QUAN TRAC
N XÂY DỰNG PHẠM ANH ĐỪC (Chủ biên)
TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
PHẠM ANH ĐỨC (Chủ biên)-NGUYỄN THỊ MAI LINH
QUAN TRAC
CfM 7
LƯỢNG
MÔI ĩữứởNú
NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ N Ộ I-2015
LỜI NÓI ĐẦU
Quan trắc và đảnh giá chất lượng môi trường là một trong những hoạt động quan trọng nhất trong công tác kiểm soát chất lượng môi trường, tìm ra giải pháp cải thiện và bảo vệ môi trường cũng như tài nguyên thiển nhiên.
Giáo trình “Quan trắc chất lượng môi trường" được biên soạn trên cơ sở tham khảo các tài liệu, thông tin dữ liệu trong nước kết hợp cùng những nội dung mới từ các lĩnh vực này ở các quốc gia tiên tiến trên thế giới. Với mục đích biên soạn dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho sinh viên hoặc giảng viên thuộc chuyên ngành Môi trường của các trường Đại học, Cao đẳng cũng như chuyên viên kỹ thuật, nhà nghiên cứu thuộc những ngành liên quan.
Giáo trình “Quan trắc Chất lượng Môi trường” nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản về quy trình quan trắc các thành phần môi trường; các loại trạm trong hệ thống quan trắc môi trường; các chỉ tiêu, tần số, thời gian quan trắc, kỹ thuật thu mẫu và bảo quản mẫu; các cơ sở khoa học thiết lập mạng lưới quan trắc chất lượng môi trường; các phương pháp xử lý và quản lý số liệu; báo cáo và phổ biến thông tin; đảm bảo chất lượng (QA) và kiểm soát chất lượng (QC) trong quan trắc chất lượng môi trường phục vụ cho công tác quản lý môi trường.
Nhỏm tác giả xin chân thành cảm ơn những ỷ kiến đóng góp thiết thực, sự quan tâm, động viên của NCVC. Phạm Văn Miên, TS. Nguyễn Văn Quán, và các đồng nghiệp, chuyên gia trong lĩnh vực sinh thái, tài nguyên và môi trường. Chủng tôi rất mong nhận được sự chia sẻ, đóng góp ỷ kiến của bạn đọc và đồng nghiệp nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng phục vụ trong thời gian tới.
Thư góp ỷ xin gửi về địa chỉ: TS. Phạm Anh Đức, Trưởng Bộ môn Khoa học Môi trường - Khoa Môi trường và Bảo hộ Lao động, Đại học Tôn Đức Thắng; địa chỉ: C005, 19 Nguyễn Hữu Thọ, Phường Tân Phong, Quận 7, Tp.HCM; email: phamanhduc@tdt.edu. vn.
C hương 1
NHỮNG VẤN ĐÊ CHUNG
1.1. CÁC ĐỊNII NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM VỀ QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG
1.1.1. Các định nghĩa và khái niệm về quan trắc chất lượng môi trường
Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về theo dõi môi trường (Environmental observation), dưới đây là các định nghĩa được sử dụng nhiều nhất.
Quan trắc môi trường (Environmental monitoring) là sự đo đạc theo phương pháp chuẩn, quan sát, đánh giá và báo cáo về chất lượng môi trường theo thời gian, không gian, tần suất quy định trong một thời gian dài, nhằm xác định hiện trạng và xu hướng biến đổi chất lượng môi trường.
Khảo sát môi trường (Environmental survey) là một chương trình khảo sát tập trung trong thời gian ngắn để đo đạc, đánh giá và báo cáo chất lượng môi trường cho mục đích riêng biệt.
Giám sát môi trường (Environmental surveillance) là sự đo đạc theo phương pháp chuẩn và lập đi lập lại trong một khoảng thời gian xác định; giám sát và báo cáo nhàm mục đích quản lý chất lượng môi trường và các hoạt động vận hành khác.
Thông số môi trường (Environmental parameters) là những đại lượng vật lý, hóa học, sinh học cụ thể đặc trưng cho môi trường phản ánh tính chất của môi trường ở trạng thái nghiên cửu.
Tiêu chuẩn môi trường (Environmental Standard) là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng các chất ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường.
Quy chuẩn kỹ thuật môi trường (Environmental technical regulation) quy định về mức, chỉ tiêu, yêu cầu về chất lượng môi trường xung quanh, về chất thải.
Phân tích môi trường (Environmental analysis) là để xác định và đánh giá sự biến đổi của môi trường tự nhiên và các nguyên nhân gây suy thoái do tác động của con người cũng như những nguyên nhân khác gây ra.
Giá trị nền (Alternative value) là hàm lượng vốn có của một chất trong môi trường chưa chịu tác động của các hoạt động do con người gây nên.
Chỉ số môi trưòng (Environmental index) là sự phân cấp hóa theo số học hoặc theo khả năng mô tả lượng lớn các số liệu, thông tin về môi trường nhàm đơn giản hóa các
Bảo đảm chất lượng (Quality Assurane - QA): là ngăn ngừa những trục trặc về chất lượng bàng các hoạt động có kế hoạch và có hệ thông. Những hoạt động bao gôm việc thiết lập một hệ thống quản lý chất lượng tốt và đánh giá tình hình thích hợp, tính thẩm tra về hoạt động và kiểm điểm rà soát lại bản thân hệ thống đó. Trong quan trắc môi trường là một hệ thống tích hợp các hoạt động quản lý và kỹ thuật trong một tổ chức nhằm bào đảm cho hoạt động quan trắc môi trường đạt được các tiêu chuẩn chất lượng đã quy định.
Kiểm soát chất lượng (Quality Control - QC): là những hoạt động về kỹ thuật được sử dụng nhằm đạt được và duy trì chất lượng của một sản phẩm, một quy trình hay một dịch vụ. Nó bao gồm theo dõi và loại trừ các nguyên nhân xảy ra những trục trặc về chất lượng để các yêu cầu của khách hàng có thể được liên tục đáp ứng. Trong quan trắc môi trường là việc thực hiện các biện pháp để đánh giá, theo dõi và kịp thời điều chỉnh để đạt được độ chính xác và độ tập trung của các phép đo theo yêu cầu của các tiêu chuẩn chất lượng nhằm bảo đảm cho hoạt động quan trắc môi trường đạt các tiêu chuẩn chất lượng quy định. Các hoạt động QA/QC gắn bó với nhau, bổ sung cho nhau và một số nội dung giống nhau, cùng diễn ra trong khuôn khổ hệ thống quản lý chất lượng của tổ chức, với định nghĩa hệ thống quản lý chất lượng là cơ cấu tổ chức, trách nhiệm, các thủ tục, quá trình và nguồn lực cần thiết để thực hiện quản lý chất lượng.
Kế hoạch quan trác môi trường (Environmental monitoring plan) là một chương trình quan trắc được lập ra nhằm đáp ứng một số mục tiêu nhất định, trong đó bao gồm những yêu cầu về thông tin, các thông số, các địa điểm, tần suất và thời gian quan trắc, các yêu cầu về trang thiết bị, phương pháp phân tích, đo, thử; yêu cầu về nhân lực và kinh phí thực hiện.
Quan trắc sinh học (Biomonitoring): có nhiều định nghĩa về quan trắc sinh học, trong đó định nghĩa được coi là đầy đủ nhất là “Quan trắc sinh học là việc sử dụng có hệ thống các phản ứng sinh học để đảnh giá sự thay đổi các điều kiện môi trường trong chương trình quan trắc chất lượng nước. Trong đó những thay đối này thường là do các nguồn tác động của con người,... ”. Quan trắc sinh học thực sự là một công nghệ thích hợp bởi vì nó sử dụng tổng hợp những thông tin tổ hợp về một hệ sinh thái. Việc lựa chọn kỹ các công cụ có thể cung cấp một hình ảnh của chất lượng nước hay tổ họp hệ sinh thái nhanh hơn, rẻ hơn, và tổng họp hơn so với quan trắc hóa nước.
Đánh giá sinh học (Bioassessment): là hình thức đánh giá một số đặc điểm của sông ngòi (trong đó có chất lượng nước) dựa vào những nhóm sinh vật sống trong đó.
Tổ hợp sinh thái (Biotic integrity) đôi khi được gọi sức khỏe sinh thái (Ecosystem health) và là “khả năng của một hệ sinh thái nhằm hỗ trợ và đảm hảo một quần xã sinh vật cân bằng, hợp nhất và thích nghi cỏ hệ chức năng và thành phần loài đa dạng so thông tin này để cung cấp một thông tin dưới dạng dễ hiểu, dễ sử dụng cho các nhà quản lý và công chúng.
với điều kiện sống tự nhiên của vùng". Nói cách khác, phép đo tổ họp sinh học là một phép đo sự hiểu biết về một hệ thống như sông suối, là tính “tự nhiên ” trong khu hệ sinh vật và các chức năng của nó. Chất lượng nước không chỉ là nghĩa khác của “hóa nước Có thể định nghĩa “Những ảnh hưởng tong hợp của các thuộc tỉnh vật lý và các thành phần hóa học của một mẫu nước đến những đối tượng sử dụng n ỏ ”. Ở đây, đối tưcrng sử dụng có thể là một con sông nước chảy, một nhà máy xừ lý nước cấp lấy nước thô, con người sử dụng nước trong sinh họat, con bò đang uống nước hay một nhà máy sừ dụng nguồn nước phục vụ sản xuất...
Chỉ thị sinh học (Bioinđicator): là nhu cầu sinh thái của loài và phản ứng của nó với các chất ô nhiễm khác nhau tương ứng với một giá trị chỉ thị. Dùng chỉ thị sinh học có các ưu điểm chính là: (i) Các quần xã sinh vật có chức năng giống như ‘7inh canh” liên tục chất lượng nước, ngược lại với thu mẫu gián đoạn của phân tích hóa học; (ii) Sự phản ứng của sinh vật là kết quả của sự thay đổi các điều kiện môi trường. Neu một vài chất thải công nghiệp thải vào sẽ làm tăng tính phức tạp lên nhiều lần. Các quần xã sinh vật không phản ứng với một yếu tố riêng lẻ mà phản ứng với toàn bộ các tác động của môi trường.
Loài chỉ thị (Indicator species): là những sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxy cũng như khả năng chống chịu đối với hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và do đó sự hiện diện của chúng biểu thị điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của sinh vật đó.
Cá thể sinh vật chỉ thị (Individuals as an indicator): là những dấu hiệu mang tính chỉ thị về sinh lý, sinh hóa, tập tính, tổ chức tế bào của cá thể sinh vật chỉ thị.
Quần thể sinh vật chỉ thị (Population as an indicator): thể hiện cấu trúc quần thể của các loài chỉ thị.
Cấu trúc quần xã chỉ thị (Community structure as an indicator): bao gồm thành phần cấu trúc quần xã sinh vật, tùy theo chất lượng nước mà thành phần của quần xã và mật độ của từng quần thể sẽ khác nhau.
Sinh vật cảm ứng (Bio-sensor): là những sinh vật chỉ thị có thể tiếp tục hiện diện trong môi trường ô nhiễm, nhưng có ít nhiều biến đổi như giảm tốc độ sinh trưởng, giảm kha năng sinh sản, biến đổi tập tính do tác động của các chất ô nhiễm.
Sinh vật tích tụ (bioaccumulator) như sau: là những sinh vật không chỉ có tính chất chỉ thị cho môi trường còn có khả năng tích tụ trong cơ thể một số chất ô nhiễm nào đó (kim loại nặng, độc tổ,...).
1.1.2. Các định nghĩa và khái niệm liên quan khác
Môi trường (Environment) là tập họp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh có khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của sinh vật. Theo chức năng,
môi trường sống được chia thành ba loại: (i) Môi trường tự nhiên bao gồm các yếu tố thiên nhiên, vật lý, hóa học, sinh học tồn tại khách quan bao quanh con người; (i) Môi trường xã hội là tổng thể các quan hệ giữa con người với con người, tạo nên sự thuận lợi hoặc trở ngại cho sự phát triển của các cá nhân hoặc từng cộng đồng dân cư; và (iii) Môi trường nhân tạo là tập hợp các yếu tố tự nhiên và xã hội do con người tạo nên và chịu sự chi phối của con người.
Hệ sinh thái (Ecosystem) là một hệ chức năng bao gồm các quần xã (thành phần hữu sinh) và các môi trường sống của chúng (thành phần vô sinh). Một hệ sinh thái hoàn chỉnh bao gồm các thành phần chủ yếu với các chức phận sau: chất vô cơ (bao gồm các yếu tố thuộc sinh cảnh); sinh vật cung cấp hay sinh vật sản xuất (cây xanh có khả năng
tổng họp các chất vô cơ thành các chất hữu cơ); sinh vật tiêu thụ (sinh vật tiêu thụ cấp 1,
sinh vật tiêu thụ cấp 2, sinh vật tiêu thụ cấp 3,...); sinh vật phân giải (sinh vật có khả năng phân giải để biến chất hữu cơ thành chất vô cơ, đó chính là những yếu tố tạo nên sinh cảnh).
Ố nhiễm môi trường (Environmental pollution) là sự biến đổi các thành phần môi trường không phù họp với tiêu chuẩn ẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật.
Suy thoái môi trường (Environemental recession) là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đối với con người và sinh vật.
Sự cố môi trường (Environmental accident) là tai biến hoặc rủi ro xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi thất thường của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái hoặc biến đổi môi trường nghiêm trọng.
Chất gây ô nhiễm (Pollutants) là chất hoặc yếu tố vật lý khi xuất hiện trong môi trường thì làm cho môi trường bị ô nhiễm.
Hoạt động bảo vệ môi trường (Environmental protection activities) là hoạt động giữ cho môi trường trong lành, sạch đẹp; phòng ngừa, hạn chế tác động xấu với môi trường, ứng phó sự cố môi trường; khắc phục ô nhiễm, suy thoái, phục hồi và cải thiện môi trường; khai thác, sử dụng họp lý và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên; bảo vệ đa dạng sinh học.
Đánh giá tác động môi trường (Environmental impact assessment) là việc phân tích, dự báo các tác động đến môi trường của dự án đầu tư cụ thể và đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường khi triển khai dự án đó.
1.2. MỤC TIÊU CỦA QUAN TRẮC CHÁT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG
Mục tiêu quan trắc chất lượng môi trường là nhằm đánh giá chất lượng các thành phần môi trường, xem xét mức độ ô nhiễm, khả năng sử dụng các thành phần môi trường và thu thập số liệu phục vụ quản lý môi trường. Những mục tiêu quan trắc của các hoạt động đánh giá chất lượng môi trường được trình bày trong Bảng 1-1.
Bảng 1-1. Mục tiêu quan trắc của các hoạt động đánh giá chất lượng môi trường
STT Kiểu đánh giá Mục tiêu quan trắc
Đánh giá thường xuyên
1
Quan trắc đa mục đích Đánh giá diễn biến chất lượng môi trường chung
theo thời gian và không gian
2 Quan trắc xu hướng Biến đôi dài hạn của ô nhiễm (nồng độ và tải lượng)
3
Quan trắc nền Xây dựng mức độ cơ sở của các thông số tự nhiên và
kiểm soát các tác nhân 4
Quan trắc hoạt động
Chất lượng không khí, nước, đất cho việc sử dụng riêng biệt và những mô tả chất lượng môi trường liên quan (các thông số)
Đánh giá không thường xuyên
5 Khảo sát hiện trạng Đánh giá hiện trạng môi trường
6 Khảo sát ban đầu Đánh giá tình trạng ban đầu
7
Khảo sát khẩn cấp Xác định những chất độc tính cấp trong những
trường họp ô nhiễm tai biến và khẩn cấp
8 Khảo sát tác dộng Đánh giá các tác động đên chât lượng môi trường
9
Khảo sát mô hình Xây dựng mô hình dự báo diễn biến chất lượng môi
trường
10 Giám sát cảnh báo sớm Phát hiện ô nhiễm bất thường
Cụ thế hơn quan trắc chất lượng môi trường cung cấp các thông tin sau:
- Thành phân, nguồn gốc, nồng độ/ hàm lượng/ cường độ của các tác nhân gây ô nhiễm trong môi trường;
- Khả năng ảnh hưởng của các tác nhân này trong môi trường;
- Dự báo xu hướng diễn biến về nồng độ và ảnh hưởng của các tác nhân này; - Tuân thủ các tiêu chuẩn/quy chuẩn chất lượng môi trường;
- Xây dựng, đánh giá và hoàn thiện các chiến lược quản lý môi trường.
Trên cơ sờ các thông tin trên, cơ quan quản lý môi trường có biện pháp cảnh báo, quản lý môi trường và thi hành các biện pháp khống chế giảm thiểu tác động ô nhiễm và sử dụng họp lý các thành phần môi trường.
1.3. VAI TRÒ CỦA QUAN TRẮC CIIÁT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG
Vai trò của quan trắc môi trường trong công tác quản lý và tạo lập chính sách về môi trường được thể hiện trên Hình 1-1. Quan trắc môi trường dựa vào một hệ thống những
chỉ thị môi trường nghiêm ngặt và toàn diện, là một cấu phần cần thiết trong giải pháp tổng thể của chính phủ nhằm bảo vệ và phục hồi chất lượng mồi trường và tài nguyên thiên nhiên. Đe sử dụng hiệu quả, số liệu quan trắc phải đi cùng với quá trình phân tích hay đánh giá nhằm lý giải những ý nghĩa cần thiết của số liệu. Những thông tin có ý nghĩa xuất phát từ sổ liệu này sẽ đưa ra được các hoạt động quản lý cân xứng và chính xác nhằm bảo vệ, quản lý và phục hồi tài nguyên thiên nhiên. Một chiến lược quan trắc môi trường tốt sẽ đạt hiệu quả hơn trong việc thu hồi các nguồn đầu tư từ cộng đồng và cá nhân trong lĩnh vực kiểm soát và xử lý ô nhiễm, quản lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.
Nguồn: Alexander (1993)
1.4. CĨIƯƠNG TRÌNII QUAN TRẮC CHÁT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG
1.4.1. Các nguycn tắc co bản cho một chuơng trình quan trắc chất lượng môi trưòng thành công
Để một chương trinh quan trắc chất lượng môi trường thành công, cần có sự phối họp chặt chẽ của nhiều yếu tố. Tuy nhiên, có thể hệ thống các yếu tố thành 10 nguyên tắc cơ bản sau:
1. Mục tiêu của chương trình và yêu cầu thông tin phải được xác định trước tiên, không được mâu thuẫn nhau;
2. Phải nghiên cứu kỹ đặc điểm điều kiện tự nhiên và phát triển kinh tế - xã hội của khu vực quan trắc kỹ trước khi thiết lập chương trình (thông qua khảo sát tiền trạm), đặc biệt là những biến đổi về thời gian hay không gian trên toàn lưu vực;
3. Phải thu thập các thông tin cơ bản cho một trạm quan trắc (loại trạm, vị trí địa lý, tọa độ, độ cao so với mực nước biển, cảnh quan xung quanh, khoảng cách đến phòng thí nghiệm,...);
4. Phải chọn lựa kỹ lưỡng các thông số, loại mẫu, tần suất và vị trí đặt trạm quan trắc để đáp ứng yêu cầu thông tin;
5. Phải chọn lựa kỹ lưỡng các trang thiết bị thu mẫu và phân tích, không mâu thuẫn nhau (phải tương thích nhau);
6. Phải thiết lập phương pháp xừ lý số liệu thích họp;
7. Quan trắc chất lượng môi trường phải đi kèm với quan trắc các thông số khí tượng và thủy văn;
8. Kiểm tra chất lượng số liệu cả ở bên trong phòng thí nghiệm và bên ngoài thực địa;
9. Sổ liệu chuyển đến các nhà ra quyết định phải được xử lý, đánh giá và cần đưa ra những đề nghị về các phương án quản lý liên quan;
10. Phải đánh giá chương trình quan trắc theo thời gian, đặc biệt nếu hiện trạng chung hay bất cứ những ảnh hưởng đặc biệt nào đến môi trường bị thay đổi, kể cả tự nhiên hay do con người tác động trong toàn vùng hay một lưu vực sông.
Ngoài ra, có thể bổ sung thêm các nguvên tắc sau: hỗ trợ đủ tài chính để thực hiện chương trình quan trắc; yêu cầu cơ chế họp tác hiệu quả về thẩm quyền ở các cấp độ (quốc tế, quốc gia, lưu vực, địa phương).
