Báo cáo nghiên cứu khoa học " ĐIỀU TRA CÁC NGUỒN PHÁT THẢI DIOXIN VÀ FURAN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG TRỊ " pot

ĐIỀU TRA CÁC NGUỒN PHÁT THẢI DIOXIN VÀ FURAN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG TRỊ Nguyễn Văn Hợp, Thủy Châu Tờ, Nguyễn Thị Nhi Phương Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Hoàng Trọng Sỹ , Trư

ĐIỀU TRA CÁC NGUỒN PHÁT THẢI DIOXIN VÀ FURAN

TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG TRỊ

Nguyễn Văn Hợp, Thủy Châu Tờ, Nguyễn Thị Nhi Phương

Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế

Hoàng Trọng Sỹ , Trường Đại học Y khoa, Đại học Huế

Nguyễn Trường Khoa, Võ Văn Dũng, Nguyễn Hữu Nam

Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường tỉnh Quảng Trị

1 MỞ ĐẦU

Dioxin (viết tắt là CDDs - chlorinated dibenzo-p-dioxins) là thuật ngữ dùng

để chỉ một nhóm gồm 75 hợp chất (hay 75 thành viên) có tính chất hóa học và

vật lý tương tự nhau Furan (viết tắt là CDFs - chlorinated dibenzofurans) là một

nhóm gồm 135 thành viên Do Furan cũng có những đặc điểm hóa học, vật lý và

độc tính tương tự Dioxin, nên chúng được xem là Các hợp chất giống Dioxin

(Dioxin-like compounds) [9]

2

Dioxin (CDDs) và Furan (CDFs) có công thức cấu tạo như sau [9]:

x và y là số nguyờn tử clo thế vào cỏc vị trớ 1, 2, 3, 4 và 6, 7, 8, 9 tương ứng; x và y = 1  4

Dioxin và Furan (viết tắt là CDDs/CDFs) được xếp vào những hợp chất độc hại nhất đã được biết hiện nay Chúng rất độc đối với người và động vật (động vật

có vú, chim, cá ) Độc tính của chúng phụ thuộc vào số lượng và vị trí thay thế các nguyên tử clo trên các vòng thơm: các hợp chất có 4, 5, 6 nguyên tử clo và thế

ở các vị trí 2, 3, 7, 8 thì có độc tính lớn hơn các thành viên khác Trong số các thành viên của CDDs/CDFs, thì 2,3,7,8TCDD là hợp chất độc nhất Để so sánh

độc tính của các CDDs/CDFs, người ta đưa ra khái niệm Hệ số độc tương đương

(viết tắt là TEF - Toxicity Equivalency Factor) và chấp nhận hợp chất độc nhất 2,3,7,8TCDD có TEF = 1, còn các CDDs/CDFs khác có độc tính kém hơn và có TEF < 1 [2] Khi xâm nhập vào cơ thể, CDDs/CDFs gây rối loạn hệ thống miễn dịch, ảnh hưởng đến quá trình sinh sản và phát triển của động vật và chúng được xếp vào nhóm các hợp chất có khả năng gây ung thư [6,9] Đối với người, khi hấp thu thường xuyên, CDDs/CDFs sẽ tích luỹ dần trong cơ thể và gây tác hại đến hệ thống thần kinh, làm giảm một số enzym trong máu và ảnh hưởng đến bào thai của

mẹ (gây quái thai) Tuy vậy, mức độ gây độc, các cơ quan và bộ phận cơ thể bị nhiễm độc, cơ chế gây độc, liều gây chết và khả năng gây ung thư của

O O

1 2 3 4 6

7 8 9

O

1 2 3 4 6

7 9

8

CDDs/CDFs đến nay vẫn chưa được hiểu đầy đủ và vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu

Hiện nay, người ta thống nhất rằng CDDs/CDFs chủ yếu được tạo ra do các hoạt động của con người và sự hình thành, phát thải CDDs/CDFs vào môi trường

có thể được giải thích theo 3 giả thuyết [9]: (1) CDDs/CDFs có sẵn hay tiềm tàng

trong nguyên liệu, nên khi gia nhiệt hoặc thiêu đốt, chúng sẽ phát thải vào môi

trường; (2) CDDs/CDFs hình thành từ các tiền chất (precursors) như các dẫn

xuất clo của các hydrocacbon thơm (PAHs), biphenyl (PCBs), phenol (CPs) và benzen (CBs)… ở nhiệt độ khoảng 250  450oC; (3) CDDs/CDFs hình thành

theo giả thuyết (2), nhưng các tiền chất được tạo ra từ các chất đầu như các sản phẩm dầu mỏ, các polime chứa clo (như PVC…) và không chứa clo như polystyren, xenlulo, lignin… khi có mặt than cốc, muội cacbon và khí HCl Sau khi hình thành, CDDs/CDFs được phát thải vào môi trường (đất, nước, không khí) và tồn đọng trong nguyên liệu, sản phẩm, cặn hoặc tro đáy Theo Kenichi Azuma [7], tuyến phát thải tiềm năng (hay lớn nhất) khảo sát được ở một số nước phát triển trên thế giới là không khí (chiếm khoảng 80%), các tuyến phát thải khác rất nhỏ: đất (18%), sản phẩm (1%), nước (1%)

Với các giả thuyết trên, các nguồn phát thải CDDs/CDFs được chia thành 4

nhóm chính [9]: (1) Các quá trình sản xuất công nghiệp và hoạt động đô thị: sản

xuất bột giấy, giấy và các chất thải từ các quá trình sản xuất đó; nước thải và bùn

cống trong hệ thống thu gom và thoát nước thải đô thị (2) Các quá trình sản

xuất hoá chất: CDDs/CDFs là sản phẩm phụ từ các quá trình sản xuất clo và các

hợp chất chứa clo như CPs, CBs, PCBs, các hoá chất bảo vệ thực vật cơ clo (3)

Các quá trình thiêu đốt: thiêu đốt chất thải rắn đô thị, rác thải bệnh viện, bùn

cống…; đốt than, gỗ, sản phẩm dầu mỏ, xăm lốp phế thải; khí thải động cơ dùng xăng chứa chì; các quá trình luyện kim, sản xuất thép, lò đốt thu hồi kim loại, nấu

4

chảy kim loại, sấy sinh khối (4) Những nơi tồn đọng: CDDs/CDFs có thể tích

luỹ trong đất, khoáng chất, trầm tích, các vật chất hữu cơ (chẳng hạn ủ phân hữu

cơ, bám trên lá cây ) và trong các bãi rác thải

Do tính nguy hiểm của các chất ô nhiễm hữu cơ tồn lưu (POPs - persistent organic pollutants), trong đó có CDDs/CDFs, nên tháng 11/2001, tại Stockhom (Thuỵ Điển), 50 quốc gia trên thế giới (trong đó có Việt Nam) đã thống nhất ký

công ước quốc tế - Công ước Stockhom về kiểm soát trên quy mô toàn cầu 12 chất

POPs nguy hiểm [2] Rõ ràng, việc điều tra các nguồn phát thải CDDs/CDFs là một trong những nhiệm vụ cấp bách ở nước ta, nhằm đóng góp có ý nghĩa vào công tác kiểm soát ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khoẻ cộng đồng

Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu các kết quả điều tra trong năm 2001

về tình hình phát thải CDDs/CDFs trên địa bàn tỉnh Quảng Trị Các kết quả này thuộc đề tài khoa học được tài trợ bởi Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường (nay là Sở Khoa học và Công nghệ) tỉnh Quảng Trị Đề tài được thực hiện nhằm cung cấp thêm cơ sở dữ liệu cho công tác kiểm soát ô nhiễm môi trường ở địa phương và đóng góp tích cực vào công tác thống kê các nguồn thải CDDs/CDFs trên quy mô toàn quốc theo tinh thần công ước quốc tế Stockhom mà Việt Nam

đã tham gia ký kết

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Điều tra nguồn phát thải và tuyến phát thải CDDs/CDFs

 Phạm vi điều tra: 7 huyện và 2 thị xã trên địa bàn tỉnh Quảng Trị

 Quá trình điều tra được thực hiện theo 2 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: Điều tra sàng lọc để xác định các nguồn phát thải chính có

mặt trên địa bàn tỉnh Quảng Trị và các Tuyến phát thải (đất, nước, không khí, sản

phẩm và cặn/tro đáy) tương ứng Các nguồn phát thải đó được chia thành 10

nhóm (còn được gọi là các Nhóm nguồn chính hay gọi tắt là Nhóm chính)

 Giai đoạn 2: Điều tra chi tiết để xác định các Nhóm nguồn con (gọi tắt là Nhóm con) thuộc mỗi Nhóm chính, xác định các Phân lớp thuộc mỗi Nhóm con

và ước tính tải lượng phát thải CDDs/CDFs từ các nhóm nguồn trên địa bàn điều

tra Các Nhóm chính, Nhóm con và Phân lớp được phân chia theo Bộ công cụ chuẩn do Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP) ban hành, đã được bộ

KHCN & MT (trước đây) chấp thuận và hướng dẫn sử dụng [2] Từ đó xác định

các Tuyến phát thải tiềm năng (được hiểu là những tuyến phát thải lớn nhất)

 Phương pháp điều tra:

 Thu thập tài liệu, thông tin đã công bố từ các sở, ban, ngành và địa phương (huyện, thị xã) trên địa bàn tỉnh Quảng Trị về đặc điểm hoạt động, các đặc điểm về kỹ thuật, năng suất hoạt động, hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí của các nguồn phát thải CDDs/CDFs

 Phỏng vấn trực tiếp và lấy ý kiến chuyên gia

 Điều tra theo Phiếu điều tra mẫu (theo hướng dẫn trong Bộ công cụ chuẩn)

6

 Điều tra hiện trường để xác định nguồn và tuyến phát thải…

2.2 Ước tính tải lượng phát thải CDDs/CDFs

Từ các số liệu điều tra, tải lượng phát thải CDDs/CDFs từ mỗi Nhóm nguồn vào mỗi Tuyến phát thải được tính theo công thức:

L = f  P

Trong đó: f: hệ số phát thải (g hoặc pgTEQ/đơn vị nguyên liệu hoặc sản phẩm); đơn vị nguyên liệu hoặc sản phẩm có thể tính theo TJ(Terajun), tấn hoặc

lít Giá trị f được tra cứu từ Bộ công cụ chuẩn và được tính theo Mức độc tương đương với Dioxin (hay 2,3,7,8 - TCDD), viết tắt là TEQ (Toxic Equivalent);

P: năng suất hoạt động của nguồn tính theo nguyên liệu hoặc sản phẩm (TJ/năm hoặc tấn/năm, lít/năm) và được tính toán từ các số liệu điều tra;

L: tải lượng phát thải (g hoặc mg TEQ/năm)

3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Các nguồn phát thải CDDs/CDFs

Tại các địa phương (huyện/thị) trên địa bàn tỉnh Quảng Trị xuất hiện đủ 10 Nhóm chính phát thải CDDs/CDFs Trong đó, Nhóm chính 1, 2 và 7 ít bắt gặp hơn

so với các nhóm khác (xem bảng 1) Riêng Nhóm chính 10 - Các điểm nóng tiềm

tàng - cần điều tra tại hiện trường để xác định vị trí chính xác của các nguồn (hay các điểm nóng tiềm tàng) Các Tuyến phát thải của 10 Nhóm chính trên địa bàn

tỉnh Quảng Trị bao gồm không khí, nước, đất, sản phẩm và cặn/ tro đáy

Bảng 1: Khung sàng lọc - Các Nhóm chính phát thải CDDs/CDFs

tại các địa phương (huyện/thị) trên địa bàn tỉnh Quảng Trị

Các địa phương ()

STT Các nhóm chính

HL TP CL GL VL Đ

R

H

H

Đ

H QT

2 Sản xuất kim loại đen và

3 Sản sinh điện năng và đốt

4 Sản xuất các sản phẩm

8

6 Các quá trình đốt không

7

Sản xuất, sử dụng hóa chất,

hàng tiêu dùng phát thải

CDDs/CDFs

x x

10 Các điểm nóng tiềm tàng x x x x x x x x

Nguồn: Kết quả điều tra của nhóm thực hiện đề tài (2002)

() HL: huyện Hải Lăng; TP: h Triệu Phong; CL: h Cam Lộ; GL: h Gio Linh; VL: h Vĩnh Linh;

ĐR: h Đakrông; HH: h Hướng Hóa; ĐH: Thị xã Đông Hà; QT: Thị xã Quảng Trị

3.2 Tải lượng và các tuyến phát thải CDDs/CDFs

3.2.1 Phỏt thải CDDs/CDFs ở cỏc địa phương (huyện/thị)

(1) Tải lượng phỏt thải

Cỏc nguồn cú tải lượng phỏt thải CDDs/CDFs cao ở đa số cỏc địa phương đều thuộc Nhúm chớnh 3, 9 và cỏc Nhúm con, Phõn lớp tương ứng dưới đõy (xem hỡnh 1)

 Nhúm chớnh 3 (ký hiệu là N3) - Sản sinh điện năng và đốt núng: tải lượng

phỏt thải (gTEQ/năm) và tỷ lệ phần trăm (trong tổng số cỏc Nhúm chớnh phỏt hiện được ở huyện) ở cỏc huyện Hải Lăng, Triệu Phong, Gio Linh, Vĩnh Linh, Cam lộ, Hướng Húa và Đakrụng tương ứng là 1,77 (38,3%); 4,07 (57,2%); 2,29 (48,3%); 1,55 (31,1%); 1,37 (27,3%); 3,27 (50,9%) và 2,47 (85,9%) Trong

Nhúm chớnh này, chỉ phỏt hiện được Nhúm con Sưởi và đun nấu gia đỡnh và trong Nhúm con đú, Phõn lớp đúng gúp chủ yếu ( 100%) là Đốt sinh khối

0 1 2 3

Hải Lăng

Triệu Phong

Quảng Trị

Đông Hà Gio Linh Vĩnh Linh Cam Lộ Hướng Hóa

Đakrông

Nhóm nguồn

(*)

10

Hình 1: Tải lượng phát thải CDDs/CDFs ở các địa phương (huyện/thị)

() N1, N2 : Nhóm chính 1, Nhóm chính 2 xếp theo thứ tự như ở bảng1

 Nhóm chính 9 (N9) - Phát thải và chôn lấp: Tải lượng phát thải

(gTEQ/năm) và tỷ lệ phần trăm (trong tổng số các Nhóm chính phát hiện được ở huyện) ở các huyện Hải Lăng, Triệu Phong, Gio Linh, Vĩnh Linh, Cam lộ, Hướng Hóa và Đakrông tương ứng là 2,82 (61,2%); 3,00 (42,2%); 2,40 (50,7%); 3,40 (68,3%); 2,96 (59,2%); 1,04 (16,2%) và 0,3 (10,4%) Trong nhóm này, phát

hiện được Nhóm con và Phân lớp tương ứng là Phân mùn rác và Ủ phân hữu cơ

Ở các huyện, do hoạt động sản xuất chủ yếu là nông nghiệp, nên phế thải nông nghiệp được tận dụng để ủ phân khá lớn Mặt khác, do đời sống chưa cao, nên việc đốt sinh khối phục vụ đun nấu gia đình cũng khá phổ biến Do vậy, nguồn phát thải chủ yếu ở các huyện đều thuộc Nhóm chính 3 và 9

Đối với thị xã Đông Hà và Quảng Trị, quá trình thiêu huỷ chất thải bệnh viện (bệnh viện Đa khoa ở phường 1 - Đông Hà và bệnh viện thị xã Quảng Trị) không

có hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí (hay hệ thống xử lý khí thải), nên có hệ

số phát thải CDDs/CDFs khá lớn Chính vì vậy, Nhóm chính 1 - Thiêu huỷ chất thải - có tải lượng phát thải lớn nhất: tải lượng phát thải (gTEQ/năm) và tỷ lệ phần

trăm (trong tổng số các Nhóm chính phát hiện được ở thị xã) ở Đông Hà và Quảng Trị tương ứng là 1,54 (23,5%) và 2,20 (63,0%) Trong nhóm này, Nhóm con phát

hiện được là Thiêu hủy chất thải bệnh viện/y tế Mặt khác, do hệ thống thu gom

chất thải rắn ở 2 thị xã chưa đạt hiệu quả cao, nên một lượng chất thải rắn không nhỏ (gỗ phế thải, cành và lá cây, vải, giấy, xăm lốp phế thải, phế thải nông nghiệp ) vẫn được người dân chủ động đốt hoặc tình cờ cháy và do vậy, cũng

đóng góp đáng kể vào tải lượng phát thải CDDs/CDFs thuộc Nhóm chính 6 - Các quá trình đốt không kiểm soát: tải lượng phát thải (gTEQ/năm) ở Đông Hà và

Quảng Trị tương ứng là 3,61 (55,2%) và 0,8 (23%) Trong nhóm này, Nhóm con

phát hiện được là Đốt chất thải không kiểm soát trong gia đình

Từ tải lượng phát thải tổng cộng của tất cả các nhóm nguồn ở mỗi địa phương (xem bảng 2), có thể chia thành 3 nhóm: (1) Phát thải lớn nhất là Triệu Phong, Đông Hà, Hướng Hoá; (2) Phát thải trung bình là Cam Lộ, Vĩnh Linh, Gio Linh, Hải Lăng; (3) Phát thải thấp nhất là Quảng Trị, Đakrông

Bảng 2: Tải lượng phát thải tổng cộng CDDs/CDFs ở các địa phương (theo thứ

tự giảm dần)

Huyện/thị Tải lượng phát thải tổng

cộng (gTEQ/năm)

Tỷ lệ (%)

12

(2) Cỏc tuyến phỏt thải

0 1 2 3

4

Hải Lăng

Triệu Phong

Quảng Trị

Đông Hà Gio Linh Vĩnh Linh Cam Lộ Hướng Hóa

Đakrông

Hình2: Tải lượng phát thải CDDs/CDFs ở các địa phương vào các tuyến phát

thải

Tải lượng phát thải CDDs/CDFs từ các nhóm nguồn ở mỗi địa phương

(huyện/thị) vào các tuyến phát thải nêu ở hình 2 cho thấy: các tuyến phát thải

tiềm năng là cặn/tro đáy, tiếp đến là không khí và sản phẩm, còn các tuyến phát

thải khác (đất và nước) chiếm tỷ trọng không đáng kể

3.2.2 Phát thải CDDs/CDFs trên toàn tỉnh Quảng Trị

(1) Các nguồn phát thải

Tải lượng phát thải CDDs/CDFs từ các Nhóm chính của tất cả các địa phương

trên địa bàn tỉnh Quảng Trị nêu ở hình 3 cho thấy các nhóm phát thải tiềm năng (hay

phát thải lớn nhất) là Nhóm chính 3, 9, 6 và 1 (chiếm 98,8%), các nhóm còn lại chỉ

chiếm 1,2% (0,57 gTEQ/năm) trong tổng tải lượng phát thải của toàn tỉnh (45,8

gTEQ/năm)

7.4

45.8

15.9 3.7

18.1

0

10

20

30

40

50

Nhãm nguån

14

Hình 3: Tải lượng phát thải CDDs/CDFs từ các Nhóm chính trên toàn tỉnh

Quảng Trị

 Nhóm chính 3- Sản sinh điện năng và đốt nóng - là nhóm phát thải lớn

nhất với tải lượng phát thải (L) 18,1 gTEQ/năm, chiếm 39,6 % tổng tải lượng phát thải của toàn tỉnh Sở dĩ nguồn này có tải lượng phát thải lớn là do việc tận dụng các phế thải nông nghiệp (rơm, rạ, ) và các nhiên liệu có sẵn (gỗ, củi, ) phục vụ đun nấu trong gia đình Mặt khác, việc đun nấu còn mang tính thủ công, chưa có hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí, nên tải lượng phát thải của nhóm nguồn này lớn và rất khó kiểm soát, vì hầu hết là những nguồn phân tán

 Nhóm chính 9 - Phát thải và chôn lấp - phát thải lớn thứ 2 với L = 15,9

gTEQ/năm, chiếm 34,8 % Nguyên nhân chủ yếu là do các địa phương đã tận dụng một lượng khá lớn các phế thải nông nghiệp để ủ phân hữu cơ

 Nhóm chính 6 - Các quá trình đốt không kiểm soát - phát thải lớn thứ 3

với L = 7,4 gTEQ/năm, chiếm 16,2 % Theo chúng tôi, do hệ thống thu gom chất thải rắn (CTR) ở các địa phương (kể cả ở các thị xã) chưa đạt hiệu quả cao, vả lại cũng chưa có các nhà máy thiêu huỷ (hay xử lý) CTR, nên việc đốt chủ động CTR không phải với mục đích sử dụng năng lượng cũng góp phần đáng kể vào tải lượng phát thải CDDs/CDFs trên địa bàn tỉnh

 Nhóm chính 1 - Thiêu huỷ chất thải - chiếm vị trí thứ 4 với L = 3,7

gTEQ/năm, chiếm 8,2% Đóng góp chủ yếu vào nhóm nguồn này là sự thiêu huỷ CTR của 2 bệnh viện ở 2 thị xã Đông Hà và Quảng Trị Tuy lượng CTR thiêu đốt không lớn (khoảng 93 tấn/năm ở cả 2 thị xã), nhưng do không có hệ thống xử lý khí thải và các quá trình đốt đó có hệ số phát thải lớn vào không khí (40.000