Nghiên cứu đặc điểm đất nhiễm dioxin sân bay Biên Hòa và hiệu quả của cỏ vetiver

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN NGUYỄN THỊ THANH THẢO NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG ĐẤT BỊ Ô NHIỄM DIOXIN TẠI SÂN BAY BIÊN HÒA, ĐỒNG NAI VÀ TÁC ĐỘNG CỦA CỎ VETIVER ĐẾN CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐÓ LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - NĂM 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN NGUYỄN THỊ THANH THẢO NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG ĐẤT BỊ Ô NHIỄM DIOXIN TẠI SÂN BAY BIÊN HÒA, ĐỒNG NAI VÀ TÁC ĐỘNG CỦA CỎ VETIVER ĐẾN CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐÓ CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA CHẤT HỌC MÃ SỐ: 9440201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Ngô Thị Thúy Hường 2. Quách Đức Tín HÀ NỘI - NĂM 2024 i LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cảm đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả dưới sự hướng dẫn của TS. Ngô Thị Thúy Hường và TS.

Quách Đức Tín. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu theo đúng quy định. Tác giả luận án Nguyễn Thị Thanh Thảo Chữ ký ii TÓM TẮT LUẬN ÁN Sân bay quân sự Biên Hòa là một trong những điểm nóng ô nhiễm dioxin do chiến tranh tại Việt Nam qua nhiều thập kỷ.

Mặt khác, sân bay Biên Hòa phân bố phía Tây Bắc thành phố Biên Hòa, một khu vực đông dân cư với hệ thống sông Đồng Nai chảy qua. Hơn nữa, Biên Hòa là thành phố trực thuộc tỉnh có dân số đông dân nhất cả nước với tổng số dân cư 1.190 người, mật độ dân cư 4.645 người/km² [6]. Vì vậy, mức độ ô nhiễm dioxin trong đất sân bay Biên Hòa ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái, môi trường và sức khỏe con người? Luận án nhằm mục đích làm sáng tỏ đặc điểm đất bị ô nhiễm dioxin (đặc điểm hóa lý, tồn lưu dioxin và tồn lưu một số kim loại nặng trong đất). Đồng thời làm sáng tỏ tác dụng của cỏ Vetiver đối với sự thay đổi các đặc điểm của đất nhiễm dioxin tại khu thực nghiệm thông qua các thông số về cơ lý, hóa lý của đất và hàm lượng dioxin và một số kim loại nặng trong đất.

Các thông số được phân tích theo thời gian qua khu vực thực nghiệm ngoài trời, ở độ sâu 50 cm, cụ thể qua hai luận điểm sau:  Luận điểm 1: Đất ô nhiễm dioxin khu vực Pacer Iy, sân bay Biên Hòa là cát pha trung tính với hàm lượng tồn lưu dioxin trong đất gần ngưỡng và vượt ngưỡng tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế. Ngoài ra, một số kim loại nặng cũng tồn lưu trong đất khu vực này (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb và Zn). Đặc biệt là cadimi tồn lưu trong đất với hàm lượng cao và vượt gấp nhiều lần giới hạn cho phép của Việt Nam cũng như thế giới.  Luận điểm 2: Cỏ Vetiver loại bỏ hiệu quả dioxin tồn lưu trong đất theo thời gian, đặc biệt trong năm đầu tiên trồng cỏ với phần trăm hàm lượng dioxin được loại bỏ trong đất lên đến 23,4%.

Đồng thời một số kim loại nặng (Cd, Zn) được loại bỏ trong đất nhiễm dioxin này tại khu vực nghiên cứu (Pacer Ivy, sân bay quân sự Biên Hòa, Đồng Nai). iii ABSTRACT Bien Hoa airbase is one of the hot spots of dioxin–contaminated areas by the war between Vietnam and the USA. On the other hand, Bien Hoa airbase, which is located in the Northernwest of Bien Hoa city, was known as a densely populated area and has the Dong Nai river system. Moreover, Bien Hoa City has one of the highest population densities of the provincial cities in Vietnam (the Department of Statistics, 2022).

Hence, the situation of dioxin–contaminated soils in Bien Hoa airbase directly affected the environment, the ecosystem, and human health. So, how does pollution directly affect ecosystems, the environment and human health? The thesis elucidates the character of the dioxin-contaminated soils based on the concentration of dioxin and heavy metals and also elucidates the efficiency of using Vetiver grass to remove dioxins and heavy metals in soils which were collected to the experimental outdoors at a depth of 50 cm, specifically following two dissertation hypothesis:  Dissertation hypothesis 1: Dioxin-contaminated soil in Pacer Iy area, Bien airbase, which was approximately the level dioxin of the standard or higher than the criteria by recommended Vietnam and International organizations, is sand loam. In addition, some heavy metals have also accumulated in the soil in this area (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn). The accumulation of cadmium in the soil is especially high and exceeds many times the standards of Vietnam as well as the standards of international.

 Dissertation hypothesis 2: Vetiver grass has mitigated effectively dioxin throughout experimental time, especially since the concentration of dioxins has gone down to 23.4% in the first year of growth. Besides, some heavy metals such as Cd, and Zn in dioxin-contaminated soil in the study area (Pacer Ivy, Bien Hoa airbase, Dong Nai province) also have been remediated over time by Vetiver grass. iv LỜI CẢM ƠN Luận án đã được hoàn thành dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ của TS. Ngô Thị Thúy Hường và TS.

Quách Đức Tín. Nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai thầy cô hướng dẫn. Một phần nghiên cứu của tôi là một phần kết quả của Dự án “Ứng dụng cỏ Vetiver ở quy mô thực tế nhằm giảm nhẹ ô nhiễm dioxin trong đất tại sân bay Biên Hòa” thuộc chương trình PEER Cycle 6, của cơ quan phát triển quốc tế Hoa Kỳ (USAID) (AID-OAA-A-11-00012; 2018-2020) do TS. Ngô Thị Thúy Hường làm chủ nhiệm và bản thân tôi làm thành viên của Dự án.

Cảm ơn Ban chủ nhiệm Dự án đã cho phép tôi sử dụng nguồn số liệu của Dự án để hoàn thành nghiên cứu này. Trong quá trình hoàn thành luận án, nghiên cứu sinh đã nhận được nhiều sự quan tâm giúp đỡ của Ban lãnh đạo, Phòng Khoa học Đào tạo và Hợp tác quốc tế, Phòng Địa chất Kinh tế và Địa tin học, Phòng Địa chất thủy văn và Địa chất công trình, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản. Ngoài ra, NCS cũng đã nhận được sự giúp đỡ quý báu từ Khoa hóa Môi trường thuộc Viện Môi trường Nông Nghiệp, Khoa Kỹ thuật môi trường, trường Đại học Mỏ - Địa chất, Khoa Công nghệ sinh học, hóa học và kỹ thuật môi trường, trường Đại học Phenikaa và Khoa Khoa học và Kỹ thuật sinh học, trường Đại học Tự Do, Vương Quốc Bỉ, Trung Tâm Quan trắc Môi trường Miền Bắc (NCEM) trong việc làm thí nghiệm và phân tích mẫu. Xin chân thành cảm ơn GS.

Yue Gao, GS. Marteen Leemarker, các nhà khoa học thuộc Phòng phân tích Địa hóa môi trường, Khoa Khoa học và Kỹ thuật sinh học, trường Đại học Tự Do (VUB), Vương Quốc Bỉ là những người hướng dẫn, hỗ trợ công tác phân tích phòng thí nghiệm; các thầy cô và các nhà khoa học đã giúp đỡ để có thể hoàn thành được luận án này. Cảm ơn gia đình luôn sát cánh và ủng hộ, động viên và tạo điều kiện để hoàn thành tốt luận án tiến sĩ. v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .iii LỜI CẢM ƠN.

iv MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. Luận điểm bảo vệ. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn luận án. Bố cục chung của luận án.

Những điểm mới của luận án. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KHÍ HẬU CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU. Thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai. Khu vực sân bay quân sự Biên Hòa.

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN, ĐỊA HÌNH VÀ ĐỊA MẠO CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU. Đặc điểm địa chất. Đặc điểm địa chất thủy văn. Đặc điểm địa hình.

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DIOXIN TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT. Tổng quan dioxin. Ô nhiễm dioxin trên thế giới và Việt Nam. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT.

Kim loại nặng trong đất. Nguồn ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam. XỬ LÝ Ô NHIỄM DIOXIN VÀ KIM LOẠI NẶNG BẰNG THỰC VẬT. Các nguyên lý xử lý ô nhiễm bằng thực vật.

Xử lý ô nhiễm các chất hữu cơ khó phân huỷ (POPs) bằng thực vật. Xử lý kim loại nặng bằng thực vật. ĐẶC ĐIỂM CỦA CỎ VETIVER VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

CỞ SỞ LÝ LUẬN. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Phương pháp tham khảo và tổng hợp tài liệu. Phương pháp khảo sát và lấy mẫu.

Phương pháp phân tích trong phòng. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU. Chỉ số nhiễm bẩn. Năng suất chất xanh và sinh khối cỏ.

Phân tích thống kê. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. ĐẶC ĐIỂM ĐẤT NHIỄM DIOXIN TẠI SÂN BAY QUÂN SỰ BIÊN HÒA, TỈNH ĐỒNG NAI. Đặc điểm cơ lý và hoá lý đất.

Hàm lượng của dioxin trong đất trước khi trồng cỏ. Hàm lượng một số kim loại nặng trong đất trước khi trồng cỏ. TÁC ĐỘNG CỦA CỎ VETIVER LÊN ĐẶC ĐIỂM ĐẤT NHIỄM DIOXIN TẠI SÂN BAY QUÂN SỰ BIÊN HÒA, ĐỒNG NAI. Tác động của cỏ Vetiver lên đặc tính cơ lý, hoá lý của đất.

Tác động của cỏ Vetiver lên hàm lượng dioxin trong đất khu vực nghiên cứu. Tác động của cỏ Vetiver lên hàm lượng kim loại nặng trong đất khu vực nghiên cứu. Hiệu quả xử lý dioxin và một số kim loại nặng trong đất của cỏ Vetiver tại khu vực nghiên cứu. Quá trình sinh trưởng của cỏ Vetiver và quy trình công nghệ xử lý ô nhiễm dioxin và ô nhiễm khác trong đất bằng cỏ Vetiver.

114 TÀI LIỆU THAO KHẢO. 116 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Hệ số độc tương đương của dioxin. Lượng dioxin trong chiến tranh và hiện trạng dioxin trong đất, trầm tích tại các điểm nóng.

Tóm tắt kết quả khoảng hàm lượng dioxin (pg TEQ/g) và hàm lượng 2,3,7,8-TCDD (pg TEQ/g) từ các nghiên cứu trước đây tại sân bay Biên Hoà. Thực vật hấp thụ chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ. Tương quan tính linh động và sinh khả dụng của kim loại [111]. Thời gian và số lượng mẫu đất đã lấy tại khu thực nghiệm ngoài trời.

Thời gian và số lượng mẫu rễ, thân và chồi lấy. Các dung dịch sử dụng trong tách pha của kim loại trong đất theo phương pháp tách chiết tuần tự BCR [118]. So sánh giữa các hàm lượng đo được với dữ liệu được chứng nhận của vật liệu tham chiếu IAEA 405 .