Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật tồn lưu, đặc biệt là nhóm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POPs) như DDT và 666 (Lindane), là vấn đề môi trường cấp bách tại Việt Nam. Trên địa bàn tỉnh Hòa Bình, hệ thống 11 kho hóa chất bảo vệ thực vật hoạt động trong giai đoạn từ năm 1960 đến năm 1999 thuộc các Nông trường quốc doanh, Công ty Giống cây trồng vật nuôi và Hợp tác xã nông nghiệp hiện đã xuống cấp nghiêm trọng hoặc bị phá hủy hoàn toàn. Quá trình lưu trữ, sang chiết thủ công và chôn lấp phế thải thiếu kiểm soát trong quá khứ đã khiến lượng lớn độc chất rò rỉ trực tiếp vào môi trường đất và nguồn nước sinh hoạt.

Nghiên cứu tập trung đánh giá toàn diện hiện trạng ô nhiễm và rủi ro sinh thái tại 11 điểm tồn lưu trên địa bàn 11 huyện, thành phố thuộc tỉnh Hòa Bình, đồng thời tiến hành khảo sát chi tiết tại 6 khu vực trọng điểm gồm: Kim Bôi, Tân Lạc, Yên Thủy, thành phố Hòa Bình, Kỳ Sơn và Lạc Sơn. Mục tiêu cốt lõi của đề tài là xác định chính xác phạm vi, mức độ lan truyền của hóa chất bảo vệ thực vật qua hệ thống 106 mẫu đất và 24 mẫu nước mặt, nước ngầm; từ đó xây dựng khung giải pháp quản lý môi trường, khoanh vùng cách ly và đề xuất công nghệ xử lý phù hợp theo định hướng của Quyết định số 1946/QĐ-TTg ngày 21/10/2010 của Thủ tướng Chính phủ.

Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc, cung cấp luận cứ khoa học chuẩn xác để các cơ quan quản lý phân bổ nguồn lực ngân sách, ngăn chặn nguy cơ phơi nhiễm chất độc đối với hơn 850.000 người dân trong khu vực, đồng thời bảo vệ an toàn nguồn nước mặt sông Đà – nguồn cấp nước chiến lược cho vùng Thủ đô Hà Nội.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên Khung đánh giá rủi ro môi trường (Environmental Risk Assessment - ERA) theo hướng dẫn của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US-EPA) kết hợp với Lý thuyết lan truyền và chuyển hóa chất ô nhiễm trong môi trường đất - nước. Các nhóm hóa chất bảo vệ thực vật gốc clo hữu cơ (DDT, Lindane) có đặc tính phân tử bền vững, chu kỳ bán phân hủy kéo dài từ vài năm đến hàng chục năm trong điều kiện tự nhiên, độ tan trong nước cực thấp nhưng tan mạnh trong dung môi hữu cơ và mô mỡ sinh vật, dẫn đến hiện tượng tích lũy sinh học (bioaccumulation) và khuếch đại sinh học (biomagnification) qua chuỗi thức ăn.

Bên cạnh đó, đề tài tích hợp lý thuyết độc chất học môi trường để đánh giá mức độ nguy hại dựa trên chỉ số liều gây chết trung bình (LD50 của DDT đạt 113 mg/kg, BHC đạt 125 mg/kg) và cơ chế ức chế men Cholinesterase trong huyết tương đối với nhóm lân hữu cơ (Methyl Parathion, DDVP). Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm: hóa chất bảo vệ thực vật tồn lưu, chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs), ngưỡng chất thải nguy hại và dư lượng hóa chất tối đa cho phép theo QCVN 15:2008/BTNMT và QCVN 54:2013/BTNMT.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình tiếp cận đa tầng kết hợp giữa thu thập thông tin thứ cấp, điều tra xã hội học và quan trắc thực địa phòng thí nghiệm:

  • Cỡ mẫu và kỹ thuật chọn mẫu: Đề tài tiến hành lấy tổng cộng 106 mẫu đất, 24 mẫu nước (12 mẫu nước mặt tầng nông 0,2 - 0,5 m và 12 mẫu nước dưới đất từ giếng đào, giếng khoan dân sinh lân cận), cùng 4 mẫu hóa chất tồn dư nguyên dạng tại 6 điểm kho trọng điểm. Kỹ thuật lấy mẫu đất tuân thủ nghiêm ngặt TCVN 7538-1:2006 và TCVN 7538-2:2005. Tại mỗi điểm, 16 mẫu đất được thu thập từ 4 vị trí lỗ khoan (2 điểm trên nền kho cũ, 2 điểm xung quanh) ở 4 tầng độ sâu đồng nhất: 20 cm, 40 cm, 60 cm và 80 cm nhằm mô tả chính xác phẫu diện ô nhiễm theo chiều thẳng đứng.
  • Phương pháp phân tích: Dư lượng clo hữu cơ (DDT và các đồng phân) được định lượng trên hệ thống Sắc ký khí với detector bẫy electron (GC-ECD) theo tiêu chuẩn TCVN 8061:2009. Nhóm lân hữu cơ và hoạt chất khác được phân tích bằng phương pháp quang phổ UV-Vis và sắc ký khí khối phổ (GC-MS) theo TCVN 9475:2002 và TCVN 8062:2010. Phương pháp phân tích sắc ký được lựa chọn nhờ độ nhạy vượt trội, giới hạn phát hiện (LOD) đạt mức dưới 0,001 mg/kg, đáp ứng yêu cầu kiểm soát hàm lượng vi lượng độc hại.
  • Timeline nghiên cứu: Dữ liệu điều tra, khảo sát thực địa và phân tích mẫu được triển khai đồng bộ qua hai đợt quan trắc chính từ năm 2013 đến năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích 10 mẫu đất thăm dò ban đầu tại 6 khu vực kho trọng điểm cho thấy 100% số mẫu đều phát hiện dư lượng DDT với các mức độ ô nhiễm phân hóa rõ rệt:

  • Điểm ô nhiễm nghiêm trọng nhất ghi nhận tại Thôn Mỵ Thanh (xã Mỵ Hòa, huyện Kim Bôi) với nồng độ DDT tại mẫu KB01 đạt 4,920 mg/kg và mẫu KB02 đạt 1,943 mg/kg. Hàm lượng này vượt ngưỡng xử lý đất ô nhiễm theo QCVN 54:2013/BTNMT (ngưỡng 4,7 mg/kg) khoảng 4,68% và vượt quy chuẩn chất lượng đất QCVN 15:2008/BTNMT (0,01 mg/kg) lên tới 492 lần. Tổng điểm đánh giá rủi ro sơ bộ tại điểm này đạt 273 điểm – mức nguy cơ cao nhất toàn tỉnh.
  • Tại các điểm kho thuộc Khu 4 thị trấn Kỳ Sơn (mẫu KS08 đạt 0,550 mg/kg), Thôn Tân Thịnh xã Yên Trị (mẫu YT06 đạt 0,267 mg/kg; YT05 đạt 0,213 mg/kg) và Tổ 10 phường Thịnh Lang thành phố Hòa Bình (mẫu HB07 đạt 0,177 mg/kg), nồng độ DDT vượt quy chuẩn QCVN 15:2008/BTNMT từ 17,7 đến 55 lần. Điểm đánh giá rủi ro tương ứng lần lượt là 77,75 điểm, 141,4 điểm và 99,85 điểm.
  • Điểm Hang Đá (thị trấn Mường Khến, huyện Tân Lạc) và vườn hộ dân tại xã Liên Vũ (huyện Lạc Sơn) có hàm lượng DDT dao động từ dưới giới hạn phát hiện đến 0,010 mg/kg, nằm trong ngưỡng an toàn của QCVN 15:2008/BTNMT.
  • Về hiện trạng sử dụng đất: Có 5 trên tổng số 11 kho cũ (chiếm 45,5%) đã bị chuyển đổi trái quy hoạch sang đất thổ cư, đất vườn trồng cây ăn quả (cam, nhãn, sắn), khuôn viên trường học (Trường THPT Cao Phong) và trụ sở làm việc; trong khi 6 kho còn lại (54,5%) hiện là đất công bỏ hoang hoặc sân thể thao nhưng vẫn lưu giữ các hố chôn hóa chất lộ thiên ở độ sâu nông từ 10 đến 50 cm.

Thảo luận kết quả

Dữ liệu nồng độ phân bố theo chiều sâu tại các lỗ khoan đất được trực quan hóa tối ưu qua biểu đồ phẫu diện địa chất môi trường (soil profile column chart). Biểu đồ cho thấy hàm lượng hóa chất bảo vệ thực vật tập trung đậm đặc nhất ở tầng đất mặt 20 - 40 cm, sau đó suy giảm dần ở tầng 60 - 80 cm nhưng vẫn chưa triệt tiêu, chứng tỏ độc chất đã bắt đầu thẩm thấu sâu xuống các tầng ngậm nước ngầm.

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến ô nhiễm cục bộ nghiêm trọng tại điểm Kim Bôi và Yên Thủy là do tập quán chôn lấp phế thải thủ công không có lớp lót chống thấm sau khi giải thể nông trường. Các bao bì chứa hóa chất dạng bột bị bục rách dưới tác động của nước mưa và nhiệt độ mùa hè lên tới 38 - 39°C tại Hòa Bình, thúc đẩy quá trình hòa tan và khuếch tán ô nhiễm.

Khi so sánh với các nghiên cứu tiền nhiệm tại miền Bắc, nồng độ DDT tại kho Mỵ Thanh (4,920 mg/kg) tương đương với mức ô nhiễm trung bình tại huyện Cẩm Khê, tỉnh Phú Thọ (1,56 mg/kg) nhưng thấp hơn điểm nóng ô nhiễm tại Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ (30 mg/kg) và huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An (15 - 20 mg/kg). Điều này khẳng định mức độ ô nhiễm tại Hòa Bình mang tính chất cục bộ, tập trung cao độ tại các hố chôn lấp cũ, hoàn toàn có khả năng xử lý dứt điểm nếu áp dụng biện pháp cô lập và bốc xúc kịp thời.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả khảo sát chi tiết và ma trận phân loại rủi ro, đề tài đề xuất 4 nhóm giải pháp quản lý môi trường và xử lý kỹ thuật mang tính khả thi cao:

  1. Khoanh vùng cô lập và cảnh báo khẩn cấp: Ủy ban nhân dân huyện Kim Bôi và huyện Yên Thủy chủ trì cắm biển báo nguy hại, xây dựng hàng rào tôn cách ly bán kính 50 m xung quanh kho Mỵ Thanh và thôn Tân Thịnh ngay trong Quý I năm 2021; nghiêm cấm tuyệt đối việc trồng hoa màu, sắn, cam và sử dụng nước giếng khoan trong phạm vi cách ly để đạt mục tiêu triệt tiêu 100% nguy cơ phơi nhiễm trực tiếp cho cộng đồng dân cư.
  2. Ứng dụng công nghệ xử lý đất và nước ô nhiễm chuyên sâu: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hòa Bình phối hợp các đơn vị công nghệ môi trường tiến hành bốc xúc toàn bộ khoảng 150 - 200 m3 đất nhiễm nồng độ cao (> 4,7 mg/kg) tại điểm Kim Bôi để vận chuyển xử lý bằng công nghệ thiêu đốt nhiệt độ cao (trên 1.100°C) tại các lò nung xi măng công nghiệp đạt chuẩn. Đối với khu vực đất nhiễm nồng độ trung bình (0,01 - 4,7 mg/kg), triển khai xử lý tại chỗ bằng phương pháp oxy hóa nâng cao Fenton kết hợp đệm sinh học (biobed) xơ dừa nhằm giảm thiểu 90 - 95% dư lượng POPs trong thời gian 18 tháng.
  3. Thiết lập mạng lưới quan trắc chất lượng môi trường định kỳ: Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Hòa Bình đưa 11 điểm kho cũ vào chương trình quan trắc môi trường hàng năm với tần suất 6 tháng/lần đối với 24 vị trí giếng nước ngầm và thủy vực mặt xung quanh; đảm bảo 100% các biến động phát tán ô nhiễm được phát hiện và kiểm soát trước mùa mưa lũ.
  4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức và phân bổ ngân sách: Ủy ban nhân dân tỉnh Hòa Bình bố trí nguồn vốn đối ứng từ ngân sách bảo vệ môi trường địa phương kết hợp nguồn kinh phí hỗ trợ từ Quyết định số 1946/QĐ-TTg, đồng thời tổ chức 11 lớp tập huấn chuyên đề cho cán bộ cấp xã và hơn 1.200 hộ dân sinh sống quanh các khu vực tồn lưu về nhận diện nguy cơ và bảo vệ nguồn nước sạch.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nghiên cứu là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng thực tiễn cao dành cho 4 nhóm đối tượng chính:

  • Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hòa Bình cùng các Sở Tài nguyên và Môi trường khu vực Tây Bắc có thể ứng dụng trực tiếp quy trình điều tra, bảng tính điểm đánh giá rủi ro sơ bộ và định mức giải pháp xử lý để lập dự án đầu tư công, phân bổ ngân sách xử lý ô nhiễm theo các quyết định của Thủ tướng Chính phủ.
  • Nhà nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học: Giới học thuật chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Đất đai, Độc chất học môi trường có thể khai thác bộ dữ liệu thực chứng gồm 106 mẫu đất, 24 mẫu nước và quy trình phân tích sắc ký khí GC-ECD theo TCVN 8061:2009 phục vụ các đề tài nghiên cứu chuyên sâu về động thái lan truyền POPs.
  • Doanh nghiệp tư vấn và thi công xử lý môi trường: Các đơn vị kỹ thuật có thể tham khảo phương án thiết kế hệ thống đệm sinh học, quy trình phân loại tầng đất bốc xúc và định mức kinh tế kỹ thuật xử lý đất nhiễm DDT để lập biện pháp thi công thực tế tại các điểm ô nhiễm tương tự.
  • Chính quyền địa phương cấp huyện, xã và cộng đồng dân cư: Ủy ban nhân dân các xã có điểm tồn lưu sử dụng luận văn làm cơ sở khoa học để lập quy hoạch sử dụng đất an toàn, chuyển đổi mục đích cây trồng và định hướng người dân sử dụng nguồn nước cấp tập trung thay thế nước giếng khoan ô nhiễm.

Câu hỏi thường gặp

  1. Hóa chất bảo vệ thực vật tồn lưu tại các kho cũ ở Hòa Bình gồm những loại nào? Phần lớn hóa chất tồn lưu có nguồn gốc từ giai đoạn 1960 - 1999, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy gốc clo như DDT và 666 (Lindane) với độ bền hóa học cao, thời gian phân hủy kéo dài hàng chục năm. Ngoài ra còn phát hiện dấu vết của nhóm lân hữu cơ như Wofatox (Methyl Parathion) và Bi 58.

  2. Mức độ ô nhiễm DDT tại kho Mỵ Thanh, huyện Kim Bôi nguy hiểm ra sao? Kết quả phân tích mẫu đất tại kho Mỵ Thanh ghi nhận nồng độ DDT đạt 4,920 mg/kg, vượt ngưỡng xử lý bắt buộc theo QCVN 54:2013/BTNMT (4,7 mg/kg) và vượt 492 lần quy chuẩn đất nông nghiệp QCVN 15:2008/BTNMT (0,01 mg/kg). Đây là điểm rủi ro cao nhất (273 điểm), có các hố chôn sâu 10 - 50 cm chứa bao bì hóa chất nguyên dạng đe dọa trực tiếp nguồn nước ngầm.

  3. Các điểm kho thuốc cũ hiện nay đang được sử dụng vào mục đích gì? Qua khảo sát 11 điểm kho trên địa bàn toàn tỉnh, có 5 điểm (chiếm 45,5%) đã chuyển đổi thành đất ở, vườn trồng cây ăn quả của hộ gia đình, sân trường học (Trường THPT Cao Phong); 6 điểm còn lại (chiếm 54,5%) hiện là đất công do địa phương quản lý, làm sân vận động hoặc đất hoang có tường bao niêm phong.

  4. Phương pháp nào được sử dụng để phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong luận văn? Đề tài sử dụng phương pháp Sắc ký khí với detector bẫy electron (GC-ECD) theo tiêu chuẩn TCVN 8061:2009 để định lượng clo hữu cơ (DDT). Đồng thời, phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis và sắc ký khí khối phổ (GC-MS) được áp dụng để xác định các nhóm hoạt chất khác với độ chính xác cao.

  5. Giải pháp kỹ thuật nào tối ưu nhất để xử lý các điểm ô nhiễm nồng độ cao? Đối với đất ô nhiễm vượt ngưỡng QCVN 54:2013/BTNMT (> 4,7 mg/kg) như tại Kim Bôi, giải pháp tối ưu là bốc xúc toàn bộ đất nhiễm và bao bì hóa chất để đồng xử lý bằng phương pháp thiêu đốt nhiệt độ cao (> 1.100°C) tại các lò nung công nghiệp. Khu vực ô nhiễm nhẹ hơn được xử lý tại chỗ bằng oxy hóa nâng cao và đệm sinh học.

Kết luận

  • Luận văn đã hoàn thành điều tra, kiểm kê và đánh giá toàn diện hiện trạng ô nhiễm tại toàn bộ 11 điểm tồn lưu hóa chất bảo vệ thực vật trên địa bàn tỉnh Hòa Bình, thiết lập bộ hồ sơ khoa học chi tiết cho 6 khu vực trọng điểm.
  • Xác định 100% mẫu đất thăm dò đều phát hiện dư lượng DDT; trong đó điểm Thôn Mỵ Thanh (huyện Kim Bôi) ô nhiễm vượt ngưỡng QCVN 54:2013/BTNMT với nồng độ đỉnh 4,920 mg/kg và điểm đánh giá rủi ro cao nhất tỉnh (273 điểm).
  • Đóng góp luận cứ thực tiễn quan trọng khi chỉ rõ 45,5% diện tích kho cũ đã bị chuyển đổi mục đích sử dụng sang đất ở, trường học và đất trồng trọt mà chưa qua xử lý làm sạch, tạo nguy cơ tiềm ẩn cho sức khỏe cộng đồng.
  • Xây dựng hệ thống giải pháp đồng bộ kết hợp giữa khoanh vùng cách ly khẩn cấp, bốc xúc thiêu hủy nhiệt độ cao đối với điểm nguy cơ cao, xử lý sinh học tại chỗ và thiết lập mạng lưới quan trắc định kỳ 6 tháng/lần.
  • Lộ trình thực hiện khuyến nghị chia làm 2 giai đoạn: Giai đoạn 2021 - 2023 tập trung xử lý dứt điểm 2 điểm nóng rủi ro cao tại Kim Bôi và Yên Thủy; giai đoạn 2023 - 2025 hoàn thành xử lý, phục hồi môi trường cho các điểm còn lại.

Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu quan tâm có thể ứng dụng ngay bộ khung đánh giá rủi ro và các giải pháp kỹ thuật trong luận văn để triển khai các dự án làm sạch môi trường đất tồn lưu trên phạm vi toàn quốc.