(Luận văn thạc sĩ) xác định nguồn phát tán và mối tương quan của pahs trong tro bay của một số lò đốt

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực, chưa sử dụng hồn tồn khơng có chép sử dụng kết đề tài nghiên cứu khác Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn thơng tin trích dẫn luận văn có nguồn gốc rõ ràng phép công bố Tôi xin chịu trách nhiệm với cơng trình nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả luận văn Hoàng Minh Thắng Luan van ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Nguyễn Thị Huệ, TS Lê Ngọc Anh – người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên, dành nhiều thời gian đọc thảo, đóng góp nhiều ý kiến quý báu suốt q trình học tập nghiên cứu để tơi hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến ThS Vũ Văn Tú cán Phịng Phân tích Chất lượng mơi trường – Viện Công nghệ môi trường – Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam – giúp đỡ thưc luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Công nghệ môi trường – Học viện Khoa học Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè, gia đình động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu để hồn thiện luận văn Luận văn tốt nghiệp không tránh khỏi thiếu sót, kính mong nhận ý kiến đóng góp q báu từ phía thầy, hội đồng đánh giá, giáo viên phản biện thầy khoa để luận văn hồn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nôi, ngày tháng năm 2021 Học viên Hoàng Minh Thắng Luan van iii MỤC LỤC MỤC LỤC III DANH MỤC BẢNG V DANH MỤC HÌNH VII MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan PAHs 1.1.1 Tính chất PAHs 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh PAHs môi trường 1.1.3 Độc tính PAHs ảnh hưởng PAHs đến môi trường sống 11 1.2 Hiện trạng phát thải PAHs lò đốt chất thải 13 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 13 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 16 1.3 Các phương pháp xác định PAHs 19 1.3.1 Phương pháp chiết tách hợp chất PAHs 19 1.3.2 Một số phương pháp phân tích hàm lượng PAHs 20 1.4 Một số phương pháp đánh giá nguồn phát tán PAHs tro bay 23 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Đối tượng nghiên cứu .26 2.2 Thơng tin vị trí lấy mẫu 26 2.2.1 Công ty TNHH sản xuất dịch vụ thương mại Môi trường xanh 26 2.2.2 Công ty cổ phần công nghệ môi trường Green Việt Nam 27 2.3 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 29 2.3.1 Thiết bị dụng cụ 29 2.3.2 Hóa chất Luan van iv 30 2.4 Phương pháp nghiên cứu 32 2.4.1 Phương pháp lấy mẫu 32 2.4.2 Phương pháp xử lý phân tích mẫu 33 2.4.3 Phương pháp kiểm soát (QA/QC) 34 2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 36 2.4.5 Mối tương quan PAHs mẫu tro bay lò đốt 36 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Khảo sát điều kiện tối ưu q trình phân tích PAHs GC/MS 38 3.1.1 Các điều kiện tối ưu q trình phân tích mẫu 38 3.1.2 Đánh giá khoảng tuyến tính phương pháp 40 3.1.3 Đánh giá độ lặp lại độ thu hồi 43 3.2 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay .46 3.2.1 Thông tin mẫu sử dụng để nghiên cứu 46 3.2.2 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay lị đốt rác thải cơng nghiệp 47 3.2.3 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay lò đốt rác thải sinh hoạt 48 3.3 Nguồn phát tán mối tương quan phát thải PAHs tro bay số lò đốt .51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 63 Luan van v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Một số tính chất vật lý PAHs Bảng 1.2 Khả gây ung thư, đột biến gen số PAHs 12 Bảng 1.3 Tỷ lệ PAH mối liên hệ với nguồn thải 24 Bảng 2.1 Thơng tin lị đốt rác thải công nghiệp thời điểm lấy mẫu 27 Bảng 2.2 Thông tin lò đốt rác thải sinh hoạt thời điểm lấy mẫu 28 Bảng 2.3 Thông số chất chuẩn gốc PAHs 30 Bảng 2.4 Thông tin chất chuẩn đồng hành Z-014J 32 Bảng 3.1 Các chương trình nhiệt độ khảo sát sử dụng 38 Bảng 3.2 Độ thu hồi PAHs hai mẫu chuẩn 25ppb 100ppb 44 Bảng 3.3 Thông tin mẫu tro bay sử dụng đề tài 46 Bảng 3.4 Hàm lượng tổng PAHs hai loại tro thải tỷ số đồng phân PAHs theo công thức Fluh /( Fluh + Pyr) [46] 51 Bảng 4.1 Hàm lượng PAHs mẫu trắng, n-hexan (ppb) 63 Bảng 4.2 Hàm lượng PAHs mẫu chuẩn 25ppb 65 Bảng 4.3 Hàm lượng PAHs mẫu chuẩn 100ppb 66 Bảng 4.4 Hàm lượng PAHs mẫu TB1.1 + std 50ppb 67 Bảng 4.5 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay lị đốt rác thải cơng nghiệp (ppb) 68 Bảng 4.6 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay lò đốt rác thải sinh hoạt (ppb) 68 Bảng 4.7 Hệ số phát thải PAHs tro bay số lò đốt CTCN 70 Bảng 4.8 Hệ số phát thải PAHs tro bay số lò đốt CTSH 70 Bảng 4.9 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay lị đốt rác thải cơng nghiệp (µg/kg) 71 Luan van vi Bảng 4.10 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay lò đốt rác thải sinh hoạt (µg/kg) 73 Luan van vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo số PAHs Hình 1.2 Sự phân bố thành phần PAHs có bụi khí thải từ lị đốt chất thải 18 Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo thiết bị GC/MS 22 Hình 2.1 Sơ đồ ngun lý lị đốt rác thải 29 Hình 3.1 Mối tương quan diện tích pic nồng độ Naphthlene 40 Hình 3.2 Mối tương quan diện tích pic nồng độ Fluorene 41 Hình 3.3 Mối tương quan diện tích pic nồng độ Benzo (a) athracene 41 Hình 3.4 Mối tương quan diện tích pic nồng độ Acenaphthylene 42 Hình 3.5 Mối tương quan diện tích pic tổng nồng độ PAHs 42 Hình 3.6 Hàm lượng PAHs mẫu trắng n-hexan 43 Hình 3.7 Hiệu suất thu hồi mẫu chuẩn 25ppb 100 ppb (%) 45 Hình 3.8 Hàm lượng PAHs mẫu TB1.1 thêm chuẩn 50ppb 46 Hình 3.9 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay lị đốt rác thải cơng nghệp 47 Hình 3.10 Tỷ lệ loại PAHs tro bay lò đốt rác cơng nghệp (%) 48 Hình 3.11 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay lò đốt rác thải sinh hoạt 49 Hình 3.12 Tỷ lệ loại PAHs tro bay lò đốt rác sinh hoạt (%) 50 Hình 3.13 Hệ số phát thải PAHs tro bay số lị đốt rác cơng nghiệp 53 Hình 3.14 Hệ số phát thải PAHs tro bay số lò đốt rác sinh hoạt 54 Hình 4.1 Quy trình chiết mẫu PAHs tro bay phương pháp chiết soxhlet 74 Hình 4.2 Quy trình làm sử dụng cột silicagel 75 Luan van viii Hình 4.3 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs nồng độ ppb 76 Hình 4.4 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs nồng độ 25 ppb 76 Hình 4.5 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs nồng độ 50 ppb 77 Hình 4.6 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs nồng độ 100 ppb 77 Hình 4.7 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs nồng độ 500 ppb 78 Hình 4.8 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB1.1 78 Hình 4.9 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB1.2 79 Hình 4.10 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB2.1 79 Hình 4.11 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB2.2 80 Hình 4.12 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB3.1 80 Hình 4.13 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB3.2 81 Hình 4.14 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB4.1 81 Hình 4.15 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB4.2 82 Hình 4.16 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB5.1 82 Hình 4.17 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB5.2 83 Hình 4.18 Hình ảnh số trang thiết bị phịng thí nghiệm 84 Hình 4.19 Hình ảnh nguồn rác đầu vào mà mẫu tro bay số lò đốt 85 Luan van ix DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh tên khoa học AOAC Hiệp hội nhà hóa phân Association of Official Analytical tích thống Chemists BTMT Bộ Tài nguyên Môi trường Ministry of Natural Resources and Environment CTCN Chất thải công nghiệp Industrial waste CTNH Chất thải nguy hại Hazardous waste CTR Chất thải rắn Solid waste CTSH Chất thải sinh hoạt Domestic waste GC/MS Sắc ký khí – quang khối phổ Gas chromatography – Mass spectrometry HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao High Performance Liquid Chromatography IUPAC Liên minh Quốc tế Hóa học Hóa học ứng dụng International Union of Pure and Applied Chemistry mnguyên liệu Khối lượng rác đem đốt - mthải Khối lượng tro bay Fly ash weight KCN Khu công nghiệp Industrial zone LLE Phương pháp chiết lỏng lỏng Liquid – Liquid extraction PAHs Hiđrôcacbon thơm đa vòng Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Luan van x Chữ Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh tên khoa học PBDEs Polybrom diphenyl ete Polybrominated diphenyl ethers PCA Phương pháp phân tích thành phần Principal components analysis PCBs Hợp chất hữu đa vịng thơm có chứa Clo Polychlorinated biphenyls POPs Hợp chất hữu khó phân hủy Persistant Organic Pollutants QA Đảm bảo chất lượng Quality Assurance QC Kiểm soát chất lượng Quality Control QCVN Quy chuẩn Việt Nam National Technical Reguilation R% Độ thu hồi Recovery RSD Độ lệch chuẩn tương đối Relative standard deviation SD Độ lệch chuẩn Standard Deviation SPE Phương pháp chiết pha rắn Solid - Phase Extraction TB Tro bay Fly ash TLC Sắc ký lớp mỏng Thin layer chromatography viết tắt Luan van 71 Bảng 4.9 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay lị đốt rác thải cơng nghiệp (µg/kg) Tên chất TB 1.1 TB 1.2 TB1 (n=2) SD TB 2.1 TB 2.2 TB2 (n=2) SD TB 3.1 TB 3.2 TB (n=2) SD Naph 1 0,65 1 0,52 2 0,68 Acy 1 0,23 1,35 4 0,67 Ace 1,36 1 0,03 4 0,16 Flu 24 13 14,93 4,88 1,76 Phe 27 15 16,87 3,54 103 54 69,26 AnT 64 32 45,21 1 0,53 78 40 54,54 Fluh 51 26 36,05 1 0,27 36 18 24,33 Pyr 60 30 42,36 1 0,21 18 10 11,84 BaA 60 31 41,58 1,20 17 11 8,81 Chr 60 30 42,05 1 0,59 17 11,53 BkF - - - - - - - - 64 32 45,08 Luan van 72 BbF - - - - - - - - 59 29 41,72 BaP 25 12 17,39 - - - - 42 21 29,88 InP 27 13 18,97 - - - - - - - - BghiP 4 0,61 16 12 5,99 20 31 25 7,99 Luan van 73 Bảng 4.10 Hàm lượng PAHs mẫu tro bay lị đốt rác thải sinh hoạt (µg/kg) Tên chất TB 4.1 TB 4.2 TB (n=2) SD TB 5.1 TB 5.2 TB (n=2) SD BghiP 32 39 36 5,12 24 45 34 15,45 Naph 2 0,14 2,56 Acy 5 0,19 4,12 Ace 11 3,75 3 0,97 Flu 25 13 17,37 15 12 4,45 Phe 25 17 11,69 132 70 87,09 AnT 56 31 35,45 40 21 27,65 Fluh 16 37 27 14,60 35 19 21,75 Pyr 19 14 7,46 28 15 18,01 BaA 16 13 5,22 14 7,92 Chr 21 14 10,26 13 14 13 0,70 BkF 1,42 36 18 24,51 BbF 20 13 9,98 19 13,28 BaP 4,75 13 9,28 InP 3,07 - - - - DahA - - - - - - - - BghiP 32 39 36 5,12 24 45 34 15,45 Luan van 74 Một số hình ảnh trình tính tốn Hình 4.1 Quy trình chiết mẫu PAHs tro bay phương pháp chiết soxhlet Luan van 75 Hình 4.2 Quy trình làm sử dụng cột silicagel Luan van 76 Hình 4.3 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs nồng độ ppb Hình 4.4 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs nồng độ 25 ppb Luan van 77 Hình 4.5 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs nồng độ 50 ppb Hình 4.6 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs nồng độ 100 ppb Luan van 78 Hình 4.7 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs nồng độ 500 ppb Hình 4.8 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB1.1 Luan van 79 Hình 4.9 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB1.2 Hình 4.10 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB2.1 Luan van 80 Hình 4.11 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB2.2 Hình 4.12 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB3.1 Luan van 81 Hình 4.13 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB3.2 Hình 4.14 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB4.1 Luan van 82 Hình 4.15 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB4.2 Hình 4.16 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB5.1 Luan van 83 Hình 4.17 Sắc ký đồ tổng hỗn hợp 16 PAHs mẫu TB5.2 Luan van 84 Một số hình ảnh dụng cụ, thiết bị Hình 4.18 Hình ảnh số trang thiết bị phịng thí nghiệm Luan van 85 Một số hình ảnh trình lấy mẫu Hình 4.19 Hình ảnh nguồn rác đầu vào mà mẫu tro bay số lò đốt Luan van ... lượng PAHs thiết bị GC/MS Nội dung 3: Đánh giá mối tương quan phát thải PAHs tro bay - Tính tốn hệ số phát thải PAHs tro bay lò đốt - Xác định mối tương quan phát thải PAHs tro bay lò đốt rác... pháp xác định PAHs tro thải - Một số phương pháp xác định nguồn phát tán mối tương quan PAHs tro bay lò đốt Nội dung 2: Lấy mẫu thực tế phân tích mẫu Luan van - Lấy 10 mẫu tro bay 05 lị đốt rác... trung giải vấn đề sau: - Xác định hàm lượng PAHs tro bay số loại lò đốt (rác thải công nghiệp, sinh hoạt) - Xác định nguồn phát tán mối tương quan phát thải PAHs tro bay lò đốt rác thải công nghiệp