Nghiên cứu thực trạng phát thải của một số chất hữu cơ độc hại trong thành phần khí thải lò đốt rác sinh hoạt quy mô nhỏ

Nghiên cứu phát thải chất hữu cơ độc hại từ lò đốt rác sinh hoạt nhỏ. Đánh giá thực trạng ô nhiễm và đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Tiến Dũng
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Đức Toàn
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Thực Trạng Phát Thải Của Một Số Chất Hữu Cơ Độc Hại Trong Thành Phần Khí Thải Lò Đốt Rác Sinh Hoạt Quy Mô Nhỏ
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
• 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2. Tình hình phát sinh và xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại Việt Nam và khu vực nghiên cứu
• 2.1. Tình hình phát sinh và xử lý chất thải rắn tại Việt Nam
• 2.2. Thực trạng tình hình phát sinh và xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại khu vực nghiên cứu
• 3. Đặc điểm của một số chất hữu cơ độc hại
• 3.1. Đặc điểm của PAHs
• 3.2. Đặc điểm của BTEX
• 3.3. Ảnh hưởng của các chất hữu cơ độc hại đến môi trường
• 3.3.1. Ảnh hưởng của PAHs
• 3.3.2. Ảnh hưởng của BTEX
• 4. Tổng quan về tình hình nghiên cứu về các hợp chất hữu cơ trong không khí trên thế giới và tại Việt Nam
• 4.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu, phân tích các hợp chất hữu cơ trên thế giới
• 4.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu, phân tích các hợp chất hữu cơ tại Việt Nam
• 4.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu tỷ lệ đồng phân của PAHs, BTEX
• 4.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu về rủi ro trong và ngoài nước
• 4.4.1. Một số nghiên cứu về rủi ro của PAHs, BTEX trên thế giới
• 4.4.2. Một số nghiên cứu về rủi ro của PAH, BTEX tại Việt Nam
• 4.4.3. Một số phương pháp đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người của PAHs, BTEX
• 4.5. Một số mô hình đánh giá rủi ro phơi nhiễm
• 4.6. Tổng quan tình hình nghiên cứu về phát thải trong và ngoài nước
• 4.6.1. Tình hình nghiên cứu về phát thải trên thế giới
• 4.6.2. Tình hình nghiên cứu về phát thải tại Việt Nam
• 4.6.3. Một số phương pháp xác định hệ số phát thải
• 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 5.1. Cơ sở thực tiễn
• 5.1.1. Cơ sở thực tiễn cho việc nghiên cứu khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc và Nam Định
• 5.1.2. Cơ sở lựa chọn lò đốt chất thải rắn sinh hoạt khu vực nghiên cứu
• 5.1.3. Cơ sở cho việc lấy mẫu, các thông số nghiên cứu
• 5.2. Phương pháp nghiên cứu
• 5.2.1. Phương pháp điều tra và thu thập số liệu
• 5.2.2. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
• 5.2.3. Phương pháp đánh giá rủi ro ô nhiễm
• 5.2.4. Phương pháp tính hệ số phát thải, tải lượng PAHs, BTEX trong khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt
• 6. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 6.1. Thành phần, đặc điểm chất thải rắn khu vực nghiên cứu
• 6.1.1. Thành phần chất thải rắn sinh hoạt khu vực nghiên cứu
• 6.1.2. Thành phần chất thải rắn sinh hoạt khu vực nghiên cứu và một số địa phương khác
• 6.2. Đánh giá ô nhiễm PAHs trong khí thải và không khí xung quanh
• 6.2.1. Đánh giá ô nhiễm PAHs trong khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt
• 6.2.2. Đánh giá ô nhiễm PAHs trong khí xung quanh lò đốt chất thải rắn sinh hoạt
• 6.2.3. Diến biến ô nhiễm PAHs trong không khí khu vực lò đốt chất thải rắn sinh hoạt
• 6.2.4. Tỷ lệ đồng phân của PAHs trong không khí khu vực lò đốt
• 6.2.5. Đánh giá rủi ro của PAH đến sức khỏe con người
• 6.3. Đánh giá ô nhiễm BTEX trong khí thải và không khí xung quanh
• 6.3.1. Đánh giá ô nhiễm BTEX trong khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt
• 6.3.2. Đánh giá ô nhiễm BTEX trong không khí xung quanh lò đốt chất thải rắn sinh hoạt
• 6.3.3. Diến biến ô nhiễm BTEX trong không khí khu vực lò đốt chất thải rắn sinh hoạt
• 6.3.4. Tỷ lệ đồng phân của một số BTEX trong không khí khu vực lò đốt chất thải rắn
• 6.3.5. Đánh giá rủi ro của BTEX đến sức khỏe con người
• 6.4. Xác định hệ số phát thải của một số chất hữu cơ độc hai (PAH, BTEX) trong khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt
• 6.4.1. Hệ số phát thải của nhóm chất PAH
• 6.4.2. Hệ số phát thải của nhóm chất BTEX
• 6.5. Xác định tải lượng của các PAH, BTEX trong khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt
• 6.5.1. Xác định tải lượng của PAH trong khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt tại khu vực nghiên cứu
• 6.5.2. Xác định tải lượng của BTEX trong khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt tại khu vực nghiên cứu
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Phát Thải Chất Độc Hại 55 ký tự

Hiện nay, ô nhiễm chất thải rắn sinh hoạt là vấn đề cấp bách tại Việt Nam, gia tăng về khối lượng và độ phức tạp. Tình trạng này đe dọa đến sự phát triển kinh tế - xã hội và sức khỏe cộng đồng. Nhiều địa phương lựa chọn lò đốt rác quy mô nhỏ để giải quyết, nhưng các chuyên gia lo ngại về hậu quả lâu dài do chưa xử lý triệt để bụi và khí thải. Đáng chú ý là sự gia tăng chất hữu cơ độc hại trong thành phần khí thải. Theo thống kê của Viện Chiến lược chính sách tài nguyên và môi trường, có hơn 400 lò đốt rác trên cả nước, đa số là lò đốt cỡ nhỏ. Thực tế, nhiều công nghệ đốt không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, gây ô nhiễm thứ cấp, ảnh hưởng đến môi trường sống và sức khỏe người dân. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá thực trạng phát thải các chất hữu cơ độc hại, hướng tới sự phát triển bền vững.

1.1. Tình Hình Xử Lý Chất Thải Rắn Sinh Hoạt Tại Việt Nam

Việt Nam đang đối mặt với thách thức lớn trong quản lý chất thải rắn sinh hoạt. Khối lượng chất thải ngày càng tăng do tăng dân số và thói quen tiêu dùng chưa hợp lý. Các phương pháp xử lý hiện tại, bao gồm cả công nghệ đốt rác, còn nhiều hạn chế. Theo tài liệu gốc, nhiều địa phương đã đầu tư lò đốt rác sinh hoạt cỡ nhỏ để xử lý nguồn phát sinh chất thải rắn. Tuy nhiên, việc kiểm soát công nghệ đốt và các loại chất thải thứ cấp còn gặp nhiều khó khăn. Điều này dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

1.2. Vấn Đề Phát Thải Chất Hữu Cơ Độc Hại Từ Lò Đốt Nhỏ

Các lò đốt rác quy mô nhỏ, đặc biệt là ở khu vực nông thôn, thường gặp vấn đề về công nghệ xử lý khí thải. Điều này dẫn đến phát thải các chất hữu cơ độc hại như VOCs, PAHs, dioxin, và furan vào môi trường. Chất thải sinh hoạt thường chứa nhiều thành phần độc hại, đặc biệt là nhựa chứa halogen. Trong quá trình đốt, nếu hệ thống xử lý khí thải không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, sẽ phát sinh ra nhiều chất độc hại. Những chất này có độc tính cao, có khả năng lan truyền xa và tích tụ trong cơ thể người.

II. Thách Thức Vấn Đề Ô Nhiễm Khí Thải Lò Đốt Rác 58 ký tự

Mặc dù lò đốt rác sinh hoạt là một giải pháp cho vấn đề chất thải, nhưng chúng cũng mang đến những thách thức lớn về ô nhiễm khí thải. Việc không tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật trong quá trình vận hành có thể dẫn đến phát thải vượt mức các chất hữu cơ độc hại. Điều này gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là người dân sống gần khu vực lò đốt. Đồng thời, nó cũng tác động tiêu cực đến môi trường, gây ô nhiễm không khí, nước, và đất. Theo tài liệu nghiên cứu, các lò đốt rác thường không đáp ứng được các yêu cầu về kĩ thuật, gây ra ô nhiễm môi trường thứ cấp cho khu vực và ảnh hướng đến sức khỏe và đời sống của người dân.

2.1. Ảnh Hưởng Của PAHs Và BTEX Đến Môi Trường Và Sức Khỏe

PAHs và BTEX là những chất hữu cơ độc hại phổ biến trong khí thải lò đốt rác. Chúng có khả năng gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm ung thư, bệnh về hô hấp, và các vấn đề thần kinh. Ngoài ra, chúng còn gây ô nhiễm nguồn nước và đất, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và chuỗi thức ăn. Cần có các biện pháp kiểm soát và giảm thiểu phát thải các chất này để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

2.2. Thực Trạng Ô Nhiễm Không Khí Xung Quanh Lò Đốt Rác

Nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ các chất hữu cơ độc hại trong không khí xung quanh lò đốt rác thường cao hơn so với các khu vực khác. Điều này đặc biệt đáng lo ngại đối với người dân sống gần lò đốt, vì họ có nguy cơ tiếp xúc với các chất độc hại này trong thời gian dài. Cần có các biện pháp giám sát và kiểm soát chặt chẽ hoạt động của lò đốt rác để giảm thiểu ô nhiễm không khí. Việc đầu tư vào công nghệ xử lý khí thải hiện đại là rất quan trọng.

III. Phương Pháp Đánh Giá Nghiên Cứu Khí Thải Lò Đốt 59 ký tự

Để hiểu rõ thực trạng phát thải từ lò đốt rác sinh hoạt, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu và đánh giá khoa học. Các phương pháp này bao gồm lấy mẫu và phân tích khí thải, đánh giá rủi ro ô nhiễm, và tính toán hệ số phát thải. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quan trọng để xây dựng các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm khí thải và bảo vệ môi trường. Luận án này sử dụng các phương pháp như: Phương pháp điều tra và thu thập số liệu, phương pháp lấy mẫu khí thải và không khí xung quanh theo Thông tư số 24/2017/TT–BTNMT và Thông tư số 10/2021/TT–BTNMT.

3.1. Phương Pháp Lấy Mẫu Và Phân Tích Khí Thải PAHs BTEX

Quá trình lấy mẫu và phân tích khí thải đóng vai trò quan trọng trong việc xác định nồng độ các chất hữu cơ độc hại. Theo tài liệu gốc, phương pháp lấy mẫu khí thải và không khí xung quanh được thực hiện theo Thông tư số 24/2017/TT–BTNMT và Thông tư số 10/2021/TT–BTNMT. Mẫu khí thải được thu thập bằng các thiết bị chuyên dụng và phân tích bằng các phương pháp như sắc ký khí khối phổ (GC-MS) để xác định nồng độ PAHs và BTEX.

3.2. Đánh Giá Rủi Ro Ô Nhiễm Và Tính Toán Hệ Số Phát Thải

Sau khi có kết quả phân tích khí thải, cần đánh giá rủi ro ô nhiễm để xác định mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Các mô hình đánh giá rủi ro sẽ được sử dụng để ước tính nguy cơ mắc bệnh do tiếp xúc với các chất hữu cơ độc hại. Đồng thời, cần tính toán hệ số phát thải để ước tính tổng lượng các chất này được phát thải từ lò đốt rác.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Thực Trạng Phát Thải Tại Vĩnh Phúc NĐ 60 ký tự

Nghiên cứu được thực hiện tại tỉnh Vĩnh Phúc và Nam Định, nơi có nhiều lò đốt rác sinh hoạt quy mô nhỏ. Kết quả cho thấy nồng độ PAHs và BTEX trong khí thải và không khí xung quanh lò đốt rác vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Điều này gây ra những rủi ro đáng kể cho sức khỏe của người lao động và cộng đồng địa phương. Cụ thể, một số khu vực ghi nhận nồng độ các chất độc hại cao hơn mức an toàn, đặc biệt là trong quá trình vận hành lò đốt. Theo tài liệu gốc, hầu hết hệ thống lò đốt chất thải rắn chưa đáp ứng được các yêu cầu về kỹ thuật, điều này đã gây ra ô nhiễm môi trường thứ cấp cho khu vực và làm ảnh hướng đến sức khỏe và đời sống của người dân trên địa bàn.

4.1. Đánh Giá Ô Nhiễm PAHs Trong Khí Thải Và Không Khí Xung Quanh

Kết quả phân tích cho thấy sự hiện diện của 16 loại PAHs trong khí thải lò đốt. Nồng độ các PAHs trong không khí xung quanh lò đốt CTRSH cũng vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Điều này cho thấy mức độ ô nhiễm PAHs trong khu vực này là đáng báo động. Nghiên cứu cũng đánh giá rủi ro của PAHs đến sức khỏe con người. Kết quả cho thấy người lao động làm việc tại lò đốt có nguy cơ cao mắc các bệnh liên quan đến PAHs.

4.2. Đánh Giá Ô Nhiễm BTEX Trong Khí Thải Và Không Khí Xung Quanh

Tương tự như PAHs, nồng độ BTEX trong khí thải và không khí xung quanh lò đốt rác cũng vượt quá tiêu chuẩn. Tỷ lệ đồng phân của một số BTEX trong không khí khu vực lò đốt chất thải rắn được phân tích. Nghiên cứu cũng đánh giá rủi ro của BTEX đến sức khỏe con người. Kết quả cho thấy người lao động làm việc tại lò đốt có nguy cơ cao mắc các bệnh liên quan đến BTEX.

V. Giải Pháp Giảm Phát Thải Chất Độc Hại Từ Lò Đốt 58 ký tự

Để giảm thiểu phát thải chất độc hại từ lò đốt rác sinh hoạt, cần áp dụng các giải pháp đồng bộ. Các giải pháp này bao gồm nâng cấp công nghệ đốt, cải thiện quy trình vận hành, và tăng cường kiểm soát khí thải. Đồng thời, cần khuyến khích phân loại rác tại nguồn để giảm lượng chất thải đưa vào lò đốt. Nghiên cứu này đề xuất một số giải pháp cụ thể để cải thiện tình hình ô nhiễm khí thải.

5.1. Nâng Cấp Công Nghệ Đốt Và Xử Lý Khí Thải Hiện Đại

Việc nâng cấp công nghệ đốt là yếu tố then chốt để giảm thiểu phát thải. Cần đầu tư vào các công nghệ đốt tiên tiến, có khả năng đốt cháy hoàn toàn chất thải và giảm thiểu phát thải chất độc hại. Bên cạnh đó, cần trang bị hệ thống xử lý khí thải hiện đại, có khả năng loại bỏ hiệu quả PAHs, BTEX, và các chất ô nhiễm khác.

5.2. Quản Lý Vận Hành Lò Đốt Rác Theo Tiêu Chuẩn An Toàn

Quá trình vận hành lò đốt rác cần tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn an toàn và kỹ thuật. Cần đào tạo và nâng cao trình độ cho người vận hành lò đốt, đảm bảo họ có đủ kiến thức và kỹ năng để vận hành lò đốt một cách an toàn và hiệu quả. Việc kiểm tra và bảo trì lò đốt định kỳ cũng rất quan trọng để đảm bảo lò đốt hoạt động ổn định và giảm thiểu phát thải.

5.3. Tăng Cường Kiểm Tra Và Đánh Giá Định Kỳ Khí Thải

Việc kiểm tra và đánh giá định kỳ khí thải là cần thiết để giám sát hiệu quả của các biện pháp giảm thiểu phát thải. Cần thiết lập hệ thống giám sát khí thải liên tục và công khai kết quả cho cộng đồng. Việc xử lý nghiêm các trường hợp vi phạm quy định về phát thải là cần thiết để đảm bảo tính răn đe và bảo vệ môi trường.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Về Khí Thải Lò Đốt 56 ký tự

Nghiên cứu này đã đánh giá thực trạng phát thải các chất hữu cơ độc hại từ lò đốt rác sinh hoạt quy mô nhỏ tại Vĩnh Phúc và Nam Định. Kết quả cho thấy mức độ ô nhiễm là đáng báo động và cần có các biện pháp can thiệp kịp thời. Các giải pháp giảm thiểu phát thải đã được đề xuất trong nghiên cứu này có thể giúp cải thiện tình hình ô nhiễm khí thải và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của các công nghệ xử lý khí thải mới và phát triển các mô hình quản lý chất thải rắn bền vững.

6.1. Những Đóng Góp Mới Của Luận Án Về Phát Thải Lò Đốt

Luận án này có những đóng góp mới trong việc đánh giá thực trạng phát thải các chất hữu cơ độc hại từ lò đốt rác sinh hoạt quy mô nhỏ. Nghiên cứu đã cung cấp các số liệu và phân tích chi tiết về nồng độ PAHs và BTEX trong khí thải và không khí xung quanh. Luận án cũng đã xây dựng được bộ hệ số hệ số phát thải và tải lượng các chất ô nhiễm đặc trưng (PAH, BTEX) trong không khí từ hoạt động đốt chất thải rắn sinh hoạt.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Xử Lý Khí Thải

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu về các công nghệ xử lý khí thải mới và hiệu quả hơn. Các nghiên cứu nên tập trung vào việc phát triển các vật liệu hấp phụ mới, có khả năng loại bỏ hiệu quả các chất hữu cơ độc hại từ khí thải. Đồng thời, cần nghiên cứu về các mô hình quản lý chất thải rắn bền vững, có thể giảm thiểu lượng chất thải đưa vào lò đốt và giảm thiểu phát thải.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Vấn đề ô nhiễm do chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) tại Việt Nam đang gia tăng nhanh chóng về khối lượng và mức độ phức tạp của thành phần. Theo Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2019, tổng lượng CTRSH phát sinh trên toàn quốc ước tính khoảng 64.658 tấn/ngày (khu vực đô thị chiếm 35.624 tấn/ngày và khu vực nông thôn chiếm 28.034 tấn/ngày). Để xử lý lượng chất thải này, giải pháp lắp đặt các lò đốt CTRSH quy mô nhỏ (công suất dưới 500 kg/h) được triển khai đại trà tại nhiều địa phương nông thôn. Cả nước có hơn 400 lò đốt CTRSH, trong đó khoảng 2/3 được sản xuất, lắp ráp trong nước (tiêu biểu là dòng lò Losiho với khoảng 150 lò) và một phần nhập khẩu (như Sankyo, BD-Anfa, T-Tech, TH-15, Lodora, SH-300).

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: phần lớn các lò đốt quy mô nhỏ hiện nay chưa đáp ứng quy chuẩn kỹ thuật về xử lý khí thải; CTRSH đầu vào không qua phân loại; nhiệt độ buồng đốt không ổn định; người vận hành thiếu kỹ năng chuyên môn; và chưa có hệ thống xử lý khí thải thứ cấp hiệu quả để ngăn ngừa các chất hữu cơ độc hại như Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) và Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene (BTEX). Mặc dù các nghiên cứu về phát thải lò đốt công nghiệp hoặc giao thông đã được thực hiện, việc khảo sát thực trạng phát thải, xây dựng bộ hệ số phát thải, tính toán tải lượng và đánh giá rủi ro sức khỏe nghề nghiệp đối với nhóm PAHs và BTEX từ lò đốt CTRSH quy mô nhỏ tại khu vực nông thôn Việt Nam vẫn chưa có công trình thực hiện toàn diện.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm 3 nội dung:

1. Đánh giá ô nhiễm của một số nhóm chất hữu cơ (được lựa chọn) trong khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt quy mô nhỏ.
2. Đánh giá rủi ro của một số nhóm chất hữu cơ (được lựa chọn) đến sức khỏe công nhân vận hành lò đốt chất thải rắn sinh hoạt quy mô nhỏ.
3. Xây dựng được bộ hệ số phát thải và tải lượng các chất ô nhiễm đặc trưng (PAH, BTEX) trong không khí từ hoạt động đốt chất thải rắn sinh hoạt.

Đối tượng nghiên cứu của luận án bao gồm:

• Nhóm PAHs gồm 16 hợp chất: Naphthalene (Nap), Acenaphthylene (Acy), Acenaphthene (Ace), Fluorene (Flu), Phenanthrene (Phe), Anthracene (Ant), Fluoranthene (Flu/Flt), Pyrene (Pyr), Benzo[a]anthracene (BaA), Chrysene (Chr), Benzo[b]fluoranthene (BbF), Benzo[k]fluoranthene (BkF), Benzo[a]pyrene (BaP), Indeno[1,2,3-cd]pyrene (Ind), Dibenzo[a,h]anthracene (DahA) và Benzo[g,h,i]perylene (BghiP).
• Nhóm BTEX gồm 04 hợp chất: Benzene, Toluene, Ethylbenzene và Xylene (đồng phân o, m, p-xylene).

Phạm vi nghiên cứu:

• Phạm vi không gian: Khảo sát tại 4 xã, thị trấn thuộc hai tỉnh Nam Định và Vĩnh Phúc:
  • Tỉnh Vĩnh Phúc: Xã Tam Hợp (huyện Bình Xuyên) và thị trấn Yên Lạc (huyện Yên Lạc).
  • Tỉnh Nam Định: Thị trấn Cồn và xã Hải Lý (huyện Hải Hậu).
• Phạm vi thời gian: Thu thập chuỗi số liệu quan trắc thực địa và phân tích thực nghiệm từ năm 2020 đến các giai đoạn quan trắc 03 năm liên tiếp theo các đợt tháng 4, tháng 6, tháng 9 và tháng 11.

Thông tin tổng quan	Chi tiết trích xuất từ văn bản
Tên luận án	Nghiên cứu thực trạng phát thải của một số chất hữu cơ độc hại trong thành phần khí thải lò đốt rác sinh hoạt quy mô nhỏ
Tác giả	Nguyễn Tiến Dũng
Người hướng dẫn khoa học	GS.TS. Vũ Đức Toàn, PGS.TS. Ngô Trà Mai
Cơ sở đào tạo	Trường Đại học Thủy lợi
Chuyên ngành & Mã số	Kỹ thuật Môi trường – Mã số: 9520320
Năm bảo vệ	2025

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước theo bốn hướng trọng tâm:

1. Nghiên cứu nồng độ và phương pháp phân tích hợp chất hữu cơ trong không khí:

• Quốc tế: Tại Tây Ban Nha, nghiên cứu so sánh phương pháp chiết Soxhlet và chiết áp lực cao kết hợp HPLC và GC-MS để phân tích PAHs và dicarboxylic acids; tại Bắc Kinh (Trung Quốc) và Osaka (Nhật Bản), phương pháp chiết siêu âm với dung môi dichloromethane/methanol (2:1) hoặc dichloromethane/hexane kết hợp GC-MS được sử dụng để phân tích PAHs trong bụi tổng số (nồng độ đô thị Osaka đạt 1,94 ng/m³ cao hơn khu dân cư 1,52 ng/m³). Kenji Yasuda và Michimasa Takahashi (2011, Nhật Bản) khảo sát 4 lò đốt chất thải đô thị qua 3 giai đoạn (khởi động, duy trì cháy, dừng cháy), ghi nhận hệ số phát thải PAHs dao động từ 0,03 đến 0,9 mg/10³kg và nồng độ PAHs tăng vọt khi điều kiện cháy kém (nồng độ CO vượt 2.000 ppm). Nghiên cứu tại Jordan khảo sát BTEX từ lò sưởi gia đình (lò dầu hỏa phát thải 290 µg/m³); nghiên cứu của Mohd Talib Latif và cộng sự tại Kuala Lumpur (Malaysia) ghi nhận BTEX đạt 49,56 ± 23,71 µg/m³; tại Iran, Baghani và cộng sự phân tích BTEX tại trạm xăng dầu.
• Việt Nam: Nghiên cứu tại TP. Hồ Chí Minh sử dụng dung môi benzene/ethanol (3/1) và thiết bị HPLC, phát hiện các PAHs 5-6 vòng chiếm 51–82% tổng PAHs; nghiên cứu tại Hà Nội phân tích 15 PAHs và 11 nitro-PAHs (NPAHs) bằng GC-MS, ghi nhận nồng độ tăng cao vào mùa đông do phương tiện giao thông; các nghiên cứu BTEX tại tầng hầm đỗ xe Hà Nội của Võ Thị Lệ Hà và cộng sự (Benzene 16,99 µg/m³, Toluene 200,36 µg/m³, Xylene 625,22 µg/m³), tại đường Trường Chinh và Nguyễn Ngọc Nại, tại 17 tuyến đường TP. Hồ Chí Minh, và tại 10 trường mầm non Hà Nội (Nghiêm Trung Dũng và cộng sự).

2. Nghiên cứu tỷ lệ đồng phân để nhận dạng nguồn thải:

• Quốc tế: Anne Monod và cộng sự (2001) nghiên cứu tỷ lệ Xylene/Ethylbenzene (X/E dao động 2,81–4,63 tại 19 thành phố); Mark B. Yunker và cộng sự (2002, Columbia) thiết lập chỉ số Fluoranthene/(Fluoranthene + Pyrene) (Fl/(Fl+Py) dao động 0,22–0,72); Hisam Samae và cộng sự (2019, Đông Nam Á) ghi nhận tỷ lệ Fl/(Fl+Py) từ sinh khối đạt 0,26–0,63; Alice Dvorská và cộng sự (Châu Âu, Fl/(Fl+Py) từ 0,52–2,9); Wiriya và cộng sự (2016, Thái Lan) nghiên cứu đốt phế phẩm nông nghiệp (Fl/(Fl+Py) từ 0,49–0,52).
• Việt Nam: Hoàng Quốc Anh và cộng sự (2020) nghiên cứu bụi lắng miền Bắc (Flt/(Flt+Pyr) từ 0,24–0,49); Trần Đình Trinh và cộng sự (2020) nghiên cứu tỷ lệ Toluene/Benzene (T/B) tại trường mầm non (1,62–2,58 mùa đông và 1,24–1,29 mùa hè); Võ Thị Quỳnh Trúc và cộng sự (2007) xác định tỷ lệ X/E từ giao thông (1,2–2,9); Nguyễn Thúy Ngọc và cộng sự (2020) khảo sát bụi lắng Quảng Ninh (Flt/(Flt+Pyr) từ 0,4–0,5).

3. Nghiên cứu đánh giá rủi ro sức khỏe:

• Quốc tế: Mohd Talib Latif và cộng sự (2019, Malaysia, rủi ro BTEX từ 1×10⁻⁵ đến 1×10⁻⁴); nghiên cứu cây xăng Bangkok (Thái Lan, 2012, rủi ro 1,82×10⁻⁴ đến 2,5×10⁻⁴); Liu J. và cộng sự (2018, Trung Quốc, rủi ro PAHs đường phố từ 1,0×10⁻⁶ đến 1,5×10⁻⁵); Abbas Norouzian Baghani và cộng sự (2019, Iran, rủi ro 2,11×10⁻⁴ đến 1,82×10⁻³); Taraneh Mihankhah và cộng sự (2020, Iran, rủi ro ung thư PAHs bụi đô thị là 2,89×10⁻⁴); Khanal R. và cộng sự (2018, Tokyo); Zivancec J. và cộng sự (2022, Serbia, rủi ro PAHs trong nhà đối với trẻ em 3,8×10⁻⁴, người lớn 3,73×10⁻⁴).
• Việt Nam: Sổ tay hướng dẫn của Tổng cục Môi trường (2014) về kiểm kê POPs không chủ định; Nguyễn Công Tập (2015) đánh giá rủi ro BTEX tại Hai Bà Trưng, Hà Nội; Hà Thị Hồng (2022) đánh giá rủi ro PAHs bụi trong nhà; Nghiêm Trung Dũng và cộng sự (2020) đánh giá rủi ro BTEX học đường.

4. Nghiên cứu hệ số phát thải (Emission Factor - EF):

• Quốc tế: Didin Agustian Permadi và Nguyễn Thị Kim Oanh (2013, Indonesia, EF đốt sinh khối là 7,0 g/kg); Wen-bu Shu và cộng sự (2017, Thẩm Quyến - Trung Quốc, EF lò đốt rác đô thị là 35,2 µg/kg); Arunrat và Sereenonchai (2018, Thái Lan, EF đốt nông nghiệp 4,5 g/kg); Hisam Samae và cộng sự (2021, EF từ 0,005 đến 0,044 mg/kg); Hall D.-M. (Florida, Mỹ, EF đốt mía từ 7,13 đến 8,18 mg/kg); cùng các hướng dẫn quốc tế như AP-42 của US EPA, tài liệu WHO và EEA.
• Việt Nam: Nguyễn Thị Kim Oanh và Nghiêm Trung Dũng (1999) nghiên cứu phát thải PAHs từ đốt nhiên liệu; Hoàng Anh Lê và cộng sự (2013) tính toán phát thải đốt rơm rạ Thái Bình; Pham C. và cộng sự nghiên cứu phát thải PAHs và NPAHs từ đốt rơm rạ lộ thiên.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Luận án tập trung giải quyết việc thiếu hụt dữ liệu phát thải thực tế, tỷ lệ đồng phân nhận diện, hệ số phát thải, tải lượng và mức độ rủi ro sức khỏe nghề nghiệp của 16 PAHs và 4 BTEX đối với loại hình lò đốt CTRSH quy mô nhỏ cấp xã/thị trấn tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và các khái niệm

• Khái niệm và đặc tính PAHs: Hydrocarbon thơm đa vòng gồm 2 vòng benzen trở lên gắn kết, hình thành do quá trình cháy không hoàn toàn chất hữu cơ. PAHs phân tử lượng càng lớn càng bền vững và độc tính cao. Luận án nghiên cứu 16 chất PAHs tiêu chuẩn theo US EPA.
• Khái niệm và đặc tính BTEX: Nhóm hydrocarbon thơm bay hơi gồm Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene (công thức tổng quát $C_n H_{2n-6}$, $n \ge 6$). Benzene được IARC xếp vào Nhóm 1 và US EPA xếp vào Nhóm A (chất gây ung thư ở người); Toluene, Ethylbenzene và Xylene gây độc thần kinh và suy giảm chức năng cơ quan nội tạng.
• Tiêu chuẩn nhóm POPs: Độ bền (thời gian bán hủy >2 tháng trong nước, >6 tháng trong đất/trầm tích, >2 ngày trong không khí); tích tụ sinh học ($\lg K_{ow} > 5$, BCF/BAF > 5.000).

Ký hiệu chất	$\lg K_{ow}$	$\lg K_{oc}$	Độ tan trong nước ($\mu\text{g/L}$)	Hằng số Henry ($\text{Pa}\cdot\text{m}^3/\text{mol}$)
Naphthalene (Nap)	3,34	3,13	31.900	50,4
Acenaphthylene (Acy)	3,55	3,34	16.100	11,6
Acenaphthene (Ace)	3,92	3,71	4.160	13,9
Fluorene (Flu)	4,18	3,97	1.880	8,7
Phenanthrene (Phe)	4,502	4,292	1.034	3,8
Anthracene (Ant)	4,68	4,47	47	5,0
Fluoranthene (Flu)	5,18	4,97	227	1,1
Pyrene (Pyr)	4,96	4,75	124	1,2
Benzo[a]anthracene (BaA)	5,91	5,70	10,2	0,47
Chrysene (Chr)	5,81	5,60	1,61	0,24
Benzo[b]fluoranthene (BbF)	6,124	5,914	1,28	0,067
Benzo[k]fluoranthene (BkF)	6,11	5,90	0,93	0,059
Benzo[a]pyrene (BaP)	6,13	5,92	1,5	0,059
Dibenzo[a,h]anthracene (DahA)	6,55	6,29	0,91	0,035
Benzo[g,h,i]perylene (BghiP)	6,22	6,01	0,31	0,034
Indeno[1,2,3-cd]pyrene (Ind)	6,584	6,374	0,19	0,035

Phương pháp nghiên cứu thực tế

• Phương pháp điều tra, thu thập số liệu: Khảo sát thực địa tình hình phát sinh CTRSH, công nghệ lò đốt (Sankyo, Losiho) và hồ sơ quản lý rác thải tại Vĩnh Phúc (Quyết định 3235/QĐ-UBND) và Nam Định (Quyết định 2081/QĐ-UBND).
• Phương pháp lấy mẫu và phân tích thực nghiệm:
  • Quy chuẩn kỹ thuật áp dụng: Thông tư số 24/2017/TT-BTNMT và Thông tư số 10/2021/TT-BTNMT.
  • Lấy mẫu PAHs: Khí thải và không khí xung quanh được thu nhận qua màng lọc PTFE (bụi) và ống chứa chất hấp phụ XAD-2 (pha khí).
  • Lấy mẫu BTEX: Hấp phụ qua ống than hoạt tính tiêu chuẩn.
  • Thiết bị phân tích: Sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC-MS).
• Phương pháp đánh giá rủi ro sức khỏe:
  • Đánh giá nguy cơ ung thư qua đường hô hấp theo CalEPA/WHO thông qua nồng độ quy đổi BaP tương đương ($\sum \text{BaP}{eq} = \sum C_i \times \text{TEF}i$) và hệ số đơn vị rủi ro ung thư ($\text{UR}{\text{BaP}} = 8,7 \times 10^{-5} \text{ ng/g}$): $$\text{ECR} = \sum \text{BaP}{eq} \times \text{UR}_{\text{BaP}}$$
  • Đánh giá theo liều lượng tiêu thụ trung bình hàng ngày và nguy cơ ung thư gia tăng suốt đời (ILCR), tỷ số nguy hại (Hazard Quotient - HQ) và chỉ số rủi ro (Hazard Index - HI) theo US EPA (2011).
  • Mô hình mô phỏng xác suất Monte Carlo: Đánh giá độ biến thiên, độ không chắc chắn và phân bố xác suất rủi ro tại phân vị 95% ($P_{95%}$) cho công nhân vận hành theo các kịch bản thời gian phơi nhiễm ($ED = 4\text{ năm}$; $ET = 4\text{ giờ/ngày}$).
  • Mô hình ước lượng và đánh giá mức độ phơi nhiễm (EASE) và mô hình hai vùng Trường gần/Trường xa (NF/FF model): $$\text{Trường gần: } V_{NF} \frac{dC_{NF}}{dt} = C_{FF} Q_{NF} - C_{NF} Q_{NF} + G$$ $$\text{Trường xa: } V_{FF} \frac{dC_{FF}}{dt} = C_{NF} Q_{FF} - C_{FF} Q_{NF} - C_{FF} Q_{FF}$$
• Phương pháp tính hệ số phát thải và tải lượng:
  • Áp dụng công thức theo Sổ tay hướng dẫn kỹ thuật của Tổng cục Môi trường (2014): $$\text{EF}_{air} = \frac{C \times T \times V \times S}{M}$$ Trong đó: $C$ là nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải ($\mu\text{g/m}^3$); $T$ là thời gian lấy mẫu (giây); $V$ là vận tốc khí thải (m/s); $S$ là diện tích tiết diện ống khói ($\text{m}^2$); $M$ là khối lượng CTRSH được đốt (kg).
  • Phương pháp mô hình Gifford & Hanna (1973) và công thức Guoliang và cộng sự cho pha khí và pha bụi.
  • Tải lượng phát thải xác định dựa trên tích số của nồng độ chất ô nhiễm, lưu lượng dòng khí thải và thời gian hoạt động của lò đốt.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 tổng hợp cơ sở lý luận và thực tiễn về CTRSH và phát thải chất hữu cơ độc hại:

• Phân tích hiện trạng phát sinh và xử lý CTRSH tại Việt Nam: 71% chôn lấp (35.000 tấn/ngày), 16% làm compost (7.900 tấn/ngày), 13% đốt (6.400 tấn/ngày). Đa số lò đốt nông thôn xây dựng sau năm 2014, công suất nhỏ dưới 500 kg/h.
• Hiện trạng tại 2 tỉnh nghiên cứu:
  • Vĩnh Phúc phát sinh 920 tấn/ngày (nông thôn 570 tấn/ngày, đô thị 350 tấn/ngày); thị trấn Yên Lạc phát sinh 10,5 tấn/ngày, xã Tam Hợp phát sinh 6,3 tấn/ngày. Tỷ lệ chôn lấp 75%, đốt 25% với 37 lò đốt cấp xã và 01 nhà máy tập trung (75 tấn/ngày đêm tại Hợp Hòa, Tam Dương).
  • Nam Định phát sinh 846 tấn/ngày (nông thôn 660 tấn/ngày, huyện Hải Hậu 214 tấn/ngày). Toàn tỉnh có 109 lò đốt cấp xã (công suất 300–500 kg/h, cá biệt 1.000 kg/h) và 01 khu xử lý tập trung Lộc Hòa (250 tấn/ngày).
• Tổng quan tính chất lý - hóa, cơ chế chuyển hóa và con đường phơi nhiễm của 16 PAHs và 4 hợp chất BTEX.
• Trích dẫn dữ liệu phát thải PAHs từ lò đốt thực nghiệm tại Nhật Bản của Kenji Yasuda (4 loại lò I, II, III, IV) chứng minh nồng độ PAHs cao nhất trong giai đoạn khởi động lò và khi nồng độ CO trong khí thải tăng cao (>2.000 ppm).
• Hệ thống hóa các phương pháp đánh giá tỷ lệ đồng phân, phương pháp đánh giá rủi ro sức khỏe (CalEPA, US EPA, mô hình Monte Carlo, EASE, NF/FF) và các mô hình tính hệ số phát thải (Gifford - Hanna, Guoliang, Tổng cục Môi trường).

Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết căn cứ thực tế và các quy trình kỹ thuật:

• Cơ sở lựa chọn địa bàn nghiên cứu: Lựa chọn 4 lò đốt rác quy mô nhỏ thuộc dòng công nghệ Losiho và Sankyo đại diện tại Yên Lạc, Tam Hợp (Vĩnh Phúc) và Cồn, Hải Lý (Nam Định).
• Quy trình lấy mẫu khí thải tại ống khói lò đốt và không khí xung quanh lò đốt theo chuỗi thời gian 3 năm và theo các tháng đại diện mùa (tháng 4, 6, 9, 11) tuân thủ Thông tư 24/2017/TT-BTNMT và 10/2021/TT-BTNMT.
• Thiết lập quy trình tiền xử lý mẫu, chiết tách bằng dung môi hữu cơ và phân tích định lượng trên hệ thống sắc ký khí khối phổ (GC-MS).
• Ứng dụng hệ số độc tương đương (TEF) cho 16 PAHs và các tham số phơi nhiễm để thiết lập phương trình toán học đánh giá rủi ro ung thư (ECR, ILCR) và rủi ro phi ung thư (HQ, HI).
• Xây dựng thuật toán mô phỏng Monte Carlo để phân tích độ nhạy của các biến số tác động lên phương sai rủi ro của người lao động.
• Thiết lập công thức tính hệ số phát thải và tải lượng ô nhiễm từ số liệu đo đạc thực địa về lưu lượng, nhiệt độ, vận tốc dòng khí và khối lượng rác đốt.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và thảo luận chuyên sâu:

• Đặc điểm thành phần CTRSH: Phân tích thành phần rác thải tại Yên Lạc, Tam Hợp, Cồn và Hải Lý; so sánh tỷ lệ các thành phần hữu cơ, nilon/nhựa và độ ẩm với một số địa phương khác qua các năm.
• Ô nhiễm PAHs trong khí thải và không khí xung quanh:
  • Kết quả phân tích PAHs năm 2020 và diễn biến trung bình 3 năm trong mẫu khí thải ống khói và không khí xung quanh tại Nam Định và Vĩnh Phúc.
  • Phân loại tỷ lệ nồng độ theo nhóm PAHs phân tử lượng thấp (L-PAHs), trung bình (M-PAHs) và cao (H-PAHs).
  • Xác định tỷ lệ đồng phân đặc trưng của PAHs trong không khí xung quanh lò đốt để phân biệt nguồn phát thải do đốt rác sinh hoạt.
  • Đánh giá rủi ro sức khỏe từ PAHs đối với công nhân vận hành lò đốt: nồng độ tiếp xúc thực tế, liều lượng tiếp xúc cấp tính, nguy cơ gây ung thư trong các đợt quan trắc tháng 4 và tháng 6, cùng kết quả phân tích mức độ đóng góp của các yếu tố vào phương sai rủi ro bằng mô phỏng Monte Carlo.
• Ô nhiễm BTEX trong khí thải và không khí xung quanh:
  • Nồng độ các hợp chất Benzene, Toluene, Ethylbenzene và Xylene trong khí thải ống khói và không khí xung quanh lò đốt qua các tháng quan trắc (tháng 4, 6, 9, 11) tại Nam Định và Vĩnh Phúc.
  • Diễn biến nồng độ và tỷ lệ đồng phân BTEX trong không khí khu vực lò đốt.
  • Đánh giá rủi ro sức khỏe từ BTEX đối với người lao động: liều hấp thụ trung bình, mức độ rủi ro ung thư do Benzene và rủi ro phi ung thư do Toluene/Xylene với kịch bản làm việc 4 năm ($ED = 4$), 4 giờ/ngày ($ET = 4$); tính toán xác suất phân vị 95% ($P_{95%}$) về nguy cơ ung thư và rủi ro nguy hại.
• Xác định hệ số phát thải (EF): Tính toán bộ hệ số phát thải cho 16 PAHs và 4 hợp chất BTEX trong khí thải ống khói lò đốt CTRSH quy mô nhỏ tại Nam Định và Vĩnh Phúc.
• Xác định tải lượng phát thải: Tính toán tổng tải lượng phát tán của 16 PAHs và 4 hợp chất BTEX từ khí thải lò đốt CTRSH tại các địa bàn nghiên cứu.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

1. Đóng góp về mặt khoa học:

• Xây dựng được bộ dữ liệu về hệ số phát thải đặc trưng cho 2 nhóm chất hữu cơ độc hại trong khí thải lò đốt CTRSH quy mô nhỏ tại khu vực nghiên cứu, bao gồm: 16 hợp chất PAHs và 04 hợp chất BTEX.
• Xác định được tỷ lệ đồng phân đặc trưng của PAHs và BTEX trong không khí xung quanh khu vực lò đốt rác quy mô nhỏ làm cơ sở nhận dạng nguồn phát thải do hoạt động đốt CTRSH nông thôn.
• Bước đầu xác định tải lượng phát thải và lượng hóa mức độ rủi ro sức khỏe nghề nghiệp (rủi ro ung thư và rủi ro phi ung thư) đối với công nhân vận hành lò đốt bằng phương pháp mô phỏng xác suất Monte Carlo.

2. Đóng góp về mặt thực tiễn:

• Cung cấp bộ hệ số phát thải phục vụ trực tiếp cho công tác kiểm kê khí thải, dự báo ô nhiễm và đánh giá tác động môi trường của các cơ sở xử lý CTRSH bằng phương pháp đốt quy mô nhỏ.
• Cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực tế giúp các cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Tài nguyên và Môi trường, UBND các tỉnh Vĩnh Phúc, Nam Định và các địa phương khác) xem xét điều chỉnh chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và định hướng đầu tư công nghệ xử lý chất thải rắn bền vững tại khu vực nông thôn.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Rà soát, kiểm soát chặt chẽ công nghệ và quy trình vận hành của các lò đốt CTRSH quy mô nhỏ cấp xã; từng bước thay thế, đóng cửa các lò đốt thô sơ, không đạt quy chuẩn kỹ thuật.
• Bắt buộc thực hiện phân loại rác thải tại nguồn nhằm giảm thiểu lượng nhựa, hợp chất chứa halogen và độ ẩm đi vào lò đốt, hạn chế hình thành các hợp chất hữu cơ độc hại.
• Cải tiến kỹ thuật lò đốt: đảm bảo nhiệt độ buồng đốt sơ cấp và thứ cấp đạt trên 1.000°C, trang bị tháp hấp phụ than hoạt tính và hệ thống hạ nhiệt nhanh khí thải trong khoảng 400–600°C để ngăn ngừa phát sinh ô nhiễm thứ cấp.
• Trang bị đầy đủ phương tiện bảo hộ lao động chuyên dụng và quy định thời gian làm việc hợp lý cho công nhân vận hành lò đốt để giảm thiểu thời gian phơi nhiễm trực tiếp với khí thải độc hại.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế:
  • Phạm vi nghiên cứu thực địa tập trung tại 4 xã, thị trấn thuộc 2 tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng (Vĩnh Phúc và Nam Định) trên các dòng lò đốt phổ biến (Losiho, Sankyo); chưa bao phủ toàn bộ các kiểu công nghệ lò đốt khác trên phạm vi cả nước.
  • Đánh giá rủi ro sức khỏe chủ yếu tập trung vào đối tượng tiếp xúc trực tiếp là công nhân vận hành lò đốt tại môi trường làm việc, chưa mở rộng đánh giá dịch tễ học dài hạn cho toàn bộ cộng đồng dân cư sinh sống lân cận.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Mở rộng quan trắc và xác định hệ số phát thải cho các công nghệ lò đốt CTRSH quy mô công nghiệp, lò đốt rác phát điện và lò đốt rác tại các vùng sinh thái khác nhau.
  • Nghiên cứu bổ sung cơ chế hình thành và phát thải đồng thời của các hợp chất hữu cơ khó phân hủy khác như Dioxin/Furan (PCDD/Fs), PCBs và PBDEs trong khí thải và tro xỉ lò đốt.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn cho các đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Hóa học Môi trường: Tham khảo quy trình lấy mẫu, phương pháp chiết tách và định lượng PAHs, BTEX trên thiết bị GC-MS; phương pháp luận mô phỏng Monte Carlo trong đánh giá rủi ro sức khỏe và mô hình tính toán hệ số phát thải.
• Cán bộ quản lý và hoạch định chính sách tại Bộ Tài nguyên và Môi trường, Chi cục Bảo vệ Môi trường các địa phương: Sử dụng số liệu hệ số phát thải và tải lượng để phục vụ công tác kiểm kê khí thải quốc gia, xây dựng quy chuẩn kỹ thuật về khí thải lò đốt CTRSH và thẩm định các dự án xử lý chất thải rắn nông thôn.

Câu hỏi thường gặp

1. Đối tượng hợp chất hữu cơ cụ thể nào được luận án lựa chọn nghiên cứu trong khí thải lò đốt rác? Luận án tập trung vào hai nhóm chất: Nhóm PAHs gồm 16 hợp chất (Naphthalene, Acenaphthylene, Acenaphthene, Fluorene, Phenanthrene, Anthracene, Fluoranthene, Pyrene, Benzo[a]anthracene, Chrysene, Benzo[b]fluoranthene, Benzo[k]fluoranthene, Benzo[a]pyrene, Indeno[1,2,3-cd]pyrene, Dibenzo[a,h]anthracene, Benzo[g,h,i]perylene) và nhóm BTEX gồm 04 hợp chất (Benzene, Toluene, Ethylbenzene, o,m,p-Xylene).

2. Địa bàn khảo sát thực tế của luận án được tiến hành tại những địa phương nào? Nghiên cứu được tiến hành tại 4 xã, thị trấn thuộc 2 tỉnh: Xã Tam Hợp (huyện Bình Xuyên) và thị trấn Yên Lạc (huyện Yên Lạc) thuộc tỉnh Vĩnh Phúc; Thị trấn Cồn và xã Hải Lý (huyện Hải Hậu) thuộc tỉnh Nam Định.

3. Công thức nào được luận án sử dụng để tính toán hệ số phát thải ($EF_{air}$) từ khí thải ống khói lò đốt? Luận án áp dụng công thức theo Sổ tay hướng dẫn của Tổng cục Môi trường (2014): $$\text{EF}_{air} = \frac{C \times T \times V \times S}{M}$$ Trong đó $C$ là nồng độ chất ô nhiễm ($\mu\text{g/m}^3$), $T$ là thời gian lấy mẫu (giây), $V$ là vận tốc dòng khí (m/s), $S$ là diện tích tiết diện ống khói ($\text{m}^2$), và $M$ là khối lượng CTRSH đem đốt (kg).

4. Mô hình nào được sử dụng để đánh giá độ không chắc chắn và phân bố xác suất rủi ro sức khỏe đối với công nhân vận hành? Luận án sử dụng mô hình mô phỏng xác suất Monte Carlo kết hợp các mô hình đánh giá phơi nhiễm (EASE, mô hình hai vùng Trường gần/Trường xa NF/FF) để định lượng sự biến thiên, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến phương sai và tính toán rủi ro ung thư ở phân vị xác suất $P_{95%}$.

5. Cơ sở pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật nào được áp dụng cho quy trình quan trắc lấy mẫu không khí trong luận án? Quy trình lấy mẫu khí thải và không khí xung quanh được thực hiện theo Thông tư số 24/2017/TT-BTNMT (quy định kỹ thuật quan trắc môi trường) và Thông tư số 10/2021/TT-BTNMT (quy trình kỹ thuật quan trắc không khí xung quanh) của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Nguyễn Tiến Dũng đã nghiên cứu thực trạng phát thải của 16 hợp chất PAHs và 4 hợp chất BTEX trong thành phần khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt quy mô nhỏ tại Nam Định và Vĩnh Phúc. Tác giả đã kết hợp các phương pháp lấy mẫu chuẩn, phân tích thực nghiệm trên GC-MS, tính toán hệ số phát thải, tải lượng và ứng dụng mô phỏng Monte Carlo để đánh giá rủi ro sức khỏe đối với công nhân vận hành. Kết quả nghiên cứu cung cấp bộ số liệu thực nghiệm về hệ số phát thải và tỷ lệ đồng phân đặc trưng của các chất hữu cơ độc hại từ hoạt động đốt CTRSH cấp xã. Đây là cơ sở khoa học phục vụ công tác kiểm kê phát thải, đánh giá rủi ro và hỗ trợ các cơ quan quản lý trong việc nâng cao hiệu lực quản lý chất lượng môi trường không khí tại khu vực nông thôn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Nêu đặc điểm, tính chất và một số nghiên cứu về các chất hữu cơ độc hại ở Việt Nam và trên thế giới. Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu Phân tích và đưa ra các căn cứ lựa chọn, phương pháp nghiên cứu đã áp dụng trong quá trình thực hiện luận án. Các phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu, phân tích mẫu, phương pháp đánh giá rủi ro, phương pháp xác định tải lượng chất ô nhiễm. Chương 3: Kết quả và thảo luận Đưa ra các kết quả đã đạt được trong luận án, đánh giá ô nhiễm một số chất hữu cơ độc hại (PAHs, BTEX) trong khí thải và không khí xung quanh khu vực lò đốt chất thải rắn sinh hoạt, đánh giá rủi ro của các chất PAH, BTEX đến sức khỏe công nhân vận hành lò đốt, xác định tải lượng và hệ số phát thải của một số chất hữu cơ độc hại (PAHs, BTEX) trong khí thải lò đốt chất thải rắn sinh hoạt.

Tình hình phát sinh và xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại Việt Nam và khu vực nghiên cứu 1.1 Tình hình phát sinh và xử lý chất thải rắn tại Việt Nam Theo Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2019, tổng khối lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh trên toàn quốc là khoảng 64.658 tấn/ngày (khu vực đô thị là 35.624 tấn/ngày và khu vực nông thôn là 28. Các địa phương có khối lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh trên 1.000 tấn/ngày chiếm 25% (trong đó có Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh phát sinh trên 6. Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt tăng đáng kể ở các địa phương có tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa cao và du lịch như Thành phố Hồ Chí Minh (9.400 tấn/ ngày), thủ đô Hà Nội (6.500 tấn/ngày), Thanh Hoá (2.175 tấn/ngày), Hải Phòng (1.982 tấn/ngày), Bình Dương (2.661 tấn/ngày), Đồng Nai (1.885 tấn/ngày), Quảng Ninh (1.539 tấn/ngày), Đà Nẵng (1.080 tấn/ ngày) và Bình Thuận (1. Hiện nay, trên cả nước có 1.322 cơ sở xử lý chất thải rắn sinh hoạt, gồm 400 lò đốt chất thả rắn sinh hoạt, 37 dây chuyền chế biến compost, 904 bãi chôn lấp, trong đó có nhiều bãi chôn lấp không hợp vệ sinh (Bộ TNMT, 2019c).

Một số cơ sở áp dụng phương pháp đốt chất thải rắn sinh hoạt để thu hồi năng lượng phát điện hoặc có kết hợp nhiều phương pháp xử lý. Trong các cơ sở xử lý chất thải rắn sinh hoạt, có 78 cơ sở cấp tỉnh, còn lại là các cơ sở xử lý cấp huyện, cấp xã, liên xã. Trên tổng khối lượng chất thải rắn sinh hoạt được thu gom, khoảng 71% (tương đương 35.000 tấn/ngày) được xử lý bằng phương pháp chôn lấp (chưa tính lượng bã thải từ các cơ sở chế biến compost và tro xỉ phát sinh từ các lò đốt); 16% (tương đương 7.900 tấn/ ngày) được xử lý tại các nhà máy chế biến compost; 13% (tương đương 6.400 tấn/ngày) được xử lý bằng phương pháp đốt. Về thời điểm đưa vào vận hành, 34,4% các cơ sở chế biến compost và 31,8% bãi chôn lấp được xây dựng và vận hành trước năm 2010.

Trong khi đó, chỉ có 4,5% các cơ sở xử lý theo phương pháp đốt được vận hành trước năm 2010. Hầu hết các lò đốt được xây dựng sau năm 2014. Các công nghệ lò đột đốt hiện nay đang áp dụng chủ yếu 6 là lò Loshiho, Sankyo, ngoài ra còn sử dụng một số công nghệ khác như BD-Anfa, T- Tech, TH-15, Lodora, SH-300[1].2 Thực trạng tình hình phát sinh và xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại khu vực nghiên cứu 1.1 Thực trạng phát sinh và xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại Vĩnh Phúc Tại Vĩnh Phúc, theo kết quả điều tra, khảo sát, tổng lượng rác thải phát sinh trên địa bàn tỉnh khoảng 920 tấn/ngày, trong đó ở khu vực đô thị khoảng 350 tấn/ngày, khu vực nông thôn khoảng 570 tấn/ngày, trong đó tại Thị trấn Yên Lạc là 10,5 tấn/ngày, tại xã Tam Hợp là 6,3 tấn/ngày. Tỷ lệ thu gom đã đạt trên 75% ở khu vực nông thôn và trên 95% ở khu vực đô thị[2].

Tại Vĩnh Phúc, phương pháp xử lý chất thải hiện nay trên địa bàn tỉnh hiện nay chủ yếu là chôn lấp thông thường (chiếm khoảng 75%), và đốt bằng các lò đốt rác quy mô nhỏ cấp xã, cơ sở xử lý do tư nhân đầu tư (chiếm khoảng 25%). Tại khu vực nông thôn, toàn tỉnh được bố trí 37 lò đốt rác quy mô cấp xã (34 lò đốt từ vốn nhà nước và 03 lò từ nguồn vốn của doanh nghiệp) và 01 nhà máy đốt rác thải tập trung (công suất đốt khoảng 75 tấn/ngày đêm) tại thị trấn Hợp Hòa, huyện Tam Dương. Nhìn chung, việc đầu tư lò đốt nhỏ chỉ giải quyết những khó khăn trước mắt, đến nay, hầu hết các lò đốt đều đã xuống cấp, công nghệ thô sơ, lạc hậu và không đáp ứng quy định pháp luật về bảo vệ môi trường[2].2 Tình hình phát sinh và xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại Nam Định Tại Nam Định, theo thống kê của UBND tỉnh, tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh trên địa bàn tỉnh vào khoảng 846 tấn/ngày, trong đó chất thải rắn sinh hoạt khu vực nông thôn là 660 tấn, riêng huyện Hải Hậu là 214 tấn/ngày. Tỷ lệ thu gom đạt 94% đối với khu vực đô thị và 88,4% tại khu vực Nông thôn[3].

Tại Nam Định, phương pháp xử lý rác thải hiện nay chủ yếu chôn lấp hoặc lò đốt chất thải rắn sinh hoạt quy mô cấp xã. Hiện nay khu vực nông thôn của tỉnh có 182/201 xã/thị trấn đầu tư xây dựng công trình xử lý chất thải rắn sinh hoạt, trong đó có 73 xã/thị trấn xây dựng bãi chôn lấp, 109 xã/thị trấn lắp đặt lò đốt. Lò đốt rác thải đang áp dụng tại khu vực nông thôn gồm 8 loại với công nghệ, vận hành tương đối giống nhau; công suất 7 các lò đốt dao động từ 300 kg/h đến 500 kg/h, cá biệt có một số lò đốt công suất 1000 kg/h. Đối với thành phố Nam Định, rác thải được vận chuyển về xử lý tại Khu liên hợp xử lý rác thải Lộc Hòa bằng công nghệ ủ lên men rác để sản xuất phân compost kết hợp lò đốt rác vô cơ với công suất xử lý rác thải là 250 tấn rác/ngày[3].

Đặc điểm của một số chất hữu cơ độc hại Các chất ô nhiễm hữu cơ độc hại là những chất có độc tính cao, cấu tạo phức tạp, khó phân hủy, khả năng phát tán và di chuyển xa, ảnh hưởng xấu đến môi trường và hệ sinh thái. Là nguyên nhân gây ảnh hưởng đến quá trình phát triển, làm rối loạn nội tiết thậm chí gây biến đổi gen ở con người và sinh vật. Nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm các chất hữu cơ độc hại là do các hoạt động sống của con người, từ các quá trình sản xuất đến quá trình sinh hoạt, giao thông. Con đường xâm nhập vào cơ thể con người của các chất ô nhiễm này qua nhiều cách khác nhau như qua quá trình hô hấp, tiêu hóa, tiếp xúc.

Qua đó, các chất này gây ảnh hưởng đến sức khỏe, thậm chí gây ra các bệnh hiểm nghèo dẫn tới tử vong sau thời gian chúng tích tụ. Một số chất hữu cơ ô nhiễm độc hại phổ biến có thể kể đến như: PCB – có trong dầu máy biến thế, vật liệu xây dựng, quá trình đốt cháy nhiên liệu; PAHs, BTEX – có nhiều trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch phục vụ cho cuộc sống, PAE – có trong các sản phẩm nhựa, dược phẩm, PBDE – có trong các tấm cách nhiệt, vật liệu xây dựng, Sterol, PPCP – có trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân, các loại thực phẩm chứa caffein, … Đặc điểm chung của những chất này đều là những chất hữu cơ có chứa vòng thơm, chứa nhiều chất có cấu tạo khác nhau với số lượng có thể lên đến hàng trăm, có mặt ở khắp nơi trong tất cả các thành phần môi trường và có xu hướng không ngừng tăng về số lượng chất cũng như nồng độ các chất trong các thành phần môi trường. Hiện nay, có tổng cộng 12 nhóm chất ô nhiễm bền vững ảnh hưởng xấu đến môi trường và con người [4]. Trong đó, PCB, PBDE là 2 nhóm chất thuộc nhóm POPs; các nhóm như PAE, PAHs, PPCPs, Sterol không nằm trong nhóm POPs nhưng độ độc, bền vững đối với môi trường và sinh vật đã được chứng minh ở một số các nghiên cứu có độ tin cậy cao [5, 6].

Bên cạnh đó, chúng là những chất gây rối loạn nội tiết dẫn đến các thay đổi về gen làm ảnh hưởng đến sự phát triển của con người, thậm chí gây bệnh ung thư [7, 8]. PAE, PAHs, PPCP và BTEX tồn tại trong môi trường dài lâu và rất khó để xử lý triệt để. Ngoài ra, do việc gia tăng dân số đã làm cho nhu cầu sinh hoạt ngày càng tăng 8 dẫn đến việc phát thải các chất này ra môi trường cũng tăng theo thời gian. Tiêu chuẩn để đánh giá một chất là chất hữu cơ bền vững thuộc nhóm POPs được trình bày trong bảng 1.

Các đặc điểm của chất hữu cơ ô nhiễm [4] Đặc điểm Qui định Thời gian bán hủy trong nước > 2 tháng Độ bền vững Thời gian bán hủy trong trầm tích > 6 tháng Thời gian bán hủy trong đất > 6 tháng lgKow > 5 Khả năng tích tụ sinh học Hệ số nồng độ sinh học (Bioconcentration factor) > 5000 Hệ số tích tụ sinh học (Bioaccumulation factor) > 5000 Khả năng di chuyển và Thời gian bán hủy trong không khí > 2 ngày (hoặc có đủ phát tán xa các số liệu quan trắc để minh chứng so với nguồn thải) Có gây ra các tác động và ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe con người; Kết quả phân tích về độc tính cho Ảnh hưởng xấu thấy chất này có khả năng gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, môi trường. Từ các đặc điểm tại bảng 1.1 cho thấy thời gian bán hủy của các chất hữu cơ trong môi trường là khá cao, từ đó làm tăng nồng độ và tăng nguy cơ phát tán những chất này ra nhiều thành phần môi trường khác nhau. Hậu quả làm tăng nguy cơ ảnh hưởng xấu đến con người và hệ sinh thái [4, 9, 10]. 9 Các chất hữu cơ độc hại Hình 1.

Con đường xâm nhập của các chất hữu cơ độc hại vào cơ thể người. Đặc điểm của PAHs PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon) là một họ chất hữu cơ bao gồm hơn 200 chất có cấu tạo từ 2 vòng thơm trở lên và kết hợp với nhau, chúng được cấu tạo từ các nguyên tử C và H. PAH có cấu tạo càng nhiều vòng thì càng bền vững và có độ độc cao với con người và môi trường.