TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
TIỂU LUẬN
CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DƯ
LƯỢNG HỢP CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT
NHÓM CARBAMATE
1
MỤC LỤC

2
CHƯƠNG 1: CÁC HỢP CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT
NHÓM CARBAMATE
1.1. Giới thiệu về hợp chất bảo vệ thực vật
1.1.1. Định nghĩa
Hợp 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,
chống lại sự phá hoại của những sinh vật gây hại đến tài nguyên thực vật. Những
sinh vật gây hại chính gồm sâu hại, bệnh hại, cỏ dại, chuột và các tác nhân khác.
1.1.2. Phân loại
Các loại hợp chất bảo vệ thực vật gồm nhiều loại, chủ yếu gồm 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 huỷ dài (ví dụ như DDT có thời gian bán phân huỷ là
20 năm, chúng ít bị đào thải và tích luỹ vào cơ thể sinh vật qua chuỗi thức
ăn). Đại diện của 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 huỷ ngắn hơn so
với nhóm Clo hữu cơ và được sử dụng rộng rãi hơn. Nhóm này tác động
vào thần kinh của côn trùng bằng cách ngăn cản sự tạo thành men

Hóa chất bảo vệ thực vật có thể thâm nhập vào cơ thể con người và động vật
qua nhiều con đường khác nhau, thông thường qua 3 đường chính: hô hấp, tiêu hoá
và tiếp xúc trực tiếp. Khi tiếp xúc với hóa chất bảo vệ thực vật, con người có thể bị
nhiễm độc cấp tính hoặc mãn tính, tùy thuộc vào phạm vi ảnh hưởng của thuốc.
4
Nhiễm độc cấp tính: Là nhiễm độc tức thời khi một lượng đủ lớn hoá chất bảo
vệ thực vật thâm nhập vào cơ thể. Những triệu chứng nhiễm độc tăng tỉ lệ với việc
tiếp xúc và trong một số trường hợp nặng có thể dẫn tới tử vong. Biểu hiện bệnh lý
của nhiễm độc cấp tính: mệt mỏi, ngứa da, đau đầu, lợm giọng, buồn nôn, hoa mắt
chóng mặt, khô họng, mất ngủ, tăng tiết nước bọt, yếu cơ, chảy nước mắt, sảy thai,
nếu nặng có thể gây tử vong.
Nhiễm độc mãn tính: Là nhiễm độc gây ra do tích luỹ dần dần trong cơ thể.
Thông thường, không có triệu chứng nào xuất hiện ngay trong mỗi lần nhiễm. Sau
một thời gian dài, một lượng chất độc lớn tích tụ trong cơ thể sẽ gây ra các triệu
chứng lâm sàng. Biểu hiện bệnh lý của nhiễm độc mãn tính: kích thích các tế bào
ung thư phát triển, gây đẻ quái thai, dị dạng, suy giảm trí nhớ và khả năng tập trung,
suy nhược nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, gây tổn hại cho gan, thận và
não.
1.1.4. Tình hình tồn dư hợp chất bảo vệ thực vật trong nông sản
Theo báo cáo hàng năm của tổ chức bảo vệ mùa màng châu Âu từ 2001-
2002 vùng nông nghiệp tiêu thụ lượng lớn thuốc trừ sâu là Bắc Mỹ, châu Âu và
châu Á với tỉ lệ tương ứng là 31.9%, 23,8% và 22.6%.
Hàm lượng thuốc bảo vệ thực vật sử dụng phụ thuộc vào: điều kiện khí hậu;
sự bùng nổ sâu bệnh gây hại; chính sách, quy định của từng quốc gia…Trong số đó
thì thuốc diệt cỏ là nhóm thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng rộng rải nhất, kế đến
là thuốc diệt côn trùng và diệt nấm mốc.
Cũng theo cảnh báo của tổ chức PAN (Pesticide Action Network): một số loại
thuốc trừ sâu có thành phần bị cấm ở châu Âu, châu Mỹ đang được sử dụng rộng rãi
tại nhiều quốc gia ở châu Á, trong đó có Việt Nam “ở mức độ không thể chấp nhận
được”.

1
: là nhóm methyl thường sử dụng làm thuốc diệt côn trùng.
R
1
: là nhóm aryl thường sử dụng làm thuốc diệt cỏ.
R
1
: nhóm benzimidazole thường sử dụng làm thuốc diệt nấm mốc.
Hiện nay có khoảng 50 loại thuốc trừ sâu thuộc họ carbamate. Một số chất
điển hình là: benfuracarb, thiobencarb, diethofencarb…Họ carbamate được sử
dụng rộng rải như những hóa chất diệt cỏ, diệt côn trùng và diệt nấm.
1.2.2. Độc tính và cơ chế tác dụng
Carbamate là những chất ít bền vững trong môi trường tự nhiên nhưng có độc
tính rất cao đối với con người và động vật.
Các thuốc carbamat thường không có tính độc vạn năng như thuốc lân hữu cơ.
Nhiều hợp chất trong nhóm tuy có hiệu lực cao với sâu hại nhưng không có tác
dụng trừ nhện hoặc chỉ có tác dụng trừ một số thuộc nhóm này mà không trừ được
nhóm sâu khác. Một số thuốc trong nhóm còn có cả tác dụng trừ tuyến trùng.
6
Về cơ chế tác động của thuốc trừ sâu carbamat tương tự như các thuốc trừ sâu
lân hữu cơ. Các thuốc carbamat kìm hãm men cholinesteraza bằng cách cacbaryl
hóa các vị trí hoạt động của toàn men. Quá trình cacbaryl hóa cũng là quá trình
thuận nghịch. Nhưng sự liên kết giữa các thuốc carbamat với cholinesteraza thường
không bền, nên có trường hợp sâu hại phục hồi được. Các thuốc lân hữu cơ chỉ kết
hợp với các gốc hoạt động của men, nên các thuốc lân hữu cơ có độ thủy phân càng
mạnh, càng dễ gây độc cho côn trùng ; ngược lại các thuốc carbamat chỉ ức chế
được men cholinesteraza khi toàn bộ phân tử của chúng gắn được lên bề mặt của
men. Các chất carbamat càng bền, càng ức chế men cholinesteraza mạnh. Cả lân
hữu cơ và carbamat đều kìm hãm vị trí men tác động, dẫn đến hệ thần kinh không
kiểm soát được, làm mất khả năng phối hợp giữa các cơ quan, giải phóng quá mức

vong.
Theo WHO, mức hấp thụ hàng ngày cho phép (ADI) của carbofuran là
0,01mg/kg trọng lượng cơ thể. Liều gây chết trung bình đối với chuột qua miệng là
LD
50
= 5mg/kg.
1.2.2.2. Carbaryl
Carbaryl có tên là 1-naphthyl methylcarbamate, tên thương mại là Sevin, là
một loại thuốc trừ sâu nhóm carbamat. Carbayl là tinh thể màu trắng, tan kém trong
nước nhưng tan nhiều trong dung môi phân cực như đimethyl sulfoxide và đimethyl
formaldehyde.
Công thức phân tử C
12
H
11
NO
2
.
M = 201,2g/mol.
t
s
= 145°C.
d = 1,232g/cm
3
.
Carbaryl là một chất ức chế men cholinesteraza và có độc với con người. Nó
được xếp vào loại chất gây ung thư đối với con người. Carbaryl là một chất rắn, có
màu trắng hoặc xám tùy thuộc vào độ tinh khiết của nó, tinh thể không mùi.
Carbaryl là một thuốc trừ sâu có độc tính trung bình. Khi tiếp xúc với carbaryl có
thể gây ra ngộ độc cấp và mãn tính với các triệu chứng như: buồn nôn, chuột rút dạ

ung thư và ngộ độc cấp tính. Liều gây chết trung bình qua miệng đối với chuột là
410mg/kg.
1.2.2.4. Propoxur
Propoxur có tên theo IUPAC là 2-isopropoxyphenyl methylcarbamate, là một
dẫn xuất của carbamat và được sử dụng làm thuốc trừ sâu.
Công thức phân tử: C
11
H
15
NO
3
M = 209,2g/mol
t
s
= 91°C
Propoxur có độc tính cao đối với ruồi, muỗi, gián và bọ chét. Nó là chất có
độc tính cao với con người, nó có thể xâm nhập vào cơ thể qua hô hấp, qua đường
miệng và qua da. Triệu chứng ngộ độc propoxur: buồn nôn, đau bụng, ra mồ hôi,
tăng huyết áp, mắt mờ, mệt mỏi, khó thở. Propoxur nhiễm độc mãn tính đối với con
người gây ung thư, ảnh hưởng đến cơ quan sinh sản và hệ thần kinh trung ương.
Đối với chuột, liều gây chết trung bình qua miệng là 90 – 128mg/kg, qua da là
800 – 1000mg/kg. Theo WHO, mức hấp thụ hàng ngày tối đa cho phép ADI của
propoxur là 0,02mg/kg trọng lượng cơ thể
1.2.3. Mức dư lượng tối đa cho phép sử dụng thuốc trừ sâu carbamat
9
Dư lượng là phần còn lại của hoạt chất, các sản phẩm chuyển hóa và các thành
phần khác có trong thuốc, tồn tại trên cây trồng, nông sản, đất, nước sau một thời
gian dưới tác động của hệ sống và điều kiện ngoại cảnh.
Dư lượng của thuốc được tính bằng mg thuốc có trong 1kg nông sản, đất hay
nước.

Dịch chiết được đem cô đến gần cạn và đem đo. Phương pháp này đã được đánh giá
10
ở 5 phòng thí nghiệm với 4 phòng sử dụng detector ECD và 1 phòng sử dụng
detector MS. Giới hạn phát hiện của phương pháp thấp, khoảng 5µg/kg đối với
detector ECD và 0,5µg/kg đối với detector MS.
 Xác định thuốc trừ sâu carbamat và nhóm nito hữu cơ trong thực phẩm
bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ.
Phương pháp đã xác định đồng thời 29 loại thuốc trừ sâu trong một số thực
phẩm như táo, khoai tây, gạo, chuối… Mẫu được chiết bằng aceton và được làm
sạch bằng 3 loại cột chiết pha rắn khác nhau: cột diatomaceous, cột diatomit kết hợp
với cột C18, cột florisil. Hiệu suất chiết các mẫu thực phẩm bằng 3 loại cột đều trên
80%. Sau đó, mẫu được xác định bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ. Chương
trình chạy khối phổ được chia làm 7 cửa sổ thời gian lưu và mỗi cửa sổ có từ 10 –
15 mảnh ion con. Giới hạn phát hiện của phương pháp thấp từ 0,01 – 0,1µg/ml.
 Xác định đa dư lượng thuốc trừ sâu trong nước táo bằng phương pháp
sắc ký khí khối phổ.
Mẫu nước táo được chiết bằng phương pháp khuếch tán trên nền pha rắn
diatomaceous (tảo cát) và rửa giải bằng dung môi hexan:diclometan = 1:1 tốc độ
5ml/phút. Phương pháp có độ thu hồi 70 – 110% và hệ số biến thiên từ 1,62 –
18,3% với khoảng nồng độ 0,01 – 0,2mg/kg.
Phương pháp sắc ký khí đã được ứng dụng rộng rãi để xác định các hóa chất
bảo vệ thực vật như các chất clo hữu cơ, lân hữu cơ, pyrethroid và carbamat. Tuy
nhiên phương pháp chỉ phân tích được những chất dễ bay hơi, còn các chất khó bay
hơi thì phải tạo dẫn xuất nên tốn thời gian và hóa chất. Hơn nữa, để phân tích được
đồng thời các chất thì cần thời gian phân tích dài. Do vậy, phương pháp ít được ứng
dụng để phân tích carbamat.
2.2. Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ
Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ là một kĩ thuật mới được phát triển trong
những năm gần đây. Về cơ bản, nó là phương pháp sắc ký lỏng sử dụng bộ phận
phát hiện là detector khối phổ. Phương pháp này tuy mới ra đời nhưng nó được ứng

2
, CN và phenyl.
Hiệu suất chiết tốt nhất trên nền pha rắn C
8
đạt từ 64 – 106% với RSD 5 – 15%.
Giới hạn phát hiện của phương pháp từ 0,001 – 0,01mg/kg, thấp hơn giới hạn cho
phép của châu Âu từ 10 – 100 lần. Phương pháp được ứng dụng để xác định
carbamat trong các mẫu rau quả tại các chợ ở Valencian.
12
2.3. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao
Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao là một phương pháp thông dụng để
xác định các hợp chất hữu cơ. Phương pháp này đã được ứng dụng để xác định
đồng thời các chất carbamat. Tuy nhiên, phương pháp có độ nhạy kém khi sử dụng
detector UV, còn khi sử dụng detector huỳnh quang, phương pháp có độ nhạy tốt
hơn nhưng chỉ có thể nhận biết chất phân tích thông qua thời gian lưu. Đối với
những nền mẫu phức tạp, các chất phân tích rất dễ bị ảnh hưởng bởi nền mẫu, nếu
chỉ dựa vào thời gian lưu sẽ rất khó để có thể khẳng định chất cần phân tích.
Tác giả Elvira Grou và cộng sự đã xác định thuốc bảo vệ thực vật carbamat
trong đất và nước bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng detector
UV ở bước sóng 254nm. Các mẫu nước được chiết lỏng lỏng với diclometan, các
mẫu đất được làm sạch bằng cột florisil. Dịch chiết được đem cô quay đến cạn, hòa
cặn bằng 1ml metanol và đem đo. Giới hạn phát hiện của phương pháp đối với mẫu
nước từ 0,005 – 0,01µg/g, đối với mẫu đất từ 0,05 – 0,1µg/g.
Tác giả Feng Tang và cộng sự đã xác định dư lượng thuốc trừ sâu nhóm
carbamat trong sau bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng hiệu năng cao HPTLC tại 2
bước sóng λ = 243nm và λ = 207nm. Phương pháp có hiệu suất thu hồi từ 70,13 –
103,7% tại nồng độ 1 – 5mg/kg.
Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng detetor huỳnh quang xác định
đồng thời các chất carbamat như aldicarb, propoxur, carbofuran, carbaryl và
methiocarb trong mật. Mẫu được chiết bằng methanol và cho qua cột florisil để làm

M và
của carbofuran từ 5.10
-7
– 5.10
-5
M với độ lệch chuẩn tương đối tương ứng là 1,62 và
1,86%.
2.4.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử
Các tác giả Urmila Tamrakar, Vinay K. Gupta và Ajai K. Pillai đã xác định
đồng thời 3 loại thuốc trừ sâu nhóm carbamat bằng phương pháp quang phổ hấp thụ
phân tử. Phương pháp dựa trên sự tạo mầu của carbamat với thuốc thử p-
aminoacetanlide. Khoảng nồng độ tuân theo định luật Lambert - Beer của carbaryl,
propoxur và carbosulfan tương ứng là 0,04 – 0,36µg/ml, 0,032 – 0,32µg/ml và 0,08
– 0,64µg/ml. Phương pháp đã được áp dụng để phân tích thuốc trừ sâu nhóm
carbamat trên các mẫu rau, đất, thức ăn, nước … với hiệu suất thu hồi khoảng 95%.
Tác giả L.Alvarez-Rodriguez đã xác định thuốc trừ sâu carbamat như
carbaryl, bendiocarb, carbofuran, methiocarb, promecarb và propoxur bằng phương
pháp quang phổ hấp thụ phân tử tại bước sóng 510nm. Các thuốc trừ sâu được thủy
phân trong môi trường kiềm nhẹ tạo thành 1-naphtol hoặc phenolate, sau đó nó sẽ
14
tạo mầu với diazo trimethylanilin có chứa mixen natri dodecyl sunfat. Giới hạn phát
hiện của phương pháp trong khoảng 0,2 – 2mg/ml.
Phương pháp xác định carbosulfan bằng phương pháp quang phổ hấp thụ
phân tử đã được các tác giả Y.Koteswara Rao, K. Lokanath Swaroop, P.Chiranjeevi,
B. Rangamannar đề cập. Carbosulfan được thủy phân trong môi trường kiềm tạo
thành hợp chất phenolic và tạo cặp với 2, 4-dimethoxy aniline trong môi trường có
chứa chất oxi hóa K
2
Cr
2

phân tích. Đối với mẫu quả, tiến hành chiết mẫu bằng etylacetat và làm sạch qua
các loại cột chiết pha rắn như nhôm oxit, SAX, C18, silica. Hiệu suất chiết tốt nhất
khi sử dụng cột nhôm oxit. Carbayl chỉ phát huỳnh quang khi có của chất oxi hóa
KMnO
4
trong môi trường kiềm nhẹ. Hệ thống phân tích dòng chảy để xác định
carbaryl gồm 3 kênh chứa 3 dung dịch khác nhau: NaOH, luminol và KMnO
4
. Tại
các điều kiện tối ưu, khoảng tuyến tính carbaryl từ 5 – 100ng/ml và giới hạn phát
hiện là 4,9ng/ml. Đây là một phương pháp đơn giản, nhanh và dễ dàng kết hợp với
phương pháp sắc ký lỏng để xác định đồng thời một số carbamat.
Một phương pháp xác định carbaryl bằng kĩ thuật phân tích dòng chảy sử
dụng detector UV – Vis đã được các tác giả Karim D. Khalaf, A. Morales-Rubio và
M. de la Guardia nghiên cứu. Mẫu được chiết với xylen và bơm vào hệ thống phân
tích dòng chảy. Tại đây, carbaryl sẽ phản ứng với naphtholate và dung dịch p-
aminophenol 50pg/ml trong sự có mặt của dung dịch KIO
4
0,004M để tạo thành hợp
chất mang màu iodophenol. Chất này được xác định bằng detector UV – Vis tại
bước sóng 596nm. Hệ thống phân tích dòng chảy gồm 4 kênh: p-aminophenol, IO
4
-
,
H
2
O và NaOH. Phương pháp có giới hạn phát hiện 26,5ng/ml với tần suất bơm mẫu
110 lần/giờ. Độ thu hồi carbaryl trên các nền mẫu khác nhau khá cao từ 95 – 102%.
Một phương pháp phân tích dòng chảy sử dụng detector huỳnh quang để xác
định carbofuran đã được đề cập. Phương pháp dựa trên phản ứng của carbofuran với

quản khô và phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao. Các mẫu bột mì được chiết
với aceton rồi được làm sạch bằng cách chiết lỏng-lỏng với diclometan. Phương
pháp HPLC sử dụng detector UV tại bước sóng λ = 199nm, cột C18 và pha động là
MeOH : H
2
O = 6 : 4 (theo thể tích). Phương pháp điện di sử dụng mao quản đường
kính 50µm x 48,5cm x 48cm chiều dài hiệu dụng, thế giữa hai đầu là 30kV, dung
dịch đêm CH
3
COONH
4
20mM (pH=9) trong 95% MeOH. Cả hai phương pháp đều
có giới han phát hiện thấp 0,008mg/kg đối với HPLC và 0,024mg/kg đối với điện di
mao quản khô và hiệu suất thu hồi cao trên 85%. Hai phương pháp đã được ứng
dụng để xác định fenoxycarb trong các mẫu lúa mì.
17
Phương pháp sắc ký mao quản điện động học mixen đã xác định đồng thời
aldicarb, carbofuran và một số dạng chuyển hóa của nó trong nước bề mặt. Các mẫu
được được làm sạch qua cột chiết pha rắn có chứa 500mg than hoạt tính. Các chất
được tách bằng hệ thống sắc ký mao quản điện động học mixen sử dụng cột mao
quản có đường kính 75µm, chiều dài hiệu dụng của cột 50cm. Các chất được tách
trong môi trường đệm natri borat/acid clohidric (20mM, pH=8) và sử dụng natri
dodecyl sunfat 140mM làm chất hoạt động bề mặt để tạo ra các mixen. Các điều
kiện chạy máy: điện thế tách 23kV, thời gian bơm mẫu 12s, nhiệt độ cột tách 25°C
và detector UV tại bước sóng 210nm. Phương pháp có giới hạn phát hiện từ 2 –
7,4µg/l, độ thu hồi cao từ 77 – 97% với độ lệch chuẩn tương đối 2 – 7%.
2.4.5. Phương pháp ức chế men
Phương pháp dựa trên phép thử Elman và các cộng sự vào năm 1961. Ứng
dụng hiện tượng ức chế men Acetylcholinesterase của các nhóm thuốc bảo vệ thực
vật nhóm lân hữu cơ và Carbamat.

e/28121a0b.dir/2.PDF
[5]http://www.nsl.hcmus.edu.vn/greenstone/collect/thesiskh/index/assoc/HASH019
e/28121a0b.dir/7.PDF
20