ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Vũ Thị Thu Thủy
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG HÓA CHẤT
BẢO VỆ THỰC VẬT NHÓM CLO HỮU CƠ TRONG MẬT ONG GÓP
PHẦN ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Vũ Thị Thu Thủy
Tôi cũng xin cảm ơn các cử nhân Nguyễn Thị Lan Anh đã cộng tác với tôi
triển khai nghiên cứu trong lĩnh vực chuyên môn môi trường.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình và bạn bè đã
luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và
hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 12 năm 2014
Học viên Vũ Thị Thu Thủy
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
U 1
4
5
7
8
9
10
11
14
15
16
18
18
2.1. Đối tượng nghiên cứu
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu
2.2.2. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và chuẩn bị mẫu
2.2.3. Phương pháp thực nghiệm
Chương 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
34
34
35
39
39
41
42
43
44
44
44
44
46
52
52
53
54
57
3.1. Đường ngoại chuẩn của các thuốc BVTV cơ clo nghiên cứu
3.1.1. Nhận diện chất phân tích trên sắc ký đồ của chất chuẩn 6
7
9
13
30
34
35
38
42
43
47
48
49
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tính chất của DDT và các chất chuyển hóa của nó
Bảng 1.2. Tính chất của BHC và các đồng phân của BHC
Bảng 1.3. Một số tính chất vật lý của các nhóm thuốc BVTV tiêu biểu thuộc họ clo
hữu cơ
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của mật ong
Bảng 2.1. Nồng độ các dung dịch hỗn hợp chất chuẩn
Bảng 3.1. Thời gian lưu của một số thuốc BVTV nhóm clo hữu cơ chuẩn
Bảng 3.2. Mối quan hệ giữa nồng độ chất chuẩn và số đếm diện tích píc
Bảng 3.3. Phương trình đường ngoại chuẩn và hệ số tương quan của 19 loại thuốc
BVTV nhóm clo hữu cơ
Bảng 3.4. Độ thu hồi của các chất khi thực hiện bước chuẩn bị và phân tích mẫu
Bảng 3.5. Giá trị LOD, LOQ của phương pháp phân tích thuốc BVTV nhóm cơ clo
59
59
60
60
61
61
62
62
63
63
64
64
65
65
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sự chuyển hóa của DDT thành DDE và DDD
Hình 2.1. Sơ đồ khối của máy sắc ký khí
Hình 3.1. Sắc đồ của các chất chuẩn sử dụng trong nghiên cứu
Hình 3.2. Sắc đồ phân tích phân đoạn 1 ứng với dịch rửa giải là 5 mL etyl axetat
Hình 3.3.Sắc đồ phân tích phân đoạn 1 ứng với dịch rửa giải là 15 mL etyl axetat.
Hình 3.4.Sắc đồ phân tích phân đoạn 1 ứng với dịch rửa giải là 10 mL etyl axetat.
Hình 3.5. Sắc đồ phân tích phân đoạn 1 rửa giải bằng 10 mL etyl axetat
cho qua cột Al
2
O
3
Hình 3.6. Quy trình chuẩn bị mẫu và phân tích một số thuốc BVTV nhóm clo hữu
cơ trong mật ong
Hình 1P. Đường ngoại chuẩn của α-BHC
Hình 23P. Sắc đồ phân tích mẫu BG1 bằng GC/ECD
Hình 24P. Sắc đồ phân tích mẫu BG2 bằng GC/ECD DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BVTV : Bảo vệ thực vật
sống bằng nghề nông, vì vậy việc nâng cao năng suất, sản lượng cây trồng luôn
được quan tâm hàng đầu. Trên con đường tìm kiếm các biện pháp để tăng năng suất
cây trồng, đảm bảo đời sống của người sản xuất, việc đưa hoá chất bảo vệ thực vật
vào sản xuất nông nghiệp ở nước ta được coi là một thành tựu khoa học to lớn, từ
đó mà năng suất nông sản thu hoạch tăng lên rõ rệt, cuộc sống vật chất của người
nông dân no đủ hơn. Tuy nhiên cũng chính từ những lợi ích đó mà người nông dân
đã lạm dụng hoá chất trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là hóa chất bảo vệ thực
vật một cách quá mức, không chỉ cho các loại cây lương thực mà còn được dùng
cho tất cả các loại cây trồng khác trong đó có cây ăn quả, và hoa màu. Theo số liệu
của Cục Bảo vệ Thực vật, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, ở Việt Nam, số
lượng và chủng loại thuốc bảo vệ thực vật sử dụng ngày càng tăng lên. Nếu như
trước năm 1985 khối lượng thuốc bảo vệ thực vật dùng hàng năm khoảng 6.500 đến
9.000 tấn thành phẩm quy đổi và lượng thuốc sử dụng bình quân khoảng 0,3 kg hoạt
chất/ha thì hiện nay theo Cục BVTV (Bộ NN&PTNT), trung bình mỗi năm cả nước
nhập khẩu khoảng trên 70.000 tấn thuốc bảo vệ thực vật thành phẩm các loại, trong
đó 90% được nhập khẩu từ Trung Quốc. Như trong năm 2012 số lượng và giá trị
nhập khẩu đã tăng lên 103.500 tấn với khoảng 700 triệu USD.
Sự phân hủy chậm của thuốc bảo vệ thực vật đặc biệt là nhóm thuốc bảo vệ
thực vật gốc clo hữu cơ và việc sử dụng không đúng cách thuốc bảo vệ thực vật đã
làm xuất hiện chúng ở trong môi trường và trong các sản phẩm nông nghiệp, dẫn
đến những ảnh hướng xấu đối với sức khỏe con người [19]. Theo thống kê của
ngành y tế, trong năm 2012 cả nước đã xảy ra 168 vụ ngộ độc thực phẩm với 5541
nạn nhân và làm chết 34 người, trong khi đó trong năm 2013 cả nước xảy ra 163 vụ
ngộ độc thực phẩm với hơn 5000 nạn nhân, trong đó 28 người tử vong.
Việc phun trực tiếp hóa chất bảo vệ thực vật lên hoa và sự có mặt của hóa
chất bảo vệ thực vật trong không khí là nguyên nhân chính dẫn đến mật hoa có thể
chứa các loại hóa chất bảo vệ thực vật. Vì vậy, trong quá trình lấy mật hoa, ong mật 2
3
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật
1.1.1 Định nghĩa
Hóa chất bảo vệ thực vật hay còn gọi là thuốc bảo vệ thực vật (BVTV): là
những chế phẩm có nguồn gốc hoá chất, thực vật, động vật, vi sinh vật và các chế
phẩm khác dùng để phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật. Bao gồm: các
chế phẩm dùng để phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật; các chế phẩm
điều hoà sinh trưởng thực vật, chất làm rụng hay khô lá; các chế phẩm có tác dụng
xua đuổi hoặc thu hút các loài sinh vật gây hại tài nguyên thực vật đến để tiêu diệt
[3].
1.1.2. Phân loại
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) 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, Heptachlor, 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 Cholinestaza làm cho thần kinh
hoạt động kém, làm yếu cơ, gây choáng váng và chết. Nhóm này bao gồm một số
hợp chất như parathion, malathion, diclovos, clopyrifos…
- Nhóm carbamat là các dẫn xuất hữu cơ của acid cacbamic, gồm những hoá
chất ít bền vững hơn trong môi trường tự nhiên, song cũng có độc tính cao đối với
tồn lưu lâu dài trong đất, cây trồng, nông sản, thực phẩm và làm cho môi trường bị
ô nhiễm trong một thời gian lâu dài. Khi thuốc BVTV thâm nhập vào cơ thể qua
tiếp xúc hoặc qua chuỗi thức ăn có thể gây ngộ độc hoặc gây ra các bệnh hiểm
nghèo như ung thư, quái thai…. Do những nhược điểm trên, ngày nay nhiều thuốc
BVTV thuộc nhóm cơ clo đã bị cấm hoặc hạn chế sử dụng ở nhiều nước.
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.
1.2.1. Hợp chất nhóm DDT
DDT được điều chế từ phản ứng trùng ngưng giữa chlorobenzene với
trichloroacetaldehyde và sản phẩm DDT công nghiệp thường có 30% đồng phân
o,p- cũng có tính diệt côn trùng nhưng sản phẩm chính là p,p’-DDT. Do vậy, khi đề
cập đến DDT người ta thường quan tâm đến p,p’-DDT. Các thành phần khác trong
DDT kỹ thuật gồm o,p’-DDT; p,p’-DDD; o,p’-DDD; p,p’-DDE và o,p’-DDE [8].
DDT bị khử clo trong điều kiện yếm khí tạo thành DDD (hình 1.1), đây cũng
là một chất diệt côn trùng. DDT bị khử clo và hydro trong điều kiện hiếu khí lại
chuyển thành DDE (hình 1.1) (tính độc DDT > DDE > DDD). Độ bền DDE > 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. Sự chuyển hóa của DDT thành DDE và DDD
Tính chất hóa lý của nhóm thuốc DDT, DDD và DDE được nêu trong bảng
1.1: [8], [21].
5
Bảng 1.1. Tính chất của DDT và các chất chuyển hóa của nó
TT Công thức cấu tạo Tên gọi Thông số cơ bản
1
chlorophenyl)ethane
Hoặc 2,4’-DDT
CTPT: C
14
H
9
Cl
5
M= 354.49 đvC
T
nc
= 74.2
0
C
Tỷ trọng: 0.98 –
0.99 g/cm
3
3
1,1-dichloro-2,2-bis
(p-
chlorophenyl)ethylene
Hoặc 4,4’-DDE
CTPT: C
14
H
8
Cl
4
chlorophenyl)ethane
Hoặc 4,4’-DDD
CTPT: C
14
H
10
Cl
4
M= 320.05 đvC
T
nc
= 109-110
0
C
T
s
= 350
0
C
Tỷ trọng: 1.385
g/cm
36
6
1,1-dicloro-2,2-bis(p-
chlorophenyl)ethane
STT Công thức cấu tạo Tên gọi Thông số cơ bản
1
α-BHC
hoặc α-
benzenhexachloride
CTPT: C
6
H
6
Cl
6
M= 209.83 đvC
T
nc
= 159 – 160
0
C
T
s
= 288
0
C (ở 760mmHg)
Tỷ trọng: 1.87 ở 20
0
C
g/cm
3
C
g/cm
3
3
γ-BHC
hoặc γ-
benzenhexachloride
CTPT: C
6
H
6
Cl
6
M= 209.83 đvC
T
nc
= 112.5
0
C
T
s
= 323.4
0
C (ở
760mmHg)
Tỷ trọng: 1.89 ở 19
0
23,1%) với heptachlor, 0,3%; trans-Nonachlor, 1,1%; cis-Nonachlor, 0,6%; các
đồng phân của chlordane, 0,25%; 3% hợp chất khác, và hexachlorocyclopentadiene,
0,25%.
Dearth và Hites (1991) [13] đã nhận dạng được với 147 hợp chất khác trong
chlordane kỹ thuật và phần trăm tổng cộng của 12 hợp chất phổ biến nhất là: cis-
Chlordane, 15%; trans-Chlordane, 15%; trans-Nonachlor, 9,7%; octachlordane,
89
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
135 hợp chất khác.
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.
Bảng 1.3. Một số tính chất vật lý của các nhóm thuốc BVTV
tiêu biểu thuộc họ clo hữu cơ
STT Tên hợp
chất
Mục đích sử dụng Trạng thái
vật lý ở
điều kiện
1,45
(20
o
C)
4
γ-BHC
Diệt côn trùng Tinh thể 7,00 5,6
(20
o
C)
1.3. Giới thiệu chung về ong mật và sản phẩm mật ong
Ong mật là một loại động vật được yêu chuộng nhất trên thế giới. Trên thế
giới có hơn 80.000 loại côn trùng, chỉ riêng có ong mật mới là loại có thể cung cấp 10
thức ăn cho con người, nên con người luôn luôn đi tìm tòi và nghiên cứu về loại
động vật nhỏ bé này. Chân của ong mật có một bộ bàn chải rất thích hợp cho việc
lấy phấn hoa, chân nó như một bàn chải, như một cái lược, cái bừa, cái làn để đựng
phấn. Số hạt phấn hoa có thể mang trên mình ong tới 5 triệu hạt, vượt xa các loại
côn trùng khác. Ong mật có thị giác và khứu giác đặc biệt, đôi mắt có nhìn rất xa,
có thể phân biệt các màu sắc: trắng, vàng, lam, tím nhạt và nhìn thấy cả tia tử ngoại
mà mắt người không thể nhìn thấy được. Cơ quan khứu giác của ong là một cặp góc
tương xứng di động, không ngừng xoay bốn phía, có thể ngửi thấy mùi hoa với độ
thơm cực ít, nên nó có thể tìm ngay tới mục tiêu, tiết kiệm thời gian đi tìm. Mặt
khác với đôi cánh khỏe, tốc độ bay mỗi giây đạt 400 lần đập cánh, đạt 60km/giờ,
một con ong mỗi lần bay đi có thể thu hút hoa phấn tới mấy trăm bông nên hiệu quả
rất cao. Ngoài ra trong cơ thể ong còn có các túi mật hoa, có thể chứa một trọng
lượng bằng 1/2 trọng lượng cơ thể ong, tại tổ ong có kho chứa phấn hoa và mật hoa.
1.3.1. Tổ chức xã hội đàn ong [2]
các cơ quan phù hợp với chức năng của ong thợ. Các nhiệm vụ chính của ong thợ là
vệ sinh tổ, vít lắp lỗ tổ; nuôi ấu trùng, chăm sóc, nuôi dưỡng ong chúa; tiết sáp, xây
cầu và kiếm mật. Tuy nhiên, nhiệm vụ chủ yếu của ong thợ là hút mật hoa và chế
biến mật hoa thành mật ong. Các nhà nghiên cứu cho rằng, sau khi ong thợ hút mật
hoa về, tuyến hạ hầu của chúng tiết ra enzym Invectaza và Gluco-oxydaza để
chuyển hóa đường saccaroza thành đường glucoza, chế biến thành mật ong, dự trữ
lại trong các tổ và dự trữ tới mức dư thừa nhu cầu trong tương lai của đàn ong.
1.3.2. Mật ong [2]
1.3.2.1. Quy trình tạo thành mật ong
Mật ong là sản phẩm do ong mật làm ra từ mật hoa, mật của dịch lá. Bước
đầu tiên trong quá trình làm mật được bắt đầu khi những con ong bay từ cây hoa
này sang cây hoa khác để “thu thập” mật hoa. Chúng sử dụng những chiếc vòi của
mình để hút mật từ hoa và cất giữ trong một cái túi dạ dày đặc biệt của mình. Loài
ong có hai cái dạ dày – một chiếc dạ dày dùng để đựng mật hoa gọi là dạ dày mật
ong và một chiếc dạ dày thông thường dùng để tiêu hoá thức ăn. Dạ dày mật ong có
thể chứa tới gần 70mg mật hoa và khi đầy, nó sẽ nặng gần bằng trọng lượng của
một chú ong. 12
Những con ong phải cần đến khoảng từ 100 đến 1500 bông hoa mới làm đầy
được chiếc dạ dày của mình. Sau đó, chúng sẽ trở về tổ và sẽ chuyển lượng mật hoa
dự trữ ấy cho những con ong thợ khác ở nhà. Những con ong thợ này sẽ hút mật hoa
từ những con ong nói trên vào miệng của mình, sau đó sẽ “nhai” mật hoa trong
vòng khoảng nửa tiếng, trong thời gian đó, enzim trong miệng sẽ chuyển hóa các
loại đường phức tạp trong mật hoa thành những loại đường đơn giản vì thế nó sẽ
vừa dễ tiêu hoá hơn vừa giảm khả năng xâm nhập của các loại vi khuẩn trong quá
trình cất giữ. Những con ong sau đó sẽ phân phối mật hoa vào những cái ngăn ở bên
trong tổ mà tại đó nước trong mật hoa sẽ bị cô cạn và mật hoa sẽ biến thành một
chất xi-rô đậm đặc hơn. Những con ong dùng những chiếc cánh của mình để làm
chắn mật nguyên chất, tinh khiết, không bị pha chế.
Mật ong có màu sắc và mùi vị đặc trưng cho từng loại hoa mà ong lấy mật.
Dựa vào tính chất này, người ta có thể nhận biết được nguồn gốc địa lý của mật ong
thông qua phương pháp phân tích phấn hoa.
Mật ong rất nhạy cảm với nhiệt độ và ánh sáng trực tiếp, do vậy nên đựng
mật ong trong những lọ, chai thủy tinh mờ và bảo quản ở những nơi thoáng mát
(nhiệt độ không quá 36
o
C).
Mật ong có tính chất lên men, khi tỷ lệ nước trong mật ong cao, vượt quá
21%, mật dễ bị lên men sinh ra khí CO
2
làm cho mật bị chua, chất lượng mật giảm.
Đặc biệt, nếu sử dụng các đồ đựng mật bằng kim loại, mật có thể bị biến chất, gây
ngộ độc cho người sử dụng vì trong mật ong có chứa axit hữu cơ và đường, dưới tác
dụng của men, sẽ sinh ra axit etylenic ăn mòn lớp kim loại và làm tăng thêm hàm
lượng kim loại trong mật ong.
b. Thành phần hóa học của mật ong
Thành phần hóa học của mật ong khá phức tạp vì chứa đến 80 các loại chất
khác nhau có liên quan đến dinh dưỡng. Thành phần chính và tỷ lệ các chất hóa học
quan trọng của mật ong thể hiện ở bảng 1.4.
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của mật ong [11]
STT Thành phần hóa học Tỷ lệ trung bình (%) Biên độ giao động (%)
I Thành phần chủ yếu (chiếm 99% khối lương mật ong) 14
1 Nước 17,0 13,4 – 26,6
2 Fructoza 39,3 21,7 – 53,9
3 Glucoza 32,9 20,4 – 44,4
mật hỗ trợ. Cây nguồn mật chính là cây tiết nhiều mật, số cây nhiều và tập trung.
Cây nguồn mật hỗ trợ là những cây có mật, phấn cho ong ăn nhưng không đủ khai
thác.
Ở nước ta, cây nguồn mật khá phong phú và phân bố rộng khắp. Thời gian
nở hoa của cây nguồn mật đã tạo nên các vụ mật chính trong năm.
Các loại cây nguồn mật chủ yếu ở nước ta bao gồm:
- Cây vải: Phân bố chủ yếu ở tỉnh Bắc Giang, Hải Dương và Hưng Yên, vùng
đồng bằng và trung du Bắc Bộ. Thời gian nở hoa từ 20/2 – 3/4 hàng năm. Một ha
cây vải có thể khai thác được 120 – 140 kg mật ong.
- Cây nhãn: Phân bố ở hầu khắp các vùng ven sông ở đồng bằng và trung du
Bắc Bộ, có nhiều ở Hải Dương và Hưng Yên, đồng bằng sông Cửu Long (Tiền
Giang, Bến Tre). Thời gian nở hoa từ 10/3 – 15/4. Trung bình một ha có thể khai
thác được 100 – 125kg mật ong.
- Cây cao su: Phân bố chủ yếu ở miền đông Nam Bộ (Đắc Lắc, Gia Lai, Kom
Tum), Khu IV cũ (Thanh Hóa, Nghệ Tĩnh). Ong khai thác dịch ngọt tiết ra từ lá cây.
Thời gian tiết mật từ 15/2 – 30/4. Một ha cao su có thể khai thác được 70 – 75 kg
mật ong. Đây là nguồn mật xuất khẩu chủ yếu của Việt Nam do diện tích cây cao su
khá lớn.
- Cây đay: Phân bố chủ yếu ở vùng đồng bằng Bắc Bộ. Trước đây được trồng
nhiều ở vùng Thái Bình, Hưng Yên, Hà Nam, nhưng nay diện tích bị thu hẹp nhiều.
Ong khai thác mật từ lá cây, thời gian tiết mật từ 15/4 – 3/6. Một ha có thể khai thác
được 50kg mật.
- Cây bạch đàn: được trồng nhiều ở các tỉnh Trung du Bắc Bộ như Vĩnh
Phúc, Bắc Giang. Một ha bạch đàn có thể khai thác được 100 – 150 kg mật ong.
- Ngoài ra, một số cây nguồn mật như táo, keo lá chàm, bạc hà dại,… cũng
cho năng suất và chất lượng mật khá tốt. Đặc biệt là mật ong khai thác từ hoa táo và
hoa bạc hà dại có hương vị rất đặc trưng
1.3.4. Cách thức nuôi ong ở Việt Nam
Copyright: Tài liệu đại học ©