CHƯƠNG I : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Đối tượng nghiên cứu
2.1.1. Tính tốn khối lượng đất nhiễm dioxin cần phải xử lý tại sân bay Biên Hòa
Khu vực Tây Nam của đường băng (Pacer Ivy)
Trước những năm 2008, Bộ Quốc phòng và Văn phịng 33 khơng tập trung vào nghiên cứu, khảo sát tại khu vực này. Đến năm 2007, dự án UNDP – Văn phòng 33 (UNDP-Văn phòng 33 2008 & 2011) đã tiến hành lấy mẫu tại một số ở khu vực phía Tây và Tây nam đường băng sân bay Biên Hòa. Kết quả cho thấy nhiễm độc khơng đáng kể tại khu vực phía Tây nam sân bay Biên Hòa (30% mẫu lấy tại khu vực này cho thấy hàm lượng trên 1.000 ppt TEQ). Tuy nhiên, trong nghiên cứu ban đầu, số mẫu đã lấy không đủ để đưa ra một kết luận tổng quát về phạm vi và sự mở rộng vùng nhiễm độc CĐHH/dioxin tại khu vực Pacer Ivy.
Vào năm 2008, đây là đợt khảo sát lấy mẫu chính thức đầu tiên được tiến hành. Sau khi phía Bộ Quốc phịng Mỹ đề nghị khảo sát vì trước kia được sử dụng làm nơi lưu trữ thuốc diệt cỏ. Diện tích khu vực lấy mẫu là 150.000 m2, bao gồm một kho chứa bê tơng. Ở phía Tây Nam của kho chứa là vùng vành đai dốc xuống hệ thống rãnh thoát nước, lạch và ao nhỏ. Người dân ở đây nuôi và đánh bắt cá tại các ao này.
Tại khu vực này, phân tích 15 mẫu trong tổng số 19 mẫu đất và trầm tích. Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga phân tích 11 mẫu và Công ty AXYS phân tích 4 mẫu, bao gồm 2 mẫu lặp lại để kiểm chứng phương pháp.
Kết quả phân tích cho thấy, phía tây của khu vực này (chân dốc đường băng) có nồng độ dioxin cao (2.000 và 22.300 ppt TEQ). Tại khu vực phía Tây - Nam mức độ ô nhiễm thấp hơn. Đối với trầm tích, mẫu lấy tại cá ao hồ và rãnh thoát nước dọc theo hướng dòng chẩy từ đường băng thì nồng độ dioxin đều cao hơn ngưỡng cho phép của Việt Nam và Quốc tế (1090, 1500 và 5970 ppt TEQ). Đây là khu vực có địa hình phức tạp với nhiều ao ni cá và hồ.Mức độ ô nhiễm dioxin rất
khác nhau tại từng khu vực và có xu hướng tập trung tại các hệ thống rãnh thoát nước ở cuối dòng chẩy.
Kết quả của đợt khảo sát này, mới chỉ cho thấy sơ bộ tình hình ơ nhiễm tại khu vực này. Để có thể đánh giá chính xác mức độ, phạm vi và khối lượng đất cần được xử lý, cần phải có thêm đợt nghiên cứu sâu hơn nữa.
Hình 2.1 Kết quả lấy mẫu dioxin tại phía Tây Nam đường bay (Pacer Ivy)
(Kết quả báo cáo Hatfield, 2008)
Để có thể xây dựng kế hoạch tổng thể xử lý triệt để ô nhiễm tại ba điểm nóng. Năm 2012,dự án xử lý dioxin tại các điểm nóng ơ nhiễm chất da cam/dioxin do UNDP tài trợ đã kế hoạch đành đánh giá bổ sung ô nhiễm dioxin tại các khu vực mới phát hiện ở sân bay Biên Hòa và Phù Cát, xác định khối lượng, diện tích đất cần phải xử lý. Tại Biên Hịa đợt khảo sát lần này nhóm nghiên cứu lấy tổng 104 mẫu (đất, trầm tích và các mẫu QC) được lấy, trong đó có 43 mẫu bề mặt, 48 mẫu đất theo chiều sâu và 13 mẫu kiểm soát chất lượng (gồm 8 mẫu lặp, 2 mẫu trắng di chuyển và 3 mẫu trắng hiện trường/ rửa thiết bị).
Tổng số 104 mẫu đã được phân tích. Trong đó, số mẫu đất bề mặt là 43, số mẫu đất theo chiều sâu là 48, các mẫu được phân tích tại phịng thí nghiệm dioxin
thuộc Tổng cục Môi trường. Kết quả số liệu mẫu trắng, các mẫu lặp và mẫu kiểm tra chéo do phịng thí nghiệm dioxin phân tích được gửi đến phịng thí nghiệm AXYS để viết báo cáo đánh giá QC. Kết quả phân tích kiểm tra chéo các mẫu lặp cho thấy sự tương đồng tốt giữa hai phịng thí nghiệm.
2.1.2 Cơng nghệ Hóa-Cơ (MCD) xử lý đất bị ơ nhiễm tại sân bay Biên Hòa
a. Bối cảnh thử nghiệm và mục tiêu xử lý dioxin của cộng nghệ Hóa Cơ Trong chương trình thử ghiệm được tài trợ chính bởi Quỹ Mơi trường tồn cầu (GEF) và một phần từ Chính phủ New Zealand. Đây là một hoạt động quan trọng trong dự án “Xử lý ô nhiễm dioxin tại các vùng nóng ở Việt Nam” do GEF tài trợ và cũng là một trong số các Chương trình thử nghiệm cơng nghệ nhằm tìm kiếm khả năng áp dụng một loại công nghệ mới đã được thương mại hóa để xử lý đất nhiễm các chất POPs theo như Công ước Stockholm. Dự án của GEF, cụ thể là hoạt động này được Văn phòng UNDP điều phối và Bộ TNMT là Cơ quan quốc gia thực hiện dự án. Dự án do Văn phòng Ban chỉ đạo 33 (Văn phòng 33) trực tiếp triển khai thực hiện.
Chương trình thử nghiệm được thiết kế với sự phối hợp của các bên gồm Chương trình Phát triển liên hợp quốc (UNDP), Văn phòng 33 và các chuyên gia trong nước, theo đó nhất trí thử nghiệm trên 100 m3 đất nhiễm dioxin thuộc 2 khu vực trong sân bay Biên Hịa với nồng độ nhiễm được xác định trước đó. Mục tiêu là thực hiện thử nghiệm đất nhiễm ở 3 mức độ nhiễm khác nhau: cao (>10,000ppt TEQ), trung bình (2.000-10.000ppt TEQ) và thấp (<2.000ppt TEQ). Quá trình thử nghiệm sử dụng thiết kế cơ sở hệ thống nghiền bi của Công ty EDL.Tổng cộng 100 tấn đất nhiễm được chia thành 42 mẻ xử lý, mỗi mẻ từ 2-6 tấn.Các mẻ được xử lý với các điều kiện và thông số vận hành khác nhau, đặc biệt là sẽ tập trung vào đánh giá xử lý đất nhiễm ở mức trung bình vì đây được xem là mức phổ biến khi tiến hành xử lý đại trà sau này. Với mục tiêu xử lý là đưa ngưỡng dioxin về dưới 1.000ppt TEQ sau xử lý là phù hợp với mục tiêu của quốc gia và quốc tế và theo đó kết quả xử lý tham chiếu hoặc hiệu suất xử lý 99% đã được đề ra. Tồn bộ chương trình thử nghiệm được chi tiết hóa bằng Kế hoạch thực hiện do công ty của New Zealand xây dựng và được UNDP và Văn phòng 33 ký duyệt.
b. Dây truyền cơng nghệ Hóa-Cơ áp dụng xử lý tại sân bay Biên Hòa Đất nhiễm dioxin được đưa qua hệ thống máy sàng để loại bỏ đất quá cỡ (>10mm). Sau đó đất được đưa vào máy sấy khơ, tại đây đất được sấy xuống độ ẩm dưới 2%. Hơi nước và bụi được hấp thu qua than hoạt tính trước khi ra ngồi mơi trường. Cuối cùng đất sấy khô được xử lý qua 4 lò quay lắp thẳng đứng nối tiếp nhau. Các thiết bị được mô tả như sau:
- Máy sàng rung
Đây là một bộ sàng rung đơn giản đặt ở 1 góc để sàng được đất có đường kính <10mm
Tất cả các vật liệu quá cỡ sẽ được chuyển tới một thiết bị nghiền trước khi được chuyển sàng lại
- Máy sấy băng truyền
Đây là một thiết bị chính vì đất phải được sấy tới độ ẩm <2%
Máy sấy được làm nóng gián tiếp bằng các dịng dầu nóng tuần hồn
Hình 2.2 Thiết bị sấy khơ - Lị phản ứng (lị quay)
Có bốn lị phản ứng được sắp xếp theo chiều từ trên xuống dưới
Hệ thống được hàn bằng một van quay tại đầu xả của phễu nạp, và máy nhào tại điểm cuối của hệ thống.
Mỗi lò phản ứng được nạp một số lượng bi thép khác nhau Mỗi lò phản ứng có thể vận hành ở một vận tốc quay khác nhau
- Máy nhào
Đây là một hệ thống cho phép bổ sung nước vào đất, tạo độ ẩm cho đất sau xử lý.
Hình 2.4 Hệ thống máy nhào đất sau xử lý c. Kế hoạch thử nghiệm xử lý dioxin c. Kế hoạch thử nghiệm xử lý dioxin
* Đào xúc và chuẩn bị đất cho thử nghiệm. - Tổng cộng đã đào xúc 150 tấn đất/100m3.
- Đất nhiễm đào xúc từ 3 khu vực ô nhiễm nặng, theo giả định ban đầu đất có nồng độ từ:(>10.000ppt), trung bình (2.000- 10.000ppt) và nhẹ (<2.000ppt).
- Nồng độ nhiễm dựa trên số liệu phân tích mẫu trước đó.Nhưng sau khi có kết quả phân tích chính thức thìđất có độ ơ nhiễm nặng (theo phân loại ban đầu là >10.000ppt) thì có nồng độ ơ nhiễm lớn hơn 30.000ppt, phổ biến ở mức trên 50.000ppt. Đất có độ ơ nhiễm trung bình (theo phân loại ban đầu là 2.000- 10.000ppt) là khoảng nồng độ được cho là có khối lượng đất cần xử lý lớn nhất, thì được xác định trong khoảng 5.000-30.000ppt, phổ biến là mức xung quanh 15.000ppt. Đất có độ ơ nhiễm thấp (theo phân loại là <2.000ppt) thì trong thực tế lại có độ nhiễm thấp hơn, dưới ngưỡng xử lý.
- Đất nhiễm được cho vào từng bao (mỗi bao khoảng 1 tấn).
Hình 2.5 Các bao đất nhiễm dioxin lưu tại nhà kho *Kế hoạch vận hành và lấy mẫu *Kế hoạch vận hành và lấy mẫu
- Khối lượng đất thực tế đưa vào hệ thống xử lý khoảng 110 tấn, các phần tử có kích thước lớn được lọc ra.
Đất được xử lý qua 42 mẻ (Mỗi mẻ từ 2-8 bao theo thiết kế ban đầu).
- Việc xử lý được tiến hành với đất có nồng độ dioxin cao trước, nồng độ thấp sau.
- Mỗi bao đất được lấy 2 mẫu: 1 mẫu trước khi xử lý và 1 mẫu sau khi xử lý. - Tổng cộng 300 mẫu đất và 01 mẫu than hoạt tính. Ngồi ra, trong q trình xử lý cịn đo lượng bụi trong khu vực xử lý và lấy mẫu khí thải ở đầu ra của bộ lọc than hoạt tính.
* Các thơng số về hệ thống xử lý tại Biên Hòa
- Từ mẻ 1 đến mẻ 23, xử lý đất nhiễm có kích thước hạt<20mm. Từ mẻ 24 đến mẻ 42, xử lý đất nhiễm có kíchthước hạt <10mm.
- Thành phần cơ lý của đất: thành phần chủ yếu là cát pha, kích thước hạt >20mm chiếm khoảng 30% đến 50% vềthể tích.
- Tốc độ nạp đất đầu vào khoảng 100-900kg/giờ. Phần lớnduy trì ở tốc độ 300-500kg/giờ.
- Tốc độ quay trong lò xử lý là khoảng từ 250 đến 375 vòng/phút.
- Một số mẻ xử lý đã được bổ sung thêm cát thạch anh (tỷ lệ từ 0 – 5% theo khối lượng khô).
- Thời gian để khởi động hệ thống là khoảng 1.5 giờ và thời gian để ngừng hệ thống là khoảng 1 giờ.
- Một ngày hoạt động là 8 giờ. * Phân tích mẫu
• 05 mẫu được lấy trong q trình đào xúc đã được phân tích PCDD/F, kim loại nặng, VOC nhằm xác định tính chất của đất, để giúp định hình các thơng số của hệ thống xử lý trước khi bắt đầu.
- 84 mẫu trộn (42 mẫu trước xử lý và 42 mẫu sau xử lý) được phân tích PCDD/F (mỗi mẻ 1 mẫu).
- 26 mẫu đơn (13 mẫu trước xử lý và 13 mẫu sau xử lý) đã được phân tích PCDD/F, kim loại nặng, VOC (mỗi bao 1 mẫu).
- Việc phân tích mẫu trên được Dự án quản lý độc lập 2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp kế thừa, thu thập và tổng hợp tài liệu
Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu là rất quan trọng, giúp kế thừa được các kết quả nghiên cứu đã có, tiết kiệm thời gian và kinh phí; đồng thời có được những định hướng đúng đắn cho việc nghiên cứu.
Các tài liệu thu thập được từ nhiều nguồn khác nhau đều được phân tích xử lý và lựa chọn sắp xếp theo mục đích sử dụng, theo luận văn.
Đề tài đánh giá mức độ tồn lưu chất độc da cam … trong đất tại khu vực nghiên cứu liến quan đến rất nhiều lĩnh vực: địa chất, mơi trường, thổ nhưỡng,… Chính vì vậy các tài liệu cần thu thập khá đa dạng, bao gồm: các tài liệu về địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội, địa chất thủy văn, các loại bản đồ: bản đồ phân vùng ô nhiễm, sơ đồ hiện trạng tồn lưu dioxin tại các khu vực sân bay, sơ đồ tồn lưu dioxin trong đất theo từng vùng,… và các dạng tài liệu có liên quan khác (tạp trí, báo cáo khoa học,…)
2.2.2 Phương pháp lấy mẫu
Nhằm phân tích hiện trạng tồn lưu dioxin trong đất tại khu vực nghiên cứu, ngoài việc thu thập tài liệu và tổng hợp các thông tin về đánh giá về đặc điểm tồn lưu ở dioxin tại sân bay Biên Hòa. Trong phạm vi nghiên cứu và luận văn đã tiến hành thu thập và lấy mẫu
Công tác lấy mẫu được tuân thủ theo nguyên tắc sau:
a. Loại mẫu, lượng mẫu: tiến hành lấymẫu đất tại khu vực Biên Hịa
b. Dụng cụ, hóa chất dung trong lấy mẫu: khoan tay, xẻng, khay chứ mẫu, thìa lấy mẫu, thùng chứa và vận chuyển mẫu, găng tay, ủng cao su, chất rửa dụng cụ lấy mẫu, nước (sinh hoạt) để rửa dụng cụ, dung mơi (hexan, axeton loại dung trong phân tích) và máy định vị GPS, máy ảnh.
c. Lấy các loại mẫu:
Thiết kế sơ đồ lấy mẫu theo yêu cầu của nhiệm vụ nghiên cứu. Để đảm bảo tính đại diện khi lấy mẫu, sẽ sử dụng sơ đồ tuyến.Sử dụng máy định vị GPS để xác định vị trí chính xác khi lấy mẫu, ở khu vực nghiên cứu chi tiết đan dày mạng tuyến lấy mẫu. Ưu tiên lấy mẫu theo hướng lan tỏa do đất, bị rửa trôi theo nước mua hoặc theo kênh mương (theo yếu tố địa hình).
* Mẫu đất:
Các thao tác kỹ thuật khi lấy mẫu:
- Xác định vị trí lấy mẫu ở hiện trường theo sơ đồ thiết kế lấy mẫu. - Phát dọn cỏ, dị tìm cắm cờ hiệu cho chỗ khoan/đào phẫu diện lấy mẫu.
- Chuẩn bị các dụng cụ lấy mẫu cần thiết sử dụng cho vị trí lấy mẫu này. - Rửa dụng cụ lấy mẫu.
- Lấy mẫu: mỗi mẫu là tập hợp của nhiều mẫu nhỏ. - Chuyển mẫu vào khay chứa.
- Trộn đều, chuyển vào túi đựng. - Ghi nhãn cho từng túi đựng mẫu.
Về cơ bản, quy trình lấy mẫu đã theo sát những quy trình đã được sử dụng theo tiêu chuẩn của cơng ti tư vấn Hatfield Canada thực hiện. Chỉ có một ngoại trừ là quy trình lấy mẫu đất theo chiều sâu đến 3,2m, phịng thí nghiệm Dioxin – Trung tâm QT Mơi trường đã thiết kế một thiết bị lấy mẫu có khả năng lấy mẫu đến độ sâu 3,2m giảm được nhiễm chéo rất nhiều. Hình 2.6 mơ tả kĩ thuật lấy mẫu đất sâu bằng thiết bị lấy mẫu đa chiều.
Hình 2.6 Phương pháp lấy mẫu đất dưới bề mặt
- Ghi biên bản (nhật ký): Nơi lấy, ký hiệu, tọa độ, ngày lấy, dụng cụ lấy (khoan/gầu, xẻng/đào phẫu diện…), mã file các ảnh kỹ thuật số, mơ tả ngắn gọn vị trí lấy mẫu, đặc điểm mẫu lấy, đặc điểm địa hình, thảm thực vật, đặc điểm địa chất khu vực lấy mẫu và đánh dấu vị trí trên sơ đồ lấy mẫu.
- Xếp đặt mẫu vào thùng lưu chứa, bảo quản nơi râm mát. d. Đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng (QA/QC)
QA/QC trong lấy mẫu là rất cần thiết để đảm bảo chắc chắn là khơng có sự lây nhiễm bẩn chéo và nếu có thì kiểm sốt được mức lây nhiễm bẩn do dụng cụ trong quá trình lấy mẫu.
Để tránh lây nhiễm bẩn trong quá trình lấy mẫu, trước khi lấy hoặc giữa các lần lấy mẫu, tất cả dụng cụ lấy mẫu phải được rửa sạch. Dùng loại nước rửa thường sử dụng để rửa dụng cụ phịng thí nghiệm pha với nước sạch (nước sinh hoạt). Rửa tiếp 3 lần bằng dung môi hexan, rồi axeton.
Mẫu QA/QC chiếm khoảng 5% tổng số mẫu đã lấy, bao gồm mẫu trắng hiện trường (mẫu nước tráng rửa dụng cụ sau khi đã rửa sạch giữa các lần lấy mẫu), mẫu lặp duplicate trong lấy mẫu của một vị trí và mẫu chia từ một bình đựng mẫu.
e. Bảo quản mẫu:
Niêm phịng bình được mẫu bằng băng giấy parafin. Xếp đặt vào thùng lưu chứa mẫu, lắp kín.Đánh số thùng, lập danh sách mẫu trong thùng.Vận chuyển thùng về phịng thí nghiệm.
2.2.3 Phương pháp điều tra và nghiên cứu ngoài thực địa
Thử nghiệm công nghệ dioxin được xây dựng trong sân bay Biên Hịa - Đồng Nai. Các thơng tin được thu thập trực tiếp tại hiện trường xử lý, và khu vực nghiên cứu tại phía Tây sân bay Biên Hịa.
2.2.4 Phương pháp chuyên gia
Các ý kiến tư vấn của thầy cô hướng dẫn, các chuyên gia kỹ sư làm việc trực tiếp tại khu vực xử lý.
2.2.5 Phương pháp tính tốn
- Tính tốn Khối lượng đất nhiễm cần xử lý tại khu vực Pacer Ivy:
Để có thể xác định phạm vi và mức độ ô nhiễm cần xử lý ta chia khu vực cần