Tổng quan nghiên cứu

Trong giai đoạn 1961 - 1972, quân đội Mỹ đã phun rải khoảng 76 triệu lít chất độc hóa học xuống miền Nam Việt Nam, trong đó chứa khoảng 42 triệu lít chất độc da cam với lượng dioxin ước tính từ 170 đến 500 kg. Sân bay A So thuộc xã Đông Sơn, huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế từng là căn cứ quân sự trọng điểm và nơi tập kết, nạp rửa các chất diệt cỏ, khiến khu vực này trở thành một trong những điểm nóng tồn lưu chất độc hóa học nghiêm trọng nhất. Sau hơn bốn thập kỷ, dioxin vẫn tồn tại bền vững trong đất, đe dọa trực tiếp đến hệ sinh thái và sức khỏe của hơn 40.000 cư dân địa phương thông qua chuỗi thức ăn sinh học.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là xác định chính xác mức độ ô nhiễm, sự phân bố không gian và xu hướng thấm sâu của dioxin trong đất tại khu vực sân bay A So. Mục tiêu cụ thể của luận văn là đánh giá hàm lượng tồn lưu của 17 đồng phân độc dioxin/furan tại hai phân khu chức năng, so sánh với quy chuẩn quốc gia để làm căn cứ khoa học phân định rủi ro và đề xuất giải pháp quy hoạch sử dụng đất an toàn. Nghiên cứu được triển khai thực địa từ tháng 5/2015 đến tháng 8/2016 trên tổng diện tích 3,65 ha, bao gồm tiểu khu A rộng 1,65 ha và tiểu khu B rộng 2,0 ha. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc lượng hóa các chỉ số độc học môi trường, cung cấp bộ dữ liệu 40 mẫu đất phân tích chuyên sâu nhằm hỗ trợ địa phương giảm thiểu 100% nguy cơ phơi nhiễm dioxin qua đường ăn uống cho cộng đồng dân cư.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết độc học môi trường về nhóm hợp chất khó phân hủy sinh học (POPs). Dioxin bao gồm 75 đồng loại Polychlorinated Dibenzo-p-Dioxins (PCDDs) và 135 đồng loại Polychlorinated Dibenzofurans (PCDFs), nhưng chỉ có 17 đồng phân chứa clo ở các vị trí 2,3,7,8 mang độc tính sinh học cao. Trong đó, đồng phân 2,3,7,8-TCDD có độc tính mạnh nhất, được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) phân loại vào nhóm 1 các chất gây ung thư ở người.

Khung phân tích tích hợp lý thuyết lan truyền và tích tụ sinh học chất ô nhiễm hữu cơ trong đất. Với hệ số phân bố octanol-nước cao (Log Kow dao động từ 6,2 đến 8,8) cùng tính kỵ nước mạnh, dioxin có xu hướng hấp phụ chặt chẽ vào mùn hữu cơ và keo đất, dẫn đến chu kỳ bán phân hủy kéo dài từ 25 đến 100 năm ở tầng đất sâu. Các khái niệm đo lường chủ đạo bao gồm: Đương lượng độc (TEQ) theo hệ số TEF của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO 2005), Liều lượng dung nạp hàng ngày (TDI từ 1 đến 4 pg TEQ/kg thể trọng/ngày), và giới hạn nồng độ cho phép theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 45:2012/BTNMT.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng tổng quy mô 40 mẫu đất, gồm 36 mẫu đất bề mặt ở độ sâu 0 - 30 cm và 4 mẫu phẫu diện đào sâu đến 180 cm. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu ngẫu nhiên dạng ô lưới theo tiêu chuẩn TCVN 7538-2:2005 và TCVN 7538-3:2005. Tiểu khu A (khu vực nghi ngờ chứa thùng hóa chất) được chia ô với mật độ 100 m2/mẫu, thu thập 26 mẫu mặt và 2 phẫu diện AL-A7, AL-A18. Tiểu khu B (khu vực chịu tác động lan tỏa) được chia ô với mật độ 400 m2/mẫu, thu thập 10 mẫu mặt và 2 phẫu diện AL-B8, AL-B11.

Phương pháp phân tích được thực hiện trên hệ thống sắc ký khí khối phổ phân giải cao (HRGC/HRMS) với độ phân giải lớn hơn 10.000, tuân thủ quy trình chuẩn US-EPA 1613B và ISO 17025. Lý do lựa chọn HRGC/HRMS là vì phương pháp này đảm bảo độ nhạy cực cao ở mức nồng độ siêu vết (ng/kg hoặc pg/g) và có khả năng định lượng tách bạch chính xác 17 đồng phân độc hại trong nền mẫu đất phức tạp. Toàn bộ mẫu đất được thu thập từ ngày 10/6/2015 đến 14/6/2015, sau đó sơ chế, chiết Soxhlet tự động trên thiết bị Buchi E916, làm sạch qua cột sắc ký FMS đa lớp và phân tích định lượng trong giai đoạn tháng 10/2015 - 11/2015 tại Phòng Phân tích Dioxin và Độc chất thuộc Tổng cục Môi trường.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, mức độ ô nhiễm có sự phân hóa không gian sâu sắc giữa hai tiểu khu. Nồng độ dioxin tại tiểu khu A cao hơn vượt trội so với tiểu khu B. Toàn bộ các mẫu đất có giá trị đương lượng độc vượt ngưỡng 100 ng/kg TEQ đều nằm trong phạm vi tiểu khu A, nơi từng là bãi lưu trữ và trung chuyển chất độc hóa học.

Thứ hai, dấu vết đặc trưng của chất độc da cam được xác nhận rõ nét qua cơ cấu thành phần. Tỷ lệ đóng góp của đồng phân 2,3,7,8-TCDD chiếm từ 47% đến 99% trong tổng giá trị TEQ của các mẫu phân tích ở cả hai khu vực. Đồng thời, tỷ lệ phần trăm xuất hiện của các đồng phân nhóm Dioxin (PCDDs) cao hơn rất nhiều so với nhóm Furan (PCDFs), khẳng định nguồn gốc ô nhiễm xuất phát trực tiếp từ các phi vụ quân sự thời kỳ chiến tranh.

Thứ ba, quy luật lan truyền theo phương thẳng đứng cho thấy nồng độ dioxin giảm dần đều theo chiều sâu lấy mẫu. Tại các hố phẫu diện AL-A7 và AL-A18, hàm lượng độc chất tập trung cao nhất ở lớp đất bề mặt 0 - 30 cm, giảm hơn 80% ở tầng 60 - 100 cm, và đạt mức dưới 10 ng/kg TEQ khi xuống tới độ sâu 150 - 180 cm.

Thứ tư, kết quả đối chiếu với QCVN 45:2012/BTNMT chỉ ra rằng phần lớn diện tích đất bề mặt tiểu khu A vượt ngưỡng an toàn đối với đất nông nghiệp và đất ở nông thôn. Trong khi đó, tiểu khu B chỉ có một số vị trí vượt giới hạn đất trồng cây hàng năm nhưng vẫn nằm trong ngưỡng an toàn cho đất lâm nghiệp và đất công trình xây dựng.

Thảo luận kết quả

Cơ chế phân bố nồng độ tập trung chủ yếu ở tầng đất mặt 0 - 30 cm bắt nguồn từ ái lực hấp phụ cực mạnh giữa phân tử dioxin với các hạt khoáng sét và hợp chất hữu cơ humic. Do thiếu hụt ánh sáng mặt trời và tốc độ rửa trôi tự nhiên của dioxin chỉ đạt trung bình 1 cm/năm, các chất độc này bị giữ lại tại lớp đất mặt qua nhiều thập kỷ. Địa hình gồ ghề với nhiều hố bom trũng tại tiểu khu A đã tạo thành những bẫy giữ bùn lắng ô nhiễm sau các trận mưa lớn kéo dài.

Khi so sánh với các điểm nóng khác tại Việt Nam, nồng độ dioxin cao nhất tại sân bay A So thấp hơn mức kỷ lục tại sân bay Biên Hòa (từng ghi nhận mẫu đạt trên 1.000.000 ppt) và sân bay Đà Nẵng (365.000 ppt), nhưng vẫn cao hơn gấp 10 đến 50 lần so với nền đất tự nhiên tại các vùng đồng bằng lân cận. Trong báo cáo kỹ thuật, dữ liệu tồn lưu được trực quan hóa qua biểu đồ phân bố phẫu diện thẳng đứng 3D và bản đồ lưới nội suy nồng độ bề mặt 2D, giúp xác định chính xác thể tích khối đất cần xử lý và khoanh vùng phạm vi nguy hiểm.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, tiến hành cô lập và rào chắn cách ly triệt để tiểu khu A: Ủy ban nhân dân huyện A Lưới phối hợp cùng Bộ Chỉ huy Quân sự tỉnh Thừa Thiên Huế triển khai cắm biển cảnh báo nguy hại và dựng hàng rào bảo vệ kiên cố bao quanh 1,65 ha tiểu khu A trong quý 1/2017. Mục tiêu là ngăn chặn 100% sự tiếp cận của người dân và gia súc chăn thả tự do vào vùng ô nhiễm nặng.

Thứ hai, chuyển đổi cơ cấu quy hoạch sử dụng đất tại tiểu khu B: Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện A Lưới ban hành quy định cấm triệt để việc canh tác cây lương thực ngắn ngày, trồng rau màu và đào ao thả cá trên diện tích 2,0 ha của tiểu khu B trong giai đoạn 2017 - 2020. Chuyển đổi toàn bộ khu vực này sang mục đích trồng cây công nghiệp lâu năm lấy gỗ hoặc xây dựng các công trình hạ tầng nông thôn không canh tác nhằm triệt tiêu chuỗi lây truyền độc chất sang thực phẩm.

Thứ ba, ứng dụng công nghệ xử lý sinh học (Bioremediation) tại chỗ: Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Thừa Thiên Huế phối hợp cùng các viện nghiên cứu chuyên ngành ứng dụng chế phẩm nấm mục trắng (Phanerochaete chrysosporium) kết hợp vi khuẩn bản địa có khả năng sinh enzyme Lignin peroxidase và Manganese peroxidase. Phương án này hướng đến mục tiêu phân hủy từ 43% đến 53% lượng dioxin tồn lưu trong vòng 12 đến 24 tháng với chi phí tiết kiệm hơn 60% so với phương pháp khử hấp thu nhiệt.

Thứ tư, thiết lập hệ thống quan trắc và truyền thông dự phòng phơi nhiễm: Trung tâm Y tế huyện A Lưới tổ chức các chiến dịch tuyên truyền cho 100% hộ dân xã Đông Sơn về nguy cơ nhiễm độc từ thực phẩm địa phương, đồng thời Trung tâm Quan trắc Môi trường thực hiện lấy mẫu giám sát định kỳ chất lượng đất và nước ngầm 6 tháng/lần từ năm 2017 trở đi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, các nhà quản lý môi trường và cơ quan quy hoạch đất đai tại địa phương: Lãnh đạo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thừa Thiên Huế cùng UBND huyện A Lưới có thể sử dụng bản đồ phân vùng ô nhiễm làm căn cứ pháp lý để điều chỉnh quy hoạch kế hoạch sử dụng đất giai đoạn 2016 - 2025, tránh cấp phép đất canh tác nông nghiệp trên các khu vực tồn lưu hóa chất.

Thứ hai, các nhà khoa học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Khoa học Môi trường: Luận văn cung cấp tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp luận lấy mẫu phẫu diện chuẩn TCVN và quy trình phân tích 17 đồng phân độc bằng thiết bị HRGC/HRMS theo tiêu chuẩn ISO 17025, phục vụ công tác nghiên cứu các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy.

Thứ ba, các kỹ sư và đơn vị thi công xử lý ô nhiễm tồn lưu chiến tranh: Binh chủng Hóa học và các nhà thầu xử lý môi trường có thể khai thác các thông số về độ sâu phân bố độc chất (dưới 180 cm) để tính toán khối lượng đất đào xúc và lựa chọn công nghệ cô lập kết hợp sinh học phù hợp.

Thứ tư, các tổ chức y tế công cộng và tổ chức phi chính phủ: Luận văn cung cấp cơ sở dữ liệu dịch tễ môi trường để xây dựng các chương trình can thiệp dinh dưỡng, hỗ trợ chăm sóc sức khỏe và nâng cao nhận thức dự phòng nhiễm độc cho nạn nhân chất độc da cam tại các vùng căn cứ cũ.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nồng độ 2,3,7,8-TCDD lại là chỉ số then chốt để xác định nguồn gốc ô nhiễm dioxin tại sân bay A So? Hợp chất 2,3,7,8-TCDD là sản phẩm phụ độc hại nhất hình thành trong quy trình sản xuất chất diệt cỏ 2,4,5-T của quân đội Mỹ. Kết quả phân tích cho thấy tỷ lệ 2,3,7,8-TCDD chiếm tới 47% đến 99% tổng TEQ tại sân bay A So, cung cấp bằng chứng khoa học khẳng định ô nhiễm bắt nguồn trực tiếp từ chất độc da cam thời chiến tranh chứ không phải từ chất thải công nghiệp hiện đại.

Mối nguy hiểm lớn nhất đối với sức khỏe người dân quanh khu vực sân bay A So phát sinh từ đâu? Nguy cơ phơi nhiễm lớn nhất chiếm trên 90% lượng dioxin tích tụ vào cơ thể con người là thông qua chuỗi thức ăn sinh học. Người dân tiêu thụ các loại thực phẩm tự nuôi trồng trên đất nhiễm độc như cá đáy ao, gia cầm thả rông hoặc củ quả tích tụ chất độc có thể đối mặt với nguy cơ ung thư, dị tật bẩm sinh và suy giảm miễn dịch nghiêm trọng.

Tại sao nồng độ dioxin lại giảm mạnh ở độ sâu dưới 100 cm trong các hố phẫu diện đất? Do đặc tính kỵ nước mạnh và hệ số hấp phụ chất hữu cơ cao (Log Kow từ 6,2 đến 8,8), dioxin liên kết rất chặt với hạt sét và tầng mùn mặt. Tốc độ di chuyển tự nhiên của hợp chất này xuống các tầng đất sâu diễn ra vô cùng chậm, chỉ khoảng 1 cm/năm, khiến nồng độ ở độ sâu 180 cm giảm xuống mức an toàn dưới 10 ng/kg TEQ.

Đất tại tiểu khu B sân bay A So có thể tiếp tục sử dụng để canh tác lúa và hoa màu ngắn ngày không? Chính quyền địa phương không nên cho phép trồng cây lương thực ngắn ngày tại tiểu khu B vì hàm lượng TEQ bề mặt vẫn vượt ngưỡng cho phép đối với đất nông nghiệp hàng năm theo QCVN 45:2012/BTNMT. Khu vực 2,0 ha này chỉ thích hợp cho việc phát triển rừng trồng lấy gỗ lâu năm hoặc xây dựng hạ tầng dân cư nông thôn.

Công nghệ xử lý sinh học (Bioremediation) có những ưu thế gì khi áp dụng tại sân bay A So? Phương pháp xử lý sinh học sử dụng nấm mục trắng và vi khuẩn bản địa có khả năng phân hủy từ 43% đến 53% hàm lượng dioxin trong thời gian 6 đến 9 tháng. Giải pháp này có chi phí vận hành thấp, thân thiện với hệ sinh thái miền núi và hoàn toàn không phát sinh ô nhiễm thứ cấp ra môi trường không khí xung quanh.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng ô nhiễm dioxin trên diện tích 3,65 ha tại sân bay A So với hệ thống 40 mẫu đất chuẩn hóa.
  • Xác định tỷ lệ đồng phân 2,3,7,8-TCDD chiếm áp đảo từ 47% đến 99% tổng đương lượng độc TEQ, phản ánh chính xác dấu ấn hóa học của chất da cam thời chiến.
  • Chứng minh quy luật suy giảm nồng độ theo độ sâu phẫu diện, ghi nhận mức tồn lưu an toàn dưới 10 ng/kg TEQ tại tầng đất 150 - 180 cm.
  • Khoanh vùng phân hóa rủi ro rõ ràng giữa tiểu khu A (ô nhiễm nặng trên 100 ng/kg TEQ, cần cách ly) và tiểu khu B (ô nhiễm nhẹ, thích hợp trồng cây lâu năm).
  • Đề xuất hoàn chỉnh hệ thống giải pháp kỹ thuật sinh học kết hợp quản lý quy hoạch đất đai đồng bộ giai đoạn 2017 - 2020.

Trong thời gian tới, các cơ quan chức năng cần nhanh chóng triển khai rào chắn cách ly tiểu khu A và đẩy mạnh ứng dụng công nghệ tẩy độc sinh học tại chỗ. Độc giả, các nhà nghiên cứu và cơ quan quản lý hãy chủ động khai thác các phát hiện từ luận văn này để xây dựng các chính sách bảo vệ môi trường đất bền vững và bảo đảm an toàn sức khỏe lâu dài cho cộng đồng huyện A Lưới.