Luận văn thạc sĩ hus đánh giá và đề xuất giải pháp giảm thiểu mức độ phát thải dioxin furan vào môi trường từ một số nguồn công nghiệp trên địa bàn tỉnh thái nguyên

Luận văn thạc sĩ môi trường phân tích hus đánh giá và đề xuất giải pháp giảm thiểu mức độ phát thải dioxin furan vào môi trường từ một số, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Lý
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Văn Quy
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Và Đề Xuất Giải Pháp Giảm Thiểu Mức Độ Phát Thải Dioxin/Furan Vào Môi Trường Từ Một Số Nguồn Công Nghiệp Trên Địa Bàn Tỉnh Thái Nguyên
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: Sơ lược về dioxin/furan
• 1.1. Giới thiệu về dioxin/furan
• 1.2. Tính chất của dioxin/furan
• 1.3. Nguồn phát sinh dioxin/furan
• 1.3.1. Từ nguồn tự nhiên
• 1.3.2. Từ quá trình đốt cháy và quá trình nhiệt
• 1.3.3. Từ các hoạt động công nghiệp
• 1.3.4. Từ các sự cố hóa học
• 1.4. Sự tồn tại của dioxin/furan trong môi trường
• 1.5. Ảnh hưởng của dioxin/furan tới con người và hệ sinh thái
• 1.5.1. Độc tính của dioxin/furan
• 1.5.2. Ảnh hưởng của dioxin/furan tới con người và hệ sinh thái
• 1.6. Những nghiên cứu liên quan đến phát thải và quản lý dioxin/furan từ ngành luyện kim và sản xuất xi măng
• 1.6.1. Sự hình thành dioxin/furan trong ngành luyện kim và sản xuất xi măng
• 1.6.2. Hiện trạng phát thải dioxin/furan từ ngành luyện kim và sản xuất xi măng
• 1.6.3. Các quy định quản lý phát thải dioxin/furan từ ngành luyện thép và sản xuất xi măng
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu
• 2.2.2. Phương pháp khảo sát thực địa
• 2.2.3. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu
• 2.2.4. Phương pháp so sánh, đánh giá và tổng hợp
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hiện trạng công nghệ sản xuất và các nguồn phát sinh dioxin/furan tại các nhà máy thuộc phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Tại các nhà máy luyện kim
• 3.1.2. Tại các nhà máy sản xuất xi măng
• 3.2. Nồng độ dioxin/furan trong các mẫu khí thải
• 3.2.1. Trong ngành luyện kim
• 3.2.2. Trong sản xuất xi măng
• 3.3. Nồng độ dioxin/furan trong các mẫu không khí
• 3.4. Nồng độ dioxin/furan trong các mẫu nghiên cứu
• 3.5. Đánh giá nồng độ TEQ theo WHO-TEQ
• 3.6. Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải dioxin/furan
• 3.6.1. Một số giải pháp công nghệ
• 3.6.2. Một số giải pháp quản lý
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về giải pháp giảm thiểu phát thải dioxin furan tại Thái Nguyên

Dioxin/furan là nhóm chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy, có khả năng gây hại nghiêm trọng cho sức khỏe con người và môi trường. Tại Thái Nguyên, nơi có nhiều nhà máy công nghiệp, việc phát thải dioxin/furan đang trở thành vấn đề cấp bách. Giải pháp giảm thiểu phát thải từ các nguồn công nghiệp là cần thiết để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

1.1. Đặc điểm và nguồn gốc phát thải dioxin furan

Dioxin/furan được hình thành từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả tự nhiên và nhân tạo. Các hoạt động công nghiệp như sản xuất thép, xi măng, và đốt rác là những nguồn chính phát thải dioxin/furan. Việc hiểu rõ nguồn gốc phát thải là bước đầu tiên trong việc tìm kiếm giải pháp hiệu quả.

1.2. Tác động của dioxin furan đến sức khỏe và môi trường

Dioxin/furan có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm ung thư, rối loạn nội tiết và các bệnh về sinh sản. Ngoài ra, chúng còn ảnh hưởng đến hệ sinh thái, làm suy giảm đa dạng sinh học và gây ô nhiễm môi trường.

II. Vấn đề phát thải dioxin furan từ công nghiệp tại Thái Nguyên

Tình trạng phát thải dioxin/furan từ các nhà máy công nghiệp tại Thái Nguyên đang ở mức báo động. Các nhà máy sử dụng công nghệ lạc hậu, không đảm bảo tiêu chuẩn môi trường, dẫn đến việc phát thải dioxin/furan ra môi trường. Việc kiểm soát và giảm thiểu phát thải là một thách thức lớn.

2.1. Hiện trạng phát thải dioxin furan từ các nhà máy

Nhiều nhà máy tại Thái Nguyên vẫn sử dụng công nghệ cũ, dẫn đến việc phát thải dioxin/furan vượt mức cho phép. Các báo cáo cho thấy nồng độ dioxin/furan trong khí thải từ các nhà máy này cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn quy định.

2.2. Thách thức trong quản lý chất thải công nghiệp

Quản lý chất thải công nghiệp tại Thái Nguyên gặp nhiều khó khăn do thiếu các biện pháp kiểm soát hiệu quả. Việc thiếu hụt công nghệ xử lý chất thải hiện đại và chính sách bảo vệ môi trường chưa được thực thi nghiêm ngặt là những thách thức lớn.

III. Phương pháp giảm thiểu phát thải dioxin furan hiệu quả

Để giảm thiểu phát thải dioxin/furan, cần áp dụng các phương pháp công nghệ hiện đại và các biện pháp quản lý chất thải hiệu quả. Việc đầu tư vào công nghệ xử lý chất thải và nâng cao nhận thức cộng đồng là rất quan trọng.

3.1. Công nghệ xử lý dioxin furan trong công nghiệp

Công nghệ xử lý dioxin/furan bao gồm các phương pháp như đốt ở nhiệt độ cao, sử dụng chất xúc tác và các phương pháp sinh học. Những công nghệ này giúp giảm thiểu nồng độ dioxin/furan trong khí thải và chất thải rắn.

3.2. Chính sách và quy định quản lý chất thải

Cần có các chính sách và quy định nghiêm ngặt hơn về quản lý chất thải công nghiệp. Việc áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế và tăng cường kiểm tra, giám sát sẽ giúp giảm thiểu phát thải dioxin/furan hiệu quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu tại Thái Nguyên

Nghiên cứu về phát thải dioxin/furan tại Thái Nguyên đã chỉ ra rằng việc áp dụng các giải pháp công nghệ và quản lý hiệu quả có thể giảm thiểu đáng kể nồng độ dioxin/furan trong môi trường. Các kết quả nghiên cứu này cần được áp dụng rộng rãi.

4.1. Kết quả nghiên cứu về nồng độ dioxin furan

Các nghiên cứu cho thấy nồng độ dioxin/furan trong khí thải từ các nhà máy tại Thái Nguyên cao hơn nhiều so với mức cho phép. Việc áp dụng các giải pháp công nghệ đã giúp giảm thiểu nồng độ này một cách đáng kể.

4.2. Các mô hình ứng dụng thành công

Một số mô hình ứng dụng công nghệ xử lý dioxin/furan thành công đã được triển khai tại Thái Nguyên. Những mô hình này không chỉ giúp giảm thiểu phát thải mà còn nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và hướng đi tương lai cho Thái Nguyên

Giải pháp giảm thiểu phát thải dioxin/furan từ công nghiệp tại Thái Nguyên cần được thực hiện một cách đồng bộ và hiệu quả. Việc đầu tư vào công nghệ hiện đại và nâng cao nhận thức cộng đồng là rất quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

5.1. Tầm quan trọng của việc giảm thiểu phát thải

Giảm thiểu phát thải dioxin/furan không chỉ bảo vệ sức khỏe con người mà còn bảo vệ môi trường sống. Đây là trách nhiệm của cả cộng đồng và các cơ quan chức năng.

5.2. Định hướng phát triển bền vững cho Thái Nguyên

Thái Nguyên cần xây dựng các chiến lược phát triển bền vững, trong đó việc giảm thiểu phát thải dioxin/furan là một trong những ưu tiên hàng đầu. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan, tổ chức và cộng đồng để đạt được mục tiêu này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê môi trường quốc gia, Việt Nam hiện có khoảng 2.130 nguồn công nghiệp tiềm ẩn nguy cơ phát thải dioxin và furan, trong đó nhóm sản xuất vật liệu khoáng chiếm 29%, ngành luyện kim đen và luyện kim màu chiếm 25%, cùng lĩnh vực năng lượng và nhiệt điện chiếm 17%. Dioxin và furan là nhóm hợp chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy cực kỳ nguy hại, phát sinh không chủ định từ các quá trình xử lý nhiệt độ cao và có xu hướng tích lũy sinh học lâu dài trong chuỗi thức ăn.

Tỉnh Thái Nguyên là một trong những trung tâm công nghiệp nặng quy mô lớn ở miền Bắc với nhiều cơ sở luyện thép, luyện kim màu và sản xuất xi măng hoạt động lâu năm. Mặc dù nguy cơ phát thải các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy từ các công nghệ nhiệt luyện là rất rõ rệt, nguồn dữ liệu định lượng về phát thải thực tế tại địa bàn trước đây còn rất hạn chế. Đề tài luận văn thạc sĩ khoa học môi trường của tác giả Nguyễn Thị Thu Lý đã tập trung đánh giá nồng độ phát thải dioxin/furan tại nguồn khí thải và môi trường không khí xung quanh, đồng thời phân tích đặc trưng phân bố của 17 đồng phân độc hại theo hệ số đương lượng độc.

Nghiên cứu được triển khai thực địa tại 5 cơ sở công nghiệp trọng điểm bao gồm 3 nhà máy luyện kim (Nhà máy thép Lưu Xá công suất 350.000 tấn/năm, Công ty Cổ phần Hợp kim sắt Trung Việt, Nhà máy kẽm điện phân Thái Nguyên công suất 10.000 tấn/năm) và 2 nhà máy sản xuất xi măng (Xi măng Quang Sơn công suất 1,5 triệu tấn/năm và Xi măng La Hiên). Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy, đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 51:2013/BTNMT, QCVN 41:2011/BTNMT và Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 10843:2015, làm tiền đề thực tiễn để các nhà máy và cơ quan quản lý triển khai các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên nền tảng lý thuyết nhiệt động học và động học hóa học về cơ chế hình thành các hợp chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy trong các quá trình nhiệt công nghiệp. Hai cơ chế chủ đạo được áp dụng để giải thích sự hình thành dioxin và furan bao gồm:

• Cơ chế chuyển hóa tiền chất: Xảy ra trong dải nhiệt độ từ 300°C đến 500°C, khi các hợp chất hữu cơ mạch vòng chứa clo như clophenol, clobenzen hoặc polyclo biphenyl phản ứng với nhau để tạo thành cấu trúc khung dioxin và furan.
• Cơ chế tổng hợp từ đầu (de novo synthesis): Diễn ra phổ biến ở dải nhiệt độ từ 200°C đến 450°C (mạnh nhất tại 300°C) trên bề mặt các hạt tro bay, muội than có chứa nguồn carbon dư thừa, oxy và clo, dưới sự xúc tác của các ion kim loại chuyển tiếp như đồng và sắt.
• Nguyên lý kiểm soát 3T trong quá trình cháy: Nhiệt độ (Temperature), Thời gian lưu (Time) và Độ xáo trộn (Turbulence). Khi một trong ba yếu tố này không đạt chuẩn, phản ứng cháy không hoàn toàn sẽ tạo ra lượng lớn tiền chất độc hại.

Khung khái niệm chính bao gồm: 17 đồng phân thế vị trí 2,3,7,8 có độc tính cao nhất trong tổng số 210 đồng loại policlodibenzo-p-dioxin (PCDD) và policlodibenzofuran (PCDF); Hệ số đương lượng độc (TEF) và Nồng độ đương lượng độc (TEQ) theo quy chuẩn Tổ chức Y tế Thế giới (WHO-TEQ 2005); Thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí công nghiệp.

Phương pháp nghiên cứu

• Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Nghiên cứu thực hiện thu thập tổng cộng 14 mẫu đại diện, bao gồm 11 mẫu khí thải ống khói (6 mẫu từ 3 cơ sở luyện kim và 5 mẫu từ 2 cơ sở xi măng) cùng 3 mẫu không khí môi trường xung quanh các nhà máy luyện kim. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích tại điểm phát thải cuối sau hệ thống lọc bụi túi vải và tại các vị trí tiếp giáp khu dân cư được áp dụng nhằm phản ánh chính xác tải lượng phát tán thực tế.
• Quy trình lấy mẫu hiện trường: Mẫu khí thải ống khói được thu thập theo phương pháp đẳng tốc US EPA Method 23 bằng thiết bị Isokinetic Basic HV của hãng Tecora, sử dụng màng lọc sợi thủy tinh kết hợp ống bẫy chất hấp phụ XAD-2. Mẫu không khí xung quanh được lấy theo phương pháp US EPA TO-9A và Thông tư 28/2011/TT-BTNMT bằng máy lấy mẫu thể tích lớn Kimoto Model 120SL với vật liệu xốp hấp phụ Polyurethane Foam (PUF).
• Quy trình phân tích phòng thí nghiệm: Mẫu được chiết Soxhlet liên tục bằng dung môi Toluen tinh khiết trong 24 giờ. Dịch chiết trải qua quá trình làm sạch đa tầng nghiêm ngặt gồm cột silica đa lớp tẩm acid và kiềm, cột than hoạt tính AX-21 giải hấp bằng Toluen ở 120°C và cột nhôm oxit. Phân tích định tính và định lượng được thực hiện trên hệ thống sắc ký khí phân giải cao HRGC Agilent ghép nối đầu dò khối phổ phân giải cao HRMS AutoSpec Premier của hãng Waters. Phương pháp pha loãng đồng vị sử dụng chất chuẩn đánh dấu Carbon-13 được áp dụng để đảm bảo độ thu hồi và độ chính xác phân tích ở nồng độ siêu vết (picogram).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích 14 mẫu thực tế tại các nhà máy trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên cho thấy nhiều đặc trưng quan trọng về mức độ phát thải:

• Nồng độ phát thải từ ngành luyện thép lò hồ quang điện (EAF): Hàm lượng độc tương đương trong khí thải dao động từ 0,0137 đến 0,0460 ng TEQ/Nm3. Mức nồng độ này thấp hơn nhiều so với ngưỡng tối đa 0,6 ng TEQ/Nm3 quy định cho cơ sở đang hoạt động theo QCVN 51:2013/BTNMT, đồng thời đáp ứng ngưỡng 0,1 ng TEQ/Nm3 đối với cơ sở đầu tư mới.
• Nồng độ phát thải từ ngành sản xuất xi măng: Các mẫu khí thải thu thập tại lò nung xi măng ghi nhận nồng độ TEQ dao động trong khoảng từ 0,0042 đến 0,0850 ng TEQ/Nm3, thấp hơn đáng kể so với giới hạn 0,6 ng TEQ/Nm3 quy định tại QCVN 41:2011/BTNMT. Các dây chuyền lò quay thế hệ mới sử dụng máy nghiền kép Horomill ghi nhận mức phát thải thấp hơn khoảng 40% so với lò nung thế hệ cũ.
• Đặc trưng phân bố các đồng loại độc hại: Nhóm furan (PCDF) chiếm ưu thế áp đảo trong toàn bộ các mẫu khí thải luyện kim, đóng góp từ 65% đến 82% vào tổng giá trị TEQ. Các đồng phân chiếm tỷ trọng cao nhất là 2,3,4,7,8-PeCDF và 1,2,3,4,7,8-HxCDF. Ngược lại, đồng phân độc nhất 2,3,7,8-TCDD chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ, dao động trong khoảng 3,7% đến 25,3% tổng TEQ.
• Chất lượng không khí xung quanh: Nồng độ dioxin/furan trong các mẫu không khí xung quanh dao động từ 0,08 đến 0,35 pg TEQ/m3, hoàn toàn nằm dưới ngưỡng giới hạn an toàn 0,6 pg/m3 theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 10843:2015.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội của các đồng phân PCDF so với PCDD khẳng định cơ chế hình thành chủ yếu tại các nhà máy luyện kim là phản ứng tổng hợp de novo. Quá trình này diễn ra mạnh mẽ khi dòng khí thải mang tro bụi và xúc tác kim loại đi qua vùng làm nguội chậm (từ 200°C đến 450°C) trước hệ thống lọc bụi túi vải. Tại các nhà máy xi măng, nhiệt độ vùng nung clinker đạt trên 1.400°C với thời gian lưu cháy dài đã phá hủy phần lớn các chất hữu cơ, do đó nồng độ phát thải ở ống khói được duy trì ở mức rất thấp.

Dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ cột so sánh nồng độ phát thải trung bình của từng nhà máy với ngưỡng quy chuẩn quốc gia, kết hợp biểu đồ tròn mô tả tỷ lệ đóng góp của 17 đồng phân độc. Khi so sánh với các dữ liệu quốc tế, nồng độ TEQ trong khí thải lò luyện thép tại Thái Nguyên (0,014 - 0,046 ng TEQ/Nm3) tương đương với mức ghi nhận tại Đức (0,01 - 0,26 ng TEQ/Nm3) và Hàn Quốc (0,004 - 0,128 ng TEQ/Nm3), đồng thời thấp hơn đáng kể so với kết quả tại Đài Loan (0,148 - 0,757 ng TEQ/Nm3). Kết quả này cho thấy hệ thống lọc bụi túi vải hiện hành đã phát huy hiệu quả giữ bụi chứa chất ô nhiễm, nhưng vẫn cần tiếp tục cải tiến để ngăn chặn nguy cơ tái tổng hợp pha hơi.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả đánh giá thực nghiệm, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ:

• Kiểm soát và phân loại nguyên liệu đầu vào: Loại bỏ triệt để tạp chất hữu cơ, dầu mỡ, cặn sơn và các loại nhựa chứa clo (như vỏ bọc PVC) bám trên phế liệu kim loại trước khi nạp vào lò hồ quang điện. Giải pháp này giúp triệt tiêu trên 90% nguồn tiền chất clo hóa, thực hiện liên tục trong vòng 6 tháng do Ban Quản lý sản xuất và Bộ phận KHO nguyên liệu của các nhà máy luyện kim chủ trì.
• Lắp đặt hệ thống làm nguội nhanh khí thải (Quenching): Cải tiến tháp làm mát để hạ nhiệt độ dòng khí thải từ 450°C xuống dưới 200°C trong thời gian cực ngắn dưới 1 giây. Việc làm nguội nhanh qua vùng nhiệt độ nhạy cảm sẽ ức chế 60% đến 75% quá trình tổng hợp de novo, lộ trình triển khai 12 tháng do Ban Kỹ thuật công nghệ nhà máy phối hợp với các đơn vị tư vấn môi trường thực hiện.
• Tích hợp công nghệ phun than hoạt tính (Activated Carbon Injection - ACI): Phun bột than hoạt tính mịn vào đường ống dẫn khí trước thiết bị lọc bụi túi vải để hấp phụ các phân tử dioxin/furan dạng hơi, nâng hiệu suất thu giữ chất độc của hệ thống xử lý khí thải lên trên 95%, hoàn thành lắp đặt trong 18 tháng do các doanh nghiệp đầu tư.
• Hoàn thiện thể chế và nâng cao năng lực quan trắc định kỳ: Cơ quan quản lý nhà nước cần ban hành quy chuẩn kỹ thuật riêng cho ngành luyện kim màu và quy định tần suất quan trắc định kỳ tối thiểu 2 lần/năm đối với các cơ sở nhiệt luyện lớn, triển khai trong giai đoạn 2024-2026 do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cơ quan quản lý nhà nước và cán bộ hoạch định chính sách môi trường: Khai thác bộ số liệu phát thải thực tế để xây dựng các chính sách quản lý hóa chất ô nhiễm khó phân hủy theo cam kết Công ước Stockholm và xây dựng quy chuẩn kỹ thuật địa phương.
• Ban giám đốc, kỹ sư vận hành tại các nhà máy luyện kim và xi măng: Tham khảo các thông số công nghệ nhiệt độ, cơ chế sinh độc chất và giải pháp xử lý dòng khí thải để áp dụng trực tiếp vào quy trình sản xuất nhằm giảm thiểu phát thải.
• Giảng viên, nghiên cứu viên và học viên cao học chuyên ngành Môi trường: Sử dụng tài liệu như một cẩm nang phương pháp luận hoàn chỉnh về kỹ thuật lấy mẫu đẳng tốc US EPA 23 và phân tích vết POPs bằng thiết bị sắc ký khối phổ độ phân giải cao HRGC/HRMS.
• Các tổ chức nghiên cứu sức khỏe cộng đồng và an toàn lao động: Sử dụng dữ liệu nồng độ không khí xung quanh để đánh giá mức độ phơi nhiễm mạn tính của công nhân luyện kim và cư dân sống quanh các khu công nghiệp tập trung.

Câu hỏi thường gặp

Dioxin và furan trong các nhà máy luyện kim hình thành chủ yếu qua cơ chế nào?

Chất độc phát sinh chủ yếu qua phản ứng tổng hợp de novo trên bề mặt tro bay ở dải nhiệt độ 200°C đến 450°C có xúc tác kim loại, và phản ứng giữa các tiền chất clo có trong dầu mỡ, nhựa bám trên phế liệu nạp lò.

Phương pháp phân tích nào được xem là chuẩn mực để xác định dioxin/furan trong mẫu khí thải?

Phương pháp chuẩn mực là sắc ký khí phân giải cao kết hợp khối phổ phân giải cao (HRGC/HRMS) theo phương pháp pha loãng đồng vị Carbon-13, cho phép định lượng chính xác 17 đồng phân độc ở nồng độ cực nhỏ dưới dạng picogram.

Nồng độ dioxin/furan từ các nhà máy tại Thái Nguyên có vượt quy chuẩn quốc gia không?

Tất cả các mẫu khí thải phân tích tại 5 nhà máy đều có nồng độ từ 0,0042 đến 0,0850 ng TEQ/Nm3, nằm dưới ngưỡng cho phép 0,6 ng TEQ/Nm3 của QCVN 51:2013/BTNMT và QCVN 41:2011/BTNMT.

Vì sao lò nung xi măng lại có lượng phát thải dioxin/furan tương đối thấp?

Lò nung xi măng duy trì nhiệt độ vùng nung rất cao (trên 1.400°C) và thời gian lưu khí dài (trên 4 giây), môi trường kiềm từ bột đá vôi giúp phân hủy và trung hòa hiệu quả các hợp chất clo và tiền chất độc hại.

Giải pháp kỹ thuật nào giúp giảm phát thải nhanh và hiệu quả nhất cho các lò luyện thép cũ?

Giải pháp hiệu quả nhất là kết hợp tiền xử lý làm sạch phế liệu đầu vào, lắp đặt hệ thống làm nguội nhanh dòng khí dưới 200°C và bổ sung hệ thống phun than hoạt tính trước lọc bụi túi vải để hấp phụ triệt để độc chất.

Kết luận

• Đánh giá toàn diện hiện trạng phát thải dioxin/furan tại 5 cơ sở luyện kim và xi măng trọng điểm trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, xác lập cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về nồng độ đương lượng độc WHO-TEQ.
• Xác định nồng độ phát thải khí thải tại các nhà máy dao động từ 0,0042 đến 0,0850 ng TEQ/Nm3, hoàn toàn đạt chuẩn quy định môi trường quốc gia hiện hành.
• Khẳng định cơ chế tổng hợp de novo chiếm ưu thế thông qua tỷ trọng đóng góp của nhóm furan đạt từ 65% đến 82% tổng lượng TEQ trong khí thải luyện kim.
• Đề xuất lộ trình giải pháp kỹ thuật 4 bước gồm phân loại phế liệu, làm nguội nhanh, phun than hoạt tính và quan trắc định kỳ để hoàn thiện hệ thống kiểm soát ô nhiễm trong giai đoạn 2024-2026.
• Nghiên cứu là tài liệu khoa học giá trị cao giúp các doanh nghiệp công nghiệp nặng chủ động nâng cấp dây chuyền, hướng tới mục tiêu phát triển bền vững và giảm thiểu rủi ro ô nhiễm hóa chất độc hại cho cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Dioxin/furan là tên gọi chung của một nhóm chất hóa học, được xếp vào nhóm 26 chất và nhóm chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (Persistent Organic Pollutants, gọi tắt là các chất POPs), đã được quy định bởi Công ước Stockholm năm 2001. Chúng là những hóa chất độc hại, tồn tại bền vững trong môi trường, có khả năng phát tán rộng, tích lũy trong các hệ sinh thái và gây tác hại nghiêm trọng cho con người và môi trường. Trước đây, tại Việt Nam, dioxin/furan có nguồn gốc chủ yếu từ chất diệt cỏ do Mỹ sử dụng trong chiến tranh, chúng luôn là vấn đề được quan tâm, bàn luận, nghiên cứu, xử lý vì tính chất phức tạp và hậu quả nặng nề của chúng đối với môi trường và sức khỏe con người. Bên cạnh đó, dioxin/furan là nhóm các hợp chất phát thải không chủ định từ các hoạt động sản xuất và đời sống, đặc biệt là từ các quá trình đốt trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng, luyện kim, sản xuất giấy, nhiệt điện, đốt rác,.

đang ngày càng được quan tâm bởi việc phát thải dioxin/furan vào môi trường từ các nguồn này và phơi nhiễm dioxin/furan thuộc nhóm này đối với con người đang có xu hướng tăng. Vì vậy, dioxin/furan đã và đang trở thành gánh nặng “kép” đối với việc quản lý ô nhiễm dioxin/furan ở nước ta. 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%, luyện kim loại màu và luyện kim đen chiếm 25%, điện năng và đốt nóng chiếm 17%,.

Thành phần, tính chất và lượng phát thải dioxin/furan vào môi trường thường đa dạng, do chúng được phát sinh từ các nguồn, các ngành sản xuất khác nhau và công nghệ sản xuất được sử dụng trong mỗi quá trình sản xuất cũng không giống nhau. Chính vì vậy, nghiên cứu về sự phát thải dioxin/furan từ các hoạt động công nghiệp trở thành xu hướng đang rất được sự quan tâm của các quốc gia, đặc biệt là những nước đang phát triển như Việt Nam. Thái Nguyên là một trong những tỉnh ở nước ta tập trung nhiều nhà máy công nghiệp lâu đời, trong đó có các nhà máy vẫn sử dụng những công nghệ sản 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] xuất cũ, lạc hậu trong quá trình sản xuất, điển hình như nhà máy luyện kim, cán thép, xi măng,. Các nhà máy này trong quá trình hoạt động đều sử dụng nhiều đến công nghệ nhiệt, là công nghệ có thể mang lại nguy cơ cao về phát thải dioxin/furan vào môi trường.

Thêm vào đó, Thái Nguyên là một thành phố công nghiệp có vị trí không xa Hà Nội và các thành phố đông dân cư khác. Vì vậy mức độ ảnh hưởng của dioxin/furan đối với môi trường, hệ sinh thái và con người càng trở nên nguy hiểm hơn. Tuy nhiên cho đến nay, các báo cáo liên quan đến phát thải dioxin/furan từ khu vực này vẫn còn rất hạn chế. Chính vì vậy, việc lựa chọn và thực hiện đề tài luận văn: “Đánh giá và đề xuất giải pháp giảm thiểu mức độ phát thải dioxin/furan vào môi trường từ một số nguồn công nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên” là cần thiết và có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm góp phần kiểm soát sự hình thành và phát thải dioxin/furan cũng như tìm ra các giải pháp hợp lý để quản lý nguồn phát thải nguy hại này vào môi trường.

Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá được nồng độ dioxin/furan phát thải tại nguồn trong mẫu khí thải và trong môi trường không khí (qua giá trị nồng độ độc tương đương – nồng độ TEQ và tỉ số nồng độ PCDD/PCDF) từ một số nhà máy sản xuất thép và xi măng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. Trên cơ sở đó đề xuất được giải pháp giảm thiểu dioxin/furan từ các nguồn phát thải này. Nội dung nghiên cứu: - Hiện trạng và công nghệ sản xuất tại các nhà máy thuộc phạm vi nghiên cứu; - Nồng độ TEQ trong các mẫu khí thải và các mẫu không khí xung quanh tại các nhà máy này; - Tỉ lệ đồng loại 2,3,7,8-TCDD/TEQ và tỉ số giữa nồng độ PCDD/PCDF trong các mẫu nghiên cứu; - Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải dioxin/furan. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1.

Sơ lƣợc về dioxin/furan 1. Giới thiệu về dioxin/furan Dioxin/furan là tên gọi chung của 75 chất đồng loại của Policlodibenzo-p- dioxin (PCDD) và 135 chất đồng loại của Policlodibenzofuran (PCDF). Đây là các chất có độc tính cao, bền vững trong môi trường và được xếp trong danh sách 26 chất và nhóm chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs, 2015). Trong 210 chất đồng loại PCDD/PCDF, có 17 chất được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đánh giá là các chất độc.

Đây là các chất có các nguyên tử clo thế đồng thời ở các vị trí 2,3,7,8 và còn được ký hiệu là [2,3,7,8]-PCDD/PCDF [7]. Policlodibenzo-p-dioxin (PCDD) Policlodibenzofuran (PCDF) Hình 1. Công thức cấu tạo chung của các chất đồng loại dioxin/furan [7] Theo WHO, tính độc của các đồng loại dioxin/furan khác nhau phụ thuộc vào số lượng nguyên tử Clo trong phân tử. Chất độc nhất là 2,3,7,8-tetraclodibenzo- p-dioxin (2,3,7,8-TCDD) và 1,2,3,7,8-pentaclodibenzo-p-dioxin (1,2,3,7,8-PeCDD).

17 chất độc được WHO chỉ ra ở Bảng 1. 17 đồng phân độc trong nhóm các chất PCDD/PCDF [2] Số lƣợng Số lƣợng các đồng phân độc trong nhóm các chất nguyên tử clo Policlodibenzo-p-dioxin Policlodibenzofuran trong các chất (PCDD) (PCDF) Tetraclo- 2,3,7,8-TCDD 2,3,7,8-TCDF Pentaclo- 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,7,8-PeCDF 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2,3,4,7,8-PeCDF 1,2,3,4,7,8- HxCDD 1,2,3,4,7,8- HxCDF 1,2,3,6,7,8- HxCDD 1,2,3,6,7,8- HxCDF Hexaclo- 1,2,3,7,8,9- HxCDF 1,2,3,7,8,9- HxCDD 2,3,4,6,7,8- HxCDF 1,2,3,4,6,7,8- HpCDF Heptaclo- 1,2,3,4,6,7,8- HpCDD 1,2,3,4,7,8,9- HpCDF Octaclo- OCDD OCDF 1. Tính chất của dioxin/furan Tính chất đặc trưng của dioxin/furan là độ bền vững cao về các phương diện vật lý, hóa học và sinh học. Tính chất hóa - lý Ở điều kiện thường (20-25oC, 1atm), dioxin/furan là chất rắn màu trắng, kết tinh rất mịn.

Dioxin có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao nên chúng là các hợp chất rất bền vững trong môi trường tự nhiên. Dioxin là các chất bền nhiệt, các quá trình cháy tạo dioxin xảy ra ở khoảng nhiệt độ khá cao. Ở nhiệt độ 750-900oC vẫn là vùng tạo thành 2,3,7,8-TCDD. Ở nhiệt độ 1200oC, quá trình phân hủy dioxin vẫn là quá trình thuận nghịch, dioxin chỉ bị phân hủy hoàn toàn trong khoảng nhiệt độ 1200-1400oC và cao hơn [7; 11].

Áp suất bay hơi và hằng số Henry của dioxin/furan thấp, vì vậy, chúng tan tốt trong dung môi hữu cơ (1,2-diclobenzen, clobenzen, benzen…), đặc biệt tan tốt trong dầu mỡ và rất ít tan trong nước. Đặc tính này liên quan đến độ bền vững của chúng trong cơ thể sống cũng như trong tự nhiên. Một số tính chất hóa lý đặc trưng của PCDD/PCDF được trình bày trong Bảng 2. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Tính chất hóa lý cơ bản của các PCDD/PCDF ở 25oC [11] Áp suất bay hơi Độ hòa tan Nhóm chất LogKow Hằng số Henry (mmHg) (mg/L ) Dioxin 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 Furan 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 Tính chất hóa – sinh PCDD/PCDF là các chất bền vững, chúng không bị phân hủy dưới tác dụng của các axit mạnh, kiềm mạnh, các chất oxy hóa mạnh khi không có chất xúc tác ngay cả ở nhiệt độ cao. Dioxin/furan không bị thủy phân trong nước ở điều kiện thường. Trong các điều kiện đặc biệt về nhiệt độ cao, chất xúc tác, các axit có tính oxi hóa mạnh, kiềm mạnh, bức xạ hay vi sinh vật… thì các phản ứng này có thể được thực hiện. Dioxin/furan bay hơi ở 800oC và phân hủy ở 1200 – 1400oC.

Nếu có chất xúc tác, nhiệt độ phản ứng phân hủy có thể hạ xuống 300oC. Dioxin/furan cũng bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời và tia tử ngoại theo hướng đề clo hóa, sinh ra các sản phẩm thế clo thấp hơn hoặc không chứa clo. Cần cung cấp đầy đủ hydro cho các phản ứng phân hủy dioxin/furan bằng ánh sáng mặt trời. Dưới tác động của các enzyme và các tác nhân sinh học khác, vi sinh vật 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] (VSV) phân hủy dioxin/furan bằng các phản ứng sinh hóa phức tạp của quá trình chuyển hóa sinh học.

Tuy nhiên, quá trình phân hủy này diễn ra với tốc độ chậm. Trong số các VSV có sẵn trong đất, nước, không khí… chỉ có dòng VSV nào sản sinh ra hydro mới có khả năng phân hủy dioxin/furan [11]. Nguồn phát sinh dioxin/furan Dioxin/furan trong môi trường được sinh ra từ nguồn tự nhiên và từ các hoạt động sản xuất. Từ nguồn tự nhiên Dioxin/furan có thể được sinh ra từ các hoạt động tự nhiên.

Con đường hình thành dioxin tự nhiên được cho là xuất phát từ các axit humic. Do cấu trúc electron của dioxin có đồng thời hai trung tâm cho và nhận, nên dioxin dễ dàng kết hợp không thuận nghịch vói các hợp chất hữu cơ trong đất và trầm tích, đặc biệt là các polymer sinh học trong mùn (humus) của đất. Về mặt hóa học, mùn là một hỗn hợp polymer sinh học, chứa các nhóm chức –OH, -COOH, -OCH3, nhân thơm, một số gốc tự do bền vững. Dioxin hấp phụ mạnh với humic, rất khó di chuyển trong đất, nhưng nếu có dung môi hữu cơ thì chúng dễ dàng di chuyển theo chiều thẳng đứng (chiều sâu).

Ở Việt Nam, ngoài những nguồn phát sinh cơ bản như trên, dioxin/furan còn có nguồn gốc từ chiến tranh. Dioxin/furan là sản phẩm phụ được sinh ra trong quá trình tổng hợp axit 2,4,5-triclophenoxy axetic, một thành phần chính trong các loại chất độc hóa học được quân đội Mỹ sử dụng ở miền Nam Việt Nam. Một số nơi như sân bay như Biên Hòa, Phù Cát, Đà Nẵng được xem là các điểm nóng về ô nhiễm dioxin/furan ở Việt Nam. Nồng độ dioxin/furan tìm thấy trong đất và trầm tích ở khu vực này vượt gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần ngưỡng cho phép (1000ppt đối với đất, 150ppt đối với trầm tích).

Cư dân sống xung quanh khu vực này cũng bị phơi nhiễm với dioxin/furan, nồng độ dioxin/furan trong máu của cư dân ở đây có người cao hơn người bình thường đến 400-500 lần [5; 6; 28]. Từ quá trình đốt cháy và quá trình nhiệt Dioxin/furan là những chất được hình thành một cách không chủ định và 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.