Nghiên cứu tồn dư hóa chất bảo vệ thực vật chlorothalonil và diafenthiuron trên lá cây rau cải, mùng tơi tại xã vân nội – h đông anh – TP hà nội

5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Phân loại hóa chất BVTV theo độ độc Bảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng trong 100 g phần ăn được của một số loại rau cải tại Việt Nam.. Bảng 1.4: Số lượng ngườ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-*** -

CAO TRUNG HIẾU

NGHIÊN CỨU TỒN DƯ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT

CHLOROTHALONIL VÀ DIAFENTHIURON TRÊN LÁ CÂY RAU CẢI, MÙNG TƠI TẠI XÃ VÂN NỘI – H ĐÔNG ANH – TP HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2018

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-*** -

CAO TRUNG HIẾU

NGHIÊN CỨU TỒN DƯ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT

CHLOROTHALONIL VÀ DIAFENTHIURON TRÊN LÁ CÂY RAU CẢI, MÙNG TƠI TẠI XÃ VÂN NỘI – H ĐÔNG ANH – TP HÀ NỘI

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

LỜI CẢM ƠN

 

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Đỗ Quang Huy giảng viên Khoa Môi trường, Trường Đại học khoa học tự nhiên, Đai học Quốc gia Hà nội đã tận tình hướng dẫn về chuyên môn, phương pháp nghiên cứu và tạo điều kiện giúp

đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Xin gửi lời trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo bộ môn Công nghệ Môi trường, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia

Hà Nội đã tận tình dạy bảo, gi p đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành các nội dung học tập và thực hiện đề tài thuận lợi

in trân trọng cảm ơn an giám đốc, lãnh đạo và cán bộ Phòng Kiểm định

Dư lượng và Chất luợng thuốc BVTV, Phòng Khảo nghiệm thuốc BVTV, Trung tâm Kiểm định và Khảo nghiệm thuốc BVTV phía Bắc – Cục Bảo vệ Thực vật đã tạo điều iện, gi p đỡ tôi trong quá trình triển khai nghiên cứu đề tài

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè và các bạn cùng lớp cao học Công nghệ Môi trường khóa 2015 - 2017 đã gi p đỡ và động viên tôi trong hai năm học tập và quá trình làm luận văn

Hà Nội, tháng 1 năm 2018

1

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC CÁC HÌNH 6

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 10

TỔNG QUAN 10

1 Một số thông tin về hóa chất bảo vệ thực vật 10

1.1 Định nghĩa 10

1.2.1 Phân loại theo độ độc 10

1.2.2 Phân loại theo mục đích sử dụng 11

1.2.3 Phân loại theo độ bền vững 15

1.2.4 Theo cơ chế tác động 16

1.3 Sơ lược về một số hóa chất BVTV trong nghiên cứu 17

1.3.1 Hóa chất BVTV có hoạt chất chlorothalonil 17

1.3.2 Hóa chất BVTV có hoạt chất diafenthiuron 17

1.4 Thông tin về cây rau cải và rau mùng tơi 18

1.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ 18

1.4.2 Cây rau cải 19

1.4.3 Cây rau mùng tơi 21

1.5 Tình hình sử dụng hóa chất BVTV và ngộ độc tại Việt nam 22

1.5.1 Tình hình sử dụng hóa chất BVTV tại việt nam 22

1.5.2 Tác động của hóa chất BVTV đối với sức khỏe con người 22

1.5.3 Số lượng ngộ độc hóa chất BVTV 23

1.6 Nghiên cứu và quy định về xác định thời gian cách ly hóa chất BVTV 24

1.6.1 Nghiện cứu thời gian cách ly hóa chất BVTV 24

1.6.2 Quy định thời gian cách ly hóa chất BVTV 24

1.6 Thiết bị phân tích sắc ký lỏng ghép nối khối phổ hai lần 25

1.6.1 Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao 25

2

1.6.2 Hệ thống xác định phổ khối lượng 27

1.7 Phương pháp QuEChERS phân tích đa dư lượng hóa chất BVTV 30

1.8 Phương pháp QuEChERS EN15662 31

1.9 Phương pháp đánh giá rủi ro đối với sức khỏe con người 32

CHƯƠNG 2 36

PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 36

2.1 Đối tượng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu 36

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 36

2.1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 36

2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 36

2.2.1 Chuẩn bị dung môi pha động và dung dịch chuẩn 36

2.2.2 Các hoá chất khác 37

2.2.3 Dụng cụ 37

2.2.4 Thiết bị 37

2.3 Phương pháp nghiên cứu 38

2.3.1 Khảo sát ngoài thực địa 38

2.3.1.1 Điều kiện thời tiết và khí hậu huyện Đông Anh – Hà Nội 38

2.3.1.2 Bố trí thí nghiệm ngoài đồng ruộng 39

2.3.1.3 Thí nghiệm xác định tồn dư hóa chất BVTV theo thời gian 40

2.3.2 Phương pháp xử lý mẫu và phân tích hóa chất BVTV 41

2.3.2.1 Lấy mẫu phân tích 41

2.3.2.2 Xử lý mẫu để phân tích xác định hóa chất BVTV 41

2.3.3 Điều kiện phân tích 42

2.3.3.1 Điều kiện phân tích trên hệ thống HPLC 43

2.3.3.2 Điều kiện phân tích hóa chất BVTVtrên LC-MS/MS 43

CHƯƠNG 3 44

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 Tối ưu hóa các điều kiện xác định chlorothalonil và diafenthiuron 44

3.1.1 Điều kiện phân tích của sắc ký lỏng hiệu năng cao 44

3.1.1.1 Lựa chọn cột phân tích 44

3

3.1.1.2 Lựa chọn tốc độ dòng và dung môi pha động 44

3.1.2 Khảo sát điều kiện khối phổ MS/MS 46

3.2 Đánh giá phương pháp phân tích 47

3.2.1 Xây dựng đường chuẩn 47

3.2.2 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn xác định (LOQ) 49

3.2.2.1 Xác định giới hạn phát hiện 49

3.2.2.2 Xác định giới hạn định lượng 50

3.2.3 Đánh giá độ chính xác của phương pháp 52

3.3 Phân tích dư lượng chlorothalonil và diafenthiuron trong mẫu thí nghiệm 54

3.4 Đánh giá rủi ro của hoạt chất chlorothalonil và diafenthiuron đến sức khỏe con người 59

3.4.1 Nhận diện mối nguy hại 59

3.4.2 Đánh giá rủi ro sức khỏe đối với hoạt chất chlorothalonil và diafenthiuron 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC 68

4 EPA Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ

6 HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao

7 IUPAC Liên minh Quốc tế về Hóa học thuần túy

và Hóa học ứng dụng

8 LC50 Nồng độ gây chết 50% (Lethal Concentration)

9 LC-MS/MS Sắc ký lỏng khối phổ 2 lần

10 LD50 Liều lượng gây chết 50% (Lethal Dose)

11 LOAEC Nồng độ thấp nhất gây tác động xấu có thể quan sát

12 LOAEL Liều lượng thấp nhất gây tác động xấu có thể quan sát được

13 LOD Giới hạn phát hiện

14 LOQ Giới hạn định lượng

16 MRL Mức dư lượng tối đa cho phép (mg/kg)

17 NOAEC Nồng độ không gây ảnh hưởng xấu có thể quan sát

(No observed adverse effect concentration)

18 NOAEL Liều lượng không gây ảnh hưởng xấu có thể quan sát

(No observed-adverse-effect level)

19 NSXL Ngày sau xử lý

20 PEC Nồng độ dự đoán trong môi trường (Predicted Enviromental

Concentration)

21 PHI Pre – Harvest Inteval

22 PNEC Nồ độ dự đoán không gây ảnh hưởng (Predicted No Effect

Concentration)

23 R(%) Hiệu suất thu hồi (%)

24 RfD Liều lượng so sánh (Reference dose)

25 RSD Độ lệch chuẩn

26 TXL Trước xử lý

5

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Phân loại hóa chất BVTV theo độ độc

Bảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng trong 100 g phần ăn được của một số loại rau cải tại Việt Nam

Bảng 1.3: Thành phần dinh dưỡng trong 100 g phần ăn được của rau mùng tơi tại Việt Nam

Bảng 1.4: Số lượng người ngộ độc thực phẩm và rau từ năm 2007-2010

Bảng 2.1: Khảo nghiệm xác định thời gian cách ly các loại hóa chất BVTV

Bảng 2.2: Công thức thí nghiệm khảo nghiệm hóa chất BVTV

Bảng 2.3: Các thông số của chế độ ion hóa ESI

Bảng 2.4: Các thông số chế độ quét MS/MS

Bảng 3.1: Khảo sát tốc độ dòng dung môi trên sắc ký lỏng

Bảng 3.2: Chương trình gradient dung môi pha động

Bảng 3.3: Khảo sát chất làm tăng khả năng ion hóa mẫu

Bảng 3.4: Điều kiện tối ưu cho thiết bị HPLC – MS/MS

Bảng 3.5: Sự phụ thuộc giữa nồng độ và độ đáp ứng diện tích píc

Bảng 3.6: Thông số đường chuẩn chlorothalonil và diafenthiuron

Bảng 3.7: Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng chlorothalonil

Bảng 3.8: Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng diafenthiuron

Bảng 3.9: Chuẩn bị mẫu thêm chuẩn

Bảng 3.10: Độ thu hồi, độ lặp lại chlorothalonil

Bảng 3.11: Độ thu hồi, độ lặp lại diafenthiuron

Bảng 3.12: Dư lượng hoạt chất chlorothalonil có trên các mẫu rau (mg/kg)

Bảng 3.13: Dư lượng hoạt chất diafenthiuron có trên các mẫu rau (mg/kg)

Bảng 3.14: Hệ số nguy hại của chlorothalonil trên rau cải theo thời gian lấy mẫu Bảng 3.15: Hệ số nguy hại của chlorothalonil trên rau mùng tơi theo thời gian lấy mẫu

Bảng 3.16: Hệ số nguy hại của diafenthiuron trên rau cải theo thời gian lấy mẫu Bảng 3.17: Hệ số nguy hại của diafenthiuron trên rau mùng tơi theo thời gian lấy mẫu

6

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của DDT

Hình 1.2: Công thức cấu tạo hoạt chất sldicarb

Hình 1.3: Công thức cấu tạo hoạt chất cypermethrin

Hình 1.4: Công thức cấu tạo của scetamiprid

Hình 1.5: Công thức cấu tạo của saisentong

Hình 1.6: Công thức cấu tạo dinitrophenol

Hình 1.7: Công thức cấu tạo chlorinated phenols

Hình 1.8: Công thức cấu tạo triazole

Hình 1.9: Công thức cấu tạo của chlorothalonil

Hình 1.10: Công thức cấu tạo của diafenthiuron

Hình 1.11: Sơ đồ hệ thống sắc ký lỏng cao áp (HPLC)

Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống khối phổ hai lần (MS/MS)

Hình 1.13: Cấu tạo đầu phun ESI

Hình1.14: Sắc ký đồ hương pháp đa dư lượng hóa chất BVTV

Hình 2: Quy trình phân tích mẫu

Hình 3.1: Sắc ký đồ khảo sát chất làm tăng khả năng ion hóa

Hình 3.2: Đường chuẩn diafenthiuron

Hình 3.3: Đường chuẩn chlorothalonil

Hình 3.4: Sắc ký đồ mẫu trắng rau cải

Hình 3.5: Sắc ký đồ mẫu trắng rau mùng tơi

Hình 3.6: Sắc ký đồ tại các mức thêm chuẩn lần lượt 40 ng/ml, 80 ng/ml, 160 ng/ml của hoạt chất chlorothalonil

Hình 3.8: Sự biến đổi dư lượng chlorothalonil theo thời gian trên lá rau cải

Hình 3.9: Sự biến đổi dư lượng chlorothalonil theo thời gian trên lá rau mùng tơi Hình 3.10: Sự biến đổi dư lượng diafenthiuron theo thời gian trên lá rau cải

Hình 3.11: Sự biến đổi dư lượng diafenthiuron theo thời gian trên lá rau mùng tơi Hình 3.12: Sắc ký đồ xác định LOD, LOQ hoạt chất Chlorothalonil

Hình 3.13: Sắc ký đồ xác định LOD, LOQ hoạt chất diafenthiuron

Hình 3.14: Sắc ký đồ mẫu thí nghiệm 2 giờ, 72 giờ, 168 giờ, 192 giờ trên lá rau cải của hoạt chất diafenthiruon

Hình 3.18: Sắc ký đồ đường chuẩn chlorothalonil tại các mức nồng độ

Hình 3.19: Sắc ký đồ đường chuẩn diafenthiuron tại các mức nồng độ

8

MỞ ĐẦU

Trên thế giới, hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phòng trừ sâu bệnh bảo vệ sản xuất, đảm bảo an ninh lương thực thực phẩm Theo tính toán của các chuyên gia, trong những thập kỷ 70, 80, 90 của thế kỷ 20, hóa chất BVTV góp phần bảo vệ và tăng năng suất khoảng 20 - 30% đối với các loại cây trồng chủ yếu như lương thực, rau, hoa quả Hóa chất BVTV được bắt đầu sử dụng ở miền Bắc Việt Nam vào những năm 1955 từ đó đến nay tỏ ra là phương tiện quyết định nhanh chóng dập tắt các dịch sâu bệnh trên diện rộng Do vậy, cần phải khẳng định vai trò không thể thiếu được của hóa chất BVTV trong điều kiện sản xuất nông nghiệp của nước ta những năm qua, hiện nay và cả trong thời gian sắp tới

Hóa chất BVTV thường là các chất hóa học có độc tính cao, nên mặt trái của hóa chất BVTV là rất độc hại đối với sức khỏe của con người, sức khỏe cộng đồng

và là đối tượng có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được quản lý chặt chẽ Dư lượng hóa chất BVTV quá giới hạn cho phép trong nông sản, thực phẩm là mối đe dọa đối với sức khỏe con người Đây là vấn đề nhức nhối hiện nay của xã hội về an toàn vệ sinh thực phẩm, đặc biệt là trong quản lý sử dụng hóa chất BVTV đối với rau, củ quả

Những năm gần đây, trên thế giới và tại Việt Nam, số trường hợp ngộ độc hóa chất ngày càng gia tăng, dẫn đến tử vong hoặc để lại di chứng thực thể và tâm thần Ở nước ta, do tình hình mở mang nông thôn và phát triển kinh tế nông nghiệp, nhu cầu sử dụng thuốc bảo vệ thực vật ngày càng nhiều về số lượng và chủng loại, càng có thêm nguy cơ gây ngộ độc

Theo thống kê từ Cục An toàn thực phẩm (Bộ Y tế), mỗi năm Việt Nam có khoảng 250-500 vụ ngộ độc thực phẩm với 7.000-10.000 nạn nhân và 100-200 ca tử vong Nguyên nhân được xác định là xuất phát từ thực phẩm bị nhiễm vi sinh vật (33%), thực phẩm bị ô nhiễm hóa chất (27%), thực phẩm vốn hàm chứa các chất độc tự nhiên (37,5%), thức ăn bị nhiễm hóa chất BVTV (phun hàm lượng cao, không cách ly với ngày thu hoạch) hay các chất phụ gia (hàn the, màu công nghiệp, đường hóa học) với dư lượng độc tố cao,…

9

Thống kê của Bộ Y tế cũng chỉ ra rằng, mỗi năm Việt Nam có khoảng 150.000 ca mới mắc và trên 75.000 trường hợp tử vong do ung thư, trong đó có nguyên nhân từ việc sử dụng thực phẩm “bẩn” (thực phẩm có sử dụng chất kích thích, chất tăng trọng, hóa chất bảo vệ thực vật quá mức) Bên cạnh đó, gần đây một

số vấn đề liên quan đến quản lý VSATTP, sự khác biệt giữa các kết quả phân tích kiểm tra chất lượng sản phẩm gây không ít khó khăn cho người sản xuất, tạo lo lắng cho người tiêu dùng

Trong điều kiện Việt Nam, việc nghiên cứu xác định thời gian cách ly an toàn đối với hóa chất bảo vệ thực vật sau khi sử dụng đã phân hủy tới mức dư lượng tối đa cho phép vẫn chưa có Trước thực tiễn đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài

“Nghiên cứu tồn dư hóa chất BVTV chlorothalonil và diafenthiuron trên lá cây rau cải, mùng tơi tại xã Vân Nội – H Đông Anh – TP Hà Nội”

Nội dung nghiên cứu chính của đề tài gồm:

1 Xây dựng phương pháp phân tích hóa chất BVTV nghiên cứu trên thiết bị sắc ký lỏng ghép nối khối phổ hai lần

2 Xác định dư lượng hóa chất BVTV trên rau cải và rau mùng tơi theo thời gian

3 Đánh giá rủi ro sức khỏe đối với hai hóa chất BVTV nghiên cứu

4 Đề xuất thời gian cách ly của hóa chất BVTV chlorothalonil và diafenthiuron trên rau cải và rau mùng tơi

10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1 Một số thông tin về hóa chất bảo vệ thực vật

1.1 Định nghĩa

Trước đây hóa chất bảo vệ thực vật được hiểu là thuốc trừ côn trùng gây hại Tuy nhiên, hiện nay khái niệm này được mở rộng cho nhiều loại hóa chất được sử dụng trong trồng trọt, nó bao gồm cả thuốc điều hòa sinh trưởng, thuốc làm rụng lá, thuốc trừ cỏ…[2][42]

Tổ chức Nông nghiệp và Lượng thực của Liên Hiệp quốc (FAO) đã đưa ra định nghĩa về hóa chất BVTV như sau: “hóa chất BVTV là hợp chất hay hỗn hợp các hợp chất được dùng với mục đích ngăn ngừa, tiêu diệt hoặc kiểm soát các tác nhân gây hại, các tác nhân gây hại gồm vật chủ trung gian truyền bệnh của con người hoặc động vật; các bộ phận không mong muốn của thực vật hoặc động vật gây hại hoặc gây ảnh hưởng đến các quá trình sản xuất, chế biến, bảo quản, vận chuyển, mua bán thực phẩm, nông sản, gỗ và sản phẩm từ gỗ, thức ăn chăn nuôi; hoặc hợp chất được phân tán lên động vật để kiểm soát côn trùng, nhện hay các đối tượng khác trong hoặc trên cơ thể Hóa chất BVTV còn được dùng làm tác nhân điều hòa sinh trưởng thực vật, chất làm rụng lá, chất làm khô cây, tác nhân làm thưa quả hoặc ngăn chặn rụng quả sớm Có thể dùng hóa chất BVTV cho cây trồng trước hoặc sau khi thu hoạch để bảo vệ sản phẩm không bị hỏng trong quá trình bảo quản

và vận chuyển” [33]

1.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại hóa chất BVTV khác nhau tùy theo mục đích nghiên cứu và sử dụng

1.2.1 Phân loại theo độ độc

Tổ chức Y tế thế giới (WHO) phân loại hóa chất BVTV dựa vào các nghiên cứu về nguy cơ độc hại, chủ yếu là độ độc cấp tính đường miệng và đường ngoài da khi thử nghiệm trên chuột

Theo cách phân loại này, hóa chất BVTV được chia thành 5 nhóm độc như sau:

IV Độc rất nhẹ > 2000 >3000

LD50 là kí hiệu chỉ liều độc cấp tính của thuốc qua đường miệng hoặc qua da Cho biết liều gây chết trung bình, được tính bằng mg/kg hoạt chất có thể gây chết 50% số động vật thí nghiệm có trọng trọng lượng cơ thể nhất định Giá trị LD50càng nhỏ thì hóa chất đó càng độc

Có thể nhận biết tính độc của hóa chất bảo vệ thực vật theo dấu hiệu màu trên bao bì thuốc như sau:

+ Vạch màu đỏ trên bao bì là thuốc độc nhóm I, thuộc loại rất độc và độc

+ Vạch màu vàng trên bao bì là thuốc độc nhóm II, thuộc loại trung bình

+ Vạch màu xanh trên bao bì da trời là thuốc độc nhóm III, ít độc

+ Vạch màu xanh lá cây trên bao bì thuộc nhóm độc thứ IV, độc nhẹ

1.2.2 Phân loại theo mục đích sử dụng

Có nhiều cách phân loại hóa chất BVTV [2], trong đó có 4 cách phân loại chủ yếu sau đây:

* Nhóm các chất trừ sâu, trừ nhện, trừ côn trùng gây hại:

- Nhóm các hóa chất BVTV có chứa clo

Hóa chất BVTV cơ clo là các hợp chất hữu cơ được hình thành khi thay thế các nguyên tử hydro của phân tử hydrocacbon hoặc dẫn xuất bằng các nguyên tử clo

Trong phân tử các hợp chất này tồn tại vòng benzen hoặc các dị vòng như O,

N, S , thường là các dẫn xuất clo của một số hợp chất như diphenyletan, cyclodien, benzen, hexan ) Đặc điểm quan trọng của các hợp chất này là độc tính cao, phổ tác động rộng, nhưng kém chọn lọc và rất bền vững trong môi trường, thời gian phân hủy dài, do đó chúng ít bị đào thảo và tích lũy vào cơ thể sinh vật qua chuỗi

Hình 1.1: Công thức cấu tạo DDT

- Nhóm hóa chất BVTV có chứa photpho

Hóa chất BVTV nhóm lân hữu cơ chủ yếu là hợp chất của photpho hóa trị V, chúng là các este của axit photphoric (H3PO4) và dẫn xuất Các hợp chất cơ photpho

có độc tính rất cao nên hiệu lực diệt trừ sâu hại cao và nhanh chóng, phổ tác dụng rộng, kém bền vững trong môi trường kiềm và axit Cơ chế hoạt động của nhóm này dựa trên nguyên tắc ức chế enzym Cholinesterase (ChE) không phục hồi do enzym ChE bị photphoryl hóa (WHO, 1996) Hậu quả là làm ứ đọng Acetylcholin gây rối loạn dẫn truyền hệ Cholonergic Nhiễm độc lân hữu cơ là nhiễm độc acetylcholin nội sinh (Moschlein S 1980; Nguyễn Văn Nguyên 1983; With W.1985; Kramer 1998) Hợp chất cơ photpho là những chất cực độc, vừa có khả năng tích lũy mạnh, vừa gây độc cấp tính cho hệ thần kinh nên ngày nay đã bị cấm sử dụng hoặc hạn chế sử dụng tại Việt Nam và nhiều quốc gia trên thế giới

Điển hình của nhóm này bao gồm một số chất parathion, malathion, diclorvos, clorpyrifos, dimethoat, trichlorfon, edifenphos…

- Nhóm các hợp chất carbamat

13

Hình 1.2: Công thức cấu tạo Aldicarb

Hóa chất BVTV nhóm carbamat với công thức chung dạng thường là các este của axit cacbamic (H2N-COOH) Các hợp chất carbamat có độc tính cao, phổ tác động hẹp hơn so với hợp chất cơ clo và photpho, hiệu lực trừ sâu hại cao, kém bền do dễ bị thủy phân trong môi trường kiềm và axit Cơ chế gây độc giống nhóm lân hữu cơ, chúng tác động trực tiếp vào men cholinestraza của hệ thần kinh Đại diện cho nhóm này: Bendiocarb, Benthiocarb, Carbaryl, Chloro IPC, Diethofencarb, Fenobucarb, Isoprocarb, Metolcarb, Pirimicarb, Propoxur, Swep, XMC, Xylylcarb

Hình 1.3: Công thức cấu tạo Cypermethrin

14

Một số chất tiêu biểu: Imidachloprid, Acetamiprid, Thiamethoxam, Dinotefuran

Hình 1.4: Công thức cấu ấu tạo Acetamiprid

- Nhóm các chất vô cơ trừ nấm, trừ bệnh, trừ vi sinh vật gây hại

* Các hợp chất chứa đồng

Là các loại hợp chất vô cơ, có phổ tác động rộng, các thuốc thuộc nhóm này đều là loại thuốc tiếp xúc, ít độc với động vật máu nóng, không ảnh hưởng xấu đến cây trồng, không tích lũy trong đất Các ion đồng được tế bào nấm và bào tử nấm bệnh hút, xâm nhập vào bên trong Ở đây, đồng sẽ kết hợp với các phân tử protit, phá hủy tính keo thường của nguyên sinh chất Đồng thời kìm hãm hoạt động của các enzym, đặc biệt là các enzym trao đổi hydratcacbon và enzym hô hấp Có một

số thuốc đại diện như: Dupont Kocide 46.1 DF, COC 85WP (Copper hydroxide) phòng bệnh sương mai cà chua, cháy lá vi khuẩn và thối nhũn trên cây bắp cải

Hình 1.5: Công thức cấu ấu tạo Saisentong

* Các hợp chất chứa Lưu huỳnh

Dùng để phun hoặc hun để xử lý bệnh nấm phấn trắng, rệp hại nho, nhện đỏ trên bông ít độc với động vật máu nóng

* Các hợp chất chứa Thủy ngân

Các hợp chất Thủy ngân vô cơ khi xâm nhập vào nấm, vi khuẩn nấm làm ngưng tụ nguyên sinh chất của nấm và vi khuẩn gây chết nấm bệnh Các hợp chất thủy ngân hữu cơ kết hợp với các axit amin của protit hay enzym, phá hủy các chức năng sống của sinh vật Tuy nhiên, khả năng bay hơi của thủy ngân làm cho thuốc

có độ bay hơi mạnh, khả năng xâm nhập lớn, gây hại cho cả người và động vật

- Nhóm các chất trừ cỏ dại, làm rụng lá, kích thích sinh trưởng

Hình 1.6: Dinitrophenol Hình 1.7: Chlorinated phenols

* Các hợp chất của axit propyonic (Dalapon)

Hình 1.8 Công thức cấu tạo của Triazole

Là nhóm thuốc mới chứa nhiều hợp chất trừ nấm, phổ tác động rộng, các thuốc nhóm này đều là loại thuốc nội hấp có tác dụng bảo vệ và diệt trừ: dùng phun lên cây hoặc xử lý hạt, cây giống, một số sản phẩm đại diện như: Difenonconazole (Score 250EC), Triadimefon (Bayleton 250), Bavistin 50FL, Carben 50 SC, Zoom 50SC

- Nhóm các chất diệt chuột và động vật gặm nhấm Photphua kẽm và Warfarin

1.2.3 Phân loại theo độ bền vững

Các hóa chất BVTV có độ bền vững rất khác nhau, nhiều chất có thể lưu đọng trong môi trường đất, nước, không khí và trong cơ thể động, thực vật Do vậy các hóa chất BVTV có thể gây ra những tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức

16

khỏe con người Dựa vào độ bền vững của chúng, có thể sắp xếp chúng vào các nhóm sau:

+ Nhóm chất không bền vững: Nhóm này gồm các hợp chất photpho hữu cơ,

carbamat Các hợp chất nằm trong nhóm này có độ bền vững kéo dài trong vòng từ 1-12 tuần

+ Nhóm chất rất bền vững: Đó là các hợp chất kim loại hữu cơ, loại chất này có

chứa các kim loại nặng như thủy ngân (Hg), asen (As) không bị phân hủy theo thời gian, chúng bị cấm sử dụng tại Việt Nam

* Hóa chất BVTV tác dụng nội hấp

Một vài loài côn trùng như ve, rệp…hút nhựa bằng miệng Chúng dùng miệng nhỏ hình kim cắm vào cây trồng và hút nhựa Loài côn trùng này rất khó diệt bằng thuốc có tác dụng tiếp xúc Nhờ cách gây độc vào nguồn thức ăn của chúng là nhựa cây, chúng ta có thể đưa thuốc vào cơ thể côn trùng đó

* Hóa chất BVTV tác dụng xông hơi

Để loại trừ một số sâu hại ngũ cốc, bột mì, cần phải áp dụng biện pháp xông hơi Thuốc xông hơi được đưa vào khu vực cần xử lý dạng rắn, lỏng hoặc dạng khí Thuốc lan tỏa khắp không gian có sâu hại và diệt sâu hại qua đường hô hấp

17

1.3 Sơ lược về một số hóa chất BVTV trong nghiên cứu

1.3.1 Hóa chất BVTV có hoạt chất chlorothalonil

Chlorothalonil là loại thuốc diệt nấm có phổ tác động rộng và được EPA đăng ký sử dụng lần đầu tiên vào năm 1966 Cơ chế tác động của chlorothalonil là làm giảm các phân tử glutathione nội bào nấm thành các dạng thay thế không thể tham gia vào các phản ứng enzyme, dẫn đến các tế bào nấm bị chết đi Chlorothalonil được sử dụng chủ yếu trên các cây nông nghiệp, cây cỏ và trong ngành sơn

- Tên theo IUPAC: 2,4,5,6-Tetrachlorobenzene-1,3-dicarbonitrile

- Công thức cấu tạo:

Hình 1.9: Công thức cấu tạo của chlorotholonil

- Công thức phân tử: C8Cl4N2, khối lượng phân tử 265,9 g/mol

- Độc tính: Chlorothalonil là chất gây kích ứng mắt loại I, đối với tiếp xúc

da và nuốt chlorothalonil được đánh giá là độc loại IV, có LD50 > 10000 mg/kg Chlorothalonil là chất gây ung thư cho người

1.3.2 Hóa chất BVTV có hoạt chất diafenthiuron

Diafenthiuron là loại thuốc diệt sâu được Công ty Syngenta nghiên cứu và đưa ra thị trường vào năm 1990 Thuốc được đánh giá là một loại hóa chất BVTV trừ sâu, nhện, sâu tơ, sâu xanh, sâu ăn lá hại bắp cải, sâu xanh hại cà chua, dưa chuột Cơ chế tác động của thuốc là sau khi dịch hại ăn hoặc tiếp xúc với thuốc sẽ dẫn đến tình trạng tê liệt, và sâu bệnh sẽ chết sau khoảng 3 đến 4 ngày, sau lần ăn hoặc tiếp xúc lần đầu tiên thì cây trồng sẽ không bị hại thêm lần nào nữa

- Tên theo IUPAC:

1-tert-butyl-3-(2,6-diisopropyl-4-phenoxyphenyl)thiourea

- Công thức cấu tạo:

18

Hình 1.10: Công thức cấu tạo của Diafenthiuron

- Công thức phân tử: C23H32N2OS, khối lượng phân tử 384,6 g/mol

- Độc tính: Diafenthiuron là chất gây kích ứng mắt loại I, đối với tiếp xúc

da và nuốt diafenthiuron được đánh giá là độc loại IV, có LD50 > 2000 mg/kg đối với chuột qua đường miệng và đường tiếp xúc qua da

1.4 Thông tin về cây rau cải và rau mùng tơi

1.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ

Việt Nam có lịch sử trồng rau lâu đời, năm 1029, nước ta đã tiến hành trồng thử rau cải trắng và khoai tây, như vậy nghề trồng rau nước ta ra đời từ rất sớm Những năm trước đây, do nền kinh tế tự túc kéo dài, nghề trồng rau nước ta rất manh mún, chủng loại rau nghèo; diện tích và sản lượng rất thấp so với tiềm năng đất đai, khí hậu của Việt Nam Hiện nay, chúng ta có khoảng 70 loài thực vật được

sử dụng làm rau hoặc chế biến thành rau; rau trồng có khoảng hơn 30 loại, trong đó,

có khoảng 15 loại chủ lực, trong số này có hơn 80 % là rau ăn lá Theo số liệu thống

kê từ năm 1967 cho tới nay, sản xuất rau không ngừng tăng nhanh đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn phục vụ cho xuất khẩu.Theo số liệu của Tổng cục Thống kê (2007 – 2010) cho thấy: ba năm trở lại đây, diện tích, năng suất và sản lượng rau tăng dần Năm 2007, diện tích cả nước là 706.479 ha, năng suất 15,69 tấn/ha, sản lượng 11.084.655 tấn; năm 2008 diện tích tăng lên 722.580 ha, năng suất 15,93 tấn/ha, sản lượng 911.510.77 tấn; năm 2009, diện tích tăng lên 735.335 ha, năng suất 16,12 tần/ha, sản lượng 11.885.067 tấn Riêng miền Bắc diện tích rau có xu hướng giảm Năm 2007, diện tích là 335.497 ha, năng suất 14,60 tấn/ha, sản lượng 4.899.834 tấn; năm 2009, diện tích giảm xuống còn 330.578 ha, năng suất 14,99 tấn/ha, sản lượng 4.956.667 tấn Đặc biệt vùng Đồng bằng Sông Hồng diện tích giảm do tốc độ đô thị hoá tăng mạnh, nhưng về năng suất và sản lượng đã tăng hàng

19

năm do trình độ và kỹ thuật canh tác phát triển Năm 2007, diện tích là 160.747 ha, năng suất 18,64 tấn/ha, sản lượng 2.996.443 tấn; năm 2009, diện tích giảm xuống còn 142.505 ha, năng suất 19,88 tần/ha, sản lượng 2.832.753 tần Các tỉnh miền Nam có xu hướng tăng lên Năm 2007, diện tích là 370.644 ha, năng suất 20,14 tấn/ha, sản lượng 6.194.730 tấn; năm 2009, diện tích tăng lên 404.757 ha, năng suất 17,11 tần/ha, sản lượng 6.928.400 tần Ở Việt Nam, rau được tiêu thụ hầu hết ở các

hộ gia đình Theo số liệu điều tra của Viên Nghiên cứu Rau Quả (2002) có 100% hộ gia đình tiêu thụ rau Tính từ năm 1993 – 1998, rau được tiêu thụ rộng rãi nhất là rau muống (95% số hộ tiêu thụ), sau đó là cà chua 88% Năm 1998 – 2002, rau tiêu thụ chủ yếu là đậu đỗ, bắp cải, su hào, mức tiêu thụ rau tăng 10%/năm Bình quân tiêu thụ rau của người Việt Nam là 54 kg/người/năm Giá trị tiêu thụ rau hàng năm (bao gồm giá trị tự trồng) là 126.000 đồng/người hoặc 529.000 đồng/hộ (chiếm khoảng 4% tổng chi phí tiêu dùng) Trong một khảo sát gần đây của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam về sản xuất và thương mại hàng hóa rau cho thấy: Tổng lượng rau tiêu thụ bình quân đầu người tăng hơn 2 lần so với 10 năm qua Xu hướng tiêu thụ rau của người Việt Nam cũng có nhiều thay đổi Mức tiêu thụ rau theo đầu người sẽ tăng khoảng một nửa so với mức tăng của thu nhập, năm 2010 đạt mức tiêu thụ bình quân 140 kg/người/năm Rau xanh vấn giữ vị trí quan trọng trong bữa

ăn hàng ngày và mức tiêu thụ ngày càng lớn, nhưng được đánh giá mang lại nhiều rủi ro cho người tiêu dùng do chất lượng rau ở nhiều nơi không đảm bảo Vì thế, mục tiêu của ngành sản xuất rau hiện nay là đáp ứng nhu cầu rau có chất lượng cao cho người tiêu dùng

1.4.2 Cây rau cải

+ Đặc điểm cây rau cải

Cây cải thuộc rễ chùm, phân nhánh, bộ rễ ăn nông trên tầng đất màu, tập trung nhiều nhất ở tầng đất 0 - 20 cm Lá cải mọc đơn, không có lá kèm, những lá dưới thường tập trung, bẹ lá to, lá rất lớn Bộ lá khá phát triển, lá to nhưng mỏng nên chịu hạn kém và dễ bị sâu bệnh phá hại Hoa cải có dạng chum, hoa nhỏ, đều, đài hoa và tràng hoa đều 4, xếp xen kẻ nhau Có 6 nhị trong đó 2 nhị ngoài có chỉ nhị ngắn hơn 4 cái trong Bộ nhị gồm 2 noãn dính bầu trên, một ô về sau có một vách ngăn giả chia bầu thành 2 ô, mỗi ô có 2 hoặc nhiều noãn Quả thuộc loại quả giác, hạt có phôi lớn và cong, nghèo nội nhủ

20

+ Phân loại rau cải

* Nhóm cải bẹ (Brassica campesris L.) Nhóm cải bẹ còn gọi là nhóm cải dưa

(chủ yếu để muối dưa) Nhóm cải này ưa nhiệt độ thấp, chịu lạnh Nhiệt độ thích hợp 15 - 220C do đó trồng thích hợp trong vụ Đông Xuân Đặc điểm nhóm cải bẹ là

có bẹ lá to, dày, dòn, lá lớn Năng suất của 1 cây có thể 2 - 4 kg, thời gian sinh trưởng từ lúc gieo đến thu hoạch từ 120 - 160 ngày

* Nhóm cải xanh/cải cay/cải canh (Brassica juncea L.) Nhóm cải xanh có

khả năng chịu được nóng và mưa to, nhóm cải này có khả năng thích nghi rộng, thường được trồng quanh năm đặc biệt trong vụ Xuân Hè và vụ Thu Đông Cải xanh có cuống hơi tròn, nhỏ, ngắn Phiến lá nhỏ và hẹp, bản lá mỏng, cây thấp, nhỏ,

lá có màu xanh vàng đến xanh đậm

* Nhóm cải thìa/ cải trắng (Brassica chinensis L.) Nhóm cải thìa có đặc điểm

dễ phân biệt đó là hình lóng máng, màu trắng, phiến lá hơi tròn, cây mọc gọn, có khả năng thích ứng rộng (10 - 270C) nên có thể trồng được quanh năm Nhóm này

có thời gian sinh trưởng ngắn sau trồng 30 - 50 ngày có thể thu hoạch, dễ để giống,

có thể trồng xen, gieo lẫn các loại rau

+ Thành phần dinh dưỡng rau cải

Bảng 1.2: Thành phần dinh dưỡng trong 100 g của cây rau cải tại Việt Nam

21

1.4.3 Cây rau mùng tơi

+ Đặc điểm cây rau mùng tơi

Cây dây leo, lâu năm, thân tròn, mọng nước, nhẵn, có các khối treo ở nách lá, màu xanh hoặc tím đỏ, lá đơn, dày, hình tim, có cuống hoặc không có cuống, không

có lá kèm Cụm hoa hình bông, chùm, hoặc hình chùy, màu trắng hay tím đỏ nhạt Hoa đều lưỡng tính, không cuống hoặc có cuống nhỏ, bao hoa đôi, dưới bầu, riêng biệt hoặc dính nhau tại gốc, xếp đè lên nhau trong nụ Quả mọng nhỏ, thường bao quanh bởi bao hoa khô hoặc thịt, hình cầu hoặc trứng đường kính 4-6mm

+ Phân loại rau mùng tơi

Trên thế giới đã phát hiện 4 chi (Tournonia, Ullucus, Basella, Anredera) Ở Việt Nam phổ biến là Basella

+ Thành phần dinh dưỡng cây rau mùng tơi

Bảng 1.3: Thành phần dinh dưỡng trong 100 g phần ăn được của

rau mùng tơi tại Việt Nam

22

1.5 Tình hình sử dụng hóa chất BVTV và ngộ độc tại Việt nam

1.5.1 Tình hình sử dụng hóa chất BVTV tại việt nam

Lượng thuốc hóa học sử dụng trên tất cả các loại cây trồng ở nước ta bình quân 0,2 - 0,24 kg a.i/ha/năm Song ở các loại rau, lượng này là 0,4 - 0,5 kg a.i Cá biệt, tại vùng rau Đà Lạt, xã Tây Tựu (Từ Liêm, Hà Nội) theo số liệu điều tra của Viện Bảo vệ thực vật, lượng thuốc bảo vệ thực vật cho cây rau đạt tới 1,2 - 1,5 kg a.i [12]

Năm 2002, Chi cục Bảo vệ thực vật T.P Hồ Chí Minh kiểm tra 538 mẫu rau

ở các chợ trong thành phố phát hiện 67 mẫu (12,45%) có dư lượng hóa chất BVTV cao quá mức cho phép có thể gây ngộ độc cho người ăn [09] Tại Hà Nội Chi cục BVTV Hà Nội kiểm tra các mẫu rau xanh trong vụ Đông Xuân hơn 60% mẫu rau có

dư lượng hóa chất BVTV nhóm Carbamat và vượt ngưỡng cho phép [13]

Nguyễn Duy Trang (1995) cho biết trung bình một chu kỳ cải bắp, người nông dân phải phun từ 7 - 15 lần với lượng thuốc từ 4 - 5 kg/ha trong một vụ từ 75 -

90 ngày [13] Nông dân ở vùng đồng bằng sông Hồng trồng rau họ hoa thập tự thường phun 3 - 19 lần/vụ, đa số (58,5%) phun 7 - 10 lần/vụ Tại ngoại ô thành phố

Hồ Chí Minh có 17,4% số nông dân được hỏi phun 13 - 19 lần/vụ Đa số (70,2%)

đã phun 20 - 30 lần/vụ và có 12,4% số nông dân phun hơn 30 lần/vụ 2009 [7]

Tại Vĩnh Long, Lê Văn Liêm (2009) cho biết vẫn còn một số nông dân ở các hợp tác xã sản xuất rau an toàn sử dụng hóa chất BVTV gốc lân hữu cơ chlorpyrifos Ethyl, diazinon, dimethoate, profenofos để trừ sâu hại trên rau [6]

1.5.2 Tác động của hóa chất BVTV đối với sức khỏe con người

Hóa chất BVTV xâm nhập vào cơ thể qua phổi, hệ tiêu hóa hoặc da tùy thuộc vào nồng độ của hóa chất BVTV, ảnh hưởng sức khỏe có thể ngay lập tức (cấp tính) hoặc chúng có thể xảy ra sau nhiều năm tiếp xúc ở mức độ thấp Các triệu chứng của ngộ độc cấp tính có thể bao gồm đau đầu, mờ mắt và buồn nôn, thay đổi trong nhịp tim, yếu cơ, liệt hô hấp, tâm thần, co giật, hôn mê và tử vong

Tiếp xúc với hóa chất BVTV ở mức độ thấp mãn tính có thể dẫn đến ung thư, rối loạn hệ thần kinh,tổn thương thận, gan và các vấn đề hô hấp

Hóa chất BVTV có thể ảnh hưởng đến sinh sản bởi dị tật của thai nhi, gây ra sẩy thai, thai chết lưu hoặc di tật bẩm sinh, hoặc bằng cách thay đổi vật liệu di truyền gây đột biến cho thế hệ tiếp theo [43]

Cần lưu ý thận trọng về dư lượng các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững (POP)

và các thuốc phá vỡ tuyến nội tiết (Endocrine disrupter) Các hợp chất này có thể kích thích hoặc ức chế hiệu quả của hocmon như estrogen, testosterone, insulin, melatonin hoặc hoạt động như là một hệ thống tuyến nội tiết Chúng còn có thể gây

ra những vấn đề về sự phát triển cơ thể và sinh sản Các hóa chất BVTV có tính chất nguy hiểm là DDT, PCB, lindane, zineb, maneb, endo sulfan, antrazine, một số thuốc pyrethroid [5]

Số vụ (%)

Số người (%)

Số vụ (%)

Số người (%)

Số vụ (%)

Số người (%) Độc tố

tự nhiên 29(80,6) 43(78,2) 30(81,1) 46(74,2) 10(58,8) 18(58,1) 24(70,6) 31(60,8) Hóa

chất 2(5,6) 7(12,7) 4(10,8) 11(17,7) 3(17,6) 4(12,9) 4(11,8) 5(9,8)

Nguồn: (Viện dinh dưỡng năm, 2011[17])

Kết quả xét nghiệm sữa của 47 bà mẹ đang cho con bú tại một huyện ngoại thành Hà Nội thì có 4 trường hợp có dư lượng hóa chất BVTV nhóm lân hữu cơ từ 0,2 - 0,5 mg/lít [13] Như vậy, việc sử dụng rau quả có dư lượng nitrat và hóa chất BVTV vượt quá ngưỡng an toàn là một trong những nguyên nhân gây ra các vụ ngộ độc trên địa bàn cả nước Bộ Y tế cho biết, trong hai năm 2001 - 2002 tại các tỉnh phía nam có hơn 600 trường hợp ngộ độc do ăn rau có hóa chất BVTV phải đi cấp cứu, ngoài ra lượng tồn dư không gây ngộ độc cấp tính còn khá phổ biến Giai đoạn

2006 - 2010, bình quân hàng năm có 189 vụ ngộ độc thực phẩm với 6.633 người

1.6.1 Nghiện cứu thời gian cách ly hóa chất BVTV

Ngay sau khi phun thuốc có một lượng thuốc tương đối nhiều bám dính trên cây trồng đủ khả năng tiêu diệt sâu bệnh Lượng thuốc này có thể gây độc cho người và gia súc khi ăn nông sản Phải qua một thời gian thuốc mới phân hủy xuống mức không còn gây hại cho người và gia súc Khoảng thời gian ngắn nhất từ khi phun thuốc lên cây cho đến khi thuốc phân hủy đạt tới mức dư lượng tối đa cho

phép gọi là thời gian cách ly, viết tắt theo tiếng Anh là PHI (Pre - Harvest Interval)

Trong thực tế, thời gian cách ly được quy định là từ ngày phun thuốc lần cuối lên cây trồng cho đến ngày thu hoạch nông sản làm thức ăn cho người và vật nuôi, được tính bằng ngày Thời gian cách ly khác nhau với từng loại thuốc trên mỗi loại cây trồng và nông sản tùy theo tốc độ phân hủy của thuốc trên cây trồng và nông sản đó

1.6.2 Quy định thời gian cách ly hóa chất BVTV

Khảo nghiệm xác định thời gian cách ly hóa chất BVTV tại Việt nam phải tuân theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia, các thông tư hoặc tiêu chuẩn cơ sở của Cục Bảo vệ Thực vật ban hành, trong đó 03 tiêu chuẩn cơ sở về khảo nghiệm xác định thời gian cách ly:

- TCCS 134:2016/BVTV về khảo nghiệm xác định thời gian cách ly thuốc BVTV trên cây rau ăn lá, rau ăn củ và rau ăn quả

- TCCS 136:2016/BVTV về khảo nghiệm xác định thời gian cách ly thuốc BVTV trên cây ăn quả

- TCCS 137:2016/BVTV về khảo nghiệm xác định thời gian cách ly thuốc BVTV trên cây chè

Bộ Nông nghiệp và Phát Triển Nông thôn ban hành Thông tư TT21/2015/TT-BNNPTNT về Quản lý khảo nghiệm thuốc BVTV tại Việt Nam

Để đánh giá kết quả khảo nghiêm xác định thời gian cách ly của một loại hóa chất BVTV trên mỗi đối tượng nông sản cần có các quy định về giới hạn dư lượng tối đa cho phép (Maximum residue limits - MRL) của hóa chất BVTV Tại việt Nam có thông tư TT50 /2016/TT-BYT về quy định giới hạn tối đa dư lượng hóa

25

chất BVTV trong thực phẩm Trên thế giới cũng có rất nhiều nước nghiên cứu và đưa ra quy định về giới hạn tối đa cho phép

- MRL Codex Alimentarius của Ủy ban Tiêu chuẩn Thực phẩm Quốc tế

- MRL EU của Ủy ban Châu Âu

- MRL Taiwan của Đài Loan

- MRL Japan của Nhật Bản

- MRL USDA của Bộ Nông nghiệp Mỹ

1.6 Thiết bị phân tích sắc ký lỏng ghép nối khối phổ hai lần

1.6.1 Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao

Hình 1.11: Sơ đồ hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao

+ Dung môi pha động

Hiện tại máy HPLC thường có 4 đường dung môi vào đầu bơm cao áp, cho phép chúng ta sử dụng 4 bình chứa dung môi cùng 1 lần để rửa giải theo tỷ lệ mong muốn và tổng tỷ lệ dung môi của 4 đường là 100% Tuy nhiên theo kinh nghiệm thì chúng ta ít khi sử dụng 4 đường dung môi cùng một lúc mà chúng ta chỉ sử dụng tối

đa là 3 hoặc 2 đường để cho hệ pha động luôn được pha trộn đồng nhất hơn, hệ pha động đơn giản hơn để quá trình rửa giải ổn định Hiện 4 đường dung môi phục vụ chủ yếu cho việc rửa giải gradient

+ Bộ phận khử khí

26

Mục đích của bộ khử khí nhằm loại trừ các bọt nhỏ còn sót lại trong dung môi pha động Nếu như trong quá trình phân tích mà dung môi pha động còn sót các bọt khí thì một số hiện tượng sau đây sẽ sảy ra:

- Tỷ lệ pha động của các đường dung môi lấy không đúng sẽ làm cho thời gian lưu của píc thay đổi

- Độ lặp lại của thiết bị sẽ kém dẫn đến sai số khi phân tích

+ Bơm cao áp

Mục đích để bơm pha động vào cột thực hiện quá trình chia tách sắc ký Bơm phải tạo được áp suất cao khoảng 3000 - 6000 PSI hoặc 250 - 500 atm (1atm = 0,98 bar) và bơm phải tạo dòng liên tục Lưu lượng bơm từ 0,1 đến 5 ml/phút Hiện nay đã có những thiết bị có thể đạt áp suất tới 1200 bar tùy thuộc vào các hãng sản xuất và các thế hệ máy Đối với các loại thiết bị mới các hãng sản xuất đã nghiên cứu ra bơm dual pump, loại này có dùng hai bơm và 4 bitong, có thể trộn 4 kênh dung môi ở áp suất cao và tránh được thể tích chết trong hệ thống

+ Bộ phận tiêm mẫu

Để đưa mẫu vào cột phân tích theo phương pháp không ngừng dòng chảy Thể tích bơm mẫu thông thường 10 µl đến 20 µl Có 2 cách lấy mẫu vào trong cột: bằng tiêm mẫu thủ công (tiêm bằng syringe) và tiêm mẫu tự động (auto sampler)

- Sắc ký pha thường: pha tĩnh có bề mặt là các chất phân cực (đó là các silica trần hoặc các silica được gắn các nhóm ankyl có ít cacbon mang các nhóm chức phân cực: -NH2, -CN ), pha động là các dung môi hữu cơ không phân cực như: n-hexan, toluen…Hệ này có thể tách đa dạng các chất không phân cực hay ít phân cực

- Sắc ký pha đảo: pha tĩnh thường là các silica đã được ankyl hoá, không phân cực, loại thông dụng nhất là –C18H37, còn pha động là dung môi phân cực như nước, methanol, axetonitril…Trong rất nhiều trường hợp thì thành phần chính của

27

pha động lại là nước nên rất kinh tế Hệ này được sử dụng để tách các chất có độ

phân cực rất đa dạng: từ rất phân cực, ít phân cực tới không phân cực [07]

+ Pha động trong HPLC

Pha động trong sắc ký lỏng nói chung có những yêu cầu sau:

- Pha động phải trơ với pha tĩnh

- Bền vững và không bị phân huỷ trong quá trình chạy sắc ký

- Hoà tan được mẫu

- Phải có độ tinh khiết cao

- Có độ nhớt thấp và phù hợp với detectơ hoặc phần thiết bị nối tiếp sau

+ Pha động có độ phân cực thấp là các dung môi ít phân cực như xyclopentan, n-pentan, n-heptan, n-hexan, 2-chloropropan, cacbondisulfua (CS2), chlorobutan, toluene…Tuy nhiên pha động một thành phần đôi khi không đáp ứng được khả năng rửa giải, nên người ta thường phối hợp 2 hay 3 dung môi để có được dung môi có độ phân cực từ thấp đến cao phù hợp với phép phân tích các hỗn hợp mẫu phức tạp Sự thay đổi thành phần pha động đôi khi diễn ra theo thời gian, trường hợp này gọi là rửa giải gradient nồng độ

về khối lượng hoặc cấu trúc phân tử của hợp chất

28

Cấu tạo của một thiết bị khối phổ bao gồm 3 phần chính: nguồn ion, tách mảnh khối và detectơ Trước hết, các mẫu được ion hóa trong nguồn ion, sau đó đưa vào bộ phận phân tích mảnh khối để tách các mảnh ion theo tỉ số m/z Và các mảnh ion được ghi nhận dưới dạng các tín hiệu ở detectơ thu được sẽ chuyển vào máy tính để xử lí và lưu trữ

Các thiết bị phân tích chính hiện nay được ghép nối với detectơ khối phổ

- Sắc ký khí khối phổ: GC-MS

- Sắc ký khí ghép nối khối phổ 2 lần: GC-MS/MS

- Sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép nối khối phổ: HPLC-MS

- Sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép nối khối phổ 2 lần: HPLC-MS/MS

- Cảm ứng cao tần Plasma có thể kết hợp với sắc ký khí hoặc sắc ký lỏng: ICP/MS

Thiết bị khối phổ hai lần MS/MS được nêu ở hình 1.12

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống khối phổ hai lần (MS/MS)

Thiết bị có bao gồm các phần chính như sau:

- Nguồn ion hóa (Ion source): Có tác dụng tạo các ion ở thể khí

- Bộ tứ cực 1 (quadrupole 1): Chỉ cho các ion được lựa chọn đi qua

- Buồng va chạm (Collission cell): Sau khi ion đi qua bộ tứ cực 1 sẽ va chạm với các phân tử khí nito và heli (tùy thuộc từng kỹ thuật của hãng sản xuất ) và tạo ra các ion con khác

29

- Bộ tứ cực 2 (quadrupole 2): Chỉ cho các ion được lựa chọn sau khi bị bẻ

vỡ trong buồng va chạm

- Detectơ: Khuếch đại ion và chuyển ion thành tín hiệu điện

+ Nguồn ion hóa

Chất phân tích sau khi ra khỏi cột tách sẽ được dẫn tới nguồn ion để chuyển thành dạng hơi và được ion hóa nguyên tử Một số kỹ thuật ion hóa được sử dụng trong sắc ký lỏng khối phổ như: ion hóa bằng dòng điện tử (electrospray ionization – ESI), ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển (atmospheric-pressure chemical ionization – APCI)

+ Ion hóa bằng dòng điện tử

Đầu tạo điện tử có cấu tạo như hình 1.13 [18]

Hình 1.13: Cấu tạo đầu tạo điện từ (ESI)

Trong đó:

- Nebulizing gas: Khí N2 (>99,5%) nén ở áp suất 60 psi được trộn hợp với dung môi pha động của HPLC tạo dạng sương mù

- Heated nitrogen drying gas: Khí N2 (>99,5%) được gia nhiệt 330oC tốc độ

5 lít/phút thổi khô, hóa hơi toàn bộ sương mù

- Capilary: Ống mao quản được áp thế 2,5 kV để hút các ion phân tử Phụ thuộc dạng ion phân tử là positive/negative mà chiều điện trường có chiều ngược lại

Trong kỹ thuật ESI, sắc ký lỏng được nối với ống mao quản làm bằng thép không gỉ, pha động (dung môi pha động có thêm chất điện ly) kết hợp khí nén nitơ

áp suất cao (60 psi) được phun tạo sương mù ra khỏi ống mao quản vào vùng có điện trường mạnh (3-6 kV) ở nhiệt độ cao (trên 300o

C)

30

Do ảnh hưởng của nhiệt độ dung môi hoá hơi hoàn toàn và điện thế cao hỗn hợp chất cần phân tích chuyển thành ion phân tử và bị hút vào MS (Q1) Có 2 chế

độ bắn phá: bắn phá với chế độ ion dương (ESI+) và ion âm (ESI-)

ESI là kĩ thuật ion hóa mềm, có độ nhạy cao Đây cũng là nguồn ion hóa mà

đề tài lựa chọn để phân tích hóa chất BVTV

1.7 Phương pháp QuEChERS phân tích đa dư lượng hóa chất BVTV

Năm 2003, Anastassiades và cộng sự [19, 20] giới thiệu một phương pháp mới để phân tích dư lượng hóa chất BVTV, sau này được gọi là phương pháp QuEChERS (viết tắt của quick – nhanh, easy – dễ, cheap – rẻ, effective – hiệu quả, rugged - ổn định và safe – an toàn) QuEChERS là một phương pháp phân tích đa

dư lượng hóa chất BVTV trong nhiều loại nền mẫu khác nhau, chỉ cần có khoảng 70 – 100% nước trong thành phần (mẫu khô được cho thêm nước) Như tên gọi của nó, chuẩn bị mẫu theo QuEChERS có nhiều thuận lợi so với các phương pháp truyền thống khác mà vẫn đảm bảo kết quả phân tích Phương pháp QuEChERS ban đầu được báo cáo đầu tiên năm 2002 tại hội nghị phân tích dư lượng Châu Âu bởi Anastassisdes, Lehotay và cộng sự

Năm 2003, Lehotay và các cộng sự [34] nghiên cứu thẩm định phương pháp này cho thấy phương pháp này cho kết quả tốt với 207 chất trong số 235 hóa chất BVTV trên các nền mẫu rau xà lách, nho và cam; tuy nhiên những chất nhạy với pH

bị ảnh hưởng rõ rệt Sau đó Lehotay và cộng sự [34] thay đổi phương pháp gốc bằng cách sử dụng đệm axetat pH 4,8-5,0 để tăng độ thu hồi của hóa chất BVTV Phương pháp này sau đó đã được nghiên cứu thí nghiệm liên phòng trong 13 phòng thí nghiệm ở 7 quốc gia đối với 30 hóa chất BVTV trên nền mẫu và trở thành phương pháp chính thức của AOAC 2007.01 [21] vào năm 2007 Cùng thời gian đó, Anastassiades và cộng sự ở Stuttgart, cũng phát triển một phương pháp QuEChERS khác sử dụng đệm citrat ở pH 5 Phương pháp này đã được thẩm định liên phòng ở nhiều phòng thí nghiệm ở Đức và năm 2008 trở thành phương pháp châu Âu EN

15662 [38]

31

Hình 1.14: Sắc ý đồ phương pháp đa dư lượng hóa chất BVTV

1.8 Phương pháp QuEChERS EN15662

Đầu tiên Michelangelo Anastassiades [32] đề xuất quy trình QuEChERS như sau:

- Giai đoạn xử lý mẫu: Mẫu nông sản ban đầu (cách lấy mẫu tùy thuộc vào đối tượng và theo hướng dẫn phòng thí nghiệm hoặc theo quy định quản lý cấp cao hơn) được xử lý sơ bộ như: loại bỏ phần đất, sỏi không liên quan Sau đó mẫu được nghiền nhỏ, mịn (lý tưởng là được nghiền trạng thái đông lạnh) để giảm tối đa

sự khác biệt trong một mẫu và tăng tối đa bề mặt tiếp xúc cho quá trình chiết Với những mẫu thô như hoa quả thì được cắt ở kích cỡ < 3x3 cm sau đó mới đem đồng nhất mẫu Sau khi đồng nhất mẫu được cân một lượng phù hợp để phân tích ngay hoặc bảo quản nhiệt độ < -20oC

- Cân 10 – 15 g/mẫu vào ống ly tâm loại 50ml có nắp kín Với mẫu có hàm lượng nước thấp như chè, gạo, ngũ cốc thì cần thêm nước vào để hàm lượng nước > 70% để trong 2 h

- Thêm 10 ml axetonitril (ACN) rung lắc mạnh khoảng 2 – 3 phút Sau đó thêm MgSO4, NaCl, hỗn hợp muối đệm xitrat Na3C6H5O7và Na2C6H6O7 sao cho pH mẫu đạt 5 -5,5 [32]

32

- Rung lắc mạnh 2-3 phút và ly tâm 3000vòng/phút trong 5 phút để pha hữu

cơ được phân tách Thu pha hữu cơ và thêm các chất hấp phụ amin như PSA, than hoạt tính (GCB) để làm sạch loại bỏ cơ chất thực vật, chất diệp lục Tiến hành ly tâm lần nữa, thu lấy pha hữu cơ đem thổi khô bằng khí N2 Tùy thuộc thiết bị phân tích là hệ GC-MS/FPD/ECD hay HPLC-MS/MS mà định mức bằng dung môi thích hợp [36]

1.9 Phương pháp đánh giá rủi ro đối với sức khỏe con người

Để đánh giá rủi ro đối với sức khỏe con người, cần thực hiện các nội dung sau:

+ Nhận biết về sự nguy hiểm của các hóa chất: Hóa chất đó là chất gì và có tác hại như thế nào?

+ Liều lượng gây độc và mối liên hệ giữa nồng độ với tác hại gây ra bởi các hóa chất

+ Đánh giá khả năng bị phơi nhiễm

+ Đánh giá rủi ro do các chất độc gây nên

Việc đánh giá rủi ro của các hóa chất độc hại đối với sức khỏe con người thường được kiểm tra qua độc tính của các hợp chất đó qua ba con đường phơi nhiễm: phơi nhiễm qua đường miệng (qua đường ăn uống), phơi nhiễm qua da (hấp phụ và thẩm thấu qua da) và phơi nhiễm qua đường hô hấp

Các yếu tố được đánh giá bao gồm:

- Khả năng gây đột biến

- Khả năng gây ung thư

33

- Tiếp xúc trong suốt thời gian làm việc: 8 giờ trong 1 ngày, 5 ngày trong 1 tuần

- Là nhóm người có sức khỏe tốt

- Cách thức phơi nhiễm: qua da và qua đường hô hấp

Nhóm 2: Người tiêu dùng (tiếp xúc với các sản phẩm tiêu dùng được bán lẻ)

- Tiếp xúc không thường xuyên – cần đánh giá mức độ tiếp xúc

- Tình trạng phơi nhiễm có thể không khống chế được

- Cách thức phơi nhiễm: qua miệng, qua đường hô hấp và qua da

Nhóm 3: Nhóm các đối tượng phơi nhiễm không trực tiếp qua môi trường

- Phơi nhiễm 24 giờ trong 1 ngày và 365 ngày trong 1 năm

- Bao gồm cả người ốm, yếu, người già, trẻ em

- Cách thức phơi nhiễm: qua miệng, qua đường hô hấp và qua da

+ Đánh giá về mối nguy hiểm của các hợp chất đối với sức khỏe con người

Bước đầu tiên của việc đánh giá rủi ro đó là đánh giá độc tính, nhận biết được các hóa chất hoặc các quy trình liên quan đến các hóa chất đó có tác động xấu nào đến con người trực tiếp làm việc với các hóa chất đó, cộng đồng xã hội và các con đường dẫn đến việc bị phơi nhiễm

Độc tính đối với sức khỏe con người thường được chia thành 3 nhóm như sau:

- Ảnh hưởng tức thời và ảnh hưởng lâu dài: Ảnh hưởng tức thời là các dấu hiệu sau 1 vài lần tiếp xúc với hóa chất, ví dụ như khó thở, choáng váng hoặc tử vong khi hít phải lượng lớn hóa chất bay hơi Ngược lại, ảnh hưởng lâu dài chỉ xảy

ra đối với những trường hợp tiếp xúc nhiều lần với hóa chất trong 1 thời gian dài

- Ảnh hưởng cục bộ và ảnh hưởng trên toàn cơ thể: Ảnh hưởng cục bộ là ảnh hưởng ngay tại vị trí tiếp xúc với hóa chất, ví dụ như gây bỏng ở da khi tiếp xúc trực tiếp với hóa chất Ảnh hưởng trên toàn bộ cơ thể là khi các hóa chất bị thâm nhập vào cơ thể, có thể qua đường ăn uống, qua đường hô hấp hoặc thẩm thấu qua

da

- Ảnh hưởng có thể phục hồi hoặc không thể phục hồi: Trong trường hợp độc tính có thể phục hồi, các mô của người bị nhiễm độc có thể phục hồi lại được khi ngừng tiếp xúc với các hóa chất Ví dụ như khi tiếp xúc qua da, da có thể bị kích ứng, tuy nhiên sau khi không tiếp xúc với hóa chất, sau 1 thời gian thì da có thể hồi

- Quan sát trực tiếp trên những người bị nhiễm độc, tổng hợp từ các báo cáo cho các trường hợp người bị nhiễm độc, và các nghiên cứu về dịch tễ học, các nghiên cứu trực tiếp trên người

- Nghiên cứu độc tính trên động vật: ví dụ làm thí nghiêm trên chuột,…

- Đánh giá độc tính dựa vào công thức cấu tạo của các hóa chất

+ Đánh giá khả năng phơi nhiễm

Mục đích của việc đánh giá khả năng phơi nhiễm của các chất là thu được thông tin về việc đánh giá độc tính của các hóa chất đối với con người tính trên một đơn vị trọng lượng cơ thể, ví dụ mg/kg …

Về mặt nguyên tắc, đánh giá khả năng phơi nhiễm trên cộng đồng dân cư có thể được đánh giá bởi thông qua các số liệu của một nhóm đại diện hoặc được tính toán dựa trên các thông tin về các hóa chất tương tự được sử dụng và các mô hình phơi nhiễm và đặc tính của việc phơi nhiễm

Các khả năng phơi nhiễm bao gồm:

- Phơi nhiễm ở nơi làm việc: đối với các công nhân làm việc trực tiếp với hóa chất

- Phơi nhiễm do sử dụng sản phẩm: đối với những người sử dụng các hóa chất trong nông nghiệp

- Phơi nhiễm gián tiếp từ môi trường: đối với tất cả mọi đối tượng, thông qua không khí, thức ăn,…

Trong trường hợp phơi nhiễm gián tiếp qua môi trường ô nhiễm gây nên có thể qua nhiều hình thức Có thể là do phơi nhiễm trực tiếp từ không khí, đất và nước Một cách khác là do ô nhiễm vào trong thức ăn từ đất, nước và không khí

35

+ Đánh giá rủi ro

Việc đánh giá rủi ro đối với sức khỏe con người thường được thực hiện qua việc so sánh mức độ phơi nhiễm với dân cư đang bị phơi nhiễm hoặc có nguy cơ bị phơi nhiễm với mức độ phơi nhiễm chưa gây độc

Công việc này thường được thực hiện bởi việc so sánh mức độ phơi nhiễm, kết quả thu được từ việc đánh giá phơi nhiễm, với mức độ ảnh hưởng chưa gây hại (no observed adverse effect level-NOAEL), thu được từ việc đánh giá nồng độ gây độc

Công thức đánh giá rủi ro: R = T x E

Trong đó: R: rủi ro

T: độ độc E: phơi nhiễm + ADI: Liều tiếp nhận hàng ngày có thể chấp nhận được (Acceptable daily intake)

So sánh ADI với các giá trị LOAEL và LD50

- Nếu ADI < LOAEL thì kết luận: Không gây ảnh hưởng

- Nếu ADI  LOAEL thì kết luận: Có gây ảnh hưởng

- Nếu ADI < DL50 hoặc LC50 thì kết luận: Không gây chết

- Nếu ADI  DL50 hoặc LC50 thì kết luận: Có thể dẫn đến tử vong

- HAZARD là độc tính các hóa chất và được đặc trưng bằng các đại lượng

- LOAEL: Liều lượng thấp nhất gây tác động xấu có thể quan sát

- NOAEL: Liều lượng không gây ảnh hưởng xấu có thể quan sát

- LC50: Nồng độ gây tử vong 50% của quần thể sinh vật bị phơi nhiễm hóa chất (của thí nghiệm về độc tính)

- LD50: Hàm lượng gây tử vong 50% quẩn thể sinh vật bị phơi nhiễm hóa chất (của thí nghiệm về độc tính)

- Mức độ phơi nhiễm: thường được đặc trưng bởi giá trị hấp thụ (Daily intake – DI) của hóa chất bởi cơ thể người hoặc sinh vật