Tải bản đầy đủ (.doc) (88 trang)

Đánh gía mức độ tồn lưu thuốc bảo vệ thực vật tại kho thuốc hòn trơ, xã diễn yên, huyện diễn châu, tỉnh nghệ an và đề xuất giải pháp xử lý

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.96 MB, 88 trang )

i
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Nguyễn Thành Trung

Mã số học viên: 128.440.301.016

Lớp: 20MT
Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số:

Tôi xin cam đoan quyển luận văn này được chính tôi thực hiện dưới sự hướng
dẫn của PGS.TS. Vũ Đức Toàn và PGS.TS. Bùi Quốc Lập với đề tài nghiên cứu
trong luận văn: "Đánh giá mức độ tồn lưu thuốc Bảo vệ thực vật tại kho thuốc
Hòn Trơ, xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An và đề xuất giải pháp xử
lý".
Đây là đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với các đề tài luận văn nào
trước đây, do đó không có sự sao chép của bất kì luận văn nào. Nội dung của luận
văn được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu sử
dụng trong luận văn đều được trích dẫn nguồn.
Nếu xảy ra vấn đề gì với luận văn này, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm theo
quy định ./.
NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN

Nguyễn Thành Trung


2

LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài những cố gắng của bản


thân, tôi còn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè trong trường
và các cá nhân tập thể trên địa bàn nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS.Vũ Đức Toàn, PGS.TS.Bùi Quốc
Lập đã trực tiếp hướng dẫn tôi xây dựng luận văn, luôn giảng giải, chỉ dẫn, góp ý
sâu sát một cách tận tình.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể cán bộ, lãnh đạo Công ty
Cổ phần Đầu tư Công nghệ Tài nguyên Môi trường Việt Nam đã tạo điều kiện để
tôi có thể tham gia gói thầu 3/2014: "Xử lý thí điểm chất thải POP bằng một số
công nghệ không đốt" với vai trò là chỉ huy thi công, thực hiện công tác xử lý thí
điểm và được phép sử dụng các kết quả phục vụ nội dung luận văn.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy, các cô thuộc Khoa
Môi Trường trường Đại học Thủy Lợi, các thầy cô là những người đã truyền thụ
cho tôi những kiến thức, ý tưởng trong suốt quá trình tôi được học tập tại trường,
tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Với những kinh nghiệm và kiến thức của bản thân còn hạn chế, luận văn được
hoàn thành trong thời gian có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi mong
sẽ nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô cùng toàn thể các bạn đọc để
luận văn tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Học viên

Nguyễn Thành Trung


3

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .........................................................................v
DANH MỤC BẢNG................................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vii

MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................4
1.1. Tổng quan về hóa chất BVTV tồn lưu và một số phương pháp xử lý ............4
1.1.1. Tổng quan về hóa chất BVTV tồn lưu .....................................................4
1.1.2. Một số phương pháp xử lý tồn lưu hóa chất BVTV khó phân hủy .......16
1.2. Thực trạng tồn lưu và biện pháp xử lý hóa chất BVTV tại các kho thuốc tại
Việt Nam...............................................................................................................25
1.2.1. Thực trạng tồn lưu hóa chất BVTV tại các kho thuốc tại Việt Nam .....25
1.2.2. Một số biện pháp xử lý hóa chất BVTV tồn lưu tại Việt Nam ..............30
1.3. Đặc điểm khu vực nghiên cứu .......................................................................32
CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TỒN LƯU CỦA HÓA CHẤT BVTV
TẠI KHO THUỐC BVTV HÒN TRƠ, XÃ DIỄN YÊN, HUYỆN DIỄN CHÂU,
TỈNH NGHỆ AN ......................................................................................................35
2.1. Phương pháp lấy mẫu ....................................................................................35
2.1.1. Phương pháp lấy mẫu đất .......................................................................35
2.1.2. Phương pháp lấy mẫu nước ngầm..........................................................36
2.2. Đánh giá mức độ tồn lưu hóa chất BVTV trong môi trường đất tại kho thuốc
..............................................................................................................................39
2.2.1. Vị trí các điểm lấy mẫu môi trường đất tại kho thuốc ...........................39
2.2.2. Các thông số đánh giá ô nhiễm ..............................................................41
2.2.3. Kết quả phân tích mẫu............................................................................42
2.3. Mức độ tồn lưu hóa chất BVTV trong môi trường nước ngầm tại kho thuốc
..............................................................................................................................47


4

2.3.1. Vị trí các điểm lấy mẫu môi trường nước dưới đất tại kho thuốc..........47
2.3.2. Các thông số đánh giá ô nhiễm ..............................................................49
2.3.3. Kết quả phân tích mẫu............................................................................49

2.4. Đánh giá mức độ tồn lưu hóa chất BVTV tại kho thuốc Hòn Trơ ................50
2.4.1. Đánh giá mức độ tồn lưu hóa chất BVTV tại kho thuốc Hòn Trơ trong
môi trường đất ..................................................................................................50
2.4.1. Đánh giá mức độ tồn lưu hóa chất BVTV tại kho thuốc Hòn Trơ trong
môi trường nước ngầm .....................................................................................53
2.5. Đánh giá mức độ rủi ro đến sức khỏe con người do Hóa chất BVTV tồn lưu
..............................................................................................................................53
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP XỬ LÝ GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI
TRƯỜNG TẠI KHO THUỐC..................................................................................57
3.1. Cơ sở đề xuất lựa chọn giải pháp xử lý .........................................................57
3.2. Xử lý thử nghiệm...........................................................................................58
3.2.1. Quy trình xử lý .......................................................................................59
3.2.2. Yêu cầu về thiết bị..................................................................................61
3.2.3. Tiến hành xử lý thử nghiệm ...................................................................61
3.3. Thực hiện các chu trình xử lý và lấy mẫu .....................................................66
3.4. Kết quả xử lý..................................................................................................67
3.5. Đánh giá xử lý thử nghiệm ............................................................................69
3.6. Những kinh nghiệm đạt được ........................................................................71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................72
1. Kết luận.............................................................................................................72
2. Kiến nghị ..........................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................73
PHỤ LỤC..................................................................................................................74


5

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu


Ý nghĩa

BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trường

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

BVTV

Bảo vệ thực vật

DDD

Dichlorodiphenyldichloroethane

DDE

dichlorodiphenyldichloroethylene

DDT

dichloro-diphenyl-trichloroethane


HCH

HexachlorocyClohexane

ZVI

Zero Valent iron- hạt nano sắt hoá trị 0

POP

Persistant Organic Pollutants - các hợp chất
hữu cơ khó phân huỷ


6

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các đặc điểm của hóa chất thuốc BVTV tồn lưu khó phân hủy ................4
Bảng 1.2: Công thức hóa học của một số hóa chất BVTV .........................................5
Bảng 1.3: Một số thông số hoá lý của p,p'-DDT, p,p'-DDE và p,p'-DDD .................9
Bảng 1.4: Một số thông số hoá lý của HCH .............................................................11
Bảng 1.5: Tiêu chí đánh giá độc tính của các chất....................................................12
Bảng 1.6: Danh mục một số khu vực ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng do tồn lưu hóa
chất BVTV tỉnh Nghệ An .........................................................................................26
Bảng 2.1: Vị trí các điểm lấy mẫu môi trường đất tại kho thuốc Hòn Trơ...............39
Bảng 2.2: Kết quả phân tích mẫu đất khu vực kho thuốc Hòn Trơ ..........................43
Bảng 2.3: Vị trí các điểm lấy mẫu môi trường nước ngầm tại kho thuốc Hòn Trơ..47
Bảng 2.4: Kết quả phân tích mẫu nước dưới đất khu vực kho thuốc Hòn Trơ ........49
Bảng 2.5: Tổng hợp các kết quả phân tích của các vị trí lấy mẫu môi trường đất
(mg/kg) ......................................................................................................................50

Bảng 2.6: Tổng hợp về các kết quả phân tích của các vị trí lấy mẫu môi trường nước
ngầm (  g/l) ..............................................................................................................53
Bảng 2.7: Ý nghĩa của các thông số trong tính toán giá trị CR ................................54
Bảng 3.1: Kết quả phân tích chất đất tại khu vực kho thuốc BVTV Hòn Trơ .........57
Bảng 3.2: Kết quả phân tích hàm lượng hóa chất BVTV làm thông số nền ............58
Bảng 3.3: Bảng tổng hợp kết quả xử lý ....................................................................68
Bảng 3.4: Bảng tổng hợp hiệu quả xử lý qua các chu trình......................................68


7

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Công thức cấu tạo của p,p’-DDT (a), p,p’-DDE (b) và p,p’-DDD (c) .......8
Hình 1.2: Công thức cấu tạo của  -HCH và γ-HCH ...............................................10
Hình 1.4: Sơ đồ khử RCl bởi hidro...........................................................................24
Hình 1.5: Hiện trạng khu vực kho thuốc Hòn Trơ, xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu,
tỉnh Nghệ An .............................................................................................................33
Hình 1.6: Mặt cắt khu vực kho thuốc Hòn Trơ.........................................................33
Hình 1.7: Sơ đồ vị trí khu vực kho thuốc..................................................................34
Hình 2.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đất.............................................................................42
Hình 2.2: Vị trí lẫy mẫu môi trường đất và trầm tích ...............................................43
Hình 2.3: Bản đồ vị trí lấy mẫu nước ngầm..............................................................48
Hình 3.1: Quy trình xử lý thử nghiệm đất nhiễm hóa chất BVTV ...........................60
Hình 3.2: Một số hình ảnh xây dựng khoang xử lý sinh học....................................62
Hình 3.3: Hình ảnh các quy trình xử lý bằng công nghệ Daramend ........................67
Hình 3.4: Biểu đồ sự thay đổi nồng độ DDT, DDD, DDE qua các chu trình xử lý .68
Hình 3.5: Biểu đồ hiệu suất xử lý DDT tổng qua các chu trình ...............................69
Hình 3.5: Hình ảnh đất sau xử lý bằng công nghệ Daramend ..................................70



1


MỞ2ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp, với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm rất
thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng nhưng cũng rất thuận lợi cho sự phát sinh,
phát triển của sâu bệnh, cỏ dại gây hại mùa màng. Do vậy việc sử dụng thuốc bảo
vệ thực vật (BVTV) để phòng trừ sâu hại, dịch bệnh bảo vệ mùa màng, giữ vững an
ninh lương thực quốc gia vẫn là một biện pháp quan trọng và chủ yếu. Cùng với
phân bón hóa học, thuốc BVTV là yếu tố rất quan trọng để bảo đảm an ninh lương
thực cho loài người. Tuy nhiên, do các loại thuốc BVTV thường là các chất hoá học
có độc tính cao nên mặt trái của thuốc BVTV là rất độc hại với sức khoẻ cộng đồng
và là một đối tượng có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường sinh thái nếu không
được quản lý chặt chẽ và sử dụng đúng cách. Dư lượng thuốc BVTV quá giới hạn
cho phép trong nông sản, thực phẩm là mối đe dọa đối với sức khoẻ con người.
Theo kết quả điều tra, thống kê tính đến tháng 6/2015 trên địa bàn toàn quốc có hơn
1.562 điểm tồn lưu do hóa chất BVTV trên địa bàn 46 tỉnh bao gồm 289 kho lưu trữ
còn nguyên trạng và 1.273 khu vực ô nhiễm (trước đây là kho lưu trữ nhưng đã
được phá dỡ)[1]. Các điểm ô nhiễm môi trường do hoá chất BVTV tồn lưu gây ảnh
hưởng lớn đến cộng đồng và môi trường tại khu vực ô nhiễm. Các kho chứa hoá
chất BVTV tồn lưu 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 ô
nhiễm. Nhận thức được mức độ nguy hiểm và tác hại của hóa chất BVTV tồn lưu
tới môi trường và sức khỏe người dân, Chính phủ đã có quyết định số 1206/QĐTTg ngày 02/9/2012 của Thủ Tướng Chính phủ về việc Phê duyệt Chương trình
mục tiêu quốc gia khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi trường giai đoạn 2012 - 2015
trong đó có việc xử lý cải thiện và phục hồi môi trường đối với 100 khu vực bị ô
nhiễm môi trường đặc biệt nghiêm trọng do hóa chất BVTV tồn lưu.
Kho thuốc BVTV tại Hòn Trơ, xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An
được xây dựng khoảng năm 1977 và hoạt động đến năm 2000 với mục đích phân

phối hóa chất BVTV, phân đạm cho người dân sử dụng trong các hoạt động nông
nghiệp. Khi xây dựng kho do sự hiểu biết về hóa chất BVTV còn hạn chế nên việc


xử lý kết cấu, nền móng để ngăn ngừa khả năng gây ô nhiễm chưa được quan tâm.
Ngoài ra trong quá trình hoạt động của kho việc tu sửa, gia cố hàng năm không
được thực hiện dẫn tới sự xuống cấp nghiêm trọng của kho thuốc. Cùng với việc hệ
thống thoát nước hầu như không có nên khi mưa lớn tạo thành dòng nước mặt rửa
trôi hóa chất BVTV tồn đọng gây ô nhiễm môi trường nước và đất trên diện rộng.
Với khả năng bị ô nhiễm nghiêm trọng như vật nên Chương trình Mục tiêu Quốc
gia khắc phục ô nhiếm và cải thiện môi trường giai đoạn 2012 - 2015 đã đưa kho
thuốc Hòn Trơ, xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An vào danh sách 100
khu vực bị ô nhiễm môi trường đặc biệt nghiêm trọng do hóa chất BVTV tồn lưu
cần phải xử lý trong giai đoạn 2012 - 2015. Tại đây theo khảo sát ban đầu tại kho
thuốc Hòn Trơ, hàm lượng DDT tồn lưu trong đất vượt từ 4,2 đến 13.923,7 lần so
với QCVN 15:2008/BTNMT[2].
Chính vì vậy việc xử lý ô nhiễm, cải thiện môi trường ở điểm tồn lưu này là
việc làm hết sức cấp bách và cần thiết. Đây cũng là vấn đề mà em lựa chọn và thực
hiện đề tài luận văn: Đánh giá mức độ tồn lưu thuốc bảo vệ thực vật tại kho
thuốc Hòn Trơ, xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An và đề xuất giải
pháp xử lý.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá mức độ tồn lưu của một số hóa chất thuốc BVTV tồn lưu khó phân
hủy trong đất tại kho thuốc ở khu vực Hòn Trơ, xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu,
tỉnh Nghệ An.
- Đề xuất giải pháp xử lý ô nhiễm do tồn lưu hóa chất BVTV khó phân hủy tại
kho thuốc ở khu vực Hòn Trơ, xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An.
3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu.
* Đối tượng nghiên cứu
Đất bị ô nhiễm do tồn lưu một số hóa chất thuốc BVTV.

* Phạm vi nghiên cứu
Kho thuốc BVTV khu vực Hòn Trơ, xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu, tỉnh
Nghệ An.
* Nội dung nghiên cứu


- Đánh giá mức độ tồn lưu hóa chất thuốc BVTV tại kho thuốc BVTV khu
vực Hòn Trơ, xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An.
- Nghiên cứu giải pháp xử lý bằng xử lý thí điểm công nghệ Daramend.
4. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài áp dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
 Phương pháp thu thập số liệu

- Thu thập các dữ liệu về hiện trạng khu vực kho thuốc Hòn Trơ, xã Diễn Yên,
huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An.
- Thu thập các dữ liệu về hiện trạng tồn lưu hóa chất BVTV khu vực kho
thuốc Hòn Trơ, xã Diễn Yên, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An.
 Phương pháp lấy mẫu và phân tích tại phòng thí nghiệm

- Lấy mẫu đất và phân tích thành phần cơ giới của đất, mức độ ô nhiễm hóa
chất BVTV tồn lưu làm thông số đầu vào trước khi xử lý thí điểm.
- Lấy mẫu đất sau mỗi chu trình xử lý thí điểm bằng công nghệ xử lý
Daramend và phân tích đánh giá mức độ xử lý hóa chất BVTV tồn lưu.
- Mẫu đất được thuê phân tích tại Trung tâm Xử lý Môi trường - Bộ tư lệnh
Hóa học và Phòng phân tích chất lượng Môi trường (VILAS 366) - Viện Công nghệ
Môi trường.
 Phương pháp chuyên gia

Tham khảo ý kiến các chuyên gia trong quá trình làm đề tài.
 Phương pháp phân tích, xử lý số liệu


Sử dụng các phần mềm tính toán, xử lý các số liệu thu thập và xử lý thử
nghiệm đạt được.
 Phương pháp thực nghiệm

Tiến hành xử lý thực nghiệm bằng công nghệ Daramend để đánh giá hiệu quả
của phương pháp xử lý, rút ra các kinh nghiệm xử lý và định hướng cho các nghiên
cứu tiếp theo.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về hóa chất BVTV tồn lưu và một số phương pháp xử lý
Hóa chất BVTV tồn lưu thuộc nhóm các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ
(Persistant Organic Pollutants- POPs) là những hợp chất hóa học có nguồn gốc từ
cacbon, sinh ra do các hoạt động công nghiệp của con người. Hóa chất thuốc
BVTV tồn lưu tương đối bền vững trong môi trường, có khả năng tích lũy sinh học
qua chuỗi thức ăn, lưu trữ trong thời gian dài, có khả năng phát tán xa từ các nguồn
phát thải và có tác động xấu tới sức khỏe con người và hệ sinh thái[11].
1.1.1. Tổng quan về hóa chất BVTV tồn lưu
1.1.1.1. Đặc điểm hóa chất BVTV tồn lưu
Theo Công ước Stockholm, hóa chất thuốc BVTV tồn lưu thuộc nhóm POP có
các đặc điểm như trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Các đặc điểm của hóa chất thuốc BVTV tồn lưu khó phân hủy
Đ

Đ T
ộ h
bề T
n h
T

v
h

K lg
hả K
nă H
n ệ
H
g


K T
h h
ả ời
nẢ Q
gi
n
ua
h
h n
ư
Nguồn:
sá [3]


5

Hóa chất BVTV tồn lưu có độc tính cao, đã được chứng minh có nhiều ảnh
hưởng xấu đối với sức khỏe của con người và môi trường tự nhiên. Hóa chất BVTV
tồn lưu khó phân hủy bao gồm các nhóm chất chính DDT, Toxaphene, Aldrin,

Dieldrin, Eldrin, Heptaclo, Mirex, Hexaclobenzen (HCB) và Clodan .. với 20 hóa
chất được trình bày trong bảng 1.2.
S
T

C
h

1D
ic
lo
di
p
he
2D
ie
ld
ri
n

3H
ep
ta
ch
lo
r

4A
ld
ri

n

Bảngt 1.2: Công thức hóa học của một số hóa chất BVTV
Công
hóa


6

S
T

C
h

5H
ex
ac
lo
be
nz
en
(
6T
o
xa
p
he
ne
7 Cl

o
da
n

8M
ir
ex

9E
n
dr
in

1 Li
0 n
da
ne

Công t
hóa


7

S
C
T
h
1 A
1 lp

ha
H
C
H
1 B
2 et
aH
C
H
1 C
3 hl
or
de
co
ne
1 H
4 ex
ab
ro
m
o
bi
1 P
5 en
ta
ch
lo
ro
be
nz

1 E
6 n
d
of
ur
an

Công t
hóa


8

1.1.1.2. Tính chất hóa lý của một số hóa chất BVTV tồn lưu điển hình
a. Tính chất hóa lý và độc học của DDT
DDT, công thức phân tử C14H9C15, lần đầu tiên được tổng hợp năm 1874 và là
sản phẩm của phản ứng giữa cloral (CCl3CHO) và clobenzen (C6H5Cl) trong môi
trường axít H2SO4 đặc. DDT bị biến đổi trong môi trường tạo thành DDE (1,1-diclo2,2-bis (4-clophenyl) eten) và DDD (1,1-diclo-2,2-bis (4-clophenyl) etan) - các sản
phẩm có khả năng độc hơn và thường đi kèm với DDT trong các thành phần của môi
trường. Bởi vậy, sinh vật sống thường bị nhiễm độc đồng thời các chất trên. Mỗi chất
lại có 3 đồng phân do vị trí khác nhau của nguyên tử Cl trong công thức cấu tạo,
trong đó các đồng phân phổ biến nhất là p,p’- DDT, p,p’-DDE và p,p’-DDD.

(a)

(b)

(c)
Hình 1.1: Công thức cấu tạo của p,p’-DDT (a), p,p’-DDE (b) và p,p’-DDD (c)
Giá trị lg Koc của p,p'-DDT, p,p'-DDE và p,p'-DDD nằm trong khoảng từ

4,70 đến 5,18 cho thấy các chất này hấp phụ tốt trong đất. Các chất này tan ít trong
nước (từ 0,090 - 0,025 mg/l). Khi bị rửa trôi từ đồng ruộng và xâm nhập vào môi
trường nước mặt, DDT và các chất biến đổi sẽ có thể tích tụ vào trong các hạt lơ
lửng trong sông[3].


9

Bảng 1.3: Một số thông số hoá lý của p,p'-DDT, p,p'-DDE và p,p'-DDD
Tính
p p p
c , , ,
N
109 1
hi
0
N
336
hi
T
0
1,3

,
85
Đ
0,0 0,1 0,0

25 20 90
ta

nH

+
lg
+
lg
1 6 1
Á
, , ,
p
(
ở ở ở
m 2 2 2
H
ằn 8 2 4,
, , 0
g
3 1 x
số (*)
Koc: hệ số phân bố cacbon hữu cơ. Nguồn [3]
-6

DDT và các chất biến đổi (DDE, DDD) có hằng số Henry (từ 8,3 x 10 - 2,1 x
10

-5

3

-7


-6

at.m /mol) và áp suất hơi bão hòa (từ 1,6 x 10 - 6,0 x 10 mmHg) thấp hơn

so với PCB. Khi bay hơi vào không khí, DDT, DDD và DDE tham gia các phản
ứng quang hóa. Thời gian bán hủy ước tính của DDT, DDE, DDD lần lượt là 37, 17
và 30 giờ. So sánh với qui định về các chất POP của công ước Stockholm (thời gian
bán hủy trong không khí > 2 giờ), có thể thấy các chất này tương đối bền trong
không khí.
Khi đề cập đến DDT người ta thường quan tâm đến p,p’- DDT, nó là thành
phần chính của thuốc trừ sâu đưa vào môi trường do có độc tính cao nhất đối với
côn trùng. Sản phẩm công nghiệp của DDT là một hỗn hợp gồm nhiều đồng phân, ở
thể rắn, màu trắng ngà và có mùi đặc trưng, không tan trong nước nhưng có khả
năng giữ nước, tan tốt trong các dung môi hữu cơ đặc biệt là mỡ động vật. Khả


10

năng hòa tan của DDT trong nước là thấp (hệ số hấp phụ cao) nên DDT có xu
hướng bị hấp phụ trong cặn bùn, đất đá, trầm tích.
DDT bị khử clo trong điều kiện yếm khí tạo thành DDD. DDT bị khử clo
trong điều kiện hiếu khí tạo thành DDE. DDD và DDE cũng là các chất diệt côn
trùng. Tính độc của DDT > DDE > DDD. Độ bền DDE > DDD> DDT. Vì vậy
DDE thường có nồng độ cao hơn DDT và DDD trong môi trường[11].
b. Tính chất hóa lý của HCH
Năm 1825, HCH lần đầu tiên được tổng hợp bằng cách cho benzen phản ứng
với clo dưới ánh sáng mặt trời. HCH có công thức phân tử là C6H6Cl6 và gồm có 8
đồng phân không gian.


Hình 1.2: Công thức cấu tạo của  -HCH và γ-HCH
Các thông số hóa lý đáng chú ý của các đồng phân HCH được xác định đối
với γ-HCH, α-HCH, β-HCH và δ-HCH (bảng 1.4). Giá trị lg Koc (từ 3,57 - 3,80)
của các đồng phân HCH nhỏ hơn DDT. Do đó, khả năng hấp phụ vào chất hữu cơ
trong đất của HCH yếu hơn DDT. Mặt khác, HCH lại có áp suất hơi bão hòa (từ 3,6
-7

-5

x 10 – 4,5 x 10 mmHg) và độ tan trong nước (5 - 17 mg/l) lớn hơn so với DDT.
Khi quan trắc các chất POP trong môi trường nước, hai nhóm chất này thường được
đo cùng nhau. Dù độ tan lớn hơn nhưng hàm lượng HCH trong các báo cáo quan
trắc về môi trường nước thường có giá trị nhỏ hơn so với DDT.[3]


11

Bảng 1.4: Một số thông số hoá lý của HCH
Tính
γ α β δ
c - - - N
11 1 3 1
hi 2, 5 1 4
N 32 6 6
hi 72 8 m 0m 0 0
ệt 6 m m ,
T 1 1 1
ỷ , , ,
Đ


H
ệ+
4
lg
+
lg
Á
p(

72 80 80 ,3
57 57 57 ,
4 4 3 3
,ở ,ở ,ở , ở

m 2 2
H
3 6
ằn
, ,
g
8
Nguồn:5 [3]

2
4 2
, ,
5 1

c. Đặc tính của nhóm Aldrin, Dieldrin và Endrin
Aldrin, dieldrin và endrin cũng là các hợp chất hữu cơ clo khó phân huỷ được

dùng làm thuốc trừ sâu. Dưới tác dụng của ánh sáng và vi khuẩn, aldrin rất dễ dàng
biến đổi thành dieldrin, vì vậy mà trong môi trường tồn tại chủ yếu là dieldrin có
tính độc cao hơn aldrin.
Endrin là một đồng phân của dieldrin. Endrin là chất rắn, màu trắng hầu hết có
mùi thơm và được sử dụng làm thuốc diệt các loại sâu bọ, gặm nhấm và chim.
Trong tự nhiên, tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường mà endrin có thời gian tồn lưu
khác nhau, endrin tồn tại trong đất khoảng 10 năm.[5]
1.1.1.3. Tính chất độc học của một số hóa chất BVTV tồn lưu điển hình
Độc tính của một chất đối với một đối tượng cụ thể phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như con đường xâm nhập vào cơ thể (tiêu hoá, hô hấp...), đặc điểm cơ thể đối
tượng (tuổi, giới, tình trạng sức khoẻ...), trạng thái tồn tại (rắn, lỏng, khí) và tính
chất hoá lý của chất đó.


12

Độc tính của các chất có thể được phân loại thông qua liều lượng gây
chết (Lethal Dose, LD) và nồng độ gây chết (Lethal Concentration, LC). Các đại
lượng này thường mô tả kèm với sinh vật thí nghiệm, phần trăm đáp ứng và thời
gian thí nghiệm. Theo cách phân loại này, nhiều chất trong nhóm POP thuộc nhóm
độc mạnh.
Bảng 1.5: Tiêu chí đánh giá độc tính của các chất

P
h
â
n
l

C


C

hỉ

hỉ

số

số

L

L

D

C

C Li
h ều
ỉ lư


s n
50 ố

50
C
hấ

m
C
1
1
hấ
0
m
C
5
10
4 30
hấ
004- m
C
50 100
3 6
hấ 005 0
C
5
1
hấ
0
0. 2
t
0
0 8
2 học của DDT
ít a. Tính
0 chất
0 độc

 Các ảnh hưởng độc của DDT

DDT có tính độc trung bình với động vật thí nghiệm khi xâm nhập qua thức
ăn. Giá trị LD50 của DDT ở chuột từ 113 đến 800 mg/kg, ở lợn là 300 mg/kg, ở thỏ
là 400 mg/kg, ở cừu là 1000 mg/kg. DDT có tính độc nhẹ với động vật thí nghiệm
khi xâm nhập qua da. Giá trị LD50 của DDT ở chuột lúc này từ 2.500 đến 3.000
mg/kg. DDT không dễ dàng hấp thụ qua da trừ khi ở dạng dung dịch.
- Ung thư
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy, DDT gây ung thư ở động vật thí nghiệm.
Cục bảo vệ Môi trường Mỹ xếp DDT vào nhóm 2B.
- Hệ thần kinh


13

DDT gây ảnh hưởng tới hệ thần kinh. Người nhiễm độc DDT ở liều cao sẽ có
triệu chứng buồn nôn, đau đầu, toát nhiều mồ hôi, dị ứng ở mắt, mũi, chấn động
toàn thân, co giật. Các triệu chứng tương tự xuất hiện trong các nghiên cứu ở động
vật như sự run rẩy ở chuột ở liều lượng 6,5 đến 13 mg/kg/ngày trong 26 tuần và mất
cân bằng ở khỉ ở liều lượng 50 mg/kg/ngày trong 6 tháng [3].
- Áp chế miễn dịch
DDT gây ức chế hoạt động của hệ miễn dịch. Với động vật thí nghiệm, DDT
làm giảm thể kháng ở chuột ở liều lượng 13 mg/kg/ngày trong thời gian từ 3 đến 12
tuần phơi nhiễm. Ngoài ra, DDT còn gây các ảnh hưởng đến gan, thận và hệ sinh
sản. DDT phá huỷ gan ở chuột với liều lượng 3,75 mg/kg/ngày trong 36 tuần, ở chó
với liều lượng 50 mg/kg ngày trong 150 ngày. Hiện tượng chảy máu tuyến thượng
thận xuất hiện ở chó với liều lượng 138,5 mg/kg ngày trong 10 ngày [3]. Động vật
khi bị nhiễm DDT thường có triệu chứng cơ thể bị tái, lạnh và tăng sự kích động,
rồi nhanh chóng lan truyền toàn thân. Nếu bị phơi nhiễm dưới liều gây chết, những
ảnh hưởng đối với thần kinh và cơ bắp có thể qua đi và sự hồi phục theo thời gian

tùy thuộc theo đường nhiễm.
 Sự chuyển hoá của DDT

Sự chuyển hoá của DDT đã được nghiên cứu trong cơ thể người và nhiều
động vật thí nghiệm. Kết quả chỉ ra chất chuyển hoá chủ yếu từ DDT là 2,2- bis (pclophenyl) axetic axit (DDA). Chất này được tạo thành sau một loạt các phản ứng
khử clo, khử hyđro, hyđroxyl hoá và oxi hoá. Ban đầu DDT được chuyển hoá trong
gan tạo thành DDE và DDD. Tiếp đó, DDE chuyển hoá thành 1-clo- 2,2- bis(pclophenyl)eten (DDMU) trong gan và thành 1,1-(p-clophenyl)eten (DDNU) trong
thận. Trong khi đó, DDD bị khử và tạo thành lần lượt DDMU, 1- clo-2,2-bis(pclophenyl) etan (DDMS) và DDNU. Sự chuyển hoá từ DDMS thành DDNU diễn ra
cả trong gan và thận, nhưng thận chiếm vai trò chính. Sau đó, DDNU tiếp tục bị
chuyển hoá thành 2,2- bis (p-clophenyl) etanol (DDOH) và 2,2- bis (p-clophenyl)
etanal (DDCHO) trước khi tạo thành DDA.[3]
 Tích tụ và đào thải của DDT


14

- Tích tụ
DDT có thể tích tụ trong các loại thực phẩm như rau, quả, cá... Theo thời gian,
lượng DDT tích tụ trở nên lớn và xâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua đường thức ăn.
DDT cũng có thể đi vào cơ thể qua đường thở và khi tiếp xúc qua da.

DDT tích tụ chủ yếu trong huyết thanh, máu và các mô mỡ. Các nghiên
cứu trên những người tình nguyện với liều lượng DDT từ 5 đến 20 mg/kg trong 6
tháng cho thấy, tỷ lệ lượng DDT trong mỡ và máu là 280/1. DDT tích tụ nhiều
trong sữa mẹ.
- Đào thải
Đào thải DDT được nghiên cứu trên người và nhiều loại động vật thí nghiệm.
DDT có thể đào thải qua sữa mẹ. Phần lớn DDT đào thải qua phân và nước tiểu.
b. Tính chất độc học của HCH
 Các ảnh hưởng độc của HCH


Các nghiên cứu về ảnh hưởng của HCH đến sinh vật chủ yếu tập trung vào
đồng phân độc nhất là γ-HCH.
- Ung thư:
Hiệp hội nghiên cứu ung thư thế giới đã xác nhận khả năng gây ung thư của γHCH trên động vật thí nghiệm. Tuy nhiên chưa có bằng chứng rõ rệt về khả năng
gây ung thư của γ-HCH trên con người.
- Hệ thần kinh:
γ-HCH có tính độc cao, gây kích thích ở hệ thống thần kinh trung ương. Hiện
tượng độc cấp tính xuất hiện bởi triệu chứng mất trí nhớ, giảm hoạt động của dây
thần kinh và kích thích hệ thống thần kinh trung ương, co giật, khó thở, phù phổi và
viêm da, mất thăng bằng.
γ-HCH có thể hấp phụ qua da, qua hít thở và thức ăn. Công nhân có thể nhiễm
độc qua da hoặc hít thở do thao tác không đúng qui trình. Giá trị LD50 ở chuột từ
88 đến 270 mg/kg trong khi ở thỏ là 60 mg/kg. Liều lượng HCH thấp nhất có thể
gây tử vong ở trẻ nhỏ là 180 mg/kg.
γ-HCH không gây tác dụng đến tuyến nội tiết. Liều gây chết của γ-HCH đối


15

với con người qua đường ăn uống là 300 mg/kg. Các đồng phân khác của HCH kém
độc hơn. Tuy nhiên, γ-HCH bị phân hủy nhanh trong khi β-HCH lại bền vững lâu
trong mô mỡ và gây ra các độc tính mãn.
 Sự chuyển hoá của HCH

Clophenol là các chất chuyển hoá chính của α-HCH. Các chất 2,3,5triclophenol, 2,4,6- triclophenol và 2,4,5-triclophenol chiếm tới 57,7% các chất
chuyển hoá từ α -HCH trong nước tiểu của các công nhân tham gia thử nghiệm.
Ngoài ra, sự chuyển hoá β-HCH trong gan diễn ra qua các phản ứng khử clo, khử
hyđro, khử hyđroclorua và hyđroxyl hoá thành năm sản phẩm chính gồm hexaclo
cyclohexen, pentaclo cyclohexen, 2,4,6-triclo phenol, 2,3,4,6-tetraclo phenol và

pentaclo benzen.
 Tích tụ, đào thải và của HCH

- Tích tụ
γ-HCH được tích tụ trong mỡ của chim và động vật có vú. γ-HCH cũng được
tìm thấy trong lòng đỏ trứng sau 32 ngày kể từ khi đưa vào động vật thí nghiệm.
γ-HCH có khả năng tích tụ trong mỡ, máu và sữa người. Các phân tích đã
được thực hiện trên các mẫu sữa người tại châu Âu năm 1992 cho kết quả trung
bình 0,2 ppm, trong đó các mẫu có hàm lượng cao hơn tập trung ở Pháp, Séc và Ý.
Theo điều tra năm 1980 tại Đức, 98% trẻ nhỏ tham gia thử nghiệm có γ-HCH trong
mô mỡ [3].
- Đào thải
Với liều lượng 40 mg/kg ở chuột, 80% đào thải ở nước tiểu và 20% ở phân.
Một nửa lượng γ-HCH bị đào thải sau 3 hoặc 4 ngày. Với liều lượng 8 mg/kg, sau
18 ngày các sản phẩm phân huỷ từ γ-HCH được tìm thấy trong máu, gan, thận, tỳ,
tim và óc của chuột. γ-HCH có thể truyền từ cơ thể mẹ sang bào thai [3].
c. Tính chất độc học của Aldrin, Dieldrin và Eldrin
Aldrin, dieldrin hoà tan một phần trong nước, do vậy chúng tồn tại chủ yếu
trong đất, không khí và nước, còn endrin ít hoà tan trong nước, nên tồn tại ở trên
mặt nước và lớp bùn dưới đáy sông, suối và hồ. Thực vật nhận aldrin, dieldrin và


16

endrin từ đất, nước rồi theo các chuỗi thức ăn đi vào trong cơ thể sinh vật và người,
chúng tích luỹ chủ yếu ở mỡ và gan, ngoài ra endrin còn có trong máu và sữa mẹ.
Sự có mặt của aldrin, dieldrin và endrin gây ra các triệu chứng: nhức đầu, buồn nôn,
cáu gắt và gây tổn thương đến hệ thần kinh[5].
1.1.2. Một số phương pháp xử lý tồn lưu hóa chất BVTV khó phân hủy
1.1.2.1. Phương pháp phân hủy bởi nhiệt

Công nghệ này sử dụng năng lượng nhiệt nhằm tăng mạnh sự bay hơi và tăng
khả năng tham gia vào phản ứng phân hủy của các tác nhân ô nhiễm, bao gồm:
thiêu kết, giải hấp phụ nhiệt hay nhiệt phân[6].
Công nghệ thiêu kết nhiệt độ cao đã và đang chứng tỏ là một trong những
công nghệ hiệu quả nhất, áp dụng cho việc xử lý các tác nhân ô nhiễm như một vài
chất thuộc nhóm các chất hữu cơ khó phân hủy POPs[7]. Theo đó, tác nhân ô nhiễm
0

0

lẫn với đất sẽ được đốt ở nhiệt độ rất cao (870 C tới 1200 C) dưới sự giám sát của
các thiết bị tự động và một vài điều kiện đặc biệt của quá trình. Công nghệ xử lý
này có thể đạt hiệu suất xử lý rất cao (có thể tới 99,99%), tuy nhiên đây cũng là
phương pháp hết sức đắt tiền bởi chi phí cho lượng nhiệt tiêu tốn là rất lớn.
Giải hấp phụ nhiệt là quá trình sử dụng năng lượng nhiệt làm bay hơi những
chất ô nhiễm dễ hoặc có thể bay hơi ở nhiệt độ không quá cao. Nhiệt độ phổ biến sử
0

0

dụng cho công nghệ này là từ 170 C tới 550 C[7]. Trong quá trình phản ứng đất ô
nhiễm sẽ được nung lên tới nhiệt độ như trên nhằm làm bay hơi tác nhân ô nhiễm.
Tiếp theo đó, sự bay hơi của các chất hữu cơ sẽ được tiến hành ở giai đoạn sau đó (ví
dụ như thiết bị sau khi đốt cháy, oxy hóa bởi xúc tác, ngưng tụ hay hấp phụ cacbon).
Công nghệ nhiệt phân là một dạng của thiêu kết ở nhiệt độ cao. Theo đó, tác
nhân ô nhiễm hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi nhiệt trong môi trường không có O2. Quá
0

trình này được diễn ra dưới áp suất cao và nhiệt độ trên 430 C và được dùng chủ
yếu cho việc xử lý đất ô nhiễm bởi VOCs hoặc thuốc trừ sâu cơ clo. Tuy nhiên

phương pháp này cũng vẫn chưa đươc ứng dụng rộng rãi do chí phí quá cao cho
giai đoạn làm khô nguyên liệu đầu vào.
1.1.2.2. Phương pháp phân hủy bằng hóa học
Điển hình trong số này là phương pháp Khử bằng hóa chất trong pha khí,


17

BCD (Base Catalyst Dehalogenation), Khử bằng Natri kim loại, Oxy hóa ướt ở
trạng thái siêu tới hạn.
 Khử bằng hóa chất trong pha khí

Bản chất của quá trình là tiến phản ứng khử DDT bằng hydro ở nhiệt độ
0

850 C hoặc cao hơn. Nguồn sản sinh hydro ở đây là nước. Sản phẩm cuối cùng của
quá trình xử lý là methan – chất sau đó sẽ chuyển hóa thành CO2, và HCl. Khí thải
sau quá trình xử lý sẽ được tách bụi và axit.
 BCD (Base Catalyst Dehalogenation)

Quá trình này sẽ tiến hành hydro hóa xúc tác để chuyển DDT thành các sản
phẩm muối (NaCl), nước và một số hợp chất hydrocacbon bằng hydroxit kim loại
kiềm (dầu khoáng) và chất xúc tác phù hợp.
 Khử bằng Natri kim loại

Trong quá trình này, DDT sẽ được khử bằng Na phân tán trong dầu. Sản phẩm
cuối cùng của quá trình phân hủy sẽ là các biphenyl không chứa clo, muối ăn và
hỗn hợp dầu và nước. Tuy chưa có nhiều số liệu chính thức để chứng minh cho hiệu
quả của công nghệ tại Việt Nam, nhưng công nghệ này đã được áp dụng tại nhiều
nước trên thế giới như Mỹ, Nhật, EU, Australia, Canada.

 Oxy hóa ướt ở trạng thái siêu tới hạn

Quá trình oxy hóa được tiến hành ở áp suất khoảng 250 atm, nhiệt độ dao
0

động từ 400 – 500 C. Sản phẩm chính tạo thành là CO2, H2O, axit hữu cơ và muối.
Hiệu suất xử lý với DDT đạt tới 99,999 % và phương pháp này đã được đánh giá,
cấp phép tại Nhật và Mỹ.
1.1.2.3. Phương pháp oxy hóa bằng tác nhân Fenton
Hydro peoxyt là chất ôxy hóa mạnh, nhưng ở nồng độ thấp (< 0,1%) động
học phản ứng của nó là quá chậm để phân hủy chất ô nhiễm. Nhưng khi cho thêm
ôxyt sắt (II) hoặc (III), cường độ ôxy hóa của peoxyt tăng đột biến. Việc tăng đó đã
sinh ra các gốc hydroxyn (OH*). Ngoài ra, bắt đầu xảy ra phản ứng dây chuyền tạo
thành những gốc mới. Phản ứng ôxy hóa peoxyt xúc tác sắt ở pH 3-5 được gọi là
“Hóa học Fenton“ sau khi H.J.H. Fenton phát hiện ra nó, còn tổ hợp sắt / peoxyt
được gọi là “Tác nhân Fenton“. Hóa học Fenton ban đầu được phát triển ở nồng độ


×