ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- Chu Tuấn Linh ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT DDT TẠI XÃ ĐỊNH TRUN
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-
Chu Tuấn Linh
ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM VÀ ĐỀ XUẤT
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT DDT TẠI XÃ ĐỊNH TRUNG, THÀNH PHỐ VĨNH YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
HÀ NỘI - 2016
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS Nguyễn Thị Hà cùng PGS.TS Đinh Ngọc Tấn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành bản luận văn này
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ lãnh đạo, chỉ huy Viện Hóa học Môi trường Quân sự/Bộ Tư Lệnh Hóa học đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi học tập nghiên cứu
Bên cạnh đó, tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự quan tâm sâu sắc của tập thể Trạm Quan trắc Miền Bắc và Phòng Hóa học, Viện Hóa học Môi trường Quân sự đã tạo điều kiện, trong thời gian tôi làm công tác thực hiện thí nghiệm và hoàn thành luận văn của mình
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy, các cô trong Bộ môn Công nghệ Môi trường, Khoa Môi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia
Hà Nội đã tận tình truyền đạt, trao đổi những kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập tại trường
Em xin cảm ơn tới Dự án “ Xử lý đất nhiễm hóa chất thuốc bảo vệ thực vật tồn lưu tại Lữ đoàn 204 – Binh chủng Pháo binh” đã cho phép em sử dụng số liệu để sử dụng trong luận văn này
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên, cổ vũ và giúp
đỡ tôi trong suốt quá trình học tập
Hà Nội, ngày tháng 9 năm 2016
Chu Tuấn Linh
Trang 4MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 6
DANH MỤC BẢNG 7
DANH MỤC HÌNH 8
MỞ ĐẦU 9
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 11
1.1 Hiện trạng ô nhiễm DDT trong môi trường tại Việt Nam 11
1.2 Hiện trạng ô nhiễm DDT khu vực nghiên cứu theo các kết quả điều tra trước 13
1.3 Giới thiệu chung về DDT 15
1.2.1.Tính chất vật lý 15
1.2.2 Tính chất hóa học 16
1.2.3 Tác dụng sinh học của DDT: 18
1.4 Tổng quan các phương pháp xử lý thuốc BVTV trong đất 20
1.4.1 Phương pháp cô lập đất nhiễm thuốc BVTV kết hợp với phân hủy hóa học 20 1.4.2 Phương pháp cô lập lâu dài 21
1.4.3 Phương pháp vật lý 21
1.4.4 Phương pháp đốt có xúc tác Error! Bookmark not defined 1.4.5 Phương pháp phân hủy sinh học Error! Bookmark not defined.
1.4.6 Phương pháp xử lý DDT sử dụng hệ ôxi hóa Fe-TAML/H 2 O 2 Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUError! Bookmark not defined.
2.1 Đối tượng nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất Error! Bookmark not defined
2.2.1 Dụng cụ và thiết bị Error! Bookmark not defined 2.2.2 Hóa chất Error! Bookmark not defined.
Trang 52.3 Phương pháp điều tra và khảo sát thực địa Error! Bookmark not defined
2.3.1 Khảo sát về hiện trạng môi trường Error! Bookmark not defined.
2.4 Các phương pháp phân tích Error! Bookmark not defined 2.5 Phương pháp xử lý số liệu và tổng hợp viết báo cáoError! Bookmark not defined.
2.6 Các phương pháp nghiên cứu xử lý DDT trong đất nhiễmError! Bookmark not defined.
2.6.1 Đồng nhất mẫu Error! Bookmark not defined.
2.6.2 Thực nghiệm phương pháp xử lý DDT bằng cách sử dụng hệ ôxi hóa TAML/H 2 O 2 Error! Bookmark not defined 2.6.3 Phương pháp phân tích DDT Error! Bookmark not defined.
Fe-CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Một số tính chất cơ bản của mẫu đất nghiên cứu Error! Bookmark not defined 3.2 Kết quả điều tra, đánh giá hiện trạng ô nhiễm DDT tại khu vực nghiên cứuError! Bookmark not defined.
3.2.1 Kết quả hiện trạng ô nhiễm DDT môi trường nước tại khu vực nghiên cứu
Error! Bookmark not defined.
3.2.2 Kết quả hiện trạng ô nhiễm DDT môi trường bùn, đất khu vực nghiên cứu
Error! Bookmark not defined.
3.2.3 Phân vùng ô nhiễm DDT Error! Bookmark not defined.
3.3 Kết quả nghiên cứu khả năng phân hủy DDT bằng hệ ôxi hóa Fe-TAML/H2O2
trong phòng thí nghiệm Error! Bookmark not defined
3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 đến sự phân hủy của DDT Error! Bookmark not defined.
3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Fe-TAML đến sự phân hủy của DDTError! Bookmark not defined.
Trang 63.4 Đề xuất quy trình xử lý nguồn ô nhiễm DDT bằng phương pháp cô lập sử dụng hệ phản ứng Fe-TAML/H2O2 tuần hoàn nhiều lần Error! Bookmark not defined
3.4.1 Nội dung quy trình xử lý đất nhiễm DDT Error! Bookmark not defined 3.4.2 Đề xuất quá trình thi công xử lý khu vực ô nhiễm DDTError! Bookmark not defined.
3.4.3 Yêu cầu của hố chôn lấp cô lập và hố xử lý đất nhiễmError! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined
TÀI LIỆU THAM KHẢO 22
PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined
Trang 7DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DDT Diclo Diphenyl Tricloetan
POPs Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy
TAML Tetra Amido Mecrocyclic Ligand
Trang 8DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Kết quả phân tích mẫu khu vực ô nhiễm tại xã Định Trung (năm 2012) 13Bảng 1.2: Liều lượng trung bình gây chết của DDT đối với một số loài động vật18Bảng 1.3: Dư lượng DDT trong lương thực, thực phẩm 19Bảng 2.1 Đặc tính hóa lý dung môi thường được sử dụng để chiết DDT trong đất
Error! Bookmark not defined Bảng 2.2 Danh mục và thời gian lưu của hỗn hợp chất chuẩn cơ clo Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.3 Sự phụ thuộc giữa nồng độ và số đếm diện tích píc trung bình của DDT
Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.1 Kết quả phân tích các thông số cơ bản và hàm lượng chất ô nhiễm trong
mẫu đất nhiễm nặng Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Thống kê hàm lượng DDT trong đất, bùn, nướcError! Bookmark not defined.
Bảng 3.3 Thống kê hàm lượng DDT trong môi trường bùn đấtError! Bookmark not defined.
Bảng 3.4 Thống kê hàm lượng DDT tại các điểm nhiễm mức cao Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.5 Thống kê hàm lượng DDT tại các điểm nhiễm mức thấp Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.6 Tổng hợp khối lượng đất nhiễm cần xử lý theo nồng độ DDT Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến hiệu quả phân hủy DDT trong hệ phản ứng Fe-TAML/H2O2 Error! Bookmark not defined Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nồng độ Fe-TAML đến hiệu suất phân hủy DDTError! Bookmark not defined.
Trang 9Bảng 3.9 Ảnh hưởng của độ pH đến hiệu suất phân hủy DDT bằng hệ TAML/H2O2 Error! Bookmark not defined Bảng 3.10 Tổng hợp khối lượng đất và hóa chất xử lýError! Bookmark not defined.
Fe-Bảng 3.11 : Các lớp kết cấu hố và thông số kỹ thuật hố xử lýError! Bookmark not defined.
Trang 10DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng khu vực nghiên cứu 15
Hình 1.2 Cấu tạo của phức Fe -TAML Error! Bookmark not defined Hình 2.1: Sơ đồ mạng lấy mẫu đất Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Hệ thống thiết bị thực nghiệm xử lý mẫuError! Bookmark not defined.
