luận văn thạc sĩ đánh giá và đề xuất giải pháp giảm thiểu mức độ phát thải dioxin furan vào môi trường từ một số nguồn công nghiệp trên địa bàn tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ THU LÝ ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU MỨC ĐỘ PHÁT THẢI DIOXIN/FURAN VÀO MÔI TRƢỜNG TỪ MỘT SỐ NGUỒN CÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI 2017 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ THU LÝ ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU MỨC ĐỘ PHÁT THẢI DIOXIN/FURAN VÀO MÔI TRƢỜNG TỪ MỘT SỐ NGUỒN CÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Văn Quy TS Nghiêm Xuân Trƣờng HÀ NỘI 2017 z LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tới thầy PGS.TS Trần Văn Quy, giảng viên Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội TS Nghiêm Xuân Trường, Phân viện trưởng Phân viện Hóa – Mơi trường, Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình khai thực hồn thiện luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội truyền đạt kiến thức giúp đỡ suốt q trình học tập trường Tơi xin chân thành cảm ơn anh chị em đồng nghiệp Phịng Phân tích dioxin, Phân viện Hóa – Môi trường, Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga hỗ trợ, tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian thực luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn gia đình ủng hộ, chia sẻ động viên thời gian học tập nghiên cứu thực luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 11 tháng 01 năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu Lý z MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sơ lƣợc dioxin/furan 1.1.1 Giới thiệu dioxin/furan 1.1.2 Tính chất dioxin/furan .4 1.2 Nguồn phát sinh dioxin/furan .6 1.2.1 Từ nguồn tự nhiên 1.2.2 Từ trình đốt cháy trình nhiệt 1.2.3 Từ hoạt động công nghiệp 1.2.4 Từ cố hóa học 10 1.2.5 Sự tồn dioxin/furan môi trường 10 1.3 Ảnh hƣởng dioxin/furan tới ngƣời hệ sinh thái .11 1.3.1 Độc tính dioxin/furan 11 1.3.2 Ảnh hưởng dioxin/furan tới người hệ sinh thái 13 1.4 Những nghiên cứu liên quan đến phát thải quản lý dioxin/furan từ ngành luyện kim sản xuất xi măng 16 1.4.1 Sự hình thành dioxin/furan ngành luyện kim sản xuất xi măng 16 1.4.2 Hiện trạng phát thải dioxin/furan từ ngành luyện kim sản xuất xi măng 18 1.4.3 Các quy định quản lý phát thải dioxin/furan từ ngành luyện thép sản xuất xi măng 21 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu .26 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 26 z 2.1.2 Sơ lược phạm vi nghiên cứu 26 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 27 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu 27 2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa 27 2.2.3 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản phân tích mẫu .28 2.2.4 Phương pháp so sánh, đánh giá tổng hợp 37 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Hiện trạng công nghệ sản xuất nguồn phát sinh dioxin/furan nhà máy thuộc phạm vi nghiên cứu .38 3.1.1 Tại nhà máy luyện kim 38 3.1.2 Tại nhà máy sản xuất xi măng 42 3.2 Nồng độ dioxin/furan mẫu khí thải 45 3.2.1 Trong ngành luyện kim 45 3.2.2 Trong sản xuất xi măng 52 3.3 Nồng độ dioxin/furan mẫu khơng khí .57 3.3.1 Nồng độ dioxin/furan mẫu nghiên cứu 57 3.3.2 Đánh giá nồng độ TEQ theo WHO-TEQ .61 3.4 Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải dioxin/furan .62 3.4.1 Một số giải pháp công nghệ 62 3.4.2 Một số giải pháp quản lý 65 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC z DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT APCD Thiết bị kiểm sốt nhiễm (Air Pollution Control Device) BHF Lọc bụi túi vải (Bag House Filter) BOF Lị thổi xy (Blast Oxygen Furnace) BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường EAF Lò hồ quang điện (Electric Arc Furnace) ESP Lọc bụi tĩnh điện (Electrostatic Precipitator) HpCDD/HpCDF Heptaclodibenzo-p-dioxin/ Heptaclodibenzofuran HxCDD/ HxCDF Hexaclodibenzo-p-dioxin/ Hexaclodibenzofuran HRGC/HRMS Sắc ký khí phân giải cao/khối phổ phân giải cao (High Resolution Gas Chromatography/High Resolution Mass Spectrometry) OCDD/OCDF Octaclodibenzo-p-dioxin/Octaclodibenzofuran PCDD/PCDF Policlodibenzo-p-dioxin/Policlodibenzofuran PeCDD/PeCDF Pentaclodibenzo-p-dioxin/Pentaclodibenzofuran POPs Nhóm chất nhiễm hữu khó phân hủy (Persistent Organic Pollutants) QCVN Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia TCDD/TCDF Tetraclodibenzo-p-dioxin/Tetraclodibenzofuran TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TEF Hệ số độc tương đương (Toxic Equivalency Factors) TEQ Nồng độ độc tương đương (Concentration of Toxic Equivalent) US.EPA Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (United States of Environmental Protection Agency) VSV Vi sinh vật WHO Tổ chức y tế giới (World Health Organization) z luan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyen DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 17 đồng phân độc nhóm chất PCDD/PCDF Bảng Tính chất hóa lý PCDD/PCDF 25oC Bảng Các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành dioxin/furan trình đốt cháy Bảng Hệ số đương lượng độc PCDD/PCDF 12 Bảng Tỉ lệ % lượng dioxin/furan vào thể người theo nguồn thực phẩm 15 Bảng Nồng độ TEQ dioxin/furan khí thải lị luyện thép số quốc gia giới 19 Bảng Ngưỡng nồng độ dioxin/furan ngành thép xi măng theo QCVN .25 Bảng Danh sách nhà máy phạm vi nghiên cứu 26 Bảng Ký hiệu tọa độ vị trí mẫu 32 Bảng 10 Kết phân tích mẫu từ sở TN1 45 Bảng 11 Kết phân tích mẫu từ sở TN2 46 Bảng 12 Kết phân tích mẫu từ sở TN3 47 Bảng 13 Kết phân tích mẫu từ sở TN4 52 Bảng 14 Kết phân tích mẫu từ sở TN5 53 Bảng 15 Kết phân tích mẫu khơng khí từ sở TN2 .58 Bảng 16 Kết phân tích mẫu khơng khí từ sở TN3 .59 luan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyen z luan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyen DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Cơng thức cấu tạo chung chất đồng loại dioxin/furan .3 Hình Cơ chế tác hại dioxin gen 12 Hình Sơ đồ lắp đặt thiết bị cho lấy mẫu khí thải cơng nghiệp .30 Hình Mơ hình đơn giản thiết bị lấy mẫu tích cực 32 Hình Sơ đồ chiết mẫu khí thải khơng khí 34 Hình Sơ đồ quy trình làm sạch, làm giàu mẫu .35 Hình Sơ đồ luyện kim loại chung 38 Hình Sơ đồ sản xuất xi măng .45 Hình Tỉ lệ đồng loại mẫu khí thải TN1 49 Hình 10 Tỉ lệ đồng loại mẫu khí thải TN2 50 Hình 11 Tỉ lệ đồng loại mẫu khí thải TN3 50 Hình 12 Nồng độ TEQ mẫu khí thải lị luyện kim 52 Hình 13 Tỉ lệ đồng loại mẫu khí thải TN4 55 Hình 14 Tỉ lệ đồng loại mẫu khí thải TN5 55 Hình 15 Hàm lượng TEQ mẫu khí thải lị nung xi măng 57 Hình 16 Tỉ lệ đồng loại mẫu khơng khí TN2 60 Hình 17 Tỉ lệ đồng loại mẫu khơng khí TN3 61 Hình 18 Hàm lượng TEQ mẫu khơng khí sở luyện kim .62 luan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyen z luan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyen MỞ ĐẦU Dioxin/furan tên gọi chung nhóm chất hóa học, xếp vào nhóm 26 chất nhóm chất nhiễm hữu khó phân hủy (Persistent Organic Pollutants, gọi tắt chất POPs), quy định Công ước Stockholm năm 2001 Chúng hóa chất độc hại, tồn bền vững mơi trường, có khả phát tán rộng, tích lũy hệ sinh thái gây tác hại nghiêm trọng cho người môi trường Trước đây, Việt Nam, dioxin/furan có nguồn gốc chủ yếu từ chất diệt cỏ Mỹ sử dụng chiến tranh, chúng vấn đề quan tâm, bàn luận, nghiên cứu, xử lý tính chất phức tạp hậu nặng nề chúng môi trường sức khỏe người Bên cạnh đó, dioxin/furan nhóm hợp chất phát thải khơng chủ định từ hoạt động sản xuất đời sống, đặc biệt từ trình đốt lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng, luyện kim, sản xuất giấy, nhiệt điện, đốt rác, ngày quan tâm việc phát thải dioxin/furan vào môi trường từ nguồn phơi nhiễm dioxin/furan thuộc nhóm người có xu hướng tăng Vì vậy, dioxin/furan trở thành gánh nặng “kép” việc quản lý ô nhiễm dioxin/furan nước ta Hiện nay, Việt Nam có khoảng 2130 nguồn có khả phát thải dioxin/furan Trong đó, nhóm sản xuất vật liệu khống chiếm 29%, luyện kim loại màu luyện kim đen chiếm 25%, điện đốt nóng chiếm 17%, [1] Thành phần, tính chất lượng phát thải dioxin/furan vào môi trường thường đa dạng, chúng phát sinh từ nguồn, ngành sản xuất khác công nghệ sản xuất sử dụng trình sản xuất khơng giống Chính vậy, nghiên cứu phát thải dioxin/furan từ hoạt động công nghiệp trở thành xu hướng quan tâm quốc gia, đặc biệt nước phát triển Việt Nam Thái Nguyên tỉnh nước ta tập trung nhiều nhà máy cơng nghiệp lâu đời, có nhà máy sử dụng công nghệ sản luan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyen z luan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyen xuất cũ, lạc hậu trình sản xuất, điển nhà máy luyện kim, cán thép, xi măng, Các nhà máy trình hoạt động sử dụng nhiều đến công nghệ nhiệt, công nghệ mang lại nguy cao phát thải dioxin/furan vào mơi trường Thêm vào đó, Thái Ngun thành phố cơng nghiệp có vị trí khơng xa Hà Nội thành phố đông dân cư khác Vì mức độ ảnh hưởng dioxin/furan môi trường, hệ sinh thái người trở nên nguy hiểm Tuy nhiên nay, báo cáo liên quan đến phát thải dioxin/furan từ khu vực cịn hạn chế Chính vậy, việc lựa chọn thực đề tài luận văn: “Đánh giá đề xuất giải pháp giảm thiểu mức độ phát thải dioxin/furan vào môi trường từ số nguồn công nghiệp địa bàn tỉnh Thái Nguyên” cần thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn nhằm góp phần kiểm sốt hình thành phát thải dioxin/furan tìm giải pháp hợp lý để quản lý nguồn phát thải nguy hại vào môi trường Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá nồng độ dioxin/furan phát thải nguồn mẫu khí thải mơi trường khơng khí (qua giá trị nồng độ độc tương đương – nồng độ TEQ tỉ số nồng độ PCDD/PCDF) từ số nhà máy sản xuất thép xi măng địa bàn tỉnh Thái Nguyên Trên sở đề xuất giải pháp giảm thiểu dioxin/furan từ nguồn phát thải Nội dung nghiên cứu: - Hiện trạng công nghệ sản xuất nhà máy thuộc phạm vi nghiên cứu; - Nồng độ TEQ mẫu khí thải mẫu khơng khí xung quanh nhà máy này; - Tỉ lệ đồng loại 2,3,7,8-TCDD/TEQ tỉ số nồng độ PCDD/PCDF mẫu nghiên cứu; - Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải dioxin/furan luan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyenluan.van.thac.si.danh.gia.va.de.xuat.giai.phap.giam.thieu.muc.do.phat.thai.dioxin.furan.vao.moi.truong.tu.mot.so.nguon.cong.nghiep.tren.dia.ban.tinh.thai.nguyen z