Tài liệu Nghiên cứu khả năng thế nguyên tử clo trong phân tử hexaclobenzen bằng phần mềm tính toán lượng tử gaussian 09 (2017)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HOÁ HỌC ==== VŨ THỊ VIỆT HÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THẾ NGUYÊN TỬ CLO TRONG PHÂN TỬ HEXACLOBENZEN BẰNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN LƯỢNG TỬ GAUSSIAN 09 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hoá lý Người hướng dẫn khoa học TS. NGUYỄN THẾ DUYẾN HÀ NỘI-2017 LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn chân thành, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Nguyễn Thế Duyến đã định hướng, hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ em tận tình trong quá trình nghiên cứu, học tập để em hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Ban Chủ nhiệm và các thầy cô trong khoa Hóa học đã hết lòng quan tâm giúp đỡ em trong suốt thời gian 4 năm học tập. Trong quá trình thực hiện khóa luận, em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày…tháng…năm 2017 Sinh viên Vũ Thị Việt Hà LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu khả năng thế nguyên tử Clo trong phân tử hexaclobenzen bằng phần mềm tính toán lượng tử Gaussian 09” là kết quả mà tôi trực tiếp nghiên cứu, tìm hiểu được. Trong quá trình nghiên cứu tôi có sử dụng tài liệu của một số nhà nghiên cứu, một số tác giả. Tuy nhiên, đó chỉ là cơ sở để tôi rút ra được những vấn đề cần tìm hiểu ở đề tài của mình. Đây là kết quả của riêng cá nhân tôi, hoàn toàn không trùng với kết quả của các tác giả khác. Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày… tháng…năm 2017 Sinh viên Vũ Thị Việt Hà MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................... 2 3. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 2 4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn....................................................................... 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 3 1.1. Giới thiệu về phần mềm lượng tử ............................................................ 3 1.1.1. Phần mềm Gaussview 5.0..................................................................... 3 1.1.2. Phần mềm Gaussian 09 ........................................................................ 5 1.2. Hợp chất hữu cơ khó phân hủy POP ....................................................... 6 1.2.1. Khái niệm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy POP ............................. 6 1.2.2. Một số hợp chất POP tiêu biểu ............................................................. 7 1.2.3. Đặc điểm hóa học của POP ................................................................ 10 1.2.4. Tình trạng ô nhiễm ............................................................................. 11 1.2.5. Tác hại của ô nhiễm POP ................................................................... 11 1.2.5.1. Ảnh hưởng đến môi trường đất ........................................................ 11 1.2.5.2. Ảnh hưởng đến môi trường nước ..................................................... 12 1.2.5.3. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người ................................................. 12 1.2.6. Phương pháp phân hủy POP ............................................................... 13 1.2.6.1. Phương pháp hóa lý ......................................................................... 12 1.2.6.2. Phương pháp hóa học ...................................................................... 13 1.2.6.3. Phương pháp sinh học ..................................................................... 13 1.2.6.4. Phương pháp rửa đất ....................................................................... 13 1.3. Đặc điểm cấu trúc và tính chất lý hóa của hexaclobenzen (HCB) ........ 14 1.3.1. Cấu trúc của hexaclobenzen (HCB) ................................................... 14 1.3.2. Tính chất lý hóa của hexaclobenzen................................................... 14 1.3.3. Ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người của hexaclobenzen ....................................................................................... 15 CHƯƠNG 2. THỰCNGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 16 2.1. Phương pháp thiết kế phân tử bằng phần mềm Gaussview 5.0 ............... 16 2.2. Phương pháp tính toán phân tử bằng phân mềm lượng tử Gaussian 09.......... 17 2.2.1.Khởi động chương trình ......................................................................... 17 2.2.2. Cách nạp hoặc nhập dữ liệu ................................................................ 17 2.2.3. Thực hiện việc tính toán ..................................................................... 18 2.2.4. Xem xét và diễn giải dữ liệu xuất....................................................... 20 2.3. Giá trị tính từ tích hợp hai phần mềm Gaussian 09, Gaussview 5.0........ 20 2.4. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học - Định luật Hess ............................ 21 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 23 3.1. Kết quả tính toán nhiệt hình thành của phản ứng .................................... 23 3.2. Khả năng thế nguyên tử Cl bằng H .......................................................... 25 3.2.1. Cấu hình không gian – liên quan đến khả năng xảy ra phản ứng ......... 25 3.2.2. Nghiên cứu sự biến đổi điện tích cho quá trình tách clo ...................... 32 KẾT LUẬN .................................................................................................... 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 39 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên Tiếng việt Tên Tiếng anh BVTV Bảo vệ thực vật HCB Hexaclobenzen Hexachlorobenzene POP Hợp chất hữu cơ khó Persistent Organic phân hủy Pollutant Diclo Diphenyl Dichloro Diphenyl Tricloetan Trichloroetthane Etylen Diamin Ethyllene Diamine Tetraaxetic Tetraacetic Acid Polyclorine Biphenyl Polychlorinated DDT EDTA PCB Biphenyl DT Thời gian bán phân hủy BCD Công nghệ khử clo xúc Based Catalyzed tác bazơ Decomposition H Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ∑ (∆Hs.n)cuối Tổng sinh nhiệt của các sản phẩm ∑(∆Hs.n)đầu Tổng sinh nhiệt của các chất tham gia phản ứng DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Các biểu tượng trong phần mềm Gaussview 5.0. .......................... 4 Bảng 1.2. Các chất thuộc nhóm hữu cơ khó phân hủy POP tìm thấy ở VN .. 7 Bảng 2.1. Các biểu tượng trong phần mềm Gaussian 09 ............................... 17 Bảng 2.2. Các mục trong đơn lệnh Process .................................................... 18 Bảng 3.1. Kết quả tính toán đối với các phân tử C6H6 và C6Cl6-xHx (x là số nguyên tử clo được thay thế bằng nguyên tử H) ............................................. 22 Bảng 3.2. Sự phân bố điện tích của các nguyên tử trong phân tử C6Cl6 và các sản phẩm thế Hidro tương ứng ........................................................................ 32 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Giao diện làm việc của phần mềm Gaussview 5.0......................... 3 Hình 1.2. Cửa sổ chính của chương trình Gaussian 09 .................................. 6 Hình 2.1. Biểu tượng Gaussian 09 ................................................................. 16 Hình 2.2. Cửa sổ soạn thảo (Existing File Job Edit) ...................................... 16 Hình 3.1. Sự biến đổi của ∆H khi thay thế từng nguyên tử Clo trong phân tử C6Cl6............................................................................................................23 Hình 3.2. Sơ đồ quá trình ưu tiên thế nguyên tử Cl bằng H........................... 31 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay hóa học lượng tử đã trở thành một trong những công cụ đắc lực trong việc khảo sát các quá trình hóa học. Hóa lượng tử có thể thực hiện được một số nghiên cứu mà thực nghiệm khó có thể thực hiện như nghiên cứu trạng thái chuyển tiếp, các hợp chất trung gian, ion, gốc tự do... có thời gian tồn tại tương đối ngắn. Hóa lượng tử còn cung cấp thông tin về nhiệt động và động học của phản ứng như: ∆G, ∆H, ∆S, hằng số tốc độ, đường phản ứng, cơ chế phản ứng. Trong những thập niên cuối thế kỷ 20, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật máy tính đã thúc đẩy ngành hóa học lượng tử phát triển đa dạng và nhanh chóng. Nhiều vấn đề về phản ứng hóa học có thể dự đoán trước khi tiến hành thực nghiệm. Bằng các ứng dụng cài đặt trên máy tính có tốc độ xử lý cao người ta thực hiện các bài toán hóa học lượng tử lớn dùng để khảo sát phần lớn các vấn đề hóa học, miễn là chọn được phương pháp thích hợp. Hiện nay đã có nhiều phần mềm tính hóa học lượng tử ra đời như: Mopac, Hyperchem, Gausian 09…. Và như chúng ta đã biết, hiện nay, ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới tình trạng ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật xảy ra trên diện rộng do lượng dư thuốc bảo vệ thực vật sau khi sử dụng vẫn còn tồn dư ngấm sâu vào đất, di chuyển sang nguồn nước và phát tán ra môi trường xung quanh. Đặc biệt là loại khó phân hủy (Persistent Organnic Pollutant - POP), có tác hại cực kì nguy hiểm, nó không những gây ra bệnh ung thư mà có thể tạo ra biến đổi gen di truyền gây dị tật bẩm sinh cho thế hệ sau, tương tự như dioxin - chất độc màu da cam mà quân đội Mỹ đã sử dụng trong chiến tranh ở nước ta. 1 Với mong muốn hiểu sâu hơn về hóa học lượng tử, hiểu thêm về các phần mềm hóa học cũng như áp dụng nó để góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật dạng POP, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài : “Nghiên cứu khả năng thế nguyên tử clo trong phân tử hexaclobenzen bằng phần mềm tính toán lượng tử Gaussian 09”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Bằng phần mềm tính toán lượng tử Gaussian 09 xác định khả năng thế nguyên tử clo trong phân tử hexaclobenzen. 3. Nội dung nghiên cứu - Xác định nhiệt hình thành cho các phân tử C6Cl6 và các sản phẩm thế H. - Xác định mật độ điện tích của các nguyên tử trong phân tử. - Xác định sơ đồ ưu tiên thế nguyên tử Cl. 4. Phương pháp nghiên cứu - Tính toán lượng tử cho phân tử C6Cl6: Được tính toán tích hợp trên 2 phần mềm lượng tử Gaussian 09; Gaussview 5.0. - Phân tử được xây dựng trên phần mềm lượng tử Gaussview 5.0 và được tính toán trên phần mềm Gaussian 09. - Phương pháp tính toán: Sử dụng phương pháp HF với bộ hàm được sử dụng là 3-21g. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ứng dụng để nghiên cứu quá trình khử hợp chất hữu cơ độc hại với môi trường. - Định hướng phương hướng phân hủy hợp chất POP. 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về phần mềm lượng tử [2, 3, 18, 15] 1.1.1. Phần mềm Gaussview 5.0 [14] GaussView 5.0 là giao diện đồ họa tiên tiến và mạnh mẽ nhất hiện có cho Gaussian 09. Với GaussView 5.0, bạn có thể nhập hoặc xây dựng cấu trúc phân tử mà bạn quan tâm, thiết lập, khởi chạy, giám sát và kiểm soát tính toán Gaussian 09, lấy ra và xem kết quả, tất cả mà không cần phải rời ứng dụng. GaussView 5.0 bao gồm nhiều tính năng mới được thiết kế để làm việc với các hệ thống quan tâm hóa học lớn tiện lợi và dễ hiểu. Nó cũng cung cấp sự hỗ trợ đầy đủ cho tất cả các phương pháp lập mô hình mới và các tính năng trong Gaussian 09. Trên thanh công cụ của phần mềm bao gồm: tệp (FILE), soạn thảo (EDIT), VIEW có xây dựng (BUILDER), Tính toán (CALCULATE), các kết quả (RESULTS), cửa sổ(WINDOW),trợ giúp (HELP). Trong những chức năng này quan trọng nhất là FILE,BUILDER. Hình 1.1.Giao diện làm việc của phần mềm Gaussview 5.0. 3 Bảng dưới đây liệt kê một số biểu tượng sẵn có và các mục trình đơn cùng với các chức năng của chúng trong phần mềm Gaussview 5.0: Bảng 1.1. Các biểu tượng trong phần mềm Gaussview 5.0. Biểu tượng Tên New Đường dẫn Chức năng menu FileNew Tạo một nhóm phân tử mới (một Create thành viên) như một cửa sổ Xem Molecule trống. Group File Open Mở tệp được hỗ trợ bởi GaussView. FileRecent Danh sách các tệp đã mở gần đây để Files Open dễ dàng truy cập. Ring Bảng các phân tử có cấu trúc vòng. Fragment Element Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên Fragment tố hóa học và các liên kết của từng nguyên tố. R-Group Bảng các nhóm chức trong hóa học. Fragment Biological Bảng các axit amin và nucleotit. Fragment Truy cập thư viện tùy chỉnh. Custom Fragment Add Thêm một hydro bổ sung vào nguyên tử đã chọn. Valence 4 Invert Đảo ngược cấu trúc phân tử về một About nguyên tử đã chọn. Atom 1.1.2. Phần mềm Gaussian 09 [11] Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phần mềm cho phép giải các bài toán lượng tử bằng phương pháp gần đúng như MOPAC, GAUSSIAN, HYPERCHEM… Các phần mềm này sử dụng các phương pháp bán kinh nghiệm và không kinh nghiệm, cho phép khảo sát phân tử ở trạng thái hơi, trạng thái dung dịch. Phần mềm lượng tử Gaussian 09 là một trong những phần mềm thông dụng hiện nay là một chương trình ứng dụng rộng rãi vì có độ chính xác cao, có thể đáp ứng yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực thiết kế phân tử với nhiều tính năng như: xác định cấu trúc, tối thiểu hóa năng lượng, tính toán tham số lượng tử, trình bày cấu trúc ba chiều. Có thể nói phần mềm lượng tử Gaussian 09 là phần mềm chuyên dụng trong hóa tính toán (ứng dụng tin học trong hóa học) hiện nay. Trên thanh công cụ của phần mềm: tệp (FILE), quá trình (PROCESS), tiện ích (UTILITIES), các kết quả (VIEW),trợ giúp (HELP). Trong những chức năng này quan trọng nhất là FILE. Các mục trong cửa sổ chính (hình 1.2): - Menu bar (thanh đơn lệnh) - Job control icons (các biểu tượng kiểm soát phép tính) - Job progress display (trình bày quá trình tính toán) - Gaussian output area (vùng dữ liệu xuất) - Editing icons (biểu tượng soạn thảo) - Status line (dòng trạng thái) - Out put filename (tập tin xuất) 5 - Chúng ta sẽ xem xét lần lượt các mục trên. Để thực hiện việc tính toán cần cung cấp các dữ liệu cần thiết cho chương trình. Đơn lệnh File được dùng để tạo một tập tin nhập mới hoặc để sửa đổi một tập tin đã có. Đơn lệnh File gồm các lệnh: - New: Tạo tập tin nhập mới và mở cửa sổ Job Entry. - Open: Nạp một tập tin nhập đã có hoặc chuyển đổi một cấu trúc phân tử. - Modify: Biên tập tập tin nhập hiện đang được nạp. - Preferences: Dùng chỉ rõ các sắp xếp mặc định. - Exit: Thoát khỏi Gaussian. Hình 1.2. Cửa sổ chính của chương trình. 1.2. Hợp chất hữu cơ khó phân hủy POP [5, 9, 13] 1.2.1. Khái niệm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy POP Các hợp chất khó phân hủy - POP (Persistent Organnic Pollutant) là các hợp chất hữu cơ biến đổi theo từng bậc chịu tác động của ánh sáng, hóa học và sinh học. POP thường là các hợp chất của benzen và có đặc điểm ít tan trong nước và hòa tan trong dung môi hữu cơ rất cao, thường tích tụ trong các mô mỡ 6 động vật, có thể bay hơi và có khả năng phát tán rất xa trong không khí trước khi xảy ra lắng đọng. 1.2.2. Một số hợp chất POP tiêu biểu Thống kê cho thấy nước ta có tới 13 chất thuộc loại nhóm hữu cơ khó phân hủy POP, gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người. Chlordane - được sử dụng rộng rãi để diệt mối và là thuốc trừ sâu diện rộng trong nông nghiệp. DDT - chất POP được biết đến nhiều nhất, được sử dụng rộng rãi trong chiến tranh thế giới thứ II để bảo vệ binh lính và người dân khỏi sốt rét, sốt phát ban và nhiều bệnh dịch khác lây truyền bởi côn trùng. Chất này liên tục được dùng để chống muỗi tại một số nước nhằm hạn chế sốt rét. Dieldrin- được sử dụng chủ yếu để diệt mối và các loại sâu hại vải, kiểm soát các bệnh dịch lây lan do côn trùng và diệt các loại côn trùng sống trong đất nông nghiệp. Dioxin - hóa chất này được tạo ra một cách vô tình do sự đốt cháy không hoàn toàn, cũng như trong quá trính sản xuất một số loại thuốc trừ sâu và các hóa chất khác. Ngoài ra, một số loại tái chế kim loại, nghiền và tẩy trắng giấy cũng có thể sản sinh ra dioxin. Dioxin còn có trong khí thải động cơ, khói thuốc lá và khói than gỗ. Endrin - đây là loại thuốc trừ các loại gặm nhấm, trừ sâu được phun trên những cánh đồng bông và ngũ cốc. Chất này còn được sử dụng để diệt các loại chuột nhà, chuột đồng…. Furan - các chất này được sản sinh không chú ý từ cùng những quá trình phát thải đioxin, đồng thời có trong các hợp chất PCB dành cho thương mại. 7 Heptachlor - được dùng chủ yếu để diệt các loại côn trùng và mối trong đất, đồng thời còn được dùng để loại các loài côn trùng hại bông, châu chấu, các loài gây hại cho nông nghiệp khác và muỗi truyễn bệnh sốt rét. 8 Bảng 1.2.Các chất thuộc nhóm hữu cơ khó phân hủy POP tìm thấy ở VN. STT Tên chất 1 Công thức STT Tên chất Thuốc diệt 8 Công thức Hexachloro- Cl Cl Cl cỏ 2,4D benzene Cl Cl Cl 2 Aldrin 9 Mirex 3 Chlordane 10 Polychlorinated biphenyls-PCBs 4 DDT 11 Polychlorinated dibenzo-pdioxins 5 Dieldrin 12 Toxaphene 6 Endrin 13 Polychlorinated dibenzo furans 7 Heptachlor 9 Hexachlorobenzen (HCB) - được sử dụng để diệt nấm hại cây lương thực. Đây cũng là một phụ phẩm trong việc sản xuất một số một số loại hóa chất nhất định và là kết quả của quá trình phát thải ra đioxin và furan. Mirex - một loại thuốc trừ sâu sử dụng chủ yếu để diệt kiến lửa, các loại kiến và mối khác. Mirex còn được dùng làm chất chậm lửa trong trong chất dẻo, cao su và đồ điện. Polychlorinated Biphenyl (PCB) - hợp chất này được dùng trong công nghiệp làm chất lưu chuyển nhiệt, trong các máy biến thế điện và tụ điện, làm chất phụ gia trong sơn, giấy copy không cacbon, chất bịt kín và chất dẻo. Toxaphene - còn được gọi là camphechlor, một loại thuốc trừ sâu dùng trong ngành trồng bông, ngũ cốc, hoa quả, hạt và rau xanh. Chất này còn được dùng để diệt các loại ve, chất kí sinh vật nuôi. 1.2.3. Đặc điểm hóa học của POP POP, theo định nghĩa, các hợp chất hữu cơ bền có khả năng phân hủy sinh học, quang học hoặc bằng hóa chất. POP thường là các dẫn xuất halogen, nhất là dẫn xuất clo. Các liên kết cacbon - clo rất bền và ổn định đối với thủy phân phân hủy sinh học và quang hóa. Dẫn xuất clo - nhân thơm (benzen) còn bền và ổn định hơn. Các chất POP có độ tan trong nước rất thấp, độ hòa tan trong dầu mỡ cao, dẫn đến xu hướng của nó để vượt qua dễ dàng màng sinh học thấm vào tế bào, tích lũy trong mỡ. Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy thường là hợp chất dễ bay hơi, phát tán vào không khí, có thể được phân tán xa nguồn ô nhiễm trên một khoảng cách lớn trong khí quyển. Bay hơi có thể xảy ra từ bề mặt lá cây và đất sau khi áp dụng các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy được sử dụng làm thuốc trừ sâu. 10 Do độ bền hóa cao nên POP có khả năng chống lại các quá trình phân hủy hóa - lý - sinh, do đó tế bào hay cơ thể nhiễm POP rất khó bài tiết những chất gây ô nhiễm nay do đó có xu hướng tích lũy trong các sinh vật. 1.2.4. Tình trạng ô nhiễm Thuốc BVTV dạng POP bắt đầu sử dụng ở miền bắc vào những năm 1955 và cho đến nay việc sử dụng thuốc BVTV ở nước ta tăng nhanh. Theo cục BVTV, trong giai đoạn 1981-1986, lượng thuốc sử dụng là 6,5-9 nghìn tấn thương phẩm, tăng lên 20-30 nghìn tấn trong giai đoạn 1991-2000 và từ 3675,8 nghìn tấn trong giai đoạn 2001-2010. Lượng hoạt chất tính theo đầu diện tích canh tác (kg/ha) cũng tăng từ 0,3 kg (1981-1986) và lên 1,24-2,54 (20012010). Chính việc sử dụng thuốc BVTV tăng nhanh là nguyên nhân gây nên ô nhiễm môi trường đặc biệt là môi trường đất ở nước ta. Theo thống kê, hiện nước ta có khoảng trên 1153 khu vực ô nhiễm nặng thuốc BVTV dạng POP. Như vậy tình trạng đất ô nhiễm thuốc BVTV nói chung và thuốc BVTV khó phân hủy nói riêng ngày càng là một vấn đề cấp bách ở nước ta. Nó ảnh hưởng và tác động nghiêm trọng đến việc sản xuất nông nghiệp cũng như môi trường và sức khỏe con người. 1.2.5. Tác hại của ô nhiễm POP 1.2.5.1. Ảnh hưởng đến môi trường đất Đất là nơi tập trung nhiều dư lượng thuốc BVTV. Đất nhận thuốc BVTV từ các nguồn khác nhau. Tồn dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong đất đã để lại các tác hại đáng kể trong môi trường như làm ảnh hưởng tới các sinh vật trong đất, làm đất trở nên trai cứng đi sau nhiều năm đất sẽ trở thành đất trơ và khó canh tác. Thuốc BVTV đi vào trong đất do các nguồn : phun xử lý đất, các hạt thuốc BVTV rơi vào đất,ngoài ra còn một số thuốc rải trực tiếp vào đất. Theo kết quả nghiên cứu thì phun thuốc cho cây trồng có tới 50% số thuốc rơi xuống đất.Khi vào trong đất một phần thuốc trong đất sẽ được cây hấp thụ, phần còn 11 lại đất 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 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. Thời gian tồn tại của thuốc trong đất dài hay ngắn phụ 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 hủy và được biểu 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. Các hợp chất hữu cơ có thời gian bán phân hủy dài nhất trong các loại thuốc trừ sâu hữu cơ tổng hợp thông dụng (DDT có thể tồn tại gần 3 năm). 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. 1.2.5.2. Ảnh hưởng đến môi trường nước Thuốc BVTV tan trong nước có thể tồn tại bền vững và duy trì được đặc tính hóa lý của chúng. Các kết quả điều tra cho thấy rối loạn hệ miễn dịch do ô nhiễm tích lỹ thuốc BVTV POP là một nguyên nhân chính làm tăng tỷ lệ tỷ vong nhiều loài động vật biển và cũng đã chững minh rằng chế độ ăn uống nhiễm POP có thể dẫn đễn thiếu hụt vitamin,biến dạng tuyến giáp, làm cho cơ thể mẫn cảm với các vi sinh vật và đặc biệt dẫn tới rối loạn sinh sản. Nhiều loài động vật có vú sống ở biển đã nhiễm POP như cá heo, cá heo mũi chai và cá voi đã có biểu hiện suy giảm sinh học. 1.2.5.3. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người 12