Nghiên cứu quá trình khử DDT bằng điện cực thép

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
--------------------

LƢU THỊ THẢO

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHỬ DDT
BẰNG ĐIỆN CỰC THÉP

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa lý

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
Th.S TRẦN QUANG THIỆN

HÀ NỘI - 2017


LỜI CẢM ƠN
Với tấm lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn
ThS. Trần Quang Thiện đã giao đề tài, hƣớng dẫn em chu đáo và tận tình
trong suốt em nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô và cán bộ khoa Hóa học,
Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã truyền thụ kiến thức bổ ích để em có
khả năng thực hiện khóa luận trong điều kiện tốt nhất.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình và bạn bè đã
luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ em trong suốt qua trình học tập nghiên
cứu và hoàn thành khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 25 tháng 4 năm 2017
Sinh viên

Lƣu Thị Thảo

i


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng em dƣới sự
hƣớng dẫn của ThS.Trần Quang Thiện. Các số liệu và kết quả trong khóa
luận là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất kì công trình nào
khác.
Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 25 tháng 4 năm 2017
Sinh viên

Lƣu Thị Thảo

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................... vii
MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 3
1.1. Hóa chất bảo vệ thực vật ................................................................................ 3
1.2. DDT ............................................................................................................... 4
1.2.1. Tính chất .................................................................................................. 4
1.2.2. Tính độc................................................................................................... 6

1.2.3. Sự tồn lƣu của DDT trong môi trƣờng đất ............................................. 10
1.2.4. Tình hình ô nhiễm DDT trên thế giới .................................................... 12
1.2.5. Tình hình sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật ở Việt Nam ....................... 13
1.2.6. Tình hình hóa chất BVTV tồn lƣu trong đất ở Việt Nam....................... 13
1.3. Các phƣơng pháp xử lý DDT........................................................................ 14
1.3.1. Các phƣơng pháp vật lý ......................................................................... 14
1.3.2. Các phƣơng pháp hóa học...................................................................... 15
1.3.3. Phƣơng pháp xử lý sinh học .................................................................. 18
1.3.4. Cô lập đất nhiễm HCBVTV kết hợp với phân hủy hóa học ................... 19
1.3.5. Phƣơng pháp chiết [13].......................................................................... 20
1.3.6. Phƣơng pháp phân hủy nhiệt xúc tác ..................................................... 21
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .................. 22
2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 22
2.1.1. Phƣơng pháp CV ................................................................................... 22
2.1.2. Phƣơng pháp xử lí số liệu .................................................................... 24
2.2. Thực nghiệm................................................................................................. 26
2.2.1. Hóa chất................................................................................................. 26
2.2.2. Hệ điện cực và thiết bị đo đạc................................................................ 26
2.2.3. Thực nghiệm.......................................................................................... 27
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 28
3.1. Phổ CV ......................................................................................................... 28

iii


3.2. Ảnh hƣởng của bản chất điện cực đến quá trình khử DDT ........................... 29
3.3. Xác định phản ứng trên đƣờng phân cực CV .................................................. 30
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 35

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết

Tên tiếng Việt

Tên tiếng Anh

tắt
BVTV

Bảo vệ thực vật

DDT

Diclo Diphenyl

Dichloro diphenyl tricloethane

Tricloetan
DDD

Diclo Diphenyl Dicloetan Dichloro diphenyl dicloethane

DDE

Diclo Diphenyl

Dichloro diphenyl

Dicloetylen

dicloethylene

EPA

Cơ quan bảo vệ môi American environmental
trƣờng Mỹ
protection agency

FAO

Tổ chức Nông lƣơng Thế

The food and agriculture

giới

organization

HCBVTV

Hóa chất bảo vệ thực vật

LD50

Liều lƣợng gây chết 50%
vật thí nghiệm

POPs

Các chất ô nhiễm hữu cơ

Persistent organic pollutant

khó phân hủy
UV

Tia tử ngoại

Ultraviolet ray

WHO

Tổ chức Y tế Thế giới

World health organization

IARC

Cơ quan Quốc tế Nghiên

Intermational agency for

cứu ung thƣ

reseach on cancer

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Công thức cấu tạo và tên gọi của DDT và dẫn xuất ........................ 5
Bảng 1.2. Phân loại độc tính của tổ chức Y tế thế giới WHO (LD50
mg/kg.ngày, chuột nhà) .................................................................... 6
Bảng 1.3. LD50 của DDT đối với một số loài động vật và con ngƣời .............. 7
Bảng 1.4. Tích lũy DDT theo bậc sinh học trong môi trƣờng nƣớc ................. 8

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Quan hệ giữa dòng điện cực đại và điện thế................................... 22
Hình 2.2. Hệ đo điện hóa Autolab .................................................................. 26
Hình 3.1. Phổ CV quá trình khử DDT trên các điện cực, CDDT = 0,05mM. ... 28
Hình 3.2. Chu kì 1 phổ CV các mẫu, CDDT = 0,05 mM. ................................. 29
Hình 3.4. Đƣờng catot và anot phổ CV chu kì 1. ............................................. 30
Hình 3.5. Đƣờng catot phổ CV chu kì 1. ........................................................ 31
Hình 3.6. Đƣờng catôt phổ CV chu kì 1đến chu kì 5. ..........................................31
Hình 3.7. Quá trình khử điện hóa các dẫn xuất DDT ..................................... 32

vii


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Thuốc bảo vệ thực vật đóng vai trò quan trọng trong nền sản xuất nông
nghiệp ở nƣớc ta và các nƣớc trên thế giới, nhất là trong trồng cây lƣơng 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…
Hiện nay, ở Việt Nam cũng nhƣ các nƣớc trên thế giới tình trạng ô
nhiễm bảo vệ thực vật xảy ra trên diện rộng do lƣợng dƣ thuốc bảo vệ thực
vật sau khi sử dụng vẫn còn tồn dƣ ngấm sâu trong đất, di chuyển sang nguồn
nƣớc và phát tán ra môi trƣờng 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 thƣ mà còn có thể tạo ra biến đổi gen di truyền
gây dị tật bẩm sinh cho thế hệ sau, tƣơng tự nhƣ dioxin – chất độc màu da
cam mà quân đội Mỹ đã sử dụng trong chiến tranh ở nƣớc ta.
DDT (Dichlorodiphenyltrichloroethane) là một trong những thuốc trừ
sâu tổng hợp đƣợc biết đến nhiều nhất. DDT đƣợc sử dụng với lƣợng lớn để
kiểm soát muỗi truyền bệnh sốt rét, bệnh sốt phát ban, và các bệnh do côn
trùng khác trong quân đội lẫn dân cƣ. DDT trở thành thuốc trừ sâu phổ biến
sử dụng trong nông nghiệp. Chúng có mặt khắp mọi nơi, trong không khí, đất,
nƣớc do một lƣợng lớn đã giải phóng ra khi phun trên các cánh đồng và rừng
để diệt muỗi và côn trùng. Ngày nay DDT đã cấm bị sử dụng do tính độc hại
của nó nhƣ có khả năng gây ung thƣ tiềm tàng, gây đột biến và gây ô nhiễm
môi trƣờng nghiêm trọng. Để bảo vệ môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời, cần
phải xử lí khử độc DDT trong môi trƣờng đất cũng nhƣ trong môi trƣờng
khác. DDT trong đất có thể giảm đi do sự bay hơi, sự sói mòn đất, sự hấp thụ

1


động vật, thực vật và sự phân hủy sinh học của các vi sinh vật có sẵn trong đất
nhƣng với thời gian tƣơng đối lâu. Có nhiều phƣơng pháp xử lý DDT nhƣ
phƣơng pháp hóa học, phƣơng pháp vật lí, phƣơng pháp điện hóa, phƣơng
pháp sinh học…

Nghiên cứu khử DDT bằng phƣơng pháp điện hóa đƣợc sử dụng các vật
liệu điện cực nhƣ: Ag, cacbon, Pt,…Tuy nhiên, sử dụng điện cực đƣợc chế
tạo từ sắt, trong hệ dung môi etanol vẫn chƣa đƣợc tiến hành nghiên cứu. Vì
vây, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu quá trình khử DDT bằng
điện cực thép”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu tác động của điều kiện phản ứng đến động học của quá trình
phân hủy DDT bằng các điệc cực Ag, CT3, Fe, Thép không gỉ.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu tài liệu về ảnh hƣởng của các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân
hủy trong đất và nƣớc, điển hình là DDT đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời
và các phƣơng pháp xử lí DDT tồn dƣ trong đất và các môi trƣờng khác.
Nghiên cứu, dự đoán các phản ứng động học xảy ra. Dự tính, lập kế
hoạch tiến hành thí nghiệm.
Tiến hành lấy mẫu, làm thí nghiệm. Ghi kết quả thu đƣợc. Phân tích,
đánh giá kết quả mẫu sau khi làm thí nghiệm bằng máy phân tích…
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để hoàn thành khóa luận em sử dụng các phƣơng pháp sau:
- Phƣơng pháp điện hóa.
- Phƣơng pháp xử lí số liệu.
5. Ý nghĩa và thực tiễn khoa học
Kết quả nghiên cứu của khóa luận góp phần làm cơ sở khoa học để mở
ra một số phƣơng pháp xử lí DDT đơn giản và hiệu quả hơn trong môi trƣờng.

2


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Hóa chất bảo vệ thực vật

Cơ quan bảo vệ Môi trƣờng Mỹ (EPA) định nghĩa, hoá chất bảo vệ thực
vật (HCBVTV) là chất hoặc hỗn hợp các chất dùng với mục đích ngăn chặn,
tiêu diệt, hoặc làm giảm thiệt hại gây ra bởi bất kì loài sinh vật nào.
TheoM Bill Freedman (1993), HCBVTV là những chất hoặc hỗn hợp
các chất đƣợc sử dụng để bảo vệ con ngƣời khỏi những loài cây có hại mọc
tràn lan (nhƣ cỏ dại), bảo vệ mùa màng và kho dự trữ khỏi sự phá hoại của
nấm, côn trùng, ve và các loại gặm nhấm.
Theo định nghĩa của Tổ chức Nông Lƣơng Thế giới (FAO), HCBVTV là
bất kì một chất nào hoặc hỗn hợp các chất có tác dụng dự phòng hoặc tiêu
diệt, kiểm soát các sâu bọ gây hại và kiểm soát các vectơ gây bệnh cho con
ngƣời và động vật, các loại côn trùng khác nhau của cộng đồng hay động vật
có hại trong quá trình chế biến, dự trữ, xuất khẩu, tiếp thị lƣơng thực, sản
phẩm nông nghiệp, gỗ và các sản phẩm, thức ăn gia súc hoặc phòng chống
các loại côn trùng, kí sinh trùng trong ngoài cơ thể sinh gia súc.
HCBVTV nói chung là hóa chất độc và đƣợc phân loại theo khả năng
gây ảnh hƣởng của chúng, theo đó HCBVTV có thể phân thành 3 loại sau:
. Hóa chất trừ cỏ dại (Herbicides).
. Hóa chất trừ sâu rầy (Insecticides).
. Hóa chất trừ nấm (Fungicides).
Các loại HCBVTV xâm nhập vào cơ thể con ngƣời theo ba con đƣờng chính:
. Các lỗ chân lông ngoài da.
. Qua đƣờng tiêu hóa (theo thức ăn hoặc đồ uống).
. Qua đƣờng hô hấp

3


Theo thống kê, Việt Nam sử dụng 200 loại hóa chất trừ sâu, 83 loại hóa
chất trừ bệnh, 52 loại hóa chất trừ cỏ, 8 loại hóa chất diệt chuột và 9 loại háo
chất kích thích sinh trƣởng, ngoài ra còn có một số lƣợng không nhỏ các loại

HCBVTV khác đã đƣợc nhập trái phép vào nƣớc ta, trong số các HCBVTV
nhập khẩu có cả DDT – đây là loại cấm sử dụng trong nông nghiệp [9].
1.2. DDT
DDT là một loại thuốc trừ sâu tổng hợp đƣợc phát hiện lần đầu tiên năm
1874, nhƣng thuộc tính trừ sâu của DDT thì đến năm 1939 mới đƣợc khám
phá. DDT là tổng hợp 3 dạng là p,p'-DDT (85%); o,p'-DDT (15%); o,o'- DDT
(lƣợng vết). Tất cả ba dạng trên là chất bột vô định hình. DDT cũng có chứa
DDE (1,1-dichloro-2,2-bis(p-chloropheny)etylen) và DDD (1,1-dichloro-2,2bis(p-chloropheny)etan) là những chất nhiễm bẩn trong quá trình sản xuất.
DDD cũng có thể dùng để diệt trừ sâu hại nhƣng kém hơn nhiều so với DDT,
một dạng của DDD (o,p'-DDD) đã đƣợc sử dụng để điều trị bệnh ung thƣ tuyến
thƣợng thận. Cả DDD và DDE đều là những sản phẩm không mong muốn
trong quá trình sản xuất DDT. Đặc điểm cấu trúc của DDT đƣợc giởi thiệu
trong bảng 1.1.
1.2.1. Tính chất
DDT có khối lƣợng phân tử là 345,49; là chất bột vô định hình màu
trắng; nhiệt độ nóng chảy khoảng 108,5 − 109 0C. Áp suất bay hơi là 2,53.105

Pa (1,29.10-7 mmHg) tại 20 0C. DDT tan ít trong nƣớc, khoảng 0,31.10-2-

0,34.10-2 mg/L ở 25 0C nhƣng có khả năng giữ nƣớc, tan tốt trong dung môi
hữu cơ, hydrocacbon thơm, dẫn xuất halogen, xeton, este, axit
cacboxylic,…nhƣng tan kém trong các dung môi hydrocacbon mạch thẳng và
mạch vòng no. Khả năng hòa tan của DDT trong nƣớc là thấp (hệ số hấp phụ
cao) nên DDT có xu hƣớng bị hấp phụ trong cặn bùn, đất đá, trầm tích. Điều
này có vai trò đặc biệt trong phân hủy sinh học DDT. DDT có thể cháy trong

4


không khí sinh ra khí cay mắt và độc. DDTcó tác dụng với chất oxi hóa mạnh

và các chất kiềm, đặc biệt có thể khử mạnh bởi sắt. Mức dƣ lƣợng tối đa DDT
trong đất là 0,01 mg/kg [11].
Bảng 1.1. Công thức cấu tạo và tên gọi của DDT và dẫn xuất [7].
STT

Công thức cấu tạo

1

Tên IUPAC
1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-

Tên khác
4,4’- DDT

chlorophenyl) ethan
p,p’-DDT
2

1,1-dichloro-2,2-bis(p-

4,4’- DDE

chlorophenyl) ethane
p,p’-DDE
4,4’-DDD

3
p,p’-DDD
4

1,1-trichloro-2-(o-

2,4’- DDE

chlorophenyl)-2-(po,p’- DDT
5

chlorophenyl) ethylene
1,1-dichloro-2-(o-

2,4’- DDT

chlorophenyl)-2-(po,p’- DDE
6

chlorophenyl) ethylene
1,1-dichloro-2,2-bis(pchlorophenyl) ethane

o,p’- DDD

5

2,4’-DDD


1.2.2. Tính độc
Độc tính của một chất đối với một đối tƣợng cụ thể phụ thuộc vào nhiều
yếu tố nhƣ con đƣờng xâm nhập vào cơ thể (tiêu hóa, hô hấp…), đặc điểm cơ
thể đối tƣợng (tuổi, giới tính, tình trạng sức khỏe…), trạng thái tồn tại (rắn,

lỏng..) và tính chất vật lí, hóa học của chất đó. Thông thƣờng, theo tổ chức Y
tế thế giới, độc tính của một chất có thể đƣợc phân loại thông qua giá trị liều
lƣợng cần thiết để làm chết 50% số lƣợng vật thí nghiệm (LD50) đƣợc chỉ ra ở
Bảng 1.2 [8].
Ảnh hưởng của DDT đến sinh vật
Độc tính của DDT biết đến thông qua các nghiên cứu trên các vi sinh
vật, động vật không xƣơng sống ở dƣới nƣớc nhƣ cá, động vật không xƣơng
sống trên cạn và các loài động vật có vú khác (chuột hang, thỏ,…).
Trong các động vật này, DDT đƣợc tìm thấy lƣợng lớn trong các mô mỡ
và có xu hƣớng tiếp tục di chuyển đến những cơ quan khác. Ngƣỡng độc của
DDT và các đồng phân của nó đƣợc xác định qua chỉ số LD50 (là liều lƣợng
gây chết 50% mẫu sinh vật thí nghiệm) trên một số loài động vật đƣợc chỉ
trong Bảng 1.3 [15].
Bảng 1.2. Phân loại độc tính của tổ chức Y tế thế giới WHO
(LD50 mg/kg.ngày, chuột nhà)
Phân nhóm độc

Độc mạnh
Độc
Độc trung bình
Độc ít
Không độc

Qua miệng

Qua da

Thể rắn

Thể lỏng

Thể rắn

Thể lỏng

5

20

10

40

5 − 50

20 – 200

10 − 100

40 − 400

50 − 500

200 – 2000

100 – 1000

400 – 4000

500 − 2000

2000 – 3000

1000

4000

>2000

>3000

6


Bảng 1.3. LD50 của DDT đối với một số loài động vật và con ngƣời
Loài

Liều lƣợng trung bình gây chết (mg/kg.ngày)

Chuột

150 – 250

Chó

150 – 300

Lợn

300 – 500

Thỏ

300 – 500

Khỉ

>200

Bò

>300

Cừu

1000

Dê

1000

Ngƣời

Khoảng 500

DDT cũng gây ảnh hƣởng đến gan, thận và hệ sinh sản với các động vật
thí nghiệm. DDT phá hủy gan chuột với liều lƣợng 3,75 mg/kg.ngày trong 36
tuần, ở chó với liều lƣợng 50 mg/kg.ngày trong 150 ngày. Hiện tƣợng chảy
máu tuyến thƣợng thận xuất hiện ở chó với liều lƣợng 138,5 mg/kg.ngày trong
10 ngày.

DDT có thể xâm nhập vào cơ thể ngƣời qua chuỗi thức ăn từ nông sản,
thúy sản bị nhiễm DDT. Khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật, DDT sẽ gây độc
theo nhiều cơ chế phản ứng phức tạp.
Từ môi trƣờng DDT sẽ tích lũy theo các bậc sinh học ở trong môi trƣờng
và sau đó đi vào cơ thể sinh vật và con ngƣời. Hệ số tích lũy DDT đƣợc trình
bày trong Bảng 1.4 [15].

7


Bảng 1.4. Tích lũy DDT theo bậc sinh học trong môi trƣờng nƣớc
Các mức dinh dƣỡng

Hàm lƣợng DDT

Hệ số tích lũy

( g/kg chất khô)
Nƣớc

0,000003

1

Thực vật trôi nổi

0,0005

166

Động vật trôi nổi

0,04

13000

Cá nhỏ

0,5

166000

Cá lớn

2

667000

Chim ăn cá

25

8500000

Cơ chế tích lũy của DDT trong chuỗi thức ăn theo phƣơng thức nhƣ sau:
DDT trong nƣớc thâm nhập vào Plankton (sinh vật trôi nổi) ở cửa sông ven
biển và tích lũy lại đất hàm lƣợng khoảng 0,04 ppm DDT. Động vật nhỏ ăn
Plankton và làm tăng nồng độ DDT lên 10 lần tích lũy trong chúng khoảng 0,4
ppm DDT. Từ động vật nhỏ đến cá lớn, rồi đến chim ăn cá, hàm lƣợng tích lũy
tăng từ 0,4 đến 3,15 và đến 77,5 ppm.

Ảnh hưởng đến con người
Con ngƣời bị nhiễm DDT thông qua phơi nhiễm trực tiếp hoặc gián tiếp.
Phơi nhiễm trực tiếp, có thể xảy ra qua phổi hoặc qua da. Nhiễm gián tiếp xảy
ra khi mình ăn các thực phẩm ngũ cốc, rau đậu đã bị nhiễm DDT, cũng nhƣ
tôm cá sống trong vùng bị ô nhiễm, DDT sẽ đi vào cơ thể theo đƣờng tiêu hóa
và tích tụ theo thời gian trong các mô mỡ và gan con ngƣời.
DDT gây ảnh hưởng cấp tính và mãn tính
Cấp tính: Nếu ăn phải thực phẩm có chứa DDT, thì chỉ trong một thời
gian ngắn có thể bị ảnh hƣởng trực tiếp lên hệ thần kinh. Ngƣời bị nhiễm độc
sẽ run rẩy, co giật mạnh kèm theo ói mửa, đổ mồ hôi, nhức đầu chóng mặt.
Nếu nồng độ DDT thấp thì ngƣời bị nhiễm độc cảm thấy bị nhức đầu mệt

8


mỏi, không muốn hoạt động, bị tê các đầu ngón tay ngón chân, bị chóng
mặt…Nếu nồng độ DDT cao làm cho ngƣời bị nhiễm bị mất trí nhớ, sống
trong tâm trạng hồi hộp, bắp thịt ngực bị co thắt, không kiểm soát đƣợc đƣờng
tiểu, thở khó khăn và bị động kinh.
Mãn tính: Khi bị nhiễm độc trong một thời gian dài gây sơ gan. Cơ thể
nhiễm độc vào khoảng 20 – 50 mg/ngày.kg có thể ảnh hƣởng đến việc sinh
sản, đến các tuyến nội tiết nhƣ tuyến giáp trạng, nang thƣợng thận…
Nếu bị nhiễm lâu hơn nữa có thể dẫn đến các bệnh ung thƣ. Nếu nhƣ
ngƣời nhiễm độc mang thai thì trẻ sơ sinh có thể sinh sớm và có những triệu
chứng phát triển chậm về thần kinh. Trẻ con bú sữa mẹ hay sữa tƣơi bị nhiễm
độc DDT trực tiếp qua sự hiện diện của DDT trong sữa tƣơi hay gián tiếp qua
thức ăn của ngƣời mẹ. Nhiều bà mẹ còn bị xảy thai trong vùng ô nhiễm DDT.
Nhiều ngƣời dân trong vùng ô nhiễm DDT, nông dân đã tiếp xúc với nhiều
DDT đã bị ung thƣ đƣờng tiêu hóa, hô hấp…điều này cho thấy hậu quả
nghiêm trọng của DDT sau một thời gian sử dụng hoặc bị phơi nhiễm.

Ngoài ra việc sử dụng hóa chất này trong thời gian dài làm tăng thêm sức
đề kháng của chính các sinh vật diệt trừ bằng DDT, từ đó ngƣời ta phải tăng
liều lƣợng sừ dụng DDT. Đây cũng chính là một trong các lí do làm việc
nhiễm DDT ngày càng một gia tăng và khó kiểm soát. Báo cáo khoa học vào
tháng 6/2006 ở đại học Y tế Công cộng, Berkeley cho thấy rằng trẻ sơ sinh bị
nhiễm gián tiếp trong bụng mẹ sẽ bị chậm phát triển cả về cơ thể và thần kinh,
tỉ lệ tử vong trong bụng mẹ rất cao. Ở nƣớc ta đã có một số công trình nghiên
cứu chỉ rằng tất cả các bà mẹ dù có tiếp xúc hay không tiếp xúc trực tiếp với
DDT đều có lƣợng DDT trong sữa rất cao. Vì DDT chủ yếu xâm nhập vào cơ
thể qua đƣờng tiêu hóa, cao hơn rất nhiều lần so với liều lƣợng cho phép của
OMS (0,05 ppm), của Liên Xô (0,14 ppm) và của Hungari (0,13 ppm)[14].

9


DDT gây ung thư:
Hiệp hội quốc tế nghiên cứu về ung thƣ thuộc tổ chức Y tế thế giới, xác
định nguy cơ ung thƣ của hàng loạt chất và phân loại thành hai nhóm:
Nhóm 1: Gồm các chất gây ung thƣ cho con ngƣời.
Nhóm 2: Gồm các chất có khả năng gây ung thƣ cho con ngƣời.
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy, DDT gây ung thƣ ở động vật thí
nghiệm. Do vậy, năm 1991, Cơ quan Quốc tế Nghiên cứu ung thƣ
(Intermational Agency for Reseach on Cancer, IARC) phân loại DDT là chất
có khả năng gây ung thƣ. Cục bảo vệ Môi trƣờng Mỹ xếp DDT vào nhóm 2B.
Các ảnh hưởng khác của DDT đến:
Hệ thần kinh: DDT gây ảnh hƣởng đến hệ thần kinh. Ngƣời nhiễm độc
DDT ở liều lƣợng cao sẽ có triệu chứng buồn nôn, đau đầu, toát mồ hôi, dị ứng
mắt, mũi, chấn động toàn thân và co giật. Các triệu chứng tƣơng tự xuất hiện
trong các nghiên cứu ở động vật nhƣ sự run rẩy ở chuột với liều lƣợng 6,5 đến
13 mg/kg.ngày trong 26 tuần và mất cân bằng ở khi ở liều lƣợng 50 mg/kg.ngay

trong 26 tuần.
Hệ nội tiết: DDT gây ảnh hƣởng đến nội tiết. Ngƣời nhiễm độc DDT ở liều
lƣợng cao sẽ có triệu chứng ngộ độc nhƣ mất cảm giá thèm ăn, thay đổi cân
nặng, rối loạn giấc ngủ, thay đổi tâm tính, năng lực hoạt động, cảm giác nhiệt bị
rối loạn, bị đổ mồ hôi, rối loạn về tóc, hƣ hại da.
1.2.3. Sự tồn lƣu của DDT trong môi trƣờng đất
Các hóa chất BVTV cơ clo bền vững hơn nhiều so với các hóa chất
BVTV khác (cơ photphat, cacbamat, pyrethorid), do vậy tồn dƣ của DDT
trong đất là phổ biến nhất. Sau khi phun, DDT còn tồn tại từ 10 − 35 năm,
một nửa lƣợng DDT đƣợc phun ở các cánh đồng sẽ lƣu lại và tồn tại trong đất
theo chu kỳ bán hủy. Thời gian phân hủy hết 95% DDT trong môi trƣờng đất
là từ 4 − 30 năm.

10


DDT đi vào môi trƣờng đất sẽ bị hấp phụ, di chuyển và bị phân hủy
quang học, sinh học và hóa học [15].
Sự hấp phụ của DDT trong môi trường đất
DDT là thuốc trừ sâu không phân cực, không bị ion hóa nhƣ các
hidrocacbon clo hóa khác, vì vậy DDT hấp phụ trong đất nhờ lực
Vanderwalls và liên kết kị nƣớc. Rất nhiều nhà nghiên cứu cho rằng, sự lƣu
giữ và mất hoạt tính của DDT trong đất có liên quan tới trọng lƣợng chất hữu
cơ có trong đất.
Sự di chuyển của DDT trong môi trường đất
Sự di chuyển của DDT trong môi trƣờng đất có thể xảy ra dƣới dạng hòa
tan hoặc hấp phụ trên các hạt đất và đƣợc dòng chảy của nƣớc đƣa đi hoặc di
chuyển dƣới dạng bị bay hơi. Sự phân bố của DDT không đồng đều trong các
tầng đất và trong các vùng đất. Theo các nhà nghiên cứu, khả năng thấm sâu của
DDT thƣờng không quá 30 − 40 cm đối với đất canh tác và phân bố trong các

lớp đất này. Thực tế ngƣời ta thấy DDT mất đi một phần trong đất là do DDT bị
bốc hơi khỏi bề mặt đất vào không khí. Tốc độ bốc hơi của DDT trong đất phụ
thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: áp suất hơi bão hòa, nhiệt độ môi trƣờng, các tính
chất của đất (thành phần hữu cơ, sét…) và khả năng hấp phụ của đất [14].
Sự chuyển hóa và phân hủy của DDT trong môi trường đất
Sự chuyển hóa và phân hủy của DDT trong môi trƣờng đất đóng vai trò
quan trọng trong sự tiêu hủy DDT. Các phản ứng của DDT trong môi trƣờng
đất chủ yếu là các phản ứng thủy phân và oxi hóa. Thí nghiệm trong điều kiện
chiếu tia cực tím tại nhiệt độ 90 – 95 0C, DDT bị oxi hóa thành CO2 với hiệu suất
theo thời gian nhƣ sau: 25% sau 26 giờ; 50% sau 66 giờ; 75% sau 120 giờ.
DDT bị khử hóa thành DDD và có thể chuyển hóa chậm thành DDE bởi
phản ứng đehiđro hóa – clo hóa khi khuếch tán qua các lớp đất có chứa
khoáng sét. Sự phân hủy này xảy ra do tƣơng tác của DDT với các vùng hoạt

11


động ở trên bề mặt của khoáng sét đồng ion. Bên cạnh phân hủy hóa học, phân
hủy quang hóa và phân hủy sinh học cũng đóng một vai trò lớn đối tới thành
phần của DDT trong môi trƣờng đất. DDT bị phân hủy đáng kể trong đất với
điều kiện kỵ khí, nhƣng rất chậm, dƣới điều kiện ƣa khí tạo thành DDE [15].
1.2.4. Tình hình ô nhiễm DDT trên thế giới
Trong những năm đầu của Thế chiến hai, DDT đƣợc sử dụng một cách
hiệu quả giúp quân đội và dân thƣờng trong việc kiểm soát sự lan truyền của
dịch sốt rét và các dịch bệnh khác từ côn trùng [13].
Vào năm 1962, trong cuốn “Silent Spring” của nhà sinh học ngƣời Mỹ,
Rechel Carson đã mô tả thực trạng ô nhiễm DDT và dự báo ảnh hƣởng của nó
tới sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng. Do đó, tại Hoa Kỳ từ năm 1972 DDT
đã bị cấm sử dụng. Tuy nhiên đến nay các nhà sản xuất tại Mỹ vẫn tiếp tục
sản xuất DDT để xuất khẩu sang Châu Phi và các nƣớc Châu Á trong đó có

Việt Nam (300.000 kg/năm). Theo Gianess (1992), ở Mỹ nguyên nhân gây ô
nhiễm đất lớn nhất bởi DDT là việc sử dụng hoá chất BVTV trong ngành
nông nghiệp, ƣớc tính ngành nông nghiệp nƣớc Mỹ đã sử dụng khoảng
13.000 tấn DDT vào năm 1966 và gần 7.000 tấn DDT vào năm 1971[13]. Tuy
DDT đã bị cấm từ năm 1972 nhƣng đến nay hóa chất này vẫn còn là một vấn
lớn ở những vùng nông thôn và những vùng quanh nhà máy sản xuất DDT ở
Hoa Kỳ.
Hiện tại DDT vẫn còn tìm thấy ở thềm lục địa vùng Palaos Verdas (ngoài
khơi vùng biển Los Angeles) vì nhà máy sản xuất DDT Montrose
Chemical.Co, tại Torrance đã thải DDT vào hệ thống cống rãnh thành phố vào
năm 1971. Việc xử lý ô nhiễm DDT cho vùng này ƣớc tính sẽ tốn kém khoảng
300 triệu USD.

12


1.2.5. Tình hình sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật ở Việt Nam
Ở Việt Nam, hóa chất BVTV đã đƣợc sử dụng từ những năm 40 của Thế
kỷ 20 để phòng trừ các loại dịch bệnh hại cây trồng và dịch bệnh truyền
nhiễm cho con ngƣời nhƣ: bệnh sốt rét, bệnh sốt xuất huyết,…
Theo thống kê của Viện bảo vệ thực vật, lƣợng hóa chất BVTV ở Việt
Nam đang ngày một tăng: từ 10.300 tấn lên 33.000 tấn vào đầu những năm
1990; đến năm 2003 tăng lên 45.000 tấn và năm 2005 đã là 50.000 tấn. Theo
báo cáo của Tiến sĩ Nguyễn Ngọc Sinh trong Chƣơng trình môi trƣờng LHQ
và Bộ Y tế Việt Nam năm 1999, thì chỉ trong vòng 3 năm 1992, 1993 và 1994
Việt Nam đã nhập trên 400.000 tấn DDT từ Liên Xô và Trung Quốc. Trƣớc
năm 1975, miền Nam nhập trung bình hàng năm khoảng 8.000 tấn và chỉ
dùng cho chƣơng trình diệt trừ sốt rét.
Nhiều loại hóa chất BVTV cực độc (bảng A) đã bị cấm sử dụng ở Việt
Nam nhƣng vẫn còn lƣu thông trên thị trƣờng và các loại hóa chất BVTV cực

độc này vẫn đƣợc sử dụng, ƣớc còn khoảng 15 – 20% tổng lƣợng thuốc BVTV
đang đƣợc sử dụng. Sự lạm dụng hóa chất, hóa chất BVTV và sử dụng những
loại hóa chất cực độc đã làm cho độ màu mỡ của đất đai sút giảm nhanh chóng.
Nhiều vùng đất cạn kiệt chất dinh dƣỡng và thành đất hoang hóa [2].
1.2.6. Tình hình hóa chất BVTV tồn lƣu trong đất ở Việt Nam
Theo số liệu điều tra của Cục Bảo vệ Thực vật, Bộ Nông nghiệp và phát
triển Nông thôn Việt Nam, hiện nay trên địa bàn cả nƣớc đang còn tồn tại rất
nhiều hóa chất bảo vệ thực vật tại các tỉnh, thành phố do thời kỳ chiến tranh
để lại, trong đó có nhiều kho chứa hóa chất BVTV là DDT. Vào tháng
12/2007 Trung tâm Công nghệ Xử lý Môi trƣờng – Bộ Tƣ lệnh Hóa học, Bộ
Quốc phòng đã thực hiện đề tài Điều tra, khảo sát, lấy mẫu phân tích đánh giá
hiện trạng ô nhiễm hóa chất BVTV tại kho chứa thuốc BVTV DDT ở xã
Nghĩa Trung, huyện Nghĩa Đàn, Tỉnh Nghệ An và tại đơn vị X, đóng quân ở

13


xã Định Trung, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc. Theo kết quả phân tích
đƣợc công bố, hàm lƣợng DDT tồn lƣu trong đất tại khu vực xã Nghĩa Trung,
huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An và tại xã Định Trung, thành phố Vĩnh Yên,
tỉnh Vĩnh Phúc cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ hàng trăm đến hàng nghìn lần
[16]. Theo Quyết định số 1946 /QĐ-TTg ngày 21 tháng 10 năm 2010 của Thủ
tƣớng Chính phủ, tỉnh Nghệ An chiếm 189 điểm trên 240 điểm tồn lƣu hóa
chất BVTV trong cả nƣớc gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng và đặc biệt
nghiêm trọng.
Ngoài lƣợng hóa chất BVTV tồn lƣu tại các kho chứa do lịch sử chiến
tranh để lại, hàng năm còn một lƣợng rất lớn hóa chất BVTV đƣợc đƣa vào
môi trƣờng đất qua quá trình diệt trừ sâu hại bảo vệ mùa màng và phòng
chống dịch bệnh (khoảng 50.000 tấn vào năm 2005 – Cục Bảo vệ Thực vật,
chƣa kể lƣợng hóa chất bảo vệ thực vật nhập lậu qua các cửa khẩu biên giới

phía Bắc và cửa khẩu biên giới Tây Nam).
1.3. Các phƣơng pháp xử lý DDT
Có nhiều phƣơng pháp xử lý DDT trên thế giới đang đƣợc nghiên cứu và
áp dụng và có thể tóm tắt thành các nhóm phƣơng pháp xử lý DDT chủ yếu,
là phƣơng pháp phân hủy nhiệt, các phƣơng pháp vật lý, phƣơng pháp hóa
học, phƣơng pháp sinh học và phƣơng pháp cô lập (chôn lấp).
1.3.1. Các phƣơng pháp vật lý
+ Phương pháp phá hủy bằng vi sóng Plasma
Phƣơng pháp đƣợc tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt. Chất hữu cơ
đƣợc dẫn qua ống phản ứng ở đây là Detecto Plasma sinh ra sóng phát xạ
electron cực ngắn (vi sóng), sóng phát xạ electron tác dụng vào các phân tử
hữu cơ bẻ gãy liên kết hóa học ở nhiệt độ cao tạo ra các nhóm gốc tự do và
sau đó dẫn tới cácphản ứng tạo SO2, CO2, H2O, HPO32- , và Cl2, Br2,…

14


Sản phẩm phân hủy tạo ra phụ thuộc vào bản chất của các hợp chất có
trong hóa chất BVTV.
Ƣu điểm: Hiệu quả xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ, khí thải an toàn cho
môi trƣờng.
Nhƣợc điểm: Chỉ ứng dụng hiệu quả cho pha lỏng và pha khí, chi phí
cho xử lý rất cao, phải đầu tƣ lớn. Do việc vận hành thiết bị đòi hỏi năng
lƣợng lớn nên ít đƣợc ứng dụng trong thực tế.
+ Phương pháp Ozon hóa kết hợp với chiếu tia cực tím
Ozon hóa kết hợp với chiếu tia cực tím (UV) là phƣơng pháp phân hủy
các chất hữu cơ trong dung dịch hoặc dung môi.
Có 3 phƣơng pháp Ozon hóa kết hợp với chiếu tia UV thƣờng dùng. Kĩ
thuật này thƣờng áp dụng để xử lý ô nhiễm thuốc trừ sâu ở Mỹ. Phản ứng hóa
học của quá trình phân hủy chất độc là:

UV Thuốc trừ sâu, diệt cỏ + O3

UV

CO2 + H2O + nguyên tố khác

(dung môi nƣớc)
Ƣu điểm: Sử dụng thiết bị gọn nhẹ, giá vận hành thấp, chất thải ra môi
trƣờng sau khi xử lý là khí ít độc, thời gian phân hủy rất ngắn.
Nhƣợc điểm: Chỉ sử dụng có hiệu quả cao trong các pha lỏng, khí và chi
phí cho xử lý ban đầu còn rất lớn.
1.3.2. Các phƣơng pháp hóa học
+ Phương pháp thế clo trong vòng thơm
Nguyên lý của phƣơng pháp là dựa vào sự trao đổi clo trong vòng thơm
dƣới sự trợ giúp của xúc tác. Các xúc tác thƣờng dùng là H3PO4, Al2O3, CuCl2
trên các chất mang permutit, đất pema.
Phƣơng pháp này sử dụng các dẫn xuất kiềm nhƣ natri kali của
polyetylenglycol để thế clo trong nhân vòng thơm của các chất cơ clo (DDT,
PCBs, Dioxin,…). Hiệu suất phản ứng khá cao (>96% đối với 2,3,7,8 TCDD

15


và 99% đối với các dioxin khác). Tuy nhiên phƣơng pháp này đòi hỏi trong
môi trƣờng không nƣớc [12].
+ Phương pháp oxy hóa ở nhiệt độ thấp
Nguyên lý: Khi đƣa chất oxy hóa vào sẽ phá vỡ cấu trúc phân tử của hóa
chất BVTV tạo sản phẩm không độc hoặc ít độc.
Đối với các chất hữu cơ nói chung có thể oxy hóa bằng các tác nhân oxy
hóa mạnh nhƣ permanganat, cromat, hydroperoxit (H2O2), ozon (O3). Trong

đó, việc sử dụng hydroperoxit với xúc tác Fe2+ (Phƣơng pháp Fenton) và ozon
rất đƣợc quan tâm. Để xử lý đất nhiễm DDT, quá trình oxy hóa có nhiều ƣu
thế: ngoài việc oxy hóa các chất độc đến các sản phẩm phản ứng không độc,
quá trình oxy hóa còn cho phép oxy hóa các thành phần hữu cơ của đất – phần
vật chất liên kết với lƣợng chủ yếu các DDT trong đất.
Các loại hóa chất BVTV dạng dung dịch nƣớc (monitor, dipterex,
valydamycin,...) thƣờng dùng các chất oxy hóa nhƣ: canxihypoclorit
(Ca(OCl)2),

natrihypoclorit (NaOCl), kalipermanganat (KMnO4) và

hydropeoxit (H2O2).
Các loại dung môi không nƣớc (dạng nhũ dầu nhƣ wofatox, butaclo,...),
các chất oxy hóa thƣờng sử dụng là: hexaclomelamin, dicloramin,...
Về mặt lý thuyết quá trình oxy hóa các chất hữu cơ clo hóa có thể dẫn
đến sự phá hủy hoàn toàn (oxy hoàn toàn) hoặc không hoàn toàn cấu trúc
phân tử của chất độc (oxy hóa không hoàn toàn). Trong các trƣờng hợp đó vai
trò xúc tác có ý nghĩa quyết định. Các xúc tác thƣờng dùng là các kim loại và
các oxit của các loại nhôm, vanadi, crom, đồng [17].
+ Phương pháp oxy hóa bằng khí ướt
Phƣơng pháp này dựa trên cơ chế oxy hóa bằng hỗn hợp không khí và
hơi nƣớc ở nhiệt độ cao 200 0C – 350 0C và áp suất 70 − 140 atm. Nhiệt thải
do sự hóa hơi sẽ vừa đủ để phản ứng xảy ra và áp suất cao đƣợc tạo ra sẽ ngăn

16


ngừa hiện tƣợng hóa hơi mạnh. Lƣợng nhiên liệu đƣợc cấp vào để khơi mào
phản ứng oxy hóa sẽ tùy thuộc vào bản chất của thải cần xử lý, và quá trình
sau đó có thể tự duy trì. Một phần nhiệt sinh ra trong phản ứng phát nhiều

nhiệt có thể tận dụng để thiết bị tiếp tục hoạt động hoặc để chạy máy phát
điện.
Ƣu điểm: Áp dụng tốt cho các chất thải lỏng rất độc, khó xử lý bằng
phƣơng pháp sinh học. Tiếp theo có thể sử dụng biện pháp xử lý sinh học.
Nhƣợc điểm: Phƣơng pháp này không thể áp dụng trực tiếp cho việc xử
lý các loại hydrocacbon clo hóa ở mức cao.
+ Phương pháp khử bằng hydro mới sinh
DDT cũng nhƣ các chất ô nhiễm clo hữu cơ khác rất bền trong điều kiện
oxy hóa, vì vậy các điều kiện để tiến hành xử lý bằng phƣơng pháp oxy hóa là
rất ngặt nghèo. Mặt khác khi oxy hóa không hoàn toàn có thể tạo ra nhiều sản
phẩm còn độc thậm chí độc hơn cả chất ban đầu. Để khắc phục nhƣợc điểm
trên, nhiều nhà nghiên cứu sử dụng hydro với áp suất cao để xử lý các chất clo
hữu cơ bền, công trình của Anderson, Rappe đã sử dụng hệ xúc tác Denox (hệ
Ti/V dạng sợi) để khử các dioxin/furan sinh ra từ khí thải. Đặc biệt gần đây là
công trình nghiên cứu sử dụng hydro mới sinh do các phản ứng hóa học để xử
lý các chất clo hữu cơ bền, chẳng hạn Jimmy Kao đã sử dụng hydro sinh ra từ
phản ứng của bột sắt trong môi trƣờng axit clohydric để khử các chất clo hữu
cơ trong bùn thải của nhà máy sản xuất hóa chất ở Đài Loan [15].
Việc xử lý DDT và các chất clo hữu cơ bền khác bằng phƣơng pháp
hydro hóa bằng phản ứng hóa học tuy mới bƣớc đầu đƣợc nghiên cứu nhƣng
có một ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn: đó là do sản phẩm của quá trình
xử lý luôn luôn ít độc hơn chất ban đầu, kém bền hơn nên dễ phân hủy trong
tự nhiên hơn. Đặc biệt khi tiến hành thực hiện không đòi hỏi áp suất quá cao
nhƣ sử dụng hydro trong bình nén. Các chất khử có thể sử dụng là các kim

17