Đang tải... (xem toàn văn)
độc học môi trường (environmental toxicology) hay còn gọi là độc học sinh thái (ecotoxiclogy) là một ngành khoa học cơ bản môi trường học, chuyên nghiên cứu về chất và lượng của các hiệu ứng xấu do các tác nhân lý học, hóa học, sinh học, gây ra cho các thể, quần thể hay quần xã sinh vật và hệ sinh thái.
MÔN HỌC ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Chuyên đề 3: PHÂN TÍCH TÌNH HUỐNG TAI NẠN XẢY RA TẠI TIMES BEACH, MISSOURI NĂM 1983 Giảng viên Thực STT 10 11 :TS Nguyễn Thị Thanh Kiều :Nhóm Học viên Võ Trương Như Thủy Đinh Thị Thanh Liêm Dương Trọng Phước Nguyễn Duy Thanh Chu Thành Chung Trần Thị Nguyệt Trần Minh Đức Trần Quốc Bảo Huỳnh Văn Tự Mai Nam Hải Hoàng Oanh TP HCM, tháng 04 năm 2012 Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHÂN TÍCH TÌNH HUỐNG TAI NẠN XẢY RA TẠI TIMES BEACH, MISSOURI NĂM 1983 I SƠ LƯỢC VỊ TRÍ ĐỊA LÝ II DIỄN BIẾN TAI NẠN III CƠ CHẾ GÂY NGỘ ĐỘC CỦA DIOXIN IV TÁC ĐỘNG CỦA DIOXIN TẠI VÙNG TIMEBEACH MISSOURI .23 V CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG CỦA DIOXIN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 MỞ ĐẦU Dioxin furan hóa chất độc biết đến khoa học Trong báo cáo sơ thảo Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) năm 1994 miêu tả dioxin mối tác nhân đe doạ nguy hiểm sức khoẻ cộng đồng Cũng theo EPA, dường khơng có mức độ phơi nhiễm dioxin coi an toàn Ngoài chiến tranh Việt Nam, dioxin chất độc màu da cam gây nên thảm hoạ sinh thái Seveso (Ý), Love Canal (New York), Times Beach (Missouri) Chuyên đề 3: Phân tích tình xảy tai nạn Times Beach (Missouri) cách gần thập niên nhằm tìm hiểu mức độ nhiễm Dioxin gây tác hại đến người môi trường vùng đất bị nhiễm Dioxin Tai nạn xem trường hợp tồi tệ người gây ô nhiễm quy mô lớn (xếp thứ 10 thảm họa cho môi trường lịch sử nước Mỹ) Tóm tắt tai nạn: Times Beach có vấn đề bụi vào mùa hè, đường bụi bẩn không trải nhựa Họ thuê nhà thầu tư nhân để phun dầu thải đường đầu năm 1970, có nguồn gốc từ sở sản xuất hóa chất độc hại, bao gồm chất dioxin, thành phần chất độc da cam chất gây ung thư biết đến Đến năm 1980, vấn đề sức khỏe tử vong nuôi dẫn đến điều tra Thị trấn mua phủ năm 1983 kiểm dịch Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 PHÂN TÍCH TÌNH HUỐNG TAI NẠN XẢY RA TẠI TIMES BEACH, MISSOURI NĂM 1983 I SƠ LƯỢC VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Times Beach, Missouri thành lập năm 1925 , thị trấn nhỏ Louis County, Missouri St bang Missouri, Hoa Kỳ; cách thị trấn Louis 27 km phía tây nam St Louis Eureka, Missouri Louis, cách km phía đơng Eureka, Missouri Dân số thời điểm hình thành có 2.240 người Ngày nay, Times Beach tọa lạc Tuyến đường 66, cơng viên bang Một tịa nhà thành phố tồn tại, khách đến thăm khu trung tâm cơng viên nơi qn ăn cịn sót lại từ thời thành phố Times Beach sáng sủa ngày trụ sở EPA vùng Bên cạnh có gị đất phủ cỏ rộng lớn mà bên mảnh vụn tòa nhà thị trấn cũ bị phá hủy II DIỄN BIẾN TAI NẠN Times Beach thành lập năm 1925 cánh đồng ngập lụt dọc theo sông Meramec Trong năm đầu thành lập, Times Beach khu nghỉ mát dành cho mùa hè Sau đó, ảnh hưởng chiến tranh giới lần 2, khu nhà nghỉ mát vùng Times Beach khơng cịn phù hợp, thị trấn trở thành khu nhà người có thu nhập thấp Câu chuyện Times Beach ô nhiễm toàn tiểu bang Missouri bắt đầu vào năm 1970, sở hạ tầng yếu kém, mạng lưới giao thông chủ yếu đường đất đầy bụi bặm, nhiều thị có Times Beach, sử dụng dầu thải để kiểm soát bụi đường không trải nhựa Với 23 dặm đường đất (37 km) thiếu kinh phí, thành phố Times Beach thuê Russell Bliss trải dầu thải lên đường thị trấn Từ 1972-1976, Bliss phun dầu Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 thải đường phố với lượng 6cent/gallon Dầu thải thải bỏ từ công ty Northeastern Pharmaceutical and Chemical (NEPACCO) Verona, Missouri Công ty sản xuất hexachlorophene thải bỏ chất thải mà chất thải có lượng Dioxin lớn Russell Bliss ký hợp đồng với công ty để thải bỏ chất thải độc hại cho công ty Đầu tiên Bliss sử dụng kỹ thuật phun dầu thải để kiểm sóat bụi chuồng ngựa, sau Ơng th phun lên đường thị trấn Dầu thải Bliss trộn dầu thải động với chất thải công ty NAPACCO Trong lần phun vào tháng năm 1971 làm chết 62 ngựa, người sở hữu đàn ngựa nghi ngờ Bliss Những ông chủ chuồng ngựa có kinh nghiệm khác bắt đầu theo dõi họat động Bliss sau nhìn thấy vấn đề tương tự vấn đề Cũng vào thời gian đường chuyển sang màu tím có mùi khủng khiếp sau phun dầu thải Ngoài ra, chim chết động vật sinh chống chọi chết thời gian ngắn sau sinh Năm 1974, Trung tâm Kiểm soát Dịch bệnh Mỹ (CDC) xác định dầu thải dioxincontaminated nguyên nhân gây tử vong cho số lượng không xác định chó lồi chim biết hót Times Beach Ngày 3/12/1982, để đáp ứng với khiếu nại địa phương phát trước CDC, Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) bắt đầu chuyến thăm Times Beach lấy mẫu xét nghiệm xác định mức độ nguy hiểm dioxin đất Đến ngày 5/12/1982 sơng Meramec bị ngập lụt, có đến 95% dân số thành phố sơ tán lụt với mực nước cao mét Vì trận lụt mà ô nhiễm dioxin lan khắp thành phố Ngày 23 /12/1982 có kết kiểm tra đất kết thử nghiệm cho thấy lượng dioxin coi nguy hại cho người Vào đầu năm 1983 Tổng thống Ronald Reagan thành lập lực lượng đặc nhiệm dioxin để nghiên cứu tác động hóa chất Chính phủ Hoa kỳ chi tới 33 triệu đô la để mua nhà cửa tái định cư 2.200 cư dân họ Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 Vì dầu thải trải chuồng ngựa, đường số khu vực xung quanh thị trấn nên gây ô nhiễm dioxin môi trường đất nơi Ngoài trận lụt tháng 12 năm 1982, dioxin vào nguồn nước lan khắp thành phố Sự lan truyền gây bệnh tật tử vong động vật Năm 1985, 2.200 cư dân thị trấn phải sơ tán, ngoại trừ vài người cao tuổi người từ chối sơ tán lại Khi chuyển đến nơi khác họ lo lắng ảnh hưởng ô nhiễm đến sức khỏe lâu dài họ Năm 1986, Trung tâm Kiểm sốt bệnh có báo cáo cho thấy cư dân Times Beach, phải chịu tổn thương gan hệ thống miễn dịch bị phơi nhiễm dầu có dioxin rải đường đất vào 1971 III CƠ CHẾ GÂY NGỘ ĐỘC CỦA DIOXIN III.1 Dioxin hợp chất tương tự Dioxin 12 chất, nhóm chất theo Cơng ước Stockholm (UNEP, 2001) chất nhiễm hữu khó phân hủy (POPs: Persistent Organic Pollutants), gây ô nhiễm môi trường: (1) Policlobiphenyl (PCB), (2) Policlodibenzo-p-dioxin (PCDD), (3) Policlodibenzofuran (PCDF), (4) Aldrin, (5) Dieldrin, (6) Diclodiphenyltricloetan (DDT), (7) Endrin, (8) Clordan, (9) Hexaclobenzen (HCB), (10) Mirex, (11) Toxaphen, (12) Heptaclo Trong 12 chất POPs này, tên chung “Dioxin”, thường hiểu chất PCDD PCDF; PCB hiểu hợp chất tương tự dioxin chúng có chế gây nhiễm độc dioxin Trừ PCDD PCDF nhóm chất khơng chủ định sản xuất, chất lại sản xuất để sử dụng: PCB sử dụng chế tạo dầu biến thế, tụ điện lỏng, làm chất hóa dẻo…, chất lại sản xuất làm thuốc trừ sâu, trừ muỗi, trừ trùng có hại, v.v… Dưới tên chung “Dioxin” thường hiểu hai nhóm chất gồm (Bảng 7): + 75 chất đồng loại (congener) policlodibenzo-p-dioxin (PCDD), tùy thuộc vào số lượng nguyên tử clo chứa phân tử, chia tám nhóm đồng phân (isomer) + 135 chất đồng loại policlodibenzofuran (PCDF), tương tự PCDD, PCDF chia tám nhóm đồng phân Cũng thường gọi tách dioxin furan Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 Công thức cấu tạo chung dioxin furan sau: Trong nghiên cứu phơi nhiễm tổng hợp, thường tính đến hợp chất tương tự dioxin, policlobiphenyl (PCB) có cơng thức cấu tạo chung sau: Không phải tất đồng loại dioxin furan độc, có chất mà phân tử chứa nguyên tử clo vị trí 2,3,7,8 có độc tính Dioxin có 7, cịn furan có 10 chất vậy, tổng cộng 17 chất độc III.2 Dioxin có độ bền vững cao Một đặc điểm bật dioxin độ bền vững cao phương diện vật lý, hóa học sinh học Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 Ở điều kiện bình thường, dioxin chất rắn, có nhiệt độ nóng chảy cao, áp suất thấp tan nước Các tính chất 17 hợp chất độc trình bày Bảng Những tính chất có ý nghĩa lớn tồn chúng tự nhiên Nhiệt độ sôi 2,3,7,8-TCDD, chất độc dioxin, đánh giá vào khoảng 412,20C (ATSDR, 1989, tr.37) Độ hòa chất da cam vào khoảng 580 ppm (VA, 1981, tr.3-9), dung môi hữu sau (ATSDR, 1989, tr.37): o-diclobenzen: 1.400 mg/l, clobenzen: 720 mg/l, benzen: 570 mg/l, cloroform: 370 mg/l, axeton: 110 mg/l, metanol: 10 mg/l Sự khác độ hòa tan dioxin nước dung môi hữu quan hệ trực tiếp hệ số phân bố chúng hệ hữu cơ/nước, đặc biệt hệ octanol/nước Hệ số phân bố 2,3,7,8-TCDD số hệ sau: Octanol / nước: 106 – 107(hệ số kow) Đất / nước: 23.000 Sinh thể (biota) / nước: 11.000 Người ta cho hệ số tích tụ sinh học (bioconcentration factor – BCF) có quan hệ trực tiếp với hệ số phân bố kow dạng biểu thức đơn giản sau (Federov 1993, tr.121): Log BCF = 0,76 kow – 0,23 (1) Hệ số phân bố dioxin hệ octanol / nước có ý nghĩa việc đánh giá thông số khác dioxin, hệ số hấp phụ (K oc) đánh giá thông qua Kow (Beker et al., 2000; William J., 2003) dạng hàm tuyến tính: Log Koc = a log Kow + b (2) Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 Nguồn: EPA, 1994; NATO/CCMS, 1988; Martin V.B et al., 1998; www.lec.lancs.ac uk/reseach/dabase/4.html Khi nghiên cứu dây chuyền thực phẩm, thông số quan trọng hệ số vận chuyển dioxin từ thực vật sang sữa bò, sang thịt bò, từ đất sang thực vật, từ đất sang rễ thực vật, v.v đánh giá thông qua hệ số K ow, dioxin hấp phụ vào rễ thực vật không vận chuyển lên phần đất thực vật (EPA, 1999, tr.10), sử dụng hệ số nồng độ rễ RCF (Root Concentration Factor) phù hợp nghiên cứu mối quan hệ nồng độ dioxin đất với tiếp nhận thực vật, EPA đề nghị sử dụng giá trị RCF = 5.200 dioxin, giá trị tính theo phương trình: Log (RCF-0,82) = 0,77 log Kow – 1,52 (3) Chính vậy, hiểu biết hệ số K ow có ý nghĩa quan trọng nghiên cứu dioxin mơi trường, dây chuyền thực phẩm, tích tụ sinh học thực vật III.2.1 Dioxin mỡ kỵ nước Đặc tính mỡ (lipophilic) kỵ nước (hydrophobic) dioxin liên quan chặt chẽ với độ bền vững chúng thể sống tự nhiên phân bố chúng quan thể Hệ số phân bố 2,3,7,8-TCDD thể sau (Federov, 1993, tr.122): Mô mỡ: 300; da: 30; gan: 25; sữa mẹ: 13; thành ruột: 10; máu: 10; thận: Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 7; bắp thịt: 4; mật: 0,5; nước tiểu: 0,00005 Vì vậy, nghiên cứu đánh giá độ tồn lưu dioxin thể người, thường lấy mỡ, máu sữa mẹ Trong sữa mẹ có khoảng 3-4% mỡ, máu khoảng 0,3-0,7% (White, 1981) III.2.2 Dioxin bền vững hóa học Về mặt hóa học, dioxin bền vững, không bị phân hủy tác dụng axít mạnh, kiềm mạnh, chất oxy hóa mạnh khơng có chất xúc tác nhiệt độ cao Dioxin không bị thủy phân nước điều kiện bình thường Nước siêu tới hạn CACDT (1993), tr.140;281), tức nước điều kiện: nhiệt độ T = 3750C, áp suất p = 222 atm tỷ khối d = 0,307 g/cm3, hòa tan ôxy hóa dioxin với hiệu suất cao (quy mơ phịng thí nghiệm): 99,9999% III.2.3 Dioxin bền nhiệt Dioxin có nhiệt độ nóng chảy cao (Bảng 15), nhiệt độ sôi 2,3,7,8TCDD lên tới 4120C, trình cháy tạo dioxin xảy khoảng nhiệt độ cao Nhiệt độ 750-9000C vùng tạo thành 2,3,7,8-TCDD, nhiệt độ 1.2000C, trình phân hủy dioxin trình thuận nghịch, dioxin bị phân hủy hoàn toàn khoảng nhiệt độ 1.200-1.400 0C cao III.2.4 Đối với vi sinh vật Matsumura F (1973) nghiên cứu khả khử độc 100 chủng vi sinh vật 2,3,7,8-TCDD, có chủng đánh giá có khả khử độc dioxin, nấm Trichoderma viriditale, vi khuẩn Pseudomonas puridaital loài khác đánh số, song trình khử độc xảy chậm chạp Những năm gần nhiều nhà khoa học giới tập trung nghiên cứu khả dùng vi sinh vật để khử độc dioxin Trong tổng luận Akira Hiraishi (2003), phản ánh đầy đủ vấn đề Ở Việt Nam, bắt đầu nghiên cứu theo hướng (Hà Đ.T.C cs., 2004; 2005) Tuy nhiên, dioxin loại chất bền vững mặt vi sinh học Quá trình khử độc xảy đất chậm, đòi hỏi thời gian dài III.2.5 Thời gian bán hủy dioxin Thời gian bán hủy thông số quan trọng để đánh giá độ bền vững dioxin đối tượng khác Theo Paustenbach (1992), thời gian bán hủy dioxin 9-12 năm lớp đất bề mặt 0,1 cm, lớp đất sâu 25-100 năm Trong cặn đáy, dioxin tồn hàng trăm năm (Kjeller, Rapper, 1994) 10 Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 đốt nguồn phát thải dioxin, vậy, xử lý rác thải sinh hoạt, rác thải y tế, rác thải công nghiệp vấn đề lớn môi trường quốc gia Một biện pháp xử lý rác thải giới đốt Có nhiều nhà máy đốt rác lớn nước công nghiệp phát triển, theo số liệu năm đầu 90 kỷ 20 (Jufit, 2004, tr.170) Nhật Bản nước có nhiều nhà máy đốt rác giới: 1.900, tiếp nước: Pháp: 170; Mỹ: 168; Italia: 94; Đức: 47; Đan Mạch: 38; Anh: 30; Thụy Sĩ: 23; Tây Ban Nha: 22; Canađa: 17; Hà Lan: 12 Thành phần rác đa dạng phức tạp, thông thường có ba loại rác: rác sinh hoat, rác thải công nghiệp rác thải y tế Khi đốt loại rác này, PCDD PCDF tạo thành Trong rác có nhiều loại nhựa khác chứa clo, đặc biệt nhựa PVC (clorua polivinyl), đốt kg nhựa PVC tạo thành 50 μg dioxin Theo đánh giá Cleverly cs (1998), riêng 111 nhà máy đốt rác Mỹ, năm 1995 thải môi trường 45 kg dioxin Với số liệu tính trung bình nhà máy đốt rác thải mơi trường 0,4 kg dioxin, với 2.500 lị nước cơng nghiệp nêu thải mơi truờng 1.000 kg/năm Ngồi đốt rác, cịn các q trình cháy khác tạo thành dioxin: cháy rừng, rừng phun rải chất hữu chứa clo họ phenoxy (2,4D; 2,4,5-T); vụ cháy biến chứa PCB, đốt gỗ có tẩm chất bảo quản pentaclophenol ngồi trời tạo từ ppb TCDD đến 178 ppb OCDD, hay đốt củi gỗ lị sưởi gia đình, cháy nhựa PVC, dioxin tạo thành lò hỏa thiêu, v.v… Có thể nói tóm lại dioxin loại sản phẩm lửa: Vật chất, vật liệu hữu chứa clo + Nhiệt độ cao Dioxin Cần lưu ý có tới 95% lượng dioxin phát thải vào mơi trường từ lị đốt rác thải bẩn có chứa tác nhân clo III.3.3 Chiến tranh hóa học cố mơi trường dioxin Chiến tranh hóa học Mỹ tiến hành Việt Nam điển hình có khơng hai giới nguồn ô nhiễm “dioxin chiến tranh” với khối lượng dioxin lớn, trình bầy Vụ nổ vào tháng 10/1976 nhà máy ICMESA sản xuất TCP Seveso, Italia (Firestone D., 1977) vụ tai nạn hóa học lớn giới, vụ nổ tạo đám mây hóa học lớn, dài km, rộng 700 m, chứa khoảng 500 kg TCP kg dioxin Khoảng 2.000 người bị nhiễm độc dioxin, 1.100 vật chết bị 18 Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 nhiễm tới 255 ng/g TCDD Sau vụ tai nạn, người ta phải chôn cách ly triệu m3 đất bị nhiễm TCDD III.3.4 Nguồn gốc tự nhiên Gadomski cs (2002), sở tổng hợp phân tích kết phân tích xác định dioxin trầm tích biển, sơng, hồ đầm lầy bốn địa điểm khác giới: − Trầm tích sơng khu vực Leaf-Pascagoula thuộc phía Nam Mississipi, Mỹ; − Trầm tích biển khu vực bang Queensland, Ơxtrâylia, với độ tuổi 350 năm; − Trầm tích đầm lầy Mai Po, Hồng Cơng, Trung Quốc; − Trầm tích hồ Ahmasjarvi, Phần Lan, với độ tuổi 8.000 năm (Độ tuổi trầm tích xác định phương pháp đồng vị phóng xạ: Pb-210, Ra-226, Cs-137) đưa số kết luận đây: + Sự tồn PCDDs trầm tích 8.000 năm minh chứng cho tạo thành dioxin tự nhiên Bức tranh tổng thể dioxin trầm tích bốn nơi cách xa tương tự + Sự khác biệt dioxin tự nhiên so với dioxin nhân tạo thể số đặc điểm sau đây: − Hàm lượng OCDD HpCDD cao, riêng OCDD chiếm tỷ lệ cao nhất: 7093% trầm tích biển Queensland, 94-97% trầm tích đầm lầy Mai Po − Đồng phân 1,9,[2,3,7,8]-HxCDD chiếm ưu nhóm đồng phân độc HxCDD − Lượng PCDF nhỏ bé mức phát được, tỷ lệ % tổng nồng độ PCDD/tổng nồng độ PCDF lớn (trên 90%) Những kết luận hoàn toàn phù hợp với kết nhận Ferrario cs (2000), Rappe cs (2000) Một kết lý thú Prange cs (2002) họ nghiên cứu phân bố dioxin theo chiều sâu đến 350 cm đất rừng Queensland Trong tất lớp đất theo chiều sâu: 0-10, 50-60, 100-110, 150-160, 200-210, 250260, 300-310 340-350 cm, hàm lượng PCDD chiếm tới 97,7-99%, nằm khoảng 59.000-22.000 ppt, PCDF chiếm khoảng 1-2%, nằm khoảng 12,6-4,2 ppt Tỷ lệ nồng độ PCDD/PCDF lớp mặt 240, lớp đáy 12.000, COCDD > CHpCDD 19 Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 Cơ chế hình thành dioxin tự nhiên q trình nghiên cứu Những thơng tin có ích xem xét đánh giá nguồn gốc dioxin khu vực khác nhau, địa điểm khác III.4 Độc tính chế tác động III.4.1 Độc tính Trong 75 chất PCDD có chất độc, 135 chất PCDF có 10 chất độc 209 chất PCB có 12 chất theo quy định Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) chất độc tương tự dioxin, tổng cộng lại 29 chất dioxin tương tự dioxin có tính độc Độ độc chúng biểu thị hệ số độc, độ độc chất so với độ độc chất độc 2,3,7,8-TCDD có hệ số độc quy ước Hiện có hai bảng hệ số độc I-TEF (International Toxic Equivalentcy Factor) WHO- TEF (WHO – Toxic Equivalentcy Factor), hai bảng trình bày chung Bảng 11 Tổng độ độc tương đương dioxin tính theo cơng thức (1), thêm chất tương tự dioxin (PCB), tính theo cơng thức (2) TEQ = Σ(CiPCDD* TEFiPCDD) + Σ(CjPCDF* TEFjPCDF) (1) TEQ = Σ(CiPCDD* TEFiPCDD) + Σ(CjPCDF* TEFjPCDF) + Σ(CkPCB* TEFkPCB) (2) Trong công thức này: 20 ... vững cao Một đặc điểm bật dioxin độ bền vững cao phương diện vật lý, hóa học sinh học Times Beach Missouri – Mỹ năm 1983 Ở điều kiện bình thường, dioxin chất rắn, có nhiệt độ nóng chảy cao, áp... 0,307 g/cm3, hòa tan ơxy hóa dioxin với hiệu suất cao (quy mơ phịng thí nghiệm): 99,9999% III.2.3 Dioxin bền nhiệt Dioxin có nhiệt độ nóng chảy cao (Bảng 15), nhiệt độ sôi 2,3,7,8TCDD lên tới 4120C,... nhiệt độ cao Nhiệt độ 750-9000C vùng tạo thành 2,3,7,8-TCDD, nhiệt độ 1.2000C, trình phân hủy dioxin trình thuận nghịch, dioxin bị phân hủy hoàn toàn khoảng nhiệt độ 1.200-1.400 0C cao III.2.4
