Áp dụng phương pháp fenton xử lý tồn dư thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ clo trong đất bị ảnh hưởng bởi kho thuốc số 2 không còn sử dụng tại nam đàn nghệ an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VŨ THANH HẢI ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP FENTON XỬ LÝ TỒN DƯ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT HỮU CƠ CLO TRONG ðẤT BỊ ẢNH HƯỞNG BỞI KHO THUỐC SỐ 2 KHÔNG CÒN SỬ DỤNG TẠI NAM ðÀN, NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VŨ THANH HẢI ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP FENTON XỬ LÝ TỒN DƯ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT HỮU CƠ CLO TRONG ðẤT BỊ ẢNH HƯỞNG BỞI KHO THUỐC SỐ 2 KHÔNG CÒN SỬ DỤNG TẠI NAM ðÀN, NGHỆ AN CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mà NGÀNH : 60.44.03.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS. NGUYỄN TRƯỜNG SƠN HÀ NỘI – 2013 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả luận văn Vũ Thanh Hải Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành ñược nội dung này, tôi ñã nhận ñược sự chỉ bảo, quan tâm giúp ñỡ rất tận tình của PGS. TS. Nguyễn Trường Sơn và sự giúp ñỡ ñộng viên của các thầy cô giáo trong tiểu ban Khoa học môi trường, các thầy cô giáo Khoa Tài nguyên và Môi trường, Ban Quản lý ñào tạo trường ðại học nông nghiệp Hà Nội. Nhân dịp này cho phép tôi ñược bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS. TS. Nguyễn Trường Sơn và những ý kiến ñóng góp quý báu của các thầy cô giáo trong tiểu ban Khoa học môi trường. Tôi xin chân thành cảm ơn Thạc sĩ Trần Quốc Việt- Giám ñốc Viện môi trường nông nghiệp Việt Nam ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn gia ñình và các bạn ñồng nghiệp ñộng viên, giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả luận văn Vũ Thanh Hải Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN ix 1. MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2 Mục ñích và yêu cầu 2 1.2.1 Mục ñích 2 1.2.2 Yêu cầu 3 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1 Thực trạng ô nhiễm ñất nền tại Nghệ An do tàng trữ thuốc BVTV 4 2.2 Tổng quan một số loại thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ clo phổ biến 5 2.2.1. DDT: 5 2.2.2 C 6 H 6 Cl 6 8 2.3 Sự chuyển hóa thuốc bảo vệ thực vật trong ñất 8 2.3.1. Tác dụng hấp phụ thuốc bảo vệ thực vật của ñất 9 2.3.2. Sự bền vững của thuốc trong ñất 10 2.3.3. Sự phân giải DDT trong ñất 12 2.4 Các biện pháp giảm thiểu dư lượng thuốc bảo vệ thực vật nói chung, DDT nói riêng trên thế giới và ở Việt Nam. 15 2.4.1 Các phương pháp xử lý tồn dư thuốc bảo vệ thực vật trên thế giới 15 2.4.2 Tổng quan về các biện pháp công nghệ ñược áp dụng ñể xử lý ñất bị ô nhiễm thuốc BVTV tại Việt Nam 16 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iv 2.4.3 Phương pháp oxy hóa bằng tác nhân Fenton kết hợp với phương pháp Fenton quang hóa 20 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 3.1. ðối tượng nghiên cứu 31 3.2. Phạm vi nghiên cứu 31 3.3. Thời gian nghiên cứu 31 3.4. Nội dung nghiên cứu 31 3.5. Phương pháp nghiên cứu 31 3.5.1 Phương pháp ñiều tra 31 3.5.2 Phương pháp khảo sát thực ñịa 32 3.5.3 Xử lý kết quả 35 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 4.1 ðiều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của huyện Nam ðàn- Nghệ An 36 4.1.1. Vị trí ñịa lý 36 4.1.2. Khí hậu, thủy văn 36 4.1.3 ðịa hình ñịa mạo 37 4.1.4. ðiều kiện kinh tế, xã hội 38 4.2. Hiện trạng kho thuốc số 2 không còn sử dụng tại Nam ðàn- Nghệ An 38 4.3 Một số tính chất lý, hóa học cơ bản của ñất 41 4.4 Dư lượng của DDT tại các ñiểm nghiên cứu 41 4.5 Ảnh hưởng tính chất vật lý, hóa học của ñất tới sự phân bố và vận chuyển của DDT s trong ñất 48 4.6 Biện pháp giảm thiểu dư lượng của DDT s và thuốc trừ sâu C 6 H 6 Cl 6 bằng phương pháp Fenton 49 4.6.1 Kết quả thí nghiệm oxy hóa tác nhân Fenton 49 4.6.2 Biện pháp giảm thiểu dư lượng DDT s tại kho số 2 Nam ðàn- Nghệ An 53 4.7 Hiệu quả kinh tế của phương pháp Fenton trong xử lý 54 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… v 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 5.1 Kết luận 56 5.2 Kiến nghị 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 2.1: Ảnh hưởng và nồng ñộ một số thuốc trừ cỏ và pH ñất ñến lượng hấp phụ 10 Bảng 2.2: Thời gian tồn tại của một số loại thuốc bảo vệ thực vật 11 Bảng 3.1: Công thức thí nghiệm xác ñịnh tỉ lệ C Fe2+ : C H2O2 tối ưu ñối với DDT 34 Bảng 3.2: Công thức thí nghiệm xác ñịnh tỉ lệ C Fe2+ : C H2O2 tối ưu ñối với C 6 H 6 Cl 6 34 Bảng 3.3: Công thức thí nghiệm xác ñịnh anh hưởng của thời gian ñến nồng ñộ thuốc BVTV DDT khi xử lý bằng Fenton……………………………… 35 Bảng 3.4: Công thức thí nghiệm xác ñịnh anh hưởng của thời gian ñến nồng ñộ thuốc BVTV C 6 H 6 Cl 6 khi xử lý bằng Fenton 35 Bảng 4.1: Hiện trạng sử dụng Kho thuốc cũ số 2, xã Kim Liên 40 Bảng 4.2 Số liệu phân tích lý hóa học phẫu diện Kho số 2: 41 Bảng 4.3 : Thời gian lưu của một số dẫn xuất của DDT 42 Bảng 4.4: Diện tích pic của một số dẫn xuất DDT 42 Bảng 4.5: Dư lượng của DDT tổng số tại kho số 2 46 Bảng 4.6: Dư lượng của C 6 H 6 Cl 6 tổng số tại kho số 2 47 Bảng 4.7 : Kết quả phân tích dư lượng DDT s trên ñất thường xuyên canh tác 48 Bảng 4.8 : Kết quả phân tích dư lượng C 6 H 6 Cl 6 trên ñất thường xuyên canh tác 49 Bảng 4.9 : Kết quả phân tích mẫu trước và sau khi phản ứng xảy ra với DDT s 50 Bảng 4.10 : Kết quả phân tích mẫu trước và sau khi phản ứng xảy ra với C 6 H 6 Cl 6 50 Bảng 4.11: Xác ñịnh tỉ lệ ( C FeSO4.7H2O :C H2O2 ) : C thuốc BVTV 51 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vii Bảng 4.12: Xác ñịnh tỉ lệ ( C FeSO4.7H2O :C H2O2 ) : C( C6H6Cl6 ) 52 Bảng 4.13: Kết quả phân tích mẫu ñất tại kho số 2 53 Bảng 4.14: Kết quả xử lý bằng Fenton sau 2 tháng 54 Bảng 4.15 Hạch toán sơ bộ về chi phí xử lý (VND/m 3 ) trong 1 lần thí nghiệm 54 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… viii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 2.1: Sơ ñồ phân giải của thuốc DDT trong ñất (Miles, Gi.R;1971) 13 Hình 2.2: Quá trình Fenton ñiện hóa 24 Hình 2.3 ðồ thị sự phân hủy của 2,4D, MCPA, và mecoprop trong nước ñề ion 27 Hình 2.4. Biểu ñồ phần trăm phân hủy DOC ở pH = 3, 5 và 7 28 Hình 2.5. Sự phân hủy 2,4- D, MCPA và mecoprop tại 2 giá trị pH 28 Hình 4.1: Sơ ñồ lấy mẫu tại kho thuốc số 2 39 [...]... tài: Áp d ng phương pháp Fenton x lý t n dư thu c b o v th c v t h u cơ clo trong ñ t b nh hư ng b i Kho thu c s 2 không còn s d ng t i Nam ðàn, Ngh An. ” 1 .2 M c ñích và yêu c u 1 .2. 1 M c ñích Nghiên c u thông s kĩ thu t và hi u qu phương pháp Fenton x lý t n dư thu c b o v th c v t h u cơ clo trong ñ t Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 2 1 .2. 2 Yêu... t n dư thu c b o v th c v t h u cơ clo trong ñ t b nh hư ng b i Kho thu c s 2 không còn s d ng t i Nam ðàn- Ngh An - Phân tích ch t lư ng ñ t sau khi x lý - Xác ñ nh ñi u ki n t i ưu x lý t n dư thu c b o v th c v t h u cơ clo theo phương pháp Fenton Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 3 2 T NG QUAN TÀI LI U 2. 1 Th c tr ng ô nhi m ñ t n n t i Ngh An do... m: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + •OH Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + •HO2 + H + (2) • OH + Fe2+ → OH - + Fe3+ (3) • OH + H2O2 → H2O + • Fe2+ + • → Fe3+ + → Fe2+ Fe3+ + HO2 • HO2 + OH – (1) HO2 (4) HO2 - (5) +O2 + H+ (6) Nh ng ph n ng trên ch ng t tác d ng c a s t ñóng vai trò là ch t xúc tác Quá trình chuy n Fe3+ thành Fe2+ như mô t trong ph n ng (2) x y ra r t Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa... chính c a phương pháp ô xy hoá b ng tác nhân Fenton k t h p v i phương pháp Fenton quang hoá ñ x lý ñ t ô nhi m DDT n ng ñ cao b Công ngh ñ t: Theo k t qu th c hi n d án: "Hoàn thi n quy trình công ngh x lý thu c BVTV t n ñ ng b ng phương pháp thiêu ñ t và sinh hoá Vi n môi trư ng Nông nghi p ñã nêu lên gi i pháp ñ t thu c BVTV t n ñ ng trong ñi u ki n Vi t Nam Tuy nhiên ñây là m t phương pháp ñ t chưa... t s d ng, th i gian x lý, ñ i v i t ng lo i ñ t và t ng n ng ñ ô nhi m, k t qu nghiên c u ñã ñư c ki m ñ nh trong ñi u ki n phòng thí nghi m và nghiên c u th c ñ a và cho k t qu t t 2. 4.3 Phương pháp oxy hóa b ng tác nhân Fenton k t h p v i phương pháp Fenton quang hóa Quá trình Fenton c ñi n nói chung có hi u qu cao trong kho ng pH 24 , cao nh t pH kho ng 2, 8 Do ñó trong ñi u ki n x lý nư c thư ng g... nh trong m t th i gian dài, ch c năng c a gan b thay ñ i: to gan, viêm gan, lư ng ñ c t (emzim) c a gan trong máu có th b tăng lên và DDT tích t trong các mô m , s a m và có kh năng gây vô sinh cho ñ ng v t có vú và chim 2. 2 .2 C6H6Cl6 T CH4: 2CH4-> C2H2 + 3H2 (15000C, làm l nh nhanh) + Thu C2H2, t o ph n ng toàn h p: 3C2H2 -> C6H6 (ph n ng toàn h p, xúc tác Cacbon, 600 0C+ T benzenC6H6) C6H6 + 3Cl2... và ñ c bi t trong công ngh x lý hi n trư ng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 15 • Bi n pháp oxy hoá b ng không khí ư t Bi n pháp này d a trên cơ ch oxy hoá b ng h n h p không khí và hơi nư c nhi t ñ cao > 350C và áp su t 150 atm K t qu x lý ñ t hi u qu 95% • Bi n pháp oxy hoá nhi t ñ cao • Ưu ñi m c a bi n pháp x lý nhi t ñ cao là bi n pháp t ng h p... sau: α-FeOOH(s) + 2H+ + ½ H2O2 → FeII + 1/2O2 +2H2O FeII + H2O2 → Fe(III) Fe(III) + H2O+OH- → α-FeOOH(s) + 2H+ + • HO +OH- * M t s ưu ñi m ñáng chú ý c a quá trình Fenton d th trên Goethite: - Ch t xúc tác này có th s d ng trong m t th i gian dài mà không c n ph i hoàn nguyên ho c thay th , ñ ng th i có th tách ra d dàng kh i kh i ph n ng Trong quá trình Fenton ñ ng th , ion s t hòa tan không th tách ra... p cho t ng lo i hình và m c ñ ô nhi m ñ x lý các vùng ñ t b ô nhi m Do gi i h n v th i gian và công ngh , các cơ quan m i t p trung vào gi i pháp khoanh vùng và chôn l p tích c c b ng phương pháp xây tư ng bao Các gi i pháp trên m i áp ng bư c ñ u yêu c u h n ch lan t a ngu n ô nhi m theo chi u r ng Do ñó nguy cơ ô nhi m ngu n nư c ng m v n chưa có gi i pháp kh c ph c M t s công trình khác cũng bư... ……………………… 23 Hình 2. 2: Quá trình Fenton ñi n hóa Hình trên cho th y quá trình Fenton ñi n hóa bao g m 2 chu trình : chu trình oxi hóa – kh các ion s t và chu trình oxi hóa nư c và kh oxi trên các ñi n c c Trong quá trình Fenton ñi n hóa tùy theo cách ñưa ngu n ion Fe2+ vào h còn phân bi t 2 quá trình: quá trình Fenton Cat t và quá trình Fenton An t - Quá trình Fenton an t: Trong quá trình này, ngu n ion Fe2+ . VŨ THANH HẢI ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP FENTON XỬ LÝ TỒN DƯ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT HỮU CƠ CLO TRONG ðẤT BỊ ẢNH HƯỞNG BỞI KHO THUỐC SỐ 2 KHÔNG CÒN SỬ DỤNG TẠI NAM ðÀN, NGHỆ AN LUẬN. thập số liệu về tồn dư thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ clo trong ñất bị ảnh hưởng bởi Kho thuốc số 2 không còn sử dụng tại Nam ðàn- Nghệ An. - Phân tích chất lượng ñất sau khi xử lý. - Xác ñịnh. vật hữu cơ clo trong ñất bị ảnh hưởng bởi Kho thuốc số 2 không còn sử dụng tại Nam ðàn, Nghệ An. ” 1 .2 Mục ñích và yêu cầu 1 .2. 1 Mục ñích Nghiên cứu thông số kĩ thuật và hiệu quả phương pháp