Tro bay có dạng bột mịn hình cầu màu ghi hoặc ghi sáng. Kích thước hạt nhỏ, trong khoảng từ dưới 1 đến 100 µm. Diện tích bề mặt riêng dao động trong khoảng từ 0,5 đến 2 m2/g. Các ưu điểm nổi bật của tro bay là nhẹ, tính chất cơ học cao, bền nhiệt, bền với các loại hóa chất, giá thành rẻ.
Tro bay sinh ra từ q trình đốt cháy than bột thì có tỷ trọng lớn nhất, độ ẩm tối ưu, lượng cacbon không cháy hết hấp phụ nước làm độ ẩm của tro tăng lên. Tính thấm của tro bay là một trong những tính chất quan trọng góp phần đánh giá ảnh hưởng của nó đén mơi trường và cơng đoạn xử lý.
Cùng với Bentonit thì tro bay cũng làm vật liệu mang hiệu quả trong phản ứng phân hủy nhiệt DDT có sử dụng chất xúc tác là các oxit kim loại chuyển tiếp.
1.10.Tổng quan về vùng nghiên cứu
1.10.1.Điều kiện tự nhiên
Quỳnh Lưu là một huyện đồng bằng ven biển, nằm phía Đông Bắc tỉnh Nghệ An, cách thành phố Vinh 60km về phía Nam, có vị trí từ 19005’ – 19023’ vĩ độ Bắc và 105026’- 105049’ kinh độ Đơng. Diện tích tự nhiên của huyện là 607,378 km2. Kho thuốc nằm trên địa bàn xã Quỳnh Lâm, Huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An.
Huyện nằm trong khu vực nhiệt đới nhưng lại ở miền biển nên thường nhận được ba luồng gió: Gió mùa Đơng Bắc, gió mùa Tây Nam, gió mùa Đơng Nam. Khí hậu chia hai mùa rõ rệt: Mùa nóng từ tháng 5 đến tháng 10 dương lịch, mùa này tiết trời nóng nực, nhiệt độ trung bình 300C, có ngày lên tới 400
C và mùa lạnh từ tháng 11 đến tháng 4 dương lịch năm sau. Mùa này thường có gió mùa đông bắc, mưa kéo dài.
Huyện Quỳnh Lưu nằm trong đới chuyển tiếp giữa vùng trung du có địa hình cao trung bình xuống vùng đồng bằng duyên hải giáp biển. Địa hình khu vực có núi cao trung bình 100-200m, chuyển tiếp xuống vùng đồng bằng ven biển có độ cao từ 4 đến 6m và vùng thấp trũng giáp biển Đông từ độ cao 0,4 đến 1m.
1.10.2.Điều kiện kinh tế xã hội
Huyện Quỳnh Lưu có điều kiện giao thơng khá thuận lợi với hệ thống đường sắt, đường bộ và đường thủy rất phát triển.
Đường sắt Bắc Nam, đường sắt địa phương nối từ Giát qua ngã ba Tam Lệ, lên huyện Nghĩa Đàn.
Đường bộ ngoài quốc lộ 1A chạy dọc theo vùng trung tâm huyện, cịn có quốc lộ 48 chạy cắt qua các xã phía Tây Nam lên thị xã Thái Hịa, huyện có 2 tỉnh lộ 537A và 537B nối từ quốc lộ 48 chạy về các xã ven biển tạo thành tuyến đường vành đai hình vịng cung liên kết các xã trong huyện. Ngồi ra cịn có 3 cửa sông đổ ra biển và được nối với nhau bởi hệ thống kênh đào, giao thông đường thủy được nối thông suốt từ Bắc xuống Nam, từ Tây sang Đông huyện.
