Tiến Sĩ Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên sinh lý, sinh hóa và tăng trưởng của cá chép Cy

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NĂM 2013


MỤC LỤC
TÓM TẮT i
ABSTRACT .iii
LỜI CẢM TẠ . v
LỜI CAM KẾT vi
MỤC LỤC vii
DANH SÁCH BẢNG x
DANH SÁCH HÌNH xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .xiii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU .1
1.1 Giới thiệu 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu .2
1.3 Nội dung nghiên cứu .3
1.4 Ý nghĩa của luận án .3
1.5 Điểm mới của luận án .3


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5
2.1 Sơ lược về đối tượng thí nghiệm .5
2.2 Sơ lược về tình hình nuôi cá trên ruộng lúa .5
2.2.1 Tình hình nuôi cá trên ruộng lúa trên thế giới 5
2.2.2 Tình hình nuôi cá trên ruộng lúa ở ĐBSCL .6
2.3 Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật 8
2.3.1 Khái niệm 8
2.3.2 Phân loại thuốc trừ sâu 8
2.3.3 Cơ chế tác động của thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ . 10
2.3.4 Tổng quan về hóa chất sử dụng 11
2.3.5 Sơ lược về tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật 12
2.4 Sơ lược về đánh dấu sinh học và chỉ thị sinh học 13
2.5 Sơ lược về sinh lý máu 14
2.6 Sơ lược về các enzyme .15
2.6.1 Acetylcholinesterase (AChE) 15
2.6.2 Catalase (CAT) .15
2.6.3 Lipid peroxidation (LPO) . 16
2.6.4 Glutathione S-transferase (GST) . 16
2.6.5 Các enzyme tiêu hóa .16
2.7 Các nghiên cứu về độ độc cấp tính của thuốc trừ sâu lên cá 17
2.8 Các nghiên cứu ảnh hưởng thuốc trừ sâu lên sinh lý ở cá 18
2.8.1 Các nghiên cứu ảnh hưởng thuốc trừ sâu lên các chỉ tiêu huyết học .18
2.8.2 Các nghiên cứu ảnh hưởng thuốc trừ sâu lên sinh lý hô hấp ở cá .19
2.9 Các nghiên cứu ảnh hưởng thuốc trừ sâu lên sinh hóa ở cá 21
2.9.1 Các nghiên cứu ảnh hưởng thuốc trừ sâu lên acetylcholinesterase .21
2.9.2 Các nghiên cứu ảnh hưởng thuốc trừ sâu đến hoạt tính men CAT .23
2.9.3 Các nghiên cứu ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến hoạt tính LPO .23
2.9.4 Các nghiên cứu ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến hoạt tính GST 24
2.9.5 Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến hoạt tính các men tiêu hóa 24
2.10 Các nghiên cứu ảnh hưởng của thuốc trừ sâu lên tăng trưởng ở cá 25


CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
3.1 Thời gian và địa điểm thưc hiện 27
3.2 Vật liệu thí nghiệm 27
3.3 Sinh vật thí nghiệm .27
3.4 Thuốc thí nghiệm 28
3.5 Nguồn nước thí nghiệm .29
3.6 Thức ăn . 29
3.7 Phương pháp nghiên cứu .29
3.7.1 Tình hình sử dụng thuốc trừ sâu ở thành phố Cần Thơ 29
3.7.2 Xác định giá trị LC50-96 giờ của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên cá chép 30
3.7.3 Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên sinh lý hô hấp của cá chép 31
3.7.4 Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos đến độ nhạy cảm và ngưỡng ức chế ChE ở cá chép 34
3.7.5 Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên các chỉ tiêu huyết học, hoạt tính ChE, một số enzyme tiêu hóa và tăng trưởng của cá chép nuôi trong bể . 36
3.7.6 Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu lên hoạt tính men ChE và tăng trưởng
của cá chép nuôi trong ruộng lúa 39
3.8 Các phương pháp phân tích mẫu . 42
3.8.1 Phương pháp xác định các chỉ tiêu huyết học . 42
3.8.2 Phương pháp xác định tiêu hao oxy .44
3.8.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu sinh hóa . 45
3.8.4 Phương pháp xác định một số chỉ tiêu tăng trưởng . 49
3.8.5 Phương pháp xác định các yếu tố môi trường . 49
3.8.6 Phương pháp phân tích dư lượng thuốc trừ sâu . 50
3.9 Phương pháp xử lý số liệu .50


CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .51
4.1 Tình hình sử dụng thuốc trừ sâu ở thành phố Cần Thơ . 51
4.1.1 Kết quả nghiên cứu 51
4.1.2 Thảo luận 56
4.2 Độ độc cấp tính của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos đối với cá chép
(LC50-96 giờ) 59
4.2.1 Kết quả nghiên cứu 59
4.2.2 Thảo luận . 60
4.3 Ảnh hưởng thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên sinh lý hô hấp .62
4.3.1 Kết quả nghiên cứu 62
4.3.2 Thảo luận 63
4.4 Ảnh hưởng thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos đến độ nhạy cảm và ngưỡng ức chế men ChE của cá chép 65
4.4.1 Kết quả nghiên cứu 65
4.4.2 Thảo luận . 67
4.5 Ảnh hưởng thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên các chỉ tiêu huyết học, hoạt tính ChE, một số enzyme tiêu hóa và tăng trưởng của cá chép nuôi trong bể . 71
4.5.1 Ảnh hưởng thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên các chỉ tiêu huyết học và hoạt tính các men của cá chép .71
4.5.2 Ảnh hưởng thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên các chỉ tiêu huyết học, hoạt tính ChE, một số men tiêu hóa và tăng trưởng của cá chép nuôi trong bể 90
4.6 Ảnh hưởng thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên hoạt tính men ChE và tăng trưởng của cá chép Cyprinus carpio nuôi trong ruộng lúa . 106
4.6.1. Kết quả nghiên cứu . 106
4.6.2 Thảo luận . 112
4.7 Thảo luận chung . 118

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 124
5.1. Kết luận 124
5.2 Kiến nghị . 125
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 127
PHỤ LỤC 146

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Giới thiệu
Hầu hết nông dân trồng lúa ở châu Á cho rằng trong số các loại thuốc dùng trong sản xuất nông nghiệp thì thuốc trừ sâu được sử dụng phổ biến hơn là thuốc trừ cỏ và trừ nấm bệnh (Heong and Escalada, 1997). Nhóm lân hữu cơ là nhóm thuốc trừ sâu quan trọng để kiểm soát sâu bọ, côn trùng và được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp (Rodrigues et al., 2001). Thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos thuộc gốc lân hữu cơ được sử dụng rộng rãi trong canh tác nông nghiệp ở Ấn Độ và một số nước khác trong đó có Việt Nam (Chebbi et al., 2009), nhằm phòng trừ nhiều loại sâu hại như nhện gié, sâu phao đục bẹ, sâu cuốn lá trên lúa, sâu khoang trên đậu phộng, sâu ăn tạp trên đậu nành, rệp sáp trên cà phê, sâu đục ngọn trên điều. Thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos có nhiều tên thương phẩm khác nhau như Faifos 5EC và 25EC, Quilux 25EC, Kinalux 25EC, Methink 25EC, Quintox 5EC, 10EC và 25EC, Obamax 25EC, Peryphos 25EC, Quiafos 25EC, Hiện nay, trên thị trường có 18 tên thương mại thuốc trừ sâu chứa hoạt chất quinalphos trong đó có 8 sản phẩm đơn và 10 sản phẩm kết hợp (Bộ Nông Nghiệp & PTNT, 2011).
Những nghiên cứu về độc tính của thuốc trừ sâu quinalphos lên cá trên thế giới và Việt Nam không nhiều, có thể liệt kê một số nghiên cứu ở Việt Nam gần đây như Đỗ Văn Bước (2010) nghiên cứu trên cá rô phi (Oreochromis niloticus); Nguyễn Thị Quế Trân (2010) trên cá tra (Pangasianodon hypophthalmus); Trần Thiện Anh (2012) trên cá mè vinh (Barbonymus gonionotus). Những biểu hiện ban đầu của cá bị nhiễm độc thuốc trừ sâu là sự rối loạn hay thay đổi hoạt động sinh lý; sự rối loạn về hô hấp là dấu hiện sớm nhất của cá bị nhiễm thuốc (Đỗ Thị Thanh Hương, 1997).
Các thông số huyết học như hemoglobin, hematocrit, số lượng hồng cầu, có thể được sử dụng để tìm phản ứng sinh lý ở cá khi môi trường bị ô nhiễm (Dethloff et al, 2001). Thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ có tác dụng ức chế hoạt tính men cholinesterase (ChE) làm tê liệt quá trình dẫn truyền thần kinh (Phạm Văn Biên và ctv., 2003). Sự ức chế hoạt động của AChE gây tác động lên sự hô hấp, hoạt động bơi lội, bắt mồi và tập tính của động vật sống trong nước bởi sự mất phương hướng, sự co giật và thậm chí tử vong (Peakall, 1992). Winston and Giulio Di (1991) đã tìm thấy mức độ tổn thương tăng cao ở những loài cá sống ở môi trường tiếp xúc với chất gây ô nhiễm có liên quan đến stress do oxy hóa.
Trong khi đó, hoạt động của enzyme tiêu hóa có thể được sử dụng như chỉ thị sinh học về các chỉ số tăng trưởng và tình trạng sức khỏe của cá (Debnath et al., 2007; Suarez et al., 1995; trích dẫn của Li et al., 2010). Cá chép (Cyprinus carpio) được phân bố rộng khắp các vùng trên toàn
thế giới trừ Nam Mỹ, Tây bắc Mỹ, Madagasca và châu Úc (Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sĩ Vân, 2001). Ở nước ta, cá chép sống tự nhiên trong các thủy vực nước, nơi có nhiều mùn bã hữu cơ và thức ăn đáy. Cá chép là loài có giá trị kinh tế, thịt cá thơm ngon và là đối tượng nuôi quan trọng trong ao, hồ đầm, ruộng, lồng bè (Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sĩ Vân, 2001). Cá chép (Cyprinus carpio) là loài nuôi ghép phổ biến trong ruộng lúa ở Ấn Độ (Jhingran, 1990), In-đô-nê-xi-a (Djajadiredja, Jangkaru and Junus 1980; và Tan and Khoo 1980), Phi-líp-pin (De la Cruz 1980), Thái Lan (Chapman and Fernando, 1994) (Trích dẫn của Vromant et al., 2004) và Việt Nam (Rothuis et al., 1998). Loài này cũng được nuôi ghép trong ruộng lúa ở Nhật Bản (Kuronuma, 1980). Cá chép là đối tượng nuôi ghép phổ biến nhất trong ruộng lúa ở ĐBSCL và Cần Thơ (Nguyễn Văn Hảo và ctv., 2001; Vromant et al., 2002; Phan Văn Thành, 2008). Nồng độ thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) tồn tại trong môi trường hầu hết ở mức dưới ngưỡng gây chết (Murty, 1988). Thuốc trừ sâu tồn lưu trong môi trường ở những nồng độ dưới ngưỡng gây chết có thể gây ra những thay đổi về cấu trúc và chức năng ở động vật thủy sinh; biểu hiện này xuất hiện thường hơn là sự tử vong ở sinh vật (Sancho et al., 2003, trích dẫn Chebbi and
David, 2010). Thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp và sự tồn lưu của thuốc trong môi trường có thể ảnh hưởng đến cá (Das et al., 2000).
Nhằm tìm hiểu tác động của thuốc trừ sâu đến một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa và tăng trưởng ở cá trong điều kiện thí nghiệm ở bể và ruộng lúa thì nghiên cứu “Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên sinh lý, sinh hóa và tăng trưởng của cá chép (Cyprinus carpio Linnaeus, 1758)” được thực hiện tại Khoa Thủy sản –Trường Đại học Cần Thơ.


1.2 Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu lâu dài: Tìm ra các dẫn liệu khoa học về độc tính của thuốc trừ sâu đến động vật thủy sản để làm cơ sở cho việc khuyến cáo nông dân sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trên đồng ruộng phù hợp cùng với đề xuất các giải pháp trong quản lý sử dụng thuốc trừ sâu và đánh giá tác động của thuốc trừ sâu gốc lân trong môi trường nước.
- Mục tiêu cụ thể: Tìm hiểu ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos đến sự thay đổi các chỉ tiêu sinh lý (các chỉ tiêu huyết học và sinh lý hô hấp), sinh hóa (hoạt tính các enzyme) và tăng trưởng của cá chép (Cyprinus carpio). Từ đó có thể sử dụng các chỉ tiêu sinh lý hay sinh hóa như là đánh dấu sinh học đối với thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ như quinalphos trong môi trường nước.

1.3 Nội dung nghiên cứu
a) Khảo sát tình hình sử dụng và kinh doanh thuốc trừ sâu trong sản xuất lúa ở thành phố Cần Thơ.
b) Xác định độ độc cấp tính (LC50-96 giờ) của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên cá chép.
c) Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên sinh lý hô hấp của cá chép.
d) Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos đến độ nhạy cảm và ngưỡng ức chế của men cholinesterase (ChE).
e) Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên các chỉ tiêu huyết học, hoạt tính ChE, một số enzyme tiêu hóa và tăng trưởng của cá chép nuôi trong bể.
f) Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu hoạt chất quinalphos lên hoạt tính ChE và tăng trưởng của cá chép nuôi trong ruộng lúa.