Mức độ tồn lưu PCBs trong dầu biến thế tại một số cơ sở ở khu vực miền bắc và đánh giá nguy cơ rủi ro

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------***------------

Phạm Thị Chung

MỨC ĐỘ TỒN LƯU PCBs TRONG DẦU BIẾN THẾ TẠI
MỘT SỐ CƠ SỞ Ở KHU VỰC MIỀN BẮC VÀ ĐÁNH GIÁ
NGUY CƠ RỦI RO TỚI MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------***------------

Phạm Thị Chung

MỨC ĐỘ TỒN LƯU PCBs TRONG DẦU BIẾN THẾ TẠI
MỘT SỐ CƠ SỞ Ở KHU VỰC MIỀN BẮC VÀ ĐÁNH GIÁ
NGUY CƠ RỦI RO TỚI MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành

: Khoa học Môi trường

Mã số

: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. DƯƠNG HỒNG ANH

Hà Nội – 2015


Lời cảm ơn
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS. Dương Hồng Anh
hiện đang công tác tại Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển
bền vững (CETASD) đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện luận
văn. Mặc dù rất bận rộn trong công việc nhưng cô vẫn giành nhiều thời gian và tâm
huyết trong việc hướng dẫn, góp ý, và sửa chữa những sai sót giúp em hoàn thành
tốt đề tài nghiên cứu này.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám Hiệu trường Đại học Khoa
học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà nội, Ban chủ nhiệm khoa Môi trường cùng
toàn thể các quý thầy cô đã giảng dạy và dìu dắt em trong suốt 2 năm học tập và rèn
luyện tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ
Môi trường và Phát triển bền vững (CETASD) cùng các thầy cô, các anh chị trong
phòng thí nghiệm đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn
này.
Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã luôn
động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn tốt
nghiệp.


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 2
1.1.Giới thiệu chung về các hợp chất PCB ................................................................. 2
1.1.1.Định nghĩa, công thức cấu tạo, tên gọi, phân loại .............................................. 2
1.1.2.Tính chất hóa, lý của PCB ................................................................................. 4
1.1.3.Ứng dụng của PCB............................................................................................. 5
1.1.4.Trạng thái tồn tại, sự phân bố và quá trình lan truyền PCB trong môi trường . 6
1.1.5. Ảnh hưởng của PCB tới môi trường và sức khỏe con người ............................ 6
1.2. Tình hình sử dụng, thực trạng ô nhiễm PCB trên thế giới và Việt Nam ............. 9
1.3. Vấn đề quản lý, kiểm soát và xử lý PCB ở Việt Nam ....................................... 13
1.3.1. Hiện trạng quản lý PCB ở Việt Nam .............................................................. 13
1.3.1.1.Các quy định pháp lý liên quan tới PCB ....................................................... 13
1.3.1.2. Kế hoạch kiểm soát PCB, các phương pháp phân tích PCB trong dầu ....... 17
1.3.2. Kế hoạch Quốc gia về việc xử lý chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy PCB
trong dầu máy biến thế và các thiết bị điện............................................................... 19
1.3.3. Một số biện pháp xử lý PCB trong môi trường .............................................. 21
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 23
2.1.Mục tiêu, phạm vi và nội dung nghiên cứu......................................................... 23
2.2.Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất ......................................................................... 23
2.2.1. Thiết bị và dụng cụ .......................................................................................... 23


2.2.2. Hóa chất .......................................................................................................... 24
2.3. Thu thập và bảo quản mẫu ................................................................................. 24
2.4. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 27
2.4.1. Phương pháp xác định tổng clo bằng điện cực chọn lọc ion. ......................... 28
2.4.2.Phương pháp phân tích chính xác bằng sắc ký khí .......................................... 30
2.4.3. Phương pháp thu thập số liệu .......................................................................... 35
2.4.4.Phương pháp thống kê xử lý số liệu ................................................................. 36
2.4.5.Phương pháp đánh giá rủi ro môi trường ......................................................... 36

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 37
3.1. Kết quả phân tích nhanh ..................................................................................... 37
3.2. Kết quả phân tích sắc ký .................................................................................... 40
3.3. Mối tương quan giữa kết quả phân tích nhanh và phân tích sắc ký ................... 52
3.4. Đánh giá nguy cơ rủi ro tới môi trường ............................................................. 55
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 62
PHỤ LỤC


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. Tên thương mại của một số hỗn hợp PCB.....................................................3
Bảng 2. Các nhóm (họ) PCB, tên và số đồng phân trong một nhóm .........................4
Bảng 3. Tính chất hóa lý của một vài Aroclo thường gặp .........................................5
Bảng 4. Các phương pháp phân tích PCB, phạm vi ứng dụng và ưu nhược điểm ...18
Bảng 5. Phân loại các mẫu theo vị trí địa lý và địa điểm lấy mẫu ............................25
Bảng 6. Thời gian lưu và mảnh phổ của 6 cấu tử PCB được phân tích ....................33
Bảng 7. Hệ số tương ứng với nhóm PCB kĩ thuật ....................................................35
Bảng 8. Độ lặp lại của phương pháp .........................................................................37
Bảng 9. Kết quả đánh giá phương pháp phân tích ....................................................40
Bảng 10. Quy đổi kết quả 6 cấu tử PCB ra Aroclo tương ứng .................................42
Bảng 11. Tổng hợp kết quả phân tích PCB trong các mẫu dầu bằng phương pháp
GC/MS ......................................................................................................................43
Bảng 12. Kết quả phân tích sắc ký của 57 mẫu dầu biến thế ....................................46
Bảng 13. So sánh kết quả một số mẫu bằng hai phương pháp phân tích trên ..........52
Bảng 14. Kết quả phân tích sắc ký 14 mẫu dầu ........................................................54
Bảng 15. Kết quả phân tích sắc ký mẫu đất ..............................................................55
Bảng 16. Kết quả phân tích 5 mẫu đất (µg/kg) .........................................................56

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Công thức cấu tạo của PCB và các vị trí thế trong phân tử PCB ..................2
Hình 2. Mẫu dầu biến thế ..........................................................................................25
Hình 3. Thiết bị L2000DX………………………………………………………. 28
Hình 4. Mẫu đã xử lý và để lắng ...............................................................................28
Hình 5. Sơ đồ thiết bị sắc ký khí ...............................................................................30
Hình 6. Sự phân bố các khoảng nồng độ PCB trong mẫu dầu đo bằng phương pháp
phân tích nhanh (tổng số mẫu: 339) ..........................................................................38
Hình 7. Biểu đồ thể hiện sự phân bố các khoảng nồng độ phân tích nhanh chia theo
khu vực ......................................................................................................................39
Hình 8. Sự phân bố các khoảng nồng độ PCB trong 111 mẫu dầu ...........................44
Hình 9. Số lượng các mẫu chia theo Aroclo kĩ thuật (n=57 mẫu) ............................45
Hình 10. Sắc đồ mẫu dầu 02632 ...............................................................................50
Hình 11. Sắc đồ mẫu dầu 01425 ...............................................................................50
Hình 12. Sắc đồ mẫu dầu 02620 ...............................................................................51
Hình 13. Sắc đồ mẫu dầu 25150 ...............................................................................51
Hình 14. Mối liên quan giữa kết quả phân tích nhanh và phân tích sắc ký ở các
khoảng nồng độ phân tích nhanh ..............................................................................53


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
PCB

Polyclo Biphenyl

USEPA

Cục Bảo vệ Môi trường Hoa kỳ

BTNMT

Bộ Tài Nguyên Môi trường

TTBTNMT

Thông tư bộ tài nguyên môi trường

CTNH

Chất thải nguy hại

QLCTNH

Quản lý chất thải nguy hại

QCVN

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

ĐTM

Đánh giá tác động môi trường

POP

Chất ô nhiễm hưu cơ khó phân hủy


MỞ ĐẦU

Polyclo biphenyl (PCB) đã từng được sử dụng rộng rãi làm chất phụ gia
trong các chất làm nguội, vật liệu cách nhiệt và chất bôi trơn dùng cho các thiết bị
điện như máy biến thế và tụ điện, trong các chất lỏng thuỷ lực, chất hoá dẻo và sơn
phủ bề mặt. PCB là một trong 22 hóa chất/nhóm hóa chất hữu cơ khó phân hủy có
tiềm năng gây hại cho sức khỏe con người và môi trường, do đó nhóm hóa chất này
là mục tiêu phải loại bỏ theo cam kết của Công ước Stockholm về các hóa chất
POP. Việt Nam ký Công ước Stockholm vào ngày 23 tháng 05 năm 2001, phê
chuẩn ngày 22 tháng 07 năm 2002, và ban hành kế hoạch hành động quốc gia vào
ngày 10 tháng 08 năm 2006 [1]. Kế hoạch này đã đưa ra 15 lĩnh vực hành động ưu
tiên tại Việt Nam nhằm đáp ứng nghĩa vụ của mình khi tham gia Công ước. Quản lý
PCB là hành động ưu tiên số 5 (khắc phục hậu quả các khu vực bị nhiễm PCB) và
số 6 (loại bỏ PCB trong sử dụng công nghiệp, đặc biệt là trong các thiết bị điện).
Chương trình hành động quốc gia cũng đưa ra lộ trình loại bỏ việc sử dụng các thiết
bị chứa PCB vào năm 2020 và xử lý an toàn chúng trước năm 2028 [6].
Mặc dù Việt Nam không sản xuất PCB nhưng đã nhập khẩu khoảng 27.000
đến 30.000 tấn các loại dầu có PCB từ cuối những năm 1940 đến năm 1985 từ các
nước như Liên Xô cũ, Trung Quốc, Rumani và Úc [1,12]. Một lượng đáng kể các
chất PCB vẫn còn tồn tại ở Việt Nam, chủ yếu trong các loại dầu được sử dụng
trong máy biến thế điện và tụ điện [9,13].
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là đưa ra một bức tranh sơ bộ về mức tồn lưu
PCB trong dầu biến thế tại một số tỉnh thành thuộc khu vực miền Bắc Việt Nam,
phục vụ công tác kiểm kê PCB của ngành điện lực. Bên cạnh đó, đề tài sẽ đánh giá
nguy cơ rủi ro của PCB tới môi trường dựa trên kết quả của một số mẫu đất thu thập
được tại kho chứa máy biến thế.

1


Chương 1 - TỔNG QUAN
1.1.Giới thiệu chung về các hợp chất PCB

1.1.1.Định nghĩa, công thức cấu tạo, tên gọi, phân loại
 Công thức hóa học
Polyclobiphenyl (PCB) là tên gọi chung của các hợp chất hydrocacbon mạch
vòng chứa clo được tổng hợp nhân tạo có công thức tổng quát là C12H10-n Cln (n=110), nó bao gồm 2 vòng benzen được nối bởi liên kết cacbon - cacbon đơn. Trong
đó, clo thay thế từ 1 đến 10 nguyên tử hydro trong phân tử biphenyls, công thức
tổng quát của các hợp chất PCB như sau:

x, y lần lượt là số nguyên tử clo trong mỗi vòng phenyl
Hình 1. Công thức cấu tạo của PCB và các vị trí thế trong phân tử PCB [16]
 Tên gọi [17]
Theo quy ước quốc tế, tên gọi của các cấu tử PCB được quy định như sau: vị
trí thế của các nguyên tử clo (từ trái qua phải, từ thấp đến cao) + tổng số nguyên tử
clo thế trong phân tử + tên phân tử gốc.
Ngoài ra, một cách gọi thông dụng khác do Ballschmiter và Zell phát triển từ
năm 1980, sử dụng các con số để chỉ các cấu tử PCB riêng biệt. Do có 209 chất
đồng loại PCB nên các PCB sẽ được đánh số từ 1 đến 209. Việc đánh số phụ thuộc
vào số nguyên tử clo thay thế trong phân tử PCB tăng dần, đồng thời phụ thuộc vào
vị trí của nguyên tử clo thay thế.

