Tổng quan nghiên cứu
Ô nhiễm môi trường do tồn lưu hóa chất bảo vệ thực vật đang là thách thức sinh thái nghiêm trọng tại Việt Nam. Theo thống kê theo Quyết định số 1946/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, cả nước đã ghi nhận 335 điểm tồn lưu thuốc bảo vệ thực vật tại 35 tỉnh, thành phố, trong đó có tới 240 điểm ô nhiễm nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng. Tại tỉnh Thanh Hóa, 7 điểm ô nhiễm quy mô lớn đã được xác định, nổi bật là vụ việc chôn lấp chất thải độc hại trái phép được phát hiện vào năm 2013 tại Công ty Cổ phần Nicotex Thanh Thái (xã Cẩm Vân, huyện Cẩm Thủy). Cơ sở này được cấp phép gia công, sang chai và đóng gói thuốc bảo vệ thực vật từ năm 1998 với công suất thiết kế 300 đến 400 tấn sản phẩm mỗi năm.
Vấn đề nghiên cứu cốt lõi nảy sinh từ việc các hố chôn lấp chất thải sau giai đoạn khai đào xử lý ban đầu vẫn chưa được hoàn thổ, đồng thời còn tồn tại nhiều vị trí nghi ngờ chưa được xử lý triệt để. Do đó, nguy cơ hóa chất độc hại tiếp tục phát tán ra môi trường xung quanh và xâm nhập vào chuỗi thức ăn là rất lớn. Mục tiêu cụ thể của luận văn là xác định chính xác dư lượng các hoạt chất thuốc bảo vệ thực vật trong đất và nước ngầm, tính toán chỉ số rủi ro sinh thái để phân cấp mức độ nguy hại, đồng thời cảnh báo rủi ro sức khỏe cộng đồng cho khoảng 26 hộ dân xóm Bãi Nạp và 120 hộ dân thôn Cao Khánh sinh sống giáp ranh.
Nghiên cứu được triển khai trong giai đoạn từ tháng 3/2015 đến năm 2016, kế thừa chuỗi dữ liệu sản xuất từ năm 1998 đến 2013 trên diện tích khuôn viên công ty và vùng đệm phụ cận. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc lượng hóa mức độ an toàn môi trường, cung cấp luận cứ khoa học tin cậy giúp các cơ quan quản lý nhà nước xây dựng phương án phục hồi môi trường và quy hoạch sử dụng đất bền vững.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu ứng dụng khung lý thuyết đánh giá rủi ro môi trường chuẩn hóa của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ và hướng dẫn kỹ thuật của Cục Hóa chất Châu Âu. Phương pháp này tích hợp quy trình bốn bước: nhận diện mối nguy, đánh giá phơi nhiễm, đặc trưng hóa rủi ro và đề xuất giải pháp kiểm soát. Bên cạnh đó, mô hình lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường thung lũng karst được sử dụng nhằm giải thích cơ chế di chuyển của dòng thấm mang hóa chất độc hại từ vùng cao xuống vùng trũng thấp.
Ba khái niệm học thuật then chốt được vận dụng xuyên suốt đề tài bao gồm:
- Nồng độ quan trắc thực tế trong môi trường: Giá trị hàm lượng hoạt chất hóa học phân tích được trực tiếp từ các mẫu đất và nước tại hiện trường.
- Nồng độ dự báo không gây ảnh hưởng: Ngưỡng an toàn sinh thái tối đa mà tại đó chất ô nhiễm chưa gây ra các tác động tiêu cực đến sinh vật đất và hệ thủy sinh.
- Hệ số thương số rủi ro: Tỷ số giữa nồng độ quan trắc thực tế và nồng độ dự báo không gây ảnh hưởng, dùng để định lượng rủi ro môi trường theo ba cấp bậc: thấp khi giá trị nhỏ hơn 0,1; trung bình trong khoảng từ 0,1 đến 1; và cao khi giá trị từ 1 trở lên.
Nghiên cứu tập trung vào bốn nhóm hóa chất bảo vệ thực vật chính có độc tính cao và khả năng tồn lưu lâu dài gồm: nhóm Lân hữu cơ, nhóm Carbamate, nhóm Pyrethroid và nhóm Clo hữu cơ.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu thu thập dữ liệu sơ cấp thông qua cỡ mẫu gồm 28 mẫu đất, 06 mẫu nước ngầm sinh hoạt và 10 phiếu điều tra xã hội học sức khỏe cộng đồng, kết hợp một mũi khoan địa tầng thăm dò sâu 5 m. Phương pháp chọn mẫu áp dụng là phương pháp lấy mẫu phân tầng ngẫu nhiên kết hợp theo gradient địa hình dốc tụ từ Tây sang Đông và từ Bắc xuống Nam, tuân thủ nghiêm ngặt quy trình kỹ thuật tại Thông tư 33/2011/TT-BTNMT và Thông tư 30/2011/TT-BTNMT. Độ sâu thu mẫu được phân tầng chuyên biệt: 50 cm đối với các hố chôn đã khai đào, từ 60 đến 80 cm tại nền xưởng sản xuất và kho chứa dung môi, và từ 0 đến 30 cm đối với tầng đất mặt ngoại vi.
Lý do lựa chọn phương pháp phân tích đa dư lượng bằng hệ thống sắc ký khí khối phổ và sắc ký lỏng hiệu năng cao với đầu dò mảng diode quang là nhằm đạt giới hạn phát hiện siêu vết ở mức 0,01 ppb. Quy trình này đáp ứng tiêu chuẩn cơ sở TCCS 128:2013/TTPT và TCVN 7876:2008, cho phép tách và định lượng chính xác từng hoạt chất thuốc bảo vệ thực vật trên nền mẫu đất sét lẫn kết von đá ong phức tạp. Toàn bộ số liệu thực nghiệm được so sánh đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 15:2008/BTNMT về dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất và QCVN 09:2008/BTNMT về chất lượng nước dưới đất.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Phân tích định tính và định lượng trên 28 mẫu đất đã phát hiện sự hiện diện của 10 hoạt chất thuốc bảo vệ thực vật có độc tính cao, chủ yếu thuộc nhóm Pyrethroid, Lân hữu cơ và Carbamate như Cypermethrin, Fenobucarb, Chlorpyrifos ethyl, Dimethoate và Isoprocarb. Điểm nóng ô nhiễm tập trung cao nhất tại vị trí các hố chôn sau xưởng sản xuất, khu vực bể gia nhiệt và kho chứa nguyên liệu dung môi. Nồng độ của các hoạt chất này tại khu vực trung tâm vượt quy chuẩn an toàn QCVN 15:2008/BTNMT từ hàng chục đến hàng trăm lần.
Kết quả tính toán hệ số thương số rủi ro cho thấy:
- Vị trí bể gia nhiệt có hệ số rủi ro tổng hợp cao nhất toàn khu vực, vượt xa ngưỡng nguy hại 1,0, phản ánh nguy cơ hủy hoại nghiêm trọng hệ sinh thái đất cục bộ.
- Khu vực xưởng sản xuất và nhà kho chứa hóa chất có hệ số rủi ro đối với sức khỏe con người ở mức nghiêm trọng nhất do tần suất xuất hiện liên tục của các hoạt chất ức chế men cholinesterase như Fenobucarb và Chlorpyrifos ethyl.
- Đối với môi trường nước, phân tích 06 mẫu nước giếng khoan và giếng đào đã ghi nhận dấu vết của hóa chất bảo vệ thực vật tại giếng đào sâu 10 m gần khu vực xưởng sang chai, phản ánh sự lan truyền của độc chất theo chiều sâu vào tầng ngậm nước.
Thảo luận kết quả
Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng bắt nguồn từ quy trình gia công, phối trộn bán thủ công kéo dài hơn 10 năm kết hợp hành vi chôn lấp chất thải chưa qua xử lý trực tiếp vào lòng đất. Khu vực nghiên cứu có lượng mưa trung bình năm lên tới 1.900 mm, trong đó 80% lượng mưa tập trung dồn dập vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 9. Nước mưa chảy tràn qua địa hình chia cắt thung lũng làm rửa trôi và đẩy nhanh quá trình thẩm thấu hóa chất qua tầng đất mặt xốp xuống tầng sét chứa kết von đá ong ở độ sâu 1,1 đến 5,0 m.
So sánh với các nghiên cứu tại các kho thuốc cũ ở tỉnh Nghệ An (nơi nồng độ DDT vượt chuẩn từ 195,9 đến 1.806,9 lần), điểm ô nhiễm Nicotex Thanh Thái có tính chất đa tạp và độc tính phức hợp cao hơn do doanh nghiệp từng lưu hành tới 27 hoạt chất thương mại khác nhau. Dữ liệu thực nghiệm của luận văn được mô hình hóa trực quan qua hệ thống bản đồ phân vùng ô nhiễm theo tọa độ không gian, biểu đồ tỷ lệ phần trăm các nhóm thuốc tồn lưu và bảng đối chiếu ma trận rủi ro sinh thái. Điều này minh chứng rằng nếu không có giải pháp cô lập màng thấm, dòng chảy ngầm qua hệ thống hang Karst (hang Cạch) sẽ tiếp tục vận chuyển chất độc ra lưu vực sông Mã cách đó 2,5 km.
Đề xuất và khuyến nghị
Dựa trên kết quả định lượng rủi ro môi trường, các giải pháp mang tính hành động cần được triển khai khẩn cấp:
- Cách ly và cô lập cơ học vùng ô nhiễm: Ủy ban nhân dân huyện Cẩm Thủy cùng Công ty Cổ phần Nicotex Thanh Thái phủ bạt chống thấm chuyên dụng HDPE trên 100% diện tích các hố chôn chưa hoàn thổ và xây dựng hệ thống rãnh gom nước mưa bao quanh trong vòng 03 tháng để giảm 95% lượng nước mặt ngấm qua khối đất ô nhiễm.
- Xử lý triệt để đất nhiễm độc tầng sâu: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa chỉ đạo đơn vị tư vấn xử lý bốc xúc toàn bộ khoảng 1.500 m3 đất ô nhiễm nặng tại khu vực bể gia nhiệt và nền xưởng sản xuất (độ sâu từ 0,8 đến 1,5 m), áp dụng công nghệ nhiệt phân hoặc oxy hóa nâng cao nhằm hạ nồng độ hoạt chất về dưới ngưỡng QCVN 15:2008/BTNMT trong thời gian 12 tháng.
- Thiết lập hệ thống quan trắc nước ngầm tự động: Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Thanh Hóa lắp đặt mạng lưới 04 giếng quan trắc xung quanh hang Cạch và dọc ranh giới xóm Bãi Nạp, thực hiện lấy mẫu phân tích định kỳ 03 tháng một lần trong suốt 24 tháng nhằm kiểm soát tốc độ lan truyền của dòng độc chất.
- Đảm bảo an sinh và cấp nước sạch cho cộng đồng: Ủy ban nhân dân xã Cẩm Vân và xã Yên Lâm hoàn thành việc đấu nối đường ống cấp nước sạch tập trung cho 26 hộ dân xóm Bãi Nạp và 120 hộ dân thôn Cao Khánh trong vòng 06 tháng; đồng thời tổ chức khám sàng lọc sức khỏe chuyên khoa định kỳ 06 tháng một lần cho 100% người dân sinh sống trong bán kính 1,5 km.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Công trình nghiên cứu mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho nhiều nhóm bạn đọc chuyên ngành:
- Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Các chuyên viên thuộc Cục Kiểm soát ô nhiễm môi trường, Sở Tài nguyên và Môi trường có thể ứng dụng trực tiếp phương pháp tính toán hệ số thương số rủi ro để xếp hạng mức độ ưu tiên và phân bổ kinh phí xử lý cho 240 điểm ô nhiễm tồn lưu trên toàn quốc.
- Doanh nghiệp sản xuất và kinh doanh hóa chất nông nghiệp: Ban giám đốc và kỹ sư môi trường tại 93 nhà máy gia công, sang chai thuốc bảo vệ thực vật có thể tham khảo nhằm đánh giá lỗ hổng công nghệ, nhận diện rủi ro phát tán chất thải và xây dựng hệ thống quản lý môi trường đạt chuẩn.
- Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Các nhà nghiên cứu thuộc chuyên ngành Khoa học Môi trường, Độc học Môi trường và Quản lý Đất đai sử dụng luận văn như một tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp lấy mẫu đất tầng sâu và quy trình phân tích sắc ký đa dư lượng.
- Tổ chức phi chính phủ và cộng đồng địa phương: Các tổ chức hoạt động vì sức khỏe cộng đồng có thêm tư liệu thực tế để thiết kế các chương trình giám sát ô nhiễm dựa vào cộng đồng và phổ biến kiến thức phòng tránh nhiễm độc thuốc bảo vệ thực vật cho người dân vùng rủi ro.
Câu hỏi thường gặp
Mức độ rủi ro môi trường tại điểm tồn lưu Nicotex Thanh Thái được phân loại như thế nào?
Đề tài sử dụng chỉ số thương số rủi ro dựa trên hướng dẫn của Châu Âu. Kết quả xác định vị trí bể gia nhiệt có mức độ rủi ro sinh thái ở mức cao nhất khi chỉ số thương số rủi ro vượt ngưỡng 1,0. Khu vực xưởng sản xuất và nhà kho dung môi có mức độ rủi ro sức khỏe cộng đồng cao nhất do nồng độ các hoạt chất độc hại vượt chuẩn nhiều lần.
Tại sao các hố chôn đã khai đào vẫn tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm?
Sau khi khai đào một phần đất nhiễm độc, các hố chôn sâu trên 50 cm chưa được hoàn thổ bằng đất sạch và không có mái che. Lượng mưa trung bình năm 1.900 mm tạo dòng thấm mạnh đưa hóa chất ngấm sâu qua tầng đất kết von đá ong vào hệ thống hang ngầm karst, đe dọa các tầng nước ngầm ở độ sâu 10 m.
Những hoạt chất thuốc bảo vệ thực vật nào chiếm ưu thế tại hiện trường nghiên cứu?
Qua phân tích sắc ký khí khối phổ và sắc ký lỏng hiệu năng cao trên 28 mẫu đất, nghiên cứu phát hiện 10 hoạt chất độc hại. Trong đó, các hợp chất thuộc nhóm Lân hữu cơ và Pyrethroid như Cypermethrin, Chlorpyrifos ethyl và Fenobucarb có tần suất xuất hiện và hàm lượng tồn dư vượt quy chuẩn QCVN 15:2008/BTNMT cao nhất.
Người dân sống giáp ranh khu vực ô nhiễm có thể gặp những triệu chứng sức khỏe nào?
Việc tiếp xúc lâu dài với hóa chất nhóm Lân hữu cơ và Carbamate có thể ức chế hoạt tính men cholinesterase, dẫn đến các biểu hiện lâm sàng như đau đầu, suy giảm trí nhớ, rối loạn hô hấp và tổn thương hệ thần kinh ngoại biên. Khi nồng độ phơi nhiễm vượt ngưỡng, độc chất gây ảnh hưởng xấu tới chức năng tiêu hóa, da và thị lực.
Phương pháp phân tích sắc ký khí khối phổ mang lại ưu thế gì cho đề tài?
Hệ thống sắc ký khí khối phổ kết hợp sắc ký lỏng hiệu năng cao cho phép nhận diện chính xác các hoạt chất phức tạp ở mức giới hạn phát hiện 0,01 ppb. Phương pháp này loại bỏ sai số phân tích trên nền đất thung lũng dốc tụ chứa nhiều ion sắt và chất hữu cơ phân hủy, bảo đảm độ tin cậy tuyệt đối cho kết quả.
Kết luận
- Luận văn đã xác định rõ sự hiện diện của 10 hoạt chất thuốc bảo vệ thực vật nhóm Lân hữu cơ, Carbamate và Pyrethroid có nồng độ vượt quy chuẩn QCVN 15:2008/BTNMT từ hàng chục đến hàng trăm lần tại các hố chôn và xưởng sản xuất.
- Công trình lượng hóa thành công hệ số rủi ro môi trường, chỉ rõ khu vực bể gia nhiệt chịu rủi ro sinh thái cao nhất và xưởng sản xuất là tâm điểm đe dọa sức khỏe cộng đồng.
- Đề tài làm sáng tỏ con đường lan truyền ô nhiễm theo dòng mưa chảy tràn và cấu trúc dòng ngầm Karst đe dọa trực tiếp nguồn nước giếng đào sâu 10 m và lưu vực sông Mã.
- Nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác giúp các nhà quản lý hoàn thiện quy hoạch sử dụng đất và xây dựng định mức kinh phí khắc phục sự cố môi trường.
- Hệ thống giải pháp kỹ thuật cô lập bằng màng chống thấm và xử lý đất ô nhiễm trong khung thời gian 3 đến 24 tháng đã được đề xuất với tính khả thi cao.
Lộ trình tiếp theo đòi hỏi tiếp tục duy trì mạng lưới quan trắc môi trường định kỳ 06 tháng một lần liên tục trong 03 năm tới để đánh giá hiệu quả phục hồi sinh thái tại địa phương. Luận văn là tài liệu khoa học giá trị, cung cấp phương pháp luận thực chứng cho các nhà nghiên cứu và cơ quan quản lý trong việc kiểm soát các điểm nóng ô nhiễm hóa chất trên phạm vi toàn quốc.