Đánh giá và đề xuất giải pháp giảm thiểu mức độ phát thải dioxin furan vào môi trường từ một số nguồn công nghiệp trên địa bàn tỉnh thái nguyên

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

NGUYỄN THỊ THU LÝ

ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU MỨC ĐỘ PHÁT
THẢI DIOXIN/FURAN VÀO MÔI TRƢỜNG TỪ MỘT SỐ NGUỒN
CÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI 2017


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

NGUYỄN THỊ THU LÝ

ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU MỨC
ĐỘ PHÁT THẢI DIOXIN/FURAN VÀO MÔI TRƢỜNG TỪ
MỘT SỐ NGUỒN CÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH
THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng
Mã số:
60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Trần Văn Quy

TS. Nghiêm Xuân Trƣờng

HÀ NỘI 2017


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới tới thầy PGS.TS Trần Văn Quy, giảng
viên Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội và TS Nghiêm Xuân Trường, Phân viện trưởng Phân viện Hóa – Mơi trường,
Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tơi trong suốt q
trình trển khai thực hiện và hồn thiện luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Môi trường, Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã truyền đạt kiến thức và
giúp đỡ tôi trong suốt q trình học tập tại trường.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị em đồng nghiệp tại Phòng Phân
tích dioxin, Phân viện Hóa – Mơi trường, Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga đã luôn hỗ
trợ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lịng biết ơn đối với gia đình đã ủng hộ, chia
sẻ và động viên tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 11 tháng 01 năm 2018
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thu Lý


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1 . TỔNG QUAN ....................................................................................3
1.1.

Sơ lƣợc về dioxin/furan..................................................................................3

1.1.1. Giới thiệu về dioxin/furan ................................................................................3
1.1.2. Tính chất của dioxin/furan ...............................................................................4
1.2.

Nguồn phát sinh dioxin/furan .......................................................................6

1.2.1. Từ nguồn tự nhiên ............................................................................................6
1.2.2. Từ quá trình đốt cháy và quá trình nhiệt ..........................................................6
1.2.3. Từ các hoạt động công nghiệp .........................................................................8
1.2.4. Từ các sự cố hóa học ......................................................................................10
1.2.5. Sự tồn tại của dioxin/furan trong môi trường ................................................10
1.3.

Ảnh hƣởng của dioxin/furan tới con ngƣời và hệ sinh thái .....................11

1.3.1. Độc tính của dioxin/furan ..............................................................................11
1.3.2. Ảnh hưởng của dioxin/furan tới con người và hệ sinh thái ...........................13
1.4.

Những nghiên cứu liên quan đến phát thải và quản lý dioxin/furan từ
ngành luyện kim và sản xuất xi măng ........................................................16

1.4.1. Sự hình thành dioxin/furan trong ngành luyện kim và sản xuất xi măng ......16
1.4.2. Hiện trạng phát thải dioxin/furan từ ngành luyện kim và sản xuất xi măng......
.....................................................................................................................18
1.4.3. Các quy định quản lý phát thải dioxin/furan từ ngành luyện thép và sản xuất
xi măng ...........................................................................................................21
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................26
2.1.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu...............................................................26

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................26


2.1.2. Sơ lược phạm vi nghiên cứu ..........................................................................26
2.2.

Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................27

2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu ........................................................................27
2.2.2. Phương pháp khảo sát thực địa ......................................................................27
2.2.3. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu .......................................28
2.2.4. Phương pháp so sánh, đánh giá và tổng hợp ..................................................37
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................38
3.1.

Hiện trạng công nghệ sản xuất và các nguồn phát sinh dioxin/furan tại
các nhà máy thuộc phạm vi nghiên cứu .....................................................38

3.1.1. Tại các nhà máy luyện kim ............................................................................38
3.1.2. Tại các nhà máy sản xuất xi măng .................................................................42

3.2.

Nồng độ dioxin/furan trong các mẫu khí thải ...........................................45

3.2.1. Trong ngành luyện kim ..................................................................................45
3.2.2. Trong sản xuất xi măng ..................................................................................52
3.3.

Nồng độ dioxin/furan trong các mẫu khơng khí .......................................57

3.3.1. Nồng độ dioxin/furan trong các mẫu nghiên cứu ..........................................57
3.3.2. Đánh giá nồng độ TEQ theo WHO-TEQ .......................................................61
3.4.

Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải dioxin/furan ...............................62

3.4.1. Một số giải pháp công nghệ ...........................................................................62
3.4.2. Một số giải pháp quản lý ................................................................................65
KẾT LUẬN ..............................................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................69
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
APCD

Thiết bị kiểm sốt ơ nhiễm (Air Pollution Control Device)

BHF

Lọc bụi túi vải (Bag House Filter)

BOF

Lị thổi ơ xy (Blast Oxygen Furnace)

BTNMT

Bộ Tài ngun và Mơi trường

EAF

Lị hồ quang điện (Electric Arc Furnace)

ESP

Lọc bụi tĩnh điện (Electrostatic Precipitator)

HpCDD/HpCDF

Heptaclodibenzo-p-dioxin/ Heptaclodibenzofuran

HxCDD/ HxCDF

Hexaclodibenzo-p-dioxin/ Hexaclodibenzofuran

HRGC/HRMS

Sắc ký khí phân giải cao/khối phổ phân giải cao (High
Resolution

Gas

Chromatography/High

Resolution

Mass

Spectrometry)
OCDD/OCDF

Octaclodibenzo-p-dioxin/Octaclodibenzofuran

PCDD/PCDF

Policlodibenzo-p-dioxin/Policlodibenzofuran

PeCDD/PeCDF

Pentaclodibenzo-p-dioxin/Pentaclodibenzofuran

POPs

Nhóm các chất ơ nhiễm hữu cơ khó phân hủy (Persistent
Organic Pollutants)

QCVN

Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia

TCDD/TCDF

Tetraclodibenzo-p-dioxin/Tetraclodibenzofuran

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TEF

Hệ số độc tương đương (Toxic Equivalency Factors)

TEQ

Nồng độ độc tương đương (Concentration of Toxic Equivalent)

US.EPA

Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (United States of
Environmental Protection Agency)

VSV

Vi sinh vật

WHO

Tổ chức y tế thế giới (World Health Organization)

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 17 đồng phân độc trong nhóm các chất PCDD/PCDF .................................3
Bảng 2. Tính chất hóa lý cơ bản của các PCDD/PCDF ở 25oC .................................5
Bảng 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành dioxin/furan trong quá trình đốt
cháy .................................................................................................................7
Bảng 4. Hệ số đương lượng độc của các PCDD/PCDF ...........................................12
Bảng 5. Tỉ lệ % lượng dioxin/furan vào cơ thể người theo các nguồn thực phẩm ...15
Bảng 6. Nồng độ TEQ của dioxin/furan trong khí thải lị luyện thép ở một số quốc
gia trên thế giới. ............................................................................................19
Bảng 7. Ngưỡng nồng độ dioxin/furan trong ngành thép và xi măng theo QCVN
.....................................................................................................................25
Bảng 8. Danh sách các nhà máy trong phạm vi nghiên cứu ....................................26
Bảng 9. Ký hiệu và tọa độ vị trí các mẫu .................................................................32
Bảng 10. Kết quả phân tích mẫu từ cơ sở TN1 ........................................................45
Bảng 11. Kết quả phân tích mẫu từ cơ sở TN2 ........................................................46
Bảng 12. Kết quả phân tích mẫu từ cơ sở TN3 ........................................................47
Bảng 13. Kết quả phân tích mẫu từ cơ sở TN4 ........................................................52
Bảng 14. Kết quả phân tích mẫu từ cơ sở TN5 ........................................................53
Bảng 15. Kết quả phân tích mẫu khơng khí từ cơ sở TN2 .......................................58
Bảng 16. Kết quả phân tích mẫu khơng khí từ cơ sở TN3 .......................................59


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. Cơng thức cấu tạo chung của các chất đồng loại dioxin/furan .....................3
Hình 2. Cơ chế tác hại của dioxin đối với gen .........................................................12
Hình 3. Sơ đồ lắp đặt thiết bị cho lấy mẫu khí thải cơng nghiệp .............................30
Hình 4. Mơ hình đơn giản của thiết bị lấy mẫu tích cực .........................................32
Hình 5. Sơ đồ chiết mẫu khí thải và khơng khí ........................................................34
Hình 6. Sơ đồ quy trình làm sạch, làm giàu mẫu .....................................................35

Hình 7. Sơ đồ luyện kim loại chung ........................................................................38
Hình 8. Sơ đồ sản xuất xi măng ...............................................................................45
Hình 9. Tỉ lệ đồng loại mẫu khí thải TN1 ................................................................49
Hình 10. Tỉ lệ đồng loại mẫu khí thải TN2 ..............................................................50
Hình 11. Tỉ lệ đồng loại mẫu khí thải TN3 ..............................................................50
Hình 12. Nồng độ TEQ trong mẫu khí thải lị luyện kim ........................................52
Hình 13. Tỉ lệ đồng loại mẫu khí thải TN4 ..............................................................55
Hình 14. Tỉ lệ đồng loại mẫu khí thải TN5 ..............................................................55
Hình 15. Hàm lượng TEQ trong mẫu khí thải lị nung xi măng .............................. 57
Hình 16. Tỉ lệ đồng loại mẫu khơng khí TN2 ..........................................................60
Hình 17. Tỉ lệ đồng loại mẫu khơng khí TN3 ..........................................................61
Hình 18. Hàm lượng TEQ trong mẫu khơng khí tại cơ sở luyện kim .....................62


MỞ ĐẦU
Dioxin/furan là tên gọi chung của một nhóm chất hóa học, được xếp vào
nhóm 26 chất và nhóm chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (Persistent Organic
Pollutants, gọi tắt là các chất POPs), đã được quy định bởi Cơng ước Stockholm
năm 2001. Chúng là những hóa chất độc hại, tồn tại bền vững trong mơi trường, có
khả năng phát tán rộng, tích lũy trong các hệ sinh thái và gây tác hại nghiêm trọng
cho con người và môi trường. Trước đây, tại Việt Nam, dioxin/furan có nguồn gốc
chủ yếu từ chất diệt cỏ do Mỹ sử dụng trong chiến tranh, chúng luôn là vấn đề được
quan tâm, bàn luận, nghiên cứu, xử lý vì tính chất phức tạp và hậu quả nặng nề của
chúng đối với môi trường và sức khỏe con người. Bên cạnh đó, dioxin/furan là
nhóm các hợp chất phát thải không chủ định từ các hoạt động sản xuất và đời sống,
đặc biệt là từ các quá trình đốt trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng, luyện kim,
sản xuất giấy, nhiệt điện, đốt rác, .... đang ngày càng được quan tâm bởi việc phát
thải dioxin/furan vào môi trường từ các nguồn này và phơi nhiễm dioxin/furan
thuộc nhóm này đối với con người đang có xu hướng tăng. Vì vậy, dioxin/furan đã
và đang trở thành gánh nặng “kép” đối với việc quản lý ô nhiễm dioxin/furan ở

nước ta.
Hiện nay, Việt Nam có khoảng 2130 nguồn có khả năng phát thải
dioxin/furan. Trong đó, các nhóm sản xuất vật liệu khoáng chiếm 29%, luyện kim
loại màu và luyện kim đen chiếm 25%, điện năng và đốt nóng chiếm 17%, ... [1].
Thành phần, tính chất và lượng phát thải dioxin/furan vào môi trường thường đa
dạng, do chúng được phát sinh từ các nguồn, các ngành sản xuất khác nhau và công
nghệ sản xuất được sử dụng trong mỗi q trình sản xuất cũng khơng giống nhau.
Chính vì vậy, nghiên cứu về sự phát thải dioxin/furan từ các hoạt động công nghiệp
trở thành xu hướng đang rất được sự quan tâm của các quốc gia, đặc biệt là những
nước đang phát triển như Việt Nam.
Thái Nguyên là một trong những tỉnh ở nước ta tập trung nhiều nhà máy
cơng nghiệp lâu đời, trong đó có các nhà máy vẫn sử dụng những công nghệ sản

1


xuất cũ, lạc hậu trong quá trình sản xuất, điển hình như nhà máy luyện kim, cán
thép, xi măng, .... Các nhà máy này trong quá trình hoạt động đều sử dụng nhiều
đến cơng nghệ nhiệt, là cơng nghệ có thể mang lại nguy cơ cao về phát thải
dioxin/furan vào mơi trường. Thêm vào đó, Thái Ngun là một thành phố cơng
nghiệp có vị trí khơng xa Hà Nội và các thành phố đơng dân cư khác. Vì vậy mức
độ ảnh hưởng của dioxin/furan đối với môi trường, hệ sinh thái và con người càng
trở nên nguy hiểm hơn. Tuy nhiên cho đến nay, các báo cáo liên quan đến phát thải
dioxin/furan từ khu vực này vẫn còn rất hạn chế. Chính vì vậy, việc lựa chọn và
thực hiện đề tài luận văn: “Đánh giá và đề xuất giải pháp giảm thiểu mức độ phát
thải dioxin/furan vào môi trường từ một số nguồn công nghiệp trên địa bàn tỉnh
Thái Nguyên” là cần thiết và có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm góp phần kiểm
sốt sự hình thành và phát thải dioxin/furan cũng như tìm ra các giải pháp hợp lý để
quản lý nguồn phát thải nguy hại này vào môi trường.
Mục tiêu nghiên cứu:

Đánh giá được nồng độ dioxin/furan phát thải tại nguồn trong mẫu khí thải
và trong mơi trường khơng khí (qua giá trị nồng độ độc tương đương – nồng độ
TEQ và tỉ số nồng độ PCDD/PCDF) từ một số nhà máy sản xuất thép và xi măng
trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. Trên cơ sở đó đề xuất được giải pháp giảm thiểu
dioxin/furan từ các nguồn phát thải này.
Nội dung nghiên cứu:
-

Hiện trạng và công nghệ sản xuất tại các nhà máy thuộc phạm vi nghiên cứu;

-

Nồng độ TEQ trong các mẫu khí thải và các mẫu khơng khí xung quanh tại
các nhà máy này;

-

Tỉ lệ đồng loại 2,3,7,8-TCDD/TEQ và tỉ số giữa nồng độ PCDD/PCDF trong
các mẫu nghiên cứu;

-

Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải dioxin/furan.

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.

Sơ lƣợc về dioxin/furan

1.1.1. Giới thiệu về dioxin/furan
Dioxin/furan là tên gọi chung của 75 chất đồng loại của Policlodibenzo-pdioxin (PCDD) và 135 chất đồng loại của Policlodibenzofuran (PCDF). Đây là các
chất có độc tính cao, bền vững trong môi trường và được xếp trong danh sách 26
chất và nhóm chất ơ nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs, 2015). Trong 210 chất
đồng loại PCDD/PCDF, có 17 chất được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đánh giá là
các chất độc. Đây là các chất có các nguyên tử clo thế đồng thời ở các vị trí 2,3,7,8
và cịn được ký hiệu là [2,3,7,8]-PCDD/PCDF [7].

Policlodibenzo-p-dioxin (PCDD)

Policlodibenzofuran (PCDF)

Hình 1. Công thức cấu tạo chung của các chất đồng loại dioxin/furan [7]
Theo WHO, tính độc của các đồng loại dioxin/furan khác nhau phụ thuộc
vào số lượng nguyên tử Clo trong phân tử. Chất độc nhất là 2,3,7,8-tetraclodibenzop-dioxin (2,3,7,8-TCDD) và 1,2,3,7,8-pentaclodibenzo-p-dioxin (1,2,3,7,8-PeCDD).
17 chất độc được WHO chỉ ra ở Bảng 1.
Bảng 1. 17 đồng phân độc trong nhóm các chất PCDD/PCDF [2]
Số lƣợng

Số lƣợng các đồng phân độc trong nhóm các chất

nguyên tử clo

Policlodibenzo-p-dioxin

Policlodibenzofuran

trong các chất

(PCDD)

(PCDF)

Tetraclo-

2,3,7,8-TCDD

2,3,7,8-TCDF

Pentaclo-

1,2,3,7,8-PeCDD

1,2,3,7,8-PeCDF

3


2,3,4,7,8-PeCDF
1,2,3,4,7,8- HxCDD

1,2,3,4,7,8- HxCDF

1,2,3,6,7,8- HxCDD

1,2,3,6,7,8- HxCDF

Hexaclo1,2,3,7,8,9- HxCDF

1,2,3,7,8,9- HxCDD
2,3,4,6,7,8- HxCDF
1,2,3,4,6,7,8- HpCDF
Heptaclo-

1,2,3,4,6,7,8- HpCDD
1,2,3,4,7,8,9- HpCDF

Octaclo-

OCDD

OCDF

1.1.2. Tính chất của dioxin/furan
Tính chất đặc trưng của dioxin/furan là độ bền vững cao về các phương diện
vật lý, hóa học và sinh học.
Tính chất hóa - lý
Ở điều kiện thường (20-25oC, 1atm), dioxin/furan là chất rắn màu trắng, kết
tinh rất mịn. Dioxin có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao nên chúng là các hợp
chất rất bền vững trong môi trường tự nhiên. Dioxin là các chất bền nhiệt, các quá
trình cháy tạo dioxin xảy ra ở khoảng nhiệt độ khá cao. Ở nhiệt độ 750-900oC vẫn là
vùng tạo thành 2,3,7,8-TCDD. Ở nhiệt độ 1200oC, quá trình phân hủy dioxin vẫn là
quá trình thuận nghịch, dioxin chỉ bị phân hủy hoàn toàn trong khoảng nhiệt độ
1200-1400oC và cao hơn [7; 11].
Áp suất bay hơi và hằng số Henry của dioxin/furan thấp, vì vậy, chúng tan tốt
trong dung môi hữu cơ (1,2-diclobenzen, clobenzen, benzen…), đặc biệt tan tốt
trong dầu mỡ và rất ít tan trong nước. Đặc tính này liên quan đến độ bền vững của
chúng trong cơ thể sống cũng như trong tự nhiên.
Một số tính chất hóa lý đặc trưng của PCDD/PCDF được trình bày trong

Bảng 2.

4


Bảng 2. Tính chất hóa lý cơ bản của các PCDD/PCDF ở 25oC [11]
Nhóm chất

Áp suất bay hơi
(mmHg)

LogKow

Độ hịa tan
(mg/L )

Hằng số Henry

Dioxin
TCDD

8,1 x 10-7

6,4

3,5 x 10-4

1,35 x 10-3

PeCDD

7,3 x 10-10

6,6

1,2 x 10-4

1,07 x 10-4

HxCDD

5,9 x 10-11

7,3

4,4 x 10-6

1,83 x 10-3

HpCDD

3,2 x 10-11

8,0

2,4 x10-6

5,14 x 10-4

OCDD

8,3 x 10-13

8,2

7,4 x 10-8

2,76 x 10-4

Furan
TCDF

2,5 x 10-8

6,2

4,2 x 10-4

6,06 x 10-4

PeCDF

2,7 x 10-9

6,4

2,4 x 10-4

2,04 x 10-4

HxCDF

2,8 x 10-10

7,0

1,3 x 10-5

5,87 x 10-4

HpCDF

9.9 x 10-11

7,9

1,4 x 10-6

5,76 x 10-4

OCDF

3,8 x10-12

8,8

1,4 x 10-6

4,04 x 10-5

Tính chất hóa – sinh
PCDD/PCDF là các chất bền vững, chúng không bị phân hủy dưới tác dụng
của các axit mạnh, kiềm mạnh, các chất oxy hóa mạnh khi khơng có chất xúc tác
ngay cả ở nhiệt độ cao. Dioxin/furan không bị thủy phân trong nước ở điều kiện
thường. Trong các điều kiện đặc biệt về nhiệt độ cao, chất xúc tác, các axit có tính
oxi hóa mạnh, kiềm mạnh, bức xạ hay vi sinh vật… thì các phản ứng này có thể
được thực hiện.
Dioxin/furan bay hơi ở 800oC và phân hủy ở 1200 – 1400oC. Nếu có chất xúc
tác, nhiệt độ phản ứng phân hủy có thể hạ xuống 300oC.
Dioxin/furan cũng bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời và tia tử ngoại theo
hướng đề clo hóa, sinh ra các sản phẩm thế clo thấp hơn hoặc không chứa clo. Cần
cung cấp đầy đủ hydro cho các phản ứng phân hủy dioxin/furan bằng ánh sáng mặt
trời.
Dưới tác động của các enzyme và các tác nhân sinh học khác, vi sinh vật

5


(VSV) phân hủy dioxin/furan bằng các phản ứng sinh hóa phức tạp của q trình
chuyển hóa sinh học. Tuy nhiên, quá trình phân hủy này diễn ra với tốc độ chậm.
Trong số các VSV có sẵn trong đất, nước, khơng khí… chỉ có dịng VSV nào sản
sinh ra hydro mới có khả năng phân hủy dioxin/furan [11].
1.2.

Nguồn phát sinh dioxin/furan
Dioxin/furan trong môi trường được sinh ra từ nguồn tự nhiên và từ các hoạt

động sản xuất.
1.2.1. Từ nguồn tự nhiên
Dioxin/furan có thể được sinh ra từ các hoạt động tự nhiên. Con đường hình

thành dioxin tự nhiên được cho là xuất phát từ các axit humic. Do cấu trúc electron
của dioxin có đồng thời hai trung tâm cho và nhận, nên dioxin dễ dàng kết hợp
khơng thuận nghịch vói các hợp chất hữu cơ trong đất và trầm tích, đặc biệt là các
polymer sinh học trong mùn (humus) của đất. Về mặt hóa học, mùn là một hỗn hợp
polymer sinh học, chứa các nhóm chức –OH, -COOH, -OCH3, nhân thơm, một số
gốc tự do bền vững. Dioxin hấp phụ mạnh với humic, rất khó di chuyển trong đất,
nhưng nếu có dung mơi hữu cơ thì chúng dễ dàng di chuyển theo chiều thẳng đứng
(chiều sâu).
Ở Việt Nam, ngoài những nguồn phát sinh cơ bản như trên, dioxin/furan cịn
có nguồn gốc từ chiến tranh. Dioxin/furan là sản phẩm phụ được sinh ra trong quá
trình tổng hợp axit 2,4,5-triclophenoxy axetic, một thành phần chính trong các loại
chất độc hóa học được qn đội Mỹ sử dụng ở miền Nam Việt Nam. Một số nơi
như sân bay như Biên Hòa, Phù Cát, Đà Nẵng được xem là các điểm nóng về ơ
nhiễm dioxin/furan ở Việt Nam. Nồng độ dioxin/furan tìm thấy trong đất và trầm
tích ở khu vực này vượt gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần ngưỡng cho phép
(1000ppt đối với đất, 150ppt đối với trầm tích). Cư dân sống xung quanh khu vực
này cũng bị phơi nhiễm với dioxin/furan, nồng độ dioxin/furan trong máu của cư
dân ở đây có người cao hơn người bình thường đến 400-500 lần [5; 6; 28].
1.2.2. Từ quá trình đốt cháy và quá trình nhiệt
Dioxin/furan là những chất được hình thành một cách khơng chủ định và

6


được xem là sản phẩm phụ trong một số quá trình hóa học, chủ yếu là các q trình
cháy khi có mặt cacbon, oxy, hydro và clo. Các thơng số của quá trình đốt như loại
nhiên liệu sử dụng, loại chất thải thiêu hủy, cơng nghệ của lị đốt, hiệu suất của q
trình đốt, cơ chế kiểm sốt ơ nhiễm khi vận hành lị đốt, cơng nghệ xử lý các nguồn
thải sau đốt là những chỉ tiêu quan trọng quyết định lượng dioxin/furan phát thải.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành dioxin/furan trong quá trình đốt cháy được

trình bày trong Bảng 3.
Bảng 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành dioxin/furan trong quá trình
đốt cháy [11]
TT

Yếu tố

Ảnh hƣởng
Sự hình thành dioxin/furan có thể xảy ra khi sự cháy

1

Cơng nghệ

khơng hết, khơng hồn tồn hay do việc điều khiển q
trình đốt và thiết bị kiểm sốt ơ nhiễm kém
Nhiệt độ được ghi nhận cho sự hình thành dioxin/furan

2

Nhiệt độ

trong buồng đốt phụ hay trong các thiết bị kiểm sốt ơ
nhiễm từ 200-650oC, nhiều nhất ở 300oC

3

Kim loại

Đồng, sắt, nhôm, crom và mangan là những chất xúc tác

cho sự hình thành dioxin/furan
Những chất có chứa lưu huỳnh và nitơ kiềm chế sự hình

4

Lưu huỳnh và nitơ

thành dioxin/furan nhưng có thể tạo thành những sản
phẩm phụ có tính độc hại khác
Clo ở trạng thái hữu cơ, vô cơ hay nguyên tố. sự có mặt

5

Clo

của nó trong tro bay hay ở dạng ngun tố trong pha khí
sẽ có ý nghĩa rất quan trọng thúc đẩy sự hình thành
dioxin/furan

Dioxin/furan được hình thành trong q trình đốt cháy và q trình nhiệt
thơng qua 3 cơ chế sau đây:
- Sự phá hủy không hồn tồn các hợp chất dioxin đã có sẵn trong thành
phần của các vật liệu đốt như nhiên liệu, chất thải. Nếu q trình đốt khơng

7


hiệu quả, công nghệ đốt và các hệ thống kiểm sốt ơ nhiễm trong q trình vận
hành lị đốt kém, không đảm bảo các điều kiện cần thiết cho quá trình cháy
hồn tồn, bao gồm nhiệt độ cháy, thời gian lưu cháy và độ trộn lẫn với oxy

(Temperature, Time and Turbulance – 3T) thì dioxin/furan chưa bị phá hủy sẽ
thốt ra mơi trường theo các nguồn thải của lị đốt.
- Sự hình thành dioxin trong lị đốt thơng qua phản ứng hóa học giữa các
hợp chất tiền dioxin. Các hợp chất tiền dioxin thường là các chất hữu cơ có nhân
thơm và dị tố clo, ví dụ như các clobenzen, clophenol và clobiphenyl. Nếu q
trình cháy xảy ra khơng hồn toàn do chưa đủ các điều kiện 3T, các tiền chất nói
trên thể được hình thành như là những sản phẩm trung gian. Trong điều kiện đó,
sự có mặt của clo sẽ dẫn đến phản ứng giữa tiền chất với clo để hình thành dioxin
và furan.
- Sự hình thành dioxin do phản ứng tổng hợp từ đầu (de novo synthesis).
Dioxin được hình thành bởi sự oxy hóa và chuyển hóa của cacbon dạng cao phân tử
(như than, than củi, muội) thành các hợp chất mạch vòng rồi kết hợp với clo và
hydro. Yếu tố ảnh hưởng đến sự tổng hợp dioxin/furan theo cơ chế này gồm: nhiệt độ
(khoảng 250-400oC, ở 1000oC các phản ứng vẫn có thể xảy ra), nguồn cacbon từ tro
bay của khí thải, oxy trong khí thải (đây là điều kiện cần thiết, hàm lượng oxy càng
cao sẽ càng dễ hình thành dioxin/furan), nguồn hydro và clo chủ yếu từ các hợp chất
vô cơ liên kết với các hạt cacbon rắn, ion Cu2+ xúc tác mạnh mẽ cho q trình này và
sự làm nguội nhanh dịng khí thải với sự có mặt của một số chất phụ gia khác (ngăn
cản hoặc ức chế sự hình thành dioxin/furan) [11].
1.2.3. Từ các quá trình sản xuất của hoạt động cơng nghiệp
Dioxin/furan có thể được hình thành trong q trình sản xuất của nhiều
ngành công nghiệp khác nhau như: sản xuất hóa chất, sản xuất bột giấy, sản xuất xi
măng, tinh luyện hoặc tái chế kim loại…. Cơ chế hình thành dioxin/furan của một
số ngành công nghiệp như sau:
 Ngành cơng nghiệp sản xuất hóa chất: Trong q trình sản xuất hoặc sử
dụng hóa chất, sự hình thành dioxin/furan sẽ xảy ra khi có một trong những

8

điều kiện như: sử dụng hóa chất có chứa gốc clo hoặc có khả năng sản sinh
ra gốc clo; nhiệt độ tăng cao (> 150oC); sử dụng môi trường kiềm (đặc biệt
trong làm sạch); dùng kim loại xúc tác; sử dụng bức xạ tử ngoại (UV).
Dioxin/furan có thể sinh ra như là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất các
hợp chất chứa clo như clophenol, chất diệt cỏ nhóm phenoxy, clobenzen….
 Ngành công nghiệp sản xuất xi măng: Ngành sản xuất xi măng sử dụng
các nhiên liệu đốt cho lị nung như dầu, than cốc…. Ngồi ra, người ta
cịn tận dụng dầu thải, lốp xe, chất lỏng hữu cơ, nhựa, cặn bùn thải, mùn
cưa… làm nhiên liệu thay thế. Đây là những nhiên liệu có thể tạo thành
dioxin/furan trong quá trình nung nếu như phản ứng cháy xảy ra khơng
hồn tồn trong khoảng nhiệt độ 200-450oC.
 Cơng nghiệp luyện kim: Dioxin/furan có thể được hình thành trong các
q trình tuyển quặng và thiêu kết trong tái chế sắt thép, nung chảy chì,
sản xuất magie dioxide, sản xuất titan dioxide, tái chế kim loại,…vì sự có
mặt của các ion kim loại đa hóa trị có vai trị như là chất xúc tác của q
trình hình thành dioxin.
 Cơng nghiệp dệt may: Cơ chế hình thành dioxin/furan trong ngành cơng
nghiệp dệt may tương đối phức tạp. Các hợp chất hữu cơ bền và dễ bay
hơi (trong đó chủ yếu là các hợp chất có vịng benzen) trong các loại
thuốc nhuộm hay trong các cơng đoạn tẩy trắng sẽ được hình thành dưới
dạng các hợp chất hịa tan. Sau đó, kết hợp với quá trình gia nhiệt (tẩy và
nhuộm trong bề mặt kim loại kín ở nhiệt độ 100-140oC) sẽ hình thành
dioxin/furan và phát tán vào khơng khí ở dạng hơi.
 Cơng nghiệp giấy và bột giấy: Ngành này sử dụng các hợp chất hữu cơ
chứa clo trong quá trình tẩy trắng bột giấy và giấy, ví dụ như các
chlorophenols. Các chất này được coi là các chất tiền dioxin và trong các
điều kiện nhất định sẽ có thể hình thành và phát thải dioxin vào môi
trường.

9

1.2.4. Từ các sự cố hóa học
Các sự cố hóa học được ghi nhận trên thế giới đã thải vào mơi trường một
lượng lớn dioxin/furan, điển hình là vụ nổ nhà máy hóa chất ICMESA (Industry
Chemiche Mada-Societa Azionnaria) ở Ý vào tháng 10/1976. Vụ nổ đã tạo ra một
đám mây hóa học dài 5km, rộng 700m, chứa khoảng 500kg triclophenol và khoảng
3-16kg dioxin/furan. Vụ nổ đã làm khoảng 2000 người nhiễm độc dioxin, 300
người bị bỏng và cháy da, hơn 1100 con vật bị chết do bị phơi nhiễm tới 255 ng/g
TCDD.
Một số sự cố hóa học khác xảy ra ở các nhà máy sản xuất policlophenol, các
hợp chất axit clophenoxy axetic và este của chúng trên thế giới như ở Monsanto
(1949, Mỹ), BASF (1953, Đức), Dow Chemical (1960, Mỹ), Phillips Duphar (1963,
Hà Lan), Coalite Chemical Productions (1968, Anh), Trapaexco (1968-1970, Liên
Xô), Nitrogen Works (1972-1973, Áo) [5; 6].
1.2.5. Sự tồn tại của dioxin/furan trong mơi trường
Dioxin/furan có thể được tìm thấy ở nhiều nơi trong mơi trường.
Trong khơng khí ở điều kiện nhiệt độ thường (25oC), dioxin/furan có áp suất
hơi thấp, vì vậy, chúng có thể tồn tại cả trong pha hơi lẫn pha hạt với tỉ lệ tồn tại của
mỗi pha trong khơng khí khác nhau ở từng nhóm đồng loại. Những hạt có kích
thước lớn có thể lắng đọng xuống mặt đất, mặt nước hay bám trên cây cỏ trong khi
những hạt có kích thước nhỏ tồn tại ở dạng sol khí và được vận chuyển trong khơng
khí. Đây chính là nguồn lan tỏa khơng khí ơ nhiễm dioxin/furan đi khắp nơi.
Dioxin/furan có thể bị phân hủy dưới tác động của ánh sáng mặt trời, đặc biệt là tia
cực tím [14; 15].
Trong nước, dioxin/furan tan rất ít trong nước ở điều kiện thường, chúng chủ
yếu bám dính trên các hạt huyền phù lơ lửng, phát tán theo dòng chảy; tích lũy
trong các động vật thủy sinh như cá, các lồi nhuyễn thể… với hệ số tích tụ sinh
học cao; tích lũy trong lớp trầm tích đáy, phần cịn lại trong nước là rất thấp.
Dioxin/furan được đánh giá là khó bay hơi từ nước vào khơng khí.

Trong đất và trầm tích. Dioxin/furan kết hợp khơng thuận nghịch với các hợp

10


chất hữu cơ trong đất và trầm tích, đặc biệt là các polymer sinh học trong mùn của
đất. Dioxin/furan có thể lan tỏa đi các nơi khác khi đất nhiễm dioxin/furan bị xói
mịn do mưa, gió. Đây là con đường di chuyển chính của dioxin trong đất.
Trong hệ thực vật, dioxin/furan hầu như không tan trong nước nhưng lại dễ
dàng hấp phụ trên bề mặt các vật thể. Dioxin/furan trong nước tích lũy trên mề mặt
và hệ rễ của các thực vật thủy sinh. Sự nhiễm độc dioxin/furan của các bộ phận trên
đất của thực vật chủ yếu do quá trình các chất bay hơi từ đất và lắng đọng lên các
phần trên đất của thực vật, còn các bộ phận dưới đất của thực vật bị nhiễm độc là do
chúng hấp thụ trực tiếp dioxin/furan từ trong đất [11].
1.3.

Ảnh hƣởng của dioxin/furan tới con ngƣời và hệ sinh thái

1.3.1. Độc tính của dioxin/furan
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng 17 đồng loại có clo ở các vị trí thế
2,3,7,8 là các chất độc đối với mơi trường, sinh vật và con người. Trong đó, đồng
loại 2,3,7,8-TCDD là đồng loại độc nhất và được nghiên cứu nhiều nhất. Tuy nhiên,
do tính chất bền vững, dioxin/furan tồn tại rất lâu trong cơ thể động vật và gia tăng
sự tích lũy theo thời gian. Đến một khoảng nồng độ nhất định, chúng sẽ kìm hãm sự
hoạt động bình thường của các cơ quan chức năng và gây hại tới sự phát triển của
sinh vật.
Dioxin/furan có thể gây ảnh hưởng ngay cả ở những liều tiếp xúc rất nhỏ và
ảnh hưởng có thể kéo dài từ thế hệ này sang thế hệ khác. Cơ chế gây độc của
dioxin/furan là do chúng ảnh hưởng tới q trình sao mã các thơng tin di truyền và
tổng hợp protein tại nhân tế bào. Cơ thể khơng kiểm sốt được việc tổng hợp

protein sẽ dẫn đến những tai biến về sức khỏe. Đồng thời, việc gây nhiễu loạn trong
quá trình sao mã cũng làm thay đổi các thông tin di truyền và gây ra những đột biến
về gen di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Dioxin/furan kết hợp với chất thụ
cảm nhân thơm AHR (Aryl Hydrocarbon Receptor) và tương tác trực tiếp với phối
tử chuyển nhân ARNT (Aryl Hydrocarbon Nuclear Translocator), di chuyển vào
nhân tế bào. Tại đây, dioxin/furan tương tác với một đoạn gen đặc hiệu trong chuỗi
AND là AHRE (Aryl Hydrocarbon Response Element), được gọi là DRE (Dioxin

11


Response Element) dẫn tới sự sao mã lệnh của mRNA và gây ra sự tổng hợp của
nhiều gen và enzyme khác nhau [11].

Hình 2. Cơ chế tác hại của dioxin đối với gen
Để đánh giá độc tính của một hỗn hợp có thể chứa nhiều hợp chất dioxin/furan
khác nhau người ta thường qui đổi theo độ độc của 2,3,7,8-TCDD thông qua hệ số
độc tương đương – Toxic Equivalent Factor (TEF). TEF của từng đồng loại
dioxin/furan được xây dựng dựa trên các thí nghiệm với thụ thể AHR và các nghiên
cứu hóa sinh, độc học trong phịng thí nghiệm và trên cơ thể sống.
TEFcủa các nhóm chất PCDD/PCDF được trình bày trong Bảng 4.
Bảng 4. Hệ số đương lượng độc của các PCDD/PCDF [7], [11]
1988

2005

1988

2005

NATO

WHO

NATO

WHO

TEF

TEF

TEF

TEF

2,3,7,8-TCDD

1,0

1,0

2,3,7,8-TCDF

0,1

0,1

1,2,3,7,8-PeCDD

0,5

1,0

1,2,3,7,8-PeCDF

0,05

0,03

1,2,3,4,7,8- HxCDD

0,1

0,1

2,3,4,7,8-PeCDF

0,5

0,3

1,2,3,6,7,8- HxCDD

0,1

0,1

1,2,3,4,7,8- HxCDF

0,1

0,1

1,2,3,7,8,9- HxCDD

0,1

0,1

1,2,3,6,7,8- HxCDF

0,1

0,1

PCDD

PCDF

12


1,2,3,4,6,7,8- HpCDD

0,01

OCDD

0,001

0,01

1,2,3,7,8,9- HxCDF

0,1

0,1

0,0003 2,3,4,6,7,8- HxCDF

0,1

0,1

1,2,3,4,6,7,8- HpCDF

0,01

0,01

1,2,3,4,7,8,9- HpCDF

0,01

0,01

OCDF

0,001

0,0003

Tổng nồng độ của từng đồng loại độc của dioxin/furan với hệ số độc TEF
tương ứng được gọi là tổng nồng độ độc tương đương TEQ. Chỉ số TEQ được tính
theo cơng thức :
TEQ = ∑n1(PCDDi x TEFi) + ∑n2(PCDFj x TEFj),
trong đó:
TEQ - nồng độ TEQ;
PCDDi và TEFi - nồng độ và hệ số độc của chất i trong đồng loại dioxin;
PCDFj và TEFj - nồng độ và hệ số độc chất j trong đồng loại furan.
1.3.2. Ảnh hưởng của dioxin/furan tới hệ sinh thái và sức khỏe con người
 Ảnh hưởng tới hệ sinh thái
Những nghiên cứu của các nhà khoa học trong nhiều năm qua đã chỉ ra rằng
dioxin/furan có khả năng ảnh hưởng sâu sắc đến nhiều loài VSV trong môi trường
ngay cả ở liều lượng rất thấp. Dioxin/furan tồn tại bền vững trong cơ thể động vật,
tích lũy theo thời gian, kìm hãm hoạt động bình thường của các cơ quan trong cơ
thể sinh vật và gây hại đến sự phát triển của sinh vật.
Các nhà khoa học Trung Quốc khi đánh giá mức độ ô nhiễm dioxin/furan
trong nước hồ Đơng Đình đã phát hiện các mẫu nước hồ bị nhiễm dioxin/furan có
nồng độ trong khoảng từ 36–345pg/L với giá trị trung bình là 191pg/L. Nồng độ
dioxin/furan của 6 lồi cá trong hồ có hàm lượng từ 10,1–638 pg/g (tính theo trọng
lượng tươi) [25]. Một nghiên cứu khác tại đồng bằng châu thổ sông Châu (là một
vùng công nghiệp phát triển bị ô nhiễm bởi dioxin), nồng độ dioxin trong trầm tích
bề mặt có giá trị trong khoảng từ 0,6–10,2 pg/g. Trong khi đó, nồng độ dioxin trong
cá nước ngọt và cá biển có giá trị từ 0,27–3,8 pg/g (trọng lượng tươi) [34; 35].

13

Theo số liệu dioxin năm 2001 của Cơ quan đăng kí chất độc và bệnh tật Hoa
Kỳ (The U.S. Agency for Toxic Substances and Disease Registry), dioxin/furan
được tìm thấy trong bụi từ tầng áp mái, bụi trong nhà và đất trong sân của người
dân ở Mossville (một thị trấn của người Mỹ gốc Phi, hiện được bao quanh bởi 14 cơ
sở cơng nghiệp như lọc hóa dầu, nhiệt điện, hóa dầu…), với tỉ lệ 1,2,3,4,6,7,8HpCDD cao [30].
Ô nhiễm dioxin/furan trong môi trường cũng làm suy giảm đáng kể các cá
thể và các loài sinh vật ở nhiều nơi trên thế giới như loài chim ở khu vực hồ Great
Lake (Mỹ), các lồi hải cẩu và động vật có vú tại vùng biển Bắc và biển Baltic…
Ô nhiễm dioxin/furan ở Việt Nam được ghi nhận do Mỹ sử dụng chất diệt cỏ
có chứa dioxin/furan trong chiến tranh. Q trình lưu trữ và phun rải loại chất độc
này đã ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái của nhiều khu vực như A Lưới, Mã Đà, hồ
Biên Hùng…. Các nhà khoa học Việt Nam và thế giới đã ước tính diện tích rừng
của Việt Nam bị suy giảm đến hơn 2 triệu ha trong thời kỳ chiến tranh, gần như mất
hẳn một số loài sinh vật, số lượng các loài động vật bậc cao cũng bị suy giảm nặng
nề. Dioxin/furan trong động vật sống dưới nước ở các khu vực bị ô nhiễm cũng cao
hơn các khu vực khác, làm giảm khả năng sinh sản và số lượng cá thể các loài.
 Ảnh hưởng tới sức khỏe con người
Con người có thể bị phơi nhiễm dioxin/furan bằng nhiều con đường khác
nhau: hít thở, tiếp xúc qua da, ăn uống…, trong đó có hơn 90% lượng dioxin/furan
xâm nhập vào cơ thể con người qua thực phẩm [14; 15]. Nồng độ dioxin/furan trong
máu người (theo lipid) trung bình khoảng 3 – 7ppt. Tuy nhiên, ở các vùng ơ nhiễm
nặng (ví dụ: miền Nam Việt Nam), nồng độ này có thể cao gấp hàng chục đến hàng
trăm lần nồng độ trung bình trong máu người bình thường. Nồng độ dioxin trong cơ
thể người dân ở Mossville cũng cao gấp 3 lần so với nồng độ trung bình của người
dân Mỹ [30].
Theo số liệu của EPA (2003), tỉ lệ dioxin/furan được tiếp nhận vào cơ thể
con người được trình bày trong Bảng 5.

14

Bảng 5. Tỉ lệ % lượng dioxin/furan vào cơ thể người theo các nguồn thực phẩm
Nguồn thực phẩm

Tỉ lệ %

Nguồn thực phẩm

Tỉ lệ %

Thịt bò

20,04

Thịt gia cầm

4,96

Cá, nhuyễn thể nước ngọt

19,41

Trứng

4,54

Sản phẩm từ sữa

14,77

Khơng khí

2,43

Cá, nhuyễn thể biển

8,54

Mỡ thực vật

2,43

Thịt khác

8,02

Đất (hấp phụ)

0,80

Sữa

7,07

Đất (tiếp xúc)

0,21

Thịt lợn

6,81

Nước

0,001

Dioxin/furan là chất siêu độc, khi vào cơ thể có thể gây ảnh hưởng tới rất
nhiều cơ quan trong cơ thể con người. Nhiễm độc dioxin/furan có thể gây dị tật bẩm
sinh, bất thường về thai sản; ung thư; các bệnh lý về hệ thống hô hấp, miễn dịch;
các bệnh lý về di truyền, da, nội tiết, thần kinh. Các nạn nhân bị nhiễm độc trong
chiến tranh hóa học liên quan đến dioxin có thể có nhiều biến đổi trong cơ thể, đặc
biệt là sự suy giảm các chức năng sống quan trọng như miễn dịch, nội tiết, chuyển
hóa…. Đây là nguy cơ tiềm ẩn phát sinh các bệnh hiểm nghèo.
Ảnh hưởng được xem là nặng nề nhất của dioxin/furan với cơ thể con người
là những tai biến sinh sản. Theo điều tra của Học viện Quân y trên 445 phụ nữ sống
gần vùng ô nhiễm và 261 phụ nữ ở vùng đối chứng, cho thấy tỉ lệ các tai biến sinh
sản ở nhóm sống gần điểm nóng là 36,16% (so với vùng đối chứng là 14,44%). Các
tai biến sinh sản thường là sảy thai, đẻ nhẹ cân, chửa trứng. Nghiên cứu của Đại học
Y Hà Nội (2004) cho thấy tần xuất sinh con dị tật bẩm sinh ở nhóm nghiên cứu cao
gấp hơn 10 lần so với nhóm đối chứng ở Hà Nội, có 15,4% số gia đình có cả 2 hoặc
nhiều hơn bị dị tật bẩm sinh.
Sự tích lũy dioxin/furan trong cơ thể con người vẫn còn tiếp tục do con
người sống dựa vào việc canh tác thủy sản tại một số hồ ô nhiễm nặng dioxin hoặc
do việc tiếp xúc trong quá trình làm việc trong mơi trường cơng nghiệp ơ nhiễm
dioxin.

15


1.4.

Những nghiên cứu liên quan đến phát thải và quản lý dioxin/furan từ
ngành luyện kim và sản xuất xi măng

1.4.1. Sự hình thành dioxin/furan trong ngành luyện kim và sản xuất xi măng
 Sự hình thành dioxin/furan trong ngành luyện kim
Một số ngành luyện kim có đóng góp đáng kể vào sự phát thải dioxin/furan
ra mơi trường có thể kể ra như: luyện thép, luyện đồng, luyện kẽm…. Trong đó,
ngành luyện thép được đánh giá là có nguồn phát thải lớn hơn cả do quy mơ của
ngành này có tỉ trọng lớn hơn nhiều so với ngành luyện kim màu. Trong một nghiên
cứu của Marklund và cộng sự (1986), các tác giả đã nhận thấy một số quá trình nấu
chảy nguyên liệu (đồng, thép tái chế…) bằng lò điện hồ quang đã là nguồn gây ô
nhiễm dioxin ra môi trường. Các mảnh đồng vụn, dây đồng bọc bằng vật liệu PVC,
nguyên liệu có tỉ lệ hợp kim cao hay thép khơng gỉ được tái chế… có chứa PVC
hoặc polyclo paraffin chính là các tiền chất tạo dioxin/furan. Ở nhiều nước, lượng
dioxin/furan thải ra môi trường từ ngành công nghiệp này có thể lên tới 500-4000 g
I-TEQ/năm [12; 20].
Sự hình thành dioxin/furan trong q trình luyện thép theo cơ chế thơng qua
phản ứng hóa học giữa các hợp chất tiền dioxin và do phản ứng tổng hợp từ đầu
(de novo synthesis).

 Thơng qua phản ứng hóa học giữa các hợp chất tiền dioxin. Dioxin/furan
được hình thành trong quá trình sấy phế liệu ở điều kiện nhiệt độ 300-500oC
theo cơ chế hình thành từ các tiền chất. Việc sấy nóng các phế liệu này trước
khi đưa vào lị điện có thể làm gia tăng sự hình thành dioxin/furan, do trong
các phế liệu có sự có mặt của cặn sơn, dầu thải, nhựa PVC….

 Phản ứng tổng hợp từ đầu (de novo synthesis). Phản ứng tổng hợp xảy ra
ngay trong buồng lọc bụi ở các hệ thống xử lý khí thải. Dịng khí thải khi
được chuyển tới hệ thống kiểm sốt khí thải, nơi có các điều kiện thuận lợi

như nhiệt độ, thời gian lưu khói dài thì rất dễ tạo thành dioxin/furan theo cơ
chế de novo. Do đó, ở cơ chế này, dioxin/furan có mặt trong khí thải và tro
bụi của hệ thống lọc bụi là lớn nhất.

16


 Sự hình thành dioxin/furan trong ngành sản xuất xi măng
Việc phát thải dioxin/furan từ hoạt động sản xuất xi măng đã được nghiên
cứu từ những năm 1990 do sản xuất xi măng là hoạt động sử dụng nhiều năng
lượng. Trung bình để tạo ra 1 tấn clinker (là thành phần chính của xi măng) phải cần
đến 7,2 - 13,2x106 KCal tương đương với nhiệt năng của 100 - 180 kg than
Anthracite hoặc 70 - 125 kg dầu nhiên liệu. Bên cạnh đó, người ta cịn sử dụng
nhiêu liệu thứ cấp như các loại mảnh vụn của lốp xe, các loại chất thải dạng rắn hay
lỏng, plastic và một số nhiên liệu sinh học như gỗ thải, bùn cống rãnh, mỡ động vật.
Trong q trình đốt cháy khơng hồn tồn, với nhiệt độ và tỷ lệ ơxy thích hợp thì lò
nung xi măng khi vận hành với các loại nhiên liệu kể trên chính là một nguồn phát
thải dioxin/furan đáng kể. Dioxin/furan được hình thành với sự có mặt của các chất
hữu cơ, tác nhân clo hóa và ở khoảng nhiệt độ từ 200 – 450oC. Với loại nhiên liệu là
than đá, chúng có thể kết hợp với các hydrocacbon thơm như benzen và phenol có
trong thành phần của chúng, từ đó dẫn đến sự hình thành các cấu trúc vịng được clo
hóa khi có mặt các tác nhân clo. Các cấu trúc clo hóa này có thể thúc đẩy sự hình
thành dioxin trên các bề mặt hoạt động của các hạt cacbon. Theo Abad, một số lò xi
măng sử dụng chất thải nguy hại như một phần nhiên liệu đốt có nguy cơ sinh
dioxin/furan cao hơn rất nhiều so với các lị khơng sử dụng chúng để đốt [12].
Cơ chế của sự hình thành dioxin/furan từ hoạt động sản xuất xi măng có thể
do phản ứng phức tạp giữa sự tạo thành và phân hủy dioxin/furan ở các khoảng
nhiệt độ khác nhau.
 Dioxin/furan có thể là sản phẩm cháy khơng hồn tồn các nhiên liệu đốt
hoặc trong q trình đồng xử lý chất thải nguy hại trong lò nung xi măng.

Các chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) và clobenzen trong nhiên liệu đốt được
phân hủy nhiệt hoàn toàn ở nhiệt độ cao trong lò nung xi măng, tuy nhiên
hiệu suất cháy của nhiên liệu thấp cũng dẫn đến khả năng hình thành
dioxin/furan trong các tháp trao đổi nhiệt [33]. Ở một số nước, lò nung xi
măng cũng được sử dụng để đồng xử lý chất thải do ưu điểm về nhiệt độ cao
và thời gian nung dài. Tuy hiệu quả của việc xử lý chất thải cao nhưng cũng

17