhiễm với đất tiếp xúc qua da 54 Bảng 12 Rủi ro ung thƣ tiếp xúc qua da môi trƣờng đất .54 Bảng 13 Cách thức lựa chọn hóa chất BVTV 56 Bảng 14 Hình thức xử lý bao bì hóa chất BVTV 57 Bảng 15 Thời điểm số lần phun thuốc BVTV 57 Bảng 16 Mức độ sử dụng thuốc BVTV 59 Bảng 17 Thời gian cách phun thuốc 60 Bảng 18 Thời gian cách ly số hộ sử dụng loại thuốc 61 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Con đƣờng ảnh hƣởng HCBVTV clo đến ngƣời Hình Con đƣờng di chuyển HCBVTV môi trƣờng đất .10 Hình Phƣơng pháp chiết Soxhlet 18 Hình Kỹ thuật làm HCBVTV cột Silicagel 19 Hình Sơ đồ trình xử lý sulfua 21 Hình Vị trí lấy mẫu đồ tổng thể 29 Hình 2 Các điểm lấy mẫu theo lƣới ô vuông 30 Hình Sự biến động tổng hàm lƣợng HCBVTV (2016- 2018) 39 Hình Sự biến động tổng hàm lƣợng DDT (2016-2018) 41 Hình 3 Sự biến động tổng hàm lƣợng HCH (2016-2018) 42 Hình Sự biến động tổng hàm lƣợng xyclodien (2016-2018) 43 Hình Thành phần DDT sản phẩm phân hủy DDE, DDD tổng DDT (2016 – 2018) 46 Hình Thành phần đồng phân HCH (2016 – 2018) 48 Hình Thành phần aldrin, dieldrin, endrin tổng xyclodien (2016 – 2018) 50 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Cs : Cộng DDD : Dichloro Diphenyl Dichloroethane DDE : Dichloro Diphenyl DichloroEthylene DDT : Dichloro Diphenyl Trichloroethane ECD : Bộ phận phát bắt giữ điện tử (Electron Capture Detector) EPA : Cơ quan bảo vệ môi trƣờng (Environmental Protection Agency) FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations GC : Gas Chromatography (sắc ký khí) HCH : Hexachloro CycloHexane HCBVTV : Hoá chất bảo vệ thực vật KPH : Không phát K-D : Kuderna – Danish (Thiết bị cất quay chân không) MSD : Bộ phận phát phổ khối (Mass Spectroscopy Detector) POPs : Chất nhiễm hữu khó phân hủy (Persistent Organic Pollutants) SDĐ : Sử dụng đất TBA-sulfit : TetraButylAmoni sulfit TLV : Ngƣỡng tới hạn (Threshold Limit Value) MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) clo nhóm HCBVTV đƣợc phổ biến năm trƣớc HCBVTV clo hiệu diệt trừ sâu bệnh tăng suất trồng cịn có đặc tính phân giải chậm sau đƣợc phun hay rải vào môi trƣờng, thời gian bán phân hủy DDT mơi trƣờng từ 10 đến 20 năm [27] Các kết nghiên cứu cho thấy, sử dụng HCBVTV có tới 50% số thuốc bị tồn dƣ tích lũy vào mơi trƣờng đất [10] HCBVTV clo tồn đất đƣợc phân giải qua hoạt động sinh học đất yếu tố hóa lý Theo chu trình tuần hồn, HCBVTV clo tồn đất rị rỉ sơng ngịi theo mạch nƣớc ngầm hay q trình rửa trơi, xói mịn [1] Chúng hịa tan tốt axit béo, không tan nƣớc, đa số bị phân hủy mơi trƣờng kiềm thƣờng có mùi khó chịu, số phân hủy nhiệt độ cao Phần lớn hợp chất bền thực vật thể động vật, tích lũy lâu dài mơ mỡ, lipoprotein theo thời gian gây rối loạn nội tiết bệnh hiểm nghèo nhƣ ung thƣ gan, phổi [9],… Trên giới HCBVTV nhóm clo cấm sử dụng từ năm 70, Việt Nam có lệnh cấm từ tháng 6/1994; nhiên, tính chất phân hủy chậm nên đến chất cịn tồn dƣ mơi trƣờng Những năm gần đây, thâm canh tăng vụ, tăng diện tích, thay đổi cấu trồng nên tình hình sâu bệnh diễn phức tạp dẫn đến ngƣời nơng dân có xu hƣớng sử dụng gia tăng số lƣợng chủng loại HCBVTV Xã Phúc Hòa, huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang xã nông, việc sử dụng HCBVTV nông nghiệp chủ yếu dựa vào kinh nghiệm khơng theo quy trình an tồn khả tồn dƣ HCBVTV loại đất nơng nghiệp hồn tồn xảy Tuy nhiên chƣa có nghiên cứu đƣợc thực xã Phúc Hòa, huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang Xuất phát từ vấn đề trên, đề tài “Đánh giá tồn dƣ hợp chất clo môi trƣờng đất đề xuất giải pháp kĩ thuật sử dụng an toàn hóa chất bảo vệ thực vật sản xuất nơng nghiệp xã Phúc Hòa, huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang” đƣợc lựa chọn Hình 23 Sắc đồ đất trồng lúa 1, ký hiệu: PH1, 2018 Hình 24 Sắc đồ đất trồng màu 1, ký hiệu: PH3, 2018 86 Phụ lục 3: Thời gian lƣu, kết đo, diện tích peak số HCBVTV clo (2016-2018) α-HCH Tên Đơn vị Năm Thời gian lƣu Chuẩn ppb 15,72 Chuẩn ppb 15,71 Chuẩn 10 ppb 15,77 Chuẩn 25 ppb 15,75 Chuẩn 50 ppb 15,75 PH1 ppb PH2 ppb 15,74 PH3 ppb 15,73 PH4 ppb 15,71 PH5 ppb 15,76 PH6 ppb 15,78 Chuẩn ppb 15,75 Chuẩn ppb 15,78 Chuẩn 10 ppb 15,71 Chuẩn 25 ppb 15,73 Chuẩn 50 ppb 15,72 2016 15,78 PH1 ppb 2017 PH2 ppb 15,77 PH3 ppb 15,74 PH4 ppb 15,71 PH5 ppb 15,73 PH6 ppb 15,75 Chuẩn ppb 15,73 87 15,72 Chuẩn ppb 15,75 Chuẩn 10 ppb 15,77 Chuẩn 25 ppb 15,74 Chuẩn 50 ppb 17,71 PH1 ppb 15,78 2018 PH2 ppb 15,74 PH3 ppb 15,77 PH4 ppb 15,78 PH5 ppb 15,75 PH6 ppb 15,73 88 Phụ lục 4: Phiếu điều tra nơng hộ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc PHIẾU ĐIỀU TRA Tình hình sử dụng quản lý thuốc bảo vệ thực vật (Dành cho hộ nông dân sản xuất nông nghiệp) Để phục vụ cho luận văn tốt nghiệp thạc sĩ, đến địa phƣơng để tìm hiểu thực trạng sử dụng hóa chất BVTV Chúng mong muốn nhận đƣợc giúp đỡ nhiệt tình Ơng/bà Cuộc trao đổi, lấy ý kiến hoàn toàn tự nguyện, việc lựa chọn hộ gia đình hồn tồn ngầu nhiên Ơng/bà vui lịng cho biết số thơng tin vấn đề dƣới Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội - 2018 89 I Các thông tin chung Ngƣời vấn:…………………………………… Thời gian vấn: Ngày…… tháng…….năm 20… Họ tên ngƣời cung cấp thơng tin:………………………………………… Nghề nghiệp: ……………………….Tuổi:…………….Giới tính: Nam/nữ Trình độ văn hóa:………………… Dân tộc:……………… Địa :……………………………………………………………………………… ………………………………………… Điện thoại (nếu có):………………… Số thành viên gia đình:…… ngƣời; ngƣời Nguồn thu nhập gia đình : Làm ruộng Nghề khác II Nội dung khảo sát : 1.Ơng/bà (anh/chị) có sử dụng thuốc BVTV( thuốc trừ sâu , thuốc trừ bệnh ….) sản xuất nơng nghiệp khơng ? có Ơng/bà (anh/chị) sử dụng thuốc BVTV thƣờng xuyên nhƣ ? Sử dụng định kỳ Chỉ sử dụng cần thiết Không sử dụng Trong loại thuốc BVTV tiêu thụ thị trƣờng ông/bà hay sử dụng loại ? Thuốc trừ sâu Trừ cỏ Điều hòa sinh trƣởng Thuốc trị bệnh ( nhện , ốc sên, thán thƣ, váng lá, ) : Tất loại Ông bà (anh/chị) có kết hợp loại thuốc BVTV cho lần phun khơng ? Có Ơng bà (anh/chị) cho biết số lần phun chu kì số rau, lúa, ăn thời gian cách li ( có để ý đến thời gian cách li không ) Rau ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Lúa ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Cây ăn quả: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Ơng bà (anh/chị) có thƣờng xun thay đổi loại thuốc BVTV? Có Thay đổi loại thuốc bvtv có đem lại hiệu hay khơng? (hiệu diệt trừ sâu, bệnh suất trồng) Có khơng Tên số loại thuốc liều lƣợng dùng cho lúa, rau ăn mà ông/bà (anh/chị) thƣờng dùng để diệt trừ sâu bệnh hại: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Ơng/bà (anh/chị) có sử dụng thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học khơng? Có Tên số loại thuốc thƣờng dùng: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 91 ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 10 Ơng bà có kết hợp loại thuốc BVTV lần phun hay khơn Có 11 Ông bà (anh/chị) có ý đến nồng độ liều lƣợng thuốc bvtv kh Có 12 Ơng bà (anh/chị) có kiểm tra kĩ nguồn gốc thuốc bảo vệ thực vật kh Có 13 Ơng bà (anh/chị) có quan tâm đến hiệu sử dụng thuốc bảo vệ thực vật khơng? Có 14 Các loại thuốc BVTV mà ơng bà sử dụng thuộc dạng gì? a) Dạng nƣớc 15 Việc sử dụng thuốc BVTV theo hƣớng dẫn ai? Sử dụng theo hƣớng dẫn cán khuyến nông địa phƣơng Sử dụng tùy ý (theo kinh nghiệm) 16 Khi sử dụng thuốc BVTV ông bà (anh/chị) có sử dụng dụng cụ bảo hộ lao động khơng ? Có 17 Ơng bà (anh/chị) sử dụng thuốc ? Phun theo định kì Khi thấy biểu sâu bệnh Phun theo ngƣời khác Khi dịch hại gây hại nặng 18 Ơng bà (anh/chị) xử lý bao bì thuốc BVTV sau sử dụng nhƣ ? Đem đốt thu gom riêng Vứt ruộng chôn lấp Vứt chung rác thải sinh hoạt 92 Vứt vào chum đựng hóa chất 19 Cách xử lý thuốc dụng cụ sau phun hóa chất BVTV : Hóa chất: Phun hết Đổ Dụng cụ: Tráng rửa sau sử dụng 20 Các triệu chứng mà ông bà (anh/chị) gặp tiếp xúc với thuốc BVTV ? Hoa mắt Chảy nƣớc mắt mũi Tiêu chảy 21 Ông bà (anh/chị) có thấy ảnh hƣởng thuốc BVTV tới mơi trƣờng khơng ? Có 22 Theo ơng bà (anh/chị) cơng tác thu gom vỏ bao bì thuốc bvtv địa phƣơng tốt chƣa? Rồi 23 Ở địa phƣơng ông bà (anh/chị) có tổ chức buổi thảo luận trao đổi kinh nghiệm cách sử dụng thuốc bvtv hiệu khơng ? có 24 Ơng bà (anh/chị) có tham gia buổi hội thảo khơng ? có 25 Theo ơng bà (anh/chị) công tác quản lý thuốc bvtv địa phƣơng hợp lý chƣa có 26 ơng bà (anh/chị) có ý kiến việc giảm thiểu nhiễm mơi trƣờng bao bì thuốc BVTV từ chai lọ dƣ lƣợng thuốc bvtv? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 93 ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… Ngƣời đƣợc vấn Ngƣời vấn (ký ghi rõ họ tên) (ký ghi rõ họ tên) 94 95 ... Phạm Thị Dung ĐÁNH GIÁ TỒN DƢ CÁC HỢP CHẤT CƠ CLO TRONG MÔI TRƢỜNG ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KĨ THUẬT SỬ DỤNG AN TOÀN HĨA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG SẢN XUẤT NƠNG NGHIỆP TẠI XÃ PHÚC HÒA, HUYỆN TÂN... gồm đất sản xuất nông nghiệp, đất sản xuất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản, đất làm muối đất nông nghiệp khác” [12] Đất sản xuất nông nghiệp: đất nông nghiệp sử dụng vào mục đích sản xuất. .. chất clo môi trƣờng đất đề xuất giải pháp kĩ thuật sử dụng an tồn hóa chất bảo vệ thực vật sản xuất nông nghiệp xã Phúc Hòa, huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang” đƣợc lựa chọn thực với mong muốn góp phần