1.4.2. Quy trình quan trắc chất lượng môi trường
1.4.3. Thiết kế nghicn cứu
Trước khi xem xét chi tiết phần tiếp theo, cần thiết kế nghiên cứu nhằm đạt hiệu quả chi phí trong chương trình thu và phân tích mẫu chất lượng môi trường (Hình 1-3). Đầu tiên, nhóm quan trắc phải mô tả kiểu nghiên cứu, vì điều này sẽ xác định được chương trình thu mẫu thực địa và thực hiện phân tích số liệu sau đó.
//Ỉrt/| 1-3. Quy trình thiết kế một chưcmg trình quan trắc
1.5. MẠNG LƯỚI QUAN TRẮC CHÁT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG
v ề
nguyên tắc, tất cả các thành phần môi trường (đất, nước, không khí và sinh vật) đều cần được quan trắc. Tuy nhiên trong thực tế ờ nhiều quốc gia (chủ yếu là các quốc gia đang phát triển), mạng lưới quan trắc thường thực hiện quan trắc các thành phần môi trường nước, không khí và đất. Trong những năm gần đây yêu cầu đòi hỏi phải quan trắc sinh học (Biomonitoring) ngày càng cao, vì chỉ khi quan trắc các thành phần sinh học mới tìm ra được đồng thời những nguyên nhân và hậu quả của các tác nhân gây ô nhiễm lên môi trường và hệ sinh thái. Tùy thuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia và sự quan tâm đến môi trường của từng chính phủ, mà mạng lưới trạm quan trắc môi trường được tổ chức khác nhau ở từng quốc gia.1.5.1. Mạng lưới quan trắc chất lượng nước
Hệ thống các trạm quan trắc chất lượng nước thường có hai loại trạm: các trạm nền và các trạm tác động (các trạm kiểm soát nhiễm bẩn). Ngoài ra, còn có các trạm xu hướng để đánh giá xu hướng thay đổi chất lượng nước ở quy mô toàn cầu.
1.5.2. Mạng lưới quan trắc chất lưọng không khí
Hệ thống trạm quan trắc chất lượng không khí thường bao gồm hai loại trạm: trạm quan trắc chất lượng không khí nền, và trạm quan trắc không khí đô thị và khu công nghiệp. Ngoài ra, tùy thuộc vào yêu cầu của đối tác, đặc điểm của vị trí thu mẫu, còn có các trạm quan trắc không khí khu dân cư, khu thương mại...
1.5.3. Mạng lưới quan trắc chất lưọng đất
Hệ thống các trạm quan trắc chất lượng đất thường có hai loại trạm: trạm đặt ở nơi ít chịu ảnh hường của các hoạt động kinh tế - xã hội hay trạm chịu tác động của ô nhiễm. Ngoài ra, còn có các trạm quan trắc những mục đích sử dụng đất khác nhau.
1.5.4. Mạng lưới quan trắc sinh học
Hệ thống các trạm quan trắc sinh học (hệ sinh thái dưới nước) thường được thiết lập cùng với hệ thống các trạm quan trắc chất lượng nước.
1.6. CÁC NGUỒN VÀ TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM NƯỚC 1.6.1. Các nguồn gây ô nhiễm nước
Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tích chất của nước, có hại cho hoạt động sống bình thường của sinh vật và con người, bởi sự có mặt của một hay nhiều hóa chất vượt qua ngưỡng chịu đựng của sinh vật hay ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Có nhiều nguồn gây ô nhiễm nước bề mặt và nước dưới đất. ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên (núi lửa, bão lụt, xâm nhập mặn, phong hóa,...) có thể là nghiêm trọng nhưng không thường xuyên và không phải là nguyên nhân chính gây suy thoái chất lượng nước toàn cầu. Hầu hết những nguồn gây ô nhiễm là từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, ngư nghiệp, giao thông thủy, khai khoáng, xây dựng công trình thủy lợi, hồ chứa nhân tạo, du lịch, dịch vụ, sinh hoạt của con người,... đưa khối lượng ngày càng lớn chất thải vào nguồn nước tự nhiên ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. Đặc điểm các nguồn gây ô