Nghiên cứu thử nghiệm khả năng xử lý ô nhiễm dioxin trong đất của cỏ vetiver tại sân bay biên hòa

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG XỬ LÝ Ô NHIỄM DIOXIN TRONG ĐẤT CỦA CỎ VETIVER TẠI SÂN BAY BIÊN HỊA CHUN NGÀNH: KHOA HỌC MƠI TRƢỜNG HỒNG LÊ LỘC HÀ NỘI, NĂM 2019 Hà Nội - Năm 20 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG XỬ LÝ Ô NHIỄM DIOXIN TRONG ĐẤT CỦA CỎ VETIVER TẠI SÂN BAY BIÊN HÒA HỒNG LÊ LỘC CHUN NGÀNH: KHOA HỌC MƠI TRƢỜNG MÃ SỐ: 8440301 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGÔ THỊ THÚY HƢỜNG TS NGUYỄN THỊ PHƢƠNG MAI HÀ NỘI, NĂM 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn 1: TS Ngô Thị Thúy Hƣờng Cán hướng dẫn 2: TS Nguyễn Thị Phƣơng Mai Cán chấm phản biện 1: TS Hoàng Anh Lê Cán chấm phản biện 2: TS Nguyễn Hùng Minh Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 16 tháng năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học TS Ngô Thị Thúy Hường TS Nguyễn Thị Phương Mai Các nội dung nghiên cứu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc có danh mục tổng hợp tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn mình, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2019 Học viên thực Hoàng Lê Lộc ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Ngô Thị Thúy Hường TS Nguyễn Thị Phương Mai, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt thời gian qua Trong trình học tập thực đề tài nghiên cứu, nhận giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi thầy cô từ Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội cán công tác Trung tâm Karst Di sản Địa chất, Lãnh đạo cán bộ, viên chức Viện Khoa học Địa Chất Khoáng Sản Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban chủ nhiệm đề tài cấp mã số TNMT.04.66 Dự án nghiên cứu Khoa học thuộc PEER Cycle 6, USAID, Mỹ (AID-OAA-A-11-00012; 2018-2020) TS Ngô Thị Thúy Hường làm chủ nhiệm cho phép sử dụng nguồn số liệu đề tài hỗ trợ kinh phí để hồn thành cơng trình Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quan, gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, tạo điều kiện học tập nghiên cứu suốt thời gian qua Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2019 Học viên thực Hoàng Lê Lộc iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu .1 Mục tiêu nghiên cứu 3 Nội dung nghiên cứu .3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Dioxin tác hại dioxin .4 1.1.1 Dioxin hình thành chúng 1.1.2 Đặc điểm tính chất dioxin tồn lưu chúng môi trường 1.2 Hiện trạng ô nhiễm dioxin 1.2.1 Hiện trạng ô nhiễm dioxin giới 1.2.2 Hiện trạng ô nhiễm dioxin Việt Nam .9 1.3 Tổng quan cỏ Vetiver .20 1.3.1 Một số đặc điểm cỏ Vetiver 20 1.3.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cỏ Vetiver xử lý ô nhiễm môi trường .22 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 26 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 26 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 26 2.2 Thời gian nghiên cứu 27 2.3 Phương pháp nghiên cứu 28 2.3.1 Phương pháp tổng hợp kế thừa 28 2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 28 2.2.2 Phương pháp lấy gia cơng mẫu ngồi thực địa 29 2.2.3 Phương pháp phân tích mẫu dioxin/furan .31 iv 2.2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu .34 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Khả sinh trưởng thích nghi cỏ Vetiver đất nhiễm chất độc hóa học dioxin 36 3.2 Biến động hàm lượng dioxin mẫu cỏ đất .39 3.2.1 Hàm lượng chất dioxin/furan mẫu khảo sát 39 3.2.2 Biến động hàm lượng chất dioxin/furan cỏ Vetiver 40 3.2.3 Biến động hàm lượng chất dioxin/furan đất 46 3.3 Tương quan hàm lượng dioxin đất hàm lượng dioxin tích lũy cỏ Vetiver 49 3.3.1 Tương quan hàm lượng dioxin đất hàm lượng dioxin tích lũy rễ cỏ 49 3.3.2 Tương quan hàm lượng dioxin đất hàm lượng dioxin tích lũy chồi cỏ 50 3.4 Đánh giá khả xử lý dioxin đất cỏ Vetiver 52 3.5 Ước tính thời gian xử lý nhiễm dioxin đất thí nghiệm cỏ Vetiver 53 3.5.1 Ước tính thời gian xử lý hàm lượng dioxin lô 53 3.5.2 Ước tính thời gian xử lý hàm lượng dioxin lơ 54 3.5.3 Ước tính thời gian xử lý hàm lượng dioxin lô 55 3.6 Đề xuất phương pháp sử dụng cỏ Vetiver giảm thiểu ô nhiễm dioxin 55 3.6.1 Quy trình chăm sóc cỏ Vetiver .56 3.6.2 