Đề tài : Điều tra và đánh giá hiện trạng sử dụng phân bón và thuốc BVTV ở một số vùng canh tác cây lúa ở huyện bình sơn tỉnh Quãng Ngải

Sử dụng phân bón và vấn đề môi trường Sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu bệnh là chìa khóa của sự thànhcông trong cách mạng xanh và bảo vệ thực vật, lương thực.. Phân bón hữu cơ:-

ĐIỀU TRA VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG PHÂN

BÓN VÀ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT

Ở MỘT SỐ VÙNG CANH TÁC CÂY LÚA Ở HUYỆN BÌNH

SƠN-TỈNH QUẢNG NGÃI.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan với hội đồng bảo vệ những nghiên cứu dưới đây là do tôi tự thựchiện, không lấy từ bất cứ công trình nghiên cứu nào khác Các số liệu trích dẫntrong đồ án, khóa luận tốt nghiệp là trung thực

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 2

LỜI MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 12

1.1 Tổng quan về phân bón 12

1.1.1 Phân loại phân bón 12

1.1.2 Tình hình sử dụng phân bón 12

1.1.3 Sử dụng phân bón và vấn đề môi trường 14

1.1.4 Tác động của phân bón đối với cây trồng: 15

1.1.5 Tác động của phân bón đến môi trường sinh thái đất: 16

1.1.6 Tác động của phân bón đến sức khỏe con người: 17

1.2 Tổng quan về thuốc BVTV 17

1.2.1 Sơ lược về sự phát triển của thuốc BVTV 17

1.2.2 Khái niệm về thuốc BVTV 20

1.2.3 Phân loại thuốc BVTV 20

1.2.4.Đặc tính sinh - hóa học của một số nhóm thuốc BVTV chính 22

1.2.4.1 Các thuốc BVTV nhóm Chlor hữu cơ 22

1.2.5 Tác động của thuốc BVTV đến cây trồng 31

1.2.6 Tác động của thuốc BVTV đến môi trường và sức khỏe con người 33

1.3 Tổng quan về đất 37

1.3.1 Một số khái niệm cơ bản về hệ thống đất 37

1.3.2 Những vấn đề môi trường đất nông nghiệp 38

1.3.3 Một số đặc điểm của thuốc trừ sâu trong môi trường đất 39

1.4 Tổng quan về cây lúa 51

1.4.1 Một vài nét về cây lúa 51

1.4.2 Lịch sử gieo trồng lúa 52

1.4.3 Sự sinh trưởng phát triển của cây lúa 52

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 54

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 54

2.2 Đối tượng – Thời gian – Địa điểm nghiên cứu 54

2.3 Nội dung nghiên cứu 55

2.4 Phương pháp nghiên cứu 56

2.4.1 Phương pháp luận 56

2.4.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể 57

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 64

3.1 Điều kiện tự nhiên và đặc điểm kinh tế xã hội tỉnh huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi 64

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 64

3.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội 65

3.1.3 Hiện trạng môi trường ở tỉnh Quảng Ngãi 66

a Môi trường từ 1975 đến 2005 66

3.2 Hiện trạng & qui hoạch ngành nông nghiệp huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi 71

3.3 Tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học trong canh tác cây lúa ở huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi 72

3.3.1 Tình hình sử dụng phân bón 72

3.3.2 Tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật 76

3.4 Hiện trạng chất lượng các nguồn nước mặt – nước ngầm do ảnh hưởng dư lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật 82

3.4.1 Kết quả phân tích các chỉ tiêu lý hóa, thuốc BVTV trong nước mặt 83

3.4.2 Kết quả phân tích các chỉ tiêu lý hóa và thuốc trừ sâu và phân bón trong nước ngầm 89

3.4.3 Đánh giá chất lượng nguồn nước mặt, nước ngầm 94

3.4.4 Đánh giá chung 97

3.5 Hiện trạng ô nhiễm môi trường đất do ảnh hưởng dư lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật tại các địa điểm canh tác cây lúa 98

3.5.1 Đánh giá dư lượng phân bón trong đất trồng lúa 98

3.5.2 Tồn dư và sự biến động của thuốc BVTV trong đất trồng lúa 99

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 101

4.1 Kết luận 101

4.1.1 Kết luận tình hình sử dụng thuốc BVTV của nông dân trồng lúa 101

4.1.2 Kết luận tình hình sử dụng phân bón của nông dân trồng lúa 103

4.2 Kiến nghị 104

4.2.1 Đẩy mạnh công tác quản lý thuốc BVTV và phân bón 104

4.2.2 Đẩy mạnh công tác huấn luyện nông dân 104

4.3 Hạn chế của đề tài 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

limit)

DANH MỤC CÁC BẢNG Trang

1990 - 1996

19

vụ

76

loại sâu, bệnh tại huyện Bình Sơn vào tháng 2/2012

78

ngầm

89

thạch quyển và sinh quyển

37

soilscape (Buol et al 1989)

38

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Trang

Dimethoate

46

khảo sát

86

tại 9 điểm khảo sát

cơ)Biểu đồ 3.10 Tồn dư thuốc BVTV họ Phospho hữu trong nước ngầm ở

9 điểm khảo sát

92

LỜI MỞ ĐẦU

Nông nghiệp là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam Hiện nay, ViệtNam vẫn là một nước nông nghiệp Cho đến năm 2011, Việt Nam vẫn là nướcxuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới Tuy nhiên nền nông nghiệp của chúng tavẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết thấu đáo, cơ giới hóa nông nghiệp vẫncòn chưa bì kịp với các nước phát triển, vì vậy người dân vẫn phải phần nhiều laođộng chân tay trên ruộng đồng Một vấn đề đáng quan ngại đối với việc trồng lúa

ở nước ta chính là việc sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật Phân bón làmtăng tốc độ sinh trưởng và năng suất của cây lúa, phối hợp với thuốc bảo vệ thựcvật để giúp người nông dân phòng chống sâu bệnh và lúa cỏ phá hoại Trên thực

tế, chính sách kinh tế của nước ta đang tập trung nhiều hơn vào sản xuất côngnghiệp và các ngành dịch vụ, và nông nghiệp thì phần nhiều vẫn chưa được pháttriển đúng với tiềm năng của nó Kiến thức của người nông dân về cây lúa và cách

sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật vẫn còn dựa nhiều vào kinh nghiệm.Đặc biệt là những người nông dân trồng lúa ở miền Trung, đất đai không đượcmàu mỡ như ở đồng bằng châu thổ sông Hồng hay sông Cửu Long, việc sử dụngphân bón và thuốc bảo vệ thực vật là rất quan trọng, quyết định sự thành công của

vụ mùa Nhưng chính vì người nông dân chưa biết và quan tâm nhiều về ảnhhưởng của thuốc bảo vệ thực vật và phân bón đến nguồn nước và không khí nênvấn đề về tác động của phân bón và thuốc bảo vệ thực vật đến môi trường thật sự

là một vấn đề đáng quan tâm

Huyện Bình Sơn, Tỉnh Quảng Ngãi là một huyện trước đây chủ yếu sống dựavào nông nghiệp và ngư nghiệp Trước khi có sự quan tâm đầu tư của Đảng và nhànước xây dựng cảng Dung Quất, khu công nghiệp Dung Quất và đặc biệt là Nhàmáy lọc dầu số 1 Dung Quất, huyện Bình Sơn vẫn là một huyện có kinh tế chậmphát triển Giờ đây cuộc sống của người dân đã được cải thiện nhiều nhờ vào khukinh tế Dung Quất giải quyết được nhiều lao động cho địa phương Tuy nhiên, một

bộ phận lớn nông dân vẫn bám trụ vào cây lúa và với vốn kiến thức về khoa họcchưa nhiều của họ, việc sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật kết hợp với sự

ô nhiễm gây ra bởi khu công nghiệp Dung Quất có thể gây ra hậu quả xấu đối vớimôi trường Việc nghiên cứu về hiện trạng sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thựcvật ở địa phương này là cấp thiết, có thể góp phần làm hạn chế tác động xấu đếnmôi trường

Mục đích nghiên cứu của đề tài là nhằm tìm hiểu và phân tích hiện trạng sửdụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật ở địa phương và những ảnh hưởng, tácđộng đến môi trường của chúng Kết quả của đề tài có thể cung cấp thêm nhữngthông tin hữu ích cho bà con nông dân, cho cơ quan chịu trách nhiệm quản lí tàinguyên và môi trường địa phương Đồng thời, dựa vào kết quả nghiên cứu và phântích, có thể kiến nghị những phương án để giúp cải thiện khả năng sử dụng phânbón và thuốc bảo vệ thực vật một cách hiệu quả, giảm thiểu tác động xấu đến môitrường

Đề tài cung cấp một số thông tin cơ bản về phân bón và thuốc bảo vệ thực vậtbao gồm nguồn gốc, thành phần hóa học, đặc tính, công dụng và tác động đến môitrường của chúng Một số thông tin cần thiết về điều kiện tự nhiên, thông tin vềtính chất của đất canh tác ở địa phương cũng sẽ được tìm hiểu Những mẫu phiếuthu thập số liệu sẽ giúp điều tra về hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật vàphân bón, đồng thời số liệu thu thập được sẽ được phân tích và đánh giá để đưa ranhững kết luận

Đề tài đã đưa ra cơ sở lý thuyết tổng quan về phân bón, thuốc bảo vệ thực vật;thông tin tổng quan về địa phương nghiên cứu bao gồm: điều kiện tự nhiên – xãhội, môi trường ở địa phương Đưa ra những số liệu thu thập từ việc phân tích đất

và nước ở địa phương và các kết quả phân tích thống kê từ các số liệu đó Từ đóđưa ra những kiến nghị về việc sử dụng hợp lí thuốc bảo vệ thực vật và phân bón

Đề tài đã thu thập số liệu về việc sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vậtcủa nông dân trồng lúa ở địa phương, đồng thời đưa ra những kết quả phân tích đất

và nước ở những vùng nghiên cứu để đưa ra những kết luận và kiến nghị

Để tài bao có 4 chương chính bao gồm: Chương 1: Tổng quan về đề tài.Chương 2: Phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả nghiên cứu Chương 4:Kết luận và kiến nghị.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về phân bón

Phân bón là thành phần cực kì quan trọng, quyết định năng suất cây trồng.Qua một thế kỉ, các nhà khoa học đã xác nhận rằng năng suất cây trồng đã tăng50% dựa vào việc sử dụng phân bón Việc bón phân cho cây trồng cho hiệu quảbằng với việc kết hợp với các yếu tố khác như thời vụ trồng, làm đất, luân canh,giống, tưới tiêu cho thấy mức độ quan trọng của phân bón Việc bón phân rõ rànglàm tăng năng suất cây trồng và độ phì nhiêu của đất

1.1.1 Phân loại phân bón

Phân bón được phân ra làm 3 nhóm chính: Phân hữu cơ, phân vô cơ vàphân vi lượng [18]

1.1.2 Tình hình sử dụng phân bón

* Trên thế giới

Gần đây, phân bón được sản xuất và tiêu thụ với một nhịp độ gia tăng,trong đó phân đạm và phân lân chiếm phần lớn Có thể thấy rõ sự gia tăng trongmức độ tiêu thụ phân bón nói chung trên dựa vào biểu đồ dưới đây:

Biểu đồ 1.1: Tiêu thụ phân bón trên thế giới

Ở các nước đang phát triển, tỉ lệ tiêu thụ cao hơn nhiều so với các nướcphát triển

Tỉ lệ sử dụng và số lượng phân N, P, K cũng có sự khác biệt rõ rệt giữa cáckhu vực Các nước phát triển năm 1982 sử dụng bình quân 51 kg, 21 kg P2O5, 28

N:P:K sử dụ là 1:0.6:0.54 Các nước đang phát triển bình quân bón 33 kg N, 12 kg

P2O5, 4 kg K2O, tỉ lệ sử dụng N:P:K là 1:0.36:0.12 cho tổng số phân bón cho 1hađất canh tác là 49 kg phân bón nguyên chất [13]

* Ở Việt Nam

Việc sử dụng phân bón hóa học có thể chia thành các giai đoạn sau:

- Từ 1961-1970: ở giai đoạn này việc sử dụng phân bón hóa học trong nôngnghiệp chưa cao Tổng số N, P, K bón cho đất khoảng 30 kg nguyên chất Từ1971-1975: ở miền Bắc sử dụng tương đối nhiều Tổng số N, P, K bón cho 1ha đấtcanh tác là 50kg nguyên chất Từ năm 1976 đến nay lượng phân bón hóa học được

sử dụng tăng nhanh chóng Năm 1990 lượng phân bón được dùng tăng 418.6% sovới năm 1980, năm 1995 tăng 557% so với năm 1980 và tăng 33.2% so với năm1990.[13] Đến năm 1997 lượng phân bón N, P, K cho 1 ha gieo trồng đã đạt126kg/năm nhưng vẫn còn thấp so với một số nước châu Á như: Hàn Quốc 467kg/ha, Nhật Bản 403 kg/ha [44]

1.1.3 Sử dụng phân bón và vấn đề môi trường

Sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu bệnh là chìa khóa của sự thànhcông trong cách mạng xanh và bảo vệ thực vật, lương thực Tuy nhiên trong nhữngnăm gần đây, nhiều người đã lo ngại về ảnh hưởng của phân bón đến môi trường

và sức khỏe của con người Gây độc hại cho nguồn nước, cho đất bởi thuốc trừ sâu

và Nitrat (NO3), P, K, và SO4 và do đó, tác động xấu đến sức khỏe con người, cácđộng vật hoang dã và làm suy thoái hệ sinh thái [13]

a Phân bón vô cơ

Phân bón vô cơ hay phân hóa học, thường được các nhà nông sử dụng vừatiện lợi, giải quyết nhanh chóng các trường hợp cần thiết Bao gồm:

điểm chung của loại phân này là những tinh thể trắng, dễ tan trong nước, dễ hút

ẩm, nên dễ chảy ngoài không khí, gồm: Đạm Sulfat (NH4)SO4 (SA); đạm Chlorrua

NH4Cl; đạm Nitrat NH4NO3; Urea CO(NH2)2

- Phân lân: Dạng muối Phosphat đặc trưng bởi thành phần P2O5 thường gặplà: Super phosphat đơn Ca(H2PO4)2; Super phosphat kép; phân lân nung chảy

- Phân Kali: KCl (50 – 55% K); Kali sulfat (K2SO4) …

b Phân bón hữu cơ:

- Phân bón có nguồn gốc thực vật: gồm các loại rong, thân các cây thuộc họđậu (Fabaceae) sau khi thu hoạch như đậu xanh, đậu nành, đậu đỏ hoặc rơm, rạ,bèo hoa dâu, tro trấu, bã mía, gốc mía …

- Phân bón có nguồn gốc động vật: gồm phân heo, gà, trâu, bò, dơi, cút …

đã được ủ (hoai), phân tôm, cá …

- Phân bón vi sinh: là chế phẩm có chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vậtsống, có ích cho cây trồng đã được tuyển chọn, có sức lao động cao, sử dụng bónvào đất hoặc xử lý cho cây để cải thiện hoạt động của vi sinh vật trong đất vùng rễcây nhằm tăng cường sự cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng, cung cấpchất điều hòa sinh trưởng, các loại men, vitamin có lợi cho các quá trình chuyểnhóa vật chất, cung cấp kháng sinh để giúp cho cây trồng có khả năng chống chịucác loại sâu bệnh hại, góp phần nâng cao năng suất, phẩm chất nông sản va tăng

1.1.4 Tác động của phân bón đối với cây trồng:

- Phân đạm là yếu tố quan trọng nhất quyết định năng suất cây trồng, nhưngbón nhiều đạm quá thì cây phát triển mất cân đối giữa bộ phận phía trên và dướiđất, cây phải hình thành nhiều mô sinh trưởng và nhiều protit nên phần lớn nhữngsản phẩm trung gian trong quá trình hình thành đường bột bị tiêu hao mạnh vàoviệc tổng hợp amino axit làm cho các hydratcacbon cao phân tử không hình thànhđược mấy, các chất nòng cốt của tế bào như cellulose, lignin bị thiếu hụt dẫn đếncây không cứng, dễ bị sâu bệnh và đổ Theo Mecten (1974) nhiều loại cây bónlượng đạm lớn và không cân đối thì thường có sự tích lũy alkaloid, glucoxit làmcho nó có vị đắng, nếu là rau quả thì khó ăn, kém ngon dễ bị hư hỏng

- Phân lân đóng vai trò cần thiết bậc nhất trong quá trình trao đổi chất vàtrong quá trình tích lũy hydrat cacbon, protit, chất béo … đều có sự tham gia trựctiếp hoặc gián tiếp của lân; điều hòa những thay đổi đột ngột về phản ứng môitrường trong cây; tăng cường sự phát triển bộ rễ; tăng cường phẩm chất nông sản,rau màu.

- Phân kali giúp cho quá trình quang hợp tiến hành bình thường, đẩy mạnh

sự di chuyển hydrat cacbon từ lá sang các bộ phận khác làm tăng cường quang hợpcủa lá Tăng cường sự tạo thành bó mạch, tăng độ dày và số lượng sợi, tăng bề dàycác giác mô làm cho cây cứng, chống lốp đổ; kích thích sự hoạt động của men làmtăng hoạt động trao đổi chất của cây, phát triển tạo axit hữu cơ, tạo thêm protit

- Phân chuồng chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cho cây như: đạm, lân,kali và các nguyên tố vi lượng như B, Mo, Cu, Mn, Zn … do vậy, không chỉ làmtăng năng suất cây trồng mà còn tăng hiệu lực phân hóa học, đặc biệt là cải tạo đất(đất cát sẽ dính hơn, ít rời rạc và đất sét nặng thì lại xốp hơn), nên bón phânchuồng nhiều cũng góp phần giúp cho cây chịu đựng được hạn hán

1.1.5 Tác động của phân bón đến môi trường sinh thái đất:

Chúng ta biết rằng cây chỉ sử dụng hữu hiệu tối đa 30% lượng phân bónvào đất Còn lại, phần thị bị rửa trôi, phần nằm lại trong đất ô nhiễm môi trường

- Phân đạm: tăng tính chua của môi trường đất vì dạng axit nitrit (HNO3) rấtphổ biến trong đất và phần lớn nitrat phân bón được giữ lại trong đất, chúng sẽ

- Phân lân: có thể chứa một số nguyên tố như cadimi, chì, niken Sử dụngphân lân lâu dài dẫn tới sự tích lũy trong đất những hỗn hợp chất hóa học độc,chúng có khả năng di chuyển vào cây trồng trên đất đó

Các dạng phân hóa học đều là các muối của các axit (muối kép hoặc muốiđơn) Vì vậy, khi hòa tan thường gây chua cho môi trường đất 60 – 70% lượngphân bón cây không sử dụng hòa tan vào nước ngầm làm xấu môi trường sinh thái,gây hại cho động vật Mặt khác, sự tích lũy các hóa chất dạng phân bón cũng gây

hại cho môi trường sinh thái đất về mặt cơ lý tính Đất nén chặt, độ trương co kém,kết cấu vững chắc, không tơi xốp mà nông dân gọi là đất trở nên “chai cứng”, tínhthông khí kém đi, vi sinh vật ít đi vì hóa chất hủy diệt.

- Phân hữu cơ: có tác dụng cải tạo đất, tăng thêm chất dinh dưỡng đa lượng

và vi lượng, tăng tỉ lệ mùn và tích lũy được nhiều P, K tổng số cho đất, tạo tiền đềcho đất có độ phì nhiêu cao và tăng độ xốp của đất Nhưng nếu phân không ủ đúng

kỹ thuật sẽ gây ô nhiễm môi trường đất, diệt một số vi sinh vật có lợi trong đất

Đa số phân bón đều chứa những chất dơ không thể bỏ hết vì muốn giữ giá thànhsản phẩm thấp nên thường gặp các vết kim loại và hóa chất như: As, Cd, Co, Cu,

Pb, Zn … Do vậy, sau khi dùng phân bón một thời gian dài những chất này sẽ tíchlũy trong đất làm cho đất bị chai xấu, thoái hóa, không canh tác tiếp tục được

1.1.6 Tác động của phân bón đến sức khỏe con người:

Phân đạm dùng với liều lượng cao đều dẫn đến làm tăng hàm lượng nitrattrong nông sản thực phẩm, rau quả Nitrat là hợp chất độc hại cho sức khỏe conngười và động vật máu nóng Các chất nitrit, nitrat không chỉ tác động trực tiếptrên cơ thể con người, mà còn là nguồn chất liệu để tạo thành nhóm chất gây ungthư – nitrozamin Một trong các nitrozamin có tính chất gây ung thư làDimetylnitrozamin Có những dẫn liệu về tỉ lệ chết do ung thư dạ dày phụ thuộc

nitrit, nitrat trong sản xuất

Kim loại nặng tích lũy trong đất do bón phân, tồn tại trong các sản phẩmnông nghiệp và đi vào chuỗi thực phẩm, cuối cùng con người sử dụng chúng

dụng thuốc để đuổi bọ chét Năm 1200 BC ở miền đông Trung Quốc các sản phẩmthảo mộc được dùng để xử lý hạt giống và để xông hơi, ngoài ra họ cũng sử dụngtro bếp để ngăn chặn côn trùng trong nhà, trong kho Nhà y học người Hy LạpDioscorides (40 - 49 AD (sau công nguyên)) cũng đã biết về tính độc của lưuhuỳnh và thạch tín Và nhiều tài liệu cho biết 900 AD người Trung Quốc đã dùngarsenic sulfides để trừ côn trùng Hai loài cây Veratum album và Veratum nigrum

đã được người La Mã dùng làm thuốc trừ loài gặm nhấm

Từ nửa cuối thế kỷ 18 đến cuối thế kỷ 19, là thời gian của cách mạng nôngnghiệp ở Châu âu Hỗn hợp lưu huỳnh và vôi được sử dụng rộng rãi để trị rệp sáptrên các vườn cam tại Mỹ Năm 1896 người ta đã ghi nhận một số biện pháp diệt

cỏ dại đầu tiên là loại sulfate, và một số loại chất vô cơ khác như sodium nitrate,amonium sulfate và axít sulfuric được sử dụng như thuốc diệt cỏ Cuối thế kỷ thứ

liệu được sử dụng trong giai đoạn cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20 hầu hết là nhữngchất vô cơ : Arsenic, Antimony, Selenium, Sulfur, Cooper hoặc một số chất thảomộc

Đầu thế kỷ thứ 20, hợp chất thủy ngân Phenyl (1915), thủy ngânAkyloxyalkyl (vào những năm 20) và thủy ngân alkyl (vào những năm 40) đượcdùng làm thuốc trừ nấm Các hợp chất Arsenate được sử dụng cho đến khi đượcthay thế bởi các hợp chất fluorine vào thập kỷ thứ 20 Đầu những năm 30, hợpchất Dưỡng và Thyocyanates được sử dụng rộng rãi để diệt côn trùng

Ở thế chiến thứ II, một số nước trên thế giới tập trung cho việc sản xuất cácloại thuốc trừ sâu thuộc nhóm Chlor hữu cơ : DDT (DichlorophenylTrichlorothane), HCH (Hexachloro cychlorothane) còn được gọi là (BenzenHexachloride hay BHC) Đến năm 1940 hợp chất Lidan là dạng đồng phân gamacủa BHC có tính sát trùng cao đã được tổng hợp

Bên cạnh đó, những loại thuốc trừ sâu thuộc nhóm lân hữu cơ cũng xuấthiện Năm 1944 chất có tên thương mại Bladan là một ester đặc trưng của axítPyrophosphoric (hoặc Tetrathyl Pyrophosphoric - TEPP) Sau đó, hơn 7.000 hợp

chất hữu cơ ra đời Trong đó, Methyl Parathion là thuốc trừ sâu thông dụng nhất

và chiếm thị trường nhiều nhất lúc bấy giờ Một chất có độ độc cao hơn như:Sarin, Sorman và Tabun cũng ra đời từ đó

Nhóm thứ 3 trong hóa chất BVTV là nhóm Carbamates Được phát minhvào những năm cuối thập niên 1940 bởi các nhà khoa học Thụy Sĩ Việc thươngmại hóa các sản phẩm thuộc nhóm Cathamates bắt đầu vào những năm 1950, vớiviệc sử dụng rộng rãi thuốc Carbaryl do Công Ty Union Cathide của Mỹ sản xuất1953

Đặc biệt một trong những nhóm thuốc sát trùng quan trọng hiện nay đãđược khám phá là nhóm Pyrethroid Các hợp chất này là dẫn xuất được trích lytrong hoa cây thủy cúc với các tên thương mại là Allerthrin, Permethrin,Cypemlethrin [29]

* Ở Việt Nam

Từ thế kỷ 19 trở về trước, ngành hóa chất BVTV hoàn toàn không xuấthiện Trước các dịch hại, nông dân Việt Nam chỉ dùng các biện pháp mang nặngtính dị đoan hơn là các biện pháp có cơ sở phòng trị Đầu thế kỷ 20, cùng với sựphát triển nông nghiệp chủ yếu là sự hình thành các đồn điền và trang trại, việc sửdụng hóa chất BVTV đã bắt đầu Trong thời kỳ này, các loại thuốc sử dụng là cácloại thuốc vô cơ giống như trào lưu chung của thế giới Tuy nhiên từ những năm

1980 trở về trước, các loại thuốc được sử dụng nhiều nhất là các loại thuốc thuộcnhóm Chlor và nhóm lân hữu cơ trong đó bao gồm những loại thuốc như DDT,Lindan, Methyl parathion, Furadan [29]

Bảng 1.1 Lượng thuốc BVTV được sử dụng Ở Việt Nam từ năm 1990 - 1996

USD)

Thuốc trừ sâu Khối lượng

1995 25.666 100,4 16.451 64,1

1.2.2 Khái niệm về thuốc BVTV

Thuốc BVTV (Pesticides) là tất cả các hóa chất được sử dụng trong côngtác bảo vệ và điều hòa tăng trưởng cây trồng Như thế có nghĩa thuốc BVTV đóngmột vai trò hết sức to lớn trong canh tác nông nghiệp

Những tác động do thuốc BVTV gây ra là do tính độc (Toxicity) của chúng.Tính độc của một chất là khả năng gây độc của chất đó đối với cơ thể dịch hại.Tính độc được thể hiện bằng độ độc Độ độc của mỗi loại chất độc thay đổi tùytheo đối tượng bị gây độc, liều lượng, thời gian gây độc v.v

1.2.3 Phân loại thuốc BVTV

Hiện nay, thuốc BVTV rất đa dạng và phong phú về cả chủng loại và sốlượng, tuy nhiên có thể phân loại thuốc BVTV theo các hướng sau:

1 Phân loại theo đối tượng phòng trừ

Theo cách phân loại này ta có các nhóm sau:

* Thuốc diệt động vật không xương sống, gồm:

- Diệt côn trùng (Insecticides): Cypemlethrin, Methamidophos,

- Thuốc diệt ốc sên (Molluscicides): Metaldehyde

- Thuốc diệt tuyến trùng (Nematicides): Ethoprophos

- Thuốc diệt nhện (Acaricides): Amitraz

* Thuốc diệt động vật có xương sống, gồm:

- Thuốc diệt loại gặm nhấm (Rodenticides)

- Thuốc diệt chim (Avicides)

- Thuốc diệt cá (Piscicides)

* Thuốc diệt vi sinh vật, gồm:

- Thuốc trừ nấm (Fungicides): chuyên sử dụng để trừ các loại bệnh do nấmgây ra, như: Iprobenfos (Kitazin), dung dịch Bordeaux, Edifenphos (Hinozan),Benomyl (Benlate)

- Thuốc trừ vi khuẩn (Bactericides)

- Thuốc trừ tảo (Algicides)

- Các chất khử trùng (Disinfestants)

* Thuốc khống chế các loài thực vật, gồm:

- Thuốc trừ cỏ (Herbicides) như: 2,4-D; Paraquat, Phenoxaprop-P-Ethyl

- Thuốc kích thích tăng trưởng thực vật (Plant Growth Regulators)

- Thuốc gây rụng hoặc khô lá (Defoliants hoặc Desicants)

2 Phân loại theo con đường xâm nhập

- Các thuốc lưu dẫn: Furadan, Aliette,

- Các thuốc tiếp xúc: Sherpa, Cypermethrin, Sumialpha,

- Các thuốc vị độc : Trichlorfon Decamethrin,

- Các thuốc xông hơi : Methyl Bromide, Chloropicrin,

Tuy vậy vẫn có nhiều thuốc có một đến ba con đường xâm nhập

3 Phân loại theo nguồn gốc

+ Protozoa (động vật đơn bào)

4 Phân loại theo tính độc của thuốc

Tổ chức y tế thế giới (WHO) và tổ chức Lương nông Quốc tế trực thuộcLiên Hiệp Quốc (FAO) phân loại độc tính của thuốc như sau:

Bảng 1.2 : Phân loại thuốc BVTV của WHO theo độ độc cấp tính

Nhóm

LD 50 trên chuột (mg a.i./kg thể trọng)

Nguồn: Asian Development Bank, 1987

Ngoài ra, còn có nhiều hệ phân loại tính độc khác

1.2.4.Đặc tính sinh - hóa học của một số nhóm thuốc BVTV chính

1.2.4.1 Các thuốc BVTV nhóm Chlor hữu cơ

Các thuốc Chlor hữu cơ (CHC) chứa chủ yếu các nguyên tử carbon,chlorine và hydrogen Chất tiêu biểu của nhóm thuốc này là DDT (hiện nay đã bịcấm ở hầu hết các nước trên thế giới) Đa số các thuốc Chlor hữu cơ bị chỉ trích vìkhả năng tồn tại bền vững của nó và sự tích lũy tăng bội sinh học trong chuỗi thựcphẩm (chainfood) Trong nhóm do hữu cơ có các nhóm thuốc sau:

* Nhóm DDT và các chất liên quan

Nhóm này gồm có các đại diện như DDT, DDD (TDE), Methoxychlor,Ethylan, Dicofol, Chorobenzilate Hai đặc tính cơ bản của DDT và chất chuyểnhóa của nó DDE là:

- Bền vững trong môi trường, không bị phân hủy bởi sinh vật, men, nhiệt,vàUV;

- Tích lũy tăng bội sinh học trong chuỗi thực phẩm, chủ yếu tích lũy trong

mô mỡ động vật

Các thuốc nhóm này có tính độc thần kinh, phá hủy sự cân bằng muối vàkali trong sợi trục tế bào thần kinh, làm chúng không còn dẫn truyền luồng thầnkinh được nữa

Trong nhóm này, nhà nước Việt Nam đã cấm sử dụng DDT và hạn chếDicofol (Kenthal) vào tháng 5 năm 1996

* HecxachlorcyChlorhexan (HCH)

HecxachlorcyChlorhexan (HCH, 666) hay còn gọi là Benzenehexachloride(BHC) được biết tới từ năm 1825, nhưng mãi đến năm 1940 mới được dùng nhưthuốc diệt côn trùng Chất này có nhiều đồng phân (alpha, be ta, gam ma, delta,epsilon) Trong hỗn hợp bình thường của các đồng phân, gam ma BHC chiếm12% Về sau, người ta chế tạo được Lindane với 99% gamma BHC Thuốc BHCthường lưu lại mùi trên sản phẩm nhưng do giá rẻ nên vẫn còn được dùng ở cácnước thuộc Thế giới thứ ba Lindane gây độc thần kinh, gây run rẩy, co giật vàcuối cùng là suy kiệt Lindane không mùi và bay hơi mạnh

Trong nhóm này, nhà nước Việt Nam đã cấm sử dụng Lindane và BHC vàotháng 5 năm 1996

* Các CyChlordiens

Các thuốc trong nhóm CyChlordien được chế tạo vào những năm sau ThếChiến Thứ II gồm có: Chlordan (1945); Aldrin, Dieldrin (1948); Heptachlor(1949); Endnn (1951); Mirex (1954); Endosulfan (1956); và Chlordecone (1958).Còn có một số khác ít quan trọng hơn như: Isodrin, Alodan, Bromodan, Telodrin.Nhìn chung, các CyChlordien là những chất bền vững trong đất và khá bền trướctác động của UV và ánh sáng thấy Do đó, chúng được dùng phổ biến ở dạngthuốc xử lý vào đất để trừ mối và các côn trùng đất có giai đoạn ấu trùng ăn phá rễnon Các thuốc nhóm này rẻ, khả năng tiêu diệt bền bỉ nên được ưa chuộng trướcđây Tuy nhiên hiện nay côn trùng đất đã phát triển tính kháng với chúng, do đómức tiêu thụ sau đó ít dần Riêng Ở Mỹ, từ 1975 đến 1980 cơ quan Bảo vệ Môitrường đã cấm dùng nhóm này Riêng Aldrin và Dieldrin còn tiếp tục dùng để trừ

mối thì đến năm 1984 bị cấm luôn, đồng thời Chlordane và Heptachlor cũng bịcấm vào năm 1998.

Các thuốc cyChlordien gây độc thần kinh tương tự như DDT và HCH.chúng cũng làm rối loạn sự cân bằng muối và khu trong nơ con nhưng theo mộtcách khác với DDT và HCH Trong nhóm này, nhà nước Việt Nam đã cấm sửdụng Aldrin, Dieldrin, Endrin, Chlordane, Heptachlor, Isodrin, và hạn chếEndosulfan vào tháng 5 năm 1996

* Các Potychlorterpene

Nhóm Polychlorterpene chỉ có hai chất là Toxaphene ( 1 947) và Strobane(1951) Toxaphene sinh ra từ sự ảo hóa Camphene, một chất từ cây thông Trongnông nghiệp, Toxaphene được dùng rất nhiều, dùng ở dạng đơn độc hoặc phối hợpvới DDT hoặc với Methyl Parathion Toxaphene là một hỗn hợp 177 chất dẫn xuấtChlor hóa của hợp chất 10 carbon Thành phần cực độc của hỗn hợp Toxaphenenày là Toxicant A, chỉ chiếm 3% trong hỗn hợp kỹ thuật Chất này độc gấp 18 lầntrên chuột, 6 lần trên ruồi, và 36 lần trên cá vàng so với hỗn hợp Toxaphene kỹthuật

Các loại thuốc này lưu lại lâu trong đất nhưng không lâu bằngcyChlordiene, và thường biến mất khỏi bề mặt thực vật sau khi phun hai hay batuần Sự mất đi chủ yếu là do bay hơi hơn là do biến đường hoặc quang phân giải.Thuốc dễ bị biến đổi trong cơ thể động vật hoặc loài chim Thuốc không tồn lưutrong mô mỡ Tuy ít độc cho côn trùng, động vật có vú và chim, thuốc lại rất độcđối với cá tương tự như Toxaphene Cơ chế gây độc cũng tương tự nhưCyChlordiene Ở Mỹ, Toxaphen đã bị cấm vào năm 1983 Trong nhóm này, nhànước Việt Nam đã cấm Toxaphene và Strobane vào tháng 5 năm 1996

1.2.4.2 Các thuốc BVTV nhóm Phospho hữu cơ

Các thuốc thuộc nhóm Phospho hữu cơ là các thuốc có chứa phospho Tínhchất diệt côn trùng được phát hiện ở Đức trong Thế chiến thứ II Các thuốcphospho hữu cơ có hai đặc tính nổi bật: (1) thuốc độc đối với động vật có xương

sống hơn là thuốc do hữu cơ và (2) không tồn lưu lâu (dễ phân hủy trong môitrường có pH > 7) và ít hoặc không tích lũy trong mô mỡ động vật Các thuốcphospho hữu cơ gây độc chủ yếu thông qua sự ức chế men acetylcholinesteraselàm tích lũy quá nhiều acetylcoline tại vùng synap làm cho cơ bị giật mạnh và cuốicùng bị tê liệt.

Các thuốc phospho hữu cơ được chia làm 3 nhóm dẫn xuất: Aliphatic,Phenyl và Heterocylic

* Các dẫn xuất của Aliphatic

Tất cả các dẫn xuất của aliphatic là những dẫn xuất của acid phosphoricmang chuỗi carbon thẳng Chất phospho hữu cơ đầu tiên được dùng trong nôngnghiệp vào năm 1946 là TEPP Loại thuốc này để thủy phân trong nước và biếnmất sau khi phun 12-24 giờ Malathion là chất được dùng nhiều nhất bắt đầu từnăm 1950 Ngoài phạm vi nông nghiệp, Malathion còn được dùng trong nhà, trênsúc vật và thậm chí trên cả con người để trừ các ký sinh Malathion thường đượctrộn với đường và để làm bả tiêu diệt côn trùng

Monocrotophos là một phospho hữu cơ aliphatic chứa nitrogen Đó là loạithuốc lưu dẫn, có độc tính cao đối với động vật máu nóng Thuốc này hiện vẫnnằm trong danh mục hạn chế sử dụng của Việt nam

Trong số các dẫn xuất aliphatic có nhiều chất khác lưu dẫn trong cây như:dimethoate, dicrotophos, oxydemetonmethyl, và disulfoton Các loại này, ngoạitrừ dicrotophos bị hạn chế sử dụng, đều có thể dùng trong vườn nhà với dạngloãng thích hợp

Dichlorvos là dẫn xuất aliphatic có áp suất hơi lớn, hiện bị hạn chế sử dụng.Mevinphos là một phospho hữu cơ rất độc nhưng rất mau phân hủy, dùng tết trongsản xuất rau thương phẩm Thuốc này có thể dùng một ngày trước khi thu hoạch

mà không để lại dư lượng trên rau thu hoạch ngày sau

Methamidophos (hiện đã bị cấm sử dụng) và Acephate là hai phospho hữu

cơ dùng nhiều trong nông nghiệp, đặc biệt là trừ côn trùng trên rau Ngoài ra còn

có các thuốc khác cùng loại là Phosphamidon (Dimecron), Naled (Dibrom), vàPropretamphos (Saprotin).

Sebutos (Apache, Rugby) là loại thuốc diệt côn trùng và tuyến trùng hiệuquả trên bắp, đậu phộng, mía và khoai tây

Nhìn chung, các dẫn xuất aliphatic đều có cấu trúc đơn giản, độ độc thayđổi rất nhiều, khá hòa tan trong nước, có tính lưu dẫn tốt Một số trong nhóm nàyhiện bị hạn chế hoặc cấm sử dụng ở Việt Nam

* Các dẫn xuất Phenyl

Các thuốc nhóm này có một phenyl gắn vào phân tử acid phosphoric, các vịtrí còn lại của phân tử acid phosphoric thường mang các nhóm Cl, NO2' CH3' cóhoặc S Các phosphophenyl thường bền hơn các phospho hữu cơ Aliphatic do đó

dư lượng cũng cao hơn

Parathion là một phospho hữu cơ phenyl quen thuộc nhất và là chấtphospho hữu cơ thứ nhì được đưa vào dùng trong nông nghiệp năm 1947 sauTEPP Ethyl Parathion là dẫn xuất phenyl đầu tiên được sử dụng rộng rãi nhưng

do quá độc nên đã bị nhà nước Việt Nam cấm từ tháng 5 năm 1996 (ở Mỹ cấm từnăm 1991)

Năm 1949 Methyl Parathion (hiện đã bị cấm sử dụng) xuất hiện và tỏ ra ưuviệt hơn Ethyl Parathion ở chỗ nó ít độc cho người và gia súc, đồng thời tiêu diệtđược nhiều côn trùng Độ tồn lưu của nó cũng ngắn hơn Ethyl Parathion Có hailoại dẫn xuất phenyl khác là Profenofos và Sulprofos đều có phổ tiêu diệt rộng vàhiện nay được dùng cho các loại hoa màu khác nhau

* Các dẫn xuất dị vòng

Trong phân tử các thuốc dị vòng các cấu trúc vòng có nhiều carbon bịoxygen hoặc nhờ thế chỗ Chất đầu tiên trong nhóm này là Diazinon, xuất hiệnnăm 1952 Diazinon là một chất tương đối khá an toàn và có nhiều công dụng.Azinphosmethyl là chất thứ hai ra đời sau Diazinon vừa là thuốc diệt côn trùngvừa là thuốc diệt nhện Các thuốc khác là Chlorpyrifos, Methidathion, Phosmet vàPirimiphos, Isazophos, Chlorpyrifos-methyl, azinphod-ethyl, phosalon

Các phospho hữu cơ dị vòng là những phân tử phức hợp và thường có tínhtồn lưu cao hơn các phospho hữu cơ thuộc nhóm aliphatic và phenyl Vì phân tửthuốc dị vòng phức tạp nên khi phân rã sẽ tạo ra nhiều sản phẩm khó có thể xácđịnh hoàn toàn chính xác.

1.2.4.3 Các thuốc BVTV thuộc nhóm Carbamate

carbamate cũng giống như phospho hữu cơ là ức chế men cholinesterase Từ năm

1951, công ty Ciba Geigy của Thụy Sĩ đã giới thiệu thuốc carbamate đầu tiênnhưng không thành công vì kém hiệu lực và đắt giá (Isolan, Dimetan, Pyramate vàPyrolan)

Carbaryl lần đầu tiên được sử dụng thành công vào năm 1956 Thuốc có haiđặc tính tốt là ít độc (qua miệng và qua da) đối với động vật có vú và tiêu diệt côntrùng rộng rãi Nhiều carbamate là chất lưu dẫn dễ hấp thu qua lá và rễ, mức độphân giải trong cây thấp Các thuốc Methomyl, Oxamyl, Aldicarb và Carbofuran(Carbofuran hiện bị hạn chế sử dụng ở Việt Nam) có đặc tính lưu dẫn rất tốt, do đóchúng có khả năng tiêu diệt tuyến trùng mạnh mẽ Một số carbamate là:Methiocarb, Trimethacarb (Broot), Isoprocarb (MIPC, Hytox), Chlorethocarb,Carbosulfan (Avantage), Aldoxycarb (Standak), Promecarb (Carbamult),Mexacarbate và Fenoxycarb (Logic)

1.2.4.4 Các thuốc BVTVPyrethrum và Pyrethroids

Pyrethrum được ly trích từ hoa cây thủy cúc trồng ở Phi Châu và Nam Mỹ.Thuốc có độc tính đường miệng LD50 khoảng 1500 mg/kg và là thuốc diệt côntrùng xưa nhất Pyrethrum nhanh chóng làm côn trùng tê liệt, tuy nhiên nếu khôngtrộn với các thuốc hợp lực thì côn trùng sẽ hồi phục nhanh chóng Rau và trái câysau khi phun Pyrethrum xong có thể ăn được liền ngay hôm sau

Pyrethrum ít được dùng trong sản xuất nông nghiệp bởi vì giá đắt và khôngbền với ánh sáng Gần đây nhiều chất tương tự Pyrethrum đã được tổng hợp và gọi

là Pyrethroid Các Pyrethroid bền với ánh sáng và phổ tiêu diệt côn trùng rộng, sửdụng với liều thấp Các Pyrethroid có 4 thế hệ:

* Thế hệ thứ nhất :

Thế hệ này chỉ có một chất là Allethrin (Pynamin), được thương mại hóavào 1949 Allethrin là một chất tổng hợp giống hệt Cinerin I (là một thành phầncủa Pyrethrum) có các dây nhánh tương đối ổn định và bền hơn Pyrethrum

* Thế hệ thứ hai :

Thế hệ thứ hai gồm có Tetramethrin (Neo-pynamin) ra đời năm 1965.Thuốc có tác dụng tiêu diệt nhanh hơn Allethrin và có thể phối hợp dễ dàng vớicác chất cộng hưởng (synergist) Resmethrin xuất hiện vào năm 1967, hiệu lựchơn Pyrethrum gấp 20 lần (thí nghiệm trên ruồi nhà), Bioresmethrin là một chấtđồng phân của Resmethrin hiệu lực hơn Pyrethrum gấp 50 lần Cả hai chất này đềubền hơn Pyrethrum nhưng bị phân hủy nhanh chóng trong không khí và ánh sáng,

do đó khó mở rộng sử dụng vào nông nghiệp Bioallethrin (d-trans-allethrin) đượcgiới thiệu vào năm 1969, tác dụng mạnh hơn allethrin và dễ pha trộn với các chấthợp lực nhưng không hiệu quả bàng Resmethrin Chất cuối cùng trong thế hệ này

là Phenothrin (Sumithrin), xuất hiện vào năm 1973, chất này có độc lực trung bình

và hơi tăng hiệu lực khi trộn với các chất hợp lực

* Thế hệ thứ ba

Thế hệ thứ ba gồm có các Fenvalerate (Pydrin, Tribute) và Permethrin(Ambush, Dragnet, Pouce, Pramex, Torpedo), xuất hiện năm 1972-1973 Các chấtnày dùng nhiều trong nông nghiệp vì có hoạt tính diệt côn trùng cao và bền vớiánh sáng Thuốc không bị ảnh hưởng bởi UV và ánh sáng, tồn tại 4-7 ngày trênmặt lá

* Thế hệ thứ tư

Thế hệ thứ tư hiện nay có nhiều tính chất độc đáo, chúng có hiệu lực tiêudiệt với nồng độ chỉ bằng 1/10 các loại thuốc thế hệ thứ ba Gồm có các thuốc sau:Bifenthnn (Talstar), Lam da Cyhalothrin (Karate, Force) Cypermethrin (Ammo,Cymbush, Cynoff), Cyfluthrin (Baythroid), Deltamethrin (Decis), Esfenvalerate

(Asana XL), Fenpropathrin (Danitol), Flucithrynate (Pay-off), Fluvalinate(Mavrik, Sớm), Tefluthrin, Praleethrin (Em), và Tralomethrin (Scout) Tất cảnhững chất trên đều bền với ánh sáng, rất ít bay hơi nên tồn lưu có thể đến 10 ngàytrong điều kiện môi trường thuận lợi.

Các Pyrethroid có tác dụng tương tự DDT là làm hở các kênh muối ở màng

tế bào thần kinh Các pyrethroid có hai loại tác dụng: loại I cổ hoạt tính độc mạnh

ở nhiệt độ thấp, loại II có hoạt tính độc mạnh ở nhiệt độ cao

1.2.4.5 Nhóm các thuốc BVTV hữu cơ khác

* Các thuốc lưu huỳnh hữu cơ

Các thuốc lưu huỳnh hữu cơ có phân tử lưu huỳnh trong trung tâm của phân

tử Chúng tương tự DDT ở chỗ có vòng phenyl Bột rắc lưu huỳnh có tác dụng trừnhện, nhất là vào lúc trời nóng Các lưu huỳnh hữu cơ có ưu thế hơn, vì lưu huỳnhkết hợp với phenyl có độc tính rất cao với côn trùng

* Các thuốc Formamidine

Các thuốc Fomlamidine là những thuốc mới, có nhiều triển vọng Ba loạithuốc tiêu biểu là Chlordimeform, Formetanate và Amitraz Thuốc có hiệu lựcchống lại sâu non và trứng của nhiều loại sâu hại trong nông nghiệp Năm 1976,Công ty Ciba Geigy đã thôi không sản xuất Chlordimefoml vì khả năng gây ungthư trên chuột thí nghiệm của thuốc Loại thuốc này có giá trị trong việc tiêu diệtcác loại côn trùng đã kháng với thuốc phospho hữu cơ và Carbamate Thuốc ứcchế men monoamine oxidase làm tích tụ các hợp chất amine, đây là một cơ chế tácđộng mới khác với các thuốc cổ điển

* Các thuốc Thiocyanates

Các thuốc Thiocyanates chứa gốc SCN trong cấu trúc phân tử (S = theo;

CN =cyanate) Thuốc có cơ chế tác động là ngăn trở sự hô hấp và biến dưỡng tếbào, tiêu biểu là Lathane 384 và Thanite

* Các thuốc Dinitrophenol

Các thuốc gốc Dinitrophenol chứa một đến hai phenol Các thuốc chứa haiphenol có tính độc đối với nhiều sâu hại Các hợp chất này được dùng làm thuốcdiệt côn trùng, diệt cỏ, diệt trứng sâu và diệt nấm Tác động của thuốc là chống sựphosphoryl hóa trong quá trình sử dụng năng lượng từ dưỡng chất trong cơ thể Từnăm 1892 đã có chất DNOC (3,5-dinitro-o-cresol) được dùng làm thuốc diệt côntrùng Sau đó DNOC còn được dùng làm thuốc diệt cỏ, diệt nấm Các thuốc khác

là Dinoseb, Binapacryl và Dino Dinoseb có vấn đề về khả năng ảnh hưởng sứckhỏe lâu dài trên người nên đã bị ngưng sản xuất Dino có mặt từ năm 1949 dùng

để diệt nhện và nấm, đã bị ngưng sản xuất từ năm 1987 Nói chung, cácDinitrophenol được dùng rộng rãi làm thuốc diệt côn trùng, diệt nấm, diệt cỏ, diệtnhện, diệt trứng côn trùng, chất tỉa thưa hoa nhưng do độc tính củadinitrophenol, tất cả các thuốc này đã bị ngưng sản xuất và sử dụng

* Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringtensis là loại thuốc vi sinh, dùng vi khuẩn Bacillusthuringiensis, vi khuẩn này được phát hiện đầu tiên vào năm 1902 tại Nhật trêncon sâu non của tằm (Bombyx mori) đang chết Vào năm 1938 lần đầu tiên chúngđược dùng dưới tên "Sporien" để diệt sâu non các loài bướm Cho tới cuối năm

1997 đã có 13 chế phẩm BT được đăng ký sử dụng ở Việt nam

Thuốc được sản xuất bằng cách nuôi ủ trong môi trường chứa rỉ đường, bột

cá và một số vi lượng dưới điều kiện kiểm soát chặt chẽ Vào thời kỳ phóng bào

tử, mỗi vi khuẩn hình que tạo ra một khối glycoproteine trong suốt, miên bào tử vàtinh thể được tách ra bằng phương pháp ly tâm, rồi cho bốc hơi ở nhiệt độ thấp vàlàm khô bằng cách phun, tinh thể không hòa tan trong nước và không bền trongmôi trường kiềm hoặc bị tác động bởi một số men nào đó

Các glycoprotein cao phân tử bị phá hủy bởi dịch tiêu hóa có tính kiềm củacác côn trùng mẫn cảm tạo ra các phần tử nhỏ hơn phá hủy vách trong ống tiêuhóa, làm sai lạc cân bằng thẩm thấu, gây tê liệt phần miệng và ống tiêu hóa làmsâu không ăn được ở một số loài bào tử nẩy mầm trong ống tiêu hóa và gây độc,sau cùng làm cho sâu chết vì nhiễm độc máu

Nhiều dòng Bacillus thuringiensis tiết ra một loại nucleotide adenin là toxin, trong thời kỳ tăng trưởng mạnh, tuy nhiên các dòng này không được thươngmại hóa Tại Việt Nam thuốc chủ yếu được dùng để trừ sâu tơ trên bắp cải Sảnxuất thuốc này trong nước gặp nhiều khó khăn do trực khuẩn thường làm hư các

beta-mẻ sản xuất

Bacillus thuringiensis là một thuốc diệt côn trùng gốc vi sinh chỉ có hiệulực đối với nhiều sâu non bộ Lepidoptera (Cánh vảy) Vì thuốc có tác động chuyênbiệt trên sâu non Lepidoptera và an toàn đối với người và thiên địch của nhiều loạicôn trùng gây hại, cho nên đây là loại thuốc lý tưởng để quản lý tổng hợp dịch hại.Thuốc không độc đối với cây trồng, không có triệu chứng về độc cấp tính trênchuột, chó và các loài động vật có vú khác, kể cả người Trên động vật thí nghiệmthường có phản ứng ngứa nhẹ do hít phải hoặc tiếp xúc với thuốc, có lẽ do tácđộng vật lý hơn là sinh học

1.2.5 Tác động của thuốc BVTV đến cây trồng

1.2.5.1 Những tác động có lợi

Vai trò của ngành hóa BVTV đã được khẳng định rõ ràng đối với ngànhtrồng trọt ngay từ buổi đầu của lịch sử phát triển ngành hóa BVTV Nhìn chung,thuốc BVTV có những tác động có lợi lớn đối với cây trồng như sau:

Việc sử dụng thuốc BVTV bảo đảm bốn đúng (đúng lúc, đúng liều, đúngloại và đúng kỹ thuật) sẽ đẩy lùi được dịch hại, diệt được cỏ dại và tạo điều kiệncho cây trồng tận dụng được những điều kiện tối ưu của kỹ thuật thâm canh, giúpcho cây trồng phát triển thuận lợi, đạt năng suất cao, chất lượng nông sản cao

- Cho hiệu quả kinh tế cao, ít tốn công chăm sóc, ít cực nhọc cho nông dân

- Ngăn chặn được kịp thời những đợt dịch hại lớn xảy ra

- Một số thuốc BVTV còn có tác dụng kích thích giúp cây trồng phát triểntốt, khỏe mạnh hơn (2,4-D dùng xịt cỗ còn giúp cho lúa đề nhánh mạnh hơn)

- Dễ dàng cho công việc cơ giới hóa ngành nông nghiệp (thuốc làm rụng lábông, khô thân khoai tây được sử dụng trước khi thu hoạch bằng cơ giới )

1.2.5.2 Những tác hại của việc dùng thuốc BVTV cho cây trồng

Bên cạnh những ích lợi được thấy trước mắt, việc lạm dụng và dùng saithuốc BVTV sẽ có những tác hại không nhỏ cho cây trồng, như :

- Gây ngộ độc cho cây trồng, biểu hiện các triệu chứng như : cháy lá, khôcây, nhiều khi cây trồng không đủ sức hồi phục sẽ bị chết

- Ảnh hưởng xấu đến các quá trình sinh lý, sinh hóa của cây: cây chậmhoặc ngừng phát triển, quang hợp kém, quả nhỏ làm giảm chất lượng nông sản

- Giảm sức nảy mầm, giảm tỉ lệ nảy mầm của hạt giống và làm cây conphát triển èo uột…

- Khi sử dụng thuốc không đúng cách sẽ có ảnh hưởng ngược lại, chúng sẽgây ngộ độc cho cây và dẫn đến chết cây

1.2.5.3 Dư luợng thuốc BVTV trong nông sản

Đôi lúc do quá trình dùng thuốc lâu dài thường xuyên có thể dịch hại trởnên quen thuốc khi đó nồng độ của thuốc BVTV sau khi phun trực tiếp lên câytrồng phải cao mới có đủ hiệu lực chống lại chúng Nồng độ thuốc BVTV ảnhhưởng đến sức khỏe con người và phụ thuộc vào tồn lưu của thuốc BVTV trongsản phẩm tại thời điểm đưa vào sử dụng trong sinh hoạt Qua thực tế, các loạithuốc BVTV được sử dụng trước khi thu hoạch chỉ vài ngày hoặc vài giờ do vậy

dư lượng thuốc BVTV trong sản phẩm còn cao gây ngộ độc cho con người nếuchúng được tiêu thụ sớm Đây là nguyên nhân gây ra các vụ ngộ độc thuốc BVTVbởi vì rất nhiều loại rau quả sau khi phun thuốc BVTV chỉ được rửa sơ qua rồiđem thẳng ra chợ bán Một vấn đề quan trọng cần được đề cập đến là ngày nayngười ta sử dụng thuốc BVTV để xử lý thực phẩm và hạt giống, mặc dù vấn đềnày đã được khuyến cáo nhiều lần Thực phẩm được xử lý bằng cách này có thểchứa nồng độ thuốc BVTV cao

Trong thời gian bảo quản, đã có những trường hợp bị nhiễm độc hàng loạtcho người và vật nuôi trong nhà ăn phải như hạt giống lúa được xử lý bằng thuốcBVTV Lúa là một loại lương thực chính được dùng hàng ngày do đó chúng ta cần

chú ý đến chất lượng nông sản đặc biệt là dư lượng thuốc BVTV và các chất bảoquản khác.

1.2.6 Tác động của thuốc BVTV đến môi trường và sức khỏe con người

1.2.6.1 Con đường phát tán của thuốc BVTV trong môi trường

Việc sử dụng thuốc BVTV trong nông nghiệp, lâm nghiệp, là nguồn gốcsinh ra tồn dư một lượng thuốc BVTV trong môi trường Thuốc BVTV phun lêncây một phần được cây hấp thụ tiêu diệt sâu bệnh, một phần đi vào môi trườngxung quanh và chịu tác động của hàng loạt các quá trình lý hóa, sinh học nênchúng sẽ bị biến đổi, di chuyển và phân bố lại giữa các đơn vị trong môi trường[27] Con đường phát tán của thuốc BVTV trong môi trường được trình bày theohình 1.1[4]

Không khí

Theo trọng lượng

Cây trồng Diệt sâu

bệnh Theo mưa

Động vật Thu hoạch

Nước cấp

Con người Nước Ngầm

Đất trồng

Xói mòn rửa trôi Mưa, sương

mù

Nước sạch

Hình 1.1: Con đường phát tán của thuốc BVTV trong môi trường

1.2.6.2 Dư lượng thuốc BVTV trong đất và nước

Đất canh tác là nơi tập trung nhiều dư lượng thuốc BVTV Đất nhận thuốcBVTV từ các nguồn khác nhau Tồn lượng thuốc BVTV trong đất đã để lại các táchại đáng kể trong môi trường Thuốc BVTV đi vào trong đất do các nguồn : phun

xử lý đất các hạt thuốc BVTV rơi vào đất, theo mưa lũ, theo xác sinh vật vào đất.Khoảng 50 % thuốc BVTV phun tên hoa màu bị rơi xuống đất [21] Lượng thuốcBVTV, đặc biệt là nhóm chim hữu cơ quá lớn trong đất có thể gây hại cho thựcvật Ngoài ra do thuốc thuộc chim hữu cơ rất khó phân hủy nên chúng có thể tồntại trong đất nhiều năm Sau một khoảng thời gian nó sinh ra các dạng hợp chấtmới thường có tính độc cao hơn bản thân nó Ví dụ, sản phẩm tồn lưu của DDTtrong đất là DDE cũng có tác dụng như thuốc trừ sâu nhưng tác hại đối với sự pháttriển của phôi bào trứng chim độc hơn DDT từ 2 đến 3 lần Loại thuốc Aldrin cũngđồng thời với DDT, có khả năng tồn lưu trong môi trường sinh thái (MTST) đất vàcũng tạo thành sản phẩm "diedrin" mà độc tính của nó cao hơn aldrin nhiều lần.Còn thuốc diệt cỏ 2,4 - D tồn lưu trong MTST đất và cũng có khả năng tích luỹtrong quả hạt cây trồng [4]

Nước là nguồn vật chất cần thiết cho sự sống còn trên trái đất Do đó ngoàicác chỉ tiêu lí hóa thì đặc biệt chỉ tiêu về dư lượng thuốc BVTV được nhiều nhàkhoa học quan tâm Thuốc BVTV vào trong nước bằng nhiều cách Cuốn trôi từnhững cánh đồng có phun thuốc xuống ao, hồ, sông, hoặc do đổ thuốc BVTV thừasau khi sử dụng, phun thuốc trực tiếp xuống những ruộng lúa nước để trừ cỏ, trừsâu, trừ bệnh, thuốc BVTV lẫn trong nước mưa ở các vùng có không khí bị nhiễmthuốc BVTV Ngoài ra do dùng thuốc BVTV ở các hồ để giết cá và bán cá cho

người tiêu dùng gây ngộ độc hàng loạt Hàng năm có hàng chục ngàn tấn DDTđược cho vào nước để diệt muỗi [4,21]

Dư lượng thuốc BVTV không chỉ ảnh hưởng đến môi trường đất, nước, conngười mà nó còn gây hại đến những loài động vật có ích, diệt hệ động vật làm mấtcân bằng sinh thái

1.2.6.3 Tác động của môi trường lên thuốc BVTV

Trong đất, thuốc BVTV đi vào trong đất bằng nhiều con đường khác nhau.Trong đất thuốc chịu các tác động vật lý như bay hơi, hấp thụ hay ngấm sâu vàođất, các tác động hóa học hay quang hóa và vi sinh vật làm cho thuốc bị phân hủy.Các quá trình đó phụ thuộc vào tính chất lý hóa của thuốc, tính chất của đất (loạiđất, hàm lượng chất hữu cơ trong đất, độ pH, độ ẩm, nhiệt độ, hàm lượng phânbón) Bên cạnh sự phân hủy hóa học, sự phân hủy do vi sinh vật đóng vai trò chínhđối với sự phân hủy thuốc ở trong đất và trong nước [30]

Trong nước, thuốc ở trong nước phân bố lại giữa pha nước và pha bùn lắng,nồng độ thuốc trong phần bùn lắng thường cao hơn trong nước từ 10 - 100 lần.Thường phần lớn thuốc bám vào các hạt lơ lửng trong nước Sự phân hủy củathuốc BVTV trong nước phụ thuộc vào pH, độ cứng, thành phần, mật độ huyềnphù và sự có mặt của trầm tích [30]

Trên cây, tồn lượng của thuốc BVTV trên cây có thể giảm đi dưới tác độngcủa thời tiết như nhiệt độ, mưa, gió dẫn đến rửa trôi và bay hơi Do yếu tố phaloãng sinh học, do tác động quang hóa, hóa học và sinh hóa dẫn đến các loại phảnứng làm thay đổi cấu trúc của thuốc BVTV

Trong động vật, thuốc BVTV đi vào cơ thể người và động vật qua chuỗithức ăn, tiếp xúc da và đường hô hấp Thuốc phân bố rất khác nhau trong cơ thể,giữa các con vật trong cùng một loài và giữa các loài, phụ thuộc vào liều lượng,vào tính chất lý hóa của thuốc BVTV [30]

Đất canh tác là đất không chỉ là "nền " giá thể mà còn là "cơ thể sống ", cầnthiết cho cây trồng bám vào để sống và phát triển bình thường Tuy nhiên, việc sử

dụng thuốc BVTV cho cây trồng, dù bằng hình thức nào, cũng đều "bổ sung" vàođất trồng một lượng thuốc BVTV, có trường hợp có thể gây ra các hậu quả nghiêmtrọng và lâu dài cho đất trồng: ô nhiễm và mất cân bằng hệ sinh thái nông nghiệp.Khi sử dụng thuốc BVTV cho cây trồng là xem như phần lớn lượng thuốc được sửdụng đó sẽ được đưa vào đất trồng; vì nếu là thuốc phun để diệt cỏ thì sau khi cỏchết mang theo thuốc cũng trả vào đất, nếu thuốc phun để diệt sâu bệnh thì lá rụngcũng vùi vào đất hoặc khi tưới phun hay gặp trời mưa thì lượng thuốc bám dínhtrên cây cũng sẽ được rửa và ngấm vào đất.

Trong đất, thuốc sẽ di chuyển thấm ngang hoặc thấm sâu đến khi phân hủyhoàn toàn Trong khoảng thời gian chưa phân hủy, thuốc sẽ gây hại hoặc tiêu diệtcác sinh vật cư trú trong đất, trong đó có cả những loài động vật có ích như : " giun đất (Lumbricus terrestris, Allobophora sít., Diplocardia sít ), các động vậttrong lớp nhiều chân (Myriopoda) nhiều côn trùng thuộc bộ Đuôi bật(Collemboda) và đáng lo ngại nhất là hệ vi sinh vật đất"

Ngoài những tác hại trực tiếp nêu trên, thuốc BVTV được dùng cho câytrồng còn gây ra những tác hại gián tiếp như: sau khi gây trở ngại hoặc tiêu diệt sựphát triển của hệ sinh vật đất, đặc biệt là các động vật giữ vai trò nghiền nhỏ vàphân hủy các xác bã của động - thực vật trong đất, sẽ làm mất vệ sinh đồng ruộng(một trong những nguyên nhân gây bùng nổ dịch hại) và làm giảm độ màu mỡ, độthoáng xốp của đất

1.3 Tổng quan về đất

1.3.1 Một số khái niệm cơ bản về hệ thống đất

Đất (Son) chỉ phát triển khi có mối quan hệ động học giữa khí quyển, sinhquyển, thạch quyển và thủy quyển (Hình.l.4) Những lỗ hổng trong đất được lấpđầy vôi không khí và nước, trong khi pha rắn gồm các khoáng, cơ thể sống vànhững thành phần hữu cơ không sống Đất là cơ sở đối với sự sống của hệ sinhthái trên cạn và những ảnh hưởng của năng lượng trong quá trình trao đổi nước,chu trình dinh dưỡng và khả năng sản xuất của hệ sinh thái

Hình 1.2 Mối quan hệ giữa thổ quyển và khí quyển, thủy quyển, thạch quyển và

sinh quyển

Hình 1.3: Sắp xếp thứ bậc của những hợp phần khác nhau của một soilscape (Buol

et al 1989)

1.3.2 Những vấn đề môi trường đất nông nghiệp

Ô nhiễm môi trường đất từ hoạt động nông nghiệp là loại nguồn gây ô nhiễmkhông điểm (Nonpoint source Pollution), chất ô nhiễm chính trong hoạt động nôngnghiệp là: Phân bón các loại, thuốc bảo vệ thực vật và các vật thải khác trong hoạt

động nông nghiệp Các hoạt động nông nghiệp có khả năng tác động trực tiếp đếnnơi ở (habitat) của thể sống trong đất và thủy sinh.

Dễ hiểu được phương thức các chất bẩn di chuyển như thế nào trong đất làvấn đề cần quan tâm

Ví dụ như để đánh giá chất bẩn thâm nhập vào đất, tích lũy, hoặc di chuyểntới các vỉa nước ngầm, cần thiết áp dụng những phương pháp nghiên cứu địnhlượng để làm rõ cơ chế, khả năng di chuyển và tích lũy của chất bẩn trong đất vàtầng chứa nước

Hơn nữa nếu áp dụng các kiến thức về sự vận chuyển và tồn tại của chất bẩnchúng ta có thể xây dựng kế hoạch phòng chống ô nhiễm

1.3.3 Một số đặc điểm của thuốc trừ sâu trong môi trường đất

Sự di chuyển của chất ô nhiễm và chất độc hại từ nguồn của chúng vào môitrường phụ thuộc vào cả môi trường mà chúng mang môi trường nhận chúng Khichất ô nhiễm vào môi trường :

- Chúng có thể được pha loãng hoặc phát tán

- Chúng có thể phản ứng (liên kết) hóa học hoặc sinh hóa vôi những thànhphần sống và không sống của môi trường

- Chúng có thể giữ lại trong đất hoặc trầm tích

- Chúng có thể tái kết tụ lại bởi quá trình sinh học hoặc quá trình tự nhiên, ví

dụ như trong chuỗi thực phẩm

Sự tương tác của đất và thuốc trừ sâu được đánh giá là khá phức tạp, thuốctrừ sâu có những tính chất đặc thù như: Thời gian bán phân hủy, hệ số phân tán(Koc) và độ hòa tan; những tính chất liên kết với tính chất đất như: Hàm lượng

chất hữu cơ, hàm lượng sét, cấu trúc, độ thấm, pH, En, và CEC

1.3.3.1 Tính chất hóa lý và môi trường phân bố

Tính chất vật lý quan trọng nhất của thuốc trừ sâu là độ hòa tan trong nước,

áp suất bay hơi, hằng số Henry (H), hệ số phân bố octanol/nước (Kow) và hệ số

phân bố OC nước (Koc) Sự tồn dư trong môi trường là một tính chất quan trọngkhác của một chất.

1.3.3.2 Những ảnh hưởng môi trường trên sự tồn dư, di chuyển và trầm lắng

Sự tồn dư có thể giảm bởi quá trình chuyển hóa trong môi trường đó là: Sựchuyển hóa sinh học, oxy hóa, thủy phân, và quang phân Mối quan hệ quan trọngcủa những quá trình này phụ thuộc vào tốc độ mà chúng xảy ra dưới điều kiện bảnchất môi trường, tốc độ này lại phụ thuộc vào cấu trúc và tính chất hóa học của vậtchất và phân bố trong thành phần khác nhau của môi trường

Hình 1.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến thuốc trừ sâu trong đất

Phân bố ban đầu

Độ ẩm

Sự tồn dư và Khả năng biến đổi

Ảnh hưởng đến môi trường

Hình 1.5 Hệ số phân tán (Kd) và hằng số Henry (Kh)

Tất cả thuốc trừ sâu sẽ bị phân hủy theo thời gian nhưng hầu hết chúngthường tương tác với các thể khác để hình thành chất hóa học mới Có nhiều cách

để thuốc trừ sâu tương tác nhưng phần lớn là phản ứng oxy hóa và sự thủy phân.Thời gian bán phân huỷ (half-life) của thuốc trừ sâu trong đất là một thước

đo sự tồn dư của thuốc trừ sâu trong đất, nhưng giá trị này cũng mang tính chấttương đối bởi sự biến đổi chất tồn dư khá nhạy cảm với sự thay đổi điều kiện củađất và khí hậu

Khả năng di chuyển của thuốc trừ sâu có thể dẫn đến sự phân phối lại ngaytại nơi sử dụng hoặc bị di chuyển ra vùng kế cận Sau khi sử dụng thuốc trừ sâu cóthể:

- Hoà tan trong nước, được cây trồng hấp thu, di chuyển đến vùng kế cậnhoặc bị rửa trôi

- Bốc hơi qua tán lá hoặc mặt đất bị gió cuốn đi

- Hấp phụ vào chất hữu cơ và hạt đất, hoặc bị nước cuốn đi do xói mòn đất

Sự hấp thụ thuốc trừ sâu, độ hòa tan trong nước và sự bốc hơi làm ảnh hưởngđến khả năng di chuyển thuốc trừ sâu Khả năng di chuyển cũng chịu ảnh hưởng