NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ VÀ PHÂN GIẢI
THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT PHỤC VỤ XỬ LÝ Ô NHIỄM
NGUỒN NƯỚC MẶT
guyễn Hồng Sơn
1
, Hoàng Long
1
,
Lê Văn hạ
1
, Trần Quốc Việt
1
,
Đinh Thị gọc
2
SUMMARY
Research on pesticide adsorption and decomposition for polluted surface water
treatment
Pesticide residue in surface water is considering as an important pollutant
contaminating crop product and threatening living environment of farmer at rural areas.
In Vietnamese agriculture production, pesticide may be run off into surface water by the
leaching from field application and non appropriate treated water in pesticide processing
and packing bases. Up to date, there are numerous promising techniques for pesticide
pollution treatment such as physical, chemical and biological. However the adsorption and
decomposition of floating plant is considerable one as the most effective, cheapest, feasible
and environmentally sound for waste water in many countries. Whereas there has not been
systematic research on application of native plants for pesticide polluted water treatment
in Vietnam. This paper introduced findings of primary studies on exploring adsorption and
decomposition potentiality of such floating plant as Eichhornia crassipes Solms; Enhydra
fluctuant and Phragmites autralis for treating surface water polluted with pesticide. It is
nghiệp của các loài thực vật không hoàn
toàn giống nhau. Một số công trình nghiên
cứu trên thế giới cũng khẳng định, nhiều
loài thuốc BVTV có thể xâm nhập vào cơ
thể thực vật qua lá, thân, rễ và được lưu
giữ, phân giải hoặc chuyển hoá trong cơ thể
thực vật thành các dạng không độc. Trong
khi đó ở nước ta hầu như chưa có nghiên
cứu nào đi sâu nghiên cứu về khả năng hấp
thụ thuốc BVTV của các loài thực vật thuỷ
sinh để ứng dụng chúng vào mục đích xử lý
nguồn nước bị ô nhiễm thuốc BVTV. Để
góp phần tạo lập cơ sở khoa học bước đầu
về khả năng ứng dụng thực vật trong xử lý
ô nhiễm thuốc BVTV, chúng tôi đã tiến
hành nghiên cứu đề tài: ghiên cứu khả
năng sử dụng thực vật phân giải thuốc
BVTV phục vụ xử lý ô nhiễm nguồn nước
mặt trong các vùng sản xuất rau an toàn.
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1. Vật liệu nghiên cứu
Cây bèo tây, cây ngổ dại, cây sậy và 2
nhóm thuốc BVTV đang sử dụng chủ yếu ở
Việt Nam là Chlorpyrifos Ethyl (đại diện
cho nhóm Lân hữu cơ); Cypermethrin (đại
diện cho nhóm Pyrethroid).
2. Phương pháp nghiên cứu
- Các thí nghiệm đánh giá khả năng
hấp thụ của thực vật được được tiến hành
đoạn sinh trưởng là cây con và cây trưởng
thành.
+ Ở giai đoạn cây con, khi nồng độ
thuốc cao (500 ppm), sau xử lý thuốc 3
ngày cây bị úa vàng và sau xử lý 7 ngày cây
1
Viện Môi trường nông nghiệp;
2
Văn phòng Tỉnh ủy Hà Nam.
bị chết. Cấp hại lúc này có thể lên cao tới
cấp 9. Ở các nồng độ thấp hơn (100 ppm và
200 ppm), cây có bị ảnh hưởng nhưng ở
mức độ nhẹ (cấp 3-4), sau đó khôi phục và
sinh trưởng, phát triển bình thường ở 10
ngày sau xử lý.
+ Ở giai đoạn cây trưởng thành: Ngay
sau thả 1-3 ngày, cây ngổ dại trưởng thành
bị biến vàng, héo úa và chết. Khi nồng độ
thuốc giảm xuống 200 ppm và 100 ppm,
cây xuất hiện một số đốm vàng nhưng sau
đó sinh trưởng bình thường.
Như vậy ở hai giai đoạn cây con và
trưởng thành, cây ngổ dại có thể chịu đựng
được ở nồng độ Chlopyriphos Ethyl từ 100
ppm - 200 ppm. Khi nồng độ tăng đến 500
ppm, cây bị biến vàng và chết.
- Đối với thuốc Cypermethrin:
Cypermethrin gây hiện tượng héo úa và
chết cho cả cây ngổ non và trưởng thành ở
nồng độ 500 ppm, cấp hại có thể lên tới cấp
cây, mức dư lượng cao hơn rễ và lá. Ở giai
đoạn đầu, dư lượng trong rễ cao hơn lá
nhưng giai đoạn sau xử lý 7 ngày, dư lượng
trong lá lại cao hơn rễ.
Đối với hai loại thuốc, thời điểm cây
hút thuốc mạnh nhất vào 3 ngày sau xử lý,
sau đó cây tiếp tục hút thuốc và gia tăng
mức dư lượng ở 7 ngày sau xử lý nhưng
mức độ hấp thụ thấp hơn so với thời điểm 3
ngày. Đến thời điểm 10 ngày sau xử lý,
mức dư lượng giảm xuống. Nguyên nhân có
thể do trong cơ thể thực vật cũng như trong
môi trường nước, một lượng thuốc đã bị
phân giải, do đó mức dư lượng giảm dần.
Đặc biệt trong rễ cây, dư lượng thuốc sau
phun 10 ngày còn lại thấp hơn dư lượng sau
phun 3 ngày. Ngoài việc thuốc bị phân giải,
có thể một lượng nhỏ thuốc đã được vận
chuyển lên các bộ phận phía trên của cây
(bảng 1 và 2).
Kết quả bảng 1 và 2 cho thấy, trong
cùng thời điểm và bộ phận thí nghiệm, mức
dư lượng thuốc cũng tăng theo nồng độ xử
lý nhưng khi nồng độ thuốc tăng trên 500
ppm, mức độ gia tăng dư lượng trong các
bộ phận của cây thấp hơn so với mức độ gia
tăng trong khoảng nồng độ từ 100 ppm đến
500 ppm. Trong cây ngổ non, mức dư
lượng Cypermethrin cao hơn so với dư
lượng Chlopyrifos Ethyl… Mặc dù vậy, kết
100 21,7 15,4 27,5 1,1 14,7
200 56,3 18,7 51,7 14,3 28,2
500 119,4 24,2 58,3 18,7 33,7
Sau xử lý 7 ngày
100 0,9 2,2 36,3 26,4 21,6
200 1,1 25,3 59,4 34,1 39,6
500 78,2 29,7 78,1 36,3 48,0
Sau xử lý 10 ngày
100 0,7 13,2 30,8 17,6 20,5
200 0,9 19,8 48,4 19,8 29,3
500 25,6 25,3 67,1 22,0 38,1
Ghi chú: Ch gii phát hin ca máy là 0,002 mg/kg; Dư lưng ti a cho phép ca Chlopyrifos Ethyl trong
nưc tưới loại B theo TCVN - 1996 là 1,0 ppm; Cypermethrin là 2,0 ppm.
Bảng 2. Dư lượng thuốc Cypermethrin trong nước và các bộ phận khác nhau
của cây ngổ non
Thời gian theo dõi
Nồng độ thuốc
thí nghiệm (ppm)
Dư lượng
thuốc (ppm)
trong nước
Dư lượng thuốc (mg/kg) ở các bộ phận
Rễ Thân Lá TB
Sau xử lý 3 ngày
100 13,4 18,7 34,1 12,1 21,6
200 17,5 23,1 60,5 17,6 33,7
500 112,5 29,7 72,6 22,0 41,4
Sau xử lý 7 ngày
100 1,5 25,3 45,1 30,8 33,7
thành thp hơn ng non và mc dư lưng
thuc Chlopyrifos Ethyl trong cây thp hơn
Cypermethrin nhưng khi b ô nhim
nng 100 và 200 ppm, cây ng trưng
thành cũng có th x lý trit
Chlopyrifos Ethyl t tiêu chuNn nưc
thi loi B, trong khi i vi hot cht
Cypermethrin ch có công thc x lý
nng 100 ppm t ch tiêu cht lưng
nưc loi B theo TCVVN .
2. Phản ứng và khả năng hấp thụ, phân
giải thuốc BVTV của cây bèo tây
2.1. Ảnh hưởng của các thuốc BVTV đến
sinh trưởng, phát triển của cây bèo tây
Tương t như i vi cây ng di, c
2 loi thuc Chlopiryfos Ethyl và
Cypermethrin u nh hưng ti sinh
trưng và phát trin ca cây bèo tây. Tuy
nhiên kh năng chu ng ca bèo tây
giai on trưng thành thp hơn ng di,
do ó mc nh hưng cao hơn. N gay
nng 200 ppm, cây trưng thành ã
b hi cp 3 và cp 4 i vi
Chlopyrifos Ethyl; cp 3 - cp 5 i vi
Cypermethrin. nng 100 ppm, c
cây non và trưng thành u không b
nh hưng.
2.2. Khả năng hấp thụ, phân giải thuốc
BVTV của cây bèo tây ở các giai đoạn
sinh trưởng khác nhau
nồng độ ô nhiễm là 100 và 200 ppm, dư
lượng cả hai loại thuốc thí nghiệm trong
nước đều đạt tiêu chuNn nưc thi loi B.
Còn nng thí nghim 500 ppm, dư
lưng ca c hai loi thuc trong nưc u
vưt mc cho phép.
Bảng 3. Dư lượng thuốc Chlorpyrifos Ethyl trong nước và trong các bộ phận khác nhau
của cây bèo tây non
Thời gian theo dõi
Nồng độ thuốc
thí nghiệm (ppm)
Dư lượng
thuốc (ppm)
trong nước
Dư lượng thuốc (mg/kg) ở các bộ phận
Rễ Thân Lá TB
Sau xử lý 3 ngày
100 17,6 17,6 31,9 12,1 20,5
200 26,5 19,8 57,2 15,4 30,8
500 57,3 27,5 64,9 19,8 37,4
Sau xử lý 7 ngày
100 1,5 25,3 41,8 30,8 32,6
200 2,3 26,4 68,2 38,5 44,4
500 4,3 34,1 89,1 39,6 54,3
Sau xử lý 10 ngày
100 0,6 14,3 33,0 19,8 22,4
200 0,9 22,0 53,9 23,1 33,0
500 4,7 27,5 73,7 25,3 42,2
Bảng 4. Dư lượng thuốc Cypermethrin trong nước và trong các bộ phận khác nhau
tây non, trong ó dư lưng thuc
Cypermethrin cao hơn so vi Chlopyrifos
Ethyl. Trong cùng thi im và b phn thí
nghim, mc dư lưng thuc tăng theo
nng x lý nhưng khi nng thuc
tăng trên 500 ppm thì mc gia tăng dư
lưng trong các b phn ca cây gim i so
vi mc gia tăng nng t 100 ppm
n 500 ppm.
Tuy dư lưng c hai loi thuc trong
cây bèo tây trưng thành thp hơn cây non
nhưng dư lưng trong nưc khi mc ô
nhim là 100 và 200 ppm u thp hơn mc
cho phép i vi nưc thi loi B. Nhưng
khi nồng độ ô nhiễm trên 500 ppm thì dư
lượng cả hai thuốc trong nước sau hấp thụ
đều cao hơn rõ rệt so với mức tối đa cho
phép.
3. Phản ứng và khả năng hấp thụ, phân
giải thuốc BVTV của cây sậy
3.1. Ảnh hưởng của các thuốc BVTV đến
sinh trưởng, phát triển của cây sậy
Kt qu thí nghim cho thy, khác vi
cây ng di và bèo tây, c 2 loi thuc
Chlopiryfos Ethyl và Cypermethrin u rt
ít hoc hu như không nh hưng ti sinh
trưng và phát trin ca cây sy c giai
on cây con và trưng thành. giai on
cây con, ban u xut hin mt s vt m
nng 500 ppm ca c 2 hot cht
thải loại B nhưng thấp hơn rõ rệt so với dư
lượng sau hấp thụ, phân giải của ngổ dại và
bèo tây.
Bảng 5. Dư lượng thuốc Chlorpyrifos Ethyl trong nước và trong các bộ phận khác nhau
của cây sậy non
Thời gian theo dõi
Nồng độ thuốc
thí nghiệm (ppm)
Dư lượng
thuốc (ppm)
trong nước
Dư lượng thuốc (mg/kg) ở các bộ phận
Rễ Thân Lá Tổng
Sau xử lý 3 ngày
100 18,3 17,6 31,9 12,1 20,5
200 37,7 19,8 57,2 15,4 30,8
500 72,6 27,5 64,9 19,8 37,4
Sau xử lý 7 ngày
100 1,4 25,3 41,8 30,8 32,6
200 1,6 26,4 68,2 38,5 44,4
500 35,4 34,1 89,1 39,6 54,3
Sau xử lý 10 ngày
100 0,5 14,3 33 19,8 22,4
200 0,9 22,0 53,9 23,1 33,0
500 5,8 27,5 73,7 25,3 42,2
Bảng 6. Dư lượng thuốc Cypermethrin trong nước và trong các bộ phận khác nhau của
cây sậy non
Thời gian theo dõi
Nồng độ thuốc
sy trưng thành cũng có kh năng hp th, phân gii thuc làm gim dư lưng c hai
loi thuc trong nưc xung dưi mc cho phép i vi nưc thi loi B.
IV. KẾT LUẬN VÀ Đ N GHN
1. Kết luận
1. Tuy mc phn ng và hp th có khác nhau ph thuc vào bn cht ca tng
loài thc vt, giai on sinh trưng và nhóm thuc thí nghim nhưng các giai on sinh
trưng khác nhau, c ba loài thc vt thí nghim là ng di, bèo tây và sy u có kh
năng hp th c hai loi thuc BVTV thí nghim là Chlopyrifos Ethyl và Cypermethrin,
do ó có th ng dng chúng trong x lý ngun nưc b ô nhim thuc BVTV.
2. nng x lý nh hơn 200 ppm, c ng di, bèo tây và sy u ít hoc không
b nh hưng bi c hai nhóm thuc thí nghim, tuy nhiên khi nng tăng lên 500
ppm, c hai loài ng di và bèo tây u b nh hưng nghiêm trng, trong khi ó cây
sy non và trưng thành u không b nh hưng. Khi b nh hưng bi thuc, cây bin
vàng, sinh trưng kém và cht dn. Tr tác ng ca Chlopyrifos Ethyl i vi cây ng,
giai on cây trưng thành, kh năng chng chu ca c hai loài bèo tây và ng di
u thp hơn hơn giai on cây non.
3. Mc dù các nng x lý cao 500 ppm, c hai loi thuc Chlopyrifos Ethyl và
Cypermethrin u gây nh hưng nghiêm trng n cây ng di và bèo tây nhưng qua kt
qu phân tích dư lưng cho thy cây vn tip tc hút thuc cho n 7 ngày sau x lý.
Trong khi ó do không b nh hưng nên cây sy có th tip tc hút thuc n 10 ngày
sau x lý. Thi im cây hút thuc mnh nht ca c 3 loài thc vt vào 3 ngày sau phun,
sau ó gia tăng mc dư lưng 7 ngày sau x lý và n thi im 10 ngày sau phun,
mc dư lưng gim xung.
4. Kh năng hút thuc ca c ng di, sy và bèo tây u có s bin ng gia các b
phn. Trong thân cây, mc dư lưng cao hơn r và lá. giai on u, dư lưng trong r
cao hơn lá nhưng sau ó dư lưng thuc trong lá tăng dn và cao hơn r vào 7 ngày sau
x lý i vi cây non và 10 ngày sau x lý i vi cây trưng thành.
5. Trong cùng thi im và b phn thí nghim, kh năng hp th thuc cũng có s bin
ng tùy thuc vào loi thuc và nng thí nghim. i vi c 3 loi thc vt, kh năng hp
th Cypermethrin cao hơn Chlopyrifos Ethyl. Khi nng thuc tăng lên, kh năng hp th
5 Benestad C, 1989 Incineration of Hazardrous Waste in Cement Kilns, Waste
Management and Research, 7, 351
6 Costner P., 1998. Technical Criterial for The Destruction of Stcokpiled Persistent
Organic Pollutants, Third Meeting of the Intersessional Group Intergovernmental
Forum on Chemical Safety, Yokohama , Japan.
7 Thomason T., et al., 1990. The MODAR supercritical oxidation process. Innovative
hazardous Waste Treatment Technology Series. Vol. 1, Thermal Processes, Technomic
Publishing Inc.
gười phản biện: TS. guyễn Văn Vấn