Hình 2.3 Sơ đồ chuẩn bị mẫu phân tích Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Sắc đồ của hỗn hợp chất chuẩn cơ cloError! Bookmark not defined Hình 2.5 Đường ngoại chuẩn của DDT Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Sơ đồ phân vùng ô nhiễm trong đất – bùnError! Bookmark not defined.
Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn hiệu suất phân hủy DDT ở các điều kiện tỷ lệ nồng độ
H2O2/Fe-TAML khác nhau Error! Bookmark not defined.
Hình 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ Fe-TAML đến hiệu suất phân hủy DDT
Error! Bookmark not defined.
Hình 3.4 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất phân hủy DDT bằng hệ tác nhân TAML/H2O2 Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Sơ đồ quy trình xử lý đất nhiễm Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Sơ đồ công nghệ hố xử lý đất nhiễmError! Bookmark not defined.
Trang 11Fe-MỞ ĐẦU
Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) có vai trò rất quan trọng trong phòng trừ và bảo
vệ cây trồng trước sâu bệnh, côn trùng, nấm và các dịch hại gây bệnh khác Ngoài ra, một
số sản phẩm được sử dụng để phòng chống mối, mọt, bảo vệ quân trang, quân dụng và phòng chống bệnh tật ở người (sốt rét)
Trong những năm 1960 - 1990, do sự hiểu biết về thuốc BVTV còn hạn chế, chỉ coi trọng mặt tích cực của các loại hóa chất này là bảo quản, phòng trừ bệnh tật và dịch hại nên công tác quản lý, giám sát trong hoạt động sản xuất, vận chuyển, phân phối còn lỏng lẻo dẫn đến một lượng lớn các thuốc BVTV bị thất thoát, đổ vỡ hoặc bị chôn vùi trong lòng đất gây nên hậu quả về ô nhiễm môi trường rất nghiêm trọng
Một trong những thuốc BVTV phổ biến nhất là Diclo Diphenyl Tricloetan (DDT) DDT là một dạng hợp chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (Persistant organic pollutants- POPs) từng được sản xuất phục vụ cho các mục đích diệt trừ sâu hại thực vật, diệt côn trùng, diệt các vectơ truyền bệnh trong y tế và bảo vệ các công trình xây dựng… DDT rất khó bị phân hủy trong môi trường, khi xâm nhập vào cơ thể chúng rất chậm bị đào thải và tích lũy trong các mô tế bào gây ra nhiều chứng bệnh nguy hiểm
DDT sau đó đã được cấm sử dụng trong hoạt động sản xuất nông nghiệp trên toàn thế giới theo Công ước Stockholm, nhưng về một mặt nào đó, người ta vẫn tiếp tục tranh cãi về việc sử dụng DDT trong kiểm soát vector gây bệnh
Tại Việt Nam hiện nay, một lượng lớn DDT vẫn còn tồn lưu trong các kho thuốc bảo vệ thực vật, vật tư y tế và một số ngành khác Đặc biệt, do thời gian quá lâu các kho chứa đã bị đổ nát và việc quản lý thiếu chặt chẽ từ thời điểm ban đầu, nên các loại thuốc trừ sâu nói chung và DDT nói riêng đã bị phân tán ra những khu vực rộng lớn và lẫn vào đất tạo nên những khu vực ô nhiễm nguy hiểm, hàng ngày, hàng giờ đe dọa, gây hại cho cộng đồng dân cư Một trong các trường hợp đó là khu vực xã Định Trung, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Tại đây, trong khu vực dân cư, DDT tại các nhà kho cũ đã gây
ô nhiễm tới môi trường đất và các hoạt động sinh hoạt của người dân xung quanh khu
Trang 12vực bị ô nhiễm DDT Do đó, việc nghiên cứu xử lý ô nhiễm DDT là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn đối với công tác bảo vệ môi trường và cuộc sống con người
Nhằm xử lý thuốc BVTV clo hữu cơ, Bộ Khoa Học Công nghệ và Môi trường đã có hướng dẫn theo quyết định số 1972/1999/QĐ-BKHCNMT ngày 10/11/1999 để xử lý bằng các phương pháp phân hủy bằng vi sinh vật, phân hủy bằng kiềm đặc nóng, hoặc tiêu hủy nhiệt Tuy nhiên, các phương pháp đó vẫn còn bất cập trong việc xử lý DDT tại khu vưc ô nhiễm xã Định Trung, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc do hiệu quả xử lý bằng vi sinh hoặc kiềm nóng đối với DDT là rất thấp, lượng thuốc DDT và đất nhiễm lại quá lớn không thể áp dụng phương pháp tiêu hủy nhiệt [3]
Khu vực ô nhiễm tại xã Định Trung hiện nay trên địa điểm mà trước đây là khu vực kho thuốc trừ sâu, kho hoá chất nhằm phục vụ muc đích quân sự Trong thời gian chiến tranh chống Mỹ, khu vực kho đã bị bom Mỹ đánh phá, các hóa chất và thuốc BVTV (đặc biệt là DDT) bị phát tán ra môi trường xung quanh gây ô nhiễm môi trường rất nghiêm trọng ảnh hưởng đến đời sống và hoạt động của người dân
Do đó luận văn “Điều tra, đánh giá mức độ ô nhiễm và đề xuất phương pháp xử
lý thuốc bảo vệ thực vật DDT tại xã Định Trung, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc” được xây dựng là rất cấp thiết
Mục tiêu nghiên cứu: Góp phần đưa ra phương pháp xử lý ô nhiễm do tồn lưu
DDT tại xã Định Trung, đem lại môi trường sống trong lành cho cộng đồng dân cư xung quanh
Nội dung nghiên cứu:
- Khảo sát, phân tích DDT trong khu vực nhiễm tại xã Định Trung, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc từ đó đưa ra các đánh giá về mức độ ô nhiễm và phân vùng ô nhiễm DDT tại khu vực
- Đề xuất mô hình xử lý DDT tại khu vực nhiễm và khảo sát hiệu quả việc sử
dụng hệ xúc tác ôxi hóa Fe-TAML/H2O2 trong xử lý ô nhiễm DDT
Trang 13CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
I 1.1 Hiện trạng ô nhiễm DDT trong môi trường tại Việt Nam
Ở Việt Nam,thuốc BVTV bắt đầu được sử dụng vào những năm cuối thập kỷ 50 của Thế kỷ XX Ở thời kỳ này chỉ có một số ít loại thuốc như DDT, parathion - metyl, polyclorcamphen Việc sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam trong thời kỳ đầu chưa bộc lộ những vấn đề liên quan đến môi trường Chủng loại, số lượng được sử dụng chưa nhiều, chưa phổ biến Mặt khác, thời kỳ này cũng là thời kỳ mà sản xuất nông nghiệp theo phương thức hợp tác xã Mọi vật tư phục vụ cho sản xuất trong đó có thuốc BVTV đều được cung ứng theo cơ chế phân phối đến tổ, đội sản xuất Hình thức này được thực hiện tới những năm 80 của thế kỷ này, khi hình thức "khoán 10" được áp dụng [11]
Thời kỳ thuốc BVTV được quản lý tập trung, không phân tán cho từng hộ nông dân, việc sử dụng là do tập thể (ban lãnh đạo xã) quyết định và tổ chức, nên tình trạng lạm dụng thuốc đã không xảy ra Nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do sử dụng, bảo quản, lưu thông phân phối không xuất hiện, mặc dù phần lớn các loại thuốc BVTV được sử dụng trong thời kỳ này đều thuộc thế hệ cũ, có khả năng tồn lưu lâu trong môi trường
Do vai trò không thể thiếu trong nông nghiệp mà những thập kỷ qua, nhất là hiện nay nhờ tiến bộ khoa học và kỹ thuật hóa chất DDT được sản xuất và sử dụng ngày càng rộng rãi với mức độ tăng cường nhằm mục đích tăng năng suất cây trồng và sản lượng lương thực thực phẩm nói chung Mặt trái của hóa chất DDT lại có những tác động bất lợi, gây huỷ hoại và tổn thương nhiều giống loài động vật, thực vật hữu ích trong chuỗi lương thực, thực phẩm cũng như những loại côn trùng tác nhân thụ phấn cho cây trồng Lượng thuốc trừ sâu, diệt cỏ dư thừa tồn lưu trong đất, nước, không khí hấp thụ tự nhiên vào nông sản, ảnh hưởng nguy hiểm tới sức khỏe và môi trường
Hiện nay, tuy có quy định khá chặt chẽ bằng pháp luật của chính phủ song số lượng chủng loại thuốc BVTV được nhập hợp pháp và bất hợp pháp được sang chai, đóng gói và dán nhãn với nhiều tên, nhãn hiệu khác nhau rất khó kiểm soát Nhiều loại thuốc BVTV nguy hiểm bị cấm hoặc hạn chế sử dụng thuộc nhóm POP như Monitor, DDT, … có lúc, có nơi vẫn còn được lưu hành đã gây ra những rủi ro và để lại những hậu
Trang 14quả di chứng đáng tiếc Đồng thời những việc làm thiếu ý thức trong đóng gói, sang chai bảo quản thuốc bảo vệ thực vật không hợp lý, vứt bỏ các chai lọ, bao bì, cọ rửa các dụng
cụ làm việc hoặc bán lại như đồ đồng nát dẫn tới ô nhiễm nước mặt thuỷ vực, thuỷ lộ, nước ngầm và đất trồng, tác hại tới sức khỏe và môi trường
Đối với nước ta vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến hoá chất BVTV đã và đang được các cơ quan quản lý nhà nước đặc biệt quan tâm Tại Nghệ An, Thanh Hóa có lượng tồn lưu và mức ô nhiễm hoá chất BVTV (POPs) trong đất lớn nhất với số lượng hàng chục nghìn m3 Trên thực tế, con số này còn lớn hơn nhiều Theo Cục Bảo vệ thực vật - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn hiện tại, phần lớn kho chứa hoá chất BVTV nằm ở những vùng nông thôn, miền núi, vùng sâu, vùng xa Không ít kho nằm xen kẽ trong các khu dân cư như kho thuốc làng Ải (Tuyên Quang), kho Giao Tiến- Giao Thủy (Nam Định), Theo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hà Tĩnh, trong số những điểm tồn lưu thuốc BVTV, chỉ một lượng nhỏ được đảm bảo an toàn cho môi trường và cộng đồng, còn lại chủ yếu trên các nền kho cũ đã hỏng bốc mùi nồng nặc, thậm chí có nơi đã nhiễm vào đất, nguồn nước trong khu dân cư một số khu vực như Vĩnh Lộc (Can Lộc), Thạch Lưu (Thạch Hà) trong đó chủ yếu là hoá chất BVTV clo hữu cơ (thuốc trừ sâu DDT và hexacloran), thuốc BVTV dạng hữu cơ photpho (metyl parathion) [8]
Chỉ trong năm 2009 đã có khoảng 5000 người bị nhiễm độc thuốc BVTV, trong
đó 138 người tử vong, chưa kể số người bị mắc bệnh ung thư, bệnh lao phổi, bệnh về đường hô hấp, và hàng năm vẫn không ngừng tăng lên do nhiễm độc hoá chất BVTV tồn dư Bên cạnh đó, việc tiếp xúc quá lâu và liên tục với môi trường độc hại cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến số người mắc các chứng bệnh do nhiễm độc tăng cao
Theo Quyết định số 1946/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc xử lý triệt để
và phòng ngừa ô nhiễm môi trường do thuốc BVTV tồn lưu trên phạm vi cả nước và và Quyết định số 64/2003/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt “Kế hoạch
xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng” thì từ năm 2010 đến năm
2015, tập trung xử lý, cải tạo và phục hồi môi trường tại 240 điểm tồn lưu gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng Từ năm 2016-2025, tiếp tục điều tra,
xử lý, cải tạo và phục hồi môi trường tại 95 điểm tồn lưu còn lại
