Luận văn thạc sĩ Xác định hóa chất bảo vệ thực vật carbamat trong một số loại rau quả bằng phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS)

Chia sẻ: Thuytienvang_1 Thuytienvang_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

389
lượt xem 102
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Theo dự báo của Uỷ ban Dân số và Phát triển của Liên hợp quốc, vào giữa thế kỉ XXI dân số thế giới sẽ tăng thêm 03 tỉ người. Dân số ngày càng tăng nhanh đã tạo ra gánh nặng cho nền sản xuất nông nghiệp lương thực, vì cùng với một diện tích canh tác nhất định và đang có xu hướng bị thu hẹp lại phải cung cấp đủ số lượng lương thực cho số đầu người luôn gia tăng. Để tăng năng suất lao động, người ta đã sử dụng nhiều biện pháp đan xen như: thâm canh tăng vụ, cải...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn thạc sĩ Xác định hóa chất bảo vệ thực vật carbamat trong một số loại rau quả bằng phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS)

Luận văn thạc sĩ Xác định hóa chất bảo vệ thực vật carbamat trong một số loại rau quả bằng phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS)
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................ ................................ ................................................ 1 Chương 1. TỔNG QUAN ................................ ...................................................... 3 1 .1 Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật............................................................ 3 1 .1.1 Định nghĩa ............................................................................................... 3 1 .1.2. Phân loại ................................................................................................ 3 1 .1.3. Tác h ại của hóa chất bảo vệ thực vật ...................................................... 4 1 .1.4. Tình hình tồn dư hóa ch ất bảo vệ thực vật trong rau quả ......................... 5 1 .1.5. Tình hình ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật ............................................ 6 1 .2. Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật nhóm carbamat .................................. 7 1 .2.1. Giới thiệu chung ..................................................................................... 7 1 .2.2. Carbofuran ................................ ................................ ............................. 8 1 .2.3. Carbaryl ................................................................................................. 9 1 .2.4. Fenobucarb ............................................................................................ 9 1 .2.5. Propoxur .............................................................................................. 10 1 .2.6 . Giới hạn cho phép................................................................................. 11 1 .3. Các phương pháp xác đ ịnh .......................................................................... 11 1 .3.1. Phương pháp cực phổ ........................................................................... 11 1 .3.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử .............................................. 12 1 .3.3. Phương pháp phân tích dòng ch ảy (flow injection analysis – FIA) ........ 13 1 .3.4. Phương pháp điện di mao quản ............................................................. 15 1 .3.5. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao................................................ 16 1 .3.6. Phương pháp sắc ký khí ................................ ........................................ 17 1 .3.7. Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ ....................................................... 18 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 20 2 .1. Đối tượng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu ................................ ............... 20 2 .1.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu ........................................................ 20 2 .1.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 20 2 .1.2.1 Xây d ựng phương pháp ................................................................ ... 20 2 .1.2.2. Ứng dụng phương pháp ................................ ................................ .. 21 2 .2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 21 2 .2.1. Phương pháp tách chiết mẫu ................................................................. 21 2 .2.2. Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ ....................................................... 21 2 .2.2.1. Nguyên tắc chung về phương pháp HPLC ...................................... 21 2 .2.2.2. Pha tĩnh trong HPLC ...................................................................... 22 2 .2.2.3. Pha động trong HPLC .................................................................... 23 2 .2.2.4. Detector trong HPLC ..................................................................... 24 2 .2.2.5 Detector khối phổ (Mass Spectrometry) .......................................... 24 2.2.2.5.1. Nguồn ion………………………………………………………26 2.2.2.5.2. Bộ phận phân tích khối lượng………………………………….28 2.2.2.5.3. Bộ phận phát hiện……………………………………………...29 2 .3. Phương tiện nghiên cứu................................................................ ............... 29
2 .3.1. Thiết bị, dụng cụ ................................................................................... 29 2 .3.1.1. Thiết bị................................ ................................ ........................... 29 2 .3.1.2. Dụng cụ ......................................................................................... 29 2 .3.3. Dung môi, hóa ch ất................................................................ ............... 30 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ TH ẢO LUẬN ................................ ........................... 32 3 .1. Tối ưu các điều kiện xác định carbamat bằng LC/MS/MS ........................... 32 3 .1.1. Chọn các điều kiện chạy của detector khối phổ ..................................... 32 3 .1.1.1. Kh ảo sát điều kiện bắn phá đối với ion mẹ ..................................... 32 3 .1.1.2. Kh ảo sát điều kiện bắn phá ion con ................................................ 34 3 .1.2. Chọn pha tĩnh ....................................................................................... 36 3 .1.3. Chọn pha động...................................................................................... 36 3 .2. Đánh giá phương pháp phân tích ................................................................. 40 3 .2.1. Khảo sát lập đư ờng chuẩn ..................................................................... 40 3 .2.2. Giới hạn phát hiện LOD ...................................................................... 43 3 .2.3. Giới hạn định lượng LOQ .................................................................... 44 3 .2.4. Độ chính xác của phép đo ..................................................................... 45 3 .3. Khảo sát điều kiện xử lí mẫu ....................................................................... 46 3 .3.1. Khảo sát dung môi chiết ....................................................................... 47 3 .3.2. Khảo sát dung môi rửa giải ................................................................ ... 49 3 .3.3. Khảo sát thể tích dung môi rửa giải....................................................... 51 3 .3.4. Độ lặp lại và độ thu hồi của phương pháp ............................................. 53 3 .4. Phân tích m ẫu thực tế .................................................................................. 55 Chương 4. KẾT LUẬN........................................................................................ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 63 PH Ụ LỤC................................ ............................................................................. 68
MỞ ĐẦU Theo dự báo của Uỷ ban Dân số và Phát triển của Liên hợp quốc, vào giữa th ế kỉ XXI dân số thế giới sẽ tăng thêm 03 tỉ người. Dân số ngày càng tăng nhanh đ ã tạo ra gánh nặng cho nền sản xuất nông nghiệp lương thực, vì cùng với một diện tích canh tác nhất định và đang có xu hướng bị thu hẹp lại phải cung cấp đủ số lượng lương thực cho số đầu người luôn gia tăng. Để tăng năng suất lao động, n gười ta đ ã sử dụng nhiều biện pháp đan xen như: thâm canh tăng vụ, cải tiến giống...; một trong những biện pháp không thể thiếu là sử dụng thuốc bảo vệ th ực vật. [9] Thuốc bảo vệ thực vật được coi là một vũ khí có hiệu quả của con người trong việc phòng chống dịch hại, bảo vệ cây trồng. Bên cạnh ưu điểm là b ảo vệ n ăng suất cây trồng, thuốc bảo vệ thực vật còn gây ra nhiều tác tác hại khác như làm ô nhiễm môi trường, gây độc cho người và gia súc, tăng chi phi sản xuất, và nhất là đ ể lại tồn dư trong nông sản gây ảnh hưởng đến chất lượng nông sản và sức khỏe n gười tiêu dùng. Tác động tiêu cực của thuốc bảo vệ thực vật càng trở nên nghiêm trọng khi con người sử dụng không đúng cách và quá lạm dụng vào thuốc. Hóa chất bảo vệ thực vật có nhiều nhóm hóa chất khác nhau, trong đó có bốn nhóm chính là: lân hữu cơ, clo hữu cơ, carbamat và pyrethroid. Nhóm clo hữu cơ đ ã b ị cấm sử dụng, nhóm pyrethroid vẫn đang được sử dụng nhưng độc tính thấp, ít có khả năng gây nhiễm độc cho ngư ời sử dụng. Còn lại 2 nhóm: lân hữu cơ và carbamat đ ang được dùng rộng rãi trong nông nghiệp , có độc tính cao và là nguyên nhân chính của phần lớn các vụ ngộ độc do ăn rau quả nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật ở nước ta hiện nay. Với những lí do trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Xác định hóa chất bảo vệ th ực vật carbamat trong một số loại rau quả bằng phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS)”. 1
Mục tiêu thực hiện đề tài luận văn là: 1. Xây dựng ph ương pháp xác định dư lư ợng hóa chất bảo vệ thực vật carbamat trong rau qu ả, bao gồm:  Khảo sát các điều kiện tách chiết mẫu và phân tích  Th ẩm định phương pháp đ ã xây dựng 2. Áp dụng phương pháp xác định dư lượng thuốc bảo vệ thực vật carbamate để khảo sát một số mẫu rau quả trên đ ịa bàn Hà Nội. 2
Chương 1. TỔNG QUAN 1 .1 Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật 1 .1.1 Định nghĩa Hóa ch ất bảo vệ thực vật là những hợp chất có n guồn gốc tự nhiên hoặc tổng h ợp hóa học đ ược dùng để phòng và trừ sinh vật gây hại cây trồng và nông sản. Hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều nhóm khác nhau, gọi theo tên nhóm sinh vật gây h ại, như thu ốc trừ sâu dùng để trừ sâu hại, thuốc trừ bệnh dùng để trừ bệnh cây… 1 .1.2. Phân loại [9] Các loại hóa chất bảo vệ thực vật gồm nhiều loại, chủ yếu gồm 4 nhóm chính: - Nhóm Clo hữu cơ (organnochlorine) là các d ẫn xuất clo của một số hợp chất hữu cơ như diphenyletan, cyclodien, benzen, hexan. Nhóm này bao gồm những h ợp chất hữu cơ rất bền vững trong môi trường tự nhiên và thời gian bán phân hu ỷ d ài (ví dụ như DDT có th ời gian bán phân huỷ là 20 năm, chúng ít bị đ ào thải và tích lu ỹ 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 h ơn 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 h ợp chất như parathion, malathion, diclovos, clopyrifos… - Nhóm Carbamat là các d ẫn 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 n gười và động vật. Khi sử dụng, chúng tác động trực tiếp vào men Cholinestraza của hệ thần kinh và có cơ chế gây độc giống như nhóm lân hữu cơ. Đại diện cho nhóm này như: carbofuran, carbaryl, carbosulfan, isoprocarb, methomyl… 3
- Nhóm Pyrethroid là những thuốc trừ sâu có nguồn gốc tự nhiên, là hỗn hợp của các este khác nhau với cấu trúc phức tạp được tách ra từ hoa của những giống cúc nào đó. Đại diện của nhóm này gồm cypermethrin, permethrin, fenvalarate, d eltamethrin,… Ngoài ra, còn có một số nhóm khác như: các ch ất trừ sâu vô cơ (nhóm asen), nhóm thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ vi khuẩn, nấm, virus (thuốc trừ nấm, trừ vi khuẩn…), nhóm các hợp chất vô cơ (hợp chất của đồng, thủy ngân, …). 1 .1.3. Tác hại của hóa chất bảo vệ thực vật [9] Hầu hết hóa chất bảo vệ thực vật đều độc với con người và động vật máu nóng ở các mức độ khác nhau. Theo đặc tính hóa chất b ảo vệ thực vật được chia làm hai loại: chất độc cấp tính và chất độc mãn tính.  Chất độc cấp tính: Mức độ gây độc phụ thuộc vào lượng thuốc xâm nhập vào cơ thể. Ở dưới liều gây chết, chúng không đủ khả năng gây tử vong, dần dần bị phân giải và bài tiết ra ngoài. Loại này bao gồm các hợp chất Pyrethroid, những hợp chất Phốt pho hữu cơ, Carbamat, thuốc có n guồn gốc sinh vật.  Chất độc mãn tính: Có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể vì chúng rất bền, khó bị phân giải và bài tiết ra ngo ài. Thuốc loại này gồm nhiều hợp chất chứa Clo hữu cơ, chứa Thạch tín (Asen), Chì, Thu ỷ ngân; đây là những loại rất nguy hiểm cho sức khoẻ. Hóa ch ất bảo vệ thực vật có thể thâm nhập vào cơ thể con người và động vật qua nhiều con đư ờng khác nhau; thông thường qua 03 đ ường chính: hô hấp, tiêu hoá và tiếp xúc trực tiếp. Khi tiếp xúc với hóa chất bảo vệ thực vật, con người có th ể bị nhiễm độc cấp tính hoặc m ãn tính, tùy thuộc vào phạm vi ảnh hưởng của thuốc. Nhiễm độc cấp tính: Là nhiễm độc tức thời khi một lượng đủ lớn hoá chất b ảo vệ thực vật thâm nhập vào cơ thể. Những triệu chứng nhiễm độc tăng tỉ lệ với 4
việc tiếp xúc và trong một số trường hợp nặng có thể dẫn tới tử vong. Biểu hiện b ệnh 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, ch ảy nước mắt, sảy thai, nếu nặng có thể gây tử vong. Nhiễm độc mãn tính: Là nhiễm độc gây ra do tích lu ỹ dần dần trong cơ th ể. Thông thường, không có triệu chứng n ào xuất hiện ngay trong mỗi lần nhiễm. Sau một thời gian dài, một lượng chất độc lớn tích tụ trong cơ th ể 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 n ão. 1 .1.4. Tình hình tồn dư hóa chất bảo vệ thực vật trong rau quả Theo báo cáo của Cục Bảo vệ thực vật, có 23% số hộ nông dân vi phạm quy đ ịnh về sử dụng thuốc b ảo vệ thực vật, dẫn đến tồn dư hóa ch ất b ảo vệ thực vật trên nông sản. Một số loại thuốc trừ sâu độc hại đã bị cấm sử dụng nhưng hiện vẫn có nhiều người tìm cách đưa về nông thôn. Số mẫu rau, quả tươi có dư lượng hóa ch ất b ảo vệ thực vật chiếm từ 30-60%, trong đó số mẫu rau, quả có dư lư ợng hóa ch ất b ảo vệ thực vật vượt quá giới hạn cho phép chiếm từ 4-16%, một số hóa chất bảo vệ thực vật bị cấm sử dụng như Methamidophos vẫn còn dư lượng trong rau. [7] Trong năm 2006, Chi cục bảo vệ thực vật TP Hồ Chí Minh đ ã kiểm tra 790 m ẫu của 52 đ ơn vị kinh doanh rau an toàn trên địa bàn thành phố, phát hiện 26 mẫu có d ư lượng thuốc trừ sâu, chiếm tỷ lệ 3,29 %. Nấm rơm Trà Vinh, cần tây, cải th ìa, xà lách xong, bồ ngót, bông cải xanh (súp lơ), rau dền, cần... là những loại rau ăn lá có tỷ lệ dư lượng thuốc trừ sâu cao (3,94%). Đặc biệt là tình trạng vượt nhiễm thuốc trừ sâu đối với các loại rau củ quả, trái cây nhập khẩu từ Trung Quốc. Kết quả kiểm tra của Chi cục bảo vệ thực vật TP.HCM cho thấy, có 5 trong tổng số 26 mẫu hàng Trung Quốc được kiểm tra có kết quả lượng thuốc trừ sâu tồn dư cao, chiếm tỷ lệ đ ến 19,23%. [3] 5
Đầu năm 2009, Cục Bảo vệ thực vật đã lấy 25 mẫu rau và năm mẫu quả tại các tỉnh phía Bắc (TP Hà Nội và tỉnh Vĩnh Phúc) để kiểm định. Kết quả có 11 mẫu rau có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật ở mức độ khác nhau. Ở các tỉnh phía Nam, trên 35 m ẫu rau và 5 m ẫu quả lấy ở TP Hồ Chí Minh, Bình Dương, Tiền Giang, kết quả trên 50% m ẫu có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật ở mức độ khác nhau. [11] Tại TP Hồ Chí Minh, trong sáu tháng đầu năm 2009, qua kiểm nghiệm hơn 2 .200 mẫu rau, quả tại ba chợ đầu mối (Bình Điền, Hóc Môn, Thủ Đức), phát hiện 50 mẫu dương tính (tỷ lệ 2,4%), cao hơn so với cùng kỳ năm 2008 là 1,3%. Còn tại Bình Dương, phân tích gần 310 mẫu rau lấy ở các chợ, vùng sản xuất, bếp ăn tập th ể trong tám tháng đầu năm 2009 có gần 80 mẫu có dư lư ợng thuốc bảo vệ thực vật. [11] Trên thế giới, tại Ấn Độ, Cuộc điều tra được Bộ Nông nghiệp Ấn Độ tiến h ành trong một năm từ tháng 11 năm 2007 đến tháng 10 năm 2008 trên toàn đ ất nước Ấn Độ. Kết quả là 18% rau và 12% hoa qu ả nội địa và nhập khẩu của Ấn Độ đ ều có dư lượng thuốc trừ sâu, kể cả những loại thuốc trừ sâu bị cấm, trong đó 4% lượng rau và 2% lượng hoa quả có dư lượng thuốc trừ sâu cao hơn m ức cho phép. Kho ảng 18% (664 mẫu) trong tổng số 3.648 mẫu rau như mướp tây, cà chua, b ắp cải và súp lơ đ ều có dư lượng thuốc trừ sâu. Các loại rau như bắp cải, súp lơ và cà chua có dư lượng thuốc trừ sâu lớn nhất. Các loại thuốc trừ sâu tìm th ấy trong các lo ại quả chủ yếu là chlorpyriphos, monocrotophos, profenophos và cypermethrin.[1] 1 .1.5. Tình hình ngộ độc hóa chất bảo vệ thực vật Theo thống kê của Tổ chức Lao động Quốc tế ILO, trên th ế giới, h àng năm có trên 40.000 ngư ời chết vì ngộ độc rau trên tổng số 2 triệu người ngộ độc. Tại Việt Nam, con số người bị ngộ độc cũng không nhỏ. Từ năm 1993 - 1998, hàng chục ngàn người bị nhiễm độc do ăn phải rau quả còn dư lượng thuốc trừ sâu. Nặng nhất ở Đồng bằng sông Cửu Long, năm 1995 có 13.000 người nhiễm độc, trong đó có 354 ngư ời chết. [8] 6
Năm 1990, một thống kê quý của Tổ chức y tế thế giới (WHO) cho thấy có khoảng 25 triệu lao động trong ngành nông nghiệp bị nhiễm độc hóa ch ất bảo vệ thực vật m ỗi năm. Cho đến nay, chúng ta vẫn chưa có những con số ước tính trên phạm vi toàn cầu, nhưng hiện có đến 1,3 tỷ lao động trong ngành nông nghiệp và có th ể h àng triệu ca nhiễm độc hóa ch ất bảo vệ thực vật vẫn đang xảy ra h àng năm. [2] Năm 2000, Bộ y tế Braxin ước tính trong một năm n ước này có 300.000 ca nhiễm độc và 5.000 ca tử vong do hóa chất bảo vệ thực vật. Trong một nghiên cứu ở Inđônêxia, 21% trong số các ca liên quan đến hóa chất bảo vệ thực vật có những d ấu hiệu hay triệu chứng về tâm thần, hô hấp và tiêu hoá. Trong một cuộc khảo sát của Liên hợp quốc, 88% nông dân Campuchia sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật đ ã từng có triệu chứng nhiễm độc. [2] 1 .2. Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật nhóm carbamat 1 .2.1. Giới thiệu chung Thuốc trừ sâu carbamat là các dẫn xuất của acid cacbamic có tính độc trừ sâu. 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 n ày mà không trừ được nhóm sâu khác. Một số thuốc trong nhóm còn có cả tác dụng trừ tuyến trùng. Về cơ chế tác động của thuốc trừ sâu carbamat tương tự như các thuốc trừ sâu lân h ữu cơ. Các thuốc carbamat kìm hãm men cholinesteraza b ằng cách cacbaryl hóa các vị trí hoạt động của toàn men. Quá trình cacbaryl hóa cũng là quá trình thu ận 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 b ề mặt của men. Các chất carbamat càng bền, càng ức chế men cholinesteraza m ạnh. Cả lân hữu cơ và carbamat đều kìm hãm vị trí men tác động, dẫn đến hệ thần kinh 7
không kiểm soát được, làm mất khả năng phối hợp giữa các cơ quan, giải phóng quá mức hormon, sinh vật mất nước và chết. Các thuốc carbamat an toàn với cây, ít độc đối với cá hơn các thuốc lân hữu cơ; không tồn lưu quá lâu trên nông sản và môi trường sống. Độ độc của thuốc đối với động vật máu nóng rất khác nhau, tùy thuộc vào loại thuốc. Các ch ất chủ yếu thuộc nhóm bao gồm: carbaryl, methiocarb, pirimicarb, o xamyl, carbendazim, propoxur, aminocarb, aldicarb… 1 .2.2. Carbofuran [13] Carbofuran là một trong những thuốc trừ sâu nhóm carbamat độc nhất, có tên là 2 ,3-dihydro-2,2 -dimethyl-7-ben zofuranyl methylcarbamate, tên thương m ại là Furadan , Curater. Công thức phân tử: C12H15NO3. M = 221,25g/mol. tnc = 151C. d = 1,18g/cm3. Carbofuran là một trong những thuốc trừ sâu có độc tính cao đối với con n gười. Nó có thể xâm nhập vào cơ thể qua hô hấp, qua miệng và qua da. Triệu chứng khi bị ngộ độc carbofuran: buồn nôn, đau bụng, tiêu ch ảy, giảm tầm nhìn… Ở liều cao có thể gây tử vong. Chỉ cần uống 1ml carbofuran cũng có thể dẫn tới tử 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 LD50 = 5mg/kg. 8
1.2.3. Carbaryl [20] Carbaryl có tên là 1-naphthyl methylcarbamate, tên thương m ại là Sevin, là một loại thuốc trừ sâu nhóm carbamat. Carbayl là tinh th ể m àu trắng, tan kém trong nước nhưng tan nhiều trong dung môi phân cực như đ imethyl sulfoxide và đimethyl formaldehyde. Công thức phân tử C12H11NO2. M = 201,2g/mol. ts = 145C. d = 1,232g/cm 3. Carbaryl là một chất ức chế men cholinesteraza và có độc với con ngư ời. Nó được xếp vào loại chất gây ung thư đối với con người. Carbaryl là một chất rắn, có m àu trắng hoặc xám tùy thuộc vào độ tinh khiết của nó, tinh thể không mùi. Carbaryl là m ột thuốc trừ sâu có độc tính trung bình. Khi tiếp xúc với carbaryl có th ể gây ra n gộ độc cấp và mãn tính với các triệu chứng như: bu ồn nôn, chuột rút dạ d ày, tiêu ch ảy. Các triệu chứng khác ở liều lượng cao bao gồm đổ mồ hôi, làm mờ của tầm nhìn, và co giật, ảnh hưởng đến phổi, thận và gan. Mức hấp thụ h àng ngày tối đa cho phép ADI củ a carbaryl là 0,1mg/kg trọng lượng cơ thể. Đối với chuột, liều gây chết trung bình qua miệng LD50 = 250 – 850mg/kg, liều gây chết trung b ình qua hô h ấp LC50 = 0,005 – 0,023mg/kg. 1 .2.4. Fenobucarb [21] Fenobucarb có tên là 2-(1 -Methylpropyl)phenol methylcarbamate, là một lo ại thuốc trừ sâu nhóm carbamat. 9
Công thức phân tử: C12H 17NO2 M = 207,3g/mol ts = 32C d = 1,035g/cm 3 Fenobucarb tan kém trong nước, tan tốt trong các dung môi Acetone, Benzene, Toluene, xylene. Fenobucarb được sử dụng làm thuốc trừ sâu trên lúa và bông, rất độc hại đối với con người, nó ảnh hư ởng đến hệ thần kinh, bộ phận sinh sản, gây ung thư và ngộ độc cấp tính. Liều gây chết trung bình qua miệng đối với chuột là 410mg/kg. 1 .2.5 . Propoxur [22] 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: C11H15NO3 M = 209,2g/mol ts = 91C Propoxur có độc tính cao đối với ruồi, muỗi, gián và bọ chét. Nó là ch ất có độc tính cao với con người, nó có thể xâm nhập vào cơ thể qua hô hấp, qua đường m iệng 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 đ ối với con n gười gây ung thư, ảnh hư ởng đến cơ quan sinh sản và hệ thần kinh trung ương. 10
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 h àng ngày tối đa cho phép ADI của p ropoxur là 0,02mg/kg trọng lượng cơ thể 1 .2.6 . Giới hạn cho phép Dư lượng là phần còn lại của hoạt chất, các sản phẩm chuyển hóa và các thành ph ần khác có trong thuốc, tồn tại trên cây trồng, nông sản, đất, nước sau một th ời 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 nư ớc. Mức dư lượng tối đa cho phép (MRL) là giới hạn dư lượng của một loại thuốc, được phép tồn tại về mặt pháp lí hoặc xem như có th ể chấp nhận được ở trong hay trên nông sản, thức ăn gia súc m à không gây h ại cho người sử dụng và vật nuôi khi ăn các nông sản đó. Bảng 1. Mức dư lượng tối đa cho phép sử dụng thuốc trừ sâu carbamat ở một số quốc gia. [6] Carbofuran Carbayl P ropoxur Fenobucarb Quốc gia Đối tượng (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) Nh ật Bản Xoài 0,3 3,0 1 ,0 0,3 Việt Nam Táo, nho, lê 5,0 3 ,0 (Quyết định 46/2007/QĐ- Cà chua, cà rôt 0,1 0 ,05 BYT) EU Trái cây 0,1 1 0 ,05 1 .3. Các phương pháp xác định 1 .3.1 . Phương pháp cực phổ 11
Trong phương pháp này, người ta phân cực điện cực giọt thủy ngân bằng một điện áp một chiều biến thiên tuyến tính với thời gian để nghiên cứu các quá trình khử cực của chất phân tích trên điện cực đó. Vì vậy, thiết bị cực phổ gồm hai phần chính là máy cực phổ và hệ điện cực bao gồm điện cực giọt thuỷ ngân và điện cực so sánh. Đường cực phổ biểu diễn sự phụ thuộc của chiều cao cường độ dòng với nồng độ chất phân tích. Để xác định các lượng nhỏ chất thường dùng cực phổ cổ điển (10-3 – n.10-5). Để xác định các lượng chất cực nhỏ thường dùng các phương pháp cực phổ hiện đại như cực phổ sóng vuông, cực phổ xung vi phân. [5 ] A. Guiberteau , T. Galeano Diáz, F. Salinas và J.M. Ortiz [12] đã xác định carbaryl và carbofuran bằng ph ương pháp cực phổ xung vi phân. Phương pháp được ứng dụng xác định các mẫu nước sông. Các mẫu nước sau khi xử lí sẽ được xác đ ịnh bằng phương pháp cực phổ xung vi phân với các điều kiện sau: tốc độ quét 20mV/s (bước nhảy thế: 5mV, khoảng thời gian 0,25s), biên độ xung 50mV trong khoảng từ + 0,4V đến + 0,8V. Khoảng tuyến tính của carbaryl từ 5.10-7 10-4M và của carbofuran từ 5.10-7 – 5.10 -5M với độ lệch chuẩn tương đối tương ứng là 1,62 và 1,86%. 1 .3.2 . Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử Các tác giả Urmila Tamrakar, Vinay K. Gupta và Ajai K. Pillai [32] đã xác đ ịnh đồng thời 3 loại thuốc trừ sâu nhóm carbamat b ằng ph ương pháp quang phổ h ấp 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, p ropoxur 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 m ẫu rau, đất, thức ăn, nước … với hiệu suất thu hồi khoảng 95%. Tác giả L. Alvarez-Rodriguez [26] 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 ho ặc phenolate, sau đó nó sẽ 12
tạo mầu với diazo trimethylanilin có ch ứa mixen natri dodecyl sunfat. Giới hạn phát h iện của phương pháp trong khoảng 0,2 – 2mg/ml. Phương pháp xác đ ịnh 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 [35] đề cập. Carbosulfan được thủy phân trong môi trường kiềm tạo th ành hợp chất phenolic và tạo cặp với 2, 4-dimethoxy aniline trong môi trường có chứa chất oxi hóa K2Cr2O7 đ ể tạo thành một hợp chất mang m àu cyanogen. Ch ất cyanogen n ày được chiết vào chloroform tại pH=3,5 và đo phổ tại bước sóng 430nm. Khoảng nồng độ tuân theo định luật Lambert - Beer của carbosulfan là 0,1 – 1,0ppm. Độ thu hồi của phương pháp trên các mẫu nước uống, gạo và lúa mì đều trên 93%. Tác giả O. Bhargavi và cộng sự [31] đã phát triển một kĩ thuật quang phổ h ấp thụ phân tử đ ơn giản và nh ạy xác định carbofuran trong các mẫu nước và mẫu h ạt. Carbofuran được thủy phân trong môi trường kiềm và tương tác với muối diazo 4 , 4-azo-bis-3, 3’, 5, 5’-tetrabromo aniline tạo thành chất mầu đỏ và xác định tại bước sóng 470nm. Khoảng tuân theo định luật Lambert - Beer của carbofuran là 0,1 – 16,0µg/ml . Các phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử chỉ phân tích được một loại carbamat n ào đó hoặc phân tích đồng thời một số carbam at. Hơn nữa, phương pháp có độ nhạy kém. Do đó, hiện nay phương pháp này rất ít đ ược ứng dụng để phân tích carbamat. 1 .3.3 . Phương pháp phân tích dòng chảy (flow injection analysis – FIA) Phân tích dòng ch ảy là một kĩ thuật phân tích động, trong đó mẫu ph ân tích ở d ạng lỏng được bơm vào dòng ch ất mang chuyển động liên tục. Sau đó trong vòng phản ứng chất phân tích sẽ phản ứng với thuốc thử có trong dòng ch ất mang, hay được bơm trực tiếp vào đầu vòng phản ứng, để tạo ra một sản phẩm có thể phát hiện được theo một tính chất hóa lí n ào đó nhờ một loại detector phù hợp. Các tính chất hóa lí đó thường là: sự hấp thụ quang phân tử UV-VIS và nguyên tử, tính chất phát 13
xạ của nguyên tử, tính chất huỳnh quang, sự thay đổi chiết suất, tính chất điện hóa. Ứng với mỗi tính ch ất người ta có một loại detector. [4 ] Tác giả Ana M. García-Campana và cộng sự [23] đã phát triển phương pháp m ới để xác định carbaryl trong thực phẩm thực vật và nước tự nhiên bằng kĩ thuật phân tích dòng ch ảy. Đối với mẫu nước, lọc qua màng lọc 0,45µm rồi tiến hành phân tích. Đối với mẫu quả, tiến hành chiết mẫu b ằng 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 o xi hóa KMnO4 trong môi trường kiềm nhẹ. Hệ thống phân tích dòng ch ảy để xác định carbaryl gồm 3 kênh chứa 3 dung dịch khác nhau: NaOH, luminol và KMnO4. Tại các điều kiện tối ưu, kho ảng tuyến tính carbaryl từ 5 – 100ng/ml và giới hạn phát h iện là 4,9ng/ml. Đây là m ột phương pháp đơn giản, nhanh và dễ dàng kết hợp với phương pháp sắc ký lỏng để xác đ ịnh đồng thời một số carbamat. Một phương pháp xác định carbaryl bằng kĩ thuật phân tích dòng ch ảy sử dụng detector UV – Vis đã được các tác giả Karim D. Khalaf, A. Morales-Rubio và M. de la Guardia [25] n ghiên cứu. Mẫu được chiết với xylen và bơm vào hệ thống phân tích dòng ch ảy. Tại đây, carbaryl sẽ phản ứng với naphtholate và dung dịch p- aminophenol 50pg/ml trong sự có mặt của dung dịch KIO4 0,004M để tạo thành h ợp chất mang m àu 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, IO4-, H2O và NaOH. Phương pháp có giới hạn phát hiện 26,5ng/ml với tần suất b ơm m ẫu 110 lần/giờ. Độ thu hồi carbaryl trên các n ền mẫu khác nhau khá cao từ 95 – 102%. Một ph ương pháp phân tích dòng chảy sử dụng detector huỳnh quang để xác đ ịnh carbofuran đã được đề cập. Phương pháp dựa trên ph ản ứng của carbofuran với KMnO4 và luminol trong môi trường kiềm nhẹ sẽ tạ th ành h ợp chất màu. Carbofuran b ị oxi hóa tạo th ành anion 3-aminophthalate – dạng kích thích bền và được xác định bằng detector huỳnh quang. Khoảng tuyến tính của carbofuran từ 14
0,06 – 0 ,5µg/ml, giới hạn phát hiện 0,02µg/ml. Phương pháp đã ứng d ụng thành công xác định dư lượng carbofuran trong mẫu rau diếp.[24] Phương pháp phân tích dòng chảy có ưu điểm là nhanh, thiết bị phân tích dễ kiếm và rẻ tiền. Tuy nhiên, phương pháp không thể xác định đồng thời các chất carbamat. Do vậy, phương pháp cũng ít được ứng dụng để phân tích carbamat. 1 .3.4 . Phương pháp điện di mao quản Ling Wang và cộng sự [34 ] đã tách và xác đ ịnh dư lượng thuốc trừ sâu carbamat bằng phương pháp điện di mao quản đẳng áp. Cột mao quản có đường kính 75µm được nhồi hạt ODS 3µm. Pha động bao gồm 30% acetonitril và 70% dung dịch đệm CH3COONH4 5mM (pH=6,5) chứa 1mM SDS và 0,01% trietylamine (TEA). Tại các điều kiện tối ưu, 10 carbamat đã được tách nhanh trong vòng 20 phút. Các mẫu rau được làm sạch qua SPE. Phương pháp có giới hạn phát h iện từ 0,05 – 1,6mg/kg và hiệu suất thu hồi từ 51,3 – 109,2% với độ lệch chuẩn RSD < 11,4%. Phương pháp đã được áp dụng để xác định 10 loại carbamat trong một số loại rau. Xác định dư lượng fenoxycarb trong lúa m ì bằng phương pháp điện di mao 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 d etector UV tại bước sóng  = 199nm, cột C18 và pha động là MeOH : H2O = 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 d ịch đêm CH3COONH4 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 đ iện di m ao quản khô và hiệu suất thu hồi cao trên 85%. Hai phương pháp đ ã được ứng dụng để xác định fenoxycarb trong các mẫu lúa mì.[28] 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 15
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%.[15] Kĩ thuật điện di mao quản là một kĩ thuật mới được phát triển khoảng hơn 10 n ăm trở lại đây. Đây là một kĩ thuật có thời gian phân tích nhanh, tốn ít dung môi và hóa chất. Việc xác định các hóa chất bảo vệ thực vật bằng thiết bị này vẫn đang được nghiên cứu và chưa có nhiều loại thuốc trừ sâu được xác định bằng phương pháp này. 1 .3.5 . Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao Tác giả Elvira Grou và cộng sự [16] đ ã xác định thuốc bảo vệ thực vật carbamat trong đ ất và nước bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng d etecto r UV ở bước sóng 254nm. Các mẫu nư ớc được chiết lỏng lỏng với d iclometan, các m ẫu đất được làm sạch bằng cột florisil. Dịch chiết được đem cô quay đến cạn, hòa cặn b ằng 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 [17] đ ã xác định dư lượng thuốc trừ sâu nhóm carbamat trong sau b ằng phương pháp sắc ký lớp mỏng hiệu năng cao HPTLC tại 2 bước sóng  = 243nm và  = 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 đ ịnh đồng thời các chất carbamat như aldicarb, propoxur, carbofuran, carbaryl và m ethiocarb trong mật. Mẫu được chiết bằng methanol và cho qua cột florisil để làm sạch. Sử dụng dung môi diclometan:hexan = 1:1 rửa giải các chất carbamat ra khỏi cột. Dịch rửa giải đem cô quay ở 40C đến cạn và hòa cặn bằng 1ml acetonitril. Các 16
chất carbamat được tách và xác định đồng thời bằng hệ thống sắc ký lỏng với d etector hu ỳnh quang ghép nối với tiền cột. Phương pháp có giới h ạn phát hiện thấp từ 4 – 5ng/g và độ thu hồi tương đối cao từ 72,02 – 92,02% ứng với nồng độ từ 50 – 200ng/g.[18] Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao là một phương pháp thông dụng để xác đ ịnh 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 d etector UV, còn khi sử dụng detector huỳnh quang, phương pháp có độ nhạy tốt h ơn 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. 1 .3.6 . Phương pháp sắc ký khí Xác định ethylcarbamat trong đ ồ uống bằng phương pháp sắc ký khí với d etector bắt điện tử và sắc ký khí khối phổ. Các mẫu được pha loãng b ằng ethanol 10% rồi được chiết bằng d iclometan. Dịch chiết đ ược đem cô đến gần cạn và đem đo. Phương pháp này đã đư ợc đánh giá ở 5 phòng thí nghiệm với 4 phòng sử dụng d etector ECD và 1 phòng sử dụn g detector MS. Giới hạn phát hiện của phương pháp th ấp, khoảng 5µg/kg đối với detector ECD và 0,5µg/kg đ ối với detector MS.[14] Xác định thuốc trừ sâu carbamat và nhóm nito h ữu cơ trong thực phẩm bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ. Phương pháp đã xác đ ịnh đồng thời 29 lo ại thuốc trừ sâu trong một số thực phẩm như táo, khoai tây, gạo, chuối… Mẫu được chiết b ằng aceton và được làm sạch bằng 3 loại cột chiết pha rắn khác nhau: cột d iatomaceous, 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, m ẫu được xác định bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ. Chương trình ch ạy khối phổ đư ợc 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. [27] 17