2


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Bộ Tài nguyên Môi trường (2006), Kế hoạch hành động quốc gia thực hiện
Công ước Stockholm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy.
2. Dexil (2007), Hướng dẫn sử dụng thiết bị L2000DX.
3. Dự án quản lý PCB tại Việt Nam (2012), Tài liệu tập huấn giảng viên về kỹ
năng truyền thông PCB, số 2, tr.4.
4. Đỗ Thanh Bái, Hồ Quý Đào, Phạm Hùng Việt, “Đánh giá rủi ro hóa chất và

vấn đề quản lý chất thải nguy hại”.
5. QCVN 07:2009/BTNMT: Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về Ngưỡng chất
thải nguy hại.
6. Nguyễn Anh Tuấn (2009), Giới thiệu nội dung dự án WB/GEF, Tổng cục
môi trường.
Tiếng Anh
7. A. Randegger-Vollrath, Determination of chlorinated paraffins in cutting
fluids and lubricants, Fresenius J Anal Chem (1998) 360: 62-68
8. Environmental Protection Agency (1998), Standard Operating Procedure for
PCBs Field Testing For Soil and Sediment Samples.
9. Michael D. lager: Phillip L. Buckingham. McGraw - Hill, Inc. ERM, ,
(1994), Hazardous Waste management
10. Hoai P.M., Ngoc N.T., Minh N.H., Berg M., Viet P.H., Alder A.C., Giger
W., (2010), “Recent levels of organochlorine pesticides and polychlorinated
biphenyls in sediment of the sewage system in Hanoi, Vietnam”,
Environmental Pollution (158), pp. 913 - 920.
11. Mitchell D.Erickson (1997),

Analytical Chemistry of PCBs, Lewis

Publishers
12. Offenberg JH, Baker JE (1999), “Influence of Baltimore’s urban atmosphere
on organic contaminants over the northern Chesapeake Bay. J Air Waste
Manage Assoc (49), pp. 959–965.

62


13. Sinh N.N., Thuy L.T.B., Kinh N.K., Thang L.B., (March 1999), “The
persistent organic pollutants and their management in Vietnam”. In:

Proceedings of the Regional Workshop on the Management of Persistent
Organic Pollutant, POPs, United Nations Environment Programme, Hanoi,
Vietnam, pp. 385–406.
14. Toan V.D., Thao V.D., Walder J., Schmutz H.-R., Ha C.T., (2007). “Level
and distribution of polychlorinated biphenyls (PCBs) in surface soils from
Hanoi, Vietnam”, Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology
(78), pp. 211–216.
15. T. W. Duke, J. I. Lowe, A. J. Wilson, (1970) “A polychlorinated biphenyl
(Arochlor 1254) in the water, sediment and Biota of Escambia Bay, FloridaBulletin of Environmental contamination and toxicology”, Vol 5 (No 2),
New York.
16. United States Environmental Protection, (2000), Futher site characterization
and analysis volume 2F – Revised human health risk assessment hudson
river PCBs reassessment RI/FS, United States Environmental Protection,
New York, pp. 9 – 10 .
17. World Health Organization (1993), Polychlorinated biphenyl and terphenyls,
World Health Organization, Geneva.
18. World Health Organization (2003), Polychlor Biphenyls: Human Health
Aspects, the United Nations Environment Programme, the International

Labour Organization joint sponsorship Publisher, Geneva.

63