Khoá luận tốt nghiệp Một số yếu tố ảnh hưởng đến động học điện hóa phân hủy DDT bằng phương pháp CV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

ĐÀO TH Ị LAN

MỘT SỐ YÉU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐÉN ĐỘNG
HỌC ĐIỆN HÓA PHÂN HỦY DDT BẰNG
PHƯƠNG PHÁP

cv

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: H óa lý

Ngưòi hướng dẫn khoa học

ThS. TRÀN QUANG THIỆN


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
LỜI CẢM ƠN

Vói tất cả lòng kính trọng và biết ơn, em xin chân thành cảm ơn thầy
Th.s Trần Quang Thiện - giảng viên bộ môn Hóa lý, khoa Hóa học trường
Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã định hướng và hướng dẫn em tận tình trong
suốt quá trình làm đề tài khóa luận tốt nghiệp.
Em xin cảm ơn thầy PGS.TS Lê Xuân Quế và các thầy cô làm việc tại
Viện Kỹ thuật Nhiệt đói- Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã tạo điều kiện
giúp đỡ để em nghiên cứu, học tập và hoàn thành được đề tài khóa luận tốt

nghiệp của mình.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Hà
Nội 2, Ban chủ nhiệm khoa và các thày cô trong khoa Hóa học đã tạo điều
kiện, quan tâm giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Và em xin gửi lòi cảm ơn chân thành tới bạn bè - những người đã luôn
quan tâm, động viên em trong suốt thời gian qua!
Cuối cùng, em xin dành tình cảm đặc biệt đến gia đình, người thân của
em - những người đã luôn tin tưởng, động viên và tiếp sức cho em thêm nghị
lực để em vững bước và vượt qua mọi khó khăn!
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 5 tháng 5 năm 2016
Sinh viên

Đào Thị Lan

Khóa luận tắt nghiệp

2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ
từ Giáo viên hướng dẫn là Th.s Trần Quang Thiện, PGS. TS. Lê Xuân Quế.
Các nội dung nghiên cứu và kết quả ừong đề tài này là trung thực và chưa

từng được ai công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào trước đây. Nếu
phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước
Hội đồng, cũng như kết quả khóa luận của mình.
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Sinh viên thực hiện

Đào Thị Lan

Khóa luận tắt nghiệp

2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài.......................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu................................................................................2
4. Đối tượng nghiên cứ u ..............................................................................2
5. Phương pháp nghiên cứu..........................................................................2
6.Ý

nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài..................................................... 2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về PO P................................................................................3
1.1.1. Khái q u á t...........................................................................................3
1.1.1.1. Độc tính các hợp chất POP....................................................... 3
1.1.1.2. POP theo công ước Stockhom.................................................. 5
1.1.1.3. Phân loại POP........................................................................... 7
1.1.2. Các phương pháp xử lý POP.........................................................10
1.2. DDT.......................................................................................................11
1.2.1. Cấu tạo phân tử DDT...................................................................... 12
1.2.2. Độc tính của D D T.......................................................................... 13
1.3. Các phương pháp phân hủy D D T........................................................ 14
1.3.1. Các phương pháp phân hủy DDT trên thế giới.............................14
1.3.1.1. Phương pháp chôn lấp, cô lập................................................. 14
1.3.1.2 Phương pháp đốt có xúc tác....................................................... 14
1.3.1.3. Phương pháp bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời
15

Khóa luận tắt nghiệp

2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

1.3.1.4. Phương pháp hấp p h ụ ................................................................15
1.3.1.5. Phương pháp phân hủy bằng kiềm nóng................................... 17
1.3.1.6. Phương pháp phân hủy sinh học............................................... 17
1.3.1.7. Sử dụng bột sắt nano trong xử lý ô nhiễm DDT....................... 18
1.3.2. Phương pháp phân hủy DDT ở Việt Nam.....................................18

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆMVÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u
2.1. Thực nghiệm..........................................................................................21
2.1.1. Thiết bị- hóa chất............................................................................ 21
2.1.2. Thực nghiệm................................................................................... 21
2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 23
2.2.1. Phương pháp quét thế tuần hoàn c v ............................................ 23
2.2.2. Phương pháp động học phản ứng điện hóa................................... 28
2.2.3. Phương pháp phân tích hàm lượng DDT...................................... 30
2.2.4. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu......................................... 31
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khảo sát quá trình chuyển hóa DDT trong dung dịch chất điện l i ...... 32
3.2. Tìm khoảng thế cho nghiên cứu động học điện hóa quá trình chuyển hóa
DDT...............................................................................................................34
3.3. Anh hưởng của tốc độ quét đến quá trình chuyển hóa DDT................ 37
KÉT LUẬN..................................................................................................33
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................34

Khóa luận tắt nghiệp

2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Alpha-HCH: alpha Hexachlorobenzen
Beta-HCH: Beta Hexachlorobenzen
BVTH: Bảo vệ thực vật

CV: Cycle Voltametry
DDD: Dichloro- diphenyl- dicholoroethane
DDE: Dichloro-diphenyl- dicholoroethylene
DDT: Dichloro-diphenyl- trichloroethane
HCB: Hexachlorobenzen
HCH: Hexachlorobenzen
PCB: Polychlorinated Biphenyl
POP: Persistant Organic Pollutant- họp chat hữu cơ khó phân hủy
nZVI: nano Zero-Valent Iron
TCYTTG: Tổ chức y tế thế giới
LD50: Lethal Dose- nồng độ cần thiết để giết chết 50% một quần thể sinh vật
ừong điều kiện nhất định

Khóa luận tắt nghiệp

2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
DANH MỤC
• CÁC HÌNH

Hình 1.1. Cấu tạo phân tử D D T.....................................................................12
Hình 2.1. Hệ đo điện hóa Autolab..................................................................21
Hình 2.2. Cấu tạo điện cực làm việc..............................................................22
Hình 2.3. Quan hệ giữa dòng-điện thế trong quét thế tuầnhoàn................... 24
Hình 2.4. Thiết bị GC - MS tại viện Công nghệ Môi trường....................... 29
Hình 3.1. Phổ CV đo trong dung dịch C2H5OH; C2H5OH + CaCl2 và C2H5OH

+ CaCỈ2 + DDT ở chu kỳ 1. Tốc độ quét lOmV/s, khoảng thế quét -2,1 4- 0,0V
.......................................................................................................................... 32
Hình 3.2. Phổ CV đo trong dung dịch C2H5OH + CaCỈ2 + DDT với 5 chu kỳ
quét. Tốc độ quét lOmV/s, khoảng thế quét -2,1 4- 0,0V............................... 33
Hình 3.2. Đường catot và biến thiên dJ/dE phổ CV đo trong dung dịch
C2H5OH +CaCl2 + DDT chu kì 1....................................................................34
Hình 3.3. Phổ CV chu kì 1 đo trong dung dịch C2H5OH + CaCỈ2 + DDT với
khoảng thế khác nhau.......................................................................................35
Hình 3.4. Đường cong anot, catot phổ

cv chu kì 1 và biến thiên dJ/dE

đo

ữong dung dịch C2H5OH + CaƠ 2 + DDT vói khoảng thế -1,65 4- 0,0V....... 36
Hình 3.5. Biến thiên dJ/dE theo số chu kỳ đo trong dung dịch C2H5OH +
CaCỈ2 + DDT với khoảng thế -1,65 4- 0,0V................................................... 37
Hình 3.6. Phổ CV chu kì 1 đo trong dung dịchC2HsOH + CaCỈ2 + DDT với
tốc độ quét thế khác nhau................................................................................. 37
Hình 3.7. Biến thiên dJ/dE chu kì 1 đo trong dung dịch C2H5OH + CaCỈ2 +
DDT với khoảng thế -1,65 4- 0,0V...................................................................38

Khóa luận tắt nghiệp

2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài
Thuốc bảo vệ thực vật đóng vai trò quan trọng trong nền sản xuất nông
nghiệp ở nước ta và các nước trên thế giới, nhất là trong trồng cây lương thực,
rau màu... để phòng trừ các loại sâu bệnh, cỏ dại... nhằm nâng cao hiệu quả
kinh tế góp phần tăng năng suất, tăng mùa vụ, thay đổi cơ cấu cây trồng...
Tuy nhiên sự tồn dư thuốc BVTV, thuốc trừ sâu ngấm vào đất, di
chuyển vào nước ngầm gây ô nhiễm chúng đều thuộc loại khó phân hủy POP,
có tác hại cực kì nghiêm trọng, không những gây ra bệnh ung thư, bệnh về hô
hấp mà còn tạo ra biến đổi gen di truyền gây bệnh tật bẩm sinh cho thế hệ sau.
Các chất POP cũng rất khó xử lý do tính bền vững cao đối với quá trình phân
hủy tự nhiên.
Trong đó thuốc trừ sâu có chứa DDT (Dichloro - Trichloroethane
Diphenyl) thuộc loại hợp chất khổ phân hủy POP được biết đến nhiều nhất.
Ngày nay nó bị cấm sử dụng vì độc tính cao. Sự gây hại của DDT đối với môi
trường là do hai thuộc tính của nó là sự tồn tại lâu trong môi trường và sự hòa
tan trong lipit.Vì DDTkhông hòa tan trong nước nên rất khổ bị rửa trôi trong
môi trường. Để bảo về môi trường và sức khỏe con người,cần xử lý lượng tồn
dư DDT trong các môi trường: đất, nước, không khí.
Ở Việt Nam chưa có biện pháp xử lý triệt đất có tồn dư thuốc bảo vệ
thực vật thuộc nhóm khó phân hủy (trong đó có DDT) và vẫn sử dụng các
công nghệ: thiêu đốt, xử lý ô nhiễm đất tại các kho thuốc BVTV tồn đọng
bằng phương pháp cô lập, bê tông hóa, phương pháp hóa học và vi sinh kết
hợp. Việc nghiên cứu xử lý các họp chất POP bằng phương pháp điện hóa
đang được các nhà khoa học ừong nước và thế giới lưu tâm.

Khóa luận tôt nghiệp

1

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Trên cơ sở đó em chọn đề tài “Một số yếu tố ảnh hưởng đến động học
điện hóa phân hủy DDT bằng phương pháp CV”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu động học điện hóa quá trình phân hủy DDT.
- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất điện li, tốc độ khuấy, tốc độ quét
đến động học điện hóa phân hủy DDT.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu phương pháp điện hóa phân hủy DDT.
- Nghiên cứu cơ chế phân hủy DDT bằng một số phần mềm lượng tử.
- Phân tích và xử lý số liệu.
4. Đổi tượng nghiên cứu
- Các họp chất gây ô nhiễm POP, DDT và hệ dung môi điện hóa hữu cơ.
- Phương pháp điện hóa.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu và tím hiểu tài liệu.

- Phương pháp điện hóa cv.
- Phương pháp phân tích hàm lượng POP (GC/MS).
- Đánh giá, phân tích xử lý số liệu.
6. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Kết quả nghiên cứu của khóa luận góp phần làm cơ sở khoa học cho các

phương pháp xử lý DDT, góp phần bảo vệ môi trường.

Khóa luận tôt nghiệp

2

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

C H Ư Ơ N G 1. TỔ NG QUAN

1.1. Tổng quan về POP
1.1.1. Khái quát
Chất ô nhiễm hữu cơ bền (POP - Persistent Organic Pollutan) là những
hợp chất hóa học có nguồn gốc từ cacbon, sản sinh ra do các hoạt động công
nghiệp của con người. POP bền vững trong môi trường có khả năng tích tụ
sinh học qua các chuỗi thức ăn lưu trữ trong thòi gian dài, có khả năng phát
tán từ xa các nguồn phát thải và tác động xấu đến sức khỏe con người và hệ
sinh thái.
Vật lý: Chứa nhóm halogen, tan trong mỡ, tan ít ừong nước, bền với
nhiệt, ánh sáng, phân hủy sinh học, hóa học, dễ bay hơi và phát tán xa.
Dạng tồn tại: rắn (BVTV), lỏng (PCP), khí (sản phẩm cháy).
Hóa học: Có khả năng phân hủy trong axit và kiềm, khả năng tích lũy
sinh học, phóng đại sinh học.
1.1.1.1. Độc tính của các họp chất POP [2,26]
Trong tất cả các chất gây ô nhiễm do hoạt động của con người thải vào

môi trường thì các hóa chất hữu cơ gây ô nhiễm khó phân hủy (POP) nằm
trong số những chất nguy hiểm nhất. Những hóa chất này rất độc hại, gây ảnh
hưởng đến quá trình phát triển, thần kinh, miễn dịch và ung thư... gây tử
vong ở người và độc vật. Các chất POP cũng rất khó xử lý do tính bền vững
cao đối vói quá trình phân hủy tự nhiên.
Chúng có khả năng di chuyển và phát tán qua những quãng đường dài
kể từ nguồn phát sinh ban đàu theo gió, nước hoặc nhờ các loài di cư. POP có
thể được hấp thụ dễ dàng vào các mô mỡ và tích tụ trong cơ thể của các sinh
vật sống thông qua chuỗi thức ăn và ừong cơ thể con người.

Khóa luận tôt nghiệp

3

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Các chất thải hữu cơ bền (POP) luôn tiềm tàng trong không khí, thức ăn
nước uống sinh hoạt hàng ngày và có thể gây nhiều bệnh. Tuy nhiên ngưòi
dân vẫn chưa có ý thức tự bảo vệ mình, bảo vệ môi trường.
Cảnh báo của Chương trình Liên Hiệp quốc, qua nhiều công trình
nghiên cứu cho thấy, POP vô cùng bền vững tồn tại lâu dài ừong môi trường,
có khả năng tích lũy sinh học nông sản, thực phẩm và trong các nguồn nước
gây ra hàng loạt bệnh nguy hiểm đối với con người, đặc biệt là bệnh ung thư.
Đã có rất nhiều nghiên cứu chứng minh rằng POP có thể phát tán đi rất xa,
tồn lưu và tích tụ trong chuỗi thực phẩm cũng như trong các mô tế bào của

thực vật.
Đặc tính của POP là không màu, không mùi, không mùi nên khó nhận
biết bằng các giác quan; nặng hơn nước nên thường hay lắng đọng dưới đáy
sông ngòi, kênh rạch; bền nên không cháy hết khi đốt mà chuyển sang dạng
khí với tầm phát tán rộng và nguy hiểm hơn.
Các chất này lan rộng thông qua nước, không khí và lưu nhiễm vào
thực vật, hậu quả là nhiễm vào cơ thể con người. Đó là những hóa chất
thường dùng để pha chế các loại thuốc bảo vệ thực vật có tác dụng mạnh và
sử dụng trong công nghiệp với nhiều mục đích khác nhau. Một số chất POP
còn được sản sinh ra một cách không chủ định trong quá trình sản xuất công
nghiệp một số chất diệt cỏ như 2,4,5T hoặc ừong quá trình đốt cháy không
hoàn toàn của một số nguyên liệu như gỗ, giấy, luyện kim ... w . Mức độ nguy
hiểm, độc hại của từng chất POP là khác nhau, nhưng đều có một số đặc điểm
chung:
• Có độc tính cao.

Khóa luận tôt nghiệp

4

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

• Khó phân hủy, có thể tồn tại nhiều năm thậm chí hàng chục năm trước khi
phân hủy thành dạng ít độc hại hơn.
• Có thể bay hơi và phát tán đi xa theo không khí hoặc nước.

Tích luỹ trong các mô mỡ động vật.
Vì những tính chất nguy hại cho con người, sinh vật nói chung và môi
trường sinh thái, có tác động quy mô toàn cầu, nên việc quản lý và ngăn chặn
tác hại của POP được cả thế giói quan tâm, thiết lập Công ước quốc tế các
nước phải tuân theo.
I.I.I.2. POP theo công ước Stockhom [25]
- Là những hợp chất có tính độc hại, tồn tại bền ừong môi trường, phát
tán rộng và tích lũy trong hệ sinh thái, gây hại cho sức khỏe con ngưòi.
- Ban đầu Công ước Stockholm quy định việc quản lý an toàn, giảm
phát thải và tiến tới tiêu huỷ hoàn toàn 12 nhóm chất POP bao gồm Aldrin,
Chlordan, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Hexaclo benzen, Mirex, Toxaphen và
Polychlorinated

Biphenyls

(PCB);

DDT

[l,l,l-trichloro-2,2-bis

(4-

chlorophenyl) ethan]; Dioxin (polychlorinated dibenzo-p-dioxin), Furans
(Polychlorinated dibenzofurans), Polychlorinated Biphenyls (PCB), và
Hexachlorobenzen (HCB).

2009, Hội nghị các bên lần thứ tư của Công ước Stockholm đã
Quyết định bổ sung chín (09) nhóm chất POP mới vào các Phụ lục A, B, c
- Năm

của công ước, bao gồm: Các hóa chất trong phụ lục A nhóm hóa chất bảo vệ
thực vật: Lindan, Alpha-HCH, Beta-HCH, Chlordecon, Nhóm hóa chất công
nghiệp: Hexabromobiphenyl, Pentachlorobenzen, Tetra BDE, Penta BDE,
Hepta và Octa BDE; Các hóa chất trong phụ lục B: Hóa chất công nghiệp

Khóa luận tôt nghiệp

5

Năm 2016


Đào Thị Lan

PFOS,

các

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

muối

và

PFOS-F;Các

hóa

chất

trong

phụ

lục

C:

Pentachlorobenzen.
- Năm 2011, Hội nghị các Bên lần thứ năm (COP 05) Công ước
Stockholm đã bổ sung thêm Endosulían và các đồng phân vào phụ lục A của
Công ước. (Các chất POP theo yêu cầu mới của Công ước Stockholm sau đây
được gọi tắt là các chất POP mói).
Danh mục các chất POP theo COP 05 Công ước stockholm
Đỉoxỉn - hóa chất này được tạo ra một cách vô tình do sự đốt cháy
không hoàn toàn, cũng như ừong quá trình sản xuất một số loại thuốc trừ sâu
và các hóa chất khác. Ngoài ra, một số kiểu tái chế kim loại, nghiền và tẩy
trắng giấy cũng có thể sản sinh ra đioxin. Đioxin còn có ừong khí thải động
cơ, khói thuốc lá và khói than gỗ.
Endrỉn - đây là loại thuốc trừ các loại gặm nhấm, trừ sâu được phun
trên những cánh đồng bông và ngũ cốc. Chất này còn được sử dụng để diệt
các loại chuột nhà, chuột đồng...
Furan - các chất này được sản sinh không chú ý từ cùng những quá
trình phát thải đioxin, đồng thời còn có trong các hợp chất PCB dành cho
thương mại.
Heptachlor - được dùng chủ yếu để diệt các loài côn trùng và mối
trong đất, đồng thời còn được dùng để diệt các loài côn trùng hại bông, châu
chấu, các loài gây hại cho nông nghiệp khác và muỗi truyền bệnh sốt rét.
Hexachlorobenzen (HCB) - được sử dụng để diệt nấm hại cây lương

thực. Đây cũng là một phụ phẩm ữong việc sản xuất một số loại hóa chất nhất
định và là kết quả của những quá trình phát thải ra đioxin và furan.

Khóa luận tôt nghiệp

6

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Mirex - một loại thuốc trừ sâu sử dụng chủ yếu để diệt kiến lửa và các
loại kiến và mối khác. Mữex còn được dùng làm chất làm chậm lửa trong chất
dẻo, cao su và đồ điện.
Polychlorinated Biphenyl (PCB) - hợp chất này được dùng trong công
nghiệp làm chất lưu chuyển nhiệt, ữong các máy biến thế điện và tụ điện, làm
chất phụ gia trong sơn, giấy copy không cacbon, chất bịt kín và chất dẻo.
Toxaphene - còn được gọi là camphechlor, một loại thuốc trừ sâu dùng
trong ngành trồng bông, ngũ cốc, hoa quả, hạt và rau xanh. Chất này còn được
dùng để diệt các loại ve, chấy kí sinh vật nuôi.
I.I.I.3. Phân loại POP
a. Phân loại theo mục đích sử dụng [23]
- Nhóm các chất trừ sâu, trừ nhện, trừ côn trùng gây hại:
+ Nhóm các chất trừ sâu có chứa Clo: DDT, Clodan.
+ Nhóm các chất trừ sâu có chứa phốt pho: Wophatox, Diazinon,
Malathion, Monitor...
+ Nhóm các hợp chất cacbamat: Sevin, Furadan, Mipcin, Bassa.

+ Nhóm các hợp chất sinh học: Pyrethroid, Permetrin...
- Nhóm các chất trừ nấm, trừ bệnh, trừ vi sinh vật gây hại:
+ Các hợp chất chứa đồng.
+ Các hợp chất chứa lưu huỳnh.
+ Các hợp chất chứa thuỷ ngân.

Khóa luận tôt nghiệp

7

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

+ Một số loại khác.
Nhóm các chất trừ cỏ dại, làm rụng lá, kích thích sinh trưởng:
+ Các hợp chất chứa Phenol (2,4- D).
+ Các hợp chất của axit propyonic (Dalapon).
+ Các dẫn xuất của cacbamat (ordram).
+ Triazin.
Nhóm các chất diệt chuột và động vật gặm nhấm: Photphua kẽm và
Warfarin.
b. Phân loại theo nguồn gốc sản xuất và cấu trúc hoá học [23,24]
- Thuốc BVTV có nguồn gốc hữu cơ:
+ Nhóm các chất trừ sâu có chứa Clo: DDT, Clodan.
+ Nhóm các chất trừ sâu có chứa phốt pho: Wophatox, Diazinon,
Malathion, Monitor...

+ Nhóm các hợp chất cacbamat: Sevin, Furadan, Mipcin, Bassa.
+ Các chất trừ sâu thuỷ ngân hữu cơ.
+ Các dẫn xuất của hợp chất nitro.
+ Các dẫn xuất của urê.
+ Các dẫn xuất của axit propionic.
+ Các dẫn xuất của axit xyanhydric.
- Các chất trừ sâu vô cơ:

Khóa luận tôt nghiệp

8

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

+ Các hợp chất chứa đồng.
+ Các hợp chất chứa lưu huỳnh.
+ Các hợp chất chứa thuỷ ngân.
+ Một số loại khác.
+ Các chất trừ sâu có nguồn gốc thực yật là ancaloid, thực vật có chứa
nicotin, anabazin, Pyrethroid.

c. Phân loại nhóm độc theo tổ chức Y tế thế giới (TCYTTG) [9,23]
Các chuyên gia về độc học đã nghiên cứu ảnh hưởng của chất độc lên cơ
thể động vật ở cạn (chuột nhà), và đã đưa ra 5 nhóm độc theo tác động của
độc tố tới cơ thể qua miệng và da như sau: Độc mạnh, độc, độc trung bình,

độc ít, độc rất nhẹ.
d. Phân loại theo độ bền khó phân hủy [23,24]
Các hoá chất bảo vệ thực vật (BVTV) có độ bền khó phân hủy rất khác
nhau, nhiều chất có thể lưu đọng trong môi trường đất, nước, không khí và
ừong cơ thể động, thực vật. Do vậy các hoá chất BVTV có thể gây những tác
động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khoẻ con người. Dựa vào độ bền khổ
phân hủy của chúng, có thể sắp xếp chúng vào các nhóm sau:
- Nhóm chất không bền: Nhóm này gồm các họp chất phốt pho hữu cơ,
cacbamat. Các họp chất nằm ừong nhóm này có độ bền kéo dài trong vòng từ
1 -1 2

tuần.
- Nhóm chất bền trung bình: Các họp chất nhóm này có độ bền vững từ

1-18 tháng, hay một vài năm trong điều kiện tự nhiên. Điển hình là thuốc diệt
cỏ 2,4-D (thuộc loại họp chất có chứa Clo).

Khóa luận tôt nghiệp

9

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

- Nhóm chất bền khó phân hủy: các hợp chất nhóm này có độ bền từ 25 năm, thậm chí hàng chục năm ừong đất, nguồn nước. Thuộc nhóm này là
các loại thuốc trừ sâu đã bị cấm sử dụng trên thế giới và ở Việt Nam là DDT,

666

(HCH),.. Đó là các hợp chất Clo bền vững.
- Nhóm chất rất bền khó phân hủy: đó là các hợp chất kim loại hữu cơ,

loại chất này có chứa các kim loại nặng như Thuỷ ngân (Hg), asen (As)... Các
kim loại nặng Hg và As không bị phân huỷ theo thời gian, chúng đã bị cấm sử
dụng ở Việt Nam.
1.1.2. Các phương pháp xử lý POP [13]
Hiện nay trên thế giói và Việt Nam đã có nhiều biện pháp khác nhau
được nghiên cứu và sử dụng để xử lý POP cũng như tiêu hủy chúng và những
biện pháp được sử dụng chủ yếu là:
- Phá hủy bằng tia cực tím (hoặc bằng ánh sáng mặt trời).
- Phá hủy bằng vi sóng Plasma.
- Oxy hóa bằng không khí ướt.
- Oxy hóa ở nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy).
- Phân hủy bằng công nghệ sinh học.
- Khử bằng hóa chất pha hơi.
- Khử có chất xúc tác, kiềm, oxi hóa điện hóa trung gian.
- Oxy hóa muối nóng chảy.
- Oxy hóa siêu tói hạn và plasma.
- Sử dụng lò đốt đặc chủng.
Khóa luận tôt nghiệp

10

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

- Lò đốt xi măng.
Cho đến nay, nước ta chưa có công nghệ xử lý triệt để đất có tồn dư
thuốc bảo yệ thực vật thuộc nhóm khó phân hủy và vẫn sử dụng các công
nghệ: sử dụng lò thiêu đốt nhiệt độ thấp (Trung tâm công nghệ xử lý môi
trường - Bộ tư lệnh Hóa học), sử dụng lò đốt xi măng nhiệt độ cao ( Công ty
Holchim thí điểm tại Hòn Chông), sử dụng lò đốt 2 cấp có can thiệp làm lạnh
cưỡng bức (Công ty Môi Trường Xanh thực hiện tại các khu công nghiệp) và
Công nghệ phân hủy sinh học (Viện Công nghệ Sinh học phối họp một số đơn
vị khác thực hiện). Tuy nhiên các phương pháp trên có nhiều hạn chế:
+ Phải đào xúc vận chuyển khối lượng lớn đất tồn dư.
+ Việc bao gói đóng thùng, chuyên chở có nhiều nguy cơ tiềm ẩn.
+ Việc nung đốt trong lò xi măng chưa khẳng định đã phân hủy hoàn
toàn chất độc hại mà không phát sinh dioxin thải ra môi trường.
+ Chi phí đốt quá lớn.
Yêu cầu công nghệ phù họp cho việc xử lý các chất POP tại Việt Nam
vừa có thể triển khai rộng, phù họp với điều kiện kinh tế, kĩ thuật và trình độ
kỹ thuật và quản lý ở trong nước, mà vẫn giữ được yêu cầu tối quan trọng là
không gây phát tán chất độc, không phát sinh chất độc thứ cấp như dioxin,
furan hay các chất độc hại khác, ra môi trường. Tuy nhiên, cho đến nay chưa
có phương pháp xử lý công nghệ nào đáp ứng được yêu cầu thực tế.
1.2. DDT
DDT là một trong những chất nguy hại nhất trong số các chất POP,
nhung lại được sử dụng khá phổ biến đến nay, do đó tác động gây hại của nó
càng lớn - rộng.

Khóa luận tôt nghiệp

11

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

1.2.1. Cấu tạo phân tử DDT [1,4]
- Công thức hóa học của DDT: C 14H9CI5 .
Cấu tạo phân tử DDT:

Hình 1.1: cẩu tạo phân tử DDT
- Tính chất:
+ Điểm nóng chảy: 108,5°c (227,3°F; 381,6 K).
+ Điểm sôi: 260°c (500^; 533 K) (phân hủy).
+ DDT là chất không màu, không vị và gần nhu không có mùi.
+DDT rất kị nước, nố gần như không hòa tan ừong nước nhưng tan tốt
trong các dung môi hữu cơ, chất béo và các loại dầu.
* Đặc điểm .
+ DDT là một chất gây ô nhiễm hữu cơ bền được dễ dàng hấp thụ
vào đất và trầm tích. Tùy thuộc vào điều kiện đất mà chu kì bán hủy dao động
từ 22 ngày đến 30 năm.
+ Vì nó ưa mỡ, DDT có tiềm năng lớn để tích lũy sinh học. Các loài
chim bị nhiễm DDT nhiều hơn các động vật khác trong cùng môi trường.
+ DDT và DDE là khả năng chống lại sự trao đổi chất, trong con người,
trong chu kì bán hủy của chúng là 6 đến

Khóa luận tốt nghiệp

10

năm tiếp theo.

12

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

+ DDT bị cấm trên toàn thế giới về sử dụng nông nghiệp theo Công ước
Stockholm năm 2004 và hạn chế sử dụng để kiểm soát bệnh sốt rét.
DDT là loại thuốc trừ sâu đã được sử dụng trong nhiều năm qua. Công
thức hóa học của loại thuốc này là C14H9CI5 tên khoa học là
diclodiphenyltricloetan hay (1,1,1 - trichloro - 2,2-bis (p - chlorophenyl)
etan) và gọi tắt là DDT được sử dụng một cách hiệu quả giúp quân đội và dân
thường trong việc kiểm soát sự lan truyền của dịch sốt rét và các bệnh dịch
khác phát sinh từ côn trùng .
DDT là tổng họp của 3 dạng là p,p - DDT (85%), 0 ,p’- DDT (15%) và
o,o’- DDT (lượng vết). Tất cả ba dạng trên đều là chất bột vô định hình . DDT
cũng có thể chứa DDE (1,1 - dichloro - 2,2-bis (p - chlorophenyl) etylen) và
DDD (1,1 - dichloro - 2,2-bis (p - chlorophenyl) etan) là những chất nhiễm
bẩn trong quá trình sản xuất. DDD cũng có thể được sử dụng để diệt trừ sâu
hại, nhưng hiệu quả kém hơn nhiều so với DDT, một dạng của DDD (o,pDDD) đã được sử dụng để điều trị bệnh ung thư tuyến thượng thận. Cả DDD
và DDE đều là những sản phẩm không mong muốn trong quá trình sản xuất
DDT.

1.2.2. Độc tính của DDT [1]
- Độc tính
DDT là loại thuốc trừ sâu có độ bền vững có độc tính cao. Sự gây hại
của DDT đối với môi trường là do hai thuộc tính của nó là sự tồn tại lâu trong
môi trường và sự hòa tan trong lipit.Vì DDTkhông hòa tan trong nước nên rất
khó bị rửa ừôi ừong môi trường.
DDThòa tan tốt chất béo vì vậy khi động vật ăn thức ăn có chứa DDT
thì DDT sẽ kết hợp với chất béo trong cơ thể và tích lũy ở đó. Một khi DDT
Khóa luận tôt nghiệp

13

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

xâm nhập được vào cơ thể nó sẽ có xu hướng kết họp tích lũy lại ở các mô
mỡ.Sự tích lũy DDT có sự tăng lên qua các bậc dinh dưỡng gọi là sự phóng
đại sinh học, nó xảy ra trong các chuỗi thức ăn.
Điều này có nghĩa là trong chuỗi thức ăn càng ở những động vật bậc
cao trên đầu chuỗi thức ăn thì càng tích lũy nhiều DDT.Và con người luôn
luôn là sinh vật ở bậc cuối cùng của mọi chuỗi thức ăn. DDT có tác dụng lên
hệ thần kinh của động vật, đặc biệt là hệ thần kinh ngoại biên,gây rối loạn
thần kinh và ức chế enzim chắc năng đòi hỏi sự dịch chuyển các ion dẫn đến
tê liệt. DDTthuộc nhóm độc II,LD50 per os:113-118 mg/kg; LD50 dermal:2150
mg/kg.
1.3. Các phương pháp phân hủy DDT

1.3.1. Các phương pháp phân hủy DDT trên thế giói [1,6]
1.3.1.1. Phương pháp chôn lấp, cô lập
Với cấu trúc vòng thơm, DDT rất khó phân hủy trong tự nhiên nên biện
pháp chôn lấp chất thải nguy hại được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế
giới. Một số nước sử dụng biện pháp cô lập và xi măng hóa chất thải có độc
tính cao ở dạng lỏng hoặc rắn . Phương pháp này đòi hỏi phải chuẩn bị hố
chôn lấp đảm bảo kỹ thuật, không bị rò rỉ, bền vững với thời gian dài, địa
điểm chôn lấp phải xa khu dân cư, không gần mạch nước ngầm.
1.3.1.2. Phương pháp đốt có xúc tác
Đây là phương pháp vô cơ chuyển hóa clo hữu cơ thành CO2, H2O và
Cl~. Clo hữu cơ tiếp xúc với kim loại đồng nung đỏ đều bị lấy mất clo (tạo
thành CuCỈ2)và chúng bị phân hủy tiếp thành CO2 và H2O cùng với các dẫn
xuất khác không độc hoặc ít độc hơn.

Khóa luận tôt nghiệp

14

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

DDr

Cu/600- 700° c ,0 2{khongkhi}

>co2+H2o

Công nghệ thiêu đốt có xúc tác đã được sử dụng trên thế g iớ i, phương
pháp này tương đối triệt để song giá thành lại cao và có khả năng gây ô nhiễm
thứ cấp bởi các sản phẩm phụ tạo ra trong quá trình vận hành.
1.3.1.3. Phương pháp bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời
Các bức xạ cực tím có năng lượng lớn hơn, do đó nó có tác dụng phá
hủy lớn.Các phản ứng phân hủy bằng tia cực tím (UV), bằng ánh sáng mặt
tròi thường làm gãy mạch vòng hoặc gãy các mối liên kết giữa clo vói cacbon
hoặc nguyên tố khác trong cấu trúc phân tử của chất hữu cơ với cacbon và sau
đó thay thế nhóm đó bằng phenyl hoặc nhóm hiddroxyl và làm giảm độ độc
của chất độc.
Ưu điểm: hiệu suất xử lí cao, chi phí cho xử lí thấp, rác thải an toàn ra
môi trường.
Nhược điểm:không thể áp dụng để xử lí chất ô nhiễm chảy tràn và chất
thải rửa có nồng độ đậm đặc. Có thể áp dụng phương pháp này để xử lí đất,
tuy nhiên khi có lớp đất trực tiếp được tia cực tím chiếu không dày
hơn5mm.Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn
5mm thì phương pháp này ít được sử dụng và đặc biệt trong công nghệxử lí
hiện trường.
1.3.1.4. Phương pháp hấp phụ
Đây là phương pháp thu gom và giữ hóa chất DDT trên bề mặt của các
chất hấp phụ. Có thể sử dụng các chất hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên (than
bùn ,các chất khoáng, các chất mùn...), các chất hấp phụ tổng họp (gồm hoạt
hóa , các nhựa trao đổi ion...), than hoạt tính...

Khóa luận tôt nghiệp

15

Năm 2016

Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

ư u điểm: phương pháp hấp phụ là phương pháp đơn giản, dễ áp dụng,
chi phí ban đầu cho xử lí thấp.
Trong thực tế, đất và các chất hữu cơ có mặt trong đất có khả năng hấp
phụ hóa chất DDT. Khi tưới nước có chứa hóa chất DDT lên đất thì có tới
70% hóa chất DDT bị giữ lại ở lớp đất bề mặt (0-8cm). Tuy nhiên việc tưới
nước có chứa hóa chất DDT lên đất lại gây ô nhiễm trong đất và trong một số
trường hợp có thể gây ra ô nhiễm nguồn nước ngầm.
Hiệu quả việc tách hóa chất DDT trong nước bằng than hoạt tính và các
chất đông tụ rất cao, có thể đạt tói 90-99%. Tuy nhiên , đối vói hóa chất DDT
có độ tan lớn trong nước nhiều khi cho kết quả lưu giữ thấp. Ví dụ khi dùng
than hoạt tính và chất đông tụ thì chỉ có chưa tới

10%

parathion có trong nước

bị hấp phụ. Các chất hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên (sợi gỗ ,vỏ cây, rêu mốc
mọc trên than bùn...) tỏ ra có khả năng hấp phụ malathion trong nước (có
khuấy trộn) thì hiệu quả thu gom có thể đạt tới 70-90%.
Các hóa chất DDT sau khi được thu gom trên chất hấp phụ có thể áp
dụng nhiều biện pháp khác nhau để xử lý chúng như kĩ thuật chiết bằng dung
môi khi muốn thu hồi, các kĩ thuật oxy hóa khác nhau hoặc kĩ thuật ủ phân
hủy bằng vi sinh vật...Khi đó ta có thể tái sử dụng chất hấp phụ. Tuynhiên,
việc đánh giá khả năng hấp phụ còn lại sau khi đã tiến hành các kĩ thuật nêu

trên là rất quan trọng nhằm đảm bảo hiệu quả cao các quá trình hấp thụ tiếp
theo.
1.3.1.5. Phương pháp phân hủy bằng kiềm nóng.
Khi xử lý DDT vói dung dịch NaOH 20% nóng, xảy ra phản ứng
dehydroclorua hóa tạo nên một olefin. Olefin sinh ra bị polyme hóa cho sản

Khóa luận tôt nghiệp

16

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

phẩm rắn. Sản phẩm này được tách ra dễ dàng và cho vào bao nilon rồi chôn
vùi dưới đất.
1.3.1.6. Phương pháp phân hủy sinh học
Biện pháp sinh học đang được quan tâm nhiều bởi tính ưu việt của nó là
không tạo ra ô nhiễm thứ cấp cho môi trường.
Quá trình làm sạch sinh học có thể thực hiện ở quy mô lớn nhỏ khác
nhau, có thể sử dụng thực vật hay vi sinh vật ở điều kiện hiếu khí hoặc kị khí.
Việc tẩy độc bằng phân hủy sinh học có thể được tiến hành riêng rẽ hoặc kết
hợp các phương pháp khác nhau, sau một thời gian nhất định chất độc có thể
được hoàn toàn loại bỏ.
1.3.1.7. Sử dụng bột sắt nano trong xử lí ô nhiễm DDT [3,5,12]
❖

Vât
• liêu
• nano
Một đặc điểm vô cùng quan trọng của vật liệu nano là kích thước chỉ ở

cấp độ nano mét (nm). Chính vì vậy mà tổng số nguyên tử phân bố trên bề
mặt vật liệu nano và tổng diện tích bề mặt của vật liệu nano lớn hơn rất nhiều
so với vật liệu thông thường .
Tổ hợp nano kim loại hóa trị 0 tên tiếng Anh là nano Zero-Valent Iron
(nZVI) đã được các nhà khoa học gọi tên là "Thần dược vạn năng" như là một
biện pháp xử lý nhanh, hiệu quả, để làm sạch các chất độc hại với môi trường
sinh thái.
♦♦♦ Đặc điần, tính chất của sắt nano
Sử dụng vật liệu nano sắt (nano Zero- Valent ừon) đang trở thành một
sự lựa chọn ngày càng phổ biến cho việc xử lý chất độc hại và khắc phục các
khu vực bị ô nhiễm. Đây là chất khử mạnh, nó có hoạt tính rất tốt trong những

Khóa luận tôt nghiệp

17

Năm 2016


Đào Thị Lan

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

phản ứng giải trừ các hợp chất chứa clo, nitơ, họp chất chứa nhân thơm như
benzen, phenol, các họp chất mang màu.. .trong đất và nước, đặc biệt là nước

ngầm. Tại Hoa Kỳ đã có hơn 20 dự án thử nghiệm sử dụng nano sắt được
thực hiện từ năm 2 0 0 1 .
Ưu điểm của Fe(0) trong xử lý môi trường
Do có đặc tính cho electron và khử nhiều chất ô nhiễm với tốc độ cao,
Fe° nano được sử dụng để xử lý nhiều chất ô nhiễm trong môi trường. Fe°
nano có thể đi vào ừong đất bị ô nhiễm, trầm tích và tầng ngậm nước. Các
chất ô nhiễm mà Fe° nano có thể xử lý bao gồm các họp chất hữu cơ chứa clo,
kim loại nặng và các chất vô cơ khác.
1.3.2. Phưong pháp phân hủy DDT ở Việt Nam [8,10,22,23]
Ở Việt Nam chưa có biện pháp xử lý triệt đất có tồn dư thuốc bảo vệ
thực vật thuộc nhóm khổ phân hủy (trong đó có DDT) và vẫn sử dụng các
công nghệ: thiêu đốt, xử lý ô nhiễm đất tại các kho thuốc BVTV tồn đọng
bằng phương pháp cô lập, asphalt hóa, phương pháp hóa học và vi sinh kết
hợp.
Trong những năm gần đây (2001 - 2003), một số dự án xử lý thí điểm
hóa chất, thuốc BVTV tồn đọng (trong đó có thuốc BVTV là POP) đã được
thực hiện và đem lại kết quả bước đầu. Cụ thể là:
Xử lý thuốc BVTV tồn đọng bằng phương pháp đốt của Trung tâm
Công nghệ xử lý môi trường - Bộ Tư lệnh Hóa học. Kết quả đã xử lý thuốc
BVTV tồn đọng ở các tỉnh, thành phố: Lạng Sơn, Hà Nội, Thái Bình, Hà
Nam, Quảng Ninh, Hòa Bình.... Tuy nhiên, phương pháp đốt này có tiềm
năng gây phát thải khí Dioxin, Furan ra ngoài không khí mà không có thiết bị
kiểm soát hiệu quả.
Khóa luận tôt nghiệp

18

Năm 2016