Tổng quan nghiên cứu

Trong giai đoạn chiến tranh Mỹ tại Việt Nam (1961-1971), hơn 74 triệu lít chất diệt cỏ chứa dioxin đã được phun rải tại miền Nam, với khoảng 366 kg dioxin được thải ra môi trường. Sau gần 50 năm, dioxin vẫn tồn lưu và gây ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt tại các điểm nóng như sân bay Biên Hòa, Đà Nẵng và Phù Cát. Sân bay Biên Hòa được xác định là khu vực ô nhiễm dioxin nặng nhất với nồng độ dioxin trong đất và trầm tích cao gấp hàng trăm đến hàng ngàn lần ngưỡng cho phép (1.000 ppt TEQ đối với đất). Chính phủ Việt Nam đã triển khai nhiều dự án xử lý, trong đó sân bay Đà Nẵng đang áp dụng công nghệ giải hấp nhiệt xử lý khoảng 73.000 m³ đất và trầm tích ô nhiễm, còn sân bay Phù Cát đã thực hiện chôn lấp cô lập 7.500 m³ đất nhiễm. Tuy nhiên, tại sân bay Biên Hòa, khối lượng đất nhiễm dioxin cần xử lý vẫn chưa được xác định chính xác, gây khó khăn trong việc xây dựng kế hoạch tổng thể xử lý.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định mức độ tồn lưu dioxin tại khu vực Tây Nam đường bay Biên Hòa, tính toán khối lượng đất cần xử lý và đánh giá hiệu quả thử nghiệm công nghệ Hóa-Cơ (mechanochemical destruction - MCD) trong xử lý dioxin tại đây. Nghiên cứu có phạm vi thực hiện tại sân bay Biên Hòa, tập trung vào khu vực Pacer Ivy với thời gian khảo sát và thử nghiệm từ năm 2007 đến 2012. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phục hồi môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và định hướng áp dụng công nghệ xử lý dioxin hiệu quả, tiết kiệm chi phí.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết tồn lưu và lan tỏa dioxin trong môi trường đất và trầm tích: Dioxin có khả năng bám dính mạnh vào hạt đất, tồn tại lâu dài và lan tỏa theo hệ thống thủy văn, ảnh hưởng đến các hệ sinh thái nước và đất xung quanh.
  • Mô hình phân bố ô nhiễm theo chiều sâu và diện tích: Phân tích nồng độ dioxin theo các lớp đất từ bề mặt đến sâu 2,4 m, xác định phạm vi ô nhiễm và khối lượng đất cần xử lý.
  • Công nghệ Hóa-Cơ (Mechanochemical Destruction - MCD): Sử dụng máy nghiền bi để phá vỡ liên kết hóa học của dioxin trong đất thông qua tác động cơ học và nhiệt độ cao, tạo ra các gốc tự do phá hủy dioxin.
  • Khái niệm hiệu quả xử lý dioxin: Đánh giá dựa trên tỷ lệ giảm nồng độ dioxin sau xử lý, mục tiêu đưa nồng độ dioxin xuống dưới 1.000 ppt TEQ theo tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế (TCVN 8183:2009).

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập và tổng hợp dữ liệu từ các dự án khảo sát ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa do Bộ Quốc phòng, Văn phòng 33, UNDP, GEF và các tổ chức quốc tế phối hợp thực hiện từ năm 2000 đến 2012. Dữ liệu bao gồm 104 mẫu đất và trầm tích phân tích nồng độ dioxin, trong đó có 43 mẫu bề mặt và 48 mẫu theo chiều sâu.
  • Phương pháp lấy mẫu: Lấy mẫu đất theo sơ đồ tuyến đan dày, sử dụng thiết bị khoan tay và thiết bị lấy mẫu đa chiều đến độ sâu 3,2 m, đảm bảo tính đại diện và kiểm soát chất lượng (QA/QC) nghiêm ngặt.
  • Phân tích mẫu: Mẫu được phân tích tại phòng thí nghiệm dioxin thuộc Tổng cục Môi trường và phòng thí nghiệm AXYS (Canada) để kiểm tra chéo, đảm bảo độ chính xác.
  • Phương pháp xử lý thử nghiệm: Thử nghiệm công nghệ Hóa-Cơ trên 110 tấn đất nhiễm dioxin chia thành 42 mẻ xử lý, mỗi mẻ từ 2-6 tấn, với các điều kiện vận hành khác nhau. Đất được sấy khô, sàng lọc và xử lý qua 4 lò quay liên tiếp.
  • Phân tích hiệu quả xử lý: So sánh nồng độ dioxin trước và sau xử lý, tính toán tỷ lệ giảm và đánh giá theo các mức độ ô nhiễm (cao, trung bình, thấp).
  • Phương pháp tính toán khối lượng đất cần xử lý: Mô hình hóa diện tích ô vuông 50x50 m, xác định diện tích và độ sâu ô nhiễm dựa trên kết quả phân tích mẫu, từ đó tính toán thể tích đất ô nhiễm.
  • Phương pháp thống kê và hồi quy đa tuyến tính: Đánh giá mối tương quan giữa các thông số vận hành và hiệu quả xử lý để tối ưu hóa công nghệ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mức độ ô nhiễm dioxin tại khu vực Pacer Ivy, sân bay Biên Hòa:

    • Trong 43 mẫu đất bề mặt, 79% mẫu có nồng độ dioxin vượt ngưỡng 1.000 ppt TEQ, với nồng độ cao nhất lên đến 962.560 ppt TEQ.
    • Dioxin tập trung chủ yếu ở góc Tây Nam và phía Đông khu vực Pacer Ivy, lan tỏa theo hệ thống kênh rạch và mương thoát nước.
    • Nồng độ dioxin trong trầm tích tại các ao hồ và rãnh thoát nước cũng vượt ngưỡng cho phép (1.090 - 5.970 ppt TEQ).

  2. Phân bố dioxin theo chiều sâu:

    • Dioxin tồn lưu sâu đến 1,8 m, thậm chí có điểm ô nhiễm sâu hơn 2 m.
    • Nồng độ dioxin giảm dần theo chiều sâu nhưng vẫn cao gấp nhiều lần ngưỡng xử lý ở các lớp đất trên 60 cm.
    • Sự phân bố không đồng nhất giữa các điểm lấy mẫu gần nhau, phản ánh cấu trúc địa tầng phức tạp.

  3. Khối lượng đất nhiễm dioxin cần xử lý:

    • Diện tích đất ô nhiễm vượt ngưỡng khoảng 75.000 m² trên tổng diện tích khảo sát 150.000 m².
    • Giả định độ sâu ô nhiễm trung bình 1,2 m, thể tích đất cần xử lý ước tính hơn 90.000 m³, lớn hơn khối lượng đất xử lý tại sân bay Đà Nẵng (73.000 m³).

  4. Hiệu quả thử nghiệm công nghệ Hóa-Cơ (MCD):

    • Đã xử lý 150 tấn đất chia thành 42 mẻ, phân theo mức độ ô nhiễm cao, trung bình và thấp.
    • Đối với đất ô nhiễm trung bình (nồng độ ban đầu ~61.079 ppt TEQ), hiệu quả xử lý đạt trung bình 92,3%, với 80% mẫu sau xử lý có nồng độ dưới 1.000 ppt TEQ.
    • Đất ô nhiễm cao có hiệu quả xử lý thấp hơn, trung bình 63,77%.
    • Công suất thử nghiệm đạt khoảng 1.000 m³/năm, cần mở rộng quy mô để xử lý toàn bộ khối lượng đất ô nhiễm.
    • Ô nhiễm môi trường thứ cấp do bụi phát tán trong quá trình xử lý chưa được kiểm soát triệt để.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát cho thấy ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa là nghiêm trọng và phức tạp về mặt phân bố không đồng đều theo cả chiều ngang và chiều sâu. Việc dioxin lan tỏa theo hệ thống thủy văn làm tăng phạm vi ô nhiễm, gây khó khăn trong việc khoanh vùng và xử lý. Khối lượng đất cần xử lý lớn hơn nhiều so với các điểm nóng khác như sân bay Đà Nẵng, đòi hỏi công nghệ xử lý phải có công suất cao và hiệu quả.

Công nghệ Hóa-Cơ thể hiện tiềm năng xử lý dioxin hiệu quả, đặc biệt với đất ô nhiễm mức trung bình, đạt hiệu suất xử lý trên 90%. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý đất ô nhiễm nặng chưa đạt kỳ vọng, cần điều chỉnh thông số vận hành hoặc kết hợp công nghệ khác để nâng cao hiệu quả. Công suất hiện tại của hệ thống thử nghiệm còn thấp, cần mở rộng quy mô hoặc lắp đặt nhiều hệ thống song song để đáp ứng nhu cầu xử lý khối lượng lớn.

Việc kiểm soát ô nhiễm thứ cấp trong quá trình xử lý là vấn đề cần được quan tâm, bởi bụi đất chứa dioxin phát tán có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người và môi trường. So sánh với các nghiên cứu và dự án xử lý dioxin tại sân bay Đà Nẵng và Phù Cát cho thấy, việc áp dụng đồng bộ nhiều công nghệ và biện pháp quản lý là cần thiết để đạt hiệu quả tổng thể.

Dữ liệu có thể được trình bày qua bản đồ phân bố nồng độ dioxin theo khu vực và chiều sâu, biểu đồ hiệu quả xử lý theo từng mẻ thử nghiệm, giúp minh họa rõ ràng xu hướng ô nhiễm và hiệu quả công nghệ.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Mở rộng quy mô xử lý công nghệ Hóa-Cơ

    • Lắp đặt thêm hệ thống nghiền bi với công suất tối thiểu 20.000 m³/năm để đáp ứng khối lượng đất ô nhiễm tại sân bay Biên Hòa.
    • Thời gian thực hiện: 2-3 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Quốc phòng phối hợp với các đơn vị chuyên môn và nhà cung cấp công nghệ.

  2. Kết hợp công nghệ xử lý đa phương thức

    • Áp dụng công nghệ sinh học (biostimulation, bioaugmentation) cho đất ô nhiễm mức thấp và trung bình để giảm chi phí và thời gian xử lý.
    • Sử dụng công nghệ giải hấp nhiệt cho các khu vực ô nhiễm nặng, kết hợp với Hóa-Cơ để nâng cao hiệu quả.
    • Thời gian thực hiện: song song trong 3 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, các tổ chức quốc tế.

  3. Tăng cường kiểm soát ô nhiễm thứ cấp

    • Lắp đặt hệ thống thu gom bụi và xử lý khí thải bằng than hoạt tính tại các điểm phát sinh bụi trong quá trình xử lý.
    • Thực hiện quan trắc môi trường định kỳ để đảm bảo an toàn cho công nhân và cộng đồng.
    • Thời gian thực hiện: ngay trong giai đoạn vận hành hệ thống xử lý.
    • Chủ thể thực hiện: Ban quản lý dự án và đơn vị vận hành.

  4. Nâng cao năng lực và chuyển giao công nghệ

    • Tổ chức đào tạo, tập huấn cho cán bộ kỹ thuật Việt Nam về vận hành và bảo trì hệ thống xử lý Hóa-Cơ.
    • Xây dựng quy trình vận hành tiêu chuẩn và tài liệu hướng dẫn chi tiết.
    • Thời gian thực hiện: trong vòng 1 năm đầu triển khai.
    • Chủ thể thực hiện: UNDP, Văn phòng 33, nhà cung cấp công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và quốc phòng

    • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu khoa học và giải pháp xử lý ô nhiễm dioxin, hỗ trợ xây dựng chính sách và kế hoạch hành động.
    • Use case: Lập kế hoạch xử lý ô nhiễm tại các điểm nóng dioxin.

  2. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia môi trường

    • Lợi ích: Tham khảo phương pháp khảo sát, phân tích và đánh giá ô nhiễm dioxin, công nghệ xử lý mới.
    • Use case: Phát triển nghiên cứu sâu hơn về xử lý chất độc da cam/dioxin.

  3. Doanh nghiệp cung cấp công nghệ xử lý môi trường

    • Lợi ích: Hiểu rõ đặc điểm ô nhiễm và yêu cầu kỹ thuật để thiết kế, cải tiến công nghệ phù hợp.
    • Use case: Triển khai thử nghiệm và thương mại hóa công nghệ xử lý dioxin.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ

    • Lợi ích: Nắm bắt thông tin về mức độ ô nhiễm và các biện pháp xử lý, nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường và sức khỏe.
    • Use case: Tham gia giám sát và hỗ trợ các hoạt động phục hồi môi trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Dioxin là gì và tại sao nó nguy hiểm?
    Dioxin là nhóm hợp chất hữu cơ độc hại, tồn tại lâu dài trong môi trường, có khả năng gây ung thư, dị tật bẩm sinh và suy giảm miễn dịch. Ví dụ, nồng độ dioxin tại sân bay Biên Hòa cao gấp hàng nghìn lần ngưỡng cho phép, gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng.

  2. Tại sao sân bay Biên Hòa bị ô nhiễm dioxin nghiêm trọng?
    Sân bay Biên Hòa từng là kho chứa và tập kết chất da cam/dioxin trong chiến tranh, với lượng lớn chất độc được phun rải. Nồng độ dioxin trong đất bề mặt có thể lên đến gần 1 triệu ppt TEQ, cao nhất trong các điểm nóng tại Việt Nam.

  3. Công nghệ Hóa-Cơ hoạt động như thế nào?
    Công nghệ sử dụng máy nghiền bi để tạo ra lực cơ học và nhiệt độ cao, phá vỡ liên kết hóa học của dioxin trong đất, chuyển hóa thành các hợp chất không độc hại. Hiệu quả xử lý có thể đạt trên 90% với đất ô nhiễm mức trung bình.

  4. Khối lượng đất nhiễm dioxin cần xử lý tại Biên Hòa là bao nhiêu?
    Ước tính hơn 90.000 m³ đất ô nhiễm cần được xử lý, lớn hơn khối lượng xử lý tại sân bay Đà Nẵng (73.000 m³), đòi hỏi công suất xử lý lớn và kế hoạch dài hạn.

  5. Có những biện pháp nào để giảm ô nhiễm thứ cấp trong quá trình xử lý?
    Lắp đặt hệ thống thu gom bụi, xử lý khí thải bằng than hoạt tính và quan trắc môi trường định kỳ là các biện pháp cần thiết để bảo vệ sức khỏe công nhân và cộng đồng xung quanh.

Kết luận

  • Ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa là nghiêm trọng, với nồng độ dioxin trong đất bề mặt lên đến gần 1 triệu ppt TEQ và tồn lưu sâu đến 1,8 m.
  • Khối lượng đất nhiễm dioxin cần xử lý ước tính hơn 90.000 m³, vượt xa các điểm nóng khác tại Việt Nam.
  • Công nghệ Hóa-Cơ thử nghiệm xử lý dioxin đạt hiệu quả cao với đất ô nhiễm mức trung bình (trên 90%), nhưng hiệu quả với đất ô nhiễm nặng còn hạn chế.
  • Cần mở rộng quy mô xử lý, kết hợp đa công nghệ và kiểm soát ô nhiễm thứ cấp để đảm bảo hiệu quả và an toàn môi trường.
  • Đề xuất triển khai kế hoạch xử lý tổng thể trong 2-3 năm, đồng thời đào tạo chuyển giao công nghệ cho cán bộ kỹ thuật Việt Nam.

Hành động tiếp theo: Bộ Quốc phòng và các cơ quan liên quan cần phối hợp triển khai mở rộng công nghệ Hóa-Cơ, đồng thời nghiên cứu bổ sung các công nghệ xử lý khác để hoàn thiện kế hoạch xử lý ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa, góp phần phục hồi môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.