ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG DIOXIN
1.3. CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ DIOXIN TRONG MÔI TRƯỜNG
1.3.1. Phương pháp thô
Trước đây phương pháp loại bỏ các vùng đất bị nhiễm dioxin và các họ nhà dioxin đã từng được áp dụng. Nhưng cho đến nay khi “đất chật người đông” thì phương pháp này có nhiều hạn chế. Ở Mỹ, theo luật kiểm soát các chất thải độc hại (TSCA – Toxic Substance Control Act) phương pháp hủy bỏ vùng đất có rác nhiễm các họ nhà CDD hoặc vứt bỏ rác chứa CDD vào đại dương hiện nay đã bị ngăn cấm (EPA 1986, 1988).
1.3.2. Phương pháp hóa – lý
Phương pháp phá hủy bằng nhiệt là phương pháp trực tiếp nhất để xử lý và hủy những vật chất nhiễm CDD vì dưới những điều kiện thích hợp, sự phá vỡ CDD được đảm bảo. Điển hình nhất về áp dụng công nghệ này là xử lý rác thải nhiễm CDD, người ta đã sử dụng các lò nung quay, lò thiêu có bơm dịch, lò thiêu có nền chất lỏng, lò phản ứng điện cải tiến, lò thiêu bằng tia hồng ngoại, lò nhiệt phân tạo hồ quang điện, oxi hóa nước bề mặt, thiết bị tạo thủy tinh tại chỗ (Quốc hội Mỹ, 1991).
Trong các phương pháp trên, việc thiêu hủy liên quan đến oxy hóa phân tử CDD ở nhiệt độ cao là phương pháp thường được thử nghiệm rộng rãi nhất. Về việc phân hủy 2,3,7,8 – TCDD, một trong
những chất độc hại nhất trong họ nhà CDD, EPA đã yêu cầu hiệu suất thiêu hủy là 99,99%, để đạt được hiệu suất này đòi hỏi một nhiệt độ tối thiểu là 1500 – 26000F, trong ít nhất 30 phút để đảm bảo dioxin được phá hủy hoàn toàn. Năm 1977, không lực Mỹ đã hủy bỏ chất độc da cam nhiễm 2,3,7,8 – TCDD bằng thiêu hủy ở nhiệt độ cao ngoài biển, nhiệt độ cháy cao tới mức 15000C trong lò thiêu và EPA đã xác định hiệu suất cháy là 99,9%.
Sở dĩ ở Mỹ có thể tiến hành nhiều phương thức xử lý bằng nhiệt đối với CDD, do trong quá trình thu gom đã có sự phân loại rác thải.
Đối với loại rác rắn, lỏng nhiễm Chọn câu trả lời đúng nhất., có thể áp dụng hệ thống thiêu hủy lưu động của EPA, một hệ thống lò quay có thể vận chuyển. Đối với lò thiêu được dùng để xử lý những chất thải rắn, lỏng khác nhau có thể chứa hoặc không chứa trong thùng chứa và rác thải có thể xử lý riêng hoặc đồng thời, đây là kiểu lò được sử dụng phổ biến ở Mỹ.
Hệ thống đốt cháy có nền hóa lỏng (FBC – Fluidized Bed Combustion) đaÕ từng được dùng phổ biến để xử lý bùn sinh từ nhà máy xử lý rác thải thành phố và rác thải sinh ra từ nhà máy lọc dầu, nhà máy giấy và bột giấy và công nghiệp dược phẩm. Hệ thống bao gồm một nồi chịu lửa kiểu đứng có tấm đục lỗ. Một nền bằng vật liệu hạt, thường là cát, được đặt trên tấm đục lỗ. Hệ thống dùng lực cưỡng bức thổi dòng không khí nóng để hóa lỏng nền và tạo thành một vòng xoáy lốc rất mạnh nên đảm bảo khả năng trộn chất thải với các hạt của nền và không khí nhiên liệu. Sự đốt cháy được dễ dàng do buồng đốt cháy bên trên. Loại và cỡ vật liệu được xử lý là rất quan trọng vì sự biến thiên về trọng lực và tỷ trọng có thể làm hỏng quá trình xử lý (Quốc hội Mỹ 1991).
Từ đầu những năm 1970, vài phương pháp hóa học đã được khảo sát để làm thoái biến CDD. Xử lý vật liệu nhiễm CDD với chất thử polyethylene glycolate kiềm (APEG – Alkali Polyethylene Glycolate) ở những vùng rác thải độc hại đã chứng minh thành công trong việc phá hủy CDD trong dịch rác thải, thậm chí còn có thể làm được đối với các trường hợp khó khăn. Xét nghiệm sinh học cho thấy sản phẩm phụ do xử lý 2,3,7,8 – TCDD với chất thử APEG không có sự
tập trung sinh học hoặc tích lũy sinh học, không gây ra đột biến và ít độc hơn nhiều so với 2,3,7,8 – TCDD (Klee1988).
Bên cạnh đó, Doughrty và cộng sự (1993) đã tiến hành phương pháp phân tích khử đất nhiễm dioxin bằng quang giáng hóa. Tới 86%
TCDD trong đất có thể bị giáng hóa bởi quá trình này. Phương pháp này dựa trên lý tính để làm sự quang phân TCDD dễ dàng bằng ánh sáng mặt trời, một hỗn hợp dung môi hữu cơ (2:1 theo trọng lượng) Tetradecane và 1–butanol được ứng dụng với vùng đất ô nhiễm. Yếu tố điều khiển trong sự quang phân TCDD là phân giải của hợp chất từ đất, cơ chế vận chuyển lên bề mặt đất và khả năng tiếp xúc ánh sáng mặt trời. Vì các dung môi rút các TCDD gắn chặt trong đất, sự chuyển động đối lưu lên trên của hợp chất là do sự bay hơi của dung môi. Hiệu quả của quá trình cũng phụ thuộc vào sự cân bằng giữa sự chuyển động đối lưu và sự tiếp xúc ánh sáng mặt trời trong quá trình thoái biến.
Hilarrides và cs., 1994, xem xét sự biến tính của TCDD khi có những chất hoạt động bề mặt và họ chỉ ra rằng, có thể phá hủy quang phân TCDD bằng tia Γ. Hơn 92% TCDD đã được hủy trong đất cải tạo với 100 ppb TCD; 25% nước và 2% chất hoạt động bề mặt không ion khi dùng 60Co liều cao. Sử dụng 60Co làm nguồn tránh được sự tăng nhiệt độ và nhu cầu năng lượng của các nguồn tia khác gây bức xạ ion hóa như chùm electron.
Trong Hội thảo quốc tế lần thứ 5 về dioxin ở Bayreuth, CHLB Đức năm 1985, Terry L. Stoda giới thiệu hai loại thiết bị do Hãng J.M. Hubol và LT. Corporation ở Knoville Tennesse sản xuất. Những thiết bị này có khả năng phá huỷ được dioxin bằng nhiệt và tia tử ngoại. Kết quả đầu tiên cho thấy các máy đó còn thể làm giảm hàm lượng dioxin trong đất từ 240 ppb xuống chỉ còn 1 ppb. Tuy vậy, các thiết bị này chỉ có ích trong trường hợp diện tích đất bị ô nhiễm hẹp (như ở Sevesso với diện tích 1,2 km2).
Nhiều tài liệu đã công bố cho biết nhiều oxyt kim loại và sunfua kim loại là các chất bán dẫn, dưới tác động của ánh sáng mặt trời và độ ẩm của đất, có khả năng gaây ra sự phân huỷ dioxin có mặt trong đất như kẽm oxyt, titan hydroxyt.
Một phương pháp khác cũng được nhắc đến trong xử lý TCDD là vùi hóa chất này trong mỏ muối hoặc các sản phẩm tách hạt nhân trong các khoang an toàn (chỉ áp dụng cho các quốc gia có liên quan đến sản xuấât hạt nhân).
1.3.3. Phương pháp sinh học
Dùng vi sinh vật để làm biến tính các chất hữu cơ ô nhiễm bền vững như dioxin là phương pháp đang được quan tâm nhiều. Một loại nấm có tên khoa học Phanerochaete chrysosporium đã được chứng minh là có khả năng phân hủy 2,3,7,8 – TCDD trong phòng thí nghiệm (Bumpus 1985; Des Rosiers 1986). Trong các mẫu cấy có chứa 1,25 nmol chất 2,3,7,8 – TCDD, 27,9 pmol được khoáng hóa thành CO2
trong 30 ngày (2,23% sự chuyển hóa) tăng lên 49,5pmol trong 60 ngày (3,96% chuyển hóa) (Des Rosiers 1986). Khả năng chuyển hóa của nấm này liên quan tới hệ thống enzyme phân giải lignin ngoại bào.
Philippi và cs., 1982 cho thấy các mẫu cấy Pseudomonas testosteroni của một vi khuẩn chưa rõ có nguồn gốc phân lập từ đất ở Seveso, Ý và một hỗn hợp của 6 chủng vi khuẩn chưa rõ tách từ đất ở Seveso được ủ ái khí với 14C–2,3,7,8 – TCDD trong 35, 54 và 12 tuần, các kết quả cho thấy rằng có sự xuất hiện của một chất chuyển hóa của 14C–2,3,7,8 – TCDD trong tất cả ba môi trường nuôi cấy.
Một nghiên cứu khác của Matsumura và Benzet (1973) chỉ ra rằng các sinh vật có khả năng phân hủy dioxin bao gồm: một nấm Trichoderma viride, vi khuẩn Pseudomonas purida và ba loài khác đã được đánh số. Kết quả thu được sau khi nghiên cứu trên 100 chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy thuốc trừ sâu. Các vi khuẩn này được duy trì trong môi trường lỏng không có ngoại vật và đo được sự sản xuất các chất chuyển hóa từ 14C–2,3,7,8 – TCDD.