TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

so«ể*£Dl
chủ nhiệm khoa và các thầy cô trong khoa Hóa học đã truyền đạt cho em những kiến
thức bổ ích và tạo mọi điều kiện để em có khả năng hoàn thành khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn bạn bè và người thân đã luôn tạo điều kiện và động
viên, khuyến khích em học tập đến đích cuối cùng.
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2015
Sinh Viên

Nguyễn Hạnh Nguyên

K37C- CN Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài này là do chính tôi thực hiện, các số liệu thu thập và kết quả
phân tích trong đề tài là trung thực, đề tài không trùng với bất kì đề tài nghiên cứu khoa
học nào. Những thông tin tham khảo trong khóa luận đều được trích dẫn cụ thể nguồn
sử dụng.
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2015
Sinh Viên

Nguyễn Hạnh Nguyên

K37C- CN Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2




K37C- CN Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2


1.4.3. Phương pháp ozon h ó a /u v [18].................................................................................. 17
1.4.4. Phương pháp oxi hóa bằng không khí ướt [18]..........................................................17
1.4.5. Phương pháp oxi hóa ở nhiệt độ cao [18]...................................................................17
1.4.6. Phương pháp xử lý tồn dư hóa chất BVTV bằng phân hủy sinh học [1 8 ]............ 18
1.4.7. Phương pháp tách chiết [15].........................................................................................20
1.4.8. Một số phương pháp khác [20]...................................................................................20
C H Ư Ơ N G 2. TH Ự C N G H IỆ M VÀ P H Ư Ơ N G PH Á P N G H IÊ N c ứ u
2.1. Thực nghiệm ...................................................................................................................... 21
2.1.1. Nguyên liệu, hóa ch ất.................................................................................................... 21
2.1.2. Dụng c ụ ............................................................................................................................21
2.1.3. An toàn thí nghiệm .........................................................................................................21
2.1.4. Tiến hành thí nghiệm ..................................................................................................... 21
2.2.

Phương pháp nghiên cứ u ...............................................................................................24

2.2.1. Sắc ký cột [19]................................................................................................................ 24
2.2.2. Rửa trôi [4]......................................................................................................................25
2.2.3. Phương pháp tách ch iế t................................................................................................ 27
2.2.4. Sắc ký khí ghép khối phố (GC/MS-Gas Chromatography Mass Spectom etry)....
.............................................. ........................................................ ................... ................... ....28
2.2.5. Phương pháp vẽ đồ thị o rig in ...................................................................................... 33
CHƯƠNG 3. KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ket quả chiết rửa đất....................................................................................................... 34

DANH MỤC CHỮ VIÉT TẮT

BVTV

Bảo vệ Thực vật

BHC

1,2,3,4,5,6-hexachlorcyclohexan

DDD

Dichlorodiphenyldichloroethane

DDE

Dichlorodiphenyldichloroethylene

DDT

Dichlorodiphenyltrichloroethane

DDTtong

Tổng lượng các hợp chất có liên qua đến DDT

EDTA

Ethylenediamimnetetraacetic acid



Trường ĐHSP Hà Nội 2


PHỤ LỤC

Hình 2.1: Bộ dụng cụ thí nghiêm.
Hình 2.2: Săc đô của săc ký khí
Hình 2.3: Mass-spectrum
Hình 2.4: Mô tả kết quả của phân tích qua hệ thong sắc ký khí khối phố 3D
Hình 3.2. Giản đồ sắc kỉ đặc trưng ТВ VTV
Hình 3.3. Sự phụ thuộc hàm lượng POP chiết được vào tốc độ chiết, lần chiết 1 (100
mỉ dung môi thứnhât)
Hình 3.4. Sự phụ thuộc hàm lượng POP chỉêt được vào tôc độ chiêt, lân chỉêt 2 (100
ml dung môi thứ hai)
Hình 3.5. Sự phụ thuộc hàm lượng POP chỉêt được vào tôc độ chiêt, lân chỉêt 3 (100
ml dung môi thứ ba)
Hình 3.6. Hàm lượng в н е trong các lần chiết
Hình 3.7. Hàm lượng DDD trong các lân chỉêt
Hình 3.8. Hàm lượng DDE trong các lần chiết
Hình 3.9. Hàm lượng DDT trong các lần chiết
Hình 3.10. Hàm lượng POP tong chiết được trong cả quá trình
Hình 3.11. Hiệu suất chiết rửa đất

K37C- CN Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2


MỎ ĐẦU



+ Tìm ra phương pháp tối ưu để loại bỏ thuốc bảo vệ thực vật trong đất với mức
chi phí thấp mà lại đạt hiệu quả cao.
+ Quá trình khử thuốc bảo vệ thực vật đảm bảo an toàn, không phát tán chất độc,
không phát sinh chất độc hại thứ cấp, không gây hại tới môi trường.
+ Dung môi dùng để khử thuốc bảo vệ thực vật có thể tái tạo sử dụng.
+ Các thiết bị, máy móc đơn giản, dễ sử dụng phù hợp với điều kiện thực tế của
Việt Nam.
3. Nhiệm vụ nghiên cún
Nghiên cứu tài liệu về vấn đề ô nhiễm thuốc BVTV và các phương pháp xử lí
thuốc BVTV tồn dư trong đất.
Lấy mẫu đất, phân tích các chỉ tiêu thuốc BVTV (DDT, chlordane, aldrin, dieldrin,
endrin, heptaclo, hexaclo benzen...), khoanh vùng, đánh giá phạm vi ô nhiễm, mức độ
ô nhiễm tại các điểm đã phát hiện.
Xử lí mẫu đất bằng phương pháp chiết nước với dung môi.
Phân tích, đánh giá kết quả mẫu đất và mẫu nước sau khi xử lí bằng dung môi.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Qua quá trình nghiên cứu của bài tiểu luận đã làm cơ sở để giúp ta đánh giá khả
năng xử lí đất bị ô nhiễm thuốc BVTV bằng việc sử dụng thêm chất phụ gia, từ đó giúp
ta tìm ra chất phụ gia thích hợp và thân thiện với môi trường.
Ta có thể áp dụng phương pháp nghiên cứu trong khóa luận triển khai vào thực tế
để xử lí tại chỗ các điểm bị ô nhiễm thuốc BVTV tồn dư trong đất với chi phí thấp và
đạt hiệu quả tốt.

K37C- CN Hóa

2

Trường ĐHSP Hà Nội 2


- Thuốc

trừ cỏ,

- Thuốc điều hòa sinh trưởng,

- Thuốc

trừ ốc,

- Thuốc trò chuột.

1.1.2.2. Phân loại theo gốc hóa học [3, 10]
- Nhóm thuốc thảo mộc: có độ độc cấp tính cao nhưng mau phân hủy trong môi
trường.
- Nhóm clo hữu cơ: DDT,

666

... nhóm này có độ độc cấp tính tương đối thấp

nhung tồn lim lâu trong cơ thể người, động vật và môi trường, gây
độc mãn tính nên nhiều sản phâm bị cấm hoặc hạn chế sử dụng.
- Nhóm lân hữu cơ: Wofatox Bi-58... độ độc cấp tính của các loại thuốc thuộc
nhóm này tương đối cao nhưng mau phân hủy trong cơ thể người và môi trường hơn so
với nhóm clo hữu cơ.
- Nhóm carbamate: mipcin, bassa, sevin... đây là thuốc được dùng rộng rãi bởi vì
K37C- CN Hóa


quyên. Bay hơi có thê xảy ra từ bề mặt lá cây và đất sau khi áp dụng các chất ô nhiễm
hữu cơ khó phân hủy được sử dụng làm thuốc trà sâu.
Do độ bền hóa học cao nên POP có khả năng chống lại các quá trình phân hủy hóa

K37C- CN Hóa

4

Trường ĐHSP Hà Nội 2


-lý - sinh, do đó tế bào hay cơ thể nhiễm POP rất khó bài tiết những chất gây ô nhiễm
này do đó có xu hướng tích lũy trong các sinh vật. Đường ô nhiễm đối với sinh vật có
thể do tiếp xúc, do nước uống, không khí, đặc biệt có thể thông qua chuỗi dinh dưỡng thức ăn [1, 5].
1.2.1. DDT (dỉclodỉphenyltricloetan) [2, 9 ,1 3 ,1 6 ]
DDT là tổng hợp của 3 dạng là p,p '-DDT (85%), o,p '-DDT (15%) và
0,0 '-DDT (lượng vết). DDT là một hóa chất hữu cơ khó phân hủy phổ biến nhất được
sử dụng rộng rãi trong chiến tranh thế giới lần thứ

2

nhằm ngăn chặn các dịch bệnh lây

truyền bởi côn trùng (đặc biệt là bệnh sốt rét và bệnh do ruồi vàng). Ở một số nước nó
được sử dụng liên tục trong nhiều năm để diệt muỗi, hạn chế sốt rét.
Công thức hóa học của DDT: C14H9CI15
Tên hóa học: l,l,l-triclo-2,2-bis(/?-clorophenyl)etan
Dạng chế phẩm thường gặp: 30ND, 75BHN, 10BR, 5H,...
Cấu tạo phân tử DDT:


Tính chất: HCB là bột hoặc tinh thể, không màu hoặc trắng không tan trong nước, tan
trong bezen và etanol sôi. Tnc = 231° c, ts = 3 2 2 ° c, dễ thăng hoa. Điều chế bằng cách
cho clo tác dụng với benzen ở 300° c và có xúc tác
Trong môi trường lao động, HCB xâm nhập cơ thể qua đường hô hấp và qua da, nó
kích úng mũi họng, đường hô hấp và mắt. HCB được tích lũy trong mỡ cơ thể, nó gây
trở ngại cho sự chuyên hóa của porphyrin, làm tăng bài tiết coproporphyrin và
uroporphyrin trong nước tiểu. Nó gây tổn thương gan, nó gây kích ứng da và tăng sự
nhạy cảm của da đối với ánh sáng, sau đó có thể làm biến đổi sắc tố da và làm phồng
rộp da, nước tiêu có màu đỏ hoặc sẫm màu.
Đặc biệt HCB có thể gây ung thư, người ta đã thấy nó gây ung thư gan và tuyến giáp
ở động vật.
Tiếp xúc lâu dài có thể ảnh hưởng đến sinh sản, tổn thương gan, hệ miễn dịch, tuyến
giáp, thận và hệ thần kinh, tiếp xúc lâu dài với da làm cho da bị biến đổi.

K37C- CN Hóa

6

Trường ĐHSP Hà Nội 2


Trong nhiễm độc cấp tính do HCB, người ta thử dùng EDTA và có một số kết quả,
nhiễm độc mãn tính cần điều trị dài hạn và chủ yếu là điều trị triệu chứng. Nồng độ tác
động cho phép của HCB ở Mỹ (1998) là 0,002 mg/m3.
HCB đã bị cấm sử dụng ở Việt Nam từ năm 1996.
1.2.3. Aldrin [2, 9 ,1 2 ]
Aldrin được sử dụng như một loại hóa chất bảo vệ thực vật được dùng để diệt các
loại côn trùng như mối, châu chấu, sâu rễ ngô và nhiều loại côn trùng gây hại khác.
Tên hóa học của aldrin: l,2,3,4,10,10-hexaclo-l,4,4a,5,8-hexahydro-exo-l,4-endo5,8-dimetylennaphtalin
Aldrin được sản xuất từ hexachlorocyclopentadiene và norbornadiene trong phản

octahydro-exo-1,4-endo-5,8-đimetylennaphtalin
Công thức phân tử của dieldrin

Đặc điểm hóa học rất giống aldrin.
Độ độc cấp tính cao hơn aldrin LD 50 (chuột) = 25-30 mg/kg.
1.2.5. Endrin [2, 9]
Endrin là loại hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng để diệt côn trùng trên những cánh
đồng trồng bông và ngũ cốc và diệt chuột, các loài gặm nhấm khác.
Endrin là một đồng phân lập thể của dieldrin, là chất kết tinh trắng, bền vững trong
môi trường nước và cồn metylic, tan trong một số dung môi hữu cơ khác.
Endrin có đặc tính sinh lý, hóa học tương tự dieldrin. Tính độc của endrin khá cao,
LD 50 (chuột) = 7-35 mg/kg.
Tên hóa học của endrin: l,2,3,4,10,10-hexachloro-6,7-epoxy-l,4,4a,5,6,7,8,8aoctahydro-exo-l,4-exo-5,8-dimethanonaphth [2 ,3 -b ]o x ire n e
Công thức hóa học của endrin: Ci 2H 8Cl60

K37C- CN Hóa

8

Trường ĐHSP Hà Nội 2


cấu tạo phân tử của endrin:

Khối lượng phân tử của endrin: 380,90932 g/mol
1.2.6. Heptaclo [2, 9]
Heptaclo được dùng chủ yếu để diệt các loại côn trùng và mối trong đất, các loại
côn trùng hại bông, châu chấu, các loại gây hại cho nông nghiệp khác và muỗi truyền
bệnh sốt rét.
Công thức hóa học của heptaclo: C 10H 15CI 17


9

Trường ĐHSP Hà Nội 2


Công thức hóa học của chlordane: C K)H6C18
Công thức cấu tạo của chlordane:
,CI
Cl

Cl

Cl

Cl

Chlordane là một chất lỏng sánh như dầu, không màu hoặc màu nâu nhạt, không
tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ.
Chlordane có độc tính như heptaclo, nó gây ung thư ở súc vật thực nghiệm, có khả
năng gây ung thư ở người.
Nồng độ cho phép: Mỹ NĐTĐCP (1998) là 0,5 mg/m3, Liên Xô NĐTĐCP là 0,01
mg/m3.
1.2.8. BHC (benzenhexaclorit) [2, 9]
Tên gọi: Lindaíbr 90, Lindane, BHC,HCH,...
Tên hóa học của BHC: benzenhexaclorit (1,2,3,4,5,6-hexachlorcyclohexan)
Công thức hóa học của BHC: C 6H 6C16
Cấu tạo phân tử của BHC:

C1

-đimetyl-0 -(/7-nitrophenol)thiophosphat

Công thức hóa học của MP: Ci 0Hi 4NO5PS
Cấu tạo phân tử của MP:

Tính chất vật lý: hoạt chất tinh khiết không màu, nóng chảy ở 35-36°C , dễ bay hơi
nhất là khi ở nhiệt độ môi trường cao, ít tan trong nước, tan tốt trong nhiều dung môi
hữu cơ.
Tính chất hóa học: thủy phân yếu trong môi trường axit và trung tính, thủy phân
mạnh trong môi truờng kiềm. Sản phấm cuối cùng của sự phân hủy là H3PO4 và H 2S.
De bị ánh sáng và nhiệt độ phân hủy.
Tính độc: LD50 (chuột) = 25-50 mg/kg, độ độc cấp tính cao nhưng không tích lũy
trong cơ thể người và động vật. An toàn đối với cây trồng ở liều lượng khuyến cáo.
Hiện nay, MP bị cấm sử dụng.
1.2.10. Thiodan [2]
Tên hóa học của thiodan: 1,2,3,4,7,7-hexachlor-bicyclo-(2.2.1 )-hept-2-en-5,6-bisoximetylen suníit
Cấu tạo phân tử của thiodan:
K37C- CN Hóa

11

Trường ĐHSP Hà Nội 2


C1

Sản phẩm công nghiệp là những tinh thể nhỏ, màu đỏ hung, dễ bị kiềm phân hủy
thành những chất không độc.
1.2.11. Bian, BI58 [2]
Tên gọi khác của bian: phosphamid, rogor, phostion, thimetion,...


1.2.12. Thuốc trừ sâu tecpen clo hóa [2]
Tecpen là thành phần hóa học chủ yếu của dầu thông, khi clo hóa dầu thông sẽ thu
được nhiều loại thuốc trừ sâu khác nhau: Toxaphen, polyclopylen. Các thuốc trừ sâu
tecpen clo hóa không được dùng rộng rãi trong phòng sâu hại như những thuốc khác.
Một trong nhũng nguyên nhân chính là do nguyên liệu (dầu thông) thường được dùng
điều chế nhũng sản phẩm quý hơn, có giá trị kinh tế cao hon (hương liệu, dung môi của
nhựa, sơn,...). Một số thuốc thông dụng:
Toxaphen
Công thức hóa học: CioH45Cli 8
Là thuốc vị độc và tiếp xúc. Tác động đến sâu hại chậm nhưng hiệu lực kéo dài
hơn DDT, thuốc chỉ phát huy tác dụng khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 20° c. Thuốc
có độ độc cấp tính cao với người, gia súc, cá nhưng đặc biệt ít độc đối với ong mật. An
toàn đối với cây trồng, ngoại trừ một số cây mẫn cảm như dưa chuột, dưa b ở ,...
Polyclopynen
Chế phẩm polyclopynen 65ND, 20ND thường được dùng trừ sâu ăn lá, sâu chích
hút hại củ cải đường, cây ăn quả và cây rừng ở liều lượng 2-4 kg/ha, nồng độ 0,7-1 %.
1.3. Thực trạng ô nhiễm thuốc BVTV (POP) ở nước ta
Nước ta có khoảng trên 1.153 khu vực ô nhiễm nặng thuốc BVTV dạng POP trải
rộng trên hầu khắp các tỉnh. Phần lớn các điểm ô nhiễm này đều có từ thế kỉ trước,
thậm chí trước 1975 trong thời chiến tranh. Đấy là nơi tập kết, là kho bảo quản lưu cất
của địa phương. Một số điểm do lâu ngày bị xuống cấp, kho bị hư hại, gió bão ngập lụt
lâu ngày làm phát tán thuốc BVTV POP ra xung quanh, vào khu dân cư. Có nơi thấm
vào nguồn nước sinh hoạt ảnh hưởng đến nhiều người.
Nghệ An có đến hàng trăm điểm, điển hình là Hòn Trơ Diễn Châu Nghệ An, Kim
Liên, Nam Đàn Nghệ An. Kho thuốc BVTV tại xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu Nghệ
An, địa điểm Hòn Trơ là một trong 913 điểm tồn lưu thuốc BVTV trên địa bàn tỉnh
Nghệ An. Tồn tại hàng chục năm nay, kho thuốc đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi
trường ảnh hưởng đến đời sống dân sinh của người dân. Đã có nhiều người chết vì ung


Trong quá trình sử dụng thuốc BVTV và phân bón hóa học, một lượng đáng kê thuốc
và phân không được cây trồng tiếp nhận được xả thẳng ra môi trường thông qua các
kênh, sông trục tiêu của hai hệ thống thủy lợi Bắc và Nam, gây ô nhiễm môi trường
mặt nước, đất; cùng với đó hầu hết lượng vỏ bao thuốc BVTV chưa được thu gom xử
lý hợp vệ sinh, xả trục tiếp ra môi trường.

K37C- CN Hóa

14

Trường ĐHSP Hà Nội 2


Với mức độ lạm dụng phân bón, thuốc BVTV tràn lan như hiện nay và việc tùy
tiện xả chất thải chưa qua xử lý thì khó có thê phát triến nền nông nghiệp ốn định, bền
vững. Vì vậy, đế phát triến nông nghiệp, nông thôn, phải giải quyết hàng loạt mâu
thuẫn giữa lợi ích trước mắt, lâu dài và đặt trong tống thể, gắn kết hài hòa giữa phát
triển kinh tế, xã hội với bảo vệ và cải thiện môi trường; gắn với trách nhiệm của mọi tổ
chức, cá nhân và mọi người dân theo nguyên tắc “mình vì mọi

người,mọi người vì

mình”. Những năm qua, mặc dù chính quyền địa phương, cũng như cán bộ nông
nghiệp đã tích cực tuyên truyền, phố biến về tác hại của việc sử dụng thuốc BVTV
không đúng kỹ thuật. Thế nhung, một bộ phận bà con nông dân vẫn đơn giản nghĩ vỏ
chai, túi đựng thuốc BVTV là một loại rác thải thông thường, không có hại nên việc
vứt bỏ chúng ở đâu cũng không quan trọng.
Trong chương trình mục tiêu quốc gia khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi trường,
hàng năm nước ta luôn dành nguồn kinh phí để khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi
trường do thuốc BVTV tồn lun. Tuy nhiên, nguồn kinh phí vẫn còn hạn chế.

trong cấu tróc phân tử của chất hữu cơ và sau đó thay thế nhóm C1 bằng nhóm phenyl
hoặc nhóm hidroxyl và giảm độ độc của hoạt chất.
Ưu điếm của phương pháp này là hiệu suất xử lý cao, chi phí cho xử lý thấp, rác
thải an toàn ngoài môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là không thể
áp dụng để xử lý chất ô nhiễm chảy tràn và chất thải nia có nồng độ đậm đặc. Neu áp
dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trục tiếp được tia

uv chiếu không dày hơn 5 mm.

Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn 5 mm thì phương
pháp này ít được sử dụng và đặc biệt trong công nghệ xử lý hiện trường.
1.4.2. Phá hủy bằng vi sóng plasma [18]
Phương pháp này được tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt. Chất hữu cơ được
dẫn qua ống phản ứng ở đây là detector plasma sinh ra sóng phát xạ electron cực ngắn
(vi sóng). Sóng phát xạ electron tác dụng vào các phân tử hữu cơ tạo ra nhóm gốc tự do
và sau đó dẫn tới các phản ứng tạo S 0 2, C 0 2, H PO 4' , Cl2, Br2. .. (sản phẩm tạo ra phụ
thuộc vào bản chất thuốc BVTV).
Ví dụ: Malathion bị phá hủy như sau:
Plasma + C 10H 19OPS 2

1502+ 10C 0 2 + 9H20 + H P O ^

Ket quả thực nghiệm theo phương pháp trên một số loại thuốc BVTV đã phá hủy
đến 99% (với tốc độ từ 1,8 đến 3 kg/h).

K37C- CN Hóa

16

Trường ĐHSP Hà Nội 2