Nghiên cứu tỉ lệ khối lượng các hợp chất DDT thành phần tách chiết từ đất ô nhiễm bằng hệ dung môi QH2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2KHOA HÓA HỌC NGUYỄN NGỌC MAI NGHIÊN CỨU TỈ LỆ KHỐI LƯỢNG CÁC HỢP CHẤT DDT THÀNH PHẦN TÁCH CHIẾT TỪ ĐẤT Ô NHIỄM BẰNG HỆ DUNG MÔI QH2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

NGUYỄN NGỌC MAI

NGHIÊN CỨU TỈ LỆ KHỐI LƯỢNG CÁC HỢP CHẤT DDT THÀNH PHẦN TÁCH CHIẾT TỪ ĐẤT Ô NHIỄM BẰNG HỆ DUNG MÔI QH2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

HÀ NỘI - 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

NGUYỄN NGỌC MAI

NGHIÊN CỨU TỈ LỆ KHỐI LƯỢNG CÁC HỢP CHẤT DDT THÀNH PHẦN TÁCH CHIẾT TỪ ĐẤT Ô NHIỄM BẰNG HỆ DUNG MÔI QH2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Quang Hợp

HÀ NỘI - 2018

Đại học Sư phạm Hà Nội

2

Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Ngọc

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành tốt khóa luận này, với sự biết ơn và lòng kính

trọng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo TS

Nguyễn Quang Hợp đã hướng dẫn tận tình dìu dắt, giúp đỡ, luôn tạo điều

kiện tốt nhất trong suốt quá trình em thực hiện khóa luận này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo trường Đại học sư phạm Hà Nội 2, Ban chủ nhiệm cùng các thầy cô giáo khoa Hóa Học đã dành tâm huyết để truyền đạt cho em vốn kiến thức quý báu cũng như tạomọi điều kiện để em có thể hoàn thành tốt quá trình học tập và hoàn

thành được khóa luận này

Em xin cảm ơn bạn bè và người thân luôn bên cạnh ủng hộ, giúp đỡ

và khích lệ để e hoàn thành tốt việc học tập của mình

Hà Nội, tháng 5 năm 2018.

Sinh viên

Nguyễn Ngọc Mai

Nguyễn Ngọc

Đại học Sư phạm Hà Nội

2

Khóa luận tốt nghiệp

LD50 (chuột) Liều lượng chất độc gây chết cho một nửa (50%) số

chuột dùng trong nghiên cứu

MS Mass Spectometry

POP Persistent organic pollutants

UV Tia cực tím

Nguyễn Ngọc

Đại học Sư phạm Hà Nội

2

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử của DDT 4

Hình 1.2 Quy trình tiêu hủy HCBVTV 14

Hình 3.1 Lượng các chất trong lần chiết 1 bằng dung môi QH2 21

Hình 3.2 Lượng các chất trong lần chiết 2 bằng dung môi QH2 22

Hình 3.3 Lượng các chất trong lần chiết 3 bằng dung môi QH2 23

Hình 3.4 Tổng lượng các chất tách chiết bằng dung môi QH2 24

Hình 3.5 Lượng chất DDE trong các lần chiết bằng dung môi QH2 25

Hình 3.6 Lượng chất DDD trong các lần chiết bằng dung môi QH2 25

Hình 3.7 Lượng chất DDT trong các lần chiết bằng dung môi QH2 26

Hình 3.8 Lượng POP các lần chiết bằng dung môi QH2 26

Hình 3.9 Hiệu suất chiết tách POP bằng dung môi QH2 27

Hình 3.10 Tỉ lệ các DDT thành phần của lần chiết 1 bằng QH2 28

Hình 3.11 Tỉ lệ các DDT thành phần của lần chiết 2 bằng QH2 29

Hình 3.12 Tỉ lệ các DDT thành phần của lần chiết 3 bằng QH2 30

Hình 3.13 Tỉ lệ tổng các hợp chất nhóm DDT chiết được bằng QH2 31

Bảng 1 Phân loại độc tính của tổ chức y tế thế giới WHO 5

Nguyễn Ngọc

Đại học Sư phạm Hà Nội

2

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Một vài nét khái quát về hóa chất BVTV 3

1.1.2 Giới thiệu chung về DDT 4

1.2 Hiện trạng ô nhiễm hóa chất BVTV ở Việt Nam 7

1.3 Các phương pháp xử lý hóa chất BVTV 9

1.3.1 Phương pháp thủy phân 9

1.3.2 Phương pháp điện hoá 10

1.3.3 Phương pháp hấp phụ 10

1.3.4 Phương pháp chôn lấp 10

1.3.5 Phương pháp dùng thiêu đốt trong lò ở nhiệt độ cao 11

1.3.6 Phân huỷ bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời 11

1.3.7 Phá huỷ bằng vi sóng Plasma 12

1.3.8 Biện pháp ozon hoá/UV 12

1.3.9 Biện pháp oxy hoá bằng không khí ướt 13

1.3.10 Biện pháp oxy hoá ở nhiệt độ cao 13

1.3.11 Biện pháp xử lý bằng phân huỷ sinh học 14

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 Phương pháp nghiên cứu 15

2.1.1 Phương pháp chiết rửa đất ô nhiễm 15

2.1.2 Sắc ký khí ghép khối phổ GC/MS (Gas Chromatography Mass Spectometry) 15

2.1.3 Phần mềm ứng dụng xử lý số liệu 16

2.2 Thực nghiệm 17

2.2.1 Hóa chất và dụng cụ 17

Nguyễn Ngọc

Đại học Sư phạm Hà Nội

2

Khóa luận tốt nghiệp

2.2.2 An toàn thí nghiệm 17

2.2.3 Tiến hành thí nghiệm 18

2.2.3.1 Tiến hành với dung môi QH2 [9] 18

2.2.3.2 Tách chiết bằng hệ dung môi QH2 18

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21

3.1 Hàm lượng các hợp chất DDT tách chiết được qua các lần chiết 21

3.1.1 Chiết lần 1 21

3.1.2 Chiết lần 2 21

3.1.3 Chiết lần 3 22

3.1.4 Tổng lượng chất tách được sau 3 lần chiết 23

3.2 Hàm lượng các DDT thành phần tách được qua các lần chiết 24

3.2.1 Hàm lượng DDE 24

3.2.2 Lượng chất DDD 25

3.2.3 Lượng chất DDT 25

3.2.4 Tổng hàm lượng DDT tách chiết được 26

3.3 Hiệu suất tách chiết 27

3.4 Tỉ lệ của khối lượng các hợp chất DDT thành phần tách chiết 28

3.4.1 Tỉ lệ các hợp chất của lần chiết 1 28

3.4.2 Tỉ lệ các hợp chất của lần chiết 2 29

3.4.3 Tỉ lệ các hợp chất của lần chiết 3 30

3.4.4 Tỉ lệ tổng các hợp chất chiết tách được 31

KẾT LUẬN 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

Nguyễn Ngọc

K40C - Khoa Hóa Học

Đại học Sư phạm Hà Nội

2

Khóa luận tốt nghiệp

Nguyễn Ngọc

K40C - Khoa Hóa Học

Đại học Sư phạm Hà Nội

2

Khóa luận tốt nghiệp

Với tình hình thực tiễn như vậy, nhiều biện pháp xử lý đã đượcnghiên cứu để làm giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường Ở Việt Nam đã

áp dụng một số biện pháp đơn giản chủ yếu là chôn lấp hoặc thiêu đốt.Còn trên thế giới có các biện pháp tiên tiến hơn Đã có nhiều vật liệu hấpphụ được chế tạo từ phụ phẩm nông nghiệp như bã mía, xơ dừa, lõingô,… Ngoài ra còn có các vật liệu đã được nghiên cứu như polypyrole,polystyrene [14, 15] Tuy nhiên đây là loại polymer khó tổng hợp và giáthành lại cao Vì vậy, một loại vật liệu dễ tổng hợp, giá thành thấp hơnnhưng có khả năng dẫn điện tốt và thân thiện với môi trường được các nhàkhoa học lựa chọn đó là polyaniline

Để xử lý làm sạch đất tồn lưu một lượng hóa chất BVTV góp phầnvào việc xử lý ô nhiễm môi trường đất, tôi đã chọn đề tài:

“Nghiên cứu tỉ lệ khối lượng các hợp chất DDT thành phần tách chiết từ đất ô nhiễm bằng hệ dung môi QH2”.

2 Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu tách chiết các hợp chất DDE, DDD, DDT ra khỏi đất

bị ô nhiễm bằng hệ dung môi QH2

- Đánh giá, so sánh tỉ lệ khối lượng các chất DDT, DDD, DDE táchchiết được từ đất ô nhiễm với tỉ lệ của chúng có trong đất ô nhiễmban đầu.

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tình hình ô nhiễm đất hiện nay

- Nghiên cứu chiết tách thuốc BVTV khó phân hủy trong đất bằng hệdung môi QH2

4 Phương pháp nghiên cứu:

- Đọc và tìm hiểu tài liệu có liên quan tới phụ gia gốc ancol và hóachất BVTV

- Sử dụng phương pháp phân tích hàm lượng các hợp chất DDT

trong đất và nước bằng GC/MS

- Đánh giá, phân tích và xử lí số liệu thu được bằng các phần mềmchuyên dụng

5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn

Kết quả của việc nghiên cứu là cơ sở khoa học để xử lý lượng hóachất thuốc BVTV tồn dư trong đất với phương pháp sử dụng dung môithích hợp giá thành hợp lý, thân thiện với môi trường

Nếu đề tài được nghiên cứu sâu và kỹ lưỡng hơn thì có thể áp dụngvào thực tiễn để xử lý có hiệu quả nhất với chi phí thấp

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Một vài nét khái quát về hóa chất BVTV

1.1.1 Khái niệm

Hóa chất BVTV là những hợp chất hóa học (vô cơ, hữu cơ), nhữngchế phẩm sinh học (chất kháng sinh, vi khuẩn, nấm, siêu vi trùng, tuyếntrùng,…), những chất được làm từ thực vật, động vật được sử dụng để bảo

vệ cây trồng và nông sản, chống lại sự phá hoại của các sinh vật gây hạinhư: côn trùng, nấm, nhện, chim, chuột, vi khuẩn, cỏ dại,…[11]

Theo qui định tại điều 1, chương 1, điều lệ quản lí thuốc BVTV,ngoài tác dụng phòng trừ sinh vật gây hại, còn có các chế phẩm giúp sinhvật tăng trưởng, làm rụng lá hoặc khô cây, xua đuổi hoặc thu hút các sinhvật gây hại để tiêu diệt giúp cho việc thu hoạch bằng các máy móc, cơgiới được thuận tiện hơn [11]

Các chất khác nhau sẽ có con đường nhiễm độc khác nhau Các vấn

đề sức khỏe liên quan đến hóa chất BVTV là kết quả của quá trình tiếpxúc, chủ yếu thông qua các con đường:

- Qua hệ tiêu hóa

1.1.2 Giới thiệu chung về DDT

- Cấu trúc của DDT

Năm 1874 người ta đã phát hiện ra một loại hóa chất tỏng hợp đó

là DDT Tuy nhiên thuộc tính của nó thì cho đến năm 1939 mới được tìm

ra DDT gồm 14 hợp chất hữu cơ có các dạng tương đồng về tính chấtnhư: 77,1% là p,p’-DDT; 14,9% là o,p’- DDT; 0,3% p,p’-DDD; 0,1% lào,p’-DDD; 4% là p,p’-DDE; 0,1% là o,p’-DDE; sản phẩm khác là 3,5% [16,17] DDT cũng có thể chứa DDE (1,1-dichloro-2,2-bis(p-

chlorophenyl)ethylene) và DDD (1,1-dichloro-2,2-bis(p-

chlorophenyl)ethane) đây là những chất nhiễm bẩn và gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất Để diệt trừ sâu hại người ta cũng có thể sử dụng DDD, tuy nhiên hiệu quả lại kém hơn nhiều so với DDT Cả 2 chất này đều là những sản phẩm không mong muốn trong quá trình sản xuất DDT

- Công thức hóa học của DDT: C14H9Cl5

- Tên khoa học (IUPAC): diclor diphenyl triclorethan

- Cấu trúc phân tử của DDT: [20]

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử của DDT

- Tính chất của DDT

Khối lượng phân tử: 354,49

Trạng thái: chất bột vô định hình màu trắng

Nhiệt độ nóng chảy: khoảng 108,5 - 109ºC

Áp suất bay hơi: 2,53 x10-5Pa (1,9.10-7mmHg) ở 20ºC [20]

Độ tan: DDT tan ít trong nước, khoảng 0,31.10-2 - 0,34.10-2 mg/L(tại 25ºC) nhưng lại có thể giữ nước và tan tốt trong các dung môi hữu cơ,hydrocarbon thơm, ketone, este, acid carboxylic, dẫn xuất halogen…

Tuy nhiên lại tan kém trong các dung môi hydrocarbon mạch thẳng

và mạch vòng no [2]

Khả năng hoà tan của DDT trong nước: thấp (hệ số hấp phụ cao)nên DDT thường bị hấp phụ trong đất đá, trầm tích hay cặn bùn Trongphân hủy sinh học DDT thì đây là điều đóng một vai trò quan trọng [2]

Tính chất: DDT có thể cháy trong không khí sinh ra khí độc hại vàgây cay mắt Tác dụng được với các chất có tính oxi hóa mạnh hoặc cácchất kiềm Đặc biệt có thể khử mạnh khi tác dụng với Fe Dư lượng DDTtrong đất ở mức tối đa là 0,01 mg/kg [2]

- Độc tính

Độc tính của một chất phụ thuộc vào các yếu tố như:

Con đường xâm nhập vào cơ thể (tiêu hóa, hô hấp,…)

Đặc điểm của đối tượng (tuổi, giới, tình trạng sức

khỏe,…) Trạng thái tồn tại (rắn, lỏng, khí)

Tính chất hóa học, vật lý của chất

Theo tổ chức Y tế thế giới, độc tính của một chất được phân loạithông qua giá trị liều lượng cần thiết để làm chết 50% số lượng vật thínghiệm (LD50) được chỉ ra ở Bảng 1 [3]

Bảng 1 Phân loại độc tính của tổ chức y tế thế giới WHO

400II

– 40B

h

- Ảnh hưởng đến con người

DDT gây bệnh cho con người qua con đường phơi nhiễm trực tiếphoặc gián tiếp Phơi nhiễm trực tiếp có thể qua da hoặc quá trình hít thởrồi vào phổi Phơi nhiễm gián tiếp thông qua quá trình ăn uống các loạithực phẩm đã bị nhiễm DDT, cũng như các loài sinh vật sống trong vùng

bị ô nhiễm, theo đường tiêu hóa DDT sẽ đi vào cơ thể sau đó tích tụ theothời gian ở gan và các mô mỡ của con người

DDT gây ảnh hưởng cấp tính và mãn tính:

Ảnh hưởng cấp tính: Trong thời gian ngắn DDT đi vào cơ thể con

người có thể gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thần kinh gây ra các triệuchứng run rẩy, nôn mửa, đổ mồ hôi, nhức đầu chóng mặt thậm chí gây cogiật dẫn đến tử vong nếu không được cấp cứu và chữa trị kịp thời Nếu bịnhiễm với nồng độ DDT thấp thì sẽ cảm thấy mệt mỏi, nhức đầu, bị tê cácđầu ngón tay ngón chân,…dẫn đến không muốn hoạt động Nếu nhiễmnồng độ DDT cao thì người bị nhiễm có thể mất trí nhớ, các cơ và ngực bị

co thắt gây khó thở có thể bị động kinh [10]

Ảnh hưởng mãn tính: Nếu chất độc trong cơ thể một thời gian dài sẽ

gây sơ gan, ảnh hưởng đến việc sinh sản và các tuyến nội tiết như tuyếngiáp trạng, nang thượng thận,…Nếu không kịp phát hiện và thời gian tích

tụ chất độc lâu hơn nữa sẽ dẫn đến các bệnh ung thư Đối với người đangmang thai có thể gây xảy thai hoặc sinh non, thai nhi sẽ bị dị tật bẩm sinh

và chậm phát triển Khi trẻ con bú sữa mẹ hay sữa tươi bị nhiễm DDT thìcũng sẽ bị nhiễm thông qua con đường trực tiếp hoặc gián tiếp Rất nhiềungười dân sống trong vùng bị ô nhiễm DDT đã bị các bệnh ung thư hay

ảnh hưởng về đường tiêu hóa, thần kinh Điều này chứng tỏ hậu quả

nghiêm trọng của việc ô nhiễm DDT gây ra [10]

DDT xâm nhập vào cơ thể con người qua đường tiêu hóa là chủyếu, cao hơn rất nhiều lần so với liều lượng cho phép của OMS(0,05ppm), của Liên Xô (0,14ppm) và của Hungari (0,13ppm) [18]

DDT gây ra các bệnh ung thư

Khả năng gây ưng thư cho người của DDT được phân thành 2

Nhóm 1: Gồm các chất gây ung thư cho con người

Nhóm 2: Gồm các chất có khả năng gây ung thư cho con người Nhiều thí nghiệm nghiên cứu đã cho thấy DDT gây ung thư ở cácđộng vật thí nghiệm Chính vì vậy, cơ quan Quốc tế Nghiên cứu ung thư(International Agency for Reseach on Cancer, IARC) đã làm thí nghiệm

và phân loại DDT là chất có khả năng gây ung thư vào năm 1991 DDTđược xếp vào nhóm 2B theo Cục bảo vệ Môi trường Mỹ [10]

DDT gây các ảnh hưởng khác:

DDT gây ảnh hưởng đến hệ thần kinh và hệ nội tiết của con người.Khi bị nhiễm độc ở liều cao sẽ gây đau đầu, buồn nôn, dị ứng và gây cogiật Có các triệu chứng của ngộ độc như chán ăn, giảm cân, mất ngủ, đổnhiều mồ hôi và ảnh hưởng về da và tóc [10]

1.2 Hiện trạng ô nhiễm hóa chất BVTV ở Việt Nam

Trước đây, đối với nhiều quốc gia trên thế giới, DDT đóng một vaitrò quan trọng đối với nền nông nghiệp và được sử dụng với một lượng rấtlớn Mỹ là một nước phát triển nông nghiệp với lượng hóa chất BVTVđược sử dụng nhiều nhất chiếm 1/3 tổng số hoá chất BVTV trên toàn thếgiới Hóa chất chủ yếu là thuốc diệt cỏ Ngoài ra còn một số nước cũng sửdụng nhiều hóa chất BVTV như Châu Âu (30%), và nước còn lại là 20%(Pak J Weed Sci Res., 2007) [4, 5]

Ở Việt Nam, từ những năm 40 của thế kỷ XX hóa chất BVTV đãđược sử dụng để bảo vệ cây trồng Theo thống kê vào năm 1957, miềnBắc của nước ta đã sử dụng khoảng 100 tấn Nhưng đến năm 1985 thìkhối lượng hóa chất BVTV tăng lên khoảng 6.500 - 9.000 tấn hàng năm.Vào 3 năm gần đây, 70.000 - 100.000 tấn hóa chất BVTV đã được nhậpkhẩu và sử dụng, tăng gấp hơn 10 lần so với các năm trước Tuy nhiên cácloại thuốc BVTV đang được sử dụng lại có độ độc hại cao và lạc hậu.Trong các lĩnh vực khác, hóa chất DDT được sử dụng để phòng trừ muỗigây bệnh sốt rét trong những năm 1957 – 1994 Ngày nay, cùng với sựphát triển của công nghiệp sản xuất hóa chất tỉ lệ HCBVTV đã được thayđổi như: hóa chất trừ sâu: 33%; hóa chất trừ nấm: 29%; hóa chất trừ cỏ:50%, vào năm 1998 Đến năm 2013, nước ta có 1.643 hoạt chất nằm trongdanh mục thuốc BVTV được phép sử dụng Trong khi đó, các nước nhưTrung Quốc chỉ sử dụng 630 loại, còn Thái Lan, Malaysia sử dụng khoảng400-600 loại [4, 5].

Hầu hết các loại hóa chất BVTV ở nước ta đều có nguồn gốc nhậpkhẩu, xuất sứ rõ ràng Tuy nhiên vẫn có tình trạng nhập lậu một số loạihóa chất BVTV Năm 2014, Việt Nam nhập khẩu từ 70.000 đến 100.000tấn thuốc BVTV, trong đó thuốc trừ sâu chiếm 20,4%, thuốc trừ cỏ chiếm44,4%, thuốc trừ bệnh chiếm 23,2% và một số loại thuốc BVTV khác nhưthuốc xông hơi, khử trùng, bảo quản lâm sản, điều hòa sinh trưởng câytrồng chiếm 12% [4, 5]

Nước ta có tổng diện tích khoảng 331.212 km2, trong đó diện tíchđất nông nghiệp chiếm 10.000 km2 70% sử dụng để trồng lúa và 30% đểtrồng các loại nông sản khác như ngô, khoai, sắn, rau màu, hoa quả, [4,19] Chính vì vậy, hóa chất BVTV đóng một vai trò rất quan trọng vàkhông thể thiếu đối với nông nghiệp Trong thời kỳ chiến tranh 1960 –

1990, hóa chất BVTV chỉ được phân phát và sử dụng nhỏ lẻ cho một sốđơn vị tổ hay hợp tác xã nông nghiệp, lâm trường để sử dụng Do điềukiện còn khó khăn nên việc sử dụng và lưu kho các hóa chất BVTV còn

sơ sài cộng thêm việc chưa nhận thức rõ được tác hại do hóa chất BVTV

gây ra Vì vậy đến khi một số loại hóa chất BVTV độc hại, khó phân hủy

bị cấm sử dụng chỉ được xử lý một cách qua loa như chôn xuống đất hoặcđem đốt Chính vì thế một lượng lớn hóa chất BVTV đã tồn lưu trong đất

ở một số khu vực như Nghệ An, Hà Tĩnh, [4, 6]

So với năm 2009, số địa phương có đất bị ô nhiễm DDT đã giảmthiểu do có nhận thức tốt hơn về vấn đề này và báo cáo kịp thời khi pháthiện bị ô nhiễm Hiện nay còn khoảng 200 điểm có nguy cơ ô nhiễm hóachất BVTV ở mức nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng gây ảnh hưởngtới môi trường và con người [7]

1.3 Các phương pháp xử lý hóa chất BVTV

Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều phương pháp, công nghệ tiêntiến đã được nghiên cứu để xử lý, tiêu hủy thuốc bảo vệ thực vật như : Pháhủy bằng tia cực tím (hoặc bằng ánh sáng mặt trời), Phá huỷ bằng hồquang Plasma, Phá hủy bằng ozon UV, Phương pháp thủy phân, Phươngpháp oxy hoá ở nhiệt độ thấp, Oxy hoá bằng không khí ướt, Oxy hoá nhiệt

độ cao Hay một số phương pháp đơn giản, dễ tiến hành như: thiêu đốt,nung cháy hoặc lò nóng chảy, Phương pháp điện hoá, Phương pháp chiết,Phương pháp hấp phụ, Phương pháp chôn lấp,…

Phương pháp hay được sử dụng với điều kiện ở Việt Nam là:

1.3.1 Phương pháp thủy phân

Phương pháp thủy phân có 2 loại: Thủy phân trong môi trường axit

và thủy phân trong môi trường kiềm

Mục đích: tạo điều kiện cho sự phá vỡ một số mối liên kết nhấtđịnh, làm giảm độc tính của các chất xuống mức thấp hơn hoặc thànhkhông độc

Lựa chọn phương pháp và chất xúc tác phù hợp tùy thuộc vào thuộctính của hóa chất BVTV

Ưu điểm :

- Thiết bị sử dụng đơn giản, dễ chế tạo

- Vật liệu, hoá chất dễ tìm kiếm

Nhược điểm :

- Tuy rằng sản phẩm sau khi thủy phân cóđộc tính thấp hơn nhưngmạch cacbon của phân tử hữu cơ thường không bị cắt đứt nên vẫnphải tiếp tục xử lý trước khi thải ra môi trường [8]

1.3.2 Phương pháp điện hoá

Đây là phương pháp dựa vào khả năng oxy hoá trực tiếp hoặc giántiếp dưới các tác nhân oxy hoá mới sinh bởi tác dụng của dòng điện đểphân hủy các chất BVTV về dạng không độc hoặc ít độc hơn

Ưu điểm :

- Hóa chất BVTV bị phá hủy để về dạng không độc hoặc ít độc nhất

- Chi phí của quá trình xử lý

1.3.4 Phương pháp chôn lấp

Để hạn chế ảnh hưởng tới môi trường, hóa chất BVTV sẽ bị cô lập.Đây chính là công đoạn cuối cùng đối với các loại chất thải rắn độc hạikhông thể không khí hóa

Ưu điểm:

- Đơn giản, không đòi hỏi công nghệ thiết bị cao, chi phí thấp

- Áp dụng cho các loại thuốc BVTV

Nhược điểm:

- Yêu cầu về vị trí chôn lấp khắt khe: địa hình phải ổn định và không

có lớp đá vôi, phải tránh xa khu dân cư và nơi trú ngụ của các sinhvật quý, khu di tích lịch sử …

- Không kiểm soát được các quá trình hoá lý diễn ra trong chất thải

- Có thể gây ô nhiễm nước ngầm vàđất là mối đe dọa của môi trường[8]

1.3.5 Phương pháp dùng thiêu đốt trong lò ở nhiệt độ cao

Thực chất phương pháp này là oxy hoá thuốc BVTV bằng oxykhông khí ở nhiệt độ cao Đây là quá trình cuối cùng cho các chất thảinguy hiểm như thuốc BVTV khi không thể phân hủy, tái chế, tái sử dụnghay không thể chôn lấp Sản phẩm của phản ứng phân hủy nhiệt khi đốtcũng tuỳ thuộc vào tính chất của loại thuốc BVTV

Ưu điểm:

- Các dạng của thuốc BVTV đều có thể bị phá hủy

- Có thể dùng chúng làm nhiên liệu đốt đối với các loại hóa

chất BVTV hòa tan bằng dung môi hữu cơ

- Chi phí của quá trình xử lý không lớn

- Các chất thải sau khi xử lý không còn độc và với một lượng khôngđáng kể

- Có thể xử lý dễ dàng khí thải sinh ra không gây ảnh hưởng tới môitrường

Nhược điểm :

- Thiết bị đầu tư cho quá trình ban đầu tương đối lớn

- Không thể xử lý đối với các hợp chất kim loại độc, dễ bay hơi như

Hg, As hay các chất dễ nổ và chất phóng xạ [8]

Trên thế giới có nhiều phương pháp xử lý tiên tiến hơn như:

1.3.6 Phân huỷ bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời

Mạch vòng và các mối liên kết giữa Clo và Cacbon bị phá hủy bởiphản ứng phân hủy bằng tia UV hoặc ánh sáng mặt trời Các nguyên tố

trong cấu trúc phân tử của chất hữu cơ sau đó thay thế nhóm Cl bằng

nhóm Phenyl hoặc nhóm Hydroxyl và giảm độ độc của hoạt chất

Ưu điểm:

- Hiệu suất xử lý cao

- Chi phí cho xử lý thấp, rác thải an toàn ngoài môi trường

ra nhóm gốc tự do và dẫn tới các phản ứng tạo ra SO2, CO2, HPO3

2-, Cl2, Br2, những sản phẩm này phụ thuộc vào bản chất của hóa chất

BVTV

Ưu điểm:

- Hiệu suất xử lý cao

- Thiết bị gọn nhẹ

- Khí thải trong quá trình xử lý an toàn cho môi

trường Nhược điểm:

- Chỉ sử dụng có hiệu quảđối với pha lỏng và pha khí

- Chi phí để xử lý cao và phải đầu tư lớn [25]

1.3.8 Biện pháp ozon hoá/UV

Đây là biện pháp phân huỷ các chất thải hữu cơ trong dung dịchhoặc trong dung môi dựa vào việc kết hợp ozon hóa và chiếu tia cực tím.Phương pháp này thường được sử dụng để xử lý ô nhiễm thuốc trừ sâu tạiMỹ

Phản ứng hoá học phân huỷ hợp chất là:

Thuốc trừ sâu, diệt cỏ + O3 → CO2 + H2O + các nguyên tố khác

Ưu điểm:

- Thiết bị nhỏ gọn

- Chi phí vận hành thấp

- Sau khi đã xử lý chất thải ra môi trường là loại ít độc

- Thời gian phân huỷ rất

ngắn Nhược điểm:

- Chỉ đạt hiệu quả cao đối với các pha lỏng, pha khí

- Chi phí để xử lý là rất lớn [25]

1.3.9 Biện pháp oxy hoá bằng không khí ướt

Dựa vào cơ chế oxy hoá bằng hỗn hợp không khí và hơi nước ởnhiệt độ cao > 350C và áp suất 150 atm, phương pháp này đạt hiệu quả95% [25]

1.3.10 Biện pháp oxy hoá ở nhiệt độ cao

Biện pháp này có 2 công đoạn:

- Công đoạn 1: Tách chất ô nhiễm trong hỗn hợp đất bằng phươngpháp hoá hơi chất ô nhiễm

- Công đoạn 2: Phá huỷ chất ô nhiễm bằng nhiệt độ cao Ở nhiệt độcao khi có oxi dư các chất ô nhiễm bị oxy hóa thành CO2, H2O,

NOx, P2O5

Ưu điểm:

- Vừa tách được chất ô nhiễm ra khỏi đất, vừa làm sạch triệt để chất

ô nhiễm

- Khi có hệ thống lọc, khí thải sau khi sinh ra an toàn cho môi trường

- Hiệu suất xử lý tính độc cao > 95%

Nhược điểm:

- Chi phí cho xử lý cao

- Đối với các kim loại nặng sau khi xử lý khí thải phải tiếp tục xử

lý trước khi đưa ra môi trường [25]

1.3.11 Biện pháp xử lý bằng phân huỷ sinh học

Đối với nông nghiệp, việc loại bỏ tồn dư hóa chất BVTV gặp rấtnhiều khó khăn Do các vi sinh vật có khả năng phân hủy vì vậy nó được

sử dụng như một hóa chất BVTV Vì vậy, các vi sinh vật được sử dụng đểphân huỷ lượng tồn dư HCBVTV một cách an toàn Phương pháp này loại

bỏ tồn dư HCBVTV trong môi trường đất và nước, loại bỏ nguồn gây ônhiễm môi trường [8, 25]

Hình 1.2 Quy trình tiêu hủy HCBVTV

Đại học Sư phạm Hà Nội

2

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phương pháp nghiên cứu

2.1.1 Phương pháp chiết rửa đất ô nhiễm

Chiết rửa là phương pháp sử dụng dung môi để tách chiết các chất

ra khỏi vật mẫu Cách thức chiết rửa đất là phân tách vật lý, phân tách hóahọc hoặc kết hợp cả 2 Phân tách vật lý là cô đặc các hóa chất ô nhiễmvào lượng dung môi nhỏ hơn bằng cách khai thác sự khác biệt về đặc tínhvật lý, giữa các hạt mang chất ô nhiễm và hạt đất, tính bề mặt kị nướcgiữa các chất ô nhiễm với dung môi hữu cơ được sử dụng [21, 22] Phântách hoá học liên quan đến kỹ thuật hòa tan các hóa chất ô nhiễm từ đất với dung dịch nước chiết xuất có chứa chất phản ứng hoá học như axit hoặc chất càng hóa [21, 22]

2.1.2 Sắc ký khí ghép khối phổ GC/MS (Gas Chromatography Mass Spectometry)

Đây là một phương pháp kết hợp giữa GC (phần sắc ký khí) và MS(phần khối phổ) hiện đại nhất hiện nay cho phép phân tích các hợp chấtphức tạp hoặc tách mẫu cần phân tích một cách chính xác nhất và đạt hiệuquả cao Nếu trong mẫu có xuất hiện một chất lạ máy sẽ phát hiện và nhậndạng cấu trúc độc nhất của nó Phương pháp này được ứng dụng để nghiêncứu, chiết xuất và xác định thành phần các chất hóa học, độc chất, khángsinh, đánh giá độ tồn lưu của hóa chất BVTV trong các vật liệu [26]