Tài liệu Một số yếu tố ảnh hưởng đến động học điện hóa phân hủy ddt bằng phương pháp thế tĩnh

-- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ====== TRẦN THỊ HUYỀN MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘNG HỌC ĐIỆN HÓA PHÂN HỦY DDT BẰNG PHƯƠNG PHÁP THẾ TĨNH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa lý Người hướng dẫn khoa học TS. TRƯƠNG ĐÌNH ĐỨC HÀ NỘI – 2016 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin được gửi tới thầy giáo TS. Trương Đình Đức – Giảng viên Trường Đại học Kinh tế Quốc dân lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất. Thầy đã định hướng và hướng dẫn em tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu để em hoàn thành đề tài khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Lê Xuân Quế -Viện Kỹ thuật Nhiệt đới – Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, thầy giáo ThS. Trần Quang Thiện – Giảng viên Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình. Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Ban Chủ nhiệm Khoa và các thầy cô giáo trong khoa đã dạy bảo và giúp đỡ tận tình trong quá trình em nghiên cứu và học tập tại trường. Tôi xin được cảm ơn những người thân yêu trong gia đình và bạn bè đã luôn động viên, quan tâm và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành khóa luận của mình. Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2016 Sinh viên Trần Thị Huyền Trần Thị Huyền K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là Trần Thị Huyền, sinh viên lớp 38A, chuyên ngành Sư phạm Hóa học. Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Trương Đình Đức. Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2016 Sinh viên Trần Thị Huyền Trần Thị Huyền K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Alpha-HCH : Alpha Hexachlorobenzen Beta-HCH : Beta Hexachlorobenzen BVTV : Bảo vệ thực vật CV : Quét thế tuần hoàn DDD : Diclodiphenyldicloetan DDE : Diclodiphenyldicloetylen DDT : Diclodiphenyltricloetan GC/MS : Sắc ký khí khối phổ HCB : Hexaclobenzen LD50 : Lethal Dose – nồng độ chất độc cần thiết để giết chết 50% một quần thể sinh vật trong điều kiện nhất định. LD50 dermal : Nồng độ chất độc cần thiết để giết chết 50% một quần thể sinh vật trong điều kiện nhất định bằng đường hấp thu qua da. LD50 per os : Nồng độ chất độc cần thiết để giết chết 50% một quần thể sinh vật trong điều kiện nhất định bằng đường miệng. nZVI : Nano Zero Valent Iron – hạt nano sắt hóa trị 0 (Fe0) PCB : Polyclobiphenyl POPs : Các hợp chất hữu cơ khó phân hủy UV : Phương pháp tia cực tím 2,4-D : 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid 2,4,5-T : 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic acid Trần Thị Huyền K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu tạo phân tử của DDT ............................................................... 12 Hình 2.1.1: Hệ đo điện hóa Autolab. .............................................................. 20 Hình 2.1.2: Cấu tạo điện cực làm việc ............................................................ 21 Hình 2.2.1: Quan hệ giữa dòng-điện thế trong quét thế tuần hoàn ................. 22 Hình 2.2.3. Thiết bị GC – MS tại Viện Công nghệ Môi trường. .................... 23 Hình 3.1.1: Phổ CV đo trong dung dịch C2H5OH; C2H5OH + CaCl2 và C2H5OH + CaCl2 + DDT ở chu kỳ 1. Tốc độ quét 10mV/s, khoảng thế quét 2,1 ÷ 0,0V. ....................................................................................................... 31 Hình 3.1.2: Phổ CV chu kì 1 đo trong dung dịch C2H5OH + CaCl2 + DDT với khoảng thế khác nhau. ..................................................................................... 32 Hình 3.2.1: Đường cong i-t của dung dịch C2H5OH + CaCl2 0,5M + DDT. Điện thế E = -1,25V. ....................................................................................... 33 Hình 3.2.2: Đường cong i-t của dung dịch C2H5OH + CaCl2 0,5M + DDT... 34 Hình 3.3.5.1: Sự biến đổi năng lượng cho quá trình chuyển hóa từ C14H9Cl5 (DDT) thành C14H10Cl4. .................................................................................. 41 Hình 3.3.5.2: Sự biến đổi năng lượng cho quá trình tách 1, 2, 3 nguyên tử Clo trong phân tử C14H9Cl5 (DDT). ....................................................................... 43 Hình 3.3.5.3: Sự biến đổi năng lượng cho quá trình tách lần lượt 1, 2, 3 nguyên tử clo trong phân tử C14H9Cl5 (DDT). ................................................ 44 Trần Thị Huyền K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Kết quả tính toán đối với các phân tử và gốc tự do trong quá trình biến đổi phân tử DDT, DDD, DDE. ............................................................... 36 Bảng 2: Năng lượng cho sự chuyển hóa giữa các phân tử DDT .................... 39 Trần Thị Huyền K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................. 2 5. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 3 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................... 4 1.1. Tổng quan về POP ..................................................................................... 4 1.1.1. Khái quát ................................................................................................ 4 1.1.1.1. Độc tính các hợp chất POP ................................................................ 4 1.1.1.2. POP theo công ước Stockholm .......................................................... 6 1.1.2. Phân loại POP ........................................................................................ 8 1.1.3. Các phương pháp xử lý POP ................................................................ 10 1.2. DDT .......................................................................................................... 11 1.2.1. Cấu tạo phân tử DDT ........................................................................... 11 1.2.2. Độc tính của DDT ................................................................................ 13 1.3. Các phương pháp phân hủy DDT ............................................................ 14 1.3.1. Các phương pháp phân hủy DDT trên thế giới .................................... 14 1.3.1.1. Phương pháp chôn lấp, cô lập .......................................................... 14 1.3.1.2. Phương pháp đốt có xúc tác ............................................................. 14 1.3.1.3. Phương pháp tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời ......... 14 Trần Thị Huyền K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 1.3.1.4. Phương pháp hấp thụ........................................................................ 15 1.3.1.5. Phương pháp phân hủy bằng kiềm nóng .......................................... 16 1.3.1.6. Phương pháp phân hủy sinh học ...................................................... 16 1.3.1.7. Sử dụng bột sắt nano trong xử lý ô nhiễm DDT .............................. 16 1.3.2. Phương pháp phân hủy DDT ở Việt Nam ........................................... 17 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .. 20 2.1. Thực nghiệm ............................................................................................ 20 2.1.1. Thiết bị - Hóa chất................................................................................ 20 2.1.2. Thực nghiệm ........................................................................................ 20 2.2. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 22 2.2.1. Phương pháp quét thế tuần hoàn .......................................................... 22 2.2.2. Phương pháp thế tĩnh ........................................................................... 23 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu phân tích hàm lượng DDT (GC/MS) .......... 23 2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu.................................................................... 25 2.2.5. Phương pháp động học phản ứng điện hóa ........................................... 27 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 31 3.2. Ảnh hưởng của điện thế đến động học điện hóa phân hủy DDT ............. 33 3.3. Nghiên cứu năng lượng cho quá trình phân tách Clo trong phân tử DDT ......................................................................................................................... 35 3.3.1. Phương pháp tính toán ......................................................................... 35 3.3.2. Cách tính toán lượng tử ........................................................................ 35 3.3.3. Kết quả tính toán nhiệt hình thành của các phân tử ............................. 35 Trần Thị Huyền K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 3.3.4. Xác định năng lượng cho quá trình chuyển hóa giữa các dạng phân tử DDT ................................................................................................................. 39 3.3.5. Kết quả xác định năng lượng cho phân tử DDT .................................. 40 3.3.5.1. Xét quá trình ưu tiên thế nguyên tử Clo trong phân tử DDT ........... 40 3.3.5.2. Xét quá trình thế các nguyên tử Cl – Csp3 trong phân tử DDT ........ 41 KẾT LUẬN .................................................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 47 Trần Thị Huyền K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Chất ô nhiễm hữu cơ bền (POPs - Persistent Organic Pollutans) là những hợp chất hóa học có nguồn gốc từ Cacbon, sản sinh ra do các hoạt động công nghiệp của con người. POP là những hợp chất có tính độc hại, tồn tại bền vững trong môi trường, phát tán rộng và tích lũy trong hệ sinh thái, gây hại cho sức khỏe con người. Ban đầu Công ước Stockholm quy định việc quản lý an toàn, giảm phát thải và tiến tới tiêu huỷ hoàn toàn 12 nhóm chất POP trong đó có DDT. DDT (Dichloro-Trichloroethane Diphenyl) là một trong những thuốc trừ sâu tổng hợp được biết đến nhiều nhất. DDT được sử dụng với lượng lớn để kiểm soát muỗi truyền bệnh sốt rét, bệnh sốt phát ban và các bệnh do côn trùng khác gây ra trong quân đội lẫn dân cư. DDT đã trở thành loại thuốc trừ sâu phổ biến sử dụng trong nông nghiệp. Chúng có mặt ở khắp mọi nơi, trong không khí, đất, nước do một lượng lớn đã được giải phóng ra khi phun trên các cánh đồng và rừng để diệt muỗi và côn trùng. Ngày nay DDT đã bị cấm sử dụng do tính độc của nó như có khả năng gây ung thư tiềm tàng, gây đột biến và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Để bảo vệ môi trường và sức khỏe của con người, cần phải có những biện pháp xử lý khử độc DDT trong môi trường đất cũng như trong các môi trường khác. Trên thế giới đã có một số phương pháp xử lý DDT khác nhau như: phương pháp chôn lấp, cô lập; phương pháp đốt có xúc tác; phương pháp hấp thụ; phương pháp phân hủy sinh học; phân hủy DDT bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời; sử dụng bột sắt nano trong xử lý ô nhiễm DDT,…nhưng các phương pháp xử lý cũng như tiêu hủy hóa chất này còn nhiều hạn chế. Cho đến nay, ở nước ta chưa có công nghệ xử lý triệt để đất có tồn dư nhóm chất hữu cơ khó phân hủy POP (trong đó có DDT) và vẫn sử Trần Thị Huyền 1 K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp dụng các công nghệ: sử dụng lò thiêu đốt nhiệt độ thấp, sử dụng lò đốt xi măng nhiệt độ cao, sử dụng lò đốt 2 cấp có can thiệp làm lạnh cưỡng bức và công nghệ phân hủy sinh học. Yêu cầu công nghệ phù hợp cho việc xử lý các hóa chất tồn dư khó phân hủy tại Việt Nam vừa có thể triển khai rộng, phù hợp với điều kiện kinh tế, kĩ thuật và trình độ kĩ thuật và quản lý ở trong nước, mà vẫn giữ được yêu cầu tối quan trọng là không gây phát tán chất độc, không phát sinh chất độc thứ cấp như dioxin, furan hay các chất độc hại khác ra môi trường. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có phương pháp xử lý công nghệ nào đáp ứng được yêu cầu thực tế. Với mong muốn góp phần làm cơ sở khoa học để mở ra một phương pháp xử lí DDT đơn giản và hiệu quả hơn trong môi trường tôi đã lựa chọn đề tài “ Một số yếu tố ảnh hưởng đến động học điện hóa phân hủy DDT bằng phương pháp thế tĩnh”. 2. Mục đích nghiên cứu - Động học điện hóa quá trình phân hủy DDT. - Ảnh hưởng của tốc độ khuấy, thế điện phân, tốc độ quét đến động học điện hóa phân hủy DDT bằng phương pháp thế tĩnh. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tình hình ô nhiễm thuốc BVTV hiện nay. - Nghiên cứu phương pháp điện hóa phân hủy DDT. - Nghiên cứu cơ chế phân hủy DDT bằng một số phần mềm lượng tử. - Phân tích và xử lý số liệu. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu • Đối tượng nghiên cứu: - Các phương pháp nghiên cứu điện hóa. - DDT, các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm (POP). - Phương pháp nghiên cứu động học phản ứng điện hóa. Trần Thị Huyền 2 K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp • Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu điện hóa biến đổi thế tĩnh cho quá trình phân hủy DDT. 5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu và tìm hiểu tài liệu. - Hóa học lượng tử - tính lượng tử các thông số nhiệt động liên quan. - Phương pháp phân tích hàm lượng POP (GC/MS). - Phương pháp động phản ứng. - Đánh giá, phân tích xử lí số liệu. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần làm cơ sở khoa học để mở ra một phương pháp xử lí DDT đơn giản và hiệu quả hơn trong môi trường. Trần Thị Huyền 3 K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về POP 1.1.1. Khái quát Chất ô nhiễm hữu cơ bền (POPs – Persistent Organic Pollutants) là những hợp chất hóa học có nguồn gốc từ Cacbon, sản sinh ra do các hoạt động công nghiệp của con người. POP bền vững trong môi trường, có khả năng tích tụ sinh học qua các chuỗi thức ăn lưu trữ trong thời gian dài, có khả năng phát tán từ xa các nguồn phát thải và tác động xấu đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Vật lý: Chứa nhóm halogen, tan trong mỡ, ít tan trong nước, bền với nhiệt, ánh sáng, phân hủy sinh học, hóa học, dễ bay hơi và phát tán xa. Dạng tồn tại: - Rắn (BVTV). - Lỏng (PCPs). - Khí (sản phẩm cháy). Hóa học: Có khả năng phân hủy trong axit và kiềm, khả năng tích lũy sinh học, phóng đại sinh học. 1.1.1.1. Độc tính các hợp chất POP [6, 30] Trong tất cả các chất gây ô nhiễm do hoạt động của con người thải vào môi trường thì các hóa chất hữu cơ gây ô nhiễm khó phân hủy (POPs) nằm trong số những chất nguy hiểm nhất. Những hóa chất này rất độc hại, gây ảnh hưởng đến quá trình phát triển, thần kinh, miễn dịch và ung thư… gây tử vong ở người và động vật. Các chất POP cũng rất khó xử lý do tính bền vững cao đối với quá trình phân hủy tự nhiên. Chúng có khả năng di chuyển và phát tán qua những quãng đường dài kể từ nguồn phát sinh ban đầu theo gió, nước hoặc nhờ các loài di cư. POP có Trần Thị Huyền 4 K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp thể được hấp thụ dễ dàng vào các mô mỡ và tích tụ trong cơ thể của các sinh vật sống thông qua chuỗi thức ăn và trong cơ thể con người. Các chất thải hữu cơ bền (POP) luôn tiềm tàng trong không khí, thức ăn nước uống sinh hoạt hàng ngày và có thể gây nhiều bệnh. Tuy nhiên người dân vẫn chưa có ý thức tự bảo vệ mình, bảo vệ môi trường. Cảnh báo của Chương trình Môi trường Liên Hiệp quốc, qua nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, POP vô cùng bền vững tồn tại lâu dài trong môi trường, có khả năng tích lũy sinh học nông sản, thực phẩm và trong các nguồn nước gây ra hàng loạt bệnh nguy hiểm đối với con người, đặc biệt là bệnh ung thư. Đã có rất nhiều nghiên cứu chứng minh rằng POP có thể phát tán đi rất xa, tồn lưu và tích tụ trong chuỗi thực phẩm cũng như trong các mô tế bào của thực vật. Đặc tính của POP là không màu, không mùi nên khó nhận biết bằng các giác quan; nặng hơn nước nên thường hay lắng đọng dưới đáy sông ngòi, kênh rạch; bền nên không cháy hết khi đốt mà chuyển sang dạng khí với tầm phát tán rộng và nguy hiểm hơn. Các chất này lan rộng thông qua nước, không khí và lưu nhiễm vào thực vật, hậu quả là nhiễm vào cơ thể con người. Đó là những hóa chất thường dùng để pha chế các loại thuốc BVTV có tác dụng mạnh và sử dụng trong công nghiệp với nhiều mục đích khác nhau. Một số chất POP còn được sản sinh ra một cách không chủ định trong quá trình sản xuất công nghiệp một số chất diệt cỏ như 2,4,5-T hoặc trong quá trình đốt cháy không hoàn toàn của một số nguyên liệu như gỗ, giấy, luyện kim …vv. Mức độ nguy hiểm, độc hại của từng chất POP là khác nhau, nhưng đều có một số đặc điểm chung:  Có độc tính cao.  Khó phân hủy, có thể tồn tại nhiều năm thậm chí hàng chục năm trước khi phân hủy thành dạng ít độc hại hơn. Trần Thị Huyền 5 K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp  Có thể bay hơi và phát tán đi xa theo không khí hoặc nước.  Tích luỹ trong các mô mỡ động vật. Vì những tính chất nguy hại cho con người, sinh vật nói chung và môi trường sinh thái nói riêng, có tác động quy mô toàn cầu nên việc quản lý và ngăn chặn tác hại của POP được cả thế giới quan tâm, thiết lập Công ước quốc tế các nước phải tuân theo. 1.1.1.2. POP theo công ước Stockholm [30] - Là những hợp chất có tính độc hại, tồn tại bền trong môi trường, phát tán rộng và tích lũy trong hệ sinh thái, gây hại cho sức khỏe con người. - Ban đầu Công ước Stockholm quy định việc quản lý an toàn, giảm phát thải và tiến tới tiêu huỷ hoàn toàn 12 nhóm chất POP bao gồm: Aldrin, Chlordan, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Hexaclo benzen, Mirex, Toxaphen và Polychlorinated Biphenyls (PCB); DDT [1,1,1-trichloro-2,2-bis (4- chlorophenyl) ethane]; Dioxin (polychlorinated dibenzo-p-dioxin), Furans (Polychlorinated dibenzofurans), Polychlorinated Biphenyls (PCBs), và Hexachlorobenzen (HCB). - Năm 2009, Hội nghị các bên lần thứ tư của Công ước Stockholm đã Quyết định bổ sung chín (09) nhóm chất POP mới vào các Phụ lục A, B, C của công ước, bao gồm: Các hóa chất trong phụ lục A nhóm hóa chất bảo vệ thực vật: Lindan, Alpha-HCH, Beta-HCH, Chlordecon; Nhóm hóa chất công nghiệp: Hexabromobiphenyl, Pentachlorobenzen, Tetra BDE, Penta BDE, Hepta và Octa BDE; Các hóa chất trong Phụ lục B: Hóa chất công nghiệp PFOS, các muối và PFOS-F; Các hóa chất trong Phụ lục C: Pentachlorobenzen. - Năm 2011, Hội nghị các Bên lần thứ năm (COP 05) Công ước Stockholm đã bổ sung thêm Endosulfan và các đồng phân vào phụ lục A của Công ước. Trần Thị Huyền 6 K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp (Các chất POP theo yêu cầu mới của Công ước Stockholm sau đây được gọi tắt là các chất POP mới). Danh mục các chất POP theo COP 05 Công ước Stockholm: Dioxin – hóa chất này được tạo ra một cách vô tình do sự đốt cháy không hoàn toàn, cũng như trong quá trình sản xuất một số loại thuốc trừ sâu và các hóa chất khác. Ngoài ra, một số kiểu tái chế kim loại, nghiền và tẩy trắng giấy cũng có thể sản sinh ra dioxin. Dioxin còn có trong khí thải động cơ, khói thuốc lá và khói than gỗ. Endrin – đây là loại thuốc trừ các loại gặm nhấm, trừ sâu được phun trên những cánh đồng bông và ngũ cốc. Chất này còn được sử dụng để diệt các loại chuột nhà, chuột đồng... Furan – các chất này được sản sinh không chú ý từ cùng những quá trình phát thải đioxin, đồng thời còn có trong các hợp chất PCB dành cho thương mại. Heptachlor – được dùng chủ yếu để diệt các loài côn trùng và mối trong đất, đồng thời còn được dùng để diệt các loài côn trùng hại bông, châu chấu, các loài gây hại cho nông nghiệp khác và muỗi truyền bệnh sốt rét. Hexachlorobenzen (HCB) – được sử dụng để diệt nấm hại cây lương thực. Đây cũng là một phụ phẩm trong việc sản xuất một số loại hóa chất nhất định và là kết quả của những quá trình phát thải ra dioxin và furan. Mirex – một loại thuốc trừ sâu sử dụng chủ yếu để diệt kiến lửa, các loại kiến và mối khác. Mirex còn được dùng làm chất làm chậm lửa trong chất dẻo, cao su và đồ điện. Polychlorinated Biphenyl (PCB) – hợp chất này được dùng trong công nghiệp làm chất lưu chuyển nhiệt, trong các máy biến thế điện và tụ điện, làm chất phụ gia trong sơn, giấy copy không Cacbon, chất bịt kín và chất dẻo. Trần Thị Huyền 7 K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Toxaphene – còn được gọi là camphechlor, một loại thuốc trừ sâu dùng trong ngành trồng bông, ngũ cốc, hoa quả, hạt và rau xanh. Chất này còn được dùng để diệt các loại ve, chấy kí sinh vật nuôi. 1.1.2. Phân loại POP a. Phân loại theo mục đích sử dụng [27] - Nhóm các chất trừ sâu, trừ nhện, trừ côn trùng gây hại: + Nhóm các chất trừ sâu có chứa Clo: DDT, Clodan. + Nhóm các chất trừ sâu có chứa Photpho: Wophatox, Diazinon, Malathion, Monitor… + Nhóm các hợp chất cacbamat: Sevin, Furadan, Mipcin, Bassa. + Nhóm các hợp chất sinh học: Pyrethroid, Permetrin… - Nhóm các chất trừ nấm, trừ bệnh, trừ vi sinh vật gây hại: + Các hợp chất chứa đồng. + Các hợp chất chứa lưu huỳnh. + Các hợp chất chứa thủy ngân. + Một số loại khác. - Nhóm các chất trừ cỏ dại, làm rụng lá, kích thích sinh trưởng: + Các hợp chất chứa Phenol (2,4-D). + Các hợp chất của axit propyonic (Dalapon). + Các dẫn xuất của cacbamat (Ordram). + Triazin. - Nhóm các chất diệt chuột và động vật gặm nhấm: Photphua kẽm và Warfarin. b. Phân loại theo nguồn gốc sản xuất và cấu trúc hóa học [27, 28] • Thuốc BVTV có nguồn gốc hữu cơ: + Nhóm các chất trừ sâu có chứa Clo: DDT, Clodan. + Nhóm các chất trừ sâu có chứa Photpho: Wophatox, Diazinon, Malathinon, Monitor… Trần Thị Huyền 8 K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp + Nhóm các hợp chất cacbamat: Sevin, Furadan, Mipcin, Bassa. + Các chất trừ sâu thủy ngân hữu cơ. + Các dẫn xuất của Ure. + Các dẫn xuất của axit proyonic. + Các dẫn xuất của axit xyanhydric. • Các chất trừ sâu vô cơ: + Các hợp chất chứa đồng. + Các hợp chất chứa lưu huỳnh. + Các hợp chất chứa thủy ngân. + Một số loại khác. • Các chất trừ sâu có nguồn gốc thực vật là ankaloid, thực vật có chứa nicotin, anabazin, pyrethroid. c. Phân loại nhóm độc theo tổ chức Y tế thế giới (TCYTTG) [11, 27] Các chuyên gia về độc học đã nghiên cứu ảnh hưởng của chất độc lên cơ thể động vật ở cạn (chuột nhà) và đã đưa ra 5 nhóm độc theo tác động của độc tố tới cơ thể qua miệng và da như sau: độc mạnh, độc, độc trung bình, độc ít, độc rất nhẹ. d. Phân loại theo độ bền khó phân hủy [27, 28] Các hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) có độ bền khó phân hủy rất khác nhau, nhiều chất có thể lưu đọng trong môi trường đất, nước, không khí và trong cơ thể động, thực vật. Do vậy các hóa chất BVTV có thể gây những tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người. Dựa vào độ bền khó phân hủy của chúng, có thể sắp xếp chúng vào các nhóm sau: - Nhóm chất không bền: Nhóm này gồm các hợp chất Photpho hữu cơ, cacbamat. Các hợp chất nằm trong nhóm này có độ bền kéo dài trong vòng từ 1 – 12 tuần. Trần Thị Huyền 9 K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp - Nhóm chất bền trung bình: Các hợp chất nhóm này có độ bền vững từ 1 – 18 tháng, hay một vài năm trong điều kiện tự nhiên. Điển hình là thuốc diệt cỏ 2,4- D (thuộc loại hợp chất có chứa Clo). - Nhóm chất bền khó phân hủy: các hợp chất nhóm này có độ bền từ 2 – 5 năm, thậm chí hàng chục năm trong đất, nguồn nước. Thuộc nhóm này là các loại thuốc trừ sâu đã bị cấm sử dụng trên thế giới và ở Việt Nam là: DDT, 666 (HCH),…. Đó là các hợp chất Clo bền vững. - Nhóm chất rất bền khó phân hủy: Đó là các hợp chất kim loại hữu cơ, loại chất này có chứa các kim loại nặng như: Thủy ngân (Hg), Asen (As),…. Các kim loại nặng Hg và As không bị phân hủy theo thời gian, chúng đã bị cấm sử dụng ở Việt Nam. 1.1.3. Các phương pháp xử lý POP [17] Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã có nhiều biện pháp khác nhau được nghiên cứu và sử dụng để xử lý POP cũng như tiêu hủy chúng. Những biện pháp được sử dụng chủ yếu là: - Phá hủy bằng tia cực tím (hoặc bằng ánh sáng mặt trời). - Phá hủy bằng vi sóng Plasma. - Oxy hóa bằng không khí ướt. - Oxy hóa ở nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy). - Phân hủy bằng công nghệ sinh học. - Khử bằng hóa chất pha hơi. - Khử có chất xúc tác, kiềm, oxy hóa điện hóa trung gian. - Oxy hóa muối nóng chảy. - Oxy hóa siêu tới hạn và Plasma. - Sử dụng lò đốt đặc chủng. - Lò đốt xi măng. Trần Thị Huyền 10 K38A – SP Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Cho đến nay, nước ta chưa có công nghệ xử lý triệt để đất có tồn dư thuốc BVTV thuộc nhóm khó phân hủy và vẫn sử dụng các công nghệ: sử dụng lò thiêu đốt nhiệt độ thấp (Trung tâm công nghệ xử lý môi trường – Bộ tư lệnh Hóa học), sử dụng lò đốt xi măng nhiệt độ cao (Công ty Holchim thí điểm tại Hòn Chông), sử dụng lò đốt 2 cấp có can thiệp làm lạnh cưỡng bức (Công ty Môi Trường Xanh thực hiện tại các khu công nghiệp) và Công nghệ phân hủy sinh học (Viện Công nghệ Sinh học phối hợp một số đơn vị khác thực hiện). Tuy nhiên các phương pháp trên có nhiều hạn chế: + Phải đào xúc vận chuyển khối lượng lớn đất tồn dư. + Việc bao gói đóng thùng, chuyên chở có nhiều nguy cơ tiềm ẩn. + Việc nung đốt trong lò xi măng chưa khẳng định đã phân hủy hoàn toàn chất độc hại mà không phát sinh dioxin thải ra môi trường. + Chi phí đốt quá lớn. Yêu cầu công nghệ phù hợp cho việc xử lý các chất POP tại Việt Nam vừa có thể triển khai rộng; phù hợp với điều kiện kinh tế, kĩ thuật; trình độ kĩ thuật và quản lý ở trong nước mà vẫn giữ được yêu cầu tối quan trọng là không gây phát tán chất độc, không phát sinh chất độc thứ cấp như dioxin, furan hay các chất độc hại khác ra môi trường. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có phương pháp xử lý công nghệ nào đáp ứng được yêu cầu thực tế. 1.2. DDT DDT là một trong những chất nguy hại nhất trong số các chất POP, nhưng lại được sử dụng khá phổ biến đến nay, do đó tác động gây hại của nó càng lớn – rộng. 1.2.1. Cấu tạo phân tử DDT [1, 4] - Công thức phân tử của DDT: C14H9Cl5. - Cấu tạo phân tử DDT: Trần Thị Huyền 11 K38A – SP Hóa học