TÌM HIỂU VỀ DIOXIN VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DIOXIN TRONG ĐẤT NHIỄM ĐỘC DIOXIN TẠI ĐÀ NẴNG, VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIÊPPHÒNG SAU ĐẠI HỌC ---TIỂU LUẬN HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG ỨNG DỤNG TÌM HIỂU VỀ DIOXIN VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DIOXIN TRONG ĐẤT NHIỄM ĐỘC DIOXIN TẠI ĐÀ NẴNG, VIỆT NAM... Đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIÊP

PHÒNG SAU ĐẠI HỌC

-TIỂU LUẬN HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG ỨNG DỤNG

TÌM HIỂU VỀ DIOXIN VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DIOXIN

TRONG ĐẤT NHIỄM ĐỘC DIOXIN TẠI ĐÀ NẴNG, VIỆT NAM

I.ĐẶT VẤN ĐỀ

Từ hơn một nửa thể kỷ nay, dioxin có nguồn gốc từ chất diệt cỏ

do Mỹ sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam luôn là vấn đềđược quan tâm, bàn luận, nghiên cứu, xử lý vì tính chất phức tạp

và hậu quả nặng nề của nó đối với môi trường và con người ởViệt Nam

Trong thời gian chiến tranh của Mỹ tại Việt Nam, từ năm 1961đến 1971, quân đội Mỹ đã phun rải hơn 74 triệu lít chất diệt cỏxuống miền nam Việt Nam, trong đó ước tính có khoảng 366 kgdioxin Đến nay, đã gần 5 thập kỷ trôi qua từ khi chất độc dacam được sử dụng tại Việt Nam, dioxin vẫn tiếp tục gây ra ônhiễm môi trường, thâm nhập chuỗi thức ăn và cộng đồng dân

cư, đặc biệt tại những khu vực gần với căn cứ không quân cũ củaquân đội Mỹ, đây được coi là điểm nóng về ô nhiễm ( sân bayPhù Cát, Đà Nẵng, Biên Hòa) Ngay sau khi chiến tranh kết thúc,Chính phủ Việt Nam đã triển khai nhiều hoạt động nghiên cứu

và các biện pháp phục hồi môi trường tại các điểm nóng

Đã có đề tài có liên quan đến sự nhiễm độc dioxin trong đất tại

Đà Nẵng đã thực hiện nghiên cứu xác định độ tồn lưu và lan tỏacủa dioxin nguồn gốc chất da cam tại Biên Hòa và Đà Nẵng

và sự khác biệt đặc trưng của dioxin từ nguồn phát thải khác; đề xuất giải pháp ngăn chặn phơi nhiễm dioxin (năm2011) Đề tài là vấn đề quan trọng, rất đáng quan tâm và có sứcảnh hưởng đến toàn cầu, quyết định đến hiệu quả của công tácphục vụ và quản lý vấn đề sau này

Vì vậy, tôi đã thực hiện đề tài của mình với vấn đề tương tự nàyvới mong muốn tìm hiểu được phần nào đó về chất độc dioxin,những thiệt hại do nó gây ra để hiểu được nỗi đâu mà chiến tranhhóa học đã gây ra cũng như tìm hiểu phương pháp xử lý dioxintrong đất nhiễm độc dioxin tại Đà Nẵng, Việt Nam hiện nay

II.MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.Mục tiêu nghiên cứu

- Tìm hiểu về các chất dioxin để hiểu rõ độc tính của dioxin đến môi trường đất và con người;

- Tìm hiểu mức độ ô nhiễm dioxin và phương pháp xử lý trong đất nhiễm độc dioxin tại Đà Nẵng

2.Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp tra cứu và phương pháp kế thừa tài liệu

III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

3.1 Công thức cấu tạo, tính chất lí hóa và độc tính của dioxin

3.1.1 Công thức cấu tạo của Dioxin

Dioxin là tên gọi chung của một nhóm chất bao gồm 75 chất

policlodibenzo-para-dioxin và 135 chất của policlodibenzofuran.Các chất này có cấu trúc, đặc tính lý hóa, tính độc tương tự nhau.Con người không chủ ý tạo ra dioxin, nhưng dioxin được hìnhthành trong quá trình sản xuất các hợp chất hữu cơ chứa Clo, đặcbiệt là 2,4,5 –T Trong số các chất dioxin thì chất 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxin được coi là chất độc nhất

Công thức phân tử C12H4Cl4O2, đọc tên là 2,3,7,8 –tetrachlorodibenzo-p-dioxin Các hợp chất xếp trong lớp các chấttương tự dioxin (dioxin-like compounds) có 30 hợp chất và đượcxếp vào ba nhóm: nhóm 1 bao gồm các polychlorinated dibenzo-p-dioxin (PCDDs), nhóm 2 gồm các polychlorinateddibenzofuran (PCCDs) và nhóm 3 gồm các polychlorinatedbiphenyls (PCBs) Nhóm 1 và 2 thường là sản phẩm biến đổi cácchất khi con người đốt chất thải công nghiệp hay nông nghiệp,cháy rừng, sử dụng khí đốt

Nói đến chất độc dioxin, nhiều người thường đồng hóa nó vớichất độc màu da cam (Agent Orange), lầm tưởng hai chất trên làmột Nhưng thực ra, dioxin chỉ là một thành phần hóa học chínhtrong AO Dioxin được các nhà nghiên cứu đánh giá là một trongnhững độc chất nguy hiểm nhất mà con người tạo ra và biết đến

Biểu đồ - Một số chất trong nhóm PCDD

Trong khi nhóm 3 (các PCB và các PCB giống dioxin) lạithường được sản xuất có chủ định, sử dụng vào nhiều mục đíchkhác nhau Để so sánh mức độ gây độc của các chất, tổ chức Y tếthế giới (WHO) dùng chỉ số TEFs (toxic equivalance factors) đểđánh giá Hiện tại 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (tên gọitắt là TCCD) được đánh giá có mức độ gây độc cao nhất trongtất cả các chất trên

Biểu đồ : 2,3,7,8 - Tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD)

3.1.2 Tính chất vật lý, hóa học của Dioxin

Dioxin là tên gọi chung cho một nhóm gồm hàng trăm hóa chất

tồn lưu trong môi trường Chúng là các hợp chất thơmpolychlorin có đặc tính vật lý, hóa học và cấu trúc tương tự,được hình thành như một phụ phẩm của các quá trình hóa học, từnhững hiện tượng như núi lửa phun, cháy rừng đến cá quá trìnhnhân tạo như sản xuất hóa chất, thuốc trừ sâu, thép, sơn, giấy,quá trình thiêu và tỏa khói…

Dioxin là hợp chất không mùi, không màu, chứa C, H, O và Cl.Trong số 210 hợp chất dioxin khác nhau, chỉ có 17 hợp chất làđộc Dạng dioxin độc hại nhất và được nghiên cứu rộng nhất là2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin, viết tắt là 2,3,7,8-TCDD,được đo bằng phần nghìn tỉ (ppt)

Dioxin không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong chất béo,chúng gắn với chất hữu cơ và chất cặn trong môi trường và hấp

thụ vào mô mỡ động vật hoặc người Có độ bền nhiệt rất cao, chỉ

bị phân hủy hoàn toàn ở nhiệt độ trên 1200 độ C Ngoài ra, dokhông bị vi khuẩn làm thối rữa nên chúng tồn lưu và tích tụ sinhhọc trong dây chuyền thực phẩm Một khi dioxin lọt vào môitrường, chúng sẽ thu gom trong mô mỡ của người và động vật

PCBs ( polychlorin biphenyl) là một nhóm hóa chất khác Chúng

là hydrocacbon thơm clo hóa, được tổng hợp bằng Clo hóa trựctiếp biphenyl Các hỗn hợp PCBs kỹ thuật vẫn còn phổ biến và

có mặt đến ngày nay như trong vật liệu xây dựng, dầu bôi trơn,sơn phủ, chất làm dẻo Có một số hợp chất PCBs có độc tínhtương tự dioxin và do đó thường gọi là PCBs “giống dioxin”.Đáng buồn là PCB lại là chất chống mốc chủ yếu trong sơn xâydựng rất gần gũi với chúng ta

3.1.3 Độc tính của dioxin

Dioxin là một trong những hợp chất độc nhất mà con người biếtđến Nó gây ung thư cho người (ung thư tổ chức phần mềm, ungthư tiền liệt tuyến, ung thư đường hô hấp như ung thư phổi, phếquản, khí quản, thanh quản), ngoài ra, nó còn là tác nhân gây ramột loạt các bệnh nguy hiểm khác như bệnh sạm da, bệnh tiểuđường,bệnh đa u tủy, u lympho ác tính, bệnh thần kinh ngoại vi,

… có thể dẫn đến tử vong Nguy hiểm hơn 2,3,7,8-TCDD còngây thiểu năng sinh dục cho cả nam và nữ, sinh con quái thai dịdạng 2,3,7,8-TCDD được Tổ chức Nghiên cứu ung thư Quốc tế

- IARC xếp vào nhóm độc loại 1 tức là nhóm gây ung thư dẫnđến tử vong đối với người Độc tính của dioxin được thể hiệnqua giá trị liều gây chết trung bình (Median Lethal Dose – LD50,tức là khối lượng chất độc trên một đơn vị thể trọng để làm chết50% số vật thí nghiệm Giá trị LD50 phụ thuộc vào độc tính củachất, đặc trung laoif và con đường tiếp xúc, nhìn chung LD50càng thấp thì chất càng độc

3.2 Ảnh hưởng của dioxin đến môi trường đất và con người

3.2.1 Ảnh hưởng của dioxin đến môi trường đất

Trong môi trường sinh thái, dioxin ít bị hòa tan trong nướcnhưng khả năng hấp thụ vào đất lại khá cao Khi xâm nhập vàođất, dioxin kết hợp với các chất hữu cơ biến thành các phức chấtkhông hòa tan trong nước và ít bị rửa trôi, do vậy, những lớp đất

có lượng mùn cao ở khu vực nhiễm độc dioxin có khả năng tích

tụ dioxin nhiều nhất Dioxin có thể chuyển rời khỏi những tích tụban đầu nếu khu vực đất nhiễm độc bị sạt lở, và theo dòng nướccuốn đi xa, tạo thành những khu vực bị nhiễm độc mới

Chất độc dioxin cũng tiêu hủy các chất hữu cơ trong đất, dẫn đến

sự giảm sút các hoạt động của vi sinh vật trong đất, gây hậu quảphá hủy cơ cấu thành phần thổ nhưỡng và xói mòn đất cũng nhưgây ảnh hưởng đến thực vật và động vật

3.2.2 Ảnh hưởng của dioxin đến con người

Chất dioxin đã gây tác động nặng nề tới môi trường và ảnhhưởng tới sức khỏe người dân sống xung quanh khư vực bịnhiễm độc Dioxin từ đất xâm nhập vào cơ thể con người thôngqua chuỗi thức ăn Dioxin còn có thể xâm nhập vào cơ thể conngười theo con đường hô hấp như hít phải bụi có bám dioxin,thấm qua da hoặc khi trẻ nhỏ nuốt phải các vật thể có bámdioxin

Chất da cam/điôxin đã có ảnh hưởng về di truyền sinh thái, đặcbiệt gây ra tình trạng sẩy thai, lưu thai hoặc có con bị dị tật bẩmsinh ở phụ nữ bị nhiễm đioxin, do cha mẹ của chúng bị phơinhiễm chất da cam và ảnh hưởng qua các thế hệ sau này

3.3 Thực trạng ô nhiễm tại đất nhiễm độc dioxin ở Đà Nẵng 3.3.1 Tình trạng môi trường

Phạm vi nghiên cứu của đề tài chủ yếu tập trung vào khu vực sânbay Quốc tế Đà Nẵng được coi là một “điểm nóng” ô nhiễm chấtđộc hóa học/dioxin do mức độ tồn dư dioxin cao trong bùn đấtcòn sót lại ở sân bay sau cuộc chiến tranh Việt – Mỹ, và đã đượckhảo sát, nghiên cứu sâu và tập trung sự chú ý của Chính phủViệt Nam và các tổ chức quốc tế

Khu nhiễm được hình thành do sử dụng hóa chất khai quang từnăm 1964-1972 gồm: khu để chất độc hóa học (khu chứa), khunạp chất độc, khu rửa phương tiện và khu để vỏ thùng còn sótchất độc sau sử dụng Khu nhiễm độc nằm ở phía Đông Bắc cuốiđường băng, cuối hướng gió và ở khu trũng Quân đội Mỹ đãtính toán để khu nhiễm không làm ảnh hưởng đến khu hoạt độngtrong sân bay và thuận lợi cho giao thông Khu nhiễm độc sânbay Đà Nẵng được phát hiện vào năm 1993 và bắt đầu triển khainghiên cứu trong khuôn khổ dự án Z2, Bộ Quốc phòng Lúc đókhu nhiễm không có hàng rào và chưa cấm chăn thả bò và khaithác thủy sản trong hồ Sen A Hiện nay, khu nhiễm đã có hàngrào thép gai ngăn cách với đường đi, có mương ngăn dòng chảy

và có hệ thống cống lắng và lọc nước mưa mang theo chất độcbằng than hoạt tính, một phần khu rửa đã được bê tông hóa Quatài liệu thu thập khảo sát thực địa và qua kết quả phân tích nồng

độ dioxin thuộc dự án Z2, các nhà khoa học Việt Nam đã phânkhu vực nhiễm thành 3 tiểu khu: tiểu khu A (khu chứa vỏ thùng

và chứa chất độc); tiểu khu B (khu rửa phương tiện); tiểu khu D(khu chứa và nạp chất khai quang lên phương tiện phun rải).Ngoài ra, còn vùng đệm giữa các điểm trên gọi là vùng C

Tiểu khu A – khu độc: Là bãi đất trống thấp nhất trong khunhiễm, ngay cạnh đường ô tô nội bộ và hơi dốc về phía mươngthoát nước từ 1 phần sân bay và từ khu B và D xuống Tiểu khu

A có diện tích 1,5 ha: phần lớn bề mặt không có cỏ mọc, do tácđộng của hóa chất đất bề mặt hóa rắn và có màu đen, nâu loang

lổ (hình 3.3) Vào mùa mưa, do lượng nước mưa lớn từ gần 40%diện tích sân bay chảy qua nên khu A ngập nước đến hơn 1 m và

nhiều giờ Tiểu khu B: còn thấy di tích bệ để bồn chất độc, nơirửa phương tiện, cuối sân bay cạnh đường băng và có dốc thoải

về phía mương thoát nước Bề mặt tiểu khu B gồm phần sân trải

bê tông nhựa cứng và khu vực phụ cận, xung quanh có thực vậtphát triển Tiểu khu D: là 1 góc của sân bay, là nơi chứa và nạpchất độc, diện tích khoảng 1 ha có độ dốc về phía mương thoátnước vào hồ Sen A

Hình 3.3 Toàn cảnh tiểu khu A

3.3.2 Số lượng người nhiễm và ảnh hưởng của chất độc hóa học

Theo số liệu báo cáo của Hội Chữ Thập đỏ Đà Nẵng, số lượngngười dân có nguy cơ phơi nhiễm dioxin khá cao, dẫn đến nguy

cơ bệnh tật của nhiều thế hệ Kết quả điều tra cho biết thành phố

có gần 5.000 người là nạn nhân bị nhiễm chất độc da cam (baogồm 2.275 người hoạt động kháng chiến; 1.400 là trẻ em nạnnhân chất độc da cam, trong đó con đẻ người hoạt động khángchiến là 591 em)

3.4 Phương pháp xử lý đất nhiễm độc dioxin tại Đà Nẵng

Quy trình xử lý đất nhiễm độc dioxin tại sân bay Đà Nẵng sẽkhoanh vùng địa điểm tẩy rửa (khoảng gần 200 ngàn m2), baogồm đào đất và bùn bị nhiễm bẩn trên tổng diện tích hơn191.400 m2, với khoảng 72.900 m3 đất Sau đó đất sẽ đượcchuyển đến trong một kết cấu chứa được xây dựng tại côngtrường và xử lý bằng công nghệ khử hấp nhiệt trong mố (IPTD-Situ Thermal Desorption) để làm sạch Phương pháp xử lý nhiệt

này cần chuyển đất ô nhiễm vào trong một mố lớn và đốt nóng

để phá hủy dioxin Theo công nghệ này, nhiệt độ tối thiểu đểphân hủy dioxin vào khoảng 325°C trong điều kiện chân không

Hình 3.4 – Sơ đồ mô phỏng và hình ảnh từ trên cao của mố xử lýĐất và bùn được đào lên đưa vào mố hoàn toàn kín nằm trên mặtđất Các thanh nhiệt hoạt động ở nhiệt độ khoảng 750 - 800 độ C(1400 - 1500 độ F) làm tăng nhiệt độ của toàn bộ mố lên đến ítnhất là 325 độ C Ở nhiệt độ này, liên kết phân tử của hợp chấtdioxin bị phá hủy, làm cho hợp chất dioxin bị phân hủy thànhcác chất vô hại khác, chủ yếu là CO2, H2O và CI2

Một giếng đặc biệt bằng bê tông được thiết kế cho công việc xử

lý dioxin Bên trong giếng là một bể bằng thép được đặt ngăn vớigiếng bê tông bằng một lớp ngăn cách Các thiết bị gia nhiệtđược đặt bên trong lớp thùng bằng thép, nhiệt độ được theo dõibằng các nhiệt kế để điều chỉnh nhiệt cho phù hợp Một thiết bịchiết chân không có gia nhiệt được đặt ở giữa bể, khí chiết đượcdẫn qua một cyclon, sau đó cho qua một thiết bị oxi hóa nhiệt.Sau khi oxi hóa, khí được làm mát qua thiết bị trao đổi nhiệt, sau

đó cho đi qua thiết bị hấp thu bằng than hoạt tính và cuối cùng làkhông khí sạch đã được xử lý

Hình 3.4a– Sơ đồ nguyên lý của công nghệ IPTD

Hình 3.4b – Sơ đồ mô tả một mố xử lý dioxin bằng công nghệIPTD

Theo giới chức Cơ quan phát triển quốc tế Mỹ (USAID), côngnghệ xử lý dioxin mà họ cho áp dụng tại sân bay Đà Nẵng đãđược kiểm nghiệm trên toàn thế giới dựa trên tiêu chí về tácđộng môi trường và đảm bảo an toàn Nó được chứng minh là antoàn và phát huy hiệu quả trong xử lý ô nhiễm đất

Công nghệ khử hấp thu nhiệt đã được Mỹ cân nhắc và lựa chọncẩn thận Đây là công nghệ hiện đại, tiên tiến, đảm bảo tính hiệuquả cho các vùng đất bị nhiễm dioxin, đồng thời an toàn cao chonhững người trực tiếp xử lý tại hiện trường cũng như khu vựcxung quanh Dự kiến, chi phí thực hiện dự án làm sạch dioxin tạisân bay Đà Nẵng là khoảng 43 triệu USD

Công nghệ IPTD cũng được chứng minh có hiệu quả trong việc

xử lý đất, bùn nhiễm dioxin tại Nhật Bản và đã được Bộ Môi trường Nhật cho phép sử dụng rộng rãi để xử lý đất nhiễm

Khu bãi chứa: Nồng độ dioxin lên đến 105.000 ppt Không cóthực vật nào có thể mọc lên ở khu vực này và một lớp màu nâuđen cứng đã hình thành trên bề mặt đất

Khu vực Trộn và Tải lên máy bay (KVTT), Khu vực lưu trữ(KVLT) và Kênh thoát nước: là khu vực ô nhiễm dioxin cao nhấttrong sân bay Ô nhiễm sâu xuống tới 150 cm và nhiều nơi cònsâu hơn Kênh thoát nước mang chất ô nhiễm từ KVTT và KVLTtới hồ Sen Lớp bê tông bề mặt để ngăn chặn tạm thời lan tỏađược xây dựng vào năm 2007

Các Ao và Hồ tại sân bay: Theo hướng lan tỏa, dioxin tích tụtrong hồ Sen, trong bùn, động vật, thực vật thủy sinh: trong 3 hồ,

hồ Sen A bị ô nhiễm dioxin nặng cần có biện pháp xử lý Hồ B

và hồ C: trong các mẫu bùn và cá nồng độ dioxin không cao,dưới 100ppt TEQ Động, thực vật thủy sinh tại hồ Sen A bịnhiễm dioxin với nồng độ cao, vượt các giá trị tiêu chuẩn Hệthống thoát nước bề mặt và nước ngầm từ 2 khu vực ô nhiễmtrên chảy về phía bắc và đổ vào hồ Sen Trầm tích của hồ bị ônhiễm nặng Dioxin rất cao ở vịt, cá và mô mỡ của các động vậtthủy sinh khác Do đó, tất cả các hoạt động nuôi trồng đánh bắtđộng vật thủy sinh tại đây đều bị nghiêm cấm

Khu vực ngoài sân bay theo hướng lan tỏa: Đất khu dân cư, bùnrong các hồ Xuân Hà, hồ 23-9, sông Hàn, sông Cẩm Lệ, sôngPhú Lộc có nồng độ dioxin thấp, dưới mức cho phép

Khu vực đất ngập nước phía đông, gần khu hồ Sen cũng có hàmlượng dioxin nằm trong khoảng hàng trăm ppt nhưng hoạt độnglấy mẫu còn hạn chế trong khu vực này còn giới hạn trong khuvực rộng Một phần khu vực này không thể tiếp cận do khó khănliên quan đến địa hình

Khu vực Pacer Ivy: Khu vực lưu trữ Pacer Ivy được điều tratrong một vài nghiên cứu Một vài mẫu có phát hiện ô nhiễmdioxin, với nồng độ cao nhất là 20.600 pg-TEQ/g Đất ở tầng sâu(>30cm) có hàm lượng TEQ thấp hơn Khu vực đóng thùngPacer Ivy không thấy hàm lượng dioxin nồng độ cao.

Điểm nóng Đà Nẵng đang nằm trong kế hoạch xử lý tổng thể củaUSAID Tất cả các điểm ô nhiễm đã biết đều được xử lý bằngcông nghệ giải hấp nhiệt (IPTD) tới năm 2016 Thể tích đất vàtrầm ước tính xử lý là 73000 m3 Chính phủ Mỹ cam kết sẽ chịutrách nhiệm hoàn toàn về vấn đề xử lý tại Đà Nẵng

Hình - Các khu vực xử lý trong khuôn khổ dự án của

USAID-BQP Việt Nam

4.2 Đánh giá kết quả của khảo sát về mức độ phơi nhiễm dioxin ở người dân tại sân bay Đà Nẵng

Trong chương trình nghiên cứu lấy mẫu máu/ sữa để khảo sát vàgiải quyết dioxin tại Đà Nẵng năm 2006, thuộc Dự án khảo sát

và giải quyết ô nhiễm (DDAMP) 55 người tự nguyện tại Đà