Hóa chất BVTV khi được phun hay rải trên đối tượng một phần sẽ được đưa vào cơ thể động, thực vật. Qua quá trình hấp thu, sinh trưởng, phát triển hay qua chuỗi thức ăn, hóa chất BVTV sẽ được tích tụ trong nông phẩm hay tích lũy, khuếch đại sinh học.
Một phần khác sẽ rơi vãi ngoài đối tượng, sẽ bay hơi vào môi trường hay bị cuốn trôi theo nước mưa, đi vào môi trường đất, nước, không khí… gây ô nhiễm môi trường. Môi trường thành phần như đất, nước, không khí là một hệ thống hoàn chỉnh có sự tương tác và tương hỗ lẫn nhau.
Sự ô nhiễm của môi trường này sẽ tác động đến môi trường xung quanh và ngược lại.
Ô nhiễm môi trường đất
Đất canh tác là nơi tập trung nhiều dư lượng hóa chất BVTV. Hóa chất BVTV đi vào trong đất do các nguồn: phun xử lý đất, các hạt thuốc BVTV rơi vào đất, theo mưa lũ, theo xác sinh vật vào đất.
Theo kết quả nghiên cứu thì phun thuốc cho cây trồng có tới 50% số thuốc rơi xuống đất, ngoài ra còn có một số thuốc rải trực tiếp vào đất. Khi vào trong đất một phần thuốc trong đất được cây hấp thụ, phần còn lại thuốc được keo đất giữ lại.
Thuốc tồn tại trong đất dần dần được phân giải qua hoạt động sinh học của đất và qua các tác động của các yếu tố lý, hóa. Tuy nhiên tốc độ phân giải chậm nếu thuốc tồn tại trong môi trường đất với lượng lớn, nhất là trong đất có hoạt tính sinh học kém.
Những khu vực chôn lấp hóa chất BVTV thì tốc độ phân giải còn chậm hơn nhiều. Thời gian tồn tại của thuốc trong đất dài hay ngắn tùy thuộc vào nhiều yếu tố môi trường. Tuy nhiên, một chỉ tiêu thường dùng để đánh giá khả năng tồn tại trong đất của thuốc là “thời gian bán phân hủy”, tính từ khi thuốc được đưa vào đất cho tới khi một nửa lượng thuốc bị phân và được biều thị bằng DT50, người ta còn dùng các trị số DT75, DT90 là thời gian để 75% và 90% lượng thuốc bị phân hủy trong đất.
Lượng thuốc BVTV, đặc biệt là nhóm Clo tồn tại quá lớn trong đất mà lại khó phân hủy nên chúng có thể tồn tại trong đất gây hại cho thực vật trong nhiều năm. Sau một khoảng thời gian nó sinh ra một hợp chất mới, thường có tính độc cao hơn bản thân nó.
Ví dụ: sản phẩm tồn lưu của DDT trong đất là DDE cũng có tác dụng như thuốc trừ sâu nhưng tác hại đối với sự phát triển của phôi bào trứng chim độc hơn DDT từ 2-3 lần. Loại thuốc Aldrin cũng đồng thời với DDT, có khả năng tồn lưu trong môi trường sinh thái đất và cũng tạo thành sản phẩm “Dieldrin” mà độc tính của nó cao hơn Aldrin nhiều lần.
Thuốc diệt cỏ 2.4-D tồn lưu trong môi trường sinh thái đất và cũng có khả năng tích lũy trong quả hạt cây trồng. Các thuốc trừ sâu dẫn xuất từ EDBC [acid etylen bis dithoacarbamic] như maned, propioned không có tính độc cao đối với động vật máu nóng và không tồn tại lâu trong môi trường nhưng dư lượng của chúng trên nông sản như khoai tây, cà rốt,…dưới tác dụng của nhiệt độ có thể tạo thành ETV [etylenthioure], mà ETV, qua ngiên cứu cho chuột ăn gây ung thư và đẻ ra chuột con quái thai. Đánh giá khả năng tồn động hóa chất BVTV trong đất hay trong nước. Giá trị KOC càng nhỏ nồng độ của hóa chất BVTV trong dung dịch đất càng lớn à hóa chất BVTV càng dễ di chuyển trong đất vào nguồn nước, ngược lại hóa chất BVTV có khuynh hướng hấp phụ mạnh và tồn đọng trong đất. Những chất có giá trị KOC > 1000 ml/g : thường có khả năng hấp thụ vào đất, ngược lại những chất có giá trị KOC < 500 ml/g: thường có khả năng hấp thụ vào nước.
Ô nhiễm môi trường nước
Theo chu trình tuần hoàn, hóa chất BVTV tồn tại trong môi trường đất sẽ rò rỉ ra sông ngồi theo các mạch nước ngầm hay do quá trình rửa trôi, xói mòn khiến hóa chất BVTV phát tán ra các thành phần môi trường nước. Mặt khác, khi sử dụng thuốc BVTV, nước có thể bị nhiễm thuốc trừ sâu nặng nề do người sử dụng đổ hóa chất dư thừa, chai lọ chứa hóa chất, nước súc rửa xuống thủy vực, điều này có ý nghĩa đặc biệt nghiêm trọng khi các nông trường vườn tược lớn nằm kề sông bị xịt thuốc xuống ao hồ.
Hóa chất BVTV vào trong nước bằng nhiều cách: cuốn trôi từ những cánh đồng có phun thuốc xuống ao, hồ, sông, hoặc do đổ hóa chất BVTV thừa sau khi đã sử dụng, phun thuốc trực tiếp xuống những ruộng lúa nước để trừ cỏ, trừ sâu, trừ bệnh. Ô nhiễm nguồn nước do hóa chất BVTV cũng có nhiều hình thức khác nhau, từ rửa trôi thuốc từ các cánh đồng có chứa hóa chất BVTV, người sử dụng đổ hóa chất BVTV thừa, rửa dụng cụ ở các kênh mương hoặc do nuớc mưa chảy tràn từ các kho hóa chất BVTV tồn lưu.
Thuốc trừ sâu trong đất, dưới tác dụng của mưa và rửa trôi sẽ tích lũy và lắng đọng trong lớp bùn đáy ở sông, ao, hồ,…sẽ làm ô nhiễm nguồn nước. Thuốc trừ sâu có thể phát hiện trong các giếng, ao, hồ, sông, suối cách nơi sử dụng thuốc trừ sâu vài km. Mặc dù độ hoà tan của hoá chất BVTV tương đối thấp, song chúng cũng bị rửa trôi vào nước tưới tiêu, gây ô nhiễm nước bề mặt, nước ngầm và nước vùng cửa sông ven biển nơi nước tưới tiêu đổ vào.
Ô nhiễm môi trường không khí
Khi phun thuốc BVTV, không khí bị ô nhiễm dưới dạng bụi, hơi. Dưới tác động của ánh sáng, nhiệt, gió… và tính chất hóa học, thuốc BVTV có thể lan truyền trong không khí. Lượng tồn trong không khí sẽ khuếch tán, có thể di chuyển xa và lắng đọng vào nguồn nước mặt ở nơi khác gây ô nhiễm môi trường.
Rất nhiều loại hoá chất BVTV có khả năng bay hơi và thăng hoa, ngay cả hóa chất có khả năng bay hơi ít như DDT cũng có thể bay hơi vào không khí, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nóng ẩm nó có thể vận chuyển đến những khoảng cách xa, đóng góp vào việc ô nhiễm môi trường không khí.
Ảnh hưởng của hóa chất BVTV lên con người và động vật
Ngoài tác dụng diệt dịch bệnh, các loại cỏ và sâu bệnh phá hoại mùa màng, dư lượng hóa chất BVTV cũng đã gây nên các vụ ngộ độc cấp tính và mãn tính cho người tiếp xúc và sử dụng chúng, và cũng là nguyên nhân sâu xa dấn đến những căn bệnh hiểm nghèo.
Các độc tố trong hóa chất BVTV xâm nhập vào rau quả, cây lương thực, thức ăn gia súc và động vật sống trong nước rồi xâm nhập vào các loại thực phẩm, thức uống như: thịt cá, sữa, trứng,… Một số loại hóa chất BVTV và hợp chất của chúng qua xét nghiệm cho thấy có thể gây quái thai và bệnh ung thư cho con người và gia súc. Con đường lây nhiễm độc chủ yếu là qua ăn, uống [tiêu hóa] 97,3%, qua da và hô hấp chỉ chiếm 1,9% và 1,8%. Thuốc gây độc chủ yếu là Wolfatox [77,3%], sau đó là 666 [14,7%] và DDT [8%].
Thông thường, các loại hóa chất BVTV xâm nhập vào cơ thể con người và động vật chủ yếu từ 3 con đường sau:
– Hấp thụ xuyên qua các lỗ chân lông ngoài da;
– Đi vào thực quản theo thức ăn hoặc nước uống;
– Đi vào khí quản qua đường hô hấp.
+ Hội chứng về thần kinh: Rối loạn thần kinh trung ương, nhức đầu, mất ngủ, giảm trí nhớ.
+Rối loạn thần kinh thực vật như ra mồ hôi. Ở mức độ nặng hơn có thể gây tổn thương thần kinh ngoại biên dẫn đến tê liệt, nặng hơn nữa có thể gây tổn thương não bộ, hội chứng nhiễm độc não thường gặp nhất là do thủy ngân hữu cơ sau đó là đến lân hữu cơ và Clo hữu cơ;
+Hội chứng về tim mạch: Co thắt ngoại vi, nhiễm độc cơ tim, rối loạn nhịp tim, nặng là suy tim, thường là do nhiễm độc lân hữu cơ, clo hữu cơ và Nicotin;
+Hội chứng hô hấp: Viêm đường hô hấp, thở khò khè, viêm phổi, nặng hơn có thể suy hô hấp cấp, ngừng thở, thường là do nhiễm độc lân hữu cơ, clo hữu cơ;
+Hội chứng tiêu hóa – gan mật: Viêm dạ dày, viêm gan, mật, co thắt đường mật, thường là do nhiễm độc clo hữu cơ, carbamat, thuốc vô cơ chứa Cu, S;
+Hội chứng về máu: Thiếu máu, giảm bạch cầu, xuất huyết, thường là do nhiễm độc Clo, lân hữu cơ, carbamat.
Ngoài ra trong máu có sự thay đồi hoạt tính của một số men như men Axetyl cholinesteza do nhiễm độc lân hữu cơ. Hơn nữa, có thể thay đổi đường máu, tăng nồng độ axit pyruvic trong máu. Ngoài 5 hội chứng kể trên, nhiễm độc do thuốc BVTV còn có thể gây ra tổn thương đến hệ tiết niệu, nội tiết và tuyến giáp.
Hóa chất BVTV thường là các chất hóa học có độc tính cao, nên mặt trái của hóa chất BVTV là rất độc hại đối với sức khỏe của con người, sức khỏe cộng đồng và là đối tượng có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được quản lý chặt chẽ. Dư lượng hóa chất BVTV quá giới hạn cho phép trong nông sản, thực phẩm là mối đe dọa đối với sức khỏe con người. Đây là vấn đề nhức nhối hiện nay của xã hội về an toàn vệ sinh thực phẩm, đặc biệt là trong quản lý sử dụng hóa chất BVTV đối với rau, củ quả.
Hóa chất BVTV cơ clo hữu cơ thường có khả năng chống lại sự thoái hoá, do đó chúng có thể tồn tại lâu dài trong môi trường. Chúng có thể tích tụ trong mô mỡ của động vật và tích tụ dần qua chuỗi thức ăn. Vì thế, có thể thấy những tác động nguy hại của chúng ở những mắt xích cao nhất của chuỗi thức ăn, như các loài chim săn mồi hay con người. Đây là lý do chủ yếu tại sao việc sử dụng loại hóa chất BVTV này càng ngày càng bị ngăn cấm, đặc biệt là ở các nước công nghiệp hoá. Hầu hết các quốc gia đều cấm việc sản xuất và sử dụng các loại hóa chất này, tuy nhiên một số quốc gia khác vẫn tiếp tục sản xuất ở mức độ hạn chế với mục đích y tế, tuy nhiên việc kiểm soát chặt chẽ được hay không vẫn là dấu hỏi lớn. Quá trình nhiễm độc rất khó tránh vì điều kiện ở một số nước khiến cho việc mặc quần áo bảo hộ hay đeo mặt nạ là không thể thực hiện được. Trong những tình huống như vậy, việc thay quần áo sau khi phun hóa chất BVTV có thể giảm thiểu các rủi ro do hóa chất BVTV gây ra.
* Nguy cơ liên quan đến chế độ ăn uống
Khi hóa chất BVTV được sử dụng với nồng độ lớn và với mức độ thường xuyên hay vào thời điểm gần thu hoạch, lượng hóa chất tồn dư rất cao trong các sản phẩm thu được. Người tiêu dùng do đó cũng có nguy cơ bị nhiễm độc cao. Nước uống cũng có thể bị ô nhiễm, dù đó là ô nhiễm trực tiếp từ hệ thống đường cấp nước hay do sử dụng chung thùng chứa và vận chuyển nước uống với hóa chất BVTV. Một nguy cơ lớn, đặc biệt ở các nước đang phát triển, là các bữa ăn kiêng với lượng protein thấp có thể làm tăng độ mẫn cảm của con người với những tác động của một loại hóa chất BVTV nào đó.
* Nhiễm độc hóa chất trừ sâu do nghề nghiệp
Công nhân làm việc tại nông trại và các nhà máy sản xuất hóa chất BVTV đặc biệt chịu rủi ro nhiễm độc do tiếp xúc với các loại hóa chất này. Những rủi ro như vậy thường xảy ra ở các nước đang phát triển, nơi mà những nguy cơ ít được hiểu rõ và các quy định về an toàn và sức khoẻ không nghiêm ngặt hoặc là ít có hiệu lực. Việc nhiễm độc hóa chất BVTV qua đường tiêu hoá có thể xảy ra ngẫu nhiên khi người nông dân ăn, uống hay hít thở phải hóa chất khi đang phun hóa chất BVTV hoặc sau khi phun hóa chất một thời gian ngắn mà không rửa tay. Nhiễm độc hóa chất BVTV qua đường hô hấp dễ xảy ra khi phun hóa chất không có mặt nạ bảo vệ. Đồng thời, hóa chất BVTV có thể hấp thụ qua da nếu người phun để da và quần áo ẩm ướt trong khi phun hóa chất, trộn các loại hóa chất BVTV bằng tay không hay đi chân trần trên những cánh đồng khi đang phun hóa chất. Mặc dù nhiễm độc hóa chất BVTV qua đường tiêu hoá là nguy hiểm nhất nhưng hai hình thức nhiễm độc còn lại phổ biến hơn đối với những trường hợp nhiễm độc do nghề nghiệp của người nông dân ở các nước đang phát triển bởi họ không nhận thức được những rủi ro đặc biệt này.
* Nhiễm độc cấp tính và mãn tính
Các loại hóa chất BVTV có thể gây ảnh hưởng cấp tính và mãn tính đến sức khoẻ con người, tuỳ thuộc vào phạm vi ảnh hưởng của hóa chất. Nhiễm độc cấp tính là do nhiễm một lượng hoá chất cao trong thời gian ngắn. Những triệu chứng nhiễm độc tăng tỉ lệ với việc tiếp xúc và trong một số trường hợp nặng có thể dẫn tới tử vong. Ngược lại, nhiễm độc mãn tính xảy ra khi một người nhiễm nhiều lần độc tố trong thời gian dài nhưng chỉ nhiễm liều lượng nhỏ vào cơ thể mỗi lần. Thông thường, không có triệu chứng nào xuất hiện ngay trong mỗi lần nhiễm [mặc dù điều đó có thể xảy ra].Thay vào đó, bệnh nhân sẽ mệt mỏi từ từ một thời gian trong nhiều tháng hay nhiều năm. Điều này xảy ra khi độc tố tích tụ trong tế bào cơ thể và gây ra những tổn hại nhỏ vĩnh viễn qua mỗi lần nhiễm. Sau một thời gian dài, một lượng chất độc lớn tích tụ trong cơ thể [hoặc các tổn hại trở nên đáng kể] sẽ gây ra các triệu chứng lâm sàng. Các triệu chứng nhiễm độc cấp tính phụ thuộc vào cả độc tính của sản phẩm và lượng độc hấp thụ. Ví dụ, ảnh hưởng của hóa chất BVTV bị cấm cholinesterase nhiễm qua đường hô hấp gồm: tê liệt, ngứa, thiếu khả năng điều phối các cơ quan trong cơ thể, đau đầu, chóng mặt, rùng mình, buồn nôn, chuột rút ở vùng bụng, đổ mồ hôi, giảm khả năng thị lực, khó thở hay suy hô hấp và tim đập chậm. Lượng hóa chất cao có thể gây ra bất tỉnh, co giật và chết. Nhiễm độc cấp tính có thể kéo dài trong vòng 4 tuần và gồm các triệu chứng chuột rút ở 2 chi dưới, dẫn đến thiếu khả năng điều phối và chứng liệt. Tình trạng sức khoẻ có thể được cải thiện sau vài tháng hay vài năm nhưng một số di chứng có thể kéo dài.
* Hỗn hợp các hoá chất
Khi các hoá chất được trộn lẫn một cách thiếu kiểm soát, tác động sẽ rất khó lường. Các hoá chất có cùng hoạt tính [ví dụ các loại hóa chất BVTV cholinesterase bị cấm] sẽ làm tăng độc tính do được cộng dồn lại, mặc dù nếu tách riêng từng loại, chúng chưa bị coi là nguy hiểm. Tệ hại hơn là trường hợp hai hay nhiều hoá chất cộng hưởng độc tính, khi đó tác động sẽ lớn gấp nhiều lần so với những độc tính do cộng dồn đơn thuần. Một ví dụ kinh điển là sự kết hợp giữa khói thuốc lá và amiăng. Những người hút thuốc lá có nguy cơ chết do bệnh ung thư phổi cao gấp 10 lần những người không hút thuốc lá. Tương tự những người nhiễm amiăng có nguy cơ chết do ung thư phổi cao gấp 5 lần so với người không nhiễm. Tuy nhiên, người mắc cả hai loại khói thuốc lá và amiăng sẽ có rủi ro gấp 80 lần so với người không nhiễm, chứ không phải là 15 lần. Kiểu tác động này có thể xảy ra trong trường hợp một hoá chất làm giảm sức đề kháng của cơ thể con người đối với một loại hoá chất khác, chẳng hạn như cho phép các chất này xâm nhập vào máu não, hoặc ngăn cản các cơ chế giải độc của cơ thể. Những nghiên cứu trên động vật đã chỉ ra rằng khi 2 hay nhiều loại hóa chất BVTV nhóm lân hữu cơ được hấp thụ đồng thời, các enzyme thúc đẩy quá trình phân rã một loại hóa chất BVTV này có thể bị ngăn cản hoạt động bởi loại hóa chất BVTV khác. Chẳng hạn, hóa chất BVTV malathion ít độc hại bởi chúng nhanh chóng bị phân rã bởi emzyme carboxylesterase. Tuy nhiên, EPN [ethyl p-nitrophenolbenzenethiophosphonate], một hợp chất lân hữu cơ khác, có thể làm tăng độc tính của malathion do ngăn cản loại enzyme này hoạt động.
* Nguy cơ đối với trẻ em
Trong giai đoạn phát triển, cơ thể nhạy cảm hơn đối với các phản ứng do hoá chất phá vỡ tuyến nội tiết bởi vì một loạt các mô tách biệt dễ tổn thương trước sự thay đổi mức độ hoóc môn. Do đó, trẻ em có nguy cơ mắc bệnh do nhiễm độc cao hơn so với người lớn. Trẻ em cũng có những nguy cơ bị nhiễm hóa chất BVTV. Chẳng hạn, trứng hoặc tinh trùng của thế hệ bố, mẹ bị nhiễm hóa chất BVTV có thể truyền sang con. Cũng như vậy, những bào thai đang phát triển có thể bị nhiễm hóa chất BVTV từ máu mẹ do truyền qua nhau thai và trẻ em có thể bị nhiễm qua sữa mẹ khi sữa mẹ chứa lượng hóa chất BVTV vượt mức cho phép. Mặc dù nhiễm độc qua sữa mẹ nhiều hơn so với thời kỳ phát triển trong tử cung song nhiễm độc trước khi sinh gây ra tổn hại cao hơn đến não và hệ thần kinh trung ương của bào thai vào giai đoạn đầu phát triển. Trẻ em có tỉ lệ bề mặt tiếp xúc với môi trường cao hơn ở người lớn. Tính trung bình trên mỗi kg cơ thể, trẻ em uống nhiều nước hơn, ăn nhiều hơn và thở nhiều hơn. Khi trẻ chơi gần mặt đất, chúng có thể bị nhiễm độc hóa chất BVTV từ đất. Đồng thời, một số hóa chất BVTV dạng hơi tạo thành một lớp khí tồn tại gần mặt đất. Trẻ em thích tò mò khám phá và thường cho tay vào miệng nên duờng như dễ tiếp xúc trực tiếp và hấp thụ dư lượng hóa chất BVTV vào cơ thể và đối tượng này cũng dễ bị tổn thương trước các tai nạn do hóa chất BVTV không được cất giữ cẩn thận [chẳng hạn để vương vãi ở nơi chứa đồ ăn]