Mỗi loại thuốc BVTV có thời gian phân hủy rất khác nhau. Nhiều chất có thể tồn lưu trong đất, nước, không khí và trong cơ thể động, thực vật nhưng cũng có những chất dễ bị phân hủy trong môi trường. Dựa vào thời gian phân hủy của chúng có thể chia thuốc BVTV thành các nhóm sau:
Bảng 1. 3: Phân loại thuốc BVTV theo thời gian phân hủy
Stt Phân nhóm Thời gian
phân hủy Ví dụ
1 Nhóm hầu như không
phân hủy -
Các hợp chất hữu cơ chứa kim loại: Thủy ngân, Asen … Loại này đã bị cấm sử dụng
2 Nhóm khó phân hủy 2 – 5 năm DDT, 666 (HCH), đã bị cấm sử dụng
3 Nhóm phân hủy trung bình
1 - 18 tháng
Thuốc loại hợp chất hữu cơ có chứa clo (2,4 – D)
4 Nhóm dễ phân hủy 1 – 12 tuần
Hợp chất phốt pho hữu cơ, cacbanat
(Nguồn: TS. Đặng Quốc Nam, tài liệu tập huấn dự án APHEDA-NILP trong ngành trồng Chè)
1.4. Ảnh hƣởng của thuốc BVTV đến môi trƣờng
Tại Việt Nam để phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật, hàng năm Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành thuốc BVTV được pháp sử dụng, hạn chế sử dụng và cấm sử dụng. Trong danh mục được phép sử dụng năm 2010 có 437 hoạt chất thuốc trừ sâu với 1.196 tên thương phẩm, 304 hoạt chất thuốc trừ bệnh với 828 tên thương phẩm.
- Các nguyên nhân thuốc BVTV phát tán ra môi trường:
+ Quá trình sản xuất, các loại chất thải bị thải ra ngoài môi trường; + Các sự cố trong quá trình đóng gói, lưu trữ, vận chuyển gây rò rỉ; + Sự cố cháy nổ của các nhà máy, cơ sở sản xuất;
+ Thuốc quá hạn hoặc không đạt tiêu chuẩn (tiêu hủy không triệt để); + Dư lượng thuốc còn lại trên các loại rau quả;
+ Dư lượng thuốc thấm xuống đất hoặc chảy theo dòng nước;
+ Thuốc BVTV còn dính bên trong bao bì, chai lọ thuốc BVTV sau khi sử dụng.
Sau khi thuốc BVTV phát tán ra môi trường thì nó sẽ đi vào các môi trường thành phần và gây ô nhiễm môi trường.
Đầu vào TBVTV trong hệ thống nông nghiệp Đầu ra
Hình 1. 1: Thuốc BVTV trong hệ thống nông nghiệp
Động, thực vật hấp thụ Cố định và phân hủy Thuốc BVTV Nông phẩm Khuếch đại sinh học
Di động, chảy tràn, xói mòn, bay hơi.
Thuốc BVTV khi được phun hay rải trên đối tượng một phần sẽ được đưa vào cơ thể động, thực vật. Qua quá trình hấp thu, sinh trưởng, phát triển hay qua chuỗi thức ăn, Thuốc BVTV sẽ được tích tụ trong nông phẩm hay tích lũy, khuếch đại sinh học. Một phần khác Thuốc BVTV sẽ rơi vãi ngoài đối tượng, sẽ bay hơi vào môi trường hay bị cuốn trôi theo nước mưa, đi vào môi trường đất, nước, không khí, ... gây ô nhiễm môi trường.
Môi trường thành phần như đất, nước, không khí là một hệ thống hoàn chỉnh có sự tương tác và tương hỗ lẫn nhau. Sự ô nhiễm của môi trường này sẽ tác động đến môi trường xung quanh và ngược lại. Thuốc BVTV có thể đi vào môi trường nước bằng nhiều con đường khác nhau được miêu tả cụ thể như sau:
+ Lắng đọng từ không khí: khi phun thuốc BVTV, không khí bị ô nhiễm dưới dạng bụi, hơi. Dưới tác động của ánh sáng, nhiệt, gió… và tính chất hóa học, Thuốc BVTV có thể lan truyền trong không khí. Lượng tồn trong không khí sẽ khuếch tán, có thể di chuyển xa và lắng đọng vào nguồn nước mặt ở nơi khác.
+ Rửa trôi từ môi trường đất: ô nhiễm đất dẫn đến ô nhiễm nguồn nước. Có khoảng 50% lượng Thuốc BVTV phun lên cây trồng rơi xuống đất tạo thành lớp mỏng trên bề mặt. Dưới tác động của nước mưa chảy tràn, Thuốc BVTV bị rửa trôi vào nguồn nước. Chúng tích lũy và lắng đọng trong lớp bùn đáy ở sông, hồ, ao…làm ô nhiễm nguồn nước.
+ Trực di và thấm ngang gây ô nhiễm nước ngầm và nước mặt nếu không bị kết dính với các hạt keo đất. Thuốc BVTV có thể phát hiện trong các giếng, hồ, sông suối cách nơi sử dụng không xa.
Hình 1. 2: Chu trình Thuốc BVTV trong hệ sinh thái nông nghiệp
(Nguồn: Lâm Minh Triết, Lê Thanh Hải(2008).Giáo trình quản lý chất thải nguy hại. NXB Xây dựng)
Nhận xét:
+ Thành phần Thuốc BVTV di chuyển vào môi trường nước mặt bao gồm các hoạt chất có thành phần của chúng hoặc các sản phẩm của chúng được tạo ra thông qua quá trình phân hủy.
+ Các quá trình vận chuyển Thuốc BVTV và sản phẩm phân hủy của chúng vào môi trường nước mặt bao gồm: chảy tràn bề mặt, bay hơi và lắng đọng, xói mòn, quá trình di chuyển theo nước ngầm và thông qua chuỗi thức ăn.
+ Các Thuốc BVTV di chuyển vào môi trường có thể dưới dạng hòa tan và bám dính vào các thành phần, vật liệu chất.
1.4.1. Ô nhiễm môi trường đất
- Cho dù hóa chất BVTV được áp dụng trên lá của các loại thực vật, trên bề mặt đất hay được đưa vào trong đất, một tỉ lệ khá cao của những hóa chất
cuối cùng cũng di chuyển vào trong đất. Những hóa chất này di chuyển vào trong đất theo một trong các cách sau:
+ Chúng sẽ bốc hơi vào trong khí quyển mà không có sự thay đổi về hóa học;
+ Chúng có thể được hấp thụ bởi phần tử mùn và sét;
+ Chúng có thể di chuyển xuống bên dưới xuyên qua đất ở dạng chất lỏng hoặc dạng dung dịch;
+ Chúng có thể trải qua phản ứng hóa học bên trong hoặc bên trên mặt đất; + Chúng có thể bị phá hủy bởi những vi sinh vật;
+ Chúng có thể bị hấp thụ bởi thực vật và được giải độc bên trong thực vật. - Sự lưu tồn của hóa chất BVTV trong đất là một sự tổng hợp tất cả các phản ứng, sự di chuyển và sự phân hủy ảnh hưởng đến những hóa chất này. Ví dụ, thuốc diệt côn trùng organophosphate có thể kéo dài chỉ vài ngày trong đất. Thuốc diệt cỏ được sử dụng phổ biến nhất là 2,4-D, lưu tồn từ 3-15 năm hoặc dài hơn. Thời gian lưu tồn của các thuốc diệt cỏ khác, thuốc diệt nấm và thuốc diệt côn trùng thì thường nằm trong khoảng trung gian. Phần lớn các chất sát trùng phân hủy nhanh chóng dù để chống lại sự tích lũy trong đất. những thuốc sát trùng nào kháng cự lại sự phân hủy thì có khả năng làm thiệt hại đến môi trường.
Hệ số hấp thụ Cacbon hữu cơ KOC
Đánh giá khả năng tồn động TBVTV trong đất hay trong nước. Giá trị KOC càng nhỏ nồng độ của TBVTV trong dung dịch đất càng lớn
TBVTV càng dễ di chuyển trong đất vào nguồn nước; ngược lại thuốc BVTV có khuynh hướng hấp phụ mạnh và tồn đọng trong đất. Những chất có giá trị KOC > 1000 ml/g : thường có khả năng hấp thụ vào đất, ngược lại những chất có giá trị KOC < 500 ml/g : thường có khả năng hấp thụ vào nước.
Bảng 1. 4: Thời gian tồn lƣu của thuốc BVTV trong đất
Thuốc BVTV Thời gian tồn lƣu
Arsenic Không xác định
Thuốc diệt côn trùng Chlorinalted (Vd: DDT, chlordane, dieldrin)
2-5 năm
Thuốc diệt cỏ Triazin (Vd: Amiben, simazine) 1-2 năm Thuốc diệt cỏ Benzoic (Amiben, dicamba) 2-12 tháng Thuốc diệt cỏ Urea (Vd: Monuron, diuron) 2-10 tháng Thuốc diệt cỏ phenoxy (2,4-D;2,4,5-T) 1-5 tháng Thuốc diệt côn trùng Organophosphate
(Vd: Malathion, diazion) 1-12 tháng
Thuốc diệt côn trùng Carbamate 1-8 tuần
Thuốc diệt cỏ Carbamate (Vd: barban, CIPC) 2-8 tuần
(Nguồn: http://www.greenpeaca.org)
Bảng 1. 5: Thời gian bán phân hủy của các loại thuốc trừ sâu thuộc POPs
Stt Loại thuốc trừ sâu Thời gian bán phân hủy
1 Aldrin 5-10 năm 2 Toxaphene 3 tháng -12 năm 3 Chlordan 2-4 năm 4 DDT 10-15 năm 5 Dieldrin 5 năm 6 Endin > 12 năm 7 HCB 3-6 năm 8 Heptachlor > 2 năm 9 Mirex > 10 năm (Nguồn: http://www.greenpeaca.org)
1.4.2. Ô nhiễm môi trường nước
Thuốc BVTV vào trong nước bằng nhiều cách: cuốn trôi từ những cánh đồng có phun thuốc xuống ao, hồ, sông, hoặc do đổ thuốc BVTV thừa sau khi đã sử dụng, phun thuốc trực tiếp xuống những ruộng lúa nước để trừ cỏ, trừ sâu, trừ bệnh, thuốc BVTV lẫn trong.
Ô nhiễm môi trường đất dẫn đến ô nhiễm nguồn nước. Thuốc trừ sâu trong đất, dưới tác dụng của mưa và rửa trôi sẽ tích lũy và lắng đọng trong lớp bùn đáy ở sông, ao, hồ,…sẽ làm ô nhiễm nguồn nước. Thuốc trừ sâu có thể phát hiện trong các giếng, ao, hồ, sông, suối cách nơi sử dụng thuốc trừ sâu vài km.
Thuốc trừ sâu phun lên cây trồng thì trong đó có khoảng 50% rơi xuống đất, sẽ tạo thành lớp mỏng trên bề mặt, một lớp chất lắng gọi là dư lượng gây hại đáng kể cho cây trồng. Sự lưu trữ của thuốc trừ sâu trong đất là yếu tố quan trọng để đánh giá khả năng gây ô nhiễm môi trường và cây trồng.
1.4.3. Ảnh hưởng của dư lượng Thuốc BVTV lên con người và động vật
Ngoài tác dụng diệt dịch bệnh, các loại cỏ và sâu bệnh phá hoại mùa màng, dư lượng thuốc BVTV cũng đã gây nên các vụ ngộ độc cấp tính và mãn tính cho người tiếp xúc và sử dụng chúng.
Các độc tố trong thuốc BVTV xâm nhập vào rau quả, cây lương thực, thức ăn gia súc và động vật sống trong nước rồi xâm nhập vào các loại thực phẩm, thức uống như: thịt cá, sữa, trứng,… Một số loại thuốc BVTV và hợp chất của chúng qua xét nghiệm cho tháy có thể gây quái thai và bệnh ung thư cho con người và gia súc. Con đường lây nhiễm độc chủ yếu là qua ăn, uống (tiêu hóa) 97,3%, qua da và hô hấp chỉ chiếm 1,9% và 1,8%. Thuốc gây độc chủ yếu là Wolfatox (77,3%), sau đó là 666 (14,7%) và DDT (8%) .
Hình 1. 3: Tác hại của TBVTV đối với con ngƣời
(Nguồn: Lê Thị Hồng Trân (2008). Đánh giá rủi ro sức khỏe và rủi ro sinh thái. NXB Khoa học kỹ thuật)
- Thông thường, các loại thuốc BVTV xâm nhập vào cơ thể con người và động vật chủ yếu từ 3 con đường sau:
+ Hấp thụ xuyên qua các lỗ chân lôn ngoài da; + Đi vào thực quản theo thức ăn hoặc nước uống; + Đi vào khí qản qua đường hô hấp.
- Các triệu chứng khi nhiễm thuốc BVTV:
- Hội chứng về thần kinh: Rối loạn thần kinh trung ương, nhức đầu, mất ngủ, giảm trí nhớ. Rối loạn thần kinh thực vật như ra mồ hôi. Ở mức độ nặng hơn có thể gây tổn thương thần kinh ngoại biên dẫn đến tê liệt, nặng hơn nữa có thể gây tổn thương não bộ, hội chứng nhiễm độc não thường gặp nhất là do thủy ngân hữu cơ sau đó là đến lân hữu cơ và Clo hữu cơ;
-Hội chứng về tim mạch: Co thắt ngoại vi, nhiễm độc cơ tim, rối loạn nhịp tim, nặng là suy tim, thường là do nhiễm độc lân hữu cơ, clo hữu cơ và Nicotin;
- Hội chứng hô hấp: Viêm đường hô hấp, thở khò khè, viêm phổi, nặng hơn Biểu hiện tác động gây bệnh của TBVTV trên người và động vật
Nhiễm độc Di truyền Dị ứng Sinh bào non Mãn tính Bán cấp tính Cấp tính Độc bào thai Độc sinh học Độc đột biến U ác U lành
có thể suy hô hấp cấp, ngừng thở, thường là do nhiễm độc lân hữu cơ, clo hữu cơ;
- Hội chứng tiêu hóa – gan mật: Viêm dạ dày, viêm gan, mật, co thắt đường mật, thường là do nhiễm độc clo hữu cơ, carbamat, thuốc vô cơ chứa Cu, S;
- Hội chứng về máu: Thiếu máu, giảm bạch cầu, xuất huyết, thường là do nhiễm độc Clo, lan hữu cơ, carbamat. Ngoài ra trong máu có sự thay đồi hoạt tính của một số men như men Axetyl cholinesteza do nhiễm độc lan hữu cơ. Hơn nữa, có thể thay đổi đường máu, tăng nồng độ axit pyruvic trong máu.
Ngoài 5 hội chứng kể trên, nhiễm độc do thuốc BVTV còn có thể gây ra tổn thương đến hệ tiết niệu, nội tiết và tuyến giáp.
Như vậy, nếu quá trình phân phối và sử dụng thuốc BVTV không an toàn, đúng cách sẽ gây nhiều nguy hiểm cho môi trường, sức khỏe con người và sinh vật.
1.5. Đánh giá rủi ro đến sức khỏe con ngƣời và hệ sinh thái từ thuốc BVTV
1.5.1. Đánh giá rủi ro sức khỏe con người từ thuốc BVTV
- Theo chương trình thuốc BVTV của Fred Whiford, Đại học Purdue, Mỹ đã giới thiệu về đánh giá rủi ro sức khỏe đối với thuốc BVTV. Trong lĩnh vực sử dụng thuốc BVTV, vấn đề sức khỏe luôn là một đề tài được sự quan tâm của đông đảo quần chúng. Bởi vì chúng ta phơi nhiễm thuốc BVTV trong thức ăn, nước uống và không khí hít thở hằng ngày. Chúng ta phơi nhiễm với thuốc BVTV khi ta đang ở trong nhà, nơi làm việc và cả nơi vui chơi. Tuy nhiên, điều đáng quan tâm nhất là chúng ta phơi nhiễm bao nhiêu sẽ gây ra những rủi ro cho sức khỏe và bằng cách nào chúng ta có thể đánh giá rủi ro này.
- Theo “đánh giá rủi ro là sự kết hợp những hiểu biết khoa học cùng với việc xem xét tính không chắc chắn của đánh giá rủi ro. Đặc biệt hơn, đánh giá rủi ro là một quy trình của rủi ro định tính và định lượng”.
- Đánh giá rủi ro sức khỏe con người từ thuốc BVTV được mô tả qua 3 bước:
+ Đánh giá độc tính (Toxicity assessment): đánh giá độc tính hay nguy hại tiềm tàng của thuốc BVTV;
+ Đánh giá phơi nhiễm (Exposure assessment): đánh giá phơi nhiễm tiềm tàng của con người đối với thuốc BVTV;
+ Nhận diện, mô tả rủi ro (Risk characterization): đánh giá rủi ro tiềm tàng đến con người.
1.5.2. Đánh giá độc tính
Tác động tiềm tàng của thuốc BVTV lên sức khỏe con người được đánh giá thông qua phản ứng của động vật thí nghiệm (chuột/ chuột nhắt, thỏ, chó,…) với những liều lượng thuốc khác nhau.
Những nghiên cứu độc tính mô tả phản ứng của động vật theo những kịch bản khác nhau từ phơi nhiễm cấp tính (động vật thí nghiệm sẽ nhận được một lượng thuốc BVTV rất cao), đến những phơi nhiễm mãn tính hay phơi nhiễm dài hạn (động vật thí nghiệm nhận được liều lượng thấp hơn mỗi ngày trong khoảng 2 năm).
Những nghiên cứu cấp tính được thực hiện để đánh giá mức phơi nhiễm gây tử vong và những ảnh hưởng cấp tính khác. Nghiên cứu bán mãn tính được dùng để xác định lên các cơ quan (gan, thận, lá lách, …) thông qua những phơi nhiễm hằng ngày trong vài tuần hoặc vài tháng.
Nghiên cứu mãn tính được thực hiện để đánh giá tiềm năng gây ảnh hưởng độc của hóa chất và/hoặc ung thư khi thời gian phơi nhiễm dài.
Những nghiên cứu độc tính khác bao gồm: kiểm tra những ảnh hưởng bất lợi tiềm năng lên sức khỏe sinh sản của người trưởng thành; khả năng lớn, phát triển và sinh sản của các thế hệ con cháu và sự thay đổi di truyền trên tế bào.
1.5.3. Đánh giá phơi nhiễm
1.5.3.1. Đánh giá phơi nhiễm từ chế độ ăn uống của người dân
- Dư lượng thuốc trừ sâu trong đồ ăn hằng ngày là nguồn cơ bản của nồng độ dư lượng phơi nhiễm thuốc trừ sâu đối với con người nói chung. Phơi nhiễm qua chế độ ăn uống là một hàm của một loại, lượng thức ăn tiêu thụ và dư lượng thuốc trừ sâu bên trong hoặc trên thức ăn. Tổng lượng thuốc trừ sâu hấp thụ trong bữa ăn hàng ngày đối với bất kỳ người nào được tính bằng tổng lượng thuốc trừ sâu hấp thụ vào từ tất cả các món ăn có chứa đựng dư lượng thuốc trừ sâu tiềm tàng bên trong.
- Mô hình cơ bản để đánh giá mức độ phơi nhiễm với dư lượng hóa chất trong thực phẩm qua chế độ ăn uống được tính đơn giản như phương trình sau:
+ Lượng thuốc trừ sâu tiêu thụ = Nồng độ dư lượng x Lượng thực phẩm tiêu thụ
- Có nhiều mô hình phơi nhiễm từ chế độ ăn uống, được xem xét chung là: cấp tính và mãn tính.
- Phơi nhiễm mãn tính xảy ra trong thời gian dài. Nó được dùng để tính toán cho các phơi nhiễm tiêu biểu và giá trị ngưỡng được tính dựa trên lượng tiêu thụ trung bình và giá trị dư lượng trung bình. Ngược lại, phơi nhiễm cấp tính từ chế