3.1.3 .Khảo sát các điều kiện tối ưu đến quá trình tách,chiết mẫu
3.1.5. Đánh giá điều kiện cần cho phương pháp phân tích HCB
3.1.5.1. Đánh giá giới hạn phát hiện của phương pháp(MDL)
Giới hạn phát hiện của phương pháp được đánh giá như trong phần giới hạn phát hiện của thiết bị. Để đánh giá giới hạn phát hiện của phương pháp, ta tiến hành như sau: chuẩn bị 10 g mẫu trắng là mẫu cát đã được làm sạch, thêm 100 µl chuẩn HCB 100 ppb, tiến hành khuấy trộn trong vòng 24h để đảm bảo chất chuẩn đã hòa tan đồng đều vào mẫu , sau đó tiến hành qui trình phân tích như phân tích trên mẫu thực. Q trình phân tích được tiến hành lặp lại 5 lần, để xác định giá trị trung bình và độ lệch chuẩn. Sắc đồ và kết quả được trình bày trong hình 3.13 và bảng 3.6, độ lệch chuẩn về diện tích pic với HCB là 1606 và diện tích pic trung bình là 9719
Bảng 3.6. Kết quả đánh giá giới hạn phát hiện của phương pháp phân tích HCB
STT Mẫu Thời gian lƣu(phút) Diện tích pic
1 HCB 1ng/g_lần 1 11,383 10662
2 HCB 1ng/g _lần 2 11,393 8104
3 HCB 1ng/g _lần 3 11,384 9542
4 HCB 1ng/g _lần 4 11,387 11937
STT Mẫu Thời gian lƣu(phút) Diện tích pic
Trung bình 11,387 9719
Độ lệch chuẩn 0,004 1606
Hình 3.13. Đánh giá giới hạn phát hiện của phương pháp đối với HCB ở nồng độ 1 ng/g trọng lượng khô
Giới hạn phát hiện của phương pháp được tính tốn dựa trên số liệu trong bảng 3.6 và áp dụng công thức (*) cho HCB là 1 ng/g trọng lượng khô.
3.1.5.2. Đánh giá hiệu suất thu hồi
Kết quả và sắc đồ của các lần phân tích lặp lại trên mẫu thực ở nồng độ 5 ng/g trọng lượng khơ được trình bày trong bảng 3.6 và hình 3.14
Hình 3.14. Sắc đồ đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp đối với HCB.
Bảng 3.7. Hiệu suất thu hồi của HCB
Hiệu suất thu hồi của 3 lần làm lặp lại của HCB từ 91% đến 116%, cả 2 giá trị này nằm trong khoảng cho phép (80% -120%) do đó quy trình phân tích HCB này đảm bảo yêu cầu phân tích.
Độ chính xác tương đối của q trình phân tích HCB được xác định dựa trên hệ số biến thiên %CV. Giá trị %CV được tính tốn bằng tỉ lệ phần trăm giữa độ lệch chuẩn tương đối và nồng độ thực của mẫu. Theo tính tốn từ các số liệu thực nghiệm, %CV của 3 q trình phân tích với của HCB là 12,2%, giá trị này nhỏ hơn giá trị %CV cho phép trong thống kê (20%). Như vậy, độ chính xác của phương pháp phân tích HCB này là hoàn toàn tin cậy.
3.2. Đánh giá hàm lƣợng HCB có trong mẫu xỉ thải và tro thải
Đối tượng mẫu thực tế được áp dụng để phân tích nồng độ HCB là xỉ thải và tro thải từ lò đốt rác thải và lò đốt cho các hoạt động cơng nghiệp được kí hiệu như trong bảng 2.1.
Nồng độ HCB trong mẫu tro thải và xỉ thải tại một số lò đốt ở một số tỉnh thuộc miền Bắc -Việt Nam được thực hiện theo quy trình phân tích mẫu thực được tiến hành theo mục 2.4.2.2 sau đó tính tốn hàm lượng theo cơng thức (*).
Kết quả phân tích hàm lượng HCB trong mẫu tro thải và xỉ thải của một số lò đốt
Số lần khảo sát Diện tích pic
HCB
Nồng độ HCB (ng/g)
% Hiệu suất thu hồi
HCB Lần 1 70163 5,4 107
HCB Lần2 76065 5,8 116
HCB Lần 3 59671 4,6 91
Trung bình 5,27
Độ lệch chuẩn tương đối 0,61 Hệ số biến thiên (%CV) 12,2
rác và lị đốt trong các hoạt động sản xuất cơng nghiệp tại một số tỉnh ở Việt Nam được trình bày trong bảng 3.8
Bảng 3.8. Nồng độ HCB trong mẫu xỉ thải và tro thải
STT Kí hiệu mẫu Loại hình
đốt rác Loại mẫu Nồng độ HCB (ng/g) 1 TN1 IF Xỉ thải - 2 TN2 IF Xỉ thải - 3 TN3 DWI Xỉ thải <1 4 TN4 DWI Xỉ thải 7,33 5 TN5 DWI Xỉ thải 3,57 6 HD1 IWI Xỉ thải 59,2 7 HD2 IWI Xỉ thải -
8 HD3 IWI Tro thải -
9 HD4 IWI Xỉ thải 89,3
10 HD5 IWI Tro thải 52,1
11 HD6 DWI Xỉ thải 87,9
12 HD7 MWI Xỉ thải 2,79
13 HN1 IWI Xỉ thải 17,6
14 HN2 IWI Tro thải 326
15 HN3 DWI Xỉ thải 21,2 16 HN4 MWI Xỉ thải 11,1 17 ND1 IF Xỉ thải 13,5 18 ND2 IF Xỉ thải 33,3 19 ND3 IF Xỉ thải - 20 HP1 IWI Xỉ thải - 21 HP2 DWI Xỉ thải -
22 HP3 IF Tro thải 1,50
23 HP4 IF Xỉ thải -
Chú thích: “-“ : khơng phát hiện
Dựa vào kết quả của tất cả các mẫu thu thập từ các lò đốt đã được phân tích và trình bày trong bảng 3.8. Nồng độ HCB trong khoảng từ 2,79 ng/g đến 89,3 ng/gcho các mẫu xỉ thải và trong khoảng 1,5 ng/g đến 326 ng/g trong mẫu tro thải.
Hình 3.15. Hàm lượng HCB trong tro thải
Hình 3.16. Hàm lượng HCB trong xỉ thải
0 50 100 150 200 250 300 350 HN2 HD5 HP3 Nồng độ (ng/g) Địa điểm lấ y m ẫu
Hàm lƣợng HCB trong tro thải
0 20 40 60 80 100 TN4 TN5 HD4 HD6 HD7 HN1 HN3 HN4 ND1 ND2 h àm lƣợng (ng/ g)
Địa điểm lấy mẫu
Dựa vào hình 3.15 và hình 3.16. Cho thấy, nồng độ HCB trong xỉ thải thấp nhất tại điểm HD7 (2,79 ng/g) và cao nhất tại điểm HD4 (89,3 ng/g) và trong tro thải thấp nhất tại điểm HP3 (1,50 ng/g) và cao nhất tại HN2 (326 ng/g)
HCB được phát thải khơng chủ định từ q trình nhiệt của các hoạt động cơng nghiệp như: luyện kim, luyện kim màu và đốt các loại rác thải sinh hoạt. Đối với mẫu tro lị đốt của các hoạt động cơng nghiệp (IF), hàm lượng HCB trong trong xỉ thải phát hiện được trong khoảng 13,5 ng/g đến 33,3 ng/g ở trong mẫu lò nấu Nhôm (ND1, ND2) tương đương với hàm lượng HCB được tìm thấy trong mẫu tro xỉ từ 10,7 ng/g - 50,9 ng/g trong nghiên cứu của Nie và cộng sự (2012) [18] tại 2 lò tái chế mảnh kim loại ở 2 thành phố Ningbo và Taizhou, Trung Quốc. Các lị đốt của các hoạt động cơng nghiệp như sản xuất gạch (TN1), sản xuất gang (TN2), sản xuất Nhiệt điện (HP4) hay lị nấu Đồng (ND3) thì đều khơng phát hiện ra hàm lượng HCB.
Đối với các lò đốt rác thải sinh hoạt (DWI), hàm lượng HCB phát hiện được trong mẫu xỉ thải nằm trong khoảng từ 3,57 ng/g đến 87,9 ng/g. Hàm lượng HCB phát hiện thấp nhất tại Thái Nguyên và cao nhất tại Hải Dương.
Đối với các lị đốt rác thải cơng nghiệp (IWI) trong nghiên cứu này, hàm lượng HCB phát hiện được trong mẫu xỉ thải nằm trong khoảng 17,6 ng/g đến 89,3 ng/g, cao nhất là ở Hải Dương và thấp nhất là ở Hà Nội. Đối với mẫu tro thải, hàm lượng được tìm thấy trong mẫu tại Hà Nội (HN2) là 326 ng/g.
Đối với 2 lò đốt rác thải y tế (MWI) được khảo sát, hàm lượng HCB trong mẫu xỉ thải được phát hiện nằm trong khoảng 2,79 ng/g tại Hải Dương đến 11,9 ng/g tại Hà Nội.
Hình 3.17. o sánh hàm lượng HCB trong các loại lò đốt
So sánh hàm lượng HCB dựa vào hình 3.17 cho thấy HCB trong lị đốt rác thải cơng nghiệp > lò đốt rác thải sinh hoạt > hoạt lị đốt của các hoạt động cơng nghiệp> lị đốt rác thải y tế.
Toàn bộ các nguyên liệu được sử dụng để đốt trong các lò đốt đã khảo sát đều chứa cacbon (C) dạng cao phân tử như than, cacbon trong các hợp chất vơ cơ như khí CO...(sử dụng cho q trình luyện thép), cacbon trong các hợp chất hữu cơ (trong rác thải sinh hoạt), hợp chất chứa clo dùng trong tẩy trắng giấy, trong rác thải sinh hoạt...vì vậy HCB được tạo thành theo cơ chế Denovo và điều kiện đốt cháy và sự có mặt hay khơng các xúc tác vơ cơ (đồng, lưu huỳnh …) trong vật liệu đốt có ảnh hưởng lớn đến sự hình thành hợp chất này [15,20].
3.3. Tính tốn hệ số phát thải HCB
Một số thông tin cơ bản về hoạt động của các lò đốt rác thải sinh hoạt, lò đốt phục vụ cho các hoạt động công nghiệp và hệ số phát thải của HCB tính theo cơng thức (6) trong mục 2.4.3 được liệt kê trong bảng 3.9 dưới đây.
0 50 100 150 200 250 300 350
IF IWI DWI MWI
NĐ2 HN2 HD6 HN3
Hàm
lƣợng (ng/
g)
Bảng 3.9. Một số thơng tin cơ bản về các loại lị đốt và hệ số phát thải của HCB Vị trí Vị trí lấy mẫu Loại hình lị đốt Loại mẫu Lƣợng xỉ thải và tro thải tạo thành của lò khi hoạt động (kg/giờ)
Cơng suất của lị (tấn/giờ) Hệ số phát thải HCB (µg/tấn) TN3 DWI Xỉ thải 42 0,45 30,9 TN4 DWI Xỉ thải 42 0,45 684 TN5 DWI Xỉ thải 456 5,0 326 HD1 IWI Xỉ thải 60 0,65 5460 HD4 IWI Xỉ thải 47 0,5 8380
HD5 IWI Tro thải 2 0,5 208
HD6 DWI Xỉ thải 127 1,3 8580
HD7 MWI Xỉ thải 18 0,2 251
HN1 IWI Xỉ thải 279 3,1 1590
HN2 IWI Tro thải 12 3,1 1260
HN3 DWI Xỉ thải 290 3,0 2050
HN4 MWI Xỉ thải 55 0,5 1220
ND1 IF Xỉ thải 7,5 0,08 1260
ND2 IF Xỉ thải 7,5 0,08 3120
HP3 IF Tro thải 5 1,2 6,26
Từ bảng 3.9 cho thấy, hệ số phát thải dao động rất lớn giữa các loại lò đốt, đối với đối với HCB hệ số phát thải của mẫu tro thải trong khoảng 6,26 µg/tấn đến 1260 µg/tấn và xỉ thải từ 30,9 µg/tấn đến 8580 µg/tấn. Trong nghiên cứu này hệ số phát thải của HCB trong xỉ thải lớn hơn tro thải khá nhiều.
Từ bảng 3.9 cho thấy hệ số phát thải HCB trong các lò đốt rác thải sinh hoạt (DWI), các lị đốt rác thải cơng nghiệp (IWI), lị đốt trong các hoạt động cơng nghiệp (IF), lò đốt rác thải y tế (MWI) lần lượt tương ứng trong khoảng 30,9 µg/tấn đến 8580
µg/tấn; 208 µg/tấn đến 8380 µg/tấn; 6,26 µg/tấn đến 3120 µg/tấn; 251 µg/tấn đến 1220 µg/tấn. Từ những số liệu trên cho thấy hệ số phát thải HCB trong các lị đốt rác thải cơng nghiệp và sinh hoạt lớn hơn trong các lị đốt trong các hoạt động cơng nghiệp và y tế khoảng 7 lần. So sánh với hệ số phát thải của HCB trong các lò đốt rác thải sinh hoạt khi nghiên cứu 20 lò đốt rác thải tại Trung Quốc và Mexico trong khồng 24 - 1300 µg/tấn [25] thì hệ số phát thải của HCB tương ứng trong nghiên cứu này cao hơn hẳn (30,9 µg/tấn đến 8580 µg/tấn).
Bên cạnh đó hệ số phát thải của HCB trong các lò đốt rác thải cao hơn các lị đốt trong hoạt động cơng nghiệp khoảng từ 2 đến trên 100 lần tương ứng với xỉ thải và tro thải. Tuy nhiên với tính chất nhẹ mịn của tro thải, nên khi tro thải được phát tán vào khơng khí thì sẽ gây ra sự ơ nhiễm trên diện rộng lớn hơn so với xỉ thải, vì vậy nguy cơ ô nhiễm HCB trên một khu vực rộng là rất cao. Và một vấn đề khác đặt ra là lượng xỉ thải chứa hàm lượng HCB cao khi xả vào môi trường sẽ gây ra nguy cơ ô nhiễm HCB rất cao. Do đó cần có những nghiên cứu sâu hơn nữa về sự phát thải HCB từ các loại lò đốt tại Việt Nam để từ đó đưa ra các biện pháp quản lý an tồn cho sự phát thải của loại hợp chất UPOPs này.
3.4 Đánh giá sơ bộ về khả năng rủi ro đến môi trƣờng của HCB
Trong nghiên cứu này hàm lượng HCB phát sinh khơng chủ đích được nghiên cứu chủ yếu từ hoạt động của một số các lò đốt chất thải, một số hoạt động công nghiệp như sản xuất Gang, Gạch, Nhiệt điện và một số lị nấu đúc Nhơm, Đồng thủ công. Do vậy khả năng lượng HCB từ lị đốt chất thải có thể đi vào mơi trường là từ chất thải rắn( tro và xỉ thải). Từ kết quả tính tốn hệ số phát thải có thể tính tốn sơ bộ được lượng HCB có khả năng phát thải vào mơi trường dựa vào công thức:
Phát thải (HCB) = Hệ số phát thải x Khối lƣợng chất thải đem đốt
Bảng 3.10. Lượng phát thải hàng năm của HCB (g/năm) Vị trí lấy mẫu Loại hình lị đốt Loại mẫu Chất thải đem đốt (tấn/năm) Hệ số phát thải HCB (µg/tấn) Lƣợng phát thải hàng năm (g/năm) TN3 DWI Xỉ thải 1310 30,9 0,04 TN4 DWI Xỉ thải 1310 684 0,89 TN5 DWI Xỉ thải 39600 326 12,9 HD1 IWI Xỉ thải 5620 5460 30,7 HD4 IWI Xỉ thải 4320 8380 36,2
HD5 IWI Tro thải 4320 208 0,90
HD6 DWI Xỉ thải 11200 8580 96,4
HD7 MWI Xỉ thải 1730 251 0,43
HN1 IWI Xỉ thải 24800 1590 39,2
HN2 IWI Tro thải 24800 1260 31,2
HN3 DWI Xỉ thải 23800 2050 48,7
HN4 MWI Xỉ thải 3960 1220 4,83
ND1 IF Xỉ thải 422 1260 0,53
ND2 IF Xỉ thải 422 3120 1,32
HP3 IF Tro thải 10400 6,26 0,06
Kết quả lượng HCB phát thải hàng năm (bảng 3.10) so sánh với bảng 1.2 tại các nguồn rác thải đô thị, rác thải nguy hại, rác thải y tế, trong một số hoạt động cơng nghiệp trên tồn cầu tương ứng cho thấy lượng phát thải HCB tại một số tỉnh ở Việt Nam so với trên thế giới còn khá nhỏ và có khả năng chưa gây ảnh hưởng nhiều đến mơi trường.
Mặc dù với lượng phát thải của HCB khơng chủ đích nhỏ như vậy nhưng vẫn có thể khả năng gây ảnh hưởng khơng tốt đến mơi trường mà chưa thể kiểm sốt được . Do đó cần có các biện pháp nhằm kiểm sốt sự phát thải HCB khơng chủ đích ra mơi
trường nhằm giảm thiểu một cách tối đa những ảnh hưởng không tốt đến môi trường.
Một số biện pháp nhằm kiểm sốt phát thải HCB ra mơi trƣờng[1]
Để giảm thiểu phát thải HCB phát sinh khơng chủ định từ các lị đốt chất thải thông thường và chất thải nguy hại, các biện pháp sau có thể được sử dụng:
- Phân loại chất thải: loại bỏ các chất thải tạo ra HCB khi đốt để từ đó giảm thiểu HCB phát sinh.
- Sử dụng các phương pháp xử lý khác thay thế cho phương pháp đốt: do HCB phát sinh chủ yếu từ phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao nên việc sử dụng các phương pháp xử lý chất thải thay thế cho phương pháp đốt sẽ làm giảm lượng HCB phát sinh vào môi trường.
- Kiểm sốt q trình đốt: đảm bảo điều kiện đốt tối ưu nhằm giảm thiểu lượng HCB phát sinh.
- Biện pháp xử lý cuối đường ống: Áp dụng các kỹ thuật xử lý khí thải phù hợp để xử lý HCB có trong khí thải.
KẾT LUẬN
Qua quá trình tiến hành đánh giá sự phát thải của HCB trong tro lò đốt của các hoạt động cơng nghiệp, đề tài có một số kết luận sau:
1. Đã khảo sát lại được các điều kiện tối ưu cho q trình tách chiết và phân tích mẫu trên thiết bị GC-ECD, cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân tích HCB trong mẫu tro. Hiệu suất thu hồi của q trình phân tích trong khoảng 91% đến 116% và độ chính xác tương đối (%CV) của phương pháp phân tích là 12,2% với HCB.
2. Đã phân tích, đánh giá hàm lượng HCB trong mẫu thực tế tại một số lò đốt rác thải sinh hoạt,công nghiệp, y tế, thuộc các tỉnh Hải Dương, Hà Nội, Thái Nguyên, Hải Phòng và lị đốt phục vụ cho q trình sản xuất cơng nghiệp bao gồm sản xuất Gạch – Thái Nguyên, sản xuất Gang – Thái Nguyên, sản xuất nhiệt điện – Hải Phịng, lị thủ cơng nấu Nhơm, Đồng – Nam Định. Hàm lượng HCB trong khoảng từ 2,79 ng/g đến 89,25 ng/gcho các mẫu xỉ thải và khoảng 1,50 ng/g đến 326 ng/g trong mẫu tro thải.
3. Đã tính tốn sơ bộ hệ hệ số phát thải của mẫu tro thải trong khoảng 6,26 µg/tấn đến 1260 µg/tấn và xỉ thải từ 30,9 µg/tấn đến 8580 µg/tấn.
4. Đã đưa ra một vài đánh giá sơ bộ về mức độ rủi ro đến môi trường làm tiền đề cho việc đánh giá rủi ro đến môi trường sau này.