Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật
Hóa chất bảo vệ thực vật, hay thuốc bảo vệ thực vật (BVTV), là các chế phẩm được chiết xuất từ hóa chất, thực vật, động vật, vi sinh vật và các nguồn khác nhằm phòng trừ sinh vật gây hại cho tài nguyên thực vật Những chế phẩm này bao gồm các sản phẩm để kiểm soát sinh vật gây hại, điều hòa sinh trưởng thực vật, cũng như các chất làm rụng hoặc khô lá Ngoài ra, chúng còn có tác dụng xua đuổi hoặc thu hút các loài sinh vật gây hại để tiêu diệt chúng.
Có rất nhiều cách để phân loại thuốc BVTV, theo đó thuốc BVTV gồm nhiều loại, chủ yếu gồm 4 nhóm chính [4]:
Nhóm clo hữu cơ (organnochlorine) bao gồm các dẫn xuất clo của các hợp chất hữu cơ như diphenyletan, cyclodien, benzen và hexan Những hợp chất này rất bền vững trong môi trường tự nhiên với thời gian bán phân huỷ dài, chẳng hạn như DDT có thời gian bán phân huỷ lên đến 20 năm Chúng khó bị đào thải và dễ dàng tích lũy trong cơ thể sinh vật qua chuỗi thức ăn Một số đại diện tiêu biểu của nhóm này là Aldrin, Dieldrin, DDT, Heptachlor, Lindan và Methoxychlor.
Nhóm lân hữu cơ (organophosphorus) là các este và dẫn xuất hữu cơ của acid photphoric, có thời gian bán phân huỷ ngắn hơn so với nhóm Clo hữu cơ và được sử dụng phổ biến hơn Chúng tác động lên hệ thần kinh của côn trùng bằng cách ức chế enzyme Cholinestaza, dẫn đến giảm hoạt động thần kinh, yếu cơ, choáng váng và tử vong Một số hợp chất thuộc nhóm này bao gồm parathion, malathion, diclovos và clopyrifos.
Nhóm carbamat là các dẫn xuất hữu cơ của acid cacbamic, bao gồm những hóa chất có độ bền thấp trong môi trường tự nhiên nhưng lại có độc tính cao đối với con người và động vật Chúng tác động trực tiếp lên enzyme cholinesterase trong hệ thần kinh, gây độc tương tự như nhóm lân hữu cơ Một số đại diện tiêu biểu của nhóm carbamat bao gồm carbofuran, carbaryl, carbosulfan, isoprocarb và methomyl.
Nhóm pyrethroid là thuốc trừ sâu tự nhiên, được chiết xuất từ hoa của một số giống cúc với cấu trúc phức tạp Các thành viên tiêu biểu của nhóm này bao gồm cypermethrin, permethrin, fenvalarate và deltamethrin.
Ngoài ra, còn có các nhóm thuốc trừ sâu khác như: nhóm thuốc trừ sâu vô cơ, bao gồm asen; nhóm thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ vi khuẩn, nấm và virus; và nhóm hợp chất vô cơ như đồng và thủy ngân.
1.2 Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ
Thuốc BVTV nhóm clo hữu cơ là các dẫn xuất clo của hydrocacbon đa nhân, xicloparafin và tecpen, nổi bật với đặc tính bền vững trong môi trường Chúng được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp để kiểm soát kiến và mối tha hạt Mặc dù sự bền vững này ban đầu được xem là ưu điểm do khả năng duy trì độc tính lâu dài, cho phép phòng trừ sâu bệnh hiệu quả chỉ với một lần phun, nhưng hiện nay, những loại thuốc có chu kỳ bán phân hủy dài hơn 1 tuần cần phải được kiểm soát sử dụng một cách nghiêm ngặt.
Thị trường thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) tại Việt Nam gặp nhiều khó khăn do tình trạng buôn lậu từ Trung Quốc, khiến việc kiểm soát trở nên phức tạp Trung Quốc vẫn sản xuất các loại hóa chất như BHC và DDT cho nhu cầu nội địa và xuất khẩu sang các nước lân cận như Bangladesh, với lý do giá thành rẻ đáp ứng được nhu cầu của nông dân nghèo Bên cạnh việc sử dụng trong nông nghiệp, thuốc BVTV còn được ứng dụng rộng rãi trong y tế, như trong việc diệt muỗi, diệt gián và khử trùng các khu vực công cộng như bệnh viện và nhà ga.
Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) nhóm cơ clo có độ bền hóa học cao, dẫn đến tình trạng tồn lưu lâu dài trong đất, cây trồng và thực phẩm, gây ô nhiễm môi trường Khi thuốc BVTV xâm nhập vào cơ thể qua tiếp xúc hoặc chuỗi thức ăn, nó có thể gây ngộ độc và các bệnh nghiêm trọng như ung thư hoặc dị tật bẩm sinh Vì những tác hại này, nhiều loại thuốc BVTV thuộc nhóm cơ clo đã bị cấm hoặc hạn chế sử dụng ở nhiều quốc gia.
Một số thuốc BVTV nhóm cơ clo được nghiên cứu trong luận văn bao gồm: hợp chất nhóm DDT, hợp chất nhóm BHC, hợp chất nhóm Chlordane
DDT được tạo ra từ phản ứng trùng ngưng giữa chlorobenzene và trichloroacetaldehyde, với sản phẩm chính là p,p’-DDT, chiếm ưu thế trong việc diệt côn trùng DDT công nghiệp thường chứa khoảng 30% đồng phân o,p- cũng có tính năng diệt côn trùng Ngoài p,p’-DDT, các thành phần khác trong DDT kỹ thuật bao gồm o,p’-DDT, p,p’-DDD, o,p’-DDD, p,p’-DDE và o,p’-DDE.
DDT khi bị khử clo trong điều kiện yếm khí sẽ chuyển thành DDD, một loại chất diệt côn trùng Ngược lại, DDT bị khử clo và hydro trong điều kiện hiếu khí sẽ tạo ra DDE Độ độc hại của các chất này được xếp hạng theo thứ tự DDT > DDE > DDD, trong đó DDE có độ bền cao hơn DDD.
> DDT, vì vậy DDE thường có nồng độ cao hơn DDD và DDT trong môi trường
Cả ba loại hợp chất này có nhiều đồng phân nhưng quan trọng hơn cả là các đồng phân p,p’- [1]
Hình 1.1 S ự chuy ể n hóa c ủ a DDT thành DDE và DDD
Tính chất hóa lý của nhóm thuốc DDT, DDD và DDE được nêu trong bảng 1.1: [8], [21]
B ả ng 1.1 Tính ch ấ t c ủ a DDT và các ch ấ t chuy ể n hóa c ủ a nó
TT Công thức cấu tạo Tên gọi Thông số cơ bản
1,1,1-trichloro-2,2-bis (p- chlorophenyl)ethane Hoặc 4,4’-DDT
1,1,1-trichloro-2-(o- chlorophenyl)-2-(p- chlorophenyl)ethane Hoặc 2,4’-DDT
1,1-dichloro-2,2-bis (p- chlorophenyl)ethylene Hoặc 4,4’-DDE
1,1-dichloro-2-(o- chlorophenyl)-2-(p- chlorophenyl)ethylene Hoặc 2,4’-DDE
1,1-dichloro-2,2-bis (p- chlorophenyl)ethane Hoặc 4,4’-DDD
1,1-dicloro-2,2-bis(p- chlorophenyl)ethane Hoặc 2,4’-DDD
BHC có tám đồng phân, trong đó α-BHC, β-BHC, γ-BHC và δ-BHC là những đồng phân quan trọng nhất về mặt thương mại Các đồng phân này có cấu trúc không gian của các nguyên tử chlor sắp xếp đối xứng qua vòng cyclohexane Thuốc bảo vệ thực vật Lindan chứa hơn 98% γ-BHC, trong khi α-BHC chiếm phần còn lại BHC kỹ thuật sử dụng trong nông nghiệp là hỗn hợp của nhiều đồng phân, bao gồm 60 – 70% α-BHC, 5 – 12% β-BHC và 10 – 15% γ-BHC.
Trong tự nhiên, β-BHC là đồng phân bền nhất, xếp hạng theo thứ tự bền vững là: β-BHC > δ-BHC > α-BHC > γ-BHC Trong số các đồng phân của BHC, chỉ có γ-BHC có tính diệt côn trùng, được biết đến tại Việt Nam từ những năm 60 của thế kỷ trước với tên gọi 666, dùng để chống muỗi và kiểm soát bệnh sốt rét cùng với DDT.
Tính chất hóa lý của các đồng phân phổ biến nhóm BHC được nêu trong bảng 1.2: [15], [21]
B ả ng 1.2 Tính ch ấ t c ủ a BHC và các đồ ng phân c ủ a BHC
STT Công thức cấu tạo Tên gọi Thông số cơ bản
Chlordane kỹ thuật được tạo thành 60% octachloro-4,7- methanotetrahydroindane (cis và đồng phân trans) và 40% hợp chất khác
Chlordane is a mixture of chlordane isomers, chlorinated hydrocarbons, and various other components Specifically, it consists of 94.8% chlordane, which includes 71.7% cis (or alpha) chlordane and 23.1% trans (or gamma) chlordane, along with 0.3% heptachlor, 1.1% trans-nonachlor, 0.6% cis-nonachlor, 0.25% chlordane isomers, 3% other compounds, and 0.25% hexachlorocyclopentadiene.
Dearth and Hites (1991) identified a total of 147 different compounds in technical chlordane, with the most prevalent compounds being cis-Chlordane at 15%, trans-Chlordane at 15%, trans-Nonachlor at 9.7%, and octachlordane.
3,9%; heptachlor, 3,8%; cis-Nonachlor, 2,7%; hợp chất K, 2,6%; dihydrochlordene, 2,2%; nonachlor III, 2%; và 3 stereoisomeric dihydroheptachlors với thành phần 10,2% 12 hợp chất gồm 67% của hỗn hợp này, và 33% còn lại gồm hỗn hợp của
Infante và cộng sự (1978) đã báo cáo một mẫu khác của chlordane kỹ thuật có thành phần gồm 38 - 48% cis- và trans-Chlordane, 3 - 7 hoăc 7 - 13% heptachlor,
5 - 11% nonachlor, 17 - 25% đồng phân chlordane khác và một lượng nhỏ những hợp chất khác
Tóm lại, nhóm Chlordane có 5 đồng phân chính đó là cis-Chlordane, trans- Chlordane, cis-Nonachlor, trans-Nonachlor và heptachlor
Một số tính chất vật lý và mục đích sử dụng của các chất tiêu biểu trong nhóm thuốc BVTV cơ clo được thể hiện trong bảng 1.3
B ả ng 1.3 M ộ t s ố tính ch ấ t v ậ t lý c ủ a các nhóm thu ố c BVTV tiêu bi ể u thu ộ c h ọ clo h ữ u c ơ
Mục đích sử dụng Trạng thái vật lý ở điều kiện thường Độ hoà tan trong nước ở điều kiện thường, mg/l Áp suất hơi bão hoà, mPa
1 Chlordane Diệt côn trùng, chống dán, mối
2 DDT Diệt côn trùng, chống muỗi
Tinh thể Hầu như không tan
3 HCB Có trong thành phần BHC
Tinh thể Hầu như không tan
4 γ-BHC Diệt côn trùng Tinh thể 7,00 5,6
1.3 Giới thiệu chung về ong mật và sản phẩm mật ong