II. Các chất ô nhiễm hữu cơ
6.Các thuốc diệt côn trùng chlorine hữu cơ
Các thuốc diệt côn trùng chlorine hữu cơ là nhóm thuốc diệt côn trùng lớn với sự đa dạng về cấu trúc, tính chất và mục đích sử dụng. Ba dạng chính được đề cập ở đây – DDT và các hợp chất liên quan, thuốc diệt côn trùng cyclodiene bị chlorine hóa (như aldrin và dieldrin) và hexachlorocyclohexane (HCH) như lindane.
Các thuốc diệt côn trùng chlorine hữu cơ là chất rắn ổn định, khả năng hòa tan trong nước thấp và khả năng ưa lipid cao. Một vài trong số chúng tồn tại lâu ở dạng nguyên thủy của chúng hay như các chất chuyển hóa ổn định. Tất cả các ví dụ ở đây là các chất độc thần kinh.
• DDT thương mại có 70-80% là đồng phân p,p’-
DDT. Các thuốc diệt côn trùng tương tự bao gồm rhothane (DDD) và methoxychlor. Tính chất diệt cơn trùng của DDT đã được khám phá bởi Paul Müller của hãng Ciba-Geigy vào năm 1939. DDT được sử dụng, phần lớn để kiểm sốt vector các lồi vật gây hại nơng nghiệp, các vector bệnh (như muỗi gây bệnh sốt rét) và các ký sinh ngoài của động vật chuồng trại và các cơn trùng ở ranh giới gia đình và cơng nghiệp. Do khả năng hòa tan trong nước thấp của chúng (< 1 mg l-1), DDT đã được làm thành công thức như dung dịch dạng sữa để sử dụng như dạng phun (dung dịch dạng sữa là dung dịch thuốc trừ sâu ở dạng lỏng hữu cơ; khi cho vào nước, chúng hình thành dịch dạng sữa mà có thể phun lên cây trồng).
• DDT có LD50 cấp tính là 113-450 mg kg-1 và
chỉ được xem như là chất độc trung bình đối với động vật có xương sống. Tuy nhiên, nó cho thấy là gây ra sự mỏng vỏ trứng ở các loài chim nhạy cảm ở liều lượng rất thấp thơng qua hoạt động của chất chuyển hóa ổn định của nó là p,p’-DDE.
• Ngịai p,p’-DDT, 20% thuốc diệt côn trùng
thương mại đại diện cho o,p’-DDT, chất dễ phân hủy sinh học hơn p,p’-DDT và có độ độc thấp hơn đối với côn trùng và động vật có xương sống. Ngược lại, nó cho thấy có hoạt động estrogen, chẳng hạn ở chuột, và đôi khi, cùng với các hợp chất của nhóm DDT, được ám chỉ trong trường hợp phá vỡ tuyến nội tiết trong mơi trường tự nhiên.
• Kelthane (dicofol) là thuốc trừ sâu khác có liên
hệ về cấu trúc với DDT, chất được thương mại hóa như là acaricide. Nó có hoạt động diệt cơn trùng yếu, sự tồn tại giới hạn và có một vài bằng chứng rằng nó có thể hoạt động như chất phá hủy nội tiết.
• Các thuốc diệt côn trùng cyclodiene bị
chlorine hóa được giới thiệu sau DDT (rất rộng rãi trong những năm 1950) và một vài trong số chúng gây ra các vấn đề môi trường nghiêm trọng do chúng (hay các chất chuyển hóa ổn định của chúng) có độ độc cao đối với động vật có xương sống và sự tồn tại sinh học cao. Aldrin, dieldrin và heptachlor là các ví dụ về thuốc diệt côn trùng cyclodiene cho thấy đây là sự phối hợp khơng mong đợi các
• Chlordane là thuốc diệt côn trùng tương tự,
nhưng gây độc ở động vật có xương sống thấp hơn so với các ví dụ đã đề cập ở trên. Endrin và endosulphan là các thuốc diệt côn trùng cyclodiene gây độc rất cao ở động vật có xương sống, nhưng khả năng tồn tại sinh học bị giới hạn. Nói chung, các cyclodiene giống DDT ở chỗ là chất rắn ưa lipid, ổn định, có khả năng hịa tan trong nước rất thấp nhưng khác với DDT ở kiểu hoạt động của chúng. Endosulphan là một ngoại lệ đối với quy luật này, đó là có khả năng hịa tan trong nước đáng kể.
• Các cyclodiene được sử dụng với các cơng
thức đa dạng cho nhiều mục đích khác nhau. Do khả năng không tan trong nước của chúng, nên các dịch dạng sữa và bột làm ẩm được là các dạng được sử dụng để phun. Phun được sử dụng để kiểm soát các vật gây hại cây trồng và các vector bệnh (như ruồi tsetse). Chúng cũng được sử dụng để ngâm và phun nhằm kiểm soát các ký sinh ngồi của thú ni và được sử dụng rộng rãi như phân bón cho ngũ cốc và các cây trồng khác. Việc sử dụng aldrin, dieldrin và heptachlor cho mục đích sau đã gây ra các hậu quả về sinh thái nghiêm trọng.
• Vào những năm 1990, DDT và các chất tương
tự vẫn được sử dụng làm thuốc diệt côn trùng họ cyclodiene. Việc sử dụng các hợp chất này cho hầu hết các mục đích đã bị ngăn cấm do gây ra các rủi ro về sức khỏe con người hay gây nguy hại đến môi trường. Tuy nhiên, một vài hợp chất vẫn được sử dụng giới hạn ở một vài nước. Ví dụ, một vài nước đang phát triển vẫn sử dụng DDT để kiểm soát các vector như muỗi gây bệnh sốt rét, cho thấy gây nguy hại lớn hơn đối với con người so với các tác động bên cạnh của hóa chất.
Mặc dù các hợp chất này hiện nay rất ít được sử dụng, thì độc học sinh thái của chúng được thảo luận chi tiết ở bài viết vì hai lý do:
• Thứ nhất, sự tồn tại đáng chú ý của các hợp chất
như dieldrin và p,p’-DDE đảm bảo rằng phần còn dư lại đáng kể vẫn còn trong đất cũng như trong trầm tích bị ơ nhiễm và chỉ biến mất chậm chạp khi nhiều thập kỷ trôi qua. Các tồn dư này vẫn được phóng thích chậm vào chuỗi thức ăn trong môi trường nước và mơi trường đất và có thể đạt đến nồng độ đáng kể ở động vật ở mức dinh dưỡng cao hơn.
• Thứ hai, chúng đã được nghiên cứu kỹ và chi tiết –
có thể là nhiều hơn so với các dạng chất ô nhiễm hữu cơ khác. Đồng thời người ta cũng nghiên cứu nhiều về các hiểm hoạ sinh thái đi kèm với chúng và chúng được xem như là các ví dụ và mơ hình hữu ích đối với các chất ơ nhiễm ưa lipid tồn tại lâu. Hơn nữa, sự tồn tại của chúng đi kèm với khả năng gây ra các tác động về thần kinh và các tác động về tập
• Hexachlorocyclohexane (HCH) đã được
thương mại hóa rộng rãi như sản phẩm tinh chế chứa chủ yếu là đồng phân γ, được biết là γ-HCH, γ-BHC, hay lindane (Hình 1.4). γ- HCH có các tính chất tương tự như các thuốc diệt côn trùng chlorine hữu cơ khác nhưng nó phân cực và tan trong nước nhiều hơn (7 mg l-1). Các dịch dạng sữa của HCH đã được sử dụng để kiểm soát các vật gây hại hay ký sinh của động vật chuồng trại. Nó cũng được sử dụng như phân bón. HCH chỉ là chất độc trung bình đối với chuột (LD50 60-250 mg kg-1).