đề tài phục hồi ô nhiễm đất

LỜI MỞ ĐẦUĐất là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, và đóng vai trò quan trọng: là môi trường sống của các loài động thực vật cũng như con người.Song song với quá trình tiến hóa và phát t

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU……….2

I HIỆN TRẠNG……….3

1 Hiện trạng sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam……… …….3

2.Hiện trạng ô nhiễm đất tại điểm tồn lưu kho hóa chất BVTV ở Nghệ An……4

II MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ……… ….6

1.Mục tiêu………6

2 Nhiệm vụ……… ……6

III CÁC BIỆN PHÁP PHỤC HỒI ĐẤT BỊ Ô NHIỄM………7

1 DDT là gì? 7

2 Tính chất và ảnh hưởng của DDT……….………7

3.Biện pháp phục hồi……… 8

3.1 Các phương pháp xử lý ……….……8

3.2 Đề xuất phương pháp xử lý kho thuốc BVTV chứa DDT bằng phương pháp oxy hóa kết hợp với biện pháp sinh học……… 11

KẾT LUẬN……… ……….… 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….……….14

LỜI MỞ ĐẦU

Đất là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, và đóng vai trò quan trọng: là môi trường sống của các loài động thực vật cũng như con người.Song song với quá trình tiến hóa và phát triển, tài nguyên đất cũng được khai thác một cách triệt để,

đi đôi với nó là những tác động xấu đến môi trường như sử dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật một cách quá mức gây ô nhiễm môi trường đất Ô nhiễm đất không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp mà thông qua các chuỗi thức ăn gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe con người cũng như các sinh vật khác Tài nguyên đất đang bị suy thoái nghiêm trọng chính vì vậy con người cần nhận thức rõ ràng mối quan hệ của mình với môi trường đất để có thể đề ra các biện pháp cải tạo và phục hồi những vùng đất ô nhiễm, đó cũng là việc góp phần bảo vệ môi trường sống của chúng ta

PHẦN I: HIỆN TRẠNG

1 Hiện trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật ở Việt Nam.

Việt nam với ngành sản xuất chính là nông nghiệp trong đó việc sử dụng các hoá chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) là một thực tế khách quan và là một yêu cầu không thể thiếu trong sản xuất nông nghiệp Những năm trước đây, thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng rộng rãi ở nước ta,trong đó có nhóm hữu cơ khó phân hủy Nhóm chất này bao gồm: aldrin,chlordane, DDT 666… DDT là loại thuốc trừ sâu đã từng được sử dụng ở Việt Nam với khối lượng lớn, chủ yếu dùng

để diệt sâu bọ, côn trùng và diệt muỗi Đến thập kỷ 90, do nhận thức được những tác động tiêu cực của hóa chất BVTV tới môi trường và con người, Nhà nước đã cấm sản xuất và sử dụng phần lớn các chất hữu cơ khó phân hủy (POPs), trong đó đặc biệt cấm triệt để việc sử dụng DDT trong sản xuất nông nghiệp

Cả nước hiện nay có 11,5 triệu hộ nông nghiệp, với tỷ lệ nhiễm độc HCBVTV mạn tính là 18,26 % thì số người bị nhiễm độc mạn tính trong cả nước lên tới 2,1 triệu người Nguyên nhân chủ yếu do tình trạng lạm dụng và sử dụng bừa bãi HCBVTV,trong đó 98,0 % lạm dụng hoặc pha đặc hơn so với hướng dẫn trên bao bì 2-3 lần, có 84,17 % đến 93,23 % không sử dụng đầy đủ phương tiện bảo vệ cá nhân khi sử dụng

Việt Nam, cũng như nhiều nước khác, đang tồn tại các vấn đề về ô nhiễm bởi một số kho chứa hóa chất bảo vệ thực vật thuộc nhóm POP, điển hình là Diclorodiphenyl Tricloroethane (DDT) Do nhận thức và hiểu biết về tác hại của DDT còn hạn chế nên nhìn chung hầu hết các kho thuốc này được bảo quản rất sơ xài, không được xây dựng đúng tiêu chuẩn kỹ thuật đối với kho bảo quản hóa chất độc hại Các bãi kho chứa hóa chất BVTV có từ trước lệnh cấm vẫn tồn tại do không quản lý tốt nên hóa chất BVTV đã ngấm xuống đất và gây ô nhiễm môi trường ở các nền kho và khu vực xung quanh, tác động đến môi trường đất, nước

và hệ sinh thái trong khu vực

Theo TS Dương Hoàng Tùng- Phó Tổng Cục trưởng Tổng cục Môi trường, toàn quốc có trên 1.153 điểm ô nhiễm môi trường do hóa chất BVTC tồn lưu, bao gồm 289kho lưu giữ và 864 khu vực ô nhiễm do hóa chất BVTV tồn lưu ở 39 tỉnh Các kho lưu trữ không được quan tâm tu sửa, gia cố hàng năm nên đã xuống cấp nghiêm trọng Hệ thống thoát nước tại các kho chứa này hầu như không có nên khi mưa lớn tạo thành dòng mặt rửa trôi hóa chất BVTV tồn đọng gây ô nhiễm nước ngầm, nước mặt và ô nhiễm đất diện rộng gây ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe và cuộc sống người dân

2.Hiện trạng ô nhiễm đất tại điểm tồn lưu hóa chất bảo vệ thực vật tại kho hóa chất ở Nghệ An.

Nghệ An là một trong những tỉnh có diện tích lớn và dân số đông nhất của cả nước với cơ cấu kinh tế nông nghiệp là chủ yếu và đang phải đối mặt với những vấn đề môi trường bức xúc do HCBVTV tồn lưu gây ra

Ở Nghệ An hiện nay đã thống kê được 913 địa điểm bị ô nhiễm (sơ cấp và thứ cấp) thuốc BVTV nằm trên 19 huyện, thành, và thị xã, với tổng diện tích đất bị

ô nhiễm trên 550 ha, trong đó chủ yếu là đất nông nghiệp Lượng thuốc tồn dư này ngày càng gây những ảnh hưởng xấu tới môi trường và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người dân Huyện Nghi Lộc được coi là “vùng đặc biệt" ô nhiễm môi trường từ nhiều năm qua có nguyên nhân từ sự tồn lưu lớn thuốc bảo vệ thực vật độc hại Theo đánh giá của các cơ quan chức năng, huyện Nghi Lộc bị ô nhiễm khá nặng và thành phần gây ô nhiễm chủ yếu là: DDT Hiện nay việc tồn dư hoá chất BVTV đang có chiều hướng phát tán ra khu vực xung quanh Nhưng thực tế chưa có cơ quan chức năng nào tiến hành đánh giá chiều hướng và tốc độ lan truyền của chúng một cách chi tiết để đề ra các giải pháp xử lý cho từng khu vực

có mức độ ô nhiễm khác nhau

Hiện trạng ô nhiễm đất tại điểm tồn lưu hóa chất bảo vệ thực vật tại kho hóa chất Vinh tại huyện nghi lộc tỉnh Nghệ An:

Kho được xây dựng từ năm 1983-1986 Kho vẫn còn nguyên hiện trạng không sử dụng, trong kho không còn thuốc tồn đọng, nền kho đã được tiến hành lau rửa nhưng vào trong vẫn còn mùi thuốc BVTV nồng nặc Nhà kho diện tích

là 160m2 nằm ở phía Đông trong khuôn viên nhà máy hóa chất Vinh Ngoài địa điểm kho đặt trong Nhà máy hóa chất Vinh thì phía bên ngoài tường bao của nhà máy có 1 địa điểm tồn dư hóa chất BVTV nằm gần khu dân cư Địa điểm là một khuôn viên được xây bao quanh bằng gạch cao khoảng 4m, kích thước 5x5m Bên trong cỏ mọc, phía dưới có chứa bao bì, đào lên có mùi nồng nặc

Kết quả phân tích hàm lượng DDT trong đất tại nhà máy hóa chất Vinh

Điểm lấy

mẫu

Tọa Độ Kết quả phân tích mẫu

0-0.05m 0.05-1m

Từ bảng trên ta thấy tại tầng 0-0.05m dư lượng thuốc BVTV đạt giá trị lớn nhất là 13,5ppm, nhỏ nhất là 0.075ppm Theo QCVN 15: 2008/BTNMT giới hạn tối đa cho phép của DDT là 0.1ppm Ở vị trí ô nhiễm nặng nhất dư lượng thuốc BVTV đã vượt tiêu chuẩn cho phép 135 lần Từ kết quả phân tích ta thấy điểm tồn lưu hóa chất BVTV tại kho hóa chất Vinh có hàm lượng DDT vượt qua mức cho phép rất nhiều lần làm ô nhiễm môi trường đất ảnh hưởng nhiều đến đời sống và sức khỏe của người dân

PHẦN II:MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ

1 Mục tiêu

Đánh giá mức độ ô nhiễm và khoanh vùng ô nhiễm hóa chất BVTV tồn lưu trong đất,tại huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An

2 Nhiệm vụ

- Thu thập, phân tích và hệ thống hóa các tài liệu liên quan tới khu vực nghiên cứu

- Xác định một số tính chất và lượng tồn dư hoá chất BVTV trong đất, nước

liên quan đến sự tồn tại hoá chất BVTV vùng nghiên cứu

- Thu thập các dữ liệu số các bản đồ hợp phần và chỉnh lý làm cơ sở để xây

dựng bản đồ phân vùng ô nhiễm hóa chất BVTV huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An

Từ đó, đề xuất các giải pháp phòng tránh, giảm thiểu ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường đất và nước tới đời sống cộng đồng

PHẦN III : CÁC BIỆN PHÁP PHỤC HỒI ĐẤT BỊ Ô NHIỄM

1. DDT là gì?

DDT là loại thuốc bảo vệ thực vật do nhà sinh hoá học Thuỵ sĩ, Paul Muller phát minh năm 1938 DDT là hợp chất hữu cơ chứa Clo có tên khoa học là Dichloro Diphenyl Trichloroethane.Tên hóa học là 1,1,1- trichloro- 2,2- bis( p-chlorophenyl) ethane

Công thức hoá học là C14H9Cl5

2. Tính chất và ảnh hưởng của DDT

Tan ít trong nước tạo dung dịch huyền phù, tan nhiều trong các dung môi hữu

cơ, tan tốt trong mỡ do đó được tích luỹ qua chuỗi thức ăn DDT là loại hợp chất rất bền vững, tồn lưu lâu trong môi trường, là một chất độc thần kinh gây độc mãn tính, có khả năng tích lũy sinh học cao, gây ung thư, sinh quái thai, gây hại cho cả con người và động thực vật Chính vì vậy chúng ta cần nắm được sự chuyển hóa của nó trong môi trường để đưa ra các biện pháp phục hồi đất thích hợp

Việc dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tồn đọng trong môi trường đều có tiềm năng gây độc nếu liều lượng đủ lớn.Các thuốc trừ sâu rất khó phân hủy, tồn tại lâu trong đất và có khả năng tích lũy sinh học cao Những thiệt hại về sinh thái gồm sự nhiễm độc của hệ sinh thái tự nhiên gây phá vỡ chức năng sinh thái như vòng tuần hoàn dinh dưỡng, sản xuất

DDT là chất rất bền trong môi trường không bị phân hủy bởi nhiệt,men, vi sinh vật, UV Trong tự nhiên, DDT khi đã phát tán vào môi trường sẽ đồng thời xảy ra những quá trình biến đổi hóa-lý-sinh học Đó chính là động lực của quá trình vận chuyển biến đổi và tồn lưu của chúng trong tự nhiên.DDT khi ở trong nước có nồng độ không đáng kể do chúng ít tan trong nước.Thuốc DDT trong không khí phải sau 10 năm mới giảm nồng độ xuống tỉ lệ ban đầu là 1/10

Trong đất, sự phân hủy của những hóa chất này bị chi phối bởi các quá trình tự nhiên như: xói mòn, cuốn trôi, lắng lọc và phân hủy.Thời gian lưu trong đất lâu

hơn so với trong nước và không khí DDT có thể tồn tại rất lâu trong đất với chu kỳ bán hủy lên tới gần 20 năm tạo ra sản phẩm chủ yếu là DDD và DDE Hai chất này cũng có khả năng gây ung thư như DDT.Ngoài ra trong hỗn hợp sau phản ứng phân hủy còn có thể chứa 1 số chất nguy hiểm cho môi trường và sức khỏe con người Điều kiện tự nhiên cho quá trình phân hủy DDT là quá trình yếm khí và hiếu khí với sự có mặt cần thiết của chất nền C, các quá trình này có thể xảy ra đan xen nhau.Ngoài ra khả năng tiếp xúc pha và chuyển pha trong môi trường đất là rất thấp diều này rất khó thực hiện 1 cách tự nhiên mà cần có sự can thiệp của con người

3 Biện pháp phục hồi.

Một thực trạng hiện nay ở Việt Nam đó là, sau nhiều năm hoạt động tại các điểm chế biến và kho chứa thuốc BVTV - đặc biệt là DDT không được quản lý tốt

đã tạo thành những điểm nóng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Việt Nam cũng đã quyết định phê duyệt "Kế hoạch quốc gia thực hiện Công ước Stốckhôm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy" vào năm 2006 Trước

đó, trong Quyết định 64/2003/QĐ-TTG ngày 22/4/2003 của Thủ tướng Chính phủ

về việc phê duyệt "Kế hoạch xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng" đã đề cập đến hướng xử lý cho các kho thuốc BVTV trong cả nước

3.1 Các phương pháp xử lý

Có nhiều phương pháp khác nhau được áp dụng để xử lý đất bị ô nhiễm DDT như: đốt, hóa học và sinh học, chôn lấp Căn cứ vào hiện trạng ô nhiễm thuốc BVTV, khả năng sử dụng đất sau khi xử lý và khả năng của nguồn kinh phí mà lựa chọn phương án xử lý phù hợp

 Phương pháp Fenton quang hóa

Phương pháp xử lý thuốc BVTV oxy hóa bằng tác nhân Fenton, là phương pháp đã được áp dụng tại một số địa phương ở nước ta để xử lý ô nhiễm thuốc BVTV

Các phản ứng sau đây có thể được hình thành trong hệ thống xúc tác Fenton:

H2O2 + Fe2+ -> Fe(OH)2+ -» Fe3+ + HO ¯ + HO• (1)

Fe3+ + H2O2 -» Fe2+ + H+ + 2HO• (2)

Fe3+ + 2HO• -> Fe2+ + H+ + O2 (3)

HO• + Fe2+ ->Fe3+ + OH ¯ (4)

HO• + H2O2 ->HO•

2 + H2O (5)

HO•

2 + Fe2+ + H+ -> Fe3+ + H2O2 (6)

2H2O2 -> 2H2O + O2 (7)

Các phản ứng trên dẫn đến sự tạo thành gốc tự do HO• (1) và rất nhiều phản ứng cạnh tranh khác Trong số các phản ứng cạnh tranh này phải kể đến phản ứng tạo thành gốc hydroperoxil (2) và (5) và phản ứng mất gốc HO tự do bởi Fe2+ và

H2O2 (4) và (5) Đối với xúc tác Fenton quang hóa thì phức Fe(OH)2+ có khả năng hấp thụ ánh sáng tử ngoại ở bước sóng 410 nm tạo thành gốc tự do HO• (8)

Fe(OH)2+ + hv -> Fe2+ + HO• (8) Do T1O2 (dạng anatase) có khả năng hấp phụ ánh sáng tử ngoại ở bước sóng 380 nm nên thường được sử dụng làm xúc tác quang hóa cho hệ Fenton quang hóa

Việc tạo ra chất ôxy hóa rất mạnh, gốc HO cho phép duy trì PH ở giá trị thấp

và làm tăng tốc độ de-halogen

Ưu điểm:

- nhân Fenton (H2O2 + Fe2+) là một trong những hệ oxy hóa mạnh nhất được nghiên cứu một cách hệ thống nhất và được ứng dụng xử lý trên nhiều loại hợp chất hữu cơ khác nhau trong đó có POPs, mang lại hiệu quả về kinh

tế, xã hội và môi trường

- Tác nhân Fenton (H2O2 + Fe2+ ) là một trong những tác nhân hóa học an toàn nhất đối với môi trường Tác nhân Fenton (H2O2 + Fe2+ ) và các hóa chất khác sử dụng trong phương pháp này tương đối sẵn và rẻ trên thị trường, giá thành xử lý có thể chấp nhận được

- Fenton quang hóa là một kỹ thuật mới, sử dụng năng lượng mặt trời mang lại hiệu quả cao Thiết bị có thể tự chế tạo trong nước, quy trình công nghệ không quá phức tạp, phản ứng xảy ra ở nhiệt độ và áp suất thường không gây cháy nổ độc hại, đảm bảo an toàn lao động và môi trường

 Phương pháp xử lý bằng vi sinh vật

Trên thế giới đã phát hiện hơn 300 chủng vi sinh vật (VSV) (vi khuẩn, nấm,

xạ khuẩn) có khả năng chuyển hóa và khoáng hóa DDT Thực vật có khả năng hút DDT, DDD, DDE mạnh nhất là rong biển, bí đỏ

Có 5 hình thức thực vật tham gia và xử lý ô nhiễm: Phân hủy sinh học thực vật, phân hủy sinh học bởi hệ rễ thực vật, phytostabilization, thực vật hút chiết chất

ô nhiễm, lọc chất ô nhiễm qua rễ thực vật

Các nhóm vsv chủ yếu phân hủy DDT bao gồm: Vi khuẩn (Baccilus, Enterrobacteư, Ar-rthrobacter, Alcaligenes, Eschrichia, Hydroge-monas, Klebsiella, Micrococcus, Pseudomonas ); Nấm (Norcadia, Phanerochaete chrysosporium, Tri-cloderma, Asspergillus, Penicillinum ); Xạ khuẩn (Streptomyces)

Các sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học bởi vsv và thực vật gồm: Các sản phẩm chuyển hóa DDT, DDD, DDE, DDMU ; Sản phẩm của quá trình khoáng hóa (axid hữu cơ, nước, sinh khối vsv, các khí khác); Sản phẩm xử lý bằng thực vật (ngọn, thân, rễ tích tụ DDT, DDD, DDE cao (không phân hủy)

 Phương pháp phân hủy sinh học:

Bổ sung các chất cần thiết để VSV bản địa phân hủy DDT trong đất (in situ, landíill bioreactor); Thực hiện ngay tại vùng ô nhiễm hay chuyển đất

ô nhiễm đến noi có điều kiện để xử lý (exsitu); Tăng cường sinh học; Xử

lý đất nhiễm trong các bioreactor được kiểm soát các yếu tố liên quan đến

sự phân hủy và chuyển hóa sinh học; Sử dụng thực vật giảm thiểu DDT trong đất Theo kết quả nghiên cứu tại một số nước cho thấy, tại Trung Quốc - cỏ Taya và Titan giảm 19,6 - 73% sau 3 tháng vói nồng độ ban đầu

là 0,215mg/kg đất; Ôxtrâylia: rong biển khô vói nồng độ lần lượt là 0,5; 1; 3; 5 và 13%, giảm lần lượt80; 64; 50; 40 và 34% DDT trong 6 tuần

Phương pháp phân hủy sinh học hiếu khí (thực hiện bởi Gray và cộng sự, 2002) với khối lượng DDT, DDD, DDE và Toxaphene, Chlordane 22.800 m3, sau 3 tháng nồng độ các chất đã giảm từ 13.000 ppb xuống 750ppb

Dự án THAN superíund site ở Montgomery (Alahama, David Raymond và cộng sự) xử lý theo phương pháp chu kỳ kỵ khí/hiếu khí sau 3-12 chu kỳ thời gian

từ 6 - 24 tuần, khối lượng 300.000 tấn với nồng độ 227mg/kg DDT, 590mg/kg DDD, 65mg/kg DDE đã giảm còn 15, 87 và 8,6 mg/kg theo thứ tự tương đương với 93,85 và 87% chất độc đã bị loại bỏ

Chủng vi khuẩn có khả năng phát triển rất tốt trên môi trường chứa DDT với chất hoạt động bề mặt sinh học có nguồn gốc thực vật Việt Nam

3.2 Đề xuất phương pháp xử lý kho thuốc BVTV chứa DDT bằng phương pháp oxy hóa kết hợp với biện pháp sinh học.

Toàn bộ diện tích đất ô nhiễm do kho thuốc BVTV sẽ được xử lý bằng phương pháp oxy hóa kết hợp với biện pháp sinh học để xử lý Việc xử lý sẽ được tiến hành thành 2 giai đoạn: