Khoá luận tốt nghiệpnghiên cứu ảnh hưởng của một số chất hoạt động bề mặt đến hiệu quả chiết rửa đất ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật khó phân hủy (POP)

Lượng tồn dư thuốc BVTV, thuốc trừ sâu này đều thuộc loại khó phân hủy POP, nằm rải rác trên các tỉnh, thành phố trong tình trạng bao bì hư hỏng, không nhãn mác, lưu chứa trong các kho k

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2• • • •

KHOA HÓA HỌC

= = = £ r)!E B lG8= = =

TRẦN THỊ THU HÒA

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT

KHÓ PHÂN HỦY (POP)

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học ThS NGUYỄN QUANG HỢP

LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính ưọng và biết ơn chân thành, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới

thầy giáo Th.s Nguyễn Quang Hợp 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 các thầy cô và các bạn nhiệt tình đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 8 tháng 05 năm 2015

Sinh viên

Trần Thị Thu Hòa

DANH M ỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 M ột số dạng thuốc BVTV

Bảng 1.2 13 chất thuộc nhóm hữu cơ khó phân hủy POP tìm thấy ở nước

ta

Bảng 1.3 Phân loại các phương pháp sắc kí cột

Bảng 3.1 Kết quả phân tích độ ẩm và hàm lượng POP tổng trong mẫu đấtBảng 3.2 Kết quả phân tích hàm lượng POP

Hình 2.3 Cột sắc ký dùng để tách chiết trong thực nghiệm

Hình 3.1 Màu của dung dịch sau khi chiết

Hình 3.2 Phổ đồ sắc kí GC/MS của một số dung dịch sau chiết rửaHình 3.3 Hàm lượng POP ở lân chiêt 1

Hình 3.4 Hàm lượng POP ở lần chiết 2

Hình 3.5 Hàm lượng POP ở lần chiết 3

Hình 3.6 Hàm lượng BHC trong các lần chiết

Hình 3.6 Hàm lượng DDD trong các lần chiết

Hình 3.8 Hàm lượng DDE trong các lần chiết

Hình 3.9 Hàm lượng DDT toong các lần chiết

Hình 3.10 Hàm lượng POP của cả 3 lần chiết

Hình 3.11 Hiệu suất của quá trình chiết rửa

POP Persistent organic pollutant

TN - MT Tài nguyên - Môi trường

u v Tia cực tím

HLB Hydrophilic Lipophilic Balance

MỤC LỤC

M Ở Đ Ầ U 1

1 Lý do chọn đề t à i 1

2 Mục đích nghiên c ứ u 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứ u 2

4 Đối tượng nghiên c ứ u 2

5 Phương pháp nghiên c ứ u 2

CHƯƠNG 1 TỔNG Q U A N 3

1.1 Tổng quan về thuốc bảo vệ thực v ậ t 3

1.1.1 Các nhóm thuốc bảo vệ thực v ậ t 3

1.1.2 Các dạng thuốc BVTV .5

1.2 Sơ lược về hợp chất hữu cơ khó phân hủy - POP .6

1.2.1 Đặc điểm, tính chất của một số chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy .7

1.3 Thực trạng ô nhiễm thuốc BYTV (POP) ở nước t a 16

1.4 Phương pháp xử lý phục hồi đất ô nhiễm P O P 17

1.4.1 Phân hủy bằng tia cực tím (UY) hoặc bằng ánh sáng mặt trời 18

1.4.2 Phá hủy bằng vi sóng p la sm a 18

1.4.3 Phương pháp ozon h ó a /U Y 19

1.4.4 Phương pháp oxi hóa bằng không khí ư ớ t 19

1.4.5 Phương pháp oxi hóa ở nhiệt độ c a o 19

1.4.6 Phương pháp xử lý tồn dư hóa chất BVTV bằng phân hủy sinh h ọ c 20

1.4.7 Phương pháp tách c h iế t 21

1.5 Các chất hoạt động bề m ặ t 21

1.5.1 Định n g h ĩa 21

1.5.2 Đặc điểm 22

1.5.4 Phân lo ạ i 24

1.5.5 ứ n g d ụ n g 24

1.6 Chiết rửa đ ất 25

1.6.1 Sắc kí cột .25

1.6.2 Chiết rắn - lỏng 28

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 32

2.1 Phương pháp nghiên c ứ u 32

2.1.1 Sắc ký khí ghép khối phổ (GCMS) 32

2.1.2 Phần mềm vẽ đồ thị O rig in 34

2.2 Thực n g h iệm 35

2.2.1 Hóa chất và dụng c ụ 35

2.2.2 An toàn thí n g h iệm 35

2.2.3 Tiến hành thí nghiệm 35

CHƯƠNG 3 KÉT QUẢ NGHIÊN c ứ u VÀ THẢO L U Ậ N 40

3.1 Kết q u ả 40

3.1.1 Phân tích hàm lượng POP tổng trong mẫu đ ấ t 40

3.1.2 Kết quả hàm lượng POP sau các lần chiết 40

3.2 Thảo lu ậ n 47

3.2.1 Hàm lượng POP trong lần chiết 1 47

3.2.2 Hàm lượng POP trong lần chiết 2 48

3.2.3 Hàm lượng POP trong lần chiết 3 48

3.2.4 Hợp phần BHC toong các lần chiết 48

3.2.5 Hợp phần DDD trong các lần c h iế t 49

3.2.6 Hợp phần DDE toong các lần chiết 49

3.2.7 Hợp phần DDT trong các lần chiết 49

3.2.8 Hàm lượng POP trong các lần c h iế t 49

3.2.9 Hiệu suất chiết rửa đ ấ t 50

KÉT L U Ậ N 51

TÀI LIỆU THAM K H Ả O 52

MỞ ĐÀU

1 Lý do chọn đề tài

Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp, với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm rất thuận lợi cho sự phát ữiển của cây trồng nhưng cũng rất thuận lợi cho sự phát sinh, phát ữiển của sâu bệnh, cỏ dại gây hại mùa màng Do vậy việc sử dụng thuốc Bảo vệ Thực vật (BVTV) để phòng trừ sâu hại, dịch bệnh bảo vệ mùa màng, giữ vững an ninh lương thực quốc gia vẫn là một biện pháp quan trọng và chủ yếu Cùng với phân bón hóa học, thuốc BYTV là yếu tố rất quan trọng để đảm bảo an toàn ninh lương thực cho loài người

Theo báo cáo tổng hợp của Tổng cục Môi trường, Bộ TN - MT (10/9/2012), cả nước có khoảng 260 kho thuốc BVTV đã quá hạn cần phải tiêu hủy số lượng thuốc BVTY tồn dư cần tiêu hủy là hơn 69000 kg và 43000 lít và 69640 kg vỏ chai bao bì cần tiêu hủy Lượng tồn dư thuốc BVTV, thuốc trừ sâu này đều thuộc loại khó phân hủy (POP), nằm rải rác trên các tỉnh, thành phố trong tình trạng bao bì hư hỏng, không nhãn mác, lưu chứa trong các kho không đảm bảo an toàn, xuống cấp, nguy cơ rò rỉ, chúng ngấm vào đất, di chuyển vào nước ngầm gây ô nhiễm, gây tác hại nghiêm trọng, không những gây ra nhiều bệnh ung thư, các bệnh về hô hấp mà còn tạo ra biến đổi gen di truyền gây bệnh tật bẩm sinh cho các thế hệ sau, tương tự như dioxin - chất độc màu da cam mà quân đội M ỹ đã sử dụng trong chiến tranh ở nước ta Đứng trước hiện trạng ô nhiễm môi trường do tồn dư thuốc BVTV của ngành nông nghiệp hiện nay, việc ứng dụng các công trình xử lý thuốc BVTY tồn

dư trong đất vào thực tiễn là điều cần thiết

Đe khắc phục tình trạng trên, em đã chọn đề tài: ‘‘Nghiên cứu ảnh hưởng của một

số chất hoạt động bề mặt đến hiệu quả chiết rửa đất ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật khó phân hủy (POP) ” với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu cách xử lý phân hủy, phục

hồi đất và nguồn nước ô nhiễm trả lại môi trường tự nhiên xanh cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tình hình ô nhiễm đất hiện nay

- Nghiên cứu phương pháp chiết tách thuốc BYTV khó phân hủy (POP) trong đất

- Nghiên cứu cách xử lí đất ô nhiễm thuốc BVTY khó phân hủy (POP) bằng phụ gia

- Phân tích, đánh giá kết quả mẫu đất và mẫu nước sau khi xử lý bằng phụ gia

4 Đối tượng nghiên cứu

- M ầu đất tại xã Diễm Yên, huyện Diễn Châu Nghệ An bị ô nhiễm TBYTV khó phân hủy (POP)

5 Phương pháp nghiên cứu

- Đọc và tìm hiểu tài liệu có liên quan tới POP và các chất phụ gia chiết rửa

- Sử dụng các phương pháp chiết rửa đất ô nhiễm POP bằng dung môi có phụ gia

- Sử dụng phương pháp phân tích hàm lượng POP trong đất và nước (GC/MS)

- Đánh giá, phân tích và xử lí số liệu thu được

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật [1,8]

Thuốc BVTV là những hợp chất hoá học (vô cơ, hữu cơ), những chế phẩm sinh học (chất kháng sinh, vi khuẩn, nấm, siêu vi trùng, tuyến trùng, .), những chất

có nguồn gốc thực vật, động vật, được sử dụng để bảo vệ cây ữồng và nông sản, chống lại sự phá hại của những sinh vật gây hại (côn trùng, nhện, tuyến trùng, chuột, chim, thú rừng, nấm, vi khuẩn, rong rêu, cỏ dại, .)

Theo qui định tại điều 1, chương 1, điều lệ quản lý thuốc BVTV (ban hành kèm theo Nghị định số 58/2002/NĐ-CP ngày 03/6/2002 của Chính phủ), ngoài tác dụng phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật, thuốc BVTY còn bao gồm cả những chế phẩm có tác dụng điều hoà sinh trưởng thực vật, các chất làm rụng lá, làm khô cây, giúp cho việc thu hoạch mùa màng bằng cơ giới được thuận tiện (thu hoạch bông vải, khoai tây bằng máy móc, .) Những chế phẩm có tác dụng xua đuổi hoặc thu hút các loài sinh vật gây hại tài nguyên thực vật đến để tiêu diệt

Ở nhiều nước trên thế giới thuốc BVTY có tên gọi là thuốc trừ dịch hại Sở

dĩ gọi là thuốc trừ dịch hại là vì những sinh vật gây hại cho cây trồng và nông sản (côn trùng, nhện, tuyến trùng, chuột, chim, nấm, vi khuẩn, cỏ dại, .) có một tên chung là những dịch hại, do vậy những chất dùng để diệt trừ chúng được gọi là thuốc trừ dịch hại

1.1.1 Các nhóm thuốc bảo vệ thực vật

Việc phân loại thuốc BVTV có thể thực hiện theo nhiều cách như phân loại theo đối tượng phòng trừ (thuốc trừ sâu, thuốc trừ b ện h , ) hoặc phân loại theo gốc hóa học (nhóm clo hữu cơ, nhóm lân hữu cơ , ) Các thuốc trừ sâu có nguồn gốc khác nhau thì tính độc và khả năng gây độc khác nhau

1.1.1.1 Phân loại dựa trên đối tượng sinh vật hại

- Thuốc trừ bệnh - Thuốc trừ nhện hại cây

- Thuốc trừ sâu - Thuốc trừ tuyến trùng

- Thuốc trừ cỏ - Thuốc điều hòa sinh trưởng cây

- Thuốc làm rụng lá cây - Thuốc làm khô cây

- Thuốc trừ ốc sên - Thuốc trừ chuột

1.1.1.2 Phân loại theo gốc hóa học

- Nhóm thuốc thảo mộc: có độ độc cấp tính cao nhưng mau phân hủy trong

môi trường

- Nhóm clo hữu cơ: DDT, 6 6 6, nhóm này có độ độc cấp tính tương đối thấp nhưng tồn lưu lâu trong cơ thể người, động vật và môi trường, gây độc mãn tính nên nhiều sản phẩm bị cấm hoặc hạn chế sử dụng

- Nhóm lân hữu cơ: W ofatox Bi-58, độ độc cấp tính của các loại thuốc thuộc nhóm này tương đối cao nhưng mau phân hủy trong cơ thể người và môi trường hơn so với nhóm clo hữu cơ

- Nhóm carbamate: Mipcin, Bassa, Sevin, đây là thuốc được dùng rộng rãi bởi vì thuốc tương đối rẻ tiền, hiệu lực cao, độ độc cấp tính tương đối cao, khả năng phân hủy tương tư nhóm lân hữu cơ

- Nhóm Pyrethoide (Cúc tổng hợp): Decis, Sherpa, Sumicidine, nhóm này dễ bay hơi và tương đối mau phân hủy trong môi trường và cơ thể người

- Các hợp chất pheromone: Là những hóa chất đặc biệt do sinh vật tiết ra để kích thích hành vi của những sinh vật khác cùng loài Các chất điều hòa sinh trưởng côn trùng (Nomolt, A pplaud, ): là những chất được dùng để biến đổi sự phát triển của côn trùng Chúng ngăn cản côn trùng biến thái từ tuổi nhỏ sang tuổi lới hoặc ép buộc chúng phải trưởng thành từ rất sớm: Rất ít độc với người và môi trường

- Nhóm thuốc trừ sâu vi sinh (Dipel, Thuricide, Xentari, NPV, ): Rất ít độc với người và các sinh vật không phải là dịch hại

- Ngoài ra còn có nhiều chất có nguồn gốc hóa học khác, một số sản phẩm từ dầu mỏ được dùng làm thuốc trừ sâu

Hòa tan đều trong nước, không chứa chất hóa sữa

Bột hòa

nước

BTN, BHN,

WP, DF, WDG, SP

Yiappla 10 BTN, Vialphos 80 BHN, Copper-zinc 85 WP, Padan 95 SP

Dạng bột mịn, phân tán trong nước thành dung dịch huyền phù

Chủ yếu rãi vào đất

Orthene 97 Pellet, Deadline 4% Pellet

Chủ yếu rãi vào đất, làm

ND: Nhủ Dầu, EC: Emulsifiable Concentrate

DD: Dung Dịch, SL: Solution, L: Liquid, AS: Aqueous Suspension

BTN: Bột Thấm Nước, BHN: Bột Hòa Nước, WP: W ettable Powder,

DF: Dry Flowable, WDG: W ater Dispersible Granule, SP: Soluble Powder.

HP: huyền phù FL: Flowable Liquid, SC: Suspensive Concentrate

H: hạt, G: granule, GR: granule

P: Pelleted (dạng viên)

BR: Bột rắc, D: Dust

Trong các nhóm thuốc BVTV trên đây được sử dụng phổ biến hơn cả

là thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh và thuốc trừ cỏ dại Trong đó các loại thuốc BYTV khó phân hủy (POP) là nguy hiểm cho môi trường sinh thái và sức khỏe con người nhất Hầu hết các loại TBVTV nhóm POP đã bị cấm sử dụng như DDT, 6 6 6, tuy nhiên các điểm ô nhiễm POP hiện nay hầu hết là tồn dư từ hàng chục năm nay

1.2 Sơ lược về hợp chất hữu cơ khó phân hủy - POP [1]

Thống kê cho thấy ở nước ta có tới 13 chất thuộc loại nhóm hữu cơ khó phânhủy POP, gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người

Bảng 1.2: 13 chất thuộc nhóm hữu cơ khó phân hủy POP tìm thấy ở nước ta STT Tên chất Công thức STT Tên chất Công thức

Hexachloro-CI

C I^Y ^C ICI

4 DDT

cCl<>

11

Polychlorinateddibenzo-p-dioxins

cin^ Y ° Y ^ V

cl-k Ằ 0Ấ ^

1.2.1 Đ ặc điểm, tính chất của m ột số chất ô nhiễm hữu cơ khỏ phân hủy

POP, theo định nghĩa là các hợp chất hữu cơ bền có khả năng chống phân hủy sinh học, quang hóa hoặc bằng hóa chat POP thường là các dẫn xuất halogen, nhất

là dẫn xuất clo Cl Các liên kết carbon-clo rất bền và ổn định đối với thủy phân phân hủy sinh học và quang hóa Dan xuất Clo - nhân thơm (benzen) vòng 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 họ để vượt qua dễ dàng màng sinh học thấm vào tế bào, tích lũy trong mỡ

Các chất bảo vệ thực vật thuộc nhóm khó phân hủy nguy hiểm POP điển hình được ghi trong bảng 1.2

1.2.1.1 D D T (diclodiphenyltricloetan) [2]

DDT là tổng hợp của 3 dạng là p , p ’-DDT (85%), 0,p ’-DDT (15%) và o ,o ’-

DDT (lượng vết) DDT là một chất hữu cơ khó phân hủy phổ biến nhất được sử dụng rộng rãi trong chiến tranh thế giới thứ 2 nhằm ngăn chặn các dịch bệnh lây truyền bởi côn trùng (đặc biệt là bệnh sốt rét và bệnh do ruồi vàng) Ở một số nước

nó được sử dụng liên tục trong nhiều năm để diệt muỗi,hạn chế sốt rét Dạng chế phẩm thường gặp: 30ND, 75BHN, 10BR, 5H ,

Công thức hóa học của D D T: C14H9C i5

Tên hóa học: l,l,l-triclo-2,2-bis(p-clorophenyl)etan

Cấu tạo phân tử D D T:

Tính chất vật lý: DDT kỹ nghệ là một hỗn hợp nhiều đồng phân para có độ độc cao nhất đối với côn trùng Sản phẩm công nghiệp ở thể rắn, màu trắng ngà có mùi hôi.

Tính chất hóa học: rất bền ở điều kiện thường nhưng dễ bị kiềm phân hủy tạo thành DDE (l,l-diclo-2,2-bis-(4-clophenyl)eten), nhất là khi hiện diện các muối sắt

Bị tia cực tím phân hủy

Độc tính: LD50 (chuột) = 1 1 3 mg/kg; thuốc có khả năng tích lũy trong cơ thể người và động vật đặc biệt là ở các mô mỡ, mô sữa, đến khi đủ lượng gây độc thì thuốc sẽ gây ra các bệnh hiểm nghèo như: ung thư, sinh quái thai DDT gây độc mạnh với cá và ong mật nhưng an toàn đối với cây trồng, trừ những cây thuộc họ bầu bí Thuốc bị cấm sử dụng

Phổ phòng trị: rộng với tác dụng vị độc và tiếp xúc, thuốc trị được rất nhiều loại sâu hại sống không ẩn náu, nhất là các loài nhai gặm trên nhiều loài cây trồng khác nhau

1.2.1.2 HCB (hexaclobenzen) [2]

HCB được dùng để diệt nấm hại cây lương thực, bảo vệ hạt giống.HCB là một phụ phẩm của quá trình sản xuất một số hóa chất nhất định và là kết quả của những quá trình phát thải đioxin và furan

Tên hóa học: Hexaclobenzen

Công thức hóa học của HCB: C6C16

Công thức cấu tạo của HCB:

01

01

Tính chất vật lý: HBC là bột hoặc tinh thể, không màu hoặc trắng, không tan trong nước, tan trong bezen và etanol sôi, Tnc = 231°c, Ts = 322°c, dễ thăng hoa Điều chế bằng cách cho clo tác dụng với benzen ở 300° c và có xúc tác Trong môi trường lao động, HCB xâm nhập cơ thể qua đường hô hấp và qua da, nó kích ứng mũi họng, đường hô hấp và mắt HCB được tích lũy trong mỡ cơ thể, nó gây trở ngại cho sự chuyển hóa của porphyrin, làm tăng bài tiết coproporphyrin và uroporphyrin trong nước tiểu Nó gây tổn thương gan, nó gây kích ứng da và tăng

sự nhạy cảm của da đối với ánh sáng, sau đó có thể làm biến đổi sắc tố da và làm phồng rộp da, nước tiểu có màu đỏ hoặc sẫm màu Đặc biệt HCB có thể gây ung thư, người ta đã thấy nó gây ung thư gan và tuyến giáp ở động vật Tiếp xúc lâu dài

có thể ảnh hưởng đến sinh sản, tổn thương gan, hệ miễn dịch, tuyến giáp, thận và hệ thần kinh, tiếp xúc lâu dài với da làm cho da bị biến đổi

Trong nhiễm độc cấp tính do HCB, người ta thử dùng EDTA và có một số kết quả, nhiễm độc mãn tính cần điều trị dài hạn và chủ yếu là điều trị triệu chứng Nồng độ tác động cho phép của HCB ở Mỹ (1998) là 0,002 mg/m3 HCB đã bị cấm

sử dụng ở Việt Nam từ năm 1996

1.2.1.3 Aldrin [2]

Aldrin được sử dụng như một loại hóa chất bảo vệ thực vật được dùng để diệt các loại côn trùng như mối, châu chấu, sâu rễ ngô và nhiều loại côn trùng gây hại khác

Tên hóa học của Aldrin: l,2,3,4,10,10-hexaclo-l,4,4a,5,8-hexahyđroexo-l,4- endo-5,8-dimetylen naphtalin

Công thức phân tử: C12H8C16

Cấu tạo phân tử:

Aldrin được sản xuất từ hexachlorocyclopentadiene và norbornadiene trong phản ứng Diels-Alder:

+

C1 C1

Aldrin có độ bền hóa học lớn, không bị ánh sáng, kiềm và axit phân hủy Tác dụng tiếp xúc, vị độc và cả xông hơi, ở trong đất và trong cây thuốc chuyển hóa thành Diedrin Khi phun thuốc lên cây, thuốc diệt sâu tương đối nhanh nhưng không lâu dài, khi phun thuốc lên đất tác dụng trừ sâu kéo dài nhiều ngày

1.2.1.4 Dỉeldrỉn [2,6]

Dieldrin được sử dụng chủ yếu để diệt mối và các loại sâu hại cây họ vải, kiểm soát các dịch bệnh lây lan do côn trùng và các loại côn trùng sống trong đất nông nghiệp

Tên hóa học của Dieldrin: l,2,3,4,10,10-hexaclo-6,7-epoxy-l,4,4a,5,6,7,8,8a- octahydro-exo-l,4-endo-5,8-đim etylen naphtalin

Công thức phân tử: C12H8C160

Công thức cấu tạo:

Dieldrin là một loại thuốc trừ sâu và một sản phẩm phụ của các thuốc trừ sâu Aldrin Độ độc cấp tính cao hơn aldrin LD50 (chuột) = 25-30 mg/kg.Từ năm 1950 đến năm 1974, dieldrin đã được sử dụng rộng rãi để kiểm soát côn trùng trên cây bông, ngô và cây có múi Ngoài ra, dieldrin đã được sử dụng để kiểm soát châu chấu và muỗi, dùng làm chất bảo quản gỗ, và kiểm soát mối Thường được coi là một loại bột màu trắng hoặc nâu, Dieldrin đã bị cấm vào năm 1987

■CI

1.2.1.5 Endrin [2,6]

Endrin là một đồng phân lập thể của Diedrin Endrin là loại hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng để diệt côn trùng trên những cánh đồng trồng bông và ngũ cốc và diệt chuột, các loài gặm nhấm khác

Tên hóa học của Endrin: l,2,3,4,10,10-hexachloro-6,7-epoxy-l,4,4a,5,6,7,8,8a- octahydro-exo-l,4-exo-5,8-dim ethanonaphth [2,3-b]oxirene

Công thức hóa học của Endrin: C12H8C160

Cấu tạo phân tử :

Khối lượng phân tử của Endrin: 380,90932 g/mol

Tính chất vật lý: là chất kết tinh trắng, bền vững trong môi trường nước và cồn metylic, tan trong một số dung môi hữu cơ khác Endrin có đặc tính sinh lý, hóa học tương tự Diedrin Tính độc của Endrin khá cao, LD50 (chuột) = 7-35 mg/kg

1.2.1.6 Heptaclo [2,6]

Heptaclo được dùng chủ yếu để diệt các loại côn trùng và mối trong đất, các loại côn trùng hại bông, châu chấu, các loại gây hại cho nông nghiệp khác và muỗi truyền bệnh sốt rét

Tên hóa học của heptaclo: l,4,5,6,7,8,8-heptaclo-3a,4,7,7a-tetrahyđro-

Heptaclo là một chất rắn, màu trắng đến màu nâu nhạt, có mùi giống long não, không tan trong nước, tan trong xilen, điểm nóng chảy từ 95 - 96°c Heptaclo ít bị kiềm phân hủy hơn DDT, heptaclo có LD50 (chuột) vào khoảng 90 mg/kg Yới tác động tiếp xúc, vị độc, heptaclo được dùng để trừ các loại sâu sống trong đất hại ngô, bông và các loại hoa màu khác và được coi là có hiệu lực tốt hơn HCB.

1.2.1.7 Chlordane [2,7]

Chlordane được sử dụng rộng rãi để diệt mối và trừ sâu diện rộng trong nông nghiệp

Công thức phân tử: C10H6C18

Công thức cấu tạo:

Chlordane là một chất lỏng sánh như dầu, không màu hoặc màu nâu nhạt, không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ

Hai thành phần của hỗn hợp chlordane là: cỉs -nonachlor và trans - nonachlor trans - nonachlor độc hại hơn chlordan kỹ thuật và cỉs -nonachlor ít độc

hơn Oxychlordane (C i0H4ClgO) là chất chuyển hóa của chlordane Chlordane có độc tính như heptaclo, nó gây ung thư ở súc vật thực nghiệm, có khả năng gây ung thư ở người

Nồng độ cho phép: Mỹ NĐTĐCP (1998) là 0,5 m g/m 3, Liên Xô NĐTĐCP là 0,01 mg/m3

1.2.1.8 Thuốc diệt cỏ 2,4 D [6]

O.K 683 DD là thuốc trừ cỏ thuộc nhóm chlovinatephenoxy, chế phẩm

ở dạng dung dịch

O.K 683 DD là thuốc trừ cỏ chọn lọc, nội hấp, hậu nảy mầm

O.K 683 DD có tác dụng kích thích sự phát triển quá mức của tế bào, ức chế quá trình quang hợp, làm thay đổi đột ngột cường độ hô hấp, ngọn cỏ bị quăn queo, lá bị

uốn vặn, thân giòn nứt làm cho cây cỏ chết O.K 683 DD có độc tính thuộc nhóm độc II LD50 qua miệng (chuột): 800 mg/kg Độc trung bình với người, gia súc và

cá ít hại thiên địch trong ruộng lúa Thuốc không tồn lưu lâu trong môi trường, ở trong đất 2,4 D bị các vi sinh vật đất phân giải

* Công dụng:

Thuốc trừ cỏ O.K 683 DD chủ yếu diệt trừ các loại cỏ năn lác và cỏ lá rộng như

cỏ cháo, cỏ chác, cỏ năn, cỏ cú (cỏ gấu), cỏ mực, mác bao, cỏ bợ, dền gai, rau sam , trên ruộng lúa, mía, bắp, các vườn cây ăn quả, cây công nghiệp Thuốc không hiệu quả với cỏ hòa bản như cỏ lồng vực, đuôi phụng, mần trầu, bông tua Trên cây lúa: phun thuốc 15-20 ngày sau sạ hoặc 7-10 ngày sau cấy Khi phun chân ruộng phải có nước 2-3 cm và giữ nước từ 3-4 ngày Trên bắp, mía, cây ăn quả, cây công nghiệp: phun khi cây trồng đã lớn (bắp, mía cao 20-30 cm), tránh đừng để thuốc chạm vào cây trồng và các mô sinh trưởng

1.2.1.9 Mirex [7]

Công thức phân tử: C10CI12

Công thức cấu tạo:

M irex là tinh thể màu trắng, không có mùi, nhiệt độ nóng chảy: 485°c.

M irex là một loại thuốc trừ sâu, trừ kiến lửa, bị cấm sử dụng vào năm 1978 vì tác động nguy hại của nó đối với môi trường

Hexaclobenzen có dạng tinh thể màu trắng, điểm nóng chảy: 231°c, điểm sôi: 323 - 326°c

Có khả năng hòa tan không đáng kể trong nước (0.00000002M), tan nhiều nhất trong clorofom (khoảng 0,03M) và tan ít trong một số dung môi hữu cơ như este và các hiđrocacbon (xấp xỉ 0,020M) áp suất hơi của nó là 1,09.10"5 mmHg (1,45 mPa) ở 20°c Hexaclobenzen được hình thành như một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất các hóa chất khác.Nó được sử dụng rộng rãi như một loại thuốc trừ sâu đến năm 1965

1.2.1.11 Toxaphene [7]

Tên gọi khác là camphechlor là hóa chất bảo vệ thực vật, sử dụng trong nông nghiệp trồng bông, ngũ cốc, hoa quả hạt và rau xanh Chất Toxaphene còn được sử dụng dùng để diệt các loại ve, rệp kí sinh và các vật nuôi

Công thức hóa học là: C10H10C18

Công thức cấu tạo:

Khối lượng phân tử là: 411,79452 g/mol

Toxaphen là một hỗn hợp của khoảng 200 hợp chất hữu cơ, hình thành bởi các clo của camphen (C10H16 ) với một hàm lượng clo từ 67-69%

Độc tính: Thuốc có độ độc cấp tính cao với người, gia súc và cá nhưng đặc biệt

ít độc đối với ong mật An toàn đối với cây trồng, ngoại trừ một số cây mẫn cảm như dưa leo, dưa bở Tác động đến sâu hại chậm nhưng hiệu lực kéo dài hơn DDT, thuốc chỉ phát huy tác dụng khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 20°c.

1.2.1.12 Dioxin (polychlorinated dibenzo-p-dioxins) [7]

Công thức phân tử: C12H4CI4O2

Công thức cấu tạo:

CH2

N hiệt độ nóng chảy: 305°c.

Khả năng hòa tan trong nước: 0,2 mg/z ở 25°c.

Dioxin không được sử dụng phổ biến Nó được sản xuất ở quy mô nhỏ để nghiên cứu hóa chất độc hại, nhưng chủ yếu tồn tại như là sản phẩm phụ của quá trình công nghiệp như bột giấy tẩy trắng, sản xuất thuốc trừ sâu, và các quá trình đốt cháy như thiêu đốt chất thải Các chất khai quang chất độc da cam chứa dioxin Việc sản xuất và sử dụng chất dioxin đã bị cấm bởi Công ước Stockholm vào năm

2001 .

1.2.1.13 BHC (benzenhexaclorit) [2, 9]

Tên gọi: Lindafor 90, Lindane, BHC, H CH ,

Tên hóa học của BHC: benzenhexaclorit (1,2,3,4,5,6-hexachlorcyclohexan) Công thức hóa học của BHC: C6H6C16

Cấu tạo phân tử của BHC:

Tính chất vật lý: BHC nguyên chất ở dạng kết tinh màu trắng, gồm nhiều đồng phân không gian, trong đó có đồng phân gammar có khả năng thăng hoa ở nhiệt độ cao

Tính chất hóa học: BHC rất bền vững trong điều kiện thường, bền với tác động của ánh sáng, chất oxi hóa, môi trường axit nhưng bị phân hủy trong môi trường kiềm, nhất là trong các dung môi của BHC

Tính độc: LD50 = 125 mg/kg Thuốc có khả năng tích lũy trong cơ thể người

và động vật Hiện nay, BHC bị cấm sử dụng Hàm lượng gammar BHC toong thuốc càng cao thì thuốc càng ít lưu bả trong nông sản, càng ít tích lũy trong cơ thể người

và động vật, ít gây hại cho cây trồng, trừ một số cây thuộc họ bầu bí và cây thuốc lá con Nếu thuốc có nhiều tạp chất, nó có thể ảnh hưởng đến hương vị của thuốc lá, khoai tây và

1.3 Thực trạng ô nhiễm thuốc BVTV (POP) ở nước ta [1,2,7]

Nước ta có khoảng trên 1.153 khu vực ô nhiễm nặng thuốc BVTV dạng POP trải rộng trên hầu khắp các tỉnh Phần lớn các điểm ô nhiễm này đều có từ thế kỉ trước, thậm chí trước 1975 trong thời chiến tranh Đấy là nơi tập kết là kho bảo quản lưu cất của địa phương Một số điểm do lâu ngày bị xuống cấp, kho bị hư hại, gió bão ngập lụt lâu ngày làm phát tán thuốc BVTV POP ra xung quanh, vào khu dân cư Có nơi thấm vào nguồn nước sinh hoạt ảnh hưởng đến nhiều người

Kết quả điều tra khảo sát ban đầu đã phát hiện 14 khu vực tại 7 tỉnh (với tổng diện tích các khu vực khoảng 5.000 - 10.000 m2) đã bị ô nhiễm do thuốc BYTV là

POP, tập trung tại các tỉnh Thái Nguyên, Tuyên Quang, Lạng Sơn, Bắc Kạn, Phú

Thọ, N ghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Đồng Nai Báo cáo điều tra, khảo sát cũng đã

đưa ra 8 khu vực ưu tiên cần sử lý nhanh chóng, triệt để để ngăn chặn tác hại của POP đối với sức khỏe con người và môi trường

Nghệ An có hàng trăm điểm bị nhiễm, điển hình là Hòn Trơ, Diễn Châu, Kim Liên, Nam Đàn Đặc biệt là kho thuốc bảo vệ thực vật trên địa bàn tỉnh tồn tại hàng chục năm nay, kho thuốc đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đời sống dân sinh của người dân Đã có nhiều người chết vì ung thư, đặc biệt là trong xóm cuối nguồn nước Nơi đây trở thảnh điểm nóng, được quan tâm nghiên cứu khảo sát và đưa vào danh mục những điểm sẽ được xử lý môi trường đầu tiên của cả nước

Vĩnh Phúc đã có những bước đi đầu tiên điều ư a khảo sát và đánh giá thực trạng

ô nhiễm tồn lưu thuốc BVTV Theo nhiều kết quả nghiên cứu thống kê đã công bố, tình trạng dư lượng thuốc BVTY nói chung và thuốc BVTY khó phân hủy nói riêng xảy ra khá phức tạp ở nhiều vùng trong tỉnh Kết quả phân tích cho thấy: Dư lượng thuốc BVTV trong đất trên địa bàn tỉnhVĩnh Phúc nói chung đều vượt quá mức cho phép từ 10 - 15%; trong đó huyện Mê Linh vượt trên 18%, Yên Lạc, Vĩnh Tường

vượt trên 20% Thuốc BVTV họ chlor là loại thuốc khó phân hủy, tồn tại rất lâu trong môi trường đất nhưng đã phát hiện có trong 10 mẫu, chiếm 23,03%.

Môi trường đất bị ô nhiễm thuốc BVTV và có xu hướng thoái hoá nhanh, chủ yếu tại các huyện đang chuyển đổi mạnh cơ cấu cây trồng (từ toong lúa sang trồng hoa và rau xuất khẩu, chăn nuôi gia súc gia cầm với quy mô lớn) như huyện Mê Lỉnh (các xã Mê Linh, Văn Khê, Tiền Phong, Thanh Lâm), huyện Yên Lạc (thị trấn Yên Lạc, xã đồng Cương, Đồng Văn), Vĩnh Tường (Thổ Tang, Đại Đồng)

Thuốc BVTV là con dao hai lưỡi, sử dụng đúng đắn, biết phối hợp các biện pháp phòng trừ khác thì thuốc là một vũ khí lợi hại không thể thiếu trong một nền sản xuất nông nghiệp tiên tiến, đem lại lợi ích cho nông dân Ngược lại, nếu ỷ lại vào thuốc BVTV, dùng không đúng kỹ thuật sẽ để lại những hậu quả tai hại trước mắt và lâu dài Trong quá trình sử dụng thuốc BVTV và phân bón hóa học, một lượng đáng kể thuốc và phân không được cây trồng tiếp nhận được xả thẳng ra môi trường thông qua các kênh, sông trục tiêu của hai hệ thống thủy lợi Bắc và Nam, gây ô nhiễm môi trường mặt nước, đất cùng với đó hầu hết lượng vỏ bao thuốc BVTV chưa được thu gom xử lý hợp vệ sinh, xả trực tiếp ra môi trường Với mức

độ lạm dụng phân bón, thuốc BVTV tràn lan như hiện nay và việc tùy tiện xả chất thải chưa qua xử lý thì khó có thể phát triển nền nông nghiệp ổn định, bền vững

Vì vậy, để phát triển nông nghiệp, nông thôn, phải giải quyết hàng loạt mâu thuẫn giữa lợi ích trước mắt, lâu dài và đặt trong tổng thể, gắn kết hài hòa giữa phát triển kinh tế, xã hội với bảo vệ và cải thiện môi trường, gắn với trách nhiệm của mọi tổ chức, cá nhân và mọi người dân theo nguyên tắc “mình vì mọi người, mọi người vì mình”

1.4 Phương pháp xử lý phục hồi đất ô nhiễm POP [2,6,18]

Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã có nhiều biện pháp khác nhau được nghiên cứu và sử dụng để xử lý các đối tượng nhiễm hóa chất BVTV cũng như tiêu hủy chúng Những biện pháp được sử dụng chủ yếu là:

+ Phá hủy bằng tia cực tím (hoặc bằng ánh sáng mặt trời)

+ Phá hủy bằng tia sóng Plasma

+ Phá hủy bằng ozon/UV

+ Ôxi hóa bằng không khí ướt

+ Ôxi hóa bằng nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy)

+ Phân hủy bằng công nghệ sinh học

+ Phương pháp tách chiết

+ phương pháp xử lý thuốc bảo vệ thực vật bằng Fe° nano

Ngoài ra còn một số phương pháp khác cũng được vận dụng để xử lý

1.4.1 Phăn hủy bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng m ặt trời

Các phản ứng phân hủy bằng tia cực tím (UV), bằng ánh sáng mặt trời thường làm gãy mạch vòng hoặc gãy các mối liên kết giữa clo và cacbon hoặc nguyên tố khác trong cấu trúc phân tử của chất hữu cơ và sau đó thay thế nhóm C1 bằng nhóm phenyl hoặc nhóm hidroxyl và giảm độ độc của hoạt chất

Ư u điểm của phương pháp này là hiệu suất xử lý cao, chi phí cho xử lý thấp, rác thải an toàn ngoài môi trường Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là không thể áp dụng để xử lý chất ô nhiễm chảy tràn và chất thải rửa có nồng độ đậm đặc Nếu áp dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp được tia u v chiếu không dày hơn 5 mm Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn 5

mm thì phương pháp này ít được sử dụng và đặc biệt toong công nghệ xử lý hiện trường

1.4.2 Phá hủy bằng vi sóng plasm a

Phương pháp này được tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt Chất hữu cơ được dẫn qua ống phản ứng ở đây là Detector plasm a sinh ra sóng phát xạ electron cực ngắn (vi sóng) Sóng phát xạ electron tác dụng vào các phân tử hữu cơ tạo ra nhóm gốc tự do và sau đó dẫn tới các phản ứng tạo S 0 2, C 0 2, H P 0 42", Cl2 , Br2

Yí dụ: M alathion bị phá hủy như sau:

Plasma + C10H19OPS2 ^ 1 5 0 2 + 1 0 C 02 + 9H20 + H P 0 42'

Ket quả thực nghiệm theo phương pháp trên một số loại thuốc BVTV đã phá hủy đến 99% (với tốc độ từ 1,8 đến 3 kg/h)

ư u điểm của phương pháp này là hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ Khí thải khi xử lý an toàn cho môi trường Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là chỉ sử dụng hiệu quả trong pha lỏng và pha khí, chi phí cho xử lý cao, phải đầu tư lớn.

1.4.3 Phương pháp ozon h ó a /u v

Ozon hóa kết hợp với chiếu tia cực tím là phương pháp phân hủy các chất thải hữu cơ ữong dung dịch hoặc trong dung môi Kỹ thuật này thường được áp dụng để

xử lý ô nhiễm thuốc BVTY ở Mỹ Phản ứng hóa học để phân hủy hợp chất là:

Thuốc trừ sâu, diệt cỏ + O3 -> C 02 + H20 + các nguyên tố khác

Ư u điểm của phương pháp này là sử dụng thiết bị gọn nhẹ, chi phí vận hành thấp, chất thải ra môi trường sau khi xử lý loại ít độc, thời gian phân hủy rất ngắn Nhược điểm của phương pháp là chỉ sử dụng có hiệu quả cao trong các pha lỏng, pha khí Chi phí ban đầu cho xử lý là rất lớn

1.4.4 Phương pháp oxi hóa bằng không k h í ướt

Phương pháp này dựa trên cơ chế oxi hóa bằng hỗn hợp không khí và hơi nước

ở nhiệt độ cao > 350° с và áp suất 150 atm Kết quả xử lý đạt hiệu quả 95% Chi phí cho xử lý theo phương pháp này chưa được nghiên cứu

1.4.5 Phương pháp oxi hóa ở nhiệt độ cao

Phương pháp oxi hóa ở nhiệt độ cao có hai công đoạn chính:

Công đoạn 1 : Công đoạn tách chất ô nhiễm ra hỗn hợp đất bằng phương pháp hóa hơi chất ô nhiễm

Công đoạn 2: Là công đoạn phá hủy chất ô nhiễm bằng nhiệt độ cao Dùng nhiệt

độ cao có lượng oxi dư để oxi hóa các chất ô nhiễm thành C 02 , H20 , NOx , РгОб-

Ưu điểm của phương pháp xử lý nhiệt độ cao là phương pháp tổng hợp vừa tách chất ô nhiễm ra khỏi đất, vừa làm sạch triệt để chất ô nhiễm; khí thải rất an toàn cho môi trường (khi có hệ thống lọc khí thải) Hiệu suất xử lý tiêu độc cao > 9 5 %; cặn

bã tro sau khi xử lý chiếm tỷ lệ nhỏ (0,01%) Hạn chế của phương pháp này là chi phí cho xử lý cao, không áp dụng cho xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng, cấu trúc đất sau khi xử lý bị phá hủy, khí thải cần phải lọc trước khi thải ra môi trường

1.4.6 Phương pháp x ử lý tồn dư hóa chẩt BVTV bằng phân hủy sinh học

Việc loại bỏ có hiệu quả tồn dư thuốc BVTV là một trong các khó khăn chính

mà nền nông nghiệp phải đối mặt Yi sinh vật đất được biết đến như những cơ thể

có khả năng phân hủy rất nhiều thuốc BVTV dùng toong nông nghiệp Trong những năm gần đây xu hướng sử dụng vi sinh vật để phân hủy lượng tồn dư thuốc BVTV một cách an toàn được chú trọng nghiên cứu Phân hủy sinh học tồn dư thuốc BVTV ữong đất, nước, rau quả là một trong những phương pháp loại bỏ nguồn gây

ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và nền kinh tế

Phương pháp phân hủy thuốc BVTV bằng tác nhân sinh học dựa trên cơ sở sử dụng nhóm vi sinh vật có sẵn môi trường đất, các sinh vật có khả năng phá hủy sự phức tạp trong cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học của thuốc BYTY Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng trong môi trường đất quần thể vi sinh vật trong môi trường đất luôn luôn có khả năng thích nghi đối với sự thay đổi điều kiện sống Ở trong đất, thuốc BVTV bị phân hủy thành các hợp chất vô cơ nhờ các phản ứng oxi hóa, thủy phân, khử oxi xảy ra ở mọi tầng đất và tác động quang hóa xảy ra ở tầng đất mặt Nhóm Vi sinh vật đất rất phong phú và phức tạp Chúng có thể phân hủy thuốc BVTV và dùng thuốc như là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, cung cấp sinh vật có thể gồm một hay nhiều giai đoạn, để lại các sản phẩm trung gian và cuối cùng dẫn tới sự khoáng hóa hoàn toàn sản phẩm thành C 02 , H20 và một số chất khác M ột số loại thuốc thường chỉ bị một số loài vi sinh vật phân hủy Nhưng có một số loài vi sinh vật có thể phân hủy được nhiều thuốc BVTY trong cùng một nhóm hoặc ở các nhóm thuốc khá xa nhau Các nghiên cứu cho thấy trong đất tồn tại rất nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân hủy các hợp chất photpho hữu cơ,

ví dụ như nhóm bacillus mycoides, B.subtilis, proteus vulgaris , đó là những vi sinh vật thuộc nhóm hoại sinh trong đất

Quá trình phân hủy thuốc BVTV của sinh vật đất đã xảy ra trong môi trường

có hiệu suất chuyển hóa thấp Để tăng tốc độ phân hủy thuốc BVTV và phù hợp với yêu cầu xử lý, người ta đã tối ưu hóa các điều kiện sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật như: pH, môi trường, độ ẩm, nhiệt độ, dinh dưỡng, độ thoáng khí, bổ sung

vào môi trường đất chế phẩm sinh vật có khả năng phân hủy thuốc BVTV M ột số trở ngại có thể sử dụng vi sinh vật trong xử lý sinh học là những điều kiện môi trường tại nơi cần xử lý, như sự có mặt của các kim loại nặng độc, nồng độ các chất

ô nhiễm hữu cơ cao có thể làm cho vi sinh vật tự nhiên không phát triển được và làm chết vi sinh vật đưa vào, giảm đáng kể ý nghĩa thực tế của xử lý sinh học

Có những phát minh mới mở rộng khả năng sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm môi trường M ột ví dụ sử dụng các chủng vi sinh vật kháng các dung môi hữu cơ ở nồng độ rất cao Ngoài ra, với những kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại có thể tạo ra những chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy đồng thời nhiều hóa chất độc hại mà không yêu cầu điều kiện nuôi cấy phức tạp và không gây hại cho động, thực vật cũng như con người Phương pháp này sẽ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai vì ý nghĩa thực tế của nó khi xử lý các chất thải độc hại ngày càng được mọi người chấp nhận

1.4.7 Phương pháp tách chiết

Phương pháp này dựa vào việc rửa các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy ra khỏi đất Quá trình rửa tập trung vào việc di dời các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy Quá trình được tiến hành với một vài loại tác nhân rửa khác nhau Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, dễ sử dụng, chi phí thấp và đạt hiệu quả cao

1.5 Các chất hoạt động bề mặt [5,15,16]

1.5.1 Định nghĩa

Chất hoạt động bề mặt (HĐBM, tiếng anh: surfactant, surface active agent) đó

là một chất làm ướt có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng Phân

tử chất hoạt động bề mặt gồm hai phần: Đầu ưa nước (Hydrophyl) và đầu kị nước (Hydrophop) Tính chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào hai phần này

Đầu kỵ nước phải đủ dài, mạch cacbon từ 8 - 21, ankyl thuộc mạch ankan, anken mạch thẳng hay có gắn vòng xiclo hoặc vòng benzen

Đầu ưa nước phải làmột nhóm phân cực mạnh như cacboxyl (- COOH), Hydroxyl (-OH), amin(- NH2 ),Sulfat (-OSO3)

1.5.2 Đ ặc điểm

Chất hoạt động bề mặt được dùng giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng bằng cách làm giảm sức căng bề mặt tại bề mặt tiếp xúc (inferface) của hai chất lỏng Neu có nhiều hơn hai chất lỏng không hòa tan thì chất HĐBM làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai chất lỏng đó Khi hóa chất hoạt hóa bề mặt vào trong một chất lỏng thì các phân tử của chất hoạt hóa bề mặt có xu hướng tạo đám (micelle, được dịch là mixen), nồng độ mà tại đó các phân tử bắt đầu tạo đám được gọi là nồng độ tạo đám tới hạn Nếu chất lỏng là nước thì các phân tử sẽ chụm đuôi kị nước lại với nhau và quay đầu ưa nước ra tạo nên những hình dạng khác nhau như hình cầu (0 chiều), hình trụ (1 chiều), màng (2 chiều)

Tính ưa, kị nước của chất HĐBM được đặc trưng bởi một thông số là "độ cân bằng ưa kị nước" (tiếng anh: Hydrophilic Lipophilic Balance-HLB), giá trị này có thể từ 0 đến 40 HLB càng cao thì hóa chất càng dễ hòa tan trong nước, HLB càng thấp thì càng dễ hòa tan trong các dung môi không phân cực như dầu

1.5.3.2 Khả năng tạo bọt

Bọt được tạo thành do sự phân tán khí trong môi trường lỏng Hiện tượng này làm cho bề mặt dung dịch chất tẩy rửa tăng lên

Khả năng tạo bọt và độ bền bọt phụ thuộc vào cấu tạo của chính chất đó, nồng

độ, nhiệt độ của dung dịch, độ pH và hàm lượng ion Ca2+ , M g2+ trong dung dịch chất tẩy rửa

1.5.3.3 Khả năng hòa tan

Tính hòa tan phụ thuộc vào các yếu tố: