Thông tin tài liệu
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn
chân thành tới TS. Dương Quang Huấn đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khoá
luận tốt nghiệp.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Hà
Nội 2, Ban chủ nhiệm và các thầy cô trong khoa Hóa học đã truyền đạt cho
em những kiến thức bổ ích và tạo mọi điều kiện để em có khả năng hoàn
thành khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn bạn bè và người thân đã luôn tạo điều kiện
và động viên, khuyến khích em học tập đến đích cuối cùng.
Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2013
Sinh Viên
Lê Thị Thùy Dương
Lớp K35B
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................... 2
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................... 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu................................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..................................................................... 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................... 4
1.1. Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật ............................................................ 4
1.1.1. Định nghĩa............................................................................................ 4
1.1.2. Các nhóm thuốc BVTV ........................................................................ 4
1.1.2.1. Phân loại dựa trên đối tượng sinh vật hại ................................. 4
1.1.2.2. Phân loại theo gốc hóa học....................................................... 4
1.2. Đặc điểm, tính chất của một số chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy .......... 5
1.2.1. DDT (diclodiphenyltricloetan) ......................................................... 6
1.2.2. HCB (hexaclobenzen)........................................................................... 7
1.2.3. Aldrin.................................................................................................... 8
1.2.4. Dieldrin................................................................................................. 9
1.2.5. Endrin................................................................................................. 10
1.2.6. Heptaclo.............................................................................................. 10
1.2.7. Chlordane ........................................................................................... 11
1.2.8. BHC (benzenhexaclorit) ..................................................................... 12
1.2.9. Methylparathion (MP) ........................................................................ 13
1.2.10. Thiodan ............................................................................................ 13
1.2.11. Bian, BI58 ........................................................................................ 14
1.2.12. Thuốc trừ sâu tecpen clo hóa ........................................................... 15
1.3. Thực trạng ô nhiễm thuốc BVTV POPs ở nước ta.................................... 15
1.4. Các phương pháp xử lý thuốc bảo vệ thực vật .......................................... 18
1.4.1. Phân hủy bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời.......... 18
1.4.2. Phá hủy bằng vi sóng plasma ............................................................. 19
Lớp K35B
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
1.4.3. Phương pháp ozon hóa / UV .............................................................. 19
1.4.4. Phương pháp oxi hóa bằng không khí ướt......................................... 20
1.4.5. Phương pháp oxi hóa ở nhiệt độ cao.................................................. 20
1.4.6. Phương pháp xử lý tồn dư hóa chất BVTV bằng phân hủy
sinh học ........................................................................................................ 20
1.4.7. Phương pháp tách chiết ..................................................................... 23
1.4.8. Một số phương pháp khác .................................................................. 23
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 24
2.1. Thực nghiệm ............................................................................................... 24
2.1.1. Nguyên liệu, hoá chất......................................................................... 24
2.1.2. Dụng cụ .............................................................................................. 24
2.1.3. An toàn thí nghiệm ............................................................................. 24
2.1.4. Tiến hành thí nghiệm ......................................................................... 24
2.1.4.1. Tiến hành thử ......................................................................... 24
2.1.4.2. Tiến hành thí nghiệm với mẫu trắng (nước cất) ......................... 25
2.1.4.3. Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 2,5% thể tích dung
dịch ................................................................................................... 26
2.1.4.4. Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 5% thể tích dung
dịch ................................................................................................... 26
2.1.4.5. Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 7,5% thể tích dung
dịch ................................................................................................... 27
2.1.4.6. Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 10% thể tích dung
dịch ................................................................................................... 27
2.1.4.7. Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 12,5% thể tích dung
dịch ................................................................................................... 27
2.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 27
2.2.1. Sắc ký cột............................................................................................ 27
2.2.2. Rửa trôi............................................................................................... 29
2.2.2.1. Rửa trôi trong quy mô hẹp “in situ” ......................................... 29
2.2.2.2. Rửa tại chỗ............................................................................. 29
2.2.3. Phân hủy POPs bằng các phản ứng hóa học ..................................... 31
2.2.3.1. Phản ứng oxi hóa .................................................................... 31
Lớp K35B
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
2.2.3.2. Phản ứng khử ......................................................................... 32
2.2.4. Phân tích mẫu sau thí nghiệm bằng phương pháp sắc ký khí ........... 33
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 35
3.1. Phân tích hàm lượng POPs tổng trong mẫu đất ....................................... 35
3.2. Chiết rửa bằng dung môi nước với phụ gia QH1 nồng độ 2,5-12,5% ...... 35
3.2.1. Số lần chiết và tỉ lệ phụ gia QH1 ........................................................ 36
3.2.1.1. Chiết lần 1 ............................................................................. 36
3.2.1.2. Chiết lần 2 ............................................................................. 37
3.2.1.3. Chiết lần 3 ............................................................................. 38
3.2.2. Các hợp phần chiết được và ảnh hưởng của điều kiện rửa ............... 39
3.2.2.1. Hợp phần DDE....................................................................... 39
3.2.2.2. Hợp phần DDD ...................................................................... 40
3.2.2.3. Hợp phần o,p-DDT ................................................................. 41
3.2.3. So sánh ái lực của phụ gia với từng hợp phần DDE, DDD và
o,p – DDT ..................................................................................................... 42
3.2.3.1. So sánh ái lực của phụ gia với hợp phần DDE........................... 42
3.2.3.2. So sánh ái lực của phụ gia với hợp phần DDD .......................... 43
3.2.3.3. So sánh ái lực của phụ gia với hợp phần o,p-DDT ..................... 44
3.2.3.4. So sánh ái lực của phụ gia với hợp phần DDT tổng ................... 44
3.2.4. Lượng POPs chiết được và tỉ lệ phụ gia QH1 .................................... 45
3.3. Hiệu suất chiết rửa đất ............................................................................... 46
3.4. Nhận xét ...................................................................................................... 47
KẾT LUẬN ................................................................................................ 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 50
Lớp K35B
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BVTV
Bảo vệ Thực vật
BHC
1,2,3,4,5,6-hexachlorcyclohexan
DDD
Dichlorodiphenyldichloroethane
DDE
Dichlorodiphenyldichloroethylene
DDT
Dichlorodiphenyltrichloroethane
DDTtong
Tổng lượng các hợp chất có liên qua đến DDT
EDTA
Ethylenediamimnetetraacetic acid
FC
Flash chromatography
HCB
Hexaclobenzen
LD 50(chuột)
Liều lượng chất độc gây chết cho một nửa (50%) số chuột
dùng trong nghiên cứu
MP
Methyl parathion
NĐTĐCP
Nồng độ tác động cho phép
POPs
Persistent organic pollutants
TN – MT
Tài nguyên – Môi trường
UV
Tia cực tím
VLC
Vacuum liquid chromatography
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
PHỤ LỤC
Hình 2.1: Bộ dụng cụ thí nghiệm.
Hình 2.2: Sơ đồ của máy sắc ký khí.
Hình 3.1: Giản đồ sắc ký mẫu dịch chiết sau khi rửa đất.
Hình 3.2: Sự phụ thuộc hàm lượng POPs chiết được vào nồng độ chất phụ
gia, lần chiết 1 (100 ml dung môi đầu tiên).
Hình 3.3: Sự phụ thuộc hàm lượng POPs chiết được vào nồng độ chất phụ
gia, lần chiết 2 (100 ml dung môi thứ 2).
Hình 3.4: Sự phụ thuộc hàm lượng POPs chiết được vào nồng độ chất phụ
gia, lần chiết 3 (100 ml dung môi thứ 3).
Hình 3.5: Sự phụ thuộc hàm lượng tổng thuốc BVTV chiết được vào nồng độ
chất phụ gia và số lần chiết.
Hình 3.6: Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của DDE chiết được vào nồng độ
chất phụ gia và số lần chiết.
Hình 3.7: Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của DDD chiết được vào nồng độ
chất phụ gia và số lần chiết.
Hình 3.8: Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của o,p-DDT chiết được vào nồng độ
chất phụ gia và số lần chiết.
Hình 3.9: Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của DDE vào số lần chiết và hàm
lượng chất phụ gia.
Hình 3.10: Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của DDD vào số lần chiết và hàm
lượng chất phụ gia.
Hình 3.11: Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của o,p-DDT vào số lần chiết và
hàm lượng chất phụ gia.
Hình 3.12: Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của DDT tổng vào số lần chiết và
hàm lượng chất phụ gia.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Hình 3.13: Sự phụ thuộc hàm lượng POPs chiết được vào lần chiết và nồng
độ chất phụ gia 2,5%.
Hình 3.14: Sự phụ thuộc hàm lượng POPs chiết được vào lần chiết và nồng
độ chất phụ gia 12,5%.
Hình 3.15: Hiệu suất chiết rửa đất
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp, với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm
rất thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng nhưng cũng rất thuận lợi cho sự
phát sinh, phát triển của sâu bệnh, cỏ dại gây hại mùa màng. Do vậy việc sử
dụng thuốc Bảo vệ Thực vật (BVTV) để phòng trừ sâu hại, dịch bệnh bảo vệ
mùa màng, giữ vững an ninh lương thực quốc gia vẫn là một biện pháp quan
trọng và chủ yếu. Cùng với phân bón hóa học, thuốc BVTV là yếu tố rất quan
trọng để đảm bảo an toàn ninh lương thực cho loài người.
Theo báo cáo tổng hợp của Tổng cục Môi trường, Bộ TN – MT
(10/9/2012), cả nước có khoảng 260 kho thuốc BVTV đã quá hạn cần phải
tiêu hủy. Số lượng thuốc BVTV tồn dư cần tiêu hủy là hơn 69000 kg; và
43000 lít và 69640 kg vỏ chai bao bì cần tiêu hủy. Lượng thuốc BVTV tồn dư
này nằm rải rác trên địa bàn các tỉnh, thành phố, trong tình trạng bao bì hư
hỏng, không nhãn mác, lưu chứa trong các kho không đảm bảo an toàn, xuống
cấp, nguy cơ rò rỉ gây ô nhiễm môi trường là rất lớn. Theo kết quả khảo sát
của Cục Cảnh sát Phòng chống tội phạm về Môi trường tại 14 cơ sở kinh
doanh thuốc BVTV, thuốc thú y lớn trên cả nước cho thấy: 42,6% cơ sở
không có hệ thống xử lý khí thải hoặc có nhưng không triệt để làm phát tán
mùi ra ngoài; 7% cơ sở không có hệ thống xử lý nước thải; 35,7% cơ sở
không đăng ký chủ nguồn thải chất thải nguy hại hoặc không điều chỉnh đăng
ký chủ nguồn thải chất thải nguy hại theo quy định; 28,4% cơ sở không phân
loại chất thải nguy hại hoặc không đăng ký, báo cáo việc lưu giữ tạm thời chất
thải nguy hại quá thời hạn xử lý; nhiều cơ sở không có cam kết bảo vệ môi
trường…
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
1
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Kết quả phẩn tích mẫu đất, mẫu nước ở các địa bàn có các kho chứa
thuốc BVTV cho thấy, hàm lượng các chất trừ sâu vượt rất nhiều lần so với
tiêu chuẩn Việt Nam. Mưa lớn rửa trôi hóa chất tồn đọng gây ô nhiễm nước
ngầm, nước mặt và ô nhiễm đất diện rộng, gây ảnh hưởng trực tiếp tới sức
khỏe và đời sống người dân. Đứng trước hiện trạng ô nhiễm môi trường do
tồn dư thuốc BVTV của ngành nông nghiệp hiện nay, việc ứng dụng các công
trình xử lý thuốc BVTV tồn dư trong đất vào thực tiễn là điều cần thiết.
Với mục đích làm hạn chế ảnh hưởng của thuốc BVTV tồn dư trong đất
đối với môi trường và con người, em đã chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là:
“Nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm thuốc BVTV khó phân hủy (POPs) bằng
phương pháp chiết nước với phụ gia QH1”. Đề tài thành công sẽ mở ra triển
vọng ứng dụng phương pháp chiết nước với phụ gia QH1 một cách hiệu quả
và kinh tế. Hơn nữa đây là phương pháp mới, thân thiện với môi trường,
mang ý nghĩa thực tiễn lớn, góp phần bảo vệ sức khỏe con người và bảo vệ
môi trường.
2. Mục đích nghiên cứu
- Chiết rửa đất ô nhiễm thuốc BVTV và khử chúng tại chỗ mà không
phải tốn chi phí vận chuyển đất đến nơi khác.
- Quá trình khử thuốc BVTV đảm bảo triệt để, không phát sinh chất
độc hại thứ cấp.
- Sử dụng các chất khử thân thiện với môi trường, dung môi có thể sử
dụng tái tạo nhiều lần.
- Thiết bị máy móc phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu về vấn đề ô nhiễm thuốc BVTV và các phương
pháp xử lý thuốc BVTV tồn dư trong đất.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
2
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
- Lấy mẫu đất, phân tích các chỉ tiêu thuốc BVTV (DDT, chlordane,
aldrin, dieldrin, endrin, heptaclo, hexaclo benzen,…), khoanh vùng, đánh giá
phạm vi ô nhiễm, mức độ ô nhiễm tại các điểm đã phát hiện.
- Xử lý mẫu đất bằng phương pháp chiết nước với phụ gia QH1.
- Phân tích, đánh giá kết quả mẫu đất và mẫu nước sau khi xử lý bằng
phụ gia QH1.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của khoá luận góp phần làm cơ sở khoa học để
đánh giá khả năng sử dụng phụ gia thân thiện với môi trường trong quá trình
xử lý thuốc BVTV tồn dư trong đất.
Nếu được nghiên cứu sâu hơn nữa thì kết quả của khoá luận có thể áp
dụng triển khai vào thực tế để xử lý tại chỗ các điểm ô nhiễm thuốc BVTV
tồn dư trong đất với chi phí thấp.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
3
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN
1.1.
Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật
1.1.1. Định nghĩa
Thuốc bảo vệ thực vật là những chất độc có nguồn gốc từ tự nhiên hay
hóa chất tổng hợp được dùng để bảo vệ cây trồng và nông sản, chống lại sự
phá hoại của những sinh vật gây hại đến tài nguyên thực vật. Những sinh vật
gây hại chính gồm sâu hại, bệnh hại, cỏ dại, chuột và các tác nhân khác [3,
10].
1.1.2. Các nhóm thuốc BVTV [3, 10]
Việc phân loại thuốc BVTV có thể thực hiện theo nhiều cách như phân
loại theo đối tượng phòng trừ (thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh…) hoặc phân loại
theo gốc hóa học (nhóm clo hữu cơ, nhóm lân hữu cơ…). Các thuốc BVTV
có nguồn gốc khác nhau thì tính độc và khả năng gây độc khác nhau:
1.1.2.1. Phân loại dựa trên đối tượng sinh vật hại [3, 10]
- Thuốc trừ bệnh,
- Thuốc trừ nhện,
- Thuốc trừ sâu,
- Thuốc trừ tuyến trùng,
- Thuốc trừ cỏ,
- Thuốc điều hòa sinh trưởng,
- Thuốc trừ ốc,
- Thuốc trừ chuột.
1.1.2.2. Phân loại theo gốc hóa học [3, 10]
- Nhóm thuốc thảo mộc: có độ độc cấp tính cao nhưng mau phân hủy
trong môi trường.
- Nhóm clo hữu cơ: DDT, 666… nhóm này có độ độc cấp tính tương
đối thấp nhưng tồn lưu lâu trong cơ thể người, động vật và môi trường, gây
độc mãn tính nên nhiều sản phẩm bị cấm hoặc hạn chế sử dụng.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
4
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
- Nhóm lân hữu cơ: Wofatox Bi-58… độ độc cấp tính của các loại
thuốc thuộc nhóm này tương đối cao nhưng mau phân hủy trong cơ thể người
và môi trường hơn so với nhóm clo hữu cơ.
- Nhóm carbamate: mipcin, bassa, sevin… đây là thuốc được dùng rộng
rãi bởi vì thuốc tương đối rẻ tiền, hiệu lực cao, độ độc cấp tính tương đối cao,
khả năng phân hủy tương tự nhóm lân hữu cơ.
- Nhóm Pyrethoide (Cúc tổng hợp): decis, sherpa, sumicidine, nhóm
này dễ bay hơi và tương đối mau phân hủy trong môi trường và cơ thể người.
- Các hợp chất pheromone: Là những hóa chất đặc biệt do vi sinh vật
tiết ra để kích thích hành vi của những vi sinh vật khác cùng loài. Các chất
điều hòa sinh trưởng côn trùng (nomolt, applaud…): là những chất được dùng
để biến đổi sự phát triển của côn trùng. Chúng ngăn cản côn trùng biến thái từ
tuổi nhỏ sang tuổi lớn hoặc ép buộc chúng phải trưởng thành từ rất sớm: Rất
ít độc với người và môi trường.
- Nhóm thuốc trừ sâu vi sinh (dipel, thuricide, xentari, NPV…): Rất ít
độc với người và các sinh vật không phải là dịch hại.
- Ngoài ra còn có nhiều chất có nguồn gốc hóa học khác, một số sản
phẩm từ dầu mỏ được dùng làm thuốc trừ sâu.
1.2.
Đặc điểm, tính chất của một số chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy
Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy ( Persistent Organic Pollutants
– POPs) là các hợp chất hữu cơ bền có khả năng chống phân hủy sinh học,
quang hóa hoặc bằng hóa chất. POPs thường là các dẫn xuất halogen, nhất là
dẫn xuất clo. Các liên kết carbon-clo rất bền và ổn định đối với thủy phân
phân hủy sinh học và quang hóa. Dẫn xuất clo – nhân thơm (benzen) vòng
còn bền và ổn định hơn.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
5
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
POPs có độ tan trong nước rất thấp, độ hòa tan trong dầu mỡ cao, dẫn
đến xu hướng của họ để vượt qua dễ dàng màng sinh học thấm vào tế bào,
tích lũy trong mỡ.
Hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy ở nước ta có nguồn gốc
gần như hoàn toàn từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp.
Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ thường là hợp chất dễ bay hơi,
phát tán vào không khí, có thể được phân tán xa nguồn ô nhiễm trên một
khoảng cách lớn trong khí quyển. Bay hơi có thể xảy ra từ bề mặt lá cây và
đất sau khi áp dụng các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy được sử dụng làm
thuốc trừ sâu.
Do độ bền hóa học cao nên POPs có khả năng chống lại các quá trình
phân hủy hóa - lý - sinh, do đó tế bào hay cơ thể nhiễm POPs rất khó bài tiết
những chất gây ô nhiễm này do đó có xu hướng tích lũy trong các sinh vật.
Đường ô nhiễm đối với sinh vật có thể do tiếp xúc, do nước uống,
không khí, đặc biệt có thể thông qua chuỗi dinh dưỡng - thức ăn [1, 5].
1.2.1. DDT (diclodiphenyltricloetan) [2, 9, 13, 16]
DDT là tổng hợp của 3 dạng là p,p’-DDT (85%), o,p’-DDT (15%) và
o,o’-DDT (lượng vết). DDT là một hóa chất hữu cơ khó phân hủy phổ biến
nhất được sử dụng rộng rãi trong chiến tranh thế giới lần thứ 2 nhằm ngăn
chặn các dịch bệnh lây truyền bởi côn trùng (đặc biệt là bệnh sốt rét và bệnh
do ruồi vàng). Ở một số nước nó được sử dụng liên tục trong nhiều năm để
diệt muỗi, hạn chế sốt rét.
Công thức hóa học của DDT: C14H9Cl15
Tên hóa học: 1,1,1-triclo-2,2-bis(p-clorophenyl)etan
Dạng chế phẩm thường gặp: 30ND, 75BHN, 10BR, 5H,…
Cấu tạo phân tử DDT:
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
6
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Tính chất vật lý: DDT kỹ nghệ là một hỗn hợp nhiều đồng phân para có
độ độc cao nhất đối với côn trùng. Sản phẩm công nghiệp ở thể rắn, màu trắng
ngà có mùi hôi.
Tính chất hóa học: DDT rất bền ở điều kiện thường nhưng dễ bị kiềm
phân hủy tạo thành DDE (1,1-diclo-2,2-bis(4-clophenyl)eten), nhất là khi hiện
diện các muối sắt. Bị tia cực tím phân hủy.
Độc tính: LD50 (chuột) = 113 mg/kg; thuốc có khả năng tích lũy trong
cơ thể người và động vật nhất là các mô mỡ, mô sữa, đến khi đủ lượng gây
độc thì thuốc sẽ gây ra các bệnh hiểm nghèo như ung thư, sinh quái thai. DDT
độc mạnh với cá và ong mật. DDT an toàn đối với cây trồng, trừ những cây
thuộc họ bầu bí. Hiện nay, DDT bị cấm sử dụng.
Phổ phòng trị: rộng với tác dụng vị độc và tiếp xúc, thuốc trị được rất
nhiều loại sâu hại sống không ẩn náu, nhất là các loài nhai gặm trên nhiều loài
cây trồng khác nhau.
1.2.2. HCB (hexaclobenzen) [2, 9]
HCB được dùng để diệt nấm hại cây lương thực, bảo vệ hạt giống. Đây
cũng là một phụ phẩm của quá trình sản xuất một số hóa chất nhất định và kết
quả của những quá trình phát thải dioxin và furan.
Công thức hóa học của HCB: C6Cl6
Tên hóa học của HCB: Hexaclobenzen
Cấu tạo phân tử của HCB:
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
7
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Tính chất: HCB là bột hoặc tinh thể, không màu hoặc trắng không tan
trong nước, tan trong bezen và etanol sôi. Tnc = 231o C, ts = 322o C, dễ thăng
hoa. Điều chế bằng cách cho clo tác dụng với benzen ở 300o C và có xúc tác.
Trong môi trường lao động, HCB xâm nhập cơ thể qua đường hô hấp
và qua da, nó kích ứng mũi họng, đường hô hấp và mắt. HCB được tích lũy
trong mỡ cơ thể, nó gây trở ngại cho sự chuyển hóa của porphyrin, làm tăng
bài tiết coproporphyrin và uroporphyrin trong nước tiểu. Nó gây tổn thương
gan, nó gây kích ứng da và tăng sự nhạy cảm của da đối với ánh sáng, sau đó
có thể làm biến đổi sắc tố da và làm phồng rộp da, nước tiểu có màu đỏ hoặc
sẫm màu.
Đặc biệt HCB có thể gây ung thư, người ta đã thấy nó gây ung thư gan
và tuyến giáp ở động vật.
Tiếp xúc lâu dài có thể ảnh hưởng đến sinh sản, tổn thương gan, hệ
miễn dịch, tuyến giáp, thận và hệ thần kinh, tiếp xúc lâu dài với da làm cho da
bị biến đổi.
Trong nhiễm độc cấp tính do HCB, người ta thử dùng EDTA và có một
số kết quả, nhiễm độc mãn tính cần điều trị dài hạn và chủ yếu là điều trị triệu
chứng. Nồng độ tác động cho phép của HCB ở Mỹ (1998) là 0,002 mg/m3.
HCB đã bị cấm sử dụng ở Việt Nam từ năm 1996.
1.2.3. Aldrin [2, 9, 12]
Aldrin được sử dụng như một loại hóa chất bảo vệ thực vật được dùng
để diệt các loại côn trùng như mối, châu chấu, sâu rễ ngô và nhiều loại côn
trùng gây hại khác.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
8
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Tên hóa học của aldrin: 1,2,3,4,10,10-hexaclo-1,4,4a,5,8-hexahydroexo-1,4-endo-5,8-dimetylennaphtalin
Aldrin được sản xuất từ hexachlorocyclopentadiene và norbornadiene
trong phản ứng Diels-Alder:
Cấu tạo phân tử của aldrin:
Độ bền hóa học lớn, không bị ánh sáng, kiềm và axit phân hủy. Tác
dụng tiếp xúc, vị độc và cả xông hơi, ở trong đất và trong cây thuốc chuyển
hóa thành dieldrin. Khi phun thuốc lên cây, thuốc diệt sâu tương đối nhanh
nhưng không lâu dài; khi phun thuốc lên đất tác dụng trừ sâu kéo dài nhiều
ngày.
1.2.4. Dieldrin [2, 9]
Dieldrin được sử dụng chủ yếu để diệt mối và các loại sâu hại cây họ
vải, kiểm soát các dịch bệnh lây lan do côn trùng và các loại côn trùng sống
trong đất nông nghiệp.
Tên hóa học của dieldrin: 1,2,3,4,10,10-hexaclo-6,7-epoxy1,4,4a,5,6,7,8,8a-octahydro-exo-1,4-endo-5,8-đimetylennaphtalin
Công thức phân tử của dieldrin
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
9
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Đặc điểm hóa học rất giống aldrin.
Độ độc cấp tính cao hơn aldrin LD50 (chuột) = 25-30 mg/kg.
1.2.5. Endrin [2, 9]
Endrin là loại hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng để diệt côn trùng trên
những cánh đồng trồng bông và ngũ cốc và diệt chuột, các loài gặm nhấm
khác.
Endrin là một đồng phân lập thể của dieldrin, là chất kết tinh trắng, bền
vững trong môi trường nước và cồn metylic, tan trong một số dung môi hữu
cơ khác.
Endrin có đặc tính sinh lý, hóa học tương tự dieldrin. Tính độc của
endrin khá cao, LD50 (chuột) = 7-35 mg/kg.
Tên hóa học của endrin: 1,2,3,4,10,10-hexachloro-6,7-epoxy1,4,4a,5,6,7,8,8a-octahydro-exo-1,4-exo-5,8-dimethanonaphth [2,3-b]oxirene
Công thức hóa học của endrin: C12H8Cl6O
Cấu tạo phân tử của endrin:
Khối lượng phân tử của endrin: 380,90932 g/mol
1.2.6. Heptaclo [2, 9]
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
10
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Heptaclo được dùng chủ yếu để diệt các loại côn trùng và mối trong
đất, các loại côn trùng hại bông, châu chấu, các loại gây hại cho nông nghiệp
khác và muỗi truyền bệnh sốt rét.
Công thức hóa học của heptaclo: C10H15Cl17
Tên hóa học của heptaclo: 1,4,5,6,7,8,8-heptaclo-3a,4,7,7a-tetrahyđro4,7-metyleninden
Tên khác của heptaclo: heptox, heptamul, termid.
Công thức cấu tạo của heptaclo:
Heptaclo là một chất rắn, màu trắng đến màu nâu nhạt, có mùi giống
long não, không tan trong nước, tan trong xilen, điểm nóng chảy từ 95 96o C.
Heptaclo ít bị kiềm phân hủy hơn DDT, heptaclo có LD50 (chuột) vào
khoảng 90 mg/kg. Với tác động tiếp xúc, vị độc, heptaclo được dùng để trừ
các loại sâu sống trong đất hại ngô, bông và các loại hoa màu khác và được
coi là có hiệu lực tốt hơn HCB.
1.2.7. Chlordane [2, 9]
Chlordane được sử dụng rộng rãi để diệt mối và trừ sâu diện rộng trong
nông nghiệp.
Công thức hóa học của chlordane: C10H6Cl8
Công thức cấu tạo của chlordane:
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
11
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Chlordane là một chất lỏng sánh như dầu, không màu hoặc màu nâu
nhạt, không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ.
Chlordane có độc tính như heptaclo, nó gây ung thư ở súc vật thực
nghiệm, có khả năng gây ung thư ở người.
Nồng độ cho phép: Mỹ NĐTĐCP (1998) là 0,5 mg/m3, Liên Xô
NĐTĐCP là 0,01 mg/m3.
1.2.8. BHC (benzenhexaclorit) [2, 9]
Tên gọi: Lindafor 90, Lindane, BHC,HCH,…
Tên hóa học của BHC: benzenhexaclorit (1,2,3,4,5,6hexachlorcyclohexan)
Công thức hóa học của BHC: C6H6Cl6
Cấu tạo phân tử của BHC:
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Tính chất vật lý: BHC nguyên chất ở dạng kết tinh màu trắng, gồm
nhiều đồng phân không gian, trong đó có đồng phân gammar có khả năng
thăng hoa ở nhiệt độ cao.
Tính chất hóa học: BHC rất bền vững trong điều kiện thường, bền với
tác động của ánh sáng, chất oxi hóa, môi trường axit nhưng bị phân hủy trong
môi trường kiềm, nhất là trong các dung môi của BHC.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
12
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Tính độc: LD50 = 125 mg/kg. Thuốc có khả năng tích lũy trong cơ thể
người và động vật. Hiện nay, BHC bị cấm sử dụng.
Hàm lượng gammar BHC trong thuốc càng cao thì thuốc càng ít lưu bả
trong nông sản, càng ít tích lũy trong cơ thể người và động vật, ít gây hại cho
cây trồng, trừ một số cây thuộc họ bầu bí và cây thuốc lá con. Nếu thuốc có
nhiều tạp chất, nó có thể ảnh hưởng đến hương vị của thuốc lá, khoai tây và
một số loại rau, đậu.
1.2.9. Methylparathion (MP) [2]
Tên gọi khác của MP: Metaphos, wofatox, folidon M, metacid, bladan-M).
Dạng chế phẩm thường gặp của MP: 50ND; 1,5BR.
Tên hóa học của MP: O,O-đimetyl-O-(p-nitrophenol)thiophosphat
Công thức hóa học của MP: C10H14NO 5PS
Cấu tạo phân tử của MP:
S
NO2
CH3O P O
OCH3
Tính chất vật lý: hoạt chất tinh khiết không màu, nóng chảy ở 35- 36o C,
dễ bay hơi nhất là khi ở nhiệt độ môi trường cao, ít tan trong nước, tan tốt
trong nhiều dung môi hữu cơ.
Tính chất hóa học: thủy phân yếu trong môi trường axit và trung tính,
thủy phân mạnh trong môi truờng kiềm. Sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy
là H3PO 4 và H2S. Dễ bị ánh sáng và nhiệt độ phân hủy.
Tính độc: LD 50 (chuột) = 25-50 mg/kg, độ độc cấp tính cao nhưng
không tích lũy trong cơ thể người và động vật. An toàn đối với cây trồng ở
liều lượng khuyến cáo. Hiện nay, MP bị cấm sử dụng.
1.2.10. Thiodan [2]
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
13
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Tên hóa học của thiodan: 1,2,3,4,7,7-hexachlor-bicyclo-(2.2.1)-hept-2en-5,6-bis-oximetylen sunfit
Cấu tạo phân tử của thiodan:
Cl
Cl
O
Cl C Cl
Cl
O
S O
Cl
Sản phẩm công nghiệp là những tinh thể nhỏ, màu đỏ hung, dễ bị kiềm
phân hủy thành những chất không độc.
1.2.11. Bian, BI58 [2]
Tên gọi khác của bian: phosphamid, rogor, phostion, thimetion,…
Tên hóa học của bian: O,O-dimetyl-S-(Nmethylcarbamidomethyl)dithio-phosphat
Công thức hóa học của bian: C5H12NO3PS2
Dạng chế phẩm thường gặp: 20BTN, 3BR, 40ND, 50ND.
Cấu tạo phân tử của bian:
S
O
(CH3O)2 P S CH2 C NH CH3
Tính chất vật lý: dạng tinh khiết là những tinh thể màu trắng, dạng kỹ
nghệ là một chất dễ tan trong dung môi hữu cơ, tan khá nhiều trong nước
39g/lit. Độ bay hơi không đáng kể (0,107 mg/m3 ở 20o C). Nhiệt phân sẽ tạo
thành O,S-dimethyl-S-(N-methyl carbamidomethyl)dithiophosphat.
Tính chất hóa học: Khá bền trong môi trường axit, phân hủy nhanh
trong môi trường kiềm, bị nhiệt phân thành đồng phân khác có độ độc cao
hơn rogor. Trong gan động vật và trên lá xanh, rogor bị oxi hóa thành O-rogor
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
14
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
với độ độc đối với sâu tăng lên đáng kể, nhưng độ độc đối với động vật mới
nở tăng lên rất nhiều.
O-rogor = O,O-dimethyl-S-(N -methylcarbamidomethyl)thiophosphat
Tính độc: LD 50 (chuột) = 250-285 mg/kg. Trong tế bào thực vật thuốc
bị chuyển hóa cuối cùng tạo thành H3PO4.
1.2.12. Thuốc trừ sâu tecpen clo hóa [2]
Tecpen là thành phần hóa học chủ yếu của dầu thông, khi clo hóa dầu
thông sẽ thu được nhiều loại thuốc trừ sâu khác nhau: Toxaphen,
polyclopylen. Các thuốc trừ sâu tecpen clo hóa không được dùng rộng rãi
trong phòng sâu hại như những thuốc khác. Một trong những nguyên nhân
chính là do nguyên liệu (dầu thông) thường được dùng điều chế những sản
phẩm quý hơn, có giá trị kinh tế cao hơn (hương liệu, dung môi của nhựa,
sơn,…). Một số thuốc thông dụng:
- Toxaphen
Công thức hóa học: C10H45Cl18
Là thuốc vị độc và tiếp xúc. Tác động đến sâu hại chậm nhưng hiệu lực
kéo dài hơn DDT, thuốc chỉ phát huy tác dụng khi nhiệt độ môi trường lớn
hơn 20o C. Thuốc có độ độc cấp tính cao với người, gia súc, cá nhưng đặc
biệt ít độc đối với ong mật. An toàn đối với cây trồng, ngoại trừ một số cây
mẫn cảm như dưa chuột, dưa bở,…
- Polyclopynen
Chế phẩm polyclopynen 65ND, 20ND thường được dùng trừ sâu ăn lá,
sâu chích hút hại củ cải đường, cây ăn quả và cây rừng ở liều lượng 2-4 kg/ha,
nồng độ 0,7-1 %.
1.3. Thực trạng ô nhiễm thuốc BVTV (POPs) ở nước ta
Nước ta có khoảng trên 1.153 khu vực ô nhiễm nặng thuốc BVTV dạng
POPs trải rộng trên hầu khắp các tỉnh. Phần lớn các điểm ô nhiễm này đều có
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
15
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
từ thế kỉ trước, thậm chí trước 1975 trong thời chiến tranh. Đấy là nơi tập kết,
là kho bảo quản lưu cất của địa phương. Một số điểm do lâu ngày bị xuống
cấp, kho bị hư hại, gió bão ngập lụt lâu ngày làm phát tán thuốc BVTV POPs
ra xung quanh, vào khu dân cư. Có nơi thấm vào nguồn nước sinh hoạt ảnh
hưởng đến nhiều người.
Nghệ An có đến hàng trăm điểm, điển hình là Hòn Trơ Diễn Châu
Nghệ An, Kim Liên, Nam Đàn Nghệ An. Kho thuốc BVTV tại xã Diễn Yên,
huyện Diễn Châu Nghệ An, địa điểm Hòn Trơ là một trong 913 điểm tồn lưu
thuốc BVTV trên địa bàn tỉnh Nghệ An. Tồn tại hàng chục năm nay, kho
thuốc đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến đời sống dân
sinh của người dân. Đã có nhiều người chết vì ung thư, đặc biệt là trong xóm
cuối nguồn nước. Nơi đây trở thành điểm nóng, được quan tâm nghiên cứu
khảo sát và đưa vào danh mục những điểm sẽ được xử lý môi trường đầu
tiên của cả nước.
Hiện nay, tỉnh Thái Bình còn 291 kho thuốc BVTV tồn lưu, với diện
tích 52.366 m 2; trong đó diện tích có mức độ ô nhiễm rất nặng là: 5.728 m2, ô
nhiễm nặng: 8.693 m2 cần phải xử lý [11].
Vĩnh Phúc đã có những bước đi đầu tiên điều tra khảo sát và đánh giá
thực trạng ô nhiễm tồn lưu thuốc BVTV. Theo nhiều kết quả nghiên cứu
thống kê đã công bố, tình trạng dư lượng thuốc BVTV nói chung và thuốc
BVTV khó phân hủy nói riêng xảy ra khá phức tạp ở nhiều vùng trong tỉnh.
Kết quả phân tích cho thấy: Dư lượng thuốc BVTV trong đất trên địa bàn tỉnh
Vĩnh Phúc nói chung đều vượt quá mức cho phép từ 10 – 15%; trong đó
huyện Mê Linh vượt trên 18%, Yên Lạc, Vĩnh Tường vượt trên 20%. Thuốc
BVTV họ chlor là loại thuốc khó phân hủy, tồn tại rất lâu trong môi trường
đất nhưng đã phát hiện có trong 10 mẫu, chiếm 23,03%.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
16
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Môi trường đất bị ô nhiễm thuốc BVTV và có xu hướng thoái hoá
nhanh, chủ yếu tại các huyện đang chuyển đổi mạnh cơ cấu cây trồng (từ
trồng lúa sang trồng hoa và rau xuất khẩu, chăn nuôi gia súc gia cầm với quy
mô lớn) như huyện Mê Linh (các xã Mê Linh, Văn Khê, Tiền Phong, Thanh
Lâm), huyện Yên Lạc (thị trấn Yên Lạc, xã Đồng Cương, Đồng Văn), Vĩnh
Tường (Thổ Tang, Đại Đồng).
Thuốc BVTV là con dao hai lưỡi, sử dụng đúng đắn, biết phối hợp các
biện pháp phòng trừ khác thì thuốc là một vũ khí lợi hại không thể thiếu trong
một nền sản xuất nông nghiệp tiên tiến, đem lại lợi ích cho nông dân. Ngược
lại, nếu ỷ lại vào thuốc BVTV, dùng không đúng kỹ thuật sẽ để lại những hậu
quả tai hại trước mắt và lâu dài. Trong quá trình sử dụng thuốc BVTV và
phân bón hóa học, một lượng đáng kể thuốc và phân không được cây trồng
tiếp nhận được xả thẳng ra môi trường thông qua các kênh, sông trục tiêu của
hai hệ thống thủy lợi Bắc và Nam, gây ô nhiễm môi trường mặt nước, đất;
cùng với đó hầu hết lượng vỏ bao thuốc BVTV chưa được thu gom xử lý hợp
vệ sinh, xả trực tiếp ra môi trường.
Với mức độ lạm dụng phân bón, thuốc BVTV tràn lan như hiện nay và
việc tùy tiện xả chất thải chưa qua xử lý thì khó có thể phát triển nền nông
nghiệp ổn định, bền vững. Vì vậy, để phát triển nông nghiệp, nông thôn, phải
giải quyết hàng loạt mâu thuẫn giữa lợi ích trước mắt, lâu dài và đặt trong
tổng thể, gắn kết hài hòa giữa phát triển kinh tế, xã hội với bảo vệ và cải thiện
môi trường; gắn với trách nhiệm của mọi tổ chức, cá nhân và mọi người dân
theo nguyên tắc “mình vì mọi người, mọi người vì mình”. Những năm qua,
mặc dù chính quyền địa phương, cũng như cán bộ nông nghiệp đã tích cực
tuyên truyền, phổ biến về tác hại của việc sử dụng thuốc BVTV không đúng
kỹ thuật. Thế nhưng, một bộ phận bà con nông dân vẫn đơn giản nghĩ vỏ
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
17
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
chai, túi đựng thuốc BVTV là một loại rác thải thông thường, không có hại
nên việc vứt bỏ chúng ở đâu cũng không quan trọng.
Trong chương trình mục tiêu quốc gia khắc phục ô nhiễm và cải thiện
môi trường, hàng năm nước ta luôn dành nguồn kinh phí để khắc phục ô
nhiễm và cải thiện môi trường do thuốc BVTV tồn lưu. Tuy nhiên, nguồn
kinh phí vẫn còn hạn chế.
1.4. Các phương pháp xử lý thuốc bảo vệ thực vật
Để xử lý thuốc BVTV có nhiều phương pháp như phương pháp hóa học
bao gồm: phương pháp oxi hóa; phương pháp thủy phân; phương pháp chiết.
Phương pháp vật lý bao gồm: phương pháp phân hủy bằng tia cực tím;
phương pháp phân hủy bằng hồ quang plasma; phương pháp oxi hóa bằng khí
ướt; phương pháp điện hóa và phương pháp phân hủy nhiệt; phương pháp cô
lập; phương pháp xử lý thuốc bảo vệ thực vật bằng Feo nano.
1.4.1. Phân hủy bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời [18]
Các phản ứng phân hủy bằng tia cực tím (UV), bằng ánh sáng mặt trời
thường làm gãy mạch vòng hoặc gãy các mối liên kết giữa clo và cacbon hoặc
nguyên tố khác trong cấu trúc phân tử của chất hữu cơ và sau đó thay thế
nhóm Cl bằng nhóm phenyl hoặc nhóm hidroxyl và giảm độ độc của hoạt
chất.
Ưu điểm của phương pháp này là hiệu suất xử lý cao, chi phí cho xử lý
thấp, rác thải an toàn ngoài môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của phương
pháp là không thể áp dụng để xử lý chất ô nhiễm chảy tràn và chất thải rửa có
nồng độ đậm đặc. Nếu áp dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp được
tia UV chiếu không dày hơn 5 mm. Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô
nhiễm tới các tầng sâu hơn 5 mm thì phương pháp này ít được sử dụng và đặc
biệt trong công nghệ xử lý hiện trường.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
18
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
1.4.2. Phá hủy bằng vi sóng plasma [18]
Phương pháp này được tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt. Chất
hữu cơ được dẫn qua ống phản ứng ở đây là detector plasma sinh ra sóng phát
xạ electron cực ngắn (vi sóng). Sóng phát xạ electron tác dụng vào các phân
tử hữu cơ tạo ra nhóm gốc tự do và sau đó dẫn tới các phản ứng tạo SO2, CO2,
HPO 24 , Cl2, Br2… (sản phẩm tạo ra phụ thuộc vào bản chất thuốc BVTV).
Ví dụ: Malathion bị phá hủy như sau:
Plasma + C10H19OPS2 15O2 + 10CO 2 + 9H2O + HPO 24
Kết quả thực nghiệm theo phương pháp trên một số loại thuốc BVTV
đã phá hủy đến 99% (với tốc độ từ 1,8 đến 3 kg/h).
Ưu điểm của phương pháp này là hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ.
Khí thải khi xử lý an toàn cho môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của
phương pháp này là chỉ sử dụng hiệu quả trong pha lỏng và pha khí, chi phí
cho xử lý cao, phải đầu tư lớn.
1.4.3. Phương pháp ozon hóa/UV [18]
Ozon hóa kết hợp với chiếu tia cực tím là phương pháp phân hủy các
chất thải hữu cơ trong dung dịch hoặc trong dung môi. Kỹ thuật này thường
được áp dụng để xử lý ô nhiễm thuốc BVTV ở Mỹ. Phản ứng hóa học để
phân hủy hợp chất là:
Thuốc trừ sâu, diệt cỏ + O3 CO2 + H 2O + các nguyên tố khác
Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng thiết bị gọn nhẹ, chi phí vận
hành thấp, chất thải ra môi trường sau khi xử lý loại ít độc, thời gian phân hủy
rất ngắn. Nhược điểm của phương pháp là chỉ sử dụng có hiệu quả cao trong
các pha lỏng, pha khí. Chi phí ban đầu cho xử lý là rất lớn.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
19
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
1.4.4. Phương pháp oxi hóa bằng không khí ướt [18]
Phương pháp này dựa trên cơ chế oxi hóa bằng hỗn hợp không khí và
hơi nước ở nhiệt độ cao > 350o C và áp suất 150 atm. Kết quả xử lý đạt hiệu
quả 95%. Chi phí cho xử lý theo phương pháp này chưa được nghiên cứu.
1.4.5. Phương pháp oxi hóa ở nhiệt độ cao [18]
Phương pháp oxi hóa ở nhiệt độ cao có hai công đoạn chính:
Công đoạn 1: Công đoạn tách chất ô nhiễm ra hỗn hợp đất bằng
phương pháp hóa hơi chất ô nhiễm.
Công đoạn 2: Là công đoạn phá hủy chất ô nhiễm bằng nhiệt độ cao.
Dùng nhiệt độ cao có lượng oxi dư để oxi hóa các chất ô nhiễm thành CO2,
H 2O, NOx, P2O5.
Ưu điểm của phương pháp xử lý nhiệt độ cao là phương pháp tổng hợp
vừa tách chất ô nhiễm ra khỏi đất, vừa làm sạch triệt để chất ô nhiễm; khí thải
rất an toàn cho môi trường (khi có hệ thống lọc khí thải). Hiệu suất xử lý tiêu
độc cao > 95%; cặn bã tro sau khi xử lý chiếm tỷ lệ nhỏ (0,01%).
Hạn chế của phương pháp này là chi phí cho xử lý cao, không áp dụng
cho xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng, cấu trúc đất sau khi xử lý bị phá hủy,
khí thải cần phải lọc trước khi thải ra môi trường.
1.4.6. Phương pháp xử lý tồn dư hóa chất BVTV bằng phân hủy sinh học
[18]
Việc loại bỏ có hiệu quả tồn dư thuốc BVTV là một trong các khó khăn
chính mà nền nông nghiệp phải đối mặt. Vi sinh vật đất được biết đến như
những cơ thể có khả năng phân hủy rất nhiều thuốc BVTV dùng trong nông
nghiệp. Trong những năm gần đây xu hướng sử dụng vi sinh vật để phân hủy
lượng tồn dư thuốc BVTV một cách an toàn được chú trọng nghiên cứu. Phân
hủy sinh học tồn dư thuốc BVTV trong đất, nước, rau quả là một trong những
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
20
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
phương pháp loại bỏ nguồn gây ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng
đồng và nền kinh tế.
Phương pháp phân hủy thuốc BVTV bằng tác nhân sinh học dựa trên
cơ sở sử dụng nhóm vi sinh vật có sẵn môi trường đất, các sinh vật có khả
năng phá hủy sự phức tạp trong cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học của
thuốc BVTV. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng trong môi trường đất quần thể
vi sinh vật trong môi trường đất luôn luôn có khả năng thích nghi đối với sự
thay đổi điều kiện sống. Ở trong đất, thuốc BVTV bị phân hủy thành các hợp
chất vô cơ nhờ các phản ứng oxi hóa, thủy phân, khử oxi xảy ra ở mọi tầng
đất và tác động quang hóa xảy ra ở tầng đất mặt. Nhóm Vi sinh vật đất rất
phong phú và phức tạp. Chúng có thể phân hủy thuốc BVTV và dùng thuốc
như là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, cung cấp cacbon, nitơ và năng lượng
để chúng xây dựng cơ thể. Quá trình phân hủy của vi sinh vật có thể gồm một
hay nhiều giai đoạn, để lại các sản phẩm trung gian và cuối cùng dẫn tới sự
khoáng hóa hoàn toàn sản phẩm thành CO2, H2O và một số chất khác. Một số
loại thuốc thường chỉ bị một số loài vi sinh vật phân hủy. Nhưng có một số
loài vi sinh vật có thể phân hủy được nhiều thuốc BVTV trong cùng một
nhóm hoặc ở các nhóm thuốc khá xa nhau. Các nghiên cứu cho thấy trong đất
tồn tại rất nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân hủy các hợp chất photpho
hữu cơ, ví dụ như nhóm bacillus mycoides, B.subtilis, proteus vulgaris…, đó
là những vi sinh vật thuộc nhóm hoại sinh trong đất. Rất nhiều vi sinh vật có
khả năng phân hủy 2,4-D, trong đó có achrombacter, alcaligenes,
corynebacterrium, flavobaterium, pseudomonas,… Yadav J.S và cộng sự đã
phát hiện nấm phanerochaete chrysosporium có khả năng phân hủy 2,4-D và
rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng có cấu trúc khác như clorinated phenol,
PCBs, dioxin, monoaromatic và polyaromatic hidrocacbon, nitromatic. Năm
1974, Type và Finn đã báo khả năng thích nghi và sử dụng thuốc BVTV như
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
21
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
nguồn dinh dưỡng cacbon của một số chủng pseudomonas sp. Khi chúng phát
triển trên môi trường có chứa 2,4-dichlorophenoxy axetic axit và 2,4dichlophenol. Năm 1976, Franci và cộng sự đã nghiên cứu về khả năng
chuyển hóa DDT Analogues của chủng Pseudomonas sp. Năm 1977,
Doughton và Hsieh khi nghiên cứu sự phân hủy parathion như một nguồn
dinh dưỡng thì quá trình phân hủy diễn ra nhanh hơn. Ở Việt Nam, Nguyễn
Thị Kim Cúc và Phạm Việt Cường đã tiến hành phân lập và tuyển chọn một
số chủng thuộc chi Pseudomonas có khả năng phân hủy được metyl parathion
và đạt được kết quả khả quan.
Quá trình phân hủy thuốc BVTV của sinh vật đất đã xảy ra trong môi
trường có hiệu suất chuyển hóa thấp. Để tăng tốc độ phân hủy thuốc BVTV
và phù hợp với yêu cầu xử lý, người ta đã tối ưu hóa các điều kiện sinh trưởng
và phát triển của vi sinh vật như: pH, môi trường, độ ẩm, nhiệt độ, dinh
dưỡng, độ thoáng khí, bổ sung vào môi trường đất chế phẩm sinh vật có khả
năng phân hủy thuốc BVTV.
Một số trở ngại có thể sử dụng vi sinh vật trong xử lý sinh học là những
điều kiện môi trường tại nơi cần xử lý, như sự có mặt của các kim loại nặng
độc, nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ cao có thể làm cho vi sinh vật tự nhiên
không phát triển được và làm chết vi sinh vật đưa vào, giảm đáng kể ý nghĩa
thực tế của xử lý sinh học.
Có những phát minh mới mở rộng khả năng sử dụng vi sinh vật để xử
lý ô nhiễm môi trường. Một ví dụ sử dụng các chủng vi sinh vật kháng các
dung môi hữu cơ ở nồng độ rất cao. Ngoài ra, với những kỹ thuật sinh học
phân tử hiện đại có thể tạo ra những chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy
đồng thời nhiều hóa chất độc hại mà không yêu cầu điều kiện nuôi cấy phức
tạp và không gây hại cho động, thực vật cũng như con người. Phương pháp
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
22
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
này sẽ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai vì ý nghĩa thực tế của nó khi xử
lý các chất thải độc hại ngày càng được mọi người chấp nhận.
1.4.7. Phương pháp tách chiết [15]
Phương pháp này dựa vào việc rửa các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân
hủy ra khỏi đất. Quá trình rửa tập trung vào việc di dời các chất ô nhiễm hữu
cơ khó phân hủy. Quá trình được tiến hành với một vài loại tác nhân rửa khác
nhau.
Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, dễ sử dụng, chi phí thấp và
đạt hiệu quả cao.
1.4.8. Một số phương pháp khác [20]
- Phương pháp truyền thống để loại bỏ thuốc BVTV tồn lưu trong đất ô
nhiễm bằng công nghệ thiêu đốt ở nhiệt độ cao trong lò công nghiệp chuyên
dụng hoặc trong lò xi măng (kèm hệ thống xử lý khí thải) được đánh giá có
hiệu quả về xử lý song chỉ phù hợp với một số địa phương, không phù hợp
với quy mô nhỏ bởi chi phí vận chuyển xử lý cao.
- Thủy phân kiềm nóng đơn giản, cơ động, song chi phí xử lý cao, nguy
cơ cháy nổ, khó kiểm soát ô nhiễm thứ phát…
- Xúc tác oxi hóa đốt có xúc tác đồng, hiệu quả cao, song thiết bị phức
tạp…
- Phương pháp khử nhiệt – bẫy dầu – hấp phụ kiềm phân tán.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
23
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
CHƯƠNG 2.
THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Thực nghiệm
2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất
Đất ô nhiễm do thuốc BVTV được nghiền nhỏ, trộn đều;
Nước cất;
Đá bọt;
Bông thủy tinh;
Phụ gia QH1 chiếm 2,5%; 5%; 7,5%; 10%; 12,5% thể tích dung dịch;
Giấy lọc, giấy dán nhãn.
2.1.2. Dụng cụ
- Bình định mức 100ml;
- Hệ thí nghiệm;
- Cốc thủy tinh;
- Phễu, thìa;
- Cân phân tích;
- Khẩu trang, gang tay, áo;
- Pipet;
- Hộp đựng mẫu;
- Ống nghiệm;
- Ống đong.
2.1.3. An toàn thí nghiệm
- Khi lắp giá phải kiểm tra xem giá chắc chắn chưa.
- Trang bị đầy đủ: khẩu trang, gang tay, áo.
- Khi lấy hóa chất: tránh rơi vãi ra ngoài.
- Khi tách chiết đổi bình hứng tránh để nước rơi vãi ra ngoài vì có chứa
thuốc BVTV.
2.1.4. Tiến hành thí nghiệm
2.1.4.1. Tiến hành thử
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
24
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Lắp hệ thí nghiệm (hình 2.1) và kiểm tra độ chắc chắn, sau đó cho
100ml nước vào thực hành đếm giọt. Điều chỉnh hệ thống chảy 5 giọt/phút, 10
giọt/phút, 20 giọt/ phút, 30 giọt/ phút,…
Sau khi thực hành xong lấy nước cất để tráng rửa.
Hình 2.1. Bộ dụng cụ thí nghiệm
2.1.4.2. Tiến hành thí nghiệm với mẫu trắng (nước cất)
Lấy cột sắc ký cho lớp mỏng bông thủy tinh ở dưới, sau đó cho 50 gam
đá bọt vào, tiếp theo là một lớp bông, sau đó cho 100 gam đất ô nhiễm thuốc
BVTV (đất được nghiền nhỏ), tiếp theo cho lớp bông mỏng rồi cho 50 gam đá
bọt phía trên. Sau đó lắp cột sắc ký lên giá thí nghiệm như hình 2.1.
Lần 1: Cho 100 ml nước cất vào, mở khóa và điều chỉnh cho chảy giọt
với tốc độ là 10 giọt/phút ta thu vào một lọ.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
25
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Khi hết 100 ml đầu, ta chiết lần 2 cho tiếp 100 ml nước cất vào và tiếp
tục chiết điều chỉnh giọt chảy với tốc độ 10 giọt/phút ta thu vào lọ 2.
Khi hết 100 ml thứ 2, ta chiết lần 3 thêm tiếp 100 ml nước cất vào tiếp
tục chiết với tốc độ 10 giọt/phút và thu vào lọ thứ 3. Như vậy ta thu được 3
mẫu nước trắng.
Dùng giấy ghi dán nhãn ghi lần lượt các bình vừa thu được. Sau khi
làm thí nghiệm xong lấy nước cất để tráng rửa.
Sau khi làm thí nghiệm xong lấy nước cất để tráng rửa.
2.1.4.3. Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 2,5% thể tích dung dịch
Lắp giá thí nghiệm như trên và khi cho đất vào cột sắc ký phải lắc nhẹ
cho mẫu xuống đều, không nén ép, chọc dùi. Mở khóa cho thông khí hai đầu
cột chiết.
Lần 1: Rót từ từ 100 ml đầu của dung dịch chứa 2,5% thể tích chất phụ
gia QH1, cho đến khi có giọt đầu tiên nhỏ ra ở miệng khóa thì đóng khóa cột
lại và rót tiếp đến hết 100 ml đầu này. Vẫn khóa cột, mở nắp trên để tối thiểu
30 phút cho thoáng khí và ngấm hoàn toàn. Sau 30 phút mở khóa cột chỉnh 10
giọt/phút để thu mẫu chiết, 100 ml dung dịch chiết thu thành 1 mẫu chiết. Sau
đó đóng khóa cột, bao gói ghi tên nhãn – kí hiệu và bảo quản mẫu chiết.
Lần 2: Rót từ từ 100 ml dung dịch như trên vào cột chiết tiếp. Chiết với
tốc độ 10 giọt/phút, chiết hết thu được mẫu chiết thứ 2. Đóng khóa cột, bao
gói ghi tên nhãn – kí hiệu và bảo quản mẫu chiết.
Lần 3: Rót từ từ tiếp 100 ml dung dịch như trên vào cột chiết tiếp. chiết
với tốc độ 10 giọt/phút, chiết hết thu được mẫu chiết thứ 3. Đóng khóa cột,
bao gói ghi tên nhãn – kí hiệu và bảo quản mẫu chiết.
2.1.4.4. Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 5% thể tích dung dịch
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
26
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Làm thí nghiệm với 100 gam đất giống mẫu đất trên, tiến hành thí
nghiệm tương tự thí nghiệm trên với dung dịch chứa 5% thể tích chất phụ gia
QH1.
Bao gói ghi tên nhãn – kí hiệu, bảo quản mẫu chiết.
2.1.4.5. Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 7,5% thể tích dung dịch
Làm thí nghiệm với 100 gam đất giống các mẫu đất trên, tiến hành thí
nghiệm tương tự các thí nghiệm trên với dung dịch chứa 7,5% thể tích chất
phụ gia QH1.
Bao gói ghi tên nhãn – kí hiệu, bảo quản mẫu chiết.
2.1.4.6. Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 10% thể tích dung dịch
Làm thí nghiệm với 100 gam đất giống các mẫu đất trên, tiến hành thí
nghiệm tương tự các thí nghiệm trên với dung dịch chứa 10% thể tích chất
phụ gia QH1.
Bao gói ghi tên nhãn – kí hiệu, bảo quản mẫu chiết.
2.1.4.7. Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 12,5% thể tích dung dịch
Làm thí nghiệm với 100 gam đất giống các mẫu đất trên, tiến hành thí
nghiệm tương tự các thí nghiệm trên với dung dịch chứa 12,5% thể tích chất
phụ gia QH1.
Bao gói ghi tên nhãn – kí hiệu, bảo quản mẫu chiết.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Sắc ký cột [19]
Sắc ký cột là phương pháp sắc ký mà pha tĩnh được nhồi trong một cột
hình trụ hở hai đầu hoặc được tráng trong lòng một mao quản có đường kính
trong rất hẹp. Theo nghĩa rộng, sắc ký cột bao gồm cả sắc ký cột cổ điển dùng
trong điều chế các chất và sắc ký cột hiện đại thường dùng trong phân tích
như HPLC, GC… Sau đây là các kỹ thuật sắc ký cột cổ điển. Với kích thước
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
27
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
cột lớn, sắc ký cột cổ điển chủ yếu được dùng trong việc chiết tách và phân
lập các chất.
Trong sắc ký cột cổ điển, người ta thường dùng các cột thủy tinh đường
kính 1-5 cm, dài 30-100 cm để nhồi pha tĩnh. Chất nhồi cột có kích thước từ
15-300 μm. Kích thước hạt càng lớn dung môi qua cột càng dễ dàng nhưng
hiệu năng tách kém. Với vật liệu nhồi cột là silicagel dùng cho sắc ký cột,
người ta thường phân ra làm ba loại là loại mịn (14-40 μm), loại vừa (40-63
μm) và loại thô (63-200 μm). Lượng mẫu nạp lên cột thay đổi tùy theo tính
chất phức tạp của mẫu và khả năng tách của hệ thống. Tỉ lệ mẫu / pha tĩnh
thường là 1/30 – 1/100 hay hơn. Trong một vài kỹ thuật, tỉ lệ này có thể tăng
tới 1/10.
Cột sẽ được triển khai bằng dung môi thích hợp. Dung môi có các chất
được tách ra sẽ đi ra khỏi cột và được hứng thành từng phân đoạn, bằng tay
hay bằng bộ phận hứng phân đoạn. Các phân đoạn được kiểm tra bằng sắc ký
lớp mỏng và những phân đoạn giống nhau được gộp chung, loại dung môi để
thu được chất tinh khiết. Trong trường hợp sắc ký cột khô hay cột ngược, các
chất được tách ra không được rửa giải ra khỏi cột mà được cắt thành các
“khoang” và giải hấp bằng dung môi để thu các chất.
Trong sắc ký cột cổ điển, áp lực đẩy dòng dung môi qua cột là áp suất
thủy tĩnh. Với cột dài và chất nhồi cột mịn, tốc độ dòng dung môi giảm có thể
ảnh hưởng đến kết quả sắc ký cho hiện tượng khuyếch tán. Thời gian khai
triển cũng rất dài, có khi là nhiều ngày hơn. Để khắc phục phần nào nhược
điểm này, một số kỹ thuật sắc ký cột cải tiến đã được sử dụng giúp giảm thời
gian phân tách. Tuy nhiên, hiệu lực tách của cột cũng có thể giảm. Khi ấy
người ta thường thu các phân đoạn đơn giản để tiếp tục phân tách trên các cột
sắc ký khác. Hai kĩ thuật hay sử dụng
là sắc ký cột nhanh (flash
chromatography, FC) và sắc ký cột chân không (vacuum liquid
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
28
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
chromatography, VLC). Cả hai đều sử dụng cột ngắn và đường kính lớn để
tăng tốc độ dòng và tăng lượng mẫu. FC sử dụng áp suất dương thấp trên đầu
cột còn VLC sử dụng áp suất âm ở cuối cột.
Trang bị cho sắc ký cột cổ điển rất đơn giản, không tốn kém nên hiện
nay vẫn là phương tiện chủ yếu để tách các chất có trong thành phần hóa học
của dược liệu. Hiện nay, sắc ký cột cổ điển và các kỹ thuật cải tiến của nó vẫn
đóng vai trò chính trong việc chiết tách và phân lập các chất tinh khiết từ
dược liệu.
2.2.2. Rửa trôi [4]
Chất ô nhiễm được linh động hóa nhờ một dung môi, sau đó được kéo
ra khỏi môi trường. Đây là phương pháp có thể ứng dụng cho hầu hết các chất
ô nhiễm. Tùy từng chất ô nhiễm để lựa chọn dung môi phù hợp.
2.2.2.1. Rửa trong quy mô hẹp “in situ” [4]
Nguyên lý là tưới dung môi thích hợp vào đất ô nhiễm để dung môi
ngấm vào đất, chuyển chất ô nhiễm ra dạng linh động. Dung dịch chứa chất ô
nhiễm được hút đi nhờ bơm nước hay những ống chôn ngầm trong đất về phía
hạ lưu khu vực ô nhiễm.
Sau khi đưa lên mặt đất, dung dịch chứa chất ô nhiễm được làm sạch
rồi lại tiếp tục đưa quay trở lại chu trình rửa. Quá trình này có thể quay vòng
liên tiếp trong thời gian dài (vài tháng hay 1 năm). Khó khăn chính của
phương pháp là giám sát và quản lý sự biến đổi của khu vực để tránh dung
dịch rửa ngấm vào đất gây lan rộng hay thất thoát chất ô nhiễm ra xung
quanh. Giải pháp là cần nắm vững quy luật hoạt động thủy văn, địa chất của
khu vực, đồng thời làm chủ được hệ thống này nhằm đảm bảo cho công việc
được tiến hành thành công.
Ưu điểm của phương pháp là dễ làm, chi phí thấp (nếu dung môi rửa
rẻ), công suất cao đối với những đất thấm nước tốt.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
29
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Nhược điểm của phương pháp là trạng thái đất sau xử lý bởi vì dung
dịch rửa thường chua và có thể mang theo chất độc, mặt khác có thể gây chặt
đất làm đất bị thoái hóa, thậm chí đến mức khó phục hồi. Dung môi xử lý có
thể di chuyển theo chiều ngang hay sâu của tầng chứa nước nên cần bơm hút
đầy đủ khối lượng bơm xuống và giám sát chặt chẽ bằng hệ thống áp kế.
2.2.2.2. Rửa tại chỗ [4]
Đất được đào lên, sàng lọc bỏ đá và cục lớn sau đó trộn đồng nhất nạp
vào máy rửa. Trong máy, đất được trộn lẫn với một lượng dung môi thường
được bơm vào dưới áp suất lớn. Đất được ngâm trong dung môi một thời gian
để huy động và rửa các chất ô nhiễm. Đầu ra, đất sạch được tách ra khỏi dung
dịch, chất ô nhiễm nằm trong phần mịn. Trộn đất với dung dịch theo tỷ lệ
1:10, dùng rây hay máy li tâm tách đất sau khi để đủ thời gian cho đất tiếp xúc
với dung dịch. Đất mịn sau khi sấy khô được trộn trả lại đất khô và trả lại vị
trí cũ. Việc xử lý có thể lặp lại nhiều lần hoặc dùng thiết bị có nhiều bộ phận
thiết kế theo kiểu dây chuyền rửa liên tục để có thể tách các cấp hạt từ thô đến
mịn. Phần mịn sẽ được xử lý nhiều bước tùy theo chất ô nhiễm cần thu hồi.
Trong nhiều trường hợp, chất ô nhiễm được hấp thu trên các phần tử
mịn của đất như sét và limon hay chất hữu cơ. Để tách được chúng trước tiên
người ta dùng phương pháp rây ướt để tách các cấp hạt trung bình và nhỏ ra
khỏi phần mịn là phần mang nhiều chất ô nhiễm nhất, sau đó tập trung phần
này để rửa bằng những chất đặc biệt. Các phần tử có kích thước > 2 mm
người ta chỉ sử dụng nước đã rửa được 95% chất ô nhiễm. Các cấp hạt trung
bình chứa chất ô nhiễm ít hòa tan trong nước cần phải thêm chất hoạt động bề
mặt. Các cấp hạt rất nhỏ (< 0,2 mm) phải xử lý bằng phương pháp đặc biệt.
Để linh động hóa các chất ô nhiễm, người ta có thể sử dụng nhiều biện
pháp như dùng các dung dịch nhũ tương, hòa tan trong dung dịch, chuyển hóa
hóa học... Tùy theo chất ô nhiễm cũng như nguyên lý vận dụng mà dùng các
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
30
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
dung dịch khác nhau. Nhìn chung, các dung dịch sau đây thường được sử
dụng: Nước tinh khiết, chất axit-bazơ, dung môi hữu cơ hay vô cơ, các chất
hoạt động bề mặt. Trong đó, nước tinh khiết chỉ được dùng cho các chất ô
nhiễm hòa tan trong nước mặc dù rẻ và không có nguy cơ gây suy thoái môi
trường. Trong nhiều trường hợp phải bổ sung thêm chất phụ gia do nước tinh
khiết không thể rửa hết chất ô nhiễm. Ngoài ra, người ta có thể cải thiện quá
trình rửa bằng cách sử dụng siêu âm làm tác nhân xúc tác và oxi hóa các chất
ô nhiễm như thuốc BVTV bằng ozon.
2.2.3. Phân hủy POPs bằng các phản ứng hóa học [4]
Để xử lý đất ô nhiễm, người ta cũng lợi dụng các phản ứng hóa học
giữa chất ô nhiễm với một số thuốc thử để chuyển chúng thành dạng ít độc
hơn ban đầu và có độ linh động kém hơn, hoặc làm tăng độ linh động của chất
ô nhiễm để dễ dàng loại bỏ. Cách xử lý này thường áp dụng cho chất ô nhiễm
dạng hữu cơ ít bay hơi và khó bị phá hủy bằng con đường sinh vật học như
các hợp chất chứa clo, thuốc BVTV, các hợp chất cacbuahidro, các hợp chất
gốc phenol, một số kim loại như crom... Phá hủy bằng phản ứng hóa học gồm
3 loại: phản ứng oxi hóa, khử, loại bỏ clo.
2.2.3.1. Phản ứng oxi hóa [4]
Phương pháp này thường sử dụng các chất oxi hóa mạnh như nước oxi
già (H2O2), ozon. Cũng có thể sử dụng các hợp chất chứa Clo như ClO2, ClO
để xử lý những trường hợp ô nhiễm cyanua hay tẩy uế nước sinh hoạt.
Ozon là chất oxi hóa mạnh có thể dùng để phá hủy trực tiếp một số chất
hữu cơ, đặc biệt là khi xử lý nước ô nhiễm. Do đây là chất rất dễ bị phân hủy,
chu kỳ bán hủy của ozon trong nước chỉ trong vài phút vì vậy phải tạo ozon
ngay tại chỗ và ngay đầu chu kỳ xử lý. Một trong những lợi ích khi sử dụng
ozon là khi phân hủy, nó tạo thành oxi không gây ô nhiễm môi trường đồng
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
31
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
thời làm tăng lượng oxi, thúc đẩy hoạt động của các vi sinh vật góp phần tăng
cường quá trình phá hủy chất ô nhiễm theo con đường sinh học.
Nước oxi già là chất oxi hóa mạnh hơn ozon, có thể oxi hóa ở các mức
độ khác nhau. Có thể sử dụng H2O 2 để phá hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp
và khó phá hủy theo con đường sinh học (PCBs, PCPs, PAHs...), sau đó có
thể cải biến tính năng động của một số kim loại và cũng giống như ozon,
nước oxi già làm tăng hàm lượng oxi trong môi trường, tạo điều kiện thuận
lợi cho vi sinh vật do vậy mà quá trình phân hủy theo con đường sinh học
cũng trở nên dễ dàng hơn.
Tia cực tím có thể xúc tác làm tăng hiệu quả của nước oxi già qua việc
phân giải H 2O2 thành gốc OH khiến cho nó tác động mạnh mẽ lên các phân tử
chất hữu cơ khiến chất hữu cơ phân giải thành các phế phẩm không độc (H 2O,
CO2 và muối). Người ta dùng nước oxi già chủ yếu để làm sạch các dòng
nước bị nhiễm PCBs, các dung môi có chứa clo hay cacbuahidro.
2.2.3.2. Phản ứng khử [4]
Hiện tượng khử cũng là hiện tượng hóa lý thường thấy trong đất. Việc
thêm một tác nhân khử vào nữa cũng làm cho quá trình mạnh lên mà thôi.
Một số chất mẫn cảm với quá trình khử hơn các chất khác khi nó nhận
electron tốt hơn. Quá trình khử tác động đặc biệt mạnh đến một số chất hữu
cơ (thơm, thuốc bảo vệ thực vật...) và một số kim loại (Cr, ...)
Để làm hủy hoại các hợp chất hữu cơ bằng quá trình khử người ta chủ
yếu dùng các kim loại, cho vào dưới dạng bột và tham gia như một chất xúc
tác. Kim loại được dùng nhiều nhất là Fe vì sẵn và rẻ.
Có nhiều kiểu phản ứng khử các hợp chất hữu cơ như loại halogen hay
bão hòa vòng thơm và trong trường hợp nào cũng nhằm chuyển hóa một sản
phẩm độc thành một sản phẩm không còn nguy hiểm gì nữa. Kiểu phản ứng
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
32
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
này thường yêu cầu điều kiện pH biến thiên khá hẹp (pH từ 6-8) nên cần phải
được kiểm tra trong suốt quá trình xử lý.
Đối với kim loại, một ứng dụng quan trọng trong phá hủy chất ô nhiễm
là sử dụng phản ứng khử vào việc thay đổi hóa trị của chrome. Thực vậy, hai
trạng thái oxi hóa ổn định của chrome có mặt một cách tự nhiên trong môi
trường là Cr3+ và Cr6+ (Richard và Boug, 1991). Cr3+ có mặt trong các khoáng
oxit-hidroxit ít di động và không độc, linh động trong điều kiện chua và khử.
Ngược lại Cr6+ lại linh động và rất độc tồn tại dưới dạng ion chromat trong
nước tự nhiên. Được dùng trong kỹ nghệ thép và vào việc xử lí bề mặt cũng
như trong kỹ nghệ thuộc da và hóa chất nên Chrome là một chất ô nhiễm phổ
biến trong tự nhiên. Dưới dạng độc, chrome nhanh chóng gây độc cho môi
trường tự nhiên và đe dọa sức khỏe con người. Không nên để nồng độ
Chrome vượt quá 50 microgram trong một lít nước tự nhiên.
2.2.4. Phân tích mẫu sau thí nghiệm bằng phương pháp sắc ký khí [24]
Sắc ký khí là phương pháp tách dựa trên hai quá trình hấp phụ và giải
hấp phụ xảy ra liên tục giữa hai pha: pha tĩnh rắn hoặc lỏng và pha động là
khí. Sắc ký khí khi nối với các đầu dò cho phép định tính và định lượng các
chất dựa vào thời gian lưu và diện tích mũi sắc ký.
Gas Chromatograph
Injection
Port
Columm
Detector
Carrier gas
Controller
Gas Cylinder
Data Processor
Hình 2.2. Sơ đồ của máy sắc ký khí
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
33
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Hệ thống bao gồm các bộ phận cơ bản như sau:
- Nguồn cung cấp khí mang thường là bình khí hoặc máy sinh khí
- Hệ thống điều khiển áp suất hoặc tốc độ dòng khí mang
- Buồng bơm mẫu
- Lò cột để điều khiển nhiệt độ cột tách
- Cột tách là nơi xảy ra quá trình tách chất. Các loại cột gồm cột nhồi,
cột mao quản…
- Đầu dò có nhiều loại khác nhau tùy theo mục đích phân tích, dùng để
phát hiện chất và định lượng: FID, ECD, MS, NPD, TCD…
- Hệ thống ghi nhận và xử lý tín hiệu: để thu thập và tính toán kết quả.
Trong sắc ký khí thì quan trọng nhất là cột sắc ký và khí mang. Khí
mang thường phải trơ không phản ứng với các hợp chất phân tích và pha tĩnh,
khô không chứa oxi, khí mang thường dùng trong sắc ký khí là N2, He, H2.
Cột sắc ký có hai loại cột nhồi và cột mao quản.
Pha tĩnh sử dụng phải bền nhiệt, trơ, ít bay hơi. Pha tĩnh của cột và chất
phân tích cần có độ phân cực tương tự nhau thì mới tách tốt. Pha tĩnh rắn
thường sử dụng cho cột nhồi và cột PLOT, pha tĩnh lỏng chủ yếu dùng cho
cột WCOT.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
34
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Phân tích hàm lượng POPs tổng trong mẫu đất
Kết quả phân tích hàm lượng POPs tổng trong mẫu đất nghiên cứu cho
thấy hàm lượng POP trong mẫu 1 là 0,166%; mẫu 2 là 0,183%. Như vậy có
thể thấy rằng, hàm lượng POP trong các mẫu đất thu thập được là khá cao
(trung bình là 0,175%).
3.2. Chiết rửa bằng dung môi nước với phụ gia QH1 nồng độ 2,5 – 12,5%
Lượng POPs được rửa từ đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
- Chủng loại chất phụ gia (additive)
- Tỉ lệ chất phụ gia/ dung môi
- Điều kiện chiết
- Thời gian chiết
Giản đồ dắc kí đặc trưng TBVTV được giới thiệu trong hình 3.1.
Hình 3.1a.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
35
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Hình 3.1b.
Hình 3.1. Giản đồ sắc kí mẫu dịch chiết sau khi rửa đất
Sau đây là kết quả chiết rửa.
3.2.1. Số lần chiết và tỉ lệ phụ gia QH1
3.2.1.1. Chiết lần 1
Kết quả chiết rửa lần đầu (100ml dung môi đầu tiên) với hàm lượng
phụ gia (%) khác nhau được giới thiệu trong hình 3.2.
Hàm lượng chất chiết được tăng theo nồng độ chất phụ gia. Khi chiết
rửa với nước cất thông thường, vẫn có một hàm lượng thuốc BVTV được rửa
trôi, tuy thấm chỉ khoảng 0,2 – 0,5 mg. Tuy nhiên, khi tăng nồng độ chất phụ
gia đến 12,5% lượng thuốc BVTV chiết được tăng lên rõ rệt, lúc ban đầu còn
tăng lên từ từ, nhưng đến nồng độ 12,5% thì tăng đột biến, nhất là với tổng
hàm lượng thuốc BVTV chiết được (đường cong DDTtongL1 trong hình 3.2).
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
36
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
0.5
DDE
DDD
opDDT
DDTtongL1
m, mg/l
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0
5
10
15
Cadd, %V
Hình 3.2. Sự phụ thuộc hàm lượng POPs chiết được
vào nồng độ chất phụ gia, lần chiết 1 (100 ml dung môi đầu tiên)
- Hàm lượng DDD cao gần gấp đôi so với DDE và o,p-DDT.
- Hàm lượng DDE và o,p-DDT hơn kém nhau không đáng kể.
3.2.1.2. Chiết lần 2
Kết quả chiết rửa lần thứ hai với tỉ lệ phụ gia (%) khác nhau được giới
thiệu trong hình 3.3.
m, mg/l
8
DDE
DDD
opDDT
DDTtongL2
6
4
2
0
0
5
10
15
Cadd, %V
Hình 3.3. Sự phụ thuộc hàm lượng POPs chiết được
vào nồng độ chất phụ gia, lần chiết 2 (100 ml dung môi thứ hai)
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
37
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Từ hình 3.3 cho ta thấy với lần chiết thứ 2 lượng DDD thu được tương
đương với o,p-DDT. Đáng chú ý hơn nữa là hàm lượng thuốc BVTV chiết
được gần gấp 20 lần lần chiết 1.
Từ hình 3.3 ta thấy với nước cất thông thường ở lần chiết 2 không rửa
được thuốc BVTV ra khỏi đất. Lần chiết 2 ta không thu được DDE.
Với nồng độ 12,5% chất phụ gia, hàm lượng thuốc BVTV tăng mạnh,
có tính khác thường so với các nồng độ phụ gia thấp hơn. Ở nồng độ 12,5%
chất phụ gia ta còn thấy: hàm lượng DDD thu được gấp gần 20 lần lần chiết 1
và hàm lượng o,p-DDT thu được gấp gần 40 lần lần chiết 1.
3.2.1.3. Chiết lần 3
Kết quả chiết rửa lần thứ ba với hàm lượng phụ gia (%) khác nhau
được giới thiệu trong hình 3.4.
m, mg/l
12
DDE
DDD
opDDT
DDTtongL3
9
6
3
0
0
5
10
15
Cadd, %V
Hình 3.4. Sự phụ thuộc hàm lượng POPs chiết được
vào nồng độ chất phụ gia, lần chiết 3 (100 ml dung môi thứ 3)
Với lần chiết 3 hàm lượng DDT và DDD chiết được đã khác nhau,
nhưng o,p-DDT cao hơn DDD (hình 3.4). Điểm này hoàn toàn ngược lại so
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
38
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
với kết quả chiết lần 1 (hình 3.2), hàm lượng DDD chiết được cao hơn so với
o,p-DDT.
Kết quả tổng cộng ba lần chiết rửa với hàm lượng phụ gia (%) khác
nhau được giới thiệu trong hình 3.5.
m, mg/l
20
DDTtongL3
Total
DDTtongL2
DDTtongL1
15
10
5
0
0
5
10
15
Cadd, %V
Hình 3.5. Sự phụ thuộc hàm lượng tổng thuốc BVTV
chiết được vào nồng độ chất phụ gia và số lần chiết.
Tổng hàm lượng tổng thuốc BVTV chiết được lần 3 cao gần 1,5 lần so
với lần 2, điều này được thể hiện rõ ở hình 3.4. Hàm lượng tổng cộng 3 lần
chiết, với nồng độ chất phụ gia khác nhau, cũng tăng đột biến ở nồng độ
12,5%.
Như vậy, qua hình 3.5 ta thấy được nồng độ chất phụ gia càng cao
thuốc BVTV được rửa ra khỏi đất càng nhiều.
3.2.2. Các hợp phần chiết được và ảnh hưởng của điều kiện rửa
3.2.2.1. Hợp phần DDE
Kết quả chiết rửa hợp phần DDE với hàm lượng phụ gia (%) khác nhau
được giới thiệu trong hình 3.6.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
39
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
m, mg/l
0,4
DDEL1
DDEL2
DDEL3
0,3
0,2
0,1
0,0
0
5
10
15
Cadd, %V
Hình 3.6. Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của DDE
chiết được vào nồng độ chất phụ gia và số lần chiết.
Từ hình 3.6 ta thấy lần chiết 1 hợp phần DDE thu được tăng rất thấp
theo nồng độ của chất phụ gia, nhưng hợp phần DDE tăng rõ rệt ở nồng độ
12,5% chất phụ gia.
Lần chiết 2 tăng mạnh hơn lần chiết 1. Đặc biệt lần chiết 2 tăng so với
lần chiết 1 gần 2,5 lần ở nồng độ 12,5% chất phụ gia.
Lần chiết 3 tăng cao nhất. Điều này được thể hiện lần chiết 3 tăng so
với lần chiết 2 gần 1,3 lần và lần chiết 1 gần 4 lần ở nồng độ chất phụ gia là
12,5%.
Qua đó cho ta thấy hợp phần DDE tăng mạnh ở nồng độ 12,5% chất
phụ gia.
3.2.2.2. Hợp phần DDD
Kết quả chiết rửa hợp phần DDD với hàm lượng phụ gia (%) khác nhau
được giới thiệu trong hình 3.7.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
40
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
m, mg/l
5
DDDL1
DDDL2
DDDL3
4
3
2
1
0
0
5
10
15
Cadd, %V
Hình 3.7. Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của DDD
chiết được vào nồng độ chất phụ gia và số lần chiết.
Từ hình 3.7 ta thấy đươc hợp phần DDD ở lần chiết 1 thu được là thấp
nhất và ở lần chiết 3 thu đươc là cao nhất. Khi tăng nồng độ chất phụ gia thì
hợp phần DDD thu được cũng tăng theo nồng độ chất phụ gia. Đặc biệt hợp
phần DDD ở cả ba lần chiết đều tăng nhiều nhất với nồng độ chất phụ gia là
12,5%.
Ta thấy hợp phần DDE chiết lần 1, lần 2 và lần 3 (hình 3.6) nói chung
cao hơn hợp phần DDD chiết lần 1, lần 2 và lần 3 (hình 3.7).
Ở nồng độ 12,5% chất phụ gia hợp phần DDD (hình 3.7) gấp gần 1,5
lần hợp phần DDE.
3.2.2.3. Hợp phần o,p-DDT
Kết quả chiết rửa hợp phần o,p-DDT với hàm lượng phụ gia (%) khác
nhau được giới thiệu trong hình 3.8.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
41
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
m, mg/l
6
opDDTL1
opDDTL2
opDDTL3
4
2
0
0
5
10
15
Cadd, %V
Hình 3.8. Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của o,p-DDT
chiết được vào nồng độ chất phụ gia và số lần chiết.
Từ hình 3.8 ta thấy cả hai lần chiết 2 và 3 đều tăng đột biến ở nồng độ
chất phụ gia là 12,5%. Ta thấy lần chiết 3 thu được hợp phần o,p-DDT là cao
nhất và chiết lần 1 là thấp nhất.
Ta thấy lượng o,p-DDT thu được và lượng DDD thu được là tương
đương nhau và cao hơn hẳn lượng DDE (hình 3.5, hình 3.6, hình 3.7).
3.2.3. So sánh ái lực của phụ gia với từng hợp phần DDE, DDD và o,pDDT
3.2.3.1. So sánh ái lực của phụ gia với hợp phần DDE
Kết quả so sánh ái lực của phụ gia với hợp phần DDE qua các lần chiết
rửa được giới thiệu trong hình 3.9.
Ái lực của phụ gia với hợp phần DDE đều tăng và tăng lớn nhất ở nồng
độ chất phụ gia là 12,5%. Ở lần chiết 3, ái lực của phụ gia với hợp phần DDE
ở nồng độ chất phụ gia 12,5% lớn gấp 3,5 lần so với nồng độ chất phụ gia
2,5% (hình 3.9).
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
42
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
m, mg/l
0.4
0.3
0.2
DDE0
DDE2.5
DDE5
DDE7.5
DDE10
DDE12.5
0.1
0.0
L1
L2
Lan chiet
L3
Hình 3.9. Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của DDE
chiết được vào số lần chiết và hàm lượng chất phụ gia.
Ở lần chiết 1, ái lực của phụ gia với hợp phần DDE thì chất phụ gia có
nồng độ 12,5% cao hơn hẳn. Ở lần chiết 2, ái lực của phụ gia với hợp phần
DDE khi chất phụ gia có nồng độ 12,5% cao hơn lần chiết 1 gần 2,5 lần.
3.2.3.2. So sánh ái lực của phụ gia với hợp phần DDD
Kết quả so sánh ái lực của phụ gia với hợp phần DDD qua các lần chiết
rửa được giới thiệu trong hình 3.10.
5
m,mg/l
4
3
DDD0
DDD2.5
DDD5
DDD7.5
DDD10
DDD12.5
2
1
0
L1
L2
L3
Lan chiet
Hình 3.10. Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của DDD
chiết được vào số lần chiết và hàm lượng chất phụ gia.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
43
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Từ hình 3.10 ta thấy, ái lực của phụ gia với hợp phần DDD tăng theo
chiều tăng nồng độ chất phụ gia và tăng mạnh ở nồng độ chất phụ gia 12,5%.
Ái lực của phụ gia với hợp phần DDD (hình 3.10) lớn hơn hẳn ái lực của phụ
gia với hợp phần DDE (hình 3.9) gần 1,5 lần.
3.2.3.3. So sánh ái lực của phụ gia với hợp phần o,p-DDT
Kết quả so sánh ái lực của phụ gia với hợp phần o,p-DDT qua các lần
chiết rửa được giới thiệu trong hình 3.11.
m,mg/l
6
4
opDDT0
opDDT2.5
opDDT5
opDDT7.5
opDDT10
opDDT12.5
2
0
L1
L2
L3
Lan chiet 1
Hình 3.11. Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của o,p-DDT
chiết được vào số lần chiết và hàm lượng chất phụ gia.
Từ hình 3.11 ta thấy ái lực của phụ gia với hợp phần o,p-DDT tăng
theo chiều tăng của nồng độ chất phụ gia.
Ái lực của phụ gia với hợp phần o,p-DDT (hình 3.11) và ái lực của phụ
gia với hợp phần DDD (hình 3.10) tương đương nhau, cao hơn hẳn ái lực của
phụ gia với hợp phần DDE (hình 3.9).
3.2.3.4. So sánh ái lực của phụ gia với hợp phần DDT tổng
Kết quả so sánh ái lực của phụ gia với hợp phần DDT tổng qua các lần
chiết rửa được giới thiệu trong hình 3.12.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
44
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
m,mg/l
12
9
6
DDTtong0
DDTtong2.5
DDTtong5
DDTtong7.5
DDTtong10
DDTtong12.5
3
0
L1
L2
L3
LÇn chiÕt
Hình 3.12. Sự phụ thuộc hàm lượng tổng của DDT
chiết được vào số lần chiết và hàm lượng chất phụ gia.
Từ hình 3.12 cho ta thấy ái lực của phụ gia với hợp phần DDT tổng
tăng theo chiều tăng của nồng độ chất phụ gia.
Như vậy, ta thấy nồng độ chất phụ gia càng lớn thì ái lực của phụ gia
với các hợp phần DDE, DDD và o,p-DDT càng lớn.
3.2.4. Lượng POPs chiết được và tỉ lệ phụ gia QH1
Kết quả chiết rửa hàm lượng phụ gia QH1 2,5% được giới thiệu trong
hình 3.13.
m, mg/l
4
3
DDE2.5
DDD2.5
opDDT2.5
DDTtong2.5
2
1
0
L1
L2
L3
LÇn chiÕt
Hình 3.13. Sự phụ thuộc hàm lượng POPs chiết được
vào lần chiết và nồng độ chất phụ gia 2.5%.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
45
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
Từ hình 3.13 ta thấy hàm lượng o,p-DDT chiết được nhiều nhất, và
tương đương với hàm lượng DDD.
Kết quả chiết rửa hàm lượng phụ gia QH1-12,5% được giới thiệu trong
hình 3.14.
m, mg/l
12
9
DDD12.5
opDDT12.5
DDE12.5
DDTtong12.5
6
3
0
L1
L2
L3
LÇn chiÕt
Hình 3.14. Sự phụ thuộc hàm lượng POPs chiết được
vào lần chiết và nồng độ chất phụ gia 12.5%.
Từ hình 3.14 ta thấy hàm lượng o,p-DDT chiết được nhiều nhất, và
tương đương với hàm lượng DDD.
Như vậy, từ hai hình 3.13 và hình 3.14 ta thấy lượng POPs chiết được
tăng gấp 3 lần nếu tăng nồng độ chất phụ gia lên 5 lần.
3.3. Hiệu suất chiết rửa đất
Kết quả hiệu suất ba lần chiết rửa với hàm lượng phụ gia (%) khác
nhau được giới thiệu trong hình 3.15.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
46
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
12
H1
H2
H3
Htotal
m,mg/l
10
8
6
4
2
0
0
5
10
Cadd,%V
Hình 3.15. Hiệu suất chiết rửa đất
Từ hình 3.15 thể hiện hiệu suất chiết rửa thuốc BVTV bằng phụ gia
QH1. Ta thấy, nồng độ phụ gia càng tăng thì hiệu suất chiết rửa thuốc BVTV
càng tăng. Hiệu suất chiết rửa tổng ở nồng độ chất phụ gia 12,5% thu được
gần 12%, ở nồng độ chất phụ gia 2,5% có hiệu suất chiết rửa tổng là gần 4%.
Hiệu suất chiết rửa tổng tăng mạnh ở nồng độ chất phụ gia 12,5%.
3.4. Nhận xét
Dichlorodiphenyltrichloroethan (DDT) là một loại thuốc trừ sâu trước
đây được sử dụng rộng rãi để kiểm soát côn trùng trong nông nghiệp và côn
trùng mang bệnh như sốt rét. DDT là chất có màu trắng, tinh thể rắn, không
có mùi. DDT đã bị cấm ở Mỹ từ năm 1972 vì thiệt hại cho động vật hoang dã,
nhưng vẫn được sử dụng ở một số nước.
Hai
hợp
chất
dichlorodiphenyldichloroethylen
(DDE)
và
dichlorodiphenyldichloroethan (DDD)là những hóa chất tương tự như DDT,
chúng cũng gây ô nhiễm tương tự như DDT thương mại. DDE không dùng
để sử dụng. DDD cũng được sử dụng để diệt sâu bệnh, nhưng việc sử dụng nó
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
47
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
cũng bị cấm. DDD đã được sử dụng trong y tế để điều trị ung thư của tuyến
thượng thận.
DDT được đưa vào môi trường bằng cách được sử dụng như một loại
thuốc trừ sâu, nó vẫn được đưa vào môi trường do một số nước vẫn còn sử
dụng.
DDE và DDD có trong môi trường là do sự phân hủy của DDT.
DDT, DDE và DDD trong không khí nhanh chóng bị phá vỡ bởi ánh
sáng mặt trời. Khi các chất này được đưa vào môi trường thì một nửa trong
không khí sẽ bị phá vỡ trong vòng 2 ngày, còn lại được giữ chặt trong đất.
Hầu hết DDT trong đất bị phân hủy dần dần thành DDE và DDD bởi vi sinh
vật. DDT và đặc biệt là DDE được tích trữ trong mô mỡ của cá, chim và một
số động vật khác.
Thuật ngữ “DDT tổng” được sử dụng để chỉ tổng của tất cả các hợp
chất có liên quan đến DDT (p,p’-DDT, o,p’-DDT, DDE và DDD).
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
48
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
KẾT LUẬN
1. Đã tiến hành chiết rửa đất ô nhiễm thuốc BVTV khó phân huỷ (POPs) bằng
phương pháp chiết nước với phụ gia QH1 có các nồng độ 0%; 2,5%; 5%;
7,5%; 10%; 12,5%..
2. Đã thực hiện chiết ba lần cho một mẫu. Kết quả phân tích cho thấy, thành
phần thu được trong dung dịch chiết là DDE, DDD, o,p-DDT.
3. Khi tăng nồng độ phụ gia QH1 từ 2,5% đến 12,5% thể tích thì hiệu suất
chiết rửa POPs tăng từ 4 đến 12, tăng gấp 3 lần. Tuy nhiên, hiệu suất này
chưa cao, cần sử dụng nồng độ phụ gia cao hơn hoặc bổ sung các chất
thêm khác. Mặt khác có thể chiết rửa nhiều lần hơn đối với một mẫu đất.
Đề nghị: Cần có những nghiên cứu sâu hơn nữa về tương quan tỉ lệ phụ gia
và số lấn chiết xác định được điều kiện tối ưu rửa sạch BVTV (POPs)
trong đất ô nhiễm.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
49
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tiếng Việt
[1].
Dương Quang Huấn (2012), Báo cáo khoa học.
[2].
Trần Văn Hai (2009), Hóa bảo vệ thực vật, Đại học Cần Thơ.
[3].
Trần Văn Hai (2013/03/02), Những hiểu biết cơ bản về thuốc bảo vệ
thực vật, khuyennongnghean.com.vn/Noi_dung_thuoc_BVTV_30, Tài
liệu khuyến nông.
[4].
Vũ Hữu Yêm (2000), Ô nhiễm đất, Đại học Nông nghiệp Hà Nội.
[5].
Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện
KHKTTV&MT.
2. Tiếng Anh
[6].
Emma L. Tilston, Chris D. Collins, Geoffrey R. Mitchell, Jessica
Princivalle, Liz J. Shawa, Nanoscale zerovalent iron alters soil bacterial
community structure and inhibits chloroaromatic biodegradation
potential in Aroclor 1242-contaminated soil, Environmental Pollution
173 (2013) 38e46.
[7].
Su-Cai Yangb, Mei Lei, Tong-Bin Chen, Xiao-Yan Li, Qi Liang,
Chuang Ma, Application of zerovalent iron (Fe0) to enhance
degradation of HCHs and DDX in soil from a former organochlorine
pesticides manufacturing plant, Chemosphere 79 (2010) 727–732.
[8].
L. Ritter, K.R. Solomon, J. Forget, and M. Stemeroff and C.O'Leary,
PERSISTENT
ORGANIC
POLLUTANTS,
The
International
Programme on Chemical Safety (IPCS), 620 Gordon Street Guelph ON
Canada, 2013.
3. Internet
[9].
Google / Bao cao tong hop 200_201222922219_BC_TONG_KET.
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
50
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
[10]. Google / những hiểu biết cơ bản về thuốc bảo vệ thực vật
[11]. http://baothaibinh.com.vn/4/11086/ Bao dong o nhiem moi truong dat
nong nghiep.htm
[12]. http://en.wikipedia.org/wiki/Aldrin
[13]. http://tainguyenso.vnu.edu.vn/jspui/handle/123456789/41357
[14]. http://tainguyenso.vnu.edu.vn/xmlui/handle/123456789/41678
[15].
http://tainguyenso.vnu.edu.vn/jspui/bitstream/123456789/4573/1/Nguy
en%20Xuan%20Cu.pdf
[16]. http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/V%C3%AC sao DDT
b%E1%BB%8B c%E1%BA%A5m s%E1%BB%AD
d%E1%BB%A5ng%3F
[17]. http://www.petrotimes.vn/news/vn/xa-hoi/canh-bao-moi-nguy-hai-tuthuoc-bao-ve-thuc-vat.html
[18]. http://www.climategis.com/2011/03/cac-bien-phap-xu-ly-at-o-nhiemhoa-chat.html
[19]. http://www.duoclieu.org/2012/07/sac-ky-cot.html
[20].
http://vea.gov.vn/vn/truyenthong/tapchimt/nctd42009/Pages/X%E1%B
B%AD-l%C3%BD-%C3%B4-nhi%E1%BB%85m-h%C3%B3ach%E1%BA%A5t-b%E1%BA%A3o-v%E1%BB%87th%E1%BB%B1c-v%E1%BA%ADt-t%E1%BB%93n-l%C6%B0ut%E1%BA%A1i-N%C3%BAi-C%C4%83ng-%E2%80%93Th%C3%A1i-Nguy%C3%AAn.aspx
[21]
http://translate.google.com.vn/translate?hl=vi&sl=en&u=http://www.at
sdr.cdc.gov/toxfaqs/tf.asp%3Fid%3D80%26tid%3D20&prev=/search%
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
51
Khóa luận tốt nghiệp
Lê Thị Thùy Dương
3Fq%3DDDD%2Bv%25C3%25A0%2BDDT,%2BDDE%26biw%3D8
53%26bih%3D394
[22]
http://translate.google.com.vn/translate?hl=vi&sl=en&u=http://www.at
sdr.cdc.gov/substances/toxsubstance.asp%3Ftoxid%3D20&prev=/searc
h%3Fq%3DDDD%2Bv%25C3%25A0%2BDDT,%2BDDE%26biw%3
D853%26bih%3D394
[23] Google/ sắc ký lỏng/ [PDF] CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ SẮC KÝ
LỎNG
[24] Google/ sắc ký khí/ [PDF] Chương 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT CHUNG
VỀ TÁCH SẮC KÝ 1.1. Giới ...
Lớp K35B Hóa học
Trường ĐHSP Hà Nội 2
52
[...]... hai công đoạn chính: Công đoạn 1: Công đoạn tách chất ô nhiễm ra hỗn hợp đất bằng phương pháp hóa hơi chất ô nhiễm Công đoạn 2: Là công đoạn phá hủy chất ô nhiễm bằng nhiệt độ cao Dùng nhiệt độ cao có lượng oxi dư để oxi hóa các chất ô nhiễm thành CO2, H 2O, NOx, P2O5 Ưu điểm của phương pháp xử lý nhiệt độ cao là phương pháp tổng hợp vừa tách chất ô nhiễm ra khỏi đất, vừa làm sạch triệt để chất ô nhiễm; ... dược liệu Hiện nay, sắc ký cột cổ điển và các kỹ thuật cải tiến của nó vẫn đóng vai trò chính trong việc chiết tách và phân lập các chất tinh khiết từ dược liệu 2.2.2 Rửa trôi [4] Chất ô nhiễm được linh động hóa nhờ một dung môi, sau đó được kéo ra khỏi môi trường Đây là phương pháp có thể ứng dụng cho hầu hết các chất ô nhiễm Tùy từng chất ô nhiễm để lựa chọn dung môi phù hợp 2.2.2.1 Rửa trong quy mô... hợp 2.2.2.1 Rửa trong quy mô hẹp “in situ” [4] Nguyên lý là tưới dung môi thích hợp vào đất ô nhiễm để dung môi ngấm vào đất, chuyển chất ô nhiễm ra dạng linh động Dung dịch chứa chất ô nhiễm được hút đi nhờ bơm nước hay những ống chôn ngầm trong đất về phía hạ lưu khu vực ô nhiễm Sau khi đưa lên mặt đất, dung dịch chứa chất ô nhiễm được làm sạch rồi lại tiếp tục đưa quay trở lại chu trình rửa Quá... trong mỡ Hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy ở nước ta có nguồn gốc gần như hoàn toàn từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ thường là hợp chất dễ bay hơi, phát tán vào không khí, có thể được phân tán xa nguồn ô nhiễm trên một khoảng cách lớn trong khí quyển Bay hơi có thể xảy ra từ bề mặt lá cây và đất sau khi áp dụng các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy... Khóa luận tốt nghiệp Lê Thị Thùy Dương chai, túi đựng thuốc BVTV là một loại rác thải thông thường, không có hại nên việc vứt bỏ chúng ở đâu cũng không quan trọng Trong chương trình mục tiêu quốc gia khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi trường, hàng năm nước ta luôn dành nguồn kinh phí để khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi trường do thuốc BVTV tồn lưu Tuy nhiên, nguồn kinh phí vẫn còn hạn chế 1.4 Các phương... rác thải an toàn ngoài môi trường Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là không thể áp dụng để xử lý chất ô nhiễm chảy tràn và chất thải rửa có nồng độ đậm đặc Nếu áp dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp được tia UV chiếu không dày hơn 5 mm Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn 5 mm thì phương pháp này ít được sử dụng và đặc biệt trong công nghệ xử lý hiện trường... thủy lợi Bắc và Nam, gây ô nhiễm môi trường mặt nước, đất; cùng với đó hầu hết lượng vỏ bao thuốc BVTV chưa được thu gom xử lý hợp vệ sinh, xả trực tiếp ra môi trường Với mức độ lạm dụng phân bón, thuốc BVTV tràn lan như hiện nay và việc tùy tiện xả chất thải chưa qua xử lý thì khó có thể phát triển nền nông nghiệp ổn định, bền vững Vì vậy, để phát triển nông nghiệp, nông thôn, phải giải quyết hàng... nguồn gây ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và nền kinh tế Phương pháp phân hủy thuốc BVTV bằng tác nhân sinh học dựa trên cơ sở sử dụng nhóm vi sinh vật có sẵn môi trường đất, các sinh vật có khả năng phá hủy sự phức tạp trong cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học của thuốc BVTV Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng trong môi trường đất quần thể vi sinh vật trong môi trường đất luôn luôn có khả... kiện môi trường tại nơi cần xử lý, như sự có mặt của các kim loại nặng độc, nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ cao có thể làm cho vi sinh vật tự nhiên không phát triển được và làm chết vi sinh vật đưa vào, giảm đáng kể ý nghĩa thực tế của xử lý sinh học Có những phát minh mới mở rộng khả năng sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm môi trường Một ví dụ sử dụng các chủng vi sinh vật kháng các dung môi hữu... dầu thông, khi clo hóa dầu thông sẽ thu được nhiều loại thuốc trừ sâu khác nhau: Toxaphen, polyclopylen Các thuốc trừ sâu tecpen clo hóa không được dùng rộng rãi trong phòng sâu hại như những thuốc khác Một trong những nguyên nhân chính là do nguyên liệu (dầu thông) thường được dùng điều chế những sản phẩm quý hơn, có giá trị kinh tế cao hơn (hương liệu, dung môi của nhựa, sơn,…) Một số thuốc thông dụng: ... chất phụ gia QH1 chiếm 2,5% thể tích dung dịch 26 2.1.4.4 Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 5% thể tích dung dịch 26 2.1.4.5 Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 7,5%... dịch 27 2.1.4.6 Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 10% thể tích dung dịch 27 2.1.4.7 Thí nghiệm với chất phụ gia QH1 chiếm 12,5% thể tích dung dịch 27 2.2... POPs tổng mẫu đất 35 3.2 Chiết rửa dung môi nước với phụ gia QH1 nồng độ 2,5-12,5% 35 3.2.1 Số lần chiết tỉ lệ phụ gia QH1 36 3.2.1.1 Chiết lần 36 3.2.1.2 Chiết lần
Ngày đăng: 23/10/2015, 00:17
Xem thêm: tài liệu tham khảo ô nhiễm
