ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- NGUYỄN THỊ THƠM PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID TRONG RAU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ Chuyên ngàn
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-
NGUYỄN THỊ THƠM
PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID TRONG RAU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2014
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-
NGUYỄN THỊ THƠM
PHÂN TÍCH MỘT SỐ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM PYRETHROID
TRONG RAU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.NGUYỄN VĂN RI
Hà Nội - 2014
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Ri đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện
và viết luận văn
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới ban giám đốc Trung tâm Phân tích và Chuyển giao Công nghệ Môi trường và các anh chị, các bạn cộng tác tại phòng Phân tích Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và nghiên cứu trong môi trường hiện đại
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo giảng dạy tại khoa Hóa, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Hóa Phân tích, đã cho em những kiến thức quý giá trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị, bạn bè của tập thể lớp cao học hóa k23, đặc biệt là những người bạn trong nhóm hóa phân tích k23 đã giúp đỡ, chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình tôi học tập và thực hiện đề tài này
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ mọi khó khăn cùng tôi
Hà Nội, tháng 01 năm 2015
Học viên
Nguyễn Thị Thơm
Trang 4MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1 Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật 3
1.1.1 Định nghĩa 3
1.1.2 Phân loại 3
1.1.3 Tác hại của hóa chất bảo vệ thực vật 4
1.1.4 Tình hình tồn dư hóa chất bảo vệ thực vật trong rau 5
1.1.5 Tình hình ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật 7
1.2 Giới thiệu về hóa chất thực vật nhóm pyrethroid 8
1.2.1 Giới thiệu chung 8
1.2.2 Cấu tạo và tính chất một số pyrethroid 9
1.3 Các phương pháp phân tích dư lượng thuốc BVTV 14
1.3.1 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao 14
1.3.2 Phương pháp sắc ký khí 15
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18
2.1 Đối tượng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu 18
2.1.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 18
2.1.2 Nội dung nghiên cứu 18
2.2 Phương pháp nghiên cứu 19
2.2.1 Phương pháp tách chiết mẫu 19
2.2.2 Phương pháp sắc ký khí 20
2.2.3 Định lượng các hoạt chất pyrethroid bằng GC- ECD 25
2.3 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 26
2.3.1 Thiết bị và dụng cụ 26
2.3.2 Hóa chất 26
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1 Khảo sát các điều kiện sắc ký tối ưu đối với việc phân tích các hoạt chất thuốc BVTV nhóm pyrethroid 28
3.1.1 Lựa chọn cột tách 28
3.1.2 Nhiệt độ cổng bơm mẫu, nhiệt độ detector, kiểu bơm 28
3.1.3 Khảo sát chương trình nhiệt độ cột tách 29
3.1.4 Khảo sát tốc độ khí mang 34
3.1.5 Khảo sát thể tích bơm mẫu 36
3.1.6 Tổng kết các điều kiện chạy sắc ký 39
Trang 53.2 Đánh giá phương pháp phân tích 41
3.2.1 Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn 41
3.2.2 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 46
3.2.3 Đánh giá phương trình đường chuẩn 47
3.2.4 Khảo sát độ lặp lại của phép đo 51
3.3 Khảo sát điều kiện xử lý mẫu 52
3.3.1 Khảo sát dung môi chiết và thể tích dung môi chiết 53
3.3.2 Lựa chọn điều kiện làm sạch 55
3.3.3 Quy trình phân tích dư lượng pyrethroid trong rau 59
3.4 Ứng dụng qui trình phân tích các mẫu rau 61
KẾT LUẬN 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
PHỤ LỤC 70
Trang 6DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Mức độ tối đa cho phép sử dụng thuốc trừ sâu pyrethroid ở một số quốc
gia .13
Bảng 2.1: Một số detector thông dụng dùng cho sắc ký khí 22
Bảng 3.1: Thời gian lưu của các hợp chất theo các chương trình nhiệt độ 30
Bảng 3.2: Vị trí các chất trên sắc ký đồ 32
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tốc độ khí mang đến quá trình tách chất 34
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thể tích bơm mẫu đến quá trình phân tích 37
Bảng 3.5: Điều kiện chạy tối ưu cho phân tích đồng thời 4 hợp chất nhóm pyrethroid 40
Bảng 3.6: Nồng độ và diện tích pic trung bình của các chất 41
Bảng 3.7: Phương trình đường chuẩn của các hoạt chất 46
Bảng 3.8: Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của các chất 47
Bảng 3.9: Kết quả so sánh giữa giá trị a của phương trình đường chuẩn λ-cyhalothrin với giá trị 0 48
Bảng 3.10: Chuẩn F-tính của các chất BVTV 49
Bảng 3.11: Kết quả so sánh giữa b và b’ trong phương trình hồi quy 50
Bảng 3.12: Các giá trị để so sánh chuẩn t 2 phía 50
Bảng 3.13: Sai số và độ lặp lại của phép đo tại các nồng độ khác nhau 52
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát thể tích dung môi diclomethane (DCM) đối với các hoạt chất pyrethroid 54
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát loại dung môi rửa giải đối với hoạt chất pyrethroid 56
Bảng 3.16: Khảo sát tỉ lệ dung môi rửa giải đối với các hoạt chất pyrethroid 57
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát tỉ lệ dung môi rửa giải đối với hoạt chất pyrethroid 58
Bảng 3.18: Kết quả khảo sát thể tích dung môi rửa giải đối với các hoạt chất pyrethroid 59
Bảng 3.19: Kết quả phân tích các mẫu rau 62
Bảng 3.20: Kết quả phân tích các mẫu rau thêm chuẩn 63
Trang 7DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Mô hình thiết bị sắc ký khí thông thường 22
Hình 2.2: Sắc ký đồ của 2 cấu tử 1 và 2 23
Hình 3.1: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 1 30
Hình 3.2: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 2 31
Hình 3.3: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 3 31
Hình 3.4: Sắc đồ các hoạt chất nhóm pyrethroid theo CT 4 32
Hình 3.5 Sắc đồ của các hoạt chất nhóm pyrethroid khi tốc độ khí mang giảm dần36 Hình 3.7: Sắc đồ các hoạt chất pyrethroid chuẩn nồng độ λ-cyhalothrin 0,5mg/l, cypermethrin 1,0mg/l, deltamethrin 1,0mg/l và permethrin 1,0mg/l theo điều kiện sắc ký tối ưu .40
Hình 3.8: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ của λ-cyhalothrin và đường chuẩn của λ -cyhalothrin 42
Hình 3.9: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ của permethrin 43
và đường chuẩn của permethrin 43
Hình 3.10: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ cypermethrin 44
và đường chuẩn của cypermethrin 44
Hình 3.11: Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ deltamethrin 45
và đường chuẩn của deltamethrin 45
Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất chiết pyrethroid vào thể tích dung môi chiết DCM 55
Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi các pyrethroid khi rửa giải bằng toluen, hexan, aceton, DCM 56
Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi khi kết hợp hai loại dung môi khác nhau 57
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất chiết pyrethroid vào 58
tỉ lệ dung môi rửa giải 58
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi pyrethroid vào thể tích dung môi rửa giải 59
Trang 8Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
1
MỞ ĐẦU
Trong thời gian gần đây, hiện tượng ô nhiễm môi trường gây ra do các hoá chất nông nghiệp đang trở thành một vấn đề được đề cập đến khá nhiều Các loại thuốc trừ dịch hại, thuốc bảo vệ thực vật đang là một trong những nguyên nhân làm giảm
số lượng nhiều sinh vật có ích, làm giảm đa dạng sinh học, ảnh hưởng có hại tới sức khoẻ con người Hàng năm, ở nước ta có khoảng hơn 300 người chết vì nhiễm độc thuốc trừ sâu, con số người bị nhiễm độc mãn tính khá cao khoảng trên 2 triệu người, tỉ lệ người bị các bệnh rối loạn thần kinh thực vật, xảy thai, đẻ non… do bị nhiễm độc thuốc bảo vệ thực vật cũng không nhỏ Thuốc bảo vệ thực vật xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua con đường ăn uống thông qua các sản phẩm nông sản như rau, củ, quả, ngũ cốc… Người bị nhiễm độc chủ yếu là do ăn các sản phẩm nông sản mà dư lượng thuốc bảo vệ thực vật còn tồn lưu trong các sản phẩm đó quá mức cho phép
Tuy nhiên, trên thực tế vì nhiều lý do khác nhau mà tình tra ̣ng la ̣m du ̣ng thuốc BVTV trong sản xuất rau gây ô nhiễm dư lượng thuốc BVTV đang diễn ra khá phổ biến Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và mức sống của nhân dân, yêu cầu về các sản phẩm nông sản sạch và an toàn nói chung, về rau an toàn nói riêng và vệ sinh môi trường của toàn xã hội ngày càng cao Do đó, việc ứng dụng và phát triển các phương pháp phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật nhằm đánh giá thực trạng dư lượng thuốc trong các sản phẩm rau ở nước ta là rất cần thiết
Để đóng góp thêm phương pháp phân tích cho đối tượng này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các điều kiện tách cũng như xác định các hợp chất thuốc bảo vệ thực vật nhóm pyrethroid trong rau là λ-cyhalothrin, permethrin, cypermethrin, deltamethrin bằng phương pháp sắc ký khí (GC) sử dụng detector bắt điện tử (ECD)
Trang 9Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
2
Mục tiêu thực hiện đề tài luận văn là:
1 Xây dựng phương pháp xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật pyrethroid trong rau, bao gồm:
+ Khảo sát các điều kiện tách chiết mẫu và phân tích
+ Thẩm định phương pháp đã xây dựng
2 Áp dụng phương pháp xác định dư lượng thuốc bảo vệ thực vật pyrethroid để khảo sát một số mẫu rau trên địa bàn Hà Nội
Trang 10
Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật
1.1.1 Định nghĩa [10]
Hóa chất bảo vệ thực vật là những hợp chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học được dùng để phòng và trừ sinh vật gây hại cây trồng và nông sản Hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều nhóm khác nhau, gọi theo tên nhóm sinh vật gây hại như: thuốc trừ sâu để trừ sâu hại, thuốc trừ bệnh dùng để trừ bệnh cây…
1.1.2 Phân loại [10]
Các loại hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều loại, chủ yếu 4 nhóm chính:
- Nhóm clo hữu cơ (organnochlorine) là các dẫn xuất clo của một số hợp chất hữu cơ như diphenyletan, cyclodien, benzen, hexan Nhóm này bao gồm những hợp chất hữu cơ rất bền vững trong môi trường tự nhiên và thời gian bán phân hủy dài (ví dụ DDT có thời gian bán phân hủy 20 năm, chúng ít bị đào thải và tích lũy vào cơ thể sinh vật qua chuỗi thức ăn) Đại diện nhóm này là aldrin, dieldrin, DDT, heptachlo, lindan, methoxychlor
- Nhóm lân hữu cơ (organophosphorus) đều là các este, là các dẫn xuất hữu
cơ của acid photphoric Nhóm này có thời gian bán phân hủy ngắn hơn so với nhóm clo hữu cơ và được sử dụng rộng rãi Nhóm này tác động vào thần kinh của côn trùng bằng cách ngăn cản sự tạo thành men Cholinestaza làm cho thần kinh hoạt động kém, làm yếu cơ, gây choáng váng và chết Nhóm này bao gồm một số hợp chất như parathion, malathion, diclovos, chlopyrifos…
- Nhóm carbamat là các dẫn suất hữu cơ của các acid cacbamic, gồm những hóa chất ít bền vững hơn trong môi trường tự nhiên, song cũng có độc tính cao đối với nguời và động vật Khi sử dụng, chúng tác động trực tiếp vào men Chlinestraza của hệ thần kinh và có cơ chế gây độc giống như nhóm lân hữu cơ Đại diện cho nhóm này như: carbofuran, carbonyl, carbosulfan, isoprocarb…
Trang 11Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
67
TÀI LIỆU THAM KHẢO
A TIẾNG VIỆT
1 Báo Đại Đoàn Kết (2013), Bế tắc với nạn sử dụng thuốc bảo vệ thực vật
2 Con người và thiên nhiên (2007), Hóa chất bảo vệ thực vật và sức khỏe con người (KỳI)
3 Cổng thông tin điện tử An Giang (2012), Hiệu quả Chương trình quốc gia về ATTP
4 Cổng thông tin điện tử Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông Thôn (2009), Dư lượng thuốc trừ sâu ở Ấn Độ tăng cao
5 Nguyễn Thị Hai (2011), Thực trạng sử dụng hóa chất bảo vệt thực vật và giải pháp để phát triển bền vững cho sản xuất rau ở Việt Nam, Kỷ yếu hội nghị
Khoa học Môi trường và Công nghệ sinh học năm 2011
6 Phan Nguyễn Tâm Minh (2009), Nghiên cứu qui trình xác định đồng thời dư lượng thuốc trừ sâu họ pyrethroid và họ lân hữu cơ trong nước bằng phương pháp sắc ký khí kết hợp với chiết pha rắn, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
7 Nguyễn Trần Oánh (2007), Giáo trình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, NXB
Nông nghiệp Hà Nội
8 Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm, QĐ 46/2007/ QĐ-BYT
9 Sở Khoa học và công nghệ tỉnh An Giang (2007), Dư lượng thuốc trừ sâu trong một số loại rau xanh ngắn ngày tại TP, Long Xuyên
10 Sở Tài Nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc (2008), Thuốc bảo vệ thực vật
và những tác động của chúng
11 Tạ Thị Thảo (2006), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
12 Giang Tấn Thông (2012), Một số kết quả điều tra, đánh giá tình hình ô nhiễm
Trang 12Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
68
dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong sản phẩm rau, củ, quả trên địa bàn tỉnh Quảng Bình, Trung tâm Kỹ thuật Đo lường Thử nghiệm Quảng Bình
13 Nguyễn Thị Bích Thu (2009), Nghiên cứu ứng dụng sắc ký khí khối phổ để phân tích dư lượng một số hóa chất bảo vệ thực vật thường dùng, Đề tài cấp
bộ, Viện Dược liệu, Bộ Y Tế
14 Viện chính sách và chiến lược nông nghiệp nông thôn (2012), hội thảo
“Quản lý an toàn thực phẩm đối với sản xuất và kinh doanh rau quả ở quy mô nhỏ, tổ chức ngày 19/12/2012
15 Viện Dinh Dưỡng (2011), Những điều cần biết về rau quả, cập nhật ngày
29/03/2011
16 Phạm Hùng Việt (2003), Cơ sở lý thuyết phương pháp sắc ký khí, NXB Khoa
học kỹ thuật, Hà Nội
B TIẾNG ANH
17 Albaseer Saeed S (2012), “Development of Reversed- Phase High Performance Liquid Chromatographic Method for Efficient Diastereomeric Separation and Quantification of Cypermethrin, Resmethrin, Permethrin”, Centre for Chemical Sciences and Technology, Institute of Science and
Technology, Research Journal of Chemical Sciences, Vol.2(10), 26-31
18 Alijca Niewiadowska, Tomasz Kiljanek, Stanislaw Semeniuk and Jan Zmudzki (2010), “Determination of Pyrethroid Residues in Meat by Gas
Chromatography with Electron Capture Detection”, Bull Vet Inst Pulawy 54,
pp 595-599
19 Anna Balinova, Rosita Mladenova, Deyana Shtereva (2007), Journal of Chromatography A, 1150, pp.136-144
20 Denise Zuccari Bissacot and Igor Vassilieff (1997), “HPLC determination of Flumethrin, Deltamethrin, Cypermethrin, and Cyhalothrin Residues in the
Milk and Blood of Lactating Dairy Cows”, Journal of Analytical Toxicology,
Vol.21
Trang 13Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Thơm
69
21 Div.Washington.DC (1989), “Pesticide Fact Sheet Number 199:
Cypermethrin”, U.S Environmental Protection Agency, Office of Pesticide
Programs
22 Extension Toxicology Network (1995), “Deltamethrin: Pesticide Information Profile”
23 Extension Toxicology Network, “Lambda-Cyhalothrin”
http://pmep.cce.cornell.edu/profiles/extoxnet/haloxyfopmethylparathion/lam bda-cyhalothrin-ext.html
24 Hans- Peter Their and Jochen Kirchhoff (1992), “Manual of Pesticide
Residue Analysis volume II”, DFG Deutschen Forschungsgemeinschaft, S
23, pp.333
25 Kuang Hua, Miao Hong, Hou Xiaolin, Zhao Yunfeng , Wu Yougning and Xu Chuanlai (2010), “ Simultanueous Determination of 16 Pyrethroid Residues in Tea Samples Using Gas Chromatography and Ion Trap Mass Spectrometry”,
Journal of Chromatographic Science, Vol.48
26 Loper & Anderson (2003) “Determination of Pyrethrin and Pyrethroid Pesticides in Urine and Water Matrixes by Liquid Chromatography with
Diode Array Detection”, Journal of AOAC International, Vol.86, No.6
27 National Pesticide Information Center (2009), “Permethrin: General Fact Sheet”
28 Sannio et Al (2003), “Determination of Pyrethroid Pesticide Residues in Processed Fruits and Vegetables by Gas Chromatography with Electron
Capture and Mass Spectrometric Detection”, Joural of AOAC International,
Vol.86, No.1