Luận án Tiến sĩ Hoá phân tích: Nghiên cứu sự lan truyền và phạm vi ảnh hưởng của một số nguồn phát thải có khả năng gây ô nhiễm môi trường từ hoạt động của các khu công nghiệp ở tỉnh Phú Yên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:205

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài này trình bày phân tích sự biến động tỷ lệ As(III)/As(V); Cr(III)/Cr(VI) tại các nguồn phát thải lỏng; sự biến động tỷ lệ hàm lượng của As, Cu, Cr, Mn dọc kênh thải của khu công nghiệp An Phú dựa trên yếu tố nền là khu vực Xóm Bầu. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Hoá phân tích: Nghiên cứu sự lan truyền và phạm vi ảnh hưởng của một số nguồn phát thải có khả năng gây ô nhiễm môi trường từ hoạt động của các khu công nghiệp ở tỉnh Phú Yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM TRƯƠNG MINH TRÍ NGHIÊN CỨU SỰ LAN TRUYỀN VÀ PHẠM VI ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ NGUỒN PHÁT THẢI CÓ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TỪ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC KHU CÔNG NGHIỆP Ở TỈNH PHÚ YÊN LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA PHÂN TÍCH Đà Lạt – 2014
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tác giả và người hướng dẫn khoa học. Những kết quả và số liệu trong luận án chưa từng được công bố trước đây dưới bất kỳ hình thức nào. Ngoài ra, trong luận án này tôi có tham chiếu một số thông tin từ các nguồn số liệu khác nhau, các thông tin này đều được đảm bảo trích dẫn đúng, chính xác và rõ nguồn gốc. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này. Phú Yên, tháng 7 năm 2014 Tác giả i
LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - Thầy PGS. TS. Nguyễn Ngọc Tuấn, đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt thời gian qua, nhất là trong quá trình thực hiện đề tài. - Quý Thầy giảng dạy, đã tận tình truyền đạt cho em những kiến thức quý báu làm nền tảng cho những bước tiến mai sau. Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn đến tất cả những người bạn xa gần đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt những năm tháng qua. Trân trọng ! ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................i LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................ii MỤC LỤC .............................................................................................................iii DANH MỤC HÌNH ...............................................................................................ix DANH MỤC BẢNG ..............................................................................................xi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ...................................................... xv PHẦN MỞ ĐẦU .....................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................5 1.1. Những nghiên cứu về ô nhiễm môi trường........................................................5 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................................5 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ...................................................................6 1.1.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy và lan truyền chất ô nhiễm ..............7 1.1.3.1. Yếu tố pH....................................................................................................8 1.1.3.2. Yếu tố độ dẫn điện (EC)..............................................................................9 1.1.3.3. Cacbon mônôxít (CO) .................................................................................9 1.1.3.4. Asen (As) ....................................................................................................9 1.1.3.5. Crôm (Cr).................................................................................................10 1.1.3.6. Mangan (Mn)............................................................................................10 1.1.3.7. Đồng (Cu).................................................................................................10 1.1.3.8. Một số thông số khác ................................................................................11 1.1.3.9. Sự khuếch tán chất ô nhiễm vào môi trường ..................................................13 1.2. Tình hình hoạt động chung của các KCN ở Việt Nam ....................................14 1.2.1. Sự hình thành ...............................................................................................14 1.2.2. Quy mô phát triển.........................................................................................14 1.2.3. Xu thế phát triển...........................................................................................15 1.2.4. Áp lực môi trường từ hoạt động ở các KCN .................................................16 1.3. Hiện trạng nước thải tại các khu công nghiệp ở Việt Nam .............................17 iii
1.3.1. Đặc trưng nước thải ở các Khu công nghiệp ..................................................17 1.3.2. Tình hình ô nhiễm nước mặt do nước thải ở các khu công nghiệp..................20 1.3.3. Xu thế diễn biến tổng lượng nước thải và lượng các chất thải gây ô nhiễm nước từ các khu công nghiệp...........................................................................................23 1.3.4. Ô nhiễm không khí và đất từ hoạt động phát thải của các khu công nghiệp ...24 1.4. Đặc điểm, quy hoạch hoạt động của các khu công nghiệp ở tỉnh Phú Yên .....25 1.4.1. Đặc điểm của khu công nghiệp An Phú.........................................................25 1.4.1.1. Vị trí địa lý................................................................................................25 1.4.1.2. Quy hoạch hoạt động chủ yếu ...................................................................25 1.4.2. Đặc điểm của khu công nghiệp Đông bắc Sông Cầu......................................26 1.4.2.1. Vị trí địa lý................................................................................................26 1.4.2.2. Quy hoạch hoạt động chủ yếu ...................................................................27 1.4.3. Đặc điểm của khu công nghiệp Hòa Hiệp......................................................27 1.4.3.1. Vị trí địa lý................................................................................................27 1.4.3.2. Cơ cấu ngành công nghiệp dự kiến đầu tư ................................................27 1.4.4. Tình hình hoạt động của các cơ sở sản xuất tại các KCN của tỉnh Phú Yên ...28 1.5. Một số công cụ máy tính ứng dụng trong nghiên cứu sự khuếch tán các chất ô nhiễm trong môi trường.........................................................................................32 1.5.1. Phần mềm Mapinfo ....................................................................................32 1.5.2. Phần mềm Matlab ........................................................................................33 1.6. Phân tích kích hoạt nơtron (NAA) .................................................................39 1.6.1. Nguyên lý.....................................................................................................39 1.6.2. Phương trình kích hoạt nơtron.......................................................................40 1.6.3. Sự lựa chọn các thông số thời gian trong phân tích kích hoạt .........................42 1.6.4. Độ nhạy của phương pháp kích hoạt nơtron ..................................................44 1.6.5. Các kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron ........................................................45 1.6.5.1. Phân tích kích hoạt nơtron dụng cụ (INAA) ..............................................45 1.6.5.2. Phân tích kích hoạt nơtron có xử lý hoá (RNAA).......................................46 1.6.6. Các nguyên nhân gây ra sai số trong quá trình phân tích kích hoạt.................47 iv
1.6.7. Phương pháp định lượng trong phân tích kích hoạt........................................47 1.6.8. Những ưu khuyết điểm của phương pháp NAA.............................................49 1.7. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) .........................................50 1.7.1. Giới thiệu chung...........................................................................................50 1.7.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp thụ nguyên tử......................................50 1.7.2.1. Nguyên tắc của phương pháp....................................................................50 1.7.2.2. Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử ..........................................................51 1.7.2.3. Cường độ của vạch phổ hấp thụ................................................................52 1.7.3. Các kỹ thuật chủ yếu và trang bị của phép đo................................................54 1.7.3.1. Thiết bị nguyên tử hóa ..............................................................................54 1.7.3.2. Nguồn bức xạ đơn sắc...............................................................................54 1.7.3.3. Hệ thống đơn sắc ......................................................................................55 1.7.3.4. Các kỹ thuật đo và ghi phổ........................................................................55 1.7.4. Phương pháp phân tích định lượng bằng phép đo AAS..................................55 CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................56 2.1. Đối tượng và nội dung nghiên cứu .................................................................56 2.2. Các kỹ thuật và phương pháp nghiên cứu .......................................................58 2.2.1. Các kỹ thuật thu gom, xử lý và bảo quản mẫu ..............................................58 2.2.2. Các kỹ thuật tách và làm giàu chất trước phân tích định lượng.......................60 2.3. Phân tích định lượng các kim loại Cu, Mn, As và Cr ......................................61 2.4. Quan trắc một số thông số chất lượng không khí ............................................62 2.5. Thiết bị, Dụng cụ và Hóa chất ........................................................................62 2.5.1. Thiết bị.........................................................................................................62 2.5.2. Dụng cụ .......................................................................................................63 2.5.3. Hóa chất.......................................................................................................64 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..............................65 3.1. Nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích Cu và Mn trong mẫu nước thải .......65 3.1.1. Nghiên cứu điều kiện tối ưu tách làm giàu Cu và Mn trong mẫu nước ...........65 a. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp thu Cu2+ và Mn2+ ....................................65 v
b. Ảnh hưởng của tốc độ chảy qua cột ...................................................................66 c. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử.........................................................................67 d. Ảnh hưởng của hàm lượng các ion quan tâm .....................................................68 e. Khả năng hấp phụ của ion kim loại Cu2+ và Mn2+ trên than hoạt tính ................69 g. Nghiên cứu sự giải hấp của phức ocxiquinolinat Cu2+, Mn2+ sau khi hấp phụ trên than hoạt tính ........................................................................................................71 3.1.2. Qui trình phân tích Cu2+ và Mn2+ trong mẫu nước bằng RNAA ...................71 3.1.3. Kiểm tra độ tin cậy của qui trình phân tích Cu2+ và Mn2+ đã xác lập ............74 a. Phân tích mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp RNAA .....................................74 b. Phân tích mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp AAS ........................................75 3.2. Nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích As3+, As5+, Cr3+và Cr6+ trong mẫu nước thải ...............................................................................................................78 3.2.1. Nghiên cứu tách làm giàu As3+, As5+, Cr3+và Cr6+ trong mẫu nước ................78 a. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ các phức As3+ - APDC và Cr6+ - APDC trên than hoạt tính ......................................................................................78 b. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử.........................................................................79 c. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ phức trên than hoạt tính..........80 d. Khả năng hấp phụ của ion kim loại As3+ và Cr6+ trên than hoạt tính .................81 đ. Nghiên cứu ảnh hưởng của dung môi giải hấp đến hiệu suất tách As3+ và Cr6+ 82 3.2.2. Nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích As3+, As5+, Cr3+và Cr6+ trong mẫu nước bằng phương pháp RNAA .............................................................................83 3.2.3. Kiểm tra độ tin cậy qui trình phân tích As3+, As5+, Cr3+và Cr6+ đã xác lập ......86 3.2.3.1. Phân tích mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp RNAA.............................86 3.2.3.2. Phân tích mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp AAS................................87 3.3. Nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích Cu và Mn trong mẫu trầm tích bằng RNAA ...................................................................................................................90 3.3.1. Nguyên tắc...................................................................................................91 3.3.2. Các bước tiến hành......................................................................................91 3.4. Qui trình phân tích Cr và As trong mẫu trầm tích bằng phương pháp RNAA..94 vi
3.4.1. Nguyên tắc...................................................................................................94 3.4.2. Các bước tiến hành......................................................................................94 3.5. Qui trình phân tích Cu, Mn, Cr và As trong mẫu trầm tích bằng phương pháp AAS. .....................................................................................................................97 3.5.1. Nguyên tắc...................................................................................................97 3.5.2. Các bước tiến hành......................................................................................97 3.6. Xác định Nhôm ............................................................................................100 3.7. Đánh giá hiện trạng môi trường của 03 khu công nghiệp, tỉnh Phú Yên ........100 3.7.1. Kết quả phân tích kim loại trong các mẫu nước thải ....................................100 3.7.2. Kết quả phân tích kim loại trong các mẫu trầm tích ..................................... 106 3.7.3. Kết quả xác định một số chất khí tại 03 khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên .112 3.7.4. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu mô phỏng sự lan truyền.............................. 116 3.8. Mô hình hóa sự lan truyền và phạm vi ảnh hưởng của các nguồn phát thải tại khu công nghiệp An Phú .....................................................................................119 3.8.1. Xây dựng tỷ lệ biến động As, Cr, Cu, Mn trong nước thải ...........................119 3.8.1.1. Sự biến động hệ số tỷ lệ hàm lượng của các nguyên tố As, Cr.................119 3.8.1.2. Sự biến động hàm lượng của As, Cr, Cu, Mn trong nước thải của khu công nghiệp An Phú, với yếu tố nền tại khu vực Xóm Bầu ............................................120 3.8.2. Xây dựng hệ số làm giàu nguồn phát thải As, Cr, Cu, Mn trong trầm tích dựa vào nguyên tố nền ................................................................................................ 121 3.8.3. Bản đồ hóa sự lan truyền phát tán chất thải bằng phần mềm Mapinfo ..........123 3.8.4. Tính toán và biểu diễn sự lan truyền chất thải tại khu công nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên bằng phần mềm Matlab..........................................................................126 3.8.4.1. Mô hình hóa sự lan truyền khí thải CO ...................................................126 3.8.4.2. Mô hình hóa sự lan truyền nước thải và dự báo diễn thế môi trường nước thải tại Khu công nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên ...................................................134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................148 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................151 PHẦN PHỤ LỤC ................................................................................................ 161 vii
Phụ lục 1. Thống kê Tình hình hoạt động ở khu công nghiệp An Phú 10/2011 ...161 Phụ lục 2. Địa điểm, vị trí lấy mẫu tại 3 khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên .......164 Phụ lục 3. Bản đồ số hóa 03 Khu công nghiệp tỉnh Phú Yên bằng Mapinfo.........167 Phụ lục 4. Chương trình Matlab...........................................................................168 viii
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Các con đường vận chuyển các nguyên tố hóa học trong môi trường ........8 Hình 1.2. Số KCN dự kiến ưu tiên thành lập mới giai đoạn 2006 - 2015 theo vùng kinh tế và so sánh với KCN đã thành lập năm 2006 - 2008....................................16 Hình 1.3. Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ở một số KCN Miền Trung......16 Hình 1.4. Diễn biến COD trên các sông qua các năm.............................................16 Hình 1.5. Hàm lượng COD trên sông Thị Vải qua các năm (Nguồn: TCMT, 2009)21 Hình 1.6. Diễn biến DO dọc sông Thị Vải tháng 8/2008 đến 3/2009 (Nguồn TCMT 2009).....................................................................................................................21 Hình 1.7. Dự báo tổng lượng nước thải từ KCN trong toàn quốc đến năm 2020 (Nguồn: TCMT tổng hợp, 2009) ............................................................................23 Hình 1.8. Sơ đồ biểu diễn quá trình của phản ứng bắt nơtron.................................40 Hình 2.1. Sơ đồ thực hiện các nội dung nghiên cứu của luận án.............................57 Hình 3.1. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp thu phức 8-hydroxyquinolin của Cu2+ và Mn2+ trên than hoạt tính............................................................................66 Hình 3.2. Ảnh hưởng của tốc độ chảy qua cột đến hiệu suất hấp thu......................67 Hình 3.5. Khả năng hấp phụ của ion kim loại Cu2+ và Mn2+ trên than hoạt tính......70 Hình 3.7. Đỉnh phổ gamma Mn-56 chiếu ngắn kênh 7-1 (Ti=5m; Td=2h; Tc=300s)74 Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tách các ion trong dung dịch...............79 Hình 3.9. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử đến hiệu suất hấp thu ...........................80 Hình 3.11. Khả năng hấp phụ của ion kim loại As3+ và Cr6+ trên than hoạt tính .....82 Hình 3.14. Phổ gamma của mẫu trầm tích (Ti=1h; Td=3d; Tc=1800s) ....................90 Nhìn vào phổ gamma của mẫu trầm tích ta thấy rất phức tạp. Do đó, để xác định chính xác hàm lượng các kim loại Cu, Mn, As và Cr trong mẫu trầm tích cần phải tách làm giàu trước khi chiếu xạ. Cụ thể như sau:..................................................91 Hình 3.15. Phổ gamma của đồng vị Mn-56 sau khi tách từ trầm tích đã chiếu ngắn ở kênh 7-1 (Ti=5m; Td=2h; Tc=300s)........................................................................93 ix
Hình 3.17. Phổ gamma của đồng vị As-76 sau khi tách từ mẫu trầm tích đã chiếu tại mâm quay (Ti=1h; Td=2d; Tc=600s) ......................................................................96 Hình 3.19. Bản đồ tổng quan về vị trí Khu công nghiệp An Phú và hệ thống thải (Hướng xả thải từ hồ Bầu Sen về phía chợ cá phường 6) .....................................118 Hình 3.22. Biểu đồ sự biến động tỷ lệ hàm lượng As, Cr, Cu, Mn .......................121 Hình 3.23. Số hóa mô phỏng khu công nghiệp An Phú ........................................124 Hình 3.24. Mô phỏng biểu đồ chứa thông tin kết quả phân tích tại KCN An Phú (đợt 3).........................................................................................................................125 Hình 3.25. Biểu đồ cột so sánh hàm lượng As ở một số doanh nghiệp .................125 Hình 3.27. Kết quả mô phỏng CO theo phương đứng đi qua ống khói (đợt 1)......130 Hình 3.28. Kết quả mô phỏng CO theo phương ngang đi qua ống khói (cách mặt đất 25m)....................................................................................................................130 Hình 3.29. Kết quả mô phỏng CO theo phương đứng (đợt 2)...............................132 Hình 3.30. Kết quả mô phỏng CO theo phương ngang đi qua ống khói ...............132 Hình 3.31: Kết quả mô phỏng As theo phương đứng đi qua kênh thải .................137 Hình 3.32. Kết quả mô phỏng As theo phương ngang tại độ cao -2m đi qua kênh thải ......................................................................................................................138 Hình 3.33. Kết quả mô phỏng Cr theo phương đứng đi qua kênh thải..................140 Hình 3.34. Kết quả mô phỏng Cr theo phương ngang đi qua kênh thải ................140 Hình 3.35. Kết quả mô phỏng Cu theo phương đứng ...........................................142 Hình 3.36. Kết quả mô phỏng Cu theo phương ngang đi qua kênh thải................142 Hình 3.37. Kết quả mô phỏng Mn theo phương đứng ..........................................144 Hình 3.38. Kết quả mô phỏng Mn theo phương ngang đi qua kênh thải...............144 x
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Quy mô các khu công nghiệp Việt Nam.................................................14 Bảng 1.2. Đặc trưng thành phần nước thải của một số ngành công nghiệp.............18 Bảng 1.3. Dự báo tổng lượng nước thải từ một số KCN ở phía Nam đến năm 2020 (ước tính)...............................................................................................................23 Bảng 1.4. Kết quả điều tra tại 3 khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên .......................28 Bảng 1.5. Một số thông số hạt nhân của đồng vị 76As, 51Cr, 56Mn, 66Cu.................40 Bảng 1.6. Các đặc trưng một số nguyên tố trong một số chế độ chiếu xạ ...............44 Bảng 1.7. Giới hạn phát hiện ước lượng của INAA của một số nguyên tố trong điều kiện chiếu trong lò phản ứng có thông lượng nơtron khoảng 1013 n/cm2.giây.........44 Bảng 3.1. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp thu Cu2+ và Mn2+ .........................66 Bảng 3.2. Ảnh hưởng của tốc độ chảy qua cột đến hiệu suất hấp thu Cu 2+ và Mn2+67 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử đến hiệu suất tách Cu2+ và Mn2+ ..........68 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ ion đến hiệu suất tách......................................69 Bảng 3.5. Khả năng hấp phụ của ion kim loại Cu 2+ và Mn2+ trên than hoạt tính .....70 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của dung môi giải hấp đến % thu hồi Cu 2+ và Mn2+ .............71 Bảng 3.7. Kết quả xác định hiệu suất tách làm giàu 5,0 µg Cu2+ và 5,0 µg Mn 2+ trong mẫu chuẩn đa nguyên tố Merck bằng phương pháp RNAA ..........................75 Bảng 3.8. Kết quả xác định hiệu suất tách làm giàu 5,0 µg Cu2+ và 5,0 µg Mn 2+ trong mẫu chuẩn đa nguyên tố Merck bằng phương pháp AAS .............................77 Bảng 3.9. Kết quả phân tích hàm lượng Cu và Mn trong mẫu nước thải (AP1) bằng phương pháp RNAA..............................................................................................77 Bảng 3.10. Kết quả phân tích hàm lượng Cu và Mn trong mẫu nước thải (AP1) bằng phương pháp AAS ........................................................................................77 Bảng 3.11. So sánh kết quả phân tích hàm lượng Cu và Mn trong mẫu nước thải bằng hai phương pháp RNAA và AAS ..................................................................78 Bảng 3.12. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tách As3+ và Cr6+..............................79 xi
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc thử đến hiệu suất hấp thu As3+ và Cr6+ ..............................................................................................................................80 Bảng 3.14. Ảnh hưởng của thời gian đến đến hiệu suất tách As3+ và Cr6+ ..............81 Bảng 3.15. Khả năng hấp phụ của ion kim loại As3+ và Cr6+ trên than hoạt tính.....82 Bảng 3.16. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất giải hấp As3+ và Cr6+ ..............82 Bảng 3.17. Kết quả phân tích As5+, Cr6+ trong mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp RNAA ...................................................................................................................86 Bảng 3.18. Kết quả phân tích As5+, Cr6+ trong mẫu chuẩn Merck bằng phương pháp AAS ......................................................................................................................89 Bảng 3.19. Kết quả phân tích hàm lượng As và Cr trong mẫu nước thải (AP1) bằng phương pháp RNAA..............................................................................................89 Bảng 3.20. Kết quả phân tích hàm lượng As và Cr trong mẫu nước thải (AP1) bằng phương pháp AAS.................................................................................................89 Bảng 3.21. Kết quả phân tích As, Cr trong mẫu nước bằng AAS và RNAA ..........90 Bảng 3.22. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn trong mẫu nước thải tại 03 khu công nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 1 ..................................................................................101 Bảng 3.23. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn trong mẫu nước thải tại 03 khu công nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 2 ..................................................................................102 Bảng 3.24. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn trong mẫu nước thải tại 03 khu công nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 3 ..................................................................................104 Bảng 3.25. Giá trị trung bình hàm lượng As, Cu, Cr, Mn trong mẫu nước thải tại KCN An Phú (ppb)..............................................................................................106 Bảng 3.26. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích tại 03 khu công nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 1..........................................................................106 Bảng 3.27. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích tại 03 khu công nghiệp tỉnh Phú Yên; đợt 2..........................................................................108 Bảng 3.28. Kết quả phân tích As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích tại khu công nghiệp An Phú tỉnh Phú Yên; đợt 3.............................................................109 xii
Bảng 3.29. Giá trị trung bình hàm lượng As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích tại KCN An Phú ..................................................................................................111 Bảng 3.30. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO2, NO2, CO, tại khu công nghiệp Hòa Hiệp, tỉnh Phú Yên, đợt 1 (9/2009) . .................................................113 Bảng 3.31. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO2, NO2, CO, tại khu công nghiệp Hòa Hiệp, tỉnh Phú Yên, đợt 2 (3/2010) ..................................................113 Bảng 3.32. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO2, NO2, CO, tại khu công nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên, đợt 1 (9/2009) .....................................................114 Bảng 3.33. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO2, NO2, CO, tại khu công nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên, đợt 2 (3/2010) .....................................................114 Bảng 3.34. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO2, NO2, CO, tại khu công nghiệp Đông Bắc Sông Cầu, tỉnh Phú Yên, đợt 1 (9/2009) .................................115 Bảng 3.35. Kết quả phân tích hàm lượng các chất khí SO2, NO2, CO, tại khu công nghiệp Đông Bắc Sông Cầu, tỉnh Phú Yên, đợt 2 (3/2010) .................................115 Bảng 3.36. Tỷ lệ biến động của As, Cr, Cu, Mn ở 03 khu vực khảo sát (bảng 3.24) so với giá trị trung bình tại Xóm Bầu...................................................................120 Bảng 3.37. Giá trị trung bình (ppb) của As, Cr, Cu, Mn ở 03 khu vực khảo sát....121 Bảng 3.38. Giá trị trung bình hàm lượng As, Cu, Cr, Mn (ppm) trong mẫu trầm tích tại KCN An Phú ..................................................................................................122 Bảng 3.39. Tọa độ vị trí lấy mẫu khí của 03 doanh nghiệp và tọa độ trọng tâm....128 Bảng 3.40. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải CO (đợt 1, tháng 9/2009).....................................................................................128 Bảng 3.41. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải CO (đợt 2, tháng 2/2010).....................................................................................131 Bảng 3.42. Khoảng cách lấy mẫu và hàm lượng khí CO được tính toán trên phần mềm Matlab. .......................................................................................................133 Bảng 3.43. Vị trí đo mẫu (theo hệ vn2000, tọa độ xác định là đơn vị m) và hàm lượng khí thải CO được xác định bằng thực nghiệm (độ cao z = 1m) ..................133 xiii
Bảng 3.44. Tọa độ vị trí lấy mẫu nước thải của các doanh nghiệp hoạt động và tọa độ trọng tâm (theo hệ vn2000, tọa độ xác định là đơn vị m).................................135 Bảng 3.45. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải As (đợt 3, tháng 10/2010)....................................................................................136 Bảng 3.46. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải Cr (đợt 3, tháng 10/2010) ....................................................................................138 Bảng 3.47. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải Cu (đợt 3, tháng 10/2010)....................................................................................141 Bảng 3.48. Một số thông số chính được đo đạc và kết quả tính toán lượng phát thải Mn (đợt 3, tháng 10/2010)...................................................................................143 Bảng 3.49. Khoảng cách lấy mẫu và hàm lượng các nguyên tố As, Cr, Cu, Mn được tính trên phần mềm Matlab..................................................................................145 Bảng 3.50. Khoảng cách lấy mẫu và hàm lượng các nguyên tố As, Cr, Cu, Mn được xác định bằng thực nghiệm .................................................................................145 xiv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU WTO: Tổ chức Thương mại thế giới EUROSTAT: Ủy ban Thống kê Châu Âu OECD: Tổ chức Hợp tác và phát triển Châu Âu GDP: Tổng sản phẩm nội địa, tức tổng sản phẩm quốc nội UNDP: Chương trình phát triển của Liên Hiệp Quốc ISO: Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hóa IUPAC: Danh pháp hóa học theo Hiệp hội Hóa học Quốc tế IAEA: Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế BKHCN: Bộ Khoa học và Công nghệ TNMT Tài Nguyên và Môi trường KHĐT: Kế hoạch và Đầu tư FDI: Đầu tư trực tiếp nước ngoài ĐTM: Đánh giá tác động môi trường KTTĐ: Kinh tế trọng điểm KCN: Khu công nghiệp KCX Khu chế xuất KKT: Khu kinh tế ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long QCVN Quy chuẩn Việt Nam TNHH: Trách nhiệm hữu hạn DNTN: Doanh nghiệp tư nhân RAS: Chứng động kinh phản xạ thiếu ôxy AAS: Quang phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS: Quang phổ hấp thụ nguyên tử nguyên tử hóa bằng ngọn lửa ETA-AAS: Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa NAA Phân tích kích hoạt nơtron xv
RNAA Phân tích kích hoạt nơtron có xử lý hoá INAA Phân tích kích hoạt nơtron dụng cụ BOD Nhu cầu ôxy hóa sinh học COD Nhu cầu ôxy hóa hóa học SS Chất rắn lơ lửng TSS Tổng chất rắn lơ lửng PEL Giới hạn tiếp xúc cho phép EPA Tổ chức bảo vệ môi trường (Mỹ) xvi
PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết và mục tiêu của đề tài Trong vài thập kỷ gần đây, môi trường toàn cầu có nhiều biến đổi theo chiều hướng ngày càng xấu thêm. Hiện tượng băng tan ở hai đầu cực và trái đất nóng lên đang là vấn đề lớn được cả thế giới quan tâm. Ô nhiễm môi trường khí quyển, thủng tầng ôzôn do lượng khí thải ngày càng tăng là nguyên nhân chủ yếu gây nên hiện tượng này. Vấn đề ô nhiễm độc tố kim loại nặng cũng như dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong lương thực, thực phẩm do môi trường nước bị ô nhiễm bởi lượng chất thải công nghiệp cũng như hóa chất bảo vệ thực vật ngày càng tăng cũng đang là vấn đề được nhiều quốc gia quan tâm. Vì vậy, mục tiêu phát triển bền vững và bảo vệ môi trường trái đất trong thế kỷ 21 là mục tiêu chung của toàn nhân loại. Việt Nam cũng đang trong thời kỳ đổi mới và hội nhập; thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa - hiện đại hóa với nhịp độ ngày càng cao, nhằm đưa nước ta cơ bản thành nước công nghiệp vào năm 2020. Sự phát triển với quy mô lớn ở nhiều lĩnh vực cả về số lượng, tốc độ, chất lượng,…; đặc biệt là lĩnh vực công nghiệp đã và đang gây nên những tác động toàn diện tới môi trường. Tình trạng ô nhiễm môi trường không khí, môi trường đất và nước đã làm suy giảm đa dạng sinh học, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống. Vấn đề này đã và đang được các cấp lãnh đạo, các ngành và toàn xã hội quan tâm nghiên cứu, tìm giải pháp khắc phục. Tỉnh Phú Yên, sau hơn 10 năm thực hiện “Quy hoạch tổng thể kinh tế - xã hội thời kỳ 1996 - 2010” và “từ 2011 - 2015”, đã tạo nên bức tranh về sự thay đổi hiện trạng kinh tế theo hướng thiết lập cơ cấu công - nông - dịch vụ; đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân không ngừng được cải thiện, ngày một tốt hơn. Vấn đề đặt ra là bên cạnh những thành tựu kinh tế - xã hội mà tỉnh Phú Yên đã đạt được, thì những hậu quả về môi trường có những ảnh hưởng đáng kể đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Những nguồn thải được tạo ra trong quá trình hoạt động của các khu công nghiệp đã phát tán ra môi trường bằng nhiều con đường, gây ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực lân cận. Vì vậy, việc nghiên cứu một số vấn đề liên 1
quan đến nguồn phát thải tại các khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên và tìm ra nguyên nhân để tìm cách phòng ngừa và khắc phục là hết sức cần thiết và cấp bách. Để góp phần xác định và làm rõ những vấn đề đặt ra ở trên, đề tài “Nghiên cứu sự lan truyền và phạm vi ảnh hưởng của một số nguồn phát thải có khả năng gây ô nhiễm môi trường từ hoạt động của các khu công nghiệp ở tỉnh Phú Yên” đã được thực hiện. Đây là một phần trong chương trình nghiên cứu về hiện trạng môi trường của tỉnh Phú Yên. Hy vọng kết quả của nghiên cứu này sẽ đóng góp một phần nhỏ vào việc tạo lập cơ sở dữ liệu tin cậy, giúp cho việc hoạch định các giải pháp thiết thực về kiểm tra, kiểm soát, gìn giữ và bảo vệ môi trường ở các khu công nghiệp của tỉnh nhằm đưa kinh tế - xã hội địa phương ngày càng phát triển bền vững. Mục tiêu chính của đề tài Nhằm ứng dụng các quy trình đã xây dựng để phân tích hàm lượng 4 kim loại As, Cu, Mn, Cr trong mẫu nước thải và mẫu trầm tích; đánh giá sự dịch chuyển khí CO và kim loại nặng (As, Cr, Cu, Mn) trong môi trường nước, trầm tích; ngoài ra, mô hình hóa sự lan truyền khí CO và kim loại nặng (As, Cu, Mn, Cr), dự báo diễn thế môi trường, dựa vào một số phần mềm mô phỏng: Mapinfo, Matlab. 2. Đối tượng và Nội dung nghiên cứu a. Đối tượng Đối tượng nghiên cứu được chọn xác định hàm lượng và sự thay đổi hàm lượng của các kim loại Cu, Mn, As và Cr trong các mẫu nước và trầm tích tại một số khu công nghiệp điển hình của tỉnh Phú Yên; khí thải CO trong quá trình xử lý hạt điều, túi nilon và đúc kim loại. b. Nội dung nghiên cứu Trong phạm vi của đề tài, các nội dung chủ yếu đã được tập trung nghiên cứu bao gồm: tiến hành khảo sát, điều tra tình hình hoạt động (các mặt hàng sản xuất, nguồn nguyên vật liệu đầu vào, quy mô sản xuất, tình hình sử dụng công nghệ) tại các khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên; xây dựng quy trình và phát triển phương pháp phân tích hàm lượng 4 kim loại đã chọn; áp dụng qui trình đã xác lập để phân 2
tích các mẫu thực tế; đánh giá hiện trạng môi trường ở các khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên; lựa chọn đối tượng nghiên cứu sự lan truyền; mô hình hóa sự lan truyền và dự báo diễn thế môi trường. Kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron (NAA) thực hiện tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt được sử dụng như công cụ chính để định lượng hàm lượng độc tố kim loại nặng có trong các mẫu môi trường (nước, trầm tích) thu thập được. Ngoài ra, một số phương pháp phân tích khác cũng đã được sử dụng nhằm mục đích so sánh, đối chiếu kết quả hoặc thu thập nhanh dữ liệu hiện trường. Các kỹ thuật phân tích đó bao gồm: phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), đo nhanh một vài chỉ tiêu chất lượng môi trường không khí tại hiện trường (CO). Như vậy, có hai phần cơ bản trong phạm vi của nghiên cứu này gồm: quan trắc và thu thập dữ liệu quan trắc để làm cơ sở dữ liệu đầu vào cho việc mô hình hóa bằng các thuật toán với sự hỗ trợ của các công cụ máy tính chuyên dụng. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Ứng dụng những kỹ thuật phân tích hiện có tại Viện Nghiên cứu hạt nhân để phân tích, đánh giá hiện trạng môi trường ở các khu công nghiệp của tỉnh Phú Yên. Từ đó, làm cơ sở để tham khảo trong việc giải thích và dự báo sự phân bố hàm lượng các kim loại nặng có trong trầm tích và nước. Ứng dụng công cụ tin học (Mapinfo, Matlab) để mô phỏng quá trình lan truyền, phân bố và phạm vi ảnh hưởng của một số dạng chất ô nhiễm đặc trưng của khu công nghiệp An Phú. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Đưa ra những dẫn liệu cơ bản về tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở khu công nghiệp An Phú, tỉnh Phú Yên sau một thời gian đi vào hoạt động. - Cung cấp cơ sở khoa học về sự lan truyền chất thải vào môi trường. - Góp phần cung cấp cơ sở khoa học định hướng qui hoạch vùng xả thải an toàn. - Góp phần vào việc quản lý nguồn thải và bảo vệ môi trường tại khu công nghiệp An Phú nói riêng và các khu công nghiệp ở tỉnh Phú Yên nói chung. 3