ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Nguyễn Thị Kim Ngọc
NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ BIẾN ĐỔI CÁC HỆ SINH THÁI NHÂN
SINH HÌNH THÀNH DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA CHIẾN TRANH HÓA HỌC
HUYỆN GIO LINH, QUẢNG TRỊ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2014
~1~
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Nguyễn Thị Kim Ngọc
NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ BIẾN ĐỔI CÁC HỆ SINH THÁI NHÂN
SINH HÌNH THÀNH DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA CHIẾN TRANH HÓA HỌC
HUYỆN GIO LINH, QUẢNG TRỊ
Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Nguyễn Đăng Hộ
Hà Nội - 2014
~2~
LỜI CẢM ƠN
Được sự đồng ý của nhà trường, Khoa Môi trường, Bộ môn Sinh thái Môi
trường, trường Đại học Khoa học tự nhiên, tôi thực hiện luận văn “Nghiên cứu
hiện trạng và biến đổi các hệ sinh thái nhân sinh hình thành dưới tác động của
chiến tranh hóa học huyện Gio Linh, Quảng Trị.”
Trong thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn, ngoài sự nỗ lực của bản
thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của các thầy, cô
giáo, các tổ chức, cá nhân trong và ngoài trường.
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn khoa học TS.
Nguyễn Đăng Hội, người thầy đã định hướng, khuyến khích và trực tiếp hướng dẫn
tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Môi trường, Bộ
môn Sinh thái môi trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện và
hoàn thành luận văn thạc sỹ.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể cán bộ Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga và
Viện Hóa học – Môi trường quân sự đã nhiệt tình giúp đỡ và cung cấp những thông
tin, số liệu tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ.
Luận văn tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận
được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp
để luận văn được hoàn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2014
Học viên
Nguyễn Thị Kim Ngọc
~3~
MỤC LỤC
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1
1. Tính cấp thiết của đề tài
1
2. Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu
2
Chƣơng 1
4
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.
1.2.
Tổng quan về chất diệt cỏ
4
1.1.1. Khái niệm chất diệt cỏ (Dioxin và các hợp chất tương tự Dioxin)
4
1.1.2. Các đặc tính của Dioxin
6
Tình hình sử dụng CĐHH trong chiến tranh tại Việt Nam
14
1.2.1. Ảnh hưởng của CĐHH đến thảm và hệ thực vật
14
1.2.2. Tình hình sử dụng CĐHH vào mục đích quân sự trên thế giới
19
1.2.3. Tình hình sử dụng CĐHH trong chiến tranh tại Việt Nam
19
1.3. Khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội, tài nguyên & môi
trƣờng huyện Gio Linh, tỉnh Quảng Trị
1.3.1. Đặc điểm các yếu tố tự nhiên
27
27
1.3.1.1. Vị trí địa lý, cấu trúc không gian lãnh thổ
27
1.3.1.2. Địa hình
27
1.3.1.3. Khí hậu
29
1.3.1.4. Thủy văn
29
1.3.1.5. Đất (thổ nhưỡng)
30
1.3.1.6. Thảm thực vật
31
1.3.2. Một số đặc điểm dân số, dân tộc và hoạt động nhân sinh của
huyện Gio Linh, Quảng Trị
~4~
34
1.3.2.1. Dân số, lao động và dân tộc
34
1.3.2.2. Một số ngành nghề chủ yếu của khu vực
34
1.3.2.3. Một số loại hình hoạt động liên quan tới khai tác, sử dụng tài
nguyên, HST khu vực
Chƣơng 2
39
42
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
42
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
42
Chƣơng 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiện trạng và sự biến đổi các hệ sinh thái rừng dƣới tác động của
chiến tranh hóa học và hoạt động nhân sinh
3.1.1. Hiện trạng và sự biến đổi thành phần & đất rừng
46
46
46
3.1.1.1. Khu vực đồng bằng, gò đồi ven biển huyện Gio Linh
46
3.1.1.2. Khu vực Linh Thượng huyện Gio Linh
48
3.1.2. Đặc điểm chế độ vi khí hậu trong HST rừng và trảng cỏ cây bụi
60
3.1.2.1. Trong sinh cảnh rừng thứ sinh
60
3.1.2.2. Trong sinh cảnh trảng cỏ cây bụi
62
3.2. Đánh giá sơ bộ nền nhiệt ẩm đất giữa sinh cảnh trảng cỏ cây bụi với
rừng thứ sinh vào thời kỳ mùa hạ
3.3. Giải thích về sự biến đổi của HST rừng dƣới tác động của chiến
tranh hóa học và những tác động nhân sinh khác
3.4. Đề xuất một số giải pháp phục hồi các HST nhân sinh huyện Gio
Linh, Quảng Trị Bản đồ các HST nhân sinh huyện Gio Linh, Quảng Trị
68
69
76
3.4.1. Thành lập bản đồ sinh thái cảnh quan khu vực
77
3.4.2. Có biện pháp khai thác hợp lý các HST theo đai cao
78
~5~
3.4.3. Tác động một số biện pháp kỹ thuật thích hợp
79
3.4.4. Phòng, chống cháy rừng
80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
82
TÀI LIỆU THAM KHẢO
84
PHỤ LỤC
88
~6~
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1
Thời gian bán hủy của các dioxin trong các môi trường khác
8
nhau
Bảng 2
Biến động diện tích rừng Việt Nam giai đoạn 1943- 1995
16
Bảng 3
Các loại hoá chất phun rải rừng nội địa Việt Nam giai đoạn
1961 - 1971
16
Bảng 4
Trạng thái vật lý và mục đích sử dụng các CĐHH chủ yếu
21
Bảng 5
Lượng chất diệt cỏ phun rải ở miền Nam Việt Nam
22
Bảng 6
Tính chất đất dưới rừng thứ sinh
58
Bảng 7
Giá trị nhiệt độ đất theo phẫu diện khu vực rừng thứ sinh
62
o
( C)
Bảng 8
Biến đổi nhiệt độ không khí ngày ở độ cao 120cm theo mùa
63
Bảng 9
Giá trị nhiệt độ đất theo phẫu diện khu vực trảng cỏ cây bụi
66
~7~
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1
Mật độ phun rải chất diệt cỏ trong chiến tranh ở Quảng Trị
26
Hình 2
Biểu đồ thể hiện lao động phân theo ngành huyện Gio Linh
34
Hình 3
Sự thay đổi pH và lượng mùn theo phẫu diện
54
Hình 4
Sự thay đổi hàm lượng lân và kali dễ tiêu theo phẫu diện
55
Hình 5
Mặt cắt rừng cây gỗ tự nhiên đặc trưng khu vực gò đồi
57
Hình 6
huyện
Gio Linh
Sù thay
®æi hµm l-îng mïn vµ thµnh phÇn
59
Hình 7
tæng sè
Biến đổi hàm lượng lân và kali dễ tiêu theo phẫu diện
59
Hình 8
BiÕn
tr×nh
nhiÖt
®é
kh«ng
khÝ
trong
60
rõng thø sinh (9/2013)
Hình 9
BiÕn tr×nh nhiÖt ®é ®Êt trong sinh c¶nh
61
Hình 10
rõng thø sinh
Biến trình nhiệt độ quan trắc (tháng 9/2013)
64
Hình 11
Biến trình nhiệt độ trong trảng cỏ, cây bụi (Ở độ cao
10cm, 50cm, 120cm)
64
Hình 12
Hình 13
BiÕn tr×nh ®é Èm kh«ng khÝ trung b×nh
trong tr¶ng cá c©y bôi
Sù thay ®æi nhiÖt ®é ®Êt khu vùc tr¶ng
cá c©y bôi
65
67
Hình 14
So s¸nh nhiÖt ®é kh«ng khÝ gi÷a 2 sinh
c¶nh
68
Hình 15
So sánh nhiệt độ đất giữa 2 sinh cảnh
69
Hình 16
Sự hình thành quần xã cỏ từ rừng nhiệt đới
71
Hình 17
Cây gỗ tiên phong đới chuyển tiếp giữa rừng và quần xã cỏ
75
Hình 18
Diễn thế thảm thực vật rừng nhiệt đới dưới các tác động tự
nhiên – nhân sinh, trong đó có chiến tranh
76
~8~
BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BTNĐ
Biến trình nhiệt độ
CDC
Chất diệt cỏ
CTHH
Chiến tranh hóa học
HST
Hệ sinh thái
NĐTB
Nhiệt độ trung bình
NN & PTNT
Nông nghiệp và phát triển nông thôn
QXTV
Quần xã thực vật
~9~
LỜI CẢM ƠN
Được sự đồng ý của nhà trường, Khoa Môi trường, Bộ môn Sinh thái Môi
trường, trường Đại học Khoa học tự nhiên, tôi thực hiện luận văn “Nghiên cứu
hiện trạng và biến đổi các hệ sinh thái nhân sinh hình thành dưới tác động của
chiến tranh hóa học huyện Gio Linh, Quảng Trị.”
Trong thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn, ngoài sự nỗ lực của bản
thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của các thầy, cô
giáo, các tổ chức, cá nhân trong và ngoài trường.
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn khoa học TS.
Nguyễn Đăng Hội, người thầy đã định hướng, khuyến khích và trực tiếp hướng dẫn
tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Môi trường, Bộ
môn Sinh thái môi trường đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện và
hoàn thành luận văn thạc sỹ.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể cán bộ Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga và
Viện Hóa học – Môi trường quân sự đã nhiệt tình giúp đỡ và cung cấp những thông
tin, số liệu tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ.
Luận văn tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận
được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp
để luận văn được hoàn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2014
Học viên
Nguyễn Thị Kim Ngọc
~ 10 ~
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Khí hậu Việt Nam mang đặc trưng của khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới
điển hình. Do có địa hình trải dài từ 8 o30' đến 23o27' vĩ bắc kèm theo sự chênh lệch
về độ cao đã làm cho HST tự nhiên có sự phân hóa theo đai cao. Sự khác biệt đó đã
dẫn đến tính phong phú, đa dạng các HST nhiệt đới và á nhiệt đới tự nhiên Việt
Nam.
Trải qua quá trình lịch sử phát triển lâu đời của các cộng đồng trên các vùng
lãnh thổ với những tác động nhân sinh khác nhau đã dần dần làm biến đổi cấu trúc,
chức năng của các HST nguyên sinh, hình thành nên những HST bị biến đổi nhân
sinh, thậm chí là HST nhân sinh có các thành phần và yếu tố môi trường được xây
dựng hoặc hình thành do những tác động khác nhau từ phía con người.
Trong khoảng nửa thế kỷ trở lại đây, nhất là trong cuộc chiến tranh chống
Mỹ, Việt Nam đã hứng chịu những tác động tiêu cực từ phía con người. Các yếu tố
tác động nổi bật trước hết phải kể đến chất diệt cỏ do quân đội Mỹ sử dụng, bom
đạn cùng với những tập tục có tính chất truyền thống của đồng bào các dân tộc bản
địa như khai thác gỗ, củi, canh tác nương rẫy trên đất dốc… đã làm thay đổi nhiều
diện tích HST rừng Việt Nam. Những cánh rừng nguyên sinh giàu có về gỗ, về đa
dạng loài thực vật, phong phú tầng tán biến thành những HST rừng nhân sinh có trữ
lượng gỗ trung bình hoặc nghèo kiệt, thậm chí trở thành trảng cỏ, trảng cỏ + cây bụi
mà đến nay vẫn còn phổ biến ở nhiều tỉnh phía Nam và Tây Nguyên nước ta. Sự
biến mất hoặc thay đổi của thảm thực vật rừng đã kéo theo hàng loạt biến đổi nảy
sinh của điều kiện tài nguyên và môi trường: là sự suy giảm nghiêm trọng tài
nguyên sinh học, tài nguyên và môi trường đất, tài nguyên và môi trường nước, tài
nguyên và điều kiện khí hậu… Nghiêm trọng hơn, những khu vực là "điểm nóng",
"vùng nóng" về dioxin đã và đang có những tác động xấu tới sức khoẻ và cuộc sống
của người dân.
~ 11 ~
Huyện Gio Linh, tỉnh Quảng Trị nổi lên như một "điểm nóng" về sự tàn phá
của chiến tranh đối với môi trường tự nhiên. Nhiều diện tích rừng tự nhiên đã biến
mất vì chất diệt cỏ và bom đạn. Nhiều làng mạc đã phải di chuyển cũng vì chất diệt
cỏ hoặc bị đốt cháy, phá huỷ nghiêm trọng… Hậu quả là qua nhiều thập niên nhưng
dấu tích vẫn còn in đậm trên nhiều bản làng, nhiều HST khu vực.
Mặc dù vậy, những nghiên cứu về thực trạng của các HST hình thành sau
chiến tranh hoá học tại đây còn khá khiêm tốn. Đặc biệt, chưa có nghiên cứu, quan
trắc cụ thể nào để đánh giá hiện trạng cũng như sự biến đổi của các HST nhân sinh
hình thành sau chiến tranh. Điều đó gây khó khăn cho việc làm sáng tỏ cơ chế tác
động và biến đổi của các HST hình thành sau những tác động mạnh mẽ của chiến
tranh hoá học và những tác động tiêu cực từ phía con người.
Xuất phát từ những lý do nêu trên tác giả đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu hiện
trạng và biến đổi các HST nhân sinh hình thành dưới tác động của chiến tranh
hóa học huyện Gio Linh, Quảng Trị”.
2. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Xác định thực trạng cấu trúc các HST đặc trưng tại huyện Gio Linh hình thành do
tác động của chất diệt cỏ và những tác động tiêu cực từ phía con người.
- Đánh giá sự biến đổi và xu thế phát triển các thành phần của HST và môi trường
khu vực.
PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Các HST rừng tự nhiên, rừng phục hồi, trảng cỏ, cây bụi và các đặc điểm chế độ
vi khí hậu tác động lên chúng tại huyện Gio Linh – tỉnh Quảng Trị
CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu, kết luận-kiến nghị và tài liệu than khảo, Luận văn được chia
làm 3 phần chính.
~ 12 ~
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận.
~ 13 ~
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về chất diệt cỏ
1.1.1. Khái niệm chất diệt cỏ (Dioxin và các hợp chất tương tự Dioxin)
Chất diệt cỏ là những hóa chất nông nghiệp dùng để giết chết hoặc ngăn trở
quá trình sinh trưởng và phát triển bình thường của cây cỏ.
Trong cuộc chiến tranh ở Việt Nam, quân đội Mỹ đã sử dụng hàng triệu lít
chất diệt cỏ - một loại chất độc hóa học có chứa dioxin (sau đây gọi chung là chất
da cam/dioxin) nhằm phát quang các vùng trọng yếu, phá hủy mùa màng, tạo vành
đai trắng ngăn cản sự tiến quân của quân đội nhân dân Việt Nam cũng như phong
trào cách mạng ở miền Nam Việt Nam. Cuộc chiến tranh hoá học có tính rộng lớn
và lâu dài, bắt đầu từ năm 1961 đến năm 1971 trên hầu hết các tỉnh thành ở miền
Nam Việt Nam. Đây cũng là cuộc chiến tranh hoá học có quy mô lớn nhất trong lịch
sử chiến tranh trên thế giới. Trong cuộc chiến tranh này, nhiều vùng rừng núi, trung
du, đồng bằng đã bị tác động mạnh mẽ; nhiều diện tích rừng bị phá huỷ; nước, đất
bị nhiễm độc, từ đó làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới nhiều hợp phần của HST,
trong đó có thực vật và động vật [5].
Với đặc tính hoạt động của mình, dioxin đã để lại nhiều di họa tức thời và
lâu dài đối với thiên nhiên và con người. Trong đó, những cơ thể sống thực vật là
một trong những đối tượng mẫn cảm nhất, chịu tác động và để lại hậu quả nặng nề
không chỉ cho thế hệ hiện tại mà còn cho các thế hệ tiếp theo mà cho đến nay chúng
ta vẫn chưa đánh giá hết được.
Dioxin là một trong 12 chất, nhóm chất theo Công ước Stockholm [36] về các
chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs: Persistent Organic Pollutants), gây ô nhiễm
môi trường: (1) Policlobiphenyl (PCB), (2) Policlodibenzo-p-dioxin (PCDD), (3)
Policlodibenzofuran (PCDF), (4) Aldrin, (5) Dieldrin, (6) Diclodiphenyltricloetan
(DDT), (7) Endrin, (8) Clordan, (9) Hexaclobenzen (HCB), (10) Mirex, (11) Toxaphen,
(12) Heptaclo.
Trong 12 chất POPs đầu tiên này, dưới cái tên chung “Dioxin”, thường được
hiểu là các chất policlodibenzo-p-dioxin (PCDD) và policlodibenzofuran (PCDF);
PCB được hiểu là các hợp chất tương tự dioxin vì chúng có cùng cơ chế gây nhiễm
~ 14 ~
độc như dioxin. Trừ PCDD và PCDF là nhóm các chất không chủ định sản xuất, các
chất còn lại đã được sản xuất ra để sử dụng: policlobiphenyl (PCB) được sử dụng
trong chế tạo dầu biến thế, tụ điện lỏng, làm chất hóa dẻo…, các chất còn lại đã
được sản xuất làm thuốc trừ sâu, trừ muỗi, trừ côn trùng có hại,…
“Dioxin” thường được hiểu là hai nhóm chất gồm
- 75 chất đồng loại (congener) của PCDD, tùy thuộc vào số lượng nguyên tử clo
chứa trong phân tử, chia ra tám nhóm đồng phân (isomer).
- 135 chất đồng loại của PCDF, tương tự như PCDD, PCDF chia ra tám nhóm
đồng phân. Cũng thường gọi tách ra là dioxin và furan.
Công thức cấu tạo chung của dioxin và furan như sau:
Ngoài ra, trong các nghiên cứu phơi nhiễm tổng hợp, thường được tính đến cả
các hợp chất tương tự dioxin, đó là PCB có công thức cấu tạo chung như sau:
Không phải tất cả các đồng loại của dioxin và furan đều độc, chỉ có những chất
mà trong phân tử của nó chứa 4 nguyên tử clo ở các vị trí 2,3,7,8 là có độc tính.
Dioxin có 7, còn furan có 10 chất như vậy, tổng cộng là 17 chất độc.
1.1.2. Các đặc tính của Dioxin
a) Dioxin có độ bền vững rất cao
~ 15 ~
Một trong những đặc điểm nổi bật của dioxin là độ bền vững cao về các phương
diện vật lý, hóa học và sinh học. Ở điều kiện bình thường, dioxin đều là những chất
rắn, có nhiệt độ nóng chảy khá cao, áp suất hơi rất thấp và rất ít tan trong nước.
Những tính chất này có ý nghĩa lớn đối với sự tồn tại của chúng trong tự nhiên.
Nhiệt độ sôi của 2,3,7,8-TCDD, chất độc nhất trong các dioxin, được đánh giá vào
khoảng 412,2º C [12]. Độ hòa tan của nó trong chất da cam vào khoảng 580 ppm,
trong các dung môi hữu cơ như sau: o-diclobenzen: 1.400 mg/l, clobenzen: 720
mg/l,benzen: 570 mg/l, cloroform: 370 mg/l, axeton: 110 mg/l, metanol: 10 mg/l.
[22].
Sự khác nhau về độ hòa tan của dioxin trong nước và trong các dung môi
hữu cơ quan hệ trực tiếp hệ số phân bố của chúng trong hệ hữu cơ/nước, đặc biệt là
trong hệ octanol/nước.
b) Dioxin ái mỡ và kỵ nước
Đặc tính ái mỡ (lipophilic) và kỵ 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 2,3,7,8-TCDD trong cơ thể như sau [29]: 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. Trong sữa mẹ có khoảng 3-4% mỡ, còn
trong máu khoảng 0,3-0,7% [38].
c) Dioxin rất bền vững hóa học
Về mặt hóa học, dioxin rất bền vững, không bị phân hủy dưới tác dụng của các
axít mạnh, kiềm mạnh, các chất oxy hóa mạnh khi không có chất xúc tác ngay ở cả
nhiệt độ cao. Dioxin không bị thủy phân trong nước ở điều kiện bình thường. Nước
siêu tới hạn [28] tức nước ở điều kiện: nhiệt độ T = 375oC, áp suất p = 222atm và tỷ
khối d = 0,307 g/cm3, hòa tan và ôxy hóa được dioxin với hiệu suất rất cao (quy mô
phòng thí nghiệm): 99,9999%.
d) Dioxin rất bền nhiệt
~ 16 ~
Dioxin có nhiệt độ nóng chảy khá cao, nhiệt độ sôi của 2,3,7,8-TCDD lên tới
412º C, các quá trình cháy tạo dioxin cũng xảy ra ở khoảng nhiệt độ khá cao. Nhiệt
độ 750-900º C vẫn là vùng tạo thành 2,3,7,8-TCDD, ngay cả ở nhiệt độ1.200º C,
quá trình phân hủy dioxin vẫn là quá trình thuận nghịch, dioxin chỉ bị phân hủy
hoàn toàn ở trong khoảng nhiệt độ 1.200-1.400º C và cao hơn. [22]
e) Thời gian bán hủy của dioxin
Thời gian bán hủy là một thông số quan trọng để đánh giá độ bền vững của
dioxin trong các đối tượng khác nhau. Theo Paustenbach và cộng sự [34], thời gian
bán hủy của dioxin là 9-12 năm chỉ trên lớp đất bề mặt 0,1 cm, ở các lớp đất sâu
hơn là 25-100 năm. [31]
Trong cặn đáy, dioxin có thể tồn tại hàng trăm năm [37]. Theo tài liệu này,
T1/2 của các nhóm đồng phân của PCDD và PCDF trong cặn đáy như sau:
Nhóm đồng phân
PCDF
PCDD
Tetra
79 năm
102 năm
Penta
59 “
153 “
Hexa
54 “
173 “
Hepta
Octa
32 “
128 “
29 “
139 “
Các số liệu này cho thấy: độ bền vững của PCDD và PCDF trong trầm tích rất
khác nhau và có thể xếp theo thứ tự như sau:
PCDD > PCDF
Đối với PCDF:
Tetra > Penta > Hexa > Hepta > Octa
Đối với PCDD:
Hexa > Penta > Octa > Hepta > Tetra
Trên cơ sở mô hình về sự suy giảm của dioxin trong các môi trường khác
nhau, Sinkkonen và Paasivirta đã đưa ra bảng số liệu về về thời gian bán hủy của
từng chất của dioxin trong các môi trường không khí, nước, đất và trầm tích ở điều
kiện nhiệt độ trung bình của vùng Bantic là 7º C.
Bảng số liệu không đưa ra chu kỳ bán phân hủy của toàn bộ các chất dioxin
mà chỉ lựa chọn đưa ra một số chất dioxin nhất định để thấy được sự khác biệt về
~ 17 ~
chu kỳ bán phân hủy của các chất dioxin này trong các môi trường khác nhau thì rất
khác nhau. [23]
Bảng 1. Thời gian bán hủy của các dioxin trong các môi trƣờng khác nhau
Chu kỳ bán hủy T1/2
Chất
Trong không khí
Đơn vị: ngày
Trong nước
Đơn vị: tháng
Trong đất và trầm tích
Đơn vị: năm
2,3,7,8-ТCDD
8
5
103
1,2,3,7,8-PeCDD
15
10
114
1,2,3,4,7,8- HxCDD
31
1,2,3,6,7,8- HxCDD
31
20
63
1,2,3,7,8,9- HxCDD
31
20
80
1,2,3,4,6,7,8-HpCDD
63
41
103
2,3,7,8-ТCDF
13
9
63
1,2,3,7,8-PeCDF
28
18
51
2,3,4,7,8-PeCDF
58
38
68
1,2,3,6,7,8-HxCDD
58
38
80
1,2,3,7,8,9-HxCDD
58
38
57
2,3,4,6,7,8-HxCDD
58
38
51
1,2,4,6,7,8-HxCDD
58
38
57
1,2,3,4,6,8-HxCDD
58
38
51
1,2,4,6,8,9-HxCDD
58
38
17
1,2,3,4,6,7,8-HpCDF
133
88
40
20
~ 18 ~
274
1,2,3,4,7,8,9-HpCDF
133
88
34
1,2,3,4,6,8,9-HpCDF
133
88
23
OCDF
400
263
29
Nguồn: Sinkkonen và Paasivirta, 2000 [37]
Sự phù hợp với thực tế của các số liệu trong bảng trên cần phải được kiểm tra
cụ thể đối với từng khu vực, song các số liệu này đã cung cấp một cái nhìn tổng
quát về độ bền vững rất cao của dioxin trong môi trường và độ bền vững này: trong
đất > trong nước > trong không khí.
f) Các trạng thái tồn lưu và di chuyển của dioxin trong tự nhiên
Những tính chất lý hóa và đặc trưng của dioxin như độ hòa tan trong nước,
áp suất hơi, hằng số Henry (KHenry), hệ số phân bố trong hệ octanol/nước (Kow), áp
suất riêng phần trong pha hơi và pha hạt, hệ số riêng phần cacbon hữu cơ (Koc) (log
Koc= -0,54 log S + 0,4; trong công thức này, S là độ hòa tan của dioxin trong nước
tính theo mol [22]) đều có ý nghĩa trong đánh giá độ tồn lưu và sự di chuyển của
dioxin trong và giữa các môi trường khác nhau: không khí, nước, đất hoặc trầm tích.
Trong không khí
Các quá trình đốt cháy, mà trước hết là các nhà máy, các lò đốt rác sinh hoạt,
rác công nghiệp, rác y tế, là nguồn phát thải dioxin vào không khí.
Theo quy luật, trạng thái tồn tại của các hợp chất cùng loại phụ thuộc vào áp
suất hơi của chúng và nhiệt độ của môi trường.
Những chất có áp suất hơi lớn hơn 10-4 mmHg chủ yếu tồn tại trong không
khí ở pha hơi, ngược lại, những chất có áp suất hơi nhỏ hơn 10-8 mmHg lại tồn tại
chủ yếu trong pha hạt, ở đây pha hạt được hiểu là các loại hạt bụi, hạt vật chất khác
nhau lơ lửng trong không khí, mà trên đó các phân tử dioxin bám dính (hấp phụ),
còn các chất có áp suất hơi nằm trong khoảng 10-8 - 10-4 mmHg có thể tồn tại cả
trong pha hơi lẫn pha hạt 2,3,7,8-TCDD là loại hợp chất có áp suất nằm trong
khoảng 7,4.10-10 - 3,4.10-5 [34] vì vậy, nó có thể tồn tại cả trong hai pha hơi lẫn pha
hạt.
~ 19 ~
Nhìn chung, áp suất hơi của các nhóm đồng phân của PCDD có thể xếp theo
thứ tự giảm dần như sau:
PTCDD > PPeCDD > PHxCDD > PHpCDD > POCDD
Chính vì vậy mà tỷ lệ tồn tại ở các pha của các nhóm đồng phân này trong không
khí khác nhau. Những hạt có kích thước > 10 micron (1 micron = 10 -4 cm) rất nhanh
chóng lắng đọng khô hoặc lắng đọng ướt (theo mưa, sương, tuyết…) xuống mặt đất,
mặt nước và xuống cặn đáy, bám trên cỏ cây thực vật, chỉ có những hạt nằm trong
khoảng 5-0,1 micron mới tạo thành được sol khí (aerosol) bền vững trong không khí
và là nguồn lan tỏa dioxin trong không khí. Loại sol khí nhiễm dioxin này có thể di
chuyển theo chiều gió đi khắp nơi và bị pha loãng, tiếp tục lắng đọng. Trong không
khí, dioxin có thể bị quang phân hủy (quang hóa) dưới tác động của ánh sáng mặt
trời, nhất là đối với tia cực tím.
Trong nước
Trong nước, dioxin chủ yếu liên kết với các hạt vật chất lơ lửng trong nước,
hấp phụ trên các phần trong nước của các thực vật thủy sinh, tích tụ trong các động
vật thủy sinh như cá với hệ số tích tụ sinh học 37.900-128.000 [27] và vì dioxin có
hệ số riêng phần cacbon hữu cơ Koc lớn, độ tan trong nước quá nhỏ, nên phần lớn
hấp phụ vào các trầm tích, phần còn lại trong nước rất thấp, nồng độ toàn phần của
các TCDD, PeCDD, HxCDD, HpCDD và OCDD trong nước thô chỉ ở mức từ dưới
các giới hạn phát hiện đến 3,6 ppm, trong khi đó trong trầm tích do huyền phù tạo
thành, nồng độ của chúng lên tới 228 ppm tức là lớn gấp khoảng 63.000 lần. [18]
Hằng số Henry, một thông số phản ánh tỷ số nồng độ của một chất hóa học
trong pha khí so với nồng độ của nó trong dung dịch ở điều kiện cân bằng, của
dioxin rất nhỏ, cỡ 10-6 - 10-5 nên dioxin khó bay hơi từ nước vào không khí.
Trong đất và trầm tích
Do cấu trúc electron của dioxin có đồng thời hai trung tâm cho và nhận, tại
hai trung tâm nhận, mật độ electron cực tiểu và là đặc trưng cho p-ocbital, tại trung
tâm cho, mật độ electron cực đại, đặc trưng cho n-ocbital. Với cấu trúc electron như
~ 20 ~
- Xem thêm -