Luận văn thạc sĩ nghiên cứu quá trình khoáng hóa một số chất hữu cơ gây ô nhiễm khó phân hủy pop bằng bột sắt nano

Nghiên cứu quá trình khoáng hóa chất hữu cơ ô nhiễm khó phân hủy bằng bột sắt nano, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả xử lý.

• Tác giả: Trần Trọng Tuyền
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Xuân Quế
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý
• Đề tài: Nghiên Cứu Khoáng Hóa POP Bằng Bột Sắt Nano
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: Phân loại thuốc bảo vệ thực vật
• 1.1. Phân loại theo mục đích sử dụng
• 1.2. Phân loại theo nguồn gốc sản xuất và cấu trúc hoá học
• 1.3. Phân loại nhóm độc theo tổ chức Y tế thế giới (TCYTTG)
• 1.4. Phân loại theo độ bền khó phân hủy
• 1.5. Các dạng thuốc BVTV
• 1.6. Hợp chất hữu cơ khó phân hủy
• 1.6.1. Hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POP)
• 1.6.2. Công Ước về hợp chất hữu cơ khó phân hủy
• 1.6.2.1. Sự hình thành Công Ước Stockholm
• 1.6.2.2. Mục tiêu và yêu cầu của Công Ước Stockholm
• 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất, dụng cụ
• 2.2. Tiến hành thực nghiệm. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp quét thế tuần hoàn (CV)
• 2.2.2. Phương pháp HPLC
• 2.2.3. Phương pháp khử POP bằng bột sắt nano
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu quá trình tách POP từ đất
• 3.1.1. Phân tích hàm lượng POP tổng trong mẫu đất
• 3.1.2. Chiết rửa bằng dung môi nước với phụ gia QH3
• 3.1.3. Hiệu suất chiết rửa đất
• 3.1.4. Tính toán năng lượng cho quá trình phân hủy POP
• 3.1.5. Khảo sát điện hóa đến quá trình phân hủy POP
• 3.1.5.1. Khảo sát điện hóa của các pH khác nhau
• 3.1.5.2. Nghiên cứu điện hóa cho quá trình phân hủy DDT tách chiết từ đất
• 3.2. Khử POP bằng bột sắt nano
• 3.2.1. Phân hủy POP trong dịch chiết rửa
• 3.2.2. Phân hủy POP hấp thu trong bột polyanilin
• 3.2.3. Cơ chế phân hủy POP bằng RF1. Ứng dụng qui mô nhỏ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu khoáng hóa POP bằng bột sắt nano

Nghiên cứu khoáng hóa các chất hữu cơ khó phân hủy (POP) bằng bột sắt nano đang trở thành một trong những giải pháp hiệu quả trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. POP là những hợp chất độc hại, tồn tại lâu dài trong môi trường và có khả năng gây hại cho sức khỏe con người. Việc áp dụng công nghệ bột sắt nano không chỉ giúp phân hủy các chất này mà còn mang lại nhiều lợi ích cho môi trường.

1.1. Định nghĩa và đặc điểm của POP

POP (Persistent Organic Pollutants) là các hợp chất hữu cơ bền vững, có khả năng tồn tại lâu dài trong môi trường. Chúng có độc tính cao và có thể tích tụ trong chuỗi thức ăn, gây ra nhiều tác hại cho sức khỏe con người và động vật.

1.2. Tại sao bột sắt nano là giải pháp hiệu quả

Bột sắt nano có khả năng phản ứng nhanh với các hợp chất hữu cơ, giúp phân hủy POP hiệu quả. Công nghệ này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

II. Vấn đề ô nhiễm POP và thách thức trong xử lý

Ô nhiễm POP đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng trên toàn cầu. Các chất này thường xuất hiện trong đất, nước và không khí, gây ra nhiều hệ lụy cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc xử lý các chất này gặp nhiều khó khăn do tính bền vững và độc tính của chúng.

2.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm POP

Các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp và đô thị hóa là những nguyên nhân chính dẫn đến sự phát thải của POP vào môi trường. Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật và các hóa chất công nghiệp không được kiểm soát cũng góp phần làm gia tăng ô nhiễm.

2.2. Hệ lụy từ ô nhiễm POP

Ô nhiễm POP không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn gây ra sự suy giảm đa dạng sinh học. Nhiều loài động vật và thực vật bị đe dọa do sự tích tụ của các chất độc hại này trong môi trường sống của chúng.

III. Phương pháp nghiên cứu khoáng hóa POP bằng bột sắt nano

Nghiên cứu khoáng hóa POP bằng bột sắt nano được thực hiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp này bao gồm việc phân tích hàm lượng POP, tách chiết và xử lý bằng bột sắt nano. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế riêng.

3.1. Phân tích hàm lượng POP trong mẫu đất

Phân tích hàm lượng POP là bước đầu tiên trong quá trình nghiên cứu. Việc xác định chính xác nồng độ của các chất này giúp đánh giá mức độ ô nhiễm và lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.

3.2. Phương pháp tách chiết DDT từ đất

Tách chiết DDT từ đất là một trong những bước quan trọng trong nghiên cứu. Phương pháp này giúp thu hồi các hợp chất POP để tiến hành xử lý tiếp theo bằng bột sắt nano.

3.3. Khử POP bằng bột sắt nano

Khử POP bằng bột sắt nano là phương pháp chính trong nghiên cứu. Bột sắt nano có khả năng phản ứng với các hợp chất hữu cơ, giúp phân hủy chúng thành các sản phẩm không độc hại.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy bột sắt nano có hiệu quả cao trong việc khoáng hóa các chất POP. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc sử dụng bột sắt nano không chỉ giúp giảm nồng độ POP trong đất mà còn cải thiện chất lượng môi trường.

4.1. Hiệu quả khử POP trong mẫu đất

Các thí nghiệm cho thấy bột sắt nano có khả năng khử POP lên đến 90% trong thời gian ngắn. Điều này chứng tỏ tính hiệu quả của phương pháp này trong việc xử lý ô nhiễm.

4.2. Ứng dụng bột sắt nano trong xử lý môi trường

Bột sắt nano có thể được ứng dụng rộng rãi trong các dự án xử lý ô nhiễm môi trường. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu khoáng hóa POP bằng bột sắt nano mở ra nhiều triển vọng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. Công nghệ này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường, hứa hẹn sẽ trở thành một giải pháp bền vững trong tương lai.

5.1. Tương lai của công nghệ bột sắt nano

Công nghệ bột sắt nano đang được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ. Nhiều nghiên cứu mới đang được thực hiện để cải thiện hiệu quả và khả năng ứng dụng của công nghệ này trong xử lý ô nhiễm.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện các phương pháp xử lý ô nhiễm bằng bột sắt nano. Việc kết hợp với các công nghệ khác có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong việc xử lý POP.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm môi trường bởi các hợp chất hữu cơ khó phân hủy (Persistent Organic Pollutants - POP) là một vấn đề nghiêm trọng toàn cầu, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Tại Việt Nam, tồn lưu POP chủ yếu là các thuốc bảo vệ thực vật như DDT, lindan và các hợp chất clo bền vững khác, với nhiều khu vực ô nhiễm tập trung tại các tỉnh như Nghệ An, Thái Nguyên, Tuyên Quang, Lạng Sơn, Bắc Kạn, Phú Thọ, Hà Tĩnh, Quảng Bình và Đồng Nai. Ước tính diện tích ô nhiễm khoảng 5.000 m² tại 14 khu vực nóng, trong đó có 8 khu vực ưu tiên xử lý nhanh chóng nhằm ngăn chặn tác hại lâu dài.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào quá trình khoáng hóa một số chất hữu cơ gây ô nhiễm khó phân hủy bằng bột sắt nano, nhằm phát triển giải pháp xử lý hiệu quả cho giai đoạn thu gom và phân hủy POP sau khi tách chiết từ đất. Nghiên cứu được thực hiện trên mẫu đất ô nhiễm tại các khu vực có tồn lưu thuốc bảo vệ thực vật POP, trong phạm vi thời gian thực nghiệm và phân tích từ năm 2013 đến 2014.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho công nghệ xử lý POP bằng vật liệu nano sắt, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và hỗ trợ hoàn nguyên đất phục vụ sản xuất nông nghiệp bền vững. Các chỉ số hiệu suất xử lý như hàm lượng DDT trong mẫu đất, hiệu suất chiết rửa và phân hủy POP được đo lường cụ thể, làm cơ sở đánh giá hiệu quả công nghệ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết về POP: POP là các hợp chất hữu cơ có tính bền vững cao, khó phân hủy trong môi trường tự nhiên, có khả năng tích tụ sinh học và di chuyển xa, gây độc hại lâu dài cho sinh vật và con người. Các hợp chất điển hình gồm DDT, dioxin, PCB, aldrin, chlordane, heptachlor, mirex, toxaphene, và các brominated diphenyl ethers.

• Công ước Stockholm về POP: Đây là hiệp ước quốc tế nhằm quản lý, giảm thiểu và loại bỏ các chất POP, yêu cầu các quốc gia áp dụng các biện pháp an toàn trong xử lý và tiêu hủy POP, đồng thời xây dựng kế hoạch quốc gia thực hiện.

• Lý thuyết về vật liệu nano sắt (nZVI): Nano sắt kim loại có kích thước hạt ở cấp nano mét, có diện tích bề mặt lớn và hoạt tính khử mạnh, được ứng dụng trong xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ chứa clo, kim loại nặng và các hợp chất vô cơ khác trong đất và nước.

• Khái niệm khoáng hóa POP: Quá trình chuyển hóa các hợp chất POP thành các sản phẩm không độc hại hoặc dễ phân hủy hơn thông qua phản ứng khử, oxy hóa hoặc phân hủy sinh học.

• Phương pháp điện hóa và tính toán lượng tử: Sử dụng kỹ thuật quét thế tuần hoàn (Cyclic Voltammetry - CV) để khảo sát phản ứng điện hóa của POP và bột sắt nano, đồng thời áp dụng phần mềm lượng tử để tính toán năng lượng phản ứng và cơ chế phân hủy.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu đất ô nhiễm POP được lấy tại khu vực Hòn Trơ, Nghệ An, nơi có tồn lưu thuốc bảo vệ thực vật khó phân hủy. Dữ liệu phân tích hàm lượng POP, đặc biệt là DDT, được thu thập qua các phương pháp sắc ký hiệu năng cao (HPLC) theo tiêu chuẩn EPA 8081-1996.

• Phương pháp tách chiết: Sử dụng cột sắc ký với dung môi nước có và không có chất hoạt động bề mặt (phụ gia QH3) để chiết rửa POP từ mẫu đất. Các dung dịch chiết được thu thập và bảo quản nghiêm ngặt để phân tích.

• Phương pháp phân hủy POP: Khử POP bằng bột sắt nano Fe(0) tổng hợp theo phương pháp khử Fe3+ bằng NaBH4 trong môi trường nước, với các thông số tối ưu về nồng độ NaBH4 (0,25M), FeCl3 (0,045M) và tỉ lệ thể tích 1:1.

• Phương pháp điện hóa: Sử dụng thiết bị đo điện hóa Autolab 4 để thực hiện quét thế tuần hoàn, khảo sát ảnh hưởng của pH (5, 7, 9) và các chu kỳ quét đến quá trình phân hủy POP.

• Phương pháp tính toán lượng tử: Áp dụng phần mềm Chemcraft, Gaussview, Gaussian 5 để tính toán năng lượng phản ứng khoáng hóa POP, hỗ trợ giải thích cơ chế phân hủy.

• Timeline nghiên cứu: Thực nghiệm và phân tích được tiến hành trong khoảng thời gian từ đầu năm 2013 đến cuối năm 2014, bao gồm các giai đoạn lấy mẫu, tách chiết, xử lý bằng bột sắt nano, phân tích điện hóa và tính toán lượng tử.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hàm lượng POP trong mẫu đất: Phân tích cho thấy hàm lượng DDT tổng cộng trong mẫu đất ô nhiễm dao động từ khoảng 50 đến 150 ppb, với các hợp phần DDE, DDD và op-DDT chiếm tỷ lệ đáng kể. Hiệu suất chiết rửa DDT bằng dung môi nước có phụ gia QH3 đạt tới 85% ở nồng độ 15%, cao hơn đáng kể so với dung môi nước không có phụ gia (khoảng 40%).

2. Ảnh hưởng của pH đến quá trình phân hủy POP: Kết quả điện hóa cho thấy mật độ dòng điện (J) và điện tích (Q) biến đổi rõ rệt theo pH, với pH trung tính (7) cho hiệu suất phân hủy cao nhất, tăng khoảng 30% so với pH 5 và 9. Chu kỳ quét thứ 5 cho thấy sự ổn định của điện cực và hiệu quả phân hủy duy trì trên 90%.

3. Hiệu quả khử POP bằng bột sắt nano: Phân hủy DDT trong dịch chiết rửa đạt hiệu suất trên 75% sau 5 giờ xử lý với bột sắt nano Fe(0) tổng hợp theo phương pháp khử NaBH4. So sánh với các phương pháp truyền thống, hiệu suất này cao hơn khoảng 20-30%, đồng thời không phát sinh các chất độc hại thứ cấp như dioxin hay furan.

4. Cơ chế phân hủy POP: Tính toán lượng tử và phân tích điện hóa cho thấy quá trình khoáng hóa POP diễn ra qua các bước khử clo và phá vỡ vòng thơm, tạo thành các sản phẩm trung gian ít độc hại hơn như DDD, DDE trước khi phân hủy hoàn toàn. Cơ chế này được minh họa qua đồ thị phổ CV và biểu đồ năng lượng phản ứng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân hiệu quả cao của bột sắt nano trong phân hủy POP là do kích thước hạt nhỏ, diện tích bề mặt lớn và khả năng cung cấp electron mạnh mẽ, giúp phá vỡ liên kết clo trong các hợp chất hữu cơ bền vững. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về ứng dụng nZVI trong xử lý ô nhiễm đất và nước.

So sánh với các phương pháp xử lý truyền thống như đốt, hóa học hay sinh học, công nghệ sử dụng bột sắt nano không chỉ giảm thiểu phát thải khí độc mà còn tiết kiệm chi phí và thời gian xử lý. Tuy nhiên, việc kiểm soát điều kiện pH và thời gian tiếp xúc là yếu tố quan trọng để tối ưu hiệu quả.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện sự biến đổi hàm lượng DDT theo thời gian xử lý, biểu đồ CV thể hiện mật độ dòng điện theo pH và chu kỳ quét, cũng như bảng so sánh hiệu suất phân hủy giữa các phương pháp. Những biểu đồ này giúp minh họa rõ ràng quá trình và hiệu quả xử lý POP.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng rộng rãi bột sắt nano trong xử lý đất ô nhiễm POP: Khuyến nghị triển khai công nghệ khử POP bằng bột sắt nano tại các khu vực ô nhiễm trọng điểm trong vòng 2-3 năm tới, nhằm nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu tác động môi trường.

2. Kiểm soát điều kiện pH và thời gian xử lý: Đề xuất thiết lập quy trình chuẩn với pH trung tính (khoảng 7) và thời gian xử lý tối thiểu 5 giờ để đảm bảo hiệu suất phân hủy POP đạt trên 75%, đồng thời giảm thiểu phát sinh sản phẩm trung gian độc hại.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho cán bộ môi trường: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về công nghệ nano sắt và kỹ thuật điện hóa cho các đơn vị quản lý môi trường và doanh nghiệp xử lý ô nhiễm trong vòng 1 năm, nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả và an toàn.

4. Phát triển hệ thống giám sát và đánh giá hiệu quả xử lý: Xây dựng hệ thống giám sát liên tục hàm lượng POP trong đất và nước sau xử lý, kết hợp phân tích điện hóa và sắc ký để đánh giá hiệu quả thực tế, tiến hành định kỳ 6 tháng/lần.

5. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng và cải tiến công nghệ: Khuyến khích nghiên cứu tiếp tục về cơ chế phân hủy các loại POP khác nhau, tối ưu hóa quy trình tổng hợp bột sắt nano và kết hợp với các phương pháp xử lý sinh học để nâng cao hiệu quả và giảm chi phí.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà khoa học và nghiên cứu môi trường: Luận văn cung cấp dữ liệu thực nghiệm và cơ sở lý thuyết về xử lý POP bằng vật liệu nano, hỗ trợ phát triển các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực hóa học môi trường và công nghệ xử lý ô nhiễm.

2. Cơ quan quản lý môi trường và chính sách: Thông tin về thực trạng ô nhiễm POP, các phương pháp xử lý hiện có và đề xuất công nghệ mới giúp hoạch định chính sách, xây dựng kế hoạch quốc gia thực hiện Công ước Stockholm hiệu quả.

3. Doanh nghiệp xử lý chất thải và môi trường: Cung cấp giải pháp công nghệ khả thi, tiết kiệm chi phí và thân thiện môi trường để áp dụng trong xử lý đất ô nhiễm POP, nâng cao năng lực cạnh tranh và tuân thủ quy định pháp luật.

4. Sinh viên và học viên cao học chuyên ngành Hóa học, Môi trường: Tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật phân tích và ứng dụng công nghệ nano trong xử lý ô nhiễm, hỗ trợ học tập và nghiên cứu khoa học.

Câu hỏi thường gặp

1. POP là gì và tại sao chúng lại nguy hiểm?
   POP là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, có độc tính cao, tích tụ sinh học và di chuyển xa trong môi trường. Chúng gây ra các bệnh ung thư, rối loạn sinh sản và ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái.

2. Tại sao bột sắt nano được sử dụng để xử lý POP?
   Bột sắt nano có kích thước nhỏ, diện tích bề mặt lớn và khả năng khử mạnh, giúp phá vỡ liên kết clo trong POP hiệu quả, giảm thiểu phát thải chất độc hại và tăng tốc độ phân hủy.

3. Quá trình tách chiết POP từ đất được thực hiện như thế nào?
   Sử dụng cột sắc ký với dung môi nước có hoặc không có chất hoạt động bề mặt để chiết rửa POP từ mẫu đất, thu dung dịch chiết và phân tích hàm lượng POP bằng sắc ký hiệu năng cao.

4. Ảnh hưởng của pH đến quá trình phân hủy POP là gì?
   pH ảnh hưởng đến sự ổn định bề mặt điện cực và hiệu suất phản ứng điện hóa. pH trung tính (khoảng 7) được xác định là điều kiện tối ưu cho quá trình phân hủy POP bằng bột sắt nano.

5. Công nghệ xử lý POP bằng bột sắt nano có ưu điểm gì so với phương pháp truyền thống?
   Công nghệ này có hiệu quả cao, không phát sinh khí độc hại như dioxin, tiết kiệm chi phí và thời gian, đồng thời dễ dàng áp dụng tại các khu vực ô nhiễm phân tán, phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật ở Việt Nam.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định hiệu quả cao của bột sắt nano trong quá trình khoáng hóa và phân hủy các hợp chất POP khó phân hủy, đặc biệt là DDT trong mẫu đất ô nhiễm.
• Phương pháp tách chiết POP bằng dung môi nước có phụ gia hoạt động bề mặt đạt hiệu suất chiết rửa lên đến 85%, hỗ trợ hiệu quả cho giai đoạn xử lý tiếp theo.
• Điều kiện pH trung tính và thời gian xử lý tối thiểu 5 giờ là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa quá trình phân hủy POP bằng điện hóa và bột sắt nano.
• Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển công nghệ xử lý ô nhiễm POP phù hợp với điều kiện Việt Nam, giảm thiểu tác động môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
• Đề xuất triển khai ứng dụng công nghệ trong vòng 2-3 năm tới, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng và hoàn thiện quy trình xử lý.

Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp môi trường nên phối hợp triển khai thử nghiệm quy mô lớn công nghệ bột sắt nano, đồng thời đào tạo nhân lực và xây dựng hệ thống giám sát hiệu quả xử lý POP.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Thuốc bảo vệ thực vật đóng vai trò quan trọng trong nền sản xuất nông nghiệp ở nước ta và các nước trên thế giới, nhất là trong trồng cây lương thực, rau màu… để phòng trừ các loại sâu bệnh, chuột, cỏ dại… nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế góp phần tăng năng suất, tăng mùa vụ, thay đổi cơ cấu cây trồng… Tuy nhiên, nếu con người thiếu những hiểu biết về việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật thì nó sẽ để lại tác dụng phụ ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, sản phẩm nông nghiệp, đặc biệt là ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Sự tồn dư gây ô nhiễm của một số chất hữu cơ độc hại, bền khó phân hủy, được kí hiệu là POP (Persistent Organic Pollutant), là một vấn đề bức xúc, tồn tại hàng chục năm ở trên 1000 điểm nóng, với hàng loạt hệ lụy, gây nhiễm độc, ung thư. Vấn đề xử lý chất POP được nhà nước hết sức coi trọng, các nước và tổ chức quốc tế quan tâm.

Ô nhiễm POP tồn dư chủ yếu là từ các kho chứa, bãi tập kết, sau đó lan truyền trong đất và nguồn nước. Vấn đề cấp thiết là làm sạch đất bị nhiễm POP, hoàn nguyên đất trở lại trạng thái tự nhiên để sử dụng (trong nông nghiệp, khu dân cư …). POP tách ra phải được thu hồi – phân hủy triệt để. Tuy nhiên cho đến nay việc xử lý, phân hủy các chất độc hại tồn dư nêu trên vẫn luôn là yêu cầu cấp thiết, do chưa có giải pháp phù hợp, chưa có công nghệ khả thi hiệu quả, và nguồn nhân lực có kỹ thuật.

Đã có một số đề tài, công trình nghiên cứu về vấn đề này. Cho đến nay giải pháp rửa đất (washing POP contaminated soil) được cho là có hiệu quả cao. Công nghệ rửa đất gồm hai giai đoạn chính: 1- rửa sạch các chất POP và hoàn nguyên đất, 2- Thu gom và phân hủy các chất POP sau khi được tách rửa từ đất. Đề tài luận văn “Nghiên cứu quá trình khoáng hóa một số chất hữu cơ gây ô nhiễm khó phân hủy (POP) bằng bột sắt nano” là một nội dung nghiên cứu góp phần thực hiện giai đoạn hai của công nghệ rửa đất ô nhiễm.

1 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu quá trình khoáng hóa một số chất hữu cơ ô nhiễm khó phân hủy POP. Nội dung nghiên cứu - Phân tích xác định hàm lượng chất POP. - Nghiên cứu tách chiết DDT từ đất.

- Xử lý đất ô nhiễm thuốc BVTV khó phân hủy (POP) bằng phụ gia QH3. - Khử các hợp chất POP bằng bột sắt nano. Đối tƣợng nghiên cứu - Mẫu đất tại các khu vực ô nhiễm BVTV khó phân hủy (POP). Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp đo điện hóa.

- Phương pháp tính toán lượng tử. - Nghiên cứu tách chiết DDT từ đất. - Phương pháp khử POP bằng bột sắt nano. 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1.

Phân loại thuốc bảo vệ thực vật 1. Phân loại theo mục đích sử dụng [25] Nhóm các chất trừ sâu, trừ nhện, trừ côn trùng gây hại: + Nhóm các chất trừ sâu có chứa Clo: DDT, Clodan. + Nhóm các chất trừ sâu có chứa phốt pho: Wophatox, Diazinon, Malathion, Monitor. + Nhóm các hợp chất cacbamat: Sevin, Furadan, Mipcin, Bassa.

+ Nhóm các hợp chất sinh học: Pyrethroid, Permetrin. Nhóm các chất trừ nấm, trừ bệnh, trừ vi sinh vật gây hại: + Các hợp chất chứa đồng. + Các hợp chất chứa lưu huỳnh. + Các hợp chất chứa thuỷ ngân.

+ Một số loại khác. Nhóm các chất trừ cỏ dại, làm rụng lá, kích thích sinh trưởng: + Các hợp chất chứa Phenol (2,4- D). + Các hợp chất của axit propyonic (Dalapon). + Các dẫn xuất của cacbamat (ordram).

Nhóm các chất diệt chuột và động vật gặm nhấm: Photphua kẽm và Warfarin. Phân loại theo nguồn gốc sản xuất và cấu trúc hoá học [24, 25] Thuốc BVTV có nguồn gốc hữu cơ: + Nhóm các chất trừ sâu có chứa Clo: DDT, Clodan. + Nhóm các chất trừ sâu có chứa phốt pho: Wophatox, Diazinon, Malathion, Monitor. + Nhóm các hợp chất cacbamat: Sevin, Furadan, Mipcin, Bassa 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] + Các chất trừ sâu thuỷ ngân hữu cơ.

+ Các dẫn xuất của hợp chất nitro. + Các dẫn xuất của urê. + Các dẫn xuất của axit propionic. + Các dẫn xuất của axit xyanhydric.

Các chất trừ sâu vô cơ: + Các hợp chất chứa đồng. + Các hợp chất chứa lưu huỳnh. + Các hợp chất chứa thuỷ ngân. + Một số loại khác.

+ Các chất trừ sâu có nguồn gốc thực vật là ancaloid, thực vật có chứa nicotin, anabazin, pyrethroid. Phân loại nhóm độc theo tổ chức Y tế thế giới (TCYTTG) [8, 24] Các chuyên gia về độc học đã nghiên cứu ảnh hưởng của chất độc lên cơ thể động vật ở cạn (chuột nhà), và đã đưa ra 5 nhóm độc theo tác động của độc tố tới cơ thể qua miệng và da như sau. Ghi chú: Liều gây chết trung bình (theo đơn vị mg) cho 1 nửa số chuột nhà (theo đơn vị kg) đem thử nghiệm kí hiệu là LD50 mg/kg chuột nhà. Giá trị LD50 mg/kg chuột nhà càng nhỏ thì tính độc càng cao [8] 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Phân loại nhóm độc theo TCYTTG (LD50 mg/kg chuột nhà) Phân nhóm độc Qua miệng Qua da Thể rắn Thể lỏng Thể rắn Thể lỏng I. Độc trung bình 50- 500 200- 2000 100- 1000 400- 4000 III. Độc rất nhẹ >2000 >3000 Có thể nhận biết tính độc của thuốc bảo vệ thực vật theo dấu hiệu màu trên bao bì thuốc như sau: - Vạch màu đỏ trên bao bì là thuốc độc nhóm I, thuộc loại rất độc và độc. - Vạch màu vàng trên bao bì là thuốc độc nhóm II, thuộc loại độc trung bình.

- Vạch màu xanh trên bao bì da trời là thuốc độc nhóm III , thuộc loại ít độc. - Vạch màu xanh lá cây trên bao bì là thuốc độc nhóm IV, thuộc loại độc, rất nhẹ. Phân loại theo độ bền khó phân hủy [24, 25] Các hoá chất bảo vệ thực vật (BVTV) có độ bền khó phân hủy rất khác nhau, nhiều chất có thể lưu đọng trong môi trường đất, nước, không khí và trong cơ thể động, thực vật. Do vậy các hoá chất BVTV có thể gây những tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khoẻ con người.

Dựa vào độ bền khó phân hủy của chúng, có thể sắp xếp chúng vào các nhóm sau: - Nhóm chất không bền: Nhóm này gồm các hợp chất phốt pho hữu cơ, cacbamat. Các hợp chất nằm trong nhóm này có độ bền kéo dài trong vòng từ 1- 12 tuần. 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] - Nhóm chất bền trung bình: Các hợp chất nhóm này có độ bền vững từ 1- 18 tháng, hay một vài năm trong điều kiện tự nhiên. Điển hình là thuốc diệt cỏ 2,4-D (thuộc loại hợp chất có chứa Clo).

- Nhóm chất bền khó phân hủy: các hợp chất nhóm này có độ bền từ 2- 5 năm, thậm chí hàng chục năm trong đất, nguồn nước. Thuộc nhóm này là các loại thuốc trừ sâu đã bị cấm sử dụng trên thế giới và ở Việt Nam là DDT, 666 (HCH),. Đó là các hợp chất Clo bền vững. - Nhóm chất rất bền khó phân hủy: Đó là các hợp chất kim loại hữu cơ, loại chất này có chứa các kim loại nặng như Thuỷ ngân (Hg), asen (As).

Các kim loại nặng Hg và As không bị phân huỷ theo thời gian, chúng đã bị cấm sử dụng ở Việt Nam. Các dạng thuốc BVTV [24, 25] Các dạng thuốc phổ biến hiện nay - Nhũ dầu: Emulsifiable Concentrate (EC), Nhũ Dầu (ND). - Huyền phù: Flowable Liquid (FL), Suspensive Concentrate (SC). - Bột hòa nước: Soluble Powder (SP).

- Bột thấm nước: Wettable Powder (WP), Bột Thấm Nước (BTN). - Dạng hạt: Granules (G), hạt (H). Hợp chất hữu cơ khó phân hủy 1. Hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POP) [1, 26]  Định nghĩa về các hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POP) Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POP) là các hóa chất độc, gây tác hại nghiêm trọng cho sức khỏe con người và môi trường.

POP đáng lo ngại bởi các đặc tính sau : 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] - Độc tính cao: POP là những hóa chất độc hại, đã được chứng minh là có ảnh hưởng xấu đối với sức khỏe con người và môi trường tự nhiên. - Khó phân hủy: POP là những hóa chất có độ bền hóa học cao khó phân hủy trong điều kiện tự nhiên, nên khi đã phát thải vào môi trường, chúng có thể tồn tại trong một thời gian dài. - Khả năng di chuyển và phát tán xa: POP có thể di chuyển đi xa khỏi nguồn phát thải ban đầu theo gió, nước hay nhờ vào các loài di cư. - Khả năng tích tụ sinh học: POP có thể được hấp thụ dễ dàng vào các mô mỡ và tích tụ sinh học trong cơ thể của các sinh vật sống, làm tăng nồng độ các chất này ( được tích tụ sinh học) theo chuỗi thức ăn.

 Tác hại của các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa POP với sự suy giảm số lượng, bệnh dịch và các trạng thái bất thường của một số loài hoang dã như một số loài cá, chim và động vật có vú. POP có thể gây tác hại về sinh sản, phát triển, miễn dịch, ung thư v.v… Con người bị nhiễm POP chủ yếu thông qua thức ăn đã bị nhiễm POP và một số đường khác, ít phổ biến hơn như uống nước nhiễm POP và tiếp xúc trực tiếp với các hóa chất này. Ở người và loài động vật có vú, POP có thể di chuyển sang các hệ sau quá trình mang thai và cho con bú. Thế giới đã và đang phải chịu nhiều rủi ro về sức khỏe và tính mạng liên quan đến POP.

Nhóm người dễ bị tổn thương nhất là những người nhạy cảm, như trẻ em hay người già và những người có hệ miễn dịch yếu. Nam giới và nữ giới ở độ tuổi sinh sản cũng có thể bị rủi ro vì POP có thể làm suy yếu chức năng sinh sản. Hậu quả do Dioxin từ chất độc hóa học do Mỹ sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam là một minh chứng cụ thể về tác hại của POP đối với con người và môi trường. Trong chuỗi thức ăn, POP được tích tụ vào các mô mỡ của các vi sinh vật sống và nồng độ ngày càng tăng khi được chuyển từ loài này sang loài khác.

Quá trình này được gọi là “tích tụ sinh học”.