Đánh giá hiện trạng ô nhiễm chất độc kích thích CS trong môi trường nước mặt tại tỉnh nghệ an và bước đầu đề xuất giải pháp xử lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Bùi Xuân Bách ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CHẤT ĐỘC KÍ CH THÍ CH CS TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC MẶT TẠI TỈ NH NGHỆ AN VÀ BƢỚC ĐẦU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XƢ̉ LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Bùi Xuân Bách ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CHẤT ĐỘC KÍ CH THÍ CH CS TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC MẶT TẠI TỈ NH NGHỆ AN VÀ BƢỚC ĐẦU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XƢ̉ LÝ Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 8440301.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Đỗ Hữu Tuấn TS Vũ Ngọc Toán Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đỗ Hữu Tuấn TS Vũ Ngọc Tốn tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi, giải đáp thắc mắc đóng góp ý kiến quý báu để em hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn tận tình giảng dạy, bảo thầy cô Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Cảm ơn anh, chị Phòng Hóa kỹ thuật/Viện Hóa học - Vật liệu Phòng Cơng nghệ Môi trƣờng/Viện Công nghệ mới/Viện Khoa học Công nghệ quân hỗ trợ, ủng hộ em suốt q trình thực luận văn Tuy có nhiều cố gắng nhƣng thời gian kiến thức có hạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, khiếm khuyết Em mong nhận đƣợc góp ý, chỉnh sửa quý thầy cô Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ngƣời thân gia đình bạn bè ln cổ vũ, động viên em hoàn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Học viên Bùi Xuân Bách MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .3 MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN .3 1.1 Tổng quan chung chất độc kích thích 1.1.1 Họ chất độc kích thích 1.1.2 Chất độc kích thích CS .5 1.2 Tình hình nhiễm bom mìn , vật nổ chứa chất độc CS tồn lƣu sau chiến tranh Việt Nam 15 1.2.1 Tình hình ô nhiễm bom ̀ , vật nổ tồn lƣu Việt Nam 15 1.2.2 Tình hình ô nhiễm bom mìn , vật nổ chứa chất độc CS Việt Nam 15 1.3 Đặc điểm KT-XH trạng ô nhiễm chất độc CS tỉnh Nghệ An 18 1.3.1 Đặc điểm KT-XH 18 1.3.2 Hiê ̣n tra ̣ng tồn lƣu bom ̀ , vật nổ chứa chất độc CS 20 1.3.3 Tình hình thu gom, xử lý bom mìn, vật nổ chứa chấ t đô ̣c CS .23 1.4 Một số công nghệ giải pháp xử lý chất độc kích thích CS tồn lƣu sau chiến tranh mơi trƣờng nƣớc 25 1.4.1 Phƣơng pháp oxi hóa nâng cao 25 1.4.2 Một số phƣơng pháp khác 26 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu .29 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu, thu thập tổng hợp tài liệu 29 2.2.2 Phƣơng pháp thu thập, bảo quản mẫu 29 2.2.3 Phƣơng pháp thực nghiệm 31 2.2.4 Phƣơng pháp phân tích đinh ̣ lƣơ ̣ng chất độc CS nƣớc 34 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Hiện trạng ô nhiễm chất độc CS tồn lƣu sau chiến tranh Nghệ An 37 3.1.1 Hiện trạng ô nhiễm bom, mìn, vật nổ chứa chất độc CS Quân khu 37 3.1.2 Hiện trạng ô nhiễm chất độc CS môi trƣờng nƣớc tỉnh Nghệ An .39 3.2 Bƣớc đầu nghiên cƣ́u xƣ̉ lý chất độc CS tồ n lƣu nƣớc sƣ̉ du ̣ng phƣơng pháp UV-Fenton 41 3.2.1 Ảnh hƣởng của đèn UV tới hiê ̣u suấ t xƣ̉ lý chất độc kích thích CS 41 3.2.2 Ảnh hƣởng của tỷ lê ̣ H 2O2/Fe2+ tới hiê ̣u suấ t xƣ̉ lý chất độc CS 43 3.2.3 Ảnh hƣởng của pH tới hiê ̣u suấ t xƣ̉ lý chất độc CS .45 3.2.4 Ảnh hƣởng của bƣớc sóng UV tới hiê ̣u suấ t xƣ̉ lý chất độc CS 47 3.2.5 Ảnh hƣởng của nồng độ CS ban đầu tới hiê ̣u suấ t xƣ̉ lý chất độc CS 48 3.2.6 Quy trình xƣ̉ lý chất độc CS nƣớc bằ ng phƣơng pháp UV -Fenton 52 3.3 Đề xuất giải pháp xử lý nƣớc mặt nhiễm chất độc CS .55 3.3.1 Đề xuất giải pháp quản lý .55 3.3.2 Đề xuấ t giải pháp thu gom nƣớc mặt nƣớc chảy tràn 57 3.3.3 Đề xuấ t giải pháp công nghê ̣ xƣ̉ lý nƣớc mă ̣t nhiễm chấ t ̣c CS quy mơ phòng thí nghiệm 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 65 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tính chất vật lý chất độc CS Bảng 1.2 Đánh giá độc tính chất độc CS 11 Bảng 2.1 Vị trí tọa độ lấy mẫu .30 Bảng 3.1 Kết điều tra trạng ô nhiễm, tồn lƣu chất độc kích thích Quân khu 37 Bảng 3.2 Kế t phân tích hàm lƣợng CS mẫu nƣớc mặt t ại thao trƣờng Thanh Chƣơng 40 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng đèn UV tới hiệu suất xử lý CS 41 Bảng 3.4 Ảnh hƣởng tỷ lệ H2O2/Fe2+ đến hiê ̣u suấ t xƣ̉ lý CS 43 Bảng 3.5 Ảnh hƣởng pH đến hiê ̣u suấ t xƣ̉ lý CS 46 Bảng 3.6 Ảnh hƣởng bƣớc sóng đèn UV tới hiệu suất xử lý .47 Bảng 3.7 Ảnh hƣởng nồng độ CS ban đầu tới hiê ̣u suấ t xƣ̉ lý 50 Bảng 3.8 Hiê ̣u quả xƣ̉ lý chấ t đô ̣c CS tinh khiết môi trƣờng nƣớc .53 Bảng 3.9 Hiê ̣u quả xƣ̉ lý chấ t đô ̣c CS mẫu nƣớc lấy thực địa .54 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cơng thức hóa học chất độc: (a) - CS, (b) - CR, (c) - CN Hình 1.2 Hình ảnh cảnh sát Pháp sử dụng chất độc kích thích CS chống ngƣời biểu tình “Áo vàng” ngày 20.4.2019 Hình 1.3 Phƣơng trình tở ng hơ ̣p chất độc kích thích CS Hình 1.4 Bom đạn, vật nổ chứa chất độc kích thích CS Việt Nam Hình 1.5 Phản ứng thủy phân của chất độc CS với kiềm Hình 1.6 Phản ứng thủy phân của chất độc CS với sulfuric axit Hình 1.7 Phản ứng chất độc CS với thiol .9 Hình 1.8 Phản ứng chất độc CS với amine 10 Hình 1.9 Phản ứng chất độc CS với tác nhân Grignard 10 Hình 1.10 Phản ứng chất độc CS với hydrogen cyanide 10 Hình 1.11 Phản ứng chất độc CS với hypochloride 11 Hình 1.12 Thu gom xử lý CS trƣờng khu vực Nà Chợ Rộng 16 Hình 1.13 Thu gom xử lý CS Thanh Lâm, xã Đức Minh, huyện Đắk Mil 17 Hình 1.14 Xử lý bom nặng 226,8 kg Nghĩa Hợp- Tân Kỳ (3/2016) 21 Hình 1.15 Xử lý bom tạo Nậm Cắn- Kỳ Sơn (24/2/2017) .21 Hình 1.16 Xử lý bom Nghĩa Sơn- Nghĩa Đàn (01/01/2017) .21 Hình 1.17 Xử lý bom 200 kg Nghĩa Sơn- Nghĩa Đàn (1/2017) 21 Hình 1.18 Xử lý bom 2,5 x 0,6 m vƣờn nhà dân Bản Bà- Hữu Kiệm- Kỳ Sơn (04/3/2019) 22 Hình 1.19 Xử lý bom Thịnh Sơn- Đô Lƣơng (03/4/2019) 22 Hình 2.1 Sơ đờ vị trí lấ y mẫu 30 Hình 2.2 Sơ đờ bớ trí thí nghiê ̣m .32 Hình 2.3 Hệ thiết bị nghiên cứu phản ứng quang Fenton 32 Hình 2.4 Thí nghiệm nghiên cứu phản ứng quang Fenton .33 Hình 2.5 Phƣơng trình đƣờng chuẩn phân tích chất độc CS 35 Hình 3.1 Điể m phát hiê ̣n tồ n lƣu bom ̀ vâ ̣t nổ chƣ́a chấ t đô ̣c CS thao trƣờng Thanh Phong, huyện Thanh Chƣơng, Nghê ̣ An 40 Hình 3.2 Đồ thị mối tƣơng quan thời gian hiệu suất phản ứng phƣơng pháp Fenton cổ điển Fenton/UV 42 Hình 3.3 Mối tƣơng quan thời gian hiệu suất phản ứng ứng với tỷ lệ H2O2/Fe2+ khác 44 Hình 3.4 Mối tƣơng quan thời gian hiệu suất xử lý ứng với pH khác 46 Hình 3.5 Mối tƣơng quan thời gian hiệu suất xử lý CS bƣớc sóng UV khác 48 Hình 3.6 Mối tƣơng quan thời gian hiệu suất xử lý CS nồng độ CS ban đầu khác .51 Hình 3.7 Giải pháp cơng nghệ xử lý nƣớc nhiễm CS quy mơ phòng thí nghiệm .52 Hình 3.8 Giải pháp cơng nghệ xử lý nƣớc mặt nhiễm chất độc CS trƣờng 58 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AOPs BMVN BOMICEN BQP CG CK CN CR CS CX CW DNA ED50 GA GB GD GF HD HPLC I50 ID50 KH-CN LCt50 LC-MS LD50 POPs SN2 OPCW UV WMD Advanced oxidation processes - Quá trình oxy hóa nâng cao Bom mìn, vật nổ Trung tâm hành động bom mìn quốc gia Việt Nam Bộ Quốc phòng Phosgene Cyanogen chloride Chloroacetophenone Dibenz-(b,f)-1,4-oxazepine o-Chlorobenzylidene malononitrile Phosgene oxime Chemical weapon- vũ khí hóa học Deoxyribonucleic acid Median effective dose- Liều hiệu trung bình Tabun Sarin Soman Cyclosarin Sulfur mustard - Mustard lƣu huỳnh High-performance liquid chromatography- Sắc ký lỏng hiệu cao Độ giảm hoạt tính enzyme cholinesterase Median infective dose - Liều gây lực trung bình Khoa học Cơng nghệ Lethal Concentration Time - liều cần thiết để giết chết phân nửa số cá thể đƣợc dùng làm thí nghiệm thời gian thí nghiệm cho trƣớc Liquid chromatography-Mass spectrometry- Sắc ký lỏng khối phổ Median lethal dose - Liều gây chết trung bình Persistant organic pollutants- Các chất hữu ô nhiễm bền vững Nucleophilic substitution bimolecular - Phản ứng nucleophile lƣỡng phân tử Tổ chức Công ƣớc cấm vũ khí hóa học Ultraviolet- Tia tử ngoại Weapon of mass destruction- Vũ khí hủy diệt hàng loạt MỞ ĐẦU Trong chiến tranh xâm lƣợc Việt Nam, từ năm 1961 đến năm 1971, quân đội Mỹ sử dụng khoảng 74 triệu lít chất diệt cỏ, da cam - dioxin (ƣớc tính số có chứa 170 kg dioxin) 9.000 chất độc kích thích CS (gọi tắt chất độc CS) với đạn dƣợc chứa chất độc CS thả xuống lãnh thổ nƣớc ta Các loại chất độc khiến khoảng 4,8 triệu ngƣời dân nƣớc ta bị phơi nhiễm, môi trƣờng sinh thái khu vực nhiễm độc bị hủy hoại nặng nề, tiếp tục khắc phục hậu Chất độc CS đạn dƣợc chứa chất độc CS tồn lƣu với số lƣợng lớn, phần nằm kho - quân cũ, phần nằm rải rác cánh rừng, nƣơng rẫy tỉnh miền Bắc, miền Trung, miền Nam Tây Nguyên nƣớc ta Ngoài ra, trƣớc rút chạy khỏi cứ, Mỹ, Ngụy đào hố chôn lấp thùng đạn dƣợc chứa chất độc CS chất độc khác mà chƣa thể thống kê [1] Bom, mìn, vật nổ nằm lòng đất khơng mối hiểm nguy tiềm ẩn gây hậu khôn lƣờng, ảnh hƣởng lớn đến mặt đời sống ngƣời dân mà rào cản phát triển kinh tế - xã hội đất nƣớc, tác nhân gây ô nhiễm môi trƣờng Hiện nay, việc thu gom, tiêu hủy bom mìn, đạn dƣợc chủ yếu tập trung xử lý loại thuốc phóng, thuốc nổ, thuốc hỏa thuật Riêng bom, mìn, vật nổ chứa chất độc hóa học lực lƣợng cơng binh, kết hợp với đội hóa học, đội quân y tiến hành xử lý đơn lẻ thao trƣờng thực địa (nơi phát khó vận chuyển, tập kết) biện pháp nhƣ chôn lấp, trung hòa, clo hóa, thiêu đốt,… nhằm giảm độc tính cao loại chất độc hóa học Các biện pháp chƣa đồng bộ, chƣa triệt để, nhiều dẫn đến việc lan truyền chất ô nhiễm khác môi trƣờng, ảnh hƣởng tới sức khỏe cán bộ, chiến sĩ trực tiếp thu gom, xử lý, tham gia sinh hoạt, huấn luyện, diễn tập hàng ngày thao trƣờng nhƣ dân cƣ lân cận khu xử lý chỗ Thực tế, chƣa có cơng nghệ hệ thống xử lý đồng bộ, triệt để, động loại nƣớc mặt, nƣớc thải, khí thải, sản phẩm phân hủy, rác thải nhiễm chứa chất độc quân nói chung chất độc kích thích CS nói riêng Nhằm góp phần cập nhật thêm thơng tin, số liệu trạng ô nhiễm Biểu diễn kết thu đƣợc dƣới dạng biểu đồ để xem xét cụ thể tính quy luật ảnh hƣởng nồng độ chất độc CS nƣớc tới hiệu xử lý phƣơng pháp UV/Fenton tác giả thu đƣợc kết nhƣ sau: 100 Hiệu suất (%) 80 60 10 mg/L 20 mg/L 40 30 mg/L 60 mg/L 70 mg/L 20 0 15 30 45 60 75 90 105 Thời gian (phút) Hình 3.6 Mối tƣơng quan thời gian hiệu suất xử lý CS nồng độ CS ban đầu khác Kế t quả ở bảng 3.7 cho thấy nồng độ chất độc CS tăng cao thời gian xử lý hồn tồn kéo dài Cụ thể thời gian xử lý hoàn toàn CS 15, 60 105 phút tƣơng ứng với nồng độ 10, 20 50 mg/L Hiê ̣u quả xƣ̉ lý nhanh nồng độ chất độc CS nƣớc 10 mg/L với hiệu suất xử lý đạt 100 % sau 15 phút Nhƣ vậy, phƣơng pháp quang fenton cho hiệu xử lý nhanh chóng nồng độ CS < 50 mg/L, hiệu suất xử lý CS ≈ 90% khoảng thời gian 30-45 phút Đối với nồng độ CS > 50 mg/L, thời gian xử lý kéo dài tới 60-90 phút Ở nồng độ Co = 70 mg/L, sau 120 phút chƣa xử lý hoàn toàn CS (hiệu suất phản ứng đạt 99,76 %) Trên sở kết nghiên cứu thu đƣợc cho thấy, việc xử lý hoàn tồn chất độc CS mơi trƣờng nƣớc tiến hành phƣơng pháp UV/Fenton Các kết kết ban đầu, đặt móng cho việc 51 nghiên cứu sâu hơn, cụ thể để chứng minh đƣợc quy luật ảnh hƣởng yếu tố kỹ thuật nhƣ chất trình UV/Fenton việc xử lý CS, sản phẩm hình thành sau trình xử lý 3.2.6 Quy trình xƣ̉ lý chất độc CS nƣớc bằ ng phƣơng pháp UV-Fenton 3.2.6.1 Quy trình xử lý chất độc CS môi trường nước - Giải pháp công nghê ̣ đề xuất: Trên sở kết nghiên cứu ảnh hƣởng số yếu tố công nghệ đến hiệu xử lý chất độc CS nƣớc phƣơng pháp UV-Fenton nhƣ: pH, tỷ lệ H2O2/Fe2+, đèn UV, thời gian phản ứng, đèn UV, nồng độ CS ban đầu, tác giả đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nƣớc nhiễm CS quy mơ phòng thí nghiệm nhƣ hình 3.7: Hình 3.7 Giải pháp cơng nghệ xử lý nƣớc nhiễm CS quy mơ phòng thí nghiệm - Mơ tả giải pháp công nghệ đưa ra: + Bƣớc 1: Nƣớc thải nƣớc mặt nhiễm chất độc CS đƣợc dẫn hố thu gom thùng thu gom Tại lắp sẵn song chắn rác chõ bơm hút Nƣớc ô nhiễm đƣợc hút đẩy vào modul thu gom qua ngăn lọc thô (lọc thô cát sỏi túi lọc) Ổn định giá trị nồng độ chất độc CS đầu vào 52 + Bƣớc 2: Nƣớc nhiễm chất độc đƣợc bơm đẩy sang modul điều hòa Tại pH toàn modul đƣợc tự động chỉnh pH= 2,5- 3,0 dung dịch H2SO4 qua bơm định lƣợng sensor pH, kết hợp khuấy + Bƣớc 3: Nƣớc từ modul điều hòa đƣợc bơm sang modul phản ứng, bơm định lƣợng cấp đủ lƣợng FeSO4 H2O2, tiến hành sục khí bật đèn UV Để phản ứng diễn thời gian 30-60 phút Đèn UV ngắt + Bƣớc 4: Nƣớc từ modul phản ứng đƣợc bơm đẩy sang modul trung hòa pH= 7-8 với dung dịch NaOH, qua bơm định lƣợng, sensor pH kết hợp khuấy Nƣớc sau hệ xử lý có chất lƣợng đạt QCVN 08-MT:2015/BTNMT (đối với tiêu tổng hóa chất bảo vệ thực vật clo hữu cơ) 3.2.6.2 Đánh giá hiệu xử lý chất độc CS nước thực tế quy trình đề xuất Để đánh giá độ ổn định quy trình nhƣ hiệu làm việc quy trình xử lý nƣớc nhiễm chất độc CS đƣa trên, tác giả tiến hành thử nghiệm 02 loại nƣớc nƣớc máy nƣớc mặt, sau đánh nhiễm 2,4-D tinh khiết (nƣớc lấy hồ Nghĩa Tân - Cầu Giấy - Hà Nội) Thí nghiệm nghiên cứu khả xử lý chất độc CS mẫu nƣớc thực tế (nƣớc máy nƣớc hồ Nghĩa Tân) phƣơng pháp quang Fenton đƣợc tiến hành nhiệt độ phòng (24-26 oC), nồng độ Fe2+ = 0,2 x10-3 M, nồng độ H2O2 x10-3M, tỷ lệ H2O2/Fe2+ sử dụng 20:1 ; pH = Thời gian lấy mẫu phân tích là: 15, 30, 45, 60 90 phút Các kết thu đƣợc nhƣ sau a Đối với mẫu chất độc CS tinh khiết: Kế t quả thƣ̉ nghiê ̣m khả xƣ̉ lý CSnồng độ 1,0 g/L bằ ng phƣơng pháp UV/Fenton đƣơ ̣c thể thiê ̣n ở bảng3.8: Bảng 3.8 Hiêụ quả xƣ̉ lý chấ t đô ̣c CStinh khiết môi trƣờng nƣớc H (%) Loại TN0 15 (phút) 30 (phút) 45 (phút) 60 (phút) 90 (phút) nƣớc Nƣớc máy 87,82 94,75 98,75 100 88,22 95,39 98,39 100 53 Loại H (%) TN0 15 (phút) 30 (phút) 45 (phút) 60 (phút) 87,98 95,25 98,25 100 88,00 95,13 98,46 100 85,64 90,45 97,51 99,01 100 Nƣớc hồ Nghĩa 84,32 92,04 98,39 98,78 100 85,79 91,82 98,21 99,26 100 Tân Trung 85,25 91,44 98,04 99,02 100 89,52 97,25 98,95 100 90,72 96,79 99,19 100 90,48 97,65 99,55 100 Trung bình 90,24 97,23 99,23 100 nƣớc Trung bình bình Nƣớc cất Kế t quả thƣ̉ nghiê ̣m với mẫu thƣ̣c tế cho thấ y 90 (phút) sƣ̉ du ̣ng phƣơng pháp UV/Fenton/UV có hiê ̣u quả xƣ̉ lý CS tố t vòng 60 phút, phù hợp với kết nghiên cứu với mẫu mô (nƣớc máy nƣớc hồ Nghĩa Tân) Kết sở để tính tốn đƣa quy trin ̀ h kỹ thuâ ̣t xƣ̉ lý chất độc CS môi trƣờng nƣớc thiết kế, chế tạo thiết bị xƣ̉ lý di đô ̣ng thƣ̣c tế b Đối với mẫu nước nhiễm chất độc CS lấy thực địa: Kế t quả thƣ̉ nghiê ̣m khả xƣ̉ lý CS bằ ng phƣơng pháp Fenton /UV đƣơ ̣c thể thiê ̣n ở bảng 3.9: Bảng 3.9 Hiêụ quả xƣ̉ lý chấ t đô ̣c CS mẫu nƣớc lấy thực địa Thời gian Mẫu N1 Mẫu N2 Mẫu N3 (phút) (Co = 7,50 mg/L) (Co = 9,21 mg/L) (Co = 2,21 mg/L) H (%) H (%) H (%) 15 90,15 91,05 95,28 30 96,53 95,68 98,55 54 Thời gian Mẫu N1 Mẫu N2 Mẫu N3 (phút) (Co = 7,50 mg/L) (Co = 9,21 mg/L) (Co = 2,21 mg/L) 45 99,01 98,61 100 60 100 100 - Kết nghiên cứu thử nghiệm quy trình xử lý chất độc CS mẫu nƣớc thực tế lấy thao trƣờng Thanh Phong cho thấy tính ổn định hiệu quy trình Sau 45- 60 phút lƣợng chất độc CS mẫu nƣớc đƣợc xử lý triệt để 3.3 Đề xuất giải pháp xử lý nƣớc mặt nhiễm chất độc CS 3.3.1 Đề xuất giải pháp quản lý a Đối với bom đạn, vật nổ chứa chất độc CS: Dƣới tác giả xin đề xuất số giải pháp quản lý bom mìn, vật nổ chứa chất độc CS Đây giải pháp đƣợc ban hành Nghị định, Thông tƣ với điều chỉnh cho phù hợp với thực tế mang tính khái qt cao áp dụng cho nhiều loại đối tƣợng nhiều khu vực - Bộ Tƣ lệnh Quân khu Ban Chỉ huy quân tỉnh cần rà sốt, nghiên cứu hồn chỉnh văn pháp luật, hƣớng dẫn liên quan đến RPBM, hỗ trợ nạn nhân, tuyên truyền giáo dục, nâng cao lực… - Nghiên cứu đề xuất giải pháp chế sách RPBM Xây dựng, phát triển thêm số đội RPBM để đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ - Phát triển sở vật chất kỹ thuật, tích cực vận động tài trợ trang thiết bị RPBM, đặc biệt trang thiết bị dò tìm dƣới biển Tăng cƣờng công tác điều tra khảo sát, mở rộng, cập nhật sở liệu, thành lập đồ nhiễm bom mìn loại bom, mìn chứa chất độc hóa học, khu vực có tồn lƣu chất độc hóa học; xây dựng giải pháp cung cấp thông tin rộng rãi tới cộng đồng - Xây dựng chƣơng trình, nội dung huấn luyện thống nhất, đồng cho lực lƣợng tham gia - Đƣa cơng tác giáo dục phòng tránh tai nạn bom mìn, vật nổ thành chủ trƣơng cấp quyền có tham gia lực lƣợng quân đội, lực lƣợng niên tổ chức trị-xã hội khác 55 - Mở rộng loại hình tuyên truyền đại chúng tuyên truyền chỗ đến đối tƣợng đặc biệt trẻ tác giả Lồng ghép giáo dục phòng tránh bom mìn trƣờng học bậc phổ thông khu vực ô nhiễm - Nghiên cứu hình thức tuyên truyền hiệu để vận động Chính phủ nƣớc, tổ chức quốc tế toàn thể cộng đồng hỗ trợ RPBM, hỗ trợ nạn nhân - Phối hợp với Bộ Lao động TB&XH địa phƣơng hồn chỉnh triển khai sách trợ giúp nạn nhân bom mìn Đầu tƣ nâng cấp, hỗ trợ mua sắm nâng cấp sở vật chất, trang thiết bị cho Trạm y tế quân dân y kết hợp Trung tâm phục hồi chức - Hỗ trợ dụng cụ chỉnh hình, phục hồi chức phƣơng tiện hỗ trợ (xe lăn, chân tay giả) cho nạn nhân bom mìn; hỗ trợ mơ hình sinh kế tái hòa nhập cộng đồng cho nạn nhân bom mìn - Đẩy mạnh quan hệ hợp tác quốc tế với nhà tài trợ cấp phủ, tổ chức tài quốc tế nhằm huy động tối đa nguồn lực thơng qua hình thức nhƣ hỗ trợ kinh phí trang thiết bị, trao đổi kinh nghiệm, chia sẻ thông tin, chuyển giao công nghệ b Đối với nước mặt nhiễm chất độc CS - Dựa kết điều tra, khảo sát ô nhiễm bom mìn vật nổ phát ngƣời dân, kiểm sốt chặt chẽ khu vực bị nhiễm, ngăn chặn phát tán môi trƣờng xung quanh, đặc biệt nguồn nƣớc ngầm nhanh chóng có biện pháp khắc phục nhiễm - Trong q trình xử lý khắc phục ô nhiễm, không xả nƣớc thải trực tiếp xuống thuỷ vực xung quanh khu vực, không gây ô nhiễm nƣớc kênh mƣơng - Triển khai biện pháp hạn chế lƣợng chất bẩn sinh nƣớc mƣa chảy tràn qua khu vực xử lý xuống kênh mƣơng thuỷ lợi khu vực c Đối với bùn, đất nhiễm chất độc CS - Thực biện pháp kỹ thuật quản lý tổ chức thi công phù hợp nhằm ngăn chặn, giảm thiểu ô nhiễm trình thu gom, xử lý đất nhiễm chất độc CS tới môi trƣờng xung quanh 56 - Nghiêm chỉnh chấp hành yêu cầu bảo vệ môi trƣờng xử lý chất thải nguy hại theo quy định hành - Theo dõi kiếm sốt chặt chẽ tất nguồn có nguy phát tán chất ô nhiễm vào môi trƣờng Trong q trình xử lý, xuất thơng số ô nhiễm thứ cấp nhƣ mùi, bụi vƣợt quy định phát tán vào mơi trƣờng khơng khí, nƣớc phải dừng xử lý khắc phục cố - Phối hợp với đơn vị chức thực hoạt động tuyên truyền biện pháp phòng trừ phơi nhiễm chất độc CS tới cộng đồng xung quanh, tuyệt đối nghiêm cấm việc đánh bắt, mua bán loại động thực vật khu vực ô nhiễm 3.3.2 Đề xuấ t giải pháp thu gom nƣớc mặt nƣớc chảy tràn Nƣớc mƣa chảy tràn xung quanh điểm tồn lƣu tiêu hủy CS đƣợc thu gom hệ thống rãnh thoát nƣớc tạm Rãnh đƣợc đào máy đào thủ cơng có kích thƣớc (b x h) tƣơng ứng 20cm x 20cm, đƣợc phủ vải chống thấm, tránh nƣớc nhiễm CS ngấm xuống đất Điểm cuối rãnh thu gom hồ chứa nƣớc nhiễm tạm thời khu vực xử ý Trong suốt trình thu gom xử lý BMVN chứa CS, ln đảm bảo hệ thống nƣớc bên xung quanh khu vực đƣợc an toàn khơng bị xói lở, vỡ, chảy tràn khu vực xung quanh Không tập trung loại thiết bị, máy móc gần tuyến nƣớc để ngăn ngừa hƣ hỏng đƣờng dẫn nƣớc 3.3.3 Đề xuấ t giải pháp công nghê ̣ xƣ̉ lý nƣớc mă ̣t nhiễm chấ t ̣c CS quy mơ phòng thí nghiệm - Giải pháp công nghê ̣ đề xuất: Trên sở kết nghiên cứu ảnh hƣởng số yếu tố công nghệ đến hiệu xử lý chất độc CS môi trƣờng nƣớc công nghệ UV-Fenton nhƣ: pH, tỷ lệ H2O2/Fe2+, đèn UV, thời gian phản ứng, nồng độ chất độc CS ban đầu nhƣ kết đánh giá hiệu xử lý chất độc CS môi trƣờng nƣớc mẫu chất độc CS tinh khiết mẫu chất độc CS tồn lƣu quy trình đƣa 57 mục 3.2.6, đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nƣớc mặt nhiễm chất độc CS trƣờng nhƣ hình 3.8: Nƣớc mặt nhiễm chất độc CS Modul loại rác, thu gom, lọc thô Bùn lắng CT rắn Modul điều hòa, pH = 2,5-3,0 dd H2SO4 dd FeSO4 Modul phản ứng UV-Fenton dd H2O2 Modul trung hòa, pH= 7-8 dd NaOH dd PAC Modul lắng Modul lọc (sơ cấp- thứ cấp) Bùn lắng CT rắn Nƣớc thải đạt QCVN Hình 3.8 Giải pháp cơng nghệ xử lý nƣớc mặt nhiễm chất độc CS trƣờng 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: Từ kết nghiên cứu rút số kết luận sau: - Nghiên cứu tổng quan vấn đề liên quan đến nội dung nghiên cứu, gồm: chất độc kích thích, trạng ô nhiễm chất độc CS Quân khu trƣờng bắn Thanh Chƣơng - Nghệ An, giải pháp công nghệ xử lý nƣớc nhiễm chất độc CS - Nghiên cứu tiến hành thu thập phân tích, đánh giá làm rõ mức độ nhiễm CS 04 mẫu nƣớc mặt trƣờng bắn Thanh Phong, huyện Thanh Chƣơng, tỉnh Nghệ An Kết phân tích cho thấy có sƣ̣ xuấ t hiê ̣n của CS với hàm lƣơ ̣ng tƣơng đố i lớn (cao 9,21 mg/L) Viê ̣c ô nhiễm chấ t đô ̣c CS mới chỉ dƣ̀ng la ̣i ở khu vƣ̣c sát bãi hủy nổ, chƣa lan truyề n tới các khu vƣ̣c xung quanh - Nghiên cứu đánh giá yếu tố: pH, tỷ lệ H2O2/Fe2+, bƣớc sóng đèn UV, nồng độ chất độc, thời gian phản ứng đến hiệu xử lý chất độc CS nhiễm môi trƣờng nƣớc Kết cho thấy điều kiện tối ƣu để xử lý chất độc CS tỷ lệ H2O2/Fe2+ = 20, pH = 3, đèn UV bƣớc sóng 254 nm Hiệu xử lý nhanh nồng độ CS nƣớc < 50 mg/L Từ đề xuất quy trình xử lý nƣớc mặt nhiễm chất độc CS công nghệ UV-Fenton - Qua nghiên cứu tác giả đề xuất giải pháp quản lý, thu gom quy trình xử lý nƣớc mặt nhiễm chất độc CS quy mơ phòng thí nghiệm KIẾN NGHỊ: - Tiếp tục nghiên cứu ảnh hƣởng số yếu tố khác nhƣ độ đục, TSS, DO, đến hiệu xử lý nƣớc mặt nhiễm chất độc CS giải pháp UV-Fenton - Tiếp tục nghiên cứu làm rõ quy luật phản ứng chứng minh đƣợc tính an tồn với mơi trƣờng giải pháp đƣa 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bomicen (2009), “Báo cáo kết dự án điều tra, khảo sát đánh giá tác động ô nhiễm bom mìn, vật nổ sót lại sau chiến tranh Việt Nam - Sáu tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Ngãi”, Hà Nội Nguyễn Văn Đại (2005), “Công tác quản lý, kiểm tra chất lượng xử lý đạn kho”, Học viện Kỹ thuật Quân Nguyễn Văn Hoàng, Vũ Ngọc Tốn (2018), “Giáo trình hóa học chất độc quân sự”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, Nghị định số 18/2019/NĐ-CP quản lý thực hoạt động khắc phục hậu bom mìn, vật nổ sau chiến tranh, Thủ tƣớng Chính phủ ký ban hành ngày 01/02/2019 có hiệu lực thi hành từ ngày 20.3.2019 Niên giám thống kê tỉnh Nghệ An năm 2018 Nguyễn Bằng Quyền (2002), “Độc học phóng xạ”, NXB Quân đội Nhân dân, Hà Nội Trung tâm hành động bom mìn quốc gia Việt Nam (2014), “Báo cáo trạng tồn lưu, ô nhiễm bom mìn vật nổ sau chiến tranh Việt nam sở thực dự án điều tra, lập đồ nhiễm bom mìn, vật nổ phạm vi toàn quốcgiai đoạn 1”, Hà Nội Tiếng Anh Hank Ellison D (2011), “Chemical warfare during the Vietnam war: riot control agents in combat”, Taylor and Francis Stean P Giovanello (2012), “Riot control agents and chemical weapons arms control in the United States”, Journal of Strategic Security, 5(4), pp 1-18 10 Schep L J; Slaughter R J; McBride D I (2015), “Riot control agents: The tear gases CN, CS and OC”- A medical review, J R Army Med Corps., 161(2), pp 94-99 60 11 Frederick R; Sidell; Takafuji; Ernest T; Franz; David R (1997), “Medical aspects of chemical and biological warfare”, Office of the Surgeon General at TMM Publ., Washington DC 12 Ganesan K (2010), “Chemical warfare agents”, Journal of Pharmacy and Bio Allied Sciences, 2(3), pp 166-178 13 Jones G R N (1970), “Mechanism of toxicity of injected CS gas”, Nature, 228, pp 1315-1317 14 Malhotra R C (1987), “Pravin Kumar, Chemistry and toxicity of tear gases”, Def Sci Jour., 37(2), pp 281-296 15 Massimo Zucchetti; Raffaella Testoni (2017), “Toxicity and health effects of ortho-chlorobenzylidene malononitrile”, Fresenius Environmental Bulletin, 26(1), pp 151-155 16 Munavalli S; Rohrbaugh, D K ; Wagner, G W ; Longo, F R ; Black, B ; Durst, H D (2002), “Synthesis and characterization of a new genre of CS compounds”, ADA409494 Proceedings of the 2001 ECBC Scientific Conference on Chemical and Biological Defense Research, 6-8 March , Marriott’s Hunt Valley Inn, Hunt Valley, MD 17 Uwe Heinrich (2000), “Possible lethal effects of CS tear gas on Branche Davidians during the FBI raid on the Mount Carmel compound near Waco, Texas”, The office of special counsel, Hannover, 2000 18 Wiliam C; Keller; Elves, Robert G ; Bonnin, John C (1986), “Assessment of CS environmental toxicity at Eglin AFB Florida”, AD-A171685, Defense Technical Information Center, 8725 Jonh J Kingman Road, Suite 0944, Fort Belvoir, VA, 22060 19 Government of Germany (2006), “Best practice guide on ammunition transportation”, FSC.DEL/554/05/Rev.2 20 Rae McGrath (2000), “Landmines and unexploded ordnance: A resource book”, Pluto Press 61 21 Ana R; Ribeiro; Olga C Nunes; Manuel F.R Pereira; Adrián M.T Silva (2015), “An overview on the AOP applied for the treatment of water pollutants defined in the recently launched directive 2013/39/EU”, Environment International, pp 33-51 22 Christopher Charles John Murray (2014), “Shell destruction technique”, US patent number 9,695,263 B2 23 Department for Disarmament Affairs (2001), “A destruction handbook: small arms, light weapons, ammunition and explosive”, United Nations 24 Government of the Netherlands (2008), “Best practice guide on the destruction of conventional ammunition”, FSC.DEL/59/08.Rev.1 25 Joseph J Hout; Gary L Hook; Peter T Lapuma; Duvel W White (2010), “Identification of compounds formed during low temperature thermal dispersion of encapsulated CS riot control agent”, Journal of Occupational and Environmental Hygiene, 7, pp 352-357 26 Josh Wikinson, Duncan Watt (2005), “Review of demilitarization and disposal techniques for munitions and related materials”, MSIAC/NATO/PfPMSIAC 27 Kenneth L Tschritter; Tschritter; Brent L Haroldsen; Timothy J.; Shepodd; Jerome H Stofleth; Raymond A DiBerardo (2005), “Explosive destruction system for disposal of chemical munitions”, US patent number 6,881,383 B1 28 Kibong Kim; Olga G Tsay; David A Atwood and David G Churchill (2011), “Destruction and detection of chemical warfare agents”, Chemical Reviews, 111, pp 5345-5403 29 Michael L Hitchman; R Anthony Spackman; F Javier Yusta & Benoit Morel (1997), “A feasibility study of the destruction of chemical weapons by photocatalytic oxidation”, Science and Global Security, 6, pp 205-237 30 National research council (2000), “Integrated design of alternative technologies for bulk-only chemical agent disposal facilities”, National Academy Press, Washington DC 62 31 National research council (2001), “Evaluation of alternative technologies for disposal of liquid wastes from the explosive destruction system”, National Academy Press, Washington DC 32 National research council (2009), “Assessment of explosive destruction technologies for specific munitions at the blue grass and pueblo chemical agent destruction pilot plants”, National Academy Press, Washington DC 33 Office of Technology Assessment (1992), “Disposal of chemical weapons: Alternative technologies”, US Congress, Washington DC 34 Pierre Gobinet, Estelle Jobson (2013), Dynamic disposal: An introduction to mobile and transportable industrial ammunition demilitarization equipment, Small Arms Surver, Switzerland 35 Ron G Manley (2006), “Options for the destruction of chemical weapons and management of the associated risks”, Ann N Y Acad Sci., 1076, pp 540-548 36 Solim S W Kwak, Orem, Utah (1981), “Conversion of CS (tear gas) to Ochlorostyrene and ammonium sulfate”, US patent number 4,284,832 37 Suryanarayane M V Suryanarayana; Anil K Nigam; A Vik Mazumder and Pranav K Gutch (2017), “Studies on thermal degradation of riot control agent dibenz[[b,f]-1,4-oxazepine (CR)”, Indian Journal of Chemistry, 56B, pp 862-871 38 Timothy A Kluchinsky; Michael V Sheely; Paul B B Savage and Philip A Smith (2002), “Formation of CS riot control agent thermal degradation products at elevated temperatures”, Journal of Chromatography A, 952, pp 205-213 39 Xue Tian; Yong-He Han; Qi-zhi Zhao & Ning Lyu (2015), “Thermal decomposition of CS by TG/DSC-FTIR and RY-GC/MS”, International Conference on Mechatronics, Electronic, Industrial and Control engineering, pp 912-916 40 Deegan A M; B Shaik; K Nolan; K Urell; M Oelgemöller; J Tobin & A Morrissey (2011), Treatment options for wasterwater effluents from pharmaceutical companies, Int Jour Environ Sci Tech., 8(3), 2011, pp 649-666 63 41 Gaillard H., Imbert and Blondeau (1998), “Effect of pH on the oxidation rate of organic compounds by Fe-II/H2O2: Mechanisms and simulation”, New Chemical, 22(3), pp 263-268 42 L Lunar, D Sicilia, DoloresSicilia; SoledadRubio; DoloresPérez-Bendito; UlrichNickel (2000), “Degradation of photographic developers by Fenton’s reagent: condition optimization and kinetics for metol oxidation”, Water Research, 34, pp 1791-1802 43 Ines Nitoi, Tatiana Oncescu; Petruta Oancea (2013), “Mechanism and kinetic study for the degradation of lindane by photo-Fenton process”, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 19, pp 305-309 44 Monica Brienza and Ioannis A Katsoyiannis (2017), “Sulfate radical technologies as tertiary treatment for the removal of emerging contaminants from wasterwater”, Sustainability, 9, pp 1604-1621 45 Rui Li; Brett B Palm; Amber M Ortega; James Hlywiak; Weiwei Hu; Zhe Peng; Douglas A Day; Christoph Knote; William H Brune; Joost A de Gouw; Jose L Jimenez; (2015), “Modeling the radical chemistry in an oxidation flow reactor: radical formation and recycling, sensitiveties and the OH exposure estimation equation”, The Journal of Physical Chemistry, 119, pp 4418-4432 46 R Hernandez, M Zappi, J Colucci, and R Jones (2010), “Comparing the performance of various advanced oxidation processes for treatment of acetone contaminated water”, Journal of Hazardous Materials, 92, pp 33-50 64 PHỤ LỤC Một số hình ảnh thiết bị thí nghiệm phân tích định lƣợng chất độc CS nƣớc Hệ thiết bị HPLC Hewlett Packard 1100 Series Hệ thiết bị GC-MS QP2010 Plus 65 ... văn: Đánh giá trạng ô nhiễm chất độc kích thích CS môi trường nước mặt tỉnh Nghệ An bước đầu đề xuất giải pháp xử lý với mục tiêu nội dung nghiên cứu nhƣ sau: Mục tiêu luận văn: - Đánh giá đƣợc... 3.1 Hiện trạng ô nhiễm chất độc CS tồn lƣu sau chiến tranh Nghệ An 37 3.1.1 Hiện trạng ô nhiễm bom, mìn, vật nổ chứa chất độc CS Quân khu 37 3.1.2 Hiện trạng ô nhiễm chất độc CS. .. và xử lý nƣớc nhiễm chất độc kích thích CS cơng nghệ oxi hóa nâng cao CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung chất độc kích thích 1.1.1 Họ chất độc kích thích Họ chất độc kích thích hợp chất hóa