Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu quá trình khoáng hóa một số chất hữu cơ gây ô nhiễm khó phân hủy (POP) bằng bột sắt nano

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:92

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cho đến nay giải pháp rửa đất (washing POP contaminated soil) được cho là có hiệu quả cao. Công nghệ rửa đất gồm hai giai đoạn chính: 1- rửa sạch các chất POP và hoàn nguyên đất, 2- Thu gom và phân hủy các chất POP sau khi được tách rửa từ đất. Đề tài tiến hành nghiên cứu quá trình khoáng hóa một số chất hữu cơ ô nhiễm khó phân hủy POP.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu quá trình khoáng hóa một số chất hữu cơ gây ô nhiễm khó phân hủy (POP) bằng bột sắt nano

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- TRẦN TRỌNG TUYỀN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHOÁNG HÓA MỘT SỐ CHẤT HỮU CƠ GÂY Ô NHIỄM KHÓ PHÂN HỦY (POP) BẰNG BỘT SẮT NANO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌCKHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- TRẦN TRỌNG TUYỀN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH KHOÁNG HÓA MỘT SỐ CHẤT HỮU CƠ GÂY Ô NHIỄM KHÓ PHÂN HỦY (POP) BẰNG BỘT SẮT NANO Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý Mã số: 60440119 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. LÊ XUÂN QUẾ PGS.TS. CAO THẾ HÀ Hà Nội – 2014
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn các Thầy cô trong khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình dạy dỗ em trong quá trình học tập tại trường. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Lê Xuân Quế và PGS.TS. Cao Thế Hà, những người Thầy đã định hướng, động viên, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bản luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn các anh chị phòng ăn mòn và bảo vệ kim loại – Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian làm luận văn tại đây. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, gia đình và những người thân đã luôn động viên và giúp đỡ em trong quá trình làm luận văn. Em xin chân thành cảm ơn! Học viên Trần Trọng Tuyền
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG………………………………………………………...iii DANH MỤC CÁC HÌNH………………………………………………………….v BẢNG CHỮ VIẾT TẮT…………………………………………………………..vi MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 3 1.1. Phân loại thuốc bảo vệ thực vật ...........................................................................3 1.1.1. Phân loại theo mục đích sử dụng ....................................................................3 1.1.2. Phân loại theo nguồn gốc sản xuất và cấu trúc hoá học ...................................3 1.1.3. Phân loại nhóm độc theo tổ chức Y tế thế giới (TCYTTG)..............................4 1.1.4. Phân loại theo độ bền khó phân hủy .................................................................5 1.1.5. Các dạng thuốc BVTV ......................................................................................6 1.2. Hợp chất hữu cơ khó phân hủy ............................................................................6 1.2.1. Hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POP) .............................................................6 1.2.2. Thực trạng ô nhiễm POP .................................................................................28 1.2.3. Xử lý POP tại Việt Nam và trên thế giới ........................................................29 1.2.4. Các phương pháp xử lý POP ...........................................................................34 1.3. Sắt nano ..............................................................................................................35 1.3.1. Đặc điểm cấu tạo của Fe(0) .............................................................................35 1.3.2. Các phương pháp chế tạo Fe(0) .....................................................................36 1.3.3. Ưu điểm của Fe(0) trong xử lý môi trường ....................................................36 CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 37 2.1. Thực nghiệm ......................................................................................................37 2.1.1. Hóa chất, dụng cụ ............................................................................................37 2.1.2. Tiến hành thực nghiệm....................................................................................38 2.2. Các phương pháp nghiên cứu .............................................................................44 2.2.1. Phương pháp quét thế tuần hoàn (CV) ............................................................44 2.2.2. Phương pháp HPLC .......................................................................................46 2.2.3. Phương pháp khử POP bằng bột sắt nano .......................................................47 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 48 3.1. Nghiên cứu quá trình tách POP từ đất ...............................................................48 3.1.1. Phân tích hàm lượng POP tổng trong mẫu đất ................................................48 i
3.1.2. Chiết rửa bằng dung môi nước với phụ gia QH3 ............................................48 3.1.3. Hiệu suất chiết rửa đất.....................................................................................58 3.2. Tính toán năng lượng cho quá trình phân hủy POP ...........................................58 3.3. Khảo sát điện hóa đến quá trình phân hủy POP .................................................61 3.3.1. Khảo sát điện hóa của các pH khác nhau ........................................................61 3.3.2. Nghiên cứu điện hóa cho quá trình phân hủy DDT tách chiết từ đất .............65 3.4. Khử POP bằng bột sắt nano ...............................................................................61 3.4.1. Phân hủy POP trong dịch chiết rửa .................................................................75 3.4.2. Phân hủy POP hấp thu trong bột polyanilin ....................................................76 3.4.3. Cơ chế phân hủy POP bằng RF1.1..................................................................77 3.4.6. Ứng dụng qui mô nhỏ .....................................................................................77 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 81 ii
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại nhóm độc theo TCYTTG…………………………………………….4 Bảng 2.1. Thời gian quá trình làm thực nghiệm ...................................................................41 Bảng 3.1. Kết quả phân tích độ ẩm và hàm lượng POP tổng ..............................................48 Bảng 3.2. Kết quả phân tích hàm lượng DDT (theo đơn vị ppb) trong các mẫu thu được ....................................................................................................................49 Bảng 3.3. Hàm lượng DDT (theo đơn vị ppb) thu được sau lần chiết 1 ở các nồng độ khác nhau .....................................................................................49 Bảng 3.4. Hàm lượng DDT (theo đơn vị ppb) thu được sau lần chiết 2 ở các nồng độ khác nhau ............................................................................................................50 Bảng 3.5. Hàm lượng DDT (theo đơn vị ppb) thu được sau lần chiết 3 ở các nồng độ khác nhau ............................................................................................................51 Bảng 3.6. Hợp phần DDE trong cả quá trình chiết ở các điều kiện khác nhau ....................52 Bảng 3.7. Hợp phần DDD (theo đơn vị ppb) trong cả quá trình chiết ở các điều kiện khác nhau ............................................................................................................52 Bảng 3.8. Hợp phần op-DDT (theo đơn vị ppb) trong cả quá trình chiết ở các điều kiện khác nhau ....................................................................................................53 Bảng 3.9. Hợp phần DDE (theo đơn vị ppb) thu được khi thay đổi nồng độ chất HĐBM ở các lần chiết khác nhau .......................................................................53 Bảng 3.10. Hợp phần DDD (theo đơn vị ppb) thu được khi thay đổi nồng độ chất HĐBM ở các lần chiết khác nhau .......................................................................54 Bảng 3.11. Hợp phần op-DDT (theo đơn vị ppb) thu được khi thay đổi nồng độ chất HĐBM ở các lần chiết khác nhau .......................................................................54 Bảng 3.12. Hàm lượng DDT (theo đơn vị ppb) tổng cộng thu được khi thay đổi nồng độ chất HĐBM ở các lần chiết khác nhau ..........................................................55 Bảng 3.13. Hàm lượng các chất DDT (theo đơn vị ppb) thu được ở nồng độ 2.5% QH3 .....................................................................................................................55 Bảng 3.14. Hàm lượng các chất DDT (theo đơn vị ppb) thu được ở nồng độ 10% QH3 .....................................................................................................................56 Bảng 3.15. Hàm lượng các chất DDT (theo đơn vị ppb) thu được ở nồng độ 15% QH3 .....................................................................................................................56 iii
Bảng 3.16. Hàm lượng DDT (theo đơn vị ppb) tổng cộng thu được trong cả quá trình chiết .....................................................................................................................57 Bảng 3.17. Kết quả phân tích mẫu đất sau khi chiết rửa bằng dung môi E1.1, qui ra mg/kg (ppm) .......................................................................................................57 Bảng 3.18. Hiệu suất chiết rửa DDT cho cả quá trình .........................................................58 Bảng 3.19. Sự biến đổi của mật độ dòng (J) theo pH, chu kì và điện thế (E) ......................64 Bảng 3.20. Sự biến đổi của mật độ dòng (J) theo số chu kì quét tại điện thế ......................66 Bảng 3.21. Sự biến đổi của J (anot) theo các chu kì 1, 2, 5 và điện thế (E) của S0 và S1 .........................................................................................................................68 Bảng 3.22. Sự biến đổi của mật độ dòng (J) theo số chu kì quét tại các điện thế (E) khác nhau của S2 .................................................................................................70 Bảng 3.23. Sự biến đổi của mật độ dòng (J) (anot) theo chu kì và điện thế (E) của S0 và S2 ....................................................................................................................72 Bảng 3.24. Sự biến đổi của mật độ dòng (J) (anot) vào điện thế (E) ở chu kì 1 của S1 và S2 ....................................................................................................................74 Bảng 3.25. Kết quả phân tích mẫu nước sau khi khử phân hủy POP bẳng chất RF1.1, dung môi chiết là E0.0 và E1.1, qui ra mg/kg (ppm) ..........................................76 Bảng 3.26. Kết quả phân tích POP khử bằng RF1.1 sau khi được hấp thu trong bột polyanilin dung môi E0.0 và E1.1, qui ra mg/kg (ppm) .....................................76 Bảng 3.27. Kết quả phân tích POP tổng của các mẫu thí nghiệm ........................................79 iv
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Cột sắc ký dùng để tách chiết trong thực nghiệm .................................................39 Hình 2.2. Đồ thị quét thế vòng cyclicvoltametry .................................................................44 Hình 2.3. Quan hệ giữa dòng – điện thế trong quét thế tuần hoàn CV .................................45 Hình 3.1. Giản đồ sắc kí mẫu dịch chiết sau khi rửa đất ......................................................48 Hình 3.2. Sự hình thành các gốc từ phân tử DDT với các biến thiên .................................599 Hình 3.3. Sự biến đổi năng lượng của quá trình hình thành các sản phẩm trung gian .......600 Hình 3.4. Sự hình thành các sản phẩm trung gian từ DDT, DDD, DDE. ...........................610 Hình 3.5. Chu kì 1 đến chu kì 5 của các giá trị pH = 5, 7 và 9 ở tốc độ quét 50mV/s .......621 Hình 3.6. Chu kì 1, 3 và 5 của các pH = 5, 7 và 9 ở tốc độ quét 50mV/s...........................633 Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của chu kì quét, pH đến điện tích Q……………65 Hình 3.8. Phổ CV của S0 và quá trình phân hủy DDT của S1 ..............................................66 Hình 3.9. Phổ CV ở chu kì 1, 2 và 5 của S0 và S1 ..............................................................677 Hình 3.10. Phổ CV của quá trình phân hủy DDT của S2. .....................................................69 Hình 3.11. Phổ CV ở chu kì 1, 2 và 5 của S0 và quá trình phân hủy DDT trong S2 ...........711 Hình 3.12. Chu kì 1 phổ CV của DDT có trong S1 và S2 ...................................................733 Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của chu kì, sự phân hủy DDT đến điện tích (Q) của S1 và S2 ................................................................................................755 Hình 3.14. Vai trò của hạt sắt kim loại trong phản ứng khử chất hữu cơ clo .....................777 v
BẢNG CHỮ VIẾT TẮT 2,4-D 2,4,- dichlorophenoxyacetic acid 666 C6H6Cl6 BDE Bromodiphenyl ether BVTV Bảo vệ thực vật DDD Dichlorodiphenyldichloroethan DDE Dichlorodiphenyldichloroethylen DDT 1,1,1-trichloro-2,2-bis (4-chlorophenyl) ethan HCB Hexachlorobenzen HCH Hexacyclohexan HĐBM Hoạt động bề mặt PBBS Hexabromobiphenyl PCB Polychlorinated Biphenyls PCDDs Đibenzo dioxins poly clo hóa PCDFs Đibenzofurans đã poly clo hóa PECB Pentachlorobenzen PFOS Axit Perfluorooctanesulfonic POP Persistent Organic Pollutant POSF Perfluorooctanesulfonyl florua PTN Phòng thí nghiệm PVC Poly vinylclorua IARC International Agency for Research on Cancer TCYTTG Tổ chức y tế Thế giới TN&MT Tài nguyên và môi trường vi
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Thuốc bảo vệ thực vật đóng vai trò quan trọng trong nền sản xuất nông nghiệp ở nước ta và các nước trên thế giới, nhất là trong trồng cây lương thực, rau màu… để phòng trừ các loại sâu bệnh, chuột, cỏ dại… nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế góp phần tăng năng suất, tăng mùa vụ, thay đổi cơ cấu cây trồng… Tuy nhiên, nếu con người thiếu những hiểu biết về việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật thì nó sẽ để lại tác dụng phụ ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, sản phẩm nông nghiệp, đặc biệt là ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Sự tồn dư gây ô nhiễm của một số chất hữu cơ độc hại, bền khó phân hủy, được kí hiệu là POP (Persistent Organic Pollutant), là một vấn đề bức xúc, tồn tại hàng chục năm ở trên 1000 điểm nóng, với hàng loạt hệ lụy, gây nhiễm độc, ung thư. Vấn đề xử lý chất POP được nhà nước hết sức coi trọng, các nước và tổ chức quốc tế quan tâm. Ô nhiễm POP tồn dư chủ yếu là từ các kho chứa, bãi tập kết, sau đó lan truyền trong đất và nguồn nước. Vấn đề cấp thiết là làm sạch đất bị nhiễm POP, hoàn nguyên đất trở lại trạng thái tự nhiên để sử dụng (trong nông nghiệp, khu dân cư …). POP tách ra phải được thu hồi – phân hủy triệt để. Tuy nhiên cho đến nay việc xử lý, phân hủy các chất độc hại tồn dư nêu trên vẫn luôn là yêu cầu cấp thiết, do chưa có giải pháp phù hợp, chưa có công nghệ khả thi hiệu quả, và nguồn nhân lực có kỹ thuật. Đã có một số đề tài, công trình nghiên cứu về vấn đề này. Cho đến nay giải pháp rửa đất (washing POP contaminated soil) được cho là có hiệu quả cao. Công nghệ rửa đất gồm hai giai đoạn chính: 1- rửa sạch các chất POP và hoàn nguyên đất, 2- Thu gom và phân hủy các chất POP sau khi được tách rửa từ đất. Đề tài luận văn “Nghiên cứu quá trình khoáng hóa một số chất hữu cơ gây ô nhiễm khó phân hủy (POP) bằng bột sắt nano” là một nội dung nghiên cứu góp phần thực hiện giai đoạn hai của công nghệ rửa đất ô nhiễm. 1
2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu quá trình khoáng hóa một số chất hữu cơ ô nhiễm khó phân hủy POP. 3. Nội dung nghiên cứu - Phân tích xác định hàm lượng chất POP. - Nghiên cứu tách chiết DDT từ đất. - Xử lý đất ô nhiễm thuốc BVTV khó phân hủy (POP) bằng phụ gia QH3. - Khử các hợp chất POP bằng bột sắt nano. 4. Đối tƣợng nghiên cứu - Mẫu đất tại các khu vực ô nhiễm BVTV khó phân hủy (POP). 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp đo điện hóa. - Phương pháp tính toán lượng tử. - Nghiên cứu tách chiết DDT từ đất. - Phương pháp khử POP bằng bột sắt nano. 2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Phân loại thuốc bảo vệ thực vật 1.1.1. Phân loại theo mục đích sử dụng [25] Nhóm các chất trừ sâu, trừ nhện, trừ côn trùng gây hại: + Nhóm các chất trừ sâu có chứa Clo: DDT, Clodan. + Nhóm các chất trừ sâu có chứa phốt pho: Wophatox, Diazinon, Malathion, Monitor... + Nhóm các hợp chất cacbamat: Sevin, Furadan, Mipcin, Bassa. + Nhóm các hợp chất sinh học: Pyrethroid, Permetrin.. Nhóm các chất trừ nấm, trừ bệnh, trừ vi sinh vật gây hại: + Các hợp chất chứa đồng. + Các hợp chất chứa lưu huỳnh. + Các hợp chất chứa thuỷ ngân. + Một số loại khác. Nhóm các chất trừ cỏ dại, làm rụng lá, kích thích sinh trưởng: + Các hợp chất chứa Phenol (2,4- D). + Các hợp chất của axit propyonic (Dalapon). + Các dẫn xuất của cacbamat (ordram). + Triazin. Nhóm các chất diệt chuột và động vật gặm nhấm: Photphua kẽm và Warfarin. 1.1.2. Phân loại theo nguồn gốc sản xuất và cấu trúc hoá học [24, 25] Thuốc BVTV có nguồn gốc hữu cơ: + Nhóm các chất trừ sâu có chứa Clo: DDT, Clodan. + Nhóm các chất trừ sâu có chứa phốt pho: Wophatox, Diazinon, Malathion, Monitor... + Nhóm các hợp chất cacbamat: Sevin, Furadan, Mipcin, Bassa 3
+ Các chất trừ sâu thuỷ ngân hữu cơ. + Các dẫn xuất của hợp chất nitro. + Các dẫn xuất của urê. + Các dẫn xuất của axit propionic. + Các dẫn xuất của axit xyanhydric. Các chất trừ sâu vô cơ: + Các hợp chất chứa đồng. + Các hợp chất chứa lưu huỳnh. + Các hợp chất chứa thuỷ ngân. + Một số loại khác. + Các chất trừ sâu có nguồn gốc thực vật là ancaloid, thực vật có chứa nicotin, anabazin, pyrethroid. 1.1.3. Phân loại nhóm độc theo tổ chức Y tế thế giới (TCYTTG) [8, 24] Các chuyên gia về độc học đã nghiên cứu ảnh hưởng của chất độc lên cơ thể động vật ở cạn (chuột nhà), và đã đưa ra 5 nhóm độc theo tác động của độc tố tới cơ thể qua miệng và da như sau. Ghi chú: Liều gây chết trung bình (theo đơn vị mg) cho 1 nửa số chuột nhà (theo đơn vị kg) đem thử nghiệm kí hiệu là LD50 mg/kg chuột nhà. Giá trị LD50 mg/kg chuột nhà càng nhỏ thì tính độc càng cao [8] 4
Bảng 1.1. Phân loại nhóm độc theo TCYTTG (LD50 mg/kg chuột nhà) Phân nhóm độc Qua miệng Qua da Thể rắn Thể lỏng Thể rắn Thể lỏng I.a. Độc mạnh ≤5 ≤20 ≤10 ≤40 I.b. Độc 5- 50 20- 200 10- 100 40- 400 II. Độc trung bình 50- 500 200- 2000 100- 1000 400- 4000 III. Độc ít 500- 2000 2000- 3000 >1000 >4000 IV. Độc rất nhẹ >2000 >3000 Có thể nhận biết tính độc của thuốc bảo vệ thực vật theo dấu hiệu màu trên bao bì thuốc như sau: - Vạch màu đỏ trên bao bì là thuốc độc nhóm I, thuộc loại rất độc và độc. - Vạch màu vàng trên bao bì là thuốc độc nhóm II, thuộc loại độc trung bình. - Vạch màu xanh trên bao bì da trời là thuốc độc nhóm III , thuộc loại ít độc. - Vạch màu xanh lá cây trên bao bì là thuốc độc nhóm IV, thuộc loại độc, rất nhẹ. 1.1.4. Phân loại theo độ bền khó phân hủy [24, 25] Các hoá chất bảo vệ thực vật (BVTV) có độ bền khó phân hủy rất khác nhau, nhiều chất có thể lưu đọng trong môi trường đất, nước, không khí và trong cơ thể động, thực vật. Do vậy các hoá chất BVTV có thể gây những tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khoẻ con người. Dựa vào độ bền khó phân hủy của chúng, có thể sắp xếp chúng vào các nhóm sau: - Nhóm chất không bền: Nhóm này gồm các hợp chất phốt pho hữu cơ, cacbamat. Các hợp chất nằm trong nhóm này có độ bền kéo dài trong vòng từ 1- 12 tuần. 5
- Nhóm chất bền trung bình: Các hợp chất nhóm này có độ bền vững từ 1- 18 tháng, hay một vài năm trong điều kiện tự nhiên. Điển hình là thuốc diệt cỏ 2,4-D (thuộc loại hợp chất có chứa Clo). - Nhóm chất bền khó phân hủy: các hợp chất nhóm này có độ bền từ 2- 5 năm, thậm chí hàng chục năm trong đất, nguồn nước. Thuộc nhóm này là các loại thuốc trừ sâu đã bị cấm sử dụng trên thế giới và ở Việt Nam là DDT, 666 (HCH),.. Đó là các hợp chất Clo bền vững. - Nhóm chất rất bền khó phân hủy: Đó là các hợp chất kim loại hữu cơ, loại chất này có chứa các kim loại nặng như Thuỷ ngân (Hg), asen (As)... Các kim loại nặng Hg và As không bị phân huỷ theo thời gian, chúng đã bị cấm sử dụng ở Việt Nam. 1.1.5. Các dạng thuốc BVTV [24, 25] Các dạng thuốc phổ biến hiện nay - Nhũ dầu: Emulsifiable Concentrate (EC), Nhũ Dầu (ND). - Huyền phù: Flowable Liquid (FL), Suspensive Concentrate (SC). - Bột hòa nước: Soluble Powder (SP). - Dạng bã (B). - Dung dịch: (Liquid)L, Soluble Liquid concentrate (SL), Dung Dịch (DD). - Bột thấm nước: Wettable Powder (WP), Bột Thấm Nước (BTN). - Dạng hạt: Granules (G), hạt (H). 1.2. Hợp chất hữu cơ khó phân hủy 1.2.1. Hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POP) [1, 26]  Định nghĩa về các hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POP) Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POP) là các hóa chất độc, gây tác hại nghiêm trọng cho sức khỏe con người và môi trường. POP đáng lo ngại bởi các đặc tính sau : 6
- Độc tính cao: POP là những hóa chất độc hại, đã được chứng minh là có ảnh hưởng xấu đối với sức khỏe con người và môi trường tự nhiên. - Khó phân hủy: POP là những hóa chất có độ bền hóa học cao khó phân hủy trong điều kiện tự nhiên, nên khi đã phát thải vào môi trường, chúng có thể tồn tại trong một thời gian dài. - Khả năng di chuyển và phát tán xa: POP có thể di chuyển đi xa khỏi nguồn phát thải ban đầu theo gió, nước hay nhờ vào các loài di cư. - Khả năng tích tụ sinh học: POP có thể được hấp thụ dễ dàng vào các mô mỡ và tích tụ sinh học trong cơ thể của các sinh vật sống, làm tăng nồng độ các chất này ( được tích tụ sinh học) theo chuỗi thức ăn.  Tác hại của các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa POP với sự suy giảm số lượng, bệnh dịch và các trạng thái bất thường của một số loài hoang dã như một số loài cá, chim và động vật có vú. POP có thể gây tác hại về sinh sản, phát triển, miễn dịch, ung thư v.v… Con người bị nhiễm POP chủ yếu thông qua thức ăn đã bị nhiễm POP và một số đường khác, ít phổ biến hơn như uống nước nhiễm POP và tiếp xúc trực tiếp với các hóa chất này. Ở người và loài động vật có vú, POP có thể di chuyển sang các hệ sau quá trình mang thai và cho con bú. Thế giới đã và đang phải chịu nhiều rủi ro về sức khỏe và tính mạng liên quan đến POP. Nhóm người dễ bị tổn thương nhất là những người nhạy cảm, như trẻ em hay người già và những người có hệ miễn dịch yếu. Nam giới và nữ giới ở độ tuổi sinh sản cũng có thể bị rủi ro vì POP có thể làm suy yếu chức năng sinh sản. Hậu quả do Dioxin từ chất độc hóa học do Mỹ sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam là một minh chứng cụ thể về tác hại của POP đối với con người và môi trường. Trong chuỗi thức ăn, POP được tích tụ vào các mô mỡ của các vi sinh vật sống và nồng độ ngày càng tăng khi được chuyển từ loài này sang loài khác. Quá trình này được gọi là “tích tụ sinh học”. Vì vậy, qua quá trình tích tụ sinh học, những chất POP tồn tại với lượng nhỏ trong cơ thể các sinh vật ở đầu của chuỗi thức ăn sẽ gây ra một mức độ độc hại đáng kể đối với các loài ăn thịt nằm ở cuối 7
của chuỗi thức ăn. Điều này có nghĩa là chỉ cần một lượng nhỏ POP được phát thải cũng có thể gây ra những tác động lớn về lâu dài. 1.2.1.1. Công ƣớc về hợp chất hữu cơ khó phân hủy [26]  Sự hình thành Công ƣớc Stockholm Nhận thức được mối đe dọa ngày càng tăng đối với sức khỏe con người và môi trường của các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy, vào tháng 5/1995, Hội đồng quản trị Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP) đã yêu cầu tiến hành đánh giá trên quy mô quốc tế đối với 12 nhóm chất POP đầu tiên (DDT, Aldrin, Dieldrin, Mirex, Endrin, Clodan, Hexaclobenzen, Toxaphen, và Heptaclo, PCB, Dioxin và Furan). Sau khi đã có đủ thông tin, vào tháng 7/1997, Hội đồng quản trị UNEP quyết định triệu tập một ủy ban Đàm phán Liên Chính phủ có nhiệm vụ soạn thảo và thương lượng một văn kiện pháp lý quốc tế làm nền tảng cho việc triển khai hành động toàn cầu để bảo vệ sức khỏe con người và môi trường trước ảnh hưởng tiêu cực của 12 nhóm chất POP này. Sau 3 năm thương lượng giữa các quốc gia, các tổ chức phi chính phủ về môi trường và công nghiệp, Công ước Stockholm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (Stockholm Convention Persistent Organic Pollutants) đã ra đời. Công ước đã được thông qua ngày 22/5/2001 tại Stockholm, Thụy Điển và có hiệu lực từ ngày 17/5/2004 (sau 90 ngày kể từ khi văn kiện Công ước được Bên thứ 50 phê chuẩn). Công ước hướng tới việc quản lý an toàn, giảm thiểu và cuối cùng là loại bỏ 22 nhóm hoá chất, trong đó: - Ban đầu Công ước Stockholm quy định việc quản lý an toàn, giảm phát thải và tiến tới tiêu huỷ hoàn toàn 12 nhóm chất POP bao gồm Aldrin, Chlordan, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Hexaclo benzen, Mirex, Toxaphen và Polychlorinated Biphenyls (PCB); DDT [1,l,l-trichloro-2,2-bis (4-chlorophenyl) ethan]; Dioxin (polychlorinated dibenzo-p-dioxin), Furans (Polychlorinated dibenzofurans), Polychlorinated Biphenyls (PCB), và Hexachlorobenzen (HCB); 8
- Năm 2009, Hội nghị các Bên lần thứ tư của Công ước Stockholm đã Quyết định bổ sung chín (09) nhóm chất POP mới vào các Phụ lục A, B, C của Công ước, bao gồm: Các hóa chất trong Phụ lục A Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật: Lindan, Alpha-HCH, Beta-HCH, Chlordecon; Nhóm hóa chất công nghiệp: Hexabromobiphenyl, Pentachlorobenzen, Tetra BDE, Penta BDE, Hepta và Octa BDE; Các hóa chất trong Phụ lục B: Hóa chất công nghiệp PFOS, các muối và PFOS-F; Các hóa chất trong Phụ lục C: Pentachlorobenzen. - Năm 2011, Hội nghị các Bên lần thứ năm (COP 05) Công ước Stockholm đã bổ sung thêm Endosulfan và các đồng phân vào Phụ lục A của Công ước. (Các chất POP theo yêu cầu mới của Công ước Stockholm sau đây được gọi tắt là các chất POP mới).  Mục tiêu và yêu cầu của Công ƣớc Stockholm [26] Công ước Stockholm là một hiệp ước toàn cầu có mục tiêu bảo vệ sức khỏe con người và môi trường trước hiểm họa từ POP. Công ước Stockholm phân chia POP thành 3 nhóm : Các chất phải loại bỏ gồm : 8 hóa chất thuộc nhóm hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) và PCB ( Phụ lục A) ; các chất cần hạn chế sản xuất và sử dụng : DDT (Phụ lục B); và các chất phát sinh không chủ định: Dioxin, Furan và PCB ( Phụ lục C). Công ước Stockholm yêu cầu các bên tham gia, là các quốc gia hoặc các tổ chức kinh tế khu vực hợp nhất, phải nỗ lực trong quản lý, giảm thiểu liên tục và tiến tới loại bỏ việc sản xuất và sử dụng POP, bao gồm : - Các Bên tham gia phải áp dụng các biện pháp hữu hiệu nhằm: Loại bỏ việc sản xuất và sử dụng POP có chủ định; Quản lý và xử lý an toàn tồn lưu và chất thải POP. - Đối với PCB: Loại bỏ việc sử dụng PCB trong thiết bị (ví dụ, các máy biến thế, tụ điện hoặc các loại bình chứa khác có chất PCB tồn lưu) vào năm 2025; quản lý và tiêu hủy an toàn các chất lỏng chứa PCB và thiết bị có hàm lượng PCB trên 9
0,005% càng sớm càng tốt, nhưng chậm nhất vào năm 2028; báo cáo tiến độ loại bỏ PCB 5 năm một lần. Đối với các POP được hình thành không chủ định: Phải liên tục giảm thiểu tiến tới loại bỏ POP hình thành và phát thải không chủ định; phải xây dựng kế hoạch hành động về giảm thiểu Dioxin, Furan phát sinh không chủ định trong vòng 2 năm sau khi Công ước có hiệu lực đối với mỗi bên; kiểm điểm 5 năm một lần các chiến lược đề ra trong Kế hoạch hành động nhằm đạt được mục địch; áp dụng theo lộ trình hợp lý các công nghệ tốt nhất hiện có và kinh nghiệm bảo vệ môi trường tốt nhất cho các nguồn có khả năng phát thải POP không chủ định, nhưng chậm nhất là sau 4 năm kể từ khi Công ước có hiệu lực. - Các Bên tham gia có nhiệm vụ xây dựng Kế hoạch quốc gia thực hiện Công ước trong thời giam 2 năm kể từ ngày Công ước có hiệu lực (17/5/2004), và trình Ban Thư ký Công ước trước ngày 17/5/2006. Kế hoạch quốc gia thực hiện Công ước Stockholm bao gồm các hành động cụ thể nhằm quản lý, giảm thiểu và loại bỏ POP theo yêu cầu của Công ước. Kế hoạch này phải gắn với chính sách bảo vệ môi trường và phát triển bền vững của từng quốc gia. 1.2.1.2. Một số hợp chất hữu cơ khó phân hủy (cấu tạo, công thức, tính chất…) [1, 6, 23]  Aldrin + Công thức phân tử: C12H8Cl6 + Công thức cấu tạo: Tổng hợp: 10
+ Tính chất: Nhiệt độ nóng chảy: 1040 C Là chất rắn không màu, ít tan trong nước. + Đặc điểm: Aldrin đã bị cấm bởi Công ước Stockholm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy. Tại Mỹ, aldrin đã bị hủy bỏ vào năm 1974. Aldrin bị cấm sử dụng làm thuốc bảo vệ thực vật của EU.  Chlordan + Công thức phân tử: C10H6Cl8 + Công thức cấu tạo: + Tính chất: Là chất lỏng nhớt, không màu. Nhiệt độ nóng chảy: 1060 C Nhiệt độ sôi: 1750 C. Khả năng hòa tan trong nước: 5,6 g/100 ml. + Đặc điểm: Kị nước, đi vào nước ngầm rất chậm, do khả năng hòa tan thấp (0,009 ppm). Hai thành phần của hỗn hợp chlordan là: cis -nonachlor và trans - nonachlor. trans -Nonachlor độc hại hơn chlordan kỹ thuật và cis -nonachlor ít độc hơn. Oxychlordan (C10H4Cl8O) là chất chuyển hóa của chlordan. 11