2.6.1 Một số chất diệt cỏ phổ biến hiện nay ở Việt Nam
Hình 2. 3 Chất diệt cỏ thuộc nhóm dẫn xuất của phenol và cresol (Nguồn: LÊ NGỌC TÚ (chủ biên) và cộng sự, 2006)
Hình 2. 4 Chất diệt cỏ thuộc nhóm các hormon thực vật tổng hợp
(Nguồn: LÊ NGỌC TÚ (chủ biên) và cộng sự, 2006)
Trong đó, 2,4 – D và 2,4,5 –T còn là những hợp chất thuộc nhóm “Chlorophenoxyl” (Ming Ye et al., 2013).
Hình 2. 5 Chất diệt cỏ thuộc nhóm carbamate (Nguồn: LÊ NGỌC TÚ (chủ biên) và cộng sự, 2006)
2.6.2 Các con đường phơi nhiễm
Cách mà thuốc diệt cỏ đi vào cơ thể đóng vai trò rất quan trọng đối với sự phản ứng của cơ thể khi tiếp xúc với nó. Thuốc diệt cỏ có thể đi vào cơ thể thông qua các con đường như qua da, miệng, mắt và qua đường hô hấp. Trong đó, hít thở qua đường hô hấp và qua dao là 2 con đường chính của việc phơi nhiễm với thuốc diệt cỏ (Ming Ye et al., 2013).
- Phơi nhiễm qua đường hô hấp xảy ra khi sử dụng các sản phẩm thuốc trừ sâu có độ bay hơi cao. Các hạt có kích thước lớn có xu hướng ở trên bề mặt cổ họng và mũi không đi vào phổi, các hạt nhỏ hơn trực tiếp đi vào phổi. Một khi hóa chất được hít vào phổi thì một lối vào nhanh sẽ đưa nó trực tiếp đi vào trong các mạch máu. Thông thường khoảng 10% lượng thuốc sẽ được hâp thụ qua hô hấp và phần còn lại sẽ được hấp thụ của da (Ming Ye et al., 2013).
- Phơi nhiễm qua da: một nghiên cứu của nông dân trồng cây thuốc lá ở Hy Lạp cho thấy rằng tiếp xúc qua da chính là tuyến đường chính trong khi sử dụng thuốc (Ming Ye et al., 2013). Mức độ tiếp xúc nhiều nhất là tay và cánh tay do trong quá trình sử dụng và vận chuyển, nếu vệ sinh không kỹ thì việc lây nhiễm qua là rất dễ dàng. Ngoài ra, chấn thương mắt có thể xảy ra khi thuốc trừ sâu vô tình bị văng hoặc phun lên mặt. Trời nóng nực, mồ hôi ra càng nhiều càng làm cho thuốc dễ xâm nhập qua da và đi vào cơ thể [ CITATION Ngộ09 \l 1066 ].
- Nuốt phải thuốc: Theo cùng đồ ăn, uống xâm nhập vào cơ thể. Thuốc xâm nhập theo con đường này thường trúng độc rất nặng [ CITATION Ngộ09 \l 1066 ].
2.6.3 Tiến trình xâm nhập – trao đổi và đào thải
Độc tính cũng như cơ chế tác động của các chất diệt cỏ đối với cơ thể là còn phụ thuộc khá nhiều vào bản chất, cũng như cách thức sử dụng (phun, rắc). Cùng với đó yếu tố chính cũng chính là cách thức mà các chất này đi vào cơ thể con người.
Hình 2. 6 Sự tiến triển các chất độc trong cơ thể
(Nguồn: LÊ NGỌC TÚ (chủ biên) và cộng sự, 2006)
Các hợp chất diệt côn trùng đa phần dễ bay hơi, nên trước hết chúng sẽ xâm nhập qua đường hô hấp. Đây là con đường mà khả năng hấp thu của các độc tính vào cơ thể là nhanh nhất vì không khí ở phế nang và máu đang lưu thông tiếp xúc trực tiếp, đồng thời diện tích phế nang rất lớn và lưu lượng máu cao. Còn sự xâm nhập qua da phụ thuộc nhiều vào ái lực của chất độc với da, trạng thái của da và diện tích da bị nhiễm (LÊ NGỌC TÚ (chủ biên) & cộng sự, 2006).
Các hợp chất độc này được coi là chất ngoại sinh, chúng thường bị loại bỏ ra ngoài cơ thể theo khí thở ra, phân hoặc nước tiểu. Tùy thuộc vào bản chất của nó mà nó có thể được đào thải hoặc giữ lại và tích lũy ở các mô mỡ trong cơ thể.
Ví dụ: Chất diệt cỏ 2,4 – D (acid dicloro – 2,4 – phenoxyacetic) Dùng để kiểm soát cỏ lá rộng trong sản xuất nông nghiệp
Trong sản phẩm 2,4 – D dùng làm thuốc diệt có có chứa một lượng chất Chlorophenol không được tổng hợp hết gọi là phenol tự do [ CITATION LêB17 \l 1066 ].
Chlorophenol là các hóa chất Chlor hữu cơ, chúng dễ tan trong chất béo [ CITATION LêH06 \l 1066 ]. Nên chúng dễ dàng phơi nhiễm qua da, khi vào đến cơ thể mô mỡ là nơi cố định là lưu giữ chúng lại làm cho chúng được giữ lại trong các tế bào lipid ở gan, thận và hệ thần kinh trung ương.
Các hợp chất tích lũy này có thể gây mô tế bào, độc tính di truyền gây đột biến, gây ung thư bất thường ở người và động vật (Etinosa O. Igbinosa et al., 2013).
Phenol là một hợp chất rất độc đối với cơ thể chúng ta. Khi vào cơ thể, một phần phenol sẽ được bài tiết hấp thu và thải qua da và nước tiểu (bản chất của nó là ít tan trong nước, chỉ tan tốt trong nước ở nhiệt độ 70oC). Phenol khi vào cơ thể chúng sẽ tại gan với xúc tác của enzyme xảy ra các phản ứng sau:
+ Phenol được liên hợp với acid glucuronic hoạt hóa (acid uridindiphosphatglucuronic – UDPGA) tạo thành dẫn xuất eter glucuronic:
UDPGA + phenol phenol – glucuronid + UDP
+ Phenol phản ứng ester hóa với các acid sulfuric và thải ra dưới dạng ester sulfuric, phản ứng được xúc tác bởi enzyme sulfotransferase:
C6H5OH + H2SO4 SO4 + H2O
Các dẫn xuất tạo thành này là những hợp chất phân cực dễ tan và giúp đào thải ra bên ngoài dễ dàng bằng con đường nước tiểu.
Một số nghiên cứu cho thấy, 2,4 – D là một chất gây rối loạn nội tiết và gây ảnh hưởng đến sự phát triển và hoạt động của hormone tuyến giáp. 2,4 – D có thể thúc đẩy kháng kháng sinh và liên quan đến cả bệnh Parkinson [ CITATION ELi15 \l 1066 ].
Tiến hành nghiên cứu in vitro và in vivo cho thấy 2,4 – D gây stress oxy hóa gây tác động đến cơ thể và ức chế miễn dịch [ CITATION DrN \l 1066 ].
Hiện nay tại Việt Nam, ngày 8.2.2017, Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NNPTNT) Nguyễn Xuân Cường ký, ban hành Quyết định số 278/QĐ- BNN-BVTV loại bỏ thuốc bảo vệ thực vật chứa hoạt chất 2.4D ra khỏi Danh mục thuốc bảo vệ thực vật được phép sử dụng tại Việt Nam, dựa trên các bằng chứng khoa
học khẳng định các hoạt chất này gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, vật nuôi, hệ sinh thái, môi trường (Bộ NNPTNT, 2017).
CHƯƠNG 3: CHẤT DIỆT NẤM (FUNGICIDES) 3.1 Tổng quan về độc tính chất diệt nấm
3.1.1 Giới thiệu
Nấm gây nấm mốc thực vật, thối rữa hoặc thậm chí là bệnh. Chất diệt nấm giúp kiểm soát nấm trước khi chúng trở thành một trong những vấn đề nghiêm trọng. Chất diệt nấm có thể là thuốc bảo vệ hoặc thuốc diệt trừ. Chất diệt nấm bảo vệ được sử dụng trước khi nấm xuất hiện, với vai trò là một biện pháp phòng ngừa. Cây ăn quả và rau thường được xử lý bằng các chất bảo vệ. Thuốc diệt trừ được áp dụng trực tiếp vào nấm và thường là cần thiết khi không sử dụng thuốc bảo vệ. Thuốc diệt trừ có ích, ví dụ, để ngăn chặn bệnh truyền từ cây này đến cây khác trong vườn cây ăn quả. Chất diệt nấm được sử dụng cho mục đích nông nghiệp ở Hoa Kỳ phải được đăng ký với Cục Quản lý Dược và Thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) và không được gây hại cho phần còn lại của cây trồng đã được xử lý hoặc để lại dư lượng chất độc hại về sau. Một ví dụ về chất diệt nấm là triticonazole, được sử dụng trên ngũ cốc. [ CITATION Kat14 \l 1033 ]
Chất diệt nấm được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, nhà cửa và sân vườn. Khoảng 500 triệu pound chất diệt nấm được sử dụng trên toàn cầu hằng năm. [ CITATION Rec \l 1033 ]. Chúng được dùng với nhiều mục đích, hai trong số các mục đích đó là:
- Bảo vệ hạt giống trong suốt quá trình bảo quản, vận chuyển và nảy mầm
- Bảo vệ cây trưởng thành, quả mọng, cây con, hoa và cỏ trên cánh đồng, trong suốt quá trình bảo quản và vận chuyển.
3.1.2 Phân loại và bản chất
Phân loại
Dựa vào bản chất của các nhóm chức trong công thức hóa học, chất diệt nấm có thể được phân loại theo bảng sau:
Bảng 3. 1 Phân loại chất diệt nấm [ CITATION LêN06 \l 1033 ]
Loại Các hợp chất
Chất diệt nấm vô cơ - Các muối của đồng - Các chất có lưu huỳnh - Các hợp chất của arsen - Các dầu khoáng
Chất diệt nấm hữu cơ tự nhiên và tổng hợp
- Các carbamate và các dithiocarbamate (benomyl, carbaten, ferbam, manebe, zinebe, nabam, thiram)
- Các dẫn xuất của benzene (hexaclorobenzen, quintozen)
- Các dẫn xuất của các quinon (cloranil, dichlon, simazin, atrazin, prometryn, desmetryn, bromacil, terbacil, pyrazon, dalayon)
- Các amid (alachlon, propanil, monalid)
- Benzonitril (toxinil, propyzamid, dicrolobenil) - Các toluidine (trifluralin, butralin)
- Các chất cơ – phosphor (glyphosat) Các chất diệt nấm hữu cơ khác Carboxin, cloropicrin, doquaanid, formol
Dựa vào cách tách dụng, người ta chia chất diệt nấm thành 2 nhóm lớn [ CITATION LêN06 \l 1033 ], [ CITATION DrR10 \l 1033 ]:
- Chất diệt nấm tiếp xúc: chất diệt nấm chỉ hoạt động trên bề mặt thực vật. Chúng không bị hấp thụ bởi lá, cành hoặc rễ và không thể ức chế sự phát triển nấm trong cây. Ví dụ: dithiocarbamates, nitriles, hydrocarbon thơm, peroxit, phenylpyrolles, cyanoimidazoles.
- Chất diệt nấm hệ thống: chất diệt nấm chỉ được hấp thu vào xylem và phloem1 và di chuyển lên xuống trong cây. Các chất diệt nấm này ức chế nấm trên và trong các bề mặt cây trồng đã được xử lý và bên trong các bộ phận của cây trồng nằm trên hoặc dưới các bề mặt được xử lý. Ví dụ: phosphonates
Công thức cấu tạo [ CITATION Placeholder1 \l 1033 ]
Cấu tạo của một số chất diệt nấm tiếp xúc:
Hình 3. 2 Dithiocarbamates
Hình 3. 3 Hợp chất có nhân benzen
Methylmercury Ethylmercury Chloro(phenyl)mercury
Hình 3. 4 Hợp chất có chứa S
Hình 3. 5 Hợp chất triclo
Cấu tạo của một số chất diệt nấm hệ thống
Hình 3. 6 Benomyl
Hình 3. 7 Thiabendazol
Hình 3. 8 Carbendazim hoặc MBC
Hình 3. 10 Oxyquinolein
3.1.3 Khả năng tích lũy độc [ CITATION Thu08 \l 1033 ]
Hầu hết thuốc bảo vệ thực vật đều độc với con người và động vật máu nóng ở các mức độ khác nhau. Theo đặc tính, thuốc bảo vệ thực vật được chia làm hai loại: chất độc có nồng độ và chất độc tích luỹ.
- Chất độc nồng độ: mức độ gây độc phụ thuộc vào lượng thuốc xâm nhập vào cơ thể. Ở dưới liều gây chết, chúng không đủ khả năng gây tử vong, dần dần bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Loại này bao gồm các hợp chất pyrethroid, phospho hữu cơ, carbamate, thuốc có nguồn gốc sinh vật.
- Chất độc tích lũy: Có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể vì chúng rất bền, khó bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Thuốc loại này gồm nhiều hợp chất chứa clo hữu cơ, chứa thạch tín (asen), chì, thuỷ ngân; đây là những loại rất nguy hiểm cho sức khoẻ.
3.1.4 Khả năng tác dụng độc
Chất diệt nấm thay đổi rất nhiều trong khả năng gây ra tác dụng phụ ở người. Về mặt lịch sử, một số bệnh dịch tồi tệ nhất về ngộ độc thuốc trừ sâu đã xảy ra do tiêu thụ nhầm hạt ngũ cốc được xử lý bằng thủy ngân hữu cơ hoặc hexachlorobenzene. Tuy nhiên, hầu hết chất diệt nấm đang được sử dụng và đăng ký để được sử dụng tại Hoa Kỳ sẽ không gây ra độc cấp tính nghiêm trọng và thường xuyên vì một số lý do: (1) nhiều loại có độc tính thấp ở động vật có vú và không được hấp thụ hiệu quả; (2) nhiều loại được pha chế ở dạng bột hoặc hạt ở thể huyền phù, từ đó sự hấp thụ nhanh và hiệu quả là không chắc. Chất diệt nấm có thể gây ra các thương tổn kích ứng da và niêm mạc [ CITATION Rec \l 1033 ]
Nói chung, chất diệt nấm gây ra độc tính ở động vật có vú từ mức thấp đến mức trung bình, mặc dù chúng được cho là có tỷ lệ nhiễm cao hơn các loại thuốc trừ sâu khác trong việc gây độc và phát triển ung thư. Ví dụ, ước tính rằng hơn 80 phần trăm của tất cả các nguy cơ gây ung thư do sử dụng thuốc trừ sâu xuất phát từ một số chất diệt nấm. Tuy nhiên, chất diệt nấm chỉ góp một tỷ lệ nhỏ các ca tử vong do thuốc trừ sâu và chỉ chiếm khoảng 5 phần trăm hoặc ít hơn đối với các chất độc gây hại cho con người theo báo cáo của Trung tâm Kiểm soát Chất độc (Poison Control Centres). [ CITATION Tim04 \l 1033 ]
3.2 Tiến trình độc tính thuốc bảo vệ thực vật xâm nhập, phân phối, trao đổi và đào thải trong cơ thể [ CITATION Vik15 \l 1033 ]
Mỗi loại chất diệt nấm sẽ có tiến trình xâm nhập, phân phối, trao đổi và đào thải trong cơ thể khác nhau. Ở đây ta xem xét phân tích loại chất diệt nấm có chứa đồng. Đồng được hấp thu, vận chuyển, phân phối, lưu trữ và bài tiết trong cơ thể theo các quy trình homeostatic phức tạp để đảm bảo nguồn cung cấp vi lượng ổn định và liên tục, tránh sự vượt mức.
3.2.1 Quá trình hấp thu
Đồng chủ yếu được hấp thu qua đường tiêu hóa của động vật. Từ 20 đến 60% lượng đồng ăn vào được hấp thu, phần còn lại được bài tiết qua phân. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ đồng. Ví dụ, ăn thịt động vật, citrat, và phosphate sẽ giúp tăng khả năng hấp thu đồng. Các ion đồng ở dạng muối, bao gồm đồng gluconat, đồng acetat, hoặc đồng sulfat, dễ hấp thụ hơn so với oxit. Mức tăng kẽm và cadmium trong khẩu phần, cũng như lượng phytate và đường đơn (fructose, sucrose) cao sẽ cản trở sự hấp thu của đồng.
3.2.2 Phân phối, trao đổi và đào thải
Sau khi đồng đi qua màng đáy bên, nó được vận chuyển đến gan nơi bị bao phủ bởi albumin huyết thanh. Việc vận chuyển đồng đến các mô ngoại vi được thực hiện thông qua plasma gắn với anbumin huyết thanh, ceruloplasmin, hoặc phức hợp phân tử thấp. Trong máu, đồng được phân bố vào một vùng hồng cầu không trao đổi, một vùng plasma liên kết với các protein, và một vùng hỗn hợp các phức hợp phân tử thấp. Ở người, khoảng 80-90% đồng plasma liên kết chặt chẽ với ceruloplasmin trong khi phần còn lại liên kết với albumin và axit amin.
Bury et al. (2003) cho thấy ở mang cá, Cu2+ bị khử thành Cu+ và xâm nhập vào cơ thể thông qua kênh natri sinh học (ENaC) hoặc qua transporter đồng 1 (CTR1). Metallochaperones (MC) kết hợp Cu+ và vận chuyển nó tới lưới Golgi (GN), nơi mà đồng đi vào ống Golgi thông qua một Menkes Cu+-ATPase (MNK). Cu+ được hợp thành dạng protein gắn kết kim loại (MBP) trong GN. Các túi khí của GN sau đó chuyển đồng đến màng đáy bên để xuất bào (exocytosis). Các ATPase khác xuất khẩu đồng (tức là Ag+/Cu+-ATPase) cũng có thể hiện diện trong các màng đáy bên. Việc thải đồng qua ruột có thể được thực hiện thông qua một đồng vận chuyển (symporter) Cu-/Cl-, hoặc qua con đường MNK. Đồng dư thừa sẽ kết hợp với các protein phân tử thấp, chẳng hạn như metallothioneins (MT).
Hình 3. 11 Sự biểu hiện giả thuyết của các con đường hấp thu đồng trong cá, kết hợp dữ kiện từ mang và ruột
Gan là cơ quan chính liên quan đến cân bằng nội môi của đồng. Nó tích lũy một tỷ lệ lớn đồng được hấp thụ từ chế độ ăn uống hoặc nước, và là nơi tổng hợp protein chứa đồng nhiều nhất trong cơ thể, ceruloplasmin. Ceruloplasmin được tiết ra trong máu và hoạt động như là một nguồn cung cấp đồng đến các cơ quan ngoài cơ thể. Đồng cũng có thể lưu thông trong cơ thể ở dạng phức hợp với albumin và các protein phân tử thấp khác. Mật là vị trí chính để bài tiết đồng dư thừa trong cá. Ở động vật có vú, có ba đường dẫn bài tiết: (1) Cu ATPase, được xác định trong các bệnh nhân bị bệnh Wilson (được gọi là protein Wilson hoặc ATP7B); (2) vận chuyển cation đa cực (cMoat) và (3) bài tiết qua lysosome. Khi đi vào tế bào thông qua CTR1, đồng được chuyển tới ATP7B trong bộ máy Golgi bởi đồng chaperone ATOX1. Trong bộ máy Golgi, đồng được kết hợp trong các cuproenzyme khác nhau bao gồm ceruloplasmin. Khi mức độ đồng trong tế bào tăng lên, ATP7B sẽ phân phối lại một khoang đặc. Khi tái định cư ATP7B, đồng được bài tiết từ tế bào gan qua mật thông qua một cơ chế không rõ ràng có thể liên quan đến COMMD1
Hình 3. 12 Con đường bài tiết đồng qua trung gian ATP7B trong tế bào hepatocytes
3.3 Tác dụng độc
3.3.1 Tổng quát về chất diệt nấm tiếp xúc và chất diệt nấm hệ thống [ CITATION LêN06 \l 1033 ]
Cơ chế tác dụng của chất diệt nấm tiếp xúc