Nghiên cứu sự tồn lưu và rủi ro môi trường của các chất hữu cơ thơm đa vòng (pahs) trong đất rừng ngập mặn xã đồng rui, huyện tiên yên, tỉnh quảng ninh

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO BỘNÔNGNGHIỆPVÀPTNT TRƯỜNGĐẠI HỌCTHỦYLỢI ĐỖTHỊ LANCHI NGHI N CỨU ST NLƯU VÀ RỦI RO MÔI TRƯỜNGCỦCÁC CHẤT HUCTHM Đ VNG P Hs TRONGĐẤT RỪNG NGPMNĐNG RUI HUYỆNTINYNTỈNHQUẢNGNINH LUN ÁNTIẾNSĨKỸTHUT BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO BỘNÔNGNGHIỆPVÀPTNT TRƯỜNGĐẠI HỌCTHỦYLỢI ĐỖTHỊ LANCHI HÀNỘI, NĂM2018 NGHI N CỨU ST NLƯU VÀ RỦI RO MÔI TRƯỜNGCỦCÁC CHẤT HUCTHM Đ VNG P Hs TRONGĐẤT RỪNG NGPMNĐNG RUI HUYỆNTINYNTỈNHQUẢNGNINH Chuyênngành: MitrƣờngĐấtvN ƣ c Mãsố: 62.44.03.03 NGƢỜIHƢỚNGDẪNKHOAHỌC 1.PGSTSVĐ ứ c Ton 2.TSNguy nThT h u Hin HÀNỘI, NĂM2018 LỜICMĐON Tácgiảxincamđoanđâylc ngtrìnhnghiêncứucủatácgiảC c kếtquảnghiêncứuvcác kết luận luận án ltrung thực, kh ng chép từ nguồn n o vdƣới hình thức n oViệc tham khảo nguồn t i liệu đƣợc thực tríchdẫnvg h i nguồnthamkhảođúngquyđ nh Tácgiảluậnán ĐỗThịLanChi LỜICẢMN TácgiảxinbytỏlờicámơnchânthnhđốivớiPGSTSV Đ ứ c Ton,TSNguynThThu Hi n tận tình hƣớng dẫn tác giả suốt trình thực luận ánnày TácgiảxinbytỏlờicámơnchânthnhđốivớiGiáosƣMinoruYonedavàcáccánbộ Lab Environmental Rick Analysis, khoa Environmental Systems Engineering,Trƣờng đại học Kyoto, Nhật Bản chấp nhận vgiúp đtác giả sang nghiên cứu tạiLab Tác giả xin cám ơn thầy cở Khoa M i trƣờng, Ph ng Đ o tạo Đại học vSau đạihọc, Ban Giám Hiệu - Trƣờng đại học Thủy Lợi, Viện Khoa học vc ng nghệ m itrƣờngTrƣờngđạihọcBáchkhoaHN ộ i , p h n g T h n g h i ệ m m i t r ƣ n g v h a chấtTrungtâmQUATEST-Tngcụctiêuchunđolƣờng,chấtlƣợngViệtNam,Ủy ban nhân dân xã Đồng Rui, Sở T i nguyên m i trƣờng t nh Quảng Ninh, Khoa Đ alýTrƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc Gia HN ộ i v m ộ t s ố c h u y ê n giakhác đãgiúpđ tácgiả rấtnhiu trongquátrìnhlmluậnán TácgiảxintrântrọngcảmơnBanGiámHiệuTrƣờngĐạihọcCngđonvLãnhđạoKhoaBảohộlaođộng,c ngnhƣbạnbèđồngnghiệpđãủnghộvtạomọiđi ukiệnthuậnlợigiúp honthnhluậnán tácgiả Tác giả xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, ủng hộ tác giả suốt q trìnhlàmluận án MỤCLỤC DANHMỤCCÁCHÌNHẢNH .vi DANHMỤCBẢNGBIỂU viii DANHMỤCCÁCTỪVITTẮTVÀGIẢITHCHTHUẬTNG .x MỞĐẦU Tínhcấpthiếtcủađt i 2M ụ c tiêunghiên cứu 3Đ ố i tƣợngvp h m vinghiêncứu 4C c h tiếpcậnvp h ƣ n g phápnghiêncứu 5Ý nghĩakhoahọcvt h ự c tin 6C ấ u trúcluậnán CHƢƠNG 1.1 TNGQUANVẤNĐNGHIN CỨU .6 KháiquátchungvP A H s 1.1.1 MộtsốtínhchấthalýcủaPAHs .6 1.1.2 NguồnphátthảiPAHs 1.1.3 ĐộctínhcủaPAHs 10 1.2 Cácnghiêncứutrongvn g o inƣớcvs ự tồnlƣucủaPAHstrongđ ấ t 13 1.2.1 Cácnghiêncứuởnƣớcngoivs ự tồnlƣu 13 1.2.2 CácnghiêncứusựtồnlƣuPAHsởtrongnƣớc 20 1.3 Các nghiên cứu g o i n ƣ c v r ủ i r o m i t r ƣ n g d o t n l ƣ u P A H s trongđất 23 1.3.1 Cácnghiêncứuởnƣớcngoivr ủ i romitrƣờng .23 1.3.2 Cácnghiêncứuởtrongnƣớcvr ủ i romitrƣờng 27 1.4 Cácnghiêncứuvm h ì n h phânbốPAHstrongmitrƣờng 29 1.4.1 Cácnghiêncứungoinƣớcvm h ì n h phânbố 29 1.4.2 Cácn g h i ê n cứutrongnƣớcvm h ì n h phânbố .32 1.5 Giớithiệuvđ a điểmnghiêncứu[2][3][70][7] 32 1.5.1 Điukiệntựnhiên 33 1.5.2 Điukiệnkinh tế, xãhội .34 1.5.3 Đahình 34 1.5.4 Khíhậu 35 1.5.5 Thủyv n 36 1.5.6 Hảivn .36 1.6 KếtluậnChƣơng .38 CHƢƠNG2 2.1 PHƢƠNGPHÁPNGHINCỨU .40 Phƣơngphápkhảosát,lấymẫu,bảoquảnmẫu .40 2.1.1 Lấymẫuđất .40 2.1.2 Lấymẫubụitrongkhngkhí 41 2.1.3 Mẫunƣớc 43 2.1.4 Mẫutrầmtích 43 2.2 Phƣơngphápxl ý vp h â n tíchmẫu 44 2.2.1 Mẫuđất,trầmtích .44 2.2.2 Mẫunƣớc 48 2.2.3 Mẫukhí 50 2.2.4 PhântíchTOCtrongđất .52 2.2.5 PhântíchpHtrongđất 54 2.3 Phƣơngphápthƣơngsốrủiro(Riskquotient-RQ) 55 2.4 Phƣơngphápchs ố rủiroungthƣ(CancerRisk-CR) 56 2.5 Phƣơngphápmh ì n h phânbố,tíchlychấtn h i mtrongmitrƣờng .58 2.5.1 Phƣơngphápmh ì n h phânbốchấtn h i mtrongmitrƣờng 59 2.5.2 Phƣơngphápmp h ỏ n g sựtíchlychấtnhimtrongmitrƣờngtheothờigian 68 CHƢƠNG3 KTQUẢVÀBÀNLUẬN .71 3.1 Sựtồn lƣu PAHstrong đất rừng ngậpmnxã ĐồngRui,huyện Tiên Yên,tnhQuảngNinh 71 3.1.1 SựtồnlƣucủaPAHstrênbm tđất .71 3.1.2 SựtồnlƣucủaPAHstheothờigian .80 3.1.3 SựtồnlƣucủaPAHstheođộsâuphânbố .85 3.1.4 MốiliênhệgiatínhchấtđấtvớikhảnngtồnlƣuPAHs 92 3.1.5 Xác đnh tl ệ giacácnhmPAHs vớiđc điểm nguồnthải 95 3.2 Nghiên cứu đánh giá rủi ro m i trƣờng tồn lƣu PAHs m i trƣờng đấtrừngngậpmnxãĐồng Rui,huyện TiênYên,t nhQuảng Ninh .98 3.2.1 Khả n ng tác động đến m i trƣờng tồn lƣu PAHs đất rừng ngậpmn 98 3.2.2 Nguy rủi ro tác động đến ngƣời tích l y PAHs đấtrừngngậpmn 102 3.3 Nghiên cứu khả n ng phân bố v tích l y PAHs điển hình m i trƣờng đấtrừng ngập mn x ã Đ n g R u i , h u y ệ n T i ê n Y ê n , t n h Q u ả n g N i n h t h n g q u a v i ệ c s dụng mh ì n h FugacitycấpIIIvc ấ p IV 109 3.3.1 Mphỏng phân bố BaP m i trƣờng đất rừng ngập m n xã ĐồngRui 109 3.3.2 Mphỏng tích l y BaP m i trƣờng đất rừng ngập m n xã ĐồngRui 123 KTLUẬNVÀKIN NGHỊ .129 Kếtquảđạtđƣợccủaluậnán 129 Nh ngđnggp mớicủaluậnán .130 Nhngtồntạivh ƣ n g nghiêncứutiếp 131 Kiếnngh 131 TÀILIỆU THAM KHẢO 133 DANHMỤCCÁCHÌNHẢNH Hình1.1Cơngthứccấutạocủa16PAHs[9] .6 Hình2 Quytrìnhđánhgiárủiromitrƣờngdựbáo[20] .24 Hình1.3 Mứcđộrủiro trongsuốt quátrìnhđánhgiá Sarajevo[52] 26 Hình1.4DựbáoPAHstồnlƣutrongđấtđt h ị củaBắcKinhgiaiđoạn1978-2048[56] .27 Hình1.5 Vịtríkhuvựcnghiêncứu[70] 33 Hình2C c vịtrílấymẫu 41 Hình2.2QuytrìnhphântíchPAHstrong đất 45 Hình23ĐƣờngchuanBaP 46 Hình2.4 Sắckýđồcủa mẫuchuan PAHs GC/MS 47 Hình25QuytrìnhphântíchPAHstrongnƣớc 49 Hình26 QuytrìnhphântíchPAHstrong khí 51 Hình27Cácbƣớcmp h ỏ n g sựphânbốchấtn h i mtrongmitrƣờng 60 Hình28Cácbƣớcmp h ỏ n g sựtíchlychấtn h i mtrongmitrƣờng 69 Hình3.1 NồngđộtrungbìnhƩ16PAHscủa12mẫuđấttại thờiđiểm8/2014 72 Hình32 NồngđộƩ8PAHs vƩ 16PAHs trongđấtvo8 204 .74 Hình3.3 Tl ệ phânbố PAHstheosốv ngbenzentrongđấtvo8204 75 Hình34Tl ệ g i acácnh mPAHstrongđất vo8204 .76 Hình3.5 NồngđộPAHstrongcácmẫukhí 77 Hình3.6 NồngđộPAHstrong mộtsốmẫuđấtrừngtrongtháng1/2015 78 Hình3.7 NồngđộPAHstrongcácmẫutrầm tích .79 Hình 3.8 Nồng độ trung bìnhƩ16PAHs đất vđộ lệch chuan theo thời gian lấymẫu 80 Hình3.9 Nồngđộ trungbìnhcácPAHsthnhphầntrongđấttheothờigian 81 Hình3.10 NồngđộtrungbìnhƩ8PAHstrong đấttheothờigian 82 Hình3.11MốiquanhệgiaƩ8PAHsgâyungthƣvớiƩ16PAHstrongđất 83 Hình32 BiếnthiênnồngđộtheosốvngPAHstrongđấttheothờigian 83 Hình3.13NồngđộtrungbìnhƩ16PAHst r o n g đ ấ t theo ma 84 Hình3.14 NồngđộtrungbìnhƩ16PAHstrongđấttheon m 85 Hình3.15 NồngđộtrungbìnhƩ16PAHstrong đấttheođộ sâuphânbốvo2 86 Hình3.16 NồngđộPAHstrongđấtt h e o độsâuphânbốởvịtrí ĐR5trong2 87 Hình3.17 NồngđộAcevP h e trongđấttheođộsâuphânbốvo2 88 Hình 3.18 Nồng độ trung bình PAHs đất theo độ sâu phân bố vđ ộ l ệ c h chuantrong tháng2 89 Hình3.19 NồngđộcácPAHstrongđấttạivịtríĐR5ở độsâu0-5cmtheothờigian .90 Hình3.20 NồngđộcácPAHstrongđấttạivịtríĐR5ở độsâu5-10cmtheothờigian .90 Hình 3.21NồngđộcácPAHs trongđấttạivịtrí ĐR5ởđộsâu10- 15cmtheothờigian .91 Hình 3.22NồngđộcácPAHs trongđấttạivịtrí ĐR5ởđộsâu15- 20cmtheothờigian .91 Hình3.23 Biểuđồmối quanhệgiữaƩ16PAHs vT O C trongđấtrừngngập mn 93 Hình3.24 Biểuđồmối quanhệgiữaƩ16PAHs vàpHtrongđấtrừngngập mn .94 Hình3.25Tl ệ BaA(BaAC h y r ) vI n d ( I n d B g h i P ) đất 96 Hình3.26 Tl ệ Ant( A n t P h e ) vF l t / (Flt+ Pyr)trongđất 97 Hình3.27 GiátrịRQtrungbìnhcủacácPAHtheothời gian .101 Hình3.28NồngđộBaPtíchlytheothờigian 127 DANHMỤCBẢNG BIỂU BảngM ộ t số tínhchấtvậtlýcủaPAHs[12] Bảng2 M ộ t số tínhchấthahọccủaPAHs [12] Bảng3 Khảnng gâyungthƣvđ ộ t biếngencủacácPAHs[12] 12 Bảng 1.4 Nồng độ PAHs đất số khu vực giới [30] [31] [32] [33] [34][35] 14 Bảng1.5NồngđộPAHs trongđất RNM tạimột sốkhu vựctrên giới[ 23] [36][37] 15 Bảng6 Mộtsốnghiêncứuvs ự tồnlƣucủaPAHstrongđấttheođộsâuphânbố[38][14][39] [40] 16 Bảng1.7MốiliênquangiữatỷlệcủamộtsốPAHvđ c điểmnguồnthải[ 41] 17 Bảng 1.8 Một số nghiên cứu vt n l ƣ u P A H s t r o n g đ ấ t r n g n g ậ p m n t r ê n t h ế g i i [31][49][50][14] 19 Bảng 1.9 Thống kê số kết nghiên cứu vPAHs Việt Nam [25] [4] [52] [53] [54] 21 Bảng1.10Nhữngnghiêncứuvr ủ i romitrƣờngởViệtNam[57][58][59] 28 Bảng2.1Tọađộđiểmlấymẫuđấtvàmẫukhơngkhí .42 Bảng2.2Tọađộđiểmlấymẫunƣớcvàmẫutrầmtích 44 Bảng2.3QuanhệgiữahaibiếnngẫunhiêndựatrênhệsốtƣơngquanPearson 54 Bảng2.4Cácmứcđánhgiárủiromitrƣờng[74][75] 55 Bảng2.7PhânloạimứcđộrủiroungthƣtheoCR .56 Bảng2.5Ýnghĩacủacácchỉsốtrongcôngthức 2-2,2-3,2-4 57 Bảng2.6Hệsốđộctƣơngđƣơng[81] .58 Bảng2.8Cơngthứctínhđộtậptrung [62] 61 Bảng29Cngthứctínhcácqtrìnhvậnchuyểnchấtn h i e m từkhívonƣớc[82] .64 Bảng 2.10 Công thức tính q trình vận chuyển chấtn h i e m t k h í v o đ ấ t [ 82] 65Bảng2.11Cơngthứctínhcácqtrìnhvậnchuyểnchấtơnhiemtừnƣớcvàotrầmtích[82] 66 Bảng3.1TiêuchuancủaMỹvP A H s trongđất(GiátrịC)[83] 73 Bảng 3.2 Nồng độ6 P A H s t r o n g đ ấ t m ộ t s ố k h u v ự c r n g n g ậ p m n t r ê n t h ế g i i [14][84][49] 74 Bảng3.3Kếtquảphântíchmẫunƣớc .79 Bảng3.4 NồngđộcủacácPAHst r o n g đấttạithờiđiểmlấymẫu(μggkg) 81 Bảng3.5HệsốtƣơngquanPearsongiữaTOCvàƩ16PAHs 92 Bảng3.6HệsốtƣơngquanPearsongiữađộpHvàƩ16PAHs 94 Bảng3.7 GiátrịRQtrongcácđợtlấymẫu 99 Bảng3.8 GiátrịRQtrongcácđợt lấymẫu .100 Bảng3.9Cácgiátrịcủachỉsốtrongcơngthứctínhchỉsốrủiroungthƣ(CR) 103