5. GIẢI PHÁP TRONG QUẢN LÝ, XỬ LÝ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT VÀ TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP.
5.2.6. Cơng nghệ sinh thá i Ứng dụng mơ hình trồng hoa trên bờ ruộng
ruộng
Từ việc trồng hoa trên bờ ruộng đã mang lại nhiều lợi ích như:
- Thu hút thiên địch ký sinh và ăn mồi đến cư ngụ, trong đó có nhện, kiến ba khoang phát triển mạnh và chúng được sử dụng như một đội quân bảo vệ lúa, trực tiếp tấn cơng các lồi sâu rầy mà khơng cần phun thuốc hóa học.
- Hơn nữa, với lực lượng thiên địch đến ruộng đông đúc để lấy mật hoa đã tạo sự đa dạng sinh học, bảo vệ hệ sinh thái. Đặc biệt, mơ hình này rất thích hợp đối với những vùng lúa gần khu vực nuôi trồng thủy sản.
- Ngồi ra, chung quanh bờ ruộng có nhiều hoa với màu sắc sặc sỡ, tạo mỹ quan cho cánh đồng, điều đó cũng làm cho người nơng dân phấn khởi, thoải mái khi đi thăm ruộng.
Ngoài ra việc ứng dụng mơ hình trồng hoa trên bờ ruộng còn giảm đáng kể số lần phun thuốc trừ sâu góp phần bảo vệ đất nơng nghiệp.
Hình 5.1. Mơ hình trồng hoa trên bờ ruộng
5.3. Về xử lý
Trên thực tế, đã có nhiều giải pháp được các nhà khoa học trong và ngoài nước đưa ra nhằm xử lý dứt điểm thuốc bảo vệ thực vật tồn dư như: cơng nghệ thiêu đốt trong lị xi măng, phương pháp thiêu đốt trong hệ thống lò 2 cấp, giải pháp hóa học, giải pháp sinh học...
5.2.1. Cơng nghệ thiêu đốt trong lị xi măng:
Vừa qua, Viện Bảo vệ thực vật đã tiến hành kiểm kê 25 tấn các loại thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) tồn đọng trong 3 kho thuốc tại các tỉnh Hải Phòng, Hà Tây (cũ) và Hà Tĩnh.
Để xử lý số thuốc BVTV tồn dư nguy hiểm trên, Viện Bảo vệ thực vật kết hợp với Công ty Holcim Việt Nam tiến hành tiêu hủy thuốc bằng cơng nghệ lị nung xi măng. Đây là loại lị nung chun dụng của cơng ty Holcim trong việc tiêu hủy thuốc BVTV.
Hình 5.2. Lị nung xi măng Holcim. (Ảnh: ximangvietnam.com)
Kết quả kiểm nghiệm ban đầu cho thấy, lị nung có các điều kiện rất tốt để phân hủy thuốc BVTV tồn dư cũng như giảm thiểu khí độc thải ra trong quá trình nung đốt, nhất là dioxins và furans.
Trên thế giới, đã có nhiều cơng nghệ tiêu hủy thuốc BVTV tồn dư bằng nhiều công nghệ khác nhau, tuy nhiên, công nghệ tiêu hủy thuốc BVTV bằng lò nung xi măng đã cung cấp thêm một cơ hội cho việc xử lý các loại hóa chất khó phân hủy một cách an toàn.
5.2.2. Phương pháp thiêu đốt trong hệ thống lị 2 cấp:
Cơng nghệ này là sự phối hợp của 3 phương pháp, đầu tiên là xử lý hóa học làm giảm tối đa độc tính của thuốc bảo vệ thực vật, tiếp đó xử lý nhiệt để tiêu hủy hoàn toàn các yếu tố độc hại và thu nhỏ thể tích các chất gây ơ nhiễm và cuối cùng là bê tơng hóa, gốm hóa các chất cịn lại.
Kết quả thử nghiệm tại một số địa phương cho thấy cơng nghệ này có tính khả thi cao trong điều kiện Việt Nam, tránh được các nguy cơ ơ nhiễm nghiêm trọng từ q trình sử dụng và lưu trữ thuốc bảo vệ thực vật đồng thời không gây thêm ô nhiễm thứ cấp.
Tuy nhiên, theo Cục Bảo vệ mơi trường, việc áp dụng cơng nghệ này cịn gặp khó khăn trong việc đầu tư cơng nghệ và xây dựng nơi tiêu hủy, vì vậy Nhà nước và địa phương cần đầu tư xây dựng các điểm thu gom, lưu trữ tập trung thuốc bảo vệ thực vật để từng bước áp dụng công nghệ này.
5.2.3. Phân huỷ bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời:
Các phản ứng phân huỷ bằng tia cực tím (UV), bằng ánh sáng mặt trời thường làm gãy mạch vòng hoặc gẫy các mối liên kết giữa Clo và Cacbon hoặc nguyên tố khác trong cấu trúc phân tử của chất hữu cơ và sau đó thay thế nhóm Cl bằng nhóm Phenyl hoặc nhóm Hydroxyl và giảm độ độc của hoạt chất.
Ưu điểm của biện pháp này là hiệu suất xử lý cao, chi phí cho xử lý thấp, rác thải an tồn ngồi mơi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của biện pháp là không thể áp dụng để xử lý chất ơ nhiễm chảy tràn và chất thải rửa có nồng độ đậm đặc. Nếu áp dụng để xử lý ơ nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp được tia UV chiếu không dày hơn 5mm. Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn 5 mm thì biện pháp này ít được sử dụng và đặc biệt trong công nghệ xử lý hiện trường.
5.2.4. Phá huỷ bằng vi sóng Plasma
Biện pháp này được tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt. Chất hữu cơ được dẫn qua ống phản ứng ở đây là Detector Plasma sinh ra sóng phát xạ electron cực ngắn (vi sóng). Sóng phát xạ electron tác dụng vào các phân tử hữu cơ tạo ra nhóm gốc tự do và sau đó dẫn tới các phản ứng tạo SO2, CO2, HPO32-, Cl2, Br2, … (sản phẩm tạo ra phụ thuộc vào bản chất HCBVTV).
Ví dụ: Malathion bị phá huỷ như sau:
Plasma + C10H19OPS2 =>15O2 + 10CO2 + 9H2O + HPO3
Kết quả thực nghiệm theo biện pháp trên một số loại HCBVTV đã phá huỷ đến 99% (với tốc độ từ 1,8 đến 3 kg/h).
Ưu điểm của biện pháp này là hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ. Khí thải khi xử lý an tồn cho mơi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của biện pháp này là chỉ sử dụng hiệu quả trong pha lỏng và pha khí, chi phí cho xử lý cao, phải đầu tư lớn.
Ozon hoá kết hợp với chiếu tia cực tím là biện pháp phân huỷ các chất thải hữu cơ trong dung dịch hoặc trong dung môi. Kỹ thuật này thường được áp dụng để xử lý ô nhiễm thuốc trừ sâu ở Mỹ. Phản ứng hoá học để phân huỷ hợp chất là:
Thuốc trừ sâu, diệt cỏ + O3=> CO2 + H2O + các nguyên tố khác
Ưu điểm của biện pháp này là sử dụng thiết bị gọn nhẹ, chi phí vận hành thấp, chất thải ra môi trường sau khi xử lý là loại ít độc, thời gian phân huỷ rất ngắn. Nhược điểm của biện pháp là chỉ sử dụng có hiệu quả cao trong các pha lỏng, pha khí. Chi phí ban đầu cho xử lý là rất lớn.
5.2.6. Biện pháp oxy hố bằng khơng khí ướt
Biện pháp này dựa trên cơ chế oxy hố bằng hỗn hợp khơng khí và hơi nước ở nhiệt độ cao > 350 oC và áp suất 150 atm. Kết quả xử lý đạt hiệu quả 95%. Chi phí cho xử lý theo biện pháp này chưa được nghiên cứu.
5.2.7. Biện pháp oxy hoá ở nhiệt độ cao
Biện pháp oxy hoá ở nhiệt độ cao có 2 cơng đoạn chính:
− Cơng đoạn 1: Cơng đoạn tách chất ô nhiễm ra hỗn hợp đất bằng phương pháp hố hơi chất ơ nhiễm.
− Cơng đoạn 2: Là công đoạn phá huỷ chất ô nhiễm bằng nhiệt độ cao. Dùng nhiệt độ cao có lượng oxy dư để oxy hố các chất ơ nhiễm thành CO2, H2O, NOx, P2O5.
Ưu điểm của biện pháp xử lý nhiệt độ cao là biện pháp tổng hợp vừa tách chất ô nhiễm ra khỏi đất, vừa làm sạch triệt để chất ơ nhiễm; khí thải rất an tồn cho mơi trường (khi có hệ thống lọc khí thải). Hiệu suất xử lý tiêu độc cao > 95%; cặn bã tro sau khi xử lý chiếm tỷ lệ nhỏ (0,01%).
Hạn chế của biện pháp này là chi phí cho xử lý cao, khơng áp dụng cho xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng, cấu trúc đất sau khi xử lý bị phá huỷ, khí thải cần phải lọc trước khi thải ra môi trường.
5.2.8. Biện pháp xử lý tồn dư HCBVTV bằng phân huỷ sinh học
Việc loại bỏ có hiệu quả tồn dư HCBVTV là một trong các khó khăn chính mà nền nơng nghiệp phải đối mặt. Vi sinh vật đất được biết đến như những cơ thể có khả năng phân huỷ rất nhiều HCBVTV dùng trong nông nghiệp. Trong những năm gần đây xu hướng sử dụng vi sinh vật để phân huỷ lượng tồn dư HCBVTV một
cách an toàn được chú trọng nghiên cứu. Phân huỷ sinh học tồn dư HCBVTV trong đất, nước, rau quả là một trong những phương pháp loại bỏ nguồn gây ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khoẻ cộng đồng và nền kinh tế.
Biện pháp phân huỷ HCBVTV bằng tác nhân sinh học dựa trên cơ sở sử dụng nhóm vi sinh vật có sẵn mơi trường đất, các sinh vật có khả năng phá huỷ sự phức tạp trong cấu trúc hố học và hoạt tính sinh học của HCBVTV. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng trong môi trường đất quần thể vi sinh vật trong môi trường đất ln ln có khả năng thích nghi đối với sự thay đổi điều kiện sống. Ở trong đất, HCBVTV bị phân huỷ thành các hợp chất vơ cơ nhờ các phản ứng ơxy hố, thuỷ phân, khử oxy xảy ra ở mọi tầng đất và tác động quang hoá xảy ra ở tầng đất mặt. Tập đoàn vi sinh vật đất rất phong phú và phức tạp. Chúng có thể phân huỷ HCBVTV và dùng thuốc như là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, cung cấp cacbon, nitơ và năng lượng để chúng xây dựng cơ thể. Qúa trình phân huỷ của vi sinh vật có thể gồm một hay nhiều giai đoạn, để lại các sản phẩm trung gian và cuối cùng dẫn tới sự khống hóa hồn tồn sản phẩm thành CO2, H2O và một số chất khác. Một số loài thuốc thường chỉ bị một số loài vi sinh vật phân huỷ. Nhưng có một số lồi vi sinh vật có thể phân huỷ được nhiều HCBVTV trong cùng một nhóm hoặc ở các nhóm thuốc khá xa nhau. Các nghiên cứu cho thấy trong đất tồn tại rất nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ các hợp chất phơt pho hữu cơ, ví dụ như nhóm Bacillus mycoides, B.subtilis, Proteus vulgaris,…, đó là những vi sinh vật thuộc nhóm hoại sinh trong đất. Rất nhiều vi sinh vật có khả năng phân huỷ 2,4-D, trong đó có Achrombacter, Alcaligenes, Corynebacterrium, Flavobaterium, Pseudomonas, … Yadav J. S và cộng sự đã phát hiện nấm Phanerochaete Chrysosporium có khả năng phân huỷ 2,4- D và rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng có cấu trúc khác như Clorinated phenol, PCBs, Dioxin, Monoaromatic và Polyaromatic hydrocacbon, Nitromatic. Năm 1974, Type and Finn đã báo khả năng thích nghi và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật như nguồn dinh dưỡng cacbon của một số chủng Pseudomonas sp. khi chúng phát triển trên mơi trường có chứa 2,4 -Dichlorophenoxy acetic axit và 2,4-dichphenol. Năm 1976, Franci và cộng sự đã nghiên cứu về khả năng chuyển hoá DDT Analogues của chủng Pseudomonas sp. Năm1977, Doughton và Hsieh khi nghiên cứu sự phân huỷ parathion như một nguồn dinh dưỡng thì quá trình phân
huỷ diễn ra nhanh hơn. Ở Việt Nam, Nguyễn Thị Kim Cúc và Phạm Việt Cường đã tiến hành phân lập và tuyển chọn một số chủng thuộc chi Pseudomonas có khả năng phân huỷ được Metyl parathion và đạt được kết quả khả quan.
Qúa trình phân hủy HCBVTV của sinh vật đất đã xảy ra trong mơi trường có hiệu xuất chuyển hố thấp. Để tăng tốc độ phân huỷ HCBVTV và phù hợp với yêu cầu xử lý, người ta đã tối ưu hoá các điều kiện sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật như: pH , môi trường, độ ẩm, nhiệt độ, dinh dưỡng, độ thống khí, bổ xung vào mơi trường đất chế phẩm sinh vật có khả năng phân huỷ HCBVTV.
Một số trở ngại có thể sử dụng vi sinh vật trong xử lý sinh học là những điều kiện môi trường tại nơi cần xử lý, như sự có mặt của các kim loại nặng độc, nồng độ các chất ơ nhiễm hữu cơ cao có thể làm cho vi sinh vật tự nhiên không phát triển được và làm chết vi sinh vật đưa vào, giảm đáng kể ý nghĩa đáng ý nghĩa thực tế của xử lý sinh học.
Có những phát minh mới mở rộng khả sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm mơi trường. Một ví dụ sử dụng các chủng vi sinh vật kháng các dung môi hữu cơ ở nồng độ rất cao. Ngoài ra, với những kỹ thuật sinh học phân tử hiện đai có thể tạo ra những chủng vi khuẩn có khả năng phân huỷ đồng thời nhiều hố chất độc hại mà khơng u cầu điều kiện nuôi cấy phức tạp và không gây hại cho động thực vật cũng như con người. Phương pháp này sẽ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai vì ý nghĩa thực tế của nó khi xử lý các chất thải độc hại ngày càng được mọi người chấp nhận.
5.2.9. Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý đất bị ô nhiễm do tồn dư thuốc BVTV
Sử dụng thực vật để làm sạch đất bị nhiễm thuốc BVTV là một công nghệ mới được nghiên cứu trong những năm gần đây. Những cây lý tưởng để sử dụng làm sạch mơi trường là những cây có thể sản xuất sinh khối cao, kết hợp với khả năng chịu đựng được các chất ô nhiễm cao hơn; chúng tích lũy và phân hủy các dạng chất ơ nhiễm và được sử dụng trong công nghệ dùng thực vật giải ơ nhiễm. Ví dụ: Cỏ Vetiver, dương xỉ....