a. Các phương pháp xử lý:
Tùy vào mức độ ô nhiễm, điều kiện địa hình, quy mô của vùng ô 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 hoá 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 công 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 ô nhiễm hạn chế quá trình di chuyển, lan toả chất ô 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 môi trường còn 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 còn 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 phòng chống sói mòn, 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 toàn của khu đất nhiễm. Phương pháp này còn có ưu điểm là thân thiện hơn với môi trường. Áp dụng phù hợp với các khu vực ô 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 soát không 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 không độc hoặc có tính độc hại ít đối với môi 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 lò đốt hai cấp, để quá 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 ô nhiễm. Các sản phẩm của quá trình thiêu đốt là tro và khí thải, qua quá trình xử lý có thể thải vào môi trường mà không 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 môi 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 quá 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 không 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 ô nhiễm rất lớn, trong phạm vi hẹp, diện tích ô nhiễm nhỏ.
Phương pháp xử lý bằng tác nhân ôxy hoá mạnh kết hợp với vi sinh vật
Phương pháp xử lý bằng tác nhân ôxy 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 quá 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 ngoài DDT còn có một số hóa chất BVTV khác như Andrin, BHC, Lindan,... Khi phản ứng Fenton xảy ra, toàn 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 vôi và phân vi sinh có tác dụng cân bằng pH và phục hồi tính chất đất đảm bảo đất sau quá trình xử lý có thể sử dụng cho các mục đích nông 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 môi trường bên ngoài.
- 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 toàn nhất đối với môi 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 ô 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 chuyên môn 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:
Bảng 3.5 Bảng so sánh các phương pháp xử lý hóa chất BVTV tồn lưu
Phương pháp Hiệu quả xử lý Kinh phí Thời gian hoàn lại mặt bằng Phương thức tiến hành Đối tượng áp dụng Cô lập Chưa triệt để bằng các phương pháp khác
Thấp Nhanh Đơn giản
Áp dụng phù hợp cho những khu vực ô nhiễm quá rộng, chưa có kinh phí để xử lý triệt để
Đốt Triệt để Rất cao Nhanh Đơn giản
Phương pháp này phù hợp cho việc xử lý những khu vực có nồng độ ô nhiễm rất lớn, trong phạm vi hẹp, diện tích ô nhiễm nhỏ. Dùng tác nhân ôxy hóa mạnh Triệt để Có thể chấp nhận được Nhanh Phức tạp Áp dụng phù hợp cho nhiều đối tượng với mức độ ô nhiễm và diện tích ô nhiễm khác nhau.
Dựa vào kết quả phân tích và điều kiện thực tế thì có thể lựa chọn các biện pháp để xử lý tồn lưu hóa chất BVTV tại xóm 6, xã Diễn Thành, huyện Diễn Châu như sau:
- Đối với vùng đất chôn hóa chất BVTV: Sử dụng phương pháp đốt trong lò sản xuất clinke ximăng.
- Đối với vùng đất xung quanh vị trí chôn lấp: Sử dụng phương pháp dùng chất ô xy hóa mạnh phối hợp với bổ sung phân vi sinh.
- Đối với khu vực kho: hạn chế sử dụng và tiếp xúc với khu vực.
b. Tiến hành xử lý theo phương án đã chọn Xử lý vùng chôn hóa chất BVTV:
Trên cơ sở phân tích các ưu, nhược điểm của các phương pháp xử lý, dự án lựa chọn phương pháp đốt làm phương pháp xử lý tối ưu cho vùng chôn hóa chất BVTV.
Quy trình thực hiện:
Phương án bóc đất mặt, thu gom thuốc BVTV chôn lấp
Phương án bóc đất và thu gom thuốc phải được tiến hành bằng cơ giới. Tốc độ thi công càng nhanh càng tốt, tránh hơi thuốc ô nhiễm dân cư xung quang hố thuốc. Nhân công được trang bị đầy đủ quần áo bảo hộ lao động, mặt nạ phòng độc, dụng cụ lao động. Thuốc và đất ô nhiễm được bóc và thu gom gọn từng phần, tức là xúc đến đâu, dọn sạch hết đến đấy. Độ sâu lớp đất cần xúc sạch lấy từ kết quả khoan điều tra. Kỹ thuật thi công sẽ do một chuyên gia hướng dẫn cụ thể ngay tại công trường. Vấn đề là không được vội vàng làm rây bẩn ra khu vực xung quanh.
Việc bốc xúc sẽ được tiến hành thành 3 công đoạn như sau: + Công đoạn 1: Bóc lớp đất bề mặt bên trên khối hóa chất BVTV
+ Công đoạn 2: Bốc xúc hóa chất BVTV tại vị trí hố chôn hóa chất BVTV. + Công đoạn 3: Bóc lớp đất bám ở thành và đáy hố.
Đất đào lên được đóng vào bao bì đã được lót màng chống thấm HDPE và được bốc lên xe 5 tấn. Xe vận chuyển được che đậy đảm bảo an toàn trong quá trình vận chuyển đường dài.
Biện pháp này sẽ được thực hiện tại đơn vị có đầy đủ tư cách pháp nhân, năng lực để có thể thực hiện xử lý đất ô nhiễm hóa chất BVTV bằng phương pháp đốt.
Hiện nay theo danh sách mà Tổng cục Môi trường (Cục Quản lý chất thải và Cải thiện môi trường) cấp phép theo Thông tư 12/2006/TT-BTNMT cũ cho 96 đơn vị đăng ký hành nghề quản lý chất thải nguy hại và 14 đơn vị đã làm chuyển đổi giấy phép hành nghề quản lý chất thải nguy hại theo Thông tư số 12/2011/TT- BTNMT ngày 14 tháng 4 năm 2011 mới thì qua kết quả kiểm tra và đánh giá thực tế của Tổng cục Môi trường thì hiện nay đối với lĩnh vực xử lý hóa chất bảo vệ thực vật ở Việt nam thì cơ sở Holcim là đơn vị có đầy đủ tính pháp lý và công nghệ xử lý phù hợp, đảm bảo chất lượng môi trường.
Tại khu vực miền Bắc và miền Trung, hiện nay có 02 cơ sở đang làm thủ tục để đăng ký xử lý hóa chất bảo vệ thực vật bằng phương pháp đốt đó là: Công ty TNHH Sản xuất Dịch vụ Thương mại Môi trường xanh (cơ sở tại Hải Dương) và Công ty TNHH Sản xuất vật liệu xây dựng Thành Công. Trong đó Công ty TNHH Sản xuất Dịch vụ Thương mại Môi trường xanh (cơ sở tại Hải Dương) chỉ đốt bằng lò đốt thường chưa được kiểm định và mới chỉ dừng lại ở đốt thử nghiệm mà chưa được Tổng cục Môi trường cấp phép do đó không đảm bảo về mặt pháp lý cũng như kỹ thuật xử lý đảm bảo an toàn về môi trường, còn Công ty TNHH Sản xuất vật liệu xây dựng Thành Công hiện nay đang đầu tư dây chuyền mới để đốt và chưa có kiểm chứng cụ thể, đồng thời cơ sở này chưa được cấp phép về xử lý POP.
Đối với loại này đề xuất đem vận chuyển và đốt ở HolCim, Kiên Giang.
Đối với vùng đất bị ô nhiễm
Đề xuất phương án sử dụng phương pháp Fenton kết hợp với phương pháp vi sinh vật nhằm xử lý, cải tạo và phục hồi đất nhiễm.
Kết quả thực nghiệm và thực tế khi xử lý thuốc BVTV bằng phương pháp Fenton cho thấy, trong điều kiện đảm bảo các yếu tố về pH (pH = 35) cũng như điều kiện khác của phản ứng, với nồng độ thuốc BVTV trong đất (vượt QCCP từ 1 đến 5 lần) thì hiệu quả xử lý sẽ đạt mức cao khi tỉ lệ: