ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- NGUYỄN THỊ THƠM PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID TRONG RAU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ Chuyên ngàn
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-
NGUYỄN THỊ THƠM
PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID TRONG RAU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2014
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-
NGUYỄN THỊ THƠM
PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID
TRONG RAU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.NGUYỄN VĂN RI
Hà Nội - 2014
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Ri đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện
và viết luận văn
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới ban giám đốc Trung tâm Phân tích và Chuyển giao Công nghệ Môi trường và các anh chị, các bạn cộng tác tại phòng Phân tích Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và nghiên cứu trong môi trường hiện đại
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo giảng dạy tại khoa Hóa, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Hóa Phân tích, đã cho em những kiến thức quý giá trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị, bạn bè của tập thể lớp cao học hóa k23, đặc biệt là những người bạn trong nhóm hóa phân tích k23 đã giúp đỡ, chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình tôi học tập và thực hiện đề tài này
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ mọi khó khăn cùng tôi
Hà Nội, tháng 01 năm 2015
Học viên
Nguyễn Thị Thơm
Trang 4MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1 Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật 3
1.1.1 Định nghĩa 3
1.1.2 Phân loại 3
1.1.3 Tác hại của hóa chất bảo vệ thực vật 4
1.1.4 Tình hình tồn dư hóa chất bảo vệ thực vật trong rau 5
1.1.5 Tình hình ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật 7
1.2 Giới thiệu về hóa chất thực vật nhóm pyrethroid 8
1.2.1 Giới thiệu chung 8
1.2.2 Cấu tạo và tính chất một số pyrethroid 9
1.3 Các phương pháp phân tích dư lượng thuốc BVTV 14
1.3.1 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao 14
1.3.2 Phương pháp sắc ký khí 15
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18
2.1 Đối tượng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu 18
2.1.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 18
2.1.2 Nội dung nghiên cứu 18
2.2 Phương pháp nghiên cứu 19
2.2.1 Phương pháp tách chiết mẫu 19
2.2.2 Phương pháp sắc ký khí 20
2.2.3 Định lượng các hoạt chất pyrethroid bằng GC- ECD 25
2.3 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 26
2.3.1 Thiết bị và dụng cụ 26
2.3.2 Hóa chất 26
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1 Khảo sát các điều kiện sắc ký tối ưu đối với việc phân tích các hoạt chất thuốc BVTV nhóm pyrethroid 28
3.1.1 Lựa chọn cột tách 28
3.1.2 Nhiệt độ cổng bơm mẫu, nhiệt độ detector, kiểu bơm 28
3.1.3 Khảo sát chương trình nhiệt độ cột tách 29
3.1.4 Khảo sát tốc độ khí mang 34
3.1.5 Khảo sát thể tích bơm mẫu 36
3.1.6 Tổng kết các điều kiện chạy sắc ký 39
Trang 53.2 Đánh giá phương pháp phân tích 41
3.2.1 Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn 41
3.2.2 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 46
3.2.3 Đánh giá phương trình đường chuẩn 47
3.2.4 Khảo sát độ lặp lại của phép đo 51
3.3 Khảo sát điều kiện xử lý mẫu 52
3.3.1 Khảo sát dung môi chiết và thể tích dung môi chiết 53
3.3.2 Lựa chọn điều kiện làm sạch 55
3.3.3 Quy trình phân tích dư lượng pyrethroid trong rau 59
3.4 Ứng dụng qui trình phân tích các mẫu rau 61
KẾT LUẬN 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
PHỤ LỤC 70
Trang 6DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Mức độ tối đa cho phép sử dụng thuốc trừ sâu pyrethroid ở một số quốc
gia .13
Bảng 2.1: Một số detector thông dụng dùng cho sắc ký khí 22
Bảng 3.1: Thời gian lưu của các hợp chất theo các chương trình nhiệt độ 30
Bảng 3.2: Vị trí các chất trên sắc ký đồ 32
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tốc độ khí mang đến quá trình tách chất 34
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thể tích bơm mẫu đến quá trình phân tích 37
Bảng 3.5: Điều kiện chạy tối ưu cho phân tích đồng thời 4 hợp chất nhóm pyrethroid 40
Bảng 3.6: Nồng độ và diện tích pic trung bình của các chất 41
Bảng 3.7: Phương trình đường chuẩn của các hoạt chất 46
Bảng 3.8: Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của các chất 47
Bảng 3.9: Kết quả so sánh giữa giá trị a của phương trình đường chuẩn λ-cyhalothrin với giá trị 0 48
Bảng 3.10: Chuẩn F-tính của các chất BVTV 49
Bảng 3.11: Kết quả so sánh giữa b và b’ trong phương trình hồi quy 50
Bảng 3.12: Các giá trị để so sánh chuẩn t 2 phía 50
Bảng 3.13: Sai số và độ lặp lại của phép đo tại các nồng độ khác nhau 52
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát thể tích dung môi diclomethane (DCM) đối với các hoạt chất pyrethroid 54
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát loại dung môi rửa giải đối với hoạt chất pyrethroid 56
Bảng 3.16: Khảo sát tỉ lệ dung môi rửa giải đối với các hoạt chất pyrethroid 57
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát tỉ lệ dung môi rửa giải đối với hoạt chất pyrethroid 58
Bảng 3.18: Kết quả khảo sát thể tích dung môi rửa giải đối với các hoạt chất pyrethroid 59
Bảng 3.19: Kết quả phân tích các mẫu rau 62
Bảng 3.20: Kết quả phân tích các mẫu rau thêm chuẩn 63
Trang 7DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Mô hình thiết bị sắc ký khí thông thường 22
Hình 2.2: Sắc ký đồ của 2 cấu tử 1 và 2 23
Hình 3.1: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 1 30
Hình 3.2: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 2 31
Hình 3.3: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 3 31
Hình 3.4: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 4 32
Hình 3.5 Sắc đồ của các hoạt chất nhóm pyrethroid khi tốc độ khí mang giảm dần36 Hình 3.7: Sắc đồ các hoạt chất pyrethroid chuẩn nồng độ λ-cyhalothrin 0,5mg/l, cypermethrin 1,0mg/l, deltamethrin 1,0mg/l và permethrin 1,0mg/l theo điều kiện sắc ký tối ưu .40
Hình 3.8: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ của λ-cyhalothrin và đường chuẩn của λ -cyhalothrin 42
Hình 3.9: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ của permethrin 43
và đường chuẩn của permethrin 43
Hình 3.10: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ cypermethrin 44
và đường chuẩn của cypermethrin 44
Hình 3.11: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ deltamethrin 45
và đường chuẩn của deltamethrin 45
Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất chiết pyrethroid vào thể tích dung môi chiết DCM 55
Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi các pyrethroid khi rửa giải bằng toluen, hexan, aceton, DCM 56
Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi khi kết hợp hai loại dung môi khác nhau 57
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất chiết pyrethroid vào 58
tỉ lệ dung môi rửa giải 58
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi pyrethroid vào thể tích dung môi rửa giải 59
Trang 8Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
1
MỞ ĐẦU
Trong thời gian gần đây, hiện tượng ô nhiễm môi trường gây ra do các hoá chất nông nghiệp đang trở thành một vấn đề được đề cập đến khá nhiều Các loại thuốc trừ dịch hại, thuốc bảo vệ thực vật đang là một trong những nguyên nhân làm giảm
số lượng nhiều sinh vật có ích, làm giảm đa dạng sinh học, ảnh hưởng có hại tới sức khoẻ con người Hàng năm, ở nước ta có khoảng hơn 300 người chết vì nhiễm độc thuốc trừ sâu, con số người bị nhiễm độc mãn tính khá cao khoảng trên 2 triệu người, tỉ lệ người bị các bệnh rối loạn thần kinh thực vật, xảy thai, đẻ non… do bị nhiễm độc thuốc bảo vệ thực vật cũng không nhỏ Thuốc bảo vệ thực vật xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua con đường ăn uống thông qua các sản phẩm nông sản như rau, củ, quả, ngũ cốc… Người bị nhiễm độc chủ yếu là do ăn các sản phẩm nông sản mà dư lượng thuốc bảo vệ thực vật còn tồn lưu trong các sản phẩm đó quá mức cho phép
Tuy nhiên, trên thực tế vì nhiều lý do khác nhau mà tình tra ̣ng la ̣m du ̣ng thuốc BVTV trong sản xuất rau gây ô nhiễm dư lượng thuốc BVTV đang diễn ra khá phổ biến Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và mức sống của nhân dân, yêu cầu về các sản phẩm nông sản sạch và an toàn nói chung, về rau an toàn nói riêng và vệ sinh môi trường của toàn xã hội ngày càng cao Do đó, việc ứng dụng và phát triển các phương pháp phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật nhằm đánh giá thực trạng dư lượng thuốc trong các sản phẩm rau ở nước ta là rất cần thiết
Để đóng góp thêm phương pháp phân tích cho đối tượng này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các điều kiện tách cũng như xác định các hợp chất thuốc bảo vệ thực vật nhóm pyrethroid trong rau là λ-cyhalothrin, permethrin, cypermethrin, deltamethrin bằng phương pháp sắc ký khí (GC) sử dụng detector bắt điện tử (ECD)
Trang 9Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
2
Mục tiêu thực hiện đề tài luận văn là:
1 Xây dựng phương pháp xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật pyrethroid trong rau, bao gồm:
+ Khảo sát các điều kiện tách chiết mẫu và phân tích + Thẩm định phương pháp đã xây dựng
2 Áp dụng phương pháp xác định dư lượng thuốc bảo vệ thực vật pyrethroid để khảo sát một số mẫu rau trên địa bàn Hà Nội
Trang 10
Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật
1.1.1 Định nghĩa [10]
Hóa chất bảo vệ thực vật là những hợp chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học được dùng để phòng và trừ sinh vật gây hại cây trồng và nông sản Hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều nhóm khác nhau, gọi theo tên nhóm sinh vật gây hại như: thuốc trừ sâu để trừ sâu hại, thuốc trừ bệnh dùng để trừ bệnh cây…
1.1.2 Phân loại [10]
Các loại hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều loại, chủ yếu 4 nhóm chính:
- Nhóm clo hữu cơ (organnochlorine) là các dẫn xuất clo của một số hợp chất hữu cơ như diphenyletan, cyclodien, benzen, hexan Nhóm này bao gồm những hợp chất hữu cơ rất bền vững trong môi trường tự nhiên và thời gian bán phân hủy dài (ví dụ DDT có thời gian bán phân hủy 20 năm, chúng ít bị đào thải và tích lũy vào cơ thể sinh vật qua chuỗi thức ăn) Đại diện nhóm này là aldrin, dieldrin, DDT, heptachlo, lindan, methoxychlor
- Nhóm lân hữu cơ (organophosphorus) đều là các este, là các dẫn xuất hữu
cơ của acid photphoric Nhóm này có thời gian bán phân hủy ngắn hơn so với nhóm clo hữu cơ và được sử dụng rộng rãi Nhóm này tác động vào thần kinh của côn trùng bằng cách ngăn cản sự tạo thành men Cholinestaza làm cho thần kinh hoạt động kém, làm yếu cơ, gây choáng váng và chết Nhóm này bao gồm một số hợp chất như parathion, malathion, diclovos, chlopyrifos…
- Nhóm carbamat là các dẫn suất hữu cơ của các acid cacbamic, gồm những hóa chất ít bền vững hơn trong môi trường tự nhiên, song cũng có độc tính cao đối với nguời và động vật Khi sử dụng, chúng tác động trực tiếp vào men Chlinestraza của hệ thần kinh và có cơ chế gây độc giống như nhóm lân hữu cơ Đại diện cho nhóm này như: carbofuran, carbonyl, carbosulfan, isoprocarb…
Trang 11Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
4
- Nhóm pyrethroid là những thuốc trừ sâu có nguồn gốc tự nhiên, là hỗn hợp của các este khác nhau có cấu trúc phức tạp được tách ra từ hoa của những giống cúc Đại diện của nhóm này gồm cypermethrin, permethrin, deltamethrin, λ-cyhalothrin…
Ngoài ra, còn có một số nhóm khác như: các chất trừ sâu vô cơ (nhóm asen), nhóm thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ vi khuẩn, nấm, virus (thuốc trừ nấm, trừ vi khuẩn…), nhóm các hợp chất vô cơ (hợp chất của đồng, thủy ngân…)
1.1.3 Tác hại của hóa chất bảo vệ thực vật [10]
Hầu hết hóa chất bảo vệ thực vật đều độc với con người và động vật máu nóng ở các mức độ khác nhau Theo đặc tính hóa chất bảo vệ thực vật được chia làm hai loại: chất độc cấp tính và chất độc mãn tính
- Chất độc cấp tính: 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, những hợp chất phốt pho hữu cơ, carbamat, thuốc có nguồn gốc sinh vật
- Chất độc mãn tính: Có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể vì chúng rất bền, khi bị phân giải và bài tiết ra ngoài Thuốc loại này gồm nhiều hợp chất chứa clo hữu cơ, chứa thạch tín (Asen), chì, thủy ngân, đây là những loại rất nguy hiểm cho sức khỏe
Hóa chất bảo vệ thực vật có thể thâm nhập vào cơ thể con người và động vật qua nhiều con đường khác nhau, thông thường qua 03 đường chính: hô hấp, tiêu hóa
và tiếp xúc trực tiếp Khi tiếp xúc với hóa chất bảo vệ thực vật, con người có thể bị nhiễm độc cấp tính hoặc mãn tính, tùy thuộc vào phạm vi ảnh hưởng của thuốc
Nhiễm độc cấp tính: là nhiễm độc tức thời khi một lượng đủ lớn hóa chất bảo
vệ thực vật thâm nhập vào cơ thể Những triệu chứng nhiễm độc tăng tỉ lệ với việc tiếp xúc và trong một số trường hợp nặng có thể dẫn đến tử vong Biểu hiện bệnh lý của nhiễm độc cấp tính: mệt mỏi, ngứa da, đau đầu, lợm giọng, buồn nôn, hoa mắt
Trang 12Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
5
chóng mặt, khô họng, mất ngủ, tăng tiết nước bọt, yếu cơ, chảy nước mắt, sảy thai, nếu nặng có thể gây tử vong
Nhiễm độc mãn tính: là nhiễm độc gây ra do tích lũy dần trong cơ thể Thông thường, không có triệu chứng nào xuất hiện ngay trong mỗi lần nhiễm Sau một thời gian dài, một lượng chất độc lớn tích tụ trong cơ thể sẽ gây ra các triệu chứng lâm sàng Biểu hiện bệnh lý của nhiễm độc mãn tính: kích thích các tế bào ung thư phát triển, gây đẻ quái thai, suy giảm trí nhớ và khả năng tập trung, suy nhược nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, gây tổn hại cho gan, thận và não
1.1.4 Tình hình tồn dư hóa chất bảo vệ thực vật trong rau
Theo kết quả kiểm tra của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn năm
2009, trong 25 mẫu rau tại các tỉnh phía Bắc, có tới 44% mẫu rau có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, trong đó 4% có hoạt chất độc vượt giới hạn cho phép Kiểm tra 35 mẫu rau tại các tỉnh phía Nam, Cục bảo vệ thực vật phát hiện tới 54% mẫu có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, trong đó 8,6% mẫu được phát hiện có hàm lượng thuốc bảo vệ thực vật đủ khả năng gây độc cho người sử dụng [5]
Theo thông tin từ Cục trưởng Cục Bảo vệ thực vật (BVTV) Nguyễn Xuân Hồng, trong tháng 10/2012, Cục BVTV đã chỉ đạo các đơn vị tiến hành lấy 50 mẫu rau sống (xà lách, rau diếp, rau húng và rau mùi) tại TP Hồ Chí Minh và Hà Nội để kiểm nghiệm các chỉ tiêu về dư lượng thuốc BVTV và kim loại nặng trong 11 hoạt chất sử dụng phổ biến có nguy cơ nhiễm chì và asen Kết quả có 29/50 mẫu (58%) phát hiện có dư lượng thuốc BVTV; 20 mẫu (chiếm 40%) phát hiện có kim loại nặng Đối với rau tươi, hiện có khoảng 6-7% lượng rau xanh trên thị trường có dư lượng thuốc BVTV vượt ngưỡng cho phép, 40% mẫu rau, giá đỗ có thành phần vi sinh vật vượt ngưỡng cho phép Còn theo khảo sát của Cục Quản lý chất lượng nông, lâm, thủy sản, trong hơn 500 mẫu rau quả mà Cục kiểm tra thì có trên 6% nhiễm thuốc BVTV bị cấm sử dụng [3]
Trong khoản thời gian từ tháng 12/2011 đến 11/2012, Trung tâm Kỹ thuâ ̣t
Đo lường Thử nghiê ̣m Quảng Bình đã tiến hành điều tra , khảo sát tình hình sản