ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Phạm Thị Tuyết Nhung

NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG MỘT SỐ THUỐC TRỪ SÂU
CƠ PHOTPHO TRONG MẪU NƢỚC VÀ ĐẤT
TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI – 2014

i


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Phạm Thị Tuyết Nhung

NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG MỘT SỐ THUỐC TRỪ SÂU
CƠ PHOTPHO TRONG MẪU NƢỚC VÀ ĐẤT
TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Học viên
Phạm Thị Tuyết Nhung

iii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 3
1.1.

Thuốc trừ sâu và tình hình sử dụng ............................................................. 3

1.1.1.

Định nghĩa ........................................................................................... 3

1.1.2.

Phân loại thuốc trừ sâu ......................................................................... 3

1.1.3.

Tình hình sử dụng thuốc trừ sâu ........................................................... 5

1.2.

Ảnh hƣởng của thuốc trừ sâu đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời ......... 8

1.2.1.

Effective and Safe).......................................................................................... 24
1.5.

Các phƣơng pháp phân tích thuốc trừ sâu photpho hữu cơ ........................ 25

iv


1.5.1. Phƣơng pháp sắc ký lớp mỏng............................................................... 26
1.5.2. Phƣơng pháp phổ UV-VIS .................................................................... 26
1.5.3. Phƣơng pháp cực phổ ............................................................................ 27
1.5.4. Phƣơng pháp điện di mao quản ............................................................. 27
1.5.5. Phƣơng pháp sắc ký lỏng....................................................................... 28
1.5.6. Phƣơng pháp sắc ký khí (GC)................................................................ 29
1.6. Các phƣơng pháp phân tích thuốc trừ sâu photpho hữu cơ hiện dùng ở Việt
Nam và trên thế giới ........................................................................................... 31
1.6.1. Các phƣơng pháp phân tích theo tiêu chuẩn Việt Nam .......................... 31
1.6.2. Các phƣơng pháp phân tích thuốc trừ sâu photpho hữu cơ hiện dùng trên
thế giới............................................................................................................ 31
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ............................................................................. 32
2.1. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................... 32
2.1.1. Nội dung ............................................................................................... 32
2.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................... 32
2.2. Hóa chất và thiết bị...................................................................................... 34
2.2.1. Chất chuẩn OPs ..................................................................................... 34
2.2.2.

Hóa chất ............................................................................................ 35

2.2.3. Thiết bị.................................................................................................. 35

nền mẫu đất .................................................................................................... 68
3.4. Phân tích mẫu thực tế .................................................................................. 70
KẾT LUẬN ........................................................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 79
PHỤ LỤC.............................................................................................................. 84

vi


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BVTV : Bảo vệ thực vật
FID

: Detector ion hóa ngọn lửa (Flame Ionization Detector)

GC

: Thiết bị sắc ký (Gas Chromatography)

HPLC

: Thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid
Chromatography)

KHP

: Không phát hiện

LD50



QCVN : Quy chuẩn quốc gia Việt Nam
%R

: Hiệu suất thu hồi (Recovery)

RSD

: Độ lệch chuẩn tƣơng đối (Relative Standard Devitation)

SD

: Độ lệch chuẩn (Standard Devitation)

TTS

: Thuốc trừ sâu

tR

: Thời gian lƣu (Rettention time)

WHO : Tổ chức y tế thế giới (World Helth Organization)

vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Tình hình tiêu thụ TTS photpho hữu cơ và tổng lƣợng TTS trên thế giới 6
Bảng 1.2: Lƣợng thuốc BVTV nhập khẩu vào Việt Nam [3] ................................... 7

1000 µg/L .............................................................................................................. 67
Bảng 3.18: Hiệu suất thu hồi và RSD của các hợp chất photpho hữu cơ với các mẫu
nƣớc thêm chuẩn 0,1 mg/L và 0,5 mg/L ................................................................ 69
Bảng 3.19: Hiệu suất thu hồi và RSD của các hợp chất photpho hữu cơ với các mẫu
đất thêm chuẩn 0,05 mg/kg và 0,1 mg/kg .............................................................. 69
Bảng 3.20: Kết quả phân tích các mẫu nƣớc ......................................................... 71
Bảng 3.21: Kết quả phân tích các mẫu đất............................................................. 74

ix


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Đƣờng truyền thuốc trừ sâu vào môi trƣờng ............................................ 8
Hình 1.2. Mô hình chiết lỏng – lỏng...................................................................... 18
Hình 1.3. Mô hình chiết siêu âm ........................................................................... 21
Hình 1.4. Mô hình chiết Soxhlet ........................................................................... 21
Hình 1.5. Các bƣớc thực hiện của phƣơng pháp SPE ............................................ 22
Hình 1.6. Mô hình phƣơng pháp chiết PLE ........................................................... 24
Hình 1.7. Các kỹ thuật áp dụng phân tích OP (2005 – 2011) ................................. 25
Hình 1.8. Sơ đồ cấu tạo của một hệ thống sắc ký .................................................. 30
Hình 2.1. Hệ thống sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC-MS) QP 2010 Plus ............ 36
Hình 2.2. Máy siêu âm S100 Elmasonic ................................................................ 36
Hình 2.3. Thiết bị ly tâm Rotofix 32A................................................................... 36
Hình 2.4. Cột Forisil và bộ chiết pha rắn ............................................................... 36
Hình 2.5. Thiết bị quay cất chân không ................................................................. 36
Hình 2.6. Bộ chiết lỏng-lỏng ................................................................................. 36
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ cổng tiêm mẫu đến diện tích pic ...................... 42
Hình 3.2. Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP khi chạy chƣơng trình nhiệt độ 1 .................. 43
Hình 3.3. Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP khi chạy chƣơng trình nhiệt độ 2 .................. 44
Hình 3.4. Sắc đồ khảo sát tốc độ khí mang Heli .................................................... 45

Luận văn Thạc sỹ

Phạm Thị Tuyết Nhung

MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp với khoảng 70% dân số sống bằng nghề
nông, vì vậy năng suất và sản lƣợng cây trồng luôn là vấn đề thiết yếu. Trong quá
trình tìm kiếm các biện pháp tăng năng suất cây trồng thì việc đƣa hóa chất vào sử
dụng trong sản xuất nông nghiệp ở nƣớc ta đƣợc coi là một vũ khí có hiệu quả làm
năng suất thu hoạch tăng lên rõ rệt, cuộc sống của ngƣời dân no đủ hơn. Song cũng
chính từ những tác dụng tích cực đó đã dẫn đến ngƣời nông dân lạm dụng hóa chất
trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là thuốc bảo vệ thực vật (BVTV). Theo ƣớc
tính hàng năm trên thế giới tiêu thụ khoảng 2,5 triệu tấn thuốc trừ sâu bao gồm bốn
nhóm chính là: photpho hữu cơ, clo hữu cơ, carbamat và pyrethroid, ở Việt Nam
hóa chất BVTV cũng đƣợc sử dụng ngày càng tăng về số lƣợng và chủng loại. Sự
lạm dụng này đã tạo nên một hậu quả xấu làm ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng lớn
đến hệ sinh thái. Ngoài một phần thuốc có tác dụng diệt trừ các loại địch hại mùa
màng, phần lớn khối lƣợng thuốc còn lại đƣợc đƣa vào môi trƣờng. Dƣới tác động
của nƣớc tƣới, nƣớc mƣa, dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật bị cuốn trôi từ những khu
vực phun thuốc đến kênh rạch, sông hồ làm ô nhiễm nguồn nƣớc ngọt, phần khác sẽ
ngấm vào đất hay tích tụ trong các loài thực vật. Sự hiện diện và tồn lƣu thuốc bảo
vệ thực vật trong môi trƣờng đất, nƣớc, cây cỏ… đã làm ngộ độc, gây chết cho con
ngƣời và nhiều loại động vật. Do tác hại to lớn này, trong nhiều năm trở lại đây vấn
đề ô nhiễm hóa chất BVTV luôn đƣợc quan tâm nghiên cứu.
Trong các nhóm hóa chất BVTV, nhóm thuốc trừ sâu clo hữu cơ đã bị cấm
sử dụng, nhóm pyrethroid vẫn đang đƣợc sử dụng nhƣng độc tính thấp, ít có khả
năng gây nhiễm độc cho ngƣời sử dụng. Hai nhóm thuốc trừ sâu đang đƣợc sử dụng
rộng rãi trong nông nghiệp hiện nay là nhóm photpho hữu cơ (hay lân hữu cơ) và
nhóm cacbamat. Hai nhóm này có độc tính cao và là nguyên nhân chính của phần
lớn các vụ ngộ độc do ăn uống thực phẩm ô nhiễm hóa chất BVTV ở nƣớc ta hiện

Thẩm định phƣơng pháp phân tích:

+ Giới hạn phát hiện LOD, giới hạn định lƣợng LOQ.
+ Khoảng tuyến tính.
+ Độ chính xác ( gồm độ chụm (độ lặp lại) và độ đúng (độ chệch, độ thu hồi))
 Ứng dụng phƣơng pháp xây dựng đƣợc trong phân tích mẫu thật: xác định
dƣ lƣợng thuốc trừ sâu photpho hữu cơ trong một số mẫu môi trƣờng nƣớc và đất.

