Nghiên cứu thử nghiệm khả năng xử lý ô nhiễm dioxin trong đất của cỏ vetiver tại sân bay Biên Hòa

Do đó không thể ước tính được thời gian hàm lượng dioxin ở lô 3 giảm xuống mức độ an toàn (<150 ppt), vì không tìm thấy sự tương quan giữa sự biến động của hàm lượng dioxin trong đấ[r]

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG XỬ LÝ

Ô NHIỄM DIOXIN TRONG ĐẤT CỦA CỎ VETIVER

TẠI SÂN BAY BIÊN HÒA

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

HOÀNG LÊ LỘC

HÀ NỘI, NĂM 2019

Hà Nội - Năm 20

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG XỬ LÝ

Ô NHIỄM DIOXIN TRONG ĐẤT CỦA CỎ VETIVER

TẠI SÂN BAY BIÊN HÒA

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn 1: TS Ngô Thị Thúy Hường

Cán bộ hướng dẫn 2: TS Nguyễn Thị Phương Mai

Cán bộ chấm phản biện 1: TS Hoàng Anh Lê

Cán bộ chấm phản biện 2: TS Nguyễn Hùng Minh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 16 tháng 4 năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi được sự hướng dẫn khoa học của TS Ngô Thị Thúy Hường và TS Nguyễn Thị Phương Mai Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong luận văn này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc và có danh mục tổng hợp các tài liệu tham khảo

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có)

Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2019

Học viên thực hiện

Hoàng Lê Lộc

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Ngô Thị Thúy Hường và TS Nguyễn Thị Phương Mai, những người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Trong quá trình học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu, tôi nhận được sự giúp

đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi của các thầy cô từ Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội và các cán bộ đang công tác tại Trung tâm Karst và Di sản Địa chất, Lãnh đạo và cán bộ, viên chức Viện Khoa học Địa Chất và Khoáng Sản

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban chủ nhiệm đề tài cấp bộ mã số

TNMT.04.66 và Dự án nghiên cứu Khoa học thuộc PEER Cycle 6, USAID, Mỹ (AID-OAA-A-11-00012; 2018-2020) do TS Ngô Thị Thúy Hường làm chủ nhiệm

đã cho phép sử dụng nguồn số liệu của đề tài và hỗ trợ kinh phí để hoàn thành công trình này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cơ quan, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, tạo mọi điều kiện học tập và nghiên cứu trong suốt thời gian qua

Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2019

Học viên thực hiện

Hoàng Lê Lộc

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Nội dung nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Dioxin và những tác hại của dioxin 4

1.1.1 Dioxin và sự hình thành của chúng 4

1.1.2 Đặc điểm tính chất của dioxin và tồn lưu của chúng trong môi trường 4

1.2 Hiện trạng ô nhiễm dioxin 8

1.2.1 Hiện trạng ô nhiễm dioxin trên thế giới 8

1.2.2 Hiện trạng ô nhiễm dioxin ở Việt Nam 9

1.3 Tổng quan về cây cỏ Vetiver 20

1.3.1 Một số đặc điểm của cỏ Vetiver 20

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cỏ Vetiver trong xử lý ô nhiễm môi trường 22

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 26

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 26

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 26

2.2 Thời gian nghiên cứu 27

2.3 Phương pháp nghiên cứu 28

2.3.1 Phương pháp tổng hợp và kế thừa 28

2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 28

2.2.2 Phương pháp lấy và gia công mẫu ngoài thực địa 29

2.2.3 Phương pháp phân tích mẫu dioxin/furan 31

2.2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 34

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36

3.1 Khả năng sinh trưởng và thích nghi của cây cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm chất độc hóa học dioxin 36

3.2 Biến động hàm lượng dioxin trong mẫu cỏ và đất 39

3.2.1 Hàm lượng các chất dioxin/furan trong mẫu khảo sát 39

3.2.2 Biến động hàm lượng các chất dioxin/furan trong cỏ Vetiver 40

3.2.3 Biến động hàm lượng các chất dioxin/furan trong đất 46

3.3 Tương quan giữa hàm lượng dioxin trong đất và hàm lượng dioxin tích lũy trong cây cỏ Vetiver 49

3.3.1 Tương quan giữa hàm lượng dioxin trong đất và hàm lượng dioxin tích lũy trong rễ cỏ 49

3.3.2 Tương quan giữa hàm lượng dioxin trong đất và hàm lượng dioxin tích lũy trong chồi cỏ 50

3.4 Đánh giá khả năng xử lý dioxin trong đất của cỏ Vetiver 52

3.5 Ước tính thời gian xử lý ô nhiễm dioxin trong đất thí nghiệm của cỏ Vetiver 53

3.5.1 Ước tính thời gian xử lý hàm lượng dioxin tại lô 1 53

3.5.2 Ước tính thời gian xử lý hàm lượng dioxin tại lô 2 54

3.5.3 Ước tính thời gian xử lý hàm lượng dioxin tại lô 3 55

3.6 Đề xuất phương pháp sử dụng cỏ Vetiver trong giảm thiểu ô nhiễm dioxin 55

3.6.1 Quy trình chăm sóc cỏ Vetiver 56

3.6.2 Quy trình ghi sổ nhật ký chăm sóc cỏ 58

3.6.3 Quy trình đánh giá kết quả 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

DECOM1 Chế phẩm kích thích sự phát triển của vi sinh vật, bao gồm

các muối dinh dưỡng vô cơ và mùn hữu cơ HpCDD Heptachlorodibenzo-p-dioxin

IARC International agency for research on cancer

OCDD Octa-Chlorinated Dibenzo-p-Dioxin

PCBs Polychlorinated biphenyls

PCDD/F Polychlorinated dibenzo-p-dioxins/dibenzofurans

TEQ Toxic Equivalent: Chỉ số độ độc tương đương

UNEP United Nations Environment Programme: Chương trình môi

trường Liên Hiệp Quốc

US AID United States Agency for International Development:

Cơ quan Phát triển Quốc tế Hoa Kỳ

WHO World Health Organization: Tổ chức y tế thế giới

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Số lượng các chất diệt cỏ được sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam 10

Bảng 1.2 Tổng hợp các kết quả nghiên cứu từ năm 2000 của Bộ Quốc phòng, Văn phòng 33 và Ban 10-80 18

Bảng 2.1 Tọa độ các điểm mốc khu vực thí nghiệm 26

Bảng 3.1 Hàm lượng dioxin/furan (pg WHO-TEQ/g trọng lượng khô) trong đất trước khi trồng cỏ (mẫu trắng) 39

Bảng 3.2 Hàm lượng dioxin/furan (ppt TEQ) trong mẫu rễ qua các đợt 41

Bảng 3.3 Hàm lượng dioxin/furan (ppt TEQ) trong mẫu chồi qua các đợt 44

Bảng 3.4 Hàm lượng dioxin /furan (ppt TEQ) trong mẫu đất qua các đợt 46

Bảng 3.5 Mẫu nhật ký tưới nước và bón phân 58

Bảng 3.6 Mẫu nhật ký sinh trưởng cỏ 59

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu tạo nguyên tử chung của dioxin và furan 6

Hình 1.2 Mặt bằng tổng thể sân bay Đà Nẵng 12

Hình 1.3 Mặt bằng tổng thể sân bay Phù Cát 14

Hình 1.4 Mặt bằng tổng thể sân bay Biên Hòa 16

Hình 1.5 Cỏ Vetiver loài Chrysopogon zizanioides (L.) Nash 21

Hình 2.1 Khu vực khảo sát và tiến hành thí nghiệm được lựa chọn……… 27

Hình 2.2 Cày xới, đảo trộn và san đất 28

Hình 2.3 Sơ đồ lấy mẫu đất và mẫu sinh phẩm 30

Hình 2.4 Quy trình phân tích dioxin và furan (PCDD/Fs) trong mẫu rắn 34

Hình 3.1 Sinh trưởng của cỏ (chiều cao thân) theo thời gian……… 36

Hình 3.2 Cỏ Vetiver ra hoa đồng loạt 37

Hình 3.3 Cỏ Vetiver sau 48 tháng trồng 38

Hình 3.4 Hàm lượng dioxin/furan (ppt TEQ) trong mẫu rễ cỏ qua các đợt 42

Hình 3.5 Hàm lượng dioxin/furan (ppt TEQ) trong mẫu chồi cỏ qua các đợt 45

Hình 3.6 Hàm lượng dioxin/furan (ppt TEQ) trong mẫu đất qua các đợt 48

Hình 3.7 Sự tương quan giữa hàm lượng dioxin trong đất và trong rễ cỏ Vetiver của lô 1 49

Hình 3.8 Sự tương quan giữa hàm lượng dioxin trong đất và trong rễ cỏ Vetiver của lô 2 50

Hình 3.9 Sự tương quan giữa hàm lượng dioxin trong đất và trong chồi cỏ Vetiver của lô 1 51

Hình 3.10 Sự tương quan giữa hàm lượng dioxin trong đất và trong chồi cỏ Vetiver của lô 2 51

Hình 3.11 Hàm lượng dioxin thay đổi theo thời gian tại lô 1 54

Hình 3.12 Hàm lượng dioxin thay đổi theo thời gian tại lô 2 54

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Chiến tranh đã kết thúc hơn 40 năm nhưng những hậu quả để lại cho đến hiện nay vẫn rất nặng nề Một trong những hậu quả đó là vấn đề ảnh hưởng của dioxin có trong hóa chất diệt cỏ mà quân đội Mỹ sử dụng trong chiến tranh Cuộc chiến tranh hóa chất đó đã, đang và sẽ tiếp tục gây tác động đặc biệt nghiêm trọng đối với môi trường và con người ở Việt Nam Vào những năm 1961–1972, Việt Nam là một trong những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất bởi ô nhiễm dioxin do việc sử dụng rộng rãi "chất độc màu da cam" (CĐMDC) làm thuốc diệt cỏ trong những năm chiến tranh với 76,9 triệu lít được rải xuống 2,6 triệu ha lãnh thổ miền Nam, Việt Nam (Văn phòng 33, 2013) Uớc tính có khoảng 170 kg TCDD, là chất độc nhất

trong nhóm các chất dioxin, đã được phun rải, theo Stellman và cs (2003) con số

đó là khoảng 366 kg TCDD khiến cho Việt Nam trở thành khu vực bị ô nhiễm TCDD nghiêm trọng nhất thế giới, đặc biệt nặng nhất là những khu căn cứ không quân cũ như sân bay Biên Hoà, Đà Nẵng, Phù Cát, , v.v Các chất này tiếp tục lan rộng khắp nơi theo nhiều con đường, gây ra những vấn đề sức khỏe vô cùng nghiêm trọng Sự tồn lưu dioxin trong môi trường đã và đang gây ra những tổn thương lâu dài cho hàng triệu người dân Việt Nam Phơi nhiễm chất độc da cam/dioxin không chỉ ảnh hưởng tới sức khỏe của người bị phơi nhiễm, gây ra các loại bệnh như: ung thư, suy giảm miễn dịch, tai biến sinh sản, dị tật bẩm sinh v.v., mà còn ảnh hưởng tới cả thế hệ sau (Văn phòng Ban chỉ đạo 33, 2013)

Gần đây, chính phủ Mỹ và Việt Nam đã cùng nhau có nhiều nỗ lực để khắc phục và làm sạch các vùng bị nhiễm độc dioxin Có rất nhiều phương pháp khác nhau để xử lý dioxin như công nghệ chôn lấp tích cực, nghiền bi, công nghệ khắc phục bằng vi sinh vật và công nghệ giải hấp nhiệt trong mố (GEF/ UNDP, 2013) Tuy nhiên, những công nghệ tiên tiến này có giá thành rất cao và chỉ phù hợp trong

xử lý các điểm nóng với hàm lượng dioxin cao Do vậy, việc nghiên cứu tìm ra công nghệ xử lý bằng thực vật để làm giảm nhẹ cũng như khắc phục ô nhiễm dioxin

và các chất độc hóa học trong đất ở mức độ trung bình và thấp là rất cần thiết Hiện nay, phương pháp sử dụng thực vật là phương pháp đang được nhiều nhà khoa học quan tâm bởi hiệu quả kinh tế cao và thân thiện với môi trường; ngoài ra, thực vật

còn có khả nặng xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng (KLN) Với những dặc điểm sinh

lý và hình thái đặc biệt, cỏ vetiver (Chrysopogon zizanioides (L.) Nash) có thể đáp

ứng được các yêu cầu đó Ở Việt Nam hiện nay, cỏ Vetiver đã được trồng thử nghiệm tại nhiều tỉnh thành trong cả nước với các mục đích khác nhau như: chống xói mòn, sạt lở, xử lý nước thải từ các trại chăn nuôi, phòng chống và giảm thiểu thiên tai ở miền Trung (Paul Truong, Trần Tân Văn và cs, 2008) Với những tính năng vượt trội, cỏ vetiver còn được ứng dụng để xử lý đất và nước ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng và chất diệt cỏ, thuốc trừ sâu, v.v., nhưng cho đến thời điểm tiến hành nghiên cứu này chưa có nghiên cứu chính thức nào về việc sử dụng cỏ Vetiver

để giảm nhẹ cũng như khắc phục ô nhiễm dioxin và các chất độc hóa học trong đất

ở mức độ trung bình và thấp

Sân bay Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai là nơi trung chuyển, lưu trữ và sử dụng chất diệt cỏ của Mỹ với số lượng lên tới 98.000 thùng chất da cam, 45.000 thùng chất trắng và 16.300 thùng chất xanh (205 lít/thùng) (Văn phòng Ban chỉ đạo 33, 2010) Trong đó hơn 11.000 thùng chất diệt cỏ đã được vận chuyển từ Biên Hòa trong chiến dịch Pacer Ivy vào năm 1970 Thêm vào đó, quanh sân bay có một số

ao, hồ thoát nước khi mưa, điều này càng tạo điều kiện cho dioxin ngấm sâu và lan tỏa khi có mưa Đây là những lý do khiến Sân bay Biên Hòa trở thành nơi là khu vực bị nhiễm dioxin nặng nhất, lâu nhất và lớn nhất không chỉ ở Việt Nam mà còn

Nhằm có được bức tranh toàn cảnh và đánh giá được khả năng xử lý ô nhiễm dioxin trong đất của cỏ vetiver tại sân bay Biên Hòa sau khoảng 4 năm trồng cỏ, luận văn đã kế thừa sử dụng số liệu về hàm lượng dioxin trong mẫu cỏ và đất của 3 đợt lấy mẫu trước đó: Đợt 1 (tháng 5/2015), Đợt 2 (tháng 10/2015), Đợt 3 (tháng 5/2016), đồng thời tiếp tục lấy mẫu Đợt 4 (tháng 10/2018), từ đó có thể so sánh cũng như đánh giá được sự thay đổi của hàm lượng dioxin trong mẫu đất và cỏ sau

4 năm trồng Ngoài ra, để có thể đánh giá được khả năng sinh trưởng và thích nghi cây cỏ vetiver trên đất ô nhiễm chất độc hóa học dioxin sau 4 năm, luận văn đã kế thừa số liệu sinh trưởng về chiều cao của cỏ từ lúc bắt đầu trồng đến lúc cỏ được 18 tháng và tiếp tục thu thập số liệu ngoài thực địa khi cỏ trồng đạt 41 và 48 tháng (tháng 3 và tháng 10/2018), từ đó có thể đưa ra được những nhận xét đánh giá toàn diện hơn và có giá trị hơn về mặt khoa học

Nghiên cứu này là một phần của đề tài được tài trợ bởi Dự án PEER Cycle

6, USAID, Mỹ (AID-OAA-A-11-00012; 2018-2020) Xin được cảm ơn USAID

và Dự án PEER Cycle 6 đã tạo điều kiện về kinh phí giúp đỡ chúng tôi thực hiện nghiên cứu này

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá được khả năng xử lý ô nhiễm dioxin trong đất của cỏ Vetiver tại sân bay Biên Hòa

3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Thu thập, nghiên cứu đánh giá kết quả đã có về sử dụng cỏ vetiver trong xử lý đất ô nhiễm dioxin và các tài liệu liên quan

- Thu thập, tổng hợp và nghiên cứu các số liệu từ Đề tài trước

Nội dung 2: Đánh giá khả năng thích nghi của cỏ vetiver trong môi trường đất nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa

- Phân tích sự sinh trưởng và phát triển của cỏ vetiver trong các lô thí nghiệm

- Đánh giá được khả năng thích nghi của cỏ vetiver trong môi trường nhiễm dioxin

Nội dung 3: Đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm dioxin trong đất của cỏ vetiver tại sân bay Biên Hòa

- Đánh giá được hàm lượng dioxin trong đất của cỏ vetiver qua các đợt lấy mẫu thí nghiệm và xác định được mối tương quan giữa hàm lượng dioxin trong đất với hàm lượng dioxin trong cỏ

- Đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm dioxin bằng cỏ vetiver

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Dioxin và những tác hại của dioxin

1.1.1 Dioxin và sự hình thành của chúng

Dioxin là tên gọi chung cho hàng trăm các hợp chất hóa học có cùng cấu trúc hóa học tồn tại bền vững trong môi trường Dioxin có 75 đồng phân PCDDs (polychlorinated dibenzo para dioxin) và 135 đồng phân PCDFs (polychlorinated dibenzofurans) với độc tính khác nhau Theo Công ước Stockhoml năm 1972, dioxin còn bao gồm nhóm các PCBs (polychlorinated biphenyls), là các chất tương

tự dioxine, bao gồm 419 chất hóa học nhưng trong đó chỉ có khoảng 29 chất đặc biệt nguy hiểm Trong số các hợp chất dioxin, TCDD (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin) là nhóm độc nhất (WHO, 2007)

Dioxin chủ yếu sinh ra từ quá trình sản xuất công nghiệp có sự liên quan đến clo như luyện kim, tẩy trắng bột giấy, đốt rác, sản xuất hóa chất, thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu Ngoài ra, dioxin có thể được hình thành từ các quá trình tự nhiên như núi lửa, cháy rừng (Fiedler, 2003)

Tiếp xúc với dioxin ở nồng độ cao có thể gây tổn thương da và thay đổi chức năng gan ở người Tiếp xúc trong thời gian dài gây nên các thay đổi đối với hệ thống miễn dịch, hệ thần kinh, các hệ thống của tuyến nội tiết và ảnh hưởng tới hệ thống cũng như chức năng sinh sản, lâu dài có thể gây thiểu năng trí tuệ ở thế hệ tiếp theo (WHO, 2007)

Từ năm 1961 - 1972, quân đội Mỹ đã thực hiện chiến dịch phun rải chất da cam với thành phần độc hại chủ yếu là dioxin ở miền Nam Việt Nam với mục đích chính là “khai quang”, tức là làm trống đồng cỏ, rừng cây để quân đội Việt Nam không có nơi để ngụy trang, và không quân Mỹ có thể bỏ bom cắt tuyến đường Trường Sơn

1.1.2 Đặc điểm tính chất của dioxin và tồn lưu của chúng trong môi trường

* Đặc điểm tính chất hóa lý của dioxin

Dioxin là chất rắn, bền vững trong môi trường, ít bị phân hủy do các yếu tố bên ngoài như độ ẩm, nhiệt độ và các hóa chất, không bị axit mạnh hay kiềm mạnh phân hủy Dioxin có độ bền nhiệt rất cao chỉ bị phân hủy hoàn toàn ở nhiệt độ trên

1200oC Dioxin rất ít bay hơi ở to thường tan tốt trong các dung môi ko phân cực như n - hexane, tan rất ít trong dung môi phân cực như acetone và hầu như ko tan trong nước (khoảng ~ 0.2 microgam/l nước) Dioxin là các hợp chất hữu cơ không mùi, không màu, chứa cacbon, hidro, oxi và clorin

Dioxin thuộc vào một trong 12 nhóm chất hữu cơ khó phân huỷ (Persistent Organic Pollutants) và được gọi tắt POPs theo công ước Stockholm (UNEP, 2001) phải được loại bỏ hoàn toàn khỏi môi trường sống Các chất này gồm: Policlobiphenyl (PCB); Policlodibenzeo-p-dioxin (PCDD); Policlodibenzofuran (PCDF); Aldrin; Dieldrin; Diclodiphenyltricloetan (DDT); Endrin; Clordan; Hexaclobenzen; Mirex; Toxaphen; Heptaclo

Trong 12 nhóm chất POPs, với tên chung là “dioxin” và các chất tương tự dioxin, thường được hiểu là các chất Policlodibenzo-p-dioxin (PCDD) và Polyclodibenzofuran (PCDF), polyclobiphenyl (PCB) Trừ PCDD và PCDF là nhóm các chất không chủ định sản xuất, các chất còn lại được sản xuất để sử dụng trong hoạt động kinh tế PCB được sử dụng trong chế tạo dầu biến thế, tụ điện lỏng, làm chất hoá dẻo, v.v Các chất chứa clo được sản xuất làm thuốc trừ sâu, trừ muỗi, trừ côn trùng có hại v.v

Các đồng phân của dioxin và furan:

a) Polyclodibenzo-p-dioxin có 75 chất gọi là đồng phân, phụ thuộc vào số lượng nguyên tố clo trong phân tử được chia ra tám nhóm đồng phân (isomer)

b) Polyclodibenzofuran có 135 chất gọi là đồng phân, tương tự như PCDD, PCDF được chia ra tám nhóm đồng phân

1 2

3 4 5

6 7 8 9

m

và kị nước (hydrophobic) của dioxin liên quan chặt chẽ với độ bền vững của chúng trong cơ thể sống cũng như trong tự nhiên và sự phân bố của chúng trong các cơ quan của cơ thể

Hệ số phân bố của 2,3,7,8-TCDD đã được xác định trong các thành phần của

cơ thể lần lượt là: mô mỡ 300; da 30; gan 25; sữa mẹ 13; thành ruột 10; máu 10; thận 7; bắp thịt 4; mật 0,5; nước tiểu 0,00005 Vì vậy, khi nghiên cứu đánh giá độ tồn lưu của dioxin trong cơ thể người, thường lấy mỡ, máu và sữa mẹ là các mô chứa nhiều sữa nhất nên tại đây dioxin có khả năng bị hòa tan cao nhất Trong sữa

mẹ có khoảng 3-4% mỡ, còn trong máu khoảng 0,3 - 0,7% (Fiedler và cs., 2003)

* Sự tồn tại, phân bố và lan truyền của dioxin trong môi trường

Các hợp chất dioxin khi tồn tại trong môi trường, chúng dễ dàng luân chuyển giữa không khí, đất và nước Dioxin phát tán vào không khí có thể được vận chuyển

đi rất xa nguồn thải, do đó chúng có thể được tìm thấy ở nhiều nơi trên thế giới Trong môi trường nước, dioxin được gắn vào các hạt rắn lơ lửng và lắng đọng xuống trầm tích, nơi chúng được vận chuyển xa hơn hoặc bị hấp thụ bởi cá và các sinh vật thủy sinh khác Với đặc tính là các chất hữu cơ bền vững và khó phân hủy,

ít hoà tan trong nước nên dioxin tích tụ lâu dài trong đất và trầm tích, đặc biệt là tích tụ, lan truyền trong chuỗi thức ăn, từ các loài thực vật đến động vật thủy sinh

và một số mắt xích thức ăn khác, cuối cùng là con người (WHO, 2007) Do tính

chất dễ tan trong các mô mỡ cho nên khi xâm nhập vào cơ thể bằng con đường tiêu hóa và hô hấp, dioxin dễ dàng thấm qua màng ruột và phổi vào hệ tuần hoàn Đã có những nghiên cứu trên động vật chứng minh PCDDs/PCDFs và PCBs có liên quan đến đột biến gen và gây ung thư Thời gian bán huỷ là một thông số quan trọng để đánh giá độ bền vững của dioxin trong các đối tượng khác nhau Thời gian bán hủy (T/2) của dioxin cao hơn nhiều so với các hợp chất hữu cơ khác, T/2 có thể biến động khác nhau tùy theo môi trường và điều kiện cụ thể Trong cơ thể sinh vật thời gian bán phân hủy là từ 7-12 năm, đối với cơ thể người, thời gian bán phân hủy của 2,3,7,8-TCDD là 8,5 năm (Michalek và cs., 1996)

Thời gian bán huỷ là một thông số quan trọng để đánh giá độ bền vững của dioxin trong các đối tượng khác nhau

Có nhiều tài liệu nêu ra các số liệu về thời gian bán huỷ (T1/2) của dioxin trong một số đối tượng như sau :

Trong đất : >10 năm Chuột : 15-30 ngày Trên bền mặt đất : 1-3 năm Chuột lang : 30-90 ngày

Nước : 1-2 năm Người : 5-7 năm Thời gian bán huỷ của dioxin là 9-12 năm chỉ ở trên lớp đất bề mặt 0,1cm, ở các lớp đất sâu hơn là 25-100 năm Theo Hsieh và cs (1994) thời gian bán huỷ của dioxin trong đất là 4.720 ngày (~13 năm), hexaclobenze là 1.530 ngày (4,2 năm), PCBs là 940 ngày (2,6 năm), PAHs là 570 ngày (1,6 năm), pentaclophenol 100 ngày Trong cặn đáy dioxin có thể tồn tại hàng trăm năm (Gough và cs., 1986) Theo tài liệu này thời gian bán hủy đồng phân của PCDD và PCDF trong cặn đáy như sau:

Các số liệu này cho thấy độ bền vững của PCDD và PCDF trong trầm tích là rất khác nhau và có thể xếp theo thứ tự: PCDD > PCDF

Đối với PCDF: Tetra > Penta > Hexa > Hepta > Octa

Đối với PCDD: Hexa > Penta > Octa > Hepta > Tetra

Như vậy, dioxin rất khó bị phân hủy, nó tồn tại bền vững và lâu dài trong môi trường đất

1.2 Hiện trạng ô nhiễm dioxin

1.2.1 Hiện trạng ô nhiễm dioxin trên thế giới

Dioxin đã từng được phát hiện có lẫn trong một số chất diệt cỏ với hàm lượng thấp ở New Zealand, Australia, Mỹ v.v vào những năm 1950-1960 Con người đã nhận thức được tính chất nguy hiểm và cấm sử dụng ngay sau đó nhưng vẫn gây ra hậu quả vô cùng lớn

Vào những năm 1860-1865, những trầm tích từ hồ Green-New York có hàm lượng của Chlorinated Dibenzo-p-Dioxin (CDD) toàn phần 7 ppt; 98% CDD được phát hiện là OCDD Hàm lượng CDD tăng mạnh sau năm 1923 và tiếp tục tăng cho đến năm 1984 với hàm lượng cực đại trên 900 ppt với 75% là Octa-Chlorinated Dibenzo-p-Dioxin (OCDD) (Rubey W và nnk, 1985)

Năm 1986, theo Czuczawa và Hites những mẫu chất lắng bề mặt được lấy từ sông và Vịnh Saginaw, từ phía nam hồ Huron cho thấy trong tất cả các mẫu trầm tích đều có CDD, kể cả những mẫu trầm tích ở vị trí sâu nhất Phần lớn CDD tìm thấy trong các mẫu thử là do con người gây nên Do ở gần các khu đô thị những mẫu cặn lắng thu được có hàm lượng cao nhất và nơi thấp nhất ở trung tâm mặt hồ Nhiều tác giả cho rằng sự tích tụ của CDD trong môi trường liên quan đến các hoạt động công nghiệp CDD có trong tất cả các chất lắng bề mặt lấy từ những hồ lớn OCDD chiếm ưu thế ở những hàm lượng trong khoảng từ 560 đến 4.800 ppt

Trong một nghiên cứu trước đó, kết quả của những mẫu thử cặn lắng thu thập

từ 5 bến cảng ở lưu vực phía Tây hồ Ontario gần cửa sông Niagara phát hiện có 2,3,7,8- TCDD (Onuska và nnk, 1983) Có hai bến trong những bến trên có trầm tích chứa hàm lượng 2,3,7,8-TCDD có thể đo lường được với hàm lượng cao nhất của 2,3,7,8-TCDD tìm thấy ở độ sâu 3–5cm là 13 ppt, ở độ sâu 3cm là hàm lượng 4ppt và ở độ sâu 13–14cm là 3ppt Những bến còn lại có hàm lượng của 2,3,7,8-TCDD trong các mẫu lắng cặn thấp dưới mức giới hạn có thể phát hiện (0,1 ppt) (Onuska và nnk, 1983)

Trong một nghiên cứu khác, các hàm lượng trong đất của 2,3,7,8-TCDD đã được đo trong các vùng công nghiệp của một nhóm các bang vùng Trung Tây và vùng Trung Atlantic (Illinois, Michigan, New York, Pennsylvania, Tennessee, Virginia và West Virginia) (Nestrick và nnk, 1986) Kết quả cho thấy hàm lượng 2,3,7,8-TCDD trong đất nhỏ hơn 1,01 ppb (dao động từ không phát hiện được đến 9,4 ppt) Nguyên nhân chính dẫn đến sự xuất hiện của 2,3,7,8-TCDD trong đất ngoại ô ở Hoa Kỳ là do nguồn cháy cục bộ của các lò đốt công nghiệp và rác thải thành phố

Năm 1985, tại bang Missouri, đã tiến hành phân tích các mẫu đất về sự ô nhiễm 2,3,7,8-TCDD Kết quả cho thấy hàm lượng 2,3,7,8-TCDD trong các mẫu đất trong khoảng từ 30 đến 1750 ppb Ở một nơi ô nhiễm nặng khác là Times Beach, MO hàm lượng ô nhiễm nặng từ 4.4 đến 317 ppb (Tiernan và nnk, 1985) Trong nghiên cứu của Hoffman và cs (1986) lấy các mẫu đất từ công viên Quail Run Mobile Home ở Gray Summit, MO (mẫu thử đơn) được tìm thấy ở một vị trí

có hàm lượng ô nhiễm cực đại của 2,3,7,8-TCDD là 2.200 ppb; tuy nhiên trong các mẫu đất hỗn hợp thì hàm lượng lại thay đổi từ 39 đến 100 ppb

1.2.2 Hiện trạng ô nhiễm dioxin ở Việt Nam

Ở Việt Nam, ô nhiễm dioxin chủ yếu là do hậu quả của chất độc hóa học dùng trong chiến tranh Trong thời gian chiến tranh ở Việt Nam, chất diệt cỏ/dioxin

được quân đội Mỹ sử dụng ở miền Nam Việt Nam bắt đầu từ ngày 10/8/1961 và kết thúc vào ngày 31/10/1971

Các chất diệt cỏ đã sử dụng ở Việt Nam gồm nhiều loại như 2,4-D; 2,4,5-T, Picloram, Dimetylaxenic axit Trong đó chủ yếu là chất 2,3,7,8 TCDD Chúng tồn tại dưới 3 dạng hợp chất màu chính:

- Da cam (hỗn hợp của 2,4-D và 2,4,5-T (chứa tạp chất 2,3,7,8-TCDD (dioxin) và/hoặc các đồng phân của nó);

- Trắng (hỗn hợp của 2,4-D và Picloram);

- Xanh (Dimetylaxenic axit hay Cacodylic chứa As)

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng Việt Nam là một trong số những nước bị ảnh hưởng nặng nề bởi chất độc da cam/dioxin (Westing, 1984;Gough, 1986, Cecil, 1986) Tài liệu thống kê về chiến dịch Ranch Hand còn cho thấy cụ thể hơn, từ tháng 8/1965 - tháng 2/1971, quân đội Mỹ đã thực hiện 6.542 chuyến bay rải chất diệt cỏ xuống 32/46 tỉnh thuộc miền Nam Việt Nam Ước tính tổng lượng dioxin

được sử dụng trong chiến tranh ít nhất là 366 kg

Theo đánh giá của các tác giả khác nhau thì khối lượng các chất diệt cỏ sử dụng ở Việt Nam cũng khác nhau:

Bảng 1.1 Số lƣợng các chất diệt cỏ đƣợc sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam

Tài liệu Chất da

cam

Chất trắng

Chất xanh

Các chất tím, hồng, xanh lá

mạ

Tổng Cộng

Westing (1976) 44.373.000 19.835.000 8.182.000 - 72.390.000

Stellman (2003) 49.268.937 20.556.525 4.714.381 2.387.936 76.954.806

Young (2009) 43.332.640 21.798.400 6.100.640 2.944.240 74.175.920

Nguồn: [32], [37], [39]

Theo bảng này số liệu của Westing (1984) không bao gồm các chất tím, hồng

và xanh mạ là những chất có hàm lượng dioxin rất cao (chất da cam, chất trắng, chất xanh) Theo Young (2009), thì con số 74.175.920 lít là tổng số chất diệt cỏ Mỹ đưa vào Việt Nam Theo số liệu của Stellman (2003) thì số lượng tổng các chất diệt cỏ

là 76.954.806 lít (~77 triệu) các chất, tương đương với 95.112.688 kg (~ 95 triệu kg), trong đó có 67% các chất chứa dioxin, mà chủ yếu là chất da cam với khối lượng 49.27 triệu lít, tương đương 63 triệu kg

Theo báo cáo gần đây nhất của Văn phòng 33 (2010), diện tích được phun rải lên tới 2,63 triệu ha, chiếm 15,2% diện tích toàn miền Nam Việt Nam Nếu chỉ tính riêng các chất có hoạt chất 2,4,5-T (chất da cam), thì diện tích bị phun rải theo Stellman và cộng sự là 1,68 triệu ha, chiếm 9,7 % diện tích toàn miền Nam Theo các số liệu chính thức của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã công bố, từ ngày 13/01/1962 đến 30/6/1971 mật độ phun rải chất diệt cỏ ở Việt Nam gấp 17 lần liều lượng được

Bộ Tư lệnh Lục quân Mỹ khuyến cáo sử dụng năm 1967 (2,2 kg/ha) Với mật độ này thì các chất diệt cỏ trở thành những chất độc hóa học có tính hủy diệt

TCDD (tetrachlorodibenzodioxin, aka dioxin) trong chất da cam là chất độc nhất trong nhóm các chất dioxin, có thể gây ra những vấn đề nghiêm trong cho môi trường và sức khỏe con người Ước tính có khoảng 170 kg TCDD đã được phun rải,

trong khi đó theo Stellman và cs (2003) con số đó là khoảng 366 kg TCDD và vẫn

chưa kể đến các nguồn chất diệt cỏ khác đã được phun rải (VPBCĐ33 - Bộ TN&MT, 2010) đã được rải xuống miền Nam, Việt Nam

Theo nghiên cứu của (Nguyễn Tiến Dũng, 2005) với việc sử dụng chất độc hóa học phun rải ở các khu vực nằm trên đầu nguồn của nhiều con sông lớn như sông Bến Hải, sông Cửu Long, sông Hương, sông Hàn, sông Đồng Nai, sông Bé, sông Vàm Cỏ, chất độc đã được lan truyền gần như toàn bộ diện tích đất đai miền Nam Việt Nam do tác động của bão lũ và các yếu tố tự nhiên-xã hội khác Việc rải chất độc hóa học trong một khoảng thời gian dài với hàm lượng cao gấp khoảng 28-

30 lần cho phép để diệt cỏ có thể dẫn đến một loạt những hậu quả không mong

muốn: làm chết cây cối, gây ô nhiễm môi trường cũng như hệ sinh thái và nguy hiểm cho sức khỏe con người

a) Mức độ ô nhiễm dioxin ở sân bay Đà Nẵng

Sân bay Đà Nẵng nằm trong tọa độ 160 vĩ độ Bắc và 108015’ kinh độ Đông, thuộc phường Thạc Gián, quận Thanh Khê, thành phố Đà Nẵng Mặt bằng tổng mặt bằng của sân bay Đà Nẵng được thể hiện qua hình sau:

về Mỹ (Số liệu do Bộ Quốc Phòng Mỹ cung cấp)

Kết quả các nghiên cứu của Trung tâm Tư vấn Việt - Nga, Văn phòng Ban Chỉ đạo 33; Ban 10-80 phối hợp với công ty tư vấn Hatfield thực hiện từ năm 1997

đến năm 2012 Văn phòng 33/Hatfield/UNDP/Ban 10-80 (Hatfield/Ban 10-80 (1998,

2000, 2003, 2006, 2007, 2011) tại khu vực sân bay Đà Nẵng như sau:

Khu kho chứa, khu rửa và khu nạp nồng độ TEQ lớn nhất trong đất được ghi nhận vào năm 2006 là 365.000 ppt trong các mẫu lấy tại khu trộn và nạp cũ, nồng

độ này vượt giá trị giới hạn cao nhất (1.000 ppt) 365 lần Ba mẫu phân tích có nồng

độ TCDD > 100.000 ppt và 17 trong số 23 mẫu đất (74%) lấy tại sân bay có nồng

độ > 1000 ppt

Nồng độ TCDD đo được trong tháng 1 năm 2009 lấy tại trung tâm và phía nam sân bay Đà Nẵng thấp hơn đáng kể so với các mẫu lấy tại phía bắc; trừ trường hợp ở khu kho chứa Pacer Ivy (PISA) Nồng độ TCDD cao chỉ bắt gặp ở một mẫu đất lấy tại vị trí gần khu vực PISA (20.600 ppt; 65% TCDD), và trong một mẫu cá (25,4 ppt TEQ) lấy tại hồ D phía nam sân bay vào năm 2009

Tại khu nhiễm sân bay Đà Nẵng, dioxin đã thấm sâu vào đất đến 150 cm: lớp đất 120-150 cm, có nồng độ TEQ là 952 ppt (n=5)

Theo hướng lan tỏa, dioxin tích tụ trong hồ Sen, trong bùn, động vật, thực vật thủy sinh: trong 3 hồ: hồ Sen A bị ô nhiễm dioxin nặng cần có biện pháp xử lý Hồ

B và hồ C: trong các mẫu bùn và cá nồng độ dioxin không cao, dưới 100 ppt TEQ

Khu vực ngoài sân bay theo hướng lan tỏa: Đất khu dân cư, bùn trong các hồ Xuân Hà, hồ 29-3, sông Hàn, sông Cẩm Lệ, sông Phú Lộc có nồng độ dioxin thấp, dưới mức cho phép Động vật, thực vật thủy sinh trong hồ Sen A có hàm lượng dioxin cao, trên ngưỡng cho phép, cần xử lý và không được sử dụng làm thực phẩm

và thức ăn cho chăn nuôi

Kết quả khảo sát mới nhất vào tháng 1 năm 2010 cho thấy mức độ ô nhiễm dioxin trong đất tại các khu kho chứa, trộn và nạp; và trầm tích trong các khu kênh rạch vẫn cao Đặc biệt, là dioxin được tìm thấy trong nước ngầm với nồng độ khoảng 0,86 ppt TEQ, chúng tỏ dioxin đã có khả năng ngấm sâu vào các mạch nước ngầm

b) Mức độ ô nhiễm dioxin tại sân bay Phù Cát

Sân bay Phù Cát thuộc địa phận tỉnh Bình Định, nằm trong tọa độ 13057’48”

vĩ độ Bắc, 109003’57” kinh độ Đông với vị trí địa lý như sau:

- Phía bắc giáp xã Cáp Tân

- Phía Nam - xã Nhơn Thành

- Phía Đông giáp quốc lộ 1A

- Phía Tây giáp xã An Nhơn, cáchTrung tâm thành phố Quy Nhơn khoảng

khu nhiễm chất da cam/dioxin: khu chứa, nạp, khu rửa phương tiện sau phun rải Sau một thời gian dài, chất da cam/dioxin đã thấm sâu vào đất

Theo Văn phòng 33/Hatfield/UNDP/Ban 10-80 (Hatfield/Ban 10-80 (1998,

2000, 2003, 2006, 2007) mức độ ô nhiễm dioxin tại khu vực sân bay Phù Cát như sau:

Nồng độ dioxin tại khu vực kho chứa vẫn còn rất cao (tới 236.000 pg/g TCDD) và nồng độ này tương đương với kết quả tìm thấy tại Biên Hòa và Đà Nẵng Cần xử lý lâu dài và liên tục đất tại khu vực này để làm giảm sự phơi nhiễm dioxin tiềm tàng cho các công nhân làm việc trong sân bay và cộng đồng dân cư sống ở gần khu sân bay

Trong khu vực nạp và rửa, nồng độ dioxin thấp hơn rất nhiều và có lẽ không

có nguy cơ lớn đối với sức khỏe con người và môi trường Tương tự như vậy mẫu tại bể sa lắng và các hồ A, B và C có nồng độ dioxin thấp Do đó, không đòi hỏi cần khảo sát tiếp theo cũng như các biện pháp làm giảm ô nhiễm

Các mẫu lấy tại các khu vực do Bộ Quốc phòng Mỹ giới thiệu (khu vực góc Đông Nam của sân bay), tuy nhiên các mẫu này đều có nồng độ dioxin thấp và tỷ lệ TCDD trên tổng TEQ nhỏ (dưới 50%) Kết quả cho thấy khu vực này có lẽ không bị

sử dụng nhiều chất độc da cam trong thời gian chiến tranh, mà có thể đã được sử dụng để làm văn phòng, doanh trại quân đội và các mục đích giải trí

Đến năm 2011, trong khuôn khổ Dự án “Xử lý ô nhiễm môi trường tại những điểm nóng ô nhiễm nặng dioxin tại Việt Nam”, từ nguồn kinh phí Quỹ Môi trường toàn cầu (GEF) tài trợ thông qua Chương trình Phát triển Liên hợp quốc (UNDP), Văn phòng Ban Chỉ đạo 33 (Chủ dự án) năm 2011-2012 đã tiến hành chôn lấp, cô lập 7.500 m3 đất và trầm tích nhiễm dioxin trên diện tích 2,06 ha

c) Mức độ ô nhiễm dioxin tại Sân bay Biên Hòa

Sân bay Biên Hòa thuộc địa phận tỉnh Đồng Nai, có tọa độ: 105o58’30” vĩ Bắc và 106o49’10” kinh Đông, phía Tây cách sông Đồng Nai khoảng 700 m Sân

bay là căn cứ không quân và là sân bay quân sự lớn nhất Việt Nam nằm ở thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai, cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 30 km

Sân bay Biên Hòa là một căn cứ chính của chiến dịch Ranch Hand Các nghiên cứu trước đây cho thấy mức độ ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa rất cao (Dự án Z1, Bộ Quốc Phòng, Công ty Hatfield và Ban 10-80, 2007)

Hình 1.4 Mặt bằng tổng thể sân bay Biên Hòa

(Nguồn: Tác giả tổng hợp)

Các khu ô nhiễm trong sân bay quân sự Biên Hòa bao gồm Khu vực Pacer Ivy (Góc phía Tây sân bay); Khu vực Tây Nam (Góc Tây Nam sân bay); Khu Nam Z1 (bao gồm bãi chôn lấp Z1 và vùng xung quanh); Các hồ bên trong và bên ngoài sân bay được xem là các nguồn ô nhiễm thứ cấp

Đã có khoảng hơn 98.000 thùng phi (loại 205 lít) chất da cam, 45.000 thùng chất trắng và 16.000 thùng chất xanh đã được lưu trữ và sử dụng tại sân bay Biên Hòa (Bộ Quốc phòng Mỹ, 2007) Trong đó hơn 11.000 thùng chất diệt cỏ đã được vận chuyển từ Biên Hòa trong chiến dịch Pacer Ivy vào năm 1970 Thêm vào đó, quanh sân bay có một số ao, hồ thoát nước khi mưa Kết quả nghiên cứu cho thấy

đất vùng sân bay thuộc loại đất chua,bạc màu, độ pH của đất phổ biến ở mức 4,5 – 5,5 Độ mùn thấp phổ biến ở 1–2%, thành phần cát chiếm tỷ trọng lớn (Lê Văn Hồng và cs., 1998) Điều này càng tạo điều kiện cho dioxin ngấm sâu và lan tỏa khi

có mưa

Theo kết quả nghiên cứu do Bộ Quốc Phòng và chương trình 33 thực hiện trong khuôn khổ của Dự án Z1 cho thấy hàm lượng dioxin trong đất và trầm tích của khu vực Z1 là rất cao, với hàm lượng cao nhất là 410.000 ppt TEQ trong đất và

5470 ppt (theo trọng lượng khô) trong trầm tích Vào năm 2004-2005, tại hồ Cổng

2 hàm lượng cao nhất trong mẫu trầm tích thu được là 508 ppt TEQ Trong kết quả khảo sát vào tháng 1 năm 2008, tại khu Z1 tình trạng ô nhiễm dioxin vẫn còn rất cao với hàm lượng cao nhất là 262.000 ppt TEQ Các khu vực phía Tây Nam sân bay và khu vực xung quanh Z1 hàm lượng dioxin trong nhiều mẫu đều vượt quá

1000 ppt TEQ Kết quả tương tự được khảo sát tại vùng đất thấp ở cuối dốc của khu Z1 nơi có hệ thống kênh rạch thoát nước, ao hồ với hàm lượng ô nhiễm dioxin cao

Để có thể xác định chính xác thể tích đất và trầm tích cần được xử lý cần có thêm các chương trình khảo sát lấy mẫu và phân tích mẫu Hàm lượng dioxin tại khu vực Pacer Ivy phía Tây sân bay là tương đối cao, cho thấy có thể khu vực này đã được quân đội Mỹ sử dụng để phun thuốc diệt cỏ trong chiến tranh Hiện tại số lượng mẫu thu được tại khu vực này còn hạn chế Do diện tích khu vực rất lớn vào khoảng 150.000m2 hơn nữa còn có khả năng lan tỏa dioxin cao nên cần tiếp tục khảo sát, lấy mẫu thu thập thông tin đề đưa ra những biện pháp giảm thiểu

Bảng 1.2 Tổng hợp các kết quả nghiên cứu từ năm 2000 của Bộ Quốc phòng,

Văn phòng 33 và Ban 10-80

Tên dự

án Vị trí Loại mẫu

Số mẫu (n)

Nồng độ trung bình (tổng TEQ)

Khoảng nồng độ (tổng TEQ)

Đất 50 18750 ppt nd – 410000 ppt Trầm tích 3 2990 ppt 1380 – 5470 ppt

Hồ Cổng

Khu ruộng gần hồ

Trầm tích 9 107 ppt 59 – 210 ppt

Khu ruộng phường Quang Vinh

Tên dự

án Vị trí Loại mẫu

Số mẫu (n)

Nồng độ trung bình (tổng TEQ)

Khoảng nồng độ (tổng TEQ)

Đất 11 2583 ppt 80,3 – 22800 ppt

Trầm tích 4 2835 ppt 1090 – 5970 ppt

Vành đai khu Z1

Đất 30 1119 ppt 6,15 – 13300 ppt Trầm tích 1 413 ppt

Ao hồ xung quang khu Z1

Đà Nẵng hiện đang được Bộ Quốc phòng Việt Nam phối hợp với Cơ quan phát triển Quốc tế Hoa Kỳ (USAID) bằng ngân sách của Chính phủ Mỹ thực hiện; sân bay Phù Cát đã được xử lý trong năm 2012 bằng tài trợ của Quĩ Môi trường toàn cầu thông qua Chương trình Phát triển Liên Hợp quốc tại Việt Nam (gọi tắt là Dự án GEF/UNDP Dioxin) Riêng đối với sân bay Biên Hòa, do qui mô và tính chất ô nhiễm phức tạp và không đồng nhất Vì vậy, đến nay vẫn chưa có biện pháp cụ thể

xử lý đất nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa

1.3 Tổng quan về cây cỏ Vetiver

1.3.1 Một số đặc điểm của cỏ Vetiver

Nguồn gốc

Theo Paul Trương (1999), có hai loài cỏ Vetiver được trồng để bảo vệ đất là

Vetiveria zizanioides và Vetiveria nigritana Tuy nhiên, loài V zizanioides phân bố

trong vùng có khí hậu ẩm, trong khi loài V nigritana hiện diện ở những vùng có khí hậu khô hơn (Chomchalow, 2006) Hai kiểu gen của loài Vetiveria zizanioides và

Vetiveria nigritana đã và đang được sử dụng: (i) Kiểu gen Bắc Ấn Độ: là loại cỏ

hoang dại và được gieo trồng bằng hạt (ii) Kiểu gen Nam Ấn Độ: là loài cỏ có khả

năng tạo màu mỡ cho đất thấp và là loài bất thụ Ở Việt Nam, Vetiver được gọi là

cỏ Hương bài hoặc cỏ Hương lau, có tên khoa học là Chrysopogon zizanioides L

Dựa trên hình dạng cây, hoa và đặc biệt là mùi thơm đặc trưng của bộ rễ, cỏ đã

được đặt tên theo địa phương bao gồm ba giống như sau: (i) Giống Đồng Nai có hoa tím, hạt lép không nảy mầm, rễ có mùi thơm đặc trưng của cỏ Vetiver (ii)

Giống Bình Phước có hoa tím, hạt lép không nảy mầm, hình dạng giống như Đồng

Nai nhưng rễ không có mùi thơm (iii) Giống Daklak có hoa tím, hạt lép không nảy

mầm và rễ có mùi thơm đặc trưng như giống Đồng Nai (Lê Việt Dũng, 2016)

Đặc điểm hình thái

Về mặt hình thái, cỏ Vetiver rất giống như một bụi sả to, thân xếp vào nhau tạo thành khóm dày đặc, vững chắc, chiều cao có thể tới 3-4 m Từ gốc rễ mọc ra nhiều chồi ở các hướng, phần trên không phân nhánh, phần dưới đẻ nhánh rất mạnh Thân lá mọc thẳng đứng, cứng, chịu được điều kiện ngập lũ cao trung bình 1 - 1,5 m, khó phân biệt được thân và lá, phiến lá tương đối cứng, lá dài từ 40 - 90 cm, rộng 4 -

10 mm, lá nhẵn, mép lá nhám (Mekonnen, 2000) Các chồi non phát triển từ phần cổ

rễ nằm dưới mặt đất và khi bị đất lấp, rễ mới có thể mọc ra từ những đoạn thân trên (Paul Trương và cs., 2008)

Rễ cỏ dạng chùm, rất đồ sộ, sau hai năm trồng rễ có thể cắm sâu 3 - 4 m rộng 2,5 m trên đất tốt Rễ cỏ Vetiver khi trồng gần nhau sẽ đan xen vào nhau tạo thành

bức tường sinh học vô cùng hiệu quả trong việc ngăn cản sự dịch chuyển đất, lan tỏa các chất ô nhiễm môi trường

Hình 1.5 Cỏ Vetiver loài Chrysopogon zizanioides (L.) Nash

(Nguồn: Tác giả tổng hợp) Đặc điểm sinh thái

Cỏ Vetiver mọc tốt ở đất cát sâu, cỏ còn mọc trên đá vụn, đất cạn và cả đất trũng ngập nước Chúng mọc tốt nhất ở chỗ đất trống và thoát nước tốt Cỏ Vetiver chịu được những biến đổi lớn về khí hậu như hạn hán, ngập úng và khoảng dao động nhiệt độ rất rộng, từ -22oC đến 55oC Đặc biệt, cỏ Vetiver có khả năng chống chịu rất cao đối với các kim loại nặng, các loại thuốc trừ sâu và diệt cỏ, vv (Paul Trương và cs, 2008) Cỏ Vetiver là loài có khả năng thích nghi với nhiều vùng sinh thái khác nhau Phát triển được ở những vùng đất tương đối khắc nghiệt tạo điều kiện cho sự phát huy tối đa những đặc tính ưu việt của nó

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cỏ Vetiver trong xử lý ô nhiễm môi trường

Với những ưu việt về đặc tính hình thái, sinh thái, nhiều nghiên cứu về cỏ Vetiver đã được thực hiện trong công tác phòng chống thiên tai, xói lở và xử lý ô nhiễm môi trường

Xử lý ô nhiễm nước

Với những đặc điểm nổi bật trên, cỏ Vetiver đã được nhiều công trình nghiên cứu từ các quốc gia Trung Quốc, Thái Lan, Úc hay Việt Nam sử dụng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường nước như: xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải rỉ rác.v.v …Ngoài khả năng hấp thụ làm giảm hàm lượng một số chất ô nhiễm trong nước thải, cỏ Vetiver còn có khả năng giảm lượng nước thải ra môi trường

Ở Việt Nam, Dương Thành Lam và cs (2014) đã trồng thử nghiệm cỏ Vetiver để xử lý nước thải sinh hoạt của khu ký túc xá An Giang, tại trường Đại học Nông Lâm Sau một thời gian hàm lượng E.coli và Coliform giảm từ 80-90%, trị số BOD giảm 70 - 90%, trị số COD giảm 40-60%, N- NH4 khử từ 80 - 95%, P-

PO4 hòa tan 14 - 70%; hạn chế được hiện tượng phú dưỡng hóa Kết quả trên cho thấy cỏ Vetiver có khả năng xử lý ô nhiễm nước thải rất hiệu quả (Dương Thanh Lam, 2014)

Trong một nghiên cứu khác, ứng dụng cỏ Vetiver trong xử lý nước thải từ nhà máy chế biến lương thực đã được tiến hành nghiên cứu bởi Smeal và cs (2003) Hiệu quả cho thấy rất cao, khối lượng nước thải xử lý được lên tới 1,4 triệu lít nước thải/ngày

Ở Úc và Trung Quốc, cỏ Vetiver đã được trồng thử nghiệm trên các bãi rác, sau đó sẽ sử dụng luôn nước thải thấm rỉ rác để tưới, kết quả thu được rất khả quan

cỏ Vetiver phát triển rất tốt Với 4 triệu lít nước thải rỉ rác mỗi tháng trong mùa hè

và 2 triệu lít mỗi tháng trong mùa đông thì chỉ cần 3.5 ha cỏ Vetiver để xử lý (Percy

và Trương, 2005)

Xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa nhất về góc độ bảo vệ môi trường của cỏ Vetiver là xác định được các ngưỡng chịu đựng của cỏ Vetiver đối với các điều kiện đất xấu và nhiễm các kim loại nặng Kết quả đó đã mở ra một hướng ứng dụng cỏ Vetiver nhằm cải tạo và phục hồi đất bị ô nhiễm

Theo nghiên cứu của Truong P N V (2004) thì ngưỡng chịu kim loại nặng của cỏ Vetiver ở trong đất và trong cây cao hơn nhiều so với những loài thực vật khác Chẳng hạn, đối với nguyên tố Cd, ngưỡng độc của cỏ Vetiver từ 45 - 48 mg/kg, đối với các loài thực vật khác chỉ từ 5 – 20 mg/kg Cỏ Vetiver cũng có thể chịu đựng được hàm lượng Pb trong đất lớn hơn 1500 mg/kg và hàm lượng kim loại này trong cây ở mức trên 78 mg/kg Cũng trong nghiên cứu này, Truong cho rằng sự phân bố kim loại nặng trong cỏ Vetiver có thể chia làm 3 nhóm:

- Rất ít As, Cd, Cr và Hg do rễ hấp thụ được chuyển lên thân lá (1 - 5%)

- Một lượng vừa phải Cu, Pb, Ni và Se do rễ hấp thụ được chuyển lên thân lá (16 - 33%)

- Zn được phân bố đồng đều ở thân, lá và rễ (40%)

Năm 1998, Paul Truong và Baker đã thử nghiệm trồng cỏ Vetiver ở vùng đất nhiễm Mn, độ pH của đất 3.3 và hàm lượng Mn trong cỏ tới 890mg/kg Sau một thời gian cho kết quả chứng minh rằng cỏ Vetiver có thể sinh trưởng, phát triển bình thường ở đất nhiễm Mn với hàm lượng có thể thu hồi được đến 578 mg/kg

Tại Australia, để phục hồi đất tại các mỏ than cũ người ta đã sử dụng 5 loài

thực vật làm thí nghiệm, đó là cỏ Vetiver (Chrysopogon zizanioides L), Xạ tử biển (Sporobolus virginicus), cây sậy (Phragmites australis), cây cỏ nến (Typha

domingensis) và loài Sarcocornia spp Đất ở khu vực này có hàm lượng Na và độ

mặn cao, N và P cực thấp, hàm lượng sunfua hòa tan, Mg, Ca, Cu, Zn, Mg và Fe rất cao Kết quả thí nghiệm cho thấy, sau 210 ngày trồng, chỉ có cỏ Vetiver và cây

marine couch còn sống sót Khi có che phủ và bón phân đã làm tăng khả năng sinh

trưởng của cỏ Vetiver và đạt 2 tấn/ha (Truong P N V, 1996)

Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Tiến Cư và các cộng sự thuộc Viện Công nghệ Môi trường (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) năm 2008, trồng cỏ

Chrysopogon zizanioides trên đất ô nhiễm Pb với hàm lượng Pb từ 1400,50 ppm

đến 2530,00 ppm trong đất, cỏ Vetiver vẫn phát triển tốt sau 90 ngày Hàm lượng

Pb tích luỹ trong rễ đạt từ 509,42 ppm đến 2311,53 ppm và có một phần nhỏ Pb được vận chuyển lên thân cỏ (từ 2,73 ppm đến 40,24 ppm)

Kết quả nghiên cứu của Võ Văn Minh, 2010 chỉ ra rằng cỏ Vetiver có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt dưới ảnh hưởng của hàm lượng Cr từ 150-200 ppm Sau 7 ngày xử lý hàm lượng Cr còn lại trong đất là 37,8 - 45,7%

Xử lý ô nhiễm dioxin

Dioxin là hợp chất hữu cơ tồn lưu độc hại kéo dài nhiều thập kỷ, khó phân hủy, không thoái hóa dễ dàng và có tác động mạnh mẽ tới sức khỏe con người, đặc biệt gây nên nhiều bệnh tật nguy hiểm như ung thư, các bệnh bẩm sinh, các bệnh do rối loạn chuyển hóa Không chỉ là tác nhân gây ung thư, dioxin còn gây suy giảm miễn dịch, tai biến sinh sản, dị tật bẩm sinh, thiểu năng trí tuệ Cho đến nay, Việt Nam là một trong số các nước trên thế giới bị ảnh hưởng dioxin nặng nề nhất Có rất nhiều phương pháp khác nhau để xử lý dioxin như công nghệ chôn lấp tích cực, nghiền bi, công nghệ khắc phục bằng vi sinh vật và công nghệ giải hấp nhiệt trong

mố (GEF/ UNDP, 2013) Tuy nhiên, những công nghệ tiên tiến này có giá thành rất cao và chỉ phù hợp trong xử lý các điểm nóng với hàm lượng dioxin cao Hiện nay phương pháp sử dụng thực vật là phương pháp đang được nhiều nhà khoa học quan tâm hiện nay bởi hiệu quả kinh tế và thân thiện với môi trường

Với những đặc trưng về hình thái và sinh lý kỳ diệu, đặc biệt là khả năng thích nghi với các điều kiện đất xấu và kim loại nặng cỏ Vetiver phát triển được ở những vùng đất tương đối khắc nghiệt tạo điều kiện cho sự phát huy tối đa những đặc tính ưu việt của nó Cỏ Vetiver có thể được ứng dụng trong nhiều mục đích

như: chống sạt lở các công trình giao thông, xây dựng; giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ

cơ sở hạ tầng , đặc biệt là cỏ Vetiver được sử dụng trong việc xử lý ô nhiễm đất,

xử lý nước thải và bảo vệ môi trường Tuy nhiên hiện nay chưa có nghiên cứu ứng dụng nào trong việc sử dụng cỏ Vetiver để xử lý dioxin tại Việt Nam và trên thế giới

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Thực vật sử dụng nghiên cứu là cỏ Vetiver loài Chrysopogon zizanioides

Bảng 2.1 Tọa độ các điểm mốc khu vực thí nghiệm

Hình 2.1 Khu vực khảo sát và tiến hành thí nghiệm đƣợc lựa chọn

(Nguồn: Tác giả tổng hợp)

 Phạm vi về nội dung:

Nghiên cứu thử nghiệm khả năng xử lý, giảm nhẹ ô nhiễm dioxin trong đất

của cỏ vetiver loài Chrysopogon zizanioides (L.) Nash nằm cuối đường băng phía

Tây Nam, trong khu vực Pacer Ivy tại sân bay Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai

2.2 Thời gian nghiên cứu

Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 01/2018 đến tháng 03/2019 tại sân bay Biên Hòa Trong quá trình thực hiện đề tài, tiến hành thực địa 2 đợt tại địa điểm nghiên cứu, cụ thể:

- Đợt 1: Từ ngày 01/03/2018 đến ngày 07/03/2018

- Phân tích, lựa chọn các phương pháp nghiên cứu phù hợp;

- Phân tích, tổng hợp các kết quả nghiên cứu, các tư liệu liên quan đến nội dung của đề tài

2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Sử dụng máy xúc để cày xới khu vực nghiên cứu với diện tích 300 m2 lên khoảng 60 cm và trộn đảo trộn nhằm đảm bảo hàm lượng dioxin tương đối đồng đều trên các lô thí nghiệm Nhặt cỏ dại và đá sỏi rồi san phẳng lại lô thí nghiệm trước khi tiến hành lấy mẫu ban đầu (hình 2.2)

Hình 2.2 Cày xới, đảo trộn và san đất

(Nguồn: Tác giả tổng hợp)