của một số lò đốt
Do độc tính gây ung thư, đột biến gen và các bệnh gây nguy hiểm khác của PAHs đối với con người nên cần phải có biện pháp quản lý nồng độ PAHs trong môi trường. Đối với môi trường không khí, bên cạnh việc xây dựng tiêu chuẩn chất lượng không khí và ban hành những hướng dẫn để hạn chế sự phơi nhiễm PAHs thì việc xác định nguồn phát thải PAHs để có biện pháp kiểm soát, giảm thiểu, loại bỏ ngay tại nguồn cần được quan tâm hàng đầu. Vì vậy, dự đoán nguồn phát thải PAHs vào môi trường không khí rất quan trọng.
Sử dụng phương pháp tỷ số của một số đồng phân PAHs và dựa vào tính đặc trưng bởi các nguồn phát thải PAHs khác nhau để xác định mối tương quan [45]. Đây là phương pháp đơn giản, ít tốn kém và cũng được sử dụng rộng rãi trong nhiều nghiên cứu về dự đoán nguồn phát thải PAHs vào môi trường. Áp dụng tỷ lệ Flu /( Flu + Pyr) [46] và Fluh /( Fluh + Pyr) [47], các giá trị tính toán được thể hiện ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Hàm lượng tổng các PAHs trong hai loại tro thải và tỷ số đồng phân của PAHs theo công thức Fluh /( Fluh + Pyr) [47]
Danh mục Viết tắt Tổng PAHs_CTCN (µg/kg) Tổng PAHs_CTSH (µg/kg) Naphthalene Naph 9 12 Acenaphthylene Acy 12 23 Acenaphthene Ace 11 21 Fluorene Flu 41 49 Phenalthrene Phe 148 174 download by : skknchat@gmail.com
Anthracene AnT 146 103
Floranthene Fluh 91 92
Pyrene Pyr 82 59
Benzo (a) athracene BaA 88 42
Chrysene Chr 80 55
Benzo (k) fluoranthene BkF 64 52
Benzo (b) fluoranthene BbF 59 45
Benzo (a) pyrene BaP 67 20
Indeno (1,2,3-cd) pyrene InP 27 4
Dibenz (a,h) anthracene DahA 0 0
Benzo (g,h,i) perylen BghiP 81 141
Flu /( Flu + Pyr) - 0,33 (<0,5) 0,45 (<0,5) Fluh /( Fluh + Pyr) - 0,53 (>0,5) 0,61 (>0,5)
Từ kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy, tỷ lệ Flu /( Flu + Pyr) của cả hai loại lò đốt chất thải công nghiệp và sinh hoạt đều cho kết quả nhỏ hơn 0,5 nên nguồn phát thải chính là do nguyên liệu ban đầu sử dụng dầu để mồi lò và rác thải có dính dầu. Mặt khác, tỷ lệ Fluh /( Fluh + Pyr) trong mẫu tro bay của cả hai loại lò đốt đều lớn hơn 0,5 cho thấy, nguồn phát thải từ các hoạt động đốt gỗ, nilon, vải,.... Trong mẫu tro bay của lò đốt rác thỉa sinh hoạt, hệ số này thể hiện rõ hơn (0,61 so với 0,5).
Mặt khác, đề tài lựa chọn phân tích các chất PAHs trong tro bay của một số lò đốt rác thải, do đó nguồn phát tán PAHs vào môi trường chính là từ quá trình đốt cháy rác thải công nghiệp (nilon, vải, giấy dính dầu,...) và rác thải sinh hoạt
(nilon, thức ăn thừa, rau củ quả,...). Hệ số phát thải của một số lò đốt rác công nghiệp được thể hiện như hình 3.13.
Hình 3.13. Hệ số phát thải PAHs trong tro bay của một số lò đốt rác công nghiệp
Kết quả nghiên cứu cho thấy, mỗi loại lò đốt thì hệ số phát thải PAHs là khác nhau. Lò đốt rác thải công nghiệp công suất đốt càng lớn thì hệ số phát thải các chất độc hại ra ngoài môi trường càng cao. Cụ thể, trong mẫu tro bay TB3.2 (lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 kg/h của công ty Môi trường xanh – cơ sở 1, Hải Dương) lượng PAHs phát thải ra lên đến 277 µg/tấn. Điều này đồng nghĩa, cứ 1 tấn rác thải công nghiệp được đốt cháy thì có 277 µg tổng các PAHs sẽ phát thải ra ngoài môi trường. Đối với lò đốt công suất 200kg/h, con số này chỉ khoảng 12 - 13 µg/tấn. 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 TB1 (n=2) TB2 (n=2) TB3 (n=2) µg /t ấn download by : skknchat@gmail.com
Hình 3.14. Hệ số phát thải PAHs trong tro bay của một số lò đốt rác sinh hoạt
Hệ số phát thải PAHs trong tro bay của lò đốt sinh hoạt thấp hơn đáng kể so với lò đốt công nghiệp. Con số này dao động từ khoảng 14 - 65 µg/tấn (hình 3.14). Điều này có thể giải thích do lượng rác thải sinh hoạt cung cấp hằng ngày cho 2 lò đốt còn thấp, chỉ dao động từ 3500 - 7500 kg/ngày.
Như vậy, hệ số phát thải PAHs tùy thuộc vào loại hình nguyên liệu đầu vào và công suất của lò đốt. Với rác thải công nghiệp công suất 1000 kg/h thì hệ số phát thải của tổng các PAHs lên đến 277µg/tấn. Đối với lò đốt công suất 200 kg/h thì hệ số phát thải chỉ còn khoảng 10 µg/tấn. Với chất thải sinh hoạt, khối lượng rác đốt còn ít nên khả năng phát thải PAHs vào môi trường thấp hơn.
0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 TB4 (n=2) TB5 (n=2) µg /t ấn download by : skknchat@gmail.com
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Từ các nghiên cứu về xác định nguồn phát tán và mối tương quan về sự phát thải PAHs của một số lò đốt, đề tài đưa ra một số kết luận chính sau:
1. Tổng PAHs trong tro bay lò đốt rác thải công nghiệp dao động từ 17 - 476 µg/kg; lò đốt sinh hoạt dao động từ 73 - 409 µg/kg.
2. PAHs cấu trúc 3,4 vòng thơm chiếm tỷ lệ cao nhất trong tất cả các mẫu tro bay đã nghiên cứu.
3. PAHs phát sinh trong các mẫu tro phụ thuộc vào thành phần rác, nhiệt độ đốt và công suất đốt thực tế.
4. Đối với lò đốt RTCN của Công ty MTX Hải Dương, nồng độ PAHs phát thải thấp nhất trong mẫu tro bay lò đốt 200 kg/h cơ sở 1, cao nhất là lò đốt 1000 kg/h cơ sở 2, có sự xuất hiện của 11 hợp chất PAHs trong 06 mẫu tro bay. Đối với lò đốt RTSH của Công ty Green, mẫu TB5.1 có hàm lượng PAHs thấp nhất, mẫu TB 5.2 cao nhất và có sự xuất hiện của 13 PAHs trong tất cả các mẫu tro.
5. Lò đốt chất thải công nghiệp có hệ số phát thải cao nhất, lên đến 277 µg/tấn.
Kiến nghị
1. Đối với Công ty xử lý chất thải không chỉ kiểm soát được nhiệt độ của lò đốt sơ cấp, thứ cấp mà còn phải áp dụng các công nghệ xử lý để hàm lượng PAHs và các chất độc hại phát sinh trong khí thải, tro bay, tro xỉ,... đều dưới ngưỡng cho phép của quy chuẩn Việt Nam hiện hành.
2. Để kết luận chính xác và đầy đủ hơn, trong thời gian tới nhóm nghiên cứu cần tiếp tục lấy mẫu tro bay của từng lò đốt để phân tích và xây dựng bộ số liệu hoàn chỉnh hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] F.-Y. Chang, M.-Y. Wey, Comparison of the characteristics of bottom and fly ashes generated from various incineration processes, J. Hazard. Mater. 138 (2006) 594–603. doi:10.1016/J.JHAZMAT.2006.05.099.
[2] Q. Wang, Y. Miyake, M. Tokumura, T. Amagai, Y. Horii, K. Nojiri, N. Ohtsuka, Effects of characteristics of waste incinerator on emission rate of halogenated polycyclic aromatic hydrocarbon into environments, Sci. Total Environ. 625(2018) 633–639. doi:10.1016/J.SCITOTENV.2017.12.323. [3] C. Shen, X. Tang, J. Yao, D. Shi, J. Fang, M.I. Khan, S.A. Cheema, Y. Chen,
Levels and patterns of polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls in municipal waste incinerator bottom ash in Zhejiang province, China, J. Hazard. Mater. 179 (2010) 197–202. doi:10.1016/J.JHAZMAT.2010.02.079.
[4] N. Peng, Y. Li, Z. Liu, T. Liu, C. Gai, Emission, distribution and toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) during municipal solid waste (MSW) and coal co-combustion, Sci. Total Environ. 565 (2016) 1201–1207. doi:10.1016/J.SCITOTENV.2016.05.188.
[5] W.T. Hsu, M.C. Liu, P.C. Hung, S.H. Chang, M.B. Chang, PAH emissions from coal combustion and waste incineration, J. Hazard. Mater. 318 (2016) 32–40. doi:10.1016/J.JHAZMAT.2016.06.038.
[6] J.-D. Chou, M.-Y. Wey, S.-H. Chang, Emission of Pb and PAHs from thermally co-treated MSWI fly ash and bottom ash process, J. Hazard. Mater. 150 (2008) 27–36. doi:10.1016/J.JHAZMAT.2007.04.041.
[7] Canadian Environmental Protection Act, Polycyclic Aromantic Hydrocarbons, Minister of supply and services Canada 1994, catalogue No. En40-215/42E.
[8] Nghiêm Trung Dũng, Nghiên cứu mức độ phát thải và lan truyền của các hydrocarbon thơm đa vòng (PAH) tại Hà Nội, Luận án Tiến sỹ Công nghệ Tận dụng Phế liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội (2004). [9] T.F. Bidleman, Atmosphere processes, Environment Science Technology
23, 75 – 83 (1989).
[10] K. Yasuda, Stack sampling Technique for PAHs, Materials of the Third ASEAN Workshop on Air Pollution Monitoring and Analysis with Emphasis on PAHs, Environmental Reseach and Training Center, Bangkok, Thailand (1995).
[11] Chen B.H., & Lin Y.S., (1997), “Formation of polycyclic aromatic hydrocarbons during processing of duck meat”, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 45(4), pp. 1394-1403.
[12] Hiroshi, A., Stephanie, B., David, K., & Rob P. (1998), Polyluclear Aromatic Hydrocacbons: Properties and Environmental Fate,
Environmental Organic Chemistry.
[13] Rosmarie A.Faust Toxicity summary for antraxen, The U.S.Department of Energy under Contact No.DE-AC05-84OR21400,1991.
[14] WHO, Selected Non – Heterocylic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Geneva, 1998.
[15] Kartz, C.Chan, H.Tosine, T.Sakuma, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Ann Arbor Sci. Pulic, Michigan, 1979.
[16] Laffon Lage, B., Garcia Falcon, S., Gonzalez Amigo, M. S., Lage Yusty, M. A., & Simal Lozano, J. (1997), “Comparison of supercritical fluid extraction and conventional liquidsolid extraction for the determination of benzo(a)pyrene in water-soluble smoke”, Food Additives and Contaminants, 14(5), pp. 469-474.
[17] Nyman, P. J., Diachenko, G. W. , Perfetti, G. A., McNeal, T. P., Hiatt, M.
H., & Morehouse, K. M. (2008), “Survey results of benzene in soft drinks and other beverages by headspace gas chromatography/mass spectrometry”, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56(2), pp. 571 – 576.
[18] Cerniglia C.E(1993), “Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons”,Current Opinion in Biotechnology, 4, pp. 331-338.
[19] Lu, A.Y.H, Miwa, G.T, & Wislocki, P.G. (1988), “Toxicological significance of covalently bound drµg residues”, Rev Biochem Toxicol,
9(1), pp. 1–27.
[20] Canadian Environmental Protection Act (1994), Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Minister of supply and services Canada, Catalogue No. En 40-215/42E.
[21] M.-Y. Wey, C.-Y. Chao, J.-C. Chen, L.-J. Yu, The Relationship between the Quantity of Heavy Metal and PAHs in Fly Ash, J. Air Waste Manage. Assoc. 48 (1998) 750–756. doi:10.1080/10473289.1998.10463725.
[22] S.K. Verma, R.E. Masto, S. Gautam, D.P. Choudhury, L.C. Ram, S.K. Maiti, S. Maity, Investigations on PAHs and trace elements in coal and its combustion residues from a power plant, Fuel. 162 (2015) 138–147. doi:10.1016/J.FUEL.2015.09.005.
[23] Y.-C. Lin, J.-H. Yen, S.K. Lateef, P.-K.A. Hong, C.-F. Lin, Characteristics of residual organics in municipal solid waste incinerator bottom ash, J. Hazard.Mater.182 (2010) 337–345. doi:10.1016/J.JHAZMAT.2010.06.037. [24] H.Y. Li, P.P. Gao, H.G. Ni, Emission characteristics of parent and halogenated PAHs in simulated municipal solid waste incineration, Sci. Total Environ. 665 (2019) 11–17. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.02.002. [25] X. Li, Y. Ren, S. Ji, X. Hou, T. Chen, S. Lu, J. Yan, Emission characteristics
of hazardous components in municipal solid waste incinerator residual ash,
J. Zhejiang Univ. A. 16 (2015) 316–325. doi:10.1631/jzus.A1400142. [26] Z. Košnář, F. Mercl, I. Perná, P. Tlustoš, Investigation of polycyclic aromatic
hydrocarbon content in fly ash and bottom ash of biomass incineration plants in relation to the operating temperature and unburned carbon content,Sci.TotalEnviron.563–564(2016)53–61.
doi:10.1016/J.SCITOTENV.2016.04.059.
[27] R.E. Masto, E. Sarkar, J. George, K. Jyoti, P. Dutta, L.C. Ram, PAHs and potentially toxic elements in the fly ash and bed ash of biomass fired power plants, Fuel Process Technol. 132 (2015) 139–152. doi:10.1016/J.FUPROC.2014.12.036.
[28] Satnam Singh, Vinit Prakash, The effect of temperature on PAHs emission from incineration of acrylic waste, Environ Monit Assess (2007) 127:73-77. [29] Toàn, V. Đ., 2010, Ô nhiễm bởi một số chất hữu cơ thơm đa vòng (PAHs) trong không khí tại Hà Nội, tạp chí Môi trường, Đại Học Thủy Lợi, 44-49. [30] H.Q. Anh, N.M. Tue, L.H. Tuyen, T.B. Minh, P.H. Viet, S. Takahashi,
Polycyclic aromatic hydrocarbons and their methylated derivatives in settled dusts from end-of-life vehicle processing, urban, and rural areas, northern Vietnam: Occurrence, source apportionment, and risk assessment, Sci. Total Environ. 672 (2019) 468–478.
doi:10.1016/J.SCITOTENV.2019.04.018.
[31] Methylated and unsubstituted polycyclic aromatic hydrocarbons in street dust from Vietnam and India: Occurrence, distribution and in vitro toxicity evaluation, Environ. Pollut. 194 (2014) 272–280.
doi:10.1016/J.ENVPOL.2014.07.029.
[32] L.H. Tuyen, N.M. Tue, G. Suzuki, K. Misaki, P.H. Viet, S. Takahashi, S. Tanabe, Aryl hydrocarbon receptor mediated activities in road dust from a metropolitan area, Hanoi—Vietnam: Contribution of polycyclic aromatic
hydrocarbons (PAHs) and human risk assessment, Sci. Total Environ. 491– 492 (2014) 246–254. doi:10.1016/J.SCITOTENV.2014.01.086.
[33] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2012), Hướng dẫn áp dụng kỹ thuật và phương thức môi trường tốt nhất hiện có để hạn chế việc phát sinh chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy không chủ định cho lò đốt chất thải.
[34] Mahmood Ahmad Khwaja, Jindrich Petrlik (2006), POPs in different samples of waste incineration residues in Pakistan, International POPs Elimination Project – IPEP Website - www.ipen.og.
[35] Nguyễn Thị Huệ, Céline Leynarie, Nguyễn Hoàng Tùng (2016), Đánh giá sơ bộ sự phát thải pentaclobenzen từ một số lò đốt rác thải sinh hoạt và lò đốt công nghiệp ở khu vực phía Bắc Việt Nam, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, Số 4, tr. 40-46.
[36] Aneeta Mary Joseph, Ruben Snellings, Philip Van den Heede (2018), etc,
The Use of Municipal Solid Waste Incineration Ash in Various Building Materials: A Belgian Point of View Materials (Basel), Published online 2018 Jan 16.
[37] Jindrich Petrlik (2005), After incineration: the toxic ash problem – ipen Dioxin, PCBs and Waste WG, Re-print from April 2005 Report Prague – Manchester.
[38] Tô Thị Hiền, Tôn Nữ Thanh Phương, Lê Xuân Vĩnh, Takenaka Norimichi, Đánh giá sự phân bố và nồng độ PAHs trong phát thải của nhà máy ohats điện động cơ diesel, Science & Technology Development, Vol 16,No.M3- 2013.
[39] N.T. Mai, B.Q.L., Nghiên cứu thành phần và đề xuất cách thức sử dụng tro xỉ từ lò đốt rác sinh hoạt phát điện 3/2015. 48., Khoa Học Kỹ Thuật Thủy Lợi và Môi Trường. 3 (2015) 50–56.
[40] N.T. Mai, V.D. Toan, Đánh giá hàm lượng PAH trong tro xỉ đáy lò đốt rác phát điện, 195 (2019) 11–16.
[41] K.T.Hong, N.M.Tra, N.H.Son, N.T.Dung, N.T.T.Hang, T.A.Quan, H.T.Hien (2020), “Bước đầu nhận định về hàm lượng PAH tại nhà máy xử lý chất thải rắn sinh hoạt Bắc Ninh’’, TNU Journal of Science and Technology, 225(09): 75 – 80.
[42] K.F. Ho, S.C. Lee, Identification of atmospheric volatile organic compounds (VOCs), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and carbonyl compounds in Hong Kong, Sci Total Environ 289, 145 – 158 (2007).
[43] G. Fang, C. Chang, Y. Wu, I. Yang, M. Chen, Charactezation, Identification of ambient and road dust polycyclic aromatic hydrocarbons in central Taiwan, Taichung, Science of the total Environment 327, 135 – 148 (2004). [44] K. Kume, T.O. Noda, T. Amagai, M. Fusaya, Seasonal and spatial trends of suspended – particle associated polycyclic aromatic hydrocarbons in urban Shizuoka, Japan, Journal of Hazardous Materials 144, 513 – 521 (2007). [45] Y. Ma, J. Cheng, F. Jiao, Z. Rong, M. Li, W. Wang, Distribution, sources,
and potential risk of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in drinking water resources from Henan Province in middle of China, Environmental Monitoring Assessment 146, 127 – 138 (2008).
[456] Khaiwal Ravindra, Eric Wauters, René Van Grieken (2008), “Variation in particulate PAHs levels and their relation with the transboundary movement of the air masses”, Science of the Total Environment, 396(2-3), pp.100-110. [47] De La Torre- Roche, Lee WY, Campos- Díaz (2009), “Soil-borne polycyclic aromatic hydrocarbons in El Paso, Texas: analysis of a potential problem in the United States/Mexico border region”, Journal of Hazardous Materials,
163(2-3), pp. 946-958.
[48] Athanasios Katsoyiannis, Eleni Terzi, Quan-Ying Cai (2007), “On the use of PAH molecular diagnostic ratios in sewage sludge for the understanding of the PAH sources. Is this use appropriate?”, Chemosphere, 69(8), pp. 1337-1339.
[49] J. Zhou, T. Wang, Y. Huang, T. Mao, N. Zhong, Size distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban and suburban sites of Beijing, China, Chemosphere 61, 792 – 799 (2005).
PHỤ LỤC 1. Một số kết quả nghiên cứu
Bảng 4.1. Hàm lượng PAHs trong mẫu trắng, n-hexan (ppb)
Tên chất Diện tích pic Nồng độ (ppb) TB SD RSD
(%)
n-hexan1 n-hexan2 n-hexan3 n-hexan4 n-hexan 1 n-hexan 2 n-hexan 3 n-hexan 4
Naph 76976 21127 16381 22726 -0,5 0,5 0,5 0,5 0,26 0,48 1.89 Acy 15679 73231 38693 41974 0,2 1,1 1,5 0,6 0,84 0,58 0.69 Ace 55591 17537 57692 55620 0,3 0,1 0,6 0,5 0,38 0,22 0.59 Flu 58682 32740 77691 25505 0,5 0,1 1,0 0,1 0,43 0,43 1.01 Phe 58682 29336 14919 25505 0,5 0,3 -0,7 0,2 0,07 0,54 7.66 AnT N/F 55530 66713 N/F 0,0 0,6 1,3 0,0 0,48 0,62 1.30 Fluh N/F 24189 21971 N/F 0,0 0,3 0,3 0,0 0,15 0,17 1.15 Pyr N/F N/F N/F N/F 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 - BaA N/F N/F N/F N/F 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 - Chr N/F N/F N/F N/F 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 - download by : skknchat@gmail.com
BkF N/F N/F N/F N/F 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 - BbF N/F N/F N/F N/F 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 - BaP N/F N/F N/F N/F 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 - InP N/F N/F N/F N/F 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 - DahA N/F N/F N/F N/F 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 - BghiP 43858 176691 141224 128049 -0,2 1,5 1,1 0,9 0,82 0,75 0.92 download by : skknchat@gmail.com
Bảng 4.2. Hàm lượng các PAHs trong mẫu chuẩn 25ppb
Tên chất Diện tích pic Nồng độ, ppb R (%)
Naphthalene 437636 23,8 98,8 Acenaphthylene 375679 25,8 100,8 Acenaphthene 2616657 25,2 100,2 Fluorene 3335582 24,8 99,8 Phenalthrene 1044795 25,7 100,7 Anthracene 692518 23,3 98,3 Floranthene 1495262 24,5 99,5 Pyrene 1746415 26,3 101,3
Benzo (a) athracene 1435718 23,2 98,2
Chrysene 1819441 23,2 98,2
Benzo (k) fluoranthene 2291730 22,6 97,6
Benzo (b) fluoranthene 2291730 22,6 97,6
Benzo (a) pyrene 1024450 21,8 96,8
Indeno (1,2,3-cd) pyrene 785549 19,6 94,6