3.3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PCDD/Fs TRONG MẪU TRO XỈ
3.3.1. Kết quả phân tích 17 đồng loại thế 2,3,7,8-PCDD/Fs
Hàm lượng các PCDD/PCDF trong mẫu tro xỉ
Hàm lượng của 17 chỉ tiêu PCDD/Fs trong 09 mẫu tro xỉ phân tích theo quy trình trong Hình 3.12 được đưa ra như trong Bảng 3.12. Các chỉ tiêu không định lượng được trong mẫu (tức là dưới giới hạn định lượng của phương pháp) được biểu thị
<MQL.
Bảng 3.12. Kết quả hàm lượng PCDD/PCDF (ng/kg) trong mẫu tro xỉ
Tên chất Ash1 Ash2 Ash3 Ash4 Ash5 Ash6 Ash7 Ash8 Ash9 2,3,7,8-
TCDD <0,478 <0,478 <0,478 <0,478 <0,478 <0,478 <0,478 <0,478 <0,478 1,2,3,7,8-
PeCDD <1,43 <1,43 <1,43 <1,43 <1,43 <1,43 <1,43 <1,43 <1,43 1,2,3,4,7,8-
HxCDD <1,47 <1,47 <1,47 0,567 <1,47 <1,47 <1,47 <1,47 <1,47 1,2,3,6,7,8-
HxCDD <1,65 <1,65 1,26 0,889 <1,65 <1,65 <1,65 <1,65 <1,65 1,2,3,7,8,9-
HxCDD <1,53 0,624 <1,53 1,10 <1,53 <1,53 <1,53 <1,53 <1,53 1,2,3,4,6,7,8
-HpCDD 3,49 2,40 14,4 24,7 13,9 8,21 1,73 2,45 1,84
OCDD 2,32 4,97 27,4 2,21 2,79 4,62 8,94 20,0 12,2
2,3,7,8-
TCDF 3,53 4,17 0,533 1,16 1,58 1,04 0,676 0,296 1,36
1,2,3,7,8-
PeCDF 0,638 0,819 <1,47 2,08 1,48 <1,47 1,83 0,792 0,821 2,3,4,7,8-
PeCDF 0,513 <1,51 1,22 1,35 1,04 3,02 1,54 0,612 2,62
1,2,3,4,7,8-
HxCDF 0,754 0,617 2,44 0,994 2,38 <1,37 1,22 0,783 1,32
73
1,2,3,6,7,8-
HxCDF 0,704 0,577 2,82 1,01 3,84 3,01 1,51 0,906 1,93
1,2,3,7,8,9-
HxCDF <1,49 <1,49 <1,49 <1,49 <1,49 <1,49 <1,49 <1,49 0,709 2,3,4,6,7,8-
HxCDF 0,776 1,01 4,19 2,96 3,23 <1,63 1,77 0,731 2,98
1,2,3,4,6,7,8
-HpCDF 3,20 2,05 7,35 3,26 14,9 5,54 2,87 3,11 5,40
1,2,3,4,7,8,9
-HpCDF <1,38 <1,38 4,13 <1,38 1,04 <1,38 <1,38 <1,38 0,621
OCDF 15,3 86,7 92,9 92,9 2,03 9,83 53,1 49,2 14,6
ΣPCDD/Fs 31,2 104 159 135 48,2 35,3 75,2 79,0 46,3 ΣTEQ
(ngTEQ/k g)
1,24 1,60 5,06 4,36 2,88 2,05 1,81 2,64 2,30
RPCDF/PCDD 4,37 12,0 2,68 3,59 1,89 1,75 6,05 2,51 2,31
Hàm lượng tổng các PCDD/Fs trong các mẫu nằm trong khoảng từ 31,2 ng/kg đến 159 ng/kg tương đương với tổng TEQ nằm trong khoảng (1,24 – 5,06) ng TEQ/kg. Hai đồng loại độc nhất nhóm PCDD là 2,3,7,8-TCDD và 1,2,3,7,8-PeCDD (hệ số độc = 1) đều không phát hiện trong tất cả các mẫu phân tích. Các đồng loại 1,2,3,4,7,8-HxCDD; 1,2,3,6,7,8-HxCDD và 1,2,3,7,8,9-HxCDD chỉ phát hiện được trong 1 số mẫu như Ash 2, Ash 3 và Ash 4 với kết quả nồng độ thấp từ (0,567 – 1,26) ng/kg. Đối với các đồng loại thuộc nhóm furan, 2,3,7,8-TCDF; 1,2,3,6,7,8-HxCDF;
1,2,3,4,6,7,8-HpCDF; và OCDF được phát hiện trong tất cả các mẫu. Bên cạnh đó, khi so sánh kết quả phân tích với QCVN 07:2009/BTNMT, tất cả các chỉ tiêu 2,3,7,8- TCDD; 1,2,3,7,8-PeCDD; 1,2,3,4,7,8-HxCDD; 1,2,3,6,7,8-HxCDD của nhóm PCDD và các chỉ tiêu 2,3,7,8-TCDF; 1,2,3,7,8-PeCDF; 2,3,4,7,8-PeCDF; 1,2,3,4,7,8- HxCDF; 1,2,3,6,7,8-HxCDF của nhóm PCDF đều nằm dưới ngưỡng quy chuẩn (ngưỡng quy định theo quy chuẩn được đưa ra trong phụ lục 4). Như vậy, nếu chỉ xét riêng với các chỉ tiêu PCDD/Fs thì tro xỉ lò đốt rác phát điện không phải chất thải
74
nguy hại, có thể tái sử dụng và quản lý như các chất thải rắn thải thông thường. Tuy nhiên, để kết luận chính xác cần có các nghiên cứu sâu rộng với số lượng mẫu đại diện hơn và có các phân tích bổ trợ liên quan đến nhóm kim loại nặng, phenol, PAH,
… mà trong nghiên cứu này chưa thể thực hiện được.
Tỷ lệ tổng hàm lượng của [PCDF/PCDD] là một chỉ số quan trọng để xác định cơ chế phản ứng hình thành dioxin, furan [22]. Cơ chế thứ nhất là tổng hợp de novo (tổng hợp PCDD/Fs hoặc tiền chất thông qua phản ứng xúc tác bề mặt bởi các nguyên tử C, O, H, Cl, … trên bề mặt tro), và cơ chế thứ hai là tổng hợp tiền chất. Khi RPCDF/PCDD > 1, con đường chính hình thành PCDD/Fs là thông qua quá trình tổng hợp de novo và sản phẩm chính là nhóm furan. Tuy nhiên, khi RPCDF/PCDD < 1 con đường chính là ngưng tụ tiền chất, sản phẩm chính là dioxin được ngưng tụ từ chlorophenol, chlorobenzene, hydrocacbon thơm đa vòng, và các tiền chất khác được tạo ra bởi sự cháy không hoàn toàn trong hệ thống đốt rác. Nói chung, theo thiết kế của cấu trúc lò đốt đảm bảo nguyên tắc “3T’ tức là nhiệt độ cao, thời gian lưu dài và mức độ hỗn loạn đủ, PCDD/Fs chủ yếu được tổng hợp de novo trong quá trình làm nguội khí thải, do sự cháy không hoàn toàn sau buồng đốt thứ hai và nồng độ thấp của tiền chất [3].
Trong nghiên cứu này, tỉ lệ RPCDF/PCDD nằm khoảng từ 1,75 đến 12,0 đều lớn hơn 1, cho thấy dioxin, furan trong các mẫu tro xỉ thu thập tại các lò đốt rác phát điện được hình thành thông qua quá trình tổng hợp de novo và lò đốt đảm bảo theo nguyên tắc
“3T”.
Sự phân bố của các đồng loại PCDD/Fs trong mẫu tro xỉ
Từ kết quả Bảng 3.13 có thể thấy rằng, sự phân bố của các đồng loại chứa nhiều nguyên tử clo có xu hướng chiếm ưu thế hơn so với các đồng loại chứa ít nguyên tử clo trong tất cả các mẫu phân tích. Đối với nhóm dioxin tổng hàm lượng chủ yếu đến từ các đồng loại 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD (10,9% – 83,8%) và OCDD (2,1%
– 37,6%). Trong nhóm furan thì sự đóng góp chủ yếu đến từ đồng loại 1,2,3,4,6,7,8- HpCDF và OCDF với hàm lượng lần lượt nằm trong khoảng từ (2,05– 14,9) ng/kg và (2,03 – 92,9) ng/kg tương đương chiếm khoảng từ 2,10% – 47,3% và 6,44% – 90,4%. Trong nghiên cứu đánh giá hiệu quả quá trình xử lý tro bay thành tro xỉ của
75
Kim và cộng sự cũng đã chỉ ra rằng, sự phân bố PCDD/PCDF trong mẫu tro xỉ sau xử lý tập trung chủ yếu ở các đồng loại chứa nhiều nguyên tử clo thay thế như 1,2,3,4,6,7,8-HxCDD; OCDD; 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF và OCDF [28]. Các đồng loại này đóng góp khoảng 9% đến 37% vào tổng nồng độ PCDD/PCDF ở tất cả các mẫu tro xỉ trong nghiên cứu của các tác giả [28].
Sự đóng góp của các đồng loại độc PCDD/PCDF vào tổng giá trị TEQ trong 9 mẫu nghiên cứu được đưa ra như Hình 3.13.
Hình 3.13: Tỉ lệ phần trăm đóng góp TEQ của 17 chỉ tiêu PCDD/Fs
Từ biểu đồ có thể thấy rằng, mặc dù các đồng loại như 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD, OCDD và 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF đóng góp nhiều vào tổng nồng độ PCDD/Fs nhưng do có hệ số TEF nhỏ (0,01 và 0,0003) nên sự đóng góp của các đồng loại này vào tổng TEQ là không đáng kể. Đối với mẫu Ash 1 và Ash 2 sự đóng góp TEQ chủ yếu đến từ đồng loại 2,3,7,8-TCDF, giá trị TEQ tương ứng lần lượt là 0,353 ng TEQ/kg (chiếm 42,9%) và 0,417 ng TEQ/kg (chiếm 52,5%), 2,3,4,7,8-PeCDF xuất hiện trong các mẫu Ash 1, Ash 3 đến Ash 9, tỉ lệ phần trăm đóng góp từ 17,7% – 62,3% tổng giá trị TEQ.
So sánh với các nghiên cứu khác
Hiện nay, các nghiên cứu đánh giá hàm lượng PCDD/Fs trong mẫu tro xỉ tại các nhà máy đốt rác còn rất hạn chế. Trong nghiên cứu này, kết quả phân tích hàm
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Ash 1 Ash 2 Ash 3 Ash 4 Ash 5 Ash 6 Ash 7 Ash 8 Ash 9
Tỉ lệ đóng góp (%)
Mẫu
2,3,7,8-TCDD 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,4,7,8-HxCDD 1,2,3,6,7,8-HxCDD 1,2,3,7,8,9-HxCDD 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD OCDD 2,3,7,8-TCDF 1,2,3,7,8-PeCDF 2,3,4,7,8-PeCDF 1,2,3,4,7,8-HxCDF 1,2,3,6,7,8-HxCDF 1,2,3,7,8,9-HxCDF 2,3,4,6,7,8-HxCDF 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF OCDF
76
lượng PCDD/PCDF trong mẫu tro xỉ được so sánh với một số nghiên cứu tương tự thực hiện ở Tây Ban Nha và Hàn Quốc. Giá trị TEQ trong các mẫu tro xỉ (ng TEQ/kg) của các nghiên cứu được đưa ra như Bảng 3.13.
Bảng 3.13: So sánh kết quả đưa ra trong luận văn với một số nghiên cứu khác Địa điểm
(số mẫu) Đặc điểm lò đốt Nồng độ (ng/kg)
Giá trị TEQ
(ng TEQ/kg) TLTK Tây Ban
Nha
Lò đốt chất thải rắn đô thị
(công suất lò 500 tấn/ngày) - 13,0 – 60,0 [7]
Hàn Quốc (n=9)
Lò đốt chất thải rắn đô thị
(công suất lò 200 tấn/ngày) 21,6 – 66,1 0,569 – 0,838 [29]
Việt Nam (n=9)
Lò đốt chất thải rắn đô thị
(công suất lò 75 tấn/ngày) 31,2 - 159 1,24 – 5,06
Nghiên cứu này Theo như bảng số liệu trên, giá trị tổng TEQ của PCDD/PCDF trong các mẫu tro xỉ thu thập tại nhà máy điện rác Sóc Sơn thấp hơn khoảng 23 đến 34 lần so với nghiên cứu tại Tây Ban Nha; và có sự tương đồng với kết quả nghiên cứu tại Hàn Quốc trong các mẫu tro xỉ được làm nguội theo phương pháp làm lạnh nhanh. Kim và cộng sự đã phát hiện ra rằng hàm lượng dioxin, furan trong các mẫu tro xỉ được làm nguội bằng phương pháp làm lạnh nhanh thấp hơn 40 lần so với mẫu tro xỉ làm lạnh chậm bằng không khí [53]. Việc so sánh giá trị TEQ của PCDD/Fs trong luận văn này với các nghiên cứu tương tự chỉ bước đầu đưa ra những nhận xét sơ bộ về ô nhiễm PCDD/PCDF trong tro xỉ tại nhà máy điện rác tại Việt Nam. Bên cạnh đó, với số lượng mẫu hạn chế (n = 9) nên chưa thể đưa ra những bàn luận sâu sắc được.