ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------

Chu Tuấn Linh

ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM VÀ ĐỀ XUẤT
PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT DDT
TẠI XÃ ĐỊNH TRUNG, THÀNH PHỐ VĨNH YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------

Chu Tuấn Linh

ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM VÀ ĐỀ XUẤT
PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT DDT
TẠI XÃ ĐỊNH TRUNG, THÀNH PHỐ VĨNH YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Nguyễn Thị Hà

3


Chu Tuấn Linh
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.....................................................................................7
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................8
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................9
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................10
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................12
1.1. Hiện trạng ô nhiễm DDT trong môi trƣờng tại Việt Nam ................................12
1.2. Hiện trạng ô nhiễm DDT khu vực nghiên cứu theo các kết quả điều tra trƣớc
.......................................................................................................................................14
1.3. Giới thiệu chung về DDT .....................................................................................16
1.2.1.Tính chất vật lý .....................................................................................................17
1.2.2. Tính chất hóa học ................................................................................................17
1.2.3. Tác dụng sinh học của DDT: ...............................................................................19
1.4. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý thuốc BVTV trong đất ..............................21
1.4.1. Phương pháp cô lập đất nhiễm thuốc BVTV kết hợp với phân hủy hóa học ......21
1.4.2. Phương pháp cô lập lâu dài .................................................................................22
1.4.3. Phương pháp vật lý ..............................................................................................22
1.4.4. Phương pháp đốt có xúc tác ................................................................................24
1.4.5. Phương pháp phân hủy sinh học..........................................................................25
1.4.6. Phương pháp xử lý DDT sử dụng hệ ôxi hóa Fe-TAML/H2O2...........................26
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................32
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ...........................................................................................32
2.2. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất ...............................................................................32
2.2.1. Dụng cụ và thiết bị ..............................................................................................32

4

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................74
PHỤ LỤC .....................................................................................................................76

6


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BVTV

Bảo vệ thực vật

DDT

Diclo Diphenyl Tricloetan

POPs

Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy

TAML

Tetra Amido Mecrocyclic Ligand

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN


8


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ mặt bằng khu vực nghiên cứu .............................................................16
Hình 1.2. Cấu tạo của phức Fe -TAML.........................................................................27
Hình 2.1: Sơ đồ mạng lấy mẫu đất ................................................................................36
Hình 2.2. Hệ thống thiết bị thực nghiệm xử lý mẫu ......................................................39
Hình 2.3. Sơ đồ chuẩn bị mẫu phân tích .......................................................................43
Hình 2.4. Sắc đồ của hỗn hợp chất chuẩn cơ clo...........................................................45
Hình 2.5. Đường ngoại chuẩn của DDT ........................................................................47
Hình 3.1. Sơ đồ phân vùng ô nhiễm trong đất – bùn.....................................................55
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn hiệu suất phân hủy DDT ở các điều kiện tỷ lệ nồng độ
H2O2/Fe-TAML khác nhau ............................................................................................58
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ Fe-TAML đến hiệu suất phân hủy DDT ..............60
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất phân hủy DDT bằng hệ tác nhân FeTAML/H2O2 ..................................................................................................................62
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình xử lý đất nhiễm ....................................................................64
Hình 3.6. Sơ đồ công nghệ hố xử lý đất nhiễm .............................................................70

9


MỞ ĐẦU
Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) có vai trò rất quan trọng trong phòng trừ và bảo
vệ cây trồng trước sâu bệnh, côn trùng, nấm và các dịch hại gây bệnh khác. Ngoài ra,
một số sản phẩm được sử dụng để phòng chống mối, mọt, bảo vệ quân trang, quân
dụng và phòng chống bệnh tật ở người (sốt rét).
Trong những năm 1960 - 1990, do sự hiểu biết về thuốc BVTV còn hạn chế, chỉ
coi trọng mặt tích cực của các loại hóa chất này là bảo quản, phòng trừ bệnh tật và
dịch hại nên công tác quản lý, giám sát trong hoạt động sản xuất, vận chuyển, phân

DDT tại khu vưc ô nhiễm xã Định Trung, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc do hiệu
quả xử lý bằng vi sinh hoặc kiềm nóng đối với DDT là rất thấp, lượng thuốc DDT và
đất nhiễm lại quá lớn không thể áp dụng phương pháp tiêu hủy nhiệt [3].
Khu vực ô nhiễm tại xã Định Trung hiện nay trên địa điểm mà trước đây là khu
vực kho thuốc trừ sâu, kho hoá chất nhằm phục vụ muc đích quân sự. Trong thời gian
chiến tranh chống Mỹ, khu vực kho đã bị bom Mỹ đánh phá, các hóa chất và thuốc
BVTV (đặc biệt là DDT) bị phát tán ra môi trường xung quanh gây ô nhiễm môi
trường rất nghiêm trọng ảnh hưởng đến đời sống và hoạt động của người dân.
Do đó luận văn “Điều tra, đánh giá mức độ ô nhiễm và đề xuất phương pháp
xử lý thuốc bảo vệ thực vật DDT tại xã Định Trung, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh
Phúc” được xây dựng là rất cấp thiết.
Mục tiêu nghiên cứu: Góp phần đưa ra phương pháp xử lý ô nhiễm do tồn lưu
DDT tại xã Định Trung, đem lại môi trường sống trong lành cho cộng đồng dân cư
xung quanh.
Nội dung nghiên cứu:
-

Khảo sát, phân tích DDT trong khu vực nhiễm tại xã Định Trung, thành phố

Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc từ đó đưa ra các đánh giá về mức độ ô nhiễm và phân vùng
ô nhiễm DDT tại khu vực.
-

Đề xuất mô hình xử lý DDT tại khu vực nhiễm và khảo sát hiệu quả việc sử

dụng hệ xúc tác ôxi hóa Fe-TAML/H2O2 trong xử lý ô nhiễm DDT.

11





thuốc BVTV nguy hiểm bị cấm hoặc hạn chế sử dụng thuộc nhóm POP như Monitor,
DDT, … có lúc, có nơi vẫn còn được lưu hành đã gây ra những rủi ro và để lại những
hậu quả di chứng đáng tiếc. Đồng thời những việc làm thiếu ý thức trong đóng gói,
sang chai bảo quản thuốc bảo vệ thực vật không hợp lý, vứt bỏ các chai lọ, bao bì, cọ
rửa các dụng cụ làm việc hoặc bán lại như đồ đồng nát dẫn tới ô nhiễm nước mặt thuỷ
vực, thuỷ lộ, nước ngầm và đất trồng, tác hại tới sức khỏe và môi trường.
Đối với nước ta vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến hoá chất BVTV đã và
đang được các cơ quan quản lý nhà nước đặc biệt quan tâm. Tại Nghệ An, Thanh Hóa
có lượng tồn lưu và mức ô nhiễm hoá chất BVTV (POPs) trong đất lớn nhất với số
lượng hàng chục nghìn m3. Trên thực tế, con số này còn lớn hơn nhiều. Theo Cục Bảo
vệ thực vật - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn hiện tại, phần lớn kho chứa hoá
chất BVTV nằm ở những vùng nông thôn, miền núi, vùng sâu, vùng xa. Không ít kho
nằm xen kẽ trong các khu dân cư như kho thuốc làng Ải (Tuyên Quang), kho Giao
Tiến- Giao Thủy (Nam Định),... Theo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hà Tĩnh,
trong số những điểm tồn lưu thuốc BVTV, chỉ một lượng nhỏ được đảm bảo an toàn
cho môi trường và cộng đồng, còn lại chủ yếu trên các nền kho cũ đã hỏng bốc mùi
nồng nặc, thậm chí có nơi đã nhiễm vào đất, nguồn nước trong khu dân cư một số khu
vực như Vĩnh Lộc (Can Lộc), Thạch Lưu (Thạch Hà)... trong đó chủ yếu là hoá chất
BVTV clo hữu cơ (thuốc trừ sâu DDT và hexacloran), thuốc BVTV dạng hữu cơ
photpho (metyl parathion) [8].
Chỉ trong năm 2009 đã có khoảng 5000 người bị nhiễm độc thuốc BVTV, trong
đó 138 người tử vong, chưa kể số người bị mắc bệnh ung thư, bệnh lao phổi, bệnh về
đường hô hấp,... và hàng năm vẫn không ngừng tăng lên do nhiễm độc hoá chất BVTV
tồn dư. Bên cạnh đó, việc tiếp xúc quá lâu và liên tục với môi trường độc hại cũng là
một trong những nguyên nhân dẫn đến số người mắc các chứng bệnh do nhiễm độc
tăng cao .
Theo Quyết định số 1946/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc xử lý triệt
để và phòng ngừa ô nhiễm môi trường do thuốc BVTV tồn lưu trên phạm vi cả nước

Tên
TT

hoạt chất

Đơn

QCVN 15:

(công thức

vị

2008/BTNMT

hóa học)
1

Kết quả phân tích

DDT
(C14H9Cl5)

M1

DDT
(C14H9Cl5)

M3


Nguồn: [3]

Số liệu kết quả phân tích ở bảng trên cho thấy điểm nhiễm cao nhất là 11.650,2
mg/kg. So sánh với tiêu chuẩn cho phép QCVN 15:2008/BTNMT là 0,01 mg/kg thì
mẫu tại đây có hàm lượng vượt tiêu chuẩn cho phép là 1.165.002 lần và điểm nhiễm
thấp nhất là 4,90 mg/kg thì mẫu tại đây có hàm lượng vượt tiêu chuẩn cho phép là 490
lần.
Trên cơ sở khảo sát, kết quả phân tích, cần phải xây dựng phương án để thu
gom và xử lý triệt để đất nhiễm. Trong khi chưa tiến hành giải pháp xử lý, cần thiết
khoanh vùng các khu nhiễm đã được phát hiện nhằm hạn chế khả năng phơi nhiễm đối
với người dân.

15


Hình 1.1. Sơ đồ mặt bằng khu vực nghiên cứu
1.3. Giới thiệu chung về DDT
DDT [ 1,1,1-trichloro-2,2-bis-(p-chlorophenyl)ethane] đã được tổng hợp vào
năm 1874, nhưng mãi đến 1930, Bác sĩ Paul Muller (Thụy Sĩ ) mới xác nhận DDT là
một hóa chất hữu hiệu trong việc trừ sâu rầy và từ đó DDT được xem như là một thần
dược và không biết có ảnh hưởng nguy hại đến con người. Khám phá trên mang lại
cho ông giải Nobel về y khoa năm 1948 và DDT đã được sử dụng rộng rãi khắp thế
giới cho việc khử trùng và kiểm soát mầm mống gây bệnh sốt rét. Nhưng chỉ hai thập
niên sau đó, một số chuyên gia thế giới đã khám phá ra tác hại của DDT trên môi
trường và sức khỏe con người [3].

16


1.2.1.Tính chất vật lý


H
Cl

H
Cl

Cl

C
Cl

C
Cl

C Cl

C Cl
Cl

Cl
o,p’-DDT

p,p’-DDT

17

Cl



R

CH
R

(DDT)

CCl3
R

CH

CHCl2

R

Điều chế
Trong công nghiệp DDT được điều chế theo phản ứng sau[11]:

18

COOH


Cl
Cl
Cl

Cl


loại chim theo hệ thống nước, thực vật phù du, động vật phù du, tôm cá nhỏ… Vì thế,
có thể thấy những tác động nguy hại của chúng ở những mắt xích cao nhất của chuỗi
thức ăn, như các loài chim săn mồi hay con người.
DDT có tính độc hại với nhiều động vật và liều lượng trung bình gây chết đối
với các loài động vật được nêu trong bảng 1.1 dưới đây :
Bảng 1.2: Liều lƣợng trung bình gây chết của DDT đối với một số loài động vật
Loài

Liều lƣợng trung bình gây chết (mg/kg)

Chuột

150 – 250

Chó

150 – 300

19


Lợn

300 – 500

Thỏ

300 – 500

Khỉ

nội tiết, rối loạn hệ enzim.
Các bộ phận trong cơ thể con người như gan, mỡ… có thể tích trữ lượng DDT
nhiều hơn lượng làm chết người đến mấy lần (LD50 300-500 mg/kg) [1]. Do đó, nếu
dùng DDT với liều lượng thấp và dài ngày cũng có thể gây ngộ độc và tử vong. Liều
lượng này rất gần với dư lượng DDT còn lại trong lương thực, thực phẩm đã được
phun DDT 5,5%, điều này được thể hiện ở bảng 1.2
Bảng 1.3: Dƣ lƣợng DDT trong lƣơng thực, thực phẩm
Thực phẩm có phun DDT 5,5%

Dư lượng DDT (mg/kg)

20


Táo

0,5 – 1

Rau xanh

0 – 14,8

Ngũ cốc

0,7 – 0.8

Su hào, cải bắp, cà chua, khoai tây, hành lá

3,6
Nguồn : [15]

lớp đất sâu hay tầng chứa nước ngầm.
- Nhược điểm: Thời gian phân hủy đất nhiễm hoá chất BVTV sau khi mang đi
chôn lấp là rất lâu.
Phương pháp này đã được ứng dụng tại một số địa điểm có đất nhiễm hoá chất
BVTV tại Nghệ An như: Mậu 2, Kim Liên, Nam Đàn; Nghi Mỹ, Nghi Lộc...
1.4.2. Phương pháp cô lập lâu dài
Bản chất phương pháp này là cô lập hóa khu đất nhiễm bằng các vật liệu giống
như phương pháp cô lập đất nhiễm kết hợp với phân hủy hóa học để ngăn chặn sự lan
tỏa của chất gây ô nhiễm [11].
Đặc điểm khác với phương pháp trên là không sử dụng hóa chất để phân hủy
thuốc BVTV.
-

Ưu điểm: Chi phí thấp vì không phải sử dụng hóa chất phân hủy đất nhiễm.

-

Nhược điểm: 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 để sử dụng cho
các mục đích khác vì thời gian để hoá chất BVTV tự phân hủy trong điều kiện tự nhiên
kéo dài đến hàng chục năm.
1.4.3. Phương pháp vật lý
Phương pháp Ozon hóa kết hợp với chiếu tia UV
Ozon hóa kết hợp với chiếu tia cực tím (UV) là phương pháp phân hủy các
chất thải hữu cơ trong dung dịch hoặc dung môi.
Có 3 phương pháp Ozon hóa kết hợp với chiếu tia UV thường dùng. Kĩ thuật
này thường áp dụng để xử lý ô nhiễm thuốc trừ sâu ở Mỹ. Phản ứng hóa học của quá
trình phân hủy chất độc là:
Chiếu UV

- Ưu điểm: Hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ. Khí thải khi xử lý an toàn cho
môi trường.
- Nhược điểm: Chỉ sử dụng hiệu quả trong pha lỏng và pha khí, chi phí cho xử
lý cao, phải đầu tư lớn.

23


1.4.4. Phương pháp đốt có xúc tác
Phương pháp này phù hợp cho việc xử lý những khu vực có mức độ ô nhiễm rất
cao, trong phạm vi hẹp, diện tích ô nhiễm nhỏ [11].
Dùng nhiệt để phá hủy hoàn toàn cấu trúc bền vững của hoá chất BVTV độc
hại, đặc biệt là các hợp chất POP để tạo ra các sản phẩm không độc hoặc có tính độc
hại ít đối với môi trường.
Có hai biện pháp thường được sử dụng bao gồm:
+ Phương pháp phân hủy nhiệt độ cao (trên 1.200oC) trong các lò thiêu đốt.
+ Phương pháp phân hủy ở nhiệt độ thấp hơn bằng lò đốt hai cấp: ở vùng sơ cấp
(400 - 600oC) và vùng thứ cấp (900 - 1000oC).
Trong các lò đốt hai cấp, để quá trình đốt được triệt để cần sự có mặt của các
phụ gia và chất xúc tác thích hợp. Bản chất của phương pháp này là dùng nhiệt bẻ gãy
các liên kết, chuyển các hợp chất clo hữu cơ thành CO2, H2O và Cl-. Clo hữu cơ nếu
tiếp xúc với kim loại đồng nung đỏ đều bị đồng lấy mất clo (tạo thành CuCl2) và
chúng bị phân huỷ tiếp theo thành CO2 và nước cùng với các dẫn xuất khác không độc
hoặc ít độc hơn.

Các phương pháp phân hủy nhiệt đều cho phép tiêu hủy hoàn toàn các yếu tố
độc hại gây ô nhiễm môi trường, thu nhỏ thể tích các chất gây ô nhiễm. Các sản phẩm
của quá trình thiêu đốt là tro và khí thải, qua quá trình xử lý có thể thải vào môi trường
mà không gây nên sự ô nhiễm thứ cấp nào.
-

năng thích nghi đối với sự thay đổi điều kiện sống. Ở trong đất, hoá chất BVTV bị
phân huỷ thành các hợp chất vô cơ nhờ các phản ứng ô-xi hoá, thuỷ phân, khử ô-xi xảy
ra ở mọi tầng đất và tác động quang hoá xảy ra ở tầng đất mặt. Tập đoàn vi sinh vật đất
rất phong phú và phức tạp. Chúng có thể phân huỷ hoá chất BVTV và dùng nó như là
nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, cung cấp cacbon, nitơ và năng lượng để chúng xây
dựng cơ thể. Quá trình phân huỷ của vi sinh vật có thể gồm một hay nhiều giai đoạn,
để lại các sản phẩm trung gian và cuối cùng dẫn tới sự khoáng hóa hoàn toàn sản phẩm
thành CO2, H2O và một số chất khác.
Các nghiên cứu cho thấy trong đất tồn tại rất nhiều nhóm vi sinh vật có khả
năng phân huỷ các hợp chất photpho hữu cơ, ví dụ như nhóm Bacillus mycoides,
B.subtilis, Proteus vulgaris,…, đó là những vi sinh vật thuộc nhóm hoại sinh trong đất.
Rất nhiều vi sinh vật có khả năng phân huỷ DDT, trong đó có và cộng sự đã phát hiện

25