Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- Phạm Hữu ToànSỰ PHÁT THẢI CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY PHÁT SINH KHÔNG CHỦ ĐỊNH U POPS TỪ NGHÀNH CÔNG -NGHIỆP XỬ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Phạm Hữu Toàn SỰ PHÁT THẢI CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY PHÁT SINH KHÔNG CHỦ ĐỊNH (U-POPS) TỪ NGHÀNH CÔNG NGHIỆP XỬ LÝ CHẤT THẢI Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Công nghệ mơi trường LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Hùng Minh Hà Nội - Năm 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131942891000000 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ kỹ thuật: “Sự phát thải hợp chất hữu khó phân hủy phát sinh khơng chủ định (U-POPs) từ nghành công nghiệp xử lý chất thải miền Bắc Việt Nam” thực với hướng dẫn TS Nguyễn Hùng Minh Đây chép cá nhân, tổ chức Các kết nghiên cứu luận văn thực hiện, đánh giá Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày luận văn Hà Nội, ngày tháng HỌC VIÊN Phạm Hữu toàn năm 2013 LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hùng Minh tận tình hướng dẫn, giúp đỡ suốt trình thực luận văn Trong q trình nghiên cứu mình, tơi nhận nhiều giúp đỡ chia sẻ kinh nghiệm anh chị bạn đồng nghiệp, đặc biệt ThS Nguyễn Văn Thường - cán Tổng cục Môi trường Tôi nhận nhiều hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi Dự án “Xây dựng phịng thí nghiệm Dioxin”, Tổng cục Mơi trường, Bộ Tài nguyên Môi trường Tôi xin bày tỏ biết ơn gia đình chia sẻ, động viên, khuyến khích suốt trình nghiên cứu Cuối xin chân thành cảm ơn Hội đồng khoa học giúp đỡ bảo vệ thành công luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả Phạm Hữu Toàn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 LỜI CẢM ƠN .2 MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN 10 1.1 DIOXIN/FURAN VÀ CÁC TÍNH CHẤT CHUNG 10 1.1.1 Giới thiệu Dioxin/furan chất đồng loại .10 1.1.2 Tính chất vật lý 12 1.1.3 Tính chất hóa học 13 1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA DIOXIN/FURAN TỚI SINH VẬT VÀ CON NGƯỜI 13 1.2.1 Các ảnh hưởng lên động vật thí nghiệm 14 1.2.2 Con đường xâm nhập ảnh hưởng Dioxin lên người 16 1.3 SỰ HÌNH THÀNH U-POPS TỪ NGHÀNH THIÊU ĐỐT CHẤT THẢI 17 1.3.1 Khả phát thải dioxin từ lò đốt chất thải nguy hại .17 1.3.2 Sự phát thải Dioxin/furan từ hoạt động đốt chất thải giới .18 1.3.2.1 Hoạt động đốt chất thải sinh hoạt 21 1.3.2.2 Hoạt động đốt chất thải công nghiệp 26 1.3.2.3 Hoạt động đốt chất thải y tế 27 1.3.3 Hiện trạng công nghiệp đốt chất thải Việt Nam 28 CHƯƠNG - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 32 2.1.1 Lị đốt chất thải cơng nghiệp IWI1 32 2.1.2 Lò đốt chất thải công nghiệp IWI2 35 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu 40 2.2.1.1 Phương pháp lấy mẫu khí thải công nghiệp isokinetic .40 2.2.1.1.1 Bụi 40 2.2.1.1.2 Các chất nhiễm dạng khí .43 2.2.1.2 Quy trình thực nghiệm lấy mẫu khí thải cơng nghiệp 44 2.2.2 Phương pháp phân tích chất U-POPs phịng thí nghiệm 49 CHƯƠNG - KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 57 3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI DIOXIN/FURAN TỪ LỊ ĐỐT CHẤT THẢI CƠNG NGHIỆP IWI1 57 3.1.1 Kết lấy mẫu khí thải lị đốt chất thải công nghiệp IWI1 57 3.1.2 Kết đánh giá hàm lượng dioxin/furan phát thải từ lò đốt IWI1 58 3.1.2.1 Nồng độ chất dioxin/furan khí thải lị đốt IWI1 58 3.1.2.2 Đặc trưng chất đồng loại dioxin/furan mẫu khói thải lị đốt IWI1 .62 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI DIOXIN/FURAN TẠI LỊ ĐỐT CHẤT THẢI CƠNG NGHIỆP IWI2 64 3.2.1 Kết lấy mẫu khí thải lị đốt chất thải cơng nghiệp IWI2 64 3.2.2 Kết đánh giá hàm lượng dioxin/furan phát thải từ lò đốt IWI2 66 3.2.2.1 Nồng độ chất dioxin furan khí thải lị đốt IWI2 66 3.2.2.2 Đặc trưng chất đồng loại dioxin/furan mẫu khói thải lò đốt IWI2 .68 3.3 SO SÁNH SỰ PHÁT THẢI CỦA DIOXIN/FURAN TỪ CÁC LÒ ĐỐT CHẤT THẢI Ở VIỆT NAM VỚI CÁC NƯỚC TRONG KHU VỰC 70 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 1: SẮC ĐỒ VÀ ĐƯỜNG CHUẨN CÁC CHẤT PCDD/FS 78 PHỤ LỤC 2: SẮC ĐỒ CÁC CHẤT PCDD/F TRONG MẪU KHÍ THẢI IWI1-S1 95 DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT POP : Chất ô nhiễm hữu chậm phân hủy TEF : Hệ số độc tương đương TEQ : Độ độc tương đương SD : Độ lệch chuẩn MONRE : Bộ Tài nguyên Môi trường UNEP : Chương trình Liên hợp quốc mơi trường PTN : Phịng thí nghiệm WHO : Tổ chức Y tế giới NATO : Tổ chức Hiệp ước Bắc Đại Tây Dương QCVN : Quy chuẩn Việt Nam BTNMT : Bộ Tài ngun Mơi trường HRGC : Sắc ký khí phân giải cao HRMS : Khối phổ phân giải cao HRGC : Thiết bị sắc ký khí phân giải cao PM : Bụi VOC : Hợp chất hữu bay US EPA : Cục Bảo vệ môi trường Mỹ CTRYT : Chất thải rắn y tế CTR : Chất thải rắn CTNH : Chất thải nguy hại PVC : Polyvinyl clorua DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Nhóm đồng phân số lượng hợp chất PCDD/Fs .10 Bảng 1.2 Hệ số đương lượng độc PCDD/Fs 11 Bảng 1.3 LD50 dioxin số động vật nguời 15 Bảng 1.4 Tỷ lệ phần trăm (%) lượng dioxin, furan dl-PCB vào thể người theo nguồn thực phẩm .16 Bảng 1.5 Tóm tắt mức độ phát thải từ lị đốt chất thải đô thị 23 quốc gia khác 23 Bảng 1.6 Nồng độ dioxin/furan phát thải qua ống khói lị đốt chất thải đô thị (Oh cs, 1999; Kim cs, 2001) 25 Bảng 1.7 Dioxin phát thải từ lò đốt chất thải công nghiệp số nước 26 (ng TEQ/m3) 26 Bảng 2.1 Thiết bị thơng số thiết bị lị đốt IWI1 32 Bảng 2.2 Thiết bị thơng số thiết bị lị đốt IWI2 36 Bảng 3.1 Thông tin kỹ thuật q trình lấy mẫu khói thải .57 Bảng 3.2 Nồng độ 17 dioxin furan mẫu khí thải lị đốt IWI1 59 Bảng 3.3 Thơng tin kỹ thuật q trình lấy mẫu khói thải .65 Bảng 3.4 Nồng độ 17 dioxin furan mẫu khí thải lị đốt IWI2 66 Bảng 3.5 Hàm lượng phát thải dioxin/furan số lò đốt Châu Á 71 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ ngun lý lị đốt chất thải cơng nghiệp IWI1 34 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý lị đốt chất thải cơng nghiệp nguy hại IWI2 37 Hình 2.3 Vị trí mặt phẳng lấy mẫu 40 Hình 2.4: Đồ thị lựa chọn số điểm lấy mẫu tối thiểu theo phương ngang 41 (bao gồm lấy mẫu bụi) 41 Hình 2.5 Hút mẫu bụi 43 Hình 2.6 Sơ đồ thiết bị lấy mẫu đẳng động học (isokinetic sampler) 46 Hình 2.7 Quy trình chiết mẫu khí thải cơng nghiệp cho phân tích PCDD/PCDFs 52 Hình 3.1 Nồng độ TEQ mẫu khí thu thập lị đốt IWI1 60 Hình 3.2 Biều đồ nồng độ chất đồng loại dioxin/furan mẫu khí thải lị đốt IWI1 (ng/Nm3) 63 Hình 3.3 Nồng độ TEQ mẫu khí thu thập lị đốt IWI2 67 Hình 3.4 Biều đồ nồng độ chất đồng loại dioxin/furan mẫu khí thải lị đốt IWI2 69 MỞ ĐẦU Việt Nam tham gia vào Công ước Quốc tế Stockholm từ năm 2004 Ban đầu, Công ước xác định 12 chất ô nhiễm hữu chậm phân hủy (POP) gây ảnh hưởng xấu tới môi trường, sinh thái sức khỏe người mức độ toàn cầu Trong gần nửa thập kỷ qua, Việt Nam chứng minh việc kiểm soát, loại trừ hay giảm thiểu phát thải chất POP ưu tiên quốc gia Việt Nam cam kết có hành động thích hợp để bước quản lý, loại trừ giảm thiểu ảnh hưởng POP tới môi trường sức khỏe cộng đồng Trên thực tế, hoạt động thực Công ước Stockholm POP phù hợp nằm chiến lược bảo vệ môi trường Việt Nam Trong đó, hợp chất U-POP (Unintentional Persistent Organic Pollutants) số loại chất độc gây nhiễm mơi trường hình thành phát thải khơng chủ định từ số q trình công nghệ liên quan đến cháy vật liệu hữu vơ có chứa clo q trình sản xuất hoạt động dân sinh Đại diện tiêu biểu độc nhóm chất Dioxin Furan thường hiểu nhóm chất nhiễm độc hại bao gồm: polychlorinated dibenzo-p-dioxin (sau gọi tắt dioxin), polychlorinated dibenzofuran (gọi tắt furan) polychlorinated biphenyls (PCBs) dạng đồng phẳng (coplanar PCBs) PCBs đồng phẳng hiểu hợp chất tương tự dioxin chúng có chế gây nhiễm độc dioxin Về mặt lý thuyết, nhóm dioxin có 75 đồng phân (cịn gọi đồng loại, congener), tùy thuộc vào số lượng nguyên tử clo phân tử, dioxin chia thành nhóm đồng phân (isomer) Nhóm furan có 135 đồng phân chia thành nhóm đồng phân Nhóm PCBs có 209 đồng phân, PCBs đồng phẳng có 12 đồng phân Nguồn phát thải dioxin/furan vào môi trường đa dạng, năm 1998, Cục Môi trường Mỹ (US-EPA) xác định có nguồn phát thải chủ yếu là: đốt rác thải đô thị chiếm 68%, đốt rác y tế chiếm 12,3%, sản xuất xi măng chiếm 8,9% đốt cháy sinh khối khác chiếm 3% Năm nguồn chiếm tới 95,9% tổng lượng phát thải dioxin furan vào mơi trường khơng khí [28] Dioxin/furan hình thành sản phẩm phụ, sinh khơng chủ định q trình đốt cháy hợp chất hữu có chứa clo nhiệt độ từ 250 oC đến 450oC lưu chuyển từ lò đốt chất thải mơi trường khơng khí, đất, nước sau gây phơi nhiễm tới nước uống, thực phẩm rau [10] Hoạt động đốt chất thải nguồn phát thải tiềm tàng, theo đánh giá US-EPA hoạt động phát thải nhiều dioxin vào mơi trường [28] Vì vậy, dioxin/furan cần quan trắc thường xuyên mơi trường khơng khí, đất, nước sinh vật Sự phát thải dioxin/furan từ hoạt động đốt chất thải nghiên cứu nước công nghiệp phát triển từ năm 1970 nước châu Á phát triển Trung Quốc, Đài Loan từ năm 1990 Tuy nhiên, Việt Nam có cơng trình khoa học nghiên cứu vấn đề Vì vậy, khóa luận “Sự phát thải hợp chất hữu khó phân hủy phát sinh không chủ định (UPOPs) từ nghành công nghiệp xử lý chất thải miền Bắc Việt Nam” thực nhằm bước đầu đánh giá hàm lượng dioxin/furan phát thải từ trình đốt chất thải nguy hại từ hai lị đốt chất thải cơng nghiệp có cơng suất tương đương miền Bắc Việt Nam