Diazinon là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa và cấu trúc hóa học của Diazinon

Diazinon là một hợp chất diệt côn trùng thuộc nhóm organophosphate, được tổng hợp lần đầu vào thập niên 1950 và từng sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp và kiểm soát dịch hại đô thị. Hoạt chất này ở điều kiện thường là chất lỏng không màu đến vàng nhạt, mùi hương ester nhẹ, ít tan trong nước nhưng tan tốt trong dung môi hữu cơ, đặc trưng bởi liên kết phosphorothioate nhạy thủy phân trong môi trường kiềm. Công thức phân tử thường được nêu là C₁₂H₂₁N₂O₃PS; danh pháp IUPAC: O,O‑diethyl O‑(2‑isopropyl‑6‑methylpyrimidin‑4‑yl) phosphorothioate.

Các đặc tính lý–hóa như áp suất hơi thấp, hệ số phân chia octanol/nước (logK_ow) tương đối cao, và khả năng liên kết với chất hữu cơ trong đất ảnh hưởng đến hành vi môi trường của diazinon. Ở pH trung tính, diazinon tương đối bền; tốc độ phân hủy tăng rõ rệt khi pH kiềm do phản ứng thủy phân, còn ngoài môi trường tự nhiên quá trình quang phân và vi sinh vật cũng góp phần suy giảm nồng độ.

Thông tin kỹ thuật và an toàn của diazinon có thể tham khảo trong các hồ sơ tổng quan của NPIC (National Pesticide Information Center), bản tuyên bố sức khỏe cộng đồng của CDC/ATSDR, và các profile độc chất học được lưu trữ tại NCBI Bookshelf, cung cấp dữ liệu tiêu chuẩn về cấu trúc, tính chất và an toàn hóa chất.

• Nhóm hóa học: Organophosphate (phosphorothioate)
• Trạng thái: Lỏng, ít tan nước, tan trong dung môi hữu cơ
• Độ bền: Bền ở pH trung tính; thủy phân nhanh ở pH kiềm
• Nguồn tham khảo: NPIC, CDC/ATSDR, NCBI Bookshelf

Thuộc tính	Ý nghĩa	Nguồn tra cứu
Công thức phân tử	Xác định thành phần, hỗ trợ mô hình hóa độc chất	NPIC
LogKow	Dự báo hấp phụ sinh học, phân bố môi trường	CDC/ATSDR
Áp suất hơi	Xu hướng bay hơi, phơi nhiễm hô hấp	NCBI Bookshelf

Cơ chế tác động sinh học

Diazinon là tiền chất (pro‑insecticide) cần được chuyển hóa sinh học (bioactivation) bởi hệ cytochrome P450 để tạo thành oxon tương ứng (diazoxon), chất này có ái lực cao với enzym acetylcholinesterase (AChE). Sự ức chế AChE ngăn cản phân hủy acetylcholine tại synapse thần kinh, dẫn đến tích lũy chất dẫn truyền và kích hoạt quá mức thụ thể cholinergic ở thần kinh trung ương và ngoại vi.

Hậu quả sinh lý là hội chứng cholinergic cấp với tam chứng muscarinic–nicotinic–thần kinh trung ương: tăng tiết (nước bọt, mồ hôi, lệ), co đồng tử, chậm nhịp tim, co thắt phế quản, yếu cơ, rung giật bó cơ, lú lẫn, co giật, và suy hô hấp. Ở mức độ tế bào, diazoxon phosphoryl hóa serine hoạt tính tại vùng hoạt động của AChE; quá trình “lão hóa” (aging) của phức hợp phosphoryl hóa làm enzyme khó hồi phục, giải thích tính bền vững của ức chế nếu không can thiệp kịp thời.

Các tổng quan độc chất học của NCBI Bookshelf và bản tóm lược cho cộng đồng của CDC/ATSDR mô tả nhất quán cơ chế ức chế AChE, sự hình thành chất chuyển hóa oxon, và các biểu hiện lâm sàng. Mức độ ức chế enzyme tỷ lệ với liều hấp thu, tốc độ chuyển hóa, và khả năng khử độc qua paraoxonase.

• Bioactivation: Diazinon → Diazoxon (P450‑dependent)
• Đích tác động: Acetylcholinesterase tại synapse
• Hậu quả: Tăng acetylcholine → hội chứng cholinergic

$\text{AChE (active)} \xrightarrow[\text{diazoxon}]{\text{P=O phosphorylation}} \text{AChE (inhibited)} \rightarrow \text{aging}$

Ứng dụng trong kiểm soát côn trùng và quy định

Diazinon từng được sử dụng để kiểm soát phổ rộng côn trùng chích hút và gặm lá trên cây trồng (rau màu, cây ăn quả, ngũ cốc) cũng như các loài gây hại trong kho tàng, chuồng trại và cảnh quan đô thị. Tính hiệu quả cao, chi phí tương đối thấp và phổ tác động rộng khiến diazinon phổ biến trong nhiều thập kỷ trước khi rủi ro sức khỏe–môi trường được nhận diện đầy đủ.

Khung pháp lý hiện đại đã thắt chặt đáng kể sử dụng diazinon. Tại Hoa Kỳ, Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) đã loại bỏ dần các sử dụng dân dụng/đô thị và giữ lại các nhãn nông nghiệp giới hạn, kèm biện pháp quản lý rủi ro nhằm giảm phơi nhiễm cho người lao động và giảm chảy tràn vào thủy vực; xem thêm tổng thuật tại EPA – Ingredients Used in Pesticide Products và hồ sơ thực hành an toàn từ NPIC. Ở Liên minh Châu Âu, diazinon không còn được phê duyệt trong danh mục hoạt chất bảo vệ thực vật, dẫn đến cấm lưu hành sản phẩm chứa hoạt chất này tại thị trường EU; tài liệu kỹ thuật và ý kiến khoa học liên quan có thể tham khảo qua cổng EFSA.

Một số hướng dẫn bảo vệ sức khỏe nghề nghiệp trong xử lý organophosphate, bao gồm sử dụng trang bị bảo hộ cá nhân (PPE), giám sát hoạt tính cholinesterase trước–trong mùa phun, khu vực đệm cách ly thủy vực, và quản lý thải bỏ bao bì theo quy định, được tổng hợp trong các tài liệu của CDC/ATSDR và các hướng dẫn an toàn nông nghiệp cấp bang/quốc gia.

• Xu hướng chính sách: Loại bỏ sử dụng dân dụng; siết chặt ứng dụng nông nghiệp.
• Biện pháp quản lý rủi ro: PPE, giám sát cholinesterase, vùng đệm môi trường.
• Nguồn mở rộng: EPA, EFSA, NPIC, tài liệu khuyến nghị nghề nghiệp.

Khu vực	Tình trạng pháp lý khái quát	Tài liệu tham khảo
Hoa Kỳ	Hủy phần lớn sử dụng dân dụng; nông nghiệp có điều kiện	EPA, NPIC
Liên minh Châu Âu	Không còn phê duyệt hoạt chất trong bảo vệ thực vật	EFSA
Các khu vực khác	Chính sách đa dạng; nhiều nước siết chặt đăng ký	Cơ quan BVTV quốc gia

Độc tính cấp và mãn tính

Độc tính cấp của diazinon chủ yếu do ức chế AChE, khởi phát nhanh sau phơi nhiễm qua da, hô hấp hoặc đường tiêu hóa. Triệu chứng sớm gồm nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn, tăng tiết, co đồng tử, co thắt phế quản, yếu cơ; tiến triển nặng có thể dẫn tới co giật, suy hô hấp và tử vong nếu không được điều trị. Xử trí đặc hiệu gồm atropine (đối kháng muscarinic) và chất tái hoạt hóa AChE như pralidoxime khi chỉ định; quy trình cấp cứu được tóm lược trong tài liệu của CDC/ATSDR.

Độc tính mãn tính liên quan đến phơi nhiễm liều thấp kéo dài có thể bao gồm rối loạn thần kinh ngoại vi, thay đổi nhận thức, rối loạn khí sắc, và các ảnh hưởng nội tiết–chuyển hóa được báo cáo không đồng nhất. Về ung thư, Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế IARC đã xếp diazinon vào Nhóm 2A – “có khả năng gây ung thư cho người (probably carcinogenic to humans)” dựa trên bằng chứng hạn chế ở người và đủ ở động vật thí nghiệm, cùng các dữ liệu cơ chế hỗ trợ.

Các giá trị hướng dẫn phơi nhiễm, ngưỡng dung nạp hàng ngày, và điểm kết cục sức khỏe quan trọng (critical endpoints) có thể tham khảo trong hồ sơ tổng quan độc chất học của NCBI Bookshelf và bản tóm tắt công chúng của CDC/ATSDR. Thực hành an toàn nhấn mạnh phòng ngừa phơi nhiễm, giám sát cholinesterase ở người lao động, và tuân thủ khoảng cách cách ly sau phun.

• Độc tính cấp: hội chứng cholinergic, xử trí bằng atropine ± pralidoxime.
• Độc tính mãn: rối loạn thần kinh–hành vi, cân nhắc theo dõi dài hạn.
• Phân loại ung thư: IARC Nhóm 2A (probably carcinogenic to humans).

Ảnh hưởng đến động vật và môi trường

Diazinon có độc tính cao đối với nhiều nhóm sinh vật không phải mục tiêu, đặc biệt là động vật thủy sinh, chim ăn côn trùng, và động vật có vú nhỏ. Các nghiên cứu được trích dẫn trong hồ sơ của NPIC và NCBI Bookshelf cho thấy LC50 đối với cá hồi Chinook (Oncorhynchus tshawytscha) chỉ vào khoảng vài microgam/lít, thể hiện khả năng gây chết ở nồng độ rất thấp trong nước. Các loài thủy sinh không xương sống như tôm, cua, và côn trùng thủy sinh cũng đặc biệt nhạy cảm.

Đối với chim, diazinon có thể gây tử vong nhanh chóng khi ăn phải liều tương đối nhỏ qua thức ăn bị nhiễm, đặc biệt với các loài ăn côn trùng như chim chích, chim sâu. Nhiễm độc cấp ở chim thường biểu hiện qua mất phối hợp vận động, run cơ, và chết trong vòng 24 giờ. Tích lũy trong mô không cao do diazinon phân hủy nhanh trong cơ thể, nhưng tác động gây chết vẫn đáng lo ngại khi có sự bùng phát sâu bệnh và phun thuốc diện rộng.

Môi trường đất và nước là nơi diazinon có thể tồn tại trong thời gian từ vài ngày đến vài tuần tùy điều kiện. Trong đất giàu hữu cơ và pH trung tính, diazinon bám dính mạnh vào hạt đất, giảm nguy cơ rửa trôi nhưng kéo dài thời gian tồn lưu. Ngược lại, trong điều kiện đất cát hoặc nước chảy, diazinon có thể di chuyển nhanh ra môi trường nước mặt, gây nguy cơ cho sinh vật thủy sinh. Quá trình phân hủy diễn ra qua thủy phân, quang phân và phân hủy sinh học, với tốc độ thay đổi theo nhiệt độ, ánh sáng và pH.

• Độc tính cao đối với cá, động vật không xương sống thủy sinh.
• Gây chết nhanh ở một số loài chim ăn côn trùng.
• Tồn lưu ngắn đến trung bình trong đất và nước.
• Nguy cơ phát tán khi mưa lớn hoặc tưới tiêu.

Nhóm sinh vật	Độc tính	Thông số
Cá hồi Chinook	Rất nhạy cảm	LC50 ≈ vài µg/L
Tôm nước ngọt	Rất nhạy cảm	LC50 ≈ 0.5–2 µg/L
Chim chích	Độc tính cấp cao	LD50 ≈ 1–10 mg/kg thể trọng

Quản lý rủi ro môi trường

Các biện pháp quản lý rủi ro khi sử dụng diazinon được đề cập trong hướng dẫn của EPA và nhiều cơ quan bảo vệ thực vật quốc gia, bao gồm thiết lập vùng đệm không phun thuốc gần thủy vực, áp dụng kỹ thuật phun giảm trôi, và sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân cho người vận hành. Việc giám sát nồng độ diazinon trong nước mặt và trầm tích giúp đánh giá tác động dài hạn đến hệ sinh thái thủy sinh.

Chương trình Integrated Pest Management (IPM) khuyến khích giảm phụ thuộc vào thuốc hóa học, thay bằng biện pháp sinh học, cơ giới và quản lý canh tác. Khi cần dùng diazinon, nên áp dụng liều lượng và thời điểm hợp lý để giảm tối đa tác động không mong muốn, đồng thời kết hợp biện pháp bảo vệ thiên địch của cây trồng.

• Vùng đệm bảo vệ thủy vực: ít nhất 15–30 mét tùy quy định.
• Kỹ thuật phun chính xác để giảm lượng thuốc phát tán ngoài mục tiêu.
• Thay thế bằng biện pháp sinh học khi có thể.

Xử lý và tiêu hủy

Do độc tính cao, việc xử lý và tiêu hủy diazinon và bao bì chứa chất này cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định môi trường và an toàn hóa chất. Các hướng dẫn của FAO và EPA yêu cầu bao bì sau khi sử dụng phải được rửa ba lần, đục thủng để tránh tái sử dụng, và giao cho đơn vị thu gom chất thải nguy hại được cấp phép.

Phần thuốc thừa không nên đổ ra môi trường hoặc hệ thống thoát nước, mà phải được xử lý tại cơ sở chuyên biệt có khả năng phân hủy hóa học hoặc đốt ở nhiệt độ cao theo tiêu chuẩn xử lý chất thải nguy hại. Việc lưu trữ trước khi tiêu hủy cần tránh nhiệt, ánh sáng trực tiếp và tách biệt khỏi thực phẩm, thức ăn chăn nuôi.

Xu hướng thay thế và nghiên cứu

Xu hướng hiện tại là thay thế diazinon bằng các hợp chất ít độc hại hơn, ít ảnh hưởng đến môi trường và an toàn hơn cho người sử dụng. Các hoạt chất thuộc nhóm neonicotinoid, pyrethroid tổng hợp, hoặc các chất điều hòa sinh trưởng côn trùng (IGR) được nghiên cứu và áp dụng ở nhiều quốc gia. Tuy nhiên, việc thay thế cần cân nhắc đến vấn đề kháng thuốc của sâu bệnh và tác động ngoài mục tiêu.

Các nghiên cứu mới cũng tập trung vào việc phát triển công nghệ bọc hạt (microencapsulation) và công thức chậm tan để kiểm soát tốc độ phát tán, giảm lượng hoạt chất cần sử dụng. Một số nghiên cứu tại ScienceDirect và ResearchGate đã cho thấy hiệu quả giảm phát thải ra môi trường trong khi vẫn duy trì hiệu quả diệt trừ côn trùng.

• Thay thế bằng hoạt chất ít độc hơn.
• Công nghệ bọc hạt, kiểm soát phát tán.
• Kết hợp IPM để giảm phụ thuộc hóa chất.

Kết luận chính

Diazinon là một hợp chất organophosphate từng đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp và kiểm soát côn trùng, nhưng hiện nay bị hạn chế hoặc cấm tại nhiều quốc gia do rủi ro sức khỏe và môi trường. Hoạt chất này có cơ chế ức chế acetylcholinesterase mạnh, độc tính cao đối với nhiều loài không mục tiêu, và khả năng gây ô nhiễm nước mặt. Quản lý rủi ro, áp dụng IPM, và phát triển các giải pháp thay thế an toàn hơn là hướng đi bền vững.

Tài liệu tham khảo

• Toxicological profile for Diazinon – NCBI
• CDC – Diazinon Public Health Statement
• NPIC – General Fact Sheet on Diazinon
• Earthjustice – Diazinon in the United States
• Beyond Pesticides – Diazinon fact sheet