Các quá trình có thể xảy ra khi sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật trong nông nghiệp

Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia LC50 Nồng độ Lethal Nồng độ của hóa chất trong không khí giết chết 50% động vật thử nghiệm trong giai đoạn quan sát là giá trị LC 50 Nguồn: Bách

ĐỀ TÀI: Trên quan điểm của nhà hóa học môi trường hãy giải thích các quá trình

có thể xảy ra khi sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật trong nông nghiệp

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

LD50 Lethal Liều lượng

LD 50 là lượng vật liệu, được đưa ra cùng một lúc, gây ra cái chết 50% (một nửa) của một nhóm động vật thử nghiệm LD 50 là một cách để đo lường khả

năng ngộ độc ngắn hạn (độc tính cấp tính) của vật liệu

( Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia)

LC50 Nồng độ Lethal

Nồng độ của hóa chất trong không khí giết chết 50% động vật thử nghiệm trong giai đoạn quan sát là giá trị LC 50

( Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia )

ADI Acceptable Daily Intake

Là lượng ăn vào hằng ngày chấp nhận được của một hóa chất trong suốt cuộc đời

mà không gây hại tới sức khoẻ con người (đơn vị tính: mg/kg thể trọng )

(Nguồn: Thư viện pháp luật –Quyết định 3742/2001/QĐ-BYT)

MRL Maximum Residue Level

Là hàm lượng tối đa của một dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong thực phẩm (đơn vị tính: mg/kg thực phẩm )

(Nguồn: Thư viện pháp luật –Thông tư 50/2016/TT-BYT)

SP Soluble Powder

Là dạng thuốc bột tan trong nước, khi pha thuốc vào nước thì tan hoàn toàn ( Nguồn: trang Agriculture)

EC Emulsifiable Concentrate

Là dạng nhũ dầu, khi pha thuốc vào nước thì dung dịch nước thuốc có dạng

màu trắng (nhũ dầu)

(Nguồn: trang Agriculture)

MỤC LỤC

1.2.Phân loại 5

Mở đầu

Nước ta là một nước nằm ở vùng nhiệt đới với khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều rất thuận lợi cho việc phát triển ngành nông nghiệp với lĩnh vực trồng trọt, canh tác Hằng năm, nguồn thu chủ yếu của ngân sách nhà nước đến từ ngành nông nghiệp chủ yếu lúa gạo và các mặt hàng nông sản khác như vải, nhãn, cam, thăng long, vv Mặc

dù được thiên nhiên ưu đãi nhưng song với khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều cũng là điều kiện thuận lợi để các sinh vật gây bệnh dễ phát triển hơn Để ngăn cản các loài sinh vật gây hại cho cây, ảnh hưởng tới chất lượng nông sản mà đã rất nhiều loại thuốc bảo vệ thực vật ra đời nhằm ngăn sự lây lan, phát sinh dịch bệnh cho cây và còn tăng năng suất chất lượng nông sản Nhưng một thực tại cho thấy rằng việc sử dụng thực bảo vệ thực vật hiện nay đang mất dần kiểm soát, khi mà có quá nhiều loại thuốc được bón cho cây trồng không theo liều lượng hoặc muốn tăng năng suất, rút ngắn thời gian mà đã tăng liều lượng của thuốc bảo vệ thực vật đối với cây trồng, vậy liệu việc này có ảnh hưởng gì không đến cây trồng và có ảnh hưởng gì không đến môi trường xung quanh không?

Các loại thuốc bảo vệ thực vật hiện nay đa phần có nguồn gốc từ các hợp chất hóa học khó phân hủy mà khi sử dụng chúng cho cây trồng thì ít nhiều sẽ ảnh hưởng đến

sự phát triển của cây và sự tồn dư các chất này trong môi trường Bài tiểu luận trên đây của chúng tôi sẽ làm rõ về một số quá trình có thể xảy ra với môi trường khi sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp Và cụ thể trong bài tiểu luận này trình bày về sự ảnh hưởng của hoạt chất Methomyl (trong thuốc trừ sâu) đến môi trường xung quanh

I, Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật

1.1. Thuốc bảo vệ thực vật là gì?

Thuốc bảo vệ thực vật là những hợp chất độc có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học được dùng trong nông nghiệp để phòng chống các đối tượng gây hại cho cây trồng và nông sản trên đồng ruộng, vườn tược

1.2. Một số loại thuốc bảo vệ thực vật

1.3.Thuốc trừ sâu

Trong số rất nhiều loại thuốc bảo vệ thực vật thì bài báo cáo trên trên đây chỉ xét đến thuốc trừ sâu nhóm cacbamat và đặc biệt là thuốc có chứa hoạt chất methomyl

Hiện nay, thuốc trừ sâu nhóm Clo và nhóm lân hữu cơ đã bị cấm sử dụng trên thế giới

và cả ở Việt Nam do thuốc trừ sâu thuộc hai nhóm này gây độc thần kinh ảnh hưởng đến con người và sản phẩm chuyển hóa của các hợp chất trên cũng gây độc và khó phân hủy trong đất, nước Còn với nhóm thuốc trừ sâu cacbamat thì hiện nay vẫn còn được sử dụng nhưng với hàm lượng vừa phải và nhỏ bởi vì nó cũng là chất gây độc thần kinh, gây bất hoạt enzym axetincholineste Enzym này có tác dụng làm làm phân hủy axetincholinsete (chất dẫn chuyền thần kinh) Khi mà ức chế enzym này có thể gây ảnh hưởng đến thần kinh các cơ bắp và ở màng tế bào hồng cầu Hầu hết tất cả các loại thuốc trừ sâu nhóm cacbamat đều gây ức chế enzym trên nên nó gây ra chất độc thần kinh cho động vật máu nóng

II, Methomyl

2.1 Cấu tạo và tính chất

Hình 1 Công thức Methomyl

( Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia )

Hình 2 Công thức Methomyl dạng 3D

Methomyl có một số tính chất điển hình như:

- Là một chất rắn tinh thể màu trắng với mùi lưu huỳnh nhẹ

- Không xảy ra phản ứng trùng hợp

- Tránh các tác nhân oxi hóa mạnh vì dễ phân hủy tạo ra oxit cacbon, oxit, nito, oxit lưu huỳnh

Về độc tính thì methomyl xếp vào nhóm độc tính mãn tính, gây đột biến và tác nhân sinh sản Ngoài ra nó là chất độc nên tránh thải ra môi trường

2.2 Ứng dụng của Methomyl trong nông nghiệp

Hiện nay, hoạt chất methomyl có trong một số loại thuốc trừ sâu như: Lannate 4SP chứa methomyl 40%, methomyl 20% EC vẫn đang được sử dụng khá phổ biến ở nước ta Còn với những nước tiên tiến thì hầu như họ không sử dựng do độc tính của nó

Methomyl được sử dụng để trừ sâu xanh hại bông vải, thuốc lá, đậu xanh; sâu hại khoai hại đậu phộng, sâu xanh da láng hại đậu nành-bọ trĩ, sâu xanh hại dưa hấu Có tác dụng tốt với nông nghiệp nhưng song vì nó là chất độc nên khi phát tán ra bên ngoài rất dễ gây ảnh hưởng đến môi trường

(Nguồn: Việt Nam Nông nghiệp Sạch)

III, Ảnh hưởng của Methomyl đến môi trường

3.1 Ảnh hưởng đến môi trường đất

Do độ hòa tan cao trong nước (58.000 ug / ml) và thời gian bán hủy của đất (33 ngày), methomyl có thể có khả năng gây ô nhiễm nước ngầm Nó rất cơ động trong đất mùn cát và đất sét mùn, nhưng chỉ quan sát thấy nước rỉ nhỏ trong một mùn phù sa và trong đất cát Sự hấp phụ của methomyl vào các hạt đất yếu đến trung bình Trong một cuộc khảo sát quốc gia không phát hiện ra methomyl

trong nước ngầm, methomyl được tìm thấy trong nước uống từ các nguồn nước ngầm Nó cũng được tìm thấy, trong một cuộc khảo sát về thuốc trừ sâu được sử dụng rộng rãi ở Palm Beach County, Florid Methomyl đã được phát hiện ở mức rất thấp, lần lượt là 9 ppb và 1,2 ppb, trong nước ngầm ở New York và New

Jerse Mức tư vấn sức khỏe trọn đời 200 ppb đã được thiết lập cho methomyl

((Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia › Methomyl )

Methomyl bị phân hủy nhanh chóng bởi các vi khuẩn đất Thời gian bán hủy của methomyl trong đất được báo cáo là ba đến sáu tuần Tuy nhiên, một tháng sau khi

xử lý bằng methomyl, đất thử nghiệm có dấu vết của thuốc trừ sâu và + một số sản phẩm phụ bị phá vỡ, hoặc 'chất chuyển hóa' Dư lượng methomyl dự kiến sẽ không được tìm thấy trong đất được xử lý sau mùa trồng trọt được áp dụng

Trong điều kiện hiếu khí, methomyl có chu kỳ bán rã của đất là 30-45 ngày và phân hủy chủ yếu thành cacbon đioxit Nó tương đối ổn định để thủy phân trong điều kiện trung tính và axit Trong điều kiện cơ bản, nó xuống cấp với chu kỳ bán

rã 30 ngày Trong điều kiện yếm khí, axetonitric là chất chuyển hóa chính trong giai đoạn đầu của quá trình thoái hóa, nhưng cacbon đioxit là sản phẩm cuối cùng, với tổng số chuyển đổi trong vòng 8 ngày

3.2 Ảnh hưởng đến môi trường nước

Methomyl nên được giữ ra khỏi bất kỳ cơ thể của nước và không nên được áp dụng ở nơi có khả năng xảy ra dòng chảy Các dung dịch nước của methomyl đã

được báo cáo để phân hủy nhanh hơn trên sục khí, trong ánh sáng mặt trời hoặc trong môi trường kiềm Một nghiên cứu chỉ ra thời gian bán hủy sáu ngày đối với thuốc trừ sâu trong nước Thời gian bán hủy 'thủy phân' trong đất, hoặc thời gian cần thiết để phân hủy một nửa trong nước ngầm, ước tính khoảng hơn 25 tuần

(Trích Bản ghi nhớ từ Stuart Z Cohen Danh sách các chất gây ô nhiễm nước ngầm tiềm năng Văn phòng Thuốc trừ sâu và Chất độc) Trong một thí nghiệm, nửa đời thủy phân của methomyl trong các dung dịch ở pH là 6.0, 7.0 và 8.0 lần lượt là 54, 38 và 20 tuần Trong nước tinh khiết, thời gian bán hủy thủy phân được ước tính là 262 ngày (Trích Howard, Philip H 1989 Sổ tay dữ liệu về số phận và phơi nhiễm môi trường đối với hóa chất hữu cơ, Tập III, Thuốc trừ sâu Nhà xuất bản Lewis: Chelsea,

MI). Methomyl không có khả năng tập trung sinh học trong các hệ thống thủy sản (Nguồn: pmep.cce.cornell.edu )

3.3 Ảnh hưởng đến môi trường không khí

Methomyl tác dụng với oxi trong không khí tạo ra NO2, CO2, SO2,…

2C5H10N2O2S + 19O2 = 10CO2 + 4NO2 + 2SO2 + 10H2O

CO2 là nguyên nhân khiên trái đất nóng lên và gây nên hiêu ứng nhà kính (dùng

để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời, xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính, được hấp thụ và phân tán trở lại thành nhiệt lượng cho bầu không gian bên trong, dẫn đến việc sưởi ấm toàn bộ không gian bên trong chứ không phải chỉ ở những chỗ được chiếu sáng)

(Nguồn: bách khoa toàn thư mở wikipedia)

NO2, SO2 là tác nhân gây nên hiện tượng mưa axit không chỉ ảnh hưởng đến khí quyển và cả thực vật cũng như con người

3NO 2 (k) + H 2 O(l) → 2HNO 3 (l) + NO(k)

SO 2 + OH - → HOSO 2

-Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxit

Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2 - và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2 - và SO3

SO 3 (k) + H 2 O(l) → H 2 SO 4 (l)

Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra axit sulfuric H2SO4 Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axit

Mưa axit là hiện tượng mưa mà trong nước mưa có độ pH dưới 5,6, được tạo

ra bởi lượng khí thải SO2 và NOx từ các quá trình phát triển sản xuất con người tiêu thụ nhiều than đá, dầu mỏ và các nhiên liệu tự nhiên khác

Mưa axit "giết hại" các khu rừng, vì chúng rửa trôi toàn bộ chất dinh dưỡng

và những vi sinh vật có lợi, làm yếu đi sức đề kháng của cây cối, khiến cây dễ bị mắc bệnh do nhiễm ký sinh trùng Lá cây gặp mưa axit bị "cháy" lấm chấm,

mầm chết khô… Thông là loài cây đặc biệt nhạy cảm với mưa axit.Không

những thế, mưa axit còn ảnh hưởng xấu tới ao, hồ Lượng mưa axit đổ vào ao,

hồ làm độ pH ở đây bị giảm, các sinh vật sống trong đó bị suy yếu hoặc chết

hoàn toàn Hậu quả, hồ, ao trở thành các thuỷ vực chết.Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất do nước mưa ngấm xuống đất làm tăng độ chua của đất, hoà tan các

nguyên tố trong đất cần thiết cho cây như canxi (Ca), magiê (Mg) làm suy

thoái đất, cây cối kém phát triển Những ảnh hưởng của điều này thường thấy trên bia mộ cũ, nơi mưa axit có thể làm những chữ khắc không đọc được Mưa axit cũng làm tăng ăn mòn tỷ lệ các kim loại, đặc biệt là sắt, thép,và đồng Mưa axit làm giảm tuổi thọ các công trình xây dựng, làm lở loét bề mặt bằng đá của các công trình Hầu hết tất cả, mưa axit ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người

Nó có thể làm hại chúng ta thông qua không khí và ô nhiễm đất Mưa axit dẫn đến sự hình thành các hợp chất độc hại bằng cách phản ứng với các hợp chất hóa học tự nhiên Một khi các hợp chất độc hại được hình thành, họ có thể thấm vào nước uống, và cũng thâm nhập vào chuỗi thực phẩm Thực phẩm bị ô nhiễm này

có thể gây tổn hại các dây thần kinh ở trẻ em, hoặc dẫn đến tổn thương não

nghiêm trọng, thậm chí tử vong Các nhà khoa học nghi ngờ rằng nhôm, một trong những kim loại bị ảnh hưởng bởi mưa axit, có liên quan đến bệnh

Alzheimer Lượng khí thải của nitơ oxit và các vấn đề nguyên nhân sulfu đioxit như kích thích cổ họng, mũi và mắt, đau đầu, hen suyễn và ho khan (nguồn :

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia /Mưa_axit)

3.4 Ảnh hưởng đến thực vật

Sau khi xử lý đất, cây trồng lấy methomyl qua rễ của chúng và di chuyển nó khắp cây bằng một quá trình gọi là 'chuyển vị' Khi methomyl được áp dụng cho thực vật, dư lượng của nó là ngắn ngủi Sau khi được áp dụng cho lá, nó có thời gian bán hủy ba đến bảy ngày Ít hơn 3% methomyl vẫn còn trong cây bắp cải một tuần sau khi chúng được xử lý qua lá bằng thuốc trừ sâu Hiện nay hàm lượng methomyl được phép sử dụng trong các nông sản tại Việt Nam là 0,02 ADI

và thời gia phân hủy trong một số loại nông sản như: Táo 0.3 MRL, Các loại đậu

đỗ là 1MRL, rau xà lách là 0.2 MRL, rau diếp cá là 0.2 MRL,…

(Nguồn: pmep.cce.cornell.edu )

IV Ảnh hưởng đến con người

Methomyl có khả năng là một vật liệu cực độc ở người Nó rất độc nếu được ăn hoặc hấp thụ qua mắt, độc vừa phải khi hít vào, nhưng độc tính thấp hơn với da,

hoặc 'phơi nhiễm', phơi nhiễm Methomyl là một chất ức chế độc tính cao của cholinesterase, một enzyme hệ thống thần kinh thiết yếu Các triệu chứng của hoạt động chống cholinesterase bao gồm yếu cơ, mờ mắt, nhức đầu, buồn nôn, đau quặn bụng, khó chịu ở ngực, co thắt đồng tử, đổ mồ hôi, run cơ và giảm mạch Nếu có ngộ độc nghiêm trọng, các triệu chứng co giật, ham chơi, nhầm lẫn, rối loạn cơ bắp, nói chậm, huyết áp thấp, bất thường về tim và mất phản xạ cũng có thể xảy

ra Tử vong có thể do ngừng thở, tê liệt các cơ của hệ hô hấp, co thắt dữ dội các lỗ

hở của phổi hoặc cả ba Sự khởi đầu của các triệu chứng có thể bị trì hoãn đến 12 giờ Lộ trình, thời gian và nồng độ phơi nhiễm methomyl sẽ ảnh hưởng đến mức

độ nghiêm trọng của ngộ độc cũng như số lượng và loại triệu chứng xảy ra Có thể phục hồi hoàn toàn sau khi bị ngộ độc cấp tính bằng methomyl, không ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe nếu ngừng tiếp xúc và nạn nhân có thời gian để cải thiện mức

độ cholinesterase bình thường và phục hồi sau các triệu chứng

Methomyl là độc nếu hít phải, và có thể được hấp thụ qua màng nhầy của đường

hô hấp, dẫn đến nhiễm độc toàn thân và ức chế cholinesterase Hít phải bụi hoặc khí dung có thể gây kích ứng, các vấn đề về phổi và mắt, với các triệu chứng tức ngực, mờ mắt, chảy nước mắt, thở khò khè và đau đầu xuất hiện khi tiếp xúc Các triệu chứng toàn thân khác của ức chế cholinesterase có thể xuất hiện trong vòng vài phút hoặc vài giờ sau khi tiếp xúc

Methomyl không dễ dàng được hấp thụ qua da và do đó chỉ hơi độc khi tiếp xúc với da Tuy nhiên, nếu đủ lượng được hấp thụ qua da, các triệu chứng tương tự như gây ra bởi nuốt phải hoặc hít phải sẽ phát triển Trong vòng mười lăm phút đến bốn giờ tiếp xúc, khu vực tiếp xúc ngay lập tức có thể có mồ hôi cục bộ và các cơn co thắt cơ bắp không điều hòa Các triệu chứng khác liên quan đến phơi nhiễm da quá mức có thể bao gồm nôn mửa, buồn nôn, tiêu chảy, đau quặn bụng, chóng mặt và đau đầu (Nguồn: pmep.cce.cornell.edu )

V, Ảnh hưởng đến sinh vật

Methomyl rất độc cho chim LD50 đường uống cấp tính cho chim cút bobwhite

là 24,2 mg / kg LD50 đường uống của methomyl là 28 mg / kg ở gà mái Tất cả các trường hợp tử vong xảy ra trong vòng mười phút sau khi dùng thuốc Các dấu hiệu lâm sàng của độc tính bao gồm chảy nước mắt, chảy nước miếng, co giật thỉnh thoảng và rối loạn hô hấp

( Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia ›Methomyl)

Methomyl có độ độc vừa phải đối với cá và độc tính cao đối với động vật

không xương sống dưới nước LC50 96 giờ trong cá hồi cầu vồng cho công thức dạng lỏng của methomyl là 3,4 miligam mỗi lít (mg/l); đối với cá mặt trời

bluegill, nó là 0,8 mg/l Một nghiên cứu dư lượng cá trong 28 ngày chỉ ra rằng methomyl không tích lũy trong mô cá LC50 48 giờ đối với Daphnia magna

(một loài giáp xác nước ngọt nhỏ) là 28,7 ppb