Xử lý ô nhiễm ô nhiễm đất do thuốc bảo vệ thực vật

Đất bị ô nhiễm là đất đã bị thay đổi các thành tố cấu tạo nên, dựa vào các thành tố gây ô nhiễm đấy mà xác định phân loại chúng để có thể có những biện pháp xử lý ô nhiễm đất phù hợp nhằm cải tạo đất thành công.

Xét về góc độ nguồn gốc ô nhiễm thì có các loại sau. Theo cách tự nhiên có : Ô nhiễm phèn( các ion Fe2+, Al3+,.. từ nơi khác chuyển đến), ô nhiễm mặn: do nhiễm nước biển, mỏ muối ngầm gây ra. Ô nhiễm do núi lửa… Xét theo khía cạnh nhân tạo, có ô nhiễm đất do rác thải sinh hoạt (hữu cơ: xác động, thực vật phân huỷ; vô cơ khó tiêu như túi nilon…), do nước thải sinh hoạt nhiễm khuẩn,…Xét theo khía cạnh công nghiệp thì có ô nhiễm do hoá chất công nghiệp, do hoạt động khai thác công nghiệp gây ra. Còn nếu xét theo khía cạnh nông nghiệp, lại có ô nhiễm do phân và nước tiểu của động vật; ô nhiễm do dư thừa chất vô cơ có trong các chất kích thích tăng trưởng,.. Tùy vào các tác nhân gây ô nhiễm mà có các biện pháp xử lý phù hợp và ít tốn chi phí nhất.

Việc sử dụng hợp chất bảo vệ thực vật không hợp lý gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường đất nghiêm trọng. Tình trạng ô nhiễm còn phụ thuộc vào dư lượng thuốc có trong đất. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều biện pháp khác nhau được nghiên cứu và sử dụng để xử lý các đối tượng nhiễm hợp chất bảo vệ thực vật cũng như tiêu huỷ chúng.

Một số biện pháp mà công ty vệ sinh môi trường Bảo Phát thống kê được sử dụng như: phá hủy bằng tia cực tím, phá hủy bằng vi sóng plasma, phá hủy bằng ozon/ UV, ooxxi hóa bằng không khí ướt, ooxxi hóa bằng nhiệt độ cao hay phân hủy bằng công nghệ sinh học.

Xử lý ô nhiễm đất bằng các tia cực tím từ ánh sáng mặt trời.

Các phản ứng bằng phương pháp này thường làm gãy mạch vòng hay gãy các mối liên kết giữa Clp và Cacbon của các hoạt chất có trong thuốc bảo vệ thực vật. Ưu điểm của biện pháp này là hiệu suất xử lý cao, chi phí cho xử lý thấp, rác thải an toàn ngoài môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của biện pháp là không thể áp dụng để xử lý chất ô nhiễm chảy tràn và chất thải rửa có nồng độ đậm đặc. Nếu áp dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp được tia UV chiếu không dày hơn 5mm. Do đó, khi cần xử lý ô nhiễm môi trường đất nhanh với lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn 5 mm thì biện pháp này ít được sử dụng và đặc biệt trong công nghệ xử lý hiện trường.

Biện pháp này được tiến hành trong thiết bị chuyên dụng của nó. Chất hữu cơ được dẫn qua ống phản ứng  là Detector Plasma sinh ra sóng phát xạ electron cực ngắn (vi sóng). Sóng phát xạ electron tác dụng vào các phân tử hữu cơ tạo ra nhóm gốc tự do và sau đó dẫn tới các phản ứng tạo SO2, CO2, HPO32-, Cl2, Br2, … ( sản phẩm tạo ra phụ thuộc vào bản chất hợp chất bảo vệ thực vật).
 

Sóng Plasma làm phá hủy kết cấu của các thành phần trong thuốc bảo vệ thực vật.

Ví dụ: Malathion bị phá huỷ như sau: Plasma + C10H19OPS2 15O2 + 10CO2 + 9H2O + HPO3.

Kết quả thực nghiệm theo biện pháp trên một số loại HCBVTV đã phá huỷ đến 99% (với tốc độ từ 1,8 đến 3 kg/h).
Ưu điểm của biện pháp này là hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ. Khí thải khi xử lý an toàn cho môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của biện pháp này là chỉ sử dụng hiệu quả trong pha lỏng và pha khí, chi phí cho xử lý cao, phải đầu tư lớn.
 

Ozon hóa kết hợp với việc chiếu tia cực tím là biện pháp phân hủy các chất thải hữu cơ trong dung dịch hoặc trong dung môi. Kỹ thuật này được áp dụng trong việc xử lý ô nhiễm do thuốc trừ sâu ở Mỹ. Phản ứng hóa học của quá trình là: Thuốc trừ sâu, diệt cỏ + O3 CO2 + H2O + các nguyên tố khác.
 

O3 góp phần xử lý ô nhiễm đất.

Ưu điểm của biện pháp này là sử dụng thiết bị gọn nhẹ, chi phí vận hành thấp, chất thải ra môi trường sau khi xử lý là loại ít độc, thời gian phân huỷ rất ngắn. Nhược điểm của biện pháp là chỉ sử dụng có hiệu quả cao trong các pha lỏng, pha khí. Chi phí ban đầu cho xử lý  ô nhiễm đất là rất lớn.
 

Biện pháp này dựa trên cơ chế oxy hoá bằng hỗn hợp không khí và hơi nước ở nhiệt độ cao > 350C và áp suất 150 atm. Kết quả xử lý đạt hiệu quả 95%. Chi phí cho phương pháp này chưa được nghiên cứu, có thể đây là phương pháp khó. 

Việc loại bỏ có hiệu quả tồn dư hợp chất bảo vệ thực vật là một trong các khó khăn chính mà nền nông nghiệp phải đối mặt. Vi sinh vật đất được biết đến như những cơ thể có khả năng phân huỷ rất nhiều hợp chất hóa học  dùng trong nông nghiệp. Trong những năm gần đây xu hướng sử dụng vi sinh vật để phân huỷ lượng tồn dư các chất trừ sâu một cách an toàn được chú trọng nghiên cứu. Phân huỷ sinh học tồn dư hợp chất bảo vệ thực vật trong đất, nước, rau quả là một trong những phương pháp loại bỏ nguồn gây ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khoẻ cộng đồng và nền kinh tế.
Biện pháp phân huỷ hợp chất hóa học bằng tác nhân sinh học dựa trên cơ sở sử dụng nhóm vi sinh vật có sẵn môi trường đất, các sinh vật có khả năng phá huỷ sự phức tạp trongb cấu trúc hoá học và hoạt tính sinh học của các loại thuốc hóa học. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng trong môi trường đất quần thể vi sinh vật trong môi trường đất luôn luôn có khả năng thích nghi đối với sự thay đổi điều kiện sống.

Ở trong đất, thuốc trừ sâu bị phân huỷ thành các hợp chất vô cơ nhờ các phản ứng ôxy hoá, thuỷ phân, khử oxy xảy ra ở mọi tầng đất và tác động quang hoá xảy ra ở tầng đất mặt. Tập đoàn vi sinh vật đất rất phong phú và phức tạp. Chúng có thể phân huỷ hợp chất bảo vệ thực vật và dùng thuốc như là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, cung cấp cacbon, nitơ và năng lượng để chúng xây dựng cơ thể. Qúa trình phân huỷ của vi sinh vật có thể gồm một hay nhiều giai đoạn, để lại các sản phẩm trung gian và cuối cùng dẫn tới sự khoáng hóa hoàn toàn sẩn phẩm thành CO2, H2O và một số chất khác. 
 

Các vi sinh vật trong đất có khả năng phân hủy các chất hóa học, cải tạo đất.

Một số loài thuốc thường chỉ bị một số loài vi sinh vật phân huỷ. Nhưng có một số loài vi sinh vật có thể phân huỷ được nhiều hợp chất bảo vệ thực vật trong cùng một nhóm hoặc ở các nhóm thuốc khá xa nhau. Các nghiên cứu cho thấy trong đất tồn tại rất nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ các hợp chất phôt pho hữu cơ, ví dụ như nhóm Bacillus mycoides, B.subtilis, Proteus vulgaris,…, đó là những vi sinh vật thuộc nhóm hoại sinh trong đất.

Rất nhiều vi sinh vật có khả năng phân huỷ 2,4-D, trong đó có Achrombacter, Alcaligenes, Corynebacterrium, Flavobaterium, Pseudomonas,… Yadav J. S và cộng sự đã phát hiện nấm Phanerochaete Chrysosporium có khả năng phân huỷ 2,4- D và rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng có cấu trúc khác như Clorinated phenol, PCBs, Dioxin, Monoaromatic và Polyaromatic hydrocacbon, Nitromatic. Năm 1974, Type and Finn đã báo khả năng thích nghi và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật như nguồn dinh dưỡng cacbon của một số chủng Pseudomonas sp. khi chúng phát triển trên môi trường có chứa 2,4 -Dichlorophenoxy acetic axit và 2,4-dichphenol. Năm 1976, Franci và cộng sự đã nghiên cứu về khả năng chuyển hoá DDT Analogues của chủng Pseudomonas sp. Năm1977, Doughton và Hsieh khi nghiên cứu sự phân huỷ parathion như một nguồn dinh dưỡng thì quá trình phân huỷ diễn ra nhanh hơn.

Qúa trình phân hủy các hợp chất bảo vệ thực vật của sinh vật đất đã xẩy ra trong môi trường có hiệu xuất chuyển hoá thấp. Để tăng tốc độ phân huỷ thuốc trừ sâu và phù hợp với yêu cầu xử lý, người ta đã tối ưu hoá các điều kiện sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật như: pH , môi trường, độ ẩm, nhiệt độ, dinh dưỡng, độ thoáng khí, bổ xung vào môi trường đất chế phẩm sinh vật có khả năng phân huỷ hợp chất bảo vệ thực vật.

Một số trở ngại có thể sử dụng vi sinh vật trong xử lý sinh học là những điều kiện môi trường tại nơi cần xử lý, như sự có mặt của các kim loại nặng độc, nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ cao có thể làm cho vi sinh vật tự nhiên không phát triển được và làm chết vi sinh vật đưa vào, giảm đáng kể ý nghĩa đáng ý nghĩa thực tế của xử lý sinh học.

Có những phát minh mới mở rộng khả sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm môi trường. Một ví dụ sử dụng các chủng vi sinh vật kháng các dung môi hữu cơ ở nồng độ rất cao. Ngoài ra, với những kỹ thuật sinh học phân tử hiện đai có thể tạo ra những chủng vi khuẩn có khả năng phân huỷ đồng thời nhiều hoá chất độc hại mà không yêu cầu điều kiện nuôi cấy phức tạp và không gây hại cho động thực vật cũng như con người. Phương pháp này sẽ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai vì ý nghĩa thực tế của nó khi xử lý các chất thải độc hại ngày càng được mọi người chấp nhận.

Tags: biện pháp xử lý ô nhiễm đất, biện pháp giảm thiểu ô nhiễm đất, giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường đất, ô nhiễm đất nông nghiệp, các biện pháp phòng chống ô nhiễm đất, xử lý ô nhiễm đất bằng phương pháp vật lý, xử lý ô nhiễm đất bằng phương pháp hóa học, nguyên nhân ô nhiễm môi trường đất