Môi trường đại cương - Phần II + III

Phần II

Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

Ô nhiễm MT là sự thay đổi thành phần và tính chất của MT, có hại cho các hoạt

động sống bình thường của con người và sinh vật.

Nguyên nhân gây ô nhiễm MT có thể là các hoạt động của con người hoặc các quá

trình tự nhiên.

Chương VI

Ô NHIỄM NƯỚC

6.1. Khái niệm chung về ô nhiễm nước

Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tính chất nước, có hại cho hoạt động

sống bình thường của sinh vật và con người, bởi sự có mặt của một hay nhiều chất lạ vượt

qua ngưỡng chịu đựng của sinh vật. Theo Hiến chương Châu Âu về nước đã định nghĩa về

ô nhiễm nước như sau:

"Sự ô nhiễm nước là một biến đổi chủ yếu do con người gây ra đối với chất lượng

nước, làm ô nhiễm nước và gây nguy hại cho việc sử dụng, cho công nghiệp,nông nghiệp,

nuôi cá, nghĩ ngơi- giải trí, cho động vật nuôi cũng như các loài hoang dại".

“Việc thải các chất thải hoặc nước thải sẽ gây ô nhiễm vật lý, hóa học, hữu cơ,

nhiệt, phóng xạ. Việc thải đó phải không gây nguy hiểm đối với sức khỏe cộng đồng và

phải tính đến khả năng đồng hóa các chất thải đó của nước (khả năng pha loãng, tự làm

sạch…). Những hoạt động kinh tế, xã hội của các cộng đồng, những biện pháp xử lý nước

đóng vai trò rất quan trọng trong vấn đề này”.

6.2 Nguồn gốc gây ô nhiễm môi trường nước

Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo:

- Nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió, bão, lũ lụt. Ô nhiễm này còn được gọi

là ô nhiễm không xác định nguồn gốc.

- Nguồn gốc nhân tạo: Là sự thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng, chủ yếu

do xả nước thải từ các vùng dân cư, khu công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, thuốc

trừ sâu, diệt cỏ, phân bón trong nông nghiệp.

Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm nước:

- Ô nhiễm vô cơ,

- Ô nhiễm hữu cơ,

- Ô nhiễm hoá chất,

- Ô nhiễm sinh học,

- Ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý .

Dưới đây trình bày tóm tắt các nguồn gây nhiễm bẫn và tình hình nhiễm bẫn làm suy

giảm chất lượng nguồn nước:

Hình 2.1. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước

6.2.1. Nguồn gốc nhân tạo

Nguồn nhiễm bẩn ảnh hưởng đến chất lượng nước có liên quan mật thiết với việc sử

dụng nước của con người, bao gồm:

6.2.1.1. Nguồn nhiễm bẩn từ đô thị

Bảng 2.1. Một số tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước

TT Tác nhân ô nhiễm Tải lượng (g/người/ngày)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

BOD5

20(nhu cầu ôxy nhi sinh học)

COD (nhu cầu ôxy hóa học)

Tổng chất sắt

Chất rắn lơ lững

Rác vô cơ (kích thước>0,2mm)

Dầu mỡ

Kiềm (theo CaCO3)

Cl￾Tổng Nitơ (theo N)

Nitơ hữu cơ

Amoni tự do

Nitrit (NO2

-

)

Nitrat (NO3

-

)

Tổng phốtpho

P vô cơ

P hữu cơ

Kali (theo K2O)

Vi khuẩn (trong 100ml nước thải)

Coliform

Fecal streptococus

45-54

1,6-1,9xBOD5

20

170-220

70-145

5-15

10-30

20-30

4-8

6-12

0,4 tổng N

0,6 tổng N

-

-

0,8-4

0,7 tổng P

0,3 tổng P

2,0-6,0

109

-1010

106

-109

105

-106

Nguồn gây ô nhiễm

môi trường nước

Tự nhiên

- Lũ, lụt

- Phân huỷ xác động

thực vật trong môi

trường nước.

- Phú dưỡng tự nhiên.

- Các hiện tượng ô nhiễm

nước ngầm do nguyên

nhân tự nhiên như Asen,

dầu mỏ…

Nhân tạo

- Công nghiệp: công

nghiệp thực phẩm, chế

biến, hoá chất, luyện kim,

khoáng sản,...

- Nông nghiệp: nhiễm bẩn

bởi hoá chất bảo vệ thực

vật, phú dưỡng…

- Sinh hoạt và dịch vụ:

nước thải sinh hoạt khu đô

thị, khu dân cư, các ngành

dịch vụ…

21

22

23

24

Salmonella typboss

Đơn bào

Trứng giun

Siêu vi khuẩn

10-104

Đến 103

Đến 103

102

-104

- Nguồn nhiễm bẩn dưới dạng lỏng

Nguồn nước thải ở các đô thị từ sinh hoạt, công nghiệp, các hoạt động kinh tế xã hội

và từ dòng chảy do mưa tạo ra. Phần lớn các nguồn nước này được xử lý ở những mức độ

khác nhau trước khi thải vào nguồn nước mặt.

- Do sự rò rỉ của hệ thống cống thải nước

Thông thường hệ thống thải nước phải kín, nhưng do các hoạt động của con người

như đào bới, để các vật năng trên hệ thống thải hoặc xe cộ đi lại, các điều kiện tự nhiên như

sạt lở đất, rễ cây đâm vào...làm cho hệ thống nước thải bị rạn nứt hoặc vỡ ra và nước vừa

thấm vào đất vừa chảy tràn trên bề mặt đất. Sự rò rĩ của hệ thống nước thải mang theo các

hợp chất vô cơ, hữu cơ, các vi khuẩn độc hại với nồng độ cao vào nguồn nước. ại các khu

công nghiệp, việc rò rỉ sẽ mang theo các kim loại nặng ất nguy hiển như As, Cd, Cr, Cu,

Hg...đi vào nguồn nước ngầm.

- Chất thải dưới dạng rắn

Chất thải dưới dạng rắn là một nguồn gây ô nhiễm cho nước mặt và nước ngầm.

Thông thường nước thải bao gồm các chất rắn được thải ra mặt đất, các vùng đất này nếu

có các khe nứt thì phần lớn các chất thải, cặn bã dưới dạng rắn sẽ theo nước thải tích đọng

vào đất và đi xuống nước ngầm làm giảm chất lượng nước.

6.2.1.2. Nguồn nhiễm bẩn do các hoạt động công nghiệp

Nước được sử dụng trong công nghiệp dễ làm lạnh, làm vệ sinh, sản xuất và gia

công các sản phẩm. Trong quá trình đó có rất nhiều chất độc hại, các chất cặn bã bị thải ra.

Các loại này có thể thải trực tiếp bằng dòng chảy bề mặt ra các hệ thống sông suối và có thể

tạo nồng độ chất độc hại cao.

Cùng với sự phát triển cao của nền công nghiệp, tình hình nhiễm bẩn nguồn nước từ

các nước đang phát triển đang được quan tâm.

Thành phố Việt Trì hàng năm đổ ra sông Hồng khoảng 4 triệu m3

nước thải công

nghiệp; 2,8 triệu m3

nước thải sinh hoạt.

Các khu nhà máy giấy Bãi Bằng và superphotphat Lâm Thao đổ ra sông 100.000

m

3

/ngày, độ pH<4,0; hàm lượng các chất hữu cơ như NH4

+

, NO2

-

tăng cao hơn 3-3,5 lần.

Nước thải tại Khu gang thép Thái Nguyên có hàm lượng COD từ 1.032-5.533 mg/l,

vượt quá mức cho phép từ 10-35 lần; hàm lượng xyanua vượt quá tiêu chuẩn 60 lần; hàm

lượng N trong nước 702,1-734,1 mg/l, tương đương 41,9 kg/ngày. Như vậy trong một năm

với 5 triệu m3

nước thải sẽ tương đương 250 tấn NaOH, 60 tấn các chất hữu cơ, 250 tấn

amoniac, 100 tấn muối canxi, 60 tấn photphat.

Tại thành phố Hồ Chí Minh, khu công nghiệp Biên Hòa, nước thải bị ô nhiễm có

màu đen. Hàm lượng COD cao đạt 596mg/l và BOD5 là 184,5 mg/l. Hàm lượng oxy hòa

tan bằng không.

6.2.1.3. Nguồn nhiễm bẩn từ nông nghiệp

Nguồn nước này được tạo ra do sản xuất nông nghiệp và chăn nuôn. Ngoài ra để bảo

vệ mùa màng, hàng năm một lượng lớn thuốc diệt trừ sâu bọ và côn trùng được sử dụng, nó

đã giết chết các vi sinh vật có ích, đồng thời cũng thải ra một lượng khổng lồ các chất độc

hại vào đất và nước. Ở một số điểm cục bộ như Đông Anh (Hà Nội) bị ô nhiễm do dư

lượng DDT (tuy chỉ 0,07mg/l dưới ngưỡng cho phép) là thuốc bị cấm sử dụng. Để tăng độ

phì của đất, phân bón hóa học cũng được sử dụng nhiều. Ô nhiễm nước uống do nitrat

(NO3

-

) từ nông nghiệp là một vấn đề quan trọng. Nông nghiệp hiện đại chừng 20 năm qua

đã làm cho lượng NO3

-

khuyếch tán trong đất và gây ô nhiễm nước ngày càng nhiều. Việc

phát triển chăn nuôi và nguồn phân hữu cơ do chăn nuôi thải ra khi gặp trời mưa sẽ chảy

tràn trên bề mặt đất gây nhiễm bẩn nguồn nước mặt, đồng thời thấm xuống sâu ảnh hưởng

các tầng chứa nước ngầm. Ngoài những độc tố gây hại thì lượng vi khuẩn, vi trùng trong

nguồn chất thải này cũng rất lớn sẽ là mầm mống gây bệnh cho các sinh vật trong vùng.

6.2.2. Nguồn gốc tự nhiên

Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm môi trường nước chủ yếu do sự tác động qua lại giữa

các thành phần môi trường, các quá trình địa hóa, do thời tiết như: mưa lũ làm rửa trôi bùn

đất, chất thải rắn đưa vào môi trường nước làm cho nước bị ô nhiễm bởi các tác nhân vật

lý: màu, mùi, độ đục, làm giảm chất lượng sử dụng nước, ảnh hưởng tới các thủy sinh vật.

Hiện tượng ô nhiễm môi trường nước lớn nhất hiện nay trên thế giới là sự ô nhiễm

Asen (thạch tín) trên phạm vi toàn cầu với hàng trăm triệu ngượi bị phơi nhiễm do sử dụng

nước có nồng độ Asen cao quá tiêu chuẩn hướng dẫn của WHO trong thời gian dài (tiêu

chuẩn hướng dẫn là 10ppb). Việt Nam là một trong những nước được xác định là khu vực

có mức độ và phạm vi ô nhiễm Asen lớn trên thế giới. Ô nhiễm Asen trong nước ngầm do

nguyên nhân tự nhiên, các quá trình phong hóa đá, rửa trôi trầm tích có chứa Asen sẽ tích tụ

theo thời gian ở các vùng đồng bằng châu thổ và làm tăng hàm lượng Asen trong nước

ngầm, trong khi đó nước ngầm là nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt và ăn uống chiếm tỷ lệ

cao.

6.3. Tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước

Các chất gây ô nhiễm nước có thể được phân chia theo nguồn gốc, có nhiều tác nhân

ô nhiễm môi trường nước, tuy nhiên có một số tác nhân chính được trình bày theo bảng

sau.

Bảng 2.2. Một số tác nhân chính gây ô nhiễm môi trường nước

Loại tác nhân Tác động

- Các nguyên tố vi lượng

- Kim loại nặng

- Hợp chất cơ kim

- Phóng xạ hạt nhân

- Chất vô cơ

- Amiăng

- Phú dưỡng

- Kiềm, axit, trầm tích (vượt tiêu chuẩn)

- Chất hữu cơ

- PCBs

- Có hại cho thủy sinh vật và người

- Có hại cho thủy sinh vật và người

- Vận chuyển kim loại

- Độc

- Độc với thủy sinh vật

- Tác đồng tới sức khỏe con người

- Phú dưỡng

- Chất lượng nước, thủy sinh vật

- Độc

- Độc

- Thuốc trừ sâu

- Dầu mỡ

- Chất thải của người và động vật nuôi

- BOD

- Vi sinh vật gây bệnh

- Tác nhân vật lý: mùi, màu, vị, độ đúc

- Độc, tác động nhanh đến thủy sinh vật

- Chất lượng nước, oxy hòa tan

- Chất lượng nước, oxy hòa tan

- Phú dưỡng

- Tác động đến sức khỏe con người

- Giảm chất lượng nước

(Nguồn: Stanley E. Manahan, Environmental chemistry, 2000)

6.3.1. Nguyên tố vết

Là những nguyên tố có hàm lượng rất nhỏ trong các mẫu nước phân tích, thông

thường chỉ vài ppm đến vài chục ppb. Một số nguyên tố vết là chất dinh dưỡng cần thiết

cho sinh vật ở nồng độ rất thấp, tuy nhiên ở nồng độ cao thì độc tính được thể hiện rõ thông

qua các tác động lên chức năng sống của cơ thể sinh vật. Nhiều nguyên tố vết tạo liên kết

bền với các nhóm sulfua trong enzim và làm mất hoạt tính của enzim, gây rối loạn quá trình

tổng hợp protein. Một số nguyên tố vết dạng á kim gây ô nhiễm nước như Asen, Selen rất

được quan tâm hiện nay.

6.3.2. Kim loại nặng

Kim loại nặng là những kim loại có tỷ khối ≥ 5 g/cm3

. Nhóm các kim loại nặng gây

ô nhiễm môi trường nước gồm có Cadimi, chì, thuỷ ngân,…

- Cadimi: Cadimi gây ô nhiễm môi trường nước từ sự thải bỏ trong sản xuất công nghiệp

nói chung và ngành khai thác khoáng sản nói riêng. Về tính chất hoá học, Cadimi gần giống

với kẽm, hai nguyên tố này có quy trình địa hoá gần giống nhau. Tác động của Cadimi lên

sức khoẻ con người là rất nguy hiểm, gây tăng huyết áp, phá huỷ mô tế bào máu, đặc biệt là

hồng cầu.

- Chì : Chì gây ô nhiễm môi trường nước, sự tiêu thụ nhiên liệu hoá thạch, ngành khai thác

khoáng sản, đặc biệt là vàng. Chì có tác động xấu đến các chức năng của gan, não, đặc biệt

ở trẻ em.

- Thuỷ ngân: Thuỷ ngân được tìm thấy trong nhiều khoáng sản thông thường trên trái đất,

các đa khoáng chiếm một lượng thuỷ ngân trung bình là 80 ppm. Các nhiên liệu hóa thạch

như than đá, than bùn thường chứa tới 100 ppb hoặc cao hơn. Thuỷ ngân hữu cơ có độc

tính cao hơn dạng vô cơ và thường được sử dụng trong nhiều sản phẩm thuốc trừ sâu, diệt

nấm. Trong giai đoạn từ năm 1953 đến 1960, tại vịnh Minamata, Nhật Bản có tổng số 43

người tử vong trong tổng số 111 người nhiễm độc thuỷ ngân, nồng độ thuỷ ngân trong cá

khoảng 5-10 ppm.

6.3.3. Các chất hữu cơ

Các chất hữu cơ tổng hợp như chất dẻo, chất màu, thuốc trừ sâu, chất phụ gia,…

được sử dụng nhiều trong thế kỉ 20. Hiện nay, các chất này vẫn đóng vai trò quan trọng đối

với con người. Tuy nhiên, các chất này độc và khó phân huỷ sinh học, đặc biệt là nhóm

chất hữu cơ chứa vòng thơm, các hợp chất cơ kim, cơ clo và cơ phốtpho.

- Hoá chất bảo vệ thực vật: Hiện có hơn 10.000 loại hoá chất bảo vệ thực vật khác

nhau bao gồm thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm, kí sinh trùng… và các loại phân

bón vô cơ. Các hoá chất bảo vệ thực vật thường là các hợp chất cơ clo, cơ phốtpho và cơ

kim do đó độc tính cao, tồn tại lâu trong môi trường đất và bị rửa trôi tích luý trong môi

trường nước làm ô nhiễm môi trường nước. Hiện nay, tồn lưu DDT trong môi trường nước

tại các vùng cửa sông ven biển là phổ biến ở nhiều nước trên thế giới. Vấn đề sẽ trở nên

khó giải quyết khi DDT xâm nhập và chuyển hoá trong các chuỗi thức ăn và mạng lưới

thức ăn.

- Chất tẩy rửa: Các dạng của chất tẩy rửa như chất hoạt động bề mặt, chất phụ gia

bổ sung cho chất tẩy rửa chính tạo môi trường kiềm theo ý muốn khi được đưa vào môi

trường nước sẽ làm giảm khả năng lắng đọng của các chất rắn trong thành phần của nước,

làm giảm hoặc ức chế khả năng phát triển của vi sinh vật, do đó làm giảm quá trình tự làm

sạch của môi trường nước.

- Dầu mỏ: Các sản phẩm có liên quan đến dầu mỏ, các hoạt động vận chuyển và tiêu

thụ dầu mỏ.

- Các chất vô cơ: Các kim loại nặng và các nguyên tố vết: As, Hg, Cr, Cu, Cd…tồn

tại trong các sản phẩm quặng, trầm tích. Các kim loại nặng thường có tính chất tích tụ, cơ

thể sinh vật khó sử dụng, đào thải ra khỏi hệ sinh thái.

- Các vi sinh vật gây bệnh: Sinh vật có mặt trong môi trường nước ở nhiều dạng

khác nhau. Bên cạnh các sinh vật có ích có nhiều nhóm sinh vật gây bệnh hoặc truyền bệnh

cho người và sinh vật. Trong số này, đáng chú ý là các loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn và ký

sinh trùng gây bệnh như các loại ký sinh trùng bệnh tả, lỵ, thương hàn, sốt rét, siêu vi

khuẩn viêm gan B, siêu vi khuẩn viêm não Nhật bản, giun đỏ, trứng giun v.v...

Theo báo cáo của Ngân hàng thế giới năm 1992, nước bị ô nhiễm gây ra bệnh tiêu

chảy làm chết 3 triệu người và 900 triệu người mắc bệnh mỗi năm. Ðã có năm số người bị

mắc bệnh trên thế giới rất lớn như bệnh giun đũa 900 triệu người, bệnh sán máng 600 triệu

người.

6.4. Các thông số xác định ô nhiễm nước

Mỗi quốc gia có khung tiêu chuẩn quy định riêng đối với chất lượng nước cho các

mục đích sử dụng khác nhau. Tuy nhiên cần quan tâm tới một số thông số sau:

1. Độ pH: giá trị pH thông thường của nước đạt ở mức 6,5 – 7,5 tuỳ thuộc vào

nguồn nước. Khi nước quá kiềm hoặc quá axit sẽ tác động tới quá trình hoà tan,

rửa trôi các kim loại nặng, lựa chọn phương pháp xử lý nước. Giá trị pH phụ thuộc

trực tiếp vào nồng độ các Ion HCO3

-

, H+

, OH-

.

2. Độ cứng: phụ thuộc vào nồng độ Ca+

, Mg+

, nước có độ cứng < 50 mg/l là nước

mền, độ cứng trung bình từ 50 – 100 mg/l. Độ cứng cao ảnh hưởng tới thời gian sư

dụng và tính an toàn của nồi hơi.

3. Độ đục: bao gồm các hạt rắn có nguồn gốc vô cơ và hữu cơ tồn tại ở trạng thái lơ

lửng trong nước, làm giảm tính thấu quang của nước.

4. Chất rắn tổng số (Tss): tính bằng lượng chất rắn còn lại sau khi sấy 1l nước ở

1050C.

5. Hàm lượng oxy hoà tan (DO): là lượng oxy hoà tan trong một đơn vị thể tích

nước. Chỉ số DO có ý nghĩa rất lớn đối với thuỷ sinh vật.

6. Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD): là lượng oxy cần thiết để sinh vật oxy hoá các chất

ô nhiễm hữu cơ (chất dễ phân huỷ sinh học).