Tính cấp thiết của đề tài Dioxin và furan là chất độc tồn tại trong môi trường đất, nước, khôngkhí, sinh vật bởi các nguồn phát sinh không chủ định và có chủ định.Sân bay Biên Hòa lại là
Trang 1CHU VÂN HẢI
NGHIÊN CỨU DƯ LƯỢNG CHẤT ĐỘC
CÁC PCDD/F TRONG CÁC THÀNH PHẦN CỦA MÔI TRƯỜNG Ở KHU VỰC PHÍA NAM VIỆT NAM
Chuyên ngành : Độc tố học môi trường
Mã số chuyên ngành: 62.85.02.01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
Tp Hồ Chí Minh năm 2015
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Địa chỉ: 142 Tô Hiến Thành, Quận 10, TP.Hồ Chí Minh Điện thoại: 08.38651132; Fax: 08.38655670
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Mai Tuấn Anh
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Nguyễn Phước Dân
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Phản biện độc lập 1: GS TSKH Lê Huy Bá
Phản biện độc lập 2: PGS TS Lê Kế Sơn
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại ViệnMôi trường và Tài Nguyên vào lúc giờ ngày tháng năm 2015
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM
- Thư viện Viện Môi trường và Tài nguyên- ĐHQG-HCM
Trang 3I PHẦN MỞ ĐẦU
I.1 Tính cấp thiết của đề tài
Dioxin và furan là chất độc tồn tại trong môi trường (đất, nước, khôngkhí, sinh vật) bởi các nguồn phát sinh không chủ định và có chủ định.Sân bay Biên Hòa lại là nơi tồn trữ và xuất phát của các chuyến baymang nhiệm vụ phân rải chất độc hóa học trên nh iều vùng đất miềnNam Việt Nam Một bộ phận đáng kể dân cư sinh sống ngay cận kề cáckhu vực căn cứ không quân có khả năng tiếp xúc dioxin bằng nhiều conđường khác nhau với đất, bùn, bụi và việc nghiên cứu mức độ ô nhiễmcòn tương đối hạn chế do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan.Bên cạnh đó, nguồn phát thải các polychlorinated dibenzo-para-dioxins(PCDD) và polychlorinated dibenzofurans (PCDF) từ các hoạt độngcông nghiệp là rất lớn, đặc biệt là từ lò đốt chất thải rắn y tế Các lò nàynếu không có hệ thống xử lý khói lò hoặc cấp liệu gián đoạn, thủ cônghoặc bán cơ khí, công nghệ đốt rác thải lạc hậu, đầu tư cho lò đốt khôngđầy đủ và quá trình vận hành chưa hiệu quả có thể dẫn đến sự hìnhthành và phát sinh các PCDD/F ra môi trường xung quanh khá lớn nếukhông được kiểm soát
Do đó, luận án nghiên cứu các PCDD/PCDF từ các khu vực bị ảnhhưởng bởi chiến tranh (phạm vi nghiên cứu: vùng phụ cận sân bay BiênHòa- Đồng Nai) lên các thành phần của môi trường: đất, nước, bùn, mẫusinh học, đến các nguồn phát thải gây ô nhiễm hiện nay (phạm vi nghiêncứu: các phát thải từ các lò đốt rác thải y tế khu vực TP.HCM) nhằm xácđịnh rõ nguồn gốc gây ô nhiễm các PCDD/F từ chiến tranh và côngnghiệp
I.2 Ý nghĩa khoa học – thực tiễn của đề tài
Trang 4Ý nghĩa khoa học: nghiên cứu dư lượng dioxin trong đất, bùn, nước,
mẫu sinh học, xác định nơi có các dioxin cao tại sân bay Biên Hòa làm
cơ sở cho việc xử lý sau này Nghiên cứu phát thải các PCDD/F từ lòđốt chất thải y tế làm cơ sở cho việc quản lý các lò đốt chất thải y tế Kếtquả nghiên cứu làm sáng tỏ nguồn dioxin tại điểm nóng Biên Hòa, phânbiệt nguồn gốc dioxin từ chiến tranh và dioxin từ công nghiệp đốt chấtthải y tế Luận án cũng cải tiến, áp dụng phương pháp phân tích tiêuchuẩn phù hợp điều kiện Việt Nam tiết kiệm thời gian, tiền bạc, nhânlực…không phải gửi mẫu đi nước ngoài Làm cơ sở cho xây dựng tiêuchuẩn phân tích các PCDD/F trong các nền mẫu và có thể áp dụng chocác phòng thí nghiệm phân tích Dioxin khác
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, làm cơ sở
cho các cơ quan chức năng TP Biên Hòa đề xuất các biện pháp giámsát, khống chế tác động do ô nhiễm các PCDD/F, từ đó đề xuất các biệnpháp bảo vệ sức khỏe nhân dân, cung cấp nước sạch, vệ sinh an toànthực phẩm và qui hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên đất Cung cấp cơ sở
dữ liệu cho công tác kiểm soát ô nhiễm môi trường của các cơ quanquản lý nhà nước về lĩnh vực môi trường Cung cấp cơ sở dữ liệu chocác lò đốt rác thải nguy hại Các nhà nghiên cứu chế tạo công nghệ lòđốt để đáp ứng sản xuất sạch hơn Kết quả của đề tài vừa có giá trị khoahọc cao, vừa có giá trị thực tế lớn vì các số liệu đo cụ thể sẽ giúp thẩmđịnh mức độ nguy hiểm của khí thải, tro đáy, tro hóa chất, nước thải,bùn thải sinh ra từ các lò đốt, làm cơ sở cho việc quản lý các lò đốt chấtthải y tế Từ đó sẽ có biện pháp đề phòng thích hợp đảm bảo sức khỏengười dân nhất là ở quanh khu vực đốt rác thải y tế
I 3 Đối tượng nghiên cứu
Trang 5Đối tượng được luận án tập trung nghiên cứu là: (1) đất, nước, bùn, mẫusinh học, vùng phụ cận sân bay Biên Hòa, Đồng Nai (2) khí thải, trohóa chất, tro đáy, nước thải, bùn thải (từ hệ thống xử lý nước thải) từ lòđốt chất thải rắn y tế tại khu vực TP.HCM.
I 4 Phạm vi nghiên cứu
Luận án sẽ tiến hành nghiên cứu dư lượng các PCDD/F tại vùng phụ cậnsân bay Biên Hòa- Đồng Nai, và nghiên cứu phát thải các PCDD/F từ lòđốt chất thải y tế khu vực TP.HCM
I.5 Tính mới của đề tài
Luận án có các điểm mới như đề xuất áp dụng các phương pháp phântích theo tiêu chuẩn có cải tiến và ứng dụng trong đ iều kiện phân tích tạiViệt Nam Các phương pháp này có thể thực hiện và phân tích cácPCDD/F tại các vùng nghiên cứu khác và là tài liệu tham khảo tốt chocác phòng thí nghiệm phân tích các PCDD/F khác Ứng dụng phươngpháp lấy mẫu khí chuyên biệt cho lò đốt rác thải y tế theo tiêu chuẩn vàứng dụng trong điều kiện Việt Nam Phát hiện vị trí bị ô nhiễm mớivùng phụ cận sân bay Biên Hòa, Đồng Nai, khác với các vị trí đ ã đượccông bố Nghiên cứu về sự khác biệt đặc trưng để phân biệt nguồn gốcdioxin do chất da cam và dioxin từ công nghiệp đốt chất thải y tế Đánhgiá tổng thể về mức độ phân bố các PCDD/F vùng lân cận sân bay BiênHòa và phát thải các PCDD/F từ lò đốt chất thải y tế khu vực TP.HCM.Đây là những công bố khoa học mới về tình hình ô nhiễm các PCDD/F
từ nguồn gốc chiến tranh và công nghiệp
I 6 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Luận án tập trung vào các mục tiêu chính sau:
Trang 6(1) Mục tiêu 1: Nghiên cứu dư lượng các PCDD/PCDF ở vùng phụ cậnsân bay Biên Hoà, tỉnh Đồng Nai lên các thành phần của môi trườngđất, nước, bùn và các mẫu sinh học.
(2) Mục tiêu 2: Nghiên cứu mức độ phát thải các PCDD/F từ lò đốt chấtthải y tế khu vực TP.HCM
(3) Cải tiến các phương pháp phân tích và ứng dụng phương pháp lấymẫu khí chuyên biệt cho lò đốt rác thải y tế Xem xét đến sự khác biệtđặc trưng, sự phát thải từ nguồn khác (nguồn công nghiệp) có vai tròquan trọng làm sáng tỏ nguồn dioxin tại điểm nóng Biên Hòa Từ đó,phân biệt nguồn gốc dioxin từ chiến tranh và dioxin từ các nguồn khác(công nghiệp đốt chất thải y tế)
I.7 Phương pháp luận nghiên cứu
Hình 2.1: Sơ đồ khung tiến trình nghiên cứu của luận án
Trang 7I 8 Phương pháp nghiên cứu
Bao gồm phương pháp kế thừa, tiếp cận các tài liệu Khảo sát thực địakết hợp phiếu khảo sát, lựa chọn khu vực lấy mẫu (kết hợp khảo sát vớichính quyền địa phương và thông qua các hội thảo) Phương pháp thựcnghiệm (lấy mẫu và phân tích, tham gia thử nghiệm thành thạo với tổchức quốc tế, kiểm soát chất lượng kết quả phân tích bằng các hoạt độngđảm bảo chất lượng/ kiểm soát chất lượng (QA/QC) phòng thí nghiệm,
sử dụng mẫu chuẩn cho một số nền mẫu có mẫu chuẩn, xác nhận giá trị
sử dụng của phương pháp (độ lập lại, độ tái lập, hiệu suất thu hồi, giớihạn phát hiện, độ không đảm bảo đo) Phương pháp so sánh và đánh giá.Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia Ứng dụng mô hình xác suất thống
kê như ứng dụng một số phần mềm đặc dụng trong phân tích thống kêphân tích thành phần chính PCA (Principle component analysis), phântích cụm CA (Cluster analysis)
I.9 Phương pháp lấy mẫu và phân tích
Phương pháp lấy mẫu được sử dụng trong luận án: Áp dụng các tiêu
chuẩn, QCVN hiện hành để lấy mẫu như mẫu đất theo TCVN 4046-85
và TCVN 7538-8:2005, mẫu bùn theo TCVN 6663-13:2000, nướcsông/suối theo TCVN 6663-6: 2008, nước ngầm theo TCVN 6663-11:
2011, mẫu thủy sinh vật được thu bằng lưới bởi sự trợ giúp của cư dânđịa phương cho mẫu cá và ốc Bùn thải được lấy từ hệ thống xử lý nướcthải Tro hóa chất: lấy tại túi lọc bụi của hệ thống xử lý khí thải Trođáy: lấy theo qui định lấy mẫu chất thải rắn theo phương pháp đổ đốngchia 8, lấy 4 phần đối đỉnh nhau, tiếp tục trộn đều và thực hiện tương tự
Trang 8cho đến khi có lượng mẫu cần thiết Khí thải lò đốt lấy theo TCVN7556-1:2005 và US-EPA Method 23 Áp dụng kỹ thuật lấy mẫu đẳngtốc Mẫu trắng kiểm tra được lấy tại địa điểm lò đốt theo cùng mộtphương pháp đối với các mẫu thông thường Chuẩn lấy mẫu: cácPCDD/F thế Clor ở vị trí 2,3,7,8 đánh dấu 13C12 được thêm vào trướckhi lấy mẫu Cả hai nhóm PCDD/F được hấp phụ trên các hạt trong phakhí, được thu vào dụng cụ lấy mẫu Các bộ phận thu là cái lọc XAD-2.
Phương pháp phân tích trong luận án
Phương pháp phân tích mẫu PCDD/F được phát triển và cải tiến dựatrên qui trình chuẩn của EPA - Method 8280, và qui trình 1613 của EPA
- Kỹ thuật pha lõang đồng vị (US EPA, 1994 và 1996), EPA-Method 23.Các phương pháp này được nghiên cứu cho phù hợp với các điều kiện ởViệt Nam và có các cải tiến như rút ngắn được thời gian phân tích mẫu.Các phương pháp phân tích đã được kiểm soát chất lượng với mẫuchuẩn cho nền mẫu đất và bùn với kết quả tương đồng với kết quả nhàsản xuất mẫu chuẩn đã công bố, kiểm tra chéo kết quả với một phòng thínghiệm khác áp dụng phương pháp phân tích của luận án với kết quảtrùng lặp giữa hai phòng thí nghiệm cho nền mẫu đất và bùn, tham giahai chương trình thử nghiệm thành thạo với Quebec, Canada cho nềnmẫu đất và nước với kết quả đạt cho cả hai chương trình Tỉ lệ thu hồicủa mỗi chuẩn lấy mẫu khí thải là 78-92% Hiệu suất thu hồi của cácnền mẫu từ 87-100% Độ lập lại, độ tái lập, độ không đảm bảo đo, giớihạn phát hiện, giới hạn định lượng cũng đã được đánh giá
Trang 9II Kết quả và thảo luận
II 1 Đánh giá tồn dư Dioxin trong đất/bùn/nước/ các mẫu sinh học vùng phụ cận sân bay Biên Hòa
II.1.1 Mẫu nước : Khu vực hồ Biên Hùng (Đồng Nai): là nơi tiếp nhận
nước
thải và nước mưa chảy tràn từ sân bay Biên Hoà và là nơi người dân sử
dụng nước cho canh tác rau và đánh bắt cá làm thực phẩm Khu vực hồ
nằm bên ngoài sân bay là khu vực tập trung nước mưa chảy tràn trên cáckhu đất xung quanh sân bay và có khả năng là nơi tích tụ các PCDD/F
Vì vậy, các mẫu nước được lấy tại suối nước chảy từ sân bay thoát rakhu dân cư, tại nguồn xả thải vào hồ, tại giếng nước ngầm nơi ngườidân sử dụng cho việc tưới cây Các vị trí lấy mẫu không thực hiện ởnhững nơi đã được tiến hành khảo sát trong các dự án trước đó và khônghiệu quả, ở những vị trí cách xa khu vực sân bay Tập trung vào khu vựcphụ cận sân bay Biên Hòa bao gồm các phường Tân Phong, TrungDũng, Quang Vinh, Bửu Long Về địa hình tại các vị trí lấy mẫu thuộckhu vực bị ô nhiễm, nằm bên ngoài vòng rào sân bay và theo hướngthoát nước của các dòng chảy bên trong sân bay ra ngoài khu dân cư có
độ dốc thấp hơn bên trong sân bay Ở phường Tân Phong, vị trí lấy mẫuđược chọn tại những điểm thoát nước từ các nguồn nước thải bên trongsân bay ra khu dân cư ở phía Đông sân bay Các vùng đất chưa bị cải tạo
ở phía Nam và phía Tây Sân Bay; Ở phường Trung Dũng và QuangVinh, vị trí lấy mẫu được chọn tại điểm thoát nước từ các nguồn nướcthải bên trong sân bay ra khu dân cư ở phía Nam sân bay; Ở phườngBửu Long, do độ dốc của khu vực nghiêng về phía Tây và hướng cácdòng chảy thông ra sông Đồng Nai, vị trí lấy mẫu được chọn tại cácđiểm thoát nước từ các nguồn nước thải bên trong sân bay thông ra bên
Trang 10ngoài ở phía Tây sân bay và những khu đất chưa bị cải tạo phía Tây sânbay.
16 mẫu nước qua 2 đợt lấy mẫu nghiên cứu cho thấy:
a/ Các mẫu nước dưới đất (nước giếng): Nồng độ các PCDD/F ở vị trí
6 từ 0,0101-0,0266 ng/L Vị trí 7 từ 0,0007-0,0008ng/L Vị trí 9 từ0,0017-0,0171ng/L Cả 3 vị trí trên đều có giá trị i-TEQ thấp hơnngưỡng cho phép theo tiêu chuẩn US.EPA -2003 (30pg/L), chứng tỏnguồn nước ngầm ở các khu vực này không bị ô nhiễm, có thể sử dụngcho mục đích tưới tiêu và cây trồng trong vùng
b/ Các mẫu nước mặt lấy từ các nguồn nước thải ra: Vị trí 2 (suối
nước chảy từ sân bay thoát ra khu dân cư) Vị trí 5 tại nguồn xả thải vào
Trang 11hồ số 2 Vị trí 10 (Suối nước thông với nguồn nước thải từ sân bay rakhu dân cư).
Các kết quả cho thấy có sự hiện diện của các hợp chất TCDD trong cácmẫu nước, với nồng độ dao động từ 35,9pg/L – 134,8 pg/L Có sự hiệndiện của một hoặc vài các hợp chất TCDD như: TCDF, các PeCDD/F,các HxCDD/F, HpCDF hoặc OCDD/F ở dạng vết Giá trị i-TEQ củacác mẫu nước so với tiêu chuẩn US.EPA ( i-TEQlimit: 30pg/L) đều vượtngưỡng cho phép từ 2,71 – 8,04 lần; là do dioxin và furan là chất rắnkhá bền, ít tan trong nước, chúng có thể di chuyển xa theo dòng chảy từnguồn ô nhiễm trong sân bay, đi vào lớp nước bề mặt và kết hợp rấtchắc với các hạt hữu cơ lơ lửng Vị trí số 2 thuộc nơi suối nước chảy từsân bay thoát ra khu dân cư, vị trí số 5 là vị trí lấy mẫu tại điểm thoátnước từ các nguồn nước thải bên trong sân bay ra khu dân cư ở phíaNam sân bay; Vị trí số 10, do độ dốc của khu vực nghiêng về phía Tây
và hướng các dòng chảy thông ra sông Đồng Nai, vị trí lấy mẫu tại cácđiểm thoát nước từ các nguồn nước thải bên trong sân bay thông ra bênngoài ở phía Tây sân bay và những khu đất chưa bị cải tạo phía Tây sânbay
II.1.2 Mẫu bùn
Đất và bùn cũng là đáy cuả chuỗi dinh dưỡng nên bùn sẽ được lấy ở lớp
bề mặt và lớp ở tầng sâu hơn để đánh giá khả năng khuyếch tán cuảdioxin Mẫu bùn bề mặt được lấy với độ sâu 0-30cm tính từ bề mặt dolớp bùn phía trên bề mặt thường có hàm lượng chất hữu cơ cao, tạo điềukiện cho các hợp chất dioxin bám dính Lớp bùn phía dưới sâu chủ yếu
là cát và đất sét là những chất vô cơ, do vậy rất khó cho dioxin bám dínhvào Qua 2 đợt lấy mẫu nghiên cứu vùng phụ cận sân bay Biên Hòa, sốliệu của 20 mẫu bùn (10 mẫu/đợt) cho thấy có sự xuất hiện của các hợp
Trang 12chất TCDD trong các mẫu bùn ở vị trí 10 (suối nước thông với nguồnnước thải từ sân bay thoát ra khu dân cư), với nồng độ TCDD dao độngtừ: 0,4365ng/g – 0,4421 ng/g trọng lượng khô Có sự xuất hiện của cáchợp chất TCDD trong mẫu phân tích ở vị trí 5.1 (ngay tại miệng xả thải
từ sân bay vào Hồ cổng 2), với nồng độ TCDD là 0,1724 ng/g trọnglượng khô Sự hiện diện của các hợp chất TCDD trong các mẫu bùn cònlại ở dạng vết Ngoài ra, trong các mẫu bùn được nghiên cứu còn tìmthấy sự hiện diện của các hợp chất của TCDD ở dạng vết và ở nồng độthấp như: các hợp chất TCDF (< 0,05 ng/g trọng lượng khô), các hợpchất PeCDD/F (< 0,026 ng/g trọng lượng khô), các hợp chất HxCDD/F(< 0,08 ng/g trọng lượng khô), các hợp chất HpCDD/F (< 0,43 ng/gtrọng lượng khô), các hợp chất OCDD/F (< 5,068 ng/g trọng lượng khô)
có thể do sự tồn dư tích lũy lâu ngày của chất độc hóa học
a Đánh giá theo TCVN: Khi so sánh các giá trị i-TEQ theo TCVN
8183:2009 (0,15ng/g trọng lượng khô) cho thấy: Chỉ có 3 mẫu bùn ở vịtrí 5 (1 mẫu) và vị trí 10 (2 mẫu) là vượt ngưỡng cho phép, với hàmlượng dioxin từ 0,19 - 0,46 ng/g trọng lượng khô do vị trí 5 và vị trí 10đều thông với nguồn nước thải từ sân bay và địa hình dốc từ sân bay rađến các vị trí này Các mẫu còn lại có giá trị i-TEQ từ 0,00013-0,1551ng/g trọng lượng khô, thấp hơn ngưỡng cho phép Gía trị i-TEQ của cácmẫu bùn lấy vào mùa khô thường cao hơn so với mùa mưa do địa hìnhdốc và rửa trôi khi trời mưa
b/ Đánh giá theo tiêu chuẩn Canada về PEL: Khi so sánh các giá trị
i-TEQ theo tiêu chuẩn Canada về PEL (ngưỡng quy định về mức độ gây ảnh hưởng, 21,5 ng/kg trọng lượng khô) thì mức i-TEQ của các mẫu
bùn lấy vào mùa khô cao hơn so với mùa mưa và vượt trên mức PEL
Trang 13II.1.3 Mẫu đất:
II.1.3.1 Đánh giá các mẫu đất tầng nông (0-30cm)
Từ 28 mẫu, phát hiện sự tồn tại của các hợp chất TCDD trong mẫu đấttầng nông trong các mẫu tại các vị trí như vị trí 3 với nồng độ từ 0,49 –0,58 ng/g đất khô Vị trí 6 với nồng độ từ 0,136 - 0,841 ng/g đất khô Vịtrí 10 (Suối nước thông với nguồn nước thải từ sân bay ra khu dân cư)với nồng độ từ 0,6425 - 0,7485 ng/g đất khô Các mẫu còn lại khôngtìm thấy sự hiện diện của các hợp chất TCDD (ở vị trí 7, vị trí 8,vị trí 9),hoặc phát hiện ở dạng vết
(vị trí 1, vị trí 2, và vị trí 5) Ngoài ra, trong các mẫu phân tích còn tìmthấy sự hiện diện của các hợp chất TCDD ở dạng vết và ở nồng độ thấpnhư: các hợp chất TCDF (< 0,08 ng/g đất khô), các hợp chất PeCDD/Fs(< 0,02 ng/g đất khô), các hợp chất HxCDD/F (< 0,22 ng/g đất khô), cáchợp chất HpCDD/F (< 0,32 ng/g đất khô), các hợp chất OCDD/F (<8,53 ng/g đất khô)
b Đánh giá theo TCVN: Khi so sánh các giá trị i-TEQ với TCVN
8183:2009 (1 ng/g đất khô) thì các mẫu phân tích đều có giá trị i-TEQ
nằm dưới giới hạn cho phép Điều này cho thấy, môi trường đất khá antoàn, không còn bị ảnh hưởng nguy hại bởi chất độc hóa học dioxin vàcác tạp chất khác trong môi trường Các mẫu lấy vào mùa khô thường
có giá trị i-TEQ cao hơn mùa mưa do địa hình dốc từ sân bay ra đến các
vị trí này và do nước mưa rửa trôi và mùa khô, do mực nước cạn, bùn,đất cô đặc hơn
c/ Đánh giá theo tiêu chuẩn Canada: Khi so sánh các giá trị i-TEQ
theo tiêu chuẩn Canada, CCME là 0,004ng/g đất khô thì giá trị i-TEQcác mẫu lấy vào mùa khô thường cao hơn mùa mưa và đều cao hơnngưỡng giới hạn cho phép Độ độc của các mẫu đất tại các khu vực