CHệễNG II ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT
III. PHÂN LOẠI THUỐC TRỪ DỊCH HẠI
Tất cả các hoá chất dùng trong công tác BVTV đều được mang tên chung là TBVTV hay thuốc trừ dịch hại (pesticide). Việc phân loại thuốc trừ dịch hại có thể thực hiện theo nhiều cách:
1.1 Phân loại theo đối tượng:
Dieọt coõn truứng: Insecticide Dieọt vi khuaồn: Bactericide Dieọt naỏm: Fungicide
Dieọt tuyeỏn truứng : Nematicide Diệt cỏ: Herbicide, Weed killer Dieọt nheọn: Acaricide
Dieọt Aphid : Aphicide Dieọt oỏc seõn: Molluscicide Diệt chuột: Raticide
2.2 Phân loại theo con đường xâm nhập:
Vị độc(vđ): Dipterex (tx) DDT (tx) 666(tx xh) Wofatox (tx) ...
Tieáp xuùc (tx): Mipcin, Bassa, Dimethoate (ld) Lửu daón (ld): Furadan, Aliette
Xông hơi (xh): Methyl Bromide (CH3Br), Chloropicrin (CC13NÒ2)
Aluminium Phosphide (Al..P)
2.3 Phân loại theo nguồn gốc:
Thuoác voâ cô: S, Cu ...
Thuốc thảo mộc: Derris, Nicotine Thuốc tổng hợp:
* Nhóm Clo: DDT, 666
* Nhóm Lân: Wofatox Bi-58
* Nhóm Carbamate: Mipcin, Bassa, Sevin
* Nhóm Pyrethroid : Decis, Sherpa, Sumicidine
* Nhóm Insect Growth Regulator (IGR): Nomolt, Applaud . . .
Ngoài ra trong hệ thống của Mỹ, các chất đều hòa sinh trưởng, chất dẫn dụ và xua đuổi côn trùng cũng được liệt vào nhóm thuốc Bảo vệ Thực vật. Có một số thuốc BVTV tiêu diệt được nhiều đối tượng gây hại nên có thể được xếp vào nhiều nhóm khác nhau. Ví dụ 2,4-D dùng ở liều thấp là chất kích thích sinh trưởng thực vật, ở liều cao là thuốc diệt cỏ. Oxythioquinox (Morestan) có thể duứng dieọt nheọn, naỏm beọnh laón coõn truứng.
Cách phân loại dựa theo nguồn gốc nhóm thuốc là phổ biến nhất:
1) Nhóm thuốc gốc Clo hữu cơ: (CHC)
Các thuốc CHC dùng để trừ côn trùng, hiện nay phần lớn thuốc nhóm này đã bị cấm do tính tồn lưu quá lâu trong môi trường mà điển hình là DDT, Chlordane, Toxaphene, Dieldrin, Aldrin, Endrin .v.v. Một số vẫn còn dùng rất giới hạn như Difocol và Methoxychlor. Phần lớn các CHC khó phân hủy trong môi trường và tích lũy trong mô mỡ của động vật. Tính tồn lưu cũng có ích trong trường hợp cần duy trì tính độc của thuốc lâu dài.
Các CHC gồm những hợp chất aryl, carbocyclic, heterocyclic có MW khoảng 291-545. CHC có thể được chia ra làm 5 nhóm: (1) DDT và các chất tương tự;
(2) BHC; (3) Cyclodiens các hợp chất tương tự; (4) Toxaphene và các chất tương tự; và (5) cấu trúc khép kín của Mirex và Chlordecone. Xu hướng kháng chéo của côn trùng đối với các thuốc trong cùng một nhóm và thuốc thuộc các nhóm khác nhau là gia tăng mạnh, mặc dù cơ chế tác động giữa các nhóm có sự khác biệt.
CHC gây độc thần kinh, tuy nhiên cũng có một số khác biệt về triệu chứng giữa hai nhóm: một phía là DDT và những chất tương tự với nó và phía kia là những
chất còn lại. DDT gây ra sự run rẫy (tremor, hoặc ataxia=mất đều hòa), khởi sự ở mức nhẹ lúc mới bắt đầu bị trúng độc và ngày càng tăng cho đến khi có triệu chứng co giật (convulsion). Trái lại lindane, aldrin,dieldrin, endrin, toxaphene, và nhiều hợp chất có liên quan gây ra triệu chứng co giật ngay từ đầu.
Mức kích thích thần kinh quan hệ trực tiếp với nồng độc của thuốc trong mô thần kinh. Thông thường các hậu quả có thể phục hồi sau khi hấp thu một hay nhiều liều thuốc. Sự phục hồi này chỉ có thể xảy ra khi nồng độc ủa CHC trong mô thần kinh không vượt quá một ngưỡng tới hạn (critical level). Hầu hết các CHC có thể đi xuyên qua da cũng như qua hệ hô hấp và hệ tiêu hóa. Mức hấp thu qua da khác biệt tùy theo chất, chẳng hạn DDT hấp thu qua da kém còn Dieldrin lại hấp thu qua da rất mạnh. Thông thường, vì có áp suất hơi thấp nên ít khi CHC có nồng độ trong không khí cao qua mức cho phép.
CHC làm thay đổi các tính chất điện cơ thể và của các men có liên quan đến màng tế bào thần kinh, gây ra biến đổi trong động thái di chuyển của ion Na+
và K+ qua màng tế bào. Có thể có cả sự nhiễu loạn vận chuyển chất vôi và hoạt tính của men Ca2+-ATP và men phosphokinase. Cuối cùng CHC gây chết do sự dừng hô hấp.
2) Nhóm thuốc gốc lân hữu cơ: (LHC) Do Lange và von Kreuger tìm ra vào đầu những năm 1930 (dimethyl và diethyl phosphorofluoridate). Đến năm 1936, Gerhard Schrader chủ trì một dự án nghiên cứu và tìm ra nhiều chất khác như dimefox, octamethyl pyrophosphoramidate(schradan) và tetraethyl pyrophosphate (TEPP). Cuối thế chiến thứ II, chất parathion ra đời và tồn tại trong hơn 40 năm. Cho đến nay đã có hàng ngàn chất LHC được tổng hợp và đánh giá trong số đó đã có khoảng 100 chất khác nhau được đua vào thương mại hóa. Đây là nhóm thuốc hữu cơ quan trọng nhất hiện dùng. Schrader thường được xem là ông tổ của các thuốc lân hữu cơ.
LHC là những chất có ít nhất một nguyên tử P bốn hóa trị, hầu hết các LHC là những ester có cấu trúc như sau:
RO O(S)
P
R’ X
Trong đó : R = methyl hoặc ethyl
R’ = alkoxy, alkyl, aryl, amino hoặc các amino có nhóm thế
X = nhóm có thể tách rời (leaving group)
O mang nối đôi có thể bị S thay thế. Các LHC khác nhau nhiều do sự thay đổi của nhóm X. Thực tế, hầu hết các LHC dùng hiện nay có cấu trúc
RO O(S)
P
RO X
Trong đó R là methyl hoặc ethyl và X thay đổi, thông thường X là chất thế của alkoxy; phenoxy; thioalkyl hoặc các chất thơm dị nhân.
Các LHC chứa nối P=O (phosphate) hoặc P=S (phosphorothionate) trong đó P=S khá bền vững đối với sự thủy giải so với P=O bởi vậy chúng có triển vọng về mặt độc tính và khả năng diệt côn trùng. Tuy nhiên chúng có tác động chống men cholinesterase yếu và cần phải được hoạt hóa qua biến dưỡng để trở thành P=O vốn có hoạt tính chống men cholinesterase mạnh mẽ.
Cách tác động của thuốc: Độc tính của LHC đối với côn trùng và người do sự bất hoạt hóa men acetylcholinesterase (AChE), là một loại men xúc tác sự thủy phân nhanh chóng chất Acetylcholine(ACh). Sự bất hoạt xảy ra hoàn toàn khi LHC tác động đến men và lân hóa nhóm OH của serine tại vị trí hoạt động của men (theo phửụng trỡnh).
ki
O O O Kd kp
E-OH + (RO)2 P -X [E-OH] (ROR)2P -X] E-OP(OR)2+X -
Acetylcholine là một trong số các chất dẫn truyền luồng thần kinh quan trọng chi phối sự truyền các xung thần kinh dọc qua các chỗ nối synaptic và trong một số trường hợp qua các chỗ nối cơ thần kinh.
Vai trò của AChE trong việc điều phối truyền động luồng thần kinh được diễn tả trong Hình sau
Tuùi Ach ACh
Ach vò trí
nhận ACh
Ach ACh
Xung thaàn kinh ACh ACh ACh Điểm cuối Phức hợp Cô
thaàn kinh AChE-ACh
Hình Sự tương tác giữa AChE và Ach tại một chỗ nối synapse hoặc cơ thần kinh
Khi xung thần kinh di chuyển dọc theo trục và tiến đến điểm cuối của nối synapse hoặc cơ thần kinh thì các Ach có sẳn trong các túi sẽ được phong thích ra ngoài nhanh chóng và sau đó tương tác với màng sau synaptic (post synaptic) gây kích thích cơ hoặc sợi thần kinh. AChE đều chỉnh sự truyền thần kinh bằng cách giảm nồng độ của Ach tại chỗ nối bằng phản ứng thủy phân men biến Ach thành choline và acid acetic
CH3 C CH3 O + AChE +