Quản lý môi trường nông nghiệp và nông thôn (chất độc dioxin)

BỘ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNHDƯƠNGKHOA: CÔNG NGHỆ SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG NÔNG NGHIỆP VÀ NÔNG THÔN Môn: Đề tài: GVHD: Dương Nam Phương TH: Lê Hoàng Uyên Thảo Phạm T. Phương Duyên NOÄI DUNG CHÍNH Giới thiệu 1 Thành phầ n 2 3. Dioxin 3 Nguồn gốc phát sinh 3.1 Tính chất của Dioxin 3.2 Độc tính của Dioxin 3.5 Con đường xâm nhiễm của dioxin 3.6 Phân loại tác hại dioxin 3.3 Tẩy độc đất nhiễm dioxin bằng phân huỷ sinh học Qui trình phân tích dioxin KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo 4 3.7 3.4 5 Chiến tranh kết thúc đã hơn 30 năm song hậu quả của nó vẫn còn mãi. Chỉ có những dân tộc đã từng phải trải qua đau thương mất mát của chiến tranh mới hiểu được điều đó. 1. Giới thiệu Trong những năm 60 -70 quân Mỹ đã rải hàng nghìn tấn chất độc màu da cam – chất độc thuôc nhóm 1 – nguy hiểm nhất xuống Việt Nam nhằm tìm ra các căn cứ bí mật quả Quân đội Việt Nam. Thành phần chính của nhóm chất độc này là đioxin. Đioxin là tên gọi của một nhóm hợp chất hữu cơ của clo và chúng có cấu trúc đặc biệt. Cả thảy có khoảng 80 loại khác nhau. Đây là loại chất độc thuộc loại độc hại nhất, nó gấp khoản 67 nghìn lần xianua kali. Tác hại của nó với cơ thể con người có thể ví với virut HIV và gây ra các bệnh về ung thư cho con người.  Suốt cuộc chiến quân Mỹ đã rải xuống Việt Nam khoảng 80 triệu lít chất độc màu da cam, trong đó 45 triệu lít được bí mật trải xuống miền Nam, gần biên giới giáp với Campuchi Sau những trận bom của Mỹ, cây cối chỉ còn trơ lại thân cây Tác hại của chất làm rụng lá cây đã làm tăng tỉ lệ đột biến gen ở các vùng bị rải chất độc này. Hiện nay có khoảng 4,8 triệu người nhiễm chất độc màu da cam, trong số đó 3 triệu người trực tiếp bị ảnh hưởng của chất độc này.Đặc biệt là những vùng hẻo lánh lưu vực sông Mêkong.  Tỷ lệ mắc các bệnh về chậm phát triển trí tuệ cao gấp 3 lần Cuối những năm 90 những nhà nghiên cứu người Canada đã lấy các mẫu đất, nước, sinh vật và thậm chí cả các bào thai bị ảnh hưởng để nghiên cứu…Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra ở các vùng bị nhiễm độc tỉ lệ đioxin trong đất vượt quá mức độ cho phép 13 lần, trong các tế bào cơ thể người – khoảng 20 lần. Vũ khí hóa học là loại vũ khí sử dụng chất hóa học (thường là chất độc quân sự) gây tổn thương, nguy hại trực tiếp cho người, động vật và cây cỏ.  2. Thành phần - Chất da cam (agent orange):  Hỗn hợp của 50% n-butyleste của 2,4 dichlorophenoxy axetic acid (2,4-D) và 50% n-butyleste của 2,4,5 trichlorophenoxy axetic (2,4,5-T).  Chứa chất dioxin - một chất vào loại độc nhất mà loài người đã tổng hợp được.  Có tác dụng làm rụng lá cây trong thời gian từ 3 – 6 tuần sau khi phun. - Chất xanh lam (agent blue):  Hoãn hôïp cuûa muoái natri cacodilate vaø dimethyl arsenic acid theo tyû leä 2,6:1.  Có chứa thành phần rất độc hại là chất arsenic (thạch tín). - Chất trắng (agent white, tordon 101):  Các muối tri-isopropanolamin của 2,4-D và 4-amino-3, 5, 6-trichloropicolinic acid theo tyû leä 3,8:1.  Có chứa tạp chất hữu cơ độc hại và bền vững là chất hexa clorobenzen. Trong các chất độc da cam, tím, xanh lá cây đều chứa tạp chất dioxin Tỉ lệ % các chất độc hoá học trong chiến tranh Việt Nam 1961 - 1971 3. Dioxin Cấu trúc của Dioxin Dioxin hay TCDD (tetrachloro-dibenzo-para-dioxin) là một tạp chất chứa trong 2,4,5T - một hợp chất mạch vòng chứa clo, có tác dụng diệt cỏ và gây rụng lá. Chất da cam là một hỗn hợp 50/50 của 2,4 D và 2,4,5T và vì vậy có chứa dioxin. Trong thời kỳ Chiến tranh Việt Nam, mục đích quân sự chính thức của CĐDC là làm rụng lá cây rừng để quân đội ta không còn nơi trốn tránh. CĐDC là một chất lỏng trong; tên của nó được lấy từ màu của những sọc được vẽ trên các thùng phuy dùng để vận chuyển nó. 2,4,5-T đã bị cấm dùng tại Hoa Kỳ và nhiều quốc gia khác. Người ta đã tìm thấy CĐDC có chứa chất độc đioxin, nguyên nhân của nhiều bệnh như ung thư, dị dạng và nhiều rối loạn chức năng ở cả người Việt lẫn các cựu quân nhân Hoa Kỳ. 3.1 Nguồn gốc phát sinh Trong quá trình sản xuất 2,4 – D và 2,4,5-T từ phenol luôn tạo ra một lượng nhỏ tạp chất là đioxin. Đó là một chất cực độc, tác dụng ngay ở nồng độ cực nhỏ (cỡ phần tỉ) gây ra những tai hoạ cực kì nguy hiểm (ung thư, quái thai, dị tật…). Trong cuộc chiến tranh ở Việt Nam, đế quốc Mĩ đã rải xuống miền Nam nước ta hang vạn tấn chất độc màu da cam trong đó có chứa 2,4-D và 2,4,5-T và đioxin mà hậu quả của nó vẫn còn kéo đến cho ngày nay. Chất này được sử dụng lần đầu tiên ở Việt Nam vào ngày 13/1/1962 với mục tiêu quân sự là khai hoang các vùng rừng rậm ở miền Nam Việt Nam để biến các vùng trên không còn là nơi thích hợp cho việc ẩn núp của quân ta. Chất này sử dụng với quy mô rộng rãi vào những năm 1967 và 1968 và thực sự chấm dứt vào 30/6/1971. Từ năm 1962 đến 1971, quân đội Mỹ đã tiến hành 19.905 phi vụ rải chất da cam/dioxin trên diện tích 2.631.297 ha (trong đó, có 86% diện tích bị phun rải hơn 2 lần; 11% diện tích bị phun rải hơn 10 lần; có 25.585 thôn bản bị rải chất da cam/dioxin Do gió, mưa, lũ nên diện tích đất, rừng bị ảnh hưởng bởi chất da cam/dioxin rộng hơn diện tích bị rải. Các nhà khoa học Việt Nam đã nghiên cứu và phát  hiện những biến đổi sinh học ở những người phơi nhiễm chất da cam/dioxin, đặc biệt là những biểu hiện suy giảm miễn dịch, biến đổi nhiễm sắc thể, gene, trong đó có những gene gây ung thư. Chất độc màu da cam là một hỗn hợp có tỷ lệ 50/50 của hai hoá chất là dichlorophenoxy acetic acid (2,4D) và trichlorophenoxy acetic acid (2,4,5T). Hỗn hợp này đã được trộn lẫn trong xăng hay dầu cặn và được rải xịt thẳng từ trên không. Trong chiến tranh Việt Nam, có khoảng 19 triệu gallons chất độc trên đã được rải xuống miền Nam Việt Nam. Còn rất ít thông tin về di chứng của các chất độc da cam trên thực vật, gia súc, gia cầm đến các thế hệ sau. Vấn đề này ít có tác hại thực tiễn vì có lẽ các cây cối và động vật bị nhiễm dioxin đủ liều thường đã chết đi cả rồi 3.2. Tính chất của Dioxin Dioxin là chất độc rắn, rất bền vững trong môi trường, ít bị phân huỷ do các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm, tia cực tím và các hoá chất. - Dioxin hầu như không tan trong nước (0.2µg/l) và ít tan trong dung môi hữu cơ. - Dioxin có thể chịu được nhiệt độ lên đến 800-1000oC. - Dioxin hoàn toàn không bị phân huỷ bởi sinh học do các vi sinh vật thông thường. - Chu kỳ bán phân huỷ của dioxin từ 3-5 năm và có khả năng lên tới 12 năm 3.3. Phân loại tác hại dioxin Nhóm 1 là những bệnh mà bằng chứng nghiên cứu khoa học đã rõ ràng trong các nghiên cứu và loại trừ khả năng ảnh hưởng của các yếu tố phụ và yếu tố ngẫu nhiên.  Chẳng hạn như nếu có nhiều nghiên cứu nhỏ nhưng tất cả cùng phát hiện một mối liên hệ giữa dioxin và bệnh, thì các kết quả nghiên cứu này được xếp vào nhóm 1. Cho đến nay, Ủy ban nhận định rằng đã có đầy đủ bằng chứng khoa học để kết luận về mối liên hệ giữa dioxin và các bệnh sau đây: - Ung thư bạch cầu dòng lympho dạng mãn tính (Chronic lymphocytic leukemia, CLL) - Ung thư mô mềm (Soft-tissue sarcoma) - Ung thư dạng không-Hodgkin (Non-Hodgkin's lymphoma) - Ung thư dạng Hodgkin (Hodgkin's disease) - Ban clor (Chloracne) Nhóm 2 là những bệnh mà bằng chứng chưa mấy rõ ràng.  “Chưa rõ ràng” có nghĩa là có bằng chứng về mối liên hệ, nhưng khả năng ảnh hưởng của các yếu tố phụ và yếu tố ngẫu nhiên không thể loại bỏ.  Chẳng hạn như trong số 5 nghiên cứu, có một nghiên cứu cho thấy một mối liên hệ, còn 4 nghiên cứu khác không phát hiện mối liên hệ nào, thì mối liên hệ này được xếp vào nhóm 2.Những bệnh này là: - Ung thư hệ thống hô hấp (ung thư bronchus, larynx, and trachea) - Ung thư tuyến tiền liệt (Prostate cancer) - Bệnh đa u tủy (Multiple myeloma) - Một số bệnh thần kinh cấp tính (Acute and subacute transient peripheral neuropathy) - Rối loạn chuyển hóa porphyrin trong da (Porphyria cutanea tarda) - Bệnh tiểu đường dạng II (Type 2 diabetes) - Chứng nứt đốt sống (Spina bifida) trong các con em của cựu chiến bình.  Nhóm 3 là những bệnh mà nghiên cứu khoa học chưa đưa ra đầy đủ bằng chứng để kết luận.  Ở  đây, kết quả các nghiên cứu chưa nhất quán, hay công trình nghiên cứu có vấn đề về phương pháp, kém chất lượng, chưa đạt các tiêu chuẩn khoa học.  Ví dụ như những nghiên cứu không phân tích các yếu tố phụ, không xem xét đến các yếu tố ngẫu nhiên, hay phân tích dữ kiện không đúng phương pháp, hay số lượng đối tượng nghiên cứu quá ít để kết luận.  Kết quả trong những nghiên cứu như thế được xếp vào nhóm 3. - Ung thư mũi (Nasal or nasopharyngeal cancer) - Ung thư xương (Bone cancer) - Ung thư da (Skin cancers, melanoma, basal, and squamous cell) - Ung thư vú (Breast cancer) - Ung thư tử cung, buồng trứng (cervical, uterine, and ovarian) - Ung thư bọng đái (Urinary bladder cancer) - Ung thư thận (Renal cancer) - Ung thư máu (Leukemia), ngoại trừ CLL - Sẩy thai (Spontaneous abortion) - Dị tật bẩm sinh (Birth defects), ngoại trừ chứng nứt đốt sống - Thai nhi chết trong bụng mẹ (stillbirth) - Thai nhi thiếu cân (Low birthweight) - Ung thư trong trẻ em - Bất bình thường về lượng tinh trùng và hiếm muộn - Các chứng bệnh liên quan đến tâm thần     - Rối loạn thần kinh. Rối loạn đường tiêu hóa và nội tiết - Các chứng bệnh về miễn dịch - Các chứng bệnh liên quan đến máu - Bệnh lạc nội mạc tử cung (Endometriosis) - Ảnh hưởng đến hệ thống điều hòa tuyến giáp (thyroid homeostasis)  Nhóm 4  là những bệnh mà bằng chứng tuy còn hạn chế những có thể kết luận rằng không có liên hệ với dioxin.  Trong nhóm này, các nghiên cứu có chất lượng cao đều cho ra một kết quả nhất quán rằng không có một mối liên hệ nào giữa dioxin và bệnh.  Tuy nhiên, dù nghiên cứu có phát hiện dioxin tăng nguy cơ bị bệnh và nguy cơ này rất nhỏ (chẳng hạn như 5%) thì bằng chứng cũng được xếp vào nhóm 4. - Ung thư dạ dày, ruột, tuyến tụy, trực tràng - Ung thư não 3.4. Qui trình phân tích dioxin Chiết tách mẫu rồi phân tích phần chiết được với máy sắc kí lỏng khối phổ GC-MS Chiết tách mẫu ở đây là kỹ thuật trích chiết lỏng - lỏng với dung môi axeton/hexan. thông thường Chiết Soxhlet là thiết bị chiết truyền thống trong các phòng thí nghiệm phân tích dòng sản phẩm chiết tách tự động của hãng Fluid Management System (FMS) là lựa chọn hàng đầu và có mặt ở nhiều phòng thí nghiệm phân tích dioxin trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Công ty TNHH thiết bị 2H là đại điện độc quyền của hãng FMS ở Việt Nam. FMS có các hệ thống xử lý mẫu tự động: + Hệ thống chiết pha lỏng tự động cao áp – Pressurized Liquid Extraction (PLE) + Hệ thống chuẩn bị mẫu Power-Prep + Hệ thống làm sạch mẫu Total-Prep Sau khi chiết tách xong, mẫu phân tích dioxin sẽ được phân tích định tính và định lượng trong máy sắc kí khí khối phổ độ phân giải cao (HRGC- HRMS). máy sắc ký ghép khối HRGC-HRMS AutoSpec Ultima NT 3.5. Độc tính của Dioxin 1. Một số nghiên cứu và tiêu chuẩn liều lượng Dioxin EPA đã công nhận dioxin là một chất gây ung thư cho con người. Tháng 1 năm 2001, chương trình Độc học Quốc gia Hoa Kỳ đã chuyển dioxin vào nhóm "các chất gây ung thư cho con người". Viện Hàn lâm khoa học Mỹ đã chấp nhận có ít nhất 13 bệnh liên quan đến dioxin Trong một nghiên cứu kiểm định năm 2003, các nhà khoa học khẳng định không có một liều lượng nào là an toàn hoặc có một ngưỡng dioxin nào mà dưới nó thì không gây ung thư Tổ chức Y tế thế giới (WHO) quy định liều cho phép của dioxin là: - 1 - 4 ppt (phần nghìn tỷ gram) cho 1 kg trọng lượng cơ thể trong một ngày đêm - Một người có trọng lượng là 50 kg thì liều cho phép trong một ngày đêm tối đa là 50-200 ppt 2. Cơ chế gây độc của Dioxin Cơ chế phân tử của dioxin tác động lên các tế bào và cơ thể người, động vật vẫn đang còn nhiều tranh cãi về chi tiết Thời gian bán phân huỷ của dioxin trong cơ thể động vật là 7 năm hoặc có thể lâu hơn Thông thường, dioxin gây độc cho tế bào thông qua một thụ thể chuyên biệt cho các hydratcarbon thơm có tên là AhR (Aryl hydrocarbon Receptor). Phức hợp dioxin - thụ thể sẽ kết hợp với protein vận chuyển ArnT (AhR nuclear Translocator) để xâm nhập vào trong nhân tế bào. Tại đây dioxin sẽ gây đóng mở một số gene giải độc quan trọng của tế bào như Cyp1A, Cyp1B,.. Đồng thời, một số thí nghiệm trên chuột cho thấy dioxin làm tăng nồng độ các gốc ion tự do trong tế bào Điều này, có thể là làm phá huỷ các cấu trúc tế bào, các protein quan trọng và, quan trọng hơn cả, nó có thể gây đột biến trên phân tử DNA Mô hình cấu trúc helix-loop-helix: Hai đoạn xoắn (màu xanh) được nối với nhau qua phần quai (màu đỏ) 3.6. Con đường xâm nhiễm của dioxin 3.7. Tẩy độc đất nhiễm dioxin bằng phân huỷ sinh học Theo Viện Công nghệ Sinh học, từ năm 1999 đến năm 2009, các nhà khoa học Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học&Công nghệ Việt Nam nghiên cứu một số công nghệ để tẩy độc đất nhiễm nặng chất diệt cỏ/dioxin bằng phân hủy sinh học (bioremediation) ở căn cứ quân sự của Mỹ nguỵ cũ tại Đà Nẵng Kết quả cho thấy ở các qui mô phòng thí nghiệm đến  pilot hiện trường từ 0,5 – 100 m3 hiệu quả khử độc đạt từ 40 – 100 pgTEQ/ ngày. Tháng 4/2009 đã thực hiện tẩy độc bằng công nghệ phân hủy sinh học trong các lô chôn lấp tích cực ở qui mô 3384m3 tại căn cứ quân sự Mỹ ngụy cũ Biên Hòa, Đồng Nai thuộc dự án tẩy độc do Bộ Quốc phòng chủ trì. Tháng 5/2009 các cán bộ khoa học của Viện đã tiếp tục triển khai dự án hợp tác với Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ từ nguồn kinh phí của Quỹ Ford  thử nghiệm ở qui mô 2m3 với 11 công thức khác nhau tại căn cứ quân sự cũ Đà Nẵng Thi công xử lý ô nhiễm dioxin tại Đà Nẵng Sự phân huỷ sinh học dioxin xử lý hiếu khí và kị khí (chôn lấp tích cực) đạt tốc độ trung bình là 100 ppt hay 100pg TEQ/ngày. Phân huỷ kị khí chậm hơn khoảng ½ so với hiếu khí. Biện pháp tăng cường sinh học có hiệu quả ở qui mô nhỏ, tuy nhiên với một khối lượng đất lớn thì biện pháp kích thích vi sinh vật bản địa mang lại kết quả phân huỷ cao, khả thi khi áp dụng thực tế. Các chất bổ sung để nuôi vi sinh vật và điều kiện để “nuôi” chúng ngay tại hiện trường đã được xác định để thực hiện cho tất cả các điểm nóng ô nhiễm dioxin. Công nghệ này được công nhận là một “công nghệ xanh” vì có nhu cầu năng lượng rất thấp, tạo ít khí  và  là một giải pháp tốt nhất cho đất bị ô nhiễm nặng chất độc, sau khi xử lý có thể lập tức tái sử dụng  mang lại lợi ích cho cộng đồng. Kiến thức thu được từ dự án này bởi các nhà khoa học cả VAST và EPA sẽ cho phép thiết kế các công thức xử lý sinh học phù hợp để giải quyết vấn đề dioxin cũng như  ô nhiễm các chất  hữu cơ bền vững (POPs) khác tại Việt Nam và các nơi khác. KẾT LUẬN Cuộc chiến tranh chất da cam/dioxin do Mỹ thực hiện ở Việt Nam là cuộc chiến tranh hóa học lớn nhất trong lịch sử nhân loại. Nhiều nhà khoa học Việt Nam và nước ngoài, trong đó có một số nhà khoa học Mỹ, đã nghiên cứu và khẳng định hậu quả nặng nề của chất da cam/dioxin đối với môi trường và nhiều thế hệ con người ở Việt Nam. Chiến tranh đã để lại hậu quả nặng nề cho con người và môi trường của chúng ta. Số người Việt Nam bị thiệt mạng trong chiến tranh Việt Nam là từ 3 đến 5 triệu, hàng triệu người khác tàn tật và bị thương. Những người sống sót tiếp tục phải đối mặt với các vấn đề nghiêm trọng về kinh tế xã hội và môi trường mà cuộc chiến đã gây ra. Những giờ phút cuối cùng của Sài Gòn trước khi thất thủ Trong đó có tỷ lệ dị dạng bẩm sinh cao nhất thế giới. Hàng vạn nạn nhân chất độc hóa học tại Việt Nam hiện nay. Một nửa diện tích rừng của Việt Nam bị phá hủy. Sự tàn phá môi trường do Mỹ gây ra lớn đến mức đã làm phát sinh một từ tiếng Anh mới, ecocide. Việt Nam đã trở thành đất nước bị ném nhiều bom nhất trong lịch sử thế giới.   Cơ sở hạ tầng ở cả hai miền Việt Nam đã bị phá hoại gần hết. Miền Nam Việt Nam (Đồng bằng sông Cửu long): Một trực thăng UH-1D của Đại đội Không quân 336 Không lực Hoa Kỳ rải chất diệt cỏ lên một vùng rừng rậm. Ngày 26/7/1969 Giải quyết vấn đề chất da cam/dioxin không chỉ đối với nạn nhân da cam/dioxin ở Việt Nam mà còn nạn nhân da cam/dioxin là những cựu chiến binh Mỹ và đồng minh của Mỹ trong chiến tranh Việt Nam và cả những nạn nhân da cam/dioxin Việt Nam đang sống trên đất Mỹ. Đại sứ Mỹ Michael Marine và ông Lê Kế Sơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO