intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá đặc điểm ô nhiễm dư lượng chất diệt cỏ/đioxin và khả năng phân hủy sinh học tại khu vực ô nhiễm Tây sân bay Biên Hòa tỉnh Đồng Nai

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:105

114
lượt xem
16
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nhằm tìm hiểu mức độ ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại khu vực đầu phía Tây sân bay Biên Hòa tỉnh Đồng Nai, đánh giá khả năng phân hủy sinh học của vi sinh bản địa tại khu vực trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá đặc điểm ô nhiễm dư lượng chất diệt cỏ/đioxin và khả năng phân hủy sinh học tại khu vực ô nhiễm Tây sân bay Biên Hòa tỉnh Đồng Nai

  1. Hà Nội ­ 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phùng Khắc Huy Chú ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM Ô NHIỄM DƯ LƯỢNG CHẤT DIỆT CỎ/ĐIO VÀ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY SINH HỌC TẠI KHU VỰC Ô NHIỄM TÂY SÂN BAY BIÊN HÒA TỈNH ĐỒNG NAI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
  2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phùng Khắc Huy Chú ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM Ô NHIỄM DƯ LƯỢNG  CHẤT DIỆT CỎ/DIOXIN VÀ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY SINH HỌC  TẠI KHU VỰC Ô NHIỄM TÂY SÂN BAY BIÊN HÒA TỈNH ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Khoa học môi trường                            Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC                                                              PGS.TS.NCVCC.  Đặng Thị Cẩm Hà Hà Nội – 2012 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các bảng biểu, hình vẽ Bảng ký hiệu các chữ viết tắt Trang MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
  3. 1.1. Dioxin, đặc điểm tính chất của dioxin và các chất tương tự 4 1.1.1. Các đặc điểm lý, hóa học của dioxin 4 1.1.1.1. Dioxin có độ bền cao 5 1.1.1.2. Dioxin ái mỡ và kỵ nước 6 1.1.1.3. Tính bền vững hoá học 6 1.1.1.4. Tính bền nhiệt 6 1.1.1.5. Thời gian bán huỷ của dioxin 7 1.1.2.  Nguồn gốc và khối lượng dioxin do chiến tranh hoá học để  lại  ở  8 Nam Việt Nam 1.1.3. Đặc điểm ô nhiễm dioxin ở sân bay Biên Hòa, Đà Nẵng và Phù Cát 8 1.1.3.1. Ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin ở sân bay Biên Hòa 8 1.1.3.2. Tình trạng ô nhiễm  chất diệt cỏ/dioxin ở sân bay Đà Nẵng 9 1.1.3.3. Tình trạng ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin ở sân bay Phù Cát 11 1.2. Một số đặc tính của chất diệt cỏ 2,4­D và 2,4,5­T 16 1.3. Phân hủy sinh học chất diệt cỏ 2,4­D và 2,4,5­T 17 1.3.1. Phân hủy sinh học hiếu khí 2,4­D và 2,4,5­T 17 1.3.2. Các cụm gene tham gia phân hủy 2,4­D 18 1.3.3. Enzyme 2,4­dichlorophenoxyacetate/α­ketoglutarate dioxygenease 19 1.3.4. Các enzyme monooxygenease tham gia quá trình phân hủy chất diệt   20 cỏ 2,4,5­T và 2,4­D 1.3.5. Các nghiên cứu về phân hủy sinh học 2,4­D và 2,4,5­T ở Việt Nam 22 1.4. Chuyển hóa, phân hủy sinh học dioxin và các chất tương tự 24 1.4.1. Phân hủy hiếu khí sinh học dioxin và các hợp chất tương tự  dioxin   24 bởi vi khuẩn 1.4.1.1. Phân hủy hiếu khí sinh học dioxin và dibenzofuran không chứa clo 25 1.4.1.2. Phân hủy dioxin và dibenzofuran bởi oxy hóa kép vị trí bên 25 1.4.1.3. Phân hủy dioxin và các hợp chất tương tự dioxin bởi oxy hóa kép vị  26 trí góc 1.4.1.4. Phân hủy sinh học các hợp chất dioxin và dibenzofuran chứa clo 28
  4. 1.4.1.5. Phân hủy các hợp chất dioxin chứa clo bởi enzyme cytochrome P­ 29 450­ monooxygenease 1.4.2. Nghiên cứu phân hủy sinh học chất diệt cỏ chứa dioxin ở Việt Nam 29 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu 34 2.2. Phương pháp nghiên cứu 34 2.2.1. Phân tích các đồng phân độc của dioxin 35 2.2.2. Phân tích hàm lượng mùn, thành phần cơ giới 35 2.2.3. Nghiên cứu đa dạng vi sinh vật trong đất 35 2.2.3.1. Lấy mẫu đất để tiến hành phân tích vi sinh vật 36 2.2.3.2. Phân lập vi khuẩn 36 2.2.3.3. Tách DNA tổng số  mẫu đất nhiễm, mẫu bùn hồ  và từ  VSV nuôi  36 cấy 2.2.3.4. Phương pháp nghiên cứu các đặc điểm hình thái vi sinh vật 36 2.2.3.5. Phân loại vi sinh vật bằng xác định trình tự gene 16S rRNA 37 2.2.3.6. Xác định trình tự đoạn gene tfdA mã hóa cho enzyme phân hủy 2,4­D 37 2.2.3.7. Xác định trình tự đoạn gene mã hóa enzyme dioxin dioxygenase 37 2.2.3.8.  Định tính khả năng sử dụng chất diệt cỏ/dioxin của vi khuẩn 38 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm ô nhiễm khu vực Tây sân bay Biên Hòa 39 3.1.1. Sự  phân bố  hàm lượng đồng phân 2,3,7,8­TCDD trong đất tại khu  39 vực Tây sân bay Biên Hoà 3.1.2. Sự phân bố hàm lượng mùn trong đất  khu vực Tây sân bay Biên Hòa 43 3.1.3. Sự phân bố hàm lượng sét tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa 44 3.2. Đặc điểm sinh học của một số chủng vi khuẩn phân lập từ đất ô  46 nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa 3.2.1. Phân lập và xác định khả năng phân hủy chất diệt cỏ/dioxin của một   46 số chủng vi khuẩn 3.2.1.1. Phân loại chủng vi khuẩn BHNA1 47 3.2.1.2. Phân loại chủng vi khuẩn BHNB1 49
  5. 3.2.2. Một số  đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn sử  dụng chất   55 diệt cỏ/dioxin và các chất tương tự 3.2.2.1. Sự tồn tại của các gene tfdA ở chủng BHNA1 55 3.2.2.2. Sự tồn tại của các gene tfdA ở chủng BHNB1 58 3.2.3. Sự tồn tại của gene dioxin dioxygenase ở chủng BHNB1 62 3.2.4. Định tính khả năng sử dụng các chất diệt cỏ/dioxin 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Một số tính chất của dioxin và furan Bảng 1.2. Đặc điểm thổ nhưỡng của sân bay Đà Nẵng Bảng 3.1. Hàm lượng đồng phân 2,3,7,8­TCDD, mùn, thành phần cơ giới tại các   điểm nghiên cứu tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa. Bảng 3.2. Một số  đặc điểm hình thái khuẩn lạc của các vi khuẩn phân lập từ  mẫu đất khu vực Tây sân bay Biên Hòa. Bảng 3.3. Diện tích pick của đồng phân 2,3,7,8­TCDD. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1. Các vị trí lấy mẫu nghiên cứu tại khu vực Tây sân bay Biên Hòa Hình 2.2. Quy trình tiến hành phân tích mẫu đất chứa dioxin. Hình 3.1. Biểu đồ sự phân bố của đồng phân dioxin 2,3,7,8­TCDD theo độ sâu. Hình 3.2. Biểu đồ sự phân bố hàm lượng đồng phân 2,3,7,8­TCDD ở cùng một độ sâu  lấy mẫu. Hình 3.3. Biểu diễn hàm lượng đồng phân 2,3,7,8­TCDD tại các điểm lấy mẫu. Hình 3.4. Sơ đồ biến động hàm lượng mùn theo độ  sâu tại khu vực Tây sân bay  Biên Hòa. Hình 3.5. Sơ đồ biến động hàm lượng sét theo độ sâu tại khu vực nghiên cứu. Hình 3.6. Hình thái khuẩn lạc chủng BHNA1 Hình 3.7. Hình thái tế bào vi khuẩn BHNA1 dưới kính hiển vi điện tử quét JEOL Hình 3.8. Cây phát sinh chủng loại chủng BHNA1 Hình 3.9. Hình thái khuẩn lạc chủng BHNB1
  6. Hình 3.10. Hình thái tế  bào vi khuẩn BHNB1 dưới kính hiển vi điện tử  quét  JEOL. Hình 3.11. Cây phát sinh chủng loại chủng BHNB1. Hình 3.12. Sản phẩm PCR nhân đoạn gene tfdA với cặp mồi tfdAF và tfdAR của  chủng BHNA1 Hình   3.13.   Trình   tự   nucleotide   đoạn   gene   mã   hóa   enzyme   TfdA   và   trình   tự  aminoacide suy diễn nhân lên từ DNA chủng Pseudomonas sp.BHNA1. Hình 3.14. Cây phát sinh chủng loại gene tfdA của chủng BHNA1. Hình 3.15. Sản phẩm PCR nhân đoạn gene tfdA với cặp mồi tfdAF và tfdAR của  chủng BHNB1. Hình 3.16. Cây phát sinh chủng loại gene tfdA của chủng BHNB1. Hình   3.17.   Sản   phẩm   PCR   nhân   đoạn   gene   dioxin   dioxygenase   với   cặp   mồi   DIOXY­F và DIOXY­R. Hình 3.18. Cây phát sinh chủng loại gene dioxin dioxygenase của chủng BHNB1. Hình 3.19. Phổ sắc ký khí khối phổ thể hiện khả năng loại bỏ đồng phân 2,3,7,8­ TCDD bởi hai chủng vi khuẩn BHNA1 và BHNB1
  7. BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT BH Sân bay Biên Hòa CDD Chất diệt cỏ chứa dioxin CDHH Chất độc hóa học DD Dibenzo­p­dioxin DBF Dibenzofuran ĐN Sân bay Đà Nẵng PC Sân bay Phù Cát PCB Polychlorinatedbiphenyl PCDD Polychlorinated dibenzo­p­dioxin PCDF Polychlorinated dibenzofuran ppm Parts per million (µg/kg) ppt Parts per trillion (ng/kg) 2,3,7,8­TCDD 2,3,7,8­tetrachlorodibenzo­p­dioxin 2,4­D 2,4­dichlorophenoxyacetic acid 2,4­DCP 2,4­dichlorophenol 2,4,5­T 2,4,5­trichlorophenoxyacetic acid 2,4,5­TCP 2,4,5­trichlorophenol đtg Đồng tác giả kb Kilo bazơ PAH Polycyclic Aromatic Hydrocacbon = hydrocacbon đa nhân PCR Polymerase Chain Reaction =phản ứng chuỗi trùng hợp TPCG Thành phần cơ giới VK Vi khuẩn VSV Vi sinh vật
  8. Lời cảm ơn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Đặng Thị  Cẩm Hà Viện  Công nghệ  sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ  Việt Nam là người thầy đã   tận tâm hướng dẫn, dạy bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất giúp tôi thực   hiện và hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các đồng chí lãnh đạo, chỉ huy Viện Hóa   học ­ Môi trường quân sự/Bộ tư lệnh Hóa học đã hết sức giúp đỡ, tạo điều kiện  tối đa cho tôi khi tham gia học tập. Bên cạnh đó, tôi cũng chân thành cảm ơn sự  quan tâm sâu sắc của tập thể phòng Công nghệ xử lý môi trường Viện Hóa học ­   Môi trường quân sự  đã chia sẻ, gánh vác những khó khăn, chia sẻ  khi thực hiện   nhiệm vụ trong thời gian tôi đi học và hoàn thành luận văn của mình. Bên cạnh đó, để có thể hoàn thành được luận văn này còn có sự  giúp đỡ,   hướng dẫn của chị, TS Đinh Thị Thu Hằng, các em: ThS Đào Thị Ngọc Ánh, CN  Lê Việt Hưng, ThS Nguyễn Nguyên Quang cùng toàn thể  các chị, các em trong   phòng Công nghệ  sinh học tái tạo môi trường/Viện Công nghệ  sinh học trong   suốt nhiều tháng trời tôi tham gia thực hiện nội dung luận án này. Trong thời gian học tập em xin gửi lời cảm  ơn chân thành tới toàn thể các  thầy, các cô trong Khoa Môi trường/Đại học Khoa học tự  nhiên, Đại học Quốc  gia Hà Nội đã tận tình truyền đạt, trao đổi những kiến thức căn bản, cần thiết   cho em trong suốt quá trình học tập tại trường. Để  có thể  hoàn thành luận văn của mình tôi đã có được sự  động viên to  lớn của gia đình và đặc biệt là của đồng chí vợ đã luôn ở bên tôi, chủ động khắc 
  9. phục mọi khó khăn của gia đình để động viên và tạo điểu kiện thuận lợi nhất khi   tôi thực hiện luận văn này. Tôi rất cảm  ơn sự  động viên khích lệ  của các đồng   nghiệp, bạn bè trong đơn vị và ngoài đơn vị đã dành cho tôi. Hà Nội, ngày    tháng   năm 2012                                                                         MỞ ĐẦU Trong chiến tranh  ở  Việt Nam, các chất  diệt cỏ  chứa dioxin (chất diệt  cỏ/dioxin) được gọi với các tên khác nhau là chất độc hóa học, chất diệt cỏ,   dioxin, chất da cam mà quân đội Mỹ sử dụng ở miền Nam Việt Nam bắt đầu từ  ngày 10/8/1961 và kết thúc vào ngày 31/10/1971 đã gây ra thảm họa lớn cho môi  trường   và   con   người.  Theo   Young   (2009)   quân   đội   Mỹ   đã   rải  tổng   cộng  74.175.920 lít chất diệt cỏ, trong đó: chất da cam là 43.332.640 lít; chất xanh lá  mạ, chất hồng, chất tím là 2.944.240 lít; chất trắng là 21.798.400 lít; chất xanh da  trời là 6.100.640 lít [2]. Các chất diệt cỏ trên chứa dioxin (tetraclordibenzodioxin­ TCDD) là tạp chất sinh ra trong quá trình sản xuất các chất diệt cỏ.  Sân bay Biên Hòa là một trong số các căn cứ quân sự mà quân đội Mỹ sử  dụng làm nơi lưu trữ, đóng nạp các chất trên để phục vụ  các cuộc phun rải kéo   dài và để lại sự ô nhiễm nặng nề cho đến ngày nay. Hiện tại có 4 khu vực ở sân  bay này vẫn bị  ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin. Khu 1 là khu chứa  ở  phía Nam sân  bay  nồng  độ   ô  nhiễm  cao  nhất  tới  5,8  triệu  ppt,   diện  tích  của   khu  vực   này  khoảng 4,7 ha; Khu 2 là nam sân bay diện tích ô nhiễm khoảng 1,0 ha, chiều sâu   nhiễm 1 m, độ tồn lưu dioxin (2,3,7,8 TCDD) phân tích được tới 65.000 ppt . Khu  3 là khu vực ao ­ hồ thuộc cổng II sân bay, diện tích ô nhiễm hơn 2 ha và chủ yếu  là trầm tích (bùn), nồng độ  dioxin phân tích cao nhất  ở khu vực này chỉ  khoảng  2.200 ppt. Khu 4 là Tây sân bay, đây là khu vực mới được phát hiện (khu Pacer   Ivy) [2].
  10. Ảnh hưởng của chất diệt cỏ chứa dioxin đối với môi trường sinh thái và  con người  ở  Việt Nam đã được nghiên cứu từ  những năm 80 của thể  kỷ  trước   với nhiều đề  tài, dự  án điều tra, đánh giá tác hại của chất diệt cỏ/dioxin. Đồng   thời các nghiên cứu  ở  quy mô khác nhau đã nhằm vào việc tìm kiếm các công  nghệ xử lý khử độc ô nhiễm môi trường mang tính khả thi. Từ nghiên cứu trong  phòng thí nghiệm tới quy mô pilot hiện trường và thử  nghiệm  ở  quy mô lớn tới  hàng nghìn mét khối để xử lý khử độc đất hay trầm tích bị ô nhiễm đã được tiến  hành. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chỉ ở đối tượng là các “điểm nóng” với các   khu vực bị  ô nhiễm đã biết như  đầu Bắc sân bay Đà Nẵng, khu vực Z1 sân bay  Biên Hòa, còn những khu vực mới phát hiện trong thời gian gần đây thì chưa có   nghiên cứu chi tiết kể cả điều tra cơ bản. Vì vậy cho đến nay chưa có giải pháp   công nghệ  để  xử  lý làm sạch khu vực Tây sân bay Biên Hòa. Chính vì vậy các   nghiên cứu đã được tiến hành nhằm vào việc xác định khu vực ô nhiễm trong đó   có đánh giá độ  tồn lưu và khả  năng xử  lý bằng con đường sinh học. Các  nhiệm  vụ đầu tiên được đặt ra là đó là đánh giá một số tính chất của đất ô nhiễm và mức  độ  độc của dioxin theo độ  sâu; nghiên cứu đa dạng vi sinh vật cũng như  sự  biểu  hiện của các gene chức năng trong đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin; nghiên cứu khả  năng khử clo sinh học các hợp chất ô nhiễm theo cơ chế oxy hóa cắt vòng, xúc tác  hay loại khử  clo, các quá trình biến đổi chất sử  dụng chất diệt cỏ/dioxin như  là  nguồn carbon và năng lượng duy nhất hay theo cơ chế trao đổi chất. Một số nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về phân lập, đánh   giá khả  năng sử  dụng các hợp chất độc cũng như  gene tham giá quá trình phân  hủy các chất độc đã được tiến hành [9,11,1,22,21,27,5,126,6,84,91]. Bên cạnh các  nghiên cứu về  đa dạng chủng loại, gene chức năng cùng một số  nghiên cứu về  lý, hóa và sinh học nhằm khử độc đất nhiễm đã được tiến hành trong đất tại các   “điểm nóng” trong đó có sân bay Đà Nẵng, khu vực Z1 sân bay Biên Hòa. Trong  các công nghệ có thể  áp dụng cho xử  lý môi trường nói chung và xử  lý các hợp  chất khó phân hủy nói riêng, đặc biệt là các chất diệt cỏ có chứa dioxin thì việc 
  11. khử độc đất nhiễm bằng phân hủy sinh học (bioremediation) được quan tâm đặc  biệt do giá thành thấp và thân thiện với môi trường. Cơ  sở  của phương pháp  phân hủy sinh học trong điều kiện của Việt Nam là kích thích tập đoàn vi sinh   vật bản địa để phân hủy chất ô nhiễm là hỗn hợp của chất diệt cỏ/dioxin và các  chất ô nhiễm tạo ra trong đất sau quá trình phân hủy tự nhiên. Do vậy nghiên cứu   đa dạng vi sinh vật và gene chức năng trong đất nhiễm là hết sức cần thiết. Đồng  thời nghiên cứu khả  năng phân hủy 2,3,7,8­TCDD là chất chiếm tỷ  lệ  90 đến  99% tổng độ độc trong đất đã được đặt ra. Kết quả  của các nghiên cứu cơ  bản  về  quần xã vi sinh vật, các gene chức năng có mặt trong đất và bùn hồ  nhiễm   chất diệt cỏ  chứa dioxin sẽ  là cơ  sở  quyết định trong xây dựng quy trình công  nghệ phù hợp để xử lý khử độc các điểm nóng ô nhiễm vẫn còn tồn tại cho đến  nay. Trên cơ sở lý luận khoa học và nhu cầu cấp bách của việc khử độc làm sạch  đất nhiễm tại các “điểm nóng” đã biết và các khu vực mới phát hiện thuộc các sân   bay quân sự cũ, góp phần thực hiện Chương trình khắc phục hậu quả của chất độc  hóa học do Mỹ sử dụng trong chiến tranh, đề tài “Đánh giá đặc điểm ô nhiễm dư   lượng chất diệt cỏ/đioxin và khả năng phân hủy sinh học tại khu vực ô nhiễm   Tây sân bay Biên Hòa tỉnh Đồng Nai”  thực hiện với các mục đích và nội dung  chính như sau: Mục tiêu của đề tài Tìm hiểu mức độ  ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin tại khu vực đầu phía Tây  sân bay Biên Hòa tỉnh Đồng Nai, đánh giá   khả  năng phân hủy sinh học của vi   sinh bản địa tại khu vực trong điều kiện phòng thí nghiệm. Nội dung nghiên cứu
  12. ­ Khảo sát và phân tích hiện trạng, đặc điểm ô nhiễm dioxin tại khu vực  đầu Tây sân bay Biên Hòa (chỉ  số  môi trường, địa hóa cơ  bản như   hàm lượng   mùn, thành phần cơ giới, độ pH  v.v. và  mức độ ô nhiễm dioxin); ­ Đặc điểm sinh học của một số  chủng vi khuẩn phân lập được từ  khu  vực nghiên cứu. ­ Xác định sự  có mặt của 2 gene chức năng  tfdA  và dioxin dioxygenase  tham gia phân hủy chất diệt cỏ/dioxin từ hai chủng vi khuẩn trên. ­ Nghiên cứu khả  năng phân hủy chất diệt cỏ/dioxin của hai chủng vi   khuẩn được phân lập từ khu vực nghiên cứu và phân loại định tên chúng; CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Dioxin, đặc điểm tính chất của dioxin và các chất tương tự Dioxin thuộc vào một trong 12 nhóm chất hữu cơ khó phân huỷ (Persistent  Organic Pollutants) này được gọi tắt POP theo công ước Stockholm (UNEP, 2001)  phải   được   loại   bỏ   hoàn   toàn.   Các   chất   này   gồm:   Policlobiphenyl   (PCB);   Policlodibenzeo­p­dioxin (PCDD); Policlodibenzofuran (PCDF); Aldrin; Dieldrin;  Diclodiphenyltricloetan   (DDT);   Endrin;   Clordan;   Hexaclobenzen;   Mirex;  Toxaphen; Heptaclo [24]. Trong 12 nhóm chất POP, với   tên chung là “dioxin” và tương tự  dioxin,   thường   được   hiểu   là   các   chất   Policlodibenzo­p­dioxin   (PCDD)   và  Polyclodibenzofuran (PCDF), polyclobiphenyl  (PCB). Trừ PCDD và PCDF là nhóm  các chất không chủ định sản xuất, các chất còn lại được sản xuất để sử dụng trong   hoạt động kinh tế. PCB được sử  dụng trong chế  tạo dầu biến thế, tụ  điện lỏng,  
  13. làm chất hoá dẻo, v.v. Các chất chứa clo được sản xuất làm thuốc trừ sâu, trừ muỗi,  trừ côn trùng có hại v.v. Các đồng phân của dioxin và furan: a) Polyclodibenzo­p­dioxin có 75 chất gọi là đồng phân, phụ  thuộc vào số  lượng nguyên tố clo trong phân tử được chia ra tám nhóm đồng phân (isomer). b) Polyclodibenzofuran có 135 chất gọi là đồng phân, tương tự  như  PCDD,  PCDF được chia ra tám nhóm đồng phân [24]. Cấu tạo nguyên tử chung của dioxin và furan như sau: 9 10 1 O 9 1 8      2 8 2 7 3 7 6 O 3 5 4 O Cl x Cl y Cl m 6 5 4 Cln    Policlodibenzo­p­dioxin                                 Policlodibenzofuran  1.1.1. Các đặc điểm lý, hóa học của dioxin 1.1.1.1. Dioxin có độ bền cao Một trong những đặc điểm quan trọng của dioxin là có độ bền vật lý, hóa  học và sinh học cao. Ở điều kiện bình thường, dioxin là những chất rắn, có nhiệt  độ nóng chảy khá cao, áp suất hơi rất thấp và rất ít tan trong nước. Nhiệt độ  sôi của 2,3,7,8­TCDD, là đồng phân độc nhất trong các đồng   phân của dioxin, vào khoảng 412,2oC. Độ  hoà tan của nó trong chất diệt cỏ  sử  dụng trong chiến tranh vào khoảng 580 ppm; trong các dung môi hữu cơ khác lần   lượt   là:   o­diclobenzen:   1.400   mg/l,   clobenzen:   720   mg/l,   benzene:   570   mg/l,   chloroform: 370mg/l; axeton: 110 mg/l, methanol: 10mg/l [34, 113]. Bảng 1.1: Một số tính chất của dioxin và furan  Chất Phân tử  Nhiệt độ  Nhiệt độ  Độ tan trong  áp suất  lượng nóng chảy,  sôi oC nước ng/l mmHg
  14. o C [2,3,7,8]­TCDD 322,0 305­306 446,5 19,3 7,40.10­10 1,[2,3,7,8]­PeCDD 356,4 240­241 ­ ­ 9,48. 10­10 1,4,[2,3,7,8]­HxCDD 390,9 273­275 487,7 4,42 1,01.10­10 1,6,[2,3,7,8]­ HxCDD 390,9 285­286 ­ ­ 3,60.10­11 1,9,[2,3,7,8]­ HxCDD 390,9 243­244 ­ ­ 4,90.10­11 1,4,6,[2,3,7,8]­HpCDD 425,3 265 507,2 2,4 3,21.10­11 1,4,6,9,[2,3,7,8]­OCDD 459,8 330­332 510 0,4 8,25.10­11 [2,3,7,8]­TCDF 305,96 219­221 438,3 419 8,96. 10­9 1,[2,3,7,8]­PeCDF 340,42 225­227 ­ ­ 2,72. 10­9 4,[2,3,7,8]­PeCDF 340,42 196 464,74 136 3,29. 10­9 1,4,[2,3,7,8]­HxCDF 374,87 226­226 487,7 828 2,40.10­10 1,6,[2,3,7,8]­ HxCDF 374,87 232­234 487,7 17,7 2,20. 10­10 1,9,[2,3,7,8]­ HxCDF 374,87 247 ­ ­ 1,80.10­10 4,6,[2,3,7,8]­HXCDF 374,87 239 ­ ­ 2,30.10­10 1,4,6,[2,3,7,8]­HpCDF 409,31 236­237 507,2 1,35 1,33. 10­10 1,4,9,[2,3,7,8]­HpCDF 409,31 222 507,2 ­ 1,07.10­10 1,4,6,9,[2,3,7,8]­OCDF 443,76 259 537 1,16 3,75.10­10 1.1.1.2. Dioxin ái mỡ và kỵ nước Đặc tính ái mỡ  (lipophilic) và kị  nước (hydrophobic) của dioxin liên quan  chặt chẽ với độ bền vững của chúng trong cơ thể sống cũng như  trong tự  nhiên  và sự phân bố của chúng trong các cơ quan của cơ thể. Hệ  số  phân bố  của 2,3,7,8­TCDD đã được xác định trong các thành phần  của cơ thể lần lượt là: mô mỡ 300; da 30; gan 25; sữa mẹ 13; thành ruột 10; máu   10; thận 7; bắp thịt 4; mật 0,5; nước tiểu 0,00005. Vì vậy, khi nghiên cứu đánh  giá độ tồn lưu của dioxin trong cơ thể người, thường lấy mỡ, máu và sữa mẹ  là  
  15. các mô chứa nhiều sữa nhất nên tại đây dioxin có khả  năng bị  hòa tan cao nhất.   Trong sữa mẹ có khoảng 3­4% mỡ, còn trong máu khoảng 0,3 ­ 0,7% [51]. 1.1.1.3. Tính bền vững hoá học Về mặt hoá học, dioxin rất bền vững, không bị phân huỷ dưới tác dụng của  các axit mạnh, kiềm mạnh, các chất oxy hoá mạnh khi không có chất xúc tác và   ngay  ở  cả  môi trường có nhiệt độ  cao. Dioxin không bị  thuỷ  phân trong nước  ở  điều kiện bình thường. Nước siêu tới hạn có nhiệt độ 375 oC, áp suất 222 atm và tỷ  khối 0,307 g/cm3, có thể hoà tan và oxy hoá dioxin với hiệu suất rất cao, ở quy mô   phòng thí nghiệm, 99,9999% [39]. 1.1.1.4. Tính bền nhiệt Dioxin có nhiệt độ nóng chảy khá cao, nhiệt độ  sôi của 2,3,7,8­TCDD lên  tới 412oC, các quá trình cháy tạo dioxin cũng xảy ra  ở  khoảng nhiệt độ  khá cao.   Nhiệt độ 750­900oC vẫn là vùng tạo thành 2,3,7,8­TCDD trong quá trình sản xuất   các chất hữu cơ có clo. Ngay cả ở nhiệt độ 1200 oC quá trình phân huỷ dioxin vẫn  là quá trình thuận nghịch, dioxin chỉ  bị  phân huỷ  hoàn toàn  ở  nhiệt độ  lớn hơn  1200­1400oC [24]. 1.1.1.5. Thời gian bán huỷ của dioxin Thời gian bán huỷ  là một thông số  quan trọng để  đánh giá độ  bền vững   của dioxin trong các đối tượng khác nhau. Có nhiều tài liệu nêu ra các số liệu về thời gian bán huỷ (T1/2) của dioxin   trong một số đối tượng như sau [51,34,50]: Trong đất : >10 năm  Chuột : 15­30 ngày Trên bền mặt đất : 1­3 năm  Chuột lang : 30­90 ngày Cặn đáy : đến 2 năm  Khỉ : 455 ngày Nước : 1­2 năm  Người : 5­7 năm
  16. Thời gian bán huỷ của dioxin là 9­12 năm chỉ ở trên lớp đất bề mặt 0,1cm,  ở các lớp đất sâu hơn là 25­100 năm. Theo Hsieh và đtg (1994) [65] thời gian bán   huỷ của dioxin trong đất là 4.720 ngày (~13 năm), hexaclobenze là 1.530 ngày (4,2   năm), PCBs là 940 ngày (2,6 năm), PAHs là 570 ngày (1,6 năm), pentaclophenol  100 ngày. Trong cặn đáy dioxin có thể  tồn tại hàng trăm năm. Theo tài liệu này   thời gian bán hủy đồng phân của PCDD và PCDF trong cặn đáy như sau: Nhóm đồng phân  PCDF PCDD Tetra 79 năm 102 năm Penta 59 năm 153 năm Hexa 54 năm 173 năm Hepta 32 năm 128 năm Octa 29 năm 139 năm Các số liệu này cho thấy độ bền vững của PCDD và PCDF trong trầm tích   là rất khác nhau và có thể xếp theo thứ tự:  PCDD > PCDF Đối với PCDF: Tetra > Penta > Hexa > Hepta > Octa Đối với PCDD:  Hexa > Penta > Octa > Hepta > Tetra 1.1.2. Nguồn gốc và khối lượng dioxin do chiến tranh hoá học để lại ở Nam Việt  Nam Trong thời gian chiến tranh  ở  Việt Nam, chất diệt c ỏ/dioxin  được quân  đội Mỹ  sử  dụng  ở  miền Nam Việt Nam bắt đầu từ  ngày 10/8/1961 và kết thúc  vào ngày 31/10/1971. Theo Young (2009) quân đội Mỹ đã rải tổng cộng 74.175.920   lit chất diệt cỏ, trong đó: chất da cam là 43.332.640 lít; chất xanh lá mạ, chất  hồng, chất tím là 2.944.240 lít; chất trắng là 21.798.400 lít; chất xanh da trời là  6.100.640 lít [3]. Các chất diệt cỏ trên thùng có màu tím, da cam, v.v. chứa 2,3,7,8­ TCDD và 1,2,3,7,8­PeCDD  được đánh giá có độ  độc tương đương cao nhất với   hệ số là 1.
  17. Theo Westing (1989) [122] thì con số  là 170 kg, và theo tác giả, thời gian  bán huỷ của dioxin là 3,5 năm, con số 170 kg dioxin tính vào thời điểm 1968, một   nửa con số này tích luỹ trong đất và các sinh vật, còn một nửa khác nhanh chóng  bị  quang phân huỷ. Với những giả  thiết này, tác giả  tính lượng dioxin và năm   1980 còn 8 kg, năm 1985 còn 3 kg và đến năm 1990 chỉ còn lại 1kg. Tác giả cũng  tính sự phân bố khối lượng 170 kg dioxin này theo các vùng chiến thuật: Vùng I:   28,9 kg; vùng II: 35,7kg; vùng III: 90,1kg; vùng IV: 15,3 kg. Hàm lượng dioxin do quân đội Mỹ  sử  dụng được nhiều tác giả  giả  thiết  với cơ sở rất khác nhau vì vậy mà con số này cũng khác nhau. Wolfe và cộng sự  đưa ra con số 368 pao, tức 167 kg (~ 170kg) 2,3,7,8­TCDD [34]. Viện sỹ Viện hàn   lâm khoa học Liên Xô Fokin (1983) đánh giá khối lượng dioxin do chiến tranh hoá   học để lại cho môi trường miền Nam Việt Nam vào khoảng 500­600 kg. Gần đây  nhất Stellman và cộng sự (2003, tr.684) [109], sau khi tính toán lại khối lượng các  CĐHH chứa dioxin, đưa ra con số: 386 kg hay hơn 1000 kg. 1.1.3. Đặc điểm ô nhiễm dioxin ở sân bay Biên Hòa, Đà Nẵng và Phù Cát 1.1.3.1. Ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin ở sân bay Biên Hòa Tại sân bay Biên Hòa  các khu vực đã được khảo sát và mức độ  ô nhiễm   chất diệt cỏ/dioxin  ở  mức độ  khác nhau bao gồm: Khu vực Nam của sân bay  (khu A); Khu vực Pacer Ivy nằm  ở Tây của đường băng (đây cũng chính là khu   vực nghiên cứu của đề  tài); Khu Z1 và vùng vành đai Z1 đã được xác định là   điểm nóng từ  nhiều năm nay. Đặc điểm của các khu vực bị  ô nhiễm chất diệt   cỏ/dioxin có thể tóm tắt như sau: * Khu vực Nam sân bay – khu A Diện tích khoảng 2000m2. Có 5/16 mẫu có nồng độ  dioxin lớn hơn 1000   ppt. Có 1 mẫu có nồng độ  cao nhất là 65.400 ppt. Thành phần cuả  TCDD đều   chiếm tỷ lệ cao từ 75% đến trên 98% của tổng TEQ.  * Kết quả khu vực Pacer Ivy ở phía Tây đường băng
  18. Diện tích khu vực vào khoảng 150.000m2, đã phân tích 15 mẫu trong tổng  số 19 mẫu đất và trầm tích. Kết quả phân tích cho thấy 2 mẫu có nồng độ dioxin   cao 2.000 và 22.300 ppt. Lấy mẫu trầm tích tại các hồ, ao và rãnh thoát nước tại  khu vực, nồng độ dioxin trong các mẫu trầm tích đểu lớn hơn giá trị ngưỡng của   Việt Nam và quốc tế  (giá trị  cao nhất là 5.970 ppt). Phần trăm của TCDD trên   tổng số  TEQ trong một số  mẫu chiếm hơn 90%, chứng tỏ  chất độc da cam là  nguồn gốc chính của ô nhiễm dioxin tại khu vực này [12]. * Khu vực Z1 Đây là điểm mà bộ Quốc phòng Việt Nam đã xác định là khu vực ô nhiễm  dioxin nặng. Một loạt mẫu lấy  ở khu vực phía dưới những thùng thuốc diệt cỏ  đã sử  dụng trong chiến dịch Ranch Hand. Kết quả  phân tích cho thấy nồng độ  TCDD tăng dần theo độ sâu: tại độ sâu 0­30 cm, nồng độ TCDD là 36.800 ppt, độ  sâu 30 – 60 cm nồng độ là 144.000 ppt; độ sâu 60 – 90 cm nồng độ là 259.000 ppt;   độ  sâu 150 – 180 cm nồng độ  là 184.000 ppt. Hàm lượng TCDD chiếm tới hơn   98% trên tổng số TEQ trong tất cả các mẫu lấy tại khu vực này [6]. Nói chung  đất của khu vực Z1 thuộc loại đất chua, bạc màu, độ  pH của đất phổ  biến  ở  mức 4,5­5,5. Độ mùn thấp phổ biến ở 1 – 2%, thành phần cát chiếm tỷ trọng lớn   [14]. 1.1.3.2. Tình trạng ô nhiễm  chất diệt cỏ/dioxin ở sân bay Đà Nẵng Khu nhiễm có cùng đặc điểm thổ nhưỡng của Đà Nẵng. Kết quả điều tra,  phân loại nguồn gốc các loại đất cho thấy Đà Nẵng có 10 nhóm đất cơ bản. Các   nhóm đất phổ  biến  ở  khu vực sân bay Đà Nẵng là nhóm cát biển và nhóm đất  bạc màu. Kết quả phân tích một số thành phần đất trong khu nhiễm [20]. Bảng 1.2: Đặc điểm thổ nhưỡng Thành phần Tỷ lệ Sét 8­10
  19. Cấu trúc viên 20­30% Tổng lượng Ca, Mg 3­5mg/100g Độ ẩm sau mưa 25­30% Tổng lượng nhôm, sắt dạng oxit 10­20% Ngoài ra, hàm lượng các chất mùn  ở  đây rất thấp, phổ  biến không vượt  quá 2%; độ pH thấp (2,5 ­ 5). Vì vậy khả năng lan truyền của chất độc theo các  hướng: Bề mặt, nước ngầm, bay hơi là rất lớn do sự  kết hợp của nhiều yếu tố  tự nhiên của vi khí hậu và đặc điểm thổ nhưỡng. Trong khảo sát, đánh giá của mình, công ty Hatfield (Canada, 2007) đã phân  tích các thành phần các cấp hạt đất và trầm tích tại khu vực đầu bắc và ao hồ sân  bay Đà Nẵng đã chỉ  ra. Hầu hết các đất tại khu vực đầu bắc sân bay Đà Nẵng   hàm lượng cát (2 – 0,063mm) chiếm đa số  với hàm lượng 73 đến 80%, hàm   lượng limon (0,063mm ­ 4µm) chiếm từ 20 đến 8%, hàm lượng sét (
  20. độ sâu lớn hơn nồng độ  TCDD vẫn cao,  ở độ  sâu 10­30 cm nồng độ  TCDD dao   động trong khoảng 3.500 đến 5.120 ppt và tỷ  lệ  đồng phân 2,3,7,8­TCDD chiếm  68,4%.  Ở  độ  sâu 30­115 cm nồng độ  TCDD giảm dần theo độ  sâu từ  123 đến   4,15 ppt. Qua đây có thể nhận thấy rằng tại khu vực này tỷ  lệ  nồng độ  2,3,7,8­ TCDD chiếm tỷ lệ trung bình và điều này cho ta thấy rằng nồng độ chất độc da   cam/dioxin tại khu vực còn có sự  tham gia của các đồng phân khác và furan bao  gồm penta­; hexa­; hepta­; và octa­chlorinated.  Tại khu vực Pacer Ivy (khu vực đóng thùng khi thu hổi) các mẫu phân tích   trên bề  mặt với độ  sâu từ  0­10 cm nồng độ  TCDD thấp dưới ngưỡng quốc tế  quy định (1000 ppt) nằm trong khoảng 5,2 ppt đến 99,7 ppt và tỷ  lệ  đồng phân   độc 2,3,7,8­TCDD chiếm trên 80%. Khi tiến hành khảo sát tại các điểm lấy mẫu   khu vực đầu bắc sân bay (khu pha trộn và đóng nạp) cho thấy nồng độ  chất ô   nhiễm vẫn  ở mức độ  cao và nằm trong khoảng 64 đến 11.700 ppt. Khi lấy mẫu  phân tích năm 2009 so với năm 2006  ở  cùng địa điểm thì nồng độ  tương  ứng là  11.700 ppt và 5.690 ppt. tất cả các mẫu tại khu vực này tỷ  lệ  đồng phân 2,3,7,8­ TCDD đều chiếm tỷ lệ cao 95,7 – 94,9% [57]. 1.1.3.3. Tình trạng ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin ở sân bay Phù Cát Tại sân bay Phù Cát 7 khu vực đã lấy mẫu phân tích dioxin gồm: khu chứa,   khu nạp, khu đệm, khu rửa, bể lắng lọc, các hồ trong sân bay (bao gồm hồ A, hồ B,   hồ C) và khu vực phía Đông Nam đường băng (khu vực Bộ Quốc Phòng Mỹ  cung  cấp).   a. Khu chứa Khu chứa có diện tích khoảng 8.000 m2, trong đó sân bê tông là nơi chứa  chính chiếm gần 3.000 m2. ­ Kết quả từ dự án Z3 (2000): nồng độ trung bình trong các mẫu bề mặt là  11.400 ppt, mẫu có nồng độ cao nhất là 49.500 ppt. Kết quả phân tích 6 mẫu theo 
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2