Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật
Hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) là các chế phẩm có nguồn gốc từ hoá chất, thực vật, động vật, vi sinh vật và những chế phẩm khác, được sử dụng để phòng trừ sinh vật gây hại cho tài nguyên thực vật Các sản phẩm này bao gồm những chế phẩm nhằm ngăn chặn sinh vật gây hại, điều hòa sinh trưởng thực vật, chất làm rụng hoặc khô lá, cũng như các chế phẩm có tác dụng xua đuổi hoặc thu hút 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 những hợp chất hữu cơ như diphenyletan, cyclodien, benzen và hexan Các 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 ít bị đào thải và dễ dàng tích luỹ vào 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 là 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 rộng rãi hơn Nhóm này tác động lên hệ thần kinh của côn trùng bằng cách ngăn cản sự tạo thành men Cholinestaza, dẫn đến suy giảm chức năng thần kinh, yếu cơ, choáng váng và có thể gây chết Một số hợp chất tiêu biểu trong 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 kém bền vững trong môi trường tự nhiên nhưng có độc tính cao đối với con người và động vật Chúng tác động trực tiếp vào men cholinesterase trong hệ thần kinh, với cơ chế gây độc tương tự như nhóm lân hữu cơ Một số đại diện tiêu biểu của nhóm này là carbofuran, carbaryl, carbosulfan, isoprocarb và methomyl.
Nhóm pyrethroid là các loại thuốc trừ sâu có nguồn gốc tự nhiên, được chiết xuất từ hoa của một số giống cúc, bao gồm các este phức tạp Những 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 chất trừ sâu vô cơ (chẳng hạn như asen), thuốc trừ sâu sinh học từ vi khuẩn, nấm, virus (bao gồm thuốc trừ nấm và thuốc trừ vi khuẩn), và các hợp chất vô cơ (như hợp chất đồng và thủy ngân).
1.2 Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ
Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) nhóm clo hữu cơ là các dẫn xuất clo của hydrocacbon đa nhân, xicloparafin và tecpen, nổi bật với tính bền vững trong môi trường Chúng thường được sử dụng trong nông nghiệp để phòng trừ kiến và mối tha hạt Đặc điểm bền bỉ này ban đầu được xem là lợi thế, vì khả năng độc tính kéo dài giúp bảo vệ cây trồng hiệu quả trong thời gian dài chỉ với một lần phun Tuy nhiên, hiện nay, các loại thuốc BVTV có chu kỳ bán phân hủy dài hơn một tuần cần phải được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình sử dụng.
Thị trường thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) tại Việt Nam đang đối mặt với nhiều thách thức do nạn buôn lậu từ Trung Quốc, khiến việc kiểm soát trở nên khó khăn Trung Quốc tiếp tục sản xuất các loại hóa chất như BHC và DDT không chỉ cho nhu cầu nội địa mà còn xuất khẩu sang các nước lân cận như Bangladesh, với lý do giá thành rẻ giúp nông dân nghèo có thể tiếp cận Ngoài ứng dụng trong nông nghiệp, thuốc BVTV còn được sử dụng rộng rãi trong y tế để diệt muỗi, gián và khử trùng các khu vực công cộng như bệnh viện và nhà ga.
Thuốc bảo vệ thực vật nhóm cơ clo có độ bền hóa học cao, dẫn đến tình trạng tồn lưu lâu dài trong đất, cây trồng, nông sản và thực phẩm, gây ô nhiễm môi trường Khi tiếp xúc hoặc qua chuỗi thức ăn, những hóa chất này có thể gây ngộ độc và các bệnh nghiêm trọng như ung thư và 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 sản xuất từ phản ứng trùng ngưng giữa chlorobenzene và trichloroacetaldehyde, trong đó p,p'-DDT là sản phẩm chính và được chú ý nhiều nhất vì tính diệt côn trùng hiệu quả Sản phẩm DDT công nghiệp thường chứa khoảng 30% đồng phân o,p- cũng có khả năng diệt côn trùng Ngoài p,p'-DDT, DDT kỹ thuật còn bao gồm các thành phần khác như 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 tạo thành DDD, một loại chất diệt côn trùng Ngược lại, trong điều kiện hiếu khí, DDT sẽ bị khử clo và hydro để chuyển thành DDE Độ độc hại của các hợp chất này theo thứ tự là DDT > DDE > DDD, trong đó DDE có độ bền cao hơn cả 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, nhưng chỉ bốn đồng phân α-BHC, β-BHC, γ-BHC và δ-BHC là quan trọng về mặt thương mại Những đồng phân này có cấu trúc không gian của các nguyên tử chlor trong phân tử BHC 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 độ ổn định 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 ở 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 This mixture 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% other chlordane isomers, 3% other compounds, and 0.25% hexachlorocyclopentadiene.
Dearth and Hites (1991) identified a total of 147 compounds in technical chlordane, with the most common compounds comprising significant percentages: 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