2


Luận văn Thạc sỹ

Phạm Thị Tuyết Nhung

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Thuốc trừ sâu và tình hình sử dụng
1.1.1. Định nghĩa
Thuốc trừ sâu (TTS) là những hợp chất hóa học (vô cơ, hữu cơ), những chế
phẩm sinh học, những chất hay chế phẩm có nguồn gốc từ thực vật, động vật, đƣợc
sử dụng để chống côn trùng (bao gồm cả nhện, ve, tuyến trùng). TTS có khả năng
tiêu diệt, giảm nhẹ, xua đuổi côn trùng, bao gồm cả thuốc diệt trứng và thuốc diệt
ấu trùng của côn trùng. TTS đƣợc sử dụng chủ yếu trong nông nghiệp, nhƣng cũng
đƣợc dùng cả trong y tế, công nghiệp và gia đình. TTS là nhóm thuốc đƣợc sử dụng
phổ biến nhất trong các thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) [4], [5], [13].
1.1.2. Phân loại thuốc trừ sâu
Có nhiều cách phân loại TTS khác nhau. Thông thƣờng, TTS đƣợc phân loại
dựa theo bản chất hóa học hoặc theo cơ chế tác động.
1.1.2.1. Phân loại theo bản chất hóa học
Dựa theo bản chất hóa học, TTS đƣợc phân chia thành 3 nhóm lớn: TTS vô

+Nhóm pyrethoids (cúc tổng hợp) đƣợc tổng hợp theo cấu trúc của pyrethrin,
có phổ tác động rộng lên côn trùng nhƣng dễ gây tính kháng thuốc, độc tính với
ngƣời và môi trƣờng thấp, dễ bay hơi và phân hủy nhanh.
+ Nhóm kháng sinh tạo bởi vi sinh vật có tính trừ sâu, trừ nhện, kháng sinh,
chống nấm.
+ Nhóm dầu khoáng chứa các nguyên tố halogen (Cl-, Br-, F-) thƣờng là hỗn
hợp của dầu nhẹ với chất tạo nhũ, dùng để diệt trừ côn trùng, tuyến trùng, vi trùng
và chuột, đƣợc khử trùng nhà cửa, kho tàng hoặc đất.
+ Nhóm neonicotinoid là các hợp chất tổng hợp tƣơng tự loại nicotine trừ
sâu tự nhiên (TTS sinh học), có độc tính thấp với loài có vú.
3- Thuốc trừ sâu sinh học là những chất độc đƣợc khai thác từ cây, đƣợc sử
dụng dƣới dạng bột cây nghiền mịn hoặc dịch chiết dùng để phun. TTS sinh học
thƣờng ít độc với ngƣời và sinh vật không phải dịch hại.
1.1.2.2. Phân loại theo cơ chế tác động
Khi thuốc tiếp xúc với cơ thể sâu hại thì nó sẽ tác động lên một hay nhiều
quá trình sống của sâu hại làm sâu hại ốm, mắc bệnh, rối loạn hành vi sinh trƣởng,
chuyển hóa, khả năng sinh đẻ và có thể dẫn đến chết [4], [13]. Dựa theo cơ chế tác
động, TTS đƣợc phân chia thành các nhóm chính sau:
- Thuốc trừ sâu tác động vị độc: Là TTS theo thức ăn đi vào cơ thể sâu qua
đƣờng miệng, đƣợc hấp thụ qua hệ thống tiêu hóa (tác động đƣờng ruột hay thuốc
nội tác động).
- Thuốc trừ sâu tác động tiếp xúc: Là TTS đi vào cơ thể sâu bằng tiếp xúc
qua chân hoặc ngấm vào cơ thể qua da rồi gây độc cho sâu hại.
- Thuốc trừ sâu tác động xông hơi: đi vào cơ thể sâu qua hệ thống hô hấp.

4


Luận văn Thạc sỹ


clo hữu cơ bị cấm sử dụng trên toàn thế giới. Nhiều TTS photpho hữu cơ có độ độc
cao đã bị cấm sử dụng. Tuy nhiên, do trƣớc đó chúng đƣợc sản xuất với số lƣợng
quá nhiều, nên vẫn bị lạm dụng và không thể kiểm soát đƣợc ở nhiều nƣớc đang
phát triển nhƣ Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam [3] (xem Bảng 1.1).

5


Luận văn Thạc sỹ

Phạm Thị Tuyết Nhung

Bảng 1.1: Tình hình tiêu thụ TTS photpho hữu cơ và tổng lƣợng TTS trên thế giới [42]

Năm
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005

50321
63998
66620
71338
65578
62653
48685
32507
13829
15495
20944
26724
18629
12377

Tỷ lệ % photpho
hữu cơ
15,70
17,25
19,50
16,34
19,54
20,76
21,95
33,89
37,31
19,31
13,26
7,69
8,56

Năm

Tổng khối
lƣợng (tấn)

1991
1992
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006

20300
23100
20389
25666
32751
30406
42738
33715
33637


83,30
75,40
68,30
64,10
53,00
50,50
45,40
48,30
50,11
47,34
40,30
37,50
37,10
40,0
42,10

2600
2500
3262
3413
9000
7109
9600
7788
9227
10779
12088
10192
17915

9069
6630
7965
9381
10896
14390
14433
20342

4,10
15,60
12,50
19,40
22,00
25,00
32,03
26,90
19,71
21,77
25,30
30,25
29,80
27,70
28,40

Trên thực tế, hiện tƣợng sử dụng TTS không theo chỉ dẫn ở nhiều nơi hiện
nay đã gây nên tình trạng ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng. Tháng 11/2008, Trung
tâm nghiên cứu Giới, Gia đình và Môi trƣờng phát triển (CGFED) đã thực hiện
khảo sát việc sử dụng TTS trong nông nghiệp tại xã Hải Vân, Hải Hậu (Nam Định)
và Bắc Sơn, Phổ Yên (Thái Nguyên). Kết quả cho thấy có đến 91,3% số ngƣời đƣợc

Hình 1.1. Đƣờng truyền thuốc trừ sâu vào môi trƣờng
TTS không chỉ có tác dụng tại nơi xử lý mà còn gây ô nhiễm các vùng lân
cận do thuốc bị bốc hơi đi vào khí quyển và đƣợc gió mang đi xa. Thuốc có thể bị
lắng tụ trong các khu vực nƣớc do mƣa rửa trôi, có thể hiện diện trong đất, nƣớc,
nƣớc ngầm, không khí, súc vật, con ngƣời và nhiều loại sản phẩm khác nhau và
đƣợc tích lũy phóng đại theo chuỗi thức ăn [4], [5], [9], [10], [25]. Sự tích lũy
thƣờng gắn liền với tính tồn dƣ của TTS trong môi trƣờng.
Không khí có thể dễ dàng bị ô nhiễm bởi TTS dễ bay hơi. Trong điều kiện
khí hậu thời tiết nóng các TTS sẽ bay hơi rất nhanh. Ở các vùng nhiệt đới, khoảng
90% TTS photpho hữu cơ có thể bay hơi nhanh [10].
Có tới 50% lƣợng TTS đƣợc phun để bảo vệ mùa màng hoặc sử dụng diệt cỏ
đã phun không đúng vị trí và dải trên mặt đất. Khi vào trong đất, một phần thuốc
đƣợc cây hấp thụ, phần còn lại đƣợc keo đất giữ lại. Một vài TTS nhƣ clo hữu cơ có
thể tồn tại trong đất nhiều năm mặc dù một lƣợng lớn thuốc TTS đã bay hơi.
Nƣớc có thể bị ô nhiễm bởi các nguyên nhân: Đổ các thuốc TTS thừa sau khi
phun xong; đổ nƣớc rửa dụng cụ sau khi phun xuống ao hồ; cây trồng đƣợc phun

8


Luận văn Thạc sỹ

Phạm Thị Tuyết Nhung

TTS ở ngay cạnh mép nƣớc; sự rò rỉ, xói mòn từ đất đã xử lý bằng TTS hoặc TTS
rơi xuống từ không khí bị ô nhiễm; sử dụng thuốc TTS cho xuống sông hồ để giết
cá và vớt cá để ăn.
1.2.2. Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến sức khỏe con người
Hầu hết các TTS đều độc với con ngƣời và động vật máu nóng ở các mức độ
khác nhau. Theo đặc tính, TTS đƣợc chia làm hai loại: Chất độc cấp tính và chất


Luận văn Thạc sỹ

Phạm Thị Tuyết Nhung

Công thức hóa học chung của các hợp chất photpho hữu cơ là:
RO
RO

Ở đây R là gốc alkyl, X là gốc hữu cơ. Nói chung trong các hợp chất photpho
hữu cơ khi S thay thế O thì ít độc hơn. Tùy theo oxi hay lƣu huỳnh chiếm vị trí 1
hoặc 2 mà ngƣời ta phải phân ra mấy loại nhƣ sau:
-

Phosphat:
C2H5O

RO

C2H5O

RO

-

Thiophosphat
C2H5O

RO




Luận văn Thạc sỹ

1.3.1.2.

Phạm Thị Tuyết Nhung

Tính chất chung của các hợp chất thuốc trừ sâu photpho hữu cơ

- Các hợp chất photpho hữu cơ đều có áp suất hơi cao, dễ bay hơi là những
chất độc đƣờng hô hấp. Chúng dễ hòa tan trong các dung môi hữu cơ và dầu mỡ, dễ
phân hủy nên khó thu hồi đƣợc chính phẩm ban đầu.
- Đặc điểm chung về hóa học của các hợp chất photpho hữu cơ là tƣơng đối
dễ bị thủy phân, bị thủy phân dễ hơn các hợp chất cơ clo [8], [9], [26].
RO

RO

+ OH-

RO

RO
HO

HO
RO

+ XOH

(Hoạt hóa)

(90%)

(III)

CH3O
CH3O

Axit O,O - dimetyl dithiophosphoryl axetic

Axit O,O-dimetyl dithiophosphoryl axetic kém độc hơn dimethoate đến
3400 lần.

11


Luận văn Thạc sỹ

1.3.1.3.

Phạm Thị Tuyết Nhung

Sự ô nhiễm và phơi nhiễm thuốc trừ sâu photpho hữu cơ

Trong môi trƣờng tự nhiên, dƣới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và
vi sinh vật, sự chuyển hóa các hợp chất photpho hữu cơ diễn ra rất phức tạp làm
xuất hiện nhiều hợp chất trung gian độc với côn trùng và động vật máu nóng hơn rất
nhiều lần dạng chất ban đầu [1], [9]. Phần lớn các TTS photpho hữu cơ phân hủy
nhanh hơn TTS clo hữu cơ. Tuy nhiên các hợp chất photpho hữu cơ có tính độc cao


Nhiệt độ sôi: 117 0 C

- Tính chất, đặc điểm đặc trƣng: là chất rắn màu trắng.
1.3.2.3. Disulfoton
- Tên thƣờng gọi: Disulfoton
- Tên danh pháp hóa học (IUPAC name): O, O – diethyl S-2-(ethylsulfanyl)
ethyl phosphorodithioate.
- Công thức phân tử: C8H19O2PS3.
- Công thức cấu tạo:

- Khối lƣợng phân tử: 274,404 g/mol

Nhiệt độ sôi: 1280 C

- Tính chất, đặc điểm đặc trƣng: disulfoton tinh khiết là chất lỏng không màu,
không mùi.
1.3.2.4. Famphur
- Tên thƣờng gọi: Famphur
- Tên danh pháp hóa học (IUPAC name): O-4- dimethylsulfamoylphenyl O,Odimethyl phosphorothioate; 4-dimethyoxyphosphinothioyloxy-N, N-dimethylbezenesulfonamide.
- Công thức phân tử: C10H16NO5PS2

- Công thức cấu tạo:

- Khối lƣợng phân tử: 325,24 g/mol

13

Nhiệt độ sôi: 3940C


- Công thức cấu tạo:

Nhiệt độ sôi: 1570C

- Khối lƣợng phân tử: 291,3 g/mol

- Tính chất, đặc điểm đặc trƣng: Parathion tinh khiết là chất lỏng không mùi
có màu vàng nhạt, dễ tan trong các dung môi hữu cơ và dầu, ít tan trong nƣớc.
1.3.2.7. Phorate
- Tên thƣờng gọi: Phorate
- Tên danh pháp hóa học (IUPAC name): O,O-diethyl S- (ethyllsulfanyl)

14