Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xử lý thuốc diệt cỏ glyphosate trong nước bằng phương pháp fenton điện hoá

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích nghiên cứu xử lý thuốc diệt cỏ glyphosate trong nước bằng phương pháp fenton điện hoá, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Đoàn Tuấn Linh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Hà
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu xử lý thuốc diệt cỏ Glyphosate trong nước bằng quá trình Fenton điện hoá
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: THUỐC DIỆT CỎ GLYPHOSATE
• 1.1. Khái quát về hoá chất bảo vệ thực vật
• 1.2. Ảnh hưởng của thuốc bảo vệ thực vật đến môi trường và sức khoẻ con người
• 1.3. Cấu tạo và tính chất hoá lý
• 1.4. Tình hình sử dụng
• 1.5. Các phương pháp xử lý Glyphosate
• 1.6. Phương pháp Fenton điện hoá
• 1.7. Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm hoá chất bảo vệ thực vật
• 1.8. Đặc điểm của quá trình Fenton điện hoá
• 1.9. Ưu nhược điểm của quá trình Fenton điện hoá
• 1.10. Một số nghiên cứu áp dụng Fenton điện hoá để xử lý nước thải
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hoá chất và dụng cụ thí nghiệm
• 2.2. Hệ thí nghiệm Fenton điện hoá
• 2.3. Sơ đồ hệ thiết bị thí nghiệm
• 2.4. Nguồn một chiều
• 2.5. Các nội dung nghiên cứu
• 2.6. Các phương pháp phân tích
• 2.6.1. Phân tích TOC
• 2.6.2. Phân tích hàm lượng Glyphosate bằng phương pháp đo quang
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Fenton điện hoá
• 3.1.1. Ảnh hưởng của pH dung dịch
• 3.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất xúc tác
• 3.1.3. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện
• 3.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ Glyphosate ban đầu
• 3.2. Đánh giá khả năng phân hủy Glyphosate bằng quá trình Fenton điện hoá
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về xử lý glyphosate trong nước bằng phương pháp Fenton

Glyphosate là một trong những loại thuốc diệt cỏ phổ biến nhất trên thế giới, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Tuy nhiên, việc sử dụng glyphosate cũng dẫn đến ô nhiễm môi trường, đặc biệt là nguồn nước. Phương pháp Fenton, một trong những công nghệ xử lý nước tiên tiến, đã được nghiên cứu và áp dụng để loại bỏ glyphosate khỏi nước thải. Phương pháp này sử dụng phản ứng oxy hóa để phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại, mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý nước ô nhiễm.

1.1. Khái niệm về glyphosate và tác động của nó đến môi trường

Glyphosate (C3H8NO5P) là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm phospho, có khả năng diệt cỏ hiệu quả. Tuy nhiên, nó cũng gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Nghiên cứu cho thấy glyphosate có thể tồn tại lâu trong đất và nước, gây ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến hệ sinh thái.

1.2. Tình hình ô nhiễm nước do glyphosate tại Việt Nam

Tại Việt Nam, glyphosate được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ glyphosate trong nước vượt quá mức cho phép, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Việc xử lý nước ô nhiễm glyphosate là một vấn đề cấp thiết.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý glyphosate

Việc xử lý glyphosate trong nước gặp nhiều thách thức do tính bền vững của hợp chất này. Glyphosate có khả năng tồn tại lâu trong môi trường, khó bị phân hủy bằng các phương pháp truyền thống. Điều này đặt ra yêu cầu cần thiết phải tìm kiếm các phương pháp xử lý hiệu quả hơn.

2.1. Những khó khăn trong việc xử lý glyphosate

Glyphosate có tính chất hóa học đặc biệt, khiến cho việc xử lý bằng các phương pháp thông thường như hấp phụ hay lọc màng không đạt hiệu quả cao. Nhiều phương pháp hiện tại không thể loại bỏ hoàn toàn glyphosate khỏi nước, dẫn đến nguy cơ ô nhiễm kéo dài.

2.2. Tác động của glyphosate đến sức khỏe con người

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng glyphosate có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm ung thư và các rối loạn nội tiết. Việc tiếp xúc với glyphosate, ngay cả ở nồng độ thấp, cũng có thể gây ra các tác động tiêu cực đến sức khỏe con người.

III. Phương pháp Fenton trong xử lý glyphosate

Phương pháp Fenton là một trong những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay trong việc xử lý nước ô nhiễm. Phương pháp này sử dụng phản ứng giữa hydrogen peroxide và ion sắt để tạo ra các gốc hydroxyl, có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại như glyphosate.

3.1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp Fenton

Phương pháp Fenton hoạt động dựa trên phản ứng oxy hóa khử, trong đó ion sắt (Fe2+) xúc tác cho phản ứng giữa hydrogen peroxide (H2O2) và nước, tạo ra các gốc hydroxyl (•OH) mạnh mẽ. Các gốc này có khả năng phân hủy glyphosate thành các sản phẩm không độc hại.

3.2. Ưu điểm của phương pháp Fenton trong xử lý glyphosate

Phương pháp Fenton có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng xử lý hiệu quả các hợp chất hữu cơ phức tạp, chi phí thấp và không cần thiết bị phức tạp. Nghiên cứu cho thấy phương pháp này có thể loại bỏ đến 90% glyphosate trong nước thải.

IV. Kết quả nghiên cứu ứng dụng phương pháp Fenton

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp Fenton có thể áp dụng hiệu quả trong việc xử lý nước ô nhiễm glyphosate. Kết quả cho thấy, với các điều kiện tối ưu, phương pháp này có thể đạt hiệu suất xử lý cao, giúp cải thiện chất lượng nước.

4.1. Kết quả thực nghiệm xử lý glyphosate bằng phương pháp Fenton

Các thí nghiệm cho thấy, khi sử dụng phương pháp Fenton, nồng độ glyphosate trong nước giảm đáng kể. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, với pH tối ưu và nồng độ ion sắt phù hợp, hiệu suất xử lý có thể đạt trên 90%.

4.2. Ứng dụng thực tiễn của phương pháp Fenton

Phương pháp Fenton đã được áp dụng thành công trong nhiều dự án xử lý nước ô nhiễm tại Việt Nam. Kết quả cho thấy, phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn tiết kiệm chi phí, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của phương pháp Fenton

Phương pháp Fenton đã chứng minh được hiệu quả trong việc xử lý glyphosate trong nước. Với những ưu điểm vượt trội, phương pháp này hứa hẹn sẽ trở thành giải pháp chính trong việc xử lý nước ô nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật trong tương lai.

5.1. Tương lai của nghiên cứu xử lý glyphosate

Nghiên cứu về phương pháp Fenton cần tiếp tục được mở rộng để tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu suất xử lý. Các nghiên cứu mới có thể tập trung vào việc kết hợp Fenton với các công nghệ khác để đạt hiệu quả cao hơn.

5.2. Khuyến nghị cho việc áp dụng phương pháp Fenton

Để phương pháp Fenton được áp dụng rộng rãi, cần có sự hỗ trợ từ các cơ quan chức năng và các nhà nghiên cứu. Việc xây dựng các quy trình tiêu chuẩn và hướng dẫn cụ thể sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý nước ô nhiễm glyphosate.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sản xuất nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu, đặc biệt tại các quốc gia có thu nhập thấp và trung bình. Tuy nhiên, việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) như thuốc diệt cỏ Glyphosate đã gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng về ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người. Ước tính có hơn 2,2 triệu người lao động nông nghiệp trên thế giới chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các hóa chất này, trong khi nguồn nước mặt và ngầm cũng bị ô nhiễm do quá trình rửa trôi hóa chất BVTV. Glyphosate, với công thức hóa học C3H8NO5P, là thuốc diệt cỏ phổ biến nhất trên thế giới, có độ bền cao trong môi trường với thời gian bán phân hủy hơn 1 tháng và độ tan trong nước lên đến 12 g/L, vượt xa giới hạn cho phép trong nước sinh hoạt.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiệu quả xử lý thuốc diệt cỏ Glyphosate trong nước bằng quá trình Fenton điện hóa, một phương pháp oxy hóa tiên tiến có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các sản phẩm đơn giản hơn, dễ phân hủy sinh học. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội trong năm 2015, tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý như pH, nồng độ chất xúc tác Fe2+, cường độ dòng điện và nồng độ Glyphosate ban đầu.

Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp giải pháp xử lý nước ô nhiễm Glyphosate hiệu quả, kinh tế, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng, đặc biệt tại các khu vực nông nghiệp có mức độ ô nhiễm cao.

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:

• Quá trình Fenton điện hóa: Là quá trình oxy hóa tiên tiến trong đó gốc hydroxyl (OH●) được sinh ra từ phản ứng giữa hydroperoxit (H2O2) và ion sắt II (Fe2+), nhưng các chất phản ứng được tạo ra trực tiếp trên điện cực thông qua phản ứng điện hóa. Phản ứng chính là:
  $$ \mathrm{Fe^{2+} + H_2O_2 \rightarrow Fe^{3+} + OH^- + OH\cdot} $$
  Quá trình này diễn ra hiệu quả trong môi trường axit (pH khoảng 3), với sự tái sinh liên tục của Fe2+ từ Fe3+ trên catot.

• Quá trình oxy hóa tiên tiến (AOP): Sử dụng các gốc hydroxyl có tính oxy hóa mạnh (E = 2.7 V) để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững thành các sản phẩm ít độc hại hơn hoặc CO2 và H2O.

• Khái niệm TOC (Total Organic Carbon): Là chỉ số đo tổng lượng cacbon hữu cơ trong mẫu nước, dùng để đánh giá mức độ phân hủy các hợp chất hữu cơ trong quá trình xử lý.

• Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường: pH, nồng độ Fe2+, cường độ dòng điện và nồng độ chất ô nhiễm ban đầu ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sinh gốc OH● và khả năng phân hủy Glyphosate.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ các thí nghiệm xử lý nước chứa Glyphosate trong phòng thí nghiệm với hệ thống Fenton điện hóa quy mô nhỏ.

• Thiết bị và hóa chất:

  • Điện cực catot: vải cacbon kích thước 12 cm x 5 cm.
  • Điện cực anot: lưới Platin kích thước 9 cm x 5 cm.
  • Hóa chất: Glyphosate (độ tinh khiết 96%), FeSO4.7H2O, Na2SO4, H2SO4.
  • Nguồn điện một chiều điều chỉnh được cường độ dòng và điện áp.

• Phương pháp phân tích:

  • Đo TOC bằng phương pháp đốt mẫu và phát hiện CO2 sinh ra.
  • Xác định nồng độ Glyphosate còn lại bằng phương pháp đo quang với phản ứng Ninhydrin và Na2MoO4, đo hấp thụ tại bước sóng 570 nm.

• Quy trình thí nghiệm:

  • Pha dung dịch Glyphosate với nồng độ từ 0,05 mM đến 0,4 mM.
  • Điều chỉnh pH dung dịch từ 2 đến 6 bằng H2SO4.
  • Thí nghiệm với các nồng độ Fe2+ từ 0,05 mM đến 1 mM.
  • Cường độ dòng điện thay đổi từ 0,1 A đến 1 A.
  • Thời gian xử lý kéo dài đến 50 phút, lấy mẫu định kỳ để phân tích TOC và nồng độ Glyphosate.

• Timeline nghiên cứu: Thực hiện trong năm 2015, bao gồm giai đoạn chuẩn bị hóa chất, thiết lập hệ thống thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm và phân tích dữ liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của pH dung dịch:

   • Hiệu suất khoáng hóa Glyphosate cao nhất đạt khoảng 50% sau 50 phút xử lý tại pH = 3.
   • Khi pH tăng từ 3 đến 6, hiệu quả xử lý giảm dần, TOC giảm chậm hơn.
   • Ở pH thấp hơn 3 (pH=2), hiệu suất cũng giảm do sự hình thành ion oxonium làm giảm lượng H2O2 sinh ra.
   • Kết quả cho thấy pH tối ưu cho quá trình là 3.

2. Ảnh hưởng của nồng độ Fe2+:

   • Khi tăng nồng độ Fe2+ từ 0,05 mM đến 0,1 mM, hiệu suất khoáng hóa tăng từ khoảng 35% lên gần 50% sau 50 phút.
   • Tuy nhiên, khi nồng độ Fe2+ vượt quá 0,1 mM, hiệu quả giảm do phản ứng phụ tiêu hao gốc OH●.
   • Nồng độ Fe2+ tối ưu được xác định là 0,1 mM.

3. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện:

   • Tăng cường độ dòng điện từ 0,1 A đến 1 A làm tăng hiệu suất khoáng hóa từ khoảng 35% lên đến gần 60% sau 50 phút.
   • Cường độ dòng điện trên 1 A không làm tăng đáng kể hiệu quả mà còn gây hư hỏng điện cực catot.
   • Cường độ dòng điện tối ưu là 0,5 A đến 1 A.

4. Ảnh hưởng của nồng độ Glyphosate ban đầu:

   • Hiệu suất khoáng hóa tăng khi nồng độ Glyphosate tăng từ 0,05 mM đến 0,4 mM, đạt khoảng 70% sau 40 phút với nồng độ 0,4 mM.
   • Tuy nhiên, tốc độ tăng hiệu suất không tuyến tính, do sự cạnh tranh giữa Glyphosate và các sản phẩm trung gian với gốc OH●.

5. Khả năng phân hủy Glyphosate:

   • Với nồng độ ban đầu 33,8 mg/L, sau 40 phút xử lý bằng Fenton điện hóa, khoảng 86% Glyphosate bị phân hủy.
   • Nồng độ Glyphosate giảm nhanh trong 5 phút đầu, từ 33,8 mg/L xuống còn 12,48 mg/L.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình Fenton điện hóa là phương pháp hiệu quả để xử lý Glyphosate trong nước, với khả năng phân hủy cao và điều kiện vận hành tương đối dễ kiểm soát. pH là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý, do ảnh hưởng đến sự sinh ra và ổn định của H2O2 và gốc OH●. Nồng độ Fe2+ và cường độ dòng điện cũng đóng vai trò quyết định trong việc tạo ra gốc hydroxyl, nhưng cần được tối ưu để tránh phản ứng phụ làm giảm hiệu quả.

So sánh với các nghiên cứu khác, kết quả phù hợp với báo cáo của các tác giả như Kwon và cộng sự, Panizza và Oturan, cho thấy pH khoảng 3 và nồng độ Fe2+ thấp là điều kiện tối ưu cho quá trình Fenton điện hóa. Việc sử dụng điện cực vải cacbon và lưới Platin giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả xử lý.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện sự biến đổi TOC và nồng độ Glyphosate theo thời gian, cũng như ảnh hưởng của các yếu tố vận hành đến hiệu suất khoáng hóa, giúp minh họa rõ ràng xu hướng và tối ưu hóa điều kiện xử lý.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Điều chỉnh pH dung dịch xử lý về khoảng 3 để đạt hiệu quả phân hủy Glyphosate tối ưu trong quá trình Fenton điện hóa. Chủ thể thực hiện: các nhà máy xử lý nước thải nông nghiệp. Thời gian: ngay trong giai đoạn tiền xử lý.

2. Sử dụng nồng độ Fe2+ khoảng 0,1 mM để cân bằng giữa hiệu quả xử lý và hạn chế phản ứng phụ tiêu hao gốc OH●. Chủ thể thực hiện: kỹ thuật viên vận hành hệ thống xử lý. Thời gian: trong suốt quá trình vận hành.

3. Kiểm soát cường độ dòng điện trong khoảng 0,5 A đến 1 A để tối ưu lượng gốc hydroxyl sinh ra và bảo vệ tuổi thọ điện cực. Chủ thể thực hiện: kỹ sư điện và vận hành. Thời gian: liên tục trong quá trình xử lý.

4. Kết hợp quá trình Fenton điện hóa với xử lý sinh học hoặc các công nghệ xử lý thứ cấp để xử lý triệt để các sản phẩm trung gian và đạt tiêu chuẩn xả thải. Chủ thể thực hiện: các nhà quản lý môi trường và kỹ thuật xử lý nước. Thời gian: giai đoạn xử lý tiếp theo sau Fenton điện hóa.

5. Đầu tư nghiên cứu và phát triển hệ thống điện cực bền vững hơn nhằm giảm thiểu hư hỏng và chi phí bảo trì, nâng cao hiệu quả kinh tế của công nghệ. Chủ thể thực hiện: viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ môi trường. Thời gian: dài hạn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm về xử lý nước ô nhiễm Glyphosate bằng công nghệ Fenton điện hóa, hỗ trợ phát triển các đề tài liên quan.

2. Các kỹ sư và chuyên gia vận hành hệ thống xử lý nước thải nông nghiệp: Áp dụng các kết quả nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình xử lý nước ô nhiễm hóa chất BVTV, nâng cao hiệu quả và giảm chi phí vận hành.

3. Cơ quan quản lý môi trường và chính sách: Tham khảo để xây dựng các tiêu chuẩn, quy định về xử lý nước thải chứa Glyphosate và các hóa chất BVTV khác, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

4. Doanh nghiệp sản xuất và kinh doanh thiết bị xử lý nước: Nghiên cứu công nghệ Fenton điện hóa để phát triển sản phẩm phù hợp với nhu cầu xử lý nước ô nhiễm nông nghiệp, mở rộng thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Quá trình Fenton điện hóa là gì và tại sao hiệu quả trong xử lý Glyphosate?
   Quá trình Fenton điện hóa tạo ra gốc hydroxyl (OH●) mạnh oxy hóa từ phản ứng giữa H2O2 và Fe2+, trong đó H2O2 và Fe2+ được sinh ra trực tiếp trên điện cực. Gốc OH● có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ bền như Glyphosate thành các sản phẩm đơn giản hơn, giúp xử lý hiệu quả ô nhiễm.

2. Tại sao pH ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý?
   pH ảnh hưởng đến sự sinh ra và ổn định của H2O2 và gốc OH●. Ở pH thấp (khoảng 3), quá trình tạo gốc OH● diễn ra hiệu quả nhất. pH quá thấp hoặc quá cao làm giảm lượng gốc OH● do các phản ứng phụ hoặc kết tủa Fe(OH)3.

3. Có thể xử lý nước ô nhiễm Glyphosate với nồng độ cao bằng phương pháp này không?
   Nghiên cứu cho thấy hiệu suất khoáng hóa tăng khi nồng độ Glyphosate ban đầu tăng, tuy nhiên tốc độ tăng hiệu quả giảm dần do cạnh tranh với các sản phẩm trung gian. Phương pháp phù hợp để xử lý nước ô nhiễm với nồng độ Glyphosate lên đến vài chục mg/L.

4. Điện cực sử dụng trong quá trình này có bền không?
   Điện cực vải cacbon và lưới Platin được sử dụng với chi phí thấp và hiệu suất cao, nhưng điện cực vải cacbon có thể bị hỏng nhanh nếu cường độ dòng điện quá lớn. Cần kiểm soát cường độ dòng điện và bảo trì định kỳ để kéo dài tuổi thọ.

5. Phương pháp này có thể áp dụng trong quy mô công nghiệp không?
   Quá trình Fenton điện hóa có thể được mở rộng quy mô với thiết kế hệ thống phù hợp. Tuy nhiên, cần kết hợp với các công nghệ xử lý thứ cấp để xử lý triệt để các sản phẩm trung gian và đảm bảo tiêu chuẩn xả thải.

Kết luận

• Quá trình Fenton điện hóa là phương pháp hiệu quả để xử lý thuốc diệt cỏ Glyphosate trong nước, đạt hiệu suất phân hủy lên đến 86% sau 40 phút xử lý.
• pH tối ưu cho quá trình là khoảng 3, nồng độ Fe2+ tối ưu là 0,1 mM, và cường độ dòng điện nên duy trì trong khoảng 0,5 A đến 1 A để bảo vệ điện cực và tối ưu hiệu quả.
• Hiệu suất xử lý tăng theo nồng độ Glyphosate ban đầu nhưng không tuyến tính do sự cạnh tranh của các sản phẩm trung gian với gốc OH●.
• Cần kết hợp Fenton điện hóa với các phương pháp xử lý thứ cấp để xử lý triệt để các sản phẩm trung gian và đảm bảo an toàn môi trường.
• Đề xuất nghiên cứu tiếp tục phát triển điện cực bền hơn và mở rộng ứng dụng công nghệ trong quy mô công nghiệp.

Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp nên triển khai thử nghiệm quy mô lớn, đồng thời phát triển hệ thống xử lý tích hợp để ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước ô nhiễm Glyphosate và các hóa chất BVTV khác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Sản xuất nông nghiệp là một trong những hoạt động kinh tế lớn và quan trọng nhất trên thế giới, đặc biệt là ở các nƣớc có thu nhập thấp và trung bình, nơi mà nông nghiệp đóng góp đáng kể vào tăng trƣờng GDP. Tuy nhiên, một yếu tố quan trọng trong SXNN đồng thời cũng là vấn đề nhức nhối trong nhiều năm qua là việc sử dụng các hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) giúp bảo vệ mùa màng lại ảnh hƣởng đến môi trƣờng và con ngƣời. Chúng có thể ảnh hƣởng trực tiếp đến ngƣời lao động nông nghiệp (ƣớc tính khoảng hơn 2,2 triệu ngƣời trên toàn cầu) hoặc gián tiếp cho những ngƣời không trực tiếp làm việc trong nông nghiệp nhƣng sử dụng hoặc tiếp xúc với nguồn nƣớc ô nhiễm bởi vì một lƣợng lớn hóa chất này đi vào suối, hồ, đại dƣơng và các nguồn nƣớc ngầm, nƣớc mặt do mƣa lũ hoặc tƣới tiêu. Các chất BVTV có thể tác động lên cơ thể ngƣời bị nhiễm độc ở nhiều mức độ nhƣ là suy giảm sức khỏe, gây rối loạn hoạt động ở hệ thần kinh, tim mạch, tiêu hóa, bài tiết, hô hấp, hệ tiết niệu, nội tiết và tuyến giáp hoặc gây các tổn thƣơng bệnh lý ở các cơ quan từ mức độ nhẹ đến nặng thậm chí tàn phế hoặc tử vong [24].

Nguy hiểm hơn, hầu hết các hóa chất BVTV lại là những hợp chất hữu cơ rất bền, khó bị phân hủy hóa học và sinh học, tồn tại dai dẳng trong môi trƣờng. Nƣớc ta là một nƣớc nông nghiệp với diện tích trồng lúa, hoa màu rất lớn, đồng nghĩa với việc phải sử dụng thƣờng xuyên các loại hóa chất BVTV, các loại thuốc kích thích tăng trƣởng. Rất nhiều hóa chất trong số này là chất ô nhiễm tồn lƣu có thời gian phân hủy rất dài, cực kỳ nguy hại đối với sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng. Các kho lƣu trữ đã xuống cấp nghiêm trọng, hệ thống thoát nƣớc tại các kho chứa hầu nhƣ không có nên khi mƣa lớn tạo thành dòng mặt rửa trôi hóa chất BVTV tồn đọng, gây ô nhiễm nƣớc ngầm, nƣớc mặt và ô nhiễm đất diện rộng, gây ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe và cuộc sống ngƣời dân.

Vì vậy, việc xử lý dƣ lƣợng hóa chất BVTV nói chung và xử lý các điểm có nguồn nƣớc ô nhiễm hóa chất BVTV nói riêng ở nƣớc ta là rất cấp thiết. Các phƣơng pháp phổ biến hiện nay để xử lý nƣớc ô nhiễm loại này là: hấp phụ, phản ứng Fenton, ozon, peroxon, xúc tác quang hóa và phƣơng pháp màng lọc. Trong đó 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] phƣơng pháp hấp phụ và lọc màng không xử lý triệt để các chất ô nhiễm, các phƣơng pháp khác có hiệu suất xử lý khá cao nhƣng không ổn định và chi phí hóa chất, chi phí xử lý cao. Fenton điện hóa là phƣơng pháp oxy hóa tiên tiến rất có tiềm năng trong việc xử lý nƣớc ô nhiễm các hóa chất BVTV bởi khả năng phân hủy, bẻ gãy mạch cacbon các chất hữu cơ phức tạp thành các hợp chất hữu cơ đơn giản dễ bị phân hủy sinh học, ít tiêu tốn hóa chất, sử dụng vật liệu điện cực rẻ tiền, và có thể xử lý nƣớc ô nhiễm với nồng độ ban đầu lớn.

Do đó, đề tài đã lựa chọn nghiên cứu phƣơng án sử dụng quá trình oxy hóa điện hóa – Fenton điện hoá để xử lý nƣớc ô nhiễm hóa chất BVTV, cụ thể là Glyphosate, một trong những thuốc diệt cỏ đƣợc sử dụng phổ biến và có mặt trong hầu hết các nguồn nƣớc bị ô nhiễm ở nƣớc ta. Việc lựa chọn công nghệ này hứa hẹn sẽ mang đến một giải pháp xử lý hiệu quả và kinh tế các điểm có nguồn nƣớc bị ô nhiễm hóa chất BVTV trầm trọng nhƣ xung quanh các cơ sở sản xuất hay kho chứa hóa chất BVTV. 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1. Thuốc diệt cỏ Glyphosate 1.

Khái quát về hoá chất bảo vệ thực vật Theo tổ chức Nông lƣơng thế giới, hóa chất bảo vệ thực vật là những chất đƣợc chiết xuất từ cây cối hoặc đƣợc tổng hợp dùng để phòng, phá hủy hay diệt bất kỳ một vật hại nào, kể cả vector truyền bệnh của ngƣời hay gia súc, những loại cây cỏ dại hoặc các động vật gây hại trong hoặc can thiệp trong quá trình sản xuất, lƣu kho, vận chuyển hoặc tiếp thị thực phẩm, lƣơng thực, gỗ và sản phẩm, thức ăn gia súc [3]. Có nhiều cách để phân loại thuốc BVTV, có thể kể tới một số cách phân loại điển hình sau: - Phân loại theo nguồn gốc sản xuất và cấu trúc hoá học: hữu cơ, vô cơ… - Phân loại theo mục đích sử dụng; - Phân loại theo mức độ độc tính; - Phân loại theo thời gian phân huỷ sinh học; - Phân loại theo dạng tồn tại. - Thuốc BVTV còn dính trên bao bì, chai lọ sau khi sử dụng Ảnh hƣởng của thuốc bảo vệ thực vật đến môi trƣờng và sức khoẻ con ngƣời - Gây ô nhiễm đất - Tác động đến hệ động thực vật - Tác động đến sức khỏe con ngƣời 1. Cấu tạo và tính chất hoá lý - Cấu trúc phân tử Glyphosate: - Đóng gói: 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Một số hình ảnh về thuốc bảo vệ thực vật Glyphosate Glyphosate (công thức hóa học C3H8NO5P) là hóa chất BVTV thuộc nhóm cơ phốt pho, đƣợc sử dụng làm thuốc diệt cỏ hậu nảy mầm (diệt cỏ sau khi đã mọc) do có khả năng ngăn cản enzym EPSPS, loại enzym tham gia vào quá trình sinh tổng hợp axit amin thơm, các vitamin, protein, và nhiều quá trình trao đổi thứ cấp của cây trồng. Glyphosate bền trong đất và nƣớc, với thời gian bán phân hủy là hơn 1 tháng. * Ƣu điểm : - Glyphosate là thuốc trừ cỏ có phổ tác động rộng, diệt trừ đƣợc hầu hết các lọai cỏ đa niên và cỏ hàng niên. Đặc biệt thuốc có hiệu quả cao và kéo dài đối với một số lọai cỏ khó trừ nhƣ cỏ tranh, cỏ mắc cỡ, lau sậy, cỏ ống.

- Glyphosate có tác động lƣu dẫn, có thể xâm nhập vào bên trong thân qua bộ lá và các phần xanh của cây cỏ rồi di chuyển đến tất cả các bộ phận của cây (kể cả rễ và thân ngầm) nên diệt cỏ rất triệt để và hữu hiệu trong việc ngăn cản cỏ mọc trở lại. - Glyphosate thuộc nhóm độc III, độ độc với ngƣời sử dụng thấp hơn so với các loại thuốc trừ cỏ hoạt chất Gramaxone (nhóm độc II), LD50 = 4.900 mg/kg * Nhƣợc điểm : - Thuốc có tác dụng diệt cỏ chậm, cỏ hàng niên sau phun thuốc 4-5 ngày và cỏ đa niên sau phun 7-10 ngày cỏ mới chết. 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] - Glyphosate là thuốc trừ cỏ không chọn lọc, ngoài tác dụng diệt đƣợc rất nhiều lọai cỏ, nếu thuốc bám đƣợc vào lá hoặc những bộ phận xanh của cây trồng thì thuốc diệt cả cây trồng. Tình hình sử dụng Tính chất diệt cỏ của Glyphosate đã đƣợc Monsanto phát hiện và đƣợc cấp bằng sáng chế vào những năm 70.

Glyphosate không có tính chọn lọc, diệt đƣợc rất nhiều loại cỏ, do đó nó là loại thuốc BVTV đƣợc sử dụng phổ biến nhất trên thế giới, nhất là ở Châu u, Mỹ và rgentina.000 tấn Glyphosate đã đƣợc sử dụng trên toàn thế giới [11]. Ở nƣớc ta, những năm gần đây, Glyphosate cũng đƣợc bà con nông dân sử dụng rộng rãi để bảo vệ cây trồng khỏi sâu bệnh. Đây là một nhóm thuốc trừ cỏ lớn, trong danh mục thuốc BVTV đƣợc phép sử dụng tại Việt Nam hiện đã có 94 công ty đăng ký 126 loại thuốc thƣơng phẩm đơn chất Glyphosate, 7 công ty đăng ký 7 thuốc thƣơng phẩm dạng hỗn hợp của Glyphosate với các hoạt chất khác nhƣ 2., 01 công ty đăng ký 01 thuốc thƣơng phẩm hoạt chất Glyphosate ammonium. Một số sản phẩm hoạt chất Glyphosate đƣợc sử dụng phổ biến tại Lâm Đồng gồm Glyphosan 480 SL; Kanup 480SL; Roundup 480 SC, BM - Glyphosate 41 SL, Confore 480SL… 1.

Ảnh hƣởng của thuốc diệt cỏ Glyphosate đến môi trƣờng và sức khoẻ con ngƣời Theo các chuyên gia ngành y tế, bất kể hàm lƣợng bao nhiêu thì chất BVTV Glyphosate đều gây hại đến sức khỏe, nếu tiếp xúc với liều lƣợng vƣợt quá ngƣỡng cho phép có thể gây tử vong [42. Theo các kết quả thí nghiệm trên động vật cho thấy khi Glyphosate đƣợc đƣa vào cơ thể thì 15 đến 30 lƣợng Glyphosate bị hấp thụ ngay lập tức bởi cơ thể [61 và sau 1 tuần vẫn còn đến 1 [15. Nó có thể đƣợc tìm thấy trong máu và các mô [7 đặc biệt các kết quả thí nghiệm cho thấy nó có thể đi qua nhau thai trong suốt thai kỳ [46. Trong quá trình tồn tại, Glyphosate có thể chuyển hóa thành axit aminomethyl phosphonic ( MP ) là chất độc hại với con ngƣời hơn Glyphosate nhiều lần [39.

Các nghiên cứu đã chứng minh rằng Glyphosate độc hại với tế bào ngƣời, bao gồm cả các tế bào của phôi thai và nhau 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Glyphosate có thể phá vỡ hệ thống nội tiết và gây ra những ảnh hƣởng xấu trong một số giai đoạn phát triển, chẳng hạn nhƣ mang thai. Ở Nam Mỹ, nơi trồng nhiều đậu nành và sử dụng rất nhiều thuốc diệt cỏ chứa Glyphosate, thì số lƣợng dị tật bẩm sinh cao hơn mức bình thƣờng. Một nghiên cứu ở Paraguay cho thấy những phụ nữ sống trong bán kính 1 km cách cánh đồng phun thuốc diệt cỏ chứa Glyphosate có nguy cơ có con bị biến dạng cao gấp hơn 2 lần mức bình thƣờng [12.

Ở Colombia và Ecuado, nơi thuốc diệt cỏ Glyphosate đƣợc sử dụng để kiểm soát việc trồng cocain, ngƣời ta quan sát thấy tỷ lệ biến đổi gen và sẩy thai cao của phụ nữ trong mùa phun thuốc diệt cỏ [31,14. Chaco, một khu vực trồng nhiều đậu nành ở rgentina, tỷ lệ ung thƣ tăng 4 lần trong mƣời năm qua [52. Ở Việt Nam, tháng 4 năm 2012, Viện Paster Nha Trang công bố kết quả hai mẫu đất và nƣớc có chứa Glyphosate với nồng độ cao hơn mức cho phép khiến 4 ngƣời tử vong và hơn 50 ngƣời dân ở thôn Làng Riềng xã Sơn Kỳ Quảng Ngãi bị mờ mắt, tê chân tay. Ngoài những tác động nguy hại lên sức khỏe con ngƣời, khi hàm lƣợng Glyphosate cao hơn mức cho phép cũng gây tác động xấu đến môi trƣờng và sinh thái xung quanh nhƣ ảnh hƣởng đến sự sống của một số động vật hoang dã, làm giảm đa dạng sinh học đất nông nghiệp và phá hủy các kho thức ăn cho các loài chim và côn trùng [25,60.

Nƣớc ô nhiễm Glyphosate đe dọa đời sống thủy sinh, có thể độc hại đối với ếch, nhái [48,49 .