Điều tra, đánh giá mức độ ô nhiễm và đề xuất phương pháp xử lý thuốc bảo vệ thực vật DDT tại xã định trung, thành phố vĩnh yên, tỉnh vĩnh phúc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------

Chu Tuấn Linh

ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM VÀ ĐỀ XUẤT
PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT DDT
TẠI XÃ ĐỊNH TRUNG, THÀNH PHỐ VĨNH YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------

Chu Tuấn Linh

ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM VÀ ĐỀ XUẤT
PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT DDT
TẠI XÃ ĐỊNH TRUNG, THÀNH PHỐ VĨNH YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Nguyễn Thị Hà

PGS.TS. Đinh Ngọc Tấn

HÀ NỘI - 2016

2


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS Nguyễn Thị Hà cùng
PGS.TS Đinh Ngọc Tấn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực
hiện và hoàn thành bản luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ lãnh đạo, chỉ huy Viện Hóa học Môi
trường Quân sự/Bộ Tư Lệnh Hóa học đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi học tập nghiên
cứu.
Bên cạnh đó, tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự quan tâm sâu sắc của tập thể Trạm
Quan trắc Miền Bắc và Phòng Hóa học, Viện Hóa học Môi trường Quân sự đã tạo điều
kiện, trong thời gian tôi làm công tác thực hiện thí nghiệm và hoàn thành luận văn của
mình.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy, các cô trong Bộ môn
Công nghệ Môi trường, Khoa Môi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc
gia Hà Nội đã tận tình truyền đạt, trao đổi những kiến thức cho em trong suốt quá
trình học tập tại trường.
Em xin cảm ơn tới Dự án “ Xử lý đất nhiễm hóa chất thuốc bảo vệ thực vật tồn
lưu tại Lữ đoàn 204 – Binh chủng Pháo binh” đã cho phép em sử dụng số liệu để sử
dụng trong luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên, cổ vũ và giúp
đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.
Hà Nội, ngày tháng 9 năm 2016

3


Chu Tuấn Linh
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.....................................................................................7
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................8
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................9
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................10
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................12
1.1. Hiện trạng ô nhiễm DDT trong môi trƣờng tại Việt Nam ................................12
1.2. Hiện trạng ô nhiễm DDT khu vực nghiên cứu theo các kết quả điều tra trƣớc
.......................................................................................................................................14
1.3. Giới thiệu chung về DDT .....................................................................................16
1.2.1.Tính chất vật lý .....................................................................................................17
1.2.2. Tính chất hóa học ................................................................................................17
1.2.3. Tác dụng sinh học của DDT: ...............................................................................19
1.4. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý thuốc BVTV trong đất ..............................21
1.4.1. Phương pháp cô lập đất nhiễm thuốc BVTV kết hợp với phân hủy hóa học ......21
1.4.2. Phương pháp cô lập lâu dài .................................................................................22
1.4.3. Phương pháp vật lý ..............................................................................................22
1.4.4. Phương pháp đốt có xúc tác ................................................................................24
1.4.5. Phương pháp phân hủy sinh học..........................................................................25
1.4.6. Phương pháp xử lý DDT sử dụng hệ ôxi hóa Fe-TAML/H2O2...........................26
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................32
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ...........................................................................................32
2.2. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất ...............................................................................32
2.2.1. Dụng cụ và thiết bị ..............................................................................................32

4

2.2.2. Hóa chất ...............................................................................................................33
2.3. Phƣơng pháp điều tra và khảo sát thực địa .......................................................33
2.3.1. Khảo sát về hiện trạng môi trường ......................................................................33
2.4. Các phƣơng pháp phân tích ................................................................................37
2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu và tổng hợp viết báo cáo .........................................37
2.6. Các phƣơng pháp nghiên cứu xử lý DDT trong đất nhiễm ..............................38
2.6.1. Đồng nhất mẫu ....................................................................................................38
2.6.2. Thực nghiệm phương pháp xử lý DDT bằng cách sử dụng hệ ôxi hóa FeTAML/H2O2 ..................................................................................................................38
2.6.3. Phương pháp phân tích DDT ...............................................................................39
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..............................................................47
3.1. Một số tính chất cơ bản của mẫu đất nghiên cứu..............................................47
3.2. Kết quả điều tra, đánh giá hiện trạng ô nhiễm DDT tại khu vực nghiên cứu 49
3.2.1. Kết quả hiện trạng ô nhiễm DDT môi trường nước tại khu vực nghiên cứu ......50
3.2.2. Kết quả hiện trạng ô nhiễm DDT môi trường bùn, đất khu vực nghiên cứu ......50
3.2.3. Phân vùng ô nhiễm DDT .....................................................................................53
3.3. Kết quả nghiên cứu khả năng phân hủy DDT bằng hệ ôxi hóa FeTAML/H2O2 trong phòng thí nghiệm ........................................................................56
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến sự phân hủy của DDT ....................56
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Fe-TAML đến sự phân hủy của DDT ...........58
3.4. Đề xuất quy trình xử lý nguồn ô nhiễm DDT bằng phƣơng pháp cô lập sử
dụng hệ phản ứng Fe-TAML/H2O2 tuần hoàn nhiều lần .......................................63
3.4.1. Nội dung quy trình xử lý đất nhiễm DDT ...........................................................63
3.4.2. Đề xuất quá trình thi công xử lý khu vực ô nhiễm DDT .....................................66
3.4.3. Yêu cầu của hố chôn lấp cô lập và hố xử lý đất nhiễm .......................................67
KẾT LUẬN ..................................................................................................................72

5

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................74
PHỤ LỤC .....................................................................................................................76

6


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BVTV

Bảo vệ thực vật

DDT

Diclo Diphenyl Tricloetan

POPs

Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy

TAML

Tetra Amido Mecrocyclic Ligand

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

7


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Kết quả phân tích mẫu khu vực ô nhiễm tại xã Định Trung (năm 2012) .....15
Bảng 1.2: Liều lượng trung bình gây chết của DDT đối với một số loài động vật .......19
Bảng 1.3: Dư lượng DDT trong lương thực, thực phẩm ...............................................20
Bảng 2.1. Đặc tính hóa lý dung môi thường được sử dụng để chiết DDT trong đất ...40
Bảng 2.2. Danh mục và thời gian lưu của hỗn hợp chất chuẩn cơ clo ..........................44
Bảng 2.3. Sự phụ thuộc giữa nồng độ và số đếm diện tích píc trung bình của DDT ....46
Bảng 3.1. Kết quả phân tích các thông số cơ bản và hàm lượng chất ô nhiễm trong mẫu
đất nhiễm nặng...............................................................................................................47
Bảng 3.2. Thống kê hàm lượng DDT trong đất, bùn, nước ..........................................49
Bảng 3.3. Thống kê hàm lượng DDT trong môi trường bùn đất ..................................51
Bảng 3.4. Thống kê hàm lượng DDT tại các điểm nhiễm mức cao ..............................51
Bảng 3.5. Thống kê hàm lượng DDT tại các điểm nhiễm mức thấp ............................52
Bảng 3.6. Tổng hợp khối lượng đất nhiễm cần xử lý theo nồng độ DDT.....................56
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến hiệu quả phân hủy DDT trong hệ phản
ứng Fe-TAML/H2O2 ......................................................................................................57
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ Fe-TAML đến hiệu suất phân hủy DDT ..............58
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của độ pH đến hiệu suất phân hủy DDT bằng hệ

Fe-

TAML/H2O2 ..................................................................................................................61
Bảng 3.10. Tổng hợp khối lượng đất và hóa chất xử lý ................................................63
Bảng 3.11 : Các lớp kết cấu hố và thông số kỹ thuật hố xử lý ......................................69

8


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ mặt bằng khu vực nghiên cứu .............................................................16
Hình 1.2. Cấu tạo của phức Fe -TAML.........................................................................27
Hình 2.1: Sơ đồ mạng lấy mẫu đất ................................................................................36
Hình 2.2. Hệ thống thiết bị thực nghiệm xử lý mẫu ......................................................39
Hình 2.3. Sơ đồ chuẩn bị mẫu phân tích .......................................................................43
Hình 2.4. Sắc đồ của hỗn hợp chất chuẩn cơ clo...........................................................45
Hình 2.5. Đường ngoại chuẩn của DDT ........................................................................47
Hình 3.1. Sơ đồ phân vùng ô nhiễm trong đất – bùn.....................................................55
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn hiệu suất phân hủy DDT ở các điều kiện tỷ lệ nồng độ
H2O2/Fe-TAML khác nhau ............................................................................................58
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ Fe-TAML đến hiệu suất phân hủy DDT ..............60
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất phân hủy DDT bằng hệ tác nhân FeTAML/H2O2 ..................................................................................................................62
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình xử lý đất nhiễm ....................................................................64
Hình 3.6. Sơ đồ công nghệ hố xử lý đất nhiễm .............................................................70

9


MỞ ĐẦU
Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) có vai trò rất quan trọng trong phòng trừ và bảo
vệ cây trồng trước sâu bệnh, côn trùng, nấm và các dịch hại gây bệnh khác. Ngoài ra,
một số sản phẩm được sử dụng để phòng chống mối, mọt, bảo vệ quân trang, quân
dụng và phòng chống bệnh tật ở người (sốt rét).
Trong những năm 1960 - 1990, do sự hiểu biết về thuốc BVTV còn hạn chế, chỉ
coi trọng mặt tích cực của các loại hóa chất này là bảo quản, phòng trừ bệnh tật và
dịch hại nên công tác quản lý, giám sát trong hoạt động sản xuất, vận chuyển, phân

phối còn lỏng lẻo dẫn đến một lượng lớn các thuốc BVTV bị thất thoát, đổ vỡ hoặc bị
chôn vùi trong lòng đất gây nên hậu quả về ô nhiễm môi trường rất nghiêm trọng.
Một trong những thuốc BVTV phổ biến nhất là Diclo Diphenyl Tricloetan
(DDT). DDT là một dạng hợp chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (Persistant organic
pollutants- POPs) từng được sản xuất phục vụ cho các mục đích diệt trừ sâu hại thực
vật, diệt côn trùng, diệt các vectơ truyền bệnh trong y tế và bảo vệ các công trình xây
dựng… DDT rất khó bị phân hủy trong môi trường, khi xâm nhập vào cơ thể chúng rất
chậm bị đào thải và tích lũy trong các mô tế bào gây ra nhiều chứng bệnh nguy hiểm.
DDT sau đó đã được cấm sử dụng trong hoạt động sản xuất nông nghiệp trên
toàn thế giới theo Công ước Stockholm, nhưng về một mặt nào đó, người ta vẫn tiếp
tục tranh cãi về việc sử dụng DDT trong kiểm soát vector gây bệnh.
Tại Việt Nam hiện nay, một lượng lớn DDT vẫn còn tồn lưu trong các kho thuốc
bảo vệ thực vật, vật tư y tế và một số ngành khác. Đặc biệt, do thời gian quá lâu các
kho chứa đã bị đổ nát và việc quản lý thiếu chặt chẽ từ thời điểm ban đầu, nên các loại
thuốc trừ sâu nói chung và DDT nói riêng đã bị phân tán ra những khu vực rộng lớn và
lẫn vào đất tạo nên những khu vực ô nhiễm nguy hiểm, hàng ngày, hàng giờ đe dọa,
gây hại cho cộng đồng dân cư. Một trong các trường hợp đó là khu vực xã Định
Trung, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc. Tại đây, trong khu vực dân cư, DDT tại
các nhà kho cũ đã gây ô nhiễm tới môi trường đất và các hoạt động sinh hoạt của
người dân xung quanh khu vực bị ô nhiễm DDT. Do đó, việc nghiên cứu xử lý ô

10


nhiễm DDT là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn đối với công tác bảo vệ môi trường và
cuộc sống con người.
Nhằm xử lý thuốc BVTV clo hữu cơ, Bộ Khoa Học Công nghệ và Môi trường đã
có hướng dẫn theo quyết định số 1972/1999/QĐ-BKHCNMT ngày 10/11/1999 để xử
lý bằng các phương pháp phân hủy bằng vi sinh vật, phân hủy bằng kiềm đặc nóng,
hoặc tiêu hủy nhiệt . Tuy nhiên, các phương pháp đó vẫn còn bất cập trong việc xử lý

DDT tại khu vưc ô nhiễm xã Định Trung, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc do hiệu
quả xử lý bằng vi sinh hoặc kiềm nóng đối với DDT là rất thấp, lượng thuốc DDT và
đất nhiễm lại quá lớn không thể áp dụng phương pháp tiêu hủy nhiệt [3].
Khu vực ô nhiễm tại xã Định Trung hiện nay trên địa điểm mà trước đây là khu
vực kho thuốc trừ sâu, kho hoá chất nhằm phục vụ muc đích quân sự. Trong thời gian
chiến tranh chống Mỹ, khu vực kho đã bị bom Mỹ đánh phá, các hóa chất và thuốc
BVTV (đặc biệt là DDT) bị phát tán ra môi trường xung quanh gây ô nhiễm môi
trường rất nghiêm trọng ảnh hưởng đến đời sống và hoạt động của người dân.
Do đó luận văn “Điều tra, đánh giá mức độ ô nhiễm và đề xuất phương pháp
xử lý thuốc bảo vệ thực vật DDT tại xã Định Trung, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh
Phúc” được xây dựng là rất cấp thiết.
Mục tiêu nghiên cứu: Góp phần đưa ra phương pháp xử lý ô nhiễm do tồn lưu
DDT tại xã Định Trung, đem lại môi trường sống trong lành cho cộng đồng dân cư
xung quanh.
Nội dung nghiên cứu:
-

Khảo sát, phân tích DDT trong khu vực nhiễm tại xã Định Trung, thành phố

Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc từ đó đưa ra các đánh giá về mức độ ô nhiễm và phân vùng
ô nhiễm DDT tại khu vực.
-

Đề xuất mô hình xử lý DDT tại khu vực nhiễm và khảo sát hiệu quả việc sử

dụng hệ xúc tác ôxi hóa Fe-TAML/H2O2 trong xử lý ô nhiễm DDT.

11

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Hiện trạng ô nhiễm DDT trong môi trƣờng tại Việt Nam
Ở Việt Nam,thuốc BVTV bắt đầu được sử dụng vào những năm cuối thập kỷ
50 của Thế kỷ XX. Ở thời kỳ này chỉ có một số ít loại thuốc như DDT, parathion metyl, polyclorcamphen. Việc sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam trong thời kỳ đầu
chưa bộc lộ những vấn đề liên quan đến môi trường. Chủng loại, số lượng được sử
dụng chưa nhiều, chưa phổ biến. Mặt khác, thời kỳ này cũng là thời kỳ mà sản xuất
nông nghiệp theo phương thức hợp tác xã. Mọi vật tư phục vụ cho sản xuất trong đó có
thuốc BVTV đều được cung ứng theo cơ chế phân phối đến tổ, đội sản xuất. Hình thức
này được thực hiện tới những năm 80 của thế kỷ này, khi hình thức "khoán 10" được
áp dụng [11].
Thời kỳ thuốc BVTV được quản lý tập trung, không phân tán cho từng hộ nông
dân, việc sử dụng là do tập thể (ban lãnh đạo xã) quyết định và tổ chức, nên tình trạng
lạm dụng thuốc đã không xảy ra. Nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do sử dụng, bảo
quản, lưu thông phân phối không xuất hiện, mặc dù phần lớn các loại thuốc BVTV
được sử dụng trong thời kỳ này đều thuộc thế hệ cũ, có khả năng tồn lưu lâu trong môi
trường.
Do vai trò không thể thiếu trong nông nghiệp mà những thập kỷ qua, nhất là
hiện nay nhờ tiến bộ khoa học và kỹ thuật hóa chất DDT được sản xuất và sử dụng
ngày càng rộng rãi với mức độ tăng cường nhằm mục đích tăng năng suất cây trồng và
sản lượng lương thực thực phẩm nói chung. Mặt trái của hóa chất DDT lại có những
tác động bất lợi, gây huỷ hoại và tổn thương nhiều giống loài động vật, thực vật hữu
ích trong chuỗi lương thực, thực phẩm cũng như những loại côn trùng tác nhân thụ
phấn cho cây trồng. Lượng thuốc trừ sâu, diệt cỏ dư thừa tồn lưu trong đất, nước,
không khí hấp thụ tự nhiên vào nông sản, ảnh hưởng nguy hiểm tới sức khỏe và môi
trường.
Hiện nay, tuy có quy định khá chặt chẽ bằng pháp luật của chính phủ song số
lượng chủng loại thuốc BVTV được nhập hợp pháp và bất hợp pháp được sang chai,
đóng gói và dán nhãn với nhiều tên, nhãn hiệu khác nhau rất khó kiểm soát. Nhiều loại

12

thuốc BVTV nguy hiểm bị cấm hoặc hạn chế sử dụng thuộc nhóm POP như Monitor,
DDT, … có lúc, có nơi vẫn còn được lưu hành đã gây ra những rủi ro và để lại những
hậu quả di chứng đáng tiếc. Đồng thời những việc làm thiếu ý thức trong đóng gói,
sang chai bảo quản thuốc bảo vệ thực vật không hợp lý, vứt bỏ các chai lọ, bao bì, cọ
rửa các dụng cụ làm việc hoặc bán lại như đồ đồng nát dẫn tới ô nhiễm nước mặt thuỷ
vực, thuỷ lộ, nước ngầm và đất trồng, tác hại tới sức khỏe và môi trường.
Đối với nước ta vấn đề ô nhiễm môi trường liên quan đến hoá chất BVTV đã và
đang được các cơ quan quản lý nhà nước đặc biệt quan tâm. Tại Nghệ An, Thanh Hóa
có lượng tồn lưu và mức ô nhiễm hoá chất BVTV (POPs) trong đất lớn nhất với số
lượng hàng chục nghìn m3. Trên thực tế, con số này còn lớn hơn nhiều. Theo Cục Bảo
vệ thực vật - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn hiện tại, phần lớn kho chứa hoá
chất BVTV nằm ở những vùng nông thôn, miền núi, vùng sâu, vùng xa. Không ít kho
nằm xen kẽ trong các khu dân cư như kho thuốc làng Ải (Tuyên Quang), kho Giao
Tiến- Giao Thủy (Nam Định),... Theo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hà Tĩnh,
trong số những điểm tồn lưu thuốc BVTV, chỉ một lượng nhỏ được đảm bảo an toàn
cho môi trường và cộng đồng, còn lại chủ yếu trên các nền kho cũ đã hỏng bốc mùi
nồng nặc, thậm chí có nơi đã nhiễm vào đất, nguồn nước trong khu dân cư một số khu
vực như Vĩnh Lộc (Can Lộc), Thạch Lưu (Thạch Hà)... trong đó chủ yếu là hoá chất
BVTV clo hữu cơ (thuốc trừ sâu DDT và hexacloran), thuốc BVTV dạng hữu cơ
photpho (metyl parathion) [8].
Chỉ trong năm 2009 đã có khoảng 5000 người bị nhiễm độc thuốc BVTV, trong
đó 138 người tử vong, chưa kể số người bị mắc bệnh ung thư, bệnh lao phổi, bệnh về
đường hô hấp,... và hàng năm vẫn không ngừng tăng lên do nhiễm độc hoá chất BVTV
tồn dư. Bên cạnh đó, việc tiếp xúc quá lâu và liên tục với môi trường độc hại cũng là
một trong những nguyên nhân dẫn đến số người mắc các chứng bệnh do nhiễm độc
tăng cao .
Theo Quyết định số 1946/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc xử lý triệt
để và phòng ngừa ô nhiễm môi trường do thuốc BVTV tồn lưu trên phạm vi cả nước

và và Quyết định số 64/2003/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt

13


“Kế hoạch xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng” thì từ năm
2010 đến năm 2015, tập trung xử lý, cải tạo và phục hồi môi trường tại 240 điểm tồn
lưu gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng. Từ năm 20162025, tiếp tục điều tra, xử lý, cải tạo và phục hồi môi trường tại 95 điểm tồn lưu còn
lại.
1.2. Hiện trạng ô nhiễm DDT khu vực nghiên cứu theo các kết quả điều tra trƣớc
Khu vực ô nhiễm tại xã Định Trung hiện nay nằm trên địa điểm mà trước đây
là khu vực kho thuốc trừ sâu, kho hoá chất. Trong thời gian chiến tranh chống Mỹ, khu
vực kho đã bị bom Mỹ đánh phá, các hóa chất, thuốc BVTV tồn lưu phát tán ra môi
trường xung quanh gây ô nhiễm môi trường rất nghiêm trọng, gây ảnh hưởng xấu đến
đời sống và hoạt động của người dân.
Tại một số vị trí mỗi khi trời mưa hoặc khi trời nắng lên, vẫn thấy mùi hoá chất
BVTV bốc lên rất khó chịu, làm ảnh hưởng tới sức khoẻ của người dân trong quá trình
sinh hoạt.
Năm 2012, khu vực ô nhiễm thuốc BVTV tại xã Định Trung đã được tiến hành
khảo sát lấy mẫu phân tích, kết quả phân tích đã xác định được trong khuôn viên khu
vực nghiên cứu còn tồn lưu các điểm ô nhiễm với dư lượng thuốc BVTV (chủ yếu là
DDT, chiếm 80% ) trong đất cao hơn giới hạn cho phép theo QCVN 15:2008/BTNMT
nhiều lần, các điểm ô nhiễm này tập trung ở khu vực cạnh bãi đất trước là kho chứa
thuốc BVTV và một số điểm lân cận. Đây là điểm tồn lưu thuốc BVTV có khả năng
tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

14


Bảng 1.1. Kết quả phân tích mẫu khu vực ô nhiễm tại xã Định Trung (năm 2012)

Tên
TT

hoạt chất

Đơn

QCVN 15:

(công thức

vị

2008/BTNMT

hóa học)
1

Kết quả phân tích

DDT
(C14H9Cl5)

M1

DDT
(C14H9Cl5)

M3

M4

M5

mg/kg 11.650,2 9.134,6 8.347,8 5870,6 467,8
M6

2

M2

M7

mg/kg 10.112,5 1.114,7

M8

M9

M10

4,90

13,7

11,6

0,01

0,01

Nguồn: [3]

Số liệu kết quả phân tích ở bảng trên cho thấy điểm nhiễm cao nhất là 11.650,2
mg/kg. So sánh với tiêu chuẩn cho phép QCVN 15:2008/BTNMT là 0,01 mg/kg thì
mẫu tại đây có hàm lượng vượt tiêu chuẩn cho phép là 1.165.002 lần và điểm nhiễm
thấp nhất là 4,90 mg/kg thì mẫu tại đây có hàm lượng vượt tiêu chuẩn cho phép là 490
lần.
Trên cơ sở khảo sát, kết quả phân tích, cần phải xây dựng phương án để thu
gom và xử lý triệt để đất nhiễm. Trong khi chưa tiến hành giải pháp xử lý, cần thiết
khoanh vùng các khu nhiễm đã được phát hiện nhằm hạn chế khả năng phơi nhiễm đối
với người dân.

15


Hình 1.1. Sơ đồ mặt bằng khu vực nghiên cứu
1.3. Giới thiệu chung về DDT
DDT [ 1,1,1-trichloro-2,2-bis-(p-chlorophenyl)ethane] đã được tổng hợp vào
năm 1874, nhưng mãi đến 1930, Bác sĩ Paul Muller (Thụy Sĩ ) mới xác nhận DDT là
một hóa chất hữu hiệu trong việc trừ sâu rầy và từ đó DDT được xem như là một thần
dược và không biết có ảnh hưởng nguy hại đến con người. Khám phá trên mang lại
cho ông giải Nobel về y khoa năm 1948 và DDT đã được sử dụng rộng rãi khắp thế
giới cho việc khử trùng và kiểm soát mầm mống gây bệnh sốt rét. Nhưng chỉ hai thập
niên sau đó, một số chuyên gia thế giới đã khám phá ra tác hại của DDT trên môi
trường và sức khỏe con người [3].

16


1.2.1.Tính chất vật lý

DDT là chất bột vô định hình màu trắng, có mùi thơm
Nhiệt độ nóng chảy: 108,5-1090C
Nhiệt hóa hơi: 185-1870C tại 7 Pa
Khối lượng riêng: 1,55 g/cm3
Khối lượng phân tử: M = 345,5 đvC
Độ tan: 0,31.10-2 – 0,34.10-2 mg/l ở 250C
DDT ít tan trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ như: etanol,
etylene, aceton,... hydrocacbon thơm, dẫn xuất halagen, xeton, este, axit
cacboxylic...Tan kém trong các dung môi hydrocacbon mạch thẳng và mạch vòng no.
1.2.2. Tính chất hóa học
Công thức phân tử: C14H9Cl5
Công thức cấu tạo như sau:
Cl
Cl

C

Cl

C

Cl

Cl

H

DDT là tổng hợp của 3 dạng là p,p’-DDT (4,4-DDT) chiếm 85%; o,p’-DDT
(2,4-DDT) chiếm 15%, và o,o’-DDT (2,2-DDT) chỉ là lượng vết [7]. Tất cả 3 chất trên
đều là chất bột vô định hình, song chỉ có p,p’-DDT là có tác dụng diệt trừ sâu bệnh.

H
Cl

H
Cl

Cl

C
Cl

C
Cl

C Cl

C Cl
Cl

Cl
o,p’-DDT

p,p’-DDT

17

Cl

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. DDE và DDD cũng là những chất có hoạt tinh sinh học cao, DDD cũng
có thể được sử dụng để diệt trừ sâu hại, nhưng hiệu quả kém hơn nhiều so với DDT
Danh pháp:
Tên hóa học: Dichloro-Diphenyl-Trichloroetan hay 1,1,1-trichloro-2,2-bis(pchlorophenyl)etan
Tên thương mại: Intox, Esxit, Diclophan, Neocid...
Tên thường gọi: DDT
- DDT có thể cháy trong không khí sinh ra khí cay mắt và độc.
- DDT có thể tác dụng với chất ôxi hóa mạnh và các chất kiềm, đặc biệt có thể
bị khử mạnh bởi Fe
- DDT bền dưới tác dụng của nhiệt độ, khi duy trì ở 1000C trong vài giờ DDT
cũng không bị phân hủy.
- DDT tác dụng tiếp xúc và vị độc, thuộc nhóm độc II, LD50 per os: 113-118
mg/kg, LD50 dermal: 2150 mg/kg
- Trong môi trường, ở điều kiện thường, DDT rất bền vững, tồn tại trong đất từ
12-15 năm và bị phân hủy thành DDD, DDE. Tốc độ phân hủy chịu ảnh hưởng nhiều
của nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thì tốc độ phân hủy càng nhanh. Sự phân hủy DDT
trong đất có thể mô tả theo sơ đồ sau:
R

R

CH

C CCl2
R

R

R

CH
R

(DDT)

CCl3
R

CH

CHCl2

R

Điều chế
Trong công nghiệp DDT được điều chế theo phản ứng sau[11]:

18

COOH


Cl
Cl
Cl

Cl

C

+ Cl3CCHO

2

C

H+

Cl

C

Cl + H2O

H

1.2.3. Tác dụng sinh học của DDT:
DDT được dùng để diệt sâu bông, đậu, lúa. DDT có khả năng duy trì hoạt tính
sinh học trong vài tháng. Ngoài ra nó còn có tác dụng diệt bọ gậy, muỗi. Tuy nhiên,
thực tế nó không có tác dụng với ve cây và châu chấu. Loại hợp chất này rất bền trong
cơ thể sống, trong môi trường và các sản phẩm động thực vật .
DDT tác động vào hệ thần kinh của côn trùng. Điều đáng nói là hệ thần kinh
của côn trùng và động vật có vú về cơ bản là giống nhau, khiến cho con người rất dễ bị
tác động bởi các chất hoá học có nguy cơ gây chết người này. DDT tác động chủ yếu
vào các tế bào thần kinh riêng lẻ và can thiệp vào quá trình truyền tin theo suốt chiều
dài của hệ thần kinh. HCBVTV clo hữu cơ thường có khả năng chống lại sự thoái hoá,
do đó chúng có thể tồn tại lâu dài trong môi trường. DDT là hợp chất hữu cơ khó phân
hủy, tích lũy trong cơ thể sinh vật qua chuỗi thức ăn, chúng thâm nhập vào cơ thể các

loại chim theo hệ thống nước, thực vật phù du, động vật phù du, tôm cá nhỏ… Vì thế,
có thể thấy những tác động nguy hại của chúng ở những mắt xích cao nhất của chuỗi
thức ăn, như các loài chim săn mồi hay con người.
DDT có tính độc hại với nhiều động vật và liều lượng trung bình gây chết đối
với các loài động vật được nêu trong bảng 1.1 dưới đây :
Bảng 1.2: Liều lƣợng trung bình gây chết của DDT đối với một số loài động vật
Loài

Liều lƣợng trung bình gây chết (mg/kg)

Chuột

150 – 250

Chó

150 – 300

19


Lợn

300 – 500

Thỏ

300 – 500

Khỉ

> 200

Bò

> 300

Cừu

1000

Dê

1000

Con người

Khoảng 500

Nguồn:[15]
Con người tiếp nhiễm DDT theo nhiều cách khác nhau: trực tiếp và gián tiếp.
Về trực tiếp, trong thời gian phun xịt thuốc, con người có thể bị nhiễm qua phổi hoặc
qua da. Về gián tiếp, khi con người ăn các thực phẩm như ngũ cốc, rau đậu…đã bị
nhiễm DDT, cũng như tôm cá sống trong vùng bị ô nhiễm, DDT sẽ đi vào cơ thể qua
đường tiêu hóa, hấp thụ nhanh qua thành ruột vào máu, rồi tích lũy theo thời gian
trong các mô gan, mô mỡ và một số tế bào khác. Sau thời gian bị nhiễm, cơ thể có
những biểu hiện tổn thương mãn tính, suy thoái chức năng của hệ thần kinh trung
ương, chứng viêm da và chứng co giật. Nhiễm DDT có ảnh hưởng không tốt tới sự
phát triển của bào thai, có thể gây rối loạn cho quá trình phân bào và hiện tượng quái
thai. Đặc biệt, DDT còn được biết đến là tác nhân gây ung thư, làm rối loạn hệ thống

nội tiết, rối loạn hệ enzim.
Các bộ phận trong cơ thể con người như gan, mỡ… có thể tích trữ lượng DDT
nhiều hơn lượng làm chết người đến mấy lần (LD50 300-500 mg/kg) [1]. Do đó, nếu
dùng DDT với liều lượng thấp và dài ngày cũng có thể gây ngộ độc và tử vong. Liều
lượng này rất gần với dư lượng DDT còn lại trong lương thực, thực phẩm đã được
phun DDT 5,5%, điều này được thể hiện ở bảng 1.2
Bảng 1.3: Dƣ lƣợng DDT trong lƣơng thực, thực phẩm
Thực phẩm có phun DDT 5,5%

Dư lượng DDT (mg/kg)

20


Táo

0,5 – 1

Rau xanh

0 – 14,8

Ngũ cốc

0,7 – 0.8

Su hào, cải bắp, cà chua, khoai tây, hành lá

3,6
Nguồn : [15]

Do tính độc hại đối với sức khỏe con người và bền vững trong môi trường, nên
từ năm 1974 DDT đã bị cấm sử dụng và sản xuất ở nhiều nước trên thế giới, nhưng
hàng năm vẫn có một số lượng lớn DDT được sử dụng và phát thải vào môi trường
nhất là ở những nước đang phát triển do DDT có khả năng chống muỗi sốt rét rất hiệu
quả và chi phí tương đối thấp. Vì vậy hậu quả của DDT gây ra đối với con người và
môi trường sẽ còn dai dẳng và còn nhiều vấn đề phức tạp mà con người cần giải quyết.
1.4. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý thuốc BVTV trong đất
1.4.1. Phương pháp cô lập đất nhiễm thuốc BVTV kết hợp với phân hủy hóa học
Phương pháp này phù hợp áp dụng đối với khu vực ô nhiễm trung bình ở phạm
vi lớn và chưa có phương án xử lý triệt để [11].
Bản chất của phương pháp này là sử dụng các loại vật liệu có độ chống thấm
cao, bền với các tác động của môi trường khu vực để ngăn chặn sự lan tỏa của chất
gây ô nhiễm ra môi trường xung quanh (vật liệu hấp phụ bentonite) đồng thời bổ sung
các hóa chất thích hợp để phân hủy hoá chất BVTV và đất nhiễm đã cách ly. Tác nhân
hóa học sử dụng để phân hủy hoá chất BVTV nhóm clo hữu cơ là bazơ hữu cơ mà cụ
thể là hỗn hợp alcolat của MEA và EEG. Bằng các phản ứng hóa học, các hóa chất xử
lý sẽ dần dần thay thế các nguyên tử clo trong phân tử hoá chất BVTV để tạo ra các
chất ít độc hơn, kém bền vững và dễ phân hủy trong các hố chôn lấp. Đối với các loại
hoá chất BVTV họ lân hữu cơ, carbamat và thuốc diệt chuột, hóa chất xử lý là bazơ vô
cơ để phân hủy dựa trên cơ chế thủy phân.
- Ưu điểm: Nâng cao tính an toàn của khu đất nhiễm, rút ngắn thời gian theo
dõi kiểm soát, sớm giải phóng khu đất nhiễm để sử dụng vào mục đích khác. Trong

21


công nghệ này, các phản ứng hóa học quá trình phân hủy hoá chất BVTV xảy ra trong
điều kiện kín hoàn toàn nên mùi thuốc BVTV không phát tán ra môi trường không khí
xung quanh, đồng thời, nước rò rỉ chứa chất ô nhiễm không thẩm thấu, lan tỏa vào các

lớp đất sâu hay tầng chứa nước ngầm.
- Nhược điểm: Thời gian phân hủy đất nhiễm hoá chất BVTV sau khi mang đi
chôn lấp là rất lâu.
Phương pháp này đã được ứng dụng tại một số địa điểm có đất nhiễm hoá chất
BVTV tại Nghệ An như: Mậu 2, Kim Liên, Nam Đàn; Nghi Mỹ, Nghi Lộc...
1.4.2. Phương pháp cô lập lâu dài
Bản chất phương pháp này là cô lập hóa khu đất nhiễm bằng các vật liệu giống
như phương pháp cô lập đất nhiễm kết hợp với phân hủy hóa học để ngăn chặn sự lan
tỏa của chất gây ô nhiễm [11].
Đặc điểm khác với phương pháp trên là không sử dụng hóa chất để phân hủy
thuốc BVTV.
-

Ưu điểm: Chi phí thấp vì không phải sử dụng hóa chất phân hủy đất nhiễm.

-

Nhược điểm: Đòi hỏi phải có mặt bằng để sử dụng, ảnh hưởng đến quy

hoạch. Khu đất sẽ bị cô lập gần như vĩnh viễn, không thể giải phóng để sử dụng cho
các mục đích khác vì thời gian để hoá chất BVTV tự phân hủy trong điều kiện tự nhiên
kéo dài đến hàng chục năm.
1.4.3. Phương pháp vật lý
Phương pháp Ozon hóa kết hợp với chiếu tia UV
Ozon hóa kết hợp với chiếu tia cực tím (UV) là phương pháp phân hủy các
chất thải hữu cơ trong dung dịch hoặc dung môi.
Có 3 phương pháp Ozon hóa kết hợp với chiếu tia UV thường dùng. Kĩ thuật
này thường áp dụng để xử lý ô nhiễm thuốc trừ sâu ở Mỹ. Phản ứng hóa học của quá
trình phân hủy chất độc là:
Chiếu UV

Thuốc trừ sâu, diệt cỏ + O3

CO2 + H2O + nguyên tố khác

22


(dung môi nước)
- Ưu điểm:
+ Sử dụng thiết bị gọn nhẹ
+ Giá vận hành thấp
+ Chất thải ra môi trường sau khi xử lý là khí ít độc, thời gian phân hủy rất
ngắn.
- Nhược điểm:
+ Chỉ sử dụng có hiệu quả cao trong các pha lỏng, khí
+ Chi phí cho xử lý ban đầu còn rất lớn..
+ Không thể áp dụng để xử lý chất ô nhiễm chảy tràn và chất thải rửa có nồng
độ đậm đặc. Nếu áp dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp được tia UV chiếu
không dày hơn 5mm. Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu
hơn 5 mm thì biện pháp này ít được sử dụng và đặc biệt trong công nghệ xử lý hiện
trường.
Phá hủy bằng vi sóng Plasma
Biện pháp này được tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt. Chất hữu cơ được
dẫn qua ống phản ứng ở đây là Detector Plasma sinh ra sóng phát xạ cực ngắn (vi
sóng). Sóng phát xạ electron tác dụng vào các phân tử hữu cơ tạo ra nhóm gốc tự do và
sau đó dẫn tới các phản ứng tạo SO2, CO2, HPO32-, Cl2, Br2... (sản phẩm tạo ra phụ
thuộc vào bản chất thuốc BVTV).
Ví dụ: Malathion bị phá huỷ như sau:
Plasma + C10H19OPS2 + 15O2 → 10CO2 + 9H2O + HPO3Kết quả thực nghiệm theo biện pháp trên một số loại hoá chất BVTV đã phá
huỷ đến 99% (với tốc độ từ 1,8 đến 3 kg/h).

- Ưu điểm: Hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ. Khí thải khi xử lý an toàn cho
môi trường.
- Nhược điểm: Chỉ sử dụng hiệu quả trong pha lỏng và pha khí, chi phí cho xử
lý cao, phải đầu tư lớn.

23


1.4.4. Phương pháp đốt có xúc tác
Phương pháp này phù hợp cho việc xử lý những khu vực có mức độ ô nhiễm rất
cao, trong phạm vi hẹp, diện tích ô nhiễm nhỏ [11].
Dùng nhiệt để phá hủy hoàn toàn cấu trúc bền vững của hoá chất BVTV độc
hại, đặc biệt là các hợp chất POP để tạo ra các sản phẩm không độc hoặc có tính độc
hại ít đối với môi trường.
Có hai biện pháp thường được sử dụng bao gồm:
+ Phương pháp phân hủy nhiệt độ cao (trên 1.200oC) trong các lò thiêu đốt.
+ Phương pháp phân hủy ở nhiệt độ thấp hơn bằng lò đốt hai cấp: ở vùng sơ cấp
(400 - 600oC) và vùng thứ cấp (900 - 1000oC).
Trong các lò đốt hai cấp, để quá trình đốt được triệt để cần sự có mặt của các
phụ gia và chất xúc tác thích hợp. Bản chất của phương pháp này là dùng nhiệt bẻ gãy
các liên kết, chuyển các hợp chất clo hữu cơ thành CO2, H2O và Cl-. Clo hữu cơ nếu
tiếp xúc với kim loại đồng nung đỏ đều bị đồng lấy mất clo (tạo thành CuCl2) và
chúng bị phân huỷ tiếp theo thành CO2 và nước cùng với các dẫn xuất khác không độc
hoặc ít độc hơn.

Các phương pháp phân hủy nhiệt đều cho phép tiêu hủy hoàn toàn các yếu tố
độc hại gây ô nhiễm môi trường, thu nhỏ thể tích các chất gây ô nhiễm. Các sản phẩm
của quá trình thiêu đốt là tro và khí thải, qua quá trình xử lý có thể thải vào môi trường
mà không gây nên sự ô nhiễm thứ cấp nào.
-

Ưu điểm: Có khả năng tiêu hủy các dạng khác nhau của hoá chất BVTV.

Đối với các loại hoá chất BVTV hòa tan bằng dung môi hữu cơ thì có thể dùng chúng
làm nhiên liệu đốt. Chi phí cho việc vận hành mẻ đốt không lớn. Sản phẩm sau đốt
không gây độc hại đến môi trường và giảm đáng kể về thể tích. Thời gian xử lý nhanh.

24


Khí thải sau quá trình đốt có thể xử lý bằng các dung dịch hấp thụ nên không gây độc
cho môi trường.
-

Nhược điểm: Đầu tư ban đầu cho thiết bị tương đối lớn. Không thể sử dụng

được đối với các hợp chất có chứa kim loại độc hại, dễ bay hơi (Hg, As) cũng như các
chất dễ nổ hay chất phóng xạ.
1.4.5. Phương pháp phân hủy sinh học
Việc loại bỏ có hiệu quả tồn dư hoá chất BVTV là một trong các khó khăn
chính mà nền nông nghiệp phải đối mặt. Vi sinh vật đất được biết đến như những cơ
thể có khả năng phân huỷ rất nhiều hoá chất BVTV dùng trong nông nghiệp. Trong
những năm gần đây, xu hướng sử dụng vi sinh vật để phân huỷ lượng tồn dư hoá chất
BVTV một cách an toàn được chú trọng nghiên cứu. Phân huỷ sinh học tồn dư hoá
chất BVTV trong đất, nước, rau quả là một trong những phương pháp loại bỏ nguồn
gây ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khoẻ cộng đồng.
Biện pháp phân huỷ hoá chất BVTV bằng tác nhân sinh học dựa trên cơ sở sử
dụng nhóm vi sinh vật có sẵn trong môi trường đất, các sinh vật có khả năng phá huỷ
sự phức tạp trong cấu trúc hoá học và hoạt tính sinh học của hoá chất BVTV. Nhiều
nghiên cứu cho thấy rằng, quần thể vi sinh vật trong môi trường đất luôn luôn có khả

năng thích nghi đối với sự thay đổi điều kiện sống. Ở trong đất, hoá chất BVTV bị
phân huỷ thành các hợp chất vô cơ nhờ các phản ứng ô-xi hoá, thuỷ phân, khử ô-xi xảy
ra ở mọi tầng đất và tác động quang hoá xảy ra ở tầng đất mặt. Tập đoàn vi sinh vật đất
rất phong phú và phức tạp. Chúng có thể phân huỷ hoá chất BVTV và dùng nó như là
nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, cung cấp cacbon, nitơ và năng lượng để chúng xây
dựng cơ thể. Quá trình phân huỷ của vi sinh vật có thể gồm một hay nhiều giai đoạn,
để lại các sản phẩm trung gian và cuối cùng dẫn tới sự khoáng hóa hoàn toàn sản phẩm
thành CO2, H2O và một số chất khác.
Các nghiên cứu cho thấy trong đất tồn tại rất nhiều nhóm vi sinh vật có khả
năng phân huỷ các hợp chất photpho hữu cơ, ví dụ như nhóm Bacillus mycoides,
B.subtilis, Proteus vulgaris,…, đó là những vi sinh vật thuộc nhóm hoại sinh trong đất.
Rất nhiều vi sinh vật có khả năng phân huỷ DDT, trong đó có và cộng sự đã phát hiện

25