Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------

CÙ THỊ NGA

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
MỘT SỐ LOẠI HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT
TRONG ĐẤT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
KHÓA 2011B

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS NGHIÊM TRUNG DŨNG
PGS. TS. NGUYỄN HỒNG SƠN

Hà Nội - 2014


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................iii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. iv
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... v
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .................................................................................. 3
1.1 Giới thiệu về thuốc BVTV ............................................................................ 3

1.1.1 Khái niệm................................................................................................. 3
1.1.2 Phân loại.................................................................................................. 3
1.1.2.1. Phân loại theo thành phần hóa học ...................................................... 3
1.1.2.2. Phân loại theo công dụng, đối tượng tác động ..................................... 4
1.1.3 Ứng dụng của thuốc BVTV ....................................................................... 5
1.1.4 Ô nhiễm đất bởi thuốc BVTV .................................................................... 6
1.2 Các phương pháp xử lý thuốc BVTV nhóm cơ clo .................................... 7
1.2.1 Phương pháp điện hóa ............................................................................. 8
1.2.2 Phương pháp thiêu đốt ............................................................................. 8
1.2.3 Phương pháp giải hấp nhiệt ................................................................... 11
1.2.4 Phương pháp phân hủy bằng tia cực tím ................................................ 14
1.2.5 Phương pháp oxy hóa bằng Fenton ........................................................ 16
1.2.6 Phương pháp sử dụng vi sinh vật ........................................................... 18
1.3 Hiện trạng ô nhiễm thuốc BVTV tại Việt Nam ......................................... 21
1.3.1 Mức độ ô nhiễm thuốc BVTV .................................................................. 21
1.3.2 Đặc điểm ô nhiễm thuốc BVTV tại Việt Nam .......................................... 26
1.3.3 Hiện trạng xử lý thuốc BVTV trong đất ................................................ 28
CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................... 33
2.1 Khu vực nghiên cứu ................................................................................... 33
2.1.1. Lịch sử khu vực nghiên cứu ................................................................. 34


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
2.1.2. Hiện trạng môi trường đất của khu vực nghiên cứu ............................... 35
2.2 Hóa chất và thiết bị sử dụng ...................................................................... 36
2.2.1 Hóa chất ................................................................................................ 36
2.2.2 Thiết bị sử dụng ..................................................................................... 37
2.3 Phương pháp xử lý ...................................................................................... 37
2.3.1 Phương pháp xử lý trong nhà lưới ......................................................... 37

2.3.2 Phương pháp xử lý ngoài hiện trường .................................................... 41
2.4 Lấy mẫu ...................................................................................................... 44
2.5 Phân tích ..................................................................................................... 44
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 46
3.1 Xử lý DDT trong đất bằng Fenton............................................................. 46
3.1.1 Sự phụ thuộc của hiệu quả xử lý DDT vào tỉ lệ Fenton/ đất .................... 46
3.1.2 Sự phụ thuộc của hiệu quả xử lý DDT vào các loại đất khác nhau ......... 52
3.2 Hiệu quả áp dụng công nghệ để xử lý đất bị ô nhiễm DDT tại hiện
trường ............................................................................................................... 56
3.2.1 Kết quả khảo sát mức độ ô nhiễm DDT trong đất tại điểm nghiên cứu
trước xử lý ...................................................................................................... 57
3.2.2 Kết quả đánh giá hiệu quả áp dụng công nghệ để xử lý DDT tại hiện
trường 61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 63


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------------

CÙ THỊ NGA

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ MỘT
SỐ LOẠI HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG ĐẤT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. NGHIÊM TRUNG DŨNG

2. PGS. TS. NGUYỄN HỒNG SƠN

HÀ NỘI - NĂM 2014


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Cù Thị Nga, học viên cao học khóa 2011B, chuyên ngành Kỹ thuật
Môi trường. Tôi được giao đề tài nghiên cứu có tên: “Nghiên cứu ứng dụng công
nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất” dưới sự hướng dẫn của
PGS.TS Nghiêm Trung Dũng và PGS.TS. Nguyễn Hồng Sơn.
Tôi xin cam đoan những kết quả nghiên cứu và thảo luận trong luận văn này
là trung thực, khách quan và là một phần số liệu nghiên cứu thuộc nhiệm vụ môi
trường cấp bộ: “Xử lý thí điểm triệt để một số vùng bị ô nhiễm nghiêm trọng thuốc
bảo vệ thực vật” do Th.S Trần Quốc Việt làm chủ trì nhiệm vụ mà tôi trực tiếp tham
gia thực hiện. Số liệu tôi sử dụng trong luận văn là có sự đồng ý của nhóm cán bộ
thực hiện nhiệm vụ.
Tôi xin chịu trách nhiệm với nội dung nghiên cứu này.
Hà Nội, tháng 06 năm 2014

Cù Thị Nga

i


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS. TS. Nghiêm Trung
Dũng, người thầy đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để tôi có thể hoàn
thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Hồng Sơn, Th.s Trần Quốc Việt
và tập thể cán bộ Trung tâm Phân tích và Chuyển giao công nghệ Môi trường –
Viện Môi trường Nông nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ và chia sẻ thông tin phục vụ
cho luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn nhóm cán bộ thực hiện nhiệm vụ môi trường:
“Xử lý thí điểm triệt để một số vùng bị ô nhiễm nghiêm trọng thuốc bảo vệ thực
vật” đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu thực hiện
luận văn này.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân cùng tất cả bạn bè
đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, tháng 06 năm 2014

Cù Thị Nga

ii


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BVTV

Bảo vệ thực vật

DDT

Dichloro Diphenyl Trichloroethane

FAO

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc

HTX

Hợp tác xã

IPTD

Giải hấp nhiệt

MCPA

2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid

OM

Chất hữu cơ

POPs

Chất ô nhiễm hữu cơ bền vững

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TPCG

Thành phần cơ giới

UNDP

Chương trình phát triển Liên Hiệp Quốc

UNESCO

Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc

US. EPA

Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ

USAID

Cơ quan phát triển quốc tế Mỹ

UV

Tia cực tím

VSV

Vi sinh vật

WHO

Tổ chức Y tế thế giới

iii


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các hóa chất chủ yếu được sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam thời
kỳ 1962 – 1971................................................................................................... 22
Bảng 1.2: Lượng thuốc trừ cỏ được sử dụng ....................................................... 22
Bảng 2.1: Thành phần cơ giới và hàm lượng chất hữu cơ (OM) ......................... 36
Bảng 2.2: Kết quả phân tích pHH2O ..................................................................... 36
Bảng 3.1 : Kết quả công thức đối chứng ............................................................. 46
Bảng 3.2 : Kết quả xử lý DDT trong đất bằng Fenton tỉ lệ 1%............................ 47
Bảng 3.3 : Kết quả xử lý DDT trong đất bằng Fenton tỉ lệ 1,5% ......................... 48
Bảng 3.4 : Kết quả xử lý DDT trong đất bằng Fenton tỉ lệ 2%............................ 49
Bảng 3.5: Kết quả xử lý DDT trong đất bằng Fenton tỉ lệ 2,5%.......................... 50
Bảng 3.6: Kết quả xử lý DDT trong đất bằng Fenton tỉ lệ 3%............................. 51
Bảng 3.7: Kết quả xử lý DDT của Fenton ở tỉ lệ 3% đối với đất thịt nặng .......... 52

Bảng 3.8: Kết quả xử lý DDT của Fenton ở tỉ lệ 3% trên nền đất thịt nhẹ........... 53
Bảng 3.9: Kết quả xử lý DDT của Fenton ở tỉ lệ 3% trên nền đất cát pha ........... 54
Bảng 3.10: Kết quả xử lý DDT của Fenton ở tỉ lệ 3% trên nền đất xám .............. 55
Bảng 3.11: Mức độ ô nhiễm DDT tại khu vực nghiên cứu .................................. 57
Bảng 3.12: Nồng độ DDT trong đất trước khi xử lý tại khu vực nghiên cứu ............... 60
Bảng 3.13: Hiệu quả áp dụng công nghệ để xử lý DDT trong đất ....................... 61

iv


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Quy trình tiêu hủy chất thải trong lò nung xi măng tại Công ty Holcim .. 10
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý của công nghệ IPTD ................................................... 12
Hình 1.3: Sơ đồ mô tả một mố xử lý dioxin bằng công nghệ IPTD ........................ 12
Hình 1.4: Hố xử lý đất bùn nhiễm dioxin tại Sân bay Đà Nẵng .............................. 13
Hình 1.5: Hệ thống oxy hoá bằng H2O2 kết hợp tia UV ......................................... 15
Hình 1.6: Các tỉnh thành phố có điểm ô nhiễm do HCBVTV tồn lưu ................... 24
Hình 2.1: Vị trí khu vực nghiên cứu ...................................................................... 33
Hình 2.2: Sơ đồ lấy mẫu khu vực thực hiện dự án.................................................. 34
Hình 2.3. Nền kho thuốc BVTV tại xóm 4 - Nam Lĩnh - Nam Đàn - tỉnh Nghệ An35
Hình 2.4: Bồi hoàn và điều chỉnh pH sau xử lý ...................................................... 43
Hình 3.1: Sự phụ thuộc của hiệu quả xử lý DDT vào Fenton ở các tỉ lệ khác nhau 52
Hình 3.2. Hiệu quả xử lý DDT của Fenton với tỉ lệ 3% trên các loại đất khác nhau56
Hinh 3.3: Tồn dư DDT trong đất ........................................................................... 57

v

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)

vi


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
MỞ ĐẦU
Theo kết quả điều tra, khảo sát của Bộ Tài nguyên và Môi trường và báo
cáo của ủy ban nhân dân các tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương về các khu
vực bị ô nhiễm môi trường do hóa BVTV tồn lưu tính đến ngày 31 tháng 12 năm
2009 trên địa bàn toàn quốc có 1.153 điểm ô nhiễm môi trường do hóa chất BVTV
tồn lưu, bao gồm 289 kho lưu trữ và 864 khu vực ô nhiễm đất thuộc 16 tỉnh, thành
phố và 231 kho chứa hoá chất BVTV tồn lưu gây ô nhiễm môi trường nghiêm
trọng thuộc 37 tỉnh, thành phố. Theo kết quả đánh giá, trong tổng số 868 khu vực
đất bị ô nhiễm do hoá chất BVTV có 169 khu vực bị ô nhiễm nghiêm trọng và đặc
biệt nghiêm trọng, 76 khu vực bị ô nhiễm và 623 khu vực chưa đánh giá mức độ ô
nhiễm. Đối với 231 kho chứa hoá chất BVTV tồn lưu có 53 kho gây ô nhiễm môi
trường nghiêm trọng, 78 kho gây ô nhiễm môi trường và 100 kho chưa đánh giá
được mức độ ô nhiễm môi trường. Hiện tại, trong 231 kho hóa chất BVTV tồn lưu
đang lưu giữ 216.925 kg và 36.976 lít hóa chất BVTV và 29.146 kg bao bì [2].
Theo kết quả kiểm tra sơ bộ của chi cục Nghệ An hiện nay tại Nghệ An có 913
địa điểm bị ô nhiễm (sơ cấp và thứ cấp) chứa thuốc BVTV nằm trên 19 huyện,
thành, và thị xã. Trong đó có tới 165 điểm có khả năng gây ô nhiễm rất cao thuộc
những địa điểm tồn dư nhiều loại hóa chất BVTV có độc tính cao, lượng chứa
khoảng 2 tấn/ kho/ năm, thời gian lưu chứa dài và thuốc bị đổ vỡ lớn (hoặc gần 200
kg thuốc chôn vùi lấp không an toàn/ 1 điểm). Địa hình tạo khả năng lan tỏa thuốc
BVTV ở khu vực rộng, gần dân cư sinh sống. Hiện nay mùi thuốc đã gây ảnh
hưởng nghiêm trọng tới sinh hoạt của người dân. Bên cạnh đó còn có 192 điểm có

khả năng gây ô nhiễm với mức độ cao, thuộc những địa điểm địa điểm có chứa hóa
chất độc tính cao, thời gian hoạt động chứa lượng trong khoảng 1 – 2 tấn/ năm/ kho
hoặc địa điểm đổ vỡ hay chôn vùi thuốc BVTV trong khoảng 200 kg thuốc
BVTV/địa điểm gần khu dân cư [3].
Có 53 kho trước đây chứa thuốc BVTV hiện nay đã tu sửa làm nhà ở, lớp
mầm non, trụ sở HTX. Trước tình hình trên đã có nhiều tổ chức, bộ, ngành quan
tâm đến việc điều tra, đánh giá thực trạng và đề xuất các giải pháp xử lý các vùng
1


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
đất bị ô nhiễm tại Nghệ An. Tuy nhiên các hoạt động chủ yếu mới tập trung đánh
giá mang tính thống kê về số điểm ô nhiễm, mức độ ô nhiễm một số thuốc chủ yếu
tại một số điểm ô nhiễm nghiêm trọng như ô nhiễm DDT. Do đó chưa lựa chọn
được các công nghệ phù hợp cho từng loại hình và mức độ ô nhiễm để xử lý các
vùng đất bị ô nhiễm. Do giới hạn về thời gian và công nghệ, các cơ quan mới tập
trung vào giải pháp khoanh vùng và chôn lấp tích cực bằng phương pháp xây tường
bao. Các giải pháp trên mới đáp ứng bước đầu yêu cầu hạn chế lan tỏa nguồn ô
nhiễm theo chiều rộng. Do đó nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm vẫn chưa có giải
pháp khắc phục. Một số công trình khác cũng bước đầu nghiên cứu công nghệ như
sử dụng tác nhân Fenton để xử lý. Tuy nhiên do chưa nghiên cứu được phạm vi và
điều kiện tối ưu để phát huy khả năng của Fenton nên hiệu quả còn hạn chế và chưa
được ứng dụng trên diện rộng.
Qua các công trình nghiên cứu trên thế giới và trong nước có thể cho thấy
hiện chúng ta có thể áp dụng nhiều công nghệ khác nhau để xử lý các vùng đất bị ô
nhiễm thuốc BVTV. Tuy nhiên mỗi công nghệ đều có những ưu, nhược điểm và
phạm vi ứng dụng nhất định. Mặt khác khó áp dụng các công nghệ riêng lẻ để xử lý
khu vực bị ô nhiễm phức tạp và có đặc điểm ô nhiễm khác nhau.Vì vậy, để khắc
phục được nhược điểm của các biện pháp đơn lẻ chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề

tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật
trong đất”
* Mục tiêu nghiên cứu
Góp phần vào việc đưa ra được giải pháp công nghệ để xử lý ô nhiễm thuốc
BVTV trong đất.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: DDT tồn lưu trong đất
- Phạm vi nghiên cứu: kho thuốc BVTV – xóm 4, xã Nam Lĩnh, huyện Nam
Đàn, tỉnh Nghệ An.

2


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về thuốc BVTV
1.1.1 Khái niệm
Theo US. EPA : Thuốc BVTV là chất hoặc hỗn hợp các chất có tác dụng
phòng ngừa, tiêu diệt, đẩy lùi hoặc để kiểm soát các loại sâu bệnh. Sâu bệnh có thể
là côn trùng, chuột và các loại động vật gây hại khác, các loại tuyến trùng, nấm, các
loại thực vật không mong muốn (cỏ dại), hoặc vi sinh vật như vi khuẩn, virus [18].
1.1.2 Phân loại
Tùy theo nhiều mục đích khác nhau mà người ta có thể phân loại thuốc BVTV
thành nhiều loại khác nhau, sau đây là một số cách phân loại thông dụng:
1.1.2.1. Phân loại theo thành phần hóa học [11, 16]
Thuốc BVTV được chia làm các nhóm
a. Thuốc vô cơ
- Hỗn hợp bordeaux: thuốc trừ bệnh thành phần gốc đồng (Cu ). Được sử dụng
để ức chế các emzym khác nhau của nấm, diệt nấm cho trái cây và rau màu.

- Hợp chất chứa asen: thuốc trừ sâu như trioxid arsenic, natri arsenic, canxi
arsenat..; thuốc diệt cỏ như arsenat chì , canxi arsenat …
b. Thuốc hữu cơ
Chủ yếu được chia là 4 nhóm chính sau:
- Cơ clo (organnochlorine ): là dẫn xuất clo của một số hợp chất hữu cơ như
diphenyletan, cyclodien, benzene, hexan… Hầu hết các thuốc clo hữu cơ đều bền
vững trong môi trường sống, tích lũy và khó phân hủy trong mô mỡ của động vật,
có khả năng tích tụ và khuếch đại sinh học trong chuỗi thức ăn. Một số đại diện cho
nhóm này là DDT, dieldrin, heptachlo…
- Nhóm lân hữu cơ (organophosphorus): đều là các este, là dẫn xuất hữu cơ
của axit photphoric. Chúng có hai đặc tính nổi bật đó là độc với động vật có xương
sống hơn nhóm clo hữu cơ; không tồn lưu lâu và ít hoặc không tích lũy trong mô
mỡ của động vật. Một số đại diện như parathion, malathion, diclovos…
3


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
- Nhóm carbamat: là dẫn xuất của axit cacbamic, khi sử dụng chúng tác động
trực tiếp và ức chế men cholinesterase như lân hữu cơ. Thuốc ít độc đối với các loại
động vật có vú, mức độ phân giải trong cây thấp, tiêu diệt tuyến trùng mạnh mẽ
(ngoại trừ nitrosomethyl carbamate là chất gây đột biến mạnh). Đại diện cho nhóm
này như là: carbofuran, carbaryl, isoprocarb, carbosulfan…
- Nhóm pyrethroid (cúc tổng hợp): là nhóm thuốc có nguồn gốc tự nhiên.
Chúng dễ bay hơi và tương đối nhanh phân hủy trong môi trường và cơ thể người.
Một số đại diện cho nhóm này là: deltamethrin, permethrin, cypermethrin…
Ngoài ra, còn có một số nhóm thuốc khác như: nhóm thuốc trừ sâu vi sinh có
nguồn gốc từ vi khuẩn, nấm, virus… Hay các hợp chất pheromone…
1.1.2.2. Phân loại theo công dụng, đối tượng tác động
- Thuốc trừ sâu

- Thuốc trừ bệnh
- Thuốc trừ cỏ dại
- Thuốc trừ nhện hại cây
- Thuốc trừ tuyến trùng
- Thuốc trừ ốc sên
- Thuốc trừ chuột
- Thuốc trừ chim hại mùa màng
- Thuốc trừ động vật hoang dã hại mùa màng
- Thuốc trừ cá hại mùa màng
- Thuốc xông hơi diệt trừ sâu bệnh hại nông sản trong kho
- Thuốc trừ thân cây mộc
- Thuốc làm rụng lá cây
- Thuốc làm khô cây
- Thuốc điều hòa sinh trưởng cây.

4


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
1.1.3 Ứng dụng của thuốc BVTV [14]
- Những năm 900 sau Công Nguyên: asen được người Trung Quốc sử dụng
để kiểm soát côn trùng. Trong suốt thế kỷ XVII, asen và thuốc lá được sử dụng như
thuốc trừ sâu ở các nước phương Tây
- Trước thế kỷ XVIII: chủ yếu con người sử dụng những chất độc có sẵn trong
tự nhiên như lưu huỳnh có trong tro núi lửa, cây cỏ có chứa chất độc… để phòng trừ
dịch hại.
- Từ thế kỷ XVIII đến giữa thế kỷ XX: con người đã có nhiều hiểu biết về
BVTV hơn nhờ khoa học về các loại côn trùng, bệnh cây, các loại dịch hại và các
ngành khoa học tự nhiên có liên quan khác đã bước vào giai đoạn hiện đại. Do đó,

các biện pháp phòng trừ dịch hại khoa học, tiến bộ mới dần được áp dụng vào sản
xuất nông nghiệp.
Năm 1807, Benedict Prevot đã chứng minh rằng nước được nấu trong nồi
đồng có tính độc đối với bào tử nấm than đen Ustilaginales. Bắt đầu khoảng năm
1870, số lượng các hợp chất phòng dịch hại cũng như các loại dụng cụ, thiết bị sử
dụng các hóa chất này bắt đầu phát triển mạnh. Hàng loạt sự kiện đáng ghi nhớ tạo
điều kiện cho biện pháp hóa học BVTV ra đời. Millardet đã nghiên cứu hỗn hợp
giữa vôi và đồng sulphate tạo ra hỗn hợp bordeaux để phòng trừ bệnh sương mai
trên nho (1882- 1887). Mở đầu cho việc dùng các chất xông hơi trong BVTV là sự
kiện dung HCN trừ rệp vảy Aonidiella aurantii hại cam (1887). Năm 1889, acetoasenate đồng, hợp chất chứa asen không tan đầu tiên được dùng để phòng trừ sâu
Leptinotasa decemlineata hại khoai tây ở nhiều nước châu Âu; năm 1892, glipxin
(asenat chì ) được sử dụng để trừ sâu ăn quả, sâu rừng Porthetria dispr; Rabate đã
sử dụng H2SO4 và Martin dùng sắt để diệt cỏ cho ngũ cốc (1897)… Nửa cuối thế kỷ
XIX, cacbon disufua (CS2) được dùng để chống chuột đồng và các ổ rệp
Pluylloxera hại nho. Tuy nhiên, việc sử dụng các biện pháp hóa học vào sản xuất
nông nghiệp lúc này vẫn chưa đóng vai trò đáng kể.
Việc ra đời của các loại thuốc trừ dịch hại hữu cơ vào đầu thế kỉ XX đã làm
thay đổi vai trò của biện pháp hóa học trong sản xuất nông nghiệp. Thuốc trừ nấm
5


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
thủy ngân hữu cơ (ceresan) đầu tiên ra đời vào năm 1913. Từ năm 1924 trở đi, sự ra
đời các loại thuốc BVTV mới được đẩy mạnh và bước đầu đã phát huy những tác
dụng trong sản xuất.
- Từ giữa thế kỷ XX cho đến nay:
Năm 1938, nhà sinh hóa học Thụy Sỹ Paul Muller phát minh ra thuốc trừ sâu
DDT (dichloro-diphenyl-trichloroethane), tạo ra chuyển biến căn bản đối với các
biện pháp hóa học phòng trừ sâu hại. Trong thế chiến thứ II, người ta sử dụng DDT

để tiêu diệt loài bọ chét, giúp binh sĩ chiến đấu ở Bắc Phi thoát khỏi nạn dịch
thương hàn do bọ chét lây truyền. Tiếp đó, WHO đã sử dụng DDT để diệt muỗi,
ngăn chặn bệnh sốt rét lây lan. Hàng loạt các thuốc trừ sâu ra đời sau đó: clo hữu cơ
(1940 – 1950); các loại thuốc trừ cỏ phenoxys (2,4-D, MCPA…) ra đời nhằm kiểm
soát các loại cỏ lá rộng trong ngũ cốc và các loại cỏ dại khác (1945); các thuốc lân
hữu cơ, các thuốc cacbamat (1945 – 1950). Lúc này, các biện pháp hóa học mới thật
sự có ý nghĩa trong sản xuất nông nghiệp và vì vậy, người ta khai thác tối đa, lạm
dụng thuốc BVTV để lại nhiều hậu quả xấu cho con người, môi trường. Do đó, xuất
hiện tư tưởng sợ hãi, không dám sử dụng thuốc BVTV. Tuy nhiên sau đó, nhiều loại
thuốc BVTV ra đời với bản chất hóa học hoàn toàn mới và nhiều ưu điểm hơn so
với các hợp chất đã dùng trước đây, an toàn hơn đối với môi sinh môi trường như
thuốc trừ cỏ mới, các thuốc trừ sâu nhóm perethroid tổng hợp (1970), các thuốc trừ
sâu bệnh có nguồn gốc sinh học hay tác động sinh học, các chất điều tiết sinh
trưởng côn trùng và cây trồng vẫn liên tục ra đời. Lượng thuốc BVTV được dùng
trên thế giới không những không giảm mà còn tăng lên không ngừng.
Trong những năm gần đây, nhiều loại thuốc BVTV mới như các thuốc trừ sâu
bệnh sinh học ra đời, an toàn với con người và môi trường, hiệu quả trừ dịch hại
cao, trừ được những loại sâu bệnh đã kháng thuốc trước đây…
1.1.4 Ô nhiễm đất bởi thuốc BVTV [8]
Thuốc BVTV đi vào đất do phun thuốc trên đồng ruộng hoặc do thuốc sâu ở
kho tàng trữ bị thấm sâu và rửa trôi. Vì nguyên tắc khi pH đất giảm xuống 2 đơn vị
kể từ pH = 7 thì sẽ làm tăng thêm phần tử keo âm của hệ keo vô cơ và hữu cơ. Lúc
6


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
đó hình thành nhiều nhóm SiOH và Al(OH)3 của alumino silicat và nhóm axit của
nhóm hữu cơ trong đất. Lúc này thuốc BVTV thuộc nhóm axit bị hấp phụ bởi các
chất hữu cơ là kém quan trọng hơn so với sự hấp phụ có thể hoặc cũng không thể

phản hấp phụ khỏi chất hữu cơ của đất bằng tác động của nước. Do vậy đã xảy ra sự
hấp phụ hoặc quá trình phản ứng với chất hữu cơ để dấn đến một cấu trúc toàn bộ
giữa chất hữu cơ của đất với chất hoá học. Độ bền của thuốc BVTV trong đất chính là
một tính chất có chọn lọc của hệ thống đất - chất BVTV và các yếu tố khí tượng. Các
quá trình thường xảy ra do tác dụng tổng hợp của nhiều quá trình như: sự phân huỷ sự hấp phụ - sự di chuyển - sự chuyển tải nhờ tác động của các tác nhân hoá học.
Khi tồn tại trong đất, các hoá chất BVTV lại tham gia vào hai quá trình quan
trọng đó là di động trong đất và thấm sâu trong đất.
Tính di động của hoá chất BVTV chịu ảnh hưởng lớn nhất của nước và lực
dòng chảy. Khả năng di động của nó được quyết định bởi độ hoà tan của loại hoá
chất trong nước và độ hấp phụ trong keo đất. Ngoài ra còn phải kể đến cường độ
hấp phụ và vận tốc hấp phụ của đất đối với loại nhóm thuốc BVTV .Khả năng thấm
sâu của hoá chất BVTV cũng phụ thuộc chính vào tính linh động của loại hoá chất
BVTV nào đó. Như vậy, có thể xác định rằng: tính thấm sâu (vào trong lòng đất)
của hoá chất BVTV phụ thuộc vào nước, keo vô cơ, keo hữu cơ trong đất và vào pH
môi trường đất.
1.2 Các phương pháp xử lý thuốc BVTV nhóm cơ clo [17, 20, 22 ]
Hiện nay, trên thế giới đã sử dụng rất nhiều phương pháp khác nhau để xử lý
ô nhiễm các hợp chất hữu cơ độc hại khó phân huỷ trong đó có thuốc BVTV nói
chung và các hợp chất cơ clo nói riêng.. Có thể tóm tắt các phương pháp xử lý ô
nhiễm các hợp chất cơ clo như sau:
- Phương pháp điện hóa
- Phương pháp thiêu đốt
- Phương pháp giải hấp nhiệt
- Phương pháp tiêu hủy bằng tia cực tím
- Phương pháp oxy hóa bằng Fenton
7


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)

- Phương pháp sử dụng vi sinh vật
1.2.1 Phương pháp điện hóa
Phương pháp điện hoá: đây là một phương pháp có hiệu quả cao để xử lý
một số loại chất thải hữu cơ phóng xạ cũng như các hợp chất lân và cơ clo.
Phương pháp này bao gồm một thiết bị điện hoá có khả năng tạo ra các hợp
chất ô- xy hoá cao điện cực trong dung dịch a-xít. Các chất ô- xy hoá và môi trường
a-xít phản ứng với các chất hữu cơ tạo thành CO2, nuớc và các ion vô cơ ở nhiệt độ
thấp (~800C) và áp suất khí quyển. Phương pháp này có thể ứng dụng để xử lý rất
nhiều loại thuốc BVTV như các hợp chất cơ phospho, các hợp chất cơ sulfur, các
hợp chất POPs chứa halogen...
* Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng:
- Ưu điểm: có khả năng phá huỷ được hầu hết các thuốc BVTV về dạng ít
ảnh hưởng đến môi trường, chi phí cho quá trình xử lý không lớn.
- Nhược điểm: đòi hỏi đầu tư ban đầu cho chế tạo thiết bị cao, năng suất điện
hoá thấp.
- Phạm vi ứng dụng: Phương pháp cho hiệu quả xử lý cao để xử lý một số
loại chất thải hữu cơ phóng xạ cũng như các hợp chất lân và cơ clo.
1.2.2 Phương pháp thiêu đốt
Phương pháp thiêu đốt là phương pháp được áp dụng tại các nước Âu, Mỹ từ
những năm 70 – 80 của thế kỷ trước. Phương pháp được sử dụng để xử lý các hóa
chất BVTV thành các chất vô cơ không độc hại như : CO2, H2O và Cl… Đây
thường là biện pháp cuối khi không còn cách tiêu huỷ nào khác hữu hiệu và triệt để
đối với những hoá chất, hóa chất BVTV có độc tính cao, quá bền vững.
Bản chất của phương pháp là oxy hoá hóa chất BVTV bằng oxy không khí ở
nhiệt độ cao. Phương pháp ôxy hoá ở nhiệt độ cao có hai công đoạn chính sau:
Công đoạn 1: Công đoạn tách chất ô nhiễm ra khỏi hỗn hợp đất bằng
phương pháp hoá hơi chất ô nhiễm. Tuỳ thuộc vào loại chất ô nhiễm, quá trình hoá
8

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
hơi xảy ra ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của chất ô nhiễm, thường từ 1500 C đến
4500 C đối với các hoá chất BVTV loại mạch thẳng và từ 3000 C đến 5000 C đối với
hoá chất BVTV loại mạch vòng hoặc có nhân thơm.
Công đoạn 2: Là công đoạn phá huỷ chất ô nhiễm bằng nhiệt độ cao. Dùng
nhiệt độ cao, có dư oxy để oxy hoá triệt để các chất ô nhiễm tạo thành CO2, H2O, HCl,
NOx, P2O5…. (tuỳ thuộc vào bản chất của chất ô nhiễm được xử lý). Để quá trình ôxy
hoá xảy ra hoàn toàn, lượng oxy dư phải được duy trì ở mức lớn hơn 6% và nhiệt độ
buồng đốt phải đủ cao (>1100 0C) nhằm tránh việc tạo ra sản phẩm nguy hiểm.
Chất cần tiêu hủy + O2

SO2 + CO2 + H2O + HCl + NOx + tro xỉ

Công nghệ này đòi hỏi kỹ thuật cao, nhiệt độ tiêu hủy trên 1100 0C, cần đủ
ôxy và thời gian tiếp xúc, thời gian lưu trữ tối thiểu là 2 giây, có sự tham gia của
xúc tác.
Hỗn hợp khí sau khi đốt được dẫn qua hệ thống xử lý khí, đảm bảo khí thải
ra an toàn với môi trường. Hệ thống xử lý khí phải được kiểm soát tốt tránh sự tái
tạo dioxin, furan…
Công nghệ này không áp dụng cho hóa chất BVTV chứa kim loại nặng như
thủy ngân.
Hiện nay, người ta áp dụng công nghệ đồng xử lý chất thải nguy (bao gồm cả
hóa chất BVTV) hại trong lò nung xi măng hoặc đốt hóa chất BVTV trong các lò
đốt chất thải nguy hại. Quy trình xử lý chất thải nguy hại trong lò nung xi măng thể
hiện ở hình dưới.

9

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)

Hình 1.1: Quy trình tiêu hủy chất thải trong lò nung xi măng tại Công ty Holcim [4]
* Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp:
- Ưu điểm:
+ Thời gian xử lý nhanh.
+ Hiệu quả xử lý cao, xử lý triệt để.
- Nhược điểm:
+ Giá thành xử lý cao: chi phí xử lý cho 1 tấn đất nhiễm hóa chất BVTV có
thể lên tới 3000 - 4000 USD. Vì vậy, chỉ áp dụng phương pháp này cho việc xử lý
hóa chất nguyên chất hoặc đất nhiễm rất nặng.
+ Có thể gây ô nhiễm thứ cấp do hình thành dioxin và furan trong khí thải.
+ Do chi phí đầu tư thiết bị cao, nên việc đầu tư trang thiết bị để xử lý khu
vực ô nhiễm là không khả thi. Chủ yếu đất nhiễm được đem tới các nhà máy, xí
nghiệp có đầu tư thiết bị để xử lý. Tại Việt Nam, người ta kết hợp xử lý đất nhiễm
10


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
hóa chất BVTV trong lò nung xi măng, hoặc lò đốt chất thải nguy hại. Tuy nhiên, số
lượng doanh nghiệp được cấp phép còn hạn chế, nên việc xử lý đòi hỏi phải vận
chuyển đi xa.
- Phạm vi ứng dụng: Phương pháp đốt thường được áp dụng để đốt hóa chất
BVTV còn nguyên hóa chất hoặc đất lẫn hóa chất do giá thành xử lý cao
1.2.3 Phương pháp giải hấp nhiệt
Phương pháp xử lý khử hấp thu nhiệt trong mố (IPTD-In-Situ Thermal
Desorption) được cho là phương án hiệu quả và kinh tế nhất để xử lý ô nhiễm
dioxin, được áp dụng phổ biến tại Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản. Hiện nay công nghệ

này đang được áp dụng thí điểm để xử lý dioxin tại sân bay Đà Nẵng.
Phương pháp xử lý nhiệt này cần chuyển đất ô nhiễm vào trong một mố lớn
và đốt nóng để phá hủy dioxin. Đất và bùn được đào lên đưa vào mố hoàn toàn kín
nằm trên mặt đất. Các thanh nhiệt hoạt động ở nhiệt độ khoảng 750 - 800 0C (1400
– 1500 0F) làm tăng nhiệt độ của toàn bộ mố lên đến ít nhất là 350 0C. Tại nhiệt độ
này dioxin trong đất sẽ hơi và sẽ được thu chân không vào thiết bị đốt. Ở nhiệt độ
này, liên kết phân tử của hợp chất dioxin bị phá hủy, làm cho hợp chất dioxin bị
phân hủy thành các chất vô hại khác, chủ yếu là CO2, H2O và Cl2 .
Một giếng đặc biệt bằng bê tông được thiết kế cho công việc xử lý dioxin.
Bên trong giếng là một bể bằng thép được đặt ngăn với giếng bê tông bằng một lớp
ngăn cách. Các thiết bị gia nhiệt được đặt bên trong lớp thùng bằng thép, nhiệt độ
được theo dõi bằng các nhiệt kế để điều chỉnh nhiệt cho phù hợp. Một thiết bị chiết
chân không có gia nhiệt được đặt ở giữa bể, khí chiết được dẫn qua một cyclon, sau
đó cho qua một thiết bị oxi hóa nhiệt. Sau khi oxi hóa, khí được làm mát qua thiết bị
trao đổi nhiệt, sau đó cho đi qua thiết bị hấp thu bằng than hoạt tính và cuối cùng là
không khí sạch đã được xử lý.

11


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý của công nghệ IPTD [19]

Hình 1.3: Sơ đồ mô tả một mố xử lý dioxin bằng công nghệ IPTD [19]
12


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất

Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)

Hình 1.4: Hố xử lý đất bùn nhiễm dioxin tại Sân bay Đà Nẵng [19]

Theo giới chức Cơ quan phát triển quốc tế Mỹ (USAID), công nghệ xử lý
dioxin mà họ cho áp dụng tại sân bay Đà Nẵng đã được kiểm nghiệm trên toàn thế
giới dựa trên tiêu chí về tác động môi trường và đảm bảo an toàn. Nó được chứng
minh là an toàn và phát huy hiệu quả trong xử lý ô nhiễm đất. "Chúng tôi hoàn toàn
tin tưởng công nghệ được ứng dụng thành công và hiệu quả, làm sạch sân bay Đà
Nẵng. Đồng thời chúng tôi cam kết hiệu quả, an toàn cho cả những người thực hiện
tại hiện trường và khu vực xung quanh", ông Donald Steinberg, Phó giám đốc toàn
cầu của USAID nói.
Phương pháp khử hấp thu nhiệt đã được Mỹ cân nhắc và lựa chọn cẩn thận.
Đây là công nghệ hiện đại, tiên tiến, đảm bảo tính hiệu quả cho các vùng đất bị
nhiễm dioxin, đồng thời an toàn cao cho những người trực tiếp xử lý tại hiện trường
cũng như khu vực xung quanh.
Phương pháp IPTD cũng được chứng minh có hiệu quả trong việc xử lý đất,
bùn nhiễm dioxin tại Nhật Bản và đã được Bộ Môi trường Nhật cho phép sử dụng
rộng rãi để xử lý đất nhiễm dioxin.
13


Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý một số loại hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
Cù Thị Nga – Lớp Kỹ thuật Môi trường (KH)
* Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng
- Ưu điểm: Thích hợp với nhiều loại đất nhiễm khác nhau, làm sạch đất, đất
sau khi xử lý có thể sử dụng được với nhiều mục đích khác nhau.
- Nhược điểm: Chí phí xử lý cao, thích hợp với việc xử lý vùng ô nhiễm
rộng hơn. Phương pháp này có hiệu quả cao trong việc tách hóa chất ra khỏi đất
nhiễm, xong phần hóa chất tách ra sẽ được hấp thụ bằng than hoạt tính và phải đem

đi xử lý bằng phương pháp khác.
- Phạm vi ứng dụng: Chưa phù hợp với việc xử lý các điểm ô nhiễm hóa
chất BVTV tồn lưu tại Việt Nam. Hiện nay, phương pháp này đang được áp dụng
để xử lý dioxin tại Đà Nẵng, với chi phí đầu tư ban đầu khoảng 84 triệu USD để xử
lý 191.400 m2 đất bị ô nhiễm.
1.2.4 Phương pháp phân hủy bằng tia cực tím
Phương pháp phân hủy bằng quang phân phụ thuộc vào quá trình phân hủy
các chất ô nhiễm hữu cơ nhờ tia cực tím. Quy trình thực hiện bằng cách chiếu trực
tiếp các tia UV hay đơn giản là phơi đất ngoài ánh sáng để giúp phân hủy chất ô
nhiễm trên các lớp đất nông. Quá trình được thực hiện tại chỗ hay trên các thiết bị
dựng sẵn. Chất ô nhiễm nằm tại các lớp đất sâu hơn được đào và vận chuyển đến
các bể xử lý đặc biệt.
Xử lý quang phân bằng công nghệ UV là phương pháp rất hiệu quả do tia UV
có khả năng phá hủy chất ô nhiễm mà không phát sinh lượng chất ô nhiễm thứ cấp.
Các photons UV sẽ bẻ gãy các liên kết hóa học với các thành phần hữu cơ
bay hơi (VOCs) như trichlorethylene (TCE), toluene, benzene… tạo thành các chất
dễ phân hủy hơn. Các nguồn UV được lựa chọn phụ thuộc vào giải hấp thụ của chất
ô nhiễm hữu cơ đang cần xử lý vì mỗi chất ô nhiễm có bước sóng tối ưu riêng cho
quá trình quang phân.
Đối với các hợp chất hữu cơ phức tạp có thể bị phân ly thành các hợp chất
độc hại khác dưới tác động của các dải hấp thụ khác nhau, quá trình phải được lặp
14