Đánh giá chất lượng môi trường đất tại một số kho thuốc bảo vệ thực vật tồn lưu trên địa bàn tỉnh nghệ an và đề xuất giải pháp khắc phục

NGUYỄN THỊ HÀ CHÂU BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ HÀ CHÂU CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG ĐẤT TẠI MỘT SỐ KHO THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT TỒN LƯU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NGHỆ AN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG KHĨA: 2009 -2011 Hà Nội - 2011 Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Châu MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm thuốc BVTV 1.2 Sự chuyển hóa phân hủy thuốc BVTV đất 1.2.1 Sự bay .10 1.2.2 Hồ tan, rửa trơi, chảy tràn 10 1.2.3 Phân hủy ánh sáng (quang phân) .11 1.2.4 Phân giải hoá học 11 1.2.5 Tác dụng hấp phụ thuốc bảo vệ thực vật đất .12 1.2.6 Tác dụng phân giải vi sinh vật 13 1.2.7 Sự bền vững thuốc đất .14 1.3 Ảnh hưởng số tính chất đất đến tồn dư thuốc BVTV đất 15 1.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 15 1.3.2 Ảnh hưởng độ ẩm lượng mưa .15 1.3.3 Ảnh hưởng tổng Cacbon hữu thành phần giới đất 16 1.3.4 Ảnh hưởng pH 16 1.4 Tình hình nhiễm mơi trường HCBVTV giới Việt Nam 17 1.4.1 Trên giới .17 1.4.2 Ở Việt Nam .19 1.5 Các phương pháp xử lý hóa chất BVTV giới Việt Nam 24 1.5.1 Phương pháp hấp phụ 24 1.5.2 Phương pháp thuỷ phân 24 1.5.3 Phương pháp cô lập 26 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -(INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội   Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Châu 1.5.4 Phương pháp phá huỷ hồ quang Plasma 26 1.5.5 Phương pháp tiêu huỷ lò đốt 27 1.5.6 Phương pháp điện hoá .28 1.5.7 Cơng nghệ ơxy hố tiên tiến .28 1.5.8 Phương pháp oxy hoá tác nhân Fenton kết hợp với phương pháp Fenton quang hoá 29 1.5.9 Phương pháp sinh học 30 1.6 Vấn đề ô nhiễm đất hóa chất BVTV tồn lưu địa bàn tỉnh Nghệ An 31 2.1 Nội dung nghiên cứu 34 2.2 Phương pháp nghiên cứu 34 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu .34 2.2.3 Phương pháp phân tích hóa chất BVTV đất 36 2.2.4 Xác định độ thu hồi phương pháp .41 2.2.5 Phân tích số tính chất đất 41 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Độ thu hồi chất phương pháp chuẩn bị mẫu phương pháp phân tích 42 3.2 Sự tồn lưu hóa chất BVTV điểm nghiên cứu .42 3.2.1 Xác định tồn dư hóa chất BVTV kho xã Nghĩa Trung 42 3.2.2 Xác định tồn dư hóa chất BVTV xóm 6, Tân Sơn, Tân Kỳ .45 3.2.3 Xác định dư lượng HCBVTV kho HTX Diễn Hải, huyện Diễn Châu 48 3.3 Đánh giá ảnh hưởng số tính chất lý, hóa học đất đến tồn lưu HCBVTV đất 50 3.3.1 Ảnh hưởng tổng hàm lượng cacbon tới tồn lưu HCBVTV 51 3.3.2 Ảnh hưởng pH đến tồn lưu HCBVTV đất 52 PHẦN 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC Ô NHIỄM ĐẤT TẠI CÁC 54 KHO HÓA CHẤT BVTV TỒN LƯU 54 4.1 Một số cơng nghệ xử lý đất nhiễm hóa chất BVTV Việt Nam .54 4.1.1 Đồng xử lý đất nhiễm HCBVTV lị nung xi măng 54 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -(INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội   Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Châu 4.1.3 Xử lý kho đất ô nhiễm thuốc BVTV tồn lưu phương pháp atphan hóa lập 55 4.1.2 Xử lý đất ô nhiễm cơng nghệ sử dụng lị thiêu nhiệt độ thấp 57 4.2 Đánh giá số công nghệ xử lý đất ô nhiễm HCBVTV Việt Nam 59 4.2.1 Các tiêu chí đánh giá cơng nghệ xử lý đất ô nhiễm HCBVTV .59 4.2.2 Áp dụng tiêu chí đánh giá cơng nghệ xử lý đất ô nhiễm HCBVTV 71 4.3 Đánh giá công nghệ xử lý đất ô nhiễm HCBVTV, lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp đất ô nhiễm kho HCBVTV tồn lưu chọn nghiên cứu 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -(INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội   Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Châu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ khoa học: “Đánh giá chất lượng môi trường đất số kho hóa chất BVTV tồn lưu địa bàn tỉnh Nghệ An đề xuất giải pháp khắc phục” thực với hướng dẫn GS.TS Đặng Kim Chi Đây chép cá nhân, tổ chức Các số liệu, nguồn thông tin Luận văn tơi thực nghiệm, trích dẫn, tính tốn đánh giá Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày Luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2011 HỌC VIÊN Nguyễn Thị Hà Châu Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -(INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội   Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Châu DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DDT Diclodiphenyltricloetan DDD Diclodiphenyldicloetan DDE Diclodiphenydicloetylen HCB Hexachlorobenzene EPA Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (Environmental Protection Agency) FAO Tổ chức nông lương giới (Food and Agriculture Organization) GC/MS Sắc kí khí khối phổ HCBVTV Hóa chất bảo vệ thực vật LD50 Liều gây chết 50% vật thí nghiệm (Lethal Dose) LD1 Liều gây chết 1% vật thí nghiệm (Lethal Dose) POPs Hợp chất nhiễm hữu khó phân hủy K0w Hệ số phân bố chất hai pha n – octanol nước OC Cacbon hữu (organic cacbon) Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -(INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội   Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Châu DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại hóa chất nơng nghiệp theo độ độc hại WHO Bảng 1.2 Độc tính số hóa chất BVTV (Fiedler, 2003) Bảng 1.3 Mức độ rửa trơi, hồ tan loại thuốc BVTV đất Bảng 1.4 Ảnh hưởng nồng độ số thuốc trừ cỏ pH đất đến lượng hấp phụ Bảng 1.5 Thời gian tồn số loại thuốc BVTV đất Bảng 1.6 Hàm lượng DDTs HCHs đất số vùng giới Bảng 1.7 Mức độ tồn lưu hợp chất hữu clo đất trầm tích số địa điểm Việt Nam Bảng 1.8: Bảng 1.9 Bảng 2.1 Hàm lượng DDTs đất số địa phương Việt Nam Các điểm nhiễm tồn lưu hóa chất BVTVcần xử lý theo QĐ 1946/QĐ-TTG tỉnh Nghệ An Một số thông tin mẫu đất khu vực nghiên cứu (Kho HCBVTV xóm 6, xã Tân Sơn, huyện Tân Kỳ, tỉnh Nghệ An ) Bảng 2.2 Một số thông tin mẫu đất khu vực nghiên cứu (Kho HCBVTV thuộc HTX Diễn Hải, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An) Bảng 2.3 Một số thông tin mẫu đất khu vực nghiên cứu (Kho HCBVTV xã Nghĩa Trung, huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An) Bảng 3.1 Độ thu hồi số hóa chất BVTV q trình chuẩn bị mẫu phân tích Bảng 3.2 Kết phân tích dư lượng hóa chất BVTV đất (Kho HCBVTV xã Nghĩa Trung, huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An) Bảng 3.3 Kết phân tích dư lượng hóa chất BVTV đất (Kho HCBVTV xóm 6, xã Tân Sơn, Tân Kỳ, Nghệ An) Bảng 3.4 Kết phân tích dư lượng hóa chất BVTV đất (Kho HCBVTV HTX Diễn Hải, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An) Bảng 3.5 Kết phân tích tổng Cacbon hữu pH mẫu phân tích Viện Khoa học Cơng nghệ Mơi trường -(INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội   Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Châu Bảng 3.6 Quan hệ hai biến ngẫu nhiên dựa hệ số tương quan Pearson Bảng 4.1 Một số tiêu chí đánh giá cơng nghệ xử lý đất ô nhiễm HCBVTV Bảng 4.2 Bảng lượng hóa đánh giá cơng nghệ theo tiêu chí tối đa Bảng 4.3 Lượng hóa điểm số tiêu chí công nghệ xử lý đất ô nhiễm phương pháp thiêu đốt lò quay xi măng Bảng 4.4 Lượng hóa điểm số tiêu chí phương pháp xử lý đất nhiễm HCBVTV atphan hóa lập Bảng 4.5 Lượng hóa điểm số tiêu chí phương pháp xử lý đất nhiễm HCBVTV lò thiêu nhiệt độ thấp Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -(INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội   Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Châu DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Vịng chu chuyển hóa chất BVTV mơi trường Hình 2.1 Quy trình xử lý mẫu đất chứa hóa chất BVTV Hình 2.2 Chương trình nhiệt độ cột sắc ký GC/MS Hình 4.1 Quy trình xử lý đất nhiễm hóa chất BVTV phương pháp atphan hóa lập Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ đồng xử lý đất ô nhiễm HCBVTV lị quay xi măng Hình 4.3 Một số hình ảnh hệ thống lị nung xi măng Cơng ty Ximăng Holcim – Kiên Giang Hình 4.4 Sơ đồ công nghệ xử lý đất ô nhiễm HCBVTV lị thiêu nhiệt độ thấp Viện Khoa học Cơng nghệ Môi trường -(INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội   Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Châu MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Từ thập niên 70 kỷ XX, với phát triển vũ bão ngành khoa học khác, lĩnh vực hoá học kỹ thuật sử dụng hoá chất BVTV có thay đổi mạnh mẽ Sự hiểu biết sâu sắc phương thức tác động cho phép phát nhiều hoạt chất có phương thức tác động khác trước, có hiệu lực cao với dịch hại, dùng liều lượng thấp lại an toàn với người hệ động thực vật Tuy nhiên, lạm dụng, thiếu kiểm soát dùng sai nên mặt tiêu cực thuốc hoá chất BVTV bộc lộ như: gây ô nhiễm môi trường nước, đất, để lại dư lượng nông sản, gây độc cho người loại động vật, gây cân tự nhiên, suy giảm đa dạng sinh quần, xuất nhiều loại dịch hại mới, tạo tính chống thuốc dịch hại Chính mà thuốc BVTV phải xếp danh mục loại “chất độc” Vào năm 50, 60, 70 kỷ trước, hàng chục nghìn thuốc BVTV (DDT, 666) đưa vào Việt Nam nhiều đường Ngồi việc phân phối cho nơng dân sử dụng vào mục đích phịng trừ sâu bệnh, hố chất cịn dùng để phịng trừ muỗi hay dùng chống mối mọt, bảo quản vũ khí quân trang đơn vị đội Theo kết điều tra, khảo sát Bộ Tài nguyên Mơi trường điểm nhiễm hố chất bảo vệ thực vật tồn lưu gây phạm vi toàn quốc từ năm 2007 đến 2009 cho thấy địa bàn tồn quốc có có 864 khu vực bị nhiễm hóa chất BVTV tồn lưu địa bàn 16 tỉnh thành phố, tập trung chủ yếu Nghệ An, Thái Nguyên, Tuyên Quang Trong có 189 điểm nhiễm đặc biệt nghiêm trọng nghiêm trọng tình trạng kho bãi xuống cấp rị rỉ hố chất, 87 khu vực nhiễm, 588 điểm chưa xác định mức độ ô nhiễm Việc quản lý xử lý lượng thuốc thách thức nhà chuyên môn quản lý Viện Khoa học Công nghệ Môi trường -(INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội   Luận văn thạc sỹ 72 Nguyễn Thị Hà Châu Các công nghệ xử lý đất nhiễm hóa chất BVTV đánh giá, lượng hóa điểm số cụ thể sau: 4.2.2.1 Đồng xử lý đất nhiễm HCBVTV lị nung xi măng + Hiệu suất xử lý: Trong lò nung xi măng, đất nhiễm hóa chất BVTV lưu cháy thời gian từ đến 10 giây với nhiệt độ 13000C chất nhiễm xử lý tương đối triệt để, khoảng 99,1% Như vậy, hiệu xuất xử lý nằm khoảng lớn 80%, lượng hóa 0,5 điểm + Tính kinh tế o Suất đầu tư nhà máy 60.000.000 VNĐ/1tấn đất nhiễm HCBVTVTV, lượng hóa điểm số điểm o Chỉ số vận hành triệu – triệu VNĐ/1tấn đất nhiễm, lượng hóa điểm số đạt điểm o Nhà máy sử dụng tro xỉ từ q trình tiêu hủy đất nhiễm HCBVTV bổ sung cho trình sản xuất xi măng nên đánh giá đạt 0,5 điểm + Phù hợp điều kiện Việt Nam o Công nghệ nhà máy áp dụng công nghệ sản xuất xi măng đại, sử dụng lị quay khơ Thiết bị, máy móc hồn tồn nhập từ nước ngồi khả thay thế, sửa chữa tương đối khó Lượng hóa tiêu chí sửa chữa, chế tạo thay phụ tùng đạt điểm o Công nghệ nhà máy sử dụng có khả xử lý nhiều loại chất thải với khối lượng lớn, kể chất thải có chứa Halogen Đặc biệt hiệu kinh tế lớn tiết kiệm nguyên, nhiên liệu loại có thành phần dễ cháy góp phần cung cấp nhiệt lượng số loại chất thải có thành phần phù hợp với nguyên liệu sản xuất xi măng Do đó, cơng nghệ tương lai có tính khả thi cao, lượng hóa tiêu chí tính khả thi việc áp dụng công nghệ xem xét tương lai đạt 0,75 điểm o Tiêu chí phù hợp với trình độ kĩ thuật người lao động lượng hóa 0,25 điểm Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - (INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội    Luận văn thạc sỹ 73 Nguyễn Thị Hà Châu + Trình độ công nghệ thiết bị xử lý o Hiện nay, công nghệ nhà máy sử dụng công nghệ đại, Việt Nam xử lý đất nhiễm hóa chất BVTV nên lượng hóa đạt 0,25 điểm o Khả khí hóa cao, đánh giá 0,25 điểm o Khả tự động hóa cao, đánh giá 0,25 điểm o Công nghệ áp dụng chưa phổ biến, vận hành phức tạp, lượng hóa điểm o Các thiết bị sử dụng băng tải, lò lò quay, hệ thống tháp hấp phụ Các thiết bị cồng kềnh nên lượng hóa điểm o Cơng nghệ xử lý khó áp dụng nên lượng hóa điểm + An tồn mơi trường o Sử dụng lị quay xi măng xử lý đất nhiễm hóa chất BVTV khơng sử dụng hóa chất Lượng hóa tiêu chí đạt 0,25 điểm, mức độ tiêu thụ điện năng, than dầu cho khu xử lý nhiều lượng hóa điểm o Tại nhà máy, chất thải rắn sau qua lò nung xi măng sử dụng nguyên liệu sản xuất xi măng Lượng bụi, khí thải phát sinh trình thiêu đốt tương đối lớn Lượng hóa tiêu chí đạt điểm o Hệ thống xử lý phát sinh lượng lớn khí thải, cơng nhân trực tiếp thu gom vận chuyển đât ô nhiễm hoa chất BVTV ảnh hưởng lớn đến sức khỏe công nhân vận hành nên lượng hóa điểm o Hệ thống xử lý phát sinh tiếng ồn tương đối lớn nên tiêu chí khả phát sinh tiếng ồn hệ thống xử lý lượng hóa điểm o Sử dụng phương pháp thiêu đốt để xử lý HCBVTV nên phát sinh mùi độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân nên lượng hóa 0,25 điểm o Hệ thống xử lý xảy cố, hỏng hóc thiết bị nên lượng hóa 0,25 điểm Sau bảng tóm tắt lượng hóa điểm tiêu chí đánh giá cơng nghệ xử lý đất nhiễm hóa chất BVTV lò nung xi măng Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - (INEST) Đại học Bách khoa Hà Nội    74 Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Hà Châu Bảng 4.6 Lượng hóa điểm số tiêu chí cơng nghệ xử lý đất nhiễm phương pháp thiêu đốt lò nung xi măng Tiêu Điểm đánh giá tối đa cho tiêu chí (i×j) (t) chí ∑(t×i×j) 24 I 3×0,5 3×0,5 3×0,5 II 4×0 4×0 3×0,5 III 3×0 3×0,75 3×0,25 IV 3×0,25 4×0,25 4×0,25 V 2×0,25 3×0 4×0 3x0,5 3×0 2×0 4×0 2×0 2×0 14,25 12 4×0,5 3×0,25 Tổng điểm công nghệ xử lý đất ô nhiêm HCBVTV 65,25 lò nung xi măng 4.2.2.1 Xử lý đất ô nhiễm HCBVTV phương pháp thiêu đốt sử dụng lò thiêu đốt nhiệt độ thấp + Hiệu xử lý ô nhiễm - Theo hiệu xử lý: Do nhiệt độ hệ thống lị đốt cấp có nhiệt độ thấp (