Dioxin là chất độc nhất trong các chất độc do con người tìm ra và tạo ra. Từ hàng chục năm nay, dioxin và tác hại của nó đối với môi trường và con người luôn là chủ đề được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Đối với Việt Nam, đây cũng là vấn đề rất quan tâm vì hậu quả của chất diệt cỏ từ cuộc chiến tranh do thực dân Mỹ để lại vẫn ảnh hưởng dai dẳng đến hiện tại và tới cả thế hệ tương lai. Trong bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ trình bày về một góc nhìn khác về nguồn có thể phát thải dioxin. Đó là vấn đề phát thải dioxin từ quá trình đốt cháy và quá trình nhiệt.

   Các quá trình nhiệt và đặc biệt là các quá trình thiêu đốt được coi là nguồn chủ yếu phát thải dioxin ra môi trường. Dioxin là những chất được hình thành một cách không chủ định và có thể coi là sản phẩm phụ trong một số quá trình hóa học, chủ yếu là các quá trình cháy trong đó có mặt các nguyên tố cacbon, oxy, hydro và clo. Các thông số của quá trình đốt như loại nhiên liệu sử dụng, loại chất thải thiêu hủy, công nghệ của lò đốt, hiệu suất của quá trình đốt, cơ chế kiểm soát ô nhiễm khi vận hành lò đốt, công nghệ xử lý các nguồn thải sau đốt là những chỉ tiêu quan trọng quyết định lượng dioxin phát thải. Sau đây là 3 cơ chế hình thành dioxin trong quá trình đốt cháy:

(1) Sự phá hủy không hoàn toàn các hợp chất dioxin đã có sẵn trong thành phần của các vật liệu đốt như nhiên liệu, chất thải,…

Nếu quá trình đốt không hiệu quả, công nghệ đốt và các hệ thống kiểm soát ô nhiễm trong quá trình vận hành lò đốt kém, không đảm bảo các điều kiện cần thiết cho quá trình cháy hoàn toàn, bao gồm nhiệt độ cháy, thời gian lưu cháy và độ trộn lẫn với oxy (Temperature, Time and Turbulence – 3T) thì dioxin chưa bị phá hủy sẽ thoát ra môi trường theo các nguồn thải của lò đốt.

(2) Sự hình thành dioxin trong lò đốt thông qua phản ứng hóa học giữa các hợp chất tiền dioxin. 

Các hợp chất tiền dioxin thường là các chất hữu cơ có nhân thơm và dị tố clo, ví dụ như các clobenzen, clophenol và clobiphenyl. Nếu quá trình cháy xảy ra không hoàn toàn do chưa đủ các điều kiện 3T, các tiền chất nói trên có thể được hình thành như là những sản phẩm trung gian. Trong điều kiện đó, sự có mặt của clo sẽ dẫn đến phản ứng giữa tiền chất với clo để hình thành dioxin.

(3) Sự hình thành dioxin do phản ứng tổng hợp từ đầu. 

Dioxin được hình thành bởi sự oxy hóa và chuyển hóa của cacbon dạng cao phân tử (như than, than củi, muội) thành các hợp chất mạch vòng rồi kết hợp với clo và hydro. Yếu tố ảnh hưởng đến sự tổng hợp dioxin theo cơ chế này gồm: (1) nhiệt độ 250 – 400°C, ở 1000°C các phản ứng vẫn có thể xảy ra; (2) nguồn cacbon từ tro bay của khí thải; (3) oxy trong khí thải, đây là điều kiện thiết yếu, hàm lượng oxy càng cao sẽ càng dễ hình thành dioxin/furan; (4) nguồn hydro và clo chủ yếu từ các hợp chất vô cơ liên kết với các hạt cacbon rắn; (5) ion Cu2+ xúc tác mạnh mẽ cho quá trình này; và (6) yếu tố ngăn cản hoặc ức chế quá trình này là sự làm nguội nhanh dòng khí thải và sự có mặt của một số chất phụ gia.

   Ví dụ điển hình: Hoạt động thiêu đốt được cho là nguồn phát thải dioxin chính vào môi trường. Công nghệ lò đốt càng lạc hậu (đặc biệt là vấn đề đảm bảo nhiệt độ cho buồng đốt), công nghệ xử lí các nguồn thải của lò đốt kém, nguyên liệu đốt là rác thải nguy hại thì mức độ phát thải dioxin càng lớn. Các nghiên cứu thường phân loại mức độ phát thải dioxin trong hoạt động thiêu đốt theo nguyên liệu đốt như rác thải đô thị, rác thải công nghiệp, rác thải y tế, sinh khối,…hoặc cũng có thể phân loại theo hoạt động đốt cháy có kiểm soát (sử dụng lò đốt) và đốt cháy không kiểm soát (đốt rác thải, sinh khối lộ thiên).

Ảnh minh họa hoạt động đốt cháy không kiểm soát. Nguồn ảnh: Waste360

   Các quá trình nhiệt và đặc biệt là các quá trình thiêu đốt được coi là nguồn chủ yếu phát thải dioxin ra môi trường. Dioxin được tạo thành một cách không chủ định trong các quá trình đốt cháy không hoàn toàn nhiều đối tượng khác nhau như đốt nhiên liệu, chất thải rắn đô thị, chất thải y tế, chất thải nguy hại, bùn cống, đốt sinh khối,…; các hoạt động dùng nhiệt độ cao nung xi măng, luyện kim, tái chế kim loại. Ngoài ra dioxin cũng được hình thành từ các quá trình đốt cháy được kiểm soát không triệt để và nhất là các quá trình không được kiểm soát như cháy rừng, cháy nhà tại các khu vực dân sinh, hiện tượng cháy tự phát và âm ỉ tại các bãi chôn lấp rác thải,…Các hoạt động nhiệt và thiêu đốt có khả năng phát thải dioxin được đưa ra trong bảng sau.

TT	Quá trình sản xuất	Đặc điểm
1	Đốt chất thải đô thị	Công nghệ cũ, không trang bị kiểm soát ô nhiễm khí thải
2	Đốt chất thải công nghiệp	Công nghệ cũ, không trang bị kiểm soát ô nhiễm khí thải
3	Đốt chất thải nguy hại	Lò đốt cũ, không trang bị kiểm soát ô nhiễm khí thải
4	Đốt bùn	Lò đốt cũ, không trang bị kiểm soát ô nhiễm khí thải, lò đốt thủ công
5	Đốt chất thải bệnh viện	Lò đốt cũ, không trang bị kiểm soát ô nhiễm khí thải, lò đốt thủ công
6	Đốt gỗ thải	Gỗ đã xử lý với các hợp chất hữu cơ chứa clo
7	Lò hỏa táng và lò đốt xác súc vật	Lò đốt cũ, không trang bị kiểm soát ô nhiễm khí thải
8	Khí thải bãi rác, đốt khí sinh học	Không kiểm soát ô nhiễm khí thải
9	Đốt than	Đốt than nâu, than non, bùn,…
10	Sản xuất than cốc	Sử dụng than non, than nâu,…
11	Đốt sinh khối	Không kiểm soát ; đốt phần còn lại của rừng, bụi cây, rơm, rạ,…
12	Cháy từ các tai nạn	Không kiểm soát ; tai nạn cháy tại các khu công nghiệp, kho hàng, nhà dân,…
13	Sự cháy âm ỉ tại các bãi rác	Quá trình không kiểm soát
14	Đốt nhựa PVC	Nhựa có chứa halogen
15	Nung quặng sắt trong lò nung cao	Tro bụi phát tán quay vòng
16	Luyện nấu chảy sơ cấp đồng kim loại	Ion Cu2+ có vai trò xúc tác cho quá trình hình thành dioxin
17	Tái chế kim loại phế liệu	Đốt dây, thu hồi kim loại từ bụi, tro
18	Lò nung xi măng	Sử dụng chất thải nguy hại chứa halogen như là nguyên liệu đốt
19	Sản xuất khoáng chất (vôi, gốm sứ, thủy tinh, gạch ngói,…)	Quy mô nhỏ, không có hệ thống kiểm soát bụi và khí thải
20	Nấu nhựa đường	Các quá trình nấu và rải nhựa đường được tiến hành ở nhiệt độ cao và không kiểm soát khí thải
21	Công nghiệp điện	Các nhà máy điện chạy bằng than, dầu, khí, sinh khối,…
22	Giao thông vận tải	Nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong có chứa chì.

 

Nguồn tham khảo: Báo cáo hiện trạng ô nhiễm dioxin trong môi trường ở Việt Nam – Ban chỉ đạo 33/Dự án “Xử lý dioxin tại các vùng ô nhiễm nặng ở Việt Nam”

Phụ trách bài viết: Đỗ Thị Huệ