Khoá luận tốt nghiệp Nghiên cứu phân hủy DDT bằng phương pháp CV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
KHOẢ HÓA HỘC

ĐỖ TH Ị THẢO YẾN

NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY DDT
BẰNG PHƯƠNG PHÁP

cv

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

Ngưòi hướng dẫn khoa học
ThS. TRẦN QUANG THIỆN

HÀ NỘ I-2016


LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới,
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Với tất cả sự kính trọng và biết ơn chân thành, sâu sắc em xin gửi lòi
cảm ơn đến ThS. Trần Quang Thiện đã định hướng và hướng dẫn em tận
tình trong suốt thời gian em làm đề tài khóa luận tốt nghiệp.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Lê Xuân Quế và các
Thầy Cô làm việc tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ để em được nghiên cứu, học
tập và hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp của mình.
Em xin chân thành gửi lòi cảm ơn đến ban lãnh đạo trường Đại học Sư

phạm Hà Nội 2, ban chủ nhiệm khoa cùng toàn thể các Thầy Cô trong Khoa
Hóa học đã hết lòng quan tâm, dìu dắt và giúp đỡ em trong suốt quá trình học
tập tại trường và hoàn thiện khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã luôn tạo điều
kiện động viên, khích lệ giúp em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu khóa luận
tốt nghiệp cuả mình.
Hà Nội, ngày 14 tháng 5 năm 2016

Sinh viên

Đỗ Thị Thảo Yến


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan các kết quả nghiên cứu, số liệu được trình bày trong
khóa luận: “Nghiên cứu phân hủy DDT bằng phương pháp

cv ” dưới sự

hướng dẫn của ThS. Trần Quang Thiện là hoàn toàn trung thực và không
trùng với kết quả của tác giả khác.
Hà Nội, ngày 14 tháng 5 năm 2016

Sinh viên

Đỗ Thị Thảo Yến


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Alpha-HCH Alpha-Hexachlorocyclohexane
Beta-HCH

Beta-Hexachlorocyclohexane

BVTV

Bảo vệ thực vật

DDE

Dichlorodiphenyldichloroethylene

DDD

Dichlorodiphenyldichloroethane

DDT

Dichloro-Tricholoroethane Diphenyl

cv

Cycle Voltametry

GSM

Sắc kí khối phổ

HCB

Hexachlorobenzene

LD50

Lethal Dose- nồng độ cần thiết để giết chết 50% một quần
thể sinh vật trong điều kiện nhất định.

nZVI

nano Zero - Valent Iron

PCB

Polychlorinated Biphenyl

POPs

Persistent Organic Pollutants

TCYTTG

Tổ chức y tế thế giói


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1
1. Lí do chọn đề tài......................................................................................... 1

2. Mục đích nghiên cứu................................................................................. 2
3. Nhiệm yụ nghiên cứu.................................................................................2
4. Đối tượng nghiên cứ u ................................................................................2
5. Phương pháp nghiên cứu............................................................................2
6.Ý

nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài................................................. 3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN............................................................................. 4
1.1. Tổng quan về PO P..................................................................................4
1.1.1. Khái quát................................................................................................. 4
1.1.2. Các phương pháp xử lý P O P .............................................................10

1.2. DDT....................................................................................................... 11
1.2.1. Cẩu tạo phân tử D D T ......................................................................... 11
1.2.2. Độc tính của D D T................................................................................12

1.3. Các phương pháp phân hủy D D T....................................................... 13
1.3.1. Các phương pháp phân hủy D D T trên thế g iớ i.............................. 13
1.3.2. Phương pháp phân hủy D D T ở Việt Nam ........................................16

CHƯƠNG 2 . THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ....... 19
2.1. Thực nghiệm......................................................................................... 19
2.1.1. Thiết bị - hóa chất...............................................................................19
2.1.2. Tiến hành thực nghiệm........................................................................ 19

2.2. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 21
2.2.1. Phương pháp quét thế tuần hoàn.......................................................21
2.2.2. Phương pháp động học phản ứng điện hóa....................................23
2.2.3. Phương pháp phân tích hàm lượng D D T .......................................26

2.2.4. Phương pháp xử lý số liệ u ................................................................26

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN cứu VÀ THẢO LUẬN....................... 27
3.1. Khảo sát quá trình chuyển hóa DDT trong dung dịch chất điện l i

27

3.2. Tìm khoảng thế cho quá trình chuyển hóa D D T................................ 28
3.3. Ảnh hưởng của tốc độ quét đến quá trình chuyển hóa DDT.............. 30
KẾT LUẬN......................................................................................................33
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................34


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: cấu tạo phân tử của D D T.............................................................. 12
Hình 2.1. Hệ đo điện hóa Autolab.................................................................. 19
Hình 2.2. Cấu tạo diện cực làm việc....................................................................21
Hình 2.3. Quan hệ giữa dòng - điện thế ữong quét thế tuần hoàn................. 22
Hình 3.1. Phổ CV đo trong dung dịch C2H5OH; C2H5OH + CaCỈ2 và
C2H5OH + CaCỈ2 + DDT ở chu kỳ 1. Tốc độ quét 10mV/s,
khoảng thế quét -2,1 4 0,0V........................................................... 27
Hình 3.2. Phổ CV đo trong dung dịch C2H5OH + CaCỈ2 + DDT vói 5 chu
kỳ quét. Tốc độ quét 10mV/s, khoảng thế quét -2,1

4

0,0V.......... 28

Hình 3.3. Phổ CV đo trong dung dịch C2H5OH + CaCỈ2 + DDT với
khoảng thế khác nhau......................................................................29
Hình 3.4. Phổ CV chu kì 1 đo trong dung dịch C2H5OH + CaCỈ2 + DDT
với khoảng thế khác nhau............................................................... 30
Hình 3.5. Phổ CV đo trong dung dịch C2H5OH + CaCỈ2 + DDT với tốc
độ quét thế khác nhau.....................................................................31
Hình 3.6. Phổ CV chu kì 1 đo trong dung dịch C2H5OH + CaCỈ2 + DDT
vói tốc độ quét thế khác nhau......................................................... 32


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 giói, nhất là trong trồng cây lương thực,
rau màu... để phòng trừ các loại sâu bệnh, chuột, 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, nếu con người thiếu những hiểu biết về việc sử dụng thuốc
bảo vệ thực vật thì nó sẽ để lại tác dụng phụ ảnh hưởng đến môi trường sinh
thái, sản phẩm nông nghiệp, đặc biệt là ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe
con người.
Hiện nay, ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới tình trạng ô
nhiễm thuốc bảo vệ thực vật xảy ra trên diện rộng do lượng dư thuốc bảo vệ
thực vật sau khi sử dụng vẫn còn tồn dư ngấm sâu trong đất, di chuyển sang
nguồn nước và phát tán ra môi trường xung quanh, đặc biệt là loại khó phân
hủy (Persistent Organic Pollutant-POP), có tác dụng cực kì nguy hiểm, nó
không những gây ra nhiều bệnh ung thư mà còn có thể tạo ra biến đổi gen di
truyền gây dị tật bẩm sinh cho thế hệ sau, tương tự dioxin - chất độc màu da

cam mà quân đội Mỹ đã sử dụng ữong chiến ữanh ở nước ta.
DDT (Dichloro-Tricholoroethane Diphenyl) là một trong những thuốc
trừ sâu tổng họp được biết đến nhiều nhất. DDT được sử dụng với lượng lớn
để kiểm soát muỗi truyền bệnh sốt rét, bệnh sốt phát ban,và các bệnh do côn
trùng khác ưong cả quân đội lẫn dân cư. DDT trở thành loại thuốc trừ sâu phổ
biến sử dụng trong nông nghiệp. Chúng có mặt ở khắp mọi nơi, trong không
khí, đất, nước do một lượng lớn đã được giải phóng ra khi phun trên các cánh
đồng và rừng để diệt muỗi và côn trùng.

1


Ngày nay DDT đã bị cấm sử dụng do tính độc của nó như có khả năng
gây ung thư tiềm tàng, gây đột biến và gây ô nhiễm môi trường nghiêm tìọng.
Để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người, cần phải xử lí khử độc
DDT trong môi trường đất cũng như trong các môi trường khác. DDT ở trong
đất có thể giảm đi do sự bay hơi, sự xói mòn đất, sự hấp thu của động vật và
sự phân hủy sinh học của các vi sinh vật có sẵn trong đất nhưng vói thời gian
tương đối lâu.
Xuất phát từ những tác hại của DDT tôi tiến hành nghiên cứu đề tài
“Nghiên cứu phân hủy DDT bằng phương pháp CV”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quét, tốc độ khuấy, nồng độ chất điện ly
cho quá trình phân hủy điện hóa DDT bằng phương pháp cv.
- Khảo sát phổ cv cho quá trình phân hủy điện hóa DDT.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu tình hình ô nhiễm thuốc BVTV hiện nay.
- Nghiên cứu phương pháp điện hóa phân hủy DDT.
- Nghiên cứu cơ chế phân hủy DDT bằng một số phàn mềm lượng tử.
- Phân tích và xử lí số liệu.

4. Đổi tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: DDT, các hợp chất của POP gây ô nhiễm, các
phương pháp nghiên cứu về điện hóa.
Phạm vi nghiên cứu: Các họp chất hữu cơ chứa clo gây ô nhiễm.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu và tìm hiểu tài liệu.
- Phương pháp điện hóa.
- Phương pháp phân tích hàm lượng POP (GC/MS).
- Đánh giá, phân tích xử lí số liệu bằng phần mềm origin và excel.

2


6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của khóa luận góp phần làm cơ sở khoa học để mở
ra một phương pháp xử lí DDT hiệu quả hơn ừong môi trường, góp phần làm
giảm ô nhiễm môi trường và nâng cao sức khỏe con người.

3


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về POP
1.1.1. Khái quát
Chất ô nhiễm hữu cơ bền (POP - Persistent Organic Pollutans) 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 trong 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 (PCPs), 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 [2,24]
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 động vật. Các chất POP cũng rất khó xử lý do tính bền vững
cao đối với 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 đầu 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 ngưòi.

4


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 người
dân vẫn chưa có ý thức tự bảo vệ mình, bảo vệ môi trường.
Cảnh báo của Chương trình môi trường Liên Hiệp quốc, qua nhiều
công trình nghiên cứu cho thấy, POP vô cùng bền vững tồn tại lâu dài trong
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 nên khó nhận biết bằng cá
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
cò 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 ... Mức độ nguy
hiểm, độc hại của từng chất POP là khác nhau, nhưng đều có một số đặc điểm
chung:
• Có độc tính tính cao.
• 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.

5


• Tích lỹ 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 giới quan tâm, thiết lập Công ước quốc tế các
nước phải tuân theo.
I.I.I.2. POP theo công ước Stockhom [24]
- Là những hợp chất có tính độc hại, tồn tại bền trong môi trường, phát

tán rộng và tích lũy trong hệ sinh thái, gây hại cho sức khỏe con người.
- 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,

Mữex,

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 của
- Năm

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 PFOS, các
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 Endosulfan 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 mới).

6


Danh mục các chất POP theo COP 05 Công ước Stockholm
Dioxin - 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. Dioxin còn có trong khí thải động
cơ, khói thuốc lá và khói than gỗ.
Endrin - 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
ừong 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 trong việc sản xuất một số loại hóa chất nhất
định và là kết quả của những quá trình phát thải ra đioxin và furan.
Mirex - một loại thuốc trừ sâu sử dụng chủ yếu để diệt kiến lửa và các
loại kiến và mối khác. Mirex còn được dùng làm chất làm chậm lửa ữong chất
dẻo, cao su và đồ điện.
Polychlorinated Biphenyl (PCB) - hợp chất này được dùng trong công
nghiệp làm chất lưu chuyển nhiệt, trong 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.

7


I.I.I.3. Phân loại POP
a. Phân loại theo mục đích sử dụng [22]
- 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 họp 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 họp chất chứa đồng.
+ Các họp chất chứa lưu huỳnh.
+ Các họp chất chứa thuỷ ngân.
+ Một số loại khác.
Nhóm các chất trừ cỏ dại, làm rụng lá, kích thích sinh trưởng:
+ Các họp chất chứa Phenol (2,4- D).
+ Các họp 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 [22,23]
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 họp chất cacbamat: Sevin, Furadan, Mipcin, Bassa
+ Các chất trừ sâu thuỷ ngân hữu cơ.

8


+ 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:
+ Các họp chất chứa đồng.
+ Các họp chất chứa lưu huỳnh.
+ Các họp chất chứa thuỷ ngân.
+ Một số loại khác.
+ Các chất trừ sâu có nguồn gốc thực vật là ancaloid, thực vật có chứa
nicotin, anabazin, pyrethroid.
c. Phân loại nhóm độc theo tổ chức Y tế thế giới (TCYTTG) [8,22]
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[22,23]
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 khó

phân hủy của chúng, có thể sắp xếp chúng vào các nhóm sau:
- Nhóm chất không bền: Nhóm này gồm các hợp chất phốt pho hữu cơ,
cacbamat. Các họp chất nằm trong 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).

9


- 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 giói 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[12]
Hiện nay trên thế giới 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 tới hạn và plasma.
- Sử dụng lò đốt đặc chủng.
- Lò đốt xi măng.
Cho đến nay, nước ta chưa có công nghệ xử lý triệt để đất có tồn dư
thuốc bảo vệ thực vật thuộc nhóm khổ 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

10


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 càu thực tế.
1.2. DDT
DDT là một trong những chất nguy hại nhất trong số các chất POP,
nhưng lại được sử dụng khá phổ biến đến nay, do đó tác động gây hại của nó
càng lớn - rộng.
1.2.1. Cấu tạo phân tử DDT [1,4]
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

11


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 hon nhiều so với DDT, một dạng của DDD (o,p -DDD) đã
được sử dụng để điều tn bệnh ung thư tuyến thượng thận. Cả DDD và DDE đều
là nhũng sản phẩm không mong muốn ưong quá trình sản xuất DDT.
- Công thức hóa học của DDT: C14H9CI5
- Cấu tạo phân tử DDT:

Hình 1.1: c ấ u tạo phân tử của D D T

1.2.2. Độc tích 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 ừong lip itv ỉ DDTkhông hòa tan trong nước nên rất
khó bị rửa trôi trong môi trường.
DDT hòa tan tét 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
xâm nhập được vào cơ thể nó sẽ có xu hướng kết hợp 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, nố xảy ra ứong 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 chuSỉ thức ăn. DDT cố tác dụng lên hệ thần

12


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. DDT
thuộc nhóm độc n, LD50 per os:l 13-118 mg/kg; LD50 dermal: 2150 mg/kg.
Tuy nhiên DDT lại là hóa chất duy nhất cho đến nay được cho phép sử
dụng diệt muỗi - cung quăng nhằm hạn chế lây lan bệnh sốt rét.
1.3. Các phương pháp phân hủy DDT
1.3.1. Các phương pháp phân hủy DDT trên thế giới
1.3.1.1. Phương pháp chôn lấp, cô lập[l]
Vói cấu trúc vòng thơm, DDT rất khổ 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[l]
Đây là phương pháp vô cơ chuyển hóa clo hữu cơ thành CO2 , H2O và
c r . 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.
C u/600-10(f

c ,0 2{khongkhi^

^ C ỡ 2 + H 20

Công nghệ thiêu đốt có xúc tác đã được sử dụng trên thế giói, 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.
I.3.I.3. Giải pháp phân hủy hóa chất DDT 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

13


trời thường làm gãy mạch vòng hoặc gãy các mối liên kết giữa clo với cacbon
hoặc nguyên tố khác trong cấu trúc phân tử của chất hữu cơ vói cacbon và sau
đó thay thế nhóm đó bằng phenyl hoặc nhóm hidroxyl 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 hơn
5mm. 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 nghệ xử lí
hiện trường.
I.3.I.4. Phương pháp hấp phụ[l]
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....
Ưu 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 tói
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 ừong đất và trong một số
trường họp 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 tới 90-99%. Tuy nhiên, đối với hóa chất DDT
có độ tan lớn trong nước nhiều khi cho kết quả lưu giữ thấp. Ví dụ khi dùng

14


than hoạt tính và chất đông tụ thì chỉ có chưa tới

1 0 % 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 tói 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[l]
Khi xử lý DDT với dung dịch NaOH 20% nóng, xảy ra phản ứng
dehydroclorua hóa tạo nên một olefin. Olefin sinh ra bị polyme hóa cho sản
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[l]
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
họp các phương pháp khác nhau, sau một thòi 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[3,5,11]
Sắt hóa trị không từ xa xưa đã ứng dụng trong xử lý môi trường dưới
dạng phôi sắt. Gần đây, kim loại sắt dưới nhiều dạng khác nhau như: sắt phôi,
sắt bột, sắt hạt, sắt kích thước nano đã được sử dụng để xử lý nước thải bị ô

15


nhiễm các hóa chất độc hại khó phân hủy. Điều này có thể do sắt là nguyên tố
thân thiện môi trường, sẵn có trên thị trường, hiệu quả xử lý cao và công nghệ
đơn giản. Ngoài ra một số kim loại khác cũng bắt đầu được nghiên cứu và sử
dụng để khử hóa các họp chất hữu cơ thơm và các vòng ngưng tụ và khử hóa
các dẫn xuất halogen, các họp chất nitro thơm.
Sử dụng vật liệu nano sắt (nano Zero- Valent ữon) 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 phản
ứng giải trừ các họp 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.
Các hạt nano sắt hóa trị 0 có khả năng phân hủy các họp chất clo hữu cơ
thành các thành phần vô hại, như thể hiện trong công thức phân tử dưới đây:
2 Fe

+ R-Cl + 3 H20 -» 2 Fe2+ + RH + 3 OH + H2 + CT

1.3.2. Phương pháp phân hủy DDT ở Việt Nam[7,9,21,22]
Ở Việt Nam chưa có biện pháp xử lý triệt để 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.
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 Tây, 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.

16


Xử lý thuốc BVTV tồn đọng bằng phương pháp hóa học của Trung tâm
Tư vấn Công nghệ Môi trường thuộc Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật
Việt Nam (tại Ninh Bình), theo quy trình công nghệ do Bộ Khoa học, Công
nghệ và Môi trường ban hành. Quy trình này dựa trên phương pháp hoá học
kết hợp với bê tông hoá nền đất, làm tường chắn, cô lập sự di chuyển của
thuốc và nước bị ô nhiễm ra môi trường xung quanh. Trước tiên, lấy mẫu
phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tồn đọng trong nước và đất để xác
định diện tích cần cô lập. Sau đó chuyển tất cả các nguyên vật liệu được tháo
dỡ từ kho chứa thuốc bảo vệ thực vật vào bể cô lập (đảm bảo chống thấm,
chống ăn mòn) và đổ bê tông đông cứng thành một khối.
Đối với những khu vực bị nhiễm thuốc bảo vệ thực vật, xây dựng tường
bao xung quanh vùng đất ô nhiễm (độ sâu tuỳ thuộc vào kết quả lấy mẫu thử
mức độ ô nhiễm). Khu vực bị ô nhiễm còn được đào xới lên để xử lý, làm
phân huỷ dần lượng thuốc bảo vệ thực vật ừong đất. Ngoài ra, phía trên bề
mặt được phủ lớp xỉ than dày

10

cm, có tác dụng hấp thụ hoá chất độc hại

trong đất và sau đó được bê tông hoá toàn bộ.
Xử lý thuốc BVTV thử nghiệm bằng phương pháp thiêu đốt ở nhiệt độ
cao trong lò nung xi măng thực hiện tại nhà máy Holcim - Hòn Chông, Kiên

Giang ( xử lý 40.000 lít thuốc “Access”, không gây phát thải Dioxin, Furan).
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 (khoảng 2,5 tấn
thuốc tồn đọng và các bao bì chứa đựng thuốc ở tỉnh Nghệ An).
Kết quả xử lý đã đạt được những thành quả nhất định, tạo cơ sở ban
đàu trong công tác xử lý triệt để thuốc BVTV nói chung và thuốc BVTV là
POP nói riêng.
Tuy nhiên, việc xử lý POP và thuốc BVTV tồn lưu nói chung vẫn gặp
không ít khó khăn, cụ thể là: Thực tế lượng thuốc BVTV tồn lưu ở nước ta
không lớn, nhưng lại phân bổ rải rác ở nhiều địa phương trong cả nước; Việc

17


chọn địa điểm xử lý ở các địa phương là rất khó khăn; Sự di chuyển thuốc
BVTV từ địa phương này sang phương khác luôn gặp phải phản ứng mạnh
của người dân; Nguồn vốn đầu tư cho công tác thu gom, xử lý còn hạn hẹp và
cơ chế tổ chức xử lý chưa rõ ràng.

18