Tên đề tài: “Ảnh hưởng của sử dụng kết hợp thuốc bảo vệ thực vật hoạt chất Chlorpyrifos ethyl và Fenobucarb đến hoạt tính enzyme Cholinesterase cá lóc (Channa striata)”.

 Tác giả: Nguyễn Văn Toàn, Khóa: 2011

 Chuyên ngành: Môi trường đất và nước ; Mã số: 9440303. Nhóm ngành: Khoa học tự nhiên.

 Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Nguyễn Văn Công - Trường Đại học Cần Thơ.

1. Tóm tắt nội dung luận án

Luận án “Ảnh hưởng của sử dụng kết hợp thuốc bảo vệ thực vật hoạt chất Chlorpyrifos ethyl và Fenobucarb đến hoạt tính enzyme Cholinesterase cá lóc (Channa striata)” được thực hiện ở điều kiện phòng thí nghiệm và đồng ruộng từ tháng 8 năm 2012 đến tháng 12 năm 2016 nhằm đánh giá sự ảnh hưởng riêng lẻ, phối trộn của hai hoạt chất trên đến enzyme ChE của cá lóc và khả năng sử dụng ChE ở cá lóc như phương pháp sinh học để đánh giá sự phơi nhiễm của cá lóc với thuốc BVTV lân hữu cơ Chlorpyrifos ethyl và Carbamate Fenobucarb. Nội dung điều tra hiện trạng sử dụng thuốc BVTV ở một số vùng canh tác lúa ĐBSCL được thực hiện qua phỏng vấn 939 hộ dân trồng lúa ở 4 tỉnh Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp và Hậu Giang. Ảnh hưởng đơn lẻ và phối trộn của thuốc BVTV chứa hoạt chất Fenobucarb và Chlorpyrifos ethyl đến hoạt tính ChE ở điều kiện phòng thí nghiệm được thực hiện ở bốn mức nồng độ 1%, 2%, 5% và 10% LC50-96 giờ và hỗn hợp giữa chúng cùng đối chứng được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên. Ảnh hưởng của phun Fenobucarb, Chlorpyrifos Ethyl hay kết hợp hai hoạt chất này đến ChE cá lóc được triển khai trên ruộng lúa vụ Hè Thu 2013 ở Phụng Hiệp, Hậu Giang.

Kết quả nghiên cứu cho thấy có 232 tên thương mại thuốc BVTV khác nhau được nông dân sử dụng và nhóm thuốc trừ côn trùng, trừ nấm bệnh là phổ biến nhất (60%). Trung bình thuốc BVTV được phun khoảng 6,0 lần/vụ; trong đó số lần phun thuốc trừ sâu bệnh là cao nhất (4,0 lần/vụ), kế đến là trừ cỏ, trừ ốc (1,0 lần/vụ). Đa số nông dân hỗn hợp nhiều loại thuốc trừ sâu với nhau hoặc thuốc trừ sâu với trừ bệnh cho một lần sử dụng. Trung bình có hơn 60% nông dân sử dụng thuốc ở liều cao hơn chỉ dẫn của nhãn thuốc.

Ở điều kiện phòng thí nghiệm, hoạt tính ChE ở não cá lóc cỡ giống rất nhạy cảm với Chlorpyrifos ethyl và Fenobucarb. Ở nồng độ 0,54µg/L (2%LC50 – 96 giờ), Chlorpyrifos ethyl đã ức chế ChE từ 0,1% đến 20,0%. Trong khi ở nồng độ 36µg/L (1% LC50 – 96 giờ), Fenobucarb đã ức chế ChE từ 6,0% đến 16,1%. Hoạt chất Fenobucarb gây ức chế cao ChE ở cá lóc trong khoảng 1 – 12 giờ phơi nhiễm, tỷ lệ ức chế từ 53,8% – 57,8% ở nồng độ 10% LC50 – 96 giờ. Hoạt chất Chlorpyrifos ethyl gây ức chế cao ChE trong khoãng 24 – 60 giờ phơi nhiễm, tỷ lệ ức chế từ 48,1% – 58,9% ở nồng độ 10% LC50 – 96 giờ. Khi phối trộn Chlorpyrifos ethyl và Fenobucarb thì không làm tăng hay giảm tỷ lệ ức chế ChE cá lóc so với từng đơn chất nhưng làm tăng thời gian ChE bị ức chế cao nên làm cá bị ảnh hưởng nghiêm trọng hơn khi phơi nhiễm riêng lẻ từng hoạt chất.

Kết quả thí nghiệm trên đồng ruộng cho thấy khi sử dụng Mondeo 60EC (chứa hoạt chất Chlorpyrifos ethyl), Bascide 50EC (chứa hoạt chất Fenobucarb) hay kết hợp 2 loại thuốc này với liều lượng tối đa của khuyến cáo (0,8L/ha đối với Mondeo 60EC và 1,5L/ha đối với Bascide 50EC) đều làm ảnh hưởng đến ChE cá lóc. Sử dụng đơn Bascide 50EC theo liều chỉ dẫn làm ức chế ChE trong não cá lóc từ 1,2% đến 28%. Sử dụng đơn Mondeo 60EC hay kết hợp Mondeo 60EC  với Bascide 50EC không những làm chết cá mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng và lâu dài đến ChE; tỷ lệ ức chế lần lượt từ 22,4% đến 79,1% và từ  25,8% đến 86,2%. Đo ChE ở cá lóc có thể đánh dấu ảnh hưởng do sử dụng Bascide 50EC  cho lúa đến loài cá này trong giới hạn 3 ngày sau khi phun nhưng đối với Mondeo 60EC hay kết hợp Mondeo 60EC  với Bascide 50EC là hơn 14 ngày. Áp dụng đo ChE bằng kỹ thuật tái kích hoạt 2-PAM là phương pháp tối ưu nhất để quan trắc, cảnh báo nhiễm bẩn Chlorpyrifos ethyl sau 1 - 5 ngày phơi nhiễm

2. Những kết quả mới của luận án

Luận án cung cấp thông tin về các loại thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng phổ biến ở một số vùng chuyên canh lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long.

Luận án cũng cho thấy khi phối trộn hay hỗn hợp thuốc bảo vệ thực vật chlorpyrifos ethyl và fenobucarb làm ảnh hưởng đến ChE cá lóc nghiêm trọng hơn trường hợp đơn lẻ. Phương pháp bố trí các thí nghiệm trong luận án này rất giống thực tiễn sử dụng thuốc BVTV ở ĐBSCL nên kết quả nghiên cứu giúp đánh giá xác thực hơn về sự phơi nhiễm của cá trên đồng ruộng, cung cấp số liệu làm cơ sở cho cảnh báo tác hại của sử dụng thuốc bảo vệ thực vật đến cá lóc (C. striata) nói riêng và sinh vật nói chung.

Luận án cũng đề xuất khả năng áp dụng đo ChE để cảnh báo nhiễm bẩn thuốc BVTV gốc Lân hữu cơ, làm cơ sở cho các nghiên cứu mới.

3. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn và các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
4. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn

Cung cấp số liệu về thông tin về các loại thuốc BVTV được sử dụng phổ biến ở một số vùng chuyên canh lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long, là cơ sở đánh giá tình hình ô nhiễm thuốc BVTV trong nước, đất và bùn đáy, phục vụ cho công tác quan trắc dư lượng thuốc BVTV cũng như cơ sở cho việc nghiên cứu đến quan trắc sinh học.

Hỗn hợp thuốc BVTV chứa hoạt chất Fenobucarb với Chlorpyrifos ethyl dù không làm tăng hay giảm tính độc nhưng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt tính enzyme Cholinesterase ở cá lóc hơn trường hợp từng đơn chất. Qua đó cho thấy thói quen hỗn hợp thuốc khi sử dụng góp phần đe dọa đến cá lóc nói riêng và động vật nói chung.

Đo ChE có thể đánh dấu ảnh hưởng do sử dụng Fenobucarb cho lúa đến cá trong giới hạn 3 ngày sau khi phun nhưng đối với Chlorpyrifos ethyl hay kết hợp 2 loại hoạt chất này là hơn 14 ngày.

Áp dụng đo ChE bằng kỹ thuật tái kích hoạt 2-PAM là phương pháp tối ưu nhất để quan trắc, cảnh báo nhiễm bẩn Chlorpyrifos ethyl sau 1 - 5 ngày phơi nhiễm.

1. Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

 Cần quan trắc thêm dư lượng thuốc BVTV trong môi trường đất trên ruộng để xác định động thái của thuốc BVTV trong môi trường đất và nước.

 Thực nghiệm sử dụng đo ChE bằng kỹ thuật tái kích hoạt trong quan trắc tác hại của nhiễm bẩn thuốc BVTV hoạt chất Chlorpyrifos ethyl nói riêng và lân hữu cơ nói chung.

1. Summary

This dissertation "Effects of applying  mixture of  insecticide chlorpyrifos ethyl and fenobucarb on cholinesterase activity in snakehead fish (Channa striata)" was carried out from August, 2012 to December, 2016 at laboratory and rice field conditions to evaluate the effects of using single and mixture of these two active ingredients on activity of ChE in snakehead fish and the use of ChE in this fish species as a biomarker of exposure and effects from Organophosphate and carbamate pesticides. Status of pesticides use in rice cultivation areas in Mekong Delta was carried through interviewing 939 rice farming farmers in four provinces, including Long An, Tien Giang, Dong Thap and Hau Giang. Effects of single and mixture of fenobucarb and chlorpyrifos ethyl on ChE of snakehead fish in the laboratory condition was conducted at for treatments, including 1%, 2%, 5% and 10% LC50-96h. Effects of single and mixture applying fenobucarb and chlorpyrifos ethyl for rice on ChE in snakehead fish living in rice paddy was conducted in Summer 2013 in Phung Hiep, Hau Giang province.

The results showed that 232 trade names of pesticides have been used in rice cultivation; insecticides and fungicides were most common (60%). The averaged spraying frequency was 6.0 times per crop. In which, insecticides and fungicides are  4.0 times per crop; herbicides and snailicides is about 1.0 time per crop. The results also show that pesticides are often mixed together before spraying and more than 60% of households sprayed at concentrations above recommended doses.

            In the laboratory conditions, the activity of ChE in snakehead fish brains is very sensitive to Chlorpyrifos ethyl and Fenobucarb. At a concentration of 0.54 μg/L (2% LC50 - 96 hours), Chlorpyrifos ethyl inhibited ChE activity from 0.1% to 20.0%. While at 36 μg/L (1% LC50 - 96 hours), Fenobucarb suppressed ChE activity from 6.0% to 16.1%. Fenobucarb quick inhibits ChE within 1 - 12 hrs after exposure, the rate of inhibition from 53.8% to 57.8% at 10% LC50-96 hrs whereas Chlorpyrifos ethyl is 24 - 60 hrs with the rate of inhibition from 48.1% to 58.9% at 10% LC50-96 hrs. The study has shown that no synergy or antagonist was found in term of ChE inhibition in snakehead fish as mixed these two ingredients but the duration of high ChE inhibition is longer.      

            In rice field conditions, using Mondeo 60EC (containing Chlorpyrifos ethyl), Bascide 50EC (containing Fenobucarb) or combination of these two insecticides at the recommended maximum dose (0.8L/ha for Mondeo 60EC and 1.5L/ha for Basecide50C) maybe all cause severe and long-term harmful on cholinessterase activity of snakehead fish. Using Bascide 50EC at the recommended maximum does not seriously affect snakehead fish, the rate of inhibition from 1,2% - 28%. Using Mondeo 60EC and mixture Bascide 50EC with Mondeo 60EC at the recommended maximum not only mortality fish but also serious and spreading harmful effects ChE activity, the rate of inhibition from 22,4% - 79,1% (single Mondeo 60EC) and 25,8% - 6,2% (mixture), respectively. The measurement ChE activty of snakehead fish can be marked by the use of Bascide 50EC for ricefield within 3 days after spraying, but Mondeo 60EC or a mixture of two these pesticides is more than 14 days. Applying 2-PAM re-activation technique after one day of exposure is the best method for monitoring and warning of organophosphate pesticide contamination.

2. The creativeness of the study

The dissertation provides the updated information on pesticides commonly used in rice cultivation areas in the Mekong Delta

The dissertation showed that though the mixture of 2 active ingredients of Chlorpyrifos ethyl and Fenobucarb did not increase or decrease the toxicity it caused the more severe effect on activeness of ChE than an individual ingredient.  This indicates that pesticide mixtures used by rice farmers have been threatening to snakehead fish in special and to animals in general.

The study also affirmed that the method of ChE measurement in snakehead fish can be a biological technique to recognize the contamination of Organophosphate and Carbamate pesticides in organisms.

3. Applicability and Recommendations
4. Applicability in practice

The dissertation provides the updated information on pesticides commonly used in rice cultivation areas in the Mekong Delta,… which is a basis for assessing pesticide contamination in water, soil and sediment on rice fields. It also serves as a basis for researching biological monitoring (biomarker).

The mixture of 2 active ingredients of Chlorpyrifos ethyl and Fenobucarb did not increase or decrease the toxicity it caused a more severe effect on activeness of ChE than an individual ingredient. This indicates that pesticide mixtures used by rice farmers have been threatening to snakehead fish in special and to animals in general.

The measurement ChE activity of snakehead fish can be marked by the use of Fenobucarb for ricefield within 3 days after spraying, but the chlorpyrifos or mixture of two these active ingredients is more than 14 days.

It is possible to measure ChE activity of snakehead fish to diagnose environmental contamination of organophosphate insecticides (Chlorpyrifos ethyl); Applying 2-PAM re-activation technique after one day of exposure is the best method for monitoring and warning of organophosphate pesticide contamination.

1. Recommendation for farther studies

Needs monitoring pesticide residues in the field soils to determine the dynamics of pesticides in the soil and water environment.  

Real experiment was conducted using re-activation techniques for monitoring the harmful effects of pesticide contamination of Organophosphate, special Chlorpyrifos ethyl.

>> Xem chi tiết nội dung luận án

>> Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)