nghiên cứu sự lan truyền và phạm vi ảnh hưởng của một số nguồn phát thải có khả năng gây ô nhiễm môi trường từ hoạt động của các khu công nghiệp ở tỉnh phú yên.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM



TRƯƠNG MINH TRÍ



NGHIÊN CỨU SỰ LAN TRUYỀN VÀ PHẠM VI
ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ NGUỒN PHÁT THẢI
CÓ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
TỪ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC KHU CÔNG NGHIỆP
Ở TỈNH PHÚ YÊN



LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA PHÂN TÍCH



Đà Lạt – 2014
i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tác giả và người hướng dẫn
khoa học. Những kết quả và số liệu trong luận án chưa từng được công bố trước đây
dưới bất kỳ hình thức nào. Ngoài ra, trong luận án này tôi có tham chiếu một số
thông tin từ các nguồn số liệu khác nhau, các thông tin này đều được đảm bảo trích
dẫn đúng, chính xác và rõ nguồn gốc.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này.

Phú Yên, tháng 7 năm 2014
Tác giả
ii


LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
- Thầy PGS. TS. Nguyễn Ngọc Tuấn, đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều
kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt thời gian qua, nhất là trong quá trình thực
hiện đề tài.
- Quý Thầy giảng dạy, đã tận tình truyền đạt cho em những kiến thức quý báu
làm nền tảng cho những bước tiến mai sau.

Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn đến tất cả những người bạn xa gần đã động viên
giúp đỡ tôi trong suốt những năm tháng qua.

Trân trọng !


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC HÌNH ix
DANH MỤC BẢNG xi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU xv
PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 5
1.1. Những nghiên cứu về ô nhiễm môi trường 5
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 5

1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 6

1.1.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy và lan truyền chất ô nhiễm 7

1.1.3.1. Yếu tố pH 8
1.1.3.2. Yếu tố độ dẫn điện (EC) 9
1.1.3.3. Cacbon mônôxít (CO) 9
1.1.3.4. Asen (As) 9
1.1.3.5. Crôm (Cr) 10
1.1.3.6. Mangan (Mn) 10
1.1.3.7. Đồng (Cu) 10
1.1.3.8. Một số thông số khác 11
1.1.3.9. Sự khuếch tán chất ô nhiễm vào môi trường
13
1.2. Tình hình hoạt động chung của các KCN ở Việt Nam 14
1.2.1. Sự hình thành 14

1.2.2. Quy mô phát triển 14

1.2.3. Xu thế phát triển 15

1.2.4. Áp lực môi trường từ hoạt động ở các KCN 16

1.3. Hiện trạng nước thải tại các khu công nghiệp ở Việt Nam 17
iv

1.3.1. Đặc trưng nước thải ở các Khu công nghiệp 17

1.3.2. Tình hình ô nhiễm nước mặt do nước thải ở các khu công nghiệp 20

1.3.3. Xu thế diễn biến tổng lượng nước thải và lượng các chất thải gây ô nhiễm nước
từ các khu công nghiệp 23

1.3.4. Ô nhiễm không khí và đất từ hoạt động phát thải của các khu công nghiệp 24

1.4. Đặc điểm, quy hoạch hoạt động của các khu công nghiệp ở tỉnh Phú Yên 25
1.4.1. Đặc điểm của khu công nghiệp An Phú 25

1.4.1.1. Vị trí địa lý 25
1.4.1.2. Quy hoạch hoạt động chủ yếu 25
1.4.2. Đặc điểm của khu công nghiệp Đông bắc Sông Cầu 26

1.4.2.1. Vị trí địa lý 26
1.4.2.2. Quy hoạch hoạt động chủ yếu 27
1.4.3. Đặc điểm của khu công nghiệp Hòa Hiệp 27

1.4.3.1. Vị trí địa lý 27
1.4.3.2. Cơ cấu ngành công nghiệp dự kiến đầu tư 27
1.4.4. Tình hình hoạt động của các cơ sở sản xuất tại các KCN của tỉnh Phú Yên 28

1.5. Một số công cụ máy tính ứng dụng trong nghiên cứu sự khuếch tán các chất ô
nhiễm trong môi trường 32
1.5.1. Phần mềm Mapinfo 32

1.5.2. Phần mềm Matlab 33

1.6. Phân tích kích hoạt nơtron (NAA) 39
1.6.1. Nguyên lý 39

1.6.2. Phương trình kích hoạt nơtron 40

1.6.3. Sự lựa chọn các thông số thời gian trong phân tích kích hoạt 42

1.6.4. Độ nhạy của phương pháp kích hoạt nơtron 44

1.6.5. Các kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron 45

1.6.5.1. Phân tích kích hoạt nơtron dụng cụ (INAA) 45
1.6.5.2. Phân tích kích hoạt nơtron có xử lý hoá (RNAA) 46
1.6.6. Các nguyên nhân gây ra sai số trong quá trình phân tích kích hoạt 47

v

1.6.7. Phương pháp định lượng trong phân tích kích hoạt 47

1.6.8. Những ưu khuyết điểm của phương pháp NAA 49

1.7. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 50
1.7.1. Giới thiệu chung 50

1.7.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp thụ nguyên tử 50

1.7.2.1. Nguyên tắc của phương pháp 50
1.7.2.2. Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử 51
1.7.2.3. Cường độ của vạch phổ hấp thụ 52
1.7.3. Các kỹ thuật chủ yếu và trang bị của phép đo 54

1.7.3.1. Thiết bị nguyên tử hóa 54
1.7.3.2. Nguồn bức xạ đơn sắc 54
1.7.3.3. Hệ thống đơn sắc 55
1.7.3.4. Các kỹ thuật đo và ghi phổ 55
1.7.4. Phương pháp phân tích định lượng bằng phép đo AAS 55

CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 56
2.1. Đối tượng và nội dung nghiên cứu 56
2.2. Các kỹ thuật và phương pháp nghiên cứu 58
2.2.1. Các kỹ thuật thu gom, xử lý và bảo quản mẫu 58

2.2.2. Các kỹ thuật tách và làm giàu chất trước phân tích định lượng 60

2.3. Phân tích định lượng các kim loại Cu, Mn, As và Cr 61
2.4. Quan trắc một số thông số chất lượng không khí 62
2.5. Thiết bị, Dụng cụ và Hóa chất 62
2.5.1. Thiết bị 62

2.5.2. Dụng cụ 63

2.5.3. Hóa chất 64

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 65
3.1. Nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích Cu và Mn trong mẫu nước thải 65
3.1.1. Nghiên cứu điều kiện tối ưu tách làm giàu Cu và Mn trong mẫu nước 65

a. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp thu Cu
2+
và Mn

2+
65
vi

b. Ảnh hưởng của tốc độ chảy qua cột 66
c. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử 67
d. Ảnh hưởng của hàm lượng các ion quan tâm 68
e. Khả năng hấp phụ của ion kim loại Cu
2+
và Mn
2+
trên than hoạt tính 69
g. Nghiên cứu sự giải hấp của phức ocxiquinolinat Cu
2+
, Mn
2+
sau khi hấp phụ trên
than hoạt tính 71
3.1.2. Qui trình phân tích Cu
2+
và Mn
2+
trong mẫu nước bằng RNAA 71
3.1.3. Kiểm tra độ tin cậy của qui trình phân tích Cu
2+
và Mn
2+
đã xác lập
74
a. Phân tích mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp RNAA 74

b. Phân tích mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp AAS 75
3.2. Nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích As
3+
, As
5+
, Cr
3+
và Cr
6+
trong mẫu

nước thải 78
3.2.1. Nghiên cứu tách làm giàu As
3+
, As
5+
, Cr
3+
và Cr
6+
trong mẫu nước 78

a. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ các phức As
3+
- APDC và Cr
6+
-
APDC trên than hoạt tính 78
b. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử 79
c. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ phức trên than hoạt tính 80

d. Khả năng hấp phụ của ion kim loại As
3+
và Cr
6+
trên than hoạt tính 81
đ. Nghiên cứu ảnh hưởng của dung môi giải hấp đến hiệu suất tách As
3+
và Cr
6+
82
3.2.2. Nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích As
3+
, As
5+
, Cr
3+
và Cr
6+
trong mẫu
nước bằng phương pháp RNAA 83

3.2.3. Kiểm tra độ tin cậy qui trình phân tích As
3+
, As
5+
, Cr
3+
và Cr
6+
đã xác lập 86

3.2.3.1. Phân tích mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp RNAA 86
3.2.3.2. Phân tích mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp AAS 87
3.3. Nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích Cu và Mn trong mẫu trầm tích bằng
RNAA 90
3.3.1. Nguyên tắc 91
3.3.2. Các bước tiến hành 91
3.4. Qui trình phân tích Cr và As trong mẫu trầm tích bằng phương pháp RNAA 94
vii

3.4.1. Nguyên tắc 94
3.4.2. Các bước tiến hành 94
3.5. Qui trình phân tích Cu, Mn, Cr và As trong mẫu trầm tích bằng phương pháp
AAS. 97
3.5.1. Nguyên tắc 97
3.5.2. Các bước tiến hành 97
3.6. Xác định Nhôm 100
3.7. Đánh giá hiện trạng môi trường của 03 khu công nghiệp, tỉnh Phú Yên 100
3.7.1. Kết quả phân tích kim loại trong các mẫu nước thải 100

3.7.2. Kết quả phân tích kim loại trong các mẫu trầm tích 106

3.7.3. Kết quả xác định một số chất khí tại 03 khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên .112

3.7.4. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu mô phỏng sự lan truyền 116

3.8. Mô hình hóa sự lan truyền và phạm vi ảnh hưởng của các nguồn phát thải tại
khu công nghiệp An Phú 119
3.8.1. Xây dựng tỷ lệ biến động As, Cr, Cu, Mn trong nước thải 119

3.8.1.1. Sự biến động hệ số tỷ lệ hàm lượng của các nguyên tố As, Cr 119
3.8.1.2. Sự biến động hàm lượng của As, Cr, Cu, Mn trong nước thải của khu công
nghiệp An Phú, với yếu tố nền tại khu vực Xóm Bầu 120
3.8.2. Xây dựng hệ số làm giàu nguồn phát thải As, Cr, Cu, Mn trong trầm tích dựa
vào nguyên tố nền 121

3.8.3. Bản đồ hóa sự lan truyền phát tán chất thải bằng phần mềm Mapinfo 123

3.8.4. Tính toán và biểu diễn sự lan truyền chất thải tại khu công nghiệp An Phú, tỉnh
Phú Yên bằng phần mềm Matlab 126

3.8.4.1. Mô hình hóa sự lan truyền khí thải CO 126
3.8.4.2. Mô hình hóa sự lan truyền nước thải và dự báo diễn thế môi trường nước
thải tại Khu công nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên 134
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148
TÀI LIỆU THAM KHẢO 151
PHẦN PHỤ LỤC 161
viii

Phụ lục 1. Thống kê Tình hình hoạt động ở khu công nghiệp An Phú 10/2011 161
Phụ lục 2. Địa điểm, vị trí lấy mẫu tại 3 khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên 164
Phụ lục 3. Bản đồ số hóa 03 Khu công nghiệp tỉnh Phú Yên bằng Mapinfo 167
Phụ lục 4. Chương trình Matlab 168

ix


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Các con đường vận chuyển các nguyên tố hóa học trong môi trường 8

Hình 1.2. Số KCN dự kiến ưu tiên thành lập mới giai đoạn 2006 - 2015 theo vùng
kinh tế và so sánh với KCN đã thành lập năm 2006 - 2008 16
Hình 1.3. Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ở một số KCN Miền Trung 16
Hình 1.4. Diễn biến COD trên các sông qua các năm 16
Hình 1.5. Hàm lượng COD trên sông Thị Vải qua các năm (Nguồn: TCMT, 2009)21
Hình 1.6. Diễn biến DO dọc sông Thị Vải tháng 8/2008 đến 3/2009 (Nguồn TCMT
2009) 21
Hình 1.7. Dự báo tổng lượng nước thải từ KCN trong toàn quốc đến năm 2020
(Nguồn: TCMT tổng hợp, 2009) 23
Hình 1.8. Sơ đồ biểu diễn quá trình của phản ứng bắt nơtron 40
Hình 2.1. Sơ đồ thực hiện các nội dung nghiên cứu của luận án 57
Hình 3.1. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp thu phức 8-hydroxyquinolin của
Cu
2+
và Mn
2+
trên than hoạt tính 66
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tốc độ chảy qua cột đến hiệu suất hấp thu 67
Hình 3.5. Khả năng hấp phụ của ion kim loại Cu
2+
và Mn
2+
trên than hoạt tính 70
Hình 3.7. Đỉnh phổ gamma Mn-56 chiếu ngắn kênh 7-1 (T
i
=5m; T
d
=2h; T
c
=300s)74

Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tách các ion trong dung dịch 79
Hình 3.9. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử đến hiệu suất hấp thu 80
Hình 3.11. Khả năng hấp phụ của ion kim loại As
3+
và Cr
6+
trên than hoạt tính 82
Hình 3.14. Phổ gamma của mẫu trầm tích (T
i
=1h; T
d
=3d; T
c
=1800s) 90
Nhìn vào phổ gamma của mẫu trầm tích ta thấy rất phức tạp. Do đó, để xác định
chính xác hàm lượng các kim loại Cu, Mn, As và Cr trong mẫu trầm tích cần phải
tách làm giàu trước khi chiếu xạ. Cụ thể như sau: 91
Hình 3.15. Phổ gamma của đồng vị Mn-56 sau khi tách từ trầm tích đã chiếu ngắn ở
kênh 7-1 (T
i
=5m; T
d
=2h; T
c
=300s) 93
x

Hình 3.17. Phổ gamma của đồng vị As-76 sau khi tách từ mẫu trầm tích đã chiếu tại
mâm quay (T
i

=1h; T
d
=2d; T
c
=600s) 96
Hình 3.19. Bản đồ tổng quan về vị trí Khu công nghiệp An Phú và hệ thống thải
(Hướng xả thải từ hồ Bầu Sen về phía chợ cá phường 6) 118
Hình 3.22. Biểu đồ sự biến động tỷ lệ hàm lượng As, Cr, Cu, Mn 121
Hình 3.23. Số hóa mô phỏng khu công nghiệp An Phú 124
Hình 3.24. Mô phỏng biểu đồ chứa thông tin kết quả phân tích tại KCN An Phú (đợt
3) 125
Hình 3.25. Biểu đồ cột so sánh hàm lượng As ở một số doanh nghiệp 125
Hình 3.27. Kết quả mô phỏng CO theo phương đứng đi qua ống khói (đợt 1) 130
Hình 3.28. Kết quả mô phỏng CO theo phương ngang đi qua ống khói (cách mặt đất
25m) 130
Hình 3.29. Kết quả mô phỏng CO theo phương đứng (đợt 2) 132
Hình 3.30. Kết quả mô phỏng CO theo phương ngang đi qua ống khói 132
Hình 3.31: Kết quả mô phỏng As theo phương đứng đi qua kênh thải 137
Hình 3.32. Kết quả mô phỏng As theo phương ngang tại độ cao -2m đi qua kênh
thải 138
Hình 3.33. Kết quả mô phỏng Cr theo phương đứng đi qua kênh thải 140
Hình 3.34. Kết quả mô phỏng Cr theo phương ngang đi qua kênh thải 140
Hình 3.35. Kết quả mô phỏng Cu theo phương đứng 142
Hình 3.36. Kết quả mô phỏng Cu theo phương ngang đi qua kênh thải 142
Hình 3.37. Kết quả mô phỏng Mn theo phương đứng 144
Hình 3.38. Kết quả mô phỏng Mn theo phương ngang đi qua kênh thải 144

xi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Quy mô các khu công nghiệp Việt Nam 14
Bảng 1.2. Đặc trưng thành phần nước thải của một số ngành công nghiệp 18
Bảng 1.3. Dự báo tổng lượng nước thải từ một số KCN ở phía Nam đến năm 2020
(ước tính) 23
Bảng 1.4. Kết quả điều tra tại 3 khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên 28
Bảng 1.5. Một số thông số hạt nhân của đồng vị
76
As,
51
Cr,
56
Mn,
66
Cu 40
Bảng 1.6. Các đặc trưng một số nguyên tố trong một số chế độ chiếu xạ 44
Bảng 1.7. Giới hạn phát hiện ước lượng của INAA của một số nguyên tố trong điều
kiện chiếu trong lò phản ứng có thông lượng nơtron khoảng 10
13
n/cm
2
.giây 44
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp thu Cu
2+
và Mn
2+
66
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của tốc độ chảy qua cột đến hiệu suất hấp thu Cu
2+
và Mn

2+
67
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử đến hiệu suất tách Cu
2+
và Mn
2+
68
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ ion đến hiệu suất tách 69
Bảng 3.5. Khả năng hấp phụ của ion kim loại Cu
2+
và Mn
2+
trên than hoạt tính 70
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của dung môi giải hấp đến % thu hồi Cu
2+
và Mn
2+
71
Bảng 3.7. Kết quả xác định hiệu suất tách làm giàu 5,0 µg Cu
2+
và 5,0 µg Mn
2+

trong mẫu chuẩn đa nguyên tố Merck bằng phương pháp RNAA 75
Bảng 3.8. Kết quả xác định hiệu suất tách làm giàu 5,0 µg Cu
2+
và 5,0 µg Mn
2+

trong mẫu chuẩn đa nguyên tố Merck bằng phương pháp AAS 77

Bảng 3.9. Kết quả phân tích hàm lượng Cu và Mn trong mẫu nước thải (AP1) bằng
phương pháp RNAA 77
Bảng 3.10. Kết quả phân tích hàm lượng Cu và Mn trong mẫu nước thải (AP1)
bằng phương pháp AAS 77
Bảng 3.11. So sánh kết quả phân tích hàm lượng Cu và Mn trong mẫu nước thải
bằng hai phương pháp RNAA và AAS 78
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tách As
3+
và Cr
6+
79
xii

Bảng 3.13. Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc thử đến hiệu suất hấp thu As
3+
và Cr
6+
80
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của thời gian đến đến hiệu suất tách As
3+
và Cr
6+
81
Bảng 3.15. Khả năng hấp phụ của ion kim loại As
3+
và Cr
6+
trên than hoạt tính 82
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất giải hấp As
3+

và Cr
6+
82
Bảng 3.17. Kết quả phân tích As
5+
, Cr
6+
trong mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp
RNAA 86
Bảng 3.18. Kết quả phân tích As
5+
, Cr
6+
trong mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp
AAS 89
Bảng 3.19. Kết quả phân tích hàm lượng As và Cr trong mẫu nước thải (AP1) bằng
phương pháp RNAA 89
Bảng 3.20. Kết quả phân tích hàm lượng As và Cr trong mẫu nước thải (AP1) bằng
phương pháp AAS 89
Bảng 3.21. Kết quả phân tích As, Cr trong mẫu nước bằng AAS và RNAA 90
Bảng 3.22. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn trong mẫu nước thải tại 03 khu công
nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 1 101
Bảng 3.23. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn trong mẫu nước thải tại 03 khu công
nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 2 102
Bảng 3.24. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn trong mẫu nước thải tại 03 khu công
nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 3 104
Bảng 3.25. Giá trị trung bình hàm lượng As, Cu, Cr, Mn trong mẫu nước thải tại
KCN An Phú (ppb) 106
Bảng 3.26. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích tại 03 khu
công nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 1 106

Bảng 3.27. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích tại 03 khu
công nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 2 108
Bảng 3.28. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích tại khu
công nghiệp An Phú tỉnh Phú Yên; đợt 3 109
xiii

Bảng 3.29. Giá trị trung bình hàm lượng As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích
tại KCN An Phú 111
Bảng 3.30. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO
2
, NO
2
, CO, tại khu công
nghiệp Hòa Hiệp, tỉnh Phú Yên, đợt 1 (9/2009) 113
Bảng 3.31. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO
2
, NO
2
, CO, tại khu công
nghiệp Hòa Hiệp, tỉnh Phú Yên, đợt 2 (3/2010) 113
Bảng 3.32. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO
2
, NO
2
, CO, tại khu công
nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên, đợt 1 (9/2009) 114
Bảng 3.33. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO
2
, NO
2

, CO, tại khu công
nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên, đợt 2 (3/2010) 114
Bảng 3.34. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO
2
, NO
2
, CO, tại khu công
nghiệp Đông Bắc Sông Cầu, tỉnh Phú Yên, đợt 1 (9/2009) 115
Bảng 3.35. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO
2
, NO
2
, CO, tại khu công
nghiệp Đông Bắc Sông Cầu, tỉnh Phú Yên, đợt 2 (3/2010) 115
Bảng 3.36. Tỷ lệ biến động của As, Cr, Cu, Mn ở 03 khu vực khảo sát (bảng 3.24)
so với giá trị trung bình tại Xóm Bầu 120
Bảng 3.37. Giá trị trung bình (ppb) của As, Cr, Cu, Mn ở 03 khu vực khảo sát 121
Bảng 3.38. Giá trị trung bình hàm lượng As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích
tại KCN An Phú 122
Bảng 3.39. Tọa độ vị trí lấy mẫu khí của 03 doanh nghiệp và tọa độ trọng tâm 128
Bảng 3.40. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải
CO (đợt 1, tháng 9/2009) 128
Bảng 3.41. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải
CO (đợt 2, tháng 2/2010) 131
Bảng 3.42. Khoảng cách lấy mẫu và hàm lượng khí CO được tính toán trên phần
mềm Matlab. 133
Bảng 3.43. Vị trí đo mẫu (theo hệ vn2000, tọa độ xác định là đơn vị m) và hàm
lượng khí thải CO được xác định bằng thực nghiệm (độ cao z = 1m) 133
xiv

Bảng 3.44. Tọa độ vị trí lấy mẫu nước thải của các doanh nghiệp hoạt động và tọa
độ trọng tâm (theo hệ vn2000, tọa độ xác định là đơn vị m) 135
Bảng 3.45. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải
As (đợt 3, tháng 10/2010) 136
Bảng 3.46. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải
Cr (đợt 3, tháng 10/2010) 138
Bảng 3.47. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải
Cu (đợt 3, tháng 10/2010) 141
Bảng 3.48. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải
Mn (đợt 3, tháng 10/2010) 143
Bảng 3.49. Khoảng cách lấy mẫu và hàm lượng các nguyên tố As, Cr, Cu, Mn được
tính trên phần mềm Matlab 145
Bảng 3.50. Khoảng cách lấy mẫu và hàm lượng các nguyên tố As, Cr, Cu, Mn được
xác định bằng thực nghiệm 145
xv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
WTO: Tổ chức Thương mại thế giới
EUROSTAT: Ủy ban Thống kê Châu Âu
OECD: Tổ chức Hợp tác và phát triển Châu Âu
GDP: Tổng sản phẩm nội địa, tức tổng sản phẩm quốc nội
UNDP: Chương trình phát triển của Liên Hiệp Quốc
ISO: Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hóa
IUPAC: Danh pháp hóa học theo Hiệp hội Hóa học Quốc tế
IAEA: Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế
BKHCN: Bộ Khoa học và Công nghệ
TNMT Tài Nguyên và Môi trường

KHĐT: Kế hoạch và Đầu tư

FDI: Đầu tư trực tiếp nước ngoài
ĐTM: Đánh giá tác động môi trường
KTTĐ: Kinh tế trọng điểm
KCN: Khu công nghiệp
KCX Khu chế xuất
KKT: Khu kinh tế
ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
TNHH: Trách nhiệm hữu hạn
DNTN: Doanh nghiệp tư nhân
RAS: Chứng động kinh phản xạ thiếu ôxy
AAS: Quang phổ hấp thụ nguyên tử
F-AAS: Quang phổ hấp thụ nguyên tử nguyên tử hóa bằng ngọn lửa
ETA-AAS: Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa
NAA Phân tích kích hoạt nơtron
xvi

RNAA Phân tích kích hoạt nơtron có xử lý hoá
INAA Phân tích kích hoạt nơtron dụng cụ
BOD Nhu cầu ôxy hóa sinh học
COD Nhu cầu ôxy hóa hóa học
SS Chất rắn lơ lửng
TSS Tổng chất rắn lơ lửng
PEL Giới hạn tiếp xúc cho phép
EPA Tổ chức bảo vệ môi trường (Mỹ)



1

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết và mục tiêu của đề tài
Trong vài thập kỷ gần đây, môi trường toàn cầu có nhiều biến đổi theo chiều
hướng ngày càng xấu thêm. Hiện tượng băng tan ở hai đầu cực và trái đất nóng lên
đang là vấn đề lớn được cả thế giới quan tâm. Ô nhiễm môi trường khí quyển, thủng
tầng ôzôn do lượng khí thải ngày càng tăng là nguyên nhân chủ yếu gây nên hiện
tượng này. Vấn đề ô nhiễm độc tố kim loại nặng cũng như dư lượng hóa chất bảo vệ
thực vật trong lương thực, thực phẩm do môi trường nước bị ô nhiễm bởi lượng chất
thải công nghiệp cũng như hóa chất bảo vệ thực vật ngày càng tăng cũng đang là
vấn đề được nhiều quốc gia quan tâm. Vì vậy, mục tiêu phát triển bền vững và bảo
vệ môi trường trái đất trong thế kỷ 21 là mục tiêu chung của toàn nhân loại.
Việt Nam cũng đang trong thời kỳ đổi mới và hội nhập; thời kỳ đẩy mạnh
công nghiệp hóa - hiện đại hóa với nhịp độ ngày càng cao, nhằm đưa nước ta cơ bản
thành nước công nghiệp vào năm 2020. Sự phát triển với quy mô lớn ở nhiều lĩnh
vực cả về số lượng, tốc độ, chất lượng,…; đặc biệt là lĩnh vực công nghiệp đã và
đang gây nên những tác động toàn diện tới môi trường. Tình trạng ô nhiễm môi
trường không khí, môi trường đất và nước đã làm suy giảm đa dạng sinh học, ảnh
hưởng đến chất lượng cuộc sống. Vấn đề này đã và đang được các cấp lãnh đạo, các
ngành và toàn xã hội quan tâm nghiên cứu, tìm giải pháp khắc phục.
Tỉnh Phú Yên, sau hơn 10 năm thực hiện “Quy hoạch tổng thể kinh tế - xã
hội thời kỳ 1996 - 2010” và “từ 2011 - 2015”, đã tạo nên bức tranh về sự thay đổi
hiện trạng kinh tế theo hướng thiết lập cơ cấu công - nông - dịch vụ; đời sống vật
chất và tinh thần của nhân dân không ngừng được cải thiện, ngày một tốt hơn.
Vấn đề đặt ra là bên cạnh những thành tựu kinh tế - xã hội mà tỉnh Phú Yên
đã đạt được, thì những hậu quả về môi trường có những ảnh hưởng đáng kể đến hệ
sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Những nguồn thải được tạo ra trong quá trình hoạt
động của các khu công nghiệp đã phát tán ra môi trường bằng nhiều con đường, gây
ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực lân cận. Vì vậy, việc nghiên cứu một số vấn đề liên
2

quan đến nguồn phát thải tại các khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên và tìm ra
nguyên nhân để tìm cách phòng ngừa và khắc phục là hết sức cần thiết và cấp bách.
Để góp phần xác định và làm rõ những vấn đề đặt ra ở trên, đề tài “Nghiên
cứu sự lan truyền và phạm vi ảnh hưởng của một số nguồn phát thải có khả
năng gây ô nhiễm môi trường từ hoạt động của các khu công nghiệp ở tỉnh Phú
Yên” đã được thực hiện.
Đây là một phần trong chương trình nghiên cứu về hiện trạng môi trường của
tỉnh Phú Yên. Hy vọng kết quả của nghiên cứu này sẽ đóng góp một phần nhỏ vào
việc tạo lập cơ sở dữ liệu tin cậy, giúp cho việc hoạch định các giải pháp thiết thực
về kiểm tra, kiểm soát, gìn giữ và bảo vệ môi trường ở các khu công nghiệp của tỉnh
nhằm đưa kinh tế - xã hội địa phương ngày càng phát triển bền vững.
Mục tiêu chính của đề tài
Nhằm ứng dụng các quy trình đã xây dựng để phân tích hàm lượng 4 kim
loại As, Cu, Mn, Cr trong mẫu nước thải và mẫu trầm tích; đánh giá sự dịch chuyển
khí CO và kim loại nặng (As, Cr, Cu, Mn) trong môi trường nước, trầm tích; ngoài
ra, mô hình hóa sự lan truyền khí CO và kim loại nặng (As, Cu, Mn, Cr), dự báo
diễn thế môi trường, dựa vào một số phần mềm mô phỏng: Mapinfo, Matlab.
2. Đối tượng và Nội dung nghiên cứu
a. Đối tượng
Đối tượng nghiên cứu được chọn xác định hàm lượng và sự thay đổi hàm
lượng của các kim loại Cu, Mn, As và Cr trong các mẫu nước và trầm tích tại một
số khu công nghiệp điển hình của tỉnh Phú Yên; khí thải CO trong quá trình xử lý
hạt điều, túi nilon và đúc kim loại.
b. Nội dung nghiên cứu
Trong phạm vi của đề tài, các nội dung chủ yếu đã được tập trung nghiên cứu
bao gồm: tiến hành khảo sát, điều tra tình hình hoạt động (các mặt hàng sản xuất,
nguồn nguyên vật liệu đầu vào, quy mô sản xuất, tình hình sử dụng công nghệ) tại
các khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên; xây dựng quy trình và phát triển phương
pháp phân tích hàm lượng 4 kim loại đã chọn; áp dụng qui trình đã xác lập để phân
3

tích các mẫu thực tế; đánh giá hiện trạng môi trường ở các khu công nghiệp của tỉnh
Phú Yên; lựa chọn đối tượng nghiên cứu sự lan truyền; mô hình hóa sự lan truyền
và dự báo diễn thế môi trường.
Kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron (NAA) thực hiện tại lò phản ứng hạt nhân
Đà Lạt được sử dụng như công cụ chính để định lượng hàm lượng độc tố kim loại
nặng có trong các mẫu môi trường (nước, trầm tích) thu thập được. Ngoài ra, một số
phương pháp phân tích khác cũng đã được sử dụng nhằm mục đích so sánh, đối chiếu
kết quả hoặc thu thập nhanh dữ liệu hiện trường. Các kỹ thuật phân tích đó bao gồm:
phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), đo nhanh một vài chỉ tiêu chất lượng môi trường
không khí tại hiện trường (CO).
Như vậy, có hai phần cơ bản trong phạm vi của nghiên cứu này gồm: quan
trắc và thu thập dữ liệu quan trắc để làm cơ sở dữ liệu đầu vào cho việc mô hình hóa
bằng các thuật toán với sự hỗ trợ của các công cụ máy tính chuyên dụng.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
Ứng dụng những kỹ thuật phân tích hiện có tại Viện Nghiên cứu hạt nhân để
phân tích, đánh giá hiện trạng môi trường ở các khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên.
Từ đó, làm cơ sở để tham khảo trong việc giải thích và dự báo sự phân bố hàm lượng
các kim loại nặng có trong trầm tích và nước. Ứng dụng công cụ tin học (
Mapinfo,
Matlab) để mô phỏng quá trình lan truyền, phân bố và phạm vi ảnh hưởng của
một số dạng chất ô nhiễm đặc trưng của khu công nghiệp An Phú.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Đưa ra những dẫn liệu cơ bản về tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở
khu công nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên sau một thời gian đi vào hoạt động.
- Cung cấp cơ sở khoa học về sự lan truyền chất thải vào môi trường.
- Góp phần cung cấp cơ sở khoa học định hướng qui hoạch vùng xả thải an
toàn.
- Góp phần vào việc quản lý nguồn thải và bảo vệ môi trường tại khu công

nghiệp An Phú nói riêng và các khu công nghiệp ở tỉnh Phú Yên nói chung.
4

- Cung cấp cơ sở dữ liệu để các cấp quản lý của tỉnh Phú Yên nắm bắt được
hiện trạng môi trường và sự ảnh hưởng của nguồn thải đối với các khu công nghiệp
sau một thời gian đi vào hoạt động.
- Các bước nghiên cứu thực hiện trong đề tài làm cơ sở để xây dựng kế
hoạch điều tra đánh giá phạm vi và mức độ ảnh hưởng của các khu công nghiệp
trong những năm tiếp theo.

5


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Những nghiên cứu về ô nhiễm môi trường
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới [54, 55, 56, 62, 63, 70, 71, 77, 87, 88,
90, 92, 95, 99, 100, 103, 104]
Trong một vài thập kỷ trở lại đây, việc nghiên cứu sự ô nhiễm, hiện tượng
rửa trôi, hoặc sự phân tán vào môi trường của các dạng kim loại nặng có trong nước
thải chưa qua xử lý hoặc xử lý không triệt để của các khu công nghiệp đã và đang
thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học hàng đầu ở Việt Nam và trên thế
giới. Đa phần các nghiên cứu tập trung vào việc quan trắc đánh giá hàm lượng và sự
phân bố của các kim loại nặng độc đó theo lưu vực. Ngoài ra, cũng có một vài học
giả tập trung nghiên cứu vào sự lan truyền, sa lắng hoặc chuyển hóa giữa các dạng
tồn tại khác nhau của chất sau khi được xả thải vào môi trường. Các kết quả nghiên
cứu thu được từ thực nghiệm có thể được kiểm chứng và mô phỏng lại với sự hỗ trợ
của các công cụ máy tính hiện đại. Minteq là một trong số những công cụ điển hình
đó. Nhóm nghiên cứu của tác giả T.Tawfik đã sử dụng mô hình visual Minteq để
ước đoán sự tồn tại thông qua việc tính toán hoạt độ của các dạng ion khác nhau của
một số kim loại điển hình trong hoạt động sản xuất công nghiệp Al, Mn, Cu, Pb và

Zn. Tác giả đã sử dụng mô hình này để mô hình hóa tương tác giữa các chất nhiễm
bẩn trong nước với trầm tích hoặc đặc tính của lưu vực với tính chất hóa-lý của chất
thải trong môi trường tồn tại; ví dụ: sự ảnh hưởng của nước ngầm đối với sự chuyển
hóa và lan truyền của chất thải rắn. Thông qua mô hình này tác giả cũng đã tính
toán được hoạt độ của các ion ở trạng thái cân bằng giữa các dạng hấp phụ và hòa
tan và pha rắn cân bằng của chúng. Đồng thời xem xét tương tác của kim loại với
các anion chính như Cl
-
, SO
4
2-
, HCO
3
-
và CO
3
2-
. Bên cạnh đó một số tác giả khác lại
nghiên cứu khả năng di chuyển của các nguyên tố vết ở các đối tượng khác nhau:
nhóm tác giả Apodaca L.E.; Bails J.B.; Driver N.E. 2000, đã nghiên cứu sự xuất
hiện, sự vận chuyển và sự hiện hữu của các nguyên tố vết của lưu vực sông Blue,
6

tỉnh Summit, Colorado; nhóm tác giả Edmunds W.M.; Pelig-Ba K.B.; Smedley P.L.
1996 đã nghiên cứu sự di động của asen trong nước ngầm ở khu vực khai thác mỏ
vàng Ghana: mối liên quan đến sức khoẻ con người; nhóm tác giả Feng X.; Hong
B.; Hong Y.; Ni J đã nghiên cứu sự di động của một vài nguyên tố vết độc hại chứa
nhiều trong than ở Guizhou, Trung Quốc.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước [47 - 53]
Một cách tương tự, gần đây ở Việt Nam cũng có một vài công trình công bố

nghiên cứu về sự chuyển hóa và phân tán của các chất ô nhiễm như: “Bước đầu
nghiên cứu đánh giá sự di chuyển của các chất gây ô nhiễm trong môi trường đất
ngập nước ven sông Sài Gòn” của tác giả Ngô Phương Thanh, cụ thể nhóm nghiên
cứu đã quan tâm đến khả năng gạn lọc và lan truyền các chất ô nhiễm trong môi
trường đất ngập nước; “Nghiên cứu sự dịch chuyển sol-gel silica bằng phương pháp
phổ dao động” của tác giả Nguyễn An Hồ Quỳnh Dao, tác giả đã khảo sát quá trình
tạo khối, dịch chuyển sol-gel và các yếu tố ảnh hưởng; “Ứng dụng mô hình toán số
nghiên cứu sự lan truyền các chất ô nhiễm từ bè cá trên sông Hậu đoạn thành phố
Long Xuyên” của nhóm tác giả Trần Thị Ngọc Triều và Lê Song Giang, "Mô hình
số cho dòng chảy 3 chiều nước nông" của tác giả Lê Song Giang; các tác giả đã xây
dựng mô hình mô phỏng tính toán lan truyền chất trên đoạn sông thông qua phương
trình chuyển động 2 chiều bằng phương pháp sai phân hữu hạn, trong đó lan truyền
chất ô nhiễm được giải từ phương trình vận tải 3 chiều đầy đủ theo phương pháp thể
tích hữu hạn; "Tính toán bằng phương pháp số lan truyền khói bụi trên địa hình
phức tạp" của nhóm tác giả Lê Song Giang, Nguyễn Thị Phương, nhóm tác giả đã
giới thiệu mô hình toán số 3 chiều, tính toán sự lan truyền khói bụi trong không khí,
các phương trình được giải theo phương pháp thể tích hữu hạn, mô hình được kiểm
chứng với lời giải giải tích; “Nghiên cứu sự lan truyền chất bẩn dạng hòa tan từ các
sông, rạch ô nhiễm hoặc từ nước rỉ ô nhiễm từ bãi rác vào tầng nước ngầm” của tác
giả Nguyễn Thống, bằng việc sử dụng phần mềm SWMM (Storm Water
Management Model); “Nghiên cứu mô phỏng lan truyền chất sử dụng phần mềm
7

ANSYS” của nhóm tác giả Phạm Ngọc Dũng, Bùi Tá Long thuộc Viện Tài nguyên
Môi trường, v.v…
Để thực hiện công tác quản lý cũng như việc ra quyết định điều chỉnh hoạt
động sản xuất của các khu công nghiệp hướng đến bảo vệ môi trường, thì việc quan
trắc, đánh giá chất lượng môi trường là điều tiên quyết cần thực hiện. Dữ liệu quan
trắc cũng là dữ liệu đầu vào cho công tác các mô hình hóa chất lượng môi trường của
các địa phương, khu vực hay quốc gia. Chính vì vậy, Cục Môi trường thuộc Bộ Tài

nguyên và Môi trường đã và đang tiến hành quan trắc một số chỉ tiêu gây ô nhiễm
môi trường và xây dựng những trạm quan trắc môi trường tổng thể nhằm tiến đến
theo dõi một cách toàn diện diễn biến ô nhiễm môi trường ở nước ta nói chung và ở
các khu công nghiệp lớn nói riêng.
Tuy nhiên, trong phạm vi hiểu biết của tác giả, chưa có bất kỳ công trình
khoa học nào nghiên cứu về sự lan truyền, phát tán chất ô nhiễm từ các hoạt động
sản xuất công nghiệp vào môi trường nước, không khí tại tỉnh Phú Yên. Đây là
động lực để nhóm thực hiện nghiên cứu này. Các kết quả đạt được sẽ đưa ra bức
tranh tương đối đầy đủ về sự phát tán, tồn tại và chuyển hóa của các chất ô nhiễm
(chủ yếu quan tâm đến kim loại nặng) trong môi trường nước, trầm tích và một vài
chất ô nhiễm khí điển hình (chủ yếu quan tâm đến khí CO) từ khu công nghiệp điển
hình của tỉnh Phú Yên. Ngoài ra, việc ứng dụng công cụ máy tính để mô phỏng,
kiểm tra đối chiếu với kết quả thực nghiệm sẽ đưa ra bức tranh tổng thể và đầy đủ
hơn để nhận biết và dự báo những rủi ro tiềm ẩn làm cơ sở hỗ trợ việc quản lý được
tốt hơn.
1.1.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy và lan truyền chất ô nhiễm [8,
13, 16, 20, 23 - 27, 35, 70, 71, 77, 91, 93, 103]
Trong quá trình hoạt động sản xuất công nghiệp, sự lan truyền của chất ô
nhiễm nói chung, kim loại nặng nói riêng vào môi trường là không thể tránh khỏi.
Tùy thuộc vào phương thức đi vào môi trường mà kim loại nặng sẽ dịch chuyển và
biến đổi theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào bản chất, điều kiện tự nhiên và
yếu tố con người.
8

Ô nhiễm kim loại nặng thường có nguồn gốc từ sản xuất công nghiệp hoặc
do hoạt động khai khoáng; nếu các biện pháp quản lý và kiểm soát phát thải không
đảm bảo vận hành tốt và các nguồn thải giàu kim loại thì một lượng lớn chất thải sẽ
thâm nhập vào môi trường. Các chất được thải ra dưới dạng bùn chảy xuống các
đầm, hồ và phát tán ở diện rộng và gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sinh
thái và có tác động tiêu cực đến sức khỏe con người.

Sự vận chuyển hay sự phân bố lại các kim loại xảy ra một cách tự nhiên
trong môi trường bởi cả hai chu trình địa chất và sinh học [16]:

Hình 1.1. Các con đường vận chuyển các nguyên tố hóa học trong môi trường
Sau đây là một số yếu tố ảnh hưởng chính đến quá trình dịch chuyển của kim
loại nặng:
1.1.3.1. Yếu tố pH
Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H
+
có trong dung dịch, thường
được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.
pH là một trong những thông số quan trọng và được dùng để đánh giá mức
độ ô nhiễm nguồn nước, chất lượng của nước thải, đánh giá độ cứng của nước, sự
keo tụ, khả năng ăn mòn, và trong nhiều tính toán trong cân bằng axít - bazơ.
Trong môi trường nước, pH là yếu tố ảnh hưởng đến tính tan, sự phân hủy
chất hữu cơ, sự hòa tan của một số anion:
2
4
SO

,
3
NO

, quá trình hoạt động của vi
khuẩn, quá trình tạo bông cặn của các bể lắng, độ pha loãng và hoạt tính của chất
gây độc. Nhiều muối vô cơ có trong nước tự nhiên có ảnh hưởng tới pH. Sự thay
đổi giá trị pH của nước có thể dẫn tới những thay đổi về thành phần của các chất