Có nhiều phƣơng pháp phân loại thuốc bảo vệ thực vật khác nhau, theo cuốn ―Thuốc bảo vệ thực vật – NXB Nông nghiệp, năm 1995‖, các phƣơng pháp phân loại thuốc BVTV nhƣ sau:
- Phân loại theo độc tính:
+ Nhóm Ia: Cực độc + Nhóm Ib: Độc tính cao + Nhóm II: Độc tính vừa + Nhóm III: Độc tính nhẹ
- Phân loại theo đối tượng sử dụng: Thuốc trừ sâu, bệnh, cỏ, chuột,..
- Phân loại theo cơ chế gây tác động: Thuốc kìm hãm Cholinesteraza, thuốc kìm hãm quang hợp, thuốc chống đông máu;
- Phân loại theo con đường xâm nhập: Thuốc xâm nhập qua lá, qua rễ, qua tiếp xúc, qua xông hơi, qua con đƣờng tiêu hoá;
- Phân loại theo nguồn gốc: Thuốc hữu cơ, thuốc thảo mộc, thuốc vô cơ;
- Phân loại theo cấu tạo hoá học: Hợp chất hữu cơ halogen, cơ phốt pho, cacbamat;
Các loại thuốc BVTV đều chứa các nhóm hoạt tính độc học đặc trƣng, vì vậy có thể phân loại theo nhóm chức hoá học chính có tác dụng gây độc nhƣ: nhóm clo hữu cơ, lân hữu cơ, cacbamat, …
Nhóm các hợp chất clo hữu cơ: trong cấu trúc phân tử có nhiều nguyên tử Clo liên kết trực tiếp với nguyên tử C, có hoặc không có các nguyên tử S, N trong phân tử.
Nhóm các hợp chất lân hữu cơ: trong phân tử có chứa một hoặc nhiều nguyên tử phốt pho, không bền trong hệ sinh học, dễ hoà tan trong nƣớc và dễ bị hydro hoá.
Nhóm các hợp chất cacbamat: là các chất có chứa nhóm R1-NH-COO-R2. Nhóm các hợp chất pyrethiroit tổng hợp: trong phân tử của chúng có cả nguyên tố Cl, O và N, nhân thơm nối với nhau bằng nguyên tử ôxi.
1.3.2. Đặc điểm, tính chất của DDT và các tác động của nó đến môi trường
1.3.2.1. Đặc điểm, tính chất của DDT
DDT là loại thuốc trừ sâu đã đƣợc sử dụng trong nhiều năm qua. Công thức hoá
học của loại thuốc này là C14H9Cl5 tên khoa học là diclodiphenyltricloetan hay (1,1,1 –
trichloro - 2,2-bis (p - chlorophenyl) etan) và gọi tắt là DDT, đƣợc tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1874, tác dụng diệt côn trùng của DDT chƣa đƣợc phát hiện cho tới năm 1939. Trong những năm đầu của cuộc Chiến tranh Thế giới thứ II, DDT đƣợc sử dụng một cách hiệu quả giúp quân đội và dân thƣờng trong việc kiểm soát sự lan truyền của dịch sốt rét và các bệnh dịch khác phát sinh từ côn trùng. Chính vì công lao phát hiện ra DDT, nhà hoá học ngƣời Thuỵ Sỹ, Paul Hermann Muller đã đoạt giải Nobel về Y học năm 1948. Sau Chiến tranh Thế giới thứ II, DDT đã đƣợc sản xuất để sử dụng nhƣ một loại thuốc bảo vệ thực vật để kiểm soát tiêu diệt côn trùng trong nông nghiệp và các loại côn trùng gây bệnh [5].
Nhƣng chỉ hai thập niên sau đó, vào năm 1962, trong cuốn ―Silent Spring‖ của nhà sinh học ngƣời Mỹ, Rechel Carson đã mô tả thực trạng ô nhiễm DDT và dự báo ảnh hƣởng của nó tới sức khoẻ con ngƣời và môi trƣờng. Do đó, tại Hoa Kỳ từ năm
1972 DDT đã bị cấm sử dụng. Tuy nhiên đến nay các nhà sản xuất tại Mỹ vẫn tiếp tục sản xuất DDT để xuất khẩu sang châu Phi và các nƣớc châu Á trong đó có Việt Nam (300.000 kg/năm) [5]. Ở Mỹ nguyên nhân gây ô nhiễm đất lớn nhất bởi DDT là việc sử dụng thuốc BVTV trong ngành nông nghiệp, ƣớc tính ngành nông nghiệp nƣớc Mỹ đã sử dụng khoảng 13.000 tấn DDT vào năm 1966 và gần 7.000 tấn DDT vào năm 1971 [5].
Tuy DDT đã bị cấm ở Hoa Kỳ từ năm 1972 nhƣng đến nay hoá chất này vẫn còn là một vấn nạn cho Cục bảo vệ Môi trƣờng Hoa Kỳ ở những vùng nông nghiệp và những vùng quanh nhà máy sản xuất DDT. Hiện tại DDT vẫn còn ngƣng tụ nơi thềm lục địa vùng Palos Verdas (ngoài khơi vùng biển Los Angeles) vì nhà máy sản xuất DDT Montrose Chemical. Co, tại Torrance đã thải DDT vào hệ thống cống rãnh thành phố từ năm 1971. Việc xử lý ô nhiễm DDT cho vùng này ƣớc tính sẽ tốn kém khoảng 300 triệu USD [13].
DDT là tổng hợp của 3 dạng là p,p’-DDT (85%), o,p’-DDT (15%) và o,o’-DDT (lƣợng vết). Tất cả ba dạng trên đều là chất bột vô định hình. DDT cũng có thể chứa DDE (1,1-dichloro-2,2-bis (p-chlorophenyl) etylen) và DDD (1,1-dichloro-2,2-bis (p- chlorophenyl) etan) là những chất nhiễm bẩn trong quá trình sản xuất. DDD cũng có thể đƣợc sử dụng để diệt trừ sâu hại, nhƣng hiệu quả kém hơn nhiều so với DDT, một dạng của DDD (o,p’-DDD) đã đƣợc sử dụng để điều trị bệnh ung thƣ tuyến thƣợng thận. Cả DDD và DDE đều là những sản phẩm không mong muốn trong quá trình sản xuất DDT.
- Công thức hoá học của DDT: C14H9Cl5,
Hình 4. Cấu tạo phân tử DDT [5]
- Tính chất vật lý, hoá học: DDT có khối lƣợng phân tử 354,49; là chất bột vô
định hình màu trắng; nhiệt độ nóng chảy 108,5-1090C; nhiệt độ sôi 185-1870C tại 7 Pa;
khối lƣợng riêng: 1,55 g/cm3; tan ít trong nƣớc (0,025mg/l ở 250C), tan tốt trong các
dung môi hữu cơ nhƣ: etanol, etylete, aceton,…. Trong môi trƣờng DDT dễ dàng bị phân hủy thành DDD và DDE, chúng có tính chất hóa học tƣơng tự nhƣ DDT nhƣng chúng tồn tại lâu hơn, bền hơn và có nồng độ cao hơn DDT trong môi trƣờng. Là một chất rất bền vững trong môi trƣờng, trơ với các phản ứng quang phân, ôxy không khí. Nếu điều kiện phản ứng mạnh nhƣ nồng độ kiềm lớn và đƣợc đốt nóng sẽ tạo thành anion của axit bis (Cl-4- phenyl)-2,2 etanoic hoặc bị polymer hóa thành sản phẩm dạng nhựa có màu [5].
- Độc tính: DDT là loại thuốc trừ sâu có độ bền vững và độc tính cao. Sự gây hại của DDT đối với môi trƣờng là do hai thuộc tính của nó là sự tồn tại lâu trong môi trƣờng và sự hòa tan trong lipid. Vì DDT không hòa tan trong nƣớc nên nó rất khó bị rửa trôi trong môi trƣờng. DDT hòa tan tốt trong chất béo vì vậy khi động vật ăn thức ăn có chứa DDT thì DDT sẽ kết hợp với chất béo trong cơ thể nó và tích lũy ở đó. Một khi DDT xâm nhập đƣợc vào cơ thể nó sẽ có xu hƣớng tích lũy lại ở các mô mỡ. Sự tích lũy DDT có sự tăng lên qua các bậc dinh dƣỡng gọi là sự phóng đại sinh học, nó xảy ra trong các chuỗi thức ăn. Điều này có nghĩa là trong chuỗi thức ăn càng ở những động vật bậc cao trên đầu chuỗi thức ăn thì càng tích lũy nhiều DDT. Và con ngƣời luôn luôn là sinh vật ở bậc cuối cùng của mọi chuỗi thức ăn. DDT có tác dụng lên hệ thần kinh của động vật, đặc biệt là hệ thần kinh ngoại biên, gây rối loạn thần kinh và ức
chế enzim chức năng đòi hỏi sự dịch chuyển các ion dẫn đến tê liệt. DDT thuộc nhóm
độc II, LD50 per os: 113-118 mg/kg; LD50 dermal: 2150 mg/kg [5]
1.3.2.2. Sự tồn tại của DDT trong môi trường [1] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Sự tồn tại của DDT trong đất và nƣớc ngầm
DDT tồn tại ở trạng thái bất động trong hầu hết các loại đất. Các con đƣờng mất và suy thoái của DDT trong môi trƣờng đất bao gồm mất do dòng chảy, bay hơi, phân hủy sinh học (hiếu khí và kị khí ). Tuy nhiên những quá trình này xảy ra rất chậm. Các sản phẩm phân hủy trong môi trƣờng đất là DDE và DDD, chúng cũng tồn tại lâu trong môi trƣờng và có tính chất vật lý và hóa học tƣơng tự nhƣ DDT. Do khả năng hòa tan thấp trong nƣớc nên DDT đƣợc giữ ở mức độ cao trong đất, trong các thành phần của đất, đặc biệt là chất hữu cơ. Mặc dù vậy DDT vẫn đƣợc phát hiện trong các hợp phần khác của đất và nƣớc ngầm, đặc biệt trong đất chứa ít chất hữu cơ.
Bảng 2. Thời gian bán phân hủy của một số thuốc BVTV clo hữu cơ [5]
TT Tên thuốc BVTV Thời gian bán phân hủy
(tháng)
Thời gian để phân hủy 95% (năm) 1 Aldrin 3-8 1-6 2 Clodane 10-12 3-5 3 DDT 30 4-30 4 Dieldrin 27 5-25 5 Heptachlor 8-10 3-5 6 Lindace 12-20 3-10
- Sự tồn tại của DDT trong nƣớc mặt
DDT có mặt trong nƣớc mặt chủ yếu do dòng chảy, sự vận chuyển của khí, sự rửa trôi hoặc bởi sự phun trực tiếp. Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và ngoài thực tế tại Vƣơng quốc Anh đã đƣa ra, thời gian bán phân hủy của DDT trong nƣớc hồ là 56 ngày, trong nƣớc sông là 28 ngày và rất ít DDT mất khỏi trầm tích ở cửa sông sau 46 ngày. Các con đƣờng chính để giảm DDT trong nƣớc mặt là bay hơi, phân hủy quang hóa, do sự hấp thụ truyền từ phân tử nƣớc vào trầm tích.
- Sự tồn tại của DDT trong thực vật
DDT không đƣợc hấp thu và lƣu trữ ở mức độ lớn trong thực vật. DDT không di chuyển vào cây cỏ nhƣ linh lăng hay đậu tƣơng và chỉ một lƣợng nhỏ DDT và các chất chuyển hóa của nó đƣợc tìm thấy trong cà rốt và củ cải khi chúng đƣợc dùng để xử lý DDT trong đất. Một số loại thực vật tích lũy nhiều nhƣ ngô, các cây ngũ cốc, lúa, nhƣng DDT ít di chuyển lên các bộ phận khác của cây mà chúng tập trung chủ yếu ở phần rễ.
1.3.2.3. Ảnh hưởng của DDT đến cơ thể sống [1]
- Tác dụng lên các loài thủy sinh vật
DDT có độc tính cao với nhiều loài thủy sinh không xƣơng sống. Theo báo cáo
thí nghiệm LD50s (nồng độ gây chết 50% loài thủy sinh không xƣơng sống khác nhau
trong thí nghiệm) sau 96 giờ là từ 0,18 µg/l đến 7,0 µg/l đối với muỗi vằn, tôm càng. DDT rất độc đối với các loài cá, và có thể gây độc cho một số loài lƣỡng cƣ đặc biệt ở giai đoạn ấu trùng. Ngoài khả năng gây độc cấp tính, DDT còn tích lũy đáng kể trong cá và các loài thủy sản khi có sự tiếp xúc lâu dài. Điều này xảy ra chủ yếu do sự hấp thụ từ trầm tích và nƣớc vào hệ động thực vật thủy sinh, trong đó bao gồm cá.
- Tác động đối với chim
DDT ở dạng hơi trong thực tế không gây độc đối với các loài chim. Trong các loài chim thì DDT gây độc chủ yếu qua con đƣờng thức ăn thông qua việc ăn thịt các loài trên cạn và các loài sinh vật thủy sinh có tích lũy nhiều DDT trong cơ thể, chẳng hạn nhƣ cá, giun đất và các loài chim khác. Hiện nay vấn đề quan tâm là sự ảnh hƣởng của DDT đối với sự sinh sản ở các loài chim nhƣ làm vỏ trứng mỏng đi, đặc biệt là tỷ lệ chết của phôi thai cao.
- Tác động đến các loài động vật khác
Giun đất ít bị độc cấp tính do DDT và nó có khả năng chống chịu DDT ở mức độ cao hơn các sinh vật khác trong môi trƣờng nhƣng chúng có khả năng gây độc lớn
cho các loài ăn chúng do sự phóng đại sinh học. DDT không độc hại đối với ong và
LD50 đối với ong mật là 25µg/con.
- Tác động đến con ngƣời
Qua Công ƣớc Stockholm, DDT bị cấm sử dụng trong nông nghiệp vì ảnh hƣởng của chúng lên con ngƣời về lâu dài. Báo cáo khoa học tháng 6/2006 ở Đại học Y Tế Công Cộng Berkeley cho thấy rằng trẻ sơ sinh bị tiếp nhiễm gián tiếp trong bụng mẹ sẽ bị chậm phát triển cả về cơ thể và thần kinh, cũng nhƣ tỉ lệ tử vong trong bụng mẹ rất cao. Nghiên cứu cũng cho thấy rằng từ năm 1945 trở đi việc sử dụng DDT đã làm cho 19 loài muỗi có mang ấu trùng sốt rét tăng thêm sức đề kháng, do đó cần phải phun xịt một liều lƣợng cao hơn. Kết quả là con ngƣời ngày càng khó khống chế các dịch bệnh do côn trùng gây ra hơn. DDT thƣờng xâm nhập vào cơ thể sinh vật và tích lũy qua các bậc dinh dƣỡng dẫn đến hiện tƣợng phóng đại sinh học, nó xảy ra trong các chuỗi thức ăn. Và con ngƣời là sinh vật ở bậc cuối cùng của mọi chuỗi thức ăn nên sẽ tích lũy lƣợng lớn nhất DDT.
1.3.2.4. Tình hình sử dụng và mức độ ô nhiễm DDT trên thế giới và Việt Nam [1]
a. Tình hình sử dụng DDT trên thế giới và ở Việt nam
Trong và sau chiến tranh thế giới lần thứ hai (1939 – 1945) DDT trở thành một chất đƣợc sử dụng phổ biến. Thời kỳ sử dụng nhiều nhất đạt tới 175 triệu tấn trên toàn cầu năm 1970. Việc sử dụng DDT nhiều nhất tại Hoa Kỳ là năm 1959 với số lƣợng là 36 triệu kg hóa chất đã đƣợc rải. Tuy nhiên đến năm 1970 các câu hỏi về tác động nghiêm trọng của DDT đến môi trƣờng đã đƣợc đƣa ra. Và báo cáo đã chỉ ra rằng các loài côn trùng có lợi hoặc vô hại nhƣ ong, các loài cá, chim và một số động vật khác bị chết hoặc bị tổn hại khi tiếp xúc với DDT. Do tác động có hại của DDT đến môi trƣờng lớn hơn so với sự có lợi của DDT nên các cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ đã cấm sử dụng DDT vào năm 1972. Tuy nhiên nó vẫn đƣợc sử dụng ở một số nƣớc khác.
DDT vẫn đƣợc sử dụng ngày nay tại các quốc gia Châu Phi nhƣ Zimbabwe và Ethiopia để kiểm soát muỗi và ruồi Glossia. Đây là hai loại côn trừng gây ra hai bệnh nguy hiểm là sốt xuất huyết và bệnh ngủ. DDT đã đƣợc sử dụng để diệt ruồi Glossia tại hồ Kariba ở Zimbabwe.
DDT đƣợc dùng lần đầu tiên ở Việt Nam vào năm 1949 để phòng ngừa bệnh sốt rét. Tuy nhiên số lƣợng DDT sử dụng chỉ có 315 tấn trong năm 1961 và giảm xuống còn 22 tấn trong năm 1974. Mặc dù DDT đã bị cấm sử dụng trên toàn thế giới từ năm 1992 nhƣng ở Việt Nam DDT vẫn đƣợc tiếp tục nhập vào từ nƣớc Nga. Từ ngày 14/05/2004 Việt Nam chính thức tham gia vào công ƣớc Stockholm, việc sử dụng thuốc trừ sâu DDT đã bị cấm sử dụng trên toàn quốc, nhƣng do công tác quản lý còn lỏng lẻo DDT vẫn còn đƣợc sử dụng ở nhiều nơi.
b. Tình hình ô nhiễm DDT trên thế giới và ở Việt Nam
Do những tác hại của DDT đến môi trƣờng và con ngƣời nên năm 1972 chính phủ Hoa kỳ đã cấm sử dụng hoàn toàn DDT. Tuy nhiên đến nay hóa chất này vẫn gây tác hại ở các vùng nông nghiệp đã sử dụng và những vùng quanh nơi sản xuất trƣớc đây. Hiện nay DDT vẫn còn bị ngƣng tụ tại thềm lục địa vùng Palos Vedas (ngoài khơi vùng biển Los Angeles) vì nhà máy sản xuất ra DDT Montrose Chemical tại Torrance đã thải DDT vào hệ thống cống rãnh thành phố từ năm 1971. Sự tích tụ nhiều nhất DDT và các hợp chất có liên quan là ở biển phía Tây Trung Quốc. Ở các bờ biển lƣợng tích tụ DDT vẫn rất lớn nhƣ: vịnh Bengal, biển Arabian và biển Bắc Trung Quốc v.v. Hàm lƣợng DDT có trong trầm tích đáy sông ở vịnh River tại Washington dao động từ 0,1- 234 µg/kg. Ở Canada, tổng lƣợng DDT lắng đọng trên bề mặt trầm tích ở các hồ trong lục địa vào khoảng 9,7µg/l. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ở Việt Nam một lƣợng lớn DDT còn tồn đọng trong các kho ở khắp các tỉnh. Mặc dù đã đƣợc thu gom và tiêu hủy nhƣng do việc tiêu hủy không triệt để một lƣợng lớn DDT bị thải ra môi trƣờng ngấm vào nƣớc ngầm và đất. Theo phụ lục I về danh
mục điểm tồn lƣu hóa chất bảo vệ thực vật gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng ban hành kèm theo Quyết định số 1946 /QĐ-TTg ngày 21 tháng 10 năm 2010 của Thủ tƣớng Chính phủ thì trên toàn quốc có 240 điểm tồn dƣ hóa chất bảo vệ thực vật nghiêm trọng cần phải xử lý trƣớc năm 2015.
Bảng 3. Hiện trạng tồn dƣ hóa chất bảo vệ thực vật tại các kho trên toàn quốc