Faculté de l'environnement naturel, architectural et construit ENAC, Section des sciences et ingénierie de l'environnement, Institut des sciences et technologies de l'environnement ISTE (Laboratoire de chimie environnementale et écotoxicologie CECOTOX)

Sources and fate of PCDDs and PCDFs in rural and urban ecosystem and food chain in southern Vietnam

Mai, Tuan Anh ; Tarradellas, Joseph (Dir.)

Thèse sciences Ecole polytechnique fédérale de Lausanne EPFL : 2005 ; no 3446.

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    Summary
    Problems related to Dioxins contamination in Southern Vietnam are until now still a hot newsreel and controversy subject in international conferences as well as in many articles. The adverse effects of Dioxins residue from chemicals used by U.S. Army during the Vietnam War (Ranch Hand Operation 1961 to 1971) have caused many consequences not only to Vietnamese ecosystem and people but also to the U.S army veterans that participated in the war at that period as reported in many scientific reports. In Vietnam, since 1980 many studies have been carried out in collaboration with overseas scientists and laboratories on Dioxin contamination levels as well as its influences on ecosystem and human health. However, regardless of many efforts, up to now the problem of Dioxin contamination and its consequences is not yet completely and appropriately solved. There is still relative high Dioxins residue in the areas named as "hot spot" in Southern Vietnam and its contamination is causing the adverse effects on local residents. Nowadays, studies on this subject are relatively difficult to perform due to many factors: over 30 years passed; land use disturbance; degradation and transfer of dioxin into biological food web; population emigration; etc.. In addition, a lack of related documents and military secrets also contributed to this. With the support of SDC in frame of a collaboration project between Vietnam and Switzerland, we have carried out the research named "Sources and Fate of PCDDs and PCDFs in rural and urban ecosystem and food chains of South-Vietnam". Our research has examined integratelly the PCDD/Fs sources with special regard on the PCDD/Fs source from the war, but also consider the others possible sources such industrial and municipal combustions, agricultural used chemicals, etc. The selected locations for our research have been set up based on collected document from Division 10-80 and Office 33 (two responsible organizations for Dioxins and related problems in Vietnam): CamLo District – QuangTri Province; DaNang City; MaDa Forest and BienHoa City (BienHoa Airforce Base and BienHung Lake) – DongNai Province; and industrial zone – Thu Duc – Hochiminh City. Seventeen 2,3,7,8-PCDD/Fs congeners have been chosen for our research due to their high toxicities. Soil, sediment, municipal waste incinerator (MWI) bottom ash, fish tissue, and human adipose are selected as the matrices to examine the PCDD/Fs residue. The result showed that even after more than 30 years, the PCDD/Fs concentration based on i-TEQ value (especially for 2,3,7,8-TCDD) is still higher than guideline values in some countries: very high i-TEQ value in cultivate soil of CamLo district and DaNang City. For the area named "hot spot" such BienHoa Airforce Base and BienHung Lake, the i-TEQ value and 2,3,7,8-TCDD concentration in soil and sediment are superior than values proposed by Agency for Toxic Substance and Disease Registry (ATSDR), Canadian Council of Ministers of the Environment (CCME) and U.S Environmental Protection Agency (U.S. EPA). The PCDD/Fs concentration in fish tissue of BienHung Lake (catfish and snake-head) is superior in comparison with European Council (EC) standard. The dioxin contamination risk for local resident health is very high due to the lack of information and inconsiderable attention of responsible organizations about this problem. As BienHoa was selected as a case-study for PCDD/Fs transfer in food chain, using statistic methods (cluster analysis and Principal Component Analysis - PCA), we have showed a high similarity of PCDD/Fs profiles pattern between BienHoa Airforce Base soils, BienHung Lake sediments and fish tissue. The similarity in PCDD/Fs relative i-TEQ profiles between MWIs bottom ash and soil of industrial zone ThuDuc proves that industrial and municipal combustions are responsible sources for PCDD/Fs in the soil of such these zones. However in comparison with the sites contaminated by Agent Orange (A.O)/Dioxin, the PCDD/Fs contamination level in the industrial soil is lower and mainly dominated by PCDFs than PCDDs. The result also showed comparables i-TEQ values in BienHoa residents with inhabitants of industrial countries, however Vietnam is only developing and agricultural country. Beside that, 2,3,7,8-TCDD has been detected in many tested cases. 2,3,7,8-TCDD is the most toxic compound and related to the A.O/Dioxins from the war, unfortunately we have not enough data to assess the relationship between A.O/Dioxin residue and these samples. To find out this relationship it is necessary an integrated large-scale investigation. Result of our research serves as a base for set-up a reference laboratory for PCDD/Fs and dioxin-liked compounds research in the South of Vietnam. At present time, a small laboratory for PCDD/Fs analysis has been installed in IER and serves as a member of VietNam Dioxin Research Network.
    Résumé
    Les problèmes liés à la contamination du Sud du Vietnam par les Dioxines sont jusqu'à aujourd'hui un sujet d'actualité et de polémique dans des conférences internationales et dans des articles scientifiques. Les effets des résidus de Dioxine présents dans les produits chimiques employés par l'armée des États-Unis pendant l'opération Ranch Hand (de 1961 à 1971) pendant la Guerre du Vietnam ont eu des conséquences nuisibles non seulement à l'écosystème vietnamien et aux habitants mais également aux vétérans de l'armée américaine qui ont participé à la guerre. Au Vietnam, depuis 1980 beaucoup d'études ont été effectuées en collaboration avec les scientifiques et les laboratoires de l'étranger à fin de mieux connaître les niveaux de contamination de Dioxine et ses influences sur l'écosystème et la santé humaine. Cependant indépendamment de beaucoup d'efforts, jusqu'ici le problème de contamination par les Dioxiones et ses conséquences n'est pas résolu complètement et de manière convenable. Il reste encore des résidus des Dioxines dans les lieux appelés "le point chaud" au Sud du Vietnam et cette contamination provoque toujours des effets nuisibles sur les habitants des environs. Aujourd'hui, les études à ce sujet sont relativement difficiles à exécuter en raison de beaucoup de facteurs: plus 30 ans sont passés; perturbations dues à l'utilisation des sols; dégradation et transfert de dioxine dans la chaîne alimentaire; émigration de population; etc... En plus, un manque de documents et des secrets militaires y ont également contribués. Avec l'appui de la DDC et dans la cadre du projet de collaboration entre le Vietnam et la Suisse, nous avons effectué la recherche appelée "sources et destin des PCDDs et des PCDFs dans l'écosystème rural et urbain et les chaînes alimentaires du Sud-Vietnam". Notre travail a examiné les sources des PCDD/Fs, ayant donné plus d'importance aux sources de l'époque de la guerre, mais considéré également les autres sources possibles tels que combustions industrielles et municipales, produits chimiques utilisés dans l'agriculture, etc... Les lieux choisis pour notre recherche proviennent du document rassemblé par la Division 10-80 et le Bureau 33 (deux organismes responsables pour la question Dioxines au Vietnam): CamLo district – QuangTri Province; DaNang Ville; MaDa forêt et BienHoa Ville (BienHoa Airforce Base et BienHung Lac) – DongNai Province; et zone industrielle - Thu Duc – Hochiminh Ville. 17 congeners 2,3,7,8-PCDD/Fs ont été choisis pour notre recherche due à leurs toxicités élevées en comparaison de d'autres. Des échantillons sol, sédiment, cendre inférieure des Incinérateurs de déchets municipaux, tissu de poissons, et graisse humaine sont choisis comme matrices pour examiner le résidu des PCDD/Fs. Le résultat a prouvé que même après plus de 30 ans, la concentration de PCDD/Fs basée sur l'i-TEQ value (particulièrement pour 2,3,7,8-TCDD) est encore élévée et de passe les valeurs guides comme par exemple dans le sol cultivé des CamLo district et DaNang Ville. Pour le secteur appelé "le point chaud" comme BienHoa Airforce Base et BienHung Lac, la valeur d'i-TEQ et la concentration de 2,3,7,8-TCDD dans sol et sédiment sont supérieures aux valeurs proposées par CCME (Canadian Council of Ministers of the Environment), ATSDR (Agency for Toxic Substance and Disease Registry) et U.S EPA (U.S Environmental Protection Agency). La concentration de PCDD/Fs dans le tissu de poissons du lac BienHung (poisson-chat et serpent-tête) est supérieure en comparaison avec la norme de la EC (European Council). Le risque de contamination en dioxin pour la santé des habitants locales est très haut dû au manque d'information et d'attention de la part des organismes responsables de ce problème. BienHoa a été choisi comme étude de cas pour le transfert de PCDD/Fs dans la chaîne alimentaire. En employant des méthodes statistique (analyse de faisceau et PCA), nous avons montré une similarité élevée basée sur les profils des PCDD/Fs entre les sols de BienHoa Airforce Base, les sédiments et le tissu de poissons de BienHung Lac. La similarité basée sur les profils relatifs d'i-TEQ des PCDD/Fs entre la cendre de MWIs et le sol de la zone industrielle ThuDuc prouve que des combustions industrielles et municipales sont les sources responsables pour PCDD/Fs contamination dans le sol de telles ces zones. Toutefois en comparaison avec les sites souillés par A.O/Dioxin, le niveau de contamination de PCDD/Fs dans le sol industriel plus ci-dessous et principalement est dominé par PCDFs que PCDDs. Les résultats ont également montré une contamination comparable d'i-TEQ chez les résidents de BienHoa et ceux des pays industriels. 2,3,7,8-TCDD a été détectée dans beaucoup de cas examinés. La 2,3,7,8-TCDD est le composé le plus toxique et lié à l'utisation de Agent Orange dans la guerre. Malheureusement nous n'avons pas assez de données pour évaluer le rapport entre le résidu d'A.O/Dioxin et ces échantillons. Pour découvrir ce rapport il est nécessaire une intégrée recherche à grande échelle. Le résultat de notre recherche sert comme base pour l'installation d'un laboratoire de référence pour PCDD/Fs dans le Sud du Vietnam. Actuellement, un petit laboratoire pour l'analyse de PCDD/Fs a été installé à IER et sert comme un membre du réseau de recherches de Dioxine du Vietnam.