Tài liệu đánh giá hiện trạng tồn lưu dioxin trong đất tại khu vực sân bay a so (xã đông sơn, huyện a lưới, tỉnh thừa thiên huế)

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM QUANG HUY ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG TÔỒN LƯU DIOXIN TRONG ĐẤẤT TẠI KHU VỰC SẤN BAY A SO (XÃ ĐÔNG SƠN, HUYỆN A LƯỚI, TỈNH THỪA THIÊN HUÊẤ) Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã sôố: 60.44.03.01 Người hướng dẫẫn khoa học: TS. Trịnh Quang Huy TS. Nguyêẫn Hùng Minh NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình bảo vệ một học vị nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và thông tin trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng Tác giả luận văn Phạm Quang Huy i năm 2016 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy cô giáo Khoa Môi trường, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam đã truyền đạt cho tôi những kiến thức cơ bản và tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành chương trình học cao học trong suốt hai năm qua. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Trịnh Quang Huy và TS. Nguyễn Hùng Minh đã dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi cũng xin cảm ơn Phòng Phân tích Dioxin và Độc chất, Trung tâm Quan Trắc Môi trường, Tổng Cục Môi Trường, chương trình nghiên cứu khoa học KHCN33.01/11-15, Văn phòng Ban Chỉ đạo 33 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi tiếp cận và thu thập những thông tin, lấy mẫu phân tích cần thiết cho đề tài. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, những người đã động viên và giúp đỡ tôi về tinh thần, vật chất trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài này. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Phạm Quang Huy ii MỤC LỤC Lời cam đoan......................................................................................................................i Lời cảm ơn........................................................................................................................ii Mục lục.............................................................................................................................iii Danh mục chữ viết tắt........................................................................................................v Danh mục bảng.................................................................................................................vi Danh mục hình...............................................................................................................viii Trích yếu luận văn............................................................................................................ix Thesis Abstract..................................................................................................................x Phần 1. Mở đầu................................................................................................................1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................1 1.2. Mục đích nghiên cứu............................................................................................2 1.3. Yêu cầu của đề tài.................................................................................................2 Phần 2. Tổng quan tài liệu..............................................................................................3 2.1. Tổng quan về các hợp chất dioxin........................................................................3 2.1.1. Cấu tạo..................................................................................................................3 2.1.2. Tính chất...............................................................................................................4 2.1.3. Độc tính của Dioxin và Cơ chế gây độc...............................................................6 2.1.4. Nguồn phơi nhiễm Dioxin ở người......................................................................8 2.2. Hiện trạng tồn lưu dioxin trong đất ở việt nam....................................................9 2.2.1. Tồn lưu Dioxin trong đất do hậu quả chiến tranh ở Việt Nam.............................9 2.2.2. Ảnh hưởng của Dioxin đến sản xuất nông nghiệp và sức khỏe con người tại các khu vực tồn lưu.......................................................................................15 2.3. Các giải pháp khống chế và xử lý tồn lưu dioxin...............................................27 2.3.1. Các giải pháp khống chế Dioxin lan tỏa ra môi trường......................................27 2.3.2. Kỹ thuật và công nghệ xử lý Dioxin trong đất...................................................28 Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu.............................................................34 3.1. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................34 3.2. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................34 3.3. Nội dung nghiên cứu..........................................................................................34 3.4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................34 iii 3.4.1. Phương pháp thu thâ pâ dữ liệu thứ cấp................................................................34 3.4.2. Phương pháp lựa chọn số mẫu và vị trí lấy mẫu................................................34 3.4.3. Phương pháp phân tích và các chỉ tiêu phân tích...............................................38 3.4.4. Phương pháp xác định tổng độ độc tương đương...............................................42 3.4.5. Phương pháp so sánh..........................................................................................42 3.4.6. Phương pháp xử lý số liệu..................................................................................42 Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận....................................................................43 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội xã đông sơn, huyện a lưới, tỉnh thừa thiên huế.............................................................................................................43 4.1.1. Điều kiện tự nhiên..............................................................................................43 4.1.2. Kinh tế xã hội.....................................................................................................44 4.2. Đánh giá hiện trạng tồn lưu dioxin trong đất tại khu vực nghiên cứu................48 4.2.1. Hồi cứu về nguồn gốc tồn lưu Dioxin trong đất tại khu vực nghiên cứu...........48 4.2.2. Hiện trạng nồng độ Dioxin trong đất tại sân bay A So.......................................51 4.3. Đánh giá nguy cơ ảnh hưởng liên quan tới mục đích sử dụng đất.....................64 4.3.1. Đánh giá nguy cơ ảnh hưởng tới mục đích sử dụng đất đối với tiểu khu A..................................................................................................................65 4.3.2. Đánh giá nguy cơ ảnh hưởng tới mục đích sử dụng đất đối với tiểu khu B.........................................................................................................................68 4.4. Đề xuất giải pháp giảm thiểu rủi ro và xử lý tồn lưu dioxin trong đất tại sân bay a so.........................................................................................................69 4.4.1. Giải pháp tuyên truyền.......................................................................................69 4.4.2. Giải pháp xử lý tồn lưu Dioxin trong đất tại sân bay A So bằng phương pháp sinh học......................................................................................................70 Phần 5. Kết luận và kiến nghị.......................................................................................73 5.1. Kết luận..............................................................................................................73 5.2. Kiến nghị............................................................................................................72 Tài liệu tham khảo...........................................................................................................75 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Bw Nghĩa tiếng việt Khối lượng cơ thể (body weight BCF BTNMT GC HpCDD HpCDF HRMS HxCDD HxCDF OCDD OCDF PCB PCDD PCDF PeCDD PeCDF Ppt Ppm TCDD TCDF TCVN TDI TEQ TB STT LD50 USDA Đánh giá chỉ số nồng độ sinh học (bioconcentration factor) Bộ Tài nguyên và Môi trường Sắc ký khí (Gas Chromatography) Heptaclo Dibenzo-Para Dioxin Heptaclo Dibenzo Furan High Resolution Mass Spectrometry Hexaclo Dibenzo-Para Dioxin Hexaclo Dibenzo Furan Octaclo Dibenzo-Para Dioxin Octaclo Dibenzo Furan Polyclobiphenyl Polyclobiphenyl Polyclo Dibenzo Furan Pentaclo Dibenzo-Para Dioxin Pentaclo Dibenzo Furan Một phần nghìn tỉ (parts-per-trillion) Một phần triệu (parts per million Tetraclo Dibenzo-Para Dioxin Tetraclo Dibenzo Furan Tiêu chuẩn Việt Nam Lượng tiêu thụ hàng ngày (Tolerable Daily Intake) Độ độc tương đương (Toxic Equivalency Quantity) Trung bình Số thứ tự Liều lượng gây chết trung bình (Median Lethal Dose) Bộ nông nghiệp Mỹ (United States Department of Agriculture) Cơ quan Phát triển Quốc tế của Hoa Kỳ Cục bảo vệ môi trường Mỹ Quy chuẩn Việt Nam Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization) USAID US EPA QCVN WHO DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Số nhóm đồng loại của các hợp chất Dioxin..................................................3 v Bảng 2.2. Thông số thể hiện tính chất của một số đồng loại Dioxin..............................5 Bảng 2.3. LD50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật..................................6 Bảng 2.4. Các điểm tàng trữ chính các chất da cam/Dioxin trong thời gian chiến tranh....................................................................................................10 Bảng 2.5. Hàm lượng trung bình của Dioxin và chất da cam theo chiều sâu tầng đất tại khu vực sân bay Đà Nẵng..................................................................14 Bảng 2.6. Nồng độ dioxin (2,3,7,8-TCDD và TEQ; pg/g) trong mẫu đất lấy tại khu vực Z1, sân bay Biên Hoà, Việt Nam....................................................15 Bảng 2.7. Hàm lượng 2,3,7,8-TCDD trong đất, bùn ở các địa phương khác nhau ......................................................................................................................17 Bảng 2.8. So sánh hàm lượng 2,7,3,8- TCDD trong đất tại rừng núi và đồng bằng ......................................................................................................................19 Bảng 2.9. Hàm lượng Dioxin trong đất và trong bùn đáy ở Việt Nam.........................21 Bảng 2.10. Bệnh/tật liên quan với phơi nhiễm Dioxin...................................................24 Bảng 2.11. Tổng hợp kết quả 2,3,7,8-TCDD máu cư dân tại A Lưới năm 1999............26 Bảng 2.12. Kết quả phân tích 2,3,7,8-TCDD trong mẫu sữa mẹ ở A Lưới năm 1999......................................................................................................27 Bảng 2.13. Khả năng phân giải 2,4-D bởi vi sinh vật.....................................................32 Bảng 3.1. Danh sách các mẫu đất thu thập tại tiểu khu A............................................37 Bảng 3.2. Danh sách các mẫu đất thu thập tại tiểu khu B............................................38 Bảng 4.1. Bảng quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2015 và 2020..................................45 Bảng 4.2. Thống kê các chất diệt cỏ quân đội Mỹ sử dụng trong chiến tranh ở Thừa Thiên – Huế và A Lưới........................................................................50 Bảng 4.3. Tổng hợp ô nhiễm dioxin trong môi trường ở A Lưới.................................51 Bảng 4.4. Kết quả phân tích Dioxin (ng/kg) trong các mẫu đất thu thập tại tiểu khu A sân bay A So.......................................................................................53 Bảng 4.4. Kết quả phân tích Dioxin (ng/kg) trong các mẫu đất thu thập tại tiểu khu A sân bay A So (tiếp).............................................................................54 Bảng 4.4. Kết quả phân tích Dioxin (ng/kg) trong các mẫu đất thu thập tại tiểu khu A sân bay A So (tiếp).............................................................................55 Bảng 4.4. Kết quả phân tích Dioxin (ng/kg) trong các mẫu đất thu thập tại tiểu khu A sân bay A So (tiếp).............................................................................56 vi Bảng 4.5. Kết quả phân tích Dioxin (ng/kg) trong các mẫu đất thu thập tại tiểu khu B sân bay A So.......................................................................................60 Bảng 4.5. Kết quả phân tích Dioxin (ng/kg) trong các mẫu đất thu thập tại tiểu khu B sân bay A So (tiếp).............................................................................61 Bảng 4.6. Tổng hợp số lượng mẫu đất bề mặt khu A có giá trị TEQ vượt quá mục đích sử dụng đất theo QCVN:45/2012/BTNMT..........................................66 Bảng 4.7. Số lượng mẫu đất bề mặt khu B có giá trị TEQ vượt quá QCVN:45/2012/BTNMT.............................................................................68 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Cấu trúc hóa học của 17 đồng loại Dioxin........................................................4 Hình 2.2. Cơ chế gây độc của các đồng loại Dioxin.........................................................8 Hình 2.3. Máy bay đang chuẩn bị cất cánh phun rải chất diệt cỏ (Ảnh tư liệu)................9 Hình 2.4. Đồ thị lan truyền Dioxin trong đất theo chiều sâu (%)....................................14 Hình 2.5. Sơ đồ con đường phơi nhiễm dioxin vào cơ thể người...................................25 Hình 2.6. Khu bãi chôn lấp xử lý Dioxin tại sân bay phú cát..........................................29 Hình 2.7. Quy trình xử lý Dioxin bằng công nghệ khử hấp thu nhiệt.............................31 Hình 3.1. Khu vực lấy mẫu tại sân bay A So...................................................................36 Hình 3.2. Vị trí điểm lấy mẫu đất ở sân bay A So...........................................................36 Hình 4.1. Sân bay A So và các khu vực ô nhiễm.............................................................49 Hình 4.2. Nồng độ Dioxin trong các mẫu đất tại tiểu khu A...........................................52 Hình 4.3. Tỉ lệ phần trăm đóng góp của 17 đồng phân Dioxin/Furan xuất hiện trong mẫu đất tiểu khu A.................................................................................57 Hình 4.4. Biểu đồ so sánh nồng độ cao nhất của tiểu khu A với nồng độ các khu vực nghiên cứu tồn lưu Dioxin khác...............................................................57 Hình 4.5. Biểu đồ nồng độ dioxin trong mẫu đất phẫu diện AL-A7...............................58 Hình 4.6. Biểu đồ nồng độ dioxin trong mẫu đất phẫu diện AL-A18.............................58 Hình 4.7. Nồng độ Dioxin trong các mẫu đất tại tiểu khu B ..........................................58 Hình 4.8. Tỉ lệ phần trăm đóng góp của 17 đồng phân Dioxin/Furan xuất hiện trong mẫu đất tiểu khu B.................................................................................62 Hình 4.9. Biểu đồ so sánh nồng độ cao nhất của tiểu khu B với nồng độ các khu vực nghiên cứu tồn lưu Dioxin khác...............................................................63 Hình 4.10. Biểu đồ nồng độ dioxin trong mẫu đất phẫu diện AL-B8...........................63 Hình 4.11. Biểu đồ nồng độ dioxin trong mẫu đất phẫu diện AL-B11............................64 Hình 4.12. Nồng độ Dioxin trong đất tại tiểu khu A So sánh với QCVN:45/2012/ BTNMT...........................................................................................................65 Hình 4.13. Sơ đồ vị trí phân bố nồng độ Dioxin (ng/kg TEQ) trong đất bề mặt tiểu khu A sân bay A So...................................................................................67 Hình 4.14. Nồng độ Dioxin trong đất tại tiểu khu B so sánh với QCVN:45/2012/ BTNMT...........................................................................................................68 Hình 4.15. Sơ đồ vị trí phân bố nồng độ dioxin (ng/kg TEQ) trong đất bề mặt tiểu khu B sân bay A So..........................................................................................69 viii ix TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Phạm Quang Huy Tên Luận văn: Đánh giá hiện trạng tồn lưu Dioxin trong đất tại khu vực sân bay A So (Xã Đông Sơn, Huyện A Lưới, Tỉnh Thừa Thiên Huế) Ngành: Khoa học môi trườngMã số: 60.44.03.01 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Nhằm mục đích đánh giá lại nồng độ tồn lưu của Dioxin trong môi trường đất để đưa ra các mục đích sử dụng đất thích hợp cho chính quyền địa phương và người dân địa phương. Đề xuất các giải pháp quản lý rủi ro và xử lý tồn lưu Dioxin trong đất hợp lý đối với khu vực nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp - Phương pháp lựa chọn số mẫu và vị trí lấy mẫu - Phương pháp phân tích 17 chỉ tiêu đồng phân của Dioxin/Furan - Phương pháp xác định tổng độ độc tương đương - Phương pháp so sánh - Phương pháp xử lý số liệu Kết quả chính và kết luận Qua kết quả phân tích các mẫu đất bề mặt và phẫu diện theo độ sâu cho thấy nồng độ tồn lưu của Dioxin trong đất tại khu vực có những điểm còn cao hơn QCVN 45:2012/BTNMT giới hạn cho phép của Dioxin trong một số loại đất. Tiểu khu A có nồng độ Dioxin cao hơn tiểu Khu B, các mẫu có nồng độ trên 100 ng/kg TEQ đều nằm trong tiểu khu A. Từ kết quả phân tích các mẫu đất phẫu diện ta thấy được Nồng độ dioxin giảm dần theo chiều sâu lấy mẫu, đến độ sâu 180 cm thì nồng độ còn dưới 10 ng/kg TEQ, Tỷ lệ % của 2,3,7,8-TCDD trong tổng đương lượng độc TEQ trong hai tiểu khu A và B chiếm tỷ lệ cao (từ 47 đến 99%). Tỉ lệ phần trăm đóng góp của các đồng phân Dioxin xuất hiện trong các mẫu cao hơn rất nhiều so với các đồng phân Furan. Dựa vào kết quả phân tích ta thấy được hiện trạng ô nhiễm đất ở hai tiểu khu A và tiểu khu B, qua so sánh với QCVN 45:2012/BTNMT giới hạn cho phép của Dioxin trong một số loại đất thì tiểu khu A với số lượng mẫu có nồng độ cao lên cần cô lập ngăn cách tránh nguy hiểm cho người dân. Còn với tiểu khu B với nồng độ chỉ vượt ngưỡng mục đích trồng cây hàng năm lên để hạn chế rủi ro phơi nhiễm cho người dân vì con đường x phơi nhiễm Dioxin chính là qua con đường ăn uống thực phẩm nhiễm Dioxin vậy lên sử dụng diện tích đất của tiểu khu B phù hợp trồng cây lâu năm và làm nhà ở nông thôn. THESIS ABSTRACT Master candidate: Huy Quang Pham Thesis title: Assessing the current state Dioxins persist in the soil in the area of airport A So (Dong Son Commune, A Luoi District, Thua Thien Hue Province) Major: Environmental science Code: 60.44.03.01 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives Aims to reassess the residual concentration of dioxin in the soils at the airport A So to make use of land suitable for the local government and local people. Proposed risk management solutions and handle residual dioxin in soils appropriate for the study area Materials and Methods - Method of collecting secondary data, selection of samples and sampling locations, Methods of analysis for 17 indicators isomer of dioxin / furan, determination of total equivalent toxicity, Comparative method, method of data Analysis. Main findings and conclusions Through the analysis of soil samples and soil surface with depth showed dioxin concentrations in soil residue in areas with higher points QCVN 45: 2012 / BTNMT allowed limit of dioxin in some soil type. A sub-zone have higher dioxin concentrations Primary Zone B, the samples have concentrations above 100 ng/kg TEQ are in the subregion A. From the results of analysis of soil samples soil dioxin concentration was found to be decreased in accordance sampling depth, to a depth of 180 cm, the concentration less than 10 ng/kg TEQ, percentage of 2,3,7,8-TCDD% of the total TEQ toxic equivalents in the two sub-areas A and B percentages high (from 47 to 99%). The percentage contribution of the dioxin isomers in the samples appeared much higher than the furan isomers. Based on the analysis results we can see the current status of soil pollution in the two sub-areas A and B sub-zone, through comparison with QCVN 45: 2012/ BTNMT allowed limit of dioxin in some soils, the sub-zone A with the number of samples with high concentrations up to isolation separates avoid danger to people. As for the sub-region B with concentrations exceeding purposes only annual crop up to limit risk exposure because of the way people dioxin exposure is through eating food the way that dioxin to use interface subregional B's land suitable for perennial crops and rural housing. xi PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Dioxin là một nhóm các hợp chất hóa học được đưa vào danh sách các chất ô nhiễm môi trường khó phân hủy trong quy ước Stockholm – một công ước quốc tế về bảo vệ sức khỏe con người và môi trường trước nguy cơ do các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy gây ra. Những hợp chất này là các sản phẩm phụ phát thải không chủ định từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, đặc biệt là các quá trình đốt cháy. Nhiều nghiên cứu về tác hại của Dioxin đã cho thấy các hợp chất này, Chất độc màu da cam - một hỗn hợp của 2,4,5-T và 2,4-D là thành phần chính của chất diệt cỏ trong đó có chứa dioxin với nồng độ trung bình 2 mg/kg. Trong 17 đồng phân của Dioxin thì 2,3,7,8 - tetrachlorodibenzo-paradioxin (TCDD) là một chất cực độc, với chu kỳ bán phân hủy là trên dưới 10 năm gây nhiều hậu quả nghiêm trọng và lâu dài đối với môi trường sinh thái và sức khỏe con người môi trường. Tại Việt Nam, một lượng rất lớn các chất diệt cỏ được ước tính chứa khoảng trên 360 kg Dioxin được quân đội Mỹ phun rải xuống nhiều khu vực tại miền Nam Việt Nam trong suốt những năm 1962 - 1971 trong cuộc chiến tranh Việt Nam - Mỹ. Trong suốt khoảng thời gian đó Sân bay A So và khu vực thung lũng A Lưới thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế đã được xác định là một trong các khu vực bị ảnh hưởng nặng nề của chất da cam/dioxin trong chiến tranh của Mỹ ở Việt Nam. Hơn nữa, thung lũng A Lưới cũng là một trong các khu vực bị phun rải chất dioxin với mật độ cao. Các nghiên cứu trước đây được Hatfield/Ủy ban 10-80, Trung tâm nhiệt đới Việt-Nga thực hiện đã chỉ ra một số khu vực ở sân bay A So tồn lưu dioxin trong đất nhưng chưa đánh giá triệt để hiện trạng lượng tồn lưu Dioxin trong đất sân bay A So tại tiểu khu A và tiểu khu B. Trong bối cảnh ô nhiễm Dioxin ở Việt Nam khá trầm trọng gây ảnh hưởng lớn đến môi trường và sức khỏe con người. Xuất phát từ thực tế đó, vậy tôi tiến hành thực hiện đề tài:“Đánh giá hiện trạng tồn lưu Dioxin trong đất tại khu vực sân bay A So (Xã Đông Sơn, Huyện A Lưới, Tỉnh Thừa Thiên Huế)” nhằm đánh giá hiện trạng ô nhiễm và tồn lưu Dioxin trong đất tại khu vực sân bay A So. 1 1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Nhằm đánh giá hiện trạng ô nhiễm và tồn lưu Dioxin trong đất tại tiểu khu A và tiểu khu B khu vực sân bay A So. Trên cơ sở đó đưa ra cảnh báo và đề xuất giải pháp sử dụng đất cho địa phương. 1.3. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI - Đề tài nghiên cứu trên cơ sở các thông tin, số liệu trung thực, chính xác, đảm bảo độ tin cậy nhằm phản ánh chung thực hiện trạng ô nhiễm chất Dioxin tại khu vực sân bay A So. 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT DIOXIN 2.1.1. Cấu tạo Dioxin là tên gọi chung của một nhóm các hợp chất gồm 75 đồng loại Policlo-Dibenzo-p-Dioxin (PCDDs) và 135 đồng loại Policlo-Dibenzofuran (PCDFs), liệt kê trong (bảng 2.1). Bảng 2.1. Số nhóm đồng loại của các hợp chất Dioxin Số nguyên tử Clo Số hợp chất PCDDs Kí hiệu PCDFs Kí hiệu Mono- 2 Cl1DD 4 Cl1DF Di- 10 Cl2DD 16 Cl2DF Tri- 14 Cl3DD 28 Cl3DF Tetra- 22 Cl4DD 38 Cl4DF Penta- 14 Cl5DD 28 Cl5DF Hexa- 10 Cl6DD 16 Cl6DF Hepta- 2 Cl7DD 4 Cl7DF Octa- 1 Cl8DD 1 Cl8DF Tổng số 75 135 Nguồn: Heidelore Fiedler (2003) Trong tổng số 210 chất đồng loại của Dioxin chỉ có 17 chất độc là các phân tử chứa ít nhất bốn nguyên tử Clo được thế ở các vị trí 2,3,7,8, trong đó có 7 đồng loại độc PCDDs và 10 đồng loại độc PCDFs. Vì vậy khi nhắc tới phép phân tích Dioxin chính là phân tích 17 đồng loại độc này. Các hợp chất PCDD/Fs có cấu trúc cơ bản là hai vòng thơm nối với nhau qua nguyên tử Oxy. Đối với PCDDs, các vòng được nối qua hai cầu oxy trong khi các vòng thơm trong PCDFs được nối với nhau bằng một liên kết Cacbon và một cầu Oxy. ( Heidelore Fiedler 2003) Cấu trúc chung của hai nhóm chất cùng với cấu trúc của 17 đồng loại độc được mô tả trong (hình 2.1), trong đó có đánh số vị trí nhóm thế của nguyên tử Clo trong phân tử chất (Nguyễn Xuân Nết và cs., 2008). 3 Hình 2.1. Cấu trúc hóa học của 17 đồng loại Dioxin 2.1.2. Tính chất Tính chất của các đồng loại Dioxin phụ thuộc chủ yếu vào số nguyên tử Clo và vị trí thế của chúng trong phân tử. Một trong những tính chất nổi bật là độ bền vật lý và hóa học cao (Heidelore Fiedler 2003, USEPA 1994). - Tính chất vật lý: Các hợp chất Dioxin là các chất không màu, không mùi, có nhiệt độ sôi tương đối cao. Các đồng loại này tồn tại ở trạng thái rắn ở điều kiện bình thường. Các hợp chất Dioxin có một số đặc điểm chính như áp suất hơi thấp, độ tan trong nước thấp. Ngoài ra, những hợp chất này liên kết ưu tiên với các thành phần hữu cơ trong đất và trầm tích. Các tính chất trên được thể hiện qua một số thông số được tóm tắt trong (bảng 2.2). (Văn phòng 33, 2014). 4 Bảng 2.2. Thông số thể hiện tính chất của một số đồng loại Dioxin Hợp chất Áp suất hơi (mm Hg 25oC) Log Kow Độ tan (mg L-1 25 oC) Hằng số Henry TCDD 8,1 × 10-7 6,4 3,5 × 10-4 1,35 × 10-3 PeCDD 7,3 × 10-10 6,6 1,2 × 10-4 1,07 × 10-4 HxCDD 5,9 × 10-11 7,3 4,4 × 10-6 1,83 × 10-3 HpCDD 3,2 × 10-11 8,0 2,4 × 10-6 5,14 × 10-4 OCDD 8,3 × 10-13 8,2 7,4 × 10-8 2,76 × 10-4 TCDF 2,5 × 10-8 6,2 4,2 × 10-4 6,06 × 10-4 PeCDF 2,7 × 10-9 6,4 2,4 × 10-4 2,04 × 10-4 HxCDF 2,8 × 10-10 7,0 1,3 × 10-5 5,87 × 10-4 HpCDF 9,9 × 10-11 7,9 1,4 × 10-6 5,76 × 10-4 OCDF 3,8 × 10-12 8,8 1,4 × 10-6 4,04 × 10-5 Nguồn: Văn phòng 33 (2014) - Tính chất hóa học: Các chất Dioxin có độ bền hóa học cao do chúng không bị phân hủy trong môi trường axit, bazơ, và các chất oxi hóa mà không có mặt chất xúc tác ngay cả ở nhiệt độ cao. Dioxin không bị thủy phân trong nước ở điều kiện bình thường. Tuy nhiên, nước siêu tới hạn ở nhiệt độ T = 375 0C, áp suất P = 222 atm và khối lượng riêng d = 0,307 g/cm 3 có thể hòa tan và oxi-hóa Dioxin với hiệu suất lên đến 99,999%. Ngoài ra, Dioxin cũng có độ bền nhiệt cao do chúng chỉ phân hủy hoàn toàn ở nhiệt độ trên 12000C. Đồng loại độc nhất 2,3,7,8-TCDD có nhiệt độ sôi lên đến 4120C (Văn phòng chỉ đạo 33 2008). Dioxin là các hợp chất có tính ưa mỡ và kị nước, vì vậy các chất này có xu hướng liên kết với các thành phần hữu cơ trong trầm tích, đất và di chuyển vào chuỗi thức ăn do tích lũy trong các mô mỡ của các sinh vật sống. Đặc tính ái mỡ và kị nước của Dioxin liên quan chặt chẽ với độ bền vững của chúng trong tự nhiên, sự phân bố trong cơ thể sống cũng như các cơ quan ở người. (Heidelore Fiedler 2003). Thời gian bán hủy là một thông số rất quan trọng để đánh giá độ bền vững của các hợp chất Dioxin. Dioxin trong các đối tượng khác nhau có thời gian bán hủy rất khác nhau như trong người khoảng 7 - 11 năm, trong các lớp đất bề mặt 5 và sâu hơn dưới bề mặt khoảng 9 - 12 và 25 - 100 năm và trong trầm tích thời gian bán hủy lên tới hàng trăm năm (Health Fact sheet N°225 2010). 2.1.3. Độc tính của Dioxin và Cơ chế gây độc  Độc tính của Dioxin dẫn suất trên động vật và người Dioxin là một trong những hợp chất độc nhất mà con người biết đến. Trong nhóm DRCs thì 2,3,7,8-TCDD là chất độc nhất, nó là chất gây ung thư cho người (ung thư tổ chức phần mềm, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư đường hô hấp như ung thư phổi, phế quản, khí quản, thanh quản), ngoài ra nó còn là tác nhân gây ra một loạt các bệnh nguy hiểm khác như bệnh sạm da, bệnh tiểu đường, bệnh đa u tủy, u lympho ác tính, bệnh thần kinh ngoại vi,…có thể dẫn đến tử vong. Nguy hiểm hơn, 2,3,7,8-TCDD còn gây thiểu năng sinh dục cho cả nam và nữ, sinh con quái thai, dị dạng. 2,3,7,8-TCDD được Tổ chức Nghiên cứu Ung thư Quốc tế – IARC xếp vào nhóm độc loại 1 tức là nhóm gây ung thư dẫn đến tử vong đối với người. Độc tính của dioxin được thể hiện qua giá trị liều gây chết trung bình (Median Lethal Dose – LD50), tức là khối lượng chất độc trên một đơn vị thể trọng để làm chết 50% số vật thí nghiệm. Giá trị LD50 phụ thuộc vào độc tính của chất, đặc trưng loài và con đường tiếp xúc, nhìn chung LD50 càng thấp thì chất càng độc. LD50 thường được nghiên cứu trên các loài động vật rồi sử dụng các hệ số chuyển đổi để ước tính cho con người. LD50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật được đưa ra trong (Bảng 2.3) (Văn phòng 33, 2014). Bảng 2.3. LD50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật Loài LD50 (mg/kg) TT Loài LD50 (mg/kg) 1 Chuột đồng 0,5 - 2,1 6 Chó 30 - 300 2 Chuột cống 22 - 100 7 Gà 25 - 50 3 Chuột nhắt 112 - 2570 8 Khỉ 70 4 Mèo 115 5 Thỏ 10 - 275 9 Người 60 - 70 TT Nguồn: Văn phòng 33 (2014)  Cơ chế gây độc - Đối với thực vật: 6 Dioxin hầu như không tan trong nước nhưng lại dễ dàng hấp phụ trên bề mặt các vật thể, đặc điểm này thể hiện rõ trong mối quan hệ giữa dioxin với hệ thực vật. Dioxin trong nước tích luỹ trên bề mặt và hệ rễ của các thực vật thuỷ sinh với hệ số BCF cao, khoảng 208 - 2038. Sự di chuyển của các chất từ đất đến thực vật đất thông qua hai con đường: (1) rễ thu nhận chất trong đất và di chuyển lên các phần trên đất của thực vật, (2) các chất bay hơi từ đất và lắng đọng lên các phần trên đất của thực vật. Đối với các chất kém phân cực và tan rất ít trong nước như các DRCs thì sự nhiễm độc dioxin của các bộ phận trên đất của thực vật chủ yếu do quá trình (2) còn các bộ phận dưới đất bị nhiễm độc do chúng hấp thụ trực tiếp dioxin trong đất. BCF đối với TCDD trong thực vật rất nhỏ, chỉ cỡ 0,0002 (Văn phòng Ban chỉ đạo 33, 2014). - Đối với động vật: Một số nghiên cứu trên động vật thí nghiệm cho thấy 2,3,7,8-TCDD gây ra một loạt các ảnh hưởng nghiêm trọng như quái thai, cản trở một số chức năng của hệ hocmon hay tế bào. Đặc biệt, hợp chất 2,3,7,8-TCDD được biết đến là chất gây ra khối u ở gan động vật ở liều lượng thấp hơn tất cả các hóa chất khác. Cơ quan quốc tế nghiên cứu về ung thư (IARC, 1997) đã đưa ra một số ảnh hưởng có thể có đối với động vật như: Giảm khả năng sinh sản ở các loài động vật có vỏ, cá, chim và động vật có vú; Giảm tỉ lệ sống sót ở đời sau và Thay đổi chức năng hệ miễn dịch cũng như hành vi của các loài chim và động vật có vú (Jean-Francois Focant, Edwin De Pauw 2002). Các động vật sống trong nước nuốt và hấp thụ Dioxin vào cơ thể. Dioxin tích lũy dần trong cơ thể, nhất là các loại cá, lươn sống ở tầng đáy, có thể tồn lưu dioxin lâu dài với một hàm lượng cao gấp nhiều lần so với hàm lượng có trong môi trường xung quanh, nếu chúng tồn tại lâu dài và không bị đánh bắt. - Đối với con người: Dioxin là hợp chất ưa mỡ nên khi các hợp chất này đi vào cơ thể người sẽ tích tụ chủ yếu trong các mô mỡ. Dioxin liên kết không thuận nghịch với một loại protein trong tế bào, có tên gọi Ah receptor (Ah-R: thụ thể hydrocacbon thơm). Mối liên kết này càng bền vững chứng tỏ độ độc càng cao. Sau đó chúng tiếp tục liên kết với một loại protein khác, Arnt (Ah-receptor nuclear translocator: protein vận chuyển hạt nhân thụ cảm) để đi sâu vào tế bào rồi nhân tế bào và liên kết với axit deoxyribonucleic (ADN). Đây là nguyên nhân gây ra các tác động sinh học 7 không có lợi đối với con người (Hình 2.2) (Văn phòng chỉ đạo 33, 2008). Hình 2.2. Cơ chế gây độc của các đồng loại Dioxin 2.1.4. Nguồn phơi nhiễm Dioxin ở người Con người có thể bị phơi nhiễm với các chất Dioxin thông qua một vài con đường như hít thở các hạt lơ lửng chứa Dioxin trong không khí, hấp thụ qua da hay tiêu thụ thực phẩm có chứa Dioxin. Năm 1990, một nhóm nghiên cứu của WHO đã kết luận rằng khoảng trên 90% lượng Dioxin hấp thụ vào cơ thể là do tiêu thụ thực phẩm bị nhiễm Dioxin, đặc biệt các loại thực phẩm có nguồn gốc động vật như thịt, sữa, trứng và một số loài cá. Đó là kết quả của sự tích lũy các hợp chất Dioxin từ môi trường vào chuỗi thức ăn mà mắt xích cao nhất trong chuỗi thức ăn là con người, do vậy các chất độc trong thực phẩm sẽ đi vào trong cơ thể người và được tích lũy ở các mô mỡ (Health Fact sheet N°225 2010). Ngoài ra con người còn bị phơi nhiễm nghề nghiệp với TCDD ở hàm lượng rất cao từ những năm 1940 do các vụ tai nạn hóa chất xảy ra tại các nhà máy sản xuất thuốc diệt cỏ clophenol và clophenoxyl. Điển hình có thể kể đến vụ tai nạn xảy ra tại hai nhà máy sản xuất 2,4,5-Triclophenol gồm nhà máy Badische Anilin und Soda Fabrik tại Tây Đức vào năm 1953 phát thải Dioxin ra hai cộng đồng dân cư sống gần nhà máy hay vụ nổ tại nhà máy ICMASE, Seveso, Ý vào năm 1976 khiến cho gần 37,000 người bị tiếp xúc trực tiếp với đám khói độc hóa chất có chứa Dioxin (Heidelore Fiedler 2003). Trong các nghiên cứu tiến hành đánh giá về ảnh hưởng do phơi nhiễm với Dioxin, mới chỉ có thông tin về đồng loại độc nhất, 2,3,7,8-TCDD mặc dù tất cả các đồng loại có vị trí nhóm thế Clo ở vị trí 2,3,7,8 đã được chứng minh là đều gây độc (Heidelore Fiedler 2003). 8