CHệễNG II ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT
VII. TÁC ĐỘNG CỦA CHẤT ĐỘC TRÊN HỆ SINH THÁI
- Ảnh hưởng tới quần thể sinh vật: tăng loại này và giảm loại kia - Tiêu diệt số lượng lớn thiên địch
- Dùng thuốc trừ nấm làm tăng sâu: dùng Bordeaux trừ bệnh loét cam lại làm cho dân số rệp nhớt tăng lên (Bordeaux tiêu diệt các nấm ký sinh trên rệp nhớt Icerya purchasi do đó dân số chúng tăng lên).
- Diệt côn trùng thụ phấn ảnh hưởng tới năng suất cây trồng.
- Ảnh hưởng đến ngành nuôi ong mật.
- Ảnh hưởng đến ngành thủy sản
- Ảnh hưởng đến sức sống của chim và thú hoang.
- Ảnh hưởng tới hệ vi sinh vật đất
- Cuối cùng là ảnh hưởng đến sức khỏe con người
CHệễNG II
ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ CHẤT ĐỘC NÔNG NGHIỆP:
1.1 Định nghĩa thuốc bảo vệ thực vật:
FIFRA (Đạo luật Liên bang Mỹ về thuốc trừ côn trùng, nấm và bọn gậm nhaỏm[Federal Insecticde, Fungicide, and Rodenticide Act]) ủũnh nghúa veà thuốc bảo vệ thực vật (TBVTV) như sau:
“ TBVTV là đơn chất hoặc hỗn hợp các chất thuốc được dùng để :
• ngăn ngừa, tiêu diệt, xua đuổi, hoặc làm giảm bớt côn trùng, bọn gậm nhấm, tuyến trùng, nấm, cỏ dại hoặc các dạng sinh vật khác được xem như là dịch hại.
• kích thích tăng trưởng cây trồng, gây rụng hoặc làm khô lá.
TBVTV bao gồm các hóa chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo hoặc hóa chất hữu cơ hoặc vô cơ có sẵn trong tự nhiên, các vi sinh vật hoặc một số các chất khác được dùng thường ngày như chlorine (dùng khử trùng nước uống, nước hồ tắm, dùng khử trùng trong nhà).
Độc tính (của TBVTV) là khả năng gây tổn hại đến sinh vật của một hóa chất . Các TBVTV có độc tính khác nhau, thuốc càng có độc tính cao thì lượng gây độc càng nhỏ. Các chất độc khi xâm nhập vào cơ thể với lượng nhỏ cũng có thể gây nên ngộ độc, phá hủy nghiêm trọng các chức năng của cơ thể hoặc làm cho cơ thể bị chết. Chất độc còn được định nghĩa là chất gây tác động xấu khi xâm nhập vào bên trong tế bào sống.
Tuy vậy khái niệm độc mang tính chất quy ước vì có những chất tuy độc đối với sinh vật này nhưng độc ít hoặc không độc đối với sinh vật khác. Mặt khác cũng là một chất mà tùy theo điều kiện và phương pháp sử dụng mà có thể là chất độc hay không. Độc tính còn thay đổi theo tuổi và giới tính cũng như trạng thái cơ thể sinh vật và điều kiện môi trường.
Độc tính của một chất độc là khả năng gây độc của chất đó đối với cơ thể tính theo liều lượng sử dụng. Độ độc của một loại chất độc thay đổi tùy theo đối tượng bị gây độc thể hiện ở những liều lượng khác nhau. Liều lượng là lượng chất độc cần có để gây một tác động nhất định trên cơ thể sinh vật.
Cách để xác định độ độc là cho các sinh vật thí nghiệm hấp thu một liều lượng nhất định chất độc và theo dõi diễn tiến kết quả.
1. 2 Liều lượng và nồng độ gây chết
Trong thực tế người ta thường đề cập liều lượng gây chết 50% sinh vật thí nghieọm, kyự hieọu
LD50 (lethal dose). Đơn vị của LD50 là mg ai/kg (mg chất độc hoạt động (active ingredient) trên mỗi kg thể trọng của sinh vật thí nghiệm). Độc tính còn được diễn tả như là nồng độ hơi hoặc bụi trong không khí hoặc lượng chất độc dạng lỏng hòa tan trong nước sông suối hồ có thể gây chết cho 50%
số sinh vật thí nghiệm. Nồng độ này được ký hiệu là LC50 (lethal concentration). LC50 có đơn vị là microgram (10-6 gram) trên mỗi lít không khí hoặc nước. TBVTV xâm nhập vào cơ thể thông qua miệng, da, mắt, phổi. TBVTV còn có thể được tiêm vào cơ thể qua tĩnh mạch. LD50 thường được tính qua đường da hoặc miệng.
Một loại thuốc có LD50 cao chưa chắc là an toàn, liều lượng bán gây chết của một số thuốc cũng có thể gây ra các triệu chứng ở da và mắt như: kích ngứa, đau đầu, ói mửa và các tật bệnh khác.
Bảng 2.1 Một số ví dụ về LD50 của thuốc:
--- ---
Hóa chất Tên thương mại LD50
Loại thuốc BVTV
--- ---
Carbofuran Furadan 8-14 Dieọt coõn truứng(DCT)
Parathion-methyl Wofatox 14
DCT
Carbaryl Sevin 850
DCT
Aldicarb Temik 0,79
DCT
BT Dipel
Diazinon 300
Iprodione Rovral 3500
Dieọt naỏm (DN)
Zineb Dithane 5200 DN
Captan 9000 DN
Metalaxyl Ridomil 670 DN
Glyphosate Roundup 4300
Diệt cỏ (DC)
Trifluraline Treflan 3700 DC
2,4-D 375 DC
Simazine Princep 5000 DC
Propagite
Omite 2200
Dieọt nheọn (DNh)
Difocol Kelthane 668
Dieọt nheọn
Metaldehyde 600
Dieọt oỏc seõn
Zinc phosphide 45,7
Diệt chuột
--- ---
Có nhiều quy ước phân loại các chất độc dựa vào LD50 của chúng như sau:
Nhóm I : Rất độc LD50 < 100mg/kg.
Nhóm II : Độc cao LD50 = 100 - 300 mg/kg.
Nhóm III : Độc vừa: LD50 = 300 - 1000 mg/kg.
Nhóm IV : Độc ít: LD50 > 1000mg.
Có thể chia chi tiết hơn như sau:
I : Đặc biệt độc : LD50 < 1 mg/kg II : Rất độc : LD50 = 1 - 50 mg/kg III : Độc cao : LD50 = 50 - 100 mg/kg IV : Độc vừa : LD50 = 100 -500 mg/kg.
V : Độc ít : LD50 = 500 - 5000mg/kg VI : Độc không
đáng kể : LD50 = 5000 - 15000 mg/kg
1. 3 Mức không thấy được hiệu ứng của thuốc (No Observable Effect Level = NOEL)
Là liều lượng tối đa của một chất độc không tạo ra được một hiệu ứng thấy rõ rệt ở các động vật thí nghiệm. NOEL thường được dùng làm hướng dẫn để lập ra các mức tiếp xúc tối đa ở người và thiết lập các mức dư lượng chấp nhận được trên các loại nông sản. Thông thường, mức tiếp xúc và mức dư lượng chấp nhận được được quy định khoảng 100 đến 1000 lần nhỏ hơn NOEL để có được sự an toàn cần thiết.
1. 4 Trị số ngưỡng giới hạn (Threshold Limit Value = TLV)
TLV đối với một hóa chất, chẳng hạn như chất được dùng làm thuốc xông hơi là nồng độ của hóa chất (tính theo ppm ) không tạo ra những ảnh hưởng xấu cho sinh vật trong một khoảng thời gian nào đó. TLV thông dụng nhất thường áp dụng cho nông dân là nồng độ của hóa chất mà nông dân phải chịu đựng trong vòng 8 giờ mỗi ngày và trong 5 ngày liên tục. Đôi khi có những trị số TLV ngắn hạn áp dụng cho nông dân vì công việc phải đi vào vùng xử lý thuốc. Tính TLV bằng cách cho sinh vật tiếp xúc với những nồng độ chất độc khác nhau rồi khảo sát và phân tích các kết quả.
TBVTV thường được phân thành 3 hạng I, II, và III. Hạng I là những TBVTV rất độc, sử dụng phải rất hạn chế. Hạng III gồm các TBVTV ít độc hại nhất. Mỗi một loại mang những dấu hiệu khác nhau trên nhãn và có quy cheá rieâng.
1.4.1 Các TBVTV trong Hạng I
Các TBVTV thuộc Hạng I có LD50 đường miệng bằng hoặc nhỏ hơn 50 mg/kg và LD50 qua da bằng hoặc nhỏ hơn 200 mg/kg. Theo quy ước quốc tế, các nhãn thuốc nhóm này có ghi chữ “Nguy hiểm” cùng với chữ ”Chất độc”
với dấu hiệu sọ nguời và hai xương bắt chéo. Các thuốc trong hạng này gây nhiều rủi ro nhất vì chúng quá độc. Các TBVTV ít độc hơn vẫn có thể được xếp vào Hạng I nếu chúng gây ra những nguy hiểm đặc biệt như: tổn thương nghiêm trọng da và mắt hoặc nguy hại đối với môi trường. Trong trường hợp này trên nhãn chỉ có chữ nguy hiểm mà không ghi chữ chất độc. Một vài giọt đến 1 một muỗng cà phê thuốc này có thể làm chết một nguời lớn.
1.4.2 Các TBVTV trong hạng II
Hạng này bao gồm các TBVTV có LD50 đường miệng từ 50 đến 500 mg/kg hoặc LD50 qua da từ 200 đến 2000 mg/kg. Trên nhãn thuốc loại này có ghi chữ “Cẩn thận”. Liều khoảng 1-6 muỗng cà phê có thể làm chết một người lớn.
1.4.3 Các TBVTV trong hạng III
Hạng III gồm các TBVTV có LD50 đường miệng lớn hơn 500 mg/kg và LD50 qua da lớn hơn 20000 mg/kg. Ngoài nhãn có ghi chữ “Lưu ý”. Nuốt khoảng 30 g thuốc hạng này, người lớn có thể chết.
1.5 Phương pháp trắc nghiệm tính độc với động và thực vật
Sinh vật thường được dùng để trắc nghiệm độ độc là : thỏ, chó, khỉ, nai, chuột trắng, chuột lang, bọn bò sát, cá, thực vật, ong. Trong vài năm gần đây một phương phỏp mới được sử dụng làứ dựng cỏc vi khuẩn phỏt sỏng (phytobacteria) trộn lẫn với độc chất pha loãng theo các nồng độ khác nhau và đo độ phát sáng của vi khuẩn để xác định độ độc. Phương pháp này cho kết quả rất nhanh chóng. Các con số về liều gây độc LD50 đều phải chỉ định rõ loại sinh vật thí nghiệm. Ngoài ra còn có việc thử hiệu lực thuốc trên các côn trùng đối tượng.
Theo quy luật thông thường của tự nhiên, những động vật nhỏ bé thường có sức đề kháng mạnh hơn các động vật lớn nên trong thực tế người ta lấy 1/10 liều lượng LD50 để chỉ định độ độc của thuốc đối với người lớn khoẻ mạnh.
Đối với người già, trẻ em và phụ nữ có thai thì chỉ số đó còn nhỏ hơn nhiều nữa. Trong trạng thái say rượu khả năng đề kháng của người say còn thấp hôn raát nhieàu laàn.
Ngoài sự sai biệt do các giống sinh vật khác nhau đem lại, LD50 còn thay đổi theo con đường xâm nhập của thuốc vào cơ thể. Chất độc thường có thể xâm nhập vào cơ thể sinh vật theo 3 con đường: tiêu hóa, tiếp xúc và hô hấp. Do đó chúng ta cũng có 3 loại LD50 tương ứng:
- LD50 qua đường miệng (Oral LD50): thuốc xâm nhập vô đường tiêu hoá.
- LD50 qua đường da (Dermal LD50): thuốc xâm nhập qua da do tiếp xúc.
- LD50 qua đường thở (Inhalation LD50); thuốc xâm nhập đường hô hấp.
Trong 3 loại này, LD50 qua hô hấp thường có trị số thấp nhất bởi vì thuốc xâm nhập qua hệ hô hấp sẽ được nhanh chóng chuyển vào máu, đưa đi khắp cơ thể và gây độc cấp kỳ. Kế đến là sự xâm nhập của chất độc qua đường tiếp xúc, nhất là đối với chất độc dễ hoà tan trong mô mỡ, hoặc là khi thuốc rơi vào các vị trí như cánh mũi, mắt, cổâ hoặc vết thương.
Các thuốc có nguồn gốc khác nhau thì tính độc và khả năng gây độc khác nhau:
* Các thuốc gốc lân có độ độc cấp tính cao nhưng ít hoặc không tích luõy.
* Các thuốc gốc Clo có độ độc cấp tính không lớn nhưng tích lũy trong mỡ.
* Các thuốc vô cơ như Cu và S có độ độc kéo dài.
* Các thuốc gốc thảo mộc có độ độc cấp tính cao nhưng phân giải nhanh.
Thuốc gốc lân thường kiềm hãm enzyme cholinesterase trong khi thuốc gốc Clo tác động lên hệ thần kinh. Có khi thuốc làm liệt cơ và thần kinh của động vật có xương sống thì lại không có cùng tác dụng ở côn trùng.
Có nhiều loại trắc nghiệm với động và thực vật , tùy theo mục tiêu mà lựa chọn các phương pháp khác nhau, chẳng hạn:
Để xác định NOEL và liều lượng dưới tử vong (sublethal dose) hoặc độ độc mãn tính (chronic), hoặc người ta thường cho động vật hấp thu hàng ngày
liều nhỏ hơn LD50. Trắc nghiệm này cũng dùng để đánh giá sự bất dục, sinh con khuyết tật, ung thư, hoặc các vấn đề sức khỏe khác ở người.
Để xác định độc cấp tính thường sử dụng LD50 và LC50. Vật thí nghiệm được cho hấp thu liều cao và đơn độc để khảo sát hiệu ứng, từ đó giúp dự đoán mối nguy cơ tiếp xúc với thuốc ở liều nhỏ và lâu dài ở người.
1. 6 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của TBVTV
Có nhiều yếu tố làm tăng hoặc giảm khả năng phòng diệt của TBVTV đối với các dịch hại. Các yếu tố ảnh hưởng gồm có: nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng, gió, mưa, yếu tố di truyền, tuổi và thể trạng của sinh vật. Thời gian cần có để mất đi một nửa lượng thuốc ban đầu gọi là bán sinh (half life) của thuốc.
Bán sinh của thuốc tùy thuộc vào đặc điểm của hóa chất và dạng bào chế, vi sinh vật đất, UV, chất lượng nước pha thuốc cũng như các chất lẫn tạp trong thuốc. Trộn các loại thuốc BVTV lại với nhau có thể làm tăng hoặc giảm bán sinh. Loại thuốc tồn tại lâu trong thiên nhiên dưới dạng hoạt động được gọi là thuốc bền vững. Sau đây là các yếu tố chính ảnh hưởng đến độc tính cuûa TBVTV .
1.6.1 Giai đoạn sinh trưởng của dịch hại:
Giai đoạn sinh trưởng của dịch hại có thể ảnh hưởng đến đáp ứng của chúng đối với TBVTV. Chẳng hạn, cây còn nhỏ thường nhạy cảm với thuốc diệt cỏ hơn là cây lớn; cây đa niên đang trổ hoa bị ảnh hưởng của thuốc diệt cỏ nhiều hơn cây bắt đầu trổ hoa hoặc đã trổ hoa xong.Các loại cỏ đa niên khó bị diệt khi chúng đã phát triển đầy đủ hệ thống thân ngầm. Các giai đoạn phát triển khác nhau của côn trùng từ trứng đến sâu non, nhộng, ấu trùng đều có đáp ứng khác nhau với TBVTV do các khác biệt về đặc điểm lý hóa khác biệt của chúng cũng như tính ăn và vị trí các cơ phận của cơ thể.
1.6.2 Sự hấp thu TBVTV:
Phần lớn các TBVTV đều có vị trí tác động đặc thù. Trước khi tác động thuốc phải được dẫn tới các vị trí này. Sự khác biệt về cấu tạo cơ thể, lớp phủ cơ thể, và thói quen của dịch hại có thể ảnh hưởng đến sự xâm nhập của thuốc. Dạng chế phẩm và điều kiện môi trường cũng ảnh hưởng đến sự hấp thu TBVTV. Sinh vật hấp thu TBVTV theo nhiều cách
- Thuốc tiếp xúc (contact): loại thuốc này đi vào cơ thể sinh vật xuyên qua lớp cấu tạo phủ ngoài cơ thể (chẳng hạn như lớp cutin của thực vật, bọn chân đốt, hoặc da của các động vật có xương sống).
- Thuốc vị độc (stomach poisons) : để gây độc thuốc phải được ăn vào, từ đó thuốc thấm qua lớp tế bào lót của miệng hoặc đường ruột của côn trùng - Thuốc xông hơi (fumigant): được sinh vật hấp thu vào qua sự hô hấp hoặc qua các bộ phận thở. hoặc qua da hoặc lớp biểu bì. Có loại TBVTV có cả ba phương thức xâm nhập kể trên.
Phần lớn TBVTV nguyên chất không thích hợp cho việc tiêu diệt dịch hại bởi vì chúng quá đậm đặc hoặc khó trộn lẫn với nước, hoặc không được bền vì vậy những nhà bào chế thường thêm vào các chất khác để cải thiện khả năng tồn trữ, thao tác vận chuyển và sử dụng an toàn hơn. Sản phẩm cuối cùng gọi là chế phẩm TBVTV (pesticide formulation). Chế phẩm TBVTV bao gồm: 1) chất hoạt động; 2) chất mang như các loại dung môi hoặc khoáng sét; 3) các chất tác động bề mặt bao gồm chất dính và chất trải; 4) các chất khác như chất ổn định, chất nhuộm và các hóa chất để cải thiện hoặc tăng cường tác động của TBVTV . Ở xứ lạnh, trong chế phẩm TBVTV còn chứa các chất chống đông do nhiệt độ thấp. Sau cùng, các chế phẩm được sử dụng dưới dạng hòa loãng với nước hoặc dầu. Có một số thuốc trừ dịch hại được chế tạo đặc biệt để sử dụng trong nhà.
II. TIEÂU CHUAÅN CUÛA THUOÁC BVTV DUỉNG TRONG NOÂNG NGHIEÄP:
Các thuốc BVTV cần phải có các đặc tính sau:
* Có tính độc đối với dịch hại nhưng an toàn đối với cây trồng (ít nhất là nồng độ thường dùng) và ít chịu ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh (nhiệt, ẩm, ánh sáng ...)
* Tính độc phải đa năng song phải có tính chọn lọc.
* Bảo quản, vận chuyển và sử dụng dễ dàng.
* An toàn đối với môi trường.
* Dễ kết hợp giữa thuốc với nhau hoặc với phân bón.
* Màu sắc dễ phân biệt để dễ kiểm tra và bảo đảm an toàn khi sử dụng.
* Giá thành người tiêu dùng chấp nhận được.
III. PHÂN LOẠI THUỐC TRỪ DỊCH HẠI
Tất cả các hoá chất dùng trong công tác BVTV đều được mang tên chung là TBVTV hay thuốc trừ dịch hại (pesticide). Việc phân loại thuốc trừ dịch hại có thể thực hiện theo nhiều cách:
1.1 Phân loại theo đối tượng:
Dieọt coõn truứng: Insecticide Dieọt vi khuaồn: Bactericide Dieọt naỏm: Fungicide
Dieọt tuyeỏn truứng : Nematicide Diệt cỏ: Herbicide, Weed killer Dieọt nheọn: Acaricide
Dieọt Aphid : Aphicide Dieọt oỏc seõn: Molluscicide Diệt chuột: Raticide
2.2 Phân loại theo con đường xâm nhập:
Vị độc(vđ): Dipterex (tx) DDT (tx) 666(tx xh) Wofatox (tx) ...
Tieáp xuùc (tx): Mipcin, Bassa, Dimethoate (ld) Lửu daón (ld): Furadan, Aliette
Xông hơi (xh): Methyl Bromide (CH3Br), Chloropicrin (CC13NÒ2)
Aluminium Phosphide (Al..P)
2.3 Phân loại theo nguồn gốc:
Thuoác voâ cô: S, Cu ...
Thuốc thảo mộc: Derris, Nicotine Thuốc tổng hợp:
* Nhóm Clo: DDT, 666
* Nhóm Lân: Wofatox Bi-58
* Nhóm Carbamate: Mipcin, Bassa, Sevin
* Nhóm Pyrethroid : Decis, Sherpa, Sumicidine
* Nhóm Insect Growth Regulator (IGR): Nomolt, Applaud . . .
Ngoài ra trong hệ thống của Mỹ, các chất đều hòa sinh trưởng, chất dẫn dụ và xua đuổi côn trùng cũng được liệt vào nhóm thuốc Bảo vệ Thực vật. Có một số thuốc BVTV tiêu diệt được nhiều đối tượng gây hại nên có thể được xếp vào nhiều nhóm khác nhau. Ví dụ 2,4-D dùng ở liều thấp là chất kích thích sinh