ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN HỒNG CƠ NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ TỒN LƯU CHẤT ĐỘC DA CAM/DIOXIN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ HÓA CƠ XỬ LÝ DIOXIN TẠI KHU VỰC SÂN BAY BIÊN HÒA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN HỒNG CƠ NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ TỒN LƯU CHẤT ĐỘC DA CAM/DIOXIN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ HOÁ CƠ XỬ LÝ DIOXIN TẠI KHU VỰC SÂN BAY BIÊN HỒ Chun ngành: Khoa học Mơi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN HÙNG MINH Hà Nội - Năm 2014 LỜI CÁM ƠN! Để hồn thành luận văn tốt nghiệp này, Tôi nhận giúp đỡ quý báu thầy cô, đồng nghiệp gia đình suốt trình thực luận văn Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc xin bày tỏ lới cám ơn chân thành tới: TS Nguyễn Hùng Minh tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn tốt nghiệp Văn phòng 33; Dự án “Xử lý dioxin điểm ô nhiễm nặng Việt Nam” tạo điều kiện thời gian cho hội tham gia nhóm khảo sát sân bay Biên Hịa tập huấn cơng tác thử nghiệm cơng nghệ Hóa-Cơ xử lý dioxin Phịng thí nghiệm Dioxin (Tổng cục môi trường) giúp đỡ chuyên mơn hỗ trợ suốt q trình lấy mẫu Biên Hịa phân tích số liệu Chân thành cám ơn Ban giám hiệu nhà trường, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Môi trường Bộ môn Công nghệ Môi trường đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập hồn thành luận văn Đặc biệt tơi xin gửi lời cám ơn TS.Vũ Chiến Thắng, Phó Chánh Văn phịng 33 có gợi ý, giải đáp vướng mắc trình nghiên cứu hoàn thiện luận văn Cám ơn bố mẹ anh chị em người vợ yêu quý bên cạnh động viên giúp đỡ học tập làm việc hoàn thành luận văn này./ iii MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan tình hình nhiễm dioxin Việt Nam 1.1.1 Tình hình sử dụng chất diệt cỏ có chứa dioxin thời gian chiến tranh Mỹ Việt Nam 1.1.2 Thực trạng nhiễm dioxin điểm nóng 1.2 Các phương pháp xử lý dioxin 10 1.2.1 Cơng nghệ Hóa Cơ (Dehalogenation by mechanochemical reaction- DMCR) 10 1.2.2 Giải hấp nhiệt mố (In Situ Thermal Desorption- ISTD/IPTD).11 1.2.3 Công nghệ Sinh học 12 1.2.5 Biên pháp chôn lấp 13 1.3 Kinh nghiệm giới áp dụng cơng nghệ hóa xử lý dioxin14 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Đối tượng nghiên cứu 17 2.1.1 Tính tốn khối lượng đất nhiễm dioxin cần phải xử lý sân bay Biên Hòa 17 2.1.2 Cơng nghệ Hóa-Cơ (MCD) xử lý đất bị nhiễm sân bay Biên Hòa 19 2.2 Phương pháp nghiên cứu 24 2.2.1 Phương pháp kế thừa, thu thập tổng hợp tài liệu 24 2.2.2 Phương pháp lấy mẫu 25 2.2.3 Phương pháp điều tra nghiên cứu thực địa 27 2.2.4 Phương pháp chuyên gia 27 2.2.5 Phương pháp tính tốn 27 2.2.6 Phương pháp phân tích tổng hợp đánh giá 28 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Nghiên cứu, xác định mức độ nhiễm khu vực phía tây nam sân bay Biên Hòa (khu vực Pacer Ivy) 29 3.1.1 Nhiễm độc dioxin đất bề mặt 31 3.1.2 Nhiễm độc đất trầm tích sâu 34 3.2 Đánh giá hiệu cơng nghệ Hóa-Cơ xử lý dioxin 42 3.2.1 Kết phân tích đất trước sau xử lý 42 3.2.2 Đánh giá hiệu xử lý 45 3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý 50 3.3 Đề xuất giải pháp công nghệ xử lý dioxin Sân bay Biên Hòa 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Số lượng chất diệt cỏ sử dụng miền Nam Việt Nam Bảng 1.2: Tổng hợp kết nghiên cứu từ năm 2000 Bộ Quốc phòng, Văn phòng 33 Ban 10-80 Bảng 1.3 Một số dự án thử nghiệm cơng nghệ Hóa Cơ 14 Bảng 1.4: Kết xử lý PCPs (ug/kg) 15 Bảng 1.5: kết xử lý dioxin furan (Đơn vị tính:TEQ) 15 Bảng 1.6 : Kết xử lý Dioxins (total) 16 Bảng 3.1: Hàm lượng PCDD/Fs (ppt TEQ) mẫu đất bề mặt từ khu vực phía Tây (Biên Hịa) 33 Bảng 3.2 Nồng độ dioxin lấy theo chiều sâu khu vực Pacer Ivy 36 Bảng 3.3: Hiệu tiêu hủy dioxin từ mẻ 1-16 42 Bảng 3.4: Hiệu tiêu hủy dioxin từ mẻ 17-33 43 Bảng 3.5: Hiệu tiêu hủy dioxin từ mẻ 39-42 44 Bảng 3.6: Hiệu tiêu hủy phân chia theo nồng độ 46 Bảng 3.7: Quan trắc môi trường dioxin 48 Bảng 3.8: Báo cáo quan trắc bụi khu vực xử lý 49 Bảng 3.9: Các thông số độc lập từ mẻ 1-10 50 Bảng 3.10: Kết phân tích Hồi quy bội (Sử dụng Regression excel để tính tốn) 51 Bảng 3.11: Mối tương quan thông số với hiệu suất sử lý 52 Bảng 3.12: So sánh hiệu xử lý giải pháp xử lý đất nhiễm dioxin 54 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các khu vực nhiễm dioxin sân bay Biên Hịa Hình 1.2 Cấu tạo máy nghiền bi 10 Hình 1.3 Mơ tả q trình đứt gẫy liên kết hóa học 11 Hình 1.4 Mơ hình cơng nghệ giải hấp nhiệt mố 12 Hình 1.5 Biểu đồ độ giảm TCDD nghiên cứu thử nghiệm Đà Nẵng 13 Hình 2.1 Kết lấy mẫu dioxin phía Tây Nam đường bay (Pacer Ivy) 18 Hình 2.2 thiết bị sấy khơ 21 Hình 2.3 bốn lò phản ứng lắp song song 21 Hình 2.4 hệ thống máy nhào đất sau xử lý 22 Hình 2.5 Các bao đất nhiễm dioxin lưu nhà kho 23 Hình 2.6 Phương pháp lấy mẫu đất bề mặt 26 Hình 3.1 Các vị trí lấy mẫu khu vực Pacer Ivy 30 Hình 3.2 Phân bố giá trị nồng độ TEQ khu vực phía Tây/Pacer Ivy (vàng đỏ: 1.000 ppt) 32 Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn nồng độ dioxin phân bố theo chiều sâu (mẫu 11BH-H6)35 Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn nồng độ dioxin phân bố theo chiều sâu (mẫu 11BH-C3)36 Hình 3.5 Vị trí 10 mẫu core nồng độ dioxin lớp bề mặt (Màu xanh 1.000ppt) 38 Hình 3.6 Phân chia ranh giới khu vực nhiễm độc khu vực Pacer Ivy (diện tích 50x50m) 41 Hình 3.7 Biểu đồ biểu diễn phá hủy dioxin từ mẻ 01-10 42 Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn phá hủy dioxin từ mẻ 11-16 43 Hình 3.9 Biểu đồ biểu diễn phá hủy dioxin từ mẻ 17-23 43 Hình 3.10 Biểu đồ biểu diễn phá hủy dioxin từ mẻ 24-30 44 Hình 3.11 Biểu đồ biểu diễn phá hủy dioxin từ mẻ 31-38 44 Hình 3.12 Biểu đồ biểu diễn phá hủy dioxin từ mẻ 39-42 45 Hình 3.13 Khu vực sàng đất trước đưa vào lò sấy 47 Hình 3.14 Khu vực đầu đất sau xử lý 48 vii DANH MỤC VIẾT TẮT BHA: Biên Hòa – Đồng Nai BVTV: Bảo vệ thực vật DDT: Dichlorodiphenyltrichloroethane DRE: Hiệu xuất DXL : Phịng Thí nghiệm dioxin EDL: Cơng ty trách nhiệm tẩy độc môi trường (Environmental Decontamination Limited) MCD: Phá hủy – hóa (Mechano Chemical Destruction) GEF: Quỹ mơi trường tồn cầu GPS: Định vị tồn cầu PCDD:Polychlorinated dibenzo-p-dioxins PCDF:Polychlorinated dibenzofurans PPT:đơn vị tính nồng độ (parts per trillion) PTS: Hệ thống khoan di động TCDD: Tetrachlorodibenzo -dioxin TCDF:Tetrachlorodibenzo -furan TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TEQ: Tổng nồng độ độc tương đương UNDP: Chương Trình Phát Triển Liên Hiệp Quốc US EPA: Cơ quan bảo vệ môi trường – Hoa Kỳ QA:Quality Assurance/giám định đảm bảo chất lượng QC: Quality Control/ kiểm soát chất lượng VOC: Chất hữu dễ bay MỞ ĐẦU Trong thời gian chiến tranh Mỹ Việt Nam, từ năm 1961 đến 1971, quân đội Mỹ phun rải 74 triệu lít chất diệt cỏ xuống miền nam Việt Nam, ước tính có khoảng 366 kg dioxin Đến nay, gần thập kỉ trôi qua từ chất độc da cam sử dụng Việt Nam, dioxin tiếp tục gây ô nhiễm môi trường, thâm nhập chuỗi thức ăn cộng đồng dân cư, đặc biệt khu vực gần với không quân cũ quân đội Mỹ, nơi coi điểm nóng nhiễm.Trong điểm nóng (sân bay Phù Cát, Đà Nẵng, Biên Hịa) Sân bay Biên Hồ phát khu vực ô nhiễm dioxin nặng Ngay sau chiến tranh kết thúc Chính phủ Việt Nam triển khai nhiều hoạt động nghiên cứu biện pháp phục hồi mơi trường điểm nóng Tại sân bay Đà Nẵng áp dụng công nghệ giải hấp nhiệt để xử lý khoảng 73.000m3 đất trầm tích đất nhiễm, sân bay Phù Cát năm 2012 dự án “Xử lý nhiễm điểm nóng Việt Nam” thuộc Văn phịng 33 tiến hành chơn lấp cô lập 7.500m3 đất nhiễm Riêng khu vực sân bay Biên Hịa chưa tính tốn xác khối lượng đất nhiễm dioxin cần xử lý để lên phương án xử lý dioxin Vì vậy, để xây dựng kế hoạch tổng thể tẩy độc đất nhiễm sân bay Biên Hòa, việc điều tra, khoanh vùng tính tốn khối lượng đất nhiễm cần thiết Cùng với phải tìm kiếm cơng nghệ có khả xử lý triệt để đất nhiễm dioxin.Trong kế hoạch “Xử lý ô nhiễm dioxin vùng nóng Việt Nam” nhằm tìm kiếm công nghệ áp dụng xử lý triệt để đất nhiễm dioxin, đáp ứng kinh phí thời gian xử lý Cơng nghệ hóa cịn gọi công nghệ nghiền bi New Zealand số cơng nghệ nằm Chương trình thử nghiệm.Chương trình thiết kế với phối hợp bên gồm UNDP, Văn phòng 33 chun gia nước; theo trí thử nghiệm 100 đất nhiễm dioxin sân bay Biên Hòa với nồng độ nhiễm xác định trước Mục tiêu thực thử nghiệm đất nhiễm mức độ nhiễm khác nhau: cao (>10.000ppt TEQ), trung bình (2.000-10.000ppt TEQ) thấp (