Tài liệu Nghiên cứu tỉ lệ khối lượng các hợp chất ddt thành phần tách chiết từ đất ô nhiễm bằng hệ dung môi qh1 (2018)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ====== VŨ THU UYÊN NGHIÊN CỨU TỈ LỆ KHỐI LƢỢNG CÁC HỢP CHẤT DDT THÀNH PHẦN TÁCH CHIẾT TỪ ĐẤT Ô NHIỄM BẰNG HỆ DUNG MÔI QH1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ HÀ NỘI - 2018 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ====== VŨ THU UYÊN NGHIÊN CỨU TỈ LỆ KHỐI LƢỢNG CÁC HỢP CHẤT DDT THÀNH PHẦN TÁCH CHIẾT TỪ ĐẤT Ô NHIỄM BẰNG HỆ DUNG MÔI QH1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS. NGUYỄN QUANG HỢP HÀ NỘI - 2018 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành quá trình nghiên cứu và hoàn thiện khóa luận này, lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến T.S Nguyễn Quang Hợp thuộc“khoa Hóa học – trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, thầy đã”trực tiếp nhiệt tình chỉ bảo và“hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu”để tôi hoàn thiện khóa luận này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Hóa học,“trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2”những ngƣời giáo viên tâm huyết đã truyền đạt“kiến thức chuyên môn và kiến thức”đời sống quý báu để tôi ngày càng trƣởng thành hơn. Tôi“xin gửi lời cảm ơn đến những ngƣời thân, bạn bè đã hết lòng quan tân và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành khóa luận này.” Trân trọng cảm ơn! “Hà Nội, tháng 5 năm 2018” “Sinh viên” Vũ Thu Uyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1....................................................................................................... 3 TỔNG QUAN ................................................................................................... 3 1.1. Hóa chất bảo vệ thực vật ........................................................................ 3 1.1.1. Định nghĩa ....................................................................................... 3 1.1.2. Phân loại .......................................................................................... 3 1.1.3. Một vài nét về thuốc trừ sâu clo hữu cơ.......................................... 4 1.2. Thực trạng ô nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật hiện nay ......................... 8 1.2.1. Thực trạng ô nhiễm Hóa chất BVTV trên thế giới ......................... 8 1.2.2. Thực trạng ô nhiễm Hóa chất BVTV tại Việt Nam ........................ 9 1.3. Một số phƣơng pháp xử lý hóa chất bảo vệ thực vật ........................... 11 1.3.1. Phƣơng pháp thủy phân [6] ........................................................... 11 1.3.2. Phƣơng pháp điện hoá [2, 13] ...................................................... 12 1.3.3. Phƣơng pháp hấp phụ [6, 14] ....................................................... 12 1.3.4. Phƣơng pháp chôn lấp [6] ............................................................. 13 1.3.5. Phƣơng pháp dùng thiêu đốt trong lò ở nhiệt độ cao [6] .............. 13 1.3.6. Công nghệ rửa đất ô nhiễm (soil washing) ................................... 14 CHƢƠNG 2..................................................................................................... 15 THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 15 2.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị đƣợc sử dụng ............................................ 15 2.2. Cách tiến hành các thí nghiệm ............................................................. 15 2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài .............................................. 17 2.3.1. Sắc ký khí ghép khối phổ GCMS ................................................. 17 2.3.2. Một số phần mềm ứng dụng xử lý số liệu (Excel, Origin). .......... 17 CHƢƠNG 3..................................................................................................... 19 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................ 19 3.1. Lƣợng các hợp chất DDT tách chiết đƣợc theo số lần chiết ................ 19 3.1.1. Chiết lần 1 ..................................................................................... 19 3.1.2 Chiết lần 2 ...................................................................................... 20 3.1.3. Chiết lần 3 ..................................................................................... 21 3.2. Khối lƣợng các hợp phần POP trong các lần chiết .............................. 22 3.2.1. Hợp phần DDE .............................................................................. 22 3.2.2. Hợp phần DDD ............................................................................. 23 3.2.3. Hợp phần DDT .............................................................................. 24 3.2.4. Lƣợng POP của 3 lần tách chiết .................................................... 25 3.2.5. Hiệu suất tách chiết ....................................................................... 26 3.3. So sánh tỉ lệ khối lƣợng các chất POP tách chiết đƣợc ....................... 27 3.3.1. Tỉ lệ các DDT thành phần của lần chiết 1 ..................................... 27 3.3.2. Tỉ lệ các DDT thành phần của lần chiết 2 ..................................... 28 3.3.3. Tỉ lệ các DDT thành phần của lần chiết 3 ..................................... 29 3.3.4. Tỉ lệ tổng các hợp chất nhóm DDT chiết đƣợc bằng QH1 ........... 30 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 33 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BVTV BHC DDD DDE DDT DDD tong DDE tong DDT tong LD50 (chuột) GC MS GC/MS POP UV “Bảo vệ thực vật” “1,2,3,4,5,6-hexachlorcyclohexan” “Dichlorodiphenyldichloroethane” “Dichlorodiphenyldichloroethylene” “Dichlorodiphenyltrichloroethane” “Tổng lƣợng hóa chất có liên quan đến DDD” Tổng lƣợng hóa chất có liên quan đến DDE Tổng lƣợng hóa chất có liên quan đến DDT “Liều lƣợng chất độc gây chết cho một nửa (50%) số chuột dùng trong nghiên cứu” Gas Chromatography Mass Spectometry Gas Chromatography Mass Spectometry Persistent organic pollutants Tia cực tím DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU Hình 3.1. Lƣợng các chất trong lần chiết 1 ..................................................... 19 Hình 3.2. Lƣợng các chất trong lần chiết 2 ..................................................... 20 Hình 3.3. Lƣợng các chất trong lần chiết 3 ..................................................... 21 Hình 3.4. Tổng lƣợng các chất tách chiết ....................................................... 22 Hình 3.5. Lƣợng chất DDE trong các lần chiết............................................... 23 Hình 3.6. Lƣợng chất DDD trong các lần chiết .............................................. 24 Hình 3.7. Lƣợng chất DDT trong các lần chiết............................................... 25 Hình 3.8. Lƣợng POP ở các lần tách chiết ...................................................... 26 Hình 3.9. Hiệu suất chiết tách POP ................................................................. 27 Hình 3.10. Tỉ lệ các DDT thành phần của lần chiết 1 ..................................... 28 Hình 3.11. Tỉ lệ các DDT thành phần của lần chiết 2 ..................................... 29 Hình 3.12. Tỉ lệ các DDT thành phần của lần chiết 3 ..................................... 30 Hình 3.13. Tỉ lệ tổng các chất DDT chiết đƣợc .............................................. 31 Bảng 3.1: Lƣợng các chất trong lần chiết 1 (mg) bằng dung môi QH1 ......... 19 Bảng 3.2. Hiệu suất (%) chiết tách POP bằng dung môi QH1........................26 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ô nhiễm môi trƣờng luôn là một trong những“vấn đề đƣợc xã hội quan tâm hàng đầu.”Trong đó, ô nhiễm đất đang có những diễn biến ngày càng tiêu cực và đe dọa cuộc sống của con ngƣời. Do“hoạt động công nghiệp”của các nhà máy, xí nghiệp, hay sử dụng hàng loạt các hóa chất trong nông nghiệp, xử lí chất thải không đúng quy định, vứt rác thải bừa bãi....càng làm cho tình hình ô nhiễm đất trở nên nghiêm trọng. Các hóa chất phổ biến bao gồm“hydrocacbon dầu, hydrocacbon thơm nhiều vòng”(nhƣ là naphthalene and benzo(a)pyrene),“dung môi, thuốc trừ sâu, chì, và các kim loại nặng.”Đặc ibiệt iđiển ihình ilà icác ihợp ichất ihữu icơ ikhó iphân ihủy i(POP), itrong iđó icó icác ihóa ichất ibảo ivệ ithực ivật i(BVTV) icòn itồn ilƣu itrong imôi itrƣờng ikhông ikhí, inƣớc, ikhu iđất itại icác ikho ithuốc itrừ isâu iđã iđể ilâu ingày ikhông isử idụng. i Đứng trƣớc hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng do tồn dƣ thuốc“bảo vệ thực vật của ngành nông nghiệp hiện nay, việc ứng dụng các công trình xử lý thuốc BVTV tồn dƣ trong đất vào thực tiễn là điều hết sức cần thiết.Với mục đích làm hạn chế ảnh hƣởng của thuốc BVTV tồn dƣ trong đất đối với môi trƣờng và con ngƣời, tôi đã chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là”“Nghiên cứu tỉ lệ khối lƣợng các hợp chất DDT thành phần tách chiết từ đất ô nhiễm bằng hệ dung môi QH1”. Đây là phƣơng pháp mới, tiết kiệm kinh phí,“thân thiện với môi trƣờng, mang ý nghĩa thực tiễn lớn, góp phần bảo vệ sức khoẻ con ngƣời và môi trƣờng.” 2.“Mục đích nghiên cứu” -“Nghiên cứu làm sạch đất ô nhiễm thuốc BVTV khó phân hủy bằng dung môi có chứa các chất phụ gia hoạt động bề mặt”gốc ancol QH1. - Quá trình loại bỏ thuốc BVTV“đảm bảo triệt để, không phát sinh chất độc hại thứ cấp.” - So sánh tỉ lệ khối lƣợng các chất DDT, DDD, DDE tách chiết từ đất ô nhiễm với tỉ lệ của chúng có trong đất ô nhiễm ban đầu. 3. Nội dung nghiên cứu 1 - iNghiên icứu iphƣơng ipháp ichiết itách ithuốc iBVTV ikhó iphân ihủy itrong iđất ivà icách ixử ilí iđất iô inhiễm ithuốc iBVTV ikhó iphân ihủy ibằng ihệ idung imôi iQH1. - iPhân itích, iđánh igiá ikết iquả imẫu iđất ivà imẫu inƣớc isau ikhi ixử ilý ibằng ihệ idung imôi iQH1. 4.“Phƣơng pháp nghiên cứu” -“Đọc và tìm hiểu tài liệu có liên quan tới phụ gia gốc ancol và POP.” - iSử idụng icác iphƣơng ipháp ichiết irửa iđất iô inhiễm iDDT ibằng ihệ idung imôi iQH1. - iSử idụng iphƣơng ipháp iphân itích ihàm ilƣợng iDDT itrong iđất ivà inƣớc ibằng iGC/MS. -“Đánh giá, phân tích và xử lí số liệu thu đƣợc bằng các phần mềm chuyên dụng.” 5.“Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài” Kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khoa học để ứng dụng các dung môi hữu cơ gốc ancol xử lý loại bỏ hợp chất DDT, đây là hóa chất BVTV phổ biến và tồn dƣ điển hình nhất trong đất ô nhiễm hóa chất BVTV ở Việt Nam hiện nay. 2 “CHƢƠNG 1” “TỔNG QUAN” 1.1. Hóa chất bảo vệ thực vật 1.1.1.“Định nghĩa” Thuốc bảo vệ thực vật (sản phẩm nông dƣợc) là “những chế phẩm có nguồn gốc hóa chất, thực vật, động vật, vi sinh vật và các chế phẩm khác dùng để phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật” [11] Theo quy định tại Điều I Chƣơng I, Điều ilệ iquản ilý ithuốc iBVTV i(ban ihành ikèm itheo inghị iđịnh isố i58/2002/NĐ-CP ingày i03/06/2002 icủa ichính iphủ), ingoài itác idụng iphòng itrừ isinh ivật igây ihại itài inguyên ithực ivật, ithuốc iBVTV ibao igồm icả inhững ichế iphẩm icó itác idụng iđiều itiết isinh itrƣởng ithực ivật, inhững ichế iphẩm icó itác idụng ixua iđuổi ihoặc ithu ihút icác iloài isinh ivật igây ihại itài inguyên ithực ivật iđến iđể itiêu idiệt. [15] Dịch hại (pest): dùng chỉ mọi loài sinh vật gây hại cho ngƣời, cho mùa màng, nông lâm sản; công trình kiến trúc; cho cây rừng, cho môi trƣờng sống. Bao gồm các loài côn trùng, tuyến trùng, vi sinh vật gây bệnh cây, cỏ dại, các loài gặm nhấm, chim và động vật phá hoại cây trồng. [11] Thuốc trừ dịch hại (pesticide) là “những chất hay hỗn hợp các chất dùng để ngăn ngừa, tiêu diệt hay phòng trừ các loài dịch hại gây hại cho cây trồng, nông lâm sản, thức ăn gia súc, hoặc những loài dịch hại gây hại cản trở quá trình chế biến, bảo quản, vận chuyển nông lâm sản; những loại côn trùng, ve bét gây hại cho ngƣời và gia súc”. Thuật ngữ này còn bao gồm cả các chất điều hoà sinh trƣởng cây trồng, chất làm rụng hay khô lá hoặc các chất làm cho quả sáng đẹp hay ngăn ngừa rụng quả sớm và các chất dùng trƣớc hay sau thu hoạch để bảo vệ sản phẩm không bị hƣ thối trong bảo quản và chuyên chở. Thế giới cũng quy định thuốc trừ dịch hại còn bao gồm thuốc trừ ruồi muỗi trong y tế và thú y. [11] 1.1.2. Phân loại Có nhiều cách để phân loại thuốc BVTV tùy theo yêu cầu nghiên cứu và sử dụng. *“Dựa theo đối tượng phòng chống” [1, 11] Thuốc trừ sâu (insecticide) 3 Thuốc trừ nhện (acaricide) Thuốc trừ bệnh (fungicide) Thuốc trừ tuyến trùng (nematocide) Thuốc trừ chuột (ratticide) Thuốc trừ cỏ dại (herbicide) Thuốc giết động vật (zoocide) Thuốc trừ ốc sên (limacide, molluscide) Thuốc trừ vi khuẩn (bactericide) * Dựa theo nguồn gốc hóa học [1, 11] Nguồn igốc ithảo imộc: icác ithuốc iBVTV ilàm itừ icây icỏ ihay icác isản iphẩm ichiết ixuất itừ icây icỏ icó ikhả inăng itiêu idiệt idịch ihại. Nguồn igốc isinh ihọc: icác iloài isinh ivật i(các iloài iký isinh ithiên iđịch),“ các sản phẩm có nguồn gốc sinh vật ( nhƣ các loài kháng sinh...) có khả năng tiêu diệt dịch hại.” Nguồn gốc vô cơ: các hợp chất vô cơ ( nhƣ dung dịch boocđô, lƣu huỳnh và lƣu huỳnh vôi, đồng, hợp chất asenit....)“có khả năng tiêu diệt dịch hại.” Nguồn igốc ihữu icơ: icác ihợp ichất ihữu icơ itổng ihợp icó ikhả inăng itiêu idiệt idịch ihại i(nhƣ icác ihợp ichất iclo ihữu icơ, ilân ihữu icơ, icacbamat, nhóm pyrethroid...). Các loại thuốc có nguồn gốc vi sinh vật (Thuốc kháng sinh). * Dựa theo cách tác động của thuốc đến dịch hại [1, 11] Thuốc tiếp xúc Thuốc vị độc Thuốc xông hơi Thuốc lƣu dẫn và thuốc không lƣu dẫn Thuốc có tác động chọn lọc và không chọn lọc * Dựa theo mức độ bay hơi[11] Chất rất nguy hiểm:“Nồng độ bảo hòa ≥ nồng độ”độc hại. Chất nguy hiểm:“Nồng độ bão hòa > nồng độ”bốc cháy. Chất ít nguy hiểm:“Nồng độ bão hòa < nồng độ”bốc cháy. 1.1.3. Một vài nét về thuốc trừ sâu clo hữu cơ Chịu ảnh hƣởng từ chiến tranh mà DDT và tiếp đó là một loạt các loại thuốc trừ sâu hữu cơ khác ra đời. Hiệu lực của“thuốc trừ sâu Clo hữu cơ”lớn 4 chƣa từng có so với các thuốc trừ sâu vô cơ và thảo mộc trƣớc đó nên nó đƣợc sản xuất và sử dụng với một“qui mô lớn, đánh dấu một bƣớc phát triển mạnh mẽ của ngành Hóa Bảo Vệ Thực Vật. Công thức hóa học ”có chứa: C, H, O, S,…Cl. Các thuốc trừ sâu thuộc nhóm Clo hữu cơ có những đặc điểm chính nhƣ sau: 1.1.3.1. Ưu điểm Quy trình sản xuất tƣơng đối đơn giản, giá thành của chế phẩm thấp, dễ chế biến hoạt chất thành nhiều dạng chế phẩm khác nhau: Bột thấm nƣớc, nhũ dầu, bột rắc, hạt…Do đó dễ sử dụng trên nhiều loại cây trồng và những điều kiện đồng ruộng khác nhau. [1] Các thuốc này thƣờng có phổ tác động rộng, hiệu lực khá cao, thời gian hiệu lực dài thích hợp cho việc phòng trị ngoài đồng, nhất là đối với các loại cây công nghiệp. Độ bền hóa học lớn trong những điều kiện thông thƣờng nên dễ bảo quản tồn trữ. [1] 1.1.3.2. Nhược điểm Do độ bền hóa học lớn nên thuốc dễ lƣu bả trong đất đai, cây trồng, nông sản, thực phẩm, làm cho môi trƣờng bị ô nhiễm trong một thời gian lâu dài.“Thời gian phân giải 95% hoạt chất trong điều kiện tự nhiên của DDT là 10 năm ; Lindance là 6,5; Diendrin là 8 năm; Clodan là 3,5 năm. Vì bả thuốc lƣu tồn nên phẩm chất, hình thức của nông sản bị xấu đi và gây độc cho ngƣời hay gia súc sử dụng nông sản đó, nhƣ BHC thƣờng để lại mùi khó chịu trên nông sản nhƣ khoai tây, rau đậu…[1] Có khả năng gây trúng độc tích lũy mạnh. Qua sự tiếp xúc với thuốc nhiều lần hay qua chuỗi thức ăn hàm lƣợng thuốc trong cơ thể, chủ yếu trong mô mỡ tăng lên rất nhiều; đến một lƣợng nào đó nó biểu hiện các triệu chứng ngộ độc rất“hiểm nghèo nhƣ ung thƣ, quái thai, …Độc đối với cá và thiên địch lớn. [1] Khi sử dụng một loại thuốc Clo hữu cơ ở tại một địa phƣơng trong nhiều năm dễ gây ra hiện tƣợng côn trùng kháng thuốc. Do những nhƣợc điểm trên, ngày nay nhiều thuốc trừ sâu gốc Clo hữu cơ đã bị cấm hoặc hạn chế sử dụng ở nhiều nƣớc. [1] 1.1.3.3. Một số đặc điểm khác ” ” 5 Cấu tạo hóa học: Trong phân tử của các hợp chất này đều có chứa nguyên tử Clo và các vòng Benzen dị vòng. [1] Tính chất vật lý: Thuốc kỹ nghệ đều ở dạng rắn, không tan hoặc ít tan trong nƣớc, tan nhiều trong dung môi hữu cơ, và thƣờng có mùi hôi khó chịu. Dạng chế phẩm thƣờng gặp là ND, H, BTN, bột phun… ở các hàm lƣợng khác nhau. Tính chất hóa học: Các thuốc Clo hữu cơ thƣờng có độ bền hóa học lớn, tồn tại lâu dài ngay cả điều kiện ngoài đồng, phần lớn đều bị phân hủy trong môi trƣờng kiềm. [1] Tính độc:“Độ độc thuốc đối với động vật máu nóng đều từ trung bình đến cao, trong đó các hợp chất nhóm DDT, BHC, nhóm Cyclodien có khả năng tích lũy trong cơ thể ngƣời và động vật (trừ thiodan). Các thuốc Clo hữu cơ thƣờng có tác dụng vị độc và tiếp xúc lên côn trùng, một số còn có đặc tính xông hơi. Cá thuốc này thƣờng tác động lên hệ thần kinh bằng cách ức chế men cholinesteraza (ChE.) và tác động lên một số cơ quan khác làm rối loạn hoạt động của cơ thể côn trùng dẫn đến chết.”[1] Công dụng và cách dùng: Các thuốc này đều có phổ phòng trị rộng, diệt đƣợc nhiều loại sâu hại có kiểu miệng nhai gặm và một số ít côn trùng chích hút. Tuy nhiên thuốc không có đặc tính chọn lọc nên dễ gây hại cho“các loài thiên địch và sinh vật có ích.”[1] 1.1.3.4. DDT (Dichlodiphenyl trichloetan) [1, 10, 16] DDT“là tổng hợp của 3 dạng là p,p’-DDT (85%), o,p’-DDT (15%) và o,o’-DDT (lƣợng vết).” Công“thức phân tử:”C14H9Cl5 Công“thức cấu trúc hóa”học: 6 Tên hóa học:“1,1,1-trichloro- 2,2-bis(p-chlorophenyl) ethane.” Tên thường gọi: DDT - iDạng ichế iphẩm ithƣờng igặp: i30ND, i75BHN, i10BR, i5H… - iTính ichất ivật ilý: iDDT ikỹ inghệ ilà imột ihỗn ihợp inhiều iđồng iphân, itrong iđó iđồng iphân ipara icó iđộ iđộc icao inhất iđối ivới icôn itrùng. iSản iphẩm icông inghiệp iở ithể irắn, imàu itrắng ingà icó imùi ihôi. - iTính ichất ihóa ihọc: iThuốc irất ibền iở iđiều ikiện ithƣờng inhƣng idễ ibị ikiềm iphân ihủy itạo ithành iDDE, inhất ilà ikhi ihiện idiện icác imuối isắt. iBị itia icực itím iphân ihủy. * Một số“ảnh hưởng của DDT đến môi trường và con người” DDT“sau khi đƣợc sử dụng vẫn còn tồn đọng trong nguồn nƣớc, lòng đất và bụi DDT lơ lửng trong không khí. DDT không hoà tan trong nƣớc nhƣng hòa tan trong dung môi hữu cơ và đƣợc Cơ quan Bảo vệ Môi trƣờng Hoa Kỳ xếp vào danh sách hóa chất cần phải kiểm soát vì có nguy cơ tạo ra ung thƣ cho ngƣời và thú vật.”[12] Độc itính: iLD50 i(chuột) i= i113mg/kg; ithuốc icó ikhả inăng itích ilũy itrong icơ ithể ingƣời ivà iđộng ivật, inhất ilà icác imô imỡ, imô isữa, iđến ikhi iđủ ilƣợng igây iđộc ithì ithuốc isẽ igây ira icác ibệnh ihiểm inghèo inhƣ iung ithƣ, isinh iquái ithai. iDDT iđộc imạnh ivới icác ivà iong imật. iDDT ian itoàn iđối ivới icây itrồng, itrừ inhững icây ithuộc ihọ ibầu ibí. Lƣu ý: không dùng DDT trừ rệp và nhện đỏ do DDT có khả năng diệt thiên địch rất lớn. [1] Con ingƣời ibị inhiễm iDDT ithông iqua inhiều icách ikhác inhau iđó ilà iphơi inhiễm itrực itiếp ivà igián itiếp. iPhơi inhiễm itrực itiếp icó ithể ixảy ira iqua iphổi ihoặc iqua ida. iNhiễm igián itiếp ixảy ira ikhi iăn icác ithực iphẩm inhƣ: ingũ icốc, irau iđậu iđã ibị inhiễm iDDT, icũng inhƣ itôm icá isống itrong ivùng ibị iô inhiễm,..Tiếp xúc trực tiếp với DDT sẽ làm da bị ngứa, khó chịu khi chạm vào mắt, chảy nƣớc mũi khi hít vào. Với liều lƣợng cao hơn, có thể gây ảnh hƣởng tới hệ thần kinh và khi trực tiếp tiếp xúc với DDT trong thời gian dài có thể bị sơ gan (dạng necrosis). Thí nghiệm lên chuột cho thấy các hiện tƣợng sau đây xảy ra sau một thời gian dài bị nhiễm độc. Nếu bị nhiễm độc vào khoảng 20-50 mg/ngày/kg cơ thể, điều nầy có thể ảnh hƣởng đến 7 việc“sinh sản, đến các tuyến nội tiết nhƣ tuyến giáp trạng, nang thƣợng thận. Nếu bị nhiễm lâu hơn nữa có thể đứa đến ung thƣ.”[12] 1.2.“Thực trạng ô nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật hiện nay” Hóa ichất iBVTV iđóng ivai itrò iquan itrọng itrong inông inghiệp icủa itất icả icác iquốc igia itrên ithế igiới.iCáci loại ihóa ichất iBVTV iđƣợc isử idụng iở icác inƣớc ilà irất ilớn. iTrong iđó, inƣớc iMỹ icó inền inông inghiệp iphát itriển, ihàng inăm ilƣợng iHóa ichất iBVTV iđƣợc isử idụng ilớn inhất, ilên itới i1/3 itổng isố iHóa ichất iBVTV itrên itoàn ithế igiới, ichủ iyếu ilà ihóa ichất idiệt icỏ. iChâu iÂu icũng isử idụng inhiều iHóa ichất iBVTV i(30%), itrong ikhi iđó icon isố inày iở icác inƣớc icòn ilại ilà i20% (Pak J. Weed Sci. Res. 2007). [5] Thuốc BVTV là một trong những yếu tố cần để đảm bảo cho việc tăng suất và làm cho cây trồng xanh tƣơi.“Ngoài mặt tích cực của thuốc BVTV là tiêu diệt các sinh vật gây hại cho cây trồng, bảo vệ mùa màng thuốc BVTV còn gây nhiều hậu quả nghiêm trọng nhƣ gây hại đến các quần thể sinh vật trên đồng ruộng, tiêu diệt sâu bọ có ích, tiêu diệt tôm cá, phá vỡ cân bằng sinh thái . Dƣ lƣợng của hóa chất BVTV có thể tồn tại trong nông sản, có thể tồn tại trong nƣớc mặt, ngấm vào đất, di chuyển vào mạch nƣớc ngầm, phát tán theo gió gây ô nhiễm môi trƣờng.”[7] 1.2.1. Thực trạng ô nhiễm Hóa chất BVTV trên thế giới Theo báo cáo của Liên Hợp Quốc, hàng năm trên thế giới có khoảng 3 triệu vụ ngộ độc do thuốc BVTV, trong đó có khoảng 220.000 vụ tử vong. Việc sử dụng rộng rãi thuốc BVTV đã và đang làm chết cá, chim nƣớc, những kẻ thù tự nhiên của sâu bọ có hại, những côn trùng thụ phấn cho cây trồng, làm cho hiện tƣợng kháng thuốc của sâu bệnh ngày càng gia tăng và gây ra nhiều vân đề nghiêm trọng cho môi trƣờng sinh thái. [7] Chỉ tính riêng ở Mỹ, hàng năm thiệt hại cho môi trƣờng sinh thái do thuốc BVTV gây ra ƣớc tính là 8 tỷ USD. Trên toàn thế giới ƣớc thiệt hại này có thể lên đến 100 tỷ USD. [7] Ở tất cả các nƣớc, những ngƣời trực tiếp sử dụng thuốc BVTV trong canh tác nông nghiệp bị nhiễm thuốc BVTV với tần suất lớn nhất và tiếp theo là những ngƣời dân sống cạnh các vùng canh tác phun nhiều thuốc BVTV. Nông dân phải thao tác trực tiếp với đa số các loại thuốc BVTV nên nguy cơ bị nhiễm độc ở họ là cao nhất. Các nghiên cứu dịch tễ cho thấy ở Mỹ và Châu 8 Âu tỷ lệ ung thƣ trong nông dân cao hơn nhiều so với những ngƣời không làm nông nghiệp. Ngƣời ta cũng đã phát hiện ra mối liên quan rõ rệt giữa ung thƣ phổi với các thuốc trừ sâu có Clo. Mối liên quan giữa bệnh u bạch huyết và một số loại thuốc diệt cỏ cũng đƣợc dẫn chứng. [7] 1.2.2.“Thực trạng ô nhiễm Hóa chất BVTV tại Việt Nam” Thống ikê icủa iViện iBảo iVệ iThực iVật iViệt iNam, inăm i1990 ilƣợng ithuốc ibảo ivệ ithực ivật itừ i10.300 itấn ilên i33.000 itấn, iđến inăm i2003 ităng ilên i45.000 itấn ivà inăm i2005 ilà i50.000 itấn. [7] Phần lớn các loại thuốc BVTV đƣợc sử dụng ở nƣớc ta hiện nay có nguồn gốc từ nhập khẩu. Theo ibáo icáo icủa iBộ iNông inghiệp ivà iPhát itriển inông ithôn, inăm i2014 ivề ithực itrạng ivà igiải ipháp iquản ilý ithuốc iBVTV inhập ilậu icho ithấy ihàng inăm iViệt iNam inhập ikhẩu itừ i70.000 iđến i100.000 itấn ithuốc iBVTV, itrong iđó ithuốc itrừ isâu ichiếm i20,4%, ithuốc itrừ ibệnh ichiếm i23,2%, ithuốc itrừ icỏ ichiếm i44,4%, icác iloại ithuốc iBVTV ikhác inhƣ ithuốc ixông ihơi, ikhử itrùng, ibảo iquản ilầm isản, iđiều ihòa isinh itrƣởng icây itrồng ichiếm i12%. (Cục bảo vệ thực vật, 2015) [5] Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng“và báo cáo của Ủy ban nhân dân các tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ƣơng về các điểm tồn lƣu do Hóa chất BVTV từ thời kỳ bao cấp, chiến tranh, không rõ nguồn gốc hoặc nhập lậu (sau đây gọi tắt là điểm ô nhiễm môi trƣờng do hóa chất BVTV tồn lƣu) 1.562 điểm tồn lƣu do hóa chất BVTV trên địa bàn 46 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ƣơng.”Căn cứ theo QCVN 54:2013/BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng về ngƣỡng xử lý Hóa chất BVTV hữu cơ theo mục đích sử dụng đất thì hiện có khoảng 200 điểm ô nhiễm tồn lƣu do Hóa chất BVTV có mức độ rủi ro cao gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng, ảnh hƣởng đến môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng.[4, 17] Hiện inay, iphần ilớn icác ikhu ivực ibị iô inhiễm ilại iđang inằm ilẫn itrong ikhu idân icƣ ihay icác ikhu ivực iđất iruộng iđang iđƣợc icanh itác. iNhững ikhu ivực iô inhiễm inày icó idiện itích itừ ivài ichục imét ivuông icho iđến icả ihàng ingàn imét ivuông; ichiều isâu iđất iô inhiễm itừ i0,5m i- i3m. iTừ iđó icó ithể ithấy, ilƣợng iđất ibị iô inhiễm iđang ilà icon isố irất ilớn, iđồng ithời iviệc ixử ilý idứt iđiểm icũng ihết isức itốn ikém.[3] 9 Do tính chất“khó phân hủy, có thể tồn tại hàng chục, thậm chí hàng trăm năm trong đất nên thuốc bảo vệ thực vật nhóm POP có đặc điểm ô nhiễm khác với các loại thuốc mới đƣợc sử dụng gần đây.”Những iloại ithuốc ibảo ivệ ithực ivật imới ituy iđộc itính icao inhƣng icó ithời igian iphân ihủy ingắn inên ikhi ibị irải itrên imặt iđất isẽ ibiến imất isau imột ivụ ihoa imàu. iHoặc inếu icó ibị inhiễm isâu ivào iđất ithì iquá itrình ixử ilý icũng iđơn igiản ihơn. [3] Theo đánh giá của Cục Quản lý chất thải và cải thiện môi trƣờng- Tổng cục Môi trƣờng thì ô inhiễm imôi itrƣờng ido itồn ilƣu ihóa ichất ibảo ivệ ithực ivật iđang ilà imột ivấn iđề imôi itrƣờng ihết isức inghiêm itrọng. iĐây ilà inhững ihợp ichất ihữu icơ iđộc ihại iđứng iđầu idanh isách i12 iloại iđộc ichất inguy ihiểm, itồn itại irất ibền itrong imôi itrƣờng inên irất ikhó iđể iphân ihủy isinh ihọc.“Trong đó, chủ yếu lại là các loại hóa chất thuộc nhóm POPs nhƣ: DDT, 666, Aldrin...”[3] Những hóa chất này có thể trôi theo nƣớc mƣa và ngấm sâu vào nguồn nƣớc sinh hoạt hoặc tiềm ẩn trong không khí, thức ăn, nƣớc uống. Đây đƣợc coi là một trong những tác nhân gây ra nhiều loại bệnh ung thƣ điển hình nhƣ hiện nay. [3] Theo tính toán sơ bộ của ngành Nông nghiệp, ở đồng bằng sông Cửu Long mỗi năm, nông dân đồng bằng sông Cửu Long sử dụng hàng ngàn tấn thuốc BVTV. Trong đó riêng phân bón, theo các chuyên gia nông nghiệp, ƣớc tính lƣợng phân bón dƣ thừa trong sản xuất lúa tại đồng bằng sông Cửu Long đã phát thải gần 140.000 tấn/năm. Trung bình, bà con nông dân phun thuốc từ 5 đến 8 lần/vụ, tƣơng ứng với lƣợng bao bì, vỏ thuốc sử dụng khoảng 4 đến 5kg/ha. Theo điều tra của Cục Y tế dự phòng về môi trƣờng Việt Nam, hàng năm có trên 5.000 trƣờng hợp nhiễm độc hóa chất do thuốc bảo vệ thực vật phải cấp cứu tại các bệnh viện và trên 300 trƣờng hợp tử vong. Hiện nay, nhiều“bà con nông dân vẫn còn xem bao, vỏ chai đựng thuốc BVTV là một loại rác thải thông thƣờng nên tự nhiên vứt bỏ bừa bãi xuống kênh rạch, bờ sông, bờ ruộng... không hiểu hết đƣợc hậu quả độc hại của nó gây ra đối với môi trƣờng.”[8] Trong danh mục điểm tồn lƣu hóa chất bảo vệ thực vật gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng“theo Quyết định số 1946 của Thủ tƣớng Chính phủ, hiện cả nƣớc còn có 15 tỉnh với 240 điểm tồn lƣu hóa chất bảo vệ thực vật.”Đặc biệt, ở hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh hiện chiếm 10 trên 60% số điểm nằm trong danh mục 100“khu vực ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng do tồn lƣu hóa chất bảo vệ thực vật.”[3] Tại các điểm tồn lƣu thuốc bảo vệ thực vật ở Việt Nam, các hóa chất này đã bị chôn lấp, rò rỉ, rơi vãi trong quá trình vận chuyển... không phù hợp tiêu chuẩn. Do đó, công việc quản lý môi trƣờng tại những điểm này sẽ phải tập trung vào nội dung cải tạo, xử lý triệt để nhằm phục hồi các khu vực bị ô nhiễm để đƣa hiện trạng của đất và nguồn nƣớc ngầm trở về đƣợc trạng thái ban đầu. Tuy nhiên, hiệu quả đến đâu lại đang lệ thuộc vào mức độ đầu tƣ kinh phí ra sao cho công tác này. [3] 1.3.“Một số phƣơng pháp xử lý hóa chất bảo vệ thực vật” Hiện nay, có rất nhiều phƣơng pháp, công nghệ khác nhau để xử lý, tiêu hủy thuốc BVTV, có thể liệt kê nhƣ: Phá hủy bằng tia cực tím (hoặc bằng ánh sáng mặt trời); Phá hủy bằng hồ quang Plasma; Phá hủy bằng ozon UV; Phƣơng pháp thủy phân; Phƣơng pháp oxy hoá ở nhiệt độ thấp; Oxy hoá bằng không khí ƣớt; Oxy hoá nhiệt độ cao (Thiêu đốt, nung cháy hoặc lò nóng chảy); Phƣơng pháp điện hoá; Phƣơng pháp chiết; Phƣơng pháp hấp phụ; Phƣơng pháp chôn lấp…ở đây tôi đi sâu vào phân tích 5 phƣơng pháp hay đƣợc sử trong điều kiện Việt Nam. 1.3.1. Phương pháp thủy phân [6] Có hai loại thủy phân: Thủy iphân itrong imôi itrƣờng iaxit ivà ithủy iphân itrong imôi itrƣờng ikiềm. Mục đích: nhằm itạo iđiều ikiện icho isự iphá ivỡ imột isố imối iliên ikết inhất iđịnh, ichuyển ihóa ichất icó iđộ iđộc itính icao ithành ichất icó iđộ iđộc itính ithấp ihơn ihoặc ikhông iđộc. Tuỳ thuộc vào tính chất của từng loại thuốc BVTV mà ta chọn phƣơng pháp nào và sử dụng các chất xúc tác thích hợp cho từng quá trình thủy phân trên. Ưu điểm: Sử idụng ithiết ibị iđơn igiản, idễ ichế itạo. Vật itƣ ihoá ichất idễ ikiếm. Nhược điểm: 11 Tuy isản iphẩm itạo ira imặc icó iđộc itính ithấp inhƣng imạch icacbon icủa iphân itử ihữu icơ ithƣờng ikhông ibị icắt iđứt inên icác isản iphẩm ithủy iphân icần iphải icó icác iphép ixử ilý itiếp itheo itrƣớc ikhi ithải ira imôi itrƣờng. Phải có qui trình riêng đối với từng loại thuốc BVTV và phải có sự kiểm soát chặt chẽ hiệu quả của quá trình xử lý. 1.3.2. Phương pháp điện hoá [2, 13] Phƣơng pháp dựa trên khả năng oxy hoá trực tiếp hoặc gián tiếp bởi các tác nhân oxy hoá mới sinh dƣới tác dụng của dòng điện để phân hủy các chất BVTV về dạng không độc hoặc ít độc hơn. Ưu điểm: Có khả năng phá hủy đƣợc hầu hết các thuốc BVTV về dạng ít ảnh hƣởng đến môi trƣờng nhất. Chi phí cho quá trình xử lý không nhiều. Nhược điểm: Đòi hỏi có đầu tƣ ban đầu cho chế tạo thiết bị. 1.3.3. Phương pháp hấp phụ [6, 14] Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc sử dụng để thu gom hoặc xử lý ô nhiễm thứ cấp trong quá trình xử lý trên. Có ithể idùng icác ichất ihấp iphụ icó inguồn igốc itự inhiên inhƣ: ithan ihoạt itính, ibentonit… ihoặc icác ichất ihấp iphụ itổng ihợp i ikhác inhau. Các ithuốc iBVTV isau ikhi iđƣợc ihấp iphụ itrên icác ivật iliệu ihấp iphụ thì có thể áp dụng các phƣơng pháp khác nêu trên để tiêu hủy tiếp nhƣ: phƣơng pháp đốt, phƣơng pháp chiết, phƣơng pháp phân hủy bằng vi sinh vật… 12 1.3.4. Phương pháp chôn lấp [6] Là iquá itrình icô ilập ithuốc iBVTV, ihạn ichế iảnh ihƣởng itới imôi itrƣờng. iPhƣơng ipháp inày ilà icông iđoạn icuối icùng iđối ivới icác idạng ichất ithải irắn iđộc ihại ikhông ithể ikhí ihoá. Ưu điểm: Yêu cầu công nghệ không cao, chi phí xây dựng cơ bản thấp Áp dụng đƣợc với các loại thuốc BVTV Nhược điểm: Yêu icầu ivề ivị itrí ixây idựng ikhắt ikhe: iđịa ichất iổn iđịnh ikhông icó ilớp iđá ivôi, icao iráo, ithuận itiện ivề imặt igiao ithông, ixa ikhu idân icƣ, ikhông iphải ilà inơi itrú ingụ icủa icác isinh ivật iquý, ikhu idi itích ilịch isử…. Không kiểm soát đƣợc các quá trình hoá lý diễn ra trong chất thải. Có thể làm ô nhiễm nƣớc ngầm và đất. Vẫn là mối đe doạ gây ô nhiễm môi trƣờng. 1.3.5. Phương pháp dùng thiêu đốt trong lò ở nhiệt độ cao [6] Đốt ichất ithải iô inhiễm ithực ichất ilà ioxy ihoá ichúng ibằng ioxy ikhông ikhí iở inhiệt iđộ icao. iCó ithể inói iđó ilà iquá itrình icuối icùng icho icác ichất ithải inguy ihiểm inhƣ ithuốc iBVTV ikhi ikhông ithể itái ichế, itái isử idụng ihay ikhông iđảm ibảo ian itoàn ikhi ichôn ilấp iở ibãi ichôn ilấp. iSản iphẩm icủa iphản iứng iphân ihủy inhiệt ikhi iđốt icũng igiống inhƣ isản iphẩm icủa iquá itrình iphân ihủy ibằng iPlasma i ivà icũng ituỳ ithuộc ivào itính ichất icủa iloại ithuốc iBVTV. Ưu điểm: Có khả năng tiêu hủy các dạng khác nhau của thuốc BVTV Đối với các loại thuốc BVTV hoà tan bằng dung môi hữu cơ thì có thể dùng ngay chúng làm nhiên liệu để đốt. Chi iphí ithêm icho iquá itrình itiền ixử ilý ikhông ilớn Lƣợng ichất ithải icòn ilại isau ikhi ixử ilý ikhông iđộc i, ikhông iđáng ikể ivề isố ilƣợng. Khí thải sinh ra trong quá trình tiêu hủy có thể xử lý dễ dàng bởi các dung dịch hấp thụ nên không gây ra ô nhiễm hay ảnh hƣởng tới môi trƣờng. Nhược điểm : Đầu tƣ ban đầu cho thiết bị tƣơng đối lớn . 13