MỞ ĐẦU Việt Nam là một quốc gia có nền nông nghiệp phát triển mạnh mẽ, và đây là một trong những ngành có đóng góp tích cực trong phát triển kinh tế - xã hội của đất nƣớc. Hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) đóng góp vai trò quan trọng trong phát triển nông nghiệp đối với nƣớc ta, hóa chất BVTV đƣợc sử dụng trong việc phòng trừ dịch hại bảo vệ cây trồng, phòng chống sốt rét và quân đội… Trong những năm của thập kỷ 60 – 90 do sự hiểu biết về hóa chất BVTV còn hạn chế, coi trọng về mặt tích cực của chúng là phòng, diệt dịch hại mà đã không quan tâm tới vấn đề bảo vệ môi trƣờng, công tác quản lý còn lỏng lẻo nên để lại nhiều kho, nền kho, địa điểm lƣu giữ hóa chất. Hậu quả của việc quản lý lỏng lẻo, không thu gom đúng cách các vỏ bao bì đựng hóa chất BVTV, đã dẫn đến việc các hóa chất BVTV bị ngấm vào đất hoặc do điều kiện mƣa, lũ lụt đã phát tán ra môi trƣờng các loại hóa chất BVTV gây ô nhiễm môi trƣờng đất, nƣớc. Các loại hóa chất tồn lƣu này chủ yếu là các loại hóa chất độc hại thuộc nhóm chất hữu cơ khó phân hủy trong môi trƣờng.
Năm 2002, Chính phủ Việt Nam đã tham gia và phê chuẩn Công ƣớc Stockholm về các chất POP. Công ƣớc Stockholm quy định việc ngừng sản xuất, cấm sử dụng, hạn chế sử dụng và tiến tới tiêu hủy hoàn toàn một số chất POP do con ngƣời tạo ra, đồng thời thực hiện các biện pháp cần thiết để giảm thiểu sự phát sinh liên tục không chủ định các chất POP từ hoạt động sản xuất công nghiệp, sinh hoạt hoặc xử lý chất thải. Tính đến thời điểm hiện tại, Công ƣớc Stockholm quy định quản lý an toàn trên quy mô quốc tế 26 nhóm chất POP, trong đó có hàng trăm đơn chất khác nhau, sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhƣ hóa chất BVTV, hóa chất công nghiệp, hóa chất hình thành và phát sinh không chủ định từ các hoạt động sản xuất, kinh doanh và đời sống. Luan van 2 Theo công ƣớc Stockholm, các chất POP đƣợc xác định có 4 tính chất sau: (i) rất khó phân hủy nên tồn tại bền vững trong môi trƣờng, (ii) có khả năng phát tán rộng, (iii) tích tụ sinh học cao trong các mô của sinh vật, (iv) có tính chất độc cao.
PCB – Polychlorinated Bi-phenyls đƣợc sử dụng cho các ứng dụng đóng (ví dụ: tụ điện và máy biến áp, truyền nhiệt và các chất lỏng thủy lực) và trong các ứng dụng mở (ví dụ: chất chống cháy, mực, chất kết dính, microencapsulation thuốc nhuộm cho nhân bản giấy cacbonless, sơn, thuốc trừ sâu kéo dài, chất dẻo polylefin, vận chuyển chất xúc tác, phƣơng tiện trƣợt gắn cho kính hiển vi, chất phủ bề mặt, dây cách điện và lớp phủ kim loại). Theo công ƣớc Stockholm, PCB đƣợc xếp vào Phụ lục A – Cấm sử dụng, cần đƣợc kiểm soát nghiêm ngặt, sẽ dừng sử dụng vào năm 2020 và tiêu hủy hoàn toàn vào năm 2028 tại Việt Nam. PCB phát thải vào môi trƣờng đƣợc tìm thấy hầu hết ở các môi trƣờng đất, nƣớc, không khí, trầm tích thậm chí là trong chuỗi thức ăn, nhiều nơi dù không có các hoạt động công nghiệp vẫn tìm thấy PCB. Cơ thể con ngƣời có thể bị phơi nhiễm PCB qua nhiều con đƣờng nhƣ hô hấp, chuỗi thức ăn, tiêu hóa hay thậm chí là qua da.
Nhiễm độc mãn tính đối với nồng độ PCB dù nhỏ cũng có khả năng dẫn đến phá hủy gan, rối loạn sinh sản và đặc biệt là gây ra biến đổi gen, ung thƣ,… OCP – Organochlorine pesticides là một nhóm hợp chất hữu cơ thuộc nhóm hóa chất BVTV tổng hợp, điển hình của nhóm này là DDT, Lindane, Endolsunfan. Hầu hết các loại hóa chất BVTV thuộc nhóm này đã bị cấm sử dụng vì chúng là các chất hữu cơ khó phân hủy, tồn lƣu lâu trong môi trƣờng. Việc sử dụng hóa chất này tích lũy theo thời gian dẫn đến chúng có mặt trong hầu hết các môi trƣờng đất, nƣớc, không khí, trầm tích và đƣợc tích lũy sinh học trong chuỗi thức ăn. Luan van 3 Sông Đáy là một trong những con sông dài nhất miền Bắc nƣớc ta, nó là con sông chính của lƣu vực sông Nhuệ - Đáy nằm ở phía Tây Nam vùng châu thổ sông Hồng.
Sông Đáy chảy gọn trong các tỉnh thành Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình. Dọc theo hạ lƣu sông Đáy hiện nay có rất nhiều nhà máy, xí nghiệp, làng nghề thủ công. Bên cạnh đó, dọc sông có nhiều hoạt động giao thông, công nghiệp, nông nghiệp và đây là những điểm có nguy cơ phát thải các chất ô nhiễm độc hại nhƣ kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Hiện nay, trên thế giới, việc đánh giá rủi ro đã đƣợc tiến hành nghiên cứu ở nhiều nƣớc, đánh giá theo nhiều hƣớng khác nhau và đã thành công trên nhiều chỉ số tại nhiều khu vực khác nhau.
Đánh giá rủi ro sinh thái là một công cụ giúp các nhà quản lý dự đoán hoặc đánh giá những rủi ro có nguồn gốc từ con ngƣời, cũng nhƣ các tác nhân tự nhiên. Đánh giá rủi ro sinh thái giúp các nhà quản lý xác định đƣợc vấn đề nào cần đƣợc ƣu tiên giải quyết trƣớc và đƣa ra các quyết định phù hợp. Tuy nhiên, tại nƣớc ta hầu hết các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc phân tích, đánh giá mức độ tích lũy, hiện trạng ô nhiễm của hóa chất BVTV. Từ những lý do đó mà tôi quyết định lựa chọn đề tài “Đánh giá mức độ tích lũy và rủi ro sinh thái một số OCP và PCB trong trầm tích mặt khu vực hạ lƣu sông Đáy” Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: 1.
Đánh giá mức độ tồn lƣu ô nhiễm của một số hợp chất OCP, PCB trong trầm tích mặt tại khu vực hạ lƣu sông Đáy 2. Đánh giá rủi ro sinh thái của một số chất ô nhiễm OCP, PCB trong trầm tích mặt khu vực hạ lƣu sông Đáy theo hƣớng dẫn đánh giá trầm tích và Bộ tiêu chuẩn chất lƣợng trầm tích Canada (2002) Luan van 4 3. Đề xuất một số biện pháp ngăn ngừa nguy cơ phát thải và tích tụ PCB và OCP vào môi trƣờng khu vực nghiên cứu. Với mục tiêu trên nội dung nghiên cứu chính của luận văn bao gồm: - Nội dung 1: Tổng quan tài liệu: thu thập số liệu về điều kiện kinh tế - xã hội, nguồn thải và địa chất –thủy văn của khu vực nghiên cứu - Nội dung 2: Lấy mẫu trầm tích mặt tại khu vực hạ lƣu sông Đáy.
Xử lý mẫu và phân tích xác định hàm lƣợng PCBs, OCPs trong trầm tích mặt đƣợc lấy tại khu vực hạ lƣu sông Đáy để đánh giá mức độ tồn lƣu PCBs và OCPs trong trầm tích mặt tại khu vực nghiên cứu - Nội dung 3: Đánh giá rủi ro sinh thải của một số hợp chất ô nhiễm OCPs, PCBs trong trầm tích mặt lƣu vực sông Đáy thông qua Hƣớng dẫn đánh giá chất lƣợng trầm tích của Canada (2002) - Nội dung 4: Đề xuất một số giải pháp ngăn ngừa nguy cơ phát thải và tích tụ PCBs và một số hóa chất bảo vệ thực vật họ clo hữu cơ vào môi trƣờng nƣớc mặt khu vực nghiên cứu. Luan van 5 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 1. Polychlorinated biphenyls [1] PCB là tên viết tắt của Polychlorinated biphenyls – là nhóm chất hữu cơ khó phân hủy.
PCB là một trong số 22 nhóm chất quy định trong công ƣớc Stockholm. Đây là nhóm chất hữu cơ tổng hợp cấu tạo của 2 vòng benzen gắn với nhau bởi liên kết C-C. Công thức tổng quát của PCB là: C12H10-(x+y)Cl(x+y) với x và y lần lƣợt là số nguyên tử clo của từng vòng benzen (1 ≤ x+y ≤ 10). Số lƣợng và vị trí các nguyên tử Clo sẽ quyết định tính chất và phân loại các PCB.
Công thức của PCB Do sự khác nhau về vị trí và nhóm thế Cl nên PCB bao gồm 209 hợp chất, đƣợc gọi là đồng loại và đƣợc chia làm 10 nhóm đồng đẳng, mỗi đồng đẳng có một số xác định các đồng phân nhất định. Có 130 hợp chất đồng loại của PCB đƣợc đƣa vào sử dụng với mục đích thƣơng mại. Các đồng loại PCB bền với nhiệt độ, ánh sáng và các quá trình phân hủy sinh học, hóa học, dễ bay hơi, khả năng phát tán xa. Luan van 6 Tính chất vật lý Các đồng loại của PCB thƣờng là các hợp chất rắn kết tinh không màu, không có mùi vị.
Khi tạo thành hỗn hợp thƣơng mại thƣờng có màu vàng nhạt, trong suốt, có thể ở dạng lỏng dầu, sáp mềm hoặc trạng thái rắn. PCB có hằng số điện môi và độ dẫn điện cao, nhiệt độ sôi 325 – 3800C. Tỷ trọng từ 1,3 – 1,9. Tính chất hóa học PCB là nhóm hóa chất nhân tạo, đƣợc tạo thành khi thực hiện phản ứng clo hóa hợp chất bisphenyl (C6H5 - C6H5), có cấu trúc tƣơng tự nhau, chúng đƣợc cấu tạo bởi các nguyên tử cacbon, hydro và clo.
PCB là nhóm chất hữu cơ rất bền vững, đó là nguyên nhân lý giải cho tính chất tồn lƣu lâu dài khó phân hủy của chúng trong môi trƣờng. Ở nhiệt độ cao PCB có thể cháy và tạo ra các sản phẩm phụ có độc tính gần nhƣ các chất độc dioxin. Nhìn chung PCB tƣơng đối khó tan trong nƣớc và khả năng hòa tan giảm cùng với sự tăng số nguyên tử clo thế trong phân tử. Nhƣng chúng lại dễ dàng tan trong các dung môi hữu cơ, chất béo, hydrocacbon.
Độ tan của các PCB biến đổi tƣơng đổi phức tạp, không theo một quy luật nào cả. Chúng dễ bị hấp thụ vào các mô mỡ. Đây chính là những lí do khiến các hợp chất này càng trở nên nguy hiểm đối với các loài sinh vật. Do đặc tính điện môi tốt, rất bền vững, chịu nhiệt và chịu đƣợc sự ăn mòn hóa học, PCB đƣợc sử dụng nhƣ một chất điện môi phổ biến trong máy biến thế và tụ điện, chất lỏng dẫn nhiệt trong hệ thống truyền nhiệt và nƣớc, chất làm dẻo trong PVC và cao su nhân tạo, là thành phần phụ gia trong sơn, mực in, chất dính, chất bôi trơn, chất bịt kín, chất để hàn; là chất phụ gia của thuốc trừ sâu, chất chống cháy và trong dầu nhờn (trong dầu kính hiển vi, phanh, dầu cắt…) Luan van 7 Sự lan truyền của PCB [1],[2] Do các tính chất hóa học rất đặc biệt nên PCB đƣợc sử dụng rộng rãi trong thời gian dài ở nhiều ngành công nghiệp.