Quy trình ghi sổ nhật ký chăm sóc cỏ .58 3.6.3 Quy trình đánh giá kết 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 2,3,7,8-TCDD 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzodioxin 2,4,5-T 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic acid 2,4-D 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid CDD/F Chlorinated Dibenzo-p-Dioxin DECOM1 Chế phẩm kích thích phát triển vi sinh vật, bao gồm muối dinh dưỡng vô mùn hữu HpCDD Heptachlorodibenzo-p-dioxin IARC International agency for research on cancer OCDD Octa-Chlorinated Dibenzo-p-Dioxin PCBs Polychlorinated biphenyls PCDD/F Polychlorinated dibenzo-p-dioxins/dibenzofurans TEQ Toxic Equivalent: Chỉ số độ độc tương đương UNEP United Nations Environment Programme: Chương trình mơi trường Liên Hiệp Quốc US AID United States Agency for International Development: Cơ quan Phát triển Quốc tế Hoa Kỳ VSV Vi sinh vật WHO World Health Organization: Tổ chức y tế giới vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Số lượng chất diệt cỏ sử dụng chiến tranh Việt Nam 10 Bảng 1.2 Tổng hợp kết nghiên cứu từ năm 2000 Bộ Quốc phòng, Văn phòng 33 Ban 10-80 .18 Bảng 2.1 Tọa độ điểm mốc khu vực thí nghiệm 26 Bảng 3.1 Hàm lượng dioxin/furan (pg WHO-TEQ/g trọng lượng khô) đất trước trồng cỏ (mẫu trắng) 39 Bảng 3.2 Hàm lượng dioxin/furan (ppt TEQ) mẫu rễ qua đợt 41 Bảng 3.3 Hàm lượng dioxin/furan (ppt TEQ) mẫu chồi qua đợt .44 Bảng 3.4 Hàm lượng dioxin /furan (ppt TEQ) mẫu đất qua đợt 46 Bảng 3.5 Mẫu nhật ký tưới nước bón phân 58 Bảng 3.6 Mẫu nhật ký sinh trưởng cỏ 59 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu tạo nguyên tử chung dioxin furan Hình 1.2 Mặt tổng thể sân bay Đà Nẵng 12 Hình 1.3 Mặt tổng thể sân bay Phù Cát 14 Hình 1.4 Mặt tổng thể sân bay Biên Hòa .16 Hình 1.5 Cỏ Vetiver loài Chrysopogon zizanioides (L.) Nash 21 Hình 2.1 Khu vực khảo sát tiến hành thí nghiệm lựa chọn……………… 27 Hình 2.2 Cày xới, đảo trộn san đất 28 Hình 2.3 Sơ đồ lấy mẫu đất mẫu sinh phẩm .30 Hình 2.4 Quy trình phân tích dioxin furan (PCDD/Fs) mẫu rắn 34 Hình 3.1 Sinh trưởng cỏ (chiều cao thân) theo thời gian…………………… 36 Hình 3.2 Cỏ Vetiver hoa đồng loạt 37 Hình 3.3 Cỏ Vetiver sau 48 tháng trồng 38 Hình 3.4 Hàm lượng dioxin/furan (ppt TEQ) mẫu rễ cỏ qua đợt .42 Hình 3.5 Hàm lượng dioxin/furan (ppt TEQ) mẫu chồi cỏ qua đợt 45 Hình 3.6 Hàm lượng dioxin/furan (ppt TEQ) mẫu đất qua đợt 48 Hình 3.7 Sự tương quan hàm lượng dioxin đất rễ cỏ Vetiver lô 49 Hình 3.8 Sự tương quan hàm lượng dioxin đất rễ cỏ Vetiver lô 50 Hình 3.9 Sự tương quan hàm lượng dioxin đất chồi cỏ Vetiver lô 51 Hình 3.10 Sự tương quan hàm lượng dioxin đất chồi cỏ Vetiver lô 51 Hình 3.11 Hàm lượng dioxin thay đổi theo thời gian lô .54 Hình 3.12 Hàm lượng dioxin thay đổi theo thời gian lô 54 53 biệt lơ có bón chế phẩm DECOM1 có tỷ lệ dioxin đất giảm nhanh lơ trồng cỏ khơng bón chế phẩm (55%, tương đương khoảng 1010 ppt TEQ lô so với 50% 1527 ppt TEQ lô 2, sau khoảng năm) Mặt khác, việc tìm thấy mối tương quan hàm lượng dioxin đất hàm lượng dioxin rễ chồi cỏ Vetiver (p < 0,05) cho thấy hàm lượng dioxin đất có tính chất định đến hàm lượng dioxin hấp thụ vào rễ chồi cỏ hay nói cách khác, hàm lượng dioxin rễ chồi cỏ phản ánh mực độ nhiễm dioxin mơi trường đất Như vậy, từ kết này, với giảm hàm lượng dioxin đất lơ thí nghiệm bước đầu khẳng định cỏ Vetiver làm giảm hàm lượng dioxin đất ô nhiễm Khi cỏ Vetiver kết hợp với chế phẩm DECOM1 nhìn chung có xu hướng giảm nhanh chưa thật vượt trội Từ đưa câu trả lời rằng: Cỏ Vetiver có khả làm giảm nhẹ nhiễm dioxin đất, có kết hợp với chế phẩm DECOM tính hiệu có xu hướng tăng cao ổn định Tuy nhiên, để luận giải có ý nghĩa thuyết phục khả làm giảm nhẹ ô nhiễm dioxin cỏ Vetiver bón chế phẩm DECOM1 q trình trồng chăm sóc cần đầu tư nhiều thời gian nghiên cứu hơn, có nghiên cứu khác chuyên sâu chế hấp thụ hết tham gia nhà khoa học 3.5 Ƣớc tính thời gian xử lý nhiễm dioxin đất thí nghiệm cỏ Vetiver 3.5.1 Ước tính thời gian xử lý hàm lượng dioxin lô Sau thời gian khoảng năm, hàm lượng dioxin lơ (có bón chế phẩm DECOM1) giảm xuống tương ứng 55% so với hàm lượng dioxin lần lấy mẫu thứ (đợt 1) Ước tính, để hàm lượng dioxin ban đầu 1840 ppt giảm xuống mức độ an toàn (