TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT DIOXIN

TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT DIOXIN

Dioxin và các hợp chất tương tự dioxin (dioxins and related compounds – DRCs) là một nhóm bao gồm hàng trăm hợp chất hữu cơ độc hại và tồn tại bền vững trong môi trường, trong đó có 3 nhóm hợp chất là: polychlorinated dibenzo-p-dioxin (PCDDs, gọi tắt là dioxin), polychlorinated dibenzofuran (PCDFs, gọi tắt là furan) và các polychlorinated biphenyl đồng phẳng (coplanar PCBs hay dioxin-like PCBs, gọi tắt là dl-PCBs). Cấu trúc chung của các DRCs được đưa ra trong Bảng 1 dưới đây:

Các dioxin bao gồm 75 chất, được chia thành 8 nhóm tương ứng với số nguyên tử clo trong phân tử từ 1 đến 8. Các furan gồm 135 chất, được chia thành 8 nhóm tương tự như dioxin. Các PCB bao gồm 209 chất, được chia thành 10 nhóm với số nguyên tử clo từ 1 đến 10, trong đó chỉ các PCB đồng phẳng, tức là các PCB không có hoặc chỉ có 1 nguyên tử clo ở các vị trí 2,2’,6,6’, mới có cấu trúc và cơ chế gây nhiễm độc tương tự dioxin.

2.2. Tính chất vật lý, tính chất hóa – sinh, sự tồn tại và chuyển hóa trong môi trường của dioxin và các hợp chất tương tự dioxin

2.2.1. Tính chất vật lý

Ở điều kiện thường, dioxin là chất rắn màu trắng, kết tinh rất mịn. Dioxin có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao nên chúng là các hợp chất rất bền vững trong môi trường tự nhiên. Đối với chất độc nhất trong nhóm này là 2,3,7,8-TCDD, một số giá trị nhiệt độ được đưa ra sau đây chứng tỏ sự bền nhiệt của các dioxin: nhiệt độ nóng chảy 305-306⁰ C; nhiệt độ sôi 412,2⁰ C; nhiệt độ tạo thành 750-900⁰ C, thậm chí quá trình tạo thành dioxin còn tồn tại ngay cả ở 1200⁰ C; dioxin bị phân hủy hoàn toàn trong khoảng nhiệt độ 1200-1400⁰ C hoặc cao hơn. Các dioxin có áp suất bay hơi và hằng số Henry thấp. Dioxin là các chất có độ phân cực rất thấp với giá trị logarit hệ số phân bố của chúng giữa 2 pha là n-octanol và nước (logK_ow) nằm trong khoảng 6 đến 9, trong đó 2,3,7,8-TCDD có logK_ow = 6,4. Độ phân cực của dioxin rất thấp nên chúng gần như không tan trong nước. Độ tan trong nước của các dioxin giảm khi khối lượng phân tử tăng. Dioxin tan tốt hơn trong các dung môi hữu cơ như 1,2-dichlorobenzene, chlorobenzen, chloroform, benzen,… và đặc biệt tan tốt trong dầu mỡ. Đặc tính ưa dầu (lipophilic) và kị nước (hydrophobic) của dioxin liên quan chặt chẽ với độ bền vững của chúng trong cơ thể sống cũng như trong tự nhiên. Hệ số phân bố của dioxin trong các môi trường khác nhau đối với nước đều rất cao, ví dụ hệ số phân bố dioxin giữa đất và nước là 23000, giữa sinh vật và nước là 11000. Các furan có tính chất vật lí tương tự dioxin, chúng là chất rắn ở nhiệt độ thường, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, áp suất hơi và hằng số định luật Henry thấp, giá trị logKow cao nên các furan cũng tan rất ít trong nước và tan tốt trong dầu mỡ

Các PCBs tinh khiết tồn tại ở dạng tinh thể không màu nhưng PCBs thương mại là hỗn hợp của nhiều đồng loại, dạng lỏng màu vàng đậm hoặc nhạt, độ nhớt cao, nặng hơn nước, tỉ khối từ 1,182 đến 1,566 g/ml, độ dẫn điện thấp, độ dẫn nhiệt cao. PCBs có điểm bắt cháy khá cao, khoảng 170-380⁰ C. Các PCBs nhìn chung cũng có áp suất hơi và hằng số định luật Henry thấp, logKow cao, tan rất ít trong nước (dưới 1 ng/l), tan tốt trong các dung môi hữu cơ và dầu mỡ.

2.2.2. Tính chất hóa – sinh

DRCs đều là các hợp chất rất bền vững, chúng không có phản ứng với các axit mạnh, kiềm mạnh, chất oxi hóa mạnh khi không có chất xúc tác ngay cả ở nhiệt độ cao. Các phản ứng hóa học của dioxin được quan tâm nghiên cứu nhằm mục đích phân hủy hoàn toàn hoặc chuyển hóa dioxin thành các dẫn xuất kém độc hơn. Các phản ứng này được thực hiện trong các điều kiện đặc biệt về nhiệt độ cao, chất xúc tác, các axit có tính oxi hóa mạnh, kiềm đặc, bức xạ hay vi sinh vật. Tác động của nhiệt độ và hóa chất: Dioxin bay hơi hoàn toàn ở 800⁰ C và phân hủy ở 1200^o C đến 1400⁰ C. Dùng chất xúc tác có thể giúp hạ nhiệt độ phản ứng phân hủy xuống 300⁰ C. Ở nhiệt độ khoảng 250⁰ C, dioxin bị các axit vô cơ có tính oxi hoá mạnh phân huỷ hoàn toàn thành những chất không độc. Dưới tác dụng của kiềm đặc, nhiệt độ và áp suất cao, các nguyên tử clo bị thay thế dần bằng các nhóm hydroxyl để trở hành hợp chất ít độc. Tác động của các bức xạ điện từ: Ánh sáng mặt trời và tia tử ngoại phân huỷ dioxin theo hướng đề clo hoá, sinh ra các sản phẩm thế clo thấp hơn hoặc không chứa clo. Sự quang phân TCDD, ngoài tác dụng trực tiếp của ánh sáng mặt trời còn cần phải có các chất cung cấp hidro. Ngoài ra, để xử lí dioxin trong nước, người ta bổ sung ozon vào nước trước khi chiếu tia tử ngoại, tốc độ quá trình phân hủy tăng nhanh, đồng thời cho sản phẩm phân hủy là CO₂ và các muối vô cơ.

Tác động của vi sinh vật: Vi sinh vật phân hủy dioxin với tốc độ chậm. Trong số các vi sinh vật có sẵn trong đất, nước, không khí, chỉ có dòng vi sinh vật nào sản sinh ra hidro mới có khả năng phân huỷ hết dioxin. Vi sinh vật tiết ra các enzym cắt dioxin thành các phần tử nhỏ rồi hút vào, sau đó là một loạt các phản ứng sinh hóa phức tạp, tuy nhiên quá trình khử độc xảy ra rất chậm chạp.

2.2.3. Sự tồn tại và chuyển hóa trong môi trường

Trong môi trường không khí, trạng thái tồn tại của các hợp chất phụ thuộc vào áp suất hơi của chúng và nhiệt độ của môi trường. Các dioxin có áp suất hơi nằm trong khoảng 7,4.10^-10 – 3,4.10^-5 mmHg ở 25⁰ C, vì vậy, trong điều kiện thường chúng có thể tồn tại cả trong pha hơi lẫn pha hạt với tỷ lệ tồn tại của mỗi pha trong không khí khác nhau ở từng nhóm đồng loại. Những hạt có kích thước lớn hơn 10 μm rất nhanh chóng lắng đọng xuống mặt đất, mặt nước và xuống cặn đáy, bám trên cây cỏ. Những hạt có kích thước khoảng 0,1 – 5 μm mới tạo thành được sol khí bền vững trong không khí, và là nguồn lan toả dioxin trong không khí. Loại sol khí nhiễm dioxin này có thể di chuyển theo chiều gió đi khắp nơi, bị pha loãng và tiếp tục lắng đọng. Trong không khí dioxin có thể bị quang phân huỷ dưới tác động của ánh sáng mặt trời, và nhất là tia cực tím. Trong môi trường 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 thuỷ sinh, tích tụ trong các động vật thuỷ sinh như cá, với hệ số tích tụ sinh học cao (BCF = 37900 – 128000) và vì dioxin có hệ số riêng phần cacbon hữu cơ Koc lớn, độ tan trong nước nhỏ nên phần lớn hấp phụ vào 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 ppq. Hằng số định luật Henry, một thông số phản ánh tỷ số nồng độ của một chất hoá 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 L.atm.mol-1, nên dioxin khó bay hơi từ nước vào không khí. Trong môi trường đất và trầm tích, do cấu trúc electron của dioxin có đồng thời hai trung tâm cho và nhận, nên dioxin dễ dàng kết hợp không thuận nghịch với các hợp chất hữu cơ trong đất và trầm tích, đặc biệt là các polyme sinh học trong mùn (humus) của đất (có đến 10%). Về mặt hoá học mùn là một hỗn hợp polyme sinh học, chứa các nhóm chức -OH, -COOH, -OCH₃, nhân thơm, một số gốc tự do bền vững. Dioxin có giá trị logKoc bằng 6,8 nên hấp phụ mạnh với humic, rất khó di chuyển trong đất, nhưng nếu có dung môi hữu cơ thì chúng dễ dàng di chuyển hơn theo chiều thẳng đứng (chiều sâu). Khi đất nhiễm dioxin bị xói mòn do mưa, gió, dioxin theo đó mà lan toả đi các nơi khác, đây là con đường di chuyển chính của dioxin trong đất. Trong hệ thực vật, dioxin hầu như không tan trong nước nhưng lại dễ dàng hấp phụ trên bề mặt các vật thể, đặc điểm này thể hiện rõ trong mối quan hệ giữa dioxin với hệ thực vật. Dioxin trong nước tích luỹ trên bề mặt và hệ rễ của các thực vật thuỷ sinh với hệ số BCF cao, khoảng 208 – 2038. Sự di chuyển của các chất từ đất đến thực vật đất thông qua hai con đường:

• (1) rễ thu nhận chất trong đất và di chuyển lên các phần trên đất của thực vật,
• (2) các chất bay hơi từ đất và lắng đọng lên các phần trên đất của thực vật. Đối với các chất kém phân cực và tan rất ít trong nước như các DRCs thì sự nhiễm độc dioxin của các bộ phận trên đất của thực vật chủ yếu do quá trình (2) còn các bộ phận dưới đất bị nhiễm độc do chúng hấp thụ trực tiếp dioxin trong đất. BCF đối với TCDD trong thực vật rất nhỏ, chỉ cỡ 0,0002.

2.3. Độc tính, cơ chế gây độc của dioxin và các hợp chất tương tự dioxin và tác động của chúng đến hệ sinh thái

2.3.1. Độc tính

Dioxin là một trong những hợp chất độc nhất mà con người biết đến. Trong nhóm DRCs thì 2,3,7,8-TCDD là chất độc nhất, nó là chất gây ung thư cho người (ung thư tổ chức phần mềm, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư đường hô hấp như ung thư phổi, phế quản, khí quản, thanh quản), ngoài ra nó còn là tác nhân gây ra một loạt các bệnh nguy hiểm khác như bệnh sạm da, bệnh tiểu đường, bệnh đa u tủy, u lympho ác tính, bệnh thần kinh ngoại vi,…có thể dẫn đến tử vong. Nguy hiểm hơn, 2,3,7,8-TCDD còn gây thiểu năng sinh dục cho cả nam và nữ, sinh con quái thai, dị dạng. 2,3,7,8-TCDD được Tổ chức Nghiên cứu Ung thư Quốc tế – IARC xếp vào nhóm độc loại 1 tức là nhóm gây ung thư dẫn đến tử vong đối với người. Độc tính của dioxin được thể hiện qua giá trị liều gây chết trung bình (Median Lethal Dose – LD50), tức là khối lượng chất độc trên một đơn vị thể trọng để làm chết 50% số vật thí nghiệm. Giá trị LD50 phụ thuộc vào độc tính của chất, đặc trưng loài và con đường tiếp xúc, nhìn chung LD50 càng thấp thì chất càng độc. LD50 thường được nghiên cứu trên các loài động vật rồi sử dụng các hệ số chuyển đổi để ước tính cho con người. LD50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật được đưa ra trong Bảng 4:

Ngoài ra, các dioxin và furan có từ 4 nguyên tử clo trở lên, thế vào các vị trí 2,3,7,8 của phân tử dibenzo-pdioxin và các PCB có từ 4 đến 7 nguyên tử clo trong đó không có hoặc có 1 nguyên tử clo thế vào các vị trí 2,2’,6,6’ của phân tử biphenyl (được gọi là non-ortho PCBs và mono-ortho PCBs) cũng có cơ chế gây độc tương tự như 2,3,7,8-TCDD nhưng độ độc kém hơn. Mức độ tương đối về độ độc của các DRCs được biểu thị thông qua một giá trị được gọi là hệ số độc tương đương (Toxic Equivalent Factor – TEF), trong đó giá trị TEF của 2,3,7,8-TCDD được qui định là 1. Giá trị TEF cho 7 đồng loại dioxin, 10 đồng loại furan và 12 đồng loại PCB đồng phẳng, theo qui định quốc tế (International-TEF, I-TEF) và qui định của Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization-TEF, WHO-TEF) được đưa ra trong Bảng 5 sau đây:

Từ giá trị TEF đưa ra trong bảng trên, khi nghiên cứu về độc tính của các DRCs người ta quan tâm đến khái niệm độ độc tương đương (Toxic Equivalent Quantity – TEQ) của mỗi chất, thường được biểu diễn dưới dạng nồng độ của chất và nhân với hệ số TEF tương ứng, như vậy một chất có nồng độ càng cao và TEF càng lớn thì độ độc tương đương càng lớn. Sau khi phân tích được nồng độ của từng đồng loại, giá trị tổng TEQs được tính toán sẽ phản ánh một cách đầy đủ và toàn diện mức độ ô nhiễm và giá trị quan trọng để đánh giá tác động độc hại của các DRCs.

2.3.2. Cơ chế gây độc

Điều khác biệt giữa dioxin và các chất độc môi trường khác là ở chỗ dioxin có khả năng gây ảnh hưởng ngay cả ở những liều tiếp xúc rất nhỏ và ảnh hưởng có thể kéo dài từ thế hệ này sang thế hệ khác. Nghiên cứu về cơ chế gây độc đã chỉ ra rằng dioxin có khả năng ảnh hưởng tới quá trình sao mã các thông tin di truyền và tổng hợp protein tại nhân tế bào. Việc tổng hợp protein một cách không kiểm soát của cơ thể là nguyên nhân gây ra những tai biến về sức khỏe ví dụ như bệnh ung thư. Thêm vào đó, việc gây nhiễu loạn trong quá trình sao mã cũng dẫn tới hậu quả làm thay đổi các thông tin di truyền và gây ra những đột biến về gen di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Dioxin kết hợp với chất thụ cảm nhân thơm AHR (Aryl Hydrocarbon Receptor), cặp phức chất này tương tác tiếp với phối tử chuyển nhân ARNT (Aryl Hydrocarbon Nuclear Translocator) và di chuyển vào nhân tế bào. Tại đây dioxin trong phức chất tương tác với một đoạn gen đặc hiệu trong chuỗi ADN có tên gọi là AHRE (Aryl Hydrocarbon Response Element), hoặc còn được gọi là DRE (Dioxin Response Element), kết quả là dẫn tới sự sao mã sai lệch của mRNA và gây ra sự tổng hợp của nhiều gen và enzim khác nhau.

2.3.3. Tác động độc hại đối với hệ sinh thái Nghiên cứu trong nhiều thập kỷ qua đã cho thấy dioxin có khả năng ảnh hưởng sâu sắc đến sức khỏe của nhiều loài động thực vật trong môi trường. Điều đáng lưu ý là ảnh hưởng của dioxin diễn ra ngay ở những nồng độ rất thấp. Thêm vào đó do tính chất bền vững, dioxin tồn tại rất lâu trong cơ thể động vật và gây ra sự tích lũy làm gia tăng nồng độ theo thời gian. Khi đạt đến một khoảng nồng độ nhất định, dioxin sẽ bắt đầu kìm hãm sự hoạt động bình thường của các cơ quan chức năng và gây hại tới sự phát triển của sinh vật. Nhiều nghiên cứu trên các loài động vật bậc cao tại các khu bị ô nhiễm ở Hồ Lớn, Hoa Kỳ cho thấy dioxin và các chất tương tự đã làm suy giảm nghiêm trọng số loài chim cũng như số lượng từng loài sống tại khu vực này. Các sinh vật sống dưới nước nhiễm dioxin từ nước và tích lũy tới một giới hạn nhất định trong cơ thể chúng và theo chu trình thức ăn các loài chim bắt cá cũng sẽ tích lũy một lượng dioxin lớn. Sự tích lũy của dioxin tới nồng độ cao như vậy đã gây suy giảm khả năng sinh sản và khả năng miễn dịch, dẫn tới hiện tượng số lượng các con non được sinh ra và sống sót tới khi trưởng thành suy giảm, xuất hiện nhiều con non được sinh ra với những bất thường và dị tật bẩm sinh. Những hiện tượng tương tự cũng được quan sát thấy trên loài hải cẩu và động vật có vú khác sống ở khu vực biển Bắc và biển Baltic. Thức ăn của các loài này chủ yếu là cá nhiễm một mức nhất định dioxin. Do sự tích lũy sinh học, nồng độ dioxin trong cơ thể hải cẩu cao hơn rất nhiều so với môi trường. Hậu quả là khả năng miễn dịch của hải cẩu bị suy giảm mạnh dẫn tới khả năng lây nhiễm bệnh tật và virus tăng cao. Thực tế đã ghi nhận những đợt bùng phát dịch bệnh có khả năng tiêu diệt đại bộ phận của cộng đồng hải cẩu. Tại Việt Nam, chất diệt cỏ có chứa dioxin do quân đội Mỹ phun rải trong chiến tranh đã gây ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái tại nhiều khu vực như A Lưới, Mã Đà, Hồ Biên Hùng. Các nhà khoa học Việt Nam và thế giới nhận thấy có sự suy giảm nghiêm trọng đa dạng sinh học tại những khu vực này. Nhiều loài vi sinh vật bản địa suy giảm tới mức gần như mất hẳn. Số lượng các loài động vật bậc cao cũng bị suy giảm nặng nề. Sự tích lũy dioxin trong động vật sống dưới nước cũng cao hơn hẳn các khu vực khác, dẫn đến sự suy giảm khả năng sinh sản và số lượng của các loài.

2.4. Các cơ chế hình thành dioxin và các hoạt động công nghiệp có khả năng phát thải dioxin

2.4.1. Các cơ chế hình thành dioxin

2.4.1.1. Sự hình thành dioxin trong quá trình đốt cháy và quá trình nhiệt

Ngày nay, các quá trình đốt cháy và các quá trình nhiệt luôn được xem là những nguồn phát thải chính của dioxin vào môi trường và là một trong những quá trình sinh ra dioxin được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu nhiều nhất. Dioxin và furan 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 lí các nguồn thải sau đốt là những chỉ tiêu quan trọng quyết định lượng dioxin phát thải. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành dioxin trong quá trình đốt cháy và quá trình nhiệt được đưa ra trong Bảng 6

Dioxin/furan được hình thành trong quá trình đốt cháy và quá trình nhiệt thông qua 3 cơ chế sau đây:

– 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 Turbulance – 3T) thì dioxin/furan chưa bị phá hủy sẽ thoát ra môi trường theo các nguồn thải của lò đốt.

– 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 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 và furan.

– Sự hình thành dioxin do phản ứng tổng hợp từ đầu (de novo synthesis). 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 – 400⁰ C, ở 1000⁰ 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.

2.4.1.2. Sự hình thành dioxin trong quá trình sản xuất công nghiệp

Dioxin/furan có thể được hình thành trong quá trình sản xuất của nhiều ngành công nghiệp khác nhau như công nghiệp sản xuất hóa chất, công nghiệp sản xuất xi măng, tinh luyện hoặc tái chế kim loại, ngành công nghiệp giấy và bột giấy, công nghiệp dệt may,…Sau đây là một số cơ chế hình thành dioxin cho các ngành công nghiệp. Ngành công nghiệp sản xuất hóa chất: Trong quá trình sản xuất hoặc sử dụng hoá chất, sự hình thành dioxin/furan sẽ xảy ra khi có một trong những điều kiện như:

• (1) sử dụng hoá chất có chứa gốc clo hoặc có khả năng sản sinh ra gốc clo;
• (2) nhiệt độ tăng cao (>150⁰ C);
• (3) sử dụng môi trường kiềm (đặc biệt trong làm sạch);
• (4) dùng kim loại xúc tác;
• (5) dùng bức xạ tử ngoại (UV).

Có thể đưa ra một ví dụ điển hình về sự hình thành dioxin trong hoạt động sản xuất hóa chất đó là sự tổng hợp chất diệt cỏ 2,4,5-T từ nguyên liệu ban đầu là 1,2,4,5-tetrachlorobenzene nếu không được tiến hành trong các điều kiện nghiêm ngặt có thể sinh ra sản phẩm phụ là 2,3,7,8-TCDD, chất độc nhất trong nhóm dioxin.

Ngành công nghiệp sản xuất xi măng: Trong ngành công nghiệp xi măng, ngoài các nguyên liệu đốt cho lò nung như dầu, than cốc,…người ta thường tận dụng một số nguyên liệu khác như dầu thải, vỏ, lốp xe, các chất lỏng hữu cơ, nhựa, cặn bùn thải, mùn cưa,…Sự đốt cháy các nguyên liệu hữu cơ kể trên ở điều kiện nhiệt độ từ 200⁰ C – 450⁰ C không đủ để phản ứng cháy xảy ra hoàn toàn, với tỷ lệ oxy thích hợp, sự có mặt của các tác nhân clo hóa thì khi lò nung xi măng vận hành sẽ là một nguồn phát thải dioxin đáng kể. Với nhiên liệu là than đá, chúng có thể kết hợp với các hợp chất có nhân thơm như benzen và phenol, từ đó dẫn đến sự hình thành các cấu trúc vòng được clo hóa khi có mặt các tác nhân clo. Các cấu trúc clo hóa này có thể thúc đẩy sự hình thành dioxin trên các bề mặt hoạt động của các hạt cacbon.

Công nghiệp luyện kim: Dioxin/furan có thể được hình thành trong các quá trình tuyển quặng và thiêu kết trong tái chế sắt thép, nung chảy chì, sản xuất magie dioxide, sản xuất titan dioxide, tái chế kim loại,…vì sự có mặt của các ion kim loại đa hóa trị có vai trò như là chất xúc tác của quá trình hình thành dioxin.

Công nghiệp dệt may: Cơ chế hình thành dioxin/furan trong ngành công nghiệp dệt may tương đối phức tạp. Các loại thuốc nhuộm đa số có chứa các nhóm chức hữu cơ bền vững và trong các công đoạn sản xuất sản phẩm dệt nhuộm, có công đoạn tẩy trắng sản phẩm lúc hoàn tất có liên quan đến các hợp chất có chứa clo. Các hợp chất hữu cơ bền và dễ bay hơi (trong đó chủ yếu là các hợp chất có vòng benzen) sẽ được hình thành dưới dạng các hợp chất hòa tan. Sau đó cộng với quá trình gia nhiệt (tẩy và nhuộm trong bề mặt kim loại kín với nhiệt độ từ 100 – 140⁰ C) sẽ hình thành dioxin và phát tán vào không khí ở dạng hơi.

Công nghiệp giấy và bột giấy: Ngành này sử dụng các hợp chất hữu cơ chứa clo trong quá trình tẩy trắng bột giấy và giấy, ví dụ như các chlorophenols. Các chất này được coi là các chất tiền dioxin và trong các điều kiện nhất định sẽ có thể hình thành và phát thải dioxin vào môi trường.

2.4.2. Các hoạt động công nghiệp có khả năng phát thải dioxin

2.4.2.1. Các hoạt động dùng nhiệt độ cao và thiêu đốt

Các quá trình nhiệt và đặc biệt là các quá trình thiêu đốt được coi là nguồn chủ yếu phát thải dioxin/furan ra môi trường. Dioxin/furan 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/furan 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 7.

2.4.2.2. Hoạt động sản xuất công nghiệp

Dioxin/furan có thể được tạo thành như là các sản phẩm phụ trong rất nhiều hoạt động sản xuất công nghiệp khác nhau, đặc biệt là các hoạt động sản xuất sử dụng nhiệt độ cao và các hóa chất có chứa clo hữu cơ. Không có một ranh giới rõ rệt để phân chia các nguồn gốc hình thành dioxin vào nhóm các hoạt động sử dụng nhiệt hay các hoạt động sản xuất. Hai hoạt động này đều sinh ra dioxin/furan một cách không chủ định theo những cơ chế phức tạp, tuy nhiên các hoạt động sản xuất công nghiệp thường liên quan đến việc tạo thành hoặc sử dụng các hợp chất clo hữu cơ còn các hoạt động nhiệt chủ yếu liên quan đến sự thiêu đốt không hoàn toàn các nguyên, nhiên liệu khác nhau. Một số hoạt động sản xuất công nghiệp có khả năng phát thải dioxin được đưa ra trong Bảng 8