Kinh tế
Công nghiệp: Nằm trong khu kinh tế Nam Thanh- Bắc Nghệ, hiện nay huyện đang có những bước phát triển mạnh về công nghiệp. Với trữ lượng đá vơi trắng rất lớn ở phía Tây Bắc của huyện, nơi đây có lợi thế để phát triển cơng nghiệp chế biến vật liệu xây ngồi ra cịn có các nhà máy nước dứa cô đặc, nhà máy chế biến hải sản, và nhà máy chế biến thức ăn gia súc. Hiện nay huyện có 2 khu cơng nghiệp đã đang triển khai xây dựng là KCN Đông Hồi, KCN Tân Thắng và 2 khu công nghiệp nhỏ ở Quỳnh Giang và Quỳnh Hồng.
Nông nghiệp: Với đặc điểm địa lý của huyện vừa có đồi núi và đồng bằng ven biển, người dân vùng đồng bằng chủ yếu là trồng lúa nước, người dân vùng biển thường sống bằng nghề đánh bắt cá, làm muối và trồng rau. Ngoài ra Quỳnh Lưu là một trong hai huyện ở nước ta có nghề ni hươu lấy nhung rất phát triển, hiện có khoảng gần 12.000 con đang được nuôi trong các hộ dân.
Thương mại: Hiện tại Quỳnh Lưu có 1 Trung tâm Thương mại, 6 chợ vùng và 29 chợ xã.
Về du lịch: Quỳnh Lưu có khu du lịch Biển Quỳnh chạy dài từ Quỳnh Lập vào Tiến Thủy với bãi cát vàng, hồ Vực Mấu, động Hang Dơi Quỳnh Tam. Lễ hội Đền Cờn được tổ chức từ 19 đến 22 tháng giêng âm lịch đón hàng vạn lượt khách về cầu may.
Văn hóa xã hội
Văn hóa – thơng tin – thể thao: phát triển sâu rộng trong tồn huyện.. Năm 2014 có 471/ 538 xóm có nhà văn hóa gắn với sân chơi bãi tập, chiếm 87,54% tổng xóm trên tồn huyện, tăng 8,4 % so với năm 2013.
Giáo dục- đào tạo: đạt nhiều kết quả quan trọng, các phong trào trường học thân thiện, học sinh tích cực được Đảng bộ và nhân dân xã Quỳnh Lâm tích cực thực hiện tốt. Hàng năm có hơn 1000 học sinh đậu vào các trường đại học, cao đẳng.
Cơng tác bảo vệ, chăm sóc sức khỏe cho nhân dân, cơng tác dân số, gia đình, trẻ em được đẩy mạnh. Thực hiện cac chương trình mục tiêu quốc gia về y tế và chăm sóc sức khỏe nhân dân. Phối hợp với ban chỉ đạo thực hiện tiêu chí quốc gia về y tế huyện đã tiến hành kiểm tra việc thực hiện tiêu chí quốc gia về y tế năm 2014 đạt 91,5%. Cơng tác dân số- kế hoạch hóa gia đình được duy trì đều đặn.
1.10.3.Những vấn đề mơi trường [25]
Từ những năm 60 của thập kỷ trước, hàng nghìn tấn hóa chất bảo vệ thực vật đã được chuyển về các địa phương trên địa bàn tỉnh Nghệ An. Hiện nay, các kho hóa chất trên khơng cịn được sử dụng nữa, nhưng tác động của các loại hóa chất tồn dư từ các kho thuốc, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống sinh hoạt, sức khỏe và sản xuất của người dân.
Hiện trên địa bàn tồn tỉnh có 913 điểm tàn dư hóa chất BVTV, trong đó 277 điểm được điều tra rà sốt và phân tích mức độ ơ nhiễm. Kết quả cho thấy có 265 điểm (chiếm 96%) vượt quá Tiêu chuẩn cho phép, trong đó có 189 điểm gây ơ nhiễm môi trường nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng cần
phải xử lý triệt để trong giai đoạn 2010 - 2015, 79 điểm gây ô nhiễm môi trường phải xử lý triệt để giai đoạn 2016 – 2025. Trong danh mục 100 khu vực ơ nhiễm đặc biệt nghiêm trọng do hóa chất BVTV tồn lưu của Chương trình mục tiêu quốc gia khắc phục ô nhiễm và cải thiện môi trường giai đoạn 2012 - 2015 thì trên địa bàn tỉnh có tới 55 điểm, chiếm 55% số điểm trên cả nước. Nhiều điểm mức vượt mức cho phép cao gấp hàng nghìn lần như điểm tồn lưu hóa chất BVTV ở xóm 3, xã Quang Trung, huyện Hưng Nguyên có hàm lượng hóa chất BVTV trong các mẫu đất cao gấp 8 lần quy chuẩn; điểm tồn lưu tại xóm Hịa Đồng, Thị trấn Hịa Bình, huyện Tương Dương hàm lượng vượt từ 1,4 đến 13.824,7 lần; điểm tại xóm 13, xã Sơn Hải, huyện Quỳnh Lưu cao hơn 890 lần.
Về tiến độ xử lý các điểm hóa chất BVTV tồn dư, đến nay đã có 3/55 điểm được xử lý theo Chương trình mục tiêu quốc gia và 12/179 điểm theo Quyết định 1946/QĐ – TTg của Thủ tướng Chính phủ. Theo kế hoạch của ngành tài nguyên môi trường là đến hết năm 2014 sẽ có ít nhất 52 (đã có 12 dự án triển khai và chuẩn bị triển khai) điểm ô nhiễm được lập xong dự án và sau đó sẽ đề nghị UBND tỉnh bố trí nguồn và xin nguồn đối ứng từ Trung ương. Tuy nhiên, việc xử lý đến nay vẫn cịn rất khó khăn, nhất là vấn đề kinh phí bởi theo quy định, mỗi một điểm ngân sách Trung ương chỉ cấp 50%, còn lại là vốn đối ứng từ tỉnh. Nếu theo dự kiến thì từ nay đến năm 2015, cơng việc này cần ít nhất từ 700 – 1000 tỷ đồng. Con số đó, với một tỉnh nghèo như Nghệ An là q lớn. Bên cạnh đó, cơng việc di dời là bài tốn vơ cùng nan giải, bởi hiện có 423 nhà dân và 43 trụ sở nằm trên khu vực bị ảnh hưởng.
CHƢƠNG 2
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: Mẫu đất có chứa DDT.
- Nơi lấy mẫu nghiên cứu: Kho hóa chất bảo vệ thực vật thuộc xóm 15, xã Quỳnh Lâm, huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An.
2.2.Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1.Phương pháp lấy mẫu
Mẫu đất được lấy ở xung quanh nền kho chứa hóa chất BVTV tại khu vực xóm 15, Quỳnh Lâm, Quỳnh Lưu, Nghệ An. Để tránh nhiễm bẩn mẫu được đựng trong túi polyetylen màu đen, sau đó vận chuyển đến phịng thí nghiệm và bảo quản trong điều kiện 5o
C.
Tại vị trí lấy mẫu đất nhiễm DDT đã lựa chọn gạt bỏ lớp cỏ, thực vật, đá sỏi và các tạp chất khác trên bề mặt. Lấy mẫu tại 4 góc và điểm giao đường chéo của hình vng. Hình vng lấy mẫu có cạnh 50 cm. Dùng xẻng lấy mẫu, lấy đất ở 5 vị trí với độ sâu là 0-10 cm.Dùng xẻng trộn đều mẫu đất, san đều và chia làm 8 phần bằng nhau, lấy mẫu ở mỗi phần một lượng tương đối bằng nhau cho đến khi đủ 3kg cho mẫu vào túi polyetylen màu đen, sạch. Sau đó cho vào hộp nhựa chuyển về phịng thí nghiệm. Sơ đồ vị trí lấy mẫu được thể hiện trên hình 4.
2.2.2.Phương pháp sắc ký khí detectơ cộng kết điện tử
Nguyên lý hoạt động của hệ thống sắc ký khí:
Khí mang từ nguồn cung cấp liên tục được đưa vào injectơ. Mẫu được bơm vào bộ phận bơm mẫu, chất hóa hơi và được khí mang dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt, quá trình tách sắc ký xảy ra tại đây. Các cấu tử rời khỏi cột tách ở các thời điểm khác nhau lần lượt đi vào detectơ chúng được chuyển hóa thành tín hiệu điện, tín hiệu này được khuếch đại, chuyển thành tín hiệu số và được ghi lại thành sắc đồ, trong đó mỗi chất được ghi lại thành một píc.
Sơ đồ hệ thống sắc ký khí được mơ tả trong Hình 5.
Hình 5: Sơ đồ khối của một máy sắc kí khí
1- Nguồn khí mang 5- Cột tách 2- Điều chỉnh áp 6- Detectơ
3- Buồng bơm mẫu 7- Máy tính ghi tín hiệu
4- Buồng điều nhiệt
Detectơ cộng kết điện tử (ECD-Electron Capture Detector): ECD sử
dụng tia β phát ra từ nguồn 63Ni để ion hóa các khí mang. Khi các chất hữu cơ có chứa halogen, photpho và nhóm nito đi qua detectơ, detectơ sẽ biến đổi số đo của dòng điện giữa các điện cực tạo ra tín hiệu đặc trưng cho chất. Detectơ hoạt động dựa trên đặc tính của các chất có khả năng cộng kết các điện tử tự
do trong pha khí, khả năng cộng kết điện tử lớn hay nhỏ là phụ thuộc vào hợp chất có trong detectơ.
Để xác định DDT và các chất chuyển hóa của DDT trong mơi trường đất thường sử dụng detectơ cộng kết điện tử (ECD). Hệ thống phân tích sắc ký khí có sử dụng detectơ ECD (GC/ECD) cho phép định tính và định lượng DDT ở mức nồng độ cỡ ppt.
Định tính: Trên sắc đồ nhận được các píc tương ứng với các tín hiệu của các chất, trong đó có DDT. Mỗi píc trên sắc đồ ứng với một chất, người ta sử dụng yếu tố đặc trưng là thời gian lưu của píc để nhận diện DDT. Bằng việc so sánh thời gian lưu của cấu tử cần xác định với thời gian lưu của chất chuẩn có thể kết luận được tên chất. Việc nhận diện một chất có chính xác hay không phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng yếu tố đầu tiên là sự giống nhau của mẫu phân tích so với mẫu chuẩn, và chỉ được khẳng định khi thời gian lưu của chất cần xác định trùng với giá trị thời gian lưu của chất chuẩn.
Định lƣợng: Xác định định lượng DDT chiết ra từ mẫu dựa vào đường
ngoại chuẩn. Đường ngoại chuẩn được xây dựng trên cơ sở mối tương quan giữa nồng độ chất chuẩn với số đếm diện tích píc tương ứng của nó. Từ kết quả phân tích mẫu thu được và phương trình hồi quy của đường chuẩn có thể xác định được nồng độ chất cần xác định [13].
Khi so sánh sắc đồ của mẫu với các sắc đồ chất chuẩn có thể định tính, định lượng được thành phần các chất có trong mẫu. Độ tin cậy của kết quả phân tích sắc ký phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: thiết bị sắc ký khí (đặc biệt là cột tách và detectơ) và trình độ kỹ thuật của người phân tích.
2.2.3. Phương pháp nhiệt xúc tác trong ống dịng
Phương pháp nhiệt xúc tác trong ống dòng được thực hiện theo nguyên tắc kết hợp giữa nhiệt và xúc tác để hạ thấp nhiệt độ phân hủy các hợp chất bền định hướng hình thành các sản phẩm sinh ra trong quá trình phân hủy chất. Với phương pháp nhiệt xúc tác trong ống dòng, việc tiếp xúc nhiệt
với chất phản ứng và xúc tác gián tiếp qua thành ống phản ứng. Sản phẩm sinh ra trong quá trong quá trình phân hủy chất được dịng khí tách ra khỏi vùng phản ứng và chuyển tới các vùng khác trong ống phản ứng. Phương pháp nhiệt xúc tác trong ống dòng được thực hiện trên hệ thiết bị nêu ở hình 6.
2.2.4.Phương pháp phân tích và xác định dư lượng DDT trong đất 2.2.4.1.Phương pháp chiết lỏng – lỏng 2.2.4.1.Phương pháp chiết lỏng – lỏng
Chiết lỏng- lỏng được sử dụng để chiết DDT và các chất chuyển hóa ra khỏi các mẫu đất. Trong bước này cần chọn dung mơi chiết thích hợp để chuyển chất cần xác định từ mẫu đất sang dung mơi chiết. Có nhiều loại dung mơi khác nhau có thể được lựa chọn để chiết mẫu, dung mơi được lựa chọn phải có độ hịa tan tốt các chất cần xác định và được hiệu suất chiết chất cao nhất. Trong q trình chiết, khơng chỉ có chất cần chiết hịa tan vào dung mơi chiết, mà cịn có nhiều tạp chất khác. Các tạp chất đó sẽ được loại bỏ ở những bước tiếp theo.
Mẫu đất dùng trong nghiên cứu là mẫu chất rắn, do vậy DDT và các chất chuyển hóa có thể nằm sâu trong các mao quản hoặc phân tán hấp phụ trên bề mặt các hạt chất rắn. Chiết DDT, DDE, DDD ra khỏi đất là hệ chiết dị thể rắn- lỏng. Hệ số phân bố DDT và các chất chất chuyển hóa giữa hai pha đạt được cao nhất khi cân bằng của hệ được thiết lập.
Để lựa chọn dung môi chiết DDT, DDE và DDD ra khỏi đất người ta dựa vào tính chất hóa lý của dung mơi và các chất cần chiết. DDT, DDE và DDD là chất ít phân cực, tan tốt trong các dung môi hữu cơ là hydrocacbon thơm, dẫn xuất halogen, xeton, este, axit cacboxylic,… DDT, DDE và DDD tan kém trong các dung mơi hydrocacbon mạch thẳng và mạch vịng no.
Trong nghiên cứu này chúng tôi lựa chọn hệ dung môi n-hexan: axeton tỉ lệ 2:1 để tách chiết DDT và các sản phẩm chuyển hóa của chúng ra khỏi các mẫu đất.
2.2.4.2.Phương pháp chiết lỏng- lỏng làm sạch chất phân tích
Dịch chiết DDT và các chất chuyển hóa của chúng thu được thường có màu vàng được làm sạch ở bước tiếp theo bằng axit sunfuric đặc (98,5%). Quá trình này được tiến hành như sau: Thêm từ từ 5ml H2SO4 98,5% vào dịch chiết, lắc đều, đợi phân lớp, tách bỏ lớp axit có lẫn chất bẩn ở phần dưới. Tiếp tục xử lý mẫu như trên cho đến khi dung dịch mất màu vàng.
2.2.4.3.Phương pháp sắc ký cột
Sử dụng phương pháp sắc ký cột để loại bỏ tạp chất có trong dịch chiết mẫu nêu ở mục 2.2.4.2. Cột sắc ký được nhồi chất hấp phụ có khả năng hấp phụ tạp chất và chất cần phân tích có trong mẫu khác nhau. Sử dụng dung môi phù hợp để tách lấy chất cần phân tích. Phương pháp sắc ký cột có thể loại bỏ tới 95-99% tạp chất có trong mẫu.
2.3.Thực nghiệm
2.3.1.Hóa chất, dụng cụ, thiết bị
Hóa chất
- Dung mơi n-hexan có độ tinh khiết HPLC,