BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM
TRƯƠNG MINH TRÍ
NGHIÊN CỨU SỰ LAN TRUYỀN VÀ PHẠM VI
ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ NGUỒN PHÁT THẢI
CÓ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
TỪ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC KHU CÔNG NGHIỆP
Ở TỈNH PHÚ YÊN
LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA PHÂN TÍCH
Đà Lạt – 2014
i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tác giả và người hướng dẫn
khoa học. Những kết quả và số liệu trong luận án chưa từng được công bố trước đây
dưới bất kỳ hình thức nào. Ngoài ra, trong luận án này tôi có tham chiếu một số
thông tin từ các nguồn số liệu khác nhau, các thông tin này đều được đảm bảo trích
dẫn đúng, chính xác và rõ nguồn gốc.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 5
1.1. Những nghiên cứu về ô nhiễm môi trường 5
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 5

1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 6

1.1.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy và lan truyền chất ô nhiễm 7

1.1.3.1. Yếu tố pH 8
1.1.3.2. Yếu tố độ dẫn điện (EC) 9
1.1.3.3. Cacbon mônôxít (CO) 9
1.1.3.4. Asen (As) 9
1.1.3.5. Crôm (Cr) 10
1.1.3.6. Mangan (Mn) 10
1.1.3.7. Đồng (Cu) 10
1.1.3.8. Một số thông số khác 11
1.1.3.9. Sự khuếch tán chất ô nhiễm vào môi trường
13
1.2. Tình hình hoạt động chung của các KCN ở Việt Nam 14
1.2.1. Sự hình thành 14

1.2.2. Quy mô phát triển 14

1.2.3. Xu thế phát triển 15

1.2.4. Áp lực môi trường từ hoạt động ở các KCN 16

1.3. Hiện trạng nước thải tại các khu công nghiệp ở Việt Nam 17
iv


1.6. Phân tích kích hoạt nơtron (NAA) 39
1.6.1. Nguyên lý 39

1.6.2. Phương trình kích hoạt nơtron 40

1.6.3. Sự lựa chọn các thông số thời gian trong phân tích kích hoạt 42

1.6.4. Độ nhạy của phương pháp kích hoạt nơtron 44

1.6.5. Các kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron 45

1.6.5.1. Phân tích kích hoạt nơtron dụng cụ (INAA) 45
1.6.5.2. Phân tích kích hoạt nơtron có xử lý hoá (RNAA) 46
1.6.6. Các nguyên nhân gây ra sai số trong quá trình phân tích kích hoạt 47

v

1.6.7. Phương pháp định lượng trong phân tích kích hoạt 47

1.6.8. Những ưu khuyết điểm của phương pháp NAA 49

1.7. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 50
1.7.1. Giới thiệu chung 50

1.7.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp thụ nguyên tử 50

1.7.2.1. Nguyên tắc của phương pháp 50
1.7.2.2. Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử 51
1.7.2.3. Cường độ của vạch phổ hấp thụ 52
1.7.3. Các kỹ thuật chủ yếu và trang bị của phép đo 54

2+
65
vi

b. Ảnh hưởng của tốc độ chảy qua cột 66
c. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử 67
d. Ảnh hưởng của hàm lượng các ion quan tâm 68
e. Khả năng hấp phụ của ion kim loại Cu
2+
và Mn
2+
trên than hoạt tính 69
g. Nghiên cứu sự giải hấp của phức ocxiquinolinat Cu
2+
, Mn
2+
sau khi hấp phụ trên
than hoạt tính 71
3.1.2. Qui trình phân tích Cu
2+
và Mn
2+
trong mẫu nước bằng RNAA 71
3.1.3. Kiểm tra độ tin cậy của qui trình phân tích Cu
2+
và Mn
2+
đã xác lập
74
a. Phân tích mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp RNAA 74

d. Khả năng hấp phụ của ion kim loại As
3+
và Cr
6+
trên than hoạt tính 81
đ. Nghiên cứu ảnh hưởng của dung môi giải hấp đến hiệu suất tách As
3+
và Cr
6+
82
3.2.2. Nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích As
3+
, As
5+
, Cr
3+
và Cr
6+
trong mẫu
nước bằng phương pháp RNAA 83

3.2.3. Kiểm tra độ tin cậy qui trình phân tích As
3+
, As
5+
, Cr
3+
và Cr
6+
đã xác lập 86

3.8.1.1. Sự biến động hệ số tỷ lệ hàm lượng của các nguyên tố As, Cr 119
3.8.1.2. Sự biến động hàm lượng của As, Cr, Cu, Mn trong nước thải của khu công
nghiệp An Phú, với yếu tố nền tại khu vực Xóm Bầu 120
3.8.2. Xây dựng hệ số làm giàu nguồn phát thải As, Cr, Cu, Mn trong trầm tích dựa
vào nguyên tố nền 121

3.8.3. Bản đồ hóa sự lan truyền phát tán chất thải bằng phần mềm Mapinfo 123

3.8.4. Tính toán và biểu diễn sự lan truyền chất thải tại khu công nghiệp An Phú, tỉnh
Phú Yên bằng phần mềm Matlab 126

3.8.4.1. Mô hình hóa sự lan truyền khí thải CO 126
3.8.4.2. Mô hình hóa sự lan truyền nước thải và dự báo diễn thế môi trường nước
thải tại Khu công nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên 134
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148
TÀI LIỆU THAM KHẢO 151
PHẦN PHỤ LỤC 161
viii

Phụ lục 1. Thống kê Tình hình hoạt động ở khu công nghiệp An Phú 10/2011 161
Phụ lục 2. Địa điểm, vị trí lấy mẫu tại 3 khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên 164
Phụ lục 3. Bản đồ số hóa 03 Khu công nghiệp tỉnh Phú Yên bằng Mapinfo 167
Phụ lục 4. Chương trình Matlab 168

ixDANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Các con đường vận chuyển các nguyên tố hóa học trong môi trường 8

Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tách các ion trong dung dịch 79
Hình 3.9. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử đến hiệu suất hấp thu 80
Hình 3.11. Khả năng hấp phụ của ion kim loại As
3+
và Cr
6+
trên than hoạt tính 82
Hình 3.14. Phổ gamma của mẫu trầm tích (T
i
=1h; T
d
=3d; T
c
=1800s) 90
Nhìn vào phổ gamma của mẫu trầm tích ta thấy rất phức tạp. Do đó, để xác định
chính xác hàm lượng các kim loại Cu, Mn, As và Cr trong mẫu trầm tích cần phải
tách làm giàu trước khi chiếu xạ. Cụ thể như sau: 91
Hình 3.15. Phổ gamma của đồng vị Mn-56 sau khi tách từ trầm tích đã chiếu ngắn ở
kênh 7-1 (T
i
=5m; T
d
=2h; T
c
=300s) 93
x

Hình 3.17. Phổ gamma của đồng vị As-76 sau khi tách từ mẫu trầm tích đã chiếu tại
mâm quay (T
i

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Quy mô các khu công nghiệp Việt Nam 14
Bảng 1.2. Đặc trưng thành phần nước thải của một số ngành công nghiệp 18
Bảng 1.3. Dự báo tổng lượng nước thải từ một số KCN ở phía Nam đến năm 2020
(ước tính) 23
Bảng 1.4. Kết quả điều tra tại 3 khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên 28
Bảng 1.5. Một số thông số hạt nhân của đồng vị
76
As,
51
Cr,
56
Mn,
66
Cu 40
Bảng 1.6. Các đặc trưng một số nguyên tố trong một số chế độ chiếu xạ 44
Bảng 1.7. Giới hạn phát hiện ước lượng của INAA của một số nguyên tố trong điều
kiện chiếu trong lò phản ứng có thông lượng nơtron khoảng 10
13
n/cm
2
.giây 44
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp thu Cu
2+
và Mn
2+
66
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của tốc độ chảy qua cột đến hiệu suất hấp thu Cu
2+
và Mn

Bảng 3.9. Kết quả phân tích hàm lượng Cu và Mn trong mẫu nước thải (AP1) bằng
phương pháp RNAA 77
Bảng 3.10. Kết quả phân tích hàm lượng Cu và Mn trong mẫu nước thải (AP1)
bằng phương pháp AAS 77
Bảng 3.11. So sánh kết quả phân tích hàm lượng Cu và Mn trong mẫu nước thải
bằng hai phương pháp RNAA và AAS 78
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tách As
3+
và Cr
6+
79
xii

Bảng 3.13. Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc thử đến hiệu suất hấp thu As
3+
và Cr
6+
80
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của thời gian đến đến hiệu suất tách As
3+
và Cr
6+
81
Bảng 3.15. Khả năng hấp phụ của ion kim loại As
3+
và Cr
6+
trên than hoạt tính 82
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất giải hấp As
3+

Bảng 3.27. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích tại 03 khu
công nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 2 108
Bảng 3.28. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích tại khu
công nghiệp An Phú tỉnh Phú Yên; đợt 3 109
xiii

Bảng 3.29. Giá trị trung bình hàm lượng As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích
tại KCN An Phú 111
Bảng 3.30. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO
2
, NO
2
, CO, tại khu công
nghiệp Hòa Hiệp, tỉnh Phú Yên, đợt 1 (9/2009) 113
Bảng 3.31. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO
2
, NO
2
, CO, tại khu công
nghiệp Hòa Hiệp, tỉnh Phú Yên, đợt 2 (3/2010) 113
Bảng 3.32. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO
2
, NO
2
, CO, tại khu công
nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên, đợt 1 (9/2009) 114
Bảng 3.33. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO
2
, NO
2

Bảng 3.44. Tọa độ vị trí lấy mẫu nước thải của các doanh nghiệp hoạt động và tọa
độ trọng tâm (theo hệ vn2000, tọa độ xác định là đơn vị m) 135
Bảng 3.45. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải
As (đợt 3, tháng 10/2010) 136
Bảng 3.46. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải
Cr (đợt 3, tháng 10/2010) 138
Bảng 3.47. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải
Cu (đợt 3, tháng 10/2010) 141
Bảng 3.48. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải
Mn (đợt 3, tháng 10/2010) 143
Bảng 3.49. Khoảng cách lấy mẫu và hàm lượng các nguyên tố As, Cr, Cu, Mn được
tính trên phần mềm Matlab 145
Bảng 3.50. Khoảng cách lấy mẫu và hàm lượng các nguyên tố As, Cr, Cu, Mn được
xác định bằng thực nghiệm 145
xvDANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
WTO: Tổ chức Thương mại thế giới
EUROSTAT: Ủy ban Thống kê Châu Âu
OECD: Tổ chức Hợp tác và phát triển Châu Âu
GDP: Tổng sản phẩm nội địa, tức tổng sản phẩm quốc nội
UNDP: Chương trình phát triển của Liên Hiệp Quốc
ISO: Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hóa
IUPAC: Danh pháp hóa học theo Hiệp hội Hóa học Quốc tế
IAEA: Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế
BKHCN: Bộ Khoa học và Công nghệ
TNMT Tài Nguyên và Môi trường

KHĐT: Kế hoạch và Đầu tư

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết và mục tiêu của đề tài
Trong vài thập kỷ gần đây, môi trường toàn cầu có nhiều biến đổi theo chiều
hướng ngày càng xấu thêm. Hiện tượng băng tan ở hai đầu cực và trái đất nóng lên
đang là vấn đề lớn được cả thế giới quan tâm. Ô nhiễm môi trường khí quyển, thủng
tầng ôzôn do lượng khí thải ngày càng tăng là nguyên nhân chủ yếu gây nên hiện
tượng này. Vấn đề ô nhiễm độc tố kim loại nặng cũng như dư lượng hóa chất bảo vệ
thực vật trong lương thực, thực phẩm do môi trường nước bị ô nhiễm bởi lượng chất
thải công nghiệp cũng như hóa chất bảo vệ thực vật ngày càng tăng cũng đang là
vấn đề được nhiều quốc gia quan tâm. Vì vậy, mục tiêu phát triển bền vững và bảo
vệ môi trường trái đất trong thế kỷ 21 là mục tiêu chung của toàn nhân loại.
Việt Nam cũng đang trong thời kỳ đổi mới và hội nhập; thời kỳ đẩy mạnh
công nghiệp hóa - hiện đại hóa với nhịp độ ngày càng cao, nhằm đưa nước ta cơ bản
thành nước công nghiệp vào năm 2020. Sự phát triển với quy mô lớn ở nhiều lĩnh
vực cả về số lượng, tốc độ, chất lượng,…; đặc biệt là lĩnh vực công nghiệp đã và
đang gây nên những tác động toàn diện tới môi trường. Tình trạng ô nhiễm môi
trường không khí, môi trường đất và nước đã làm suy giảm đa dạng sinh học, ảnh
hưởng đến chất lượng cuộc sống. Vấn đề này đã và đang được các cấp lãnh đạo, các
ngành và toàn xã hội quan tâm nghiên cứu, tìm giải pháp khắc phục.
Tỉnh Phú Yên, sau hơn 10 năm thực hiện “Quy hoạch tổng thể kinh tế - xã
hội thời kỳ 1996 - 2010” và “từ 2011 - 2015”, đã tạo nên bức tranh về sự thay đổi
hiện trạng kinh tế theo hướng thiết lập cơ cấu công - nông - dịch vụ; đời sống vật
chất và tinh thần của nhân dân không ngừng được cải thiện, ngày một tốt hơn.
Vấn đề đặt ra là bên cạnh những thành tựu kinh tế - xã hội mà tỉnh Phú Yên
đã đạt được, thì những hậu quả về môi trường có những ảnh hưởng đáng kể đến hệ
sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Những nguồn thải được tạo ra trong quá trình hoạt
động của các khu công nghiệp đã phát tán ra môi trường bằng nhiều con đường, gây
ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực lân cận. Vì vậy, việc nghiên cứu một số vấn đề liên
2



tích các mẫu thực tế; đánh giá hiện trạng môi trường ở các khu công nghiệp của tỉnh
Phú Yên; lựa chọn đối tượng nghiên cứu sự lan truyền; mô hình hóa sự lan truyền
và dự báo diễn thế môi trường.
Kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron (NAA) thực hiện tại lò phản ứng hạt nhân
Đà Lạt được sử dụng như công cụ chính để định lượng hàm lượng độc tố kim loại
nặng có trong các mẫu môi trường (nước, trầm tích) thu thập được. Ngoài ra, một số
phương pháp phân tích khác cũng đã được sử dụng nhằm mục đích so sánh, đối chiếu
kết quả hoặc thu thập nhanh dữ liệu hiện trường. Các kỹ thuật phân tích đó bao gồm:
phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), đo nhanh một vài chỉ tiêu chất lượng môi trường
không khí tại hiện trường (CO).
Như vậy, có hai phần cơ bản trong phạm vi của nghiên cứu này gồm: quan
trắc và thu thập dữ liệu quan trắc để làm cơ sở dữ liệu đầu vào cho việc mô hình hóa
bằng các thuật toán với sự hỗ trợ của các công cụ máy tính chuyên dụng.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
Ứng dụng những kỹ thuật phân tích hiện có tại Viện Nghiên cứu hạt nhân để
phân tích, đánh giá hiện trạng môi trường ở các khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên.
Từ đó, làm cơ sở để tham khảo trong việc giải thích và dự báo sự phân bố hàm lượng
các kim loại nặng có trong trầm tích và nước. Ứng dụng công cụ tin học (
Mapinfo,
Matlab) để mô phỏng quá trình lan truyền, phân bố và phạm vi ảnh hưởng của
một số dạng chất ô nhiễm đặc trưng của khu công nghiệp An Phú.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Đưa ra những dẫn liệu cơ bản về tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở
khu công nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên sau một thời gian đi vào hoạt động.
- Cung cấp cơ sở khoa học về sự lan truyền chất thải vào môi trường.
- Góp phần cung cấp cơ sở khoa học định hướng qui hoạch vùng xả thải an
toàn.
- Góp phần vào việc quản lý nguồn thải và bảo vệ môi trường tại khu công

Zn. Tác giả đã sử dụng mô hình này để mô hình hóa tương tác giữa các chất nhiễm
bẩn trong nước với trầm tích hoặc đặc tính của lưu vực với tính chất hóa-lý của chất
thải trong môi trường tồn tại; ví dụ: sự ảnh hưởng của nước ngầm đối với sự chuyển
hóa và lan truyền của chất thải rắn. Thông qua mô hình này tác giả cũng đã tính
toán được hoạt độ của các ion ở trạng thái cân bằng giữa các dạng hấp phụ và hòa
tan và pha rắn cân bằng của chúng. Đồng thời xem xét tương tác của kim loại với
các anion chính như Cl
-
, SO
4
2-
, HCO
3
-
và CO
3
2-
. Bên cạnh đó một số tác giả khác lại
nghiên cứu khả năng di chuyển của các nguyên tố vết ở các đối tượng khác nhau:
nhóm tác giả Apodaca L.E.; Bails J.B.; Driver N.E. 2000, đã nghiên cứu sự xuất
hiện, sự vận chuyển và sự hiện hữu của các nguyên tố vết của lưu vực sông Blue,
6

tỉnh Summit, Colorado; nhóm tác giả Edmunds W.M.; Pelig-Ba K.B.; Smedley P.L.
1996 đã nghiên cứu sự di động của asen trong nước ngầm ở khu vực khai thác mỏ
vàng Ghana: mối liên quan đến sức khoẻ con người; nhóm tác giả Feng X.; Hong
B.; Hong Y.; Ni J đã nghiên cứu sự di động của một vài nguyên tố vết độc hại chứa
nhiều trong than ở Guizhou, Trung Quốc.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước [47 - 53]
Một cách tương tự, gần đây ở Việt Nam cũng có một vài công trình công bố

nguyên và Môi trường đã và đang tiến hành quan trắc một số chỉ tiêu gây ô nhiễm
môi trường và xây dựng những trạm quan trắc môi trường tổng thể nhằm tiến đến
theo dõi một cách toàn diện diễn biến ô nhiễm môi trường ở nước ta nói chung và ở
các khu công nghiệp lớn nói riêng.
Tuy nhiên, trong phạm vi hiểu biết của tác giả, chưa có bất kỳ công trình
khoa học nào nghiên cứu về sự lan truyền, phát tán chất ô nhiễm từ các hoạt động
sản xuất công nghiệp vào môi trường nước, không khí tại tỉnh Phú Yên. Đây là
động lực để nhóm thực hiện nghiên cứu này. Các kết quả đạt được sẽ đưa ra bức
tranh tương đối đầy đủ về sự phát tán, tồn tại và chuyển hóa của các chất ô nhiễm
(chủ yếu quan tâm đến kim loại nặng) trong môi trường nước, trầm tích và một vài
chất ô nhiễm khí điển hình (chủ yếu quan tâm đến khí CO) từ khu công nghiệp điển
hình của tỉnh Phú Yên. Ngoài ra, việc ứng dụng công cụ máy tính để mô phỏng,
kiểm tra đối chiếu với kết quả thực nghiệm sẽ đưa ra bức tranh tổng thể và đầy đủ
hơn để nhận biết và dự báo những rủi ro tiềm ẩn làm cơ sở hỗ trợ việc quản lý được
tốt hơn.
1.1.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy và lan truyền chất ô nhiễm [8,
13, 16, 20, 23 - 27, 35, 70, 71, 77, 91, 93, 103]
Trong quá trình hoạt động sản xuất công nghiệp, sự lan truyền của chất ô
nhiễm nói chung, kim loại nặng nói riêng vào môi trường là không thể tránh khỏi.
Tùy thuộc vào phương thức đi vào môi trường mà kim loại nặng sẽ dịch chuyển và
biến đổi theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào bản chất, điều kiện tự nhiên và
yếu tố con người.
8

Ô nhiễm kim loại nặng thường có nguồn gốc từ sản xuất công nghiệp hoặc
do hoạt động khai khoáng; nếu các biện pháp quản lý và kiểm soát phát thải không
đảm bảo vận hành tốt và các nguồn thải giàu kim loại thì một lượng lớn chất thải sẽ
thâm nhập vào môi trường. Các chất được thải ra dưới dạng bùn chảy xuống các
đầm, hồ và phát tán ở diện rộng và gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sinh
thái và có tác động tiêu cực đến sức khỏe con người.