ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TỬ XỬ LÝ SINH HỌC CHẤT THẢI NGUY HẠI

MỤC LỤC MỞ ĐẦU Phần 1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SINH HỌC CHẤT THẢI NGUY HẠI 1.1. Chất thải nguy hại 1.2. Quản lý chất thải nguy hại tại Việt Nam 1.3. Xử lý sinh học chất thải nguy hại Phần 2 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TỬ XỬ LÝ SINH HỌ CHẤT THẢI NGUY HẠI 2.1. Vi sinh vật và kỹ thuật phân tử ứng dụng trong sử lý sinh học chất thải nguy hại 2.2. Tiềm năng sử dụng các phương pháp sinh thái học vi sinh vật mức độ phân tử để xử lý sinh học chất thải nguy hại Phần 3 KẾT LUẬN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

Phần 1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SINH HỌC CHẤT THẢI NGUY HẠI

1.1.Chất thải nguy hại

1.2. Quản lý chất thải nguy hại tại Việt Nam

1.3 Xử lý sinh học chất thải nguy hại

Phần 2 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TỬ XỬ LÝ SINH HỌ CHẤT THẢINGUY HẠI

2.1 Vi sinh vật và kỹ thuật phân tử ứng dụng trong sử lý sinh học chất thải nguy hại2.2 Tiềm năng sử dụng các phương pháp sinh thái học vi sinh vật mức độ phân tử để

xử lý sinh học chất thải nguy hại

Phần 3 KẾT LUẬN

TAI LIỆU THAM KHẢO

ra rằng cộng đồng vi sinh vật trong môi trường tụ nhiên có thể phục vụ tốt hơn nhiềucác phương pháp nuôi cấy truyền thống Sử dụng các phương pháp sinh thái học phân

tử, như tách chiết DNA trực tiếp từ mẫu môi trường, điên di gel gradient biến tính(DGGE), phương pháp PCR, phương pháp lai phân tử, chúng ta có thể nghiên cứuquần thể vi sinh vật có khả năng phân hủy chất thải trong môi trường Những phươngpháp này hứa hẹn sự hiểu biết điều khiển tốt hơn các quá trình công nghệ sinh học môitrường, nhờ đó cho phép việc xử lý sinh học môi trường bị ô nhiễm và các chất thảiđộc hiệu quả và ít tốn kém hơn

Phần 1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SINH HỌC CHẤT THẢI NGUY HẠI 1.1 Chất thải nguy hại

1.1.1.Định nghĩa

- Theo UNEP

Chất thải độc hại là những chất thải (không kể chất thải phóng xạ) có hoạt tínhhóa học, hoặc có tính độc hại, cháy nổ, ăn mòn gây nguy hiểm hoặc có thể gây nguyhiểm đến sức khỏe hoặc môi trường khi hình thành hoặc tiếp xúc với các chất thảikhác

Chất thải không bao gồm trong định nghĩa trên:

+ Chất thải phóng xạ được xem là chất thải độc hại nhưng không bao gồm trongđịnh nghĩa này bởi vì hầu hết các quốc gia quản lý và kiểm soát chất phóng xạtheo qui ước, điều khoản, qui định riêng

+ Chất thải rắn sinh hoạt có thể gây ô nhiễm môi trường do chứa một ít chất thảinguy hại tuy nhiên nó được quản lý theo hệ thống chất thải riêng Ở một sốquốc gia đã sử dụng thu gom tách riêng chất thải nguy hại trong rác sinh hoạt

- Theo Luật bảo vệ môi trường

CTNH là chất thải chứa yếu tố độc hại, phóng xạ, dễ cháy, dễ nổ, dễ ăn mòn,

dễ lây nhiễm, gây ngộ độc hoặc đặc tính nguy hại khác (khoản 11, điều 3, chương 1Luật Bảo Vệ Môi Trường)

QLCTNH gồm các hoạt động liên quan đến việc phòng ngừa, giảm thiểu, phânloại, thu gom, vận chuyển, lưu giữ, xử lý (kể cả tái chế, thu hồi), tiêu huỷ CTNH(khoản 1, điều 2, chương 1 Thông Tư 12/2006/TT-BTNMT)

1.1.2.Đặc tính của chất thải nguy hại

- Chất có khả năng gây cháy: chất có nhiệt độ bắt cháy <600C, chất có thể cháy

do ma sát, tự thay đổi về hóa học Những chất gây cháy thường gặp là xăng,dầu, nhiên liệu, ngoài ra còn có cadmium, các hợp chất hữu cơ nhu benzen,etybenzen, toluen, hợp chất hữu cơ có chứa clo…

- Chất có hoạt tính hóa học cao: Các chất dễ dàng chuyển hóa hóa học; phản ứng

mãnh liệt khi tiếp xúc với nước; tạo hỗn hợp nổ hay có tiềm năng gây nổ vớinước; sinh các khí độc khi trộn với nước; các hợp chất xyanua hay sunfit sinhkhí độc khi tiếp xúc với môi trường axit, dể nổ hay tạo phản ứng nổ khi có ápsuất và gia nhiệt, dễ nổ hay tiêu hủy hay phản ứng ở điều kiện chuẩn; các chất

nổ bị cấm

- Chất có tính ăn mòn: Là những chất trong nước tạo môi trường pH < 3 hay pH

> 12,5; chất có thể ăn mòn thép Dạng thường gặp là những chất có tính axithoặc bazo…

- Chất có tính độc hại: Những chất thải mà bản thân nó có tính độc đặc thù được

xác định qua các bước kiểm tra Chất thải được phân tích thành phần trong cácpha hơi, rắn và lỏng Khi có thành phần hóa học nào lớn hơn tiêu chuẩn cho

phép thì chất thải đó được xếp vào loại chất thải nguy hại Chất độc hại gồm:Các kim loại nặng như thủy ngân, cadmium, asenic, chì và các muối của chúng;dung môi hữu cơ như toluen, benzen, axeton, cloroform…; Các chất có hoạttính sinh học (thuốc sát trùng, trừ sâu, hóa chất nông nghiệp…); Các chất hữu

cơ rất bền trong điều kiện tự nhiên nếu tích lũy trong mô mỡ đến một nồng độnhất định thì sẽ gây bệnh (PCBs: Poly Chlorinated Biphenyls)

- Chất có khả năng gây ung thư và đột biến gen: Dioxin (PCDD), Asen,

cadmium, benzen, các hợp chất hữu cơ chứa clo…

1.1.3.Nguồn gốc phát sinh chất thải nguy hại

Theo khoảng 2, Quyết định số 23/2006/QĐ-BTNMT, ngày 26/12/2006, Chấtthải nguy hại phát sinh từ 19 nhóm:

1) Chất thải từ ngành thăm dò, khai thác, chế biến khoáng sản, dầu khí và than.2) Chất thải từ ngành sản xuất hoá chất vô cơ

3) Chất thải từ ngành sản xuất hoá chất hữu cơ

4) Chất thải từ ngành nhiệt điện và các quá trình nhiệt khác

5) Chất thải từ ngành luyện kim

6) Chất thải từ ngành sản xuất vật liệu xây dựng và thuỷ tinh

7) Chất thải từ quá trình xử lý, che phủ bề mặt, tạo hình kim loại và các vật liệukhác

8) Chất thải từ quá trình sản xuất, điều chế, cung ứng, sử dụng các sản phẩm chephủ (sơn, véc ni, men thuỷ tinh), chất kết dính, chất bịt kín và mực in

9) Chất thải từ ngành chế biến gỗ, sản xuất các sản phẩm gỗ, giấy và bột giấy.10)Chất thải từ ngành chế biến da, lông và dệt nhuộm

11) Chất thải xây dựng và phá dỡ (kể cả đất đào từ các khu vực bị ô nhiễm)

12) Chất thải từ các cơ sở tái chế, xử lý, tiêu huỷ chất thải, xử lý nước cấp sinhhoạt và công nghiệp

13) Chất thải từ ngành y tế và thú y (trừ chất thải sinh hoạt từ ngành này)

14) Chất thải từ ngành nông nghiệp, lâm nghiệp và thuỷ sản

15) Thiết bị, phương tiện giao thông vận tải đã hết hạn sử dụng và chất thải từhoạt động phá dỡ, bảo dưỡng thiết bị, phương tiện giao thông vận tải

16) Chất thải hộ gia đình và chất thải sinh hoạt từ các nguồn khác

17) Dầu thải, chất thải từ nhiên liệu lỏng, chất thải dung môi hữu cơ, môi chấtlạnh và chất đẩy (propellant)

18) Các loại chất thải bao bì, chất hấp thụ, giẻ lau, vật liệu lọc và vải bảo vệ.19) Các loại chất thải khác

1.1.4.Phân loại

Trên thực tế, có nhiều hệ thống phân loại chất thải nguy hại Hệ thống phânloại theo tiêu chuẩn Việt Nam phân loại theo các đặc tính của chất thải, TCVN6706:2009 chia CTNH thành 7 nhóm sau:

Bảng 1: Hệ thống phân loại CTNH theo TCVN 6706:2009

Chất thải tạo ra khí dễ cháy

Chất thải lỏng có nhiệt độ bắt cháy dưới

60oC

Chất thải không là chất lỏng, dễ bốc cháykhi bị ma sát trong điều kiện vận chuyển,khi bị ẩm, bị ướt thì xảy ra tự phản ứng vàbốc cháy, cháy ở nhiệt độ và áp suất khíquyển

Chất thải có khả năng tự bốc cháy do tựnóng lên trong điều kiện vận chuyển bìnhthường, hoặc tự nóng lên do tiếp xúc vớikhông khí và có khả năng bốc cháy

Chất thải khi gặp nước, tạo ra phản ứnggiải phóng khí dễ cháy hoặc khí tự cháy.2

2.1

2.2

H 8 Chất thải gây ăn mòn (AM)

Chất thải có tính axitChất thải có tính ăn mòn

Chất thải (bằng phản ứng hóa học) gây ra

sự ăn mòn khi tiếp xúc với vật dụng, bìnhchứa, hàng hóa hoặc mô sống của độngvật, thực vật

Chất thải lỏng có pH bằng hoặc nhỏ hơn 2

Chất thải thể lỏng có thể ăn mòn thép vớitốc độ lớn hơn 6,35 mm/năm ở nhiệt độ55oC

3 H 1 Chất thải dễ nổ (N) Là chất rắn hoặc lỏng hoặc hỗn hợp rắn –

lỏng tự phản ứng hóa học tạo ra nhiều khí,nhiệt độ và áp suất có thể gây nổ

4 Chất thải dễ bị ô xi hóa (OH)

Chất thải chứa peoxyt hữu cơ

Chất thải có chứa clorat, pecmanganat,peoxyt vô cơ, nitrat và các chất oxy hóakhác khi tiếp xúc với không khí, tích lũyoxy thì kích thích cháy các chất hoặc vậtliệu khác

Chất thải hữu cơ có cấu trúc phân tử - O –

O - không bền với nhiệt độ nên có thể bịphân hủy và tạo nhiệt nhanh

6 H 12 Chất thải độc hại cho hệ sinh

thái (ĐS)

Chất thải chứa các thành phần mà có thểgây ra tác động có hại nhanh hoặc từ từ đốivới môi trường thông qua tích lũy sinh họcvà/hoặc gây ảnh hưởng đến các hệ sinhvật

7 H 6.2 Chất thải lây nhiễm bệnh (LN) Chất thải có chứa các vi sinh vật sống hoặc

độc tố của chúng, được biết hoặc nghi ngờ

là có các mầm bệnh có thể gây bệnh có

người và cho gia súc.

1.1.5.Ảnh hưởng của chất thải nguy hại

Tác động của một vài chất thải nguy hại đến môi trường:

 Khí SO 2

+ SO2 là chất khí không màu, có mùi hăng và cay khi nồng độ trong khíquyển là 1ppm Sunfurơ là một trong những nguồn ô nhiễm chính trong khíquyển và gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người, độ bền vật liệu và là nhân

tố chính gây nên mưa axit theo cơ cấu sau:

+ Khi có mặt đồng thời SO2 và SO3, chỉ cần nồng độ thấp chúng cũng sẽ cótác động hợp lực, phản ứng sinh lý phát sinh mạnh hơn so với phản ứng củatừng chất riêng biệt, thậm chí gây co thắt phế quản mạnh và ở nồng độ cao

có thể dẫn đến nguy hiểm chết người

+ Khi hít phải Cl, nó sẽ đi vào phế quản, phế nang Clo sẽ tiếp xúc với cácchất nhày ướt ở mô sống của cơ thể, tạo ra HClO vượt qua màng tế bào vàphá hủy các tế bào, Cl tạo nên dẫn suất nitơ clo hóa

+ Các hợp chất khí chứa halogen chỉ cần ở nồng độ rất nhỏ cũng đã gây độc,nhiễm độc nặng và có khả năng gây ô nhiễm trên phạm vi rộng lớn

+ HF gây bệnh sụn xương, viêm phế quản, tổn thương răng HF hạn chế độsinh trưởng của cây, làm rụng quả, lép quả

+ HCl làm giảm độ bóng mỡ của lá, gây thương tổn cho cây trồng, tổn thươngvật nuôi và làm giảm lượng sữa

+ Các hợp chất hữu cơ thường rất độc với cơ thể người và vật Một số hợpchất hữu cơ như Bezen và PAH (hợp chất cacbuahydro thơm đa nhân) cóthể là nguyên nhân gây bệnh ung thư

+ Một số chất hữu cơ halogen là xúc tác cho quá trình phân hủy ozon ở tầng

bình lưu Một số chất hữu cơ hoạt tính khác, lại xúc tiến cho quá trình phânhóa vật chất và đặc biệt một số chất hữu cơ gây ô nhiễm do mùi như cácmecaptan và alđêhyt Mùi này gây cảm giác khó chịu và đôi khi còn kèmtheo cả nhiễm độc và là nguyên nhân gây bệnh cho người.

+ Dioxin và furan là những chất rất độc Ở hàm lượng thấp cũng gây các bệnh

về da, phụ nữ có thai khi tiếp xúc với với các chất này sẽ sinh con thiếutháng hoặc quái thai Nhiễm độc nặng sẽ gây nên các bệnh về gan, máu, kể

cả ung thư và dẫn đến tử vong Động vật bị nhiễm Dioxin và Furan sẽ giảmtrọng lượng tới 50% và sẽ chết trong vòng 2 – 3 tuần

+ Kim loại nặng là khái niệm để chỉ các kim loại có nguyên tử lượng cao,thường có độc tính đối với sự sống, và thường có liên quan đến vấn đề ônhiễm môi trường Nguồn gốc phát thải của kim loại nặng có thể là tự nhiên(như asen-As), hoặc từ hoạt động của con người, chủ yếu là từ công nghiệp(các chất thải công nghiệp) và từ nông nghiệp, hàng hải (tràn dầu)…

+ Việc sử dụng nhiều loại chế phẩm trong công nông nghiệp làm nước và đất

ở nhiều vùng, nhất là trong cặn lắng của các dòng sông, bị nhiễm kim loạinặng ở mức độ rất cao

+ Có một số hợp chất kim loại nặng thụ động và đọng lại trong đất, song cómột số hợp chất có thể hoà tan dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau,nhất là do độ chua của đất, của nước mưa Điều này tạo điều kiện để cáckim loại nặng có thể phát tán rộng vào nguồn nước ngầm, nước mặt và gây

ô nhiễm đất

+ Một số chất tẩy rửa gia dụng có chứa các tác nhân tạo phức mạnh (nhưEDTA, NTA) khi thải ra đã góp phần làm tăng khả năng phát tán của kimloại nặng

+ Các kim loại nặng có mặt trong nước, đất qua nhiều giai đoạn khác nhautrước sau cũng đi vào chuỗi thức ăn của con người Chẳng hạn các vi sinhvật có thể chuyển thuỷ ngân (Hg) thành hợp chất metyl thủy ngân(CH3)2Hg, sau đó qua động vật phù du, tôm, cá mà thuỷ ngân đi vào thức

ăn của con người Sự kiện ngộ độc hàng loạt ở Vịnh Manimata (Nhật Bản)năm 1953 là một minh chứng rất rõ về quá trình nhiễm thủy ngân từ côngnghiệp vào thức ăn của con người

+ Khi đã nhiễm vào cơ thể, kim loại nặng có thể tích tụ lại trong các mô.Đồng thời với quá trình đó cơ thể lại đào thải dần kim loại nặng Nhưng cácnghiên cứu cho thấy tốc độ tích tụ kim loại nặng thường nhanh hơn tốc độđào thải rất nhiều Thời gian để đào thải được một nửa lượng kim loại nặngkhỏi cơ thể được xác định bằng khái niệm chu kỳ bán thải sinh học, ví dụvới thuỷ ngân chu kỳ này vào khoảng 80 ngày, với cadimi là hơn 10 năm.Điều này cho thấy cadimi tồn tại rất lâu trong cơ thể nếu bị nhiễm phải

Bảng 2: Tác hại của một số kim loại nặng

Độc tố kim loại

nặng

Mức độ nguy hại Triệu chứng/Hậu quả lâu dài

Arsenide – Asen

(III) XXXXX Nguy hại cho da, hệ thống thần kinh, tim mạch

và thâm chí gây ung thư sau 3 – 5 năm

Nickel – Ni –

Selenium – Se XX Rụng tóc, móng tay chân, ngón tay, ngón chân

và vấn đề tim mạchAntimony – Sb XX Tăng Cholesterol trong máu và giảm đường

huyếtBarium – Ba –

Copper – Cu –

Hg – Thủy ngân X Gây xỉn da, chấm nâu trong lòng trắng mắtAliuminium – Al

Sự kiện bị ngộ độc cadimi trên thế giới là sự kiện cũng xảy ra ở Nhật Bản với bệnhItai - Itai nổi tiếng có liên quan đến ô nhiễm nguồn nước bởi cadimi

Cadimi dễ dàng tạo ra các tương tác với protein và chuyển vào gan, thận Thuỷngân và chì lại dễ đi vào hệ thần kinh do tạo thành các hợp chất alkyl ái lipit Cáckim loại nặng như chì, cadimi có thể tập trung trong xương, ức chế emzym axit 5-amino-levulin và gây bệnh thiếu máu Cadimi có khả năng đuổi kẽm khỏi một sốemzym và gây bệnh máu heamatopoiesis, v.v…

1.2 Quản lý chất thải nguy hại tại Việt Nam

Nước ta đang trong quá trình chuyển đổi từ nền kinh tế kế hoạch tập trungsang nền kinh tế thị trường Với mục tiêu phấn đấu đến năm 2020, về cơ bản ViệtNam sẽ trở thành một nước công nghiệp hóa và tất yếu là sự đô thị hóa ở các thànhphố lớn Theo dự báo, đến năm 2020 tỷ lệ đô thị hóa của nước ta sẽ đạt 45% tươngứng với quy mô dân số đô thị năm 2020 là khoảng 46 triệu người Với quy mô đô thịhóa của nước ta, gia tăng dân số và công nghiệp hóa như trên thì lượng chất thải nóichung và chất thải nguy hại nói riêng sẽ tăng lên nhanh chóng Việc xử lý chất thảinguy hại này sẽ là một áp lực rất lớn với công tác bảo vệ môi trường ở nước ta hiệnnay và trong tương lai

Theo số liệu điều tra của Cục Môi trướng, riêng tổng lượng chất thải rắn nguyhại (CTRNH) phát sinh hàng năm chủ yếu tại 3 khu vực kinh tế trọng điểm chính là

Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh ở phía Bắc, thành phố Hồ Chí minh, Đồng Nai, BàRịa - Vũng Tàu ở phía Nam và Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi ở miền Trung.Trong đó, CTRNH phát sinh ở khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam khoảng 80.332tấn/ năm, lớn gấp 3 lần khu vực phía Bắc và lớn gấp 20 lần lượng phát sinh ở khu vựcmiền Trung

Theo Thống kê của Cục Môi trường, tổng lượng CTRNH phát sinh hàng nămtrên toàn quốc là 152.000 tấn, bao gồm chất thải của các ngành công nghiệp nhẹ(60.000 tấn), hóa chất (45.000 tấn), cơ khí luyện kim (26.000 tấn), y tế (10.000 tấn),chất thải sinh hoạt đô thị (5.000 tấn) và chất thải chế biến thực phẩm, điện - điện tử có

số lượng ít nhất trong số các ngành trên (2.000 tấn) nhưng lại chứa các chất hữu cơkhó phân hủy như PCB và kim loại nặng, đó là các chất đặc biệt nguy hại tới sức khỏecon người và môi trường

Bên cạnh các chất thải của các ngành trên còn có chất thải từ thuốc bảo vệ thựcvật (BVTV) tồn lưu Theo số liệu của Cục Môi trường và các sở công nghiệp địaphương, chỉ trong 2 năm 2000 - 2001 , tổng lượng thuốc BVTV tổn lưu trên phạm vi

61 tỉnh/ thành phố là khoảng 300 tấn, trong đó thuốc BVTV dạng lỏng là 9.7.374 lítthuốc BVTV dạng bột là 109.145 kg; các bao bì chứa thuốc BVTV 2.137.850 (baogồm cả hộp, chai và lọ)

Lượng chất thải rắn y tế phát sinh trên phạm vi toàn quốc theo ước tính của Bộ

Y tế năm 2001 là khoảng 12.500 tấn/ năm Theo số liệu điều tra của Bộ Y tế cho thấy,hiện nay có khoảng 61 lò đốt chất thải y tế được lắp đặt trên toàn quốc, trong đó có 41

lò đã đăng ký thẩm định và có 20/41 lò đạt đủ các yêu cầu về mặt kỹ thuật Tính đếntháng 6 năm 2002, tổng công suất xử lý của các lò là 30 tấn/ ngày Tuy nhiên, tạinhiều cơ sở y tế, CTRNH vẫn còn bị để lẫn với các chất thải khác tại khu vực chôn lấp

và được chôn lấp tại các bãi rác sinh hoạt

CTRNH sẽ phát sinh ngày càng tăng trên phạm vi toàn quốc đến năm 2020,phụ thuộc vào các yếu tố như; dân số đô thị, trình độ văn minh, phong tục tập quáncũng như thói quen sinh hoạt và tiêu dùng của từng vùng, nhịp độ phát triển kinh tế vàGDP bình quân đẩu người

Lượng CTR đô thị và khu công nghiệp ở nước ta sẽ tăng ở mức tối thiểu là 0,9kg/ người/ngày, cho tới năm 2010 và chỉ số này sẽ là 1,3 kg/ người/ ngày tới năm

2020

Số lượng CTRNH phát sinh ở Việt Nam được các chuyên gia xác định là chưanhiều nên mức độ ảnh hưởng của nó đến sức khỏe con người và môi trường chưa lớn.Tuy nhiên, trong tương lai, với sự gia tăng dân số và nhu cầu tiêu dùng cùng nhịp độphát triển kinh tế lớn, số lượng CTRNH ở Việt Nam ước tính sẽ tăng lên gấp 5 lần, đạt846.000 tấn vào năm 2010 và đạt 1.548.000 tấn vào năm 2020 (số liệu dự báo của BộXây dựng)

Nếu không được quản lý tốt, lượng CTRNH này sẽ tác động đến con người,môi trường và trở thành một gánh nặng kinh tế lớn

Theo một số chuyên gia môi trường, do thiếu đầu tư ngân sách của các cấpchính quyền và các bộ, ngành trong quản lý chất thải, hiện nay, ngoại trừ Hà Nội, HảiPhòng, thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng, các tỉnh thành phố còn lại đều chưa cócác bãi chôn lấp chất thải đảm bảo vệ sinh môi trường Trong khi đó, cả nước chưa cótỉnh, thành phố nào có đủ khả năng xử lý toàn bộ CTRNH phát sinh trên địa bàn

Thực tiễn công tác quản lý CTRNH trong nước và quốc tế cho thấy, các nướcmuốn tiến hành công nghiệp hóa đều phải đầu tư xây dựng các trung tâm xử lý tậptrung các CTRNH Các cơ sở phát sinh CTRNH sẽ chuyển CTRNH của mình đến cáctrung tâm này để xử lý và phải trả chi phí cho việc xử lý Việt Nam cũng đi theohướng này để xử lý CTRNH phát sinh trong quá trình phát triển kinh tế - xã hôi Tuynhiên cho đến nay, chúng ta vẫn chưa xây dựng được các khu xử lý tập trung cácCTRNH Đã có những dự án bắt đầu được triển khai, Đồng Nai đang là tỉnh đi tiênphong về vẩn đề này Trong khi chờ đợi có các khu xử lý tập trung CTRNH, hầu hết

các cơ sở sản xuất kinh doanh phát sinh CTRNH đều phải tạm thời tồn trữ CTRNH.

Và đây chỉ là một biện pháp tình thế Vì vậy việc xây dựng các khu xử lý tập trung cácCTRNH đã và đang trở thành một trong những vấn đề rất cấp bách của công tác quản

lý chất thải

Theo ông Phạm Khôi Nguyên – Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường, việc

xử lý CTRNH có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp như: xử lý cơ học, xử lý hóa

lý, xử lý nhiệt, chôn lấp Hiện nay một số nước như Na Uy, Thụy Điển, Nhật Bản,Hàn Quốc , ngoài việc áp dụng các phương pháp trên đã nghiên cứu áp dụng phươngpháp thiêu đốt chất thải bằng lò nung clinke Qua khảo sát của Cục Môi trường và Dự

án VCEP cùng một số cơ quan liên quan , đây là một phương pháp có một số ưu điểm

về mặt kinh tế và kỹ thuật Phương pháp này đã tận dụng được nhiệt độ rất cao và thờigian lưu cháy dài của lò nung clinke để phá vỡ các cấu trúc bền vững của CTRNH.Hầu hết các loại chất thải hữu cơ dạng rắn và lỏng, kể cả các chất thải có chứa PCBđều có thể thiêu đốt trong lò nung clinke Tuy nhiên các chất thải này cần phải quacung đoạn chế thành nhiên liệu, chất phụ gia đạt các tiêu chí nhất định trước khi đưavào lò nung clinke Việc thiêu đốt CTRNH trong lò cklinke có thể áp dụng cho rấtnhiều loại chất thải nguy hại như: các dung môi hữu cơ, dầu thải chứa PCB, sơn, keo,dán vecni, plastic kể cả PVC, lốp cao su Quá trình cháy trong lò clinke sẽ phá hủycấu trúc của các chất nguy hại, tro xỉ còn lại tham gia vào cấu trúc thành phần xi măng

mà không gây ảnh hưởng tới thành phần của xi măng

Ngoài ra, còn có các phương pháp xử lý CTRNH như trung hòa để xử lý chấtthải có tính axit hay kiềm ; xử lý nước thải để loại bỏ các chất vô cơ kim loại, xyanua,sunfit trong nước thải và cả các chất hữu cơ; xử lý chất thải nguy hại lỏng/rắn bằngcách rửa đất, chiết dung môi, lọc, hỏa luyện kim, thủy luyện kim, chưng cất Hoặcphương pháp cố định hóa: ổn định hóa/ hóa rắn Quy trình này áp dụng cho CTRNHchứa kim loại nặng hay kim loại trong chất thải phải được gắn với một chất nền không

rò rỉ Người ta cũng có thể dùng công nghệ xứ lý sinh học: dùng vi sinh vật gây xúctác phản ứng hóa học định trước để chuyển hóa chất nguy hại, độc hại sang dạng đỡnguy hiểm hơn

Chi phí cho xử lý chất thải nguy hại tùy thuộc vào thành phần, nồng độ chấtthải, phương pháp, công nghệ và thiết bị xử lý Vì vậy, đối với từng loại CTNH khácnhau , chi phí xử lý cũng rất khác nhau Theo số liệu của Công ty Sam sung HànQuốc, chi phí trung bình cho xử lý CTNH tại công ty này khoảng 80 - 90 USD/ tấn.Tại Việt Nam, Cục Môi trường đang phối hợp với một số cơ quan liên quan tổ chức

xử lý thí điểm thuốc BVTV, chi phí xử lý dự tính là khoảng 50 triệu đồng/ tấn bằngphương pháp xử lý đốt; từ 30 - 35 triệu đồng/ tấn bằng phương pháp hóa sinh

Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường khẳng định hướng xử lý CTNH tậptrung bằng cách quy hoạch các trung tâm xử lý CTRNH tại các đô thị và khu côngnghiệp Chính phủ đã dự kiến ưu tiên xây dựng hai trung tâm xử lý CTRNH tại haikhu vực kinh tế trọng điểm phía Bắc và phía Nam Tuy nhiên, sau 3 năm thực hiệnchiến lược này, khu vực miền Trung do được đầu tư nhiều dự án phát triển kinh tế nênkhả năng phát sinh CTRNH gia tăng và vì vậy cần thiết phải xây thêm một trung tâm

xử lý CTRNH tại khu vực này

1.3 Xử lý sinh học chất thải nguy hại

Chất thải nguy hại được xử lý bằng các phương pháp như: phương pháp hóa học

và vật lý; phương pháp nhiệt; phương pháp chôn lấp trong đó có phương pháp xử lýsinh học Chất thải nguy hại được xử lý bằng phương pháp sinh học ở điều kiện hiếukhí và yếm khí như chất thải thông thường Tuy nhiên, bổ sung các chủng loại vi sinhphải thích hợp và điều kiện tiến hành được kiểm soát chặt chẽ hơn

- Quá trình hiếu khí: quá trình xử lý sinh học hiếu khí là quá trình hoạt động của

vi sinh vật chuyển chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ (quá trình khoáng hoá)trong điều kiện có oxy Sản phẩm của quá trình là CO2, H2O

- Quá trình yếm khí: quá trình xử lý sinh học yếm khí là quá trình khoáng hoá,

nhờ vi sinh vật ở điều kiện không có oxy Công nghệ xử lý sinh học yếm khítạo thành sản phẩm khí sinh học CH4 chiếm phần lớn, CO2 và H2, N2, H2S, NH3.Thông thường biện pháp sinh học ít và khó áp dụng để xử lý chất thải nguy hại dotác động độc hại của độc thất đến cơ thể sinh vật Tuy nhiên, ở hàm lượng và loạithuốc BVTV nhất định, có thể sử dụng vi sinh để xử lý

Xử lý thuốc bảo vệ thực vật bằng phương pháp sinh học là quá trình dùng vi sinhvật để khử các chất thải độc hại nhờ các quá trình phân huỷ do sinh vật thực hiện, biếnđổi các chất ô nhiễm thành các sản phẩm ít độc hại như: CO2, H2O và một số chấtkhác Tuy nhiên, hiệu suất, tốc độ phân huỷ chất ô nhiễm thường thấp, thời gian xử lýkéo dài Để tăng tốc độ xử lý các chất ô nhiễm, người ta đã tối ưu hoá các điều kiệnsinh trưởng và phát triển của vi sinh vật như: độ ẩm, nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, vàmột số cơ chất cần thiết

Điều kiện môi trường tối ưu cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển tất, tạo điềukiện cho quá trình tiêu huỷ thuốc bảo vệ thực vật trong đất đạt hiệu quả cao là:

- pH của môi trường ủ vi sinh giới hạn trong khoảng 4 - 10; các vi khuẩn nấm mốc ưamôi trường axit

- Dinh dưỡng trong đất ủ đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sinh trưởng vàphát triển của sinh vật, hàm lượng Nhỏ đạt từ 100 - 1000 mg/kg đất thì gây cản trở

phát triển của vi sinh Ngược lại hàm lượng Nào từ 0 - 110 mg/kg lại thúc đẩy quátrình phân huỷ của vi sinh.

- Nồng độ thuốc bảo vệ thực vật nhiễm trong đất cũng phải nằm trong giới hạn chophép

- Yếu tố độ ẩm trong đất ủ: khi độ ẩm đạt toàn phần thì tốc độ phân huỷ thuốc bảo vệthực vật là cao nhất

- Độ thoáng khí: việc bổ sung ôxy trong quá trình phân huỷ vi sinh thuốc bảo vệ

thực vật có ảnh hưởng nhất định đến hiệu suất quá trình, điều này đặc biệt rõ rệt khi

xử lý phân huỷ thuốc bảo vệ thực vật loại lân hữu cơ Ngoài ra cần chú đến các chấtđộc sinh học trong đất không được vượt quá giới hạn cho phép làm cản trở quá trìnhvận động của sinh vật

Bảng 3: Tóm tắt thuận lợi và khó khăn của xử lý sinh học chất thải nguy hại

Phần 2 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TỬ TRONG XỬ LÝ

SINH HỌC CHẤT THẢI NGUY HẠI

2.1 Vi sinh vật và kỹ thuật phân tử ứng dụng trong sử lý sinh học chất thải nguy hại

Xử lý sinh học chất thải nguy hại dựa trên sự phân hủy chất ô nhiễm hoặc lợi

dụng khả năng trao đổi chất của vi sinh vật Biện pháp này phụ thuộc vào hoạt độngchao đổi chất của vi sinh vật sử dụng, tối ưu hóa điều kiện cho sự phát triển và phânhủy tại chỗ Trong nhiều chiến lược xử lý sinh học chất thải nguy hại được thươngmại hóa, tập đoàn vi sinh vật sử dụng được xử lý như những “ hộp đen” không gồmviệc phân tích các cá thể vi sinh vật hợp thành và cố gắng tìm hiểu được chúng hoạtđộng thực sự như thế nào hoặc là nếu chúng có mối quan hệ cộng sinh với nhau Mộttrong những vấn đề làm đau đầu các nhà khoa học trong việc xử lý sinh học chất thảinguy hại là làm thế nào để nhận biết và mô tả được quần thể vi sinh vật sống tại vị trí

bị ô nhiễm Các nghiên cứu sinh thái học vi sinh vật truyền thống các vi sinh vật phânhủy chất ô nhiễm bao gồm phân lập, phân loại và đặc điểm sinh thái học Nuôi cấy làmột phương pháp truyền thống để xác định các loài vi sinh vật Các chủng vi sinh vậtđặc trưng cho một loài được phân lập từ hỗn hợp nuôi cấy và mọc trên một môitrường đã được tiệt trùng trong thiết bị đã được điều chỉnh nhiệt độ Các kỹ thuật phụthuộc vào nuôi cấy như Biolog- mặt sinh lý học ở mức quần thể (CLPP ) cũng được

sử dụng để ước tính khả năng trao đổi chất ngoài vị trí của các thành viên trong quầnthể vi sinh vật phân lập từ các nguồn môi trường khác nhau CLPP cung cấp một chỉ

số đa dạng trao đổi chất hiện có trong môi trường với lượng cơ chất đã định trước cóthể bị trao đổi (Juck và cộng sự, 2000) Những nghiên cứu như vậy có thể không đạtđược, tuy nhiên phản ánh được sự đa dạng vi sinh vật và các hoạt động diễn ra Thực

sự, ít hơn 1% tất cả các vi sinh vật đã từng hoặc có thể được nuôi cấy trong phòng thínghiệm (Trevors,1997; Watanable và Baker,2000) Tập hợp vi sinh vật bao gồm côngnghệ sinh học môi trường như bùn hoạt tính và đất/trầm tích, là phức hệ, cho phépchúng tác động lên đa dạng chất ô nhiễm Vào đầu những năm 1990, khi kỹ thuậtphân tử được phát triển để tìm hiểu sinh thái vi sinh vật, các nhà nghiên cứu bắt đầuphân tích các cộng đồng vi sinh vật thích hợp cho sự phân hủy chất ô nhiễm trong môitrường (các vi sinh vật thân thiện với môi trường- ERMs) (Watanable và Baker,2000)

Vì vậy bắt đầu nghiên cứu tập hợp vi sinh vật sử dụng sinh học phân tử , như táchAND đích từ mẫu môi trường và sau đó khuyếch đại xác định trình tự gen đặc hiệu.Sau khi nhận diện, trình tự gen có thể đem so sánh với một dữ liệu lớn gồm rRNA

16S, trình tự các sinh vật được phân lập ban đầu Hình 1 tổng kết các bước chính

trong việc mô tả tập hợp vi sinh vật trong mẫu môi trường bằng kỹ thuật phân tử,