Nghiên cứu xác định mối tương quan giữa PeCBz và HCB trong các mẫu tro, xỉ thải của một số lò đốt công nghiệp

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỐI TƢƠNG QUAN GIỮA PeCBz VÀ HCB TRONG CÁC MẪU TRO, XỈ THẢI CỦA MỘT SỐ LỊ ĐỐT CƠNG NGHIỆP CHUN NGÀNH: KHOA HỌC MƠI TRƢỜNG ĐỖ THỊ HIỀN HÀ NỘI, NĂM 2019 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỐI TƢƠNG QUAN GIỮA PeCBz VÀ HCB TRONG CÁC MẪU TRO, XỈ THẢI CỦA MỘT SỐ LỊ ĐỐT CƠNG NGHIỆP ĐỖ THỊ HIỀN CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ SỐ: 8440301 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ HUỆ HÀ NỘI, NĂM 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn chính: PGS.TS NGUYỄN THỊ HUỆ Cán chấm phản biện 1: TS Trần Mạnh Trí Cán chấm phản biện 2: TS Trịnh Thị Thắm Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 19 tháng 04 năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thành thực thân tơi suốt q trình nghiên cứu đề tài vừa qua Những kết thực nghiệm trình bày luận văn trung thực cộng thực hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Huệ Phó Viện trưởng Viện Cơng nghệ môi trường – Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Các kết nêu luận văn chưa đuợc cơng bố cơng trình nhóm nghiên cứu khác Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung trình bày báo cáo TÁC GIẢ LUẬN VĂN Đỗ Thị Hiền i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu xác định mối tương quan PeCBz HCB mẫu tro, xỉ thải số lò đốt cơng nghiệp" Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thị Huệ - Phó Viện trưởng Viện Công nghệ môi trường – Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam anh, chị, em cán Phòng Phân tích chất lượng môi trường Viện Công nghệ môi trườngđã định hướng tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Thị Trinh – Trưởng Khoa môi trường - Trường Đại học Tài nguyên môi trường Hà Nội thầy cô giáo Khoa Môi trường – Trường Đại học Tài nguyên môi trường Hà Nội, người tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý giá suốt thời gian học cao học trường, bảo trình chỉnh sửa hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đồng hành, giúp đỡ, động viênvà tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Lời cuối, xin chúc thầy cô giáo bạn mạnh khỏe, học tập công tác tốt phục vụ lĩnh vực mơi trường nhiều nữa, góp phần cải thiện mơi trường sống, giữ gìn mơi trường lành cho hơm mai sau Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 19 tháng năm 2019 Học viên Đỗ Thị Hiền ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hợp chất PeCB HCB 1.1.1 Một số tính chất độc tính PeCB 1.1.2 Một số tính chất độc tính HCB 1.2 Một số nguồn phát thải PeCB HCB vào môi trường 12 1.2.1 Phát thải PeCB HCB từ hoạt động sản xuất công nghiệp 12 1.2.2 Phát thải PeCB HCB từ lò đốt cơng nghiệp 15 1.3 Cơ chế hình thành PeCB, HCB từ trình đốt cháy 18 1.3.1 Hình thành từ trình cháy khơng triệt để 18 1.3.2 Hình thành chuyển hóa hợp chất 18 1.3.3 Hình thành theo chế De novo 19 1.4 Các phương pháp lấy mẫu, bảo quản, xử lý phân tích mẫu xác định hàm lượng PeCB, HCB mẫu chất thải rắn 21 1.4.1 Phương pháp lấy, bảo quản xử lý mẫu 21 1.4.2 Phương pháp phân tích PeCB HCB mẫu chất thải rắn 24 1.5 Phương pháp đánh giá tương quan SPSS 29 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 32 iii 2.1.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 32 2.1.2 Hóa chất, dụng cụ thí nghiệm thiết bị sử dụng 32 2.3 Phương pháp nghiên cứu 34 2.3.1 Phương pháp thống kê, điều tra khảo sát thực địa 34 2.3.2 Phương pháp thực nghiệm 36 2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 36 2.4 Chuẩn bị mẫu phân tích hàm lượng PeCB, HCB thiết bị GC/ECD 36 2.4.1 Chuẩn bị mẫu 36 2.4.2 Quy trình phân tích tính tốn kết 38 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1.Khảo sát điều kiện tối ưu q trình xử lý mẫu phân tích PeCB, HCB thiết bị GC/ECD 42 3.1.1 Khảo sát điều kiện tối ưu q trình phân tích PeCB HCB thiết bị GC/ECD 42 3.1.2 Khảo sát điều kiện tối ưu trình xử lý mẫu 55 3.2 Đánh giá mối tương quan PeCB HCB 57 3.2.1 Nồng độ PeCB, HCB mẫu tro, xỉ thải 59 3.2.2 Mối tương quan PeCB, HCB mẫu tro xỉ thải 62 3.2.3 Mối tương quan PeCB HCB 64 3.2.4 Mối tương quan PeCB HCB loại lò đốt .65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 Kết luận 66 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Axe CB209 CV DCM DWI EF ES GCECD HCB IDL IS IWI LOD LOQ MDL MRL MWI n-hexane PBDE PCBs PCDD PCDF PeCB SD U-POPs Acetone Decachlorobiphenyl Coefficient of Variation Dichloromethane Domestic waste incinerator Emission factor External Standard Gas Chromatography-Electron Capture Detector Hexachlorobenzene Instrument Detection Limit Internal Standard Industrial waste incinerator Limit of Detection Limit of Quantitation Method Detection Limit Miniral Risk Level Medical waste incinerator n-Hexane Polychlorinated biphenylether Polychlorinated biphenyls Polychlorinated dibenzodioxin Polychlorinated dibenzofuran Pentachlorobenzene Standard Deviation Unintentional Persistant organic pollutants Axeton Decaclorobiphenyl Hệ số biến thiên Diclometan Lò đốt rác thải sinh hoạt Hệ số phát thải Chất chuẩn đồng hành Sắc kí khí-Detector bắt giữ điện tử ECD Hexaclobenzen Giới hạn phát thiết bị Chất chuẩn nội Lò đốt rác thải cơng nghiệp Giới hạn định tính Giới hạn định lượng Giới hạn phát phương pháp Mức rủi ro tối thiểu Lò đốt rác thải y tế n-hexanexan Polyclorin biphenylete Polyclorin biphenyl Polyclorin dibenzodioxin Polychlorin dibenzofuran Pentaclobenzen Độ lệch chuẩn Hợp chất nhiễm hữu khó phân hủy phát sinh khơng chủ định v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tính chất vật lý PeCB HCB Bảng 1.2 Độc cấp tính mãn tính PeCB với sinh vật nước Bảng 1.3 Thời gian bán phân hủy HCB môi trường Bảng 1.4 Một số đặc tính quan trọng detector sắc kí khí 26 Bảng 2.1 Một số thông tin thu thập hoạt động lò đốt 34 Bảng 3.1 Thơng số tối ưu phân tích PeCB, HCB thiết bị GC/ECD 2010 49 Bảng 3.2 Kết đánh giá giới hạn phát thiết bị với PeCB, HCB 51 Bảng 3.3 Kết đánh giá giới hạn phát phương pháp phân tích PeCB, HCB 53 Bảng 3.4 Kết hiệu suất thu hồi PeCB, HCB 54 Bảng 3.5 Kết hiệu suất thu hồi trình chiết mẫu 56 Bảng 3.6 Kết hiệu suất thu hồi trình làm mẫu 57 Bảng 3.7 Danh sách mẫu lấy lò đốt rác 58 Bảng 3.8 Danh sách mẫu lấy lò đốt sản xuất cơng nghiệp 59 Bảng 3.9 Nồng độ PeCB, HCB mẫu tro, xỉ thải 59 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1.Con đường chuyển hóa nước tiểu HCB 10 Hình1.2.(a) Con đường clo hóa hình thành CBzs từ đồng loại (b) Quá trình khử clo HCB dùng chất xúc tác Fe 19 Hình 1.3 Sơ đồ hoạt động detector khối phổ 27 Hình 2.1 Sơ đồ lò đốt chất thải vị trí thu thập mẫu 37 Hình 2.2 Tóm tắt quy trình phân tích PeCB, HCB mẫu thực 39 Hình 3.1 Chế độ chia dòng tỉ lệ 1:5 43 Hình 3.2 Chế độ chia dòng tỉ lệ 1:20 43 Hình 3.3 Chế độ chia dòng tỉ lệ 1:10 43 Hình 3.4 Tốc độ khí mang 0,5 ml/phút 45 Hình 3.5 Tốc độ khí mang ml/phút 45 Hình 3.6 Tốc độ khí mang 1,5 ml/phút 45 Hình 3.7 Sắc đồ PeCB, HCB tốc độ gia nhiệt 4°C/phút 47 Hình 3.8 Sắc đồ PeCB, HCB tốc độ gia nhiệt 8°C/phút 47 Hình 3.9 Sắc đồ PeCB, HCB tốc độ gia nhiệt 12°C/ phút .48 Hình 3.10 Sắc đồ PeCB, HCB tốc độ gia nhiệt 20°C/phút 48 Hình 3.11 Đường chuẩn nội PeCB 50 Hình 3.12 Đường chuẩn nội HCB 51 Hình 3.13 Sắc đồ đánh giá giới hạn phát phương pháp PeCB, HCB nồng độ ng/g trọng lượng khô 53 Hình 3.14 Sắc đồ đánh giá hiệu suất thu hồi phương pháp phân tích PeCB, HCB .54 Hình 3.15 Biểu đồtương quanhàm lượng PeCB mẫu tro xỉ thải 62 Hình 3.16 Biểu đồ tương quan hàm lượng HCB mẫu tro xỉ thải 63 Hình 3.17 Biểu đồ tương quan hàm lượng PeCB HCB 64 Hình 3.18 Biểu đồ so sánh hàmlượng PeCB, HCB loại lò đốt .65 vii Bảng 3.7 Danh sách mẫu lấy lò đốt rác TT Tên đơn vị lấy mẫu Công ty TNHH Hùng Hưng môi trường xanh - Quế Võ, Bắc Ninh Công ty TNHH Sản Xuất Dịch Vụ Thương Mại Môi Trường Xanh sở Công ty TNHH Sản Xuất Dịch Vụ Thương Mại Môi Trường Xanh sở Lò đốt NEDO – Cơng ty TNHH Mơi trường Hà Nội URENCO Ký hiệu mẫu BN1 BN2 Loại mẫu HD1 Xỉ thải HD2 Tro thải HD3 Xỉ thải HD4 Tro thải IWI HN1 HN2 Xỉ thải Tro thải IWI Lò đốt rác thải công nghiệp Nam Sơn - Công ty TNHH Mơi trường thị Hà Nội Lò đốt rác thải y tế Xuân Sơn Hợp tác xã Thành Công HN3 Xỉ thải HN4 Tro thải IWI HN5 HN6 Xỉ thải Tro thải MWI Bệnh viện Đa khoa Thái Nguyên TN1 TN2 HN7 Xỉ thải Tro thải Xỉ thải MWI HN8 Tro thải DWI HD5 HD6 Xỉ thải Tro thải DWI TN3 Xỉ thải DWI TN4 Xỉ thải DWI TN5 Xỉ thải DWI Lò đốt rác thải sinh hoạt Nam Sơn - Công ty TNHH Môi trường đô thị Hà Nội Công ty Cổ phần Môi trường PT - Seraphin Hải Dương Lò đốt rác thải sinh hoạt HTX 10 Đức Tiến - Thị Trấn Trại Cau Đồng Hỷ - Thái Nguyên 11 Lò đốt rác thải sinh hoạt Thị Trấn Đu - Phú Lương - Thái Nguyên Lò đốt rác thải sinh hoạt HTX 12 dịch vụ VSMT Thiện Hưng - Thị Trấn Sông Cầu - Đồng Hỷ - Thái Ngun Xỉ thải Tro thải Loại hình lò đốt IWI IWI Chú thích : IWI: Lò đốt rác thải cơng nghiệp; DWI: lò đốt rác thải sinh hoạt; MWI: lò đốt rác thải y tế; TN: Thái Nguyên; HD: Hải Dương; HN: Hà Nội; BN: Bắc Ninh 58 Bảng 3.8 TT Danh sách mẫu lấy lò đốt sản xuất cơng nghiệp Tên đơn vị lấy mẫu Ký hiệu Loại mẫu Loại hình sản xuất Công ty Cổ phần hợp kim sắt TN6 Xỉ thải Sắt, thép, Trung Việt - Thái Nguyên TN7 Tro thải gang Xí nghiệp luyện kim màu II, TN8 Xỉ thải Luyện kim Thái Nguyên TN9 Tro thải màu Công ty cổ phần xi măng TN10 Bụi xi măng Xi măng Quan Triều, Thái Nguyên TN11 Bụi bột vật liệu Công ty cổ phần luyện kim đen Thái Nguyên - Nhà máy luyện kim đen Nam Sơn Nhà máy luyện gang - Doanh nghiệp khí Hà Hiếu - Thái Nguyên TN12 Xỉ thải TN13 Tro thải TN14 Xỉ thải TN15 Tro thải Luyện kim Luyện gang 3.2.1 Nồng độ PeCB, HCB mẫu tro, xỉ thải Kết phân tích hàm lượng PeCB, HCB mẫu tro, xỉ thải số lò đốt rác lò đốt hoạt động sản xuất cơng nghiệp trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9 TT Kí hiệu Loại hình mẫu lò đốt BN1 IWI BN2 Nồng độ PeCB, HCB mẫu tro, xỉ thải Loại mẫu Nồng độ (ng/g) PeCB HCB Xỉ thải 36,7 25,7 IWI Tro thải 10,49 8,42 HD1 IWI Xỉ thải 95,6 81,5 HD2 IWI Tro thải 45,7 58,5 HD3 IWI Xỉ thải 49,4 35,7 HD4 IWI Tro thải 20,3 38,9 HN1 IWI Xỉ thải 18,8 14,7 HN2 IWI Tro thải 9,5 11,5 59 TT Kí hiệu Loại hình mẫu lò đốt HN3 IWI 10 HN4 11 Loại mẫu Nồng độ (ng/g) PeCB HCB Xỉ thải 55,5 73,5 IWI Tro thải 31,3 25,3 HN5 MWI Xỉ thải 10,9 7,26 12 HN6 MWI Tro thải 1,84 4,92 13 TN1 MWI Xỉ thải 8,4 13,8 14 TN2 MWI Tro thải 10,8 14,8 15 HN7 DWI Xỉ thải 1,07