TT Ký hiệu mẫu
Chỉ tiêu phân tích
DDT Aldrin Endrin Lindan Chlordane Metyl parathion
Phospha midon mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
Nhóm Clo hữu cơ Nhóm photpho hữu
cơ 1 MĐ – 1 (50) 0,014 <0,001 <0,001 0,032 <0,001 - - 2 MĐ – 1 (100) 0,007 <0,001 <0,001 0,007 <0,001 - - 3 MĐ – 2 (50) 0,027 <0,001 <0,001 0,024 <0,001 - - 4 MĐ – 2 (100) 0,005 <0,001 <0,001 0,004 <0,001 - - 5 MĐ – 3 (50) 0,021 <0,001 0,021 0,003 <0,001 - - 6 MĐ – 3 (100) 0,003 <0,001 0,004 <0,001 <0,001 - - 7 MĐ – 4 (50) 0,017 <0,001 0,017 0,043 <0,001 - - 8 MĐ – 4 (100) 0,006 <0,001 0,003 0,013 <0,001 - - 9 MĐ – 5 (50) 0,017 <0,001 0,019 <0,001 <0,001 - - 10 MĐ – 5 (100) 0,002 <0,001 0,001 <0,001 <0,001 - - 11 MĐ – 6 (50) 0,053 <0,001 0,023 0,045 <0,001 - - 12 MĐ – 6 (100) 0,018 <0,001 0,007 0,012 <0,001 - - 13 MĐ – 7 (50) 0,049 <0,001 0,038 0,044 <0,001 - - 14 MĐ – 7 (100) 0,014 <0,001 0,013 0,014 <0,001 - - QCVN 54:2013/BTNMT 4,7 0,24 0,47 7,1 4,1 QCVN 15:2008/BTNMT 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
Chú thích:
+ “-”: Khơng phát hiện;
+ Quy chuẩn 15:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất.
+ Quy chuẩn 54:2013/BTNMT (nhóm 3: đất phi nơng nghiệp): Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng xử lý hóa chất bảo vệ thực vật hữu cơ khó phân hủy tồn lưu theo mục đích sử dụng đất.
Kết quả phân tích của 14 mẫu đất tại các độ sâu 0,5 m và 1 m ở 7 vị trí cho thấy:
- Đối với nhóm Clo hữu cơ:
Qua kết quả phân tích cho thấy các thơng số phân tích ở độ sâu 0,5 m và 1 m đều có giá trị thấp hơn Quy chuẩn 54:2013/BTNMT (nhóm 3: đất phi nơng nghiệp).
Tuy nhiên so sánh với Quy chuẩn 15:2008/BTNMT thì cho thấy: + Nồng độ DDT vượt từ 1,4 đến 5,3 lần;
+ Nồng độ Lindane vượt từ 1,2 đến 4,4 lần; + Nồng độ Endrin vượt từ 1,1 đến 3,8 lần. - Đối với nhóm Photpho hữu cơ:
Qua kết quả phân tích cho thấy khơng có tồn tại của nhóm Phosphat hữu cơ trong mẫu đất.
Nhận xét:
- Đối với khu vực kho thuốc BVTV tại xóm 6, xã Diễn Thành, huyện Diễn Châu:
Đây là khu vực có nồng độ hóa chất BVTV tồn lưu cao nhất, trong đó đặc biệt dư lượng DDT vượt QCVN 54:2013/BTNMT từ 1,1 đến 2,1 lần (vượt QCVN 15:2008/BTNMT từ 517 đến 987 lần). Các mẫu tại các vị trí gần vị trị chơn lấp hóa chất BVTV tồn lưu có nồng độ ơ nhiễm cao nhất.
- Đối với 2 khu vực kho thuốc BVTV tại xóm 1, HTX Tây Thọ, xã Diễn Thọ và kho thuốc BVTV tại xóm 2, xã Diễn Nguyên, huyện Diễn Châu:
Khu vực này có mức độ ơ nhiễm hóa chất BVTV vượt q dưới hạn tối đa cho phép được quy định trong QCVN 15: 2008/BVMT chỉ từ 1-3 lần và chưa vượt quá ngưỡng xử lý hóa chất BVTV tồn lưu theo mục đích sử dụng đất theo quy định trong QCVN 54:2013/BVMT. Theo quy định của pháp luật hiện hành thì 2 khu vực này khơng thuộc đối tượng phải xử lý hóa chất BVTV hữu cơ khó phân hủy tồn lưu. 3.4. Đề xuất giải pháp xử lý đối với kho thuốc bảo vệ thực vật tại xóm 6, xã Diễn Thành, huyện Diễn Châu (khu vực có nồng độ ơ nhiễm cao nhất cần phải xử lý)
3.4.1 Địa điểm thực hiện
Kho thuốc BVTV tại xóm 6, xã Diễn Thành, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An.
Phía Đơng giáp UBND xã, phía Tây giáp đồng ruộng, phía Nam giáp đồng ruộng, phía Bắc giáp khu dân cư
3.4.2. Xác định khối lượng hoá chất tồn lưu
Trên cơ sở các kết quả khảo sát địa chất, địa hình kết hợp với lấy mẫu phân tích, các đánh giá sơ bộ hiện trạng khu vực ô nhiễm đã xác định được khối lượng đất nhiễm hoá chất bảo vệ thực vật tại khu vực như sau:
Hình 3.9: Sơ đồ khu vực chơn thuốc BVTV 1. Ước tính thể tích hóa chất BVTV được chơn lấp:
Qua khảo sát thực tế, quan sát các lỗ khoan, xác định hố chơn hóa chất BVTV tại kho có dạng elip.
Diện tích ước tính của khu vực chơn hóa chất BVTV (bao gồm hóa chất BVTV và lớp đất bám ở thành và đáy hố) được xác định như sau: S= Πxaxb= 3,14x 2x3 = 18,84 m2.
Phát hiện hóa chất BVTV ở độ sâu tới 100 cm. Thể tích vùng chơn là 18,84 x 1= 18,84 m3.
2. Ước tính thể tích đất bị ơ nhiễm
Khối lượng đất ô nhiễm tại khu vực xung quanh được ước tính có thể tích = 89,6 m3 bao gồm:
+ Thể tích khu vực chơn (đã trừ đi phần lõi) = 17x5x1 – 18,4 = 66,6 m3
+ Thể tích các khu vực quanh khu vực chôn thuốc BVTV (lấy cách ra 100 cm) = 18x6x1-17x5x1 = 23 m3 (theo kết quả phân tích một số điểm nằm trong khu vực cách khu vực chôn lấp 100 cm vượt QCCP).
3.4.3. Lựa chọn phương pháp xử lý a. Các phương pháp xử lý: a. Các phương pháp xử lý:
Tùy vào mức độ ô nhiễm, điều kiện địa hình, quy mơ của vùng ơ nhiễm và điều kiện kinh phí để áp dụng các quy trình xử lý khác nhau, có thể sử dụng các phương pháp như: phương pháp hóa lý; phương pháp bao vây, cô lập nguồn ô nhiễm; hay phương pháp sinh học...
Phương pháp cô lập đất nhiễm thuốc BVTV kết hợp với trồng thực vật Phương pháp cô lập
Cô lập là phương pháp được sử dụng nhiều nhất trên thế giới khi có sự cố hố học, ví dụ sau sự cố Seveso ở Italia người ta đã chôn lấp hàng vạn khối đất nhiễm tại vùng I là vùng tâm của sự cố. Các chất độc da cam không sử dụng hết sau chiến tranh và các chất PCB đã bị cấm sử dụng được người Mỹ chôn lấp tại các hố ở đảo Johnston Alli (Hawaii)… Các bãi chôn lấp chất thải nguy hại được thiết kế và
quy định lựa chọn vị trí ở từng nước, từng địa phương khác nhau, có thay đổi theo từng thời kỳ phụ thuộc vào trình độ về khoa học cơng nghệ, vật liệu cách ly và khả năng cung cấp.
Một phương pháp cô lập khu vực ô nhiễm thuốc BVTV thường áp dụng là cách xây tường rào gạch kết cấu chống thấm cô lập cách ly khu đất bị ô nhiễm với xung quanh, có hệ thống rãnh thu nước bề mặt và bể xử lý có sử dụng các vật liệu hấp phụ để kiểm soát nước thải từ khu vực nhiễm ra môi trường xung quanh.
Sử dụng kết hợp với thực vật
Sử dụng cỏ Vertiver: Để hạn chế đến mức tối đa DDT tiếp tục lan toả xuống các khu vực nằm phía dưới các kho chứa DDT cũ, cỏ Vertiver được sự dụng trồng bao quanh. Lớp cỏ Verrtiver bao bọc vùng ơ nhiễm hạn chế q trình di chuyển, lan toả chất ơ nhiễm. Cỏ Vertiver dễ trồng, có khả năng phát triển rất nhanh, sinh khối lớn có bộ rễ rất lớn và dài (2-3m) nên cỏ đã được nhiều nước sử dụng đặc biệt là các nước đang phát triển khi kinh phí cho sự nghiệp bảo vệ mơi trường cịn hạn chế. Cỏ Vertiver được biết đến với khả năng cố định đạm tự do bởi tập đoàn vi sinh vật dị dưỡng sống ở vùng rễ. Hơn thế nữa quan hệ qua lại của vi sinh vật vùng rễ và cây đã mang lại khả năng hoà tan muối photphat, điều hoà sinh trưởng bởi tạo ra các chất auxin, gibberlin, cytokinin, ethylen và axid abscisic. Vi sinh vật vùng rễ cịn có khả năng thuỷ phân cellulo tạo ra các chất dinh dưỡng cho cây dễ hấp thụ. Các phytohomon thực vật hay các chất tạo ra bởi vi sinh vật vùng rễ đều thúc đẩy sự phát triển của cây. Ngoài ra nấm cộng sinh ở các dạng khác nhau đều giúp thực vật hấp phụ được nhiều chất và kết quả là có thể sử dụng cỏ vào mục đích làm giảm thiểu chất ô nhiễm hiệu quả cao nhất. Nấm vùng rễ còn tham gia vào quá trình kháng lại một số nấm gây bệnh (Mcrobiology associated with the vertiver plant).
Ngoài ra khu vực đất bị nhiễm TBVTV ở mức thấp, chưa bị nhiễm và đã xử lý bằng sinh học sẽ trồng rừng để phịng chống sói mịn, lan toả của đất đá chứa tác nhân ô nhiễm cho các khu vực xung quanh.
Phương pháp này tiêu tốn chi phí thấp mà vẫn nâng cao tính an tồn của khu đất nhiễm. Phương pháp này cịn có ưu điểm là thân thiện hơn với môi trường. Áp dụng phù hợp với các khu vực ơ nhiễm rộng và nhẹ nhưng chưa có nguồn kinh phí lớn để xử lý triệt để.
- Nhược điểm:
Phương pháp có nhược điểm là là thời gian lâu, còn tiềm ẩn nguy cơ lâu dài, thời gian kiểm sốt khơng được xác định, do các chất độc di chuyển đến lớp đất nằm cận lớp sét tích luỹ ngày càng cao. Việc lựa chọn phương pháp này đối với trường hợp ô nhiễm ở Việt Nam được xem như là giải pháp tạm thời.
Phương pháp đốt
Dùng nhiệt để phá hủy hoàn toàn cấu trúc bền vững của thuốc BVTV độc hại, đặc biệt là các hợp chất POPs để tạo ra các sản phẩm khơng độc hoặc có tính độc hại ít đối với mơi trường.
Có hai biện pháp thường được sử dụng bao gồm:
- Phương pháp phân hủy nhiệt độ cao (T >1.200oC) trong các lò thiêu đốt. - Phương pháp phân hủy ở nhiệt độ thấp hơn bằng lò đốt hai cấp: ở vùng sơ cấp (T=400-600oC) và vùng thứ cấp (T = 900-1000oC).
Trong các lị đốt hai cấp, để q trình đốt được triệt để cần sự có mặt của các phụ gia và chất xúc tác thích hợp. Bản chất của là phương pháp này là dùng nhiệt bẻ gãy các liên kết chuyển các hợp chất clo hữu cơ thành CO2, H2O và Cl-, Clo hữu cơ nếu tiếp xúc với kim loại đồng nung đỏ đều bị đồng lấy mất clo (tạo thành CuCl2) và chúng bị phân huỷ tiếp theo thành CO2 và nước cùng với các dẫn xuất khác không độc, hoặc ít độc hơn.
Các phương pháp phân hủy nhiệt đều cho phép tiêu hủy hoàn toàn các yếu tố độc hại gây ô nhiễm môi trường, thu nhỏ thể tích các chất gây ơ nhiễm. Các sản phẩm của quá trình thiêu đốt là tro và khí thải, qua q trình xử lý có thể thải vào mơi trường mà khơng gây nên sự ô nhiễm thứ cấp nào.
- Ưu điểm:
+ Có khả năng tiêu hủy các dạng khác nhau của thuốc BVTV. Đối với các loại thuốc BVTV hòa tan bằng dung mơi hữu cơ thì có thể dùng chúng làm nhiên liệu đốt;
+ Sản phẩm sau đốt không gây độc hại đến môi trường và giảm đáng kể về thể tích;
+ Thời gian xử lý nhanh;
+ Khí thải sau q trình đốt có thể xử lý bằng các dung dịch hấp thụ nên không gây độc cho môi trường.
- Nhược điểm:
+ Đơn vị có đầy đủ tư cách pháp nhân để thực hiện xử lý đất nhiễm thuốc BVTV hoặc thuốc BVTV trên địa bàn các tỉnh là rất ít hoặc khơng có.
+ Tổng chi phí xử lý /tấn đất nhiễm thuốc hoặc thuốc cao. Trong điều kiện của hiện tại, phương pháp này khó áp dụng được với khối lượng đất nhiễm thuốc lớn.
+ Phương pháp đốt không thể sử dụng được đối với các hợp chất có chứa kim loại độc hại, dễ bay hơi (Hg, As) cũng như các chất dễ nổ hay chất phóng xạ.
Phương pháp này phù hợp cho việc xử lý những khu vực có nồng độ ơ nhiễm rất lớn, trong phạm vi hẹp, diện tích ơ nhiễm nhỏ.
Phương pháp xử lý bằng tác nhân ơxy hố mạnh kết hợp với vi sinh vật
Phương pháp xử lý bằng tác nhân ơxy hóa mạnh (phương pháp oxy hóa bằng tác nhân Fenton):
Bản chất của phương pháp là sử dụng các hóa chất có tính oxy hóa mạnh để phân hủy hóa chất BVTV thành các chất có khối lượng phân tử thấp hơn, các chất không độc hoặc kém độc hơn như: CO2, H2O,…. Tuy nhiên do hóa chất BVTV chứa clo là những chất rất bền nên chỉ oxy hóa được trong những điều kiện nghiêm ngặt.
Phương pháp oxy hóa được chấp nhận rộng rãi trên thế giới là dùng chất oxy hóa H2O2 kết hợp với hợp chất Fe2+ hay còn gọi là phản ứng Fenton.
Bản chất của q trình oxy hóa với tác nhân Fenton: - Điều chỉnh pH phù hợp.
- Phản ứng oxy hóa.
Các phản ứng sau đây có thể được hình thành trong hệ xúc tác Fenton: Fe2+ + H2O2 Fe(OH)2+ Fe3+ + •OH + OH – (1) Fe3+ + H2O2 Fe2+ + •HO2 + H + (2) Fe3+ + •HO2 Fe2+ + O2 + H+ (3) • OH + Fe2+ OH - + Fe3+ (4) •
OH + H2O2 H2O + •HO2 (5) Fe2+ + •HO2 + H+ Fe3+ + HO2 - (6) 2H2O2 2H2O + O2 (7)
Các phản ứng trên dẫn đến sự tạo thành gốc HO* tự do (1) và rất nhiều phản ứng cạnh tranh khác. Trong số các phản ứng cạnh tranh này phải kể đến phản ứng tạo thành gốc hydroperoxil (2) và (5) và phản ứng mất gốc HO* tự do bởi Fe2+ và H2O2 (4), (5).
Gốc •OH sinh ra có khả năng phản ứng với Fe2+ và H2O2 nhưng quan trọng nhất là khả năng phản ứng với nhiều chất hữu cơ (RH) tạo thành các gốc hữu cơ có khả năng phản ứng cao, từ đó sẽ phát triển tiếp tục theo kiểu dây chuỗi.
•
OH + Fe2+ OH - + Fe3+ •
OH + H2O2 H2O + •HO2 •
OH + RH H2O + •R
Dư lượng hóa chất BVTV trong đất ngồi DDT cịn có một số hóa chất BVTV khác như Andrin, BHC, Lindan,... Khi phản ứng Fenton xảy ra, tồn bộ các hóa chất BVTV này sẽ phản ứng với gốc •OH tạo ra các chất có cấu tạo phân tử thấp hơn và không độc đối với môi trường.
Kết hợp bổ sung vôi và phân vi sinh.
Đất sau khi xử lý được bổ sung vôi và phân vi sinh.
Công tác bổ sung vơi và phân vi sinh có tác dụng cân bằng pH và phục hồi tính chất đất đảm bảo đất sau q trình xử lý có thể sử dụng cho các mục đích nơng nghiệp, cũng như các mục đích sử dụng khác.
Ngoài ra đất sau xử lý cũng được tiến hành trồng thức vật (cỏ vetiver) trên bề mặt để tăng mức độ phục hồi đất, chống lan tỏa chất ô nhiễm ra mơi trường bên ngồi.
- Ưu điểm:
+ Tác nhân Fenton (H2O2 + Fe2+) là một trong các hệ số oxy hóa mạnh nhất được nghiên cứu một cách hệ thống và được áp dụng để xử lý hiệu quả trên nhiều loại hợp chất hữu cơ khác nhau trong đó có POPs, mang lại hiệu quả kinh tế xã hội và môi trường.
+ Tác nhân Fenton (H2O2 + Fe2+) là một tác nhân an tồn nhất đối với mơi trường;
+ Nguyên vật liệu thực hiện xử lý (tác nhân Fenton (H2O2 + Fe2+), phân vi sinh, vôi bột,... sử dụng trong phương pháp này tương đối sẵn và rẻ trên thị trường. Vì thế giá thành xử lý có thể chấp nhận được;
+ Mỗi một mức độ nhiễm thuốc BVTV khác nhau có thể ứng dụng một tỷ lệ đất nhiễm /tác nhân ơ xi hóa mạnh khác nhau giúp tiết kiệm được chi phí xử lý và đạt được hiệu quả cao, đất nhiễm hóa chất BVTV được xử lý triệt để (trong điều kiện thực hiện đúng quy trình và đảm bảo nghiêm ngặt các yếu tố như chất lượng hóa chất, liều lượng và điều kiện xử lý).
+ Thời gian hoàn trả mặt bằng nhanh. Nhược điểm:
+ Phương pháp này tiến hành phức tạp đòi hỏi phải có chun mơn và kinh nghiệm.
+ Đòi hỏi phải thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường chặt chẽ nhằm tránh tạo ra nguồn ô nhiễm thứ cấp.
So sánh các phương pháp xử lý
Từ các phương pháp đề xuất ở trên, để có cái nhìn tổng quan về các phương pháp xử lý, ta có bảng so sánh các tiêu chí lựa chọn như sau: