Nghiên cứu dư lượng DDT và sản phẩm chuyển hóa trong môi trường đất tại huyện Tiên Du, Bắc Ninh

• Tác giả: Tạ Thị Hồng
• Người hướng dẫn: PGS. Đỗ Quang Huy
• Trường học: Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khoa Môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Dư Lượng DDT Và Sản Phẩm Chuyển Hóa Trong Đất Tại Huyện Tiên Du, Bắc Ninh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của chất nghiên cứu
• 1.2. Điều chế
• 1.3. Ứng dụng của DDT
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC ẢNH
• MỞ ĐẦU

I. Đánh giá dư lượng DDT trong đất

Việc đánh giá dư lượng DDT trong đất tại huyện Tiên Du, Bắc Ninh là một nghiên cứu quan trọng nhằm xác định mức độ ô nhiễm môi trường do hóa chất này gây ra. DDT, một loại hóa chất bảo vệ thực vật, đã được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp và có khả năng tồn tại lâu dài trong môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng dư lượng DDT trong đất có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Theo các số liệu thu thập, nồng độ DDT trong các mẫu đất tại huyện Tiên Du đã được phân tích và so sánh với các tiêu chuẩn cho phép. Kết quả cho thấy một số khu vực có nồng độ DDT vượt mức cho phép, điều này cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp quản lý và xử lý ô nhiễm hiệu quả.

1.1. Phân tích dư lượng DDT

Phân tích dư lượng DDT được thực hiện thông qua các phương pháp sắc ký khí, cho phép xác định chính xác nồng độ của DDT và các sản phẩm chuyển hóa của nó như DDD và DDE. Kết quả phân tích cho thấy rằng sản phẩm chuyển hóa DDT có mặt trong hầu hết các mẫu đất, cho thấy sự chuyển hóa của DDT trong môi trường đất. Việc xác định nồng độ của các chất này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về mức độ ô nhiễm mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho việc đánh giá tác động môi trường. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng DDD và DDE có độc tính cao hơn DDT, do đó việc theo dõi các sản phẩm chuyển hóa này là rất cần thiết.

II. Tác động của DDT đến môi trường

DDT không chỉ gây ô nhiễm đất mà còn có tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và động vật. Nghiên cứu cho thấy rằng tác động môi trường của DDT có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ung thư và các bệnh liên quan đến hệ thần kinh. Việc tồn tại lâu dài của DDT trong môi trường đất có thể dẫn đến sự tích lũy trong chuỗi thức ăn, ảnh hưởng đến các loài sinh vật sống trong khu vực. Do đó, việc đánh giá tác động của DDT là rất quan trọng để đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

2.1. Tác động đến sức khỏe con người

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với DDT có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Các triệu chứng ngộ độc DDT có thể bao gồm rối loạn thần kinh, ảnh hưởng đến hệ sinh sản và tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư. Đặc biệt, những người sống trong khu vực nông nghiệp nơi DDT được sử dụng có nguy cơ cao hơn về sức khỏe. Việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng cần được đặt lên hàng đầu, và các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm DDT là cần thiết để bảo vệ sức khỏe người dân.

III. Phương pháp quản lý và xử lý ô nhiễm DDT

Để giảm thiểu ô nhiễm DDT trong đất, cần có các phương pháp quản lý hiệu quả. Việc áp dụng các phương pháp sinh học để xử lý đất ô nhiễm là một trong những giải pháp khả thi. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng vi sinh vật có khả năng phân hủy DDT có thể giúp giảm nồng độ DDT trong đất. Ngoài ra, việc quản lý chất thải và kiểm soát việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật cũng là những biện pháp quan trọng để ngăn chặn ô nhiễm môi trường.

3.1. Giải pháp sinh học

Giải pháp sinh học cho việc xử lý ô nhiễm DDT bao gồm việc sử dụng các vi sinh vật có khả năng phân hủy DDT thành các sản phẩm ít độc hại hơn. Nghiên cứu cho thấy rằng một số chủng vi sinh vật có thể phân hủy DDT hiệu quả, giúp làm giảm nồng độ DDT trong đất. Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Các biện pháp này cần được nghiên cứu và phát triển thêm để đảm bảo tính hiệu quả và an toàn trong quá trình xử lý ô nhiễm.

Tổng quan nghiên cứu

Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) là nhóm chất được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp và y tế nhằm kiểm soát sâu bệnh và các vectơ gây bệnh. Trong đó, Diclo Diphenyl Tricloroetan (DDT) là một trong những hợp chất POPs (Persistent Organic Pollutants) có tính bền vững cao, khó phân hủy và tích tụ lâu dài trong môi trường, đặc biệt là trong đất và trầm tích. Tại Việt Nam, DDT đã được sử dụng với khối lượng lớn, ước tính khoảng 447 tấn từ năm 1957 đến 1994, chủ yếu để phòng chống sốt rét và làm thuốc trừ sâu. Tuy nhiên, việc sử dụng kéo dài đã dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là tại các kho chứa thuốc bảo vệ thực vật cũ như ở huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá dư lượng DDT và các sản phẩm chuyển hóa của nó (DDD, DDE) trong môi trường đất tại một số vùng thuộc huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh; đồng thời xác định ảnh hưởng của các tính chất vật lý của đất như độ ẩm, độ pH, hàm lượng cacbon hữu cơ và thành phần khoáng sét đến sự biến đổi của DDT. Nghiên cứu cũng đề xuất phương pháp sinh học đơn giản, tiết kiệm nhằm cải tạo đất bị ô nhiễm DDT. Thời gian nghiên cứu tập trung vào các mẫu đất và trầm tích lấy vào năm 2010 tại các kho thuốc bảo vệ thực vật cũ như kho Mả, kho Đống Chùa và kho Đồi Lim.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp số liệu khoa học cụ thể về mức độ ô nhiễm DDT tại vùng nghiên cứu, góp phần phục vụ công tác quản lý, xử lý ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Kết quả nghiên cứu cũng hỗ trợ xây dựng các giải pháp cải tạo môi trường đất bị ô nhiễm, góp phần nâng cao chất lượng môi trường và phát triển bền vững tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về hóa chất bảo vệ thực vật, đặc biệt là nhóm POPs với tính chất bền vững và khả năng tích tụ sinh học. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết về sự phân bố và chuyển hóa DDT trong môi trường đất: DDT tồn tại chủ yếu dưới dạng p,p’-DDT, chuyển hóa sinh học thành các sản phẩm DDE và DDD có độc tính cao hơn. Quá trình phân hủy chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng cacbon hữu cơ và thành phần khoáng sét trong đất.

2. Mô hình tích tụ sinh học và chuỗi thức ăn: DDT và các sản phẩm chuyển hóa tích tụ theo bậc sinh học trong môi trường nước và đất, từ vi sinh vật đến các loài động vật cao cấp, cuối cùng ảnh hưởng đến sức khỏe con người qua chuỗi thức ăn.

Các khái niệm chính bao gồm: Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV), POPs, dư lượng DDT, sản phẩm chuyển hóa DDE và DDD, hệ số phân bố (Kow, Koc), độc tính (LD50), và các chỉ tiêu vật lý hóa của đất (độ ẩm, pH, cacbon hữu cơ, khoáng sét).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu đất và trầm tích được thu thập tại ba kho thuốc bảo vệ thực vật cũ thuộc huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh: kho Mả (thôn Hương Vân, xã Lạc Vệ), kho Đống Chùa (thôn Hộ Vệ, xã Lạc Vệ) và kho Đồi Lim (thị trấn Lim). Tổng cộng 12 mẫu được lấy vào tháng 2 và tháng 7 năm 2010, đại diện cho các vị trí có khả năng ô nhiễm cao.

Phương pháp lấy mẫu tuân thủ các quy chuẩn Việt Nam (QCVN 15:2008/BTNMT, TCVN 5297-1995, TCVN 5960-1995) nhằm đảm bảo tính đại diện và tránh nhiễm chéo. Mẫu được lấy ở các độ sâu khác nhau (5 cm, 10 cm, 20 cm) và các vị trí đa dạng như chân đồi, sườn đồi, ven ao, ruộng trồng lúa.

Phân tích dư lượng DDT và các sản phẩm chuyển hóa DDE, DDD được thực hiện bằng phương pháp sắc ký khí (GC) kết hợp với detectơ cộng kết điện tử (ECD). Mẫu đất được chiết tách bằng dung môi hữu cơ n-hexan, làm sạch bằng axit sunfuric đặc và xử lý qua cột sắc ký để loại bỏ tạp chất. Phương pháp phân tích được hiệu chuẩn với các đường chuẩn và kiểm soát độ thu hồi mẫu.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2010, bao gồm giai đoạn lấy mẫu, xử lý mẫu, phân tích và tổng hợp kết quả. Cỡ mẫu 12 mẫu đất và trầm tích được lựa chọn nhằm đảm bảo tính đại diện cho khu vực nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Dư lượng DDT và sản phẩm chuyển hóa trong đất: Kết quả phân tích cho thấy nồng độ DDT trong các mẫu đất tại kho Mả, Đống Chùa và Đồi Lim dao động từ khoảng 0,5 đến 2,18 lần vượt tiêu chuẩn cho phép (0,5 mg/kg). Cụ thể, mẫu đất tại kho Liên Ấp (Việt Đoàn) vượt 2,18 lần, kho trạm vật tư nông nghiệp ở thành phố Bắc Ninh vượt 2,15 lần, kho Từ Phong (Cách Bi) vượt 2,07 lần. Nồng độ DDE và DDD cũng được phát hiện với hàm lượng đáng kể, phản ánh quá trình chuyển hóa DDT trong môi trường đất.

2. Ảnh hưởng của tính chất vật lý đất: Độ ẩm đất dao động từ khoảng 15% đến 30%, độ pH từ 5,5 đến 7,5, hàm lượng cacbon hữu cơ từ 1,2% đến 3,5%. Các mẫu đất có hàm lượng cacbon hữu cơ cao thường có nồng độ DDT và các sản phẩm chuyển hóa cao hơn, cho thấy vai trò hấp phụ của cacbon hữu cơ trong việc giữ lại DDT trong đất. Thành phần khoáng sét cũng ảnh hưởng đến sự phân bố và chuyển hóa DDT.

3. Mối liên hệ giữa DDT và các sản phẩm chuyển hóa: Dữ liệu cho thấy DDT tồn tại song song với DDE và DDD trong các mẫu đất, không phải là sản phẩm chuyển hóa kế tiếp nhau mà phát sinh độc lập từ DDT. Tỷ lệ DDE/DDT và DDD/DDT thay đổi theo vị trí và điều kiện môi trường, phản ánh sự biến đổi sinh học và hóa học trong đất.

4. Tình trạng ô nhiễm và nguy cơ sức khỏe: Một số điểm lấy mẫu có nồng độ DDT vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,1 đến 2,18 lần, đồng thời phát hiện DDT trong nước ngầm vượt tiêu chuẩn 1,9 đến 2,5 lần, tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người dân địa phương.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm DDT là do tồn lưu lâu dài từ các kho thuốc bảo vệ thực vật cũ, cùng với việc xử lý và bảo quản không đúng cách, gây rò rỉ và phát tán DDT vào môi trường đất và nước. Hàm lượng cacbon hữu cơ và khoáng sét trong đất đóng vai trò quan trọng trong việc hấp phụ và giữ lại DDT, làm chậm quá trình phân hủy và tăng thời gian tồn lưu.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, thời gian bán hủy DDT trong đất tại Bắc Ninh tương đương với các vùng khác, từ 4 đến 30 năm, tùy thuộc điều kiện môi trường. Sự hiện diện đồng thời của DDT, DDE và DDD phù hợp với mô hình chuyển hóa sinh học và hóa học đã được công nhận.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ nồng độ DDT, DDE, DDD theo vị trí lấy mẫu và bảng so sánh các chỉ tiêu vật lý đất với nồng độ hóa chất. Điều này giúp minh họa rõ mối quan hệ giữa tính chất đất và mức độ ô nhiễm.

Kết quả nghiên cứu khẳng định mức độ ô nhiễm DDT tại huyện Tiên Du là nghiêm trọng, cần có biện pháp xử lý kịp thời để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Thực hiện cải tạo sinh học đất ô nhiễm DDT: Áp dụng các phương pháp sinh học đơn giản như sử dụng vi sinh vật phân hủy DDT, phối hợp với cải tạo đất bằng bổ sung vật liệu hữu cơ nhằm tăng cường hoạt động vi sinh. Mục tiêu giảm dư lượng DDT xuống dưới mức cho phép trong vòng 3-5 năm. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các viện nghiên cứu.

2. Quản lý và xử lý kho thuốc bảo vệ thực vật cũ: Tiến hành kiểm kê, thu gom và xử lý an toàn các kho chứa thuốc bảo vệ thực vật tồn lưu, tránh rò rỉ tiếp tục gây ô nhiễm. Thời gian thực hiện trong 1-2 năm. Chủ thể: UBND tỉnh Bắc Ninh, các cơ quan chức năng.

3. Giám sát môi trường định kỳ: Thiết lập hệ thống giám sát dư lượng DDT và các sản phẩm chuyển hóa trong đất, nước và thực phẩm tại các vùng có nguy cơ cao. Mục tiêu phát hiện sớm và cảnh báo kịp thời. Chủ thể: Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh.

4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục, truyền thông về tác hại của DDT và cách phòng tránh phơi nhiễm cho người dân, đặc biệt là nông dân và các hộ sống gần kho thuốc cũ. Thời gian liên tục, ưu tiên trong 1-3 năm đầu. Chủ thể: Sở Y tế, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

5. Khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới: Hỗ trợ các đề tài nghiên cứu về công nghệ xử lý ô nhiễm DDT hiệu quả, tiết kiệm và thân thiện môi trường. Chủ thể: Các trường đại học, viện nghiên cứu, doanh nghiệp công nghệ môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý môi trường và y tế công cộng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy định về quản lý hóa chất bảo vệ thực vật, giám sát ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành môi trường, hóa học: Tham khảo phương pháp phân tích, dữ liệu thực nghiệm và cơ sở lý thuyết về dư lượng DDT và sản phẩm chuyển hóa trong đất.

3. Doanh nghiệp xử lý môi trường và công nghệ sinh học: Áp dụng các giải pháp cải tạo sinh học đất ô nhiễm, phát triển công nghệ xử lý phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam.

4. Người dân và cộng đồng sống gần các kho thuốc bảo vệ thực vật cũ: Nắm bắt thông tin về mức độ ô nhiễm, tác hại của DDT để chủ động phòng tránh và tham gia các chương trình cải tạo môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. DDT là gì và tại sao nó gây ô nhiễm lâu dài?
   DDT là một loại hóa chất bảo vệ thực vật thuộc nhóm POPs, có tính bền vững cao, khó phân hủy trong môi trường đất và nước. Nó tích tụ trong các mô mỡ của sinh vật và tồn tại hàng chục năm, gây ô nhiễm lâu dài.

2. Các sản phẩm chuyển hóa DDE và DDD có độc tính như thế nào?
   DDE và DDD là sản phẩm chuyển hóa sinh học của DDT, có độc tính cao hơn DDT. Chúng cũng bền vững và tích tụ trong môi trường, gây nguy hiểm cho sinh vật và con người.

3. Phương pháp nào được sử dụng để phân tích dư lượng DDT trong đất?
   Phương pháp sắc ký khí (GC) kết hợp detectơ cộng kết điện tử (ECD) được sử dụng phổ biến để xác định chính xác nồng độ DDT và các sản phẩm chuyển hóa trong mẫu đất.

4. Tại sao hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất ảnh hưởng đến mức độ ô nhiễm DDT?
   Cacbon hữu cơ trong đất có khả năng hấp phụ DDT và các hợp chất liên quan, làm giảm sự di chuyển và phân hủy của chúng, dẫn đến tồn lưu lâu dài trong đất.

5. Làm thế nào để cải tạo đất bị ô nhiễm DDT hiệu quả?
   Cải tạo sinh học sử dụng vi sinh vật phân hủy DDT kết hợp bổ sung vật liệu hữu cơ là phương pháp hiệu quả, tiết kiệm và thân thiện môi trường để giảm dư lượng DDT trong đất.

Kết luận

• Dư lượng DDT và các sản phẩm chuyển hóa DDE, DDD tại huyện Tiên Du, Bắc Ninh vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,1 đến 2,18 lần, gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường đất và nước.
• Tính chất vật lý của đất như độ ẩm, pH, hàm lượng cacbon hữu cơ và khoáng sét ảnh hưởng rõ rệt đến sự phân bố và chuyển hóa DDT.
• DDT tồn tại song song với DDE và DDD trong môi trường đất, phản ánh quá trình chuyển hóa sinh học và hóa học phức tạp.
• Cần triển khai các giải pháp cải tạo sinh học đất ô nhiễm, quản lý kho thuốc bảo vệ thực vật cũ và giám sát môi trường định kỳ để giảm thiểu tác động tiêu cực.
• Luận văn cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quản lý và xử lý ô nhiễm DDT tại Việt Nam, đồng thời mở hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong cải tạo môi trường.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các cơ quan chức năng và nhà nghiên cứu phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời mở rộng nghiên cứu tại các vùng ô nhiễm khác để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.