Đánh giá khả năng áp dụng các kỹ thuật phục hồi môi trường đất ô nhiễm phổ biến trên thế giới cho điều kiện việt nam

Xuất phát từ thực tế này, tôi chọn nghiên cứu đề tài “Đánh giá khả năng áp dụng kỹ thuật phục hồi môi trường đất ô nhiễm phổ biến trên thế giới cho điều kiện Việt Nam”, với mong muốn bư

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ: “Đánh giá khả năng áp dụng kỹ thuật phục hồi môi trường đất ô nhiễm phổ biến trên thế giới cho điều kiện Việt

Nam” là do tôi thực hiện với sự hướng dẫn của TS Hoàng Thu Hương Đây không

phải là bản sao chép của bất kỳ một cá nhân, tổ chức nào Các số liệu, nguồn thông tin là do tôi điều tra, trích dẫn, tính toán và đánh giá

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi đã trình bày trong luận văn này

Hà Nội, ngày 22 tháng 9 năm 2013

HỌC VIÊN

Nguyễn Thị Lý

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Hoàng Thu Hương, người đã hướng dẫn tôi thực hiện luận văn, người luôn quan tâm, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới toàn thể các thầy cô giáo của Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường đã trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích, thiết thực cũng như sự nhiệt tình, ân cần dạy bảo tôi trong những năm vừa qua

Viện Sau đại học, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập và làm luận văn

Hà Nội, ngày 22 tháng 9 năm 2013

HỌC VIÊN

Nguyễn Thị Lý

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANG MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐẤT Ô NHIỄM VÀ KỸ THUẬT PHỤC HỒI ĐẤT Ô NHIỄM 4

1.1 Ô nhiễm đất 4

1.1.1 Nguyên nhân ô nhiễm đất 4

1.1.1.1 Nguồn gốc tự nhiên 4

1.1.1.2 Nguồn gốc nhân tạo 4

1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm đất ở Việt Nam 6

1.1.2.1 Ô nhiễm đất do thuốc bảo vệ thực vật 6

1.1.2.2 Ô nhiễm đất do kho chứa xăng dầu 7

1.1.2.3 Ô nhiễm đất do hoạt động của bãi rác 8

1.1.2.4 Ô nhiễm đất ở các khu khai thác và chế biến khoáng sản 9

1.1.3 Đặc điểm một số loại hình đất ô nhiễm chính ở Việt Nam 10

1.1.3.1 Vùng đất ô nhiễm do dư lượng thuốc trừ sâu 10

1.1.3.2 Vùng đất ô nhiễm do kim loại nặng 11

1.1.3.3 Vùng đất ô nhiễm đất do các kho chứa xăng dầu 12

1.2 Các kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm phổ biến trên Thế Giới 12

1.2.1 Phương pháp lý hoá học 12

1.2.1.1 Trao đổi ion 13

1.2.1.2 Oxi hóa 13

1.2.1.3 Quang phân 13

1.2.1.4 Phương pháp phân hủy xúc tác bằng kiềm (BCD) 14

1.2.1.5 Hấp phụ 15

1.2.1.6 Chiết tách hơi đất tại chỗ 15

1.2.1.7 Rửa đất 16

1.2.1.8 Xối rửa đất 17

1.2.2 Phương pháp xử lý sinh học 17

1.2.3 Xử lý nhiệt 21

1.2.4 Cải tạo đất bằng điện 24

1.2.5 Phương pháp đóng rắn và ổn định đất 25

1.3 Khái niệm về đánh giá công nghệ xử lý chất thải 29

1.3.1 Khái niệm, ý nghĩa đánh giá công nghệ xử lý chất thải 29

1.3.2 Nguyên tắc xây dựng tiêu chí đánh giá công nghệ xử lý chất thải 30

1.3.3 Hiện trạng hoạt động đánh giá công nghệ xử lý chất thải 30

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ KỸ THUẬT PHỤC HỒI ĐẤT Ô NHIỄM Ở VIỆT NAM 32

2.1 Xây dựng tiêu chí đánh giá kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm ở Việt Nam 32

2.1.1 Nguyên tắc lựa chọn kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm 32

2.1.2 Đề xuất các tiêu chí đánh giá kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm 33

2.2 Lượng hóa các tiêu chí đánh giá 37

2.2.1 Lượng hóa tầm quan trọng của các tiêu chí 37

2.2.2 Lượng hóa số điểm của một số loại hình công nghệ phục hồi đất ô nhiễm chính 38

2.2.2.1 Hiệu quả xử lý 38

2.2.2.2 Chi phí xử lý 39

2.2.2.3 Tính khả thi về kỹ thuật 40

2.2.2.4 An toàn môi trường 41

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG KỸ THUẬT PHỤC HỒI ĐẤT Ô NHIỄM CHO ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 44

3.1 Đánh giá khả năng áp dụng kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm kim loại nặng ở các vùng mỏ khai thác khoáng sản đã đóng cửa bằng phương pháp thực vật 44

3.1.1 Giới thiệu công nghệ 44

3.1.2 Ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 48

3.1.3 Một số biện pháp nhằm nâng cao khả năng xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng

thực vật 49

3.1.4 Ứng dụng thực tế 50

3.2 Đánh giá công nghệ 53

3.2.1 Hiệu quả xử lý 53

3.2.2 Chi phí xử lý 54

3.2.3 Tính khả thi về kỹ thuật 54

3.2.4 An toàn môi trường 55

3.3 Đề xuất hoàn thiện bộ tiêu chí đánh giá công nghệ phục hồi môi trường đất ô nhiễm 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Tên Tiếng Anh Giải thích

3 DTPA Dietylen Triamin

9 VOCs Volatile Organic

DANG MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Lượng hóa tầm quan trọng và trọng số của tiêu chí nhánh 37 Bảng 2.2 Bảng cho điểm đánh giá công nghệ theo từng tiêu chí 42 Bảng 3.1 Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao 45 Bảng 3.2 Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý kim loại nặng trong đất 45 Bảng 3.3 Số liệu phân tích hàm lượng As ở mô hình xử lý đất ô nhiễm As ở Hà Thượng 52 Bảng 3.4 Lượng hóa điểm số các tiêu chí phương pháp thực vật 56

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình chiết tách hơi đất 16

Hình 1.2 Sơ đồ quá trình giải hấp nhiệt 23

Hình 3.1 Quá trình hút thu kim loại nặng của thực vật 47

Hình 3.2 Dương xỉ Pteris vittata L 51

Hình 3.3 Dương xỉ P.calomelanos 51

Hình 3.4 Quy trình xử lý đất ô nhiễm ở các mỏ đã đóng cửa bằng phương pháp thực vật 51

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Đất là tài nguyên quốc gia vô cùng quí giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống Cùng với ô nhiễm nước, ô nhiễm không khí thì ô nhiễm đất đang trở nên đáng báo động vì nó để lại những hậu quả nặng nề cho con người và môi trường, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng Hiện nay, rất nhiều công nghệ phục hồi đất ô nhiễm được phát triển và ứng dụng rộng rãi Tuy nhiên, lựa chọn công nghệ phù hợp nhất theo nhiều các tiêu chí như hiệu quả xử lý, chi phí đầu tư và vận hành, tính khả thi kỹ thuật, an toàn và thân thiện với môi trường luôn là một bài toán nan giải đối với các cơ quan quản lý

Xuất phát từ thực tế này, tôi chọn nghiên cứu đề tài “Đánh giá khả năng áp dụng

kỹ thuật phục hồi môi trường đất ô nhiễm phổ biến trên thế giới cho điều kiện Việt Nam”, với mong muốn bước đầu xây dựng bộ tiêu chí chuẩn để đánh giá công

nghệ xử lý chất thải, làm cơ sở lý luận cho các dự án sau này

“Đánh giá công nghệ xử lý chất thải” là một công cụ phù hợp để lựa chọn phương án tối ưu trong xử lý chất thải Trong những năm gần đây, hoạt động này đang có bước phát triển mạnh mẽ khi các cơ quan chuyên môn cũng đang tiến hành đánh giá công nghệ xử lý chất thải áp dụng tại Việt Nam để xây dựng các tiêu chuẩn công nghệ phù hợp với từng ngành, từng lĩnh vực sản xuất Trên cơ sở lượng hóa tính điểm từng tiêu chí nhỏ, đánh giá lợi ích- chi phí các mặt kinh tế- kỹ thuật- môi trường của một công nghệ, kết quả cuối cùng sẽ phản ánh sự tối ưu của công nghệ được lựa chọn đánh giá

2 Mục đích của đề tài

- Thu thập, cập nhật, phân tích và tổng hợp các thông tin, dữ liệu hiện có về hiện trạng ô nhiễm đất tại Việt Nam và các kỹ thuật phục hồi đất ở Việt Nam và trên thế giới

- Xây dựng các tiêu chí để đánh giá công nghệ phục hồi đất ô nhiễm

- Đánh giá công nghệ dựa trên các tiêu chí đã xây dựng nhằm đưa ra những đánh giá mức độ phù hợp của các công nghệ khi áp dụng vào điều kiện Việt Nam

- Đề xuất các giải pháp để hoàn thiện bộ tiêu chí đánh giá kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm ở Việt Nam

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Vùng đất ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng mỏ khai thác và các công nghệ phục hồi đất ô nhiễm

- Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp đã và đang được thử nghiệm ở một số điểm ô nhiễm kim loại nặng

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: Thu thập số liệu và thống kê, đánh giá các số liệu

thu thập được

- Phương pháp chuyên gia: Trao đổi, tham khảo ý kiến của các chuyên gia trong quá trình đánh giá và cho điểm từng tiêu chí

- Phương pháp phân tích: Phân tích và đánh giá công nghệ dựa trên các số

liệu thu thập được

- Phương pháp đánh giá cho điểm: Để đánh giá cho điểm từng công nghệ về

sự phù hợp của công nghệ với điều kiện của địa phương, yêu cầu bảo vệ môi trường, chi phí xử lý thông qua các tiêu chí nhánh đã nêu

5 Nội dung của luận văn

Đề tài gồm 3 chương:

Chương 1: Giới thiệu về đất ô nhiễm và kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm Chương 2: Đề xuất tiêu chí đánh giá kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm ở Việt Nam

Chương 3: Đánh giá khả năng áp dụng kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm cho điều kiện Việt Nam

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Kết quả của đề tài là tài liệu tham khảo và là cơ sở phục

vụ cho công tác đánh giá công nghệ xử lý chất thải nói chung, đóng góp cơ sở lý luận về đánh giá công nghệ phục hồi đất bị ô nhiễm kim loại nặng nói riêng

- Ý nghĩa thực tiễn: Bộ tiêu chí được xây dựng giúp cho các nhà đầu tư có cơ hội lựa chọn một công nghệ thích hợp đối với một dự án cụ thể, hạn chế rủi ro, đem lại lợi ích kinh tế và môi trường cho đất nước

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐẤT Ô NHIỄM VÀ KỸ

THUẬT PHỤC HỒI ĐẤT Ô NHIỄM

và trở thành chất ô nhiễm

1.1.1.2 Nguồn gốc nhân tạo

Ô nhiễm đất xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại (hàm lượng vượt quá giới hạn thông thường) do các hoạt động chủ động của con người như khai thác khoáng sản, sản xuất công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học hoặc thuốc trừ sâu quá nhiều hoặc do bị rò rỉ từ các thùng chứa ngầm… Phổ biến nhất trong các loại chất ô nhiễm đất là hydrocacbon, kim loại nặng, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu,

và các hydrocacbon clo hóa [2,3,4,5]

Ô nhiễm do chất thải công nghiệp

Các hoạt động công nghiệp rất phong phú và đa dạng, chúng có thể là nguồn gây ô nhiễm đất một cách trực tiếp hoặc gián tiếp Nguồn gây ô nhiễm trực tiếp là khi chúng được thải trực tiếp vào môi trường đất, nguồn gây ô nhiễm gián tiếp là chúng được thải vào môi trường nước, môi trường không khí nhưng do quá trình vận chuyển, lắng đọng chúng di chuyển đến đất và gây ô nhiễm đất

Các chất thải công nghiệp có nhiều loại rất khó bị phân hủy sinh học Các chất thải độc hại có thể được tích lũy trong đất trong thời gian dài gây ra nguy cơ ô nhiễm môi trường đất nghiêm trọng [3]

Ô nhiễm đất do chất thải nông nghiệp

Chất thải nông nghiệp phát sinh do tăng cường sử dụng hóa chất như phân bón vô cơ, thuốc trừ sâu, diệt cỏ, sử dụng chất kích thích sinh trưởng làm tăng lợi nhuận cho thu hoạch Tuy nhiên trong phân bón và thuốc BVTV thường có sẵn kim loại nặng và chất khó phân hủy, khi tích lũy đến một giới hạn nhất định, chúng sẽ thành chất ô nhiễm [4,9]

Hiện nay, Việt Nam có trên 300 loại thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng (có

cả các loại thuốc bị cấm như wolfatox, monitor, DDT) [9] Các thuốc bảo vệ thực vật thường là những hóa chất độc, khả năng tồn dư lâu trong đất, tác động tới môi trường đất, sau đó đến sản phẩm nông nghiệp, đến động vật và người theo kiểu tích

tụ, ăn sâu và bào mòn

Ô nhiễm đất do phế thải, chất thải sinh hoạt

Chất thải sinh hoạt nhất là ở các đô thị rất nhiều và phức tạp, nó bao gồm các thức ăn thừa, rác thải nhà bếp, làm vườn, đồ dùng hỏng, gỗ, thủy tinh, nhựa, các loại giấy thải, các loại rác đường phố bụi, bùn, lá cây… Ở các thành phố lớn, chất thải sinh hoạt được thu gom, tập trung, phân loại và xử lý Sau khi phân loại có thể tái sử dụng hoặc xử lý rác thải đô thị để chế biến phân hữu cơ, hoặc đốt, chôn Cuối cùng vẫn là chôn lấp và ảnh hưởng tới môi trường đất Ô nhiễm môi trường đất tại các bãi chôn lấp có thể do mùi hôi thối sinh ra do phân hủy rác làm ảnh hưởng tới sinh vật trong đất

Nguồn chất thải rắn có rất nhiều, chất thải rắn công nghiệp, chất thải rắn của ngành khai thác mỏ, rác ở đô thị, chất thải nông nghiệp và chất thải rắn phóng xạ Chủng loại của chúng rất nhiều, hàm lượng các nguyên tố độc trong chúng cũng không giống nhau, tỷ lệ nguyên tố độc hại trong chất thải rắn công nghiệp thường cao hơn, rác thành thị chứa các loại vi khuẩn gây bệnh và ký sinh trùng Chất thải rắn nông nghiệp chứa các chất hữu cơ thối rữa và thuốc nông nghiệp còn lưu lại;

chất thải phóng xạ có chứa các nguyên tố phóng xạ như Uranium, Strontium, Caesium [5,8]

1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm đất ở Việt Nam

1.1.2.1 Ô nhiễm đất do thuốc bảo vệ thực vật

Theo khảo sát thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường về các điểm ô nhiễm do hóa chất bảo vệ thực vật chủ yếu do các kho chứa hóa chất BVTV tồn lưu gây ô nhiễm môi trường Trong 289 kho hóa chất BVTV tồn lưu hiện đang lưu giữ khoảng 217 tấn hóa chất BVTV dạng bột; 37.000 lít hóa chất BVTV và 29 tấn vỏ bao bì chủ yếu gồm các loại hóa chất: DDT, Basal, Lindan, thuốc diệt chuột, gián muối của Trung Quốc, Vinizeb-Echo, Xibuta, Kayazinno, Hinossan, Tập trung chủ yếu ở các kho thuốc của ngành y tế trong chiến tranh, kho bảo quản vũ khí của Quân đội, kho cũ của các xã, hợp tác xã, các cơ sở kinh doanh, tại kho của Chi cục BVTV, các trạm BVTV phục vụ nông nghiệp, nông trường [9] Các kho hóa chất chủ yếu là các kho tạm, không đảm bảo vệ sinh môi trường và hầu hết được xây dựng từ những năm 1980 trở về trước, khi xây dựng chưa quan tâm đến việc xử lý, kết cấu, nền móng để ngăn ngừa khả năng gây ô nhiễm Hơn nữa, kho trong quá trình sử dụng trước đây do không đảm bảo kỹ thuật an toàn môi trường nên dư lượng hóa chất BVTV bị phát tán rò rỉ, vương vãi khắp nơi ngấm xuống đất

Kết quả phân tích mẫu đất của 59 kho hóa chất BVTV tồn lưu và xung quanh kho chứa hóa chất BVTV tồn lưu cho thấy: hàm lượng Lindan vượt QCCP (QCVN 15:2008/BTNMT) dao động từ 3 đến 1000 lần, hàm lượng DDT vượt QCCP lên đến 85000 lần [9] Một số kho thuốc BVTV tuy đã dừng hoạt động trên 10 năm vẫn

có dấu hiệu ô nhiễm các hóa chất BVTV

Môi trường đất xung quanh các khu vực kho thuốc bảo vệ thực vật đều có dấu hiệu bị ô nhiễm nhẹ ở các tỉnh Miền Bắc và Miền Trung bởi các chất hữu cơ chứa clo hữu cơ như DDT, Chlodrane, Adrine, BHC với hàm lượng xấp xỉ QCVN 15:2008/BTNMT, ví dụ ở các kho thuốc: Kho thuốc BVTV Ngọc Tảo - Hà Nội có hàm lượng Aldrin vượt QCVN 1,02 lần, hàm lượng DDT vượt QCVN 1,35 lần, Chlordane vượt QCVN 1,24 lần; Kho thuốc bảo vệ thực vật Hương Vân- Bắc Ninh hiện nay không còn hoạt động trên 10 năm nhưng hàm lượng DDT, Adrine trong đất xung quanh khu vực này vượt QCVN từ 1.3 đến 2 lần, BHC vượt QCVN từ 1,2 đến 1,6 lần; Kho thuốc bảo vệ thực vật Đồi Lim - Bắc Ninh hàm lượng DDT, Andrine, Chlordane đều vượt QCVN… Tuy nhiên, có một số khu vực có hàm lượng các chất ô nhiễm lớn hơn nhiều lần so với QCVN ở một số kho thuốc BVTV Miền Trung: Đối với mẫu đất trong nền nhà kho hóa chất BVTV Núi Voi- Quảng Ngãi hàm luợng này tăng lên đáng kể, cụ thể BHC là 956 đến 1506 mg/kg, Endrin là 0.12- 0.15 mg/kg vượt 12-15 lần, DDT là 3.65mg/kg vượt 365 lần; Kho thuốc BVTV Hòn Chà- Bình Định đã ngừng hoạt động, nhưng do các hóa chất ngầm vào đất và tồn lưu cho đến thời điểm này cho nên đất ở khu vực xung quanh kho thuốc này có nơi hàm lượng DDT lên đến 965.38mg/kg vượt quá QCVN trên 1000 lần; Mặc dù kho thuốc sát trùng Thủy Xuân- Huế đã ngừng hoạt động năm 1999 nhưng tồn lưu các hóa chất bảo vệ thực vật với hàm lượng rất cao: khu vực được cho là hầm chôn lấp hoá chất có giá trị vuợt nguỡng cực lớn, hàm luợng DDT vuợt từ

5600 lần đến 85000 lần, hàm luợng chlordane vuợt nguỡng từ 538 đến 1536 lần [6]

1.1.2.2 Ô nhiễm đất do kho chứa xăng dầu

Các kho xăng dầu ở Việt Nam chỉ chứa chủ yếu là xăng A92, A95, Kerosel

và dầu FO Trong quá trình xuất nhập và lưu giữ xăng dầu, sẽ xảy ra các hiện tượng

hao hụt xăng dầu tự nhiên do bay hơi (được coi là phần hao hụt lớn nhất), rò rỉ, tràn vãi, đặc biệt là ở các miệng ra vào xăng và các điểm nối trên thiết bị chứa và đường ống dẫn Lượng xăng dầu chảy ra và tổn thất cho đến nay vẫn không thể lượng tính hết được, lượng xăng dầu này đã phát tán ra hầu khắp các ao hồ, kênh mương, đồng ruộng và các giếng lấy nước sinh hoạt Các mẫu nước ngầm ở xung quanh khu vực

có dấu hiệu ô nhiễm chất hữu cơ, dinh dưỡng, colifrom và môi trường kiềm nhẹ có thể là do bị nhiễm bẩn bởi các chất thải, nước thải sinh hoạt bị ứ đọng từ các hộ dân sống xung quanh kho xăng dầu, chất thải ngấm xuống đất và gây ảnh hưởng đến môi trường đất

Qua quá trình điều tra các điểm nghi ngờ ô nhiễm tồn lưu được tiến hành trên diện rộng của Tổng Cục Môi trườngnăm 2009 tại các tỉnh thuộc 4 vùng kinh tế trọng điểm ở Việt Nam: Tổng số các kho xăng dầu, hóa chất được khảo sát là 260, trong đó không có kho xăng dầu xếp loại ô nhiễm rất nghiêm trọng, 10 kho xăng dầu được phân loại là ô nhiễm nghiêm trọng, còn lại là thông thường và nhẹ Các kho xăng dầu tuy đã đóng cửa nhưng vẫn có dấu hiệu ô nhiễm môi trường đất Điển hình như kho dự trữ xăng dầu H84 - Đà Nẵng đã dừng hoạt động năm 2008 nhưng dầu mỡ vẫn còn tồn lưu trong đất với hàm lượng tương đối lớn 33.4 mg/kg Đây là kết quả của quá trình ngấm dầu mỡ xuống tầng đất trong thời gian kho xăng đang hoạt động, dẫn đến sự tồn lưu tác nhân ô nhiễm trong môi trường đất, dẫn tới đất có dấu hiệu ô nhiễm dầu [6]

1.1.2.3 Ô nhiễm đất do hoạt động của bãi rác

Hiện nay, tại các đô thị và thành phố lớn, rác thải được thu gom và xử lý chủ yếu bằng phương pháp chôn lấp Theo ước tính của Bộ Xây Dựng, lượng chất thải rắn phát sinh cả nước năm 2008 vào khoảng 28 triệu tấn, trong đó, lớn nhất là chất thải rắn đô thị với khoảng 12,8 triệu tấn, chất thải sinh hoạt nông thôn là 9 triệu tấn

Có khoảng 4,8 triệu tấn chất thải rắn công nghiệp, 178 ngàn tấn chất thải y tế, hơn 1 triệu tấn rác thải từ các làng nghề Con số này còn chưa kể đến chất thải rắn phát sinh trong hoạt động sản xuất nông nghiệp, vào khoảng 65 triệu tấn mỗi năm [5,6]

Theo số liệu điều tra sơ bộ của Tổng Cục Môi trường năm 2009 kết luận về tình trạng ô nhiễm của các bãi chôn lấp rác ở các tỉnh thuộc 4 khu vực kinh tế trọng điểm theo các tiêu chí của điểm ô nhiễm tồn lưu như sau: với tổng số bãi rác được điều tra khảo sát là 207 bãi, trong đó có 3 bãi rác được xếp loại là ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng, 71 bãi rác là ô nhiễm nghiêm trọng Các bãi rác ô nhiễm đặc biệt tập trung ở vùng kinh tế trọng điểm Đồng bằng Sông Cửu Long Các bãi rác này đều là bãi rác có quy mô (> 500.000m3), là bãi rác lộ thiên, chôn lấp không hợp vệ sinh Nhìn chung, môi trường đất có sự hiện diện các kim loại nặng nhưng đều nằm dưới QCVN hiện hành hoặc có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ đối với các bãi rác ở các Tỉnh Phía Bắc và Miền Trung Một số bãi rác ở Miền Bắc như bãi rác như Đồng Ngo - Bắc Ninh có xuất hiện các chất hữu cơ có gốc Cl như DDT, Adrine… Các mẫu đất xung quanh một số bãi rác có nồng độ As, Cd, Zn vượt quá QCCP (QCVN 03:2008/BTNMT) như: Bãi rác Núi Thoong -Tân Tiến - Chương Mỹ - Hà Nội nồng

độ As trong đất vượt QCCP 1,4-3,7 lần, nồng độ Cd vượt QCCP từ 1- 4 lần; Hàm lượng As trong đất lấy xung quanh khu vực bãi rác Đình Vũ - Hải Phòng đều vượt QCVN từ 1,2 đến 2,7 lần; Bãi rác Lạc Thanh - Quảng Ninh có nồng độ As, Cd vượt quy chuẩn khoảng 1,6 lần; Nồng độ Zn trong đất xung quanh khu vực bãi rác Quang Hanh - Cẩm Phả - Quảng Ninh khoảng 297,8 mg/kg cao hơn tiêu chuẩn khoảng 1,5 lần [6]

1.1.2.4 Ô nhiễm đất ở các khu khai thác và chế biến khoáng sản

Việt Nam là quốc gia có nguồn tài nguyên khoáng sản đa dạng, phong phú với gần 5.000 mỏ và điểm quặng, trong đó khoảng trên 1000 mỏ đã và đang được tổ chức khai thác khoảng 60 loại khoáng sản khác nhau Nghiên cứu ở nhiều khu vực khai thác mỏ cho thấy đất ô nhiễm nhiều kim loại như As, Cu, Pb, Bi, Sn, Cd, Fe vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần Ngoài ra, khoảng 200 triệu m3

đất đá thải ra trong quá trình khai thác than hằng năm cũng là một trong những tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất rất nặng nề ở vùng than

Kết quả điều tra sơ bộ các cơ sở khai thác và chế biến khoáng sản năm 2009,

ở 88 điểm thuộc 4 khu vực trọng điểm Bắc Bộ, Trung Bộ, Nam Bộ và Đồng bằng

sông Cửu Long thấy không có khu mỏ nào được phân loại ô nhiễm rất nghiêm trọng, 9 khu mỏ ô nhiễm nghiêm trọng, còn lại là ô nhiễm thông thường và nhẹ Các khu mỏ ô nhiễm nghiêm trọng chủ yếu tập trung ở Quảng Ninh và loại hình khai thác là than Các mỏ khai thác vàng ở Thừa Thiên Huế và khai thác titan ở Bình Định cũng gây ô nhiễm các kim loại nặng và giá trị pH tương đối thấp Bên cạnh

đó, hầu hết các các khu vực khai thác đều sử dụng phương pháp khai thác lộ thiên

để khác thác khoáng sản và khoáng sản khai thác chủ yếu là vật liệu xây dựng và không áp dụng các biện pháp xử lý về chất thải, dẫn đến môi trường khu vực bị ô nhiễm [6,8]

1.1.3 Đặc điểm một số loại hình đất ô nhiễm chính ở Việt Nam

Nghiên cứu cho thấy các chất ô nhiễm trong môi trường đất chủ yếu là các hydrocacbon béo và hydrocacbon thơm bay hơi và không bay hơi, các hydrocacbon thơm đa vòng, các hóa chất trừ sâu hữu cơ, kim loại nặng và các hợp chất của nó, các xyanua tự do và phức hợp…

1.1.3.1 Vùng đất ô nhiễm do dư lượng thuốc trừ sâu

Các chất ô nhiễm hữu cơ trong đất chủ yếu là thuốc BVTV (diệt côn trùng, diệt cỏ), các hidrocacbon, phtalate, các chất polime không chứa ion Hóa chất BVTV có độc tính cao, bền vững trong môi trường, rất khó phân hủy, có khả năng phát tán rộng và tích lũy sinh học cao trong các mô của sinh vật như DDT, Lindan, hexaclobezen (thuốc 666), Aldrin, Heptaclo, Endrin đã được sử dụng tại Việt Nam

và đây là những chất nằm trong nhóm 9 hóa chất BVTV trên tổng số 12 chất hữu cơ khó phân hủy (POPs) là các hợp chất của halogen khó phân hủy và rất độc đã bị cấm sử dụng tại Việt Nam Ngoài ra, các chất trơ là các hoá chất được sử dụng làm tăng hiệu quả của hóa chất BVTV và khiến chúng dễ sử dụng hơn bao gồm các chất dung môi, chất hoạt tính bề mặt, chất kích nổ và dẫn xuất Hơn 1/4 các chất trơ trong hóa chất BVTV được sử dụng ở Mỹ được các cơ quan quản lý cấp quốc gia, cấp bang và các tổ chức quốc tế đánh giá là độc hại Những chất này bao gồm các loại hoá chất có thể gây ung thư, ảnh hưởng đến sinh sản, hệ thần kinh và gây hại

cho môi trường Do các quá trình sinh địa hóa nên một số chất ô nhiễm ở trong đất

bị biến đổi và suy giảm tính độc Ngược lại một số chất khác biến đổi thành các chất độc bị ô nhiễm có độc tố cao hơn [9,12,]

1.1.3.2 Vùng đất ô nhiễm do kim loại nặng

Khi các kim loại nặng xuất hiện trong đất thì khả năng lan truyền của chúng trong môi trường rất nhanh Đặc điểm của một số kim loại nặng trong đất:

Chì (Pb): Là nguyên tố kim loại nặng có khả năng linh động kém, có thời gian bán phân hủy trong đất khoảng 800-6000 năm Trong đất chì có độc tính cao,

nó hạn chế hoạt động của các vi sinh vật và tồn tại khá bền vững dưới dạng các phức hệ với chất hữu cơ

Thủy ngân (Hg): Sự hấp phụ Hg trong đất phụ thuộc rất lớn vào các dạng thủy ngân và tính chất đất như pH, thành phần cation và thế oxy hóa khử, các khoáng sét và các chất hữu cơ

Asen (As): As tồn tại trong đất dưới dạng các hợp chất chủ yếu như acsenat trong điều kiện oxy hóa Chúng bị hấp thu mạnh bởi các khoáng sét, sắt, mangan hoặc các hidroxit và các chất hữu cơ Khả năng linh động của As trong đất tăng khi đất ở dạng khử vì nó tạo thành các asenit (AsIII) có khả năng hòa tan lớn gấp 5-10 lần asenat

Việc khai thác và chế biến khoáng sản, sản xuất và sử dụng sản phẩm hóa học gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất đô thị và đất nông nghiệp Kim loại nặng cũng có trong đất tự nhiên nhưng hiếm khi ở mức độ độc hại Nguồn phát thải các KLN trước hết phải kể đến các ngành sản xuất công nghiệp có sử dụng xút, clo, có chất phế thải nhiều thủy ngân hay ngành công nghiệp than đá và dầu mỏ có chất thải chứa chì, thủy ngân và cadimi Tại nhiều nơi, các chất thải độc hại này bị đổ th ng

ra môi trường mà không hề được xử lý Đất ô nhiễm KLN có thể ở những bãi chôn lấp cũ (nơi chứa chất thải công nghiệp), những nơi sử dụng nước thải công nghiệp

và bùn thải của thành phố (thị xã), những vùng xung quanh đống chất thải mỏ, khu công nghiệp nơi hóa chất được đổ thành đống trên đất Sự tích lũy KLN quá mức trong đất gây độc hại cho người và những động vật khác

1.1.3.3 Vùng đất ô nhiễm đất do các kho chứa xăng dầu

Vùng đất xung quanh các điểm ô nhiễm tồn lưu loại này chủ yếu bị ô nhiễm

do các sản phẩm gốc dầu là các paraphin mạch th ng và mạch vòng và các sản phẩm hình thành trong quá trình phong hóa dầu trong đất

Sự tích đọng của những chất ô nhiễm dầu trong đất chủ yếu kìm hãm quá trình vận chuyển, bay hơi và phân hủy sinh học, quá trình ở lại và lưu chuyển khi nhiên liệu động cơ bị rò rỉ từ những thùng chứa và chảy tràn vào trong đất Quá trình rò rỉ, tràn vãi do tự nhiên hoặc do rủi ro sẽ làm dầu bị ngấm và thấm qua đất, phát tán trong môi trường đất làm tăng khả năng gây ô nhiễm Dầu là chất khó bị phân hủy bởi các VSV sống trong đất Tuy nhiên, đất lại là môi trường không thể pha loãng các chất thải mà ngược lại các chất này tích lũy lâu dài trong đất, cho nên dầu có tác hại lâu dài trong môi trường đất Ở những khu đất

bị nhiễm dầu, các tinh thể dầu sẽ che lấp các khe hở và mao quản của đất, làm tắc các đường dẫn nước trong đất dẫn đến sự cằn cỗi của đất trong khu vực Vì nguyên nhân này mà các VSV trong đất không có khả năng tồn tại và phát triển

do dầu ngăn cản khả năng hô hấp và phá hủy môi trường cung cấp thức ăn cho VSV trong đất bị ô nhiễm Tác hại của dầu đối với môi trường đất rất lớn, nó có thể biến đất thành đất chết gây nên những hậu quả rất nghiêm trọng cho con người và môi trường trong khoảng thời gian rất dài

1.2 Các kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm phổ biến trên Thế Giới

Các kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm được áp dụng rất khác nhau, phụ thuộc vào đặc trưng, tính chất của các tác nhân ô nhiễm hoặc các phần tử ô nhiễm và tính chất vật lý, hóa học, sinh học của đất

1.2.1 Phương pháp lý hoá học

Mục đích của phương pháp này là thay đổi điều kiện môi trường nhằm ngăn cản quá trình vận chuyển các thành phần độc hại đến các vị trí khác nhau trong hệ sinh thái đất qua vận chuyển của thực vật, nước ngầm và hệ sinh vật đất Các phương pháp này sẽ làm giảm độ linh động hay thay đổi cấu trúc hóa học của chất

hóa học Các phương pháp này chủ yếu được sử dụng với mục tiêu khử độc các điểm ô nhiễm

1.2.1.1 Trao đổi ion

Các thành phần của đất có giá trị dung lượng trao đổi ion CEC cao có khả năng liên kết các chất hữu cơ mang điện tích (+) và kim loại tạo thành sản phẩm không linh động hóa học và giảm nguy cơ đưa chúng vào môi trường đất Người ta đưa vào đất các hạt tổng hợp, zeolites hay sét, tăng dung lượng trao đổi cation của đất Các loại hạt tổng hợp được sử dụng cho các vùng ô nhiễm tồn lưu có khả năng

xử lí các hợp chất phức tạp như các kim loại độc hại kết hợp với các thành phần hữu

cơ thậm chí với các chất ô nhiễm phóng xạ

1.2.1.2 Oxi hóa

Là công nghệ xử lý thông dụng và hiệu quả cao đối với đất ô nhiễm do các hóa chất hữu cơ độc hại và cyanides Chất ô xy hóa sử dụng trong công nghệ này rất rộng, thông dụng nhất là H2O2, O3 và KMnO4

Hiệu quả xử lý cao lên đến >90% đối với các chất béo không no như trichlorethylene (TCE), cũng như các hợp chất thơm như benzene, ethylbenzene, toluene, xylene (BTEX) cũng như PAHs, phenols và alkenes

1.2.1.3 Quang phân

Công nghệ phân hủy bằng quang phân phụ thuộc vào quá trình phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ nhờ tia cực tím Quy trình thực hiện bằng cách chiếu trực tiếp các tia UV hay đơn giản là phơi đất ngoài ánh sáng để giúp phân hủy chất ô nhiễm trên các lớp đất nông Quá trình được thực hiện tại chỗ hay trên các thiết bị dựng sẵn Chất ô nhiễm nằm tại các lớp đất sâu hơn được đào và vận chuyển đến các bể

xử lý đặc biệt

Xử lí quang phân bằng công nghệ UV là phương pháp rất hiệu quả do tia UV

có khả năng phá hủy chất ô nhiễm mà không phát sinh lượng chất ô nhiễm thứ cấp Các photons UV sẽ bẻ gãy các liên kết hóa học với các thành phần hữu cơ bay hơi (VOCs) như trichlorethylene (TCE), toluene, benzene… tạo thành các chất

dễ phân hủy hơn Các nguồn UV được lựa chọn phụ thuộc vào giải hấp thụ của chất

ô nhiễm hữu cơ đang cần xử lí vì mỗi chất ô nhiễm có bước sóng tối ưu riêng cho quá trình quang phân

Đối với các hợp chất hữu cơ phức tạp có thể bị phân ly thành các hợp chất độc hại khác dưới tác động của các dải hấp thụ khác nhau, quá trình phải được lặp lại với các dải tia khác nhau cho đến khi chỉ có các thành phần không độc hại còn lại ở cuối quá trình

Ưu điểm: Hiệu suất xử lý cao, chi phí cho xử lý thấp, an toàn môi trường Nhược điểm: Thời gian xử lý thường kéo dài Phương pháp này không thể áp dụng để xử lý chất ô nhiễm chảy tràn và chất ô nhiễm ở nồng độ cao Nếu áp dụng

để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp được tia UV chiếu không dày hơn 5mm

Do đó khi xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn 5mm thì phương

pháp này ít được sử dụng [12]

1.2.1.4 Phương pháp phân hủy xúc tác bằng kiềm (BCD)

Quá trình phân hủy các hợp chất dạng POPs theo phương pháp này được thực hiện nhờ phân hủy chúng trong môi trường có NaOH bằng tác nhân hydrocacbon giàu hàm lượng hydro

Để các hóa chất BVTV hoặc POPs tách khỏi chất nền người ta sử dụng tác nhân kiềm và thường sử dụng là soda (NaHCO3) Trong điều kiện có soda hầu hết các hóa chất BVTV đều bị tách khỏi đất hoặc các chất nền khác (gạch, gỗ bị dính hóa chất BVTV) và có thể một phần hóa chất BVTV cũng đã bị phân hủy, tức là gẫy mạch chlor nối với vòng benzene

Dầu hỏa (hydrocacbon) là tác nhân vừa có tác dụng phân tán hóa chất BVTV vừa là chất cung cấp hydro cho phản ứng thế chlor trong phản ứng phân hủy hóa chất BVTV Giai đoạn hai tiến hành trong bình phản ứng được gia nhiệt đến 326oC, tức là nhiệt độ nóng chảy của NaOH Lúc này các hóa chất BVTV sẽ được nạp vào bình phản ứng và ở đây hydro từ đầu sẽ thay thế chlor trong các phân tử hóa chất BVTV, tiếp theo là các phẩn ứng phân hủy mạch benzene Sản phẩm của phản ứng

phân hủy là hơi nước và NaCl Mức độ kiệt của phản ứng phân hủy được kiểm tra thông qua chỉ số DRE và chỉ số này đạt từ 4 đến 6 số 9 cho các hóa chất DDT, PCBs, HCH, HCB Phần còn lại sau phản ứng phân hủy hoàn toàn đáp ứng yêu cầu cho loại chất thải có thể chôn lấp thông thường [6,9]

1.2.1.5 Hấp phụ

Công nghệ này dựa trên xu thế là phần lớn các hợp chất hữu cơ được hấp phụ trên bề mặt carbon hoạt tính và các chất hấp phụ khác như silicagen, sét bentonit, diatomit Xu thế hấp phụ tăng theo khối lượng phân tử của các chất hữu cơ Các nghiên cứu chỉ ra rằng công nghệ hấp phụ trên hạt carbon hoạt tính thích hợp nhất với các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và các dạng halogen hóa, các chất nổ và thuốc trừ sâu Hấp phụ trên than hoạt tính có thể là thực hiện tại hiện trường trên các bể xử lý đặc biệt

Đây phương pháp đòi hỏi được thực hiện trong phase lỏng (như xử lí nước ngầm), hoặc trong pha khí (như xử lý khí thải từ phương pháp phục hồi bằng tách hơi đất) Thường được dùng để khử các khí độc, dung môi và mùi có nguồn gốc hữu cơ [12]

1.2.1.6 Chiết tách hơi đất tại chỗ

Phương pháp tương đối đơn giản nhằm tách các thành phần hữu cơ bay hơi

và dễ bay hơi trong đất Quá trình công nghệ bao gồm bơm không khí sạch vào vùng chưa bão hòa giúp tách hơi hữu cơ ra khỏi dịch đất bằng cách phân tách hơi giữa dịch đất và hơi đất Hơi kết hợp với khí trong đất sau đó được tách ra nhờ giếng tách chân không [6,12]

Các hệ thống chiết tách hơi trong đất và giếng thấm lọc được tạo ra ở khu vực ô nhiễm Các giếng chiết tách hơi được nối với hệ thống xử lý bay hơi mà ở đó

có thể tách các chất ô nhiễm Quá trình này có thể thực hiện được bằng sự hấp thụ carbon hoạt tính hoặc đốt nóng chất xúc tác Sự thấm lọc không hí vào đất có thể đạt được bởi gradient áp suất âm ở các loại đất không bão hòa Sự xâm nhập mạnh

của không khí vào vùng đã bão hòa cũng làm tăng quá trình khử các chất ô nhiễm từ lớp đất

Hiệu quả của phương pháp phụ thuộc chủ yếu vào mức độ bão hòa nước trong đất được xử lý cũng như đặc tính lý, hóa học của chất ô nhiễm tách ra như áp suất hơi và độ bay hơi Hơi chất ô nhiễm tách ra bằng phương pháp này thường được xử lý tiếp bằng hấp thụ carbon hay các phương pháp thích hợp khác đối với các khí độc thu được

Ưu điểm: Chi phí hợp lý, thấp hơn phương pháp nhiệt hóa hoặc xử lý tách sau khi đào đất

Nhược điểm: Phương pháp này không được nghiên cứu kỹ và chỉ phù hợp cho các loại đất có khả năng thấm cao

Khả năng ứng dụng: có khả năng ứng dụng trên diện rộng nhằm di dời các chất hữu cơ dễ bay hơi như trocloroetylen, pecloroetylen, toluen, benzen, xăng và nhiều dung môi hữu cơ khác Kỹ thuật này cũng có thể áp dụng để tách hơi thủy ngân và asen Phương pháp thích hợp cho việc xử lý tại chỗ đất ô nhiễm các hợp chất bay hơi tại các vùng đất ô nhiễm do kho xăng dầu đã đóng cửa với chi phí hợp

lý Tuy nhiên kỹ thuật này chỉ phù hợp với các loại đất có khả năng thấm cao

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình chiết tách hơi đất

1.2.1.7 Rửa đất

Trong công nghệ này, đất ô nhiễm được phun rửa bằng nước theo cơ chế rung để tách hay giảm lượng chất ô nhiễm độc hại Các chất ô nhiễm thường có xu thế kết hợp với các vật liệu mịn (bùn, sét) chứ không phải với các vật liệu đất kích

thước lớn hơn (cát, sỏi) Sau khi tách thành 2 phân đoạn đất, các vật liệu mịn mang các hợp phần chính của chất ô nhiễm được xử lý tiếp bằng các phương pháp khác để tách các chất ô nhiễm, còn các vật liệu thô hơn nếu đã rửa sạch có thể đưa trả lại hiện trường

Công nghệ rửa đất thuộc nhóm kỹ thuật giảm thể tích, trong đó chất ô nhiễm

được tập hợp lại thành khối lượng nhỏ hơn Thường được áp dụng xử lý nhiều loại chất ô nhiễm từ kim loại đến sản phẩm dầu và thuốc trừ sâu

1.2.1.8 Xối rửa đất

Là công nghệ xử lý tại chỗ nhằm xử lý chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ Còn gọi là phương pháp xối rửa đồng dung môi, kỹ thuật này thực hiện bằng cách bơm hỗn hợp dung môi, như nước và cồn hay các chất hoạt động bề mặt khác vào vùng bão hòa Nước thu được bao gồm dung môi và các chất ô nhiễm tách ra được thu về giếng và đưa đi xử lý riêng Công nghệ này chủ yếu được áp dụng để xử lý đất bị ô nhiễm vô cơ bao gồm cả chất phóng xạ Kỹ thuật cũng có thể sử dụng để xử lý VOC, SVOC, thuốc trừ sâu và nhiên liệu dư thừa Cần lưu ý là phương pháp này có thể không có hiệu quả với đất có tính thấm kém Chi phí xử lý nước rích cũng khá phức tạp và làm tăng đáng kể chi phí đầu tư cho công tác xử lí của dự án

1.2.2 Phương pháp xử lý sinh học

Xử lý sinh học là kỹ thuật xử lý sử dụng vi sinh vật để chuyển hóa các chất ô nhiễm thành các hợp chất không ô nhiễm như CO2, H2O Hầu hết sự phân hủy sinh học tự nhiên các chất ô nhiễm xảy ra trong môi trường đất, tuy nhiên các điều kiện

để phân hủy sinh học nhìn chung không thuận lợi để đạt được hiệu quả làm sạch Các điều kiện cần được quan tâm là nhiệt độ, độ ẩm, pH, thế oxi hóa - khử, nồng độ chất ô nhiễm trong đất, dạng của các chất nhận electron, sự có mặt của các vi sinh vật Sự phân hủy sinh học có thể xảy ra ở cả điều kiện hiếu khí và kỵ khí nhưng điều kiện hiếu khí được áp dụng nhiều hơn Tuy nhiên, các bước xử lý phân hủy sinh học các hydrocacbon đã clo hóa cần có sự kết hợp cả điều kiện hiếu khí và kỵ

khí Có ba phương pháp chính áp dụng đối với biện pháp xử lý sinh học là làm đất,

kỹ thuật phản ứng sinh học, phương pháp xử lý sinh học tại chỗ [12,26]

(1) Làm đất: Đất bị ô nhiễm phân bố trên tầng mỏng phía trên của lớp dưới

có cấu trúc đặc biệt không thấm, với một hệ thống tiêu nước Sự phân hủy hiếu khí chất ô nhiễm trong lớp này được kích thích do việc làm đất có điều chỉnh để làm tăng khả năng trao đổi oxi và có thể cung cấp thêm vào môi trường đất các chất dinh dưỡng, nước và các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng nếu thấy cần thiết Khi sử dụng các kỹ thuật hiệu ứng nhà kính, xới đất làm tăng độ thoáng khí và sự tăng nhiệt độ của các lớp đất sẽ làm tăng nhanh quá trình xử lý sinh học đất ô nhiễm Phương pháp này tương đối đơn giản, thời gian xử lý kéo dài từ 1-3 năm

(2) Kỹ thuật phản ứng sinh học: liên quan tới việc xử lý các bùn sệt của đất

ô nhiễm trong một hệ thống lò phản ứng khéo kín được cung cấp oxi, các chất dinh dưỡng và cơ chất Bùn sệt được trộn kĩ để làm tăng khả năng tiếp xúc giữa các vi sinh vật, các chất ô nhiễm, oxi và các chất dinh dưỡng Do đó, sự tương tác cũng được tăng cường và tốc độ phân hủy sinh học cao hơn Tuy nhiên, quá trình nyaf phức tạp và cần hệ thống xử lý tương đối phức tạp và đắt

(3) Phương pháp xử lý sinh học tại chỗ: Tập trung vào việc cải thiện các

điều kiện cho sự phân hủy bởi các vi sinh vật trong các khu vực ô nhiễm bằng cách

bổ sung oxi, chất dinh dưỡng, các vi sinh vật, các cơ chất và các chất có hoạt tính bề mặt Phương pháp xử lý tại chỗ của đất ô nhiễm chỉ phù hợp với các loại đất có tính thấm cao, hiện tại các loại đất cát phù hợp cho các phương pháp xử lý tại chỗ Chi phí xử lý tương đối rẻ và thực hiện tương đối đơn giản Tuy nhiên, thời gian xử lý lâu có thể kéo dài tới vài năm

Phục hồi đất nhờ thực vật

Có thể được áp dụng tại chỗ hoặc ngoại vi ở các điểm ô nhiễm do cả chất vô

cơ và chất hữu cơ Với các chất hữu cơ, các chất không ưa nước thường dễ thực vật hấp thụ hơn như toluene, benzene, PAHs, xylenes, ethylbenzene và nhiều dung môi hữu cơ dẫn xuất clo và đặc biệt là các kim loại nặng

Phục hồi nhờ thực vật bao gồm 2 loại:

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ thực vật có thể được tăng cường nếu các phản ứng trao đổi chất đi kèm theo hoạt động của vi sinh vật Hiệu quả của phương pháp này là khả năng phân hủy dầu thô trong đất

Trong quá trình này, thực vật và các vi sinh vật đất cùng kết hợp để phân hủy chất hữu cơ Các vi sinh vật tiến hành phân hủy các chất ô nhiễm nhờ hỗ trợ của bộ

rễ sản sinh ra các chất dinh dưỡng (như alcohol, đường) cần thiết cho sinh trưởng của vi sinh vật Sự kết hợp này giúp cho vi sinh vật phát triển được trong điều kiện phù hợp với hoạt động sống của chúng và đảm bảo quá trình phân hủy các chất độc diễn ra liên tục Trên thực tế liên minh vi sinh vật -thực vật thường có tính chất phụ

thuộc lẫn nhau hay cộng sinh về dinh dưỡng, làm biến đổi môi trường sống trong quá trình hô hấp của liên minh Một trong những hệ quả rõ ràng là giảm nồng độ oxy và tạo môi trường khử Môi trường này thích hợp cho các phản ứng phân hủy chất ô nhiễm như các hợp chất clo hóa [6,12]

Các công nghệ mô tả trên đây hiện đã được công nhận và sử dụng trong việc

xử lý nhiều loại chất ô nhiễm hữu cơ như PAH, sản phẩm dầu mỏ, chất nổ và các loại dung môi chứa clo khác

(2) Bay hơi nhờ thực vật (Phytovolatilisation)

Nhờ sự trợ giúp một số loài các thực vật, một số dạng kim loại dạng nguyên

tố (như As, Hg, Se) có thể được tách ra khỏi môi trường đất và chuyển thành dạng khí, thải ra môi trường Mặc dù công nghệ tiến hành dễ dàng nhưng nó có khả năng gây hại đến môi trường do các kim loại dạng khí có thể gây độc trong trường hợp

Hg hay Se Tuy nhiên một số nghiên cứu khác lại cho rằng, các thành phần khí đưa vào khí quyển là không đáng kể và không ở trạng thái gây độc

(4) Ổn định nhờ thực vật

Các chất ô nhiễm trong đất như kim loại nặng trong nhiều trường hợp có liên quan chặt chẽ đến vấn đề vận chuyển và xói mòn đất Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ KLN trong đất liên quan đến quá trình vận chuyển đất Yếu tố này cần được xem xét kỹ khi xây dựng các dự án xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng nhờ thực vật Các loài cây trồng được lựa chọn sử dụng trong phương pháp này đòi hỏi phải đáp ứng một số điều kiện cơ bản như dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu được với nồng độ các chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh [12]

- Phương pháp đơn giản, dễ vận hành

- Cần nguồn tài nguyên và năng lượng để duy trì quá trình ít

- Khả năng dễ dàng sử dụng lại những vùng đất đã được xử lý

Nhược điểm:

- Tỷ lệ phân hủy sinh học cũng như các hợp chất dễ bị phân hủy sinh học rất khó được kiểm soát và thường xuyên không đạt được hàm lượng còn lại mong muốn

- Cho đến nay chỉ có một số lượng giới hạn các chất ô nhiễm bị phân hủy sinh học ở tỷ lệ đủ lớn cho các ứng dụng thực tế Một số chất ô nhiễm không thể bị phân hủy sinh học

- Sự có mặt của một số chất ô nhiễm hữu cơ kết hợp với các kim loại nặng làm cho quá trình phân hủy sinh học kém hiệu quả và hầu như không ứng dụng được

- Trạng thái vật lí của các chất ô nhiễm như kích thước lớn dẫn đến tỷ lệ bị phân hủy sinh học thấp và nồng độ còn lại của chất ô nhiễm rất lớn

Phạm vi ứng dụng: Áp dụng cho đất ô nhiễm trung bình, phương pháp này

có thể thực hiện ở quy mô lớn nhỏ khác nhau và ở điều kiện hiếu khí hoặc kị khí

1.2.3 Xử lý nhiệt

Bay hơi và phân hủy các chất ô nhiễm bằng phương pháp xử lý nhiệt là kỹ thuật rất hiệu quả Quá trình phụ thuộc nhiệt độ, áp suất riêng phần của oxy và thời

gian lưu

Làm sạch đất bằng phương pháp này gồm 2 giai đoạn:

- Chất ô nhiễm bay hơi từ các phần tử đất ở nhiệt độ khoảng 2000C -7000C

Ở đây có thể xảy ra sự chuyển hóa hóa học của các chất ô nhiễm, sự chuyển hóa này phụ thuộc vào nhiệt độ Tất cả các chất ô nhiễm hữu cơ đều có thể được chuyển hóa sang pha khí khi được cung cấp nhiệt độ đủ cao và thời gian xử lý đủ dài Các chất

ô nhiễm hữu cơ trong pha khí thường bị oxi hóa hoàn toàn ở nhiệt độ giữa 9000C

-11000C và bị đốt cháy thành tro Sau đó đất được làm sạch và làm lạnh với nước [12]

- Sàng lọc các phần tử đất có kích thước lớn hơn 40 - 50mm và cho đất vào

lò đun bằng dầu Các phần tử đất sẽ tiếp xúc với khí nóng do sự chuyển động quay của lò Khí sẽ bay ra khỏi lò để tới buồng đốt sau nơi có không khí và dầu để có thể đạt được nhiệt độ thiêu đốt lớn hơn Khí từ các buồng đốt được làm lạnh bằng bộ

trao đổi nhiệt và được chuyển tới thiết bị kiểm tra ô nhiễm

Đối với việc loại bỏ kim loại nặng cần chú ý:

- Thủy ngân và các hợp chất có chứa thủy ngân có thể được tách khi làm bay hơi từ đất Việc tách các phần tử thủy ngân bay hơi và các hợp chất của chúng từ pha khí sau khi sau khi ra khỏi lò cần một hệ thống kiểm soát ô nhiễm khác biệt với khi sử dụng phương pháp ử lý nhiệt cho các loại đất bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ

- Đối với một số kim loại nặng và hợp chất kim loại nặng (Hg, As, Cd) có thể bay hơi ở nhiệt độ trên 8000

C Một phần của kim loại ngưng trong pha khí đôi khi

bị hấp phụ bởi các chất riêng biệt trong pha khí này

Ưu điểm: Hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ, khí thải được xử lí an toàn với môi trường

Nhược điểm: chỉ có thể áp dụng trong pha lỏng hoặc pha khí, vận hành thiết

bị đòi hỏi năng lượng lớn, chi phí lớn nên ít được ứng dụng trong thực tế

Phạm vi ứng dụng: Áp dụng để tách chất ô nhiễm hữu cơ và làm sạch đất ở quy mô rộng Tuy nhiên, phương pháp này chủ yếu áp dụng cho các loại đất ô nhiễm các chất hữu cơ không phải halogen Chi phí giá thành xử lý phụ thuộc vào loại đất, hàm lượng nước trong đất và đặc điểm của từng loại chất ô nhiễm, ước tính khoảng 100 - 150 USD/1 tấn đất [12,26]

Các công nghệ quan trọng nhất trong xử lý nhiệt:

Nhiệt phân

Các chất hữu cơ bị phân huỷ ở nhiệt độ cao thành các chất đơn giản, hoặc ở nhiệt độ cao hơn thì trở thành dạng plasma Đã có nhiều kiểu lò được thiết kế và sử dụng trên thế giới Theo phương pháp nhiệt phân, chất độc trong lò không tiếp xúc với nhiên liệu mà được đưa đến nhiệt độ cao để phân huỷ Nhược điểm của phương

pháp là thiết bị phức tạp, đắt tiền, đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu lớn, khối lượng xử

lý hạn chế không thích hợp khi khu vực ô nhiễm lớn, giá thành xử lý cao [12]

Đốt

Các chất độc nói chung là những chất giàu năng lượng nên có thể đốt khi có mặt không khí Theo phương pháp thiêu đốt các chất độc trong lò tiếp xúc với nhiên liệu (dầu, khí đốt…) Các chất ô nhiễm được đốt ở nhiệt độ cao (970–1200°C) Phương pháp này đặc biệt hiệu quả với các chất ô nhiễm hữu cơ có gốc halogen và các chất ô nhiễm hữu cơ chịu nhiệt khác Các lò đốt hoạt động ổn định có thể đạ được hiệu quả phân giải và tách đến 99.9999% là mức yêu cầu với PCBs và dioxins

Ưu điểm:

- Thời gian xử lý nhanh

- Hiệu quả xử lý cao, xử lý triệt để

xử lí tiếp Không giống như quá trình đốt, công nghệ này nhằm mục đích tách chất

ô nhiễm ra khỏi đất bằng phương pháp vật lí

Hình 1.2 Sơ đồ quá trình giải hấp nhiệt

Xử lý hồ quang plasma nhiệt độ cao

Phương thức này được thực hiện để chủ yếu là để thu hồi kim loại có trong đất ô nhiễm Tại nhiệt độ cao đến độ hoạt hóa plasma, hơi kim loại được thổi sạch, sau đó được thu hồi và tái chế lại Phương pháp này cũng có thể được áp dụng để xử

lí các chất POPs có trong các khu vực ô nhiễm tồn lưu thuốc bảo vệ thực vật [12,26]

Ưu điểm: Hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ Khí thải khi xử lý an toàn với môi trường

Nhược điểm: Chi phí xử lý cao, vận hành phức tạp

1.2.4 Cải tạo đất bằng điện

Nguyên lý: Dựa trên quá trình điện động lực xảy ra khi dòng điện một chiều

phát sinh ra giữa catot và anot được đặt ở một vị trí thích hợp trong đất Khi đó sẽ hình thành sự di chuyển của độ ẩm và nước ngầm trong đất cùng với sự di chuyển của các ion và các phần tử mang điện tích nhỏ Phương pháp này có 3 hiện tượng di chuyển liên quan:

Điện thẩm thấu: Sự di chuyển của các chất lỏng trong các lỗ xốp chứa các

dạng chất ô nhiễm ở giữa các cực

Điện di: Sự di chuyển của các phần tử có tích điện có mặt trong các chất lỏng

trong các lỗ xốp như các chất keo, các phần tử sét nhỏ và các giọt nhỏ

Điện phân: Sự di chuyển của các ion và các ion phức có trong chất lỏng

trong các lỗ xốp

Hệ thống xử lý bao gồm hàng loạt các cực âm và cực dương được đặt dọc hoặc đặt ngang Mỗi một điện cực được cung cấp một hệ bao quanh mà ở đó có các giải pháp làm sạch Nhờ có giải pháp này sẽ thu các chất ô nhiễm và để ngăn cản các sự kết tủa không mong muốn và các quá trình xấu xảy ra ở các điện cực Tất cả các vỏ bao của các điện cực có cùng dòng điện được nối với nhau để tạo thành một

hệ khép kín

Phương pháp này có thể ứng dụng để tách các chất ô nhiễm ion hoặc các phần tử có tích điện nhỏ ở trong đất nên thích hợp cho việc tách các kim loại nặng

từ đất Sau đó, các kim loại đã được hấp phụ bởi các hạt đất hoặc liên kết với các oxit, hydroxit hoặc cacbonat sẽ đi vào trong dung dịch và cũng được tách ra khỏi đất Các chất ô nhiễm không phải ở dạng ion hòa tan trong chất lỏng trong các lỗ xốp cũng được tách rời và di chuyển bởi sự di chuyển điện thẩm thấu của dung dịch đất Các vật thể lớn mang điện có trong đất ô nhiễm có thể làm cản trở hoặc thậm chí ngừng trệ quá trình xử lý vì có thể gây nhiễu loạn dòng điện ở vị trí đó Thời gian xử lý thay đổi từ vài tuần tới vài tháng [12,27]

Ứng dụng: Có thể áp dụng tại chỗ hoặc cho đất đào ở một khu vực đặc biệt Phương pháp này đã được áp dụng thành công để tách kim loại nặng từ các loại đất sét Ước tính cho chi phí xử lý thấp hơn so với phương pháp chuyển chỗ, khoảng 10-50 USD/1 tấn đất

1.2.5 Phương pháp đóng rắn và ổn định đất

Đây là nhóm công nghệ nhằm cố định và ổn định chất ô nhiễm trong đất ngăn không cho chất ô nhiễm tiếp cận tới môi trường, bằng cách gắn kết chất ô nhiễm vào pha rắn hay chuyển chúng thành dạng ít tan, ít linh động và ít độc hơn Một số phương án chính bao gồm :

- Cố định dạng bitum (Bitumen-based solidification)

Chất ô nhiễm được gắn vào bitum nóng chảy, sau đó được làm nguội và gắn chặt trong đó Chất ô nhiễm được gắn vào bitum nóng chảy sẽ chuyển sang dạng không linh động và không thể đi vào môi trường được nữa Thường được sử dụng

kết hợp ở các nhà máy sản xuất xi măng

- Gắn vào các vật liệu chất dẻo nhiệt (Encapsulation in thermoplastic

materials)

Các vật liệu dẻo nhiệt Thermoplastic materials được nóng chảy và trộn với vật liệu ô nhiễm trong bể đặc biệt, khuấy trộn mạnh và tạo thành dung dịch dạng bùn đồng nhất sau khi làm lạnh, chát rắn có thể được thải bỏ an toàn

- Đẩy polyethylene (Polyethylene extrusion)

Đất ô nhiễm được trộn với chất gắn polyethylene, đun nóng và sau đó làm nguội Chất rắn thu được có thẻ thải bỏ hoặc sử dụng theo cách khác

- Pozzolan/Portland cement

Các vật liệu dạng mịn (Pozzolanic-based) như tro xỉ, bụi lò, đá bọt được trộn với chất ô nhiễm, nước và chất trợ dạng kiềm trong điều kiện đó KLN có thể kết tủa trong lớp bùn, hỗn hợp sau đó được đóng rắn để lưu giữ các chất ô nhiễm hữu

cơ

- Thủy tinh hóa (Vitrification)

Chất ô nhiễm được gắn vào thủy tinh nguyên khối Quá trình được thực hiện tại chỗ hay đưa đi nơi khác Thủy tinh hóa tại chỗ được thực hiện bằng cách đưa điện cực graphite vào đất và nung nóng bằng điện đến nhiệt độ 1 600–1 800 °C Tại nhiệt độ đó, đất bị nóng chảy và tạo thành các khối thủy tính Trong quá trình làm nguội, chất ô nhiễm hữu cơ bị nhiệt phân và phân hủy thành khí trong quá trình nống chảy, còn KLN được ổn định trong khối thủy tinh Phương pháp cũng được áp dụng để phục hồi đất bị nhiễm chất phóng xạ

Quá trình cũng có thể được thực hiện trong các thiết bị đặc biệt, chất ô nhiễm được trộn với borosilicate và soda lime để tạo thành các khối thủy tinh rắn

- Cô lập khu vực ô nhiễm

Một phương pháp cô lập khu vực ô nhiễm bằng cách xây dựng hệ thống rãnh chắn, tường chắc có trải các lớp vải địa nhiệt, kết hợp với sử dụng các vật liệu cô lập, vật liệu hấp phụ để kiểm soát nước thải từ khu vực nhiễm ra môi trường xung quanh Mặc dù là phương pháp tiêu tốn chi phí thấp và đang được thực hiện ở một

số nơi đối với đất các chất độc và bãi thải khác, việc sử dụng phương pháp này còn tiềm ẩn nguy cơ lâu dài, không lường trước hậu quả của các nguồn nhiễm, thời gian kiểm soát không được xác định, do các chất độc di chuyển đến lớp đất nằm cận lớp

sét tích luỹ ngày càng cao Việc lựa chọn phương pháp này đối với trường hợp ô nhiễm ở Việt Nam được xem như là giải pháp tạm thời [12]

Các bước xử lý cô lập vĩnh viễn:

- Đánh giá lượng đất nhiễm cần chôn lấp, phân loại đất nhiễm các loại hóa chất BVTV theo loại hóa chất và theo mức độ nhiễm

- Xác định vị trí chôn lấp theo quy chuẩn hiện hành của nhà nước và địa phương Có thể chọn tại vị trí đất nhiễm hoặc vị trí khác theo điều kiện cụ thể

- Thiết kế hố chôn lấp dựa vào đặc điểm nguyên vật liệu tại địa phương Có thể sử dụng các vật liệu như beton gạch đá để thiết kế Thể tích hố chôn lấp phải đủ chứa hết đất và các vật liệu ô nhiễm khác, bảo đảm cho sau khi đưa hết các vật liệu xuống hố khoảng cách từ mặt đất nhiễm lên miệng hố ít nhất là 1,0m Vật liệu chống thấm phải bao bọc tất cả các mặt của hố chôn lấp kể cả thành hố, miệng hố Các hệ thống xử lý khí thải, nước thải phải bảo đảm an toàn chống thấm cho hố chôn lấp

Ưu điểm: Chi phí thấp vì không phải sử dụng hóa chất hay các thiết bị hiện đại

Nhược điểm:

- Thời gian đất ô nhiễm tự phân hủy rất lâu Do đó, dễ gây phát sinh ô nhiễm

do tác động của môi trường

- Đòi hỏi phải có mặt bằng để sử dụng, ảnh hưởng đến quy hoạch Khu đất

sẽ bị cô lập gần như vĩnh viễn, không thể giải phóng mặt bằng để sử dụng cho mục đích khác

- Cần có các chương trình quan trắc phù hợp nhằm phòng tránh sự rò rỉ ra môi trường xung quanh

Nhận xét chung về các kỹ thuật phục hồi đất ô nhiễm khi áp dụng vào Việt Nam: