Ô nhiễm môi trường là vấn đề không còn xa lạ. Nó gắn liền với cuộc sống và sự phát triển của xã hội. Ô nhiễm từ các hoạt động nhân tạo đang hàng ngày làm suy giảm chất lượng môi trường tại nhiều nơi trên thế giới. Bên cạnh các chất ô nhiễm có hàm lượng lớn, dễ nhận diện còn có những chất ô nhiễm ở hàm lượng vết, khó nhận diện hơn nhưng thậm chí lại ảnh hưởng xấu hơn đến sức khỏe của con người.

Trong các nhóm chất hữu cơ ô nhiễm khó phân hủy (Persistent Organic Pollutant, POPs), nhóm chất gây ảnh hưởng đặc biệt nguy hại đến con người và môi trường, Polyclobiphenyl (PCB) là đại diện điển hình có nguồn gốc ô nhiễm từ hoạt động công nghiệp. Các ưu điểm của PCB là khả năng chịu nhiệt cao, khả năng dẫn nhiệt và cách điện tốt, đồng thời bền với tác động của môi trường. Sản xuất dầu biến thế có dùng PCB làm phụ gia sẽ làm giảm quá trình oxi hóa, tăng đáng kể thời gian sử dụng của sản phẩm. Điều này có thể thấy rõ qua việc so sánh giữa thời gian sử dụng của dầu nhờn không chứa PCB dùng cho xe máy là vài tháng trong khi dầu biến thế có PCB dùng được từ 15 đến 20 năm. PCB đã từng được tổng hợp và sản xuất rộng rãi tại các nước tiên tiến như Mỹ (1,34 triệu tấn), Nhật Bản (60 nghìn tấn) và được dùng làm phụ gia trong nhiều loại sản phẩm. Các nguồn có khả năng gây phát tán PCB vào môi trường được trình bày trong bảng 1.

Bảng 1. Phân loại một số nguồn có thể gây ô nhiễm PCB

PCB là một chất tổng hợp có ứng dụng lớn trong lĩnh vực công nghiệp nếu chúng không gây hại đến sức khỏe của con người. Từ năm 1960, PCB được phát hiện có khả năng gây ung thư, cũng như ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ miễn dịch của con người ở hàm lượng nhỏ, cỡ ppm. Đến năm 1976, Mỹ từ một nước sản xuất PCB nhiều nhất trên thế giới đã ra lệnh cấm sản xuất, sử dụng và tiêu hủy toàn bộ sản phẩm có chứa PCB.

            PCB ở Việt Nam tồn tại nhiều nhất trong dầu biến thế. Hiện tại, khoảng 19 nghìn tấn dầu có chứa PCB đang nằm rải rác trên mạng lưới điện và một số kho chứa ở các địa phương của Việt Nam [2]. Đây là nguồn có khả năng gây ô nhiễm lớn, gây nguy hại đến sức khỏe con người. Do vậy rất cần thiết có những nghiên cứu nhằm đánh giá hàm lượng của PCB trong môi trường. Nghiên cứu của chúng tôi được thực hiện một cách hệ thống trong nhiều năm nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm PCB trong đất, đưa ra cảnh báo với cộng đồng và đề xuất giải pháp khắc phục.

2. Phương pháp nghiên cứu

2.1. Phương pháp lấy mẫu

Trong thời gian từ năm 1992 đến 2006, một trăm lẻ hai mẫu đất được lấy tại Hà Nội, Bắc Ninh, Thừa Thiên Huế và thành phố Hồ Chí Minh. Bốn tỉnh, thành phố trên được lựa chọn nhằm đại diện cho ba miền của Việt Nam. Các mẫu được lấy xung quanh các khu vực có hoạt động công nghiệp và đô thị. Các mẫu đất được lấy, bảo quản, vận chuyển và xử lý sơ bộ trong phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) gồm TCVN 5297 – 1995 (chất lượng đất – cách lấy mẫu – các yêu cầu chung), TCVN 6857 – 2001 (chất lượng đất – phương pháp đơn giản để mô tả đất) và tiêu chuẩn của Hiệp hội tiêu chuẩn quốc tế (ISO 10381-5:2005: chất lượng đất – lấy mẫu – hướng dẫn trình tự khảo sát sự ô nhiễm đất ở các khu đất đô thị và công nghiệp) [4]. Độ sâu lấy mẫu là đến 5 cm đất bề mặt. Các mẫu đất sau khi xử lý sơ bộ được bảo quản ở 4^oC, sau đó được vận chuyển và phân tích tại phòng thí nghiệm của trường đại học Ehime, Nhật Bản từ năm 1992 đến 2001; tại khoa Hoá, trường đại học Khoa học ứng dụng Basel, Thuỵ Sỹ từ năm 2005 đến 2006.

2.2. Phương pháp phân tích

PCB trong toàn bộ các mẫu đất được phân tích theo phương pháp của Tanabe và các cộng sự thuộc Trường đại học Ehime, Nhật Bản ([5], [9]). Phương pháp phân tích sử dụng đã được công bố và áp dụng trên nhiều công trình và tạp chí có uy tín quốc tế. Hàm lượng PCB xác định là PCB tổng, gồm tổng nồng độ của các PCB đồng đẳng và đồng loại có trong trong mẫu đất. Các dung môi sử dụng đều thuộc loại tinh khiết sắc kí.

Nồng độ của các chất nghiên cứu trong đất được xác định theo phương pháp chuẩn ngoại, sử dụng diện tích pic sắc ký để tính toán. Đường chuẩn gồm sáu điểm với mỗi chất phân tích, được xây dựng bằng cách sử dụng các dung dịch pha loãng từ dung dịch chuẩn và đều có hệ số tuyến tính lớn hơn 0,99.

Các thiết bị sử dụng chủ yếu gồm máy sắc ký khí (ký hiệu Varian Star 3400Cx) kết nối khối phổ (ký hiệu Varian Saturn 2000) có trang bị bộ bơm mẫu tự động (ký hiệu Varian 8200Cx). Cột sắc ký mao quản sử dụng, ký hiệu SPB-5 (5% Phenyl/95% Dimethyl Polysiloxan), có chiều dài 30 m, đường kính trong 0,32 mm và chiều dày lớp màng là 0,25 mm.

Hiệu suất thu hồi được xác định bằng các mẫu thêm, chuẩn bị theo phương pháp đã công bố của Aydin và các cộng sự [1]. Chất chuẩn của PCB28, PCB52, PCB101, PCB138, PCB153 và PCB180, được đưa vào mẫu thêm để đạt hàm lượng 40 ng/g cho mỗi chất. Hiệu suất thu hồi của các chất trên từ việc phân tích mẫu thêm cho kết quả trong khoảng từ 80% đến 98%. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,02 ng/gkhối lượng khô với PCB tổng. Một mẫu trắng được phân tích với mỗi loạt năm mẫu đất và đều không phát hiện thấy chất nghiên cứu. Các tính toán hàm lượng của chất nghiên cứu không qui đổi về hiệu suất thu hồi. Số mẫu lặp được phân tích bằng 10% số mẫu đất và độ lệch chuẩn của các mẫu lặp đều nhỏ hơn 15%. Hàm lượng PCB được tính trên khối lượng khô của mẫu đất.

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Tồn lưu PCB trong đất tại một số tỉnh thành của Việt Nam

Kết quả phân tích 102 mẫu đất đô thị tại các khu vực nghiên cứu, trong giai đoạn từ năm 1992 đến năm 2006 được trình bày trong bảng 2.

Bảng 2. Nồng độ PCB tổng (ng/g) tại một số vùng của Việt Nam

(*): giá trị cực tiểu – giá trị cực đại (giá trị trung bình)

Các số liệu thu được cho thấy PCB đã xâm nhập vào môi trường đất ở các khu vực nghiên cứu trong thời gian dài, từ năm 1992 đến nay. Phần lớn các mẫu đất được lấy gần các biến thế cũ. Do đó, nguyên nhân ô nhiễm có thể do PCB xâm nhập vào môi trường từ các thiết bị đó. Theo báo cáo của Cục Môi trường Việt Nam năm 2007, số biến thế và tụ điện cũ, có khả năng chứa PCB trên toàn quốc lần lượt là 9.638 và 1.784 chiếc [2]. Mặt khác, một nghiên cứu của trường đại học Ehime, Nhật Bản cho thấy, PCB có thể bay hơi từ các biến thế, tụ điện đã quá thời gian sử dụng [9]. Từ các thiết bị đó, PCB có thể xâm nhập vào không khí và tiếp theo gây ô nhiễm các thành phần khác của môi trường.

Phân bố ô nhiễm PCB trải trên phạm vi rộng, tại hầu hết các điểm nghiên cứu thuộc đô thị, nông thôn của thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Thừa Thiên Huế và Bắc Ninh. Mức độ ô nhiễm PCB là rất đáng kể. Một số mẫu đất có hàm lượng PCB từ hàng chục đến hàng nghìn ng/g. Rõ ràng PCB đã xâm nhập vào môi trường đất trong thời gian dài. Hiện tại, Việt Nam chưa có tiêu chuẩn về giá trị tối đa cho phép của PCB trong đất. Với một nhóm chất có khả năng tích tụ trong cơ thể người cao, khó phân hủy và gây ảnh hưởng xấu như PCB thì các kết quả thuộc bảng 2 là những cảnh báo rất đáng lo ngại.

Yếu tố quản lý các nguồn ô nhiễm PCB cũng rất quan trọng. Việc quản lý không phù hợp sẽ làm PCB từ các nguồn đã thải bỏ có thể xâm nhập vào môi trường. Đến tận năm 2006, Việt Nam mới xây dựng và thông qua Kế hoạch hành động Quốc gia để xử lý các chất hữu cơ ô nhiễm khó phân huỷ, trong khi các chất này đã xâm nhập vào môi trường từ lâu. Điều này cho thấy sự thiếu hiệu quả trong công tác quản lý PCB ở Việt Nam và do đó sự thải bỏ không đúng qui trình của các thiết bị điện có PCB đã hết thời gian sử dụng cũng như dầu cách điện có PCB là hoàn toàn có thể xảy ra. Từ các nguồn đó, PCB có thể xâm nhập vào môi trường, gây ô nhiễm môi trường sống và tạo nên tồn dư trong đất.

PCB tồn lưu trong các điểm thuộc đô thị cao hơn so với các điểm thuộc nông thôn. Điều này có thể quan sát thấy qua số liệu đo đạc trong tất cả các năm và các tỉnh thành đã nghiên cứu. Tại các thành phố lớn, sự chênh lệch giữa hàm lượng PCB trong nội thành và khu vực nông thôn ngoại thành là khá đáng kể. Điển hình như tại thành phố Hồ Chí Minh năm 2001, hàm lượng cực đại của PCB trong đất đô thị là 6987,25 ng/g trong khi tại đất nông thôn ngoại thành là 191,24 ng/g. Tại Hà Nội năm 2006, hàm lượng cực đại của PCB trong đất đô thị là 190,42 ng/g trong khi tại đất nông thôn ngoại thành là 24,37 ng/g. Các khu vực nội thành có đông dân cư nên các thiết bị điện có khả năng chứa PCB cũng nhiều hơn. Do vậy, lượng PCB có khả năng xâm nhập vào môi trường sẽ lớn hơn, dẫn đến trật tự trên. Đó cũng là lý do giải thích cho các kết quả về hàm lượng PCB trong đất tại thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội là cao hơn so với Bắc Ninh và Thừa Thiên Huế.

Môi trường đất có mối liên quan chặt chẽ với các thành phần môi trường khác. PCB khi xâm nhập vào đất, hoàn toàn có khả năng tích tụ vào thực vật đồng thời lan truyền sang môi trường khí và nước. Các kết quả nghiên cứu trong bảng 3 về PCB trong cùng khu vực nghiên cứu là những minh chứng rõ nét cho khả năng trên.

Bảng 3. Hàm lượng PCB tổng (ng/g) trong một số thành phần môi trường

tại khu vực nghiên cứu

(a): Phạm Kim Phương và cộng sự [8]; (b): Nguyễn Hùng Minh và cộng sự [6]

(c): Đặng Đức Nhận và cộng sự [7]; (d): Frigani và cộng sự [3]

Các chất ô nhiễm để có thể tích tụ vào trầm tích và sữa người với hàm lượng lớn, đòi hỏi phải có thời gian dài và qua nhiều giai đoạn. Vì vậy, các số liệu trong bảng 3 vừa góp phần nêu bật sự ô nhiễm PCB trong phạm vi rộng vừa khẳng định sự xâm nhập của nhóm chất này vào môi trường của khu vực nghiên cứu trong thời gian dài.

3.2. Xu hướng biến đổi hàm lượng PCB trong đất

Một trong những mục đích của việc xác định hàm lượng chất nghiên cứu trong thời gian dài là xác định xu hướng diễn biến hàm lượng của chúng. Đây là kết quả quan trọng nhằm đánh giá về tình hình bảo vệ môi trường, các nguồn thải bổ sung, cung cấp các thông số đầu vào cho các mô hình dự báo hàm lượng chất nghiên cứu trong tương lai gần. Xu hướng biến đổi hàm lượng trung bình của PCB trong đất tại từng khu vực nghiên cứu được trình bày trong hình 3.

Kết quả thu được từ hình 3 cho thấy hàm lượng PCB tổng có xu hướng tăng tại thành phố Hồ Chí Minh và Thừa Thiên Huế trong giai đoạn từ năm 1992 đến 2001. Tại Hà Nội và Bắc Ninh, hàm lượng PCB tổng có xu hướng tăng từ năm 1992 đến 2005. Từ năm 2005 đến 2006, hàm lượng PCB tổng tại Hà Nội và Bắc Ninh đều giảm đi. Tuy nhiên, thời gian giảm mới chỉ là một năm nên để có thể kết luận là xu hướng sẽ tăng lên hay giảm đi từ năm 2005 thì còn cần đo đạc trong một số năm tiếp theo.

Xu hướng biến đổi của chất nghiên cứu theo thời gian sẽ phụ thuộc vào các tác động làm tăng lượng tồn dư và các tác động làm giảm sự tồn dư của chúng trong đất. Các tác động làm tăng lượng tồn dư chủ yếu là do có nguồn ô nhiễm bổ sung vào đất từ việc con người tiếp tục sử dụng PCB trong khu vực nghiên cứu. Các tác động chủ yếu làm giảm lượng tồn dư là do quá trình lan truyền PCB từ đất sang các thành phần khác của môi trường (bay hơi từ đất vào không khí, lan truyền xuống nước ngầm, tích tụ vào các thực vật trồng trọt trên đất), quá trình phân huỷ (chủ yếu do tác động của vi sinh vật) và quá trình rửa trôi (do mưa, lũ lụt…). Tuỳ thuộc vào tương quan giữa các tác động làm tăng và các tác động làm giảm sự tồn dư mà xu hướng biến đổi chung sẽ theo chiều tăng hoặc theo chiều giảm. Do vậy, xu hướng tăng hàm lượng của PCB từ năm 1992 đến 2005 cho thấy có khả năng có các nguồn ô nhiễm bổ sung PCB vào trong đất theo thời gian. Điều này là phù hợp với các kết luận của phần 3.1.

Theo kế hoạch Quốc gia về xử lý các chất ô nhiễm khó phân huỷ được Thủ tướng chính phủ phê duyệt vào năm 2006, việc sử dụng các thiết bị có chứa PCB sẽ kết thúc chậm nhất vào năm 2020 trong khi thời gian chậm nhất để tiêu huỷ hoàn toàn PCB là năm 2028 [2]. Thông tin này, cùng với một lượng lớn dầu chứa PCB vẫn đang tồn tại trên khắp Việt Nam, đã cho thấy khả năng tồn dư PCB tổng sẽ có thể tiếp tục tăng trong tương lai. Do đó, việc quản lý và xử lý phù hợp các nguồn ô nhiễm PCB là rất cần thiết để ngăn ngừa việc PCB xâm nhập vào môi trường.

4. Đề xuất giải pháp

4.1. Giải pháp quản lý

- Xây dựng tiêu chuẩn về PCB. Hiện tại, Việt Nam chưa có các tiêu chuẩn về PCB. Do vậy, việc xây dựng các tiêu chuẩn về PCB trong môi trường (đất, nước, không khí, thực phẩm), PCB giới hạn trong thiết bị công nghiệp, PCB phát thải sau khi xử lý ở lò thiêu đốt là yêu cầu cấp thiết. Các tiêu chuẩn được xây dựng sẽ là công cụ đắc lực trong quản lý PCB.

- Xây dựng các kho lưu trữ đúng qui cách trước khi xử lý nhằm phòng tránh việc PCB tiếp tục xâm nhập vào môi trường. Theo thực trạng của nước ta hiện nay, không thể xử lý toàn bộ PCB trong thời gian ngắn.  Vì vậy việc quản lý, lưu trữ các sản phẩm có chứa PCB trước khi xử lý là cần thiết. Các kho lưu trữ trên cần được thiết kế và xây dựng theo quy định đối với chất thải nguy hại.

- Cần thực hiện các qui định về vận chuyển đất ô nhiễm, thiết bị, vật liệu có chứa PCB từ nơi sử dụng đến kho lưu trữ trước khi xử lý, đến địa điểm xử lý dựa trên các qui định của Việt Nam và các công ước quốc tế (công ước Basel về vận chuyển chất thải nguy hại).

4.2. Giải pháp công nghệ

PCB là các chất có khả năng gây độc tích lũy qua chuỗi thức ăn và sau đó gây ung thư ở cơ thể người. Do vậy, cần có các giải pháp cộng nghệ để xử lí tại các điểm có tồn dư đáng kể PCB (hàm lượng PCB > 100 ng g^-1).

• Thu gom và vận chuyển đất có tồn dư PCB

Để việc xử lí có hiệu quả, cần xử lí tập trung tại một địa điểm. Đất ở tại các điểm ô nhiễm cao cần được cào, xúc (đến 5 cm bề mặt), tiếp theo được vận chuyển theo các qui định áp dụng cho chất thải nguy hại đến nơi tập trung xử lí.

• Lựa chọn giải pháp xử lí:

Có ba nhóm giải pháp đã được một số nước trên thế giới áp dụng để xử lí đất chứa PCB gồm:

- Xử lí bằng thiêu đốt

- Xử lí bằng cách chôn lấp

- Xử lí bằng phương pháp hóa học:

Giải pháp xử lí bằng thiêu đốt cần chi phí lớn, có khả năng tạo thành Dioxin và Furan trong khói thải sau xử lí. Với các lò thiêu đốt chuyên dụng, vận hành và thiết kế đúng qui cách thì hàm lượng Dioxin và Furan trong khói thải sẽ nhỏ hơn giới hạn tối đa cho phép. Trường hợp vận hành và thiết kế không đúng qui cách, Dioxin và Furan tạo thành sẽ nguy hiểm hơn so với PCB trong đất ô nhiễm ban đầu.

Giải pháp xử lí bằng chôn lấp có chi phí nhỏ hơn thiêu đốt. Đất ô nhiễm PCB được chôn lấp trong các bãi chôn chất thải nguy hại. Tuy nhiên, đây vẫn là nguồn ô nhiễm chưa được xử lí triệt để và sẽ rất nguy hiểm nếu việc chôn lấp có sai sót, không đảm bảo các tiêu chuẩn. PCB sẽ có điều kiện xâm nhập vào nguồn nước ngầm tại khu vực chôn lấp và lan truyền sang các điểm khác.

Giải pháp xử lí bằng phương pháp hóa học có chi phí nhỏ hơn so với thiêu đốt. Có nhiều qui trình xử lí đất ô nhiễm PCB bằng phương pháp hóa học đã được áp dụng trên thế giới và đã đạt hiệu quả cao trong đó có qui trình khử Cl trong môi trường kiềm của Cục Bảo vệ môi trường Canađa. Ưu điểm của giải pháp này là xử lí triệt để, không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại. Trên cơ sở so sánh giữa ba nhóm giải pháp trên, chúng tôi đề xuất giải pháp xử lí bằng phương pháp hóa học theo qui trình khử Cl trong môi trường kiềm của Cục Bảo vệ môi trường Canađa tại điểm thu gom tập trung đất ô nhiễm PCB.

5. Kết luận

Tại các thành phố lớn như thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, nơi có các hoạt động công nghiệp, giao thông phát triển, mạng lưới điện phát triển cần sử dụng nhiều biến thế, tình trạng ô nhiễm PCB ở mức độ rất đáng chú ý. PCB từ các hoạt động này đã xâm nhập vào môi trường trong thời gian dài, từ năm 1992 đến nay. Nguồn ô nhiễm PCB có khả năng từ các biến thế và tụ điện cũ. Ở các khu vực, nơi có tốc độ phát triển thấp hơn như Bắc Ninh, Thừa Thiên Huế, tình trạng ô nhiễm PCB ở mức trung bình và có xu hướng tăng lên theo thời gian. Cần nhấn mạnh, PCB là chất có khả năng gây ung thư và khó phân huỷ trong môi trường. Vì vậy, cần thực hiện các dự án đánh giá các nguồn có khả năng gây ô nhiễm PCB từ đó sử dụng các giải pháp quản lý, xử lý phù hợp.