Tóm tắt Luận văn tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sự tồn lưu và rủi ro môi trường của các chất hữu cơ thơm đa vòng PAHs trong đất rừng ngập mặn xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh

Chia sẻ: Phong Tỉ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận án nhằm đánh giá khả năng tồn lưu của PAHs theo không gian bề mặt, độ sâu phân bố và thời gian trong môi trường đất rừng ngập mặn từ đó xác định mức độ rủi ro của PAHs. Đánh giá sự phân bố và xu thế tích lũy theo thời gian của PAHs điển hình BaP trong môi trường trong đất rừng ngập mặn bằng mô hình Fugacity cấp III và cấp IV.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận văn tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sự tồn lưu và rủi ro môi trường của các chất hữu cơ thơm đa vòng PAHs trong đất rừng ngập mặn xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Đ TH L N CHI NGHI N CỨU S TỒN U VÀ RỦI RO ÔI TR NG CỦ CÁC CHẤT H U C TH Đ V NG (PAHs TRONG ĐẤT RỪNG NG P N ĐỒNG RUI HU ỆN TI N N TỈNH QUẢNG NINH Chuyên ngành: M i tr ng Đ t v N c Mã số chuyên ng nh: 62 44 03 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2018
C ng trình đ ợc ho n th nh tại Trường Đại học Thủy lợi Ng ih ng dẫn khoa học 1: PGS TS V Đức To n Ng ih ng dẫn khoa học 2: TS Nguy n Th Thu Hi n Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ đ ợc bảo vệ tr c Hội đồng ch m luận án họp tại ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... vào lúc gi ng y tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại th viện: - Th viện Quốc gia - Th viện Tr ng Đại học Thủy lợi
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong tiến trình h ng t i phát triển b n v ng, con ng i đang phải đối m t v i nạn nhi m các ch t hóa học Trong đó, các ch t h u c khó ph n hu POPs nói chung v hợp ch t h u c th m đa v ng Polycyclic romatic Hydrocarbons- P Hs nói riêng đ ợc biết đến vì nh ng tác động có hại của nó đến m i tr ng v con ng i nh tồn l u l u d i trong m i tr ng, có khả năng tích l y sinh học th ng qua chuỗi thức ăn, tác động x u đến sức khỏe con ng i Đi u đáng lo ngại l P Hs tích tụ trong đ t, n c, kh ng khí, động vật, th c vật trong h ng thập k v có khả năng phát tán rộng khoảng cách h ng trăm km so v i nguồn thải Do vậy, nghiên cứu v P Hs đã v đang đ ợc tiến h nh nhi u quốc gia trên thế gi i, trong đó có Việt Nam Nằm trong mối t ng tác gi đ t li n v biển, r ng ngập m n l sinh cảnh quan trọng v qu giá v khả năng thích nghi M i tr ng sinh thái của r ng ngập m n l n i chuyển tiếp gi a biển v đ t li n do vậy s tồn tại ph n b , phát triển của các lo i trong r ng ngập m n ch u ảnh h ng của nhi u nh n tố sinh thái T ng diện tích r ng ngập m n trên thế gi i trong năm 2000 l 137 760 km2 118 quốc gia v lãnh th Hiện r ng ngập m n n c ta đang b phá hủy nghiêm trọng, v i tốc độ bình qu n khoảng 3% năm l m tăng diện tích đ t hoang, tăng x m nhập m n, xói l b biển v s ng, g y nhi m v suy thoái m i tr ng [1] [2]. Quảng Ninh l t nh có r t nhi u lợi thế đối v i quá trình phát triển kinh tế do hoạt động khai thác than r t l n t trăm năm tr c v m i tr ng n i đ y đã phải ch u nh ng tác động n ng n của các loại ch t thải R ng ngập m n vùng cửa s ng Tiên Yên các xã Đồng Rui, Hải Lạng đ ợc coi l hệ sinh thái r ng ngập m n điển hình của khu v c phía bắc Việt Nam Hệ sinh thái r ng ngập m n đ y r t đa dạng v phong phú v số l ợng lo i c y, v hệ sinh thái, v n i c trú của các lo i thủy sinh có giá tr kinh tế cao, có tác dụng l n trong 1
việc ph ng hộ, chống bão, l , đi u h a khí hậu, nu i d ỡng các nguồn hải sản v đem lại nguồn lợi v sinh kế tốt cho ng i d n đ a ph ng R ng ngập m n RNM Đồng Rui đ ợc bao quanh b i 3 con s ng Voi L n, Voi Bé, Ba Chẽ v khu v c cửa biển, đã đ ợc các chuyên gia, nh khoa học chú , nghiên cứu. Năm 2007, RNM Đồng Rui đ ợc xác đ nh l một trong 12 hệ sinh thái đ c thù b suy thoái nghiêm trọng nh t [3] Một số nghiên cứu g n đ y đã cho th y s tồn tại của P Hs trong m i tr ng n c v tr m tích khu v c Cửa Lục, Tr C v vùng v nh Hạ Long [4] [5] l nh ng khu v c g n v i RNM Đồng Rui Việc nghiên cứu P Hs trong đ t, đ c biệt l đ t r ng ngập m n c n hạn chế Việt Nam Do vậy, việc nghiên cứu tồn l u, rủi ro đến m i tr ng đ t RNM Đồng Rui do tác động của P Hs l r t c n thiết v có tính th i s , tác giả đã chọn: Nghiên cứu s tồn l u v rủi ro m i tr ng của các ch t h u c th m đa v ng P Hs trong đ t r ng ngập m n xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, t nh Quảng Ninh” l m đ t i nghiên cứu của mình 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá khả năng tồn l u của P Hs theo kh ng gian b m t, độ s u ph n bố v th i gian trong m i tr ng đ t r ng ngập m n t đó xác đ nh mức độ rủi ro của P Hs. - Đánh giá s ph n bố v xu thế tích l y theo th i gian của P Hs điển hình BaP trong m i tr ng trong đ t r ng ngập m n bằng m hình Fugacity c p III v c p IV 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối t ợng nghiên cứu l các hợp ch t h u c th m đa v ng giáp cạnh điển hình: Tập trung v o 16 P Hs theo ph n loại của Cục Bảo vệ m i tr ng M , l nh ng P Hs điển hình đại diện cho nhóm P Hs có khối l ợng ph n tử t th p đến cao v có nhi u trong m i tr ng, c ng l đối t ợng nghiên cứu của ph n l n các c ng trình v P Hs đ ợc c ng bố trên thế gi i, cụ thể nh sau: naphthalene (Nap), acenaphthene (Ace), acenaphthylene (Acy), phenanthrene 2
(Phe), fluorene (Flu), anthracene (Ant), benzo(a)anthracene (BaA), chrysene (Chr), pyrene (Pyr), fluoranthene (Flt), benzo(b)fluoranthene (BbF), benzo(k)fluoranthene (BkF), benzo(a)pyrene (BaP), indeno(1,2,3-cd)pyrene (Ind), benzo(g,h,i)perylene (BghiP), dibenzo(a,h) anthracene (DahA). - Phạm vi nghiên cứu: khu v c r ng ngập m n xã Đồng Rui trong khoảng th i gian l m luận án 11 2013- 11/2017). 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4.1 Ý nghĩa khoa học Các nghiên cứu v P Hs Việt nam đã đ ợc th c hiện trong th i gian g n đ y, th ng tập trung trong m i tr ng kh ng khí, tr m tích thậm chí trong sinh vật Tuy nhiên, trong đ t r ng ngập m n các nghiên cứu v P Hs ch a thật đ y đủ Do đó nghiên cứu v tồn l u v rủi ro của PAHs trong đ t r ng ngập m n sẽ cung c p thêm th ng tin, số liệu khoa học v P Hs cho việc quản l m i tr ng đ t khu v c có hệ sinh thái nhạy cảm nh Đồng Rui Đánh giá s ph n bố v xu thế tích l y P Hs điển hình BaP trong m i tr ng đ t r ng ngập m n bằng m hình Fugacity c p III v IV có ngh a khoa học tốt v ih ng nghiên cứu v ph n bố ch t nhi m trong m i tr ng Việt Nam 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu l t i liệu khoa học cho đ o tạo v nghiên cứu các l nh v c liên quan. 6. Cấu trúc luận án Ngo i ph n m đ u v kết luận, luận án đ ợc trình b y trong 3 ch ng: Ch ng 1: T ng quan v n đ nghiên cứu Ch ng 2: Ph ng pháp nghiên cứu Ch ng 3: Kết quả v b n luận 3
CH NG 1 TỔNG QU N VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 h i qu t chung về P Hs P Hs l một nhóm các hợp ch t h u c ch chứa cacbon v hydro, c u th nh b i hai hay nhi u v ng hydrocarbon th m liên kết giáp cạnh v i nhau, kh ng chứa các d tố ho c mang theo nhóm thế hợp nh t v i nhau P Hs đ ợc coi l các ch t nhi m h u c b n P Hs đ ợc hình th nh t hai nguồn: nguồn t nhiên v nguồn nh n tạo Trong hoạt động của con ng i, P Hs hình th nh do quá trình cháy kh ng ho n to n các loại nguyên, nhiên liệu. Trong m i tr ng, P Hs đ ợc tìm th y khắp n i: kh ng khí, n c, tr m tích, đ t v sinh vật Con ng i tiếp xúc v i P Hs qua 3 con đ ng: qua tiêu hóa, qua h h p v qua qua da. Khi v o c thể, P Hs b biến đ i th nh nhi u ch t khác nhau t t cả các m trong c thể Một số các ch t có hại nhi u h n v một số ít độc hại h n so v i P Hs gốc Con ng i v động vật b ph i nhi m b i P Hs th ng sau một th i gian tiếp xúc d i v i li u l ợng nhỏ R t nhi u P Hs có khả năng g y ung th v đột biến gen 1.2 C c nghi n cứu trong v ngo i nư c về sự tồn lưu của PAHs trong đất. Các nghiên cứu v P Hs trong đ t l ph biến b i khả năng tích tụ cao và việc truy tìm d u vết P Hs trong đ t d th c hiện h n so v i các m i tr ng th nh ph n khác. Các nghiên cứu v tồn l u P Hs trong đ t trên thế gi i khá đa dạng, t tồn l u trên b m t, tồn l u theo độ s u ph n bố, xác đ nh nguồn phát thải đến mối quan hệ gi a nồng độ P Hs v i th nh ph n c gi i đ t đến khả năng phân hủy sinh học của P Hs Các nghiên cứu cho th y nồng độ tích l y P Hs trong đ t r ng ngập m n trên thế gi i dao động trong một khoảng khá l n t v i trăm g kg đến h ng nghìn g kg, thậm chí có n i c n cao h n tích l y trong đ t khu c ng nghiệp V ph n bố P Hs theo độ s u th ng đ ợc sử dụng để tìm kiếm l ch sử của quá trình tích l y P Hs khu v c S ph n đoạn theo độ s u các nghiên cứu khá khác nhau. Ng i ta d a v o đ c điểm v t lệ các đồng ph n của P Hs nh 4
Flt/(Flt + Pyr), Ant/(Ant + Phe), BaA/(BaA + Chyr), Ind/(Ind + BghiP) có trong m i tr ng để d đoán v đ c điểm nguồn thải Việt Nam, các nghiên cứu v P Hs c ng đã đ ợc th c hiện trong nh ng năm g n đ y Nguy n Thúy Ngọc v cộng s 2003 đã có nh ng nghiên cứu v P Hs trong kh ng khí tại một số điểm nút giao th ng quan trọng H Nội Nghiên cứu của D ng Thanh Ngh v cộng s 2009 đã cho th y có tích l y PAHs trong môi tr ng n c, tr m tích v sinh vật V nh Hạ Long Có thể nói rằng, nghiên cứu v P Hs vẫn c n l một v n đ khá m i Việt Nam Tuy nhiên, các nghiên cứu v tồn l u P Hs trong đ t RNM ch a đ ợc th c hiện Việt Nam 1.3 C c nghi n cứu trong v ngo i nư c về rủi ro môi trường do tồn lưu P Hs trong đất Rủi ro m i tr ng l khả năng m đi u kiện m i tr ng b thay đ i b i hoạt động của con ng i, có thể g y ra tác động có hại cho một đối t ợng n o đó. Các ph ng pháp đánh giá rủi ro có mức độ t đ n giản đến phức tạp, tùy thuộc theo l a chọn v đi u kiện nghiên cứu của các tác giả Có thể kể đến một v i ph ng pháp sau: Ph ng pháp so sánh v i các ng ỡng tác động đến m i tr ng; Ph ng pháp th ng số rủi ro; Ph ng pháp t ng ch số nguy hại; Ph ng pháp ch số rủi ro ung th . Đánh giá rủi ro m i tr ng đã đ ợc Việt Nam tiếp cận trong nh ng năm g n đ y Tuy nhiên nh ng nghiên cứu đã c ng bố m i ch d ng lại ph ng pháp luận v việc áp dụng v o đối t ợng cụ thể l s l ợc Nghiên cứu của Lê Th Hồng Tr n đã sử dụng ph ng pháp th ng số rủi ro RQ v ph ng pháp ma trận rủi ro để đánh giá rủi ro của n c thải c ng nghiệp [54] Nghiên cứu của Nguy n H o Quang đã sử dụng ph ng pháp li u tham chiếu để đánh giá mức độ rủi ro đối v i sức khỏe đối v i ng i d n [55]. Các ph ng pháp đánh giá rủi ro m i tr ng Việt Nam c n khá đ n giản th ng so sánh nồng độ P Hs trong m i tr ng v i li u l ợng tham chiếu 5
1.4 Các nghiên cứu về mô hình phân bố P Hs trong môi trường Trong th i gian g n đ y, việc sử dụng m hình để nghiên cứu s ph n bố v tích l y các ch t nhi m trong m i tr ng đã tr nên ph biến nh m hình Fugacity, m hình Dynamic Fugacity Modeling in Environmental Systems, m hình Integrated Environmental Modeling M hình kh i đ u cho xu h ng n y là mô hình toán học Fugacity” đ ợc đ xu t b i Mackay 1979 ; là mô hình ph biến nh t v i nhi u nghiên cứu điển hình th nh c ng v số phận của các ch t h u c nh P Hs quy m vùng Trong m hình Fugacity, nồng độ của hóa ch t trong m i tr ng đ ợc m tả b i ph ng trình: C = Z x f (1.1). Trong đó: C: nồng độ mol m ; f: độ khuếch tán Pa ; Z: độ tập trung 3 (mol/m3.Pa). M hình toán học Fugacity có bốn c p độ, mỗi c p độ có giả thuyết đi u kiện ban đ u khác nhau Ưu điểm của m hình Fugacity m tả đ ợc một cách s l ợc s ph n bố ch t nhi m trong các khoang m i tr ng Đồng th i c ng đ a ra một con số d báo v khả năng tích l y của ch t nhi m trong m i tr ng theo th i gian Hạn chế của m hình Fugacity l c n kết quả nghiên cứu của nhi u l nh v c một khu v c Đồng th i do khu v c nghiên cứu trong m hình l m i tr ng th c nên thể tích th c tế khá rộng v đi u n y l m nảy sinh việc tồn l u ch t nhi m các điểm l ho n to n khác nhau, nh ng trong mô hình lại ch sử dụng một con số đại diện th ng l giá tr trung bình Do vậy m hình chủ yếu ứng dụng cho mục đích mang tính m phỏng l thuyết Việt nam đã có một số nghiên cứu ứng dụng m hình Fugacity để đánh giá s nhi m m i tr ng Nghiên cứu của Đỗ Thanh Bái v c ng s đã ứng dụng m hình Fugacity để đánh giá nhi m m i tr ng do sử dụng hoá ch t bảo vệ th c vật trên đ a b n H Nội Nghiên cứu n y đã sử dụng m hình Fugacity c p 1, 2 v 3 [65] Nghiên cứu của H Lan nh 2011 đã xem xét ph n bố d l ợng Chlorpyrifos CP trong m i tr ng n c bằng m hình Fugacity c p I [66]. Tuy nhiên nh ng nghiên cứu n y ch a đ cập đến khu v c r ng ngập m n v ch t nhi m P Hs 6
CH NG 2 PH NG PHÁP NGHI N CỨU. 2.1 Phương ph p khảo sát, lấy mẫu, bảo quản mẫu - Lấy mẫu đất: Tiến h nh l y các mẫu đ t theo kh ng gian v th i gian Theo kh ng gian, mẫu đ t đ ợc l y b m t v theo độ s u Theo v trí l y mẫu b m t, 12 v trí đ ợc l a chọn đại diện , các mẫu đ ợc đ t tên l n l ợt t ĐR1 đến ĐR12 Theo độ sâu phân bố, tại 3 v trí ĐR4, ĐR5, ĐR6 l y theo độ sâu các ph n độ 0- 5 cm, 5- 10 cm, 10- 15 cm và 15- 20 cm. Theo th i gian, các mẫu đ t b m t l y trong 6 đợt gồm các đợt tháng 8/2014, tháng 1/2015, tháng 7/2015, tháng 1/2016, tháng 7/2016 và 1/2017. T ng số mẫu đ t b m t l y cho 6 đợt một đợt 12 mẫu l 72 mẫu v t ng số mẫu đ t theo độ s u l y cho 5 đợt một đợt 3 v trí, mỗi v trí 4 mẫu l 60 mẫu - Lấy mẫu i t ong kh ng kh Để xem xét s hiện diện của P Hs trong m i tr ng kh ng khí, luận án đã l y 5 mẫu bụi trong kh ng khí các v trí có k hiệu t KK1 đến KK5 tại th i điểm tháng 1/2015. - ẫu n c L y 5 mẫu n c tại th i điểm tháng 1 2015, có k hiệu NS1 đến NS5. - ẫu t t ch L y 05 mẫu tr m tích tại th i điểm tháng 1 2015, k hiệu TT1 đến TT5, v trí trùng v i v trí l y mẫu n c 2.2 Phương ph p xử lý và phân tích mẫu Các mẫu đ ợc xử l v ph n tích tại Ph ng thử nghiệm m i tr ng v hóa ch t, Trung t m K thuật Tiêu chuẩn Đo l ng Ch t l ợng 1, T ng cục Tiêu chuẩn Đo l ng Ch t l ợng Việt Nam 7
Hình 2.1 Các v trí l y mẫu 2.3 Phương ph p thương số rủi ro (Risk quotient - RQ) RQ đ ợc tính bằng c ng thức: (2-1) Trong đó: MECi - nồng độ ch t nhi m tồn l u trong mẫu C - giá tr gi i hạn trong các tiêu chuẩn ch t l ợng m i tr ng 8
2.4 Phương ph p chỉ số rủi ro ung thư (Cancer Risk - CR) Ch số CR, đ ợc th c hiện th ng qua việc đánh giá mức độ các ph i nhi m ch t nhi m ti m năng qua các đ ng h p thụ chủ yếu đ ng tiêu hóa, h h p, qua da...) Các c ng thức gồm: √( ) (2-2) √( ) (2-3) √( ) (2-4) 2.5 Phương ph p mô h nh ph n ố chất ô nhiễm trong môi trường Ph ng pháp m phỏng s tích l y ch t nhi m trong m i tr ng theo th i gian Ph ng pháp m phỏng s tích l y ch t nhi m trong m i tr ng theo th i M phỏng s ph n bố các ch t nhi m trong các th nh ph n m i tr ng, m hình Fugacity c p III đ ợc sử dụng Giả đ nh rằng các ch t nhi m đi v o m i tr ng v i d ng chảy n đ nh Ph ng trình c n bằng gi a các khoang: T ng khối l ợng đ u v o = T ng khối l ợng đ u ra Kết quả m hình Fugacity c p III sẽ m phỏng s ph n bố ch t nhi m trong các th nh ph n m i tr ng 2.6 Phương ph p mô ph ng sự t ch l y chất ô nhiễm trong môi trường theo thời gian. M phỏng s tích l y ch t nhi m trong m i tr ng theo th i gian, luận án sử dụng m hình Fugacity c p IV Nguyên l c bản của m hình l d a v o đ nh luật bảo to n khối l ợng: T ng khối l ợng đ u v o = t ng khối l ợng đ u ra 9
Tuy nhiên, do trạng thái đ u v o của ch t nhi m l kh ng n đ nh v kh ng c n bằng nên ph ng trình c n bằng tại một khoang phải viết d i dạng vi ph n nh sau: T ng khối l ợng tích l y = T ng khối l ợng v o T ng khối l ợng vận chuyển - T ng khối l ợng ra Kết quả của m hình Fugacity c p IV l xem xét khả năng tích l y của ch t nhi m trong m i tr ng xác đ nh CH NG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LU N. 3.1 Sự tồn lưu của P Hs trong đất rừng ngập mặn xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh 3.1.1 ự tồn uc aP t n ề mặt đất Đ t r ng ngập m n xã Đồng Rui đ ợc phát hiện đã có tích l y P Hs Hiện nay, Việt nam ch a có quy đ nh v gi i hạn P Hs trong đ t, m i ch có quy đ nh v gi i hạn P Hs trong tr m tích Do vậy ch a có giá tr ng ỡng để đánh giá mức độ tồn l u của Σ16P Hs v các P Hs th nh ph n trong m i tr ng đ t So sánh v i tiêu chuẩn của M Bảng 3 1 cho th y nồng độ BaP trong đ t RNM Đồng Rui cao h n tiêu chuẩn cho phép c n các ch t khác đ u nằm trong tiêu chuẩn cho phép Đồng th i có 3 ch t m tiêu chuẩn của M c ng kh ng đ a ra đ ợc giá tr gi i hạn, đó l : Acy, Phe, BghiP v trong tiêu chuẩn của M kh ng có gi i hạn v nồng độ Σ16PAHs Đi u n y cho th y việc xác đ nh giá tr gi i hạn của P Hs trong m i tr ng đ t l khó khăn. Trong 16 P Hs nghiên cứu, có 8 P Hs: BaA, Chr, BbF, BkF, BaP, Ind, BghiP, DahA đ ợc xác đ nh l nh ng ch t có khả năng g y ung th Xem xét t lệ gi a Ʃ8PAHs v i Ʃ16P Hs các điểm l y mẫu trong tháng 8 2014 cho th y h u hết Ʃ8PAHs chiếm t lệ cao so v i Ʃ16PAHs. Xem xét s tích l y P Hs theo c u tạo số v ng benzen trong tháng 8 2014 cho th y, t lệ P Hs 4 v ng chiếm u thế 10
32% trong khi đó, P Hs 2 v ng chiếm t lệ th p nh t 3% Kết quả n y c ng phù hợp v i nghiên cứu của Ishwar Chandra Yadav v cộng s 2017 trong đ t Kathmandu Nepan [82] v i t lệ P Hs 4 v ng > 5 v ng > 3 v ng > 6 v ng > 2 v ng Trong tháng 8 2014, nhóm HMW có t lệ ph n trăm cao nh t t t cả các mẫu v chiếm t 36,63% đến 56,76%, t lệ nhóm MMW nằm trong khoảng 17,3% đến 39,77% v nhóm LMW chiếm t lệ th p nh t, nằm trong khoảng 17,79% đến 31,52% Trong tháng 1 2015, tác giả đã l y mẫu đ t, đồng th i l y thêm các mẫu bụi để xem xét s tồn tại của P Hs trong m i tr ng kh ng khí V trí l y mẫu bụi trùng v i một số v trí l y mẫu đ t Kết quả ph n tích các mẫu bụi trong kh ng khí khu v c đ t r ng ngập m n xã Đồng Rui cho th y nồng độ P Hs nằm trong khoảng t 14,7 đến 18,9 ng m3. Nh vậy, đã có s tồn l u của P Hs trong m i tr ng kh ng khí Nồng độ P Hs trong bụi l n nh t điểm KK1, khu v c RNM t đ ng quốc lộ 18 đi v o xã đảo Đi u n y cho th y có thể có tác động t nguồn thải giao th ng trong khu v c đến tích l y P Hs trong không khí. Đồng th i, luận án c ng l y mẫu n c v tr m tích v o th i điểm 1 2015 để xem xét s tồn tại của P Hs trong các m i tr ng n y Nồng độ PAHs trong mẫu n c sông nằm trong khoảng t 28,1- 49,20 ng/l. Trong tr m tích nồng độ PAHs vào tháng 1/ 2015 có giá tr l n l ợt trong khoảng t 190,6- 457,9 µg/kg và nồng độ PAHs trong các mẫu đ t r ng vào tháng 1/ 2015 nh ng v trí g n nh t v i v trí l y mẫu n c sông và tr m tích có giá tr t 334,10 đến 1292,70µg/kg. Nh vậy, các m i tr ng th nh ph n Đồng Rui đ u tồn tại P Hs các nồng độ khác nhau trong tháng 1 2015 Đi u n y có thể ch p nhận đ ợc vì có tồn tại nguồn thải P Hs khu v c xung quanh RNM Đồng Rui nh nh máy nhiệt điện M ng D ng I, II; nh máy gi y, sinh hoạt của ng id nv d ng chảy t bãi thải than Cửa ng theo s ng đến đ t RNM 11
3.1.2 ự tồn uc aP theo th i gian Tại các th i điểm l y mẫu t tháng 8 2014 đến 1 2017, nồng độ trung bình của Ʃ16P Hs nằm trong khoảng t 692,64 g kg độ lệch chuẩn 361,36 g kg đến 985,91 g kg độ lệch chuẩn 488,18 g kg Các giá tr n y cho th y có s tồn l u P Hs mức độ đáng kể v phạm vi rộng trong khu v c nghiên cứu Đồng th i, giá tr trung bình Ʃ16P Hs tăng theo th i gian tại các v trí l y mẫu Đối v i các P Hs th nh ph n, nồng độ c ng gia tăng theo th i gian Trong đó nồng độ trung bình của BaP l l n nh t t t cả các th i điểm l y mẫu v nồng độ của Dah l th p nh t Theo th i gian, nồng độ của P Hs theo số v ng benzen tăng d n Trong đó, tại mỗi th i điểm, P Hs 4 v ng vẫn có nồng độ cao nh t v P Hs 2 v ng l th p nh t Đánh giá s biến đ i P Hs theo mùa, trong năm 2015, 2016 Nồng độ trung bình Ʃ16PAHs của mùa đ ng 1 2016 l 866,87 g kg v mùa hè tháng 7 2016 l 912,83 g kg Nồng độ của P Hs g y ung th trong tháng 1 2016 có giá tr l 505,14 g kg nhỏ h n so v i tháng 7 2016 là 22,52 µg/kg. Trong cùng một năm, nồng độ Ʃ16P Hs trong mùa đ ng có giá tr th p h n mùa hè Nồng độ t ng của mùa hè năm 2015 nhỏ h n so v i năm 2016 Nồng độ t ng của mùa đ ng năm 2015 nhỏ h n so v i năm 2016 3.1.3 ự tồn uc aP theo đ u ph n L a chọn các ph n đoạn độ s u theo chi u th ng đứng l : 0-5 cm, 5- 10 cm, 10- 15 cm, 15- 20 cm Xác đ nh khả năng ph n bố của các P Hs theo độ s u, nghiên cứu n y đã l a chọn nh ng điểm có nồng độ Σ16P Hs cao nh t tại các th i điểm để xem xét, cụ thể l v trí các v trí ĐR4, ĐR5, ĐR6 Xem xét s ph n bố ch t nhi m các điểm l y mẫu cho th y độ s u t 5- 10 cm nồng độ trung bình của Ʃ16P Hs l l n nh t cả 3 v trí l y mẫu, sau đó đến độ s u 10- 15 cm, tiếp theo đến độ s u 0-5 cm cuối cùng độ s u 15- 20 cm nồng độ P Hs tích l y nhỏ nh t Nồng độ trung bình của các ch t theo độ s u trong tháng 1 2015 cho th y các độ s u khác nhau, các ch t tích l y v i nồng độ khác nhau v độ lệch chuẩn của Ba l l n nh t v của Dah l nhỏ nh t 12
Tại điểm ĐR5 v o tháng 1 2015 cho th y h u hết các P Hs ph n bố theo quy luật nh đối v i nồng độ trung bình của Ʃ16PAHs. Tuy nhiên có 2 hợp ch t l Phe v ce thì nồng độ độ s u 10- 15 cm lại cao h n độ s u 5- 10 cm. Qua kết quả ph n tích theo độ s u l y mẫu các điểm ĐR4, ĐR5, ĐR6, giá tr các P Hs th nh ph n các độ s u khác nhau có giá tr thay đ i theo quy luật, tức l tại điểm sát b m t đ t 0-5cm nồng độ P H th p sau đó nồng độ thay đ i l n d n theo độ s u ph n bố v đạt c c đại th ng độ s u 5-10 cm sau đó nồng độ xuống th p nh t độ s u 15-20 cm V n đ n y c ng phù hợp v i nghiên cứu của khu v c r ng ngập m n Hồng K ng Domi nguez v c ng s , 2010 v đã đ ợc các nh nghiên cứu đ a ra giải thích theo nguồn phát thải l do quá trình tích tụ ch t nhi m trong đ t r ng ngập m n [13] Có thể hiểu nh sau nguồn lan truy n ch t nhi m trong đ t r ng ngập m n Đồng Rui chủ yếu qua hai con đ ng, một l tích tụ theo d ng chảy của thủy tri u s ng Ba Chẽ, s ng Voi L n v s ng Voi Bé ho c khu v c cửa biển, hai l tích tụ do quá trình lắng P Hs t kh ng khí v o m i tr ng đ t Ch t nhi m v o m i tr ng đ t r ng chúng sẽ đ ợc gi lại khi thủy tri u rút; khi thủy tri u lên, một ph n ch t nhi m tích tụ sẽ đ ợc n c đẩy đi xa h n theo s vận chuyển của các hạt c n Do vậy, l p trên cùng l l p th ng b xáo trộn nhi u nh t nên nồng độ P Hs l nhỏ độ s u h n, l p đ t n đ nh h n, các hạt c n kh ng b xáo trộn nên tích tụ P Hs l n h n Đồng th i, do quá trình lan truy n P Hs trong đ t chậm nên độ s u 15- 20 cm, nồng độ ch t nhi m l nhỏ nh t 3.1.4 i i n h gi a t nh chất đất v i kh n ng tồn uP - Ảnh h ởng c a TOC đến sự t ch ũy P Để xác đ nh mối quan hệ gi a TOC v nồng độ Ʃ16PAHs, giá tr TOC v nồng độ Ʃ16PAHs của 72 mẫu đ t r ng ngập m n tại các th i điểm nghiên cứu t tháng 8 2014 đến tháng 1 2015 đã đ ợc sử dụng Hệ số t ng quan Pearson đ ợc tính toán bằng các h m có sẵn trong ph n m m Excel Hệ số t ng quan Pearson gi a TOC v Ʃ16PAHs các th i điểm nghiên cứu v i R bằng 0,07 2 Nh vậy, s tích l y của P Hs trong đ t r ng ngập m n phụ thuộc v o nhi u 13
quá trình v liên quan đến nhi u th ng số của m i tr ng đ t B c đ u đã tìm th y có mối quan hệ d ng mức độ yếu gi a TOC v i Ʃ16PAHs trong đ t r ng ngập m n Đồng Rui Nh vậy có thể th y rằng, khu v c n y, tồn l u P Hs ch u s tác động của nhi u yếu tố v tác động của TOC đến P Hs kh ng phải l yếu tố chính - Ảnh h ởng c a pH kh n ng t ch ũy P Tác động của pH trong đ t lên các ch t có thể đáng kể ho c kh ng đáng kể, phụ thuộc v o đ c điểm m i tr ng đ t các loại vi sinh vật có khả năng tham gia v o quá trình ph n hu ch t nghiên cứu , các quá trình di n ra trong khu v c nghiên cứu quá trình rửa tr i, quá trình bay h i c ng nh tính ch t hoá học, vật l của mỗi ch t, dẫn t i s khác nhau trên Mối quan hệ gi a pH v nồng độ Ʃ16P Hs, giá tr pH v nồng độ Ʃ16P Hs của các mẫu đ t r ng ngập m n tại các khoảng th i gian nghiên cứu t tháng 8 2014 đến tháng 1 2017 đã đ ợc sử dụng Hệ số t ng quan Pearson đ ợc tính toán bằng các h m có sẵn trong ph n m m Excel Kết quả cho th y hệ số t ng quan Pearson gi a pH v Ʃ16P Hs tại các th i điểm nghiên cứu l 0,07 Nh vậy, mối quan hệ gi a TOC v pH trong đ t r ng ngập m n v i khả năng tích l y P Hs trong đ t r ng ngập m n l mối quan hệ yếu Tức l quá trình tích l y P Hs trong đ t b ảnh h ng b i nhi u yếu tố khác nhau Đối v i TOC v pH trong tr ng hợp n y ảnh h ng kh ng l n đến khả năng tích l y P Hs trong đ t Để tìm hiểu k h n mối liên hệ n y c n có các nghiên cứu tiếp theo 3.1.5 Xác định tỉ l gi a các nh P v i đặc đi nguồn th i Mối quan hệ gi a các P Hs th nh ph n v nguồn phát thải đã đ ợc xem xét t việc ph n tích t lệ của các P Hs trong mẫu Trong nghiên cứu n y, t lệ một số P Hs đã đ ợc tính toán để xác đ nh nguồn thải : Ind/ (Ind + BghiP), BaA/(BaA + Chyr), Ant/ (Ant + Phe), Flt Flt Pyr Kết quả cho th y, tại các điểm ĐR2, ĐR3, ĐR4, ĐR5, ĐR6, ĐR7, ĐR8, ĐR9, ĐR10 nguồn phát thải chủ yếu l do quá trình đốt các nguyên liệu nh than, gỗ, cỏ C n tại các điểm ĐR1, ĐR11, ĐR12 có thể nguồn phát thải l do hoạt động giao th ng l chủ 14
yếu Đi u n y phù hợp v i th c tế Đồng Rui, khi các điểm l y mẫu ĐR1, ĐR11, ĐR12 g n quốc lộ 18 v đ ng giao th ng trong xã; c n các điểm khác ch u tác động chủ yếu t tích tụ ch t thải P Hs t khí thải của quá trình đốt ho c lan truy n dọc theo s ng Ba Chẽ ho c phát thải do hoạt động khai thác than lan truy n theo s ng Voi L n v s ng Voi Bé v các nguồn phát thải khác, chúng có nguồn gốc t than v gỗ nhi u h n 3.2 Nghiên cứu đ nh gi rủi ro môi trường do tồn lưu P Hs trong môi trường đất rừng ngập mặn xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh 3.2.1 Kh n ng tác đ ng đến môi t ng do tồn uP t ong đất rừng ngập mặn Trong nghiên cứu n y, do Việt Nam ch a có quy chuẩn ho c tiêu chuẩn v giá tr gi i hạn của P Hs trong đ t Do vậy, luận án l y giá tr gi i hạn trong tiêu chuẩn ch t l ợng đ t của M [85] Trong số giá tr nồng độ ng ỡng các P Hs trong đ t của M có 3 PAHs là Acy, Phe và BghiP l kh ng đ a ra đ ợc giá tr ng ỡng, do vậy kh ng tính đ ợc ch số RQ. Kết quả tính toán giá tr RQ cho th y, giá tr RQ gia tăng theo th i gian, trong đó BaP có giá tr l n nh t, khác biệt so v i các giá tr khác H u hết các giá tr nồng độ của các PAH trong các đợt khảo sát nằm mức rủi ro r t th p. Tuy nhiên, có 4 PAHs là BaA, BbF, BaP, DahA gây rủi ro cao mức nồng độ l n nh t v nguy c g y rủi ro trung bình nồng độ trung bình. Duy ch có BaP v i ch số RQ cao có nguy c g y rủi ro đến m i tr ng sinh thái ngay cả khi nồng độ nhỏ nh t. 3.2.2 Nguy cơ i o tác đ ng đến con ng i do t ch ũy P t ong đất rừng ngập mặn Để đánh giá nguy c g y rủi ro đến con ng i do tích l y P Hs trong đ t r ng ngập m n, trong nghiên cứu n y đã sử dụng ch số rủi ro ung th CR Nghiên cứu đã chia đối t ợng ng i b tác động ra l m 2 nhóm: nhóm 1 0- 10 tu i , 15
nhóm 2 (11- 70 tu i Trong 3 ch số CR thành ph n thì ch số CR tiêu hóa là cao nh t, sau đó đến tiếp xúc qua da và ch số CR hít th là th p nh t Nh vậy nguy c rủi ro ung th do tiêu hóa l cao nh t trong các con đ ng tiếp xúc. Thuộc nhóm 1 trong tháng 8/ 2014 giá tr t ng CR th p nh t là 5,93E-06 và cao nh t là 6,082E-06, trong khi đó v i nhóm 2 giá tr t ng CR th p nh t trong tháng 8/2014 là 1,12E-05 và cao nh t là 1,156E-05 Nh vậy, v i tồn l u P Hs trong đ t r ng ngập m n thì nhóm 2 có nguy c ung th cao h n nhóm 1 Đi u n y c ng có thể đ ợc giải thích do th i gian tiếp xúc của nhóm 2 h n Trong 3 con đ ng tiếp xúc, v i nhóm 1 nguy c rủi ro qua đ ng tiêu hóa là cao nh t khoảng 63,09 % nhóm 2 l 54,54 % , v i tiếp xúc qua da ch có 36,91 % nhóm 1 l 45,46 % Nguy c rủi ro chủ yếu qua đ ng tiêu hóa (trên 50%) và đ ng tiếp xúc qua da; nguy c rủi ro qua đ ng hít th thì h u nh kh ng đáng kể. Ch số t ng rủi ro ung th bằng t ng các ch số: rủi ro do tiêu hóa, rủi ro do tiếp xúc và rủi ro do hít th . So sánh v i giá tr ng ỡng cho th y nhóm ít ch u tác động rủi ro nh t thuộc v nhóm trẻ em v i giá tr CR nhỏ nh t là 5,87E-06 và giá tr CR l n nh t là 6,31E-06. Nhóm ch u tác động rủi ro cao h n l nhóm ng i l n v i giá tr CR nhỏ nh t là 1,11E-05 và giá tr CR l n nh t là 1,19E-05. Nh vậy, qua ph n xác đ nh nguy c rủi ro ung th bằng cách xác đ nh ch số CR cho th y t t cả các giá tr đ u nằm trong khoảng 10− 6 đến 10− 4 nh vậy, các nhóm đ u có nguy c rủi ro ung th mức 2 – mức nguy c rủi ro ung th th p Nhóm trẻ em ch u tác động b i nguy c rủi ro ung th th p h n v i ng i l n Tuy nhiên, nghiên cứu n y m i ch d ng lại cách tích d a trên th i gian v li u l ợng c ng nh con đ ng tiếp xúc m ch a ph n tích các yếu tố mang tính sinh hóa nh khả năng đáp ứng li u của t ng nhóm đối t ợng nghiên cứu, c ng nh các c chế độc học liên quan đến phản ứng, đ o thải, tích tụ trong c thể đối v i t ng nhóm đối t ợng M c dù vậy, nghiên cứu n y c ng l một th ng tin c n thiết để các nh quản l có các ch ng trình quản l m i tr ng đ ợc tốt h n v tránh các nguy c rủi ro ung th đối v i con ng i do tồn l u P Hs trong đ t r ng ngập m n 16
3.3 Nghiên cứu khả năng ph n ố và tích l y P Hs điển hình trong môi trường đất rừng ngập mặn xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh thông qua việc sử ụng mô h nh ugacity cấp III v cấp IV. BaP l ch t đại diện cho nhóm các ch t P Hs l tác nh n g y nhi m m i tr ng, đ ợc chủ yếu tạo ra t các hoạt động c ng nghiệp, giao th ng v sinh hoạt của con ng i Các đ c điểm đáng lo ngại của BaP gồm độc tính cao, khả năng lan truy n xa so v i nguồn thải, khó ph n hủy trong m i tr ng v có khả năng tích tụ l u trong sinh vật sống Qua nghiên cứu s rủi ro đến m i tr ng sinh thái v con ng i do tồn l u hợp ch t P Hs trong m i tr ng đ t r ng ngập m n đã cho th y ch t BaP có nồng độ trung bình cao nh t trong 16 P Hs đ ợc khảo sát v đã có d u hiệu g y rủi ro đến m i tr ng sinh thái v con ng i Để đánh giá h n n a v nguy c rủi ro của P Hs đến m i tr ng, luận án đã sử dụng m hình fugacity nhằm tìm hiểu khả năng ph n bố của BaP trong các th nh ph n m i tr ng v tích l y ch t nhi m BaP theo th i gian 3.3.1 ph ng ự ph n aP t ong it ng đất ừng ngập ặn ồng ui Để m phỏng s ph n bố BaP trong m i tr ng, giả đ nh rằng m i tr ng khu v c nghiên cứu chia l m 4 khoang l n: kh ng khí, n c, đ t, tr m tích Trong 4 khoang l n bao gồm 11 tiểu khoang Cụ thể nh sau: Khoang không khí bao gồm 2 tiểu khoang: các hạt bụi v kh ng khí Khoang n c bao gồm 3 tiểu khoang: n c lỏng tinh khiết, ch t l lửng v sinh vật thủy sản Khoang đ t b m t bao gồm 3 tiểu khoang: n c, kh ng khí v hạt rắn Khoang tr m tích bao gồm 2 tiểu khoang: n c v các hạt rắn Ta có ph ng trình c n bằng cho các khoang nh sau: Đối v i khoang khí: 0 = GA1 CB1 + f2, D21 + f3,D31 – f1, (D13 + D12 + DR1 + DA1) f1x 2064538,478 = f2, 1040,872134 + f3, 156,6391276 + 0,006592152 17
Đối v i khoang n c: 0 = GA2 CB2 + f1D12 + f3D32 + f4D42 - f2 (D21 + D23 + D24 + DR2 + DA2) f2, 82092471778 = f1, 1043,21823 + f3 , 37114211050 + f4 12182451167 + 0,00019 Đối v i khoang đ t: 0 = f1 D13 + f2 D23 - f3(D31 + D32 + DR3) f3 4,9791E+11 = f1 2006,685013 + f2 35037446278 Đối v i khoang tr m tích: 0 = f2 D24- f4 ( D42 + DR4) f4 4,63167E+11 = f2 33907821209 Giải hệ ph ng trình 4 ẩn bậc 1, kết quả tính toán ph n bố BaP trong các khoang m i tr ng cho th y khối l ợng ch t nhi m ph n bố khoang đ t l l n nh t, sau đó đến khoang tr m tích, khoang khí v cuối cùng l khoang n c Đi u n y phù hợp v i ch t nhi m BaP khu v c r ng ngập m n Đồng Rui khi có nguồn thải khí l ống khói nh máy nhiệt điện M ng D ng v các nguồn đối l u khác Trong khi đó, nguồn n c thì chủ yếu l n c s ng Ba Chẽ, s ng Voi L n, s ng Voi Bé v thủy tri u t cửa biển đi v o So sánh t ng tải l ợng đ u v o v t ng tải l ợng đ u ra, T ng tải l ợng đ u v o = G 1, CB1 G 2 ,CB2 = 0,162677765 mol h T ng tải l ợng đ u ra = T ng tải l ợng do ph n hủy T ng tải l ợng do đối l u = 0,693074911 mol h Nh vậy m hình tính toán hợp l 18