Khoa môi trường đhkhtn luận văn thạc sỹ cao học

Khám phá luận văn thạc sĩ cao học Khoa Môi Trường ĐHKHTN, cung cấp kiến thức và nghiên cứu chuyên sâu về môi trường và phát triển bền vững.

• Tác giả: Hoàng Văn Bình
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Đức Nam
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Phát Thải U-POPs Từ Lò Đốt Chất Thải
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về chất Dioxin
• 1.2. Tính chất của Dioxin
• 1.3. Độc tính của Dioxin
• 1.4. Ảnh hưởng của dioxin đến con người và hệ sinh thái
• 1.5. Cơ chế hình thành và các nguồn phát thải dioxin từ hoạt động công nghiệp
• 1.6. Quá trình đốt cháy
• 1.7. Quá trình công nghiệp
• 1.8. Các nguồn phát thải dioxin
• 1.9. Hiện trạng phát thải dioxin từ ngành công nghiệp đốt chất thải
• 1.10. Sự phát thải dioxin/furan từ hoạt động đốt chất thải trên thế giới
• 1.11. Sự phát thải dioxin từ hoạt động đốt chất thải ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Lò đốt chất thải IWI1
• 2.3. Lò đốt chất thải IWI2
• 2.4. Lò đốt chất thải IWI3
• 2.5. Lò đốt chất thải IWI4
• 2.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2.6.1. Phương pháp lấy mẫu
• 2.6.2. Phương pháp xử lý mẫu
• 2.6.3. Xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả lấy mẫu từ các lò đốt chất thải công nghiệp
• 3.2. Đánh giá sự phát thải dioxin/furan từ bốn lò đốt chất thải công nghiệp
• 3.3. Đánh giá hàm lượng dioxin/furan từ bốn lò đốt
• 3.4. Đặc trưng của các chất đồng loại dioxin/furan trong mẫu khí thải lò đốt
• 3.5. Tính toán hệ số phát thải của 4 lò đốt chất thải công nghiệp
• 3.6. So sánh sự phát thải dioxin/furan từ lò đốt chất thải Việt Nam với một số quốc gia
• 3.7. Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải dioxin/furan từ lò đốt chất thải công nghiệp
• 3.7.1. Phân loại thành phần chất thải đầu vào và vận hành lò đốt
• 3.7.2. Kiểm soát Dioxin/furan trong quá trình đốt
• 3.7.3. Loại bỏ PCDD/PCDF trong khí thải
• 3.7.4. Áp dụng một số công nghệ lò đốt mới
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về phát thải U POPs từ lò đốt chất thải

Chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (U-POPs) là một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng hiện nay. Chúng được tạo ra từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó có lò đốt chất thải. Việc đánh giá phát thải U-POPs từ lò đốt chất thải không chỉ giúp hiểu rõ hơn về mức độ ô nhiễm mà còn đưa ra các giải pháp giảm thiểu hiệu quả.

1.1. Định nghĩa và nguồn gốc của U POPs

U-POPs là các chất độc hại tồn tại lâu trong môi trường, có khả năng tích lũy sinh học. Chúng thường phát sinh từ các quá trình công nghiệp, đặc biệt là trong quá trình đốt chất thải. Các nguồn phát thải chính bao gồm lò đốt chất thải công nghiệp và sinh hoạt.

1.2. Tác động của U POPs đến sức khỏe con người

Nghiên cứu cho thấy U-POPs có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm ung thư, rối loạn nội tiết và các bệnh về hệ thần kinh. Việc tiếp xúc với các chất này, ngay cả ở nồng độ thấp, cũng có thể gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe.

II. Vấn đề phát thải U POPs từ lò đốt chất thải hiện nay

Phát thải U-POPs từ lò đốt chất thải đang trở thành một thách thức lớn đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng. Các lò đốt chất thải công nghiệp thường không được kiểm soát chặt chẽ, dẫn đến việc phát thải các chất độc hại vào không khí.

2.1. Thực trạng phát thải U POPs tại Việt Nam

Việt Nam hiện có nhiều lò đốt chất thải công nghiệp, nhưng việc kiểm soát phát thải U-POPs còn nhiều hạn chế. Theo thống kê, có khoảng 2130 nguồn phát thải dioxin và furan, trong đó lò đốt chất thải chiếm một tỷ lệ đáng kể.

2.2. Các thách thức trong quản lý phát thải U POPs

Việc thiếu quy chuẩn và hướng dẫn cụ thể về quản lý phát thải U-POPs từ lò đốt chất thải là một trong những thách thức lớn. Điều này dẫn đến việc khó khăn trong việc theo dõi và kiểm soát mức độ ô nhiễm.

III. Phương pháp đánh giá phát thải U POPs từ lò đốt chất thải

Để đánh giá chính xác phát thải U-POPs từ lò đốt chất thải, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc này không chỉ giúp xác định mức độ ô nhiễm mà còn đưa ra các giải pháp giảm thiểu hiệu quả.

3.1. Phương pháp lấy mẫu và phân tích

Quá trình lấy mẫu khí thải từ lò đốt chất thải cần được thực hiện theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Các mẫu khí sẽ được phân tích để xác định nồng độ của các chất U-POPs như dioxin và furan.

3.2. Tính toán hệ số phát thải

Hệ số phát thải là một chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm từ lò đốt. Việc tính toán hệ số này giúp xác định lượng U-POPs phát thải ra môi trường từ mỗi lò đốt.

IV. Kết quả nghiên cứu về phát thải U POPs từ lò đốt chất thải

Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ phát thải U-POPs từ các lò đốt chất thải công nghiệp tại Việt Nam là rất cao. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc kiểm soát và giảm thiểu ô nhiễm.

4.1. Đánh giá nồng độ dioxin furan trong khí thải

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ dioxin/furan trong khí thải từ các lò đốt chất thải công nghiệp vượt quá mức cho phép. Điều này cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp kiểm soát chặt chẽ hơn.

4.2. So sánh với các quốc gia khác

So sánh với các quốc gia khác cho thấy Việt Nam đang đối mặt với mức độ phát thải U-POPs cao hơn nhiều. Điều này cần được xem xét để có các biện pháp cải thiện hiệu quả hơn.

V. Giải pháp giảm thiểu phát thải U POPs từ lò đốt chất thải

Để giảm thiểu phát thải U-POPs từ lò đốt chất thải, cần áp dụng các công nghệ tiên tiến và quy trình quản lý hiệu quả. Việc này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

5.1. Công nghệ lò đốt mới

Áp dụng các công nghệ lò đốt mới có khả năng giảm thiểu phát thải U-POPs là một trong những giải pháp hiệu quả. Các công nghệ này giúp cải thiện quá trình đốt và giảm thiểu lượng chất độc hại phát sinh.

5.2. Kiểm soát chất thải đầu vào

Việc phân loại và kiểm soát chất thải đầu vào trước khi đưa vào lò đốt là rất quan trọng. Điều này giúp giảm thiểu khả năng phát thải U-POPs từ quá trình đốt.

VI. Kết luận và hướng đi tương lai trong quản lý phát thải U POPs

Quản lý phát thải U-POPs từ lò đốt chất thải là một thách thức lớn, nhưng cũng là cơ hội để cải thiện chất lượng môi trường. Cần có các chính sách và quy định chặt chẽ hơn để kiểm soát ô nhiễm.

6.1. Tương lai của quản lý U POPs

Tương lai của quản lý U-POPs cần được định hình bởi các chính sách mạnh mẽ và sự hợp tác giữa các bên liên quan. Việc này sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

6.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để hiểu rõ hơn về mức độ phát thải U-POPs và tác động của chúng đến môi trường. Các nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở cho các chính sách quản lý hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (Persistent Organic Pollutants - POPs), đặc biệt là dioxin và furan, là những hợp chất độc hại tồn tại lâu dài trong môi trường, có khả năng tích lũy sinh học và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người cũng như hệ sinh thái. Việt Nam, với sự phát triển công nghiệp nhanh chóng, đang đối mặt với thách thức lớn về phát thải không chủ định của các chất này, đặc biệt từ hoạt động đốt chất thải công nghiệp. Ước tính hiện có khoảng 2130 nguồn phát thải dioxin/furan tại Việt Nam, trong đó lò đốt chất thải chiếm khoảng 9,5% tổng lượng phát thải. Mặc dù đã có các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải lò đốt chất thải y tế và công nghiệp, việc thiếu số liệu quan trắc thường xuyên và đánh giá hiện trạng phát thải dioxin/furan vẫn là một hạn chế lớn trong công tác quản lý môi trường.

Luận văn tập trung đánh giá sự phát thải không chủ định của dioxin/furan từ bốn lò đốt chất thải công nghiệp đặc trưng tại Việt Nam, tính toán hệ số phát thải và đề xuất các giải pháp giảm thiểu phát thải. Nghiên cứu được thực hiện trong bối cảnh Việt Nam đang tăng cường công nghiệp hóa, với phạm vi khảo sát tại các lò đốt có công suất từ 200 đến 1000 kg/giờ, sử dụng dầu DO làm nhiên liệu đốt. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ xây dựng chính sách quản lý, kiểm soát ô nhiễm dioxin/furan, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (U-POPs), đặc biệt là nhóm dioxin/furan (PCDD/Fs). Các khái niệm chính bao gồm:

• Dioxin và Furan: Là các hợp chất polychlorinated dibenzo-p-dioxin (PCDD) và polychlorinated dibenzofuran (PCDF), gồm nhiều đồng phân khác nhau, trong đó chỉ một số đồng phân chứa nguyên tử clo ở vị trí 2,3,7,8 có tính độc cao.
• Hệ số độc tương đương (TEF) và độ độc tương đương (TEQ): Phương pháp đánh giá độc tính tổng hợp của hỗn hợp dioxin/furan dựa trên quy đổi nồng độ từng đồng phân theo hệ số TEF do WHO và NATO đề xuất.
• Cơ chế hình thành dioxin/furan: Bao gồm sự phá hủy không hoàn toàn vật liệu chứa dioxin, sự hình thành từ tiền chất chlorophenol và chlorobenzen trong quá trình đốt cháy ở nhiệt độ từ 200 đến 450°C, có sự xúc tác của các kim loại như Cu, Fe.
• Nguồn phát thải dioxin: Tập trung vào các hoạt động công nghiệp như đốt chất thải công nghiệp, đốt rác thải sinh hoạt, đốt chất thải y tế, sản xuất xi măng, luyện kim, dệt nhuộm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp lấy mẫu khí thải tại 4 lò đốt chất thải công nghiệp tiêu biểu tại Việt Nam, gồm các lò IWI1 (500 kg/h), IWI2 (200 kg/h), IWI3 (1000 kg/h) và IWI4 (200 kg/h), tất cả đều sử dụng dầu DO làm nhiên liệu. Các lò đốt có cấu tạo hai buồng đốt với nhiệt độ buồng sơ cấp từ 600 đến 900°C và buồng thứ cấp từ 1000 đến 1300°C, thời gian lưu khí trên 2 giây nhằm đảm bảo phân hủy triệt để chất thải.

• Nguồn dữ liệu: Mẫu khí thải được lấy tại vị trí ống khói theo tiêu chuẩn US-EPA Phương pháp 23, với thiết bị lấy mẫu đẳng động học, sử dụng giấy lọc sợi thủy tinh và chất hấp phụ XAD-2 để thu giữ dioxin/furan.
• Phân tích mẫu: Mẫu được chiết bằng dung môi diclometan/hexan theo phương pháp Soxhlet trong 16 giờ, sau đó làm sạch bằng thiết bị tự động hoặc bộ dụng cụ Supelco để loại bỏ tạp chất.
• Phân tích định lượng: Sử dụng kỹ thuật sắc ký khí khối phổ (GC-MS) để xác định nồng độ 17 đồng phân dioxin/furan, tính toán TEQ dựa trên hệ số TEF.
• Timeline nghiên cứu: Quá trình lấy mẫu, phân tích và xử lý số liệu được thực hiện trong vòng một năm, đảm bảo thu thập dữ liệu đại diện cho điều kiện vận hành thực tế của các lò đốt.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nồng độ dioxin/furan trong khí thải: Nồng độ tổng 17 đồng phân dioxin/furan trong khí thải của bốn lò đốt dao động từ 0,234 đến 5,32 ng TEQ/Nm³. Lò IWI3 (công suất 1000 kg/h) có nồng độ cao nhất, trung bình khoảng 5,32 ng TEQ/Nm³, trong khi lò IWI2 và IWI4 (200 kg/h) có nồng độ thấp hơn, khoảng 0,3 - 0,5 ng TEQ/Nm³.
2. Hệ số phát thải: Hệ số phát thải dioxin/furan tính theo TEQ của các lò đốt nằm trong khoảng từ 0,169 đến 1,728 µg TEQ/tấn chất thải, với lò IWI3 có hệ số phát thải cao nhất do công suất lớn và đặc tính chất thải đầu vào.
3. Đặc trưng đồng phân dioxin/furan: Các đồng phân có chứa 4 nguyên tử clo ở vị trí 2,3,7,8 chiếm tỷ lệ lớn trong tổng nồng độ, phản ánh tính độc cao của khí thải. Đồng thời, tỷ lệ dioxin/furan trong khí thải Việt Nam tương đương hoặc thấp hơn so với một số lò đốt công nghiệp tại các nước châu Á như Trung Quốc và Hàn Quốc.
4. So sánh với quy chuẩn quốc gia: Nồng độ dioxin/furan trong khí thải của một số lò đốt vượt quá giới hạn cho phép theo QCVN 30:2012/BTNMT (1,2 ng TEQ/Nm³ đối với lò đốt công nghiệp trên 300 kg/h), cho thấy cần có biện pháp kiểm soát chặt chẽ hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự phát thải dioxin/furan không chủ định là do quá trình đốt không hoàn toàn, nhiệt độ buồng đốt không ổn định và sự hiện diện của các kim loại xúc tác như Cu, Fe trong chất thải. So với các nghiên cứu quốc tế, mức phát thải dioxin/furan của các lò đốt tại Việt Nam tương đối cao, phản ánh sự khác biệt về công nghệ và hệ thống xử lý khí thải.

Biểu đồ phân bố nồng độ dioxin/furan theo từng đồng phân cho thấy sự tập trung chủ yếu ở các đồng phân có độc tính cao, điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát phát thải nhằm giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Bảng so sánh hệ số phát thải giữa các lò đốt Việt Nam và các nước châu Á cũng minh chứng cho nhu cầu nâng cấp công nghệ và áp dụng các biện pháp xử lý khí thải tiên tiến.

Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ hiện trạng phát thải dioxin/furan từ lò đốt chất thải công nghiệp tại Việt Nam, cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng chính sách quản lý và quy chuẩn kỹ thuật phù hợp, đồng thời nâng cao nhận thức về tác động môi trường của hoạt động đốt chất thải.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Nâng cao hiệu quả vận hành lò đốt: Thực hiện kiểm soát nghiêm ngặt nhiệt độ buồng đốt sơ cấp và thứ cấp, duy trì nhiệt độ trên 1000°C với thời gian lưu khí tối thiểu 2 giây để đảm bảo phân hủy triệt để dioxin/furan. Chủ thể thực hiện: Nhà vận hành lò đốt; Thời gian: ngay lập tức và liên tục.
2. Cải tiến hệ thống xử lý khí thải: Áp dụng công nghệ lọc khí tiên tiến như lọc bụi tĩnh điện, hấp thụ bằng than hoạt tính và tháp rửa xút để giảm nồng độ dioxin/furan trong khí thải xuống dưới mức quy chuẩn. Chủ thể thực hiện: Nhà đầu tư, cơ quan quản lý môi trường; Thời gian: 1-2 năm.
3. Xây dựng và thực hiện chương trình quan trắc thường xuyên: Thiết lập hệ thống quan trắc khí thải dioxin/furan định kỳ tại các lò đốt để giám sát và đánh giá hiệu quả kiểm soát ô nhiễm. Chủ thể thực hiện: Cơ quan quản lý môi trường, đơn vị vận hành; Thời gian: triển khai trong vòng 6 tháng.
4. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho cán bộ vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật vận hành lò đốt và quản lý phát thải dioxin/furan nhằm giảm thiểu phát thải không chủ định. Chủ thể thực hiện: Trường đại học, viện nghiên cứu, doanh nghiệp; Thời gian: liên tục hàng năm.
5. Hoàn thiện khung pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật: Rà soát, cập nhật và ban hành các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phát thải dioxin/furan phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế, đồng thời quy định rõ trách nhiệm và chế tài xử lý vi phạm. Chủ thể thực hiện: Bộ Tài nguyên và Môi trường; Thời gian: 1-3 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và chương trình giám sát phát thải dioxin/furan từ các lò đốt chất thải công nghiệp.
2. Doanh nghiệp vận hành lò đốt chất thải: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý vận hành nhằm giảm thiểu phát thải dioxin, nâng cao hiệu quả xử lý khí thải, đảm bảo tuân thủ quy định pháp luật.
3. Nhà nghiên cứu và học viên ngành khoa học môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, dữ liệu thực nghiệm và phân tích chuyên sâu về phát thải dioxin/furan để phát triển các nghiên cứu tiếp theo hoặc ứng dụng trong đào tạo.
4. Tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư: Nắm bắt thông tin về tác động của dioxin/furan đối với sức khỏe và môi trường, từ đó tham gia giám sát, phản biện và thúc đẩy các hoạt động bảo vệ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Dioxin và furan là gì, tại sao chúng nguy hiểm?
   Dioxin và furan là nhóm chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy, có tính độc cao, tồn tại lâu dài trong môi trường và tích lũy sinh học trong cơ thể sinh vật. Chúng gây ra các bệnh lý nghiêm trọng như ung thư, dị tật bẩm sinh, rối loạn nội tiết và suy giảm miễn dịch.

2. Nguồn phát thải dioxin/furan chủ yếu từ đâu?
   Phát thải dioxin/furan chủ yếu phát sinh từ các hoạt động đốt chất thải công nghiệp, đốt rác thải sinh hoạt, đốt chất thải y tế, sản xuất xi măng và luyện kim, đặc biệt khi quá trình đốt không hoàn toàn và có sự hiện diện của kim loại xúc tác.

3. Làm thế nào để đo lường nồng độ dioxin/furan trong khí thải?
   Nồng độ dioxin/furan được đo bằng phương pháp lấy mẫu khí thải theo tiêu chuẩn US-EPA Phương pháp 23, sử dụng giấy lọc và chất hấp phụ XAD-2, sau đó chiết và phân tích bằng sắc ký khí khối phổ (GC-MS).

4. Các biện pháp giảm thiểu phát thải dioxin/furan hiệu quả là gì?
   Bao gồm duy trì nhiệt độ buồng đốt cao và ổn định, sử dụng hệ thống xử lý khí thải tiên tiến như lọc bụi tĩnh điện, hấp thụ than hoạt tính, tháp rửa xút, đồng thời đào tạo nhân viên vận hành và thực hiện quan trắc thường xuyên.

5. Việt Nam đã có quy chuẩn nào về phát thải dioxin/furan chưa?
   Việt Nam đã ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải lò đốt chất thải y tế (QCVN 02:2012/BTNMT) và lò đốt chất thải công nghiệp (QCVN 30:2012/BTNMT), quy định giới hạn nồng độ dioxin/furan trong khí thải, tuy nhiên việc quan trắc và kiểm soát vẫn còn nhiều hạn chế.

Kết luận

• Luận văn đã đánh giá chi tiết sự phát thải không chủ định của dioxin/furan từ bốn lò đốt chất thải công nghiệp tiêu biểu tại Việt Nam, cung cấp số liệu thực nghiệm quan trọng về nồng độ và hệ số phát thải.
• Kết quả cho thấy một số lò đốt có nồng độ dioxin/furan vượt quá quy chuẩn quốc gia, cảnh báo nguy cơ ô nhiễm môi trường và sức khỏe cộng đồng.
• Nghiên cứu làm rõ cơ chế hình thành dioxin/furan trong quá trình đốt và đặc trưng đồng phân, góp phần nâng cao hiểu biết khoa học về vấn đề này.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm thiểu phát thải, đồng thời khuyến nghị hoàn thiện khung pháp lý và tăng cường quan trắc thường xuyên.
• Tiếp theo, cần triển khai áp dụng các giải pháp đề xuất, mở rộng nghiên cứu đánh giá tại các khu công nghiệp khác và tăng cường đào tạo nhân lực chuyên môn.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng trước nguy cơ từ dioxin/furan!

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Công ƣớc Stockholm đƣợc các nƣớc ký kết ngày 22 tháng 5 năm 2001 tại Stockholm và có hiệu lực từ ngày 17 tháng 5 năm 2004. Việt Nam phê chuẩn Công ƣớc Stockholm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy vào ngày 22 tháng 7 năm 2002, trở thành thành viên thứ 14 của Công ƣớc. Công ƣớc Stockholm ra đời với mục đích bảo vệ sức khoẻ con ngƣời và môi trƣờng trƣớc nguy cơ gây ra do các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy. Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (Persistent Organic Pollutants gọi tắt là POPs) là các hoá chất độc hại, tồn tại bền vững trong môi trƣờng, có khả năng phát tán rộng, tích lũy sinh học trong các hệ sinh thái trên cạn và dƣới nƣớc ở gần và cả những nơi rất xa nguồn phát thải chúng, gây tác hại nghiêm trọng cho sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng.

Ban đầu, công ƣớc quy định việc quản lý an toàn, giảm phát thải và tiến tới tiêu hủy hoàn toàn 12 nhóm chất POPs nhƣ Aldrin, PCB, DDT, Dioxin, Furan. Năm 2009, hội nghị lần thứ tƣ của công ƣớc Stockholm quyết định bổ sung chín nhóm chất POPs mới nhƣ Chlordecone, Hexabromobipheny, Lindane, Pentaclobenzen v.v… Đánh giá mức độ ảnh hƣởng của chất POPs đối với sức khỏe con ngƣời và hệ sinh thái, ngày 10 tháng 8 năm 2006 Thủ tƣớng chính phủ phê duyệt ―Kế hoạch quốc gia thực hiện Công ước Stockholm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy‖. Bản Kế hoạch đƣa ra hệ thống các hành động và giải pháp đồng bộ bao gồm chính sách, pháp luật, thể chế, quản lý, công nghệ, tài chính, nâng cao nhận thức, hội nhập quốc tế để từng bƣớc đáp ứng các yêu cầu của Công ƣớc Stockholm và tiến tới loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy. Bản kế hoạch cũng nhấn mạnh việc thống kê và đánh giá quốc gia về nhóm chất POP phát thải không chủ định từ hoạt động công nghiệp (chủ yếu là Dioxin và Furan) [2].

Dioxin và Furan là nhóm hợp chất phát thải không chủ định từ hoạt động sản xuất và sinh hoạt, đặc biệt từ quá trình đốt nhƣ sản xuất vật liệu xây dựng (xi măng, gạch, ngói, đồ gốm), ngành luyện kim, sản xuất giấy, nhiệt điện, đốt chất thải, đốt sinh khối và từ hoạt động giao thông vận tải v. Các nguồn phát sinh này là nguồn gốc của dioxin trong môi trƣờng. Với sự phát triển kinh tế với mức độ nhanh, không 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] tránh khỏi sự hình thành các nguồn phát thải dioxin, furan không chủ định. Do có nguồn gốc từ các cơ sở khác nhau, sử dụng công nghệ khác nhau, các nguồn có tiềm năng phát thải dioxin và furan không chủ định rất đa dạng về thành phần, tính chất và lƣợng phát thải.

Hiện nay, Việt Nam có khoảng 2130 nguồn có khả năng phát thải Dioxin, Furan. Trong đó, các nhóm sản xuất vật liệu khoáng chiếm 29%, sản xuất kim loại mầu và đen chiếm 25%, sản xuất và sử dụng hóa chất hàng tiêu dùng chiếm 5,5%, điện năng và đốt nóng 17% và lò thiêu đốt chiếm 9,5% [2]. Bên cạnh đó, Việt Nam vẫn còn thiếu các quy chuẩn về các chất POPs trong phát thải và chất thải công nghiệp, chƣa có hƣớng dẫn về quan trắc chất ô nhiễm này tại nguồn và môi trƣờng không khí xung quanh tại gần các khu công nghiệp, thiếu đánh gia sâu sắc về hiện trạng ô nhiễm dioxin/furan từ các hoạt động công nghiệp. Việt Nam đã có quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải y tế (02:2012/BTNMT) trong đó quy định nồng độ của tổng dioxin và furan cho phép là 2,3 ng- TEQ/Nm3 và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải công nghiệp (30: 2012/BTNMT) trong đó quy định nồng độ dioxin và furan cho phép là 1,2 ng- TEQ/Nm3[5,6].

Tuy nhiên, vẫn còn thiếu các quy định về quan trắc thƣờng xuyên dẫn tới thiếu số liệu để phục vụ công tác quản lý, kiểm soát và phòng ngừa ô nhiễm dioxin sinh ra từ hoạt động công nghiệp nói chung và lò đốt chất thải nói riêng. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, trong khuôn khổ luận văn đã thực hiện đề tài: “Đánh giá sự phát thải không chủ định của chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (U-POPs) từ lò đốt chất thải công nghiệp vào môi trường” với những mục đích sau: - Đánh giá sự phát thải dioxin/furan từ một số lò đốt chất thải công nghiệp - Tính toán hệ số phát thải - Đề xuất các giải pháp giảm thiểu phát thải dioxin/furan từ lò đốt chất thải công nghiệp 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.Tổng quan về chất Dioxin 1.Tính chất của Dioxin U-POP (Unintentionally Persistent Organic Pollutants) là một số loại chất độc gây ô nhiễm môi trƣờng đƣợc tạo ra không chủ định trong quá trình sản xuất và các hoạt động dân sinh nhƣ Dionxin/furan, Policlobiphenyl (PCB), Hexaclobenzen (HCB). PCBs dạng đồng phẳng đƣợc hiểu là các hợp chất tƣơng tự dioxin vì chúng có cùng cơ chế gây nhiễm độc nhƣ dioxin. Trừ dioxin và furan là các nhóm chất không chủ định sản xuất, các chất còn lại là đƣợc sản xuất để đƣợc sử dụng: PCBs đƣợc sử dụng trong chế tạo dầu biến thế, tụ điện lỏng, làm chất hóa dẻo,.

Đại diện tiêu biểu nhất và cũng là độc nhất là nhóm chất Dioxin và Furan thƣờng đƣợc hiểu là một nhóm các chất ô nhiễm độc hại bao gồm polychlorinated dibenzo-p-dioxin ( gọi tắt là dioxin) polychlorinated dibenzofuran (gọi tắt là furan). Đây là nhóm chất đƣợc tạo ra không chủ định từ quá trình đốt cháy, từ các quá trình công nghiệp. ―Dioxin‖ thƣờng đƣợc hiểu là gồm hai nhóm chất sau: - Các đồng loại của dioxin: 75 chất, tùy thuộc vào số lƣợng nguyên tử clo chứa trong phân từ, đƣợc chia ra tám nhóm đồng phân (isomer). - Các đồng loại của furan: 135 chất, tƣơng tự nhƣ các hợp chất dioxin, nhóm furan cũng đƣợc chia ra làm 8 nhóm đồng phân.

Không phải tất cả các đồng loại của dioxin và furan đều có tính độc, chỉ có những chất mà trong phân tử của nó có chứa 4 nguyên tử clo ở vị trí 2,3,7,8 thể hiện tính độc. Công thức cấu tạo của các đồng loại của dioxin/furan nhƣ sau: Policlodibenzo-p-dioxin (PCDD) Policlodibenzofuran (PCDF) Hình 1.1: Công thức cấu tạo chung của các chất đồng loại dioxin/furan 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Số lƣợng các đồng phân và công thức phân tử của các chất dioxin/furan đƣợc chỉ ra ở Bảng 1.1: Số lƣợng các đồng phân trong nhóm các chất cùng loại PCDD và PCDF Số lƣợng Số lƣợng các đồng phân nguyên tử clo Dibenzo-p- Dibenzofuran trong các đồng dioxin Viết tắt Viết tắt (PCDF) loại (PCDD) Monochloro- 2 Cl1DD 4 Cl1DF Dichloro- 10 Cl2DD 16 Cl2DF Trichloro- 14 Cl3DD 28 Cl3DF Tetrachloro- 22 Cl4DD 38 Cl4DF Pentachloro- 14 Cl5DD 28 Cl5DF Hexachloro- 10 Cl6DD 16 Cl6DF Heptachloro- 2 Cl7DD 4 Cl7DF Octachloro- 1 Cl8DD 1 Cl8DF Tổng 75 135 1.Tính chất lý học của dioxin Ở điều kiện bình thƣờng, dioxin đều là những chất rắn, có nhiệt độ nóng chảy khá cao, áp suất hơi rất thấp và rất ít tan trong nƣớc. Áp suất bay hơi của các đồng phân PCDD và PCDF nằm trong khoảng từ 8,1x10-7 đối với TCDD đến 3,8 x10-13 đối với OCDD. Trong khi đó hệ octanol/nƣớc có giá trị từ 6,2 đến 8,8 (Log Kow) và độ hòa tan của dioxin trong nƣớc từ 1,2 x10-4 đến 7,4 x10-8 đối với các đồng phân của dioxin.

Những thông số về tính chất lý học của PCDD/Fs đƣợc thể hiện ở Bảng 1. Những tính chất này có ý nghĩa rất lớn đối với sự tồn tại của các hợp chất này trong môi trƣờng và trong cơ thể ngƣời. Điều này thể hiện ở mức độ hòa tan của dioxin/furan trong nƣớc hay trong các dung môi hữu cơ, cũng nhƣ thể hiện đặc tính ƣa mỡ. 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.2: Tính chất hóa lý đặc trƣng của PCDD/Fs Độ hòa tan vào Nhóm đồng Áp suất bay hơi Log Hằng số nƣớc (mg/l tại loại (mm Hg tại 25oC) Kow Henry 25oC TCDD 8,1 x 10-7 6,4 3,5 x 10-4 1,35 x 10-3 PeCDD 7,3 x 10-10 6,6 1,2 x 10-4 1,07 x 10-4 HxCDD 5,9 x 10-11 7,3 4,4 x 10-6 1,83 x 10-3 HpCDD 3,2 x 10-11 8,0 2,4 x10-6 5,14 x 10-4 OCDD 8,3 x 10-13 8,2 7,4 x 10-8 2,76 x 10-4 TCDF 2,5 x 10-8 6,2 4,2 x 10-4 6,06 x 10-4 PeCDF 2,7 x 10-9 6,4 2,4 x 10-4 2,04 x 10-4 HxCDF 2,8 x 10-10 7,0 1,3 x 10-5 5,87 x 10-4 HpCDF 9.9 x 10-11 7,9 1,4 x 10-6 5,76 x 10-4 OCDF 3,8 x10-12 8,8 1,4 x 10-6 4,04 x 10-5 Đặc tính ƣa mỡ (lipophilic) và kỵ nƣớc (hydrophobic) của dioxin/furan liên quan chặt chẽ đến độ bền vững của chúng trong cơ thể sống cũng nhƣ trong tự nhiên và sự phân bố của chúng trong các cơ quan của cơ thể.

Trong cơ thể, dioxin và các đồng phân đƣợc phân bố đến các mô khác nhau, đặc biệt là ở các mô mỡ và gan do khả năng hòa tan trong lipid của chúng. Mô mỡ và có thể gan có khả năng tích lũy dioxin trong nhiều năm trƣớc khi đƣợc đào thải khỏi cơ thể. Lƣợng dioxin phân bố trong gan bằng 1/10 so với lƣợng chất này trong mô mỡ. Mô mỡ đƣợc coi là vị trí tích lũy chủ yếu của dioxin trong cơ thể.

Với ngƣời Mỹ, nồng độ trung bình của dioxin trong mỡ huyết thanh có thể tới 5,38 ppt (Orban và cộng sự, 1994). Ngoài ra, dioxin còn có trong sữa mẹ (Frust và cộng sự,1994). Nồng độ dioxin trong mẫu sữa của 193 phụ nữ Đức là từ 2,5 -47 ng TEQ/kg mỡ sữa.Tính chất hóa học của dioxin Dioxin rất bền vững, không bị phân huỷ bởi các axít mạnh, kiềm mạnh, các chất oxy hoá mạnh khi không có chất xúc tác ngay ở cả nhiệt độ cao. Dioxin không 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] bị thuỷ phân trong nƣớc ở điều kiện bình thƣờng.

Ở nhiệt độ cao hơn 750oC các đồng phân của dioxin bị phân hủy nhanh, ở nhiệt độ cao từ 1200oC chúng bị phân hủy hoàn toàn. Dioxin phản ứng hóa học thấp ở nhiệt độ bình thƣờng. Ở nhiệt độ 240oC, các đồng phân dioxin bị các axit vô cơ có tính oxy hóa mạnh nhƣ hỗn hợp H2SO4 đặc hoặc HNO3 đặc phân hủy hoàn toàn thành những sản phẩm không độc. Các phản ứng phân hủy quang học của dioxin do ánh sáng mặt trời hay áng sáng tử ngoại với sử có mặt của một chất cho proton H+ là con đƣờng phân hủy của dioxin nhanh nhất.

Trong môi trƣờng đất, nƣớc, không khí các đồng phân dioxin đều có thể bị phân hủy bằng sự quang phân.Độc tính của Dioxin Trong số 75 hợp chất Dioxin chỉ có 7 hợp chất độc nhất và trong số 135 hợp chất Furan chỉ có 10 chất độc nhất.