ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Dương Thanh

NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ MỘT SỐ NHÓM CHẤT OCP VÀ PCB
TRONG MÔI TRƯỜNG BIỂN VEN BỜ TỪ TRÀ CỔ ĐẾN CỬA LÒ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Dương Thanh

NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH TỤ MỘT SỐ NHÓM CHẤT OCP VÀ PCB
TRONG MÔI TRƯỜNG BIỂN VEN BỜ TỪ TRÀ CỔ ĐẾN CỬA LÒ

Chuyên ngành: Môi trường đất và nước
Mã số: 62 44 03 03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS. TS. TRẦN ĐỨC THẠNH
PGS. TS. TRẦN VĂN QUY


yêu trong gia đình đã luôn ở bên cạnh, động viên tác giả về vật chất và tinh
thần để tác giả vững tâm hoàn thành luận án của mình.
TÁC GIẢ


MỤC LỤC
CÁC CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................................................4
DANH MỤC BẢNG.................................................................................................................6
DANH MỤC HÌNH..................................................................................................................7
MỞ ĐẦU....................................................................................................................................9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.................................................................................................13
1.1. Nguồn phát sinh và một số tác động........................................................................13
1.1.1. Nguồn phát sinh OCP và PCB........................................................................13
1.1.2. Tác động của OCP và PCB.............................................................................17
1.2. Tình hình nghiên cứu OCP và PCB trong môi trường.........................................19
1.2.1. Tình hình nghiên cứu về OCP và PCB trên thế giới.....................................19
1.2.2. Tình hình nghiên cứu OCP và PCB ở Việt Nam...........................................22
1.3. Điều kiện tự nhiên vùng biển ven bờ phía bắc Việt Nam.....................................28
1.3.1. Địa hình và trầm tích.......................................................................................28
1.3.2. Khí hậu và thủy văn.........................................................................................29
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................32
2.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................................32
2.1.1. Chất ô nhiễm hữu cơ bền nhóm OCP và PCB...............................................32
2.1.2. Vùng biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò........................................................34
2.2. Các phương pháp nghiên cứu..................................................................................37
2.2.1. Phương pháp tổng hợp tài liệu vùng nghiên cứu..........................................37
2.2.2. Phương pháp lấy mẫu nghiên cứu.................................................................41
2.2.3. Phương pháp phân tích OCP và PCB.............................................................43
2.2.4. Phương pháp thống kê so sánh với các tiêu chuẩn môi trường....................47
2.2.5. Phương pháp phân tích cấp hạt trầm tích......................................................47

3.6. Đánh giá khả năng tích tụ sinh học với OCP và PCB trong mô thịt ngao.........82
3.6.1. Khả năng tích tụ sinh học với OCP................................................................82
3.6.1.1. Hệ số tích tụ sinh học với OCP trong nước biển ven bơ (BAF)................82
3.6.1.2. Hệ số tích tụ sinh học với OCP trong trầm tích biển ven bơ (BSAF).......84
3.6.1.3. So sánh đánh giá hệ số BAF và BSAF của ngao với OCP.......................87
3.6.2. Khả năng tích tụ sinh học PCB......................................................................88
3.6.2.1. Hệ số tích tụ sinh học PCB trong nước biển ven bơ (BAF)......................88
3.6.2.2. Hệ số tích tụ sinh học với PCB trong trầm tích biển ven bơ (BSAF)........91
3.6.2.3. So sánh đánh giá hệ số BAF và BSAF của ngao với PCB........................94
3.6.3. So sánh khả năng tích tụ sinh học giữa nhóm OCP và PCB........................94
3.6.3.1. So sánh BAF của ngao với PCB và OCP trong nước biển ven bơ...........94
3.6.3.2. So sánh BSAF của ngao với PCB và OCP trong trầm tích biển ven bơ...95
3.7. Xu hướng phân bố và tích tụ sinh học với OCP và PCB trong biển ven bờ phía
bắc Việt Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò..............................................................................96
3.7.1. Xu hướng phân bố hàm lượng OCP và PCB.................................................96

2


3.7.2. Xu hướng tích tụ sinh học của ngao với OCP và PCB..................................98
KẾT LUẬN...........................................................................................................................100
KHUYẾN NGHỊ...................................................................................................................101
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA.................................102
TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.........................................................................102
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................104
Tiếng Việt..........................................................................................................................104
Tiếng Anh..........................................................................................................................107
PHỤ LỤC...............................................................................................................................116

3

OCP: Thuốc trừ sâu cơ clo (Organic Chlorinated Pesticide)

4


PANAP: Mạng lưới Châu á Thái bình dương chống thuốc trừ sâu (Pesticide Action
Network Asia and the Pacific)
PCB: Hợp chất clo hóa của biphenyl (Polychlo Biphenyl)
POP: Chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (Persistent Organic Pollutant)
Ppm: Phần triệu (Part per million)
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
Rq: Hệ số rủi ro (Risk quotient)
R: Độ thu hồi (Recovery)
SD: Độ lệch chuẩn (Standard Deviation)
TB.: Trung bình

5


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Biến đổi sử dụng thuốc sâu trên toàn cầu.........................................................14
Bảng 1.2. Sản lượng PCB ở một số nước qua các giai đoạn............................................16
Bảng 1.3. Sự xuất hiện PCB trong các loài động vật.........................................................20
Bảng 1.4. Nguồn cung cấp nước và bùn cát lơ lửng từ sông ra các vùng thuộc dải bờ
Tây Vịnh Bắc Bộ (nhiều năm trước hồ Hoà Bình)............................................................31
Bảng 2.1. Vị trí và số lượng mẫu khảo sát..........................................................................38
Bảng 2.4. Phân loại trầm tích biển bở rời theo thành phần độ hạt.................................48
Bảng 3.1. Đặc điểm hóa lý nước biển ven bờ tại vị trí lấy mẫu.......................................52
Bảng 3.2. Đặc điểm trầm tích mặt ven bờ tại vị trí lấy mẫu............................................54
Bảng 3.3. Đặc điểm hình thái ngao Meretrix Lyrata S ven bờ tại vị trí lấy mẫu..........56

Hình 2.4. Mẫu ngao Meretrix Lyrata thu tại các vùng khảo sát.....................................43
Hình 3.2. Bản đồ hàm lượng OCP trung bình trong nước theo mùa.............................60
Hình 3.3. Hàm lượng PCB trong nước biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò..................62
Hình 3.4. Bản đồ hàm lượng PCB trung bình trong nước theo mùa..............................63
Hình 3.5. So sánh phân bố hàm lượng OCP và PCB trong nước biển ven bờ từ Trà Cổ
đến Cửa Lò..............................................................................................................................65
Hình 3.6. Hàm lượng PCB trong trầm tích biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò..........66
Hình 3.7. Bản đồ hàm lượng OCP trung bình trong trầm tích theo mùa......................66
Hình 3.8. Hàm lượng PCB trong trầm tích biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò..........68
Hình 3.9. Bản đồ hàm lượng PCB trung bình trong trầm tích theo mùa......................69
Hình 3.10. So sánh phân bố hàm lượng OCP và PCB trong trầm tích ven bờ từ Trà
Cổ đến Cửa Lò........................................................................................................................71
Hình 3.12. Bản đồ hàm lượng OCP trung bình trong mô thịt ngao theo mùa..............73
Hình 3.13. Hàm lượng PCB trong thịt ngao biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò.........75
Hình 3.14. Bản đồ hàm lượng OCP trung bình trong mô thịt ngao theo mùa..............76
Hình 3.15. So sánh phân bố hàm lượng OCP và PCB trong thịt ngao ven bờ từ Trà Cổ
đến Cửa Lò..............................................................................................................................78
Hình 3.16. Hệ số tích tụ của ngao với OCP trong nước biển ven bờ phía bắc Việt Nam
từ Trà Cổ đến Cửa Lò............................................................................................................84
Hình 3.17. Hệ số tích tụ của ngao với OCP trong trầm tích biển ven bờ phía bắc Việt
Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò..................................................................................................87
Hình 3.18. So sánh BAF và BSAF của ngao với OCP trong biển ven bờ phía bắc Việt
Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò..................................................................................................88
Hình 3.19. Hệ số tích tụ của ngao với PCB trong nước biển ven bờ phía bắc Việt Nam
từ Trà Cổ đến Cửa Lò............................................................................................................91
Hình 3.20. Hệ số tích tụ của ngao với PCB trong trầm tích biển ven bờ phía bắc Việt
Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò..................................................................................................94
Hình 3.21. So sánh BAF và BSAF của ngao với PCB trong biển ven bờ phía bắc Việt
Nam từ Trà Cổ đến Cửa Lò..................................................................................................94


loài chim và cá bị POP tác động nặng nề đến cơ thể, ảnh hưởng đến khả năng sinh
sản của từng loài. Chẳng hạn, DDT và một số hợp chất cơ clo bền khác đều gây ra
hiện tượng chim đẻ trứng hỏng, vỏ trứng ròn dễ vỡ hoặc dễ bị vi khuẩn xâm nhập
[106]; Cá Bơn đẻ trứng có các phôi dị thường trong điều kiện thí nghiệm với môi
trường nước có dư lượng DDT là 2,4 mg/kg. Điều đó dẫn tới một số loài cá và chim
bị tiệt chủng [93, 104].
Với tính độc và khả năng gây độc cao, mức độ tồn lưu lâu dài, phân bố rộng
khắp của POP trong các hợp phần môi trường, sự tích lũy POP trong mô của động
thực vật cao như đã nêu trên; do vậy POP đã trở thành mối quan tâm lớn nhất của
cộng đồng, trong đó có vấn đề bảo vệ sức khỏe và hoạch định chính sách quản lý
môi trường đối với POP trên phạm vi toàn cầu [1, 85].
Ở Việt Nam, những nghiên cứu đánh giá tồn lưu và ảnh hưởng của OCP và
PCB trong môi trường biển đến các loài động, thực vật thủy sinh nói chung, và môi
trường biển ven bờ nói riêng còn rất hạn chế. Việc nghiên cứu những vấn đề đã nêu
trong phạm vi rộng lớn của biển và cùng thời điểm đối với cả ba hợp phần nước,
trầm tích và sinh vật là tốn kém thời gian, công sức và kinh phí. Để đóng góp vào
việc đánh giá biến động và sự phân bố hàm lượng OCP và PCB trong môi trường

9


biển Việt Nam chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu sự tích tụ một
số nhóm chất OCP và PCB trong môi trường biển ven bờ từ Trà Cổ đến Cửa Lò”.
2. Ý nghĩa của đề tài
2.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài:
1- Đánh giá sự xuất hiện và hàm lượng chất OCP và PCB trong hợp phần
nước, trầm tích và trong cơ thể ngao Meretrix lyrata của vùng biển ven
bờ phía bắc Việt Nam.
2- Sử dụng hệ số tích tụ sinh học của ngao Meretrix lyrata đối với OCP và
PCB trong vùng biển ven bờ để xác định mức độ khuếch đại sinh học của

học của ngao Meretrix lyrata đối với OCP và PCB ở mỗi vùng biển.
3- Tính hệ số tích tụ sinh học của ngao Meretrix lyrata đối với OCP, PCB
trong từng vùng và toàn vùng biển ven bờ phía bắc Việt Nam làm cơ sở
khoa học góp phần giúp các ban ngành chức năng thực hiện quản lý an
toàn thực phẩm.
4- Đánh giá xu hướng phân bố và tích tụ OCP, PCB trong vùng ven bờ và
các hoạt động cần nghiên cứu tiếp theo.
5. Cấu trúc luận án:
Phần mở đầu: Trình bày lý do chọn đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn
của đề tài, mục đích nghiên cứu và những đóng góp mới của đề tài.
Chương 1: Tổng quan. Phần này nêu tổng quan về OCP, PCB và đặc điểm
điều kiện tự nhiên vùng biển ven bờ phía bắc Việt Nam từ Trà Cổ (Quảng Ninh) đến
Cửa Lò (Nghệ An); Tình hình nghiên cứu trong nước, nước ngoài về OCP và PCB
trong môi trường ven bờ.
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu. Phần này nêu đối tượng
nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu OCP và PCB trong nước, trầm tích, sinh vật
biển là ngao Meretrix lyrata biển ven bờ phía bắc Việt Nam.
Chương 3: Kết quả và thảo luận. Nội dung chính của phần này là đưa ra các
số liệu về hàm lượng OCP và PCB trong nước, trầm tích và sinh vật biển là ngao
Meretrix lyrata. Trên cơ sở đó đánh giá về sự biến động OCP và PCB trong nước,

11


trầm tích, sinh vật có tính chất theo mùa, theo vùng và sự tích tụ sinh học OCP và
PCBs của ngao Meretrix lyrata; Đánh giá xu hướng phân bố, tích tụ và khuyếch đại
sinh học của ngao Meretrix lyrata đối với OCP và PCB trong vùng biển ven bờ phía
bắc Việt Nam.
Phần kết luận: Nêu tóm tắt các kết quả của luận án và đề xuất các hướng
nghiên cứu tiếp theo.


13


Bảng 1.1. Biến đổi sử dụng thuốc sâu trên toàn cầu
Năm
Loại

1960
Giá

%

1970
Giá

%

1980
Giá

1990
%

2000

2005

Giá


638

5,5

1575

%

Giá

%

21

5306 19,6 7486 24,0

6

1354

5,0

936

3,0

850 100 2700 100 11600 100 26400 100 27104 100 31191 100

Ghi chú: Giá: triệu đô la Mỹ.


•

Chất lỏng cách điện trong biến thế

•

Chất lỏng trong bơm chân không

•

Chất lỏng trong thủy điện
Ở Nhật, hợp chất PCB được sản xuất đầu tiên ở công ty hóa chất

Kanegafuchi (Kaneka) năm 1954 và các sản phẩm đó tiếp tục đến năm 1972 khi
chính phủ Nhật cấm sản xuất, sử dụng và nhập khẩu các sản phẩm của PCB [47].
Ước tính các sản phẩm của PCB thải vào toàn cầu là 1,5 triệu tấn. Mỹ là nhà sản
xuất lớn nhất với hơn 600.000 tấn sản phẩm từ năm 1930 đến 1977 [38]. Vùng châu
Âu tiếp sau với gần 450.000 tấn tính đến năm 1984. Theo bản thống kê gần đúng
của sản phẩm toàn cầu sẽ là hơi cao, với các nhà máy ở Hà Lan, Đông Đức, Áo sản
xuất một lượng PCB không tính được [76].
Công nghiệp sản xuất PCB trên thế giới bắt đầu từ Mỹ từ năm 1929 đến cuối
những năm 70 của thế kỉ 20 và được bán trên thế giới với những tên thương mại
khác nhau như Arocholor, Askarel, Therminol,...Sau chiến tranh thế giới thứ hai,
châu Âu cũng đã đưa ra thị trường những sản phẩm có chứa PCB. Các nước sản
xuất PCB chủ yếu trên thế giới bao gồm Autralia, Trung Quốc, Pháp, Đức, Ý, Nhật,
Tây Ban Nha, Mỹ và Anh [58].
Tổng lượng PCB được sản xuất trên thế giới từ năm 1929 ước tính khoảng 1
đến 1,2 triệu tấn, sản xuất trung bình khoảng 26.000 tấn/năm [69]. Trong cuối
những năm 1960, lượng PCB được sản xuất đạt mức tối đa khoảng 60.000 tấn/năm,


3.960

150

2.042

6.800

1960-1964

14.401

14.854

1.920

10.530

1.289

10.215

94.500

1965-1969

16.975

25.466


34.072

8.076

0

8.829

9.501

32.900

1980

6.419

7.309

1.388

0

1.131

0

0

1982



16


Thống kê ban đầu cho thấy, Tổng Công ty điện Việt Nam hiện đang quản lý trên
60% tổng lượng PCB tại Việt Nam. Cụ thể, khoảng 9.000 tấn dầu có hàm lượng
PCB đã biết chắc chắn, còn khoảng 1.000 tấn dầu nghi ngờ có PCB trong các hệ
thống điện. Ngoài ra, còn tồn tại một lượng PCB trong các thiết bị công nghiệp nằm
ngoài ngành điện hiện chưa được xác định chính xác [25].
Hiện nay một số trạm biến thế vẫn sử dụng dầu chứa PCB do chưa tới thời
hạn thay dầu, một số đã thay thế dùng các loại dầu không chứa PCB. Ngoài ra, có
một lượng dầu chưa sử dụng bị nghi ngờ chứa PCB đang được tồn trữ trong các kho
chứa. Nguồn thải PCB ra môi trường chủ yếu là lượng dầu biến thế đã thải bỏ một
cách không kiểm soát được khi thay dầu ở các trạm biến thế hoặc các sản phẩm tụ
điện hỏng thải ra bãi rác [54].
Số liệu điều tra cho thấy, tổng lượng tụ điện sử dụng dầu cách điện có khả
năng chứa PCB trên địa bàn 64 tỉnh, thành phố được điều tra, thống kê là khoảng
1.800 tụ điện và được phân bổ như sau: các tỉnh thuộc Đông Bắc là 40%; Đồng
bằng sông Hồng: 38%; Bắc Trung Bộ: 9%; Duyên hải Miền Trung: 7%; Đồng bằng
sông Cửu Long: 2%; Tây Nguyên: 1,6%; Đông Nam Bộ: 1,4% [1].
Ngoài ra tổng lượng máy biến thế có khả năng chứa PCB trên toàn quốc là
khoảng 10.000 biến thế, trong đó vùng Đông Bắc chiếm 23%; vùng Đông Nam Bộ:
22%; vùng Đồng bằng sông Hồng: 21%; vùng Nam Trung Bộ: 17%; vùng Bắc
Trung Bộ: 13%; vùng Tây Nguyên: 5%; vùng Đồng bằng sông Cửu Long: 2% biến
thế [1, 30].
1.1.2. Tác động của OCP và PCB
Tác động của thuốc bảo vệ thực vật cơ clo (OCP)
Từ năm 1998, cộng đồng quốc tế đã nhận định thuốc trừ sâu cơ clo là một
thảm hoạ cho môi trường [105, 106] và đưa ra nhận định về 8 loại thuốc trừ sâu cần
được loại bỏ ngay tức khắc. Nhưng điều đáng buồn là mọi chuyện vẫn như cũ vì

Năm 1968 ở Nhật, có 280 kg PCB nhiễm trong dầu cám gạo sử dụng như
thức ăn nuôi gà, gây ra vụ nhiễm độc khối lượng lớn ở Yushō Disease cho hơn
14.000 người [45]. Năm 2008 ở Ireland, đã báo rằng thử nghiệm cho thấy mức độ
độc “cực cao” của PCB trong sản phẩm thịt lợn, từ 80 đến 200 lần mức an toàn trên
của châu Âu. Giới hạn an toàn trên của châu Âu là 1,5 ppm hoặc là 0,12 đến 0,3 ppb

18


cho mỗi đối tượng. Trên thực tế, năm 1986 sữa của những bà mẹ chứa khoảng từ
1020 to 1770 ppb PCB ở Mỹ, và dầu sát gạo nhiễm bẩn PCB đã gây ngộ độc lượng
lớn (Yu-Cheng) ở Đài Loan năm 1979 với nồng độ khoảng 53.000 to 99.000 ppb
PCB [36].
1.2. Tình hình nghiên cứu OCP và PCB trong môi trường
1.2.1. Tình hình nghiên cứu về OCP và PCB trên thế giới
Từ năm 1937, hội thảo tại trường Sức khỏe cộng đồng ở Havard, và hàng
loạt các công bố liên quan đến độc tính của các loại hợp chất hydrocarbon liên kết
với nguyên tử Clo đã được xuất bản trước năm 1940 [23]. Robert Brown khuyến
nghị các nhà hóa học năm 1947 rằng Arochlors là chất độc. Do nồng độ cao nhất
cho phép trong 8 h ngày là (8-hr. day) 1 mg/m 3 không khí. Do chúng cũng sinh ra
hàng loạt biến dạng, viêm da [86, 89].
Năm 1995, được coi là năm cao điểm của việc đánh giá thuốc bảo vệ thực
vật trên mọi góc độ. Đã có hàng trăm công trình, khảo sát và các bài báo đề cập đến
vấn đề này [82]. Đến năm 1998, cộng đồng Quốc tế đã nhận định đây là một thảm
họa cho môi trường. Đại biểu của hơn 100 quốc gia đã họp tại Bỉ vào tháng 9 năm
2002 để bàn kỹ về thuốc bảo vệ thực vật và Công ước quốc tế Rotterdam đã nhấn
mạnh việc cần thận trọng khi sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Các hội nghị Thượng
đỉnh ở Kyoto, ở Rio de Janeiro, ở Bonn từng đưa ra nhận định cần loại bỏ ngay một
số loại thuốc trừ sâu trong đó có nhóm OCP và PCB [103, 105].
Trong môi trường khí, các hợp chất hữu cơ clo có tác động độc cấp tính nhẹ

lượng PCB trong mô mỡ [46]. Sự xuất hiện hàm lượng PCB trong các vi sinh vật
biển, cá biển, chim và động vật trên cạn và con người đã được Viện Khoa học New
York công bố năm 1979 (Bảng 1.3) [92].
Bảng 1.3. Sự xuất hiện PCB trong các loài động vật
Nhóm

Sinh vật biển

Cá

Sinh vật

Khoảng nồng độ (ppm)

Động vật phù du

< 0,003 - 1,055

Động vật có vỏ

< 0,003 - 7

Hải Cẩu

3 - 212

Cá Voi và cá Heo

0,012 - 147



Huyết thanh (dân bình thường)

0,001 - 0,029

Huyết thanh (dân phơi nhiễm)

0,036 - 1,90

Mô mỡ (Yusho)

0,7 - 75,50

Huyết Thanh (Yusho)

0,002 - 0,015

Sữa

0,01 - 0,39

Sữa loại bỏ lipid

0,01 - 18,60

Chim

Các động vật

Con người