Nghiên cứu xử lý ô nhiễm Dioxin tại sân bay Biên Hòa bằng cỏ Vetiver: Đánh giá và hiệu quả

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN ÁN

ABSTRACT

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

1.4. Nội dung nghiên cứu

1.5. Luận điểm bảo vệ

1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn luận án

1.7. Bố cục chung của luận án

1.8. Những điểm mới của luận án

2. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KHÍ HẬU CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU

2.1. Thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai

2.2. Khu vực sân bay quân sự Biên Hòa

3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN, ĐỊA HÌNH VÀ ĐỊA MẠO CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU

3.1. Đặc điểm địa chất

3.2. Đặc điểm địa chất thủy văn

3.3. Đặc điểm địa hình

4. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DIOXIN TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT

4.1. Tổng quan dioxin

4.2. Ô nhiễm dioxin trên thế giới và Việt Nam

5. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT

5.1. Kim loại nặng trong đất

5.2. Nguồn ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam

6. XỬ LÝ Ô NHIỄM DIOXIN VÀ KIM LOẠI NẶNG BẰNG THỰC VẬT

6.1. Các nguyên lý xử lý ô nhiễm bằng thực vật

6.2. Xử lý ô nhiễm các chất hữu cơ khó phân huỷ (POPs) bằng thực vật

6.3. Xử lý kim loại nặng bằng thực vật

7. ĐẶC ĐIỂM CỦA CỎ VETIVER VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

8. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

8.1. CỞ SỞ LÝ LUẬN

8.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

8.2.1. Phương pháp tham khảo và tổng hợp tài liệu

8.2.2. Phương pháp khảo sát và lấy mẫu

8.2.3. Phương pháp phân tích trong phòng

8.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU

8.3.1. Chỉ số nhiễm bẩn

8.3.2. Năng suất chất xanh và sinh khối cỏ

8.3.3. Phân tích thống kê

9. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

9.1. ĐẶC ĐIỂM ĐẤT NHIỄM DIOXIN TẠI SÂN BAY QUÂN SỰ BIÊN HÒA, TỈNH ĐỒNG NAI

9.1.1. Đặc điểm cơ lý và hoá lý đất

9.1.2. Hàm lượng của dioxin trong đất trước khi trồng cỏ

9.1.3. Hàm lượng một số kim loại nặng trong đất trước khi trồng cỏ

9.2. TÁC ĐỘNG CỦA CỎ VETIVER LÊN ĐẶC ĐIỂM ĐẤT NHIỄM DIOXIN TẠI SÂN BAY QUÂN SỰ BIÊN HÒA, ĐỒNG NAI

9.2.1. Tác động của cỏ Vetiver lên đặc tính cơ lý, hoá lý của đất

9.2.2. Tác động của cỏ Vetiver lên hàm lượng dioxin trong đất khu vực nghiên cứu

9.2.3. Tác động của cỏ Vetiver lên hàm lượng kim loại nặng trong đất khu vực nghiên cứu

9.2.4. Hiệu quả xử lý dioxin và một số kim loại nặng trong đất của cỏ Vetiver tại khu vực nghiên cứu

9.2.5. Quá trình sinh trưởng của cỏ Vetiver và quy trình công nghệ xử lý ô nhiễm dioxin và ô nhiễm khác trong đất bằng cỏ Vetiver

TÀI LIỆU THAO KHẢO

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Ô nhiễm Dioxin Tại Biên Hòa

Sân bay quân sự Biên Hòa là điểm nóng ô nhiễm dioxin kéo dài do chiến tranh. Vị trí phía Tây Bắc Biên Hòa, gần khu dân cư và sông Đồng Nai, làm tăng rủi ro lan rộng ô nhiễm dioxin. Biên Hòa là thành phố đông dân nhất tỉnh, mật độ dân cư cao, nên ô nhiễm có ảnh hưởng trực tiếp tới hệ sinh thái, môi trường và sức khỏe người dân. Nghiên cứu này tập trung làm rõ đặc điểm đất bị ô nhiễm dioxin (hóa lý, tồn lưu dioxin và kim loại nặng), đồng thời đánh giá tác động của cỏ Vetiver lên sự thay đổi các đặc tính này qua thời gian. Cỏ Vetiver được kỳ vọng là giải pháp hiệu quả và bền vững để phục hồi môi trường.

1.1. Tính Cấp Thiết Của Việc Xử Lý Ô Nhiễm

Sự ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa xuất phát từ việc sử dụng, lưu trữ và xử lý chất độc da cam trong chiến tranh Việt Nam - Mỹ. Các sự cố tràn chất diệt cỏ ra môi trường đã được ghi nhận. Theo một bản ghi nhớ của Quân đội Hoa Kỳ năm 1970, có hai vụ tràn dầu ít hơn 2.000 lít chất Da Cam và chất Trắng. Chất diệt cỏ thuộc nhóm các chất hữu cơ khó phân hủy (POPs) và chứa một hàm lượng kim loại đáng kể. Các kim loại nặng có thể tồn lưu trong môi trường đất, đặc biệt là Cadimi (Cd) trong dầu Diesel.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Về Cỏ Vetiver

Luận án tập trung nghiên cứu, đánh giá đặc điểm môi trường đất bị ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa. Xác định tác động của cỏ Vetiver lên các đặc tính đó. Nghiên cứu bao gồm việc đánh giá đặc điểm cơ lý và hóa lý của đất, hàm lượng dioxin và kim loại nặng trước và sau khi trồng cỏ. Mục tiêu là làm sáng tỏ khả năng của cỏ Vetiver trong việc loại bỏ dioxin và kim loại nặng khỏi đất.

II. Vấn Đề Nhức Nhối Hậu Quả Ô Nhiễm Dioxin Biên Hòa

Ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa không chỉ là vấn đề môi trường mà còn là mối đe dọa nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Dioxin là chất độc hại, tồn tại lâu dài trong môi trường và tích lũy trong chuỗi thức ăn. Việc tiếp xúc với dioxin có thể gây ra nhiều bệnh nguy hiểm, bao gồm ung thư, dị tật bẩm sinh và các vấn đề về hệ miễn dịch. Theo nghiên cứu, nồng độ dioxin tại một số khu vực ở sân bay Biên Hòa vượt quá ngưỡng cho phép, gây nguy cơ phơi nhiễm cho người dân sống xung quanh và những người làm việc tại đây.

2.1. Tác Động Môi Trường Từ Ô Nhiễm Sân Bay

Sân bay Biên Hòa có địa hình dốc về phía khu dân cư và sông Đồng Nai, làm tăng nguy cơ lan truyền dioxin ra các vùng trũng, ao hồ và sông. Ngoài dioxin, chất diệt cỏ còn chứa kim loại, đặc biệt là Cadimi (Cd) tồn tại trong dầu Diesel. Các kim loại nặng thường thấy là chì (Pb), crom (Cr), asen (As), kẽm (Zn), đồng (Cu), thủy ngân (Hg) và niken (Ni). Các nghiên cứu trước đây cho thấy hàm lượng Asen vượt Quy chuẩn Quốc gia QCVN 03: 2008/BTNMT, hàm lượng đồng và chì cao trong một số mẫu đất.

2.2. Nguy Cơ Sức Khỏe Từ Đất Nhiễm Dioxin

Sự tồn lưu dioxin trong đất và kim loại nặng cần được đánh giá chi tiết. Loại bỏ chất ô nhiễm bằng thực vật là giải pháp khắc phục hiệu quả, giảm nhẹ chất ô nhiễm (kim loại nặng và chất hữu cơ) khỏi đất và nước. Việt Nam nỗ lực khắc phục, chống lan tỏa và xử lý các vùng nhiễm độc dioxin. Các công nghệ xử lý được áp dụng như chôn lấp tích cực, nghiền bi, vi sinh vật và giải hấp nhiệt, nhưng có giá thành cao và chỉ phù hợp với các điểm nóng ô nhiễm cao.

III. Cỏ Vetiver Giải Pháp Sinh Học Xử Lý Dioxin Hiệu Quả

Cỏ Vetiver được xem là một giải pháp sinh học tiềm năng để xử lý ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa. Đây là loại cỏ có khả năng sinh trưởng nhanh, tạo ra hệ thống rễ sâu và rộng, giúp hấp thụ và cố định các chất ô nhiễm trong đất. Ngoài ra, cỏ Vetiver còn có khả năng chịu đựng được môi trường ô nhiễm cao, ít đòi hỏi chăm sóc và có thể được sử dụng để cải tạo đất. Theo các nghiên cứu, cỏ Vetiver có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ khó phân hủy (POPs), bao gồm cả dioxin.

3.1. Cơ Chế Xử Lý Ô Nhiễm Của Cỏ Vetiver

Công nghệ thực vật giảm chi phí xử lý, thay thế chôn lấp hoặc vận chuyển chất thải nguy hại. Xử lý ô nhiễm bằng thực vật có hiệu suất cao và khả năng chống chịu ô nhiễm cao. Cỏ Vetiver có khả năng xử lý POPs như 2,4,6 trinitrotoloune và hydrocarbon trong xăng dầu. Cỏ Vetiver có nguồn gốc từ Ấn Độ, được sử dụng ở nhiều quốc gia, sinh trưởng nhanh, tán lá rậm rạp và hệ thống rễ lớn, phù hợp cố định hóa chất độc hại.

3.2. Ưu Điểm Của Phương Pháp Phytoremediation

Ứng dụng cỏ Vetiver để xử lý dioxin từ các nguồn phát thải là yêu cầu được đặt ra trong tương lai. Đề tài “Nghiên cứu đặc điểm môi trường đất bị ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa, Đồng Nai và tác động của cỏ Vetiver đến các đặc điểm đó” được lựa chọn. Đây là một phần của Dự án về ứng dụng cỏ Vetiver để loại bỏ dioxin trong đất do USAID, Mỹ tài trợ. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và mở ra triển vọng về khả năng xử lý ô nhiễm bằng công nghệ đơn giản, chi phí thấp và thân thiện với môi trường.

IV. Phương Pháp Nghiên Cứu Đánh Giá Hiệu Quả Vetiver Chi Tiết

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tiếp cận đa ngành, kết hợp giữa khảo sát thực địa, thu thập mẫu đất và phân tích trong phòng thí nghiệm. Các mẫu đất được thu thập từ các khu vực khác nhau trong sân bay Biên Hòa, bao gồm cả khu vực đã trồng cỏ Vetiver và khu vực đối chứng. Các mẫu đất được phân tích để xác định nồng độ dioxin, kim loại nặng và các chỉ tiêu hóa lý khác. Dữ liệu thu thập được sẽ được xử lý bằng các phương pháp thống kê để đánh giá hiệu quả của cỏ Vetiver trong việc xử lý ô nhiễm.

4.1. Phân Tích Mẫu Đất Tại Phòng Thí Nghiệm

Sự tồn lưu dioxin trong môi trường đất tại khu vực sân bay Biên Hòa được nghiên cứu kỹ lưỡng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng dioxin hiện diện với nồng độ đáng kể, một số kim loại nặng như chì (Pb) và đồng (Cu) cũng được phát hiện. Sự hiện diện của các chất độc hại làm gia tăng mức độ ô nhiễm, đồng thời đặt ra thách thức lớn cho công tác phục hồi và cải tạo môi trường. Nghiên cứu tập trung nghiên cứu, đánh giá đặc điểm môi trường đất bị ô nhiễm dioxin và tác động của cỏ Vetiver.

4.2. Đánh Giá Đặc Điểm Đất Và Tác Động Vetiver

Các mục tiêu nghiên cứu cụ thể bao gồm: Nghiên cứu, đánh giá đặc điểm môi trường đất bị ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa. Xác định tác động của cỏ Vetiver lên các đặc tính đó. Nghiên cứu bao gồm việc đánh giá đặc điểm cơ lý và hóa lý của đất, hàm lượng dioxin và kim loại nặng trước và sau khi trồng cỏ. Cuối cùng, nghiên cứu đánh giá hiệu quả của cỏ Vetiver trong việc loại bỏ dioxin và kim loại nặng khỏi đất.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Cỏ Vetiver Giảm Ô Nhiễm Dioxin

Kết quả nghiên cứu cho thấy cỏ Vetiver có khả năng giảm nồng độ dioxin trong đất tại sân bay Biên Hòa. Sau một thời gian trồng, nồng độ dioxin trong đất ở khu vực trồng cỏ Vetiver giảm đáng kể so với khu vực đối chứng. Ngoài ra, cỏ Vetiver còn có khả năng hấp thụ một số kim loại nặng, góp phần làm sạch đất. Tuy nhiên, hiệu quả của cỏ Vetiver còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như loại đất, nồng độ dioxin và điều kiện thời tiết.

5.1. Mức Độ Hấp Thụ Dioxin Của Cỏ Vetiver

 Luận điểm 1: Đất ô nhiễm dioxin khu vực Pacer Iy, sân bay Biên Hòa là cát pha trung tính với hàm lượng tồn lưu dioxin gần ngưỡng và vượt ngưỡng tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế. Một số kim loại nặng tồn lưu trong đất (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb và Zn). Cadimi tồn lưu trong đất với hàm lượng cao và vượt gấp nhiều lần giới hạn cho phép của Việt Nam cũng như thế giới.

5.2. Loại Bỏ Kim Loại Nặng Với Vetiver

 Luận điểm 2: Cỏ Vetiver loại bỏ hiệu quả dioxin tồn lưu trong đất theo thời gian, đặc biệt trong năm đầu tiên trồng cỏ với phần trăm hàm lượng dioxin được loại bỏ trong đất lên đến 23,4%. Đồng thời một số kim loại nặng (Cd, Zn) được loại bỏ trong đất nhiễm dioxin này tại khu vực nghiên cứu (Pacer Ivy, sân bay quân sự Biên Hòa, Đồng Nai).

VI. Kết Luận Triển Vọng Ứng Dụng Cỏ Vetiver Tương Lai

Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng khoa học về khả năng của cỏ Vetiver trong việc xử lý ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các giải pháp xử lý ô nhiễm hiệu quả và bền vững cho khu vực này. Trong tương lai, cần có thêm các nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình trồng và chăm sóc cỏ Vetiver, cũng như đánh giá hiệu quả của phương pháp này trong điều kiện thực tế.

6.1. Ứng Dụng Thực Tế Trong Xử Lý Ô Nhiễm Đất

Cỏ Vetiver có khả năng xử lý ô nhiễm các chất hữu cơ khó phân hủy (POPs) như 2,4,6 trinitrotoloune [31-32] cũng như các phân tử hydrocarbon trong xăng dầu [33]. Ngoài ra, Vetiver là loại cỏ có nguồn gốc từ Ấn Độ và đã được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau trên 100 quốc gia. ỏ Vetiver có thể sinh trưởng rất nhanh, tạo nên những tán lá rậm rạp và một hệ thống rễ lớn, phù hợp trong việc cố định các chất hóa học độc hại [34].

6.2. Nghiên Cứu Phát Triển Giải Pháp Cải Tạo Môi Trường

Từ những yêu cầu cấp bách của thực tế như đã nêu trên, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm môi trường đất bị ô nhiễm dioxin tại sân bay Biên Hòa, Đồng Nai và tác động của cỏ Vetiver đến các đặc điểm đó”. Đây là một phần của Dự án về ứng dụng cỏ Vetiver để loại bỏ dioxin trong đất được triển khai tại sân cỏ Vetiver ở quy mô thực tế nhằm giảm nhẹ ô nhiễm dioxin trong đất tại sân bay Biên Hòa” do USAID, Mỹ tài trợ.

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG ĐẤT BỊ Ô NHIỄM DIOXIN TẠI SÂN BAY BIÊN HÒA, ĐỒNG NAI VÀ TÁC ĐỘNG CỦA CỎ VETIVER ĐẾN CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐÓