Đánh giá rủi ro môi trường của thuốc bảo vệ thực vật

Bài viết này mô tả các kết quả của việc đánh giá rủi ro môi trường của thuốc bảo vệthực vật được sử dụng trong nông nghiệp ở Xiamen, Trung Quốc. Mục đích là để đánhgiá tác động đối với tài nguyên nước, đặc biệt là đối với nghề cá và nuôi trồng hải sản.Dữ liệu về thuộc tính nghiên cứu độc học sinh thái của thuốc bảo vệ thực vật và tínhchất vật lý - hóa học của nó đã được thu thập. Sự mô phỏng các hành vi môi trườngcủa thuốc bảo vệ thực vật liên quan đến tải trọng để áp dụng vào các lĩnh vực nôngnghiệp được thực hiện bằng cách sử dụng mô hình SoilFug. Đánh giá rủi ro được tiếnhành, thuốc bảo vệ thực vật nồng độ gần đúng đã được tính toán, hóa chất có nguy cơcao nhất đã được xác định, và các biện pháp quản lý rủi ro đã được chỉ ra.

Mục lục:

DANH MỤC BẢNG 2

I TÓM TẮT 3

II GIỚI THIỆU 3

III ĐẶC ĐIỂM MỘT SỐ CHẤT HÓA HỌC TRONG BÀI 4

1 Thuốc diệt nấm Carbendazim 4

2 Thuốc trừ cỏ Butachlor 5

3 Dicofol 6

4 Carbofuran 6

5 Dichlorvos 8

IV VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 9

V KẾT LUẬN 21

VI ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 22

DANH M C B NG ỤC BẢNG ẢNG

Bảng 1: Dữ liệu lượng mưa từ cuối tháng 4 đến tháng 12 năm 1996 10

Bảng 2: Thuốc bảo vệ thực vật tiêu thụ ở Hạ Môn 11

Bảng 3 Mô tả các phương pháp xử lý và tải lượng các loại thuốc 14

bảo vệ thực vật 14

Bảng 4 Đặc tính của các thuốc bảo vệ thực vật 14

I TÓM TẮT

Bài viết này mô tả các kết quả của việc đánh giá rủi ro môi trường của thuốc bảo vệthực vật được sử dụng trong nông nghiệp ở Xiamen, Trung Quốc Mục đích là để đánhgiá tác động đối với tài nguyên nước, đặc biệt là đối với nghề cá và nuôi trồng hải sản

Dữ liệu về thuộc tính nghiên cứu độc học sinh thái của thuốc bảo vệ thực vật và tínhchất vật lý - hóa học của nó đã được thu thập Sự mô phỏng các hành vi môi trườngcủa thuốc bảo vệ thực vật liên quan đến tải trọng để áp dụng vào các lĩnh vực nông

nghiệp được thực hiện bằng cách sử dụng mô hình SoilFug Đánh giá rủi ro được tiến

hành, thuốc bảo vệ thực vật nồng độ gần đúng đã được tính toán, hóa chất có nguy cơ

cao nhất đã được xác định, và các biện pháp quản lý rủi ro đã được chỉ ra © 2002 Elsevier Science Ireland Ltd All rights reserved.

Từ khóa: Đánh giá rủi ro; Nghiên cứu độc học sinh thái; Ảnh hưởng của thuốc bảo

vệ thực vật, độc chất trong thủy sản

Trong vài năm qua, sự phù hợp của các mô hình phân phối môi trường và số phậncủa các chất hóa học đã tăng lên theo cấp số nhân trong cộng đồng khoa học và một số

mô hình đã được đề xuất tiến hành Trong khi đó, cộng đồng quản lý, đánh giá và kiểmsoát các chất hóa học đã chuyển từ giới hạn chấp nhận được trong nước thải và hoặccác tiêu chí chất lượng trong các phương tiện truyền thông khác nhau về môi trườngđối với các thủ tục đánh giá rủi ro

Đánh giá rủi ro là một quá trình liên quan đến việc xác định nguy cơ, đánh giá các

ảnh hưởng, đánh giá sự phơi nhiễm và tính chất đặc thù của các rủi ro (Van Leeuwen

và Hermens, năm 1995) Bài viết này mô tả một ứng dụng thực tế của các mô hình và

mô hình chiến lược trong quá trình đánh giá rủi ro do các loại thuốc bảo vệ thực vậtgây ra Môi trường toàn cầu - Chương trình Phát triển Liên hợp quốc - Tổ chức Hàng

hải quốc tế (GEF / UNDP / IMO, 1995) đã thành lập một Chương trình khu vực về

Phòng chống và quản lý ô nhiễm biển tại vùng biển Đông Á (MPP-EAS), có 3 Dự ánđược tiến hảnh ở Vịnh Batangas (Philippine), Hạ Môn (Trung Quốc) và Malaca Báo cáo này cho chúng ta kết quả của việc Đánh giá rủi ro của việc sử dụng thuốcbảo vệ thực vật ở Hạ Môn, Trung Quốc.

(3) Đề xuất các cách đo và hành động phù hợp để xác định rõ các tác động tiềmnăng khác của thuốc bảo vệ thực vật

1 Thuốc diệt nấm Carbendazim

Carbendazim là chất bột có màu xám trắng

Những tên gọi khác Methyl (1H-benzimidazol-2-yl)carbamate,

Carbendazol (ZMAF), benzimidazole carbamate (MBC, MCB, BCM, BMC)

methyl-2-Sản xuất và ứng dụng Vào năm 1988, sản lượng carbendazim toàn

cầu xấp xỉ 3600 tấn Nó là một chất thuộc nhóm thuốc diệt nấm benzimidazole được dùng rộng rãi nhất Carbandazim thường được dùng như chất ngăn ngừa các bệnh thựcvật ở cây ăn trái, rau quả, ngũ cốc

Tác động - Đối với môi trường: Carbendazim là chất

gây hại cho các sinh vật sống dưới đất và dưới nước

- Đối với con người: Được đánh giá là có độctính thấp đối với con người Làm bỏng rát khi tiếp xúc với da và mắt Theo các nghiên cứu trên động vật, tiếp xúc thường xuyên và lâu dài với carbendazim có thể tác động xấu đến quá trình sinh sản và phát triển ở người

2 Thuốc trừ cỏ Butachlor

Tên hóa học: 2-chloro-N-(2-ethyl-6-methylphenyl)- acetamide

Cơ chế tác động: Thuốc cỏ chọn lọc với tác động thấm sâu, chủ

yếu ngấm vào các chồi non Ngăn sự phân chia

tế bào

Ứng dụng:

Là loại cỏ tiền nảy mầm để diệt các loại cỏ mọc quanh năm và một số loại cỏ lá rộng trên lúa, cảlúa sạ và lúa cấy Cũng dùng như một loại cỏ chọn lọc trên lúa mạch, bông vải, đậu phộng, củcải đường, lúa mì và một số rau màu thuộc họ cải bắp Liều dùng khoảng 1-4.5Kg/ha Hoạt động phụ thuộc vào các khu vực có hệ thống thủy lợi tốt, nhiều mưa

3 Dicofol

Dicofol là hợp chất clorua hữu cơ, là sản phẩm trung gian của quá trình sản xuất

DDT

Công thức hoá học của Dicofol tương tự như DDT

Dicofol dùng để diệt con mạt sống trên cây hoặc quả Đây là một chất độc tiếp xúc giếtcôn trùng sau khi ăn hay bám trên mùa màng

Dicofol là độc thần kinh, ở động vật có vú, Dicofol gây kích thích cao độ dẫn truyềndọc theo trục của tế bào thần kinh, do ức chế một số enzym trong hệ thần kinh trungương

4 Carbofuran

Tên gọi khác Furadan, Curaterr, Yaltox, Carbofurane,

Pillarfuran, Crisfuran, Kenofuran, Chinufur, Furacarb

Tính chất khác thuốc ở dạng hạt có màu tím hay trắng

xám, mùi nồng nhẹ, ít tan trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ Thuốc

dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao và trong môitrường kiềm

Lưu ý: do Carbofuran rất độc nên cần phải hết sức thận trọng trong khi sử dụng và bảoquản

5 Dichlorvos

Cấu trúc hóa học

Tránh dùng trên các loại họ Bầu Bí Dưa

có lá mỏng, dây yếu Thuốc rất độc nên được xếp vào danh mục hạn chế sử dụng

mùi tương đối dễ chịu, tan tốt trong hầuhết các dung môi hữu cơ nhưng ít tantrong nước (khoảng 1% ở nhiệt độthường), độ bay hơi cao thích hợp cho việcxông hơi Là chất kị ẩm, kiềm, bị thủyphân chậm trong môi trường acid và trungtính, nhanh hơn trong môi trường kiềm.Dichlorvos kết hợp với các chất halogentạo thành những hợp chất khác có tính độcđối với dịch hại, như khi kết hợpDichlorvos với hỗn hợp C12Br2 sẽ thuđược hợp chất Dibrom

IV V T LI U VÀ PH ẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ƯƠNG PHÁP NG PHÁP

Tài liệu chính cung cấp thông tin về đặc điểm địa lý, khí hậu và lượng mưa, hiệntrạng sử dụng đất nông nghiệp, các đặc tính của đất là quyển “ Thông tin môi trường

bờ biển của Hạ Môn” (MPP – EAS, GEF/UNDP/IMO, 1995) Các dữ liệu thuốcBVTV (năm 1996) được cung cấp bởi Công ty Cung cấp Vật liệu Sản xuất Nôngnghiệp Thành phố Hạ Môn

Thông tin về các ảnh hưởng độc học sinh thái và đặc trưng hóa – lý của các loạithuốc BVTV được cung cấp bởi Tomlin (1994) và Howard (1991) Một nửa các môhình này đã được sử dụng để tính nhiệt độ trung bình hàng năm ở Hạ Môn.

Các mô hình chiến lược được đề xuất trong các báo cáo của Mackay và cộng sự(1996) Mô hình này được sử dụng để tính toán chỉ số Nồng độ Môi trường Dự kiến

(Predicted environmental concentration) (PEC) là Soil – Fug (Di Guardo và cộng sự, 1994).

1 Đặc điểm địa lý, khí hậu và phân bố lượng mưa.

Diện tích tổng cộng của thành phố Hạ Môn, các vùng đã được thừa nhận chủquyền, bao gồm cả các đảo khoảng 1516 km2, nằm ở bờ biển phía Nam của tỉnh PhúcKiến Vịnh này có cấu trúc phức tạp gồm các đảo và vùng biển khác nhau như CảngTây Hạ Môn, vịnh Maulan, cửa sông Jiu-longgjiang, vùng biển phía Nam và phíaĐông

Thuốc BVTV ở Hạ Môn theo dòng nước đổ trực tiếp ra vùng biển phía Tây, phíaĐông, Vịnh Ton – g’an , nơi có các hoạt động nuôi trồng thủy sản

Nhiệt độ trung bình hàng năm ở Hạ Môn là 20.9 oC , trong đó tháng 7 có nhiệt độcao nhất 28.4 oC và lạnh nhất vào các tháng Một/Hai với 12.6 oC Lượng mưa trungbình hàng năm là 1143 mm Sự phân bố lượng mưa năm 1996 được cung cấp bởiTrung tâm khí tượng thuỷ văn địa phương

Bảng 1: Dữ liệu lượng mưa từ cuối tháng 4 đến tháng 12 năm 1996

Đợt mưa Ngày mưa

(ngày)

Khoảng thời gian (ngày)

Lượng mưa (mm)

Lượng dòng chảy (mm)

Trong những năm qua, Hạ Môn đã có sự phát triển nhanh chóng nền kinh tế - xã hội,

cơ sở hạ tầng như cầu – cảng, sự phát triển về thủy sản, công nghiệp và tăng lên vềthương mại Diện tích đất trồng trọt ở Hạ Môn hiện khoảng 427 km2 Thuốc BVTVchỉ được dùng trên các diện tích cây trồng chính: lúa (29.8 km2), họ đậu (12.6 km2),rau (22.2 km2), cây ăn quả ( 32km2), các loại cây trồng khác thì có sự giới hạn về việc

sử dụng số lượng thuốc BVTV.Các đặc điểm của lớp đất được sử dụng mô phỏngtrong quá trình nghiên cứu: độ sâu 0.3 m, độ rỗng 0.3, độ xốp 0.5, Cacbon hữu cơchứa 0.02 %, tổng diện tích 1405 km2 (GEF/UNDP/IMO, 1995) Thuốc diệt cỏ chỉđược dùng cho lúa, còn thuốc diệt nấm và Carbamate được sử dụng cho bất kì loại câytrồng nào, Photphat hữu cơ chủ yếu dành cho lúa, còn Clo hữu cơ dành cho cây hoaquả và rau củ Các ứng dụng này sẽ đánh giá tiêu chuẩn “hóa nông nghiệp” sử dụngtrong nhiều sản phẩm khác nhau.Bảng 2 sẽ liệt kệ các loại thuốc bảo vệ thực vật được

sử dụng nhiều nhất ở Hạ Môn, gồm số lượng, % thành phần hoạt động, thành phầnhoạt động mỗi năm trong 1 tấn, tỉ lệ sử dụng kg/ha trong sản phẩm và thành phần hoạtđộng kg/ha Trong đó, chất Dichlorvos có tổng nồng độ sử dụng rất cao đến 8 lần mỗinăm với tỉ lệ 2.4 kg/ha

Bảng 2: Thuốc bảo vệ thực vật tiêu thụ ở Hạ Môn

Thuốc bảo vệ thực

vật

Số lượng (t/y)

% a.i Số lượng

a.i (t / y)

Ứng dụng (kg / ha)

Ứng dụng a.i (kg / ha)

Thuốc diệt nấm tổng

số

50

3 Kết quả nghiên cứu

 Mô phỏng phương pháp xử lý và tải lượng các loại thuốc bảo vệ thực vật.

Quyết định chỉ mô phỏng những hóa chất có liên quan nhiều nhất, như một vàithuốc BVTV đưa ra trong bảng 2 đã được áp dụng với lượng đáng kể Tiếp tục xemxét những hóa chất thuộc cùng một nhóm có phương thức hoạt động giống nhau có thểcân nhắc đến độc tố thêm vào môi trường thủy sinh khi nó có mặt trong hợp chất

Butachlor được sử dụng 12 tấn / năm đã được xem như là đại diện cho thuốc diệt

cỏ Glyphosate không được quan tâm mặc dù độc tính cao trên nhiều loài thực vật, bởi

vì nó là một phân tử có thời gian sống ngắn và khả năng linh động thấp do tính phân lycủa nó (Grossbard Atkinson, 1985)

Dicofol acaricide đã được bao gồm trong mô phỏng là đại diện duy nhất của nhữnghợp chất clo hữu cơ và do tương tự DDT, mà từ đó nó được chuẩn bị Có thể đượcnhận thấy chu kì phân rã của nó ngắn hơn của DDT

Dichlorvos đã được đưa vào như Phospho hữu cơ được sử dụng phổ biến nhất, 180tấn / năm của thành phần hoạt tính và kết hợp với methamidophos cùng loại (50 tấn /năm), từ đó dẫn đến tổng tải lượng P hữu cơ là 230 tấn / năm

Các loại cây trồng, số lượng áp dụng cho mỗi ha, số phương pháp điều trị và cáckhu vực được điều trị được tóm tắt trong Bảng 3 Lượng mưa mô phỏng này đã đượcxem xét các dữ liệu từ cuối tháng Tư đến tháng 12 năm 1996 (Bảng 1) Bảng 4 tóm tắtđặc tính lý hoá của thuốc bảo vệ thực vật sử dụng cho mô hình đánh giá rủi ro ở ngườiđàn ông khu vực Xia- với mô hình SoilFug

Một đánh giá tổng quát ban đầu về một chất hóa học được đề xuất trong một chuỗicác tiêu chí cân bằng (Equilibrium Criteria) trong các bài báo (Mackay et al, 1996a, b,c)

Những giai đoạn đánh giá dưới đây đòi hỏi những mô hình có vị trí rất rõ ràng,giống như SoilFug, ở đây điều kiện địa phương đã được đưa vào tính toán Tuy nhiên,cần tuyên bố rằng những kịch bản chính xác cho việc mô phỏng có thể được xây dựngcực kỳ khó khăn, như là số biến cố hữu với mô hình không cho phép kịch bản chínhxác (ví dụ như một người nông dân đang xử lý một ngày, một vài ngày khác sau đó,đất địa phương khác nhau, vv…)

Bảng 3 Mô tả các phương pháp xử lý và tải lượng các loại thuốc

bảo vệ thực vật.

Bảng 4 Đặc tính của các thuốc bảo vệ thực vật.

- Application: lượng sử dụng.

- Herbicides: thuốc diệt cỏ

- Fungicides: thuốc diệt nấm

- MW: phân tử khối

- Kow: hệ số octanol-nước

- Soil persistence: thời gian lưu( độ bền) trong đất

 Mô hình SoilFug và ứng dụng mô hình trong việc ước lượng dòng chảy của thuốc bảo vệ thực vật:

SoilFug là mô hình dự báo tiềm năng ô nhiễm nước mặt bắt nguồn từ việc sử dụngthuốc BVTV trên những cánh đồng Trong một số trường hợp mô hình này được côngnhận trong các nghiên cứu, xem bài báo của Di Guardo et al (1994 a,b) và Barra et al(1995)

Mô hình này đã mô phỏng theo quy mô của một lưu vực sông và tính toán sự phân

bố của hóa chất đã áp dụng trong những pha đất và khả năng gây ô nhiễm nước mặtcủa nó trong suốt những đợt mưa Một đợt mưa được định nghĩa là khoảng thời gianbắt đầu với một trận mưa rào và kết thúc với việc trở về mực nước nền trong dòng suối

có thể được thực hiện khi thể tích và hóa chất đầu vào được biết Từ độ pha loãng,nồng độ và lượng hóa chất trong mỗi phần có thể được tính toán

Dữ liệu đầu vào cần thiết cho kịch bản mô tả đất của mô hình là nhiệt độ, độ sâu,phân thể tích của không khí trong đất và nước trong đất tại dung tích của cánh đồng,hàm lượng carbon hữu cơ, diện tích lưu vực, con số mô phỏng (cụ thể: số giai đoạnmưa)

Cân bằng khối lượng của nước được tính trong những đợt mưa cơ bản và lượngnước chảy ra Dữ liệu cơ bản cho sự tính toán nước đầu vào là số đợt mưa, khoảng thờigian của đợt mưa, lượng mưa Mỗi giai đoạn mưa phải đủ để tạo ra một lượng nước ra

có thể đo lường được, bởi vì mô hình cần để ước lượng số lượng thuốc BVTV trongnước bình lưu di chuyển ra khỏi lưu vực Tỉ lệ 50% được ước lượng để mô tả hợp lýcho lưu vực

Những tham số khác cần cho việc chạy mô hình là những giai đoạn và thuốc bảo vệthực vật được sử dụng, liều lượng thuốc bảo vệ thực vật, số ngày từ lúc phun thuốcđến khi có mưa, khu vực nghiên cứu và chu kỳ bán rã của thuốc BVTV

Tập hợp những giá trị này cho mô hình SoilFug, thừa nhận để mô phỏng trườnghợp nghiêm trọng nhất Vì vậy, tất cả được thực hiện trong mùa mưa, với dòng chảylớn nhất và tải trọng thuốc BVTV lớn nhất Trường hợp đặc biệt về dichlovos (lên đến

8 lần xử lý trong một năm ở những điều kiện bình thường) một mô hình đặc biệt đãđược thực hiện với việc cân nhắc 3 lần xử lý trong khoảng 2 tuần Từ những bộ dữ liệu

đã mô tả ở trên, mô hình có thể tính toán nồng độ trung bình của những loại thuốcBVTV khác nhau trong nước trong suốt mỗi đợt mưa, đưa vào tính toán không chỉhiện tượng phân chia giữa đất và nước, mà còn ước lượng độ lưu (lượng dư) của mỗiphân tử (cụ thể là chu kỳ bán rã của nó) Dữ liệu cuối cùng là một loạt các biểu đồ đưa

ra dự đoán nồng độ của những loại thuốc BVTV khác nhau ở cửa của lưu vực, trongtrường hợp này, nó đại diện bằng điểm tiếp xúc giữa nước ngọt và nước mặn của biểnXiamen Những đồ thị này đã được đưa ra trong hình 1-3 và thảo luận bên dưới, cùngvới độc học sinh thái đáng kể của nồng độ được ước lượng Đối với thời gian chínhxác của mỗi đợt mưa tham khảo trong bảng 1

 Đánh giá rủi ro cho môi trường sống dưới nước

Kết quả của mô hình tính toán Soilfug đã chứng minh rằng số lượng nhất định cácloại thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng phổ biến nhất có thể đã có mặt trong các cửasông của các con sông chính vào biển Hạ Môn ở mức độ nhất định Các chất đang

nghiên cứu có tiềm năng tích lũy sinh học giới hạn, theo giá trị Kow, ngoại trừdicofol(một loại thuốc bảo vệ thực vật dùng cho các cây trồng họ cam quýt) Việc tínhtoán mức độ của các độc chất sinh thái được đại diện bởi 5 chất hóa học riêng biệt.Thuốc diệt nấm Carbendazim, có nồng độ tính toán tại cửa sông có nồng độ khoảng45µg/l, độc cấp tính Daphnia khoảng 130µg/l, phát tán do xói mòn đất và một phần dodòng chảy.Butachlor được tính toán ở nồng độ 8µg/l trong khi độc cấp tính đối với cácloài sinh vật dưới nước lên đến hàng trăm µg/l.

Dicofol tồn tại (lưu) trong đất khoảng 1 năm nhưng do ái lực của nó với đất nênviệc rửa trôi bị hạn chế; nồng độ trong nước là 0.04µl/l thấp hơn nhiều so với nhữngcấp độ độc Một lượng tích tụ sinh học nào đó có thể được dự đoán(Log Kow 4.3),nhưng nó đã được chứng minh rằng nó có thể được chuyển hóa bởi động vật hữu nhũ

và chim, chưa có dữ liệu nào được tìm thấy là do cá

Carbofuran được phát tán bởi xới mòn và dòng chảy Nồng độ của nước tính toánđược có đỉnh ở 15µg/l bằng với độc cấp tính Daphnia Trong điều kiện này, tỉ lệ rủi ronguy hiểm đối với sinh vật trong nước là rất cao

Nếu như đánh giá rủi ro được thực hiện đơn giản bằng cách kiểm tra tỉ lệ giữa PEC

và 4 chất đại diện, chỉ có carbonfuran là thấy được rủi ro trực tiếp đối với động vậtdưới nước, kết quả này không phải là nguyên nhân gây ra mối quan tâm cho các hợpchất khác.Tuy nhiên, một tiêu chuẩn nghiêm khắc đã từng được sử dụng để đánh giá

mô hình dự báo này,e.g bằng cách áp dụng mức độ không quan sát thấy hiệu ứng, chỉtính toán đơn giản là giả định một cấp số nhân của 10 liên quan đến độc cấp tính, một

hệ số rủi ro có thể được suy đoán cho carbendazi Vì vậy, có thể kết luận rằng,trên cơ

cở của tiêu chuẩn độc cấp tính thì ảnh hưởng của carbofuran có nguy cơ gây thiệt hạicấp tính Trên cơ sở của một giả định không có mức độ ảnh hưởng của một hệ số 0,1

áp dụng cho dữ liệu độc tính cấp tính, carbendazim cũng rơi vào nhóm các hợp chất

mà có thể gây nguy cơ trên các loài động vật thủy sinh