ẢNH HƯỞNG của 1,2,3,4 TETRACHLOROBENZENE lên HOẠT ĐỘNG KHỬ yếm KHÍ TETRACHLORODIBENZO p DIOXINS của CỘNG ĐỒNG VI SINH vật TRONG bùn THUỘC VÙNG ô NHIỄM CHẤT độc màu DA CAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

LÂM TỬ LĂNG

ẢNH HƯỞNG CỦA 1,2,3,4TETRACHLOROBENZENE LÊN HOẠT ĐỘNG
KHỬ YẾM KHÍ TETRACHLORODIBENZO-PDIOXINS CỦA CỘNG ĐỒNG VI SINH VẬT TRONG
BÙN THUỘC VÙNG Ô NHIỄM CHẤT ĐỘC MÀU
DA CAM
Luận văn tốt nghiệp
Ngành: KHOA HỌC ĐẤT

Cần Thơ, 2011


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: KHOA HỌC ĐẤT
Tên đề tài:

ẢNH HƯỞNG CỦA 1,2,3,4TETRACHLOROBENZENE LÊN HOẠT ĐỘNG
KHỬ YẾM KHÍ TETRACHLORODIBENZO-PDIOXINS CỦA CỘNG ĐỒNG VI SINH VẬT TRONG
BÙN THUỘC VÙNG Ô NHIỄM CHẤT ĐỘC MÀU
DA CAM
Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:
Lâm Tử Lăng
MSSV: 3077461

Lớp: KHĐ K33

TS. Dương Minh Viễn

Cần Thơ, 2011


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Chứng nhận chấp thuận báo cáo luận văn tốt nghiệp với đề tài: :
“ẢNH HƯỞNG CỦA 1,2,3,4-TETRACHLOROBENZENE LÊN HOẠT
ĐỘNG KHỬ YẾM KHÍ TETRACHLORODIBENZO-P-DIOXINS CỦA
CỘNG ĐỒNG VI SINH VẬT TRONG BÙN THUỘC VÙNG Ô NHIỄM
CHẤT ĐỘC DA CAM”
Sinh viên thực hiện: Lâm Tử Lăng
MSSV: 3077461.
Lớp Khoa Học Đất- Khóa 33 ( TT0772A1)
Nhận xét của giảng viên hướng dẫn: ..................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
Kính trình hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp thông qua.

Cần thơ, ngày…. tháng… năm 2011
Cán bộ hướng dẫn

Ts. Dương Minh Viễn

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG
Hội đồng chấm báo cáo luận văn tốt nghiệp ngành khoa học đất đã chấp thuận
báo cáo đề tài:
“ẢNH HƯỞNG CỦA 1,2,3,4-TETRACHLOROBENZENE LÊN HOẠT
ĐỘNG KHỬ YẾM KHÍ TETRACHLORODIBENZO-P-DIOXINS CỦA
CỘNG ĐỒNG VI SINH VẬT TRONG BÙN THUỘC VÙNG Ô NHIỄM
CHẤT ĐỘC DA CAM”

Sinh viên thực hiện: Lâm Tử Lăng

MSSV: 3077461.

Lớp Khoa Học Đất- Khóa 33 ( TT0772A1)
Luận văn tốt nghiệp đã được Hội đồng đánh giá ở mức: ....................................................
Nhận xét của Hội đồng: .....................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày…. tháng… năm 2011

Chủ tịch Hội Đồng
Xét duyệt của Khoa
Trưởng Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

ii


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

NHẬN XÉT CỦA BỘ MÔN
Đề tài
“ẢNH HƯỞNG CỦA 1,2,3,4-TETRACHLOROBENZENE LÊN HOẠT
ĐỘNG KHỬ YẾM KHÍ TETRACHLORODIBENZO-P-DIOXINS CỦA
CỘNG ĐỒNG VI SINH VẬT TRONG BÙN THUỘC VÙNG Ô NHIỄM
CHẤT ĐỘC DA CAM”

Do sinh viên Lâm Tử Lăng. MSSV: 3077461. Lớp Khoa Học Đất- Khóa 33
(TT0772A1) thực hiện.
Ý kiến đánh giá của Bộ môn: .............................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

Cần thơ, ngày…. tháng… năm 2011
Bộ môn

iii


TÓM TẮT LỊCH SỬ BẢN THÂN


 Họ và tên: Lâm Tử Lăng
 Ngày sinh: 09/06/1988
 Nơi sinh: Ninh Kiều- Cần Thơ
 Chỗ ở hiện nay: A4- KTT Cấp nước- Đường 30/4- Phường Xuân KhánhQuận Ninh Kiều- TP Cần Thơ.
 Họ và tên Cha: Lâm Quốc Dũng
 Họ và tên Mẹ: Trần Kim Cúc
 Quá trình học tập:
 Năm 1994- 1999: Học Trường Tiểu Học An Hội- TP Cần Thơ (Nay là
Trường Tiểu Học Mạc Đĩnh Chi- Quận Ninh Kiều- TP Cần Thơ).
 Năm 1999- 2003: Học Trường THCS Lương Thế Vinh- Quận Ninh
Kiều- TP Cần Thơ.
 Năm 2003- 2006: Học Trường THPT Chuyên Lý Tự Trọng- Quận
Bình Thủy- TP Cần Thơ.
 Năm 2007- 2011: Sinh viên lớp Khoa Học Đất K33, Khoa Nông
Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ.

iv


LỜI CẢM TẠ


Xin kính dâng lên Cha Mẹ
Con thành kính biết ơn Cha Mẹ đã nuôi dưỡng, dạy dỗ con thành tài, là

người động viên và giúp đỡ con về mọi mặt trong suốt quá trình học tập của
con.
Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
Thầy Dương Minh Viễn đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy, quan tâm giúp
đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luân văn tốt nghiệp.
Thầy cố vấn học tập Trần Bá Linh, cô cố vấn học tập Châu Thị Anh Thy
đã hết lòng quan tâm, dẫn dắt, giúp đỡ em trong suốt khóa học.
Xin chân thành cám ơn
Các thầy cô và các anh chị tại BM Khoa Học Đất & phòng thí nghiệm
Sinh Học Đất đã nhiệt tình đóng góp ý kiến và tạo điều kiện tốt để em hoàn
thiện bài luận văn này.
Chị Thị Tú Linh, học viên lớp Cao học Khoa Học Đất Khóa 16 đã phụ
giúp và động viên tôi trong thời gian thực hiện luận văn.
Các bạn lớp Khoa Học Đất K33 đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình học tập tại trường.
Trân trọng cảm ơn và kính chào!
Cần thơ, ngày… tháng… năm 2011

Lâm Tử Lăng

v


LỜI CAM ĐOAN


Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu khoa
học của bản thân. Các số liệu và kết quả được trình bày trong luận văn tốt
nghiệp là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình
nghiên cứu nào trước đây.

Tác giả luận văn

Lâm Tử Lăng

vi


Lâm Tử Lăng, 2011. “ Ảnh hưởng của 1,2,3,4-Tetrachlorobenzene lên hoạt
động khử yếm khí Tetrachlorodibenzo-p-dioxins của cộng đồng vi sinh vật
trong bùn thuộc vùng ô nhiễm chất độc da cam”. Luận văn tốt nghiệp đại học,
khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ.
Cán bộ hướng dẫn khoa học: Ts. Dương Minh Viễn.
TÓM LƯỢC
Hoạt động khử chlor yếm khí Polychlorinated-p-dioxins chịu ảnh hưởng của
nhiều yếu tố môi trường, trong đó có ảnh hưởng của các hợp chất hữu cơ chứa
chlor như 1,2,3,4-TeCB. Về nguyên tắc, vi khuẩn yếm khí khử chlor của
PCDDs cũng có thể khử chlor của TeCB. đề tài “Ảnh hưởng của 1,2,3,4Tetrachlorobenzene lên hoạt động khử yếm khí Tetrachlorodibenzo-p-dioxins
của cộng đồng vi sinh vật trong bùn thuộc vùng ô nhiễm chất độc da cam”
được thực hiện nhằm khảo sát ảnh hưởng của 1,2,3,4- TeCB lên tốc độ khử
1,2,3,4- TCDD và 2,3,7,8- TCDD và sự thay đổi cộng đồng vi khuẩn khử chlor
yếm khí Dioxins khi bổ sung 1,2,3,4-TeCB.
Thí nghiệm bố trí với hai mẫu bùn Đội 4- Cam Nghĩa- Quảng Trị và bùn hồ
Lâm Ly- A Lưới-Thừa Thiên Huế. Thí nghiệm bố trí trong các lọ ủ yếm khí, thể
tích 40ml, cấy 1,2,3,4-TCDD (10μM) / 2,3,7,8-TCDD (1μM). Hai nghiệm thức,
có và không có 1,2,3,4-TeCB (58μM), được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên và có 3
lặp lại. Sử dụng các cộng đồng nuôi đã thể hiện hoạt động khử chlor PCDDs
chuyển vào các mẫu ủ thí nghiệm (10% thể tích lọ ủ). Lấy mẫu ở thời điểm
0,1,2 và 7 tháng để khảo sát hoạt động khử chlor yếm khí 1,2,3,4-TCDD và
2,3,7,8-TCDD; đồng thời các mẫu ở 1,2 và 7 tháng sử dụng để phân tích cộng

đồng vi khuẩn khử chlor yếm khí Dioxins.
Qua thời gian ủ, kết quả thí nghiệm các mẫu ủ cấy 1,2,3,4-TCDD thể hiện hoạt
động khử mạnh, tạo ra các sản phẩm khử 3 chlor, 2 chlor, 1 chlor và cả
Dibenzo-p-dioxin. Nghiệm thức cấy 2,3,7,8-TCDD cũng cho thấy có hoạt động
khử chlor yếm khí nhưng tốc độ chậm hơn, sản phẩm tạo thành là 2,3,7Trichlorobenzo-p-dioxin và 2-Monochlorobenzo-p-dioxin. Bổ sung 1,2,3,4TeCB vào các mẫu ủ cho thấy hoạt động khử chlor của hợp chất này với sự tạo
thành sản phẩm khử 1,2,3-Trichlorobenzene. Tuy nhiên chua thấy sự khác biệt
về hiệu quả khử chlor yếm khí PCDDs trong hai nghiệm thức có và không có
1,2,3,4-TeCB. Thành phần cộng đồng vi khuẩn trong nghiệm thức có 1,2,3,4TeCB và không có 1,2,3,4-TeCB không cho thấy sự khác biệt về thành phần,
nhưng có sự khác biệt về mật số cộng đồng vi khuẩn.

vii


DANH SÁCH HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

1.1

Cấu trúc của một số chất Dioxins

2

1.2

Cơ chế tạo ra sản phẩm phụ 2,3,7,8-TCDD trong quá trình tổng

3

hợp chất diệt cỏ 2,4,5-T

1.3

Con đường phân hủy DF với cách thức oxy kép ở hai bên và oxy hóa kép

10

ở ngay gốc (Hiraishi,2003)

1.4

Con đường loại bỏ Chlor của 1,2,3,4- TCDD và 1,2,3,7,8- PeCDD của loài

11

Dehaloccoides.sp dòng CBDB1

1.5

Sơ đồ phân hủy 1,2,3,4- TCDD; 1,2,3,7,8- PeCDD và các sản phẩm của

11

chúng

1.6

Dòng điện tử trong trao đổi chất yếm khí (Max M. Hӓggblom và ctv,

14

2009)

1.7

Các chu kỳ của kỹ thuật PCR

16

1.8

Sơ đồ cấu tạo của máy sắc khí khối phổ

21

2.1

Nghiệm thức không có TeCB và có TeCB với mẫu cấy 1,2,3,4-TCDD

25

2.2

Nghiệm thức không có TeCB và có TeCB với mẫu cấy 2,3,7,8-TCDD

25

2.3

Các dung dịch trích và ống Power Bead Tubes trích DNA

26

3.1

Biểu đồ sản phẩm khử chlor yếm khí 1,2,3,4-TCDD trong mẫu bùn Đội 4

29

3.2

Sơ đồ quá trình khử 1,2,3,4-TCDD của vi khuẩn trong mẫu bùn Đội 4

25

2.2

Nghiệm thức không có TeCB và có TeCB với mẫu cấy 2,3,7,8-TCDD

25

2.3

Các dung dịch trích và ống Power Bead Tubes trích DNA

26

2.1

Nghiệm thức không có TeCB và có TeCB với mẫu cấy 1,2,3,4-TCDD

25

2.1

Nghiệm thức không có TeCB và có TeCB với mẫu cấy 1,2,3,4-TCDD

25

viii


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

Chữ tắt

Từ gốc

2,3,7,8 - TCDD

2,3,7,8- Tetrachlorodibenzo-p-dioxin

1,2,3,4 - TCDD

1,2,3,4- Tetrachlorodibenzo-p-dioxin

TeCB

Tetrachlorobenzene

PCDDs

Polychlorodibenzo-p-dioxins

PCDFs

Polychlorodibenzofurans

TEFs

Toxic Equivalance Factors

PCBs

Polychlorobiphenyls

POPs

Persistent Organic Pollutants

I- TEQ

International- Total Toxic Equivalents

ix

MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ..........................................................
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG ..............................................................................
NHẬN XÉT CỦA BỘ MÔN ..................................................................................
TÓM TẮT LỊCH SỬ BẢN THÂN .........................................................................
LỜI CẢM TẠ.........................................................................................................
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................
TÓM LƯỢC ...........................................................................................................
DANH SÁCH BẢNG .............................................................................................
DANH SÁCH HÌNH ..............................................................................................
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................
MỞ ĐẦU.............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1- LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ............................................................... 3
1.1-

SƠ LƯỢC VỀ DIOXIN ............................................................................. 3

1.1.1- Khái niệm về Dioxin .................................................................................. 3
1.1.2- Nguồn gốc Dioxin...................................................................................... 4
1.1.3- Tác động đối với môi trường sinh thái........................................................ 5
1.1.4- Dioxin trong môi trường đất....................................................................... 5
1.2-

Ô NHIỄM DIOXIN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM ............................ 6

1.2.1- Ô nhiễm Dioxin trên thế giới ...................................................................... 6
1.2.2- Ô nhiễm Dioxin ở Việt Nam ....................................................................... 6
1.3- MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Ô NHIỄM DIOXIN ........................... 9
1.3.1- Phương pháp xử lý hoá học, lý học và cơ học ............................................. 9
1.3.2- Phân huỷ Dioxin sinh học ..........................................................................10

1.4- YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG TÁC ĐỘNG LÊN SỰ PHÂN HUỶ HOẶC
KHỬ CHLOR YẾM KHÍ DIOXIN .....................................................................16
1.4.1- Tiến trình metane hoá ................................................................................17
1.4.2- Tiến trình khử sulfate.................................................................................17
1.4.3- Tiến trình acetate hoá.................................................................................17

x


1.5- MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ SỬ DỤNG TRONG
VIỆC PHÂN TÍCH SINH THÁI CỘNG ĐỒNG VI SINH VẬT .........................18
1.5.1- Phản ứng chuỗi Polymerase (PCR- Polymerase Chain Reaction) ...............18
1.5.2- Phương pháp Điện di biến tính tăng cấp (DGGE- Denaturing Gradient
Gel Electrophoresis) ............................................................................................20
1.6- NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHỐI PHỔ
(GC- MS) SỬ DỤNG TRONG PHÂN TÍCH DIOXIN........................................22
CHƯƠNG 2- PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP..........................................26
2.1- PHƯƠNG TIỆN ...........................................................................................26
2.1.1- Thời gian và địa điểm thí nghiệm...............................................................26
2.1.2- Thiết bị thí nghiệm ....................................................................................26
2.1.3- Các hoá chất thí nghiệm.............................................................................26
2.2- PHƯƠNG PHÁP ..........................................................................................29
2.2.1- Khảo sát ảnh hưởng của TeCB lên tốc độ khử 1,2,3,4-TCDD của cộng
đồng vi khuẩn yếm khí khử chlor trong dioxin.....................................................29
2.2.2- Khảo sát ảnh hưởng của TeCB lên tốc độ khử 2,3,7,8-TCDD của
cộng đồng vi khuẩn yếm khí khử chlor trong dioxin ............................................29
2.2.3- So sánh cộng đồng vi khuẩn khử chlor yếm khí trong nghiệm thức có
TeCB với nghiệm thức không có TeCB ...............................................................31
CHƯƠNG 3- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................38
3.1- Khả năng khử chlor yếm khí của bùn vùng ô nhiễm chất độc màu da cam....38

3.1.1- Hoạt động khử chlor yếm khí 1,2,3,4-TCDD .............................................38
3.1.2- Hoạt động khử chlor yếm khí 2,3,7,8-TCDD .............................................40
3.2- Ảnh hưởng của 1,2,3,4-Tetrachlorobenzene lên hoạt động khử chlor yếm
khí các hợp chất PCDDs ......................................................................................... 42
3.2.1- Ảnh hưởng của 1,2,3,4-Tetrachlorobenzene lên sự khử chlor yếm khí
1,2,3,4- Tetrachlorodibenzo-p- dioxin..................................................................... 42
3.2.2- Ảnh hưởng của 1,2,3,4-Tetrachlorobenzene lên sự khử chlor yếm khí
2,3,7,8- Tetrachlorodibenzo-p- dioxin..................................................................... 44
3.3- Ảnh hưởng của việc bổ sung 1,2,3,4-Tetrachlorobenzene lên sự thay đổi
cộng đồng vi khuẩn khử chlor yếm khí các hợp chất PCDDs ...............................46

xi


CHƯƠNG 4- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................50
4.1- KẾT LUẬN ..................................................................................................50
4.2- KIẾN NGHỊ ....................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................
PHỤ CHƯƠNG......................................................................................................

xii


Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

MỞ ĐẦU
Quá trình phân hủy dioxins trong tự nhiên được thực hiện chủ yếu bởi một số loài vi
khuẩn chuyên biệt thuộc nhóm hiếu khí hoặc yếm khí. Trong nhiều nghiên cứu đã cho

thấy, loài Dehalococcoides có thể khử yếm khí PCDD/Fs bị chlor hoá ở mức cao hơn
bởi enzyme dehalogenase để trở thành PCDD/Fs có mức chlor hoá thấp hơn 2 và sau đó
có khả năng bị phân huỷ hiếu khí trong bước tiếp theo (Mohn và Tiedje, 1992). Nhiều
nghiên cứu trên thế giới đã phân lập được một số loài vi sinh vật trong đất có khả năng
phân huỷ mạnh dioxins (Wittich et al, 1992; Armengaud & Timmis, 1997; Hiraishi et
al, 2001, 2003, 2004) và xác định được sự hiện diện của nhóm Dehalococcoides trong
đất/ bùn ô nhiễm PCDD/Fs có khả năng khử chlor (Bünge et al, 2003)…
1,2,3,4- Tetrachlorobenzene (1,2,3,4- TeCB) có cấu tạo hóa học như một nhánh vòng
thơm của các chất Polychlorodibenzo-p-dioxins (PCDDs) và ít độc hơn nhiều so với
dioxins nên có thể được sử dụng như chất mồi thúc đẩy hoạt động của vi khuẩn khử
chlor yếm khí PCDDs. Về nguyên tắc vi khuẩn yếm khí khử chlor của PCDDs cũng
có thể khử chlor của TeCB (Tina Holscher, Helmut Gorish, Lorenz Adrian, 2003; Max
M.Häggblom et al, 2004). Vi khuẩn khử yếm khí chlor trong PCDDs và TeCB đều sử
dụng các hợp chất này như chất nhận điện tử.
Quá trình khử chlor yếm khí PCDDs chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố môi trường,
trong đó có ảnh hưởng của các hợp chất hữu cơ chứa chlor như 1,2,3,4-TeCB. Mặt
khác, hàm lượng PCDDs trong đất ô nhiễm thường rất thấp, nên mật số vi khuẩn khử
yếm khí chlor của PCDDs không cao. Do đó bổ sung 1,2,3,4- TeCB như là biện pháp
làm gia tăng mật số của chúng để giúp khử chlor được tốt hơn.
Chính vì vậy đề tài “Ảnh hưởng của 1,2,3,4-Tetrachlorobenzene lên hoạt động khử
yếm khí Tetrachlorodibenzo-p-dioxins của cộng đồng vi sinh vật trong bùn thuộc
vùng ô nhiễm chất độc da cam” được thực hiện nhằm khảo sát ảnh hưởng của 1,2,3,4TeCB lên tốc độ khử 1,2,3,4- TCDD và 2,3,7,8- TCDD và sự thay đổi cộng đồng vi
khuẩn khử chlor yếm khí Dioxins khi bổ sung 1,2,3,4-TeCB.

-1-


Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

CHƯƠNG 1
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1. SƠ LƯỢC VỀ DIOXINS
1.1.1. Khái niệm
Dioxins là một trong 12 chất, nhóm chất theo Công ước Stockholm (UNEP, 2001) về
các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs: Persistent Organic Pollutants), gây ô
nhiễm môi trường.
Dioxins là tên gọi chung của một nhóm hàng trăm các hợp chất hóa học tồn tại bền
vững trong môi trường cũng như trong cơ thể con người và các sinh vật khác. Tùy theo
số nguyên tử Cl và vị trí không gian của những nguyên tử này, dioxins có 75 đồng phân
PCDDs

(polychlorodibenzo-p-dioxins)

và

135

đồng

phân

PCDFs

(polychlorodibenzofurans) với độc tính khác nhau. Dioxins còn bao gồm nhóm các
PCBs (polychlorobiphenyls), là các chất tương tự dioxins, bao gồm 419 chất hóa học
trong đó có 29 chất đặc biệt nguy hiểm. Trong số các hợp chất dioxins, TCDDs là nhóm
độc nhất. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã dùng chỉ số TEFs (Toxic Equivalance
Factors) để so sánh mức độ gây độc của các hợp chất Dioxins. Trong nhóm Dioxins,

chất độc nhất là 2,3,7,8- TCDD (2,3,7,8- Tetrachlorodibenzo-p-dioxin), nên TCDD
được làm chuẩn để so sánh trong nhóm chất Dioxins.

.

Hình 1.1: Cấu trúc của một số chất Dioxins

-2-


Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

1.1.2. Nguồn gốc Dioxins
Dioxins là tạp chất được sinh ra trong quá trình sản xuất 2,4,5-T. Hàm lượng dioxins
trong các chất diệt cỏ rất khác nhau, ước tính số lượng dioxins chứa trong chất diệt cỏ
mà Mỹ đã dùng trong chiến tranh Việt Nam từ 170 – 1000 kg. Tại các căn cứ quân sự
cũ của Mỹ trước đây là nơi tàng trữ và nạp chất diệt cỏ lên máy bay như sân bay Biên
Hòa, Đà Nẵng, Phù Cát có độ tồn lưu các chất độc ở mức cao và rất cao, lên tới hàng
trăm nghìn ppt . Đặc biệt là các sân bay Biên Hòa, Đà Nẵng hàm lượng 2,3,7,8-TCDD
chiếm 90% tổng độ độc, nhiều mẫu đất 2,3,7,8-TCDD > 99% tất cả độ độc của PCDD
và PCDF. Các kết quả phân tích còn phát hiện một lượng lớn 2,4,5-T, 2,4-D,
dichlorphenol, trichlorophenol và một số lượng nhỏ hydrocarbon thơm đa nhân trong
các mẫu đất tại khu vực nhiễm độc. Ngoài ra, ô nhiễm 2,4,5-T và 2,4-D ở Việt Nam còn
từ các nguồn khác.

Hình 1.2: Cơ chế tạo ra sản phẩm phụ 2,3,7,8-TCDD trong quá trình tổng
hợp chất diệt cỏ 2,4,5-T

Dioxins là sản phẩm của sự phát triển công nghiệp toàn cầu. Rất nhiều ngành
có thể phát sinh dioxins. Ví dụ ngành công nghiệp nhựa PVC, sơn, công
nghiệp giấy, dệt, công nghiệp luyện kim, nhiệt điện, sản xuất thuốc bảo vệ
thực vật v.v.. Mức độ phát sinh dioxins phụ thuộc vào đặc điểm ngành nghề và
quy mô sản xuất. Đến đầu những năm 60, lượng dioxins trên toàn thế giới phát
sinh từ các hoạt động sản xuất công nghiệp lên tới hàng tấn mỗi năm. Dioxins
cũng phát sinh trong một số hoạt động dân sinh, ví dụ các trường hợp đốt củi,

-3-


Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

rơm rạ, đốt rác thải .v.v. Dioxins được hình thành khi các hợp chất có chứa Chlor bị tác
động bởi nhiệt độ cao hay được xúc tác bởi các chất vô cơ. Nhiệt độ tối thích là từ
300oC cho phản ứng tạo thành Dioxins (Yasuhara, 1988; Huang, 1995).
1.1.3. Tác động của Dioxins đối với môi trường và sức khoẻ con người
Dioxins có thể tích tụ trong các mô mỡ của người và gây các loại ung thư khác nhau. Ở
nồng độ rất thấp, dioxins làm rối loạn chức năng hormon, hệ miễn dịch. Nhiễm độc
nặng có thể gây các bệnh về gan, máu, ung thư và tử vong. Phụ nữ có thai khi tiếp xúc
có thể gây hỏng chức năng hệ thần kinh ở phôi và gây quái thai. Chất này rất độc đối
với một số động vật, động vật nhiễm dioxins giảm trọng lượng 50% và chết trong vòng
2-3 tuần. Độc tính cao của nó được thể hiện bởi khả năng tích lũy trong cơ thể ở liều
lượng không gây tử vong nhưng lại gây ra những tổn thương lâu dài trong các bộ phận
của cơ thể dẫn đến ung thư, quái thai, đột biến gen…chỉ với hàm lượng rất nhỏ.
1.1.4. Dioxins trong môi trường đất
Trong môi trường sinh thái, dioxins ít hoà tan trong nước nhưng khả năng hấp thụ vào
đất lại khá cao. Khi xâm nhập vào đất, dioxins kết hợp với các chất hữu cơ biến thành

các phức chất không hoà tan trong nước và ít bị rửa trôi, do vậy, những lớp đất có
lượng mùn cao ở khu vực nhiễm độc dioxins có khả năng tích tụ dioxins nhiều nhất.
Dioxins có thể chuyển rời ra khỏi những nơi tích tụ ban đầu nếu khu vực đất nhiễm
dioxins bị sạt lở, và theo dòng nước cuốn đi xa, tạo thành những khu vực nhiễm độc
mới.
Những nghiên cứu trên cơ thể thực vật cho thấy, khi bị phun rải chất độc da cam, cơ thể
thực

vật

sẽ

có

những

phản

ứng

sinh

lý,

như

xuất

hiện

nhiều

u nổi trên lá, một số thay đổi khá rõ nét về hình dáng thân, cành, lá, hoa và
quả, nhiều trường hợp dẫn tới rụng lá. Nếu cây không mọc lá trở lại, có
nghĩa là chấm dứt sự quang hợp, dẫn đến chết cây. Chất độc da cam cũng
gây tiêu huỷ các chất hữu cơ trong đất, dẫn đến sự giảm sút các hoạt động
của vi sinh vật trong đất, gây hậu quả phá huỷ cơ cấu thành phần thổ
nhưỡng và xói mòn đất. Hệ động vật cũng chịu tổn thất rất nặng nề. Những cá thể loài
sống sót vẫn có thể tiếp tục chết nếu ăn phải thức ăn hoặc uống phải nguồn nước bị

-4-


Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

nhiễm độc.
1.2. Ô NHIỄM DIOXINS TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.2.1. Ô nhiễm Dioxins trên thế giới
Năm 1963, một số nạn nhân khác tại Hà Lan cũng được cho là tử vong vì dioxins; Tai
nạn tại Times Beach (Missouri-Hoa kỳ) do một công ty hóa chất bán chất phế thải có
chứa TCDD; Vụ nổ vào tháng 10/1976 tại nhà máy ICMESA sản xuất TCP ở Seveso,
Italia (Firestone D., 1977) là một vụ tai nạn hóa học lớn trên thế giới, vụ nổ đã tạo ra
một đám mây hóa học lớn, dài 5km, rộng 700m, chứa khoảng 500kg TCP và 2kg
dioxins. Khoảng 2.000 người bị nhiễm độc dioxins, hơn 1.100 con vật chết do bị nhiễm
tới 255 ng/g TCDD. Sau vụ tai nạn, người ta đã phải chôn cách ly 3 triệu m3 đất bị
nhiễm TCDD.
1.2.2. Ô nhiễm Dioxins ở Việt Nam
1.2.2.1. Nguyên nhân Dioxins tồn tại ở Việt Nam

Ở miền Nam Việt Nam, chất độc màu da cam và các loại thuốc diệt cỏ khác bắt đầu
được thử nghiệm bởi quân đội Hoa Kỳ vào năm 1961 và được sử dụng rộng rãi với hàm
lượng cao trong chiến tranh vào các năm 1967 – 1968, rồi giảm xuống và ngừng sử
dụng năm 1971 dưới tên gọi là “Chiến dịch Ranch Hand”, biến Việt Nam thành một bãi
thử các chất hóa học độc hại. Quân đội Mỹ đã rải xuống miền Nam Việt Nam 7 chất
diệt cỏ làm trụi lá cây chính (chưa kể các loại hóa chất tác động trực tiếp vào con
người). Chất da cam, một hỗn hợp của 2,4-D và 2,4,5-T (hai phần bằng nhau). Trong
chiến dịch này, quân đội Mỹ đã rải 72 triệu lít chất độc diệt cỏ xuống miền Nam Việt
Nam nhằm phá hủy nơi trú ẩn và nguồn lương thực của quân ta. Trong đó, chất độc da
cam chiếm khoảng 65% tổng lượng chất diệt cỏ được sử dụng và ước tính khoảng 366
kg 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) (Stellman et al, 2003), 27% là chất
màu trắng, 8,7% chất màu xanh và 0,6% chất màu tím. Tổng số lượng dioxins Việt
Nam hứng chịu là vào khoảng 370kg. Tổng số diện tích đất đai bị ảnh hưởng hóa chất
là 2,63 triệu hecta. Có gần 5 triệu người Việt Nam sống trong 25.585 thôn ấp chịu ảnh
hưởng độc chất màu da cam.

-5-


Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

Có hai nguồn chính gây ô nhiễm Dioxins ở Việt Nam. Một là từ việc phun thuốc diệt cỏ
của quân đội Hoa Kỳ. Hai là tại các căn cứ quân sự của Hoa Kỳ và Đồng Minh dùng để
cất trữ thuốc diệt cỏ. Vào năm 1970, 7500 US gallons chất độc da cam đã bị tràn đổ ra
ngoài tại căn cứ quân sự Hoa Kỳ ở Biên Hòa (Dwernychuk, 2002- Trích từ US Army
documents, 1970). Ngoài Biên Hòa, căn cứ quân sự Hoa Kỳ ở Thung lũng A Lưới (
Thừa Thiên Huế) cũng là điểm nóng ô nhiễm Dioxins. Theo Dwernychuk et al. (2002),
hàm lượng độc chất TCDD trong đất tại các căn cứ quân sự trước đây của quân đội Hoa

Kỳ từ 4.2 pg/g đến 360 pg/g và đều vượt quá 85.7% tổng số I- TEQ ( InternationalTotal Toxic Equivalents), trong khi đó hàm lượng TCDD tại các vùng được phun rải
chất độc khai hoang là từ không phát hiện được cho đến 15 pg/g, chiếm 50- 80% tổng
số I- TEQ và ít hơn rất nhiều so với tại các căn cứ quân sự trước đây của quân đội Hoa
Kỳ.
Về điều kiện khí hậu tự nhiên của các tỉnh miền Nam Việt Nam là khí hậu nhiệt đới ẩm,
nắng nóng quanh năm, nhiệt độ trung bình 25-270C, bức xạ măt trời mạnh, đây là
những điều kiện thuận lợi cho quá trình quang phân hủy các chất độc sinh thái nói
chung, dioxins nói riêng trong không khí, trên bề mặt đất, lá cây, v.v… Hệ thống sông
ngòi dày đặc, trung bình khoảng 1 km/km2, đa số sông ngòi là ngắn, hướng chảy ra
Biển Đông, năm nào cũng có mưa to gió lớn, bão lụt; đất đai, đồng ruộng bị ngập lụt
mênh mông, những đặc điểm thủy văn này làm cho đất đai bị xói mòn, cuốn theo dòng
nước lan tỏa đi khắp nơi và cuối cùng là chảy ra biển, các hợp chất dioxins hấp phụ
mạnh vào đất cũng theo đó mà lan tỏa đi các nơi và ra biển, nồng độ loãng dần hàng
năm. Đây là hai yếu tố tự nhiên có tác động đáng kể đến độ tồn lưu, sự suy giảm nồng
độ và sự di chuyển của dioxins trong môi trường miền Nam Việt Nam.
1.2.2.2. Tác động đối với môi trường và sức khỏe con người
 Đối với môi trường sinh thái:
Quân đội Mỹ đã rải chất diệt cỏ chứa 2,4,5-T, 2,4-D và tạp chất dioxins lên khoảng
27% tổng diện tích Việt Nam. Khoảng hơn 2 triệu ha rừng đã bị tác động của chất diệt
cỏ. Tác dụng tức thời của chất diệt cỏ là làm cho các loài cây rừng bị trụi hết lá, rất
nhiều loài cây bị chết, môi trường và sinh cảnh bị thay đổi nhanh chóng. Tại các vùng

-6-


Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

rừng bị rải lặp đi lặp lại nhiều lần, hệ sinh thái rừng bị phá hủy hoàn toàn và cho đến

nay tại những nơi này chưa có cây mọc tự nhiên như khu rừng Mã Đà (Đồng Nai),
thung lũng A Lưới (Thừa Thiên Huế) v.v. (Võ Quý, Đặng Duy Huỳnh và ctv, 2002).
Chất diệt cỏ sau khi được phun xuống có thể tích tụ không những trong đất mà còn
phân tán trong lớp nước mặt, nước ngầm, không khí, tích tụ trong thực vật, gây nhiều
sự cố và hiểm họa cho môi trường và từ đó tác động dây chuyền đến con người, động
thực vật và các vi sinh vật. Hậu quả là làm suy thoái hệ sinh thái tự nhiên. Các chất này
giết chết các động vật, thực vật, vi sinh vật và nhiều loại sinh vật khác làm cho chúng
không thể phục hồi lại được, làm thay đổi hoàn toàn cấu trúc quần xã và chủng loại
động vật, thực vật. (Hoàng Anh Cung, 1993; Dinh H, 1984).
Chất độc hóa học ngấm vào trong đất, tích tụ lại trong cơ thể thực vật nên ít bị phân hủy
bởi một số yếu tố như ánh sáng mặt trời, tia cực tím, nhiệt độ. Các chất này tồn tại dưới
dạng hỗn hợp và các yếu tố môi trường nhiều khi chưa thuận lợi cho các quá trình phân
hủy sinh học tự nhiên. Hiện nay, lượng chất độc hóa học còn lại trong đất rất lớn, đặc
biệt là 2,4,5-T, 2,4-D, dioxins tại các “điểm nóng”- các căn cứ quân sự cũ của Mỹ ở sân
bay Đà Nẵng, Biên hòa và Phù Cát.
 Đối với con người:
Tác hại của Dioxins trên cơ thể con người được tính bằng ppt (part per trillionpicrogram- phần tỉ của milligram). Một người khỏe mạnh, chỉ cần nhiễm vài ppt là đã
ảnh hưởng đến nhiều bộ phận. Thời gian bán hủy của Dioxins theo ước tính là 10-12
năm. Ví dụ một người ở vùng bị rải Dioxins vào năm 1970, và bị nhiễm khoảng 200ppt,
thì năm 1982 (12 năm sau), số lượng này còn khoảng 100ppt. 12 năm sau nữa- năm
1994, nó còn 50ppt. Đến năm 2006 vẫn còn 25ppt, vẫn đủ gây bệnh ung thư và các dị
tật khác.
Hiện nay, ước tính có khỏang 4.8 triệu người Việt Nam bị nhiễm chất độc da cam/
dioxins, sống tập trung tại các tỉnh dọc đường Trường Sơn và biên giới với Campuchia.
Hàng trăm ngàn người trong số đó đã qua đời. Hàng triệu người và con cháu của họ
đang phải sống trong bệnh tật, nghèo khó vì di chứng chất độc màu da cam. Hàng năm,
đặc biệt là ở những vùng trước đây bị xử lý chất độc da cam với cường độ lớn, hàng

-7-

Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

ngàn trẻ sơ sinh bị khuyết tật (chậm phát triển, thừa ngón tay, ngón chân) và hàng ngàn
trẻ em bị ung thư.
1.2.2.3. Lược sử vùng A Lưới- Thừa Thiên Huế
Theo Dwernychuk et al, 2002, thung lũng A Lưới thuộc huyện A Lưới tỉnh Thừa Thiên
Huế, cách thành phố Huế khoảng chừng 65 km theo đường chim bay, sát với biên giới
Lào - Việt. Đây là một thung lũng dài khoảng 30 km, rộng 2-6 km, nằm giữa dãy
Trường Sơn ở độ cao hơn 600m so với mặt nước biển. Diện tích thung lũng khoảng
117.000 ha, trong đó trước năm 1945 có đến 107.000 ha rừng nguyên sinh. Từ năm
1966 đến 1969, quân đội Mỹ đã thả bom và rải chất độc hoá học nhiều lần, chủ yếu là
chất độc da cam. Trong thời gian này không một loài thực vật nào có thể sống sót. Kết
thúc chiến tranh đến nay, nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước đã đến nghiên cứu
vùng A Lưới và coi đây là một điển hình của hệ sinh thái rừng bị phá vỡ hoàn toàn bởi
chất độc hoá học. Diễn thế của thảm thực vật vùng A Lưới trong 30 năm qua phần nào
có thể nói lên được hậu quả lâu dài của chất độc da cam chứa dioxins lên môi trường
rừng ở đây và cả các vùng khác ở miền Nam Việt Nam có điều kiện tương tự. Thung
lũng A Lưới hơn 10 năm sau đó hầu như không có rừng, các thân cây gỗ to thuộc nhóm
gỗ cứng đã chết khô. Phần lớn các loài cây rừng gỗ mềm hơn đã bị mục nát do nắng
mưa. Trên nền rừng chủ yếu là các loài thực vật bậc thấp.
1.3. MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Ô NHIỄM DIOXINS
1.3.1. Phương pháp xử lý hoá học, lý học và cơ học
Do khả năng gây độc và tính trơ về mặt hóa học của Dioxins làm cho việc loai bỏ
chúng ra khỏi môi trường bị ô nhiễm gặp rất nhiều khó khăn. Có nhiều kỹ thuật hóa lý
phổ biến như: xử lý nhiệt (Thermal remediation), giảm thiểu bằng quang năng (Photodegradation), thủy phân bằng nước siêu tới hạn (Supercritical water using hydrolysis),
khử chlor với một kim loại xúc tác (Dechlorination with a metal catalyst).
Phương pháp chôn lấp hay được áp dụng cho chất thải nguy hại, rác thải, kể cả các chất

độc hóa học. Tuy nhiên chất độc vẫn nằm trong các hố chôn lấp không được phân hủy
nên các chất này có thể là nguồn ô nhiễm tiềm tàng cho môi trường và con người.

-8-


Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

Các phương pháp vật lý như quang hóa, sử dụng các tia cực tím, hay dùng áp suất cao
cũng có hiệu quả. Theo các kết quả công bố cho thấy rằng sử dụng phương pháp quang
hóa, 80% chất độc bị phân hủy dưới tác động của chùm tia cực tím cường độ 20W/cm3
ở nhiệt độ 200C trong 3 ngày (Sinkkonen S., Paasivirta J., 2000).
Phương pháp dechlor hóa và oxy hóa cũng được nghiên cứu áp dụng với các chất chứa
clo và cả 2,3,7,8-TCDD. Phương pháp này cũng cho kết quả khá tốt, thường tạo ra
những hợp chất ít chlor và ít độc hơn (Bünge et al, 2003). Nhược điểm của phương
pháp hóa học là không kiểm soát được sản phẩm tạo thành, các sản phẩm này thường
gây ô nhiễm thứ cấp.
Tuy nhiên các phương pháp trên tỏ ra hạn chế khi áp dụng ở vùng rộng lớn. Từ thập
niên 70 đến nay, nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật khắc phục sự cố ô nhiễm môi trường
đã được phát triển.
1.3.2. Phân hủy Dioxins sinh học
Xử lý chất ô nhiễm theo phương pháp phân hủy sinh học có thể đi theo hai hướng chính
là làm giàu sinh học và kích thích sinh học (Nguyễn Bá Hữu, 2002). Làm giàu sinh học
(Bioaugmentation) là phương pháp sử dụng tập đoàn vi sinh vật bản địa đã được làm
giàu hoặc vi sinh vật sử dụng các chất độc từ nơi khác, thậm chí vi sinh vật đã được cải
biến về mặt di truyền bổ sung vào các địa điểm ô nhiễm. Kích thích sinh học
(Biostimulation) là quá trình thúc đẩy sự phát triển và hoạt động trao đổi chất của tập
đoàn vi sinh vật bản địa có khả năng sử dụng các chất độc hại thông qua việc thay đổi

các yếu tố môi trường như pH, độ ẩm, nồng độ O2, chất dinh dưỡng, các cơ chất, các
chất xúc tác v.v.
1.3.2.1. Cơ chế phân hủy sinh học (hiếu khí và yếm khí)
 Sự phân hủy Dioxins ở vòng thơm (hiếu khí)
Những nghiên cứu hiện nay phát hiện ra khả năng phân hủy Dioxin của các loại vi
khuẩn hiếu khí ở những Dioxins như Dibenzo-p-dioxin (DD), Dibenzofuran
(DF)…Trong cơ chế phân hủy Dioxin của những vi khuẩn hiếu khí này, sự oxy hóa các
vòng thơm của Dioxin có liên quan đến aromatic hydrocarbon dioxygenase ở tại ngay
bước đầu của tiến trình phân hủy. Có hai cách thức chính của sự oxy hóa các vòng
-9-


Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

thơm của Dioxin này. Một là sự oxy hóa kép ở phía bên (Lateral Dioxygenation), nơi
mà một trong các vòng thơm của Dioxin bị tác động ở vị trí 1,2 phía bên góc (đôi khi ở
vị trí 2,3 hoặc 3,4) và được chuyển thành cis- dihydrodiols (hình 1.3). Một đặc điểm
hay của cách thức oxy hóa này là tạo ra hợp chất trung gian có màu vàng. Cách thức
thứ hai là sự oxy hóa kép ở ngay gốc (Angular Dioxygenation), xảy ra tại vị trí 4 và 4a
ngay kề cầu nối ete (Hiraishi, 2003).

Hình 1.3: Con đường phân hủy DF với cách thức oxy kép ở hai bên (A) và oxy hóa kép ở ngay gốc
(B). I, DF; II, 1,2-dihydro-dihydroxydibenzofuran; III, 2,3-dihydro-2,3-dihydroxydibenzofuran;
IV, 1,2-dihydroxydibenzofuran; V, 2-oxo-4-(3’-hydroxybenzofuran-2’-yl)-but-3-enoic acid; VI, 2hydroxy-4-(3’-oxo-3’H-benzofuran-2’-yliden)-but-2-enoic acid; VII, salicylic acid; VIII, 4,4adihydro-dihydroxydibenzofuran; IX, 2,2’,3-trihydroxybiphenyl; X, 2-hydroxy-6-(2hydroxyphenyl)-6-oxo-2,4-hexadienoic acid; XI, 2-oxo-4-pentenoate (Hiraishi,2003)

 Sự loại bỏ gốc halogen ( Reductive Dehalogenation) (yếm khí)
Những nghiên cứu cho thấy một vài loài vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và không bắt buộc có
khả năng loại bỏ gốc chlor của các hợp chất thơm và các hợp chất béo. Sự loại bỏ gốc

halogen yếm khí được gọi là “halorespiration” hay “dehalorespiration”. Một trong
những phát hiện nổi bật là loài vi khuẩn Dehalococoides sp.dòng CBDB1 có khả năng
loại bỏ gốc chlor của vòng benzene (chlorobenzene dehalorespiring) cũng có thể loại bỏ
- 10 -


Luận văn đại học

SVTH : Lâm Tử Lăng

gốc chlor của các nhóm PCDDs được chọn ( Bunge et al., 2003). Nghiên cứu này tập
trung vào sự loại bỏ chlor của PCDD/Fs bởi một loài vi khuẩn đơn độc trong điều kiện
kỵ khí. Dòng CBDB1 này có khả năng chuyển 1,2,3,7,8-PeCDD và 2,3,7,8-TCDD
thành các nhóm chất Dioxins ít chlor hơn (hình 1.4) (Hiraishi, 2003).

Hình 1.4: Con đường loại bỏ Chlor của 1,2,3,4- TCDD (A) và 1,2,3,7,8- PeCDD (B) của loài
Dehaloccoides.sp dòng CBDB1.

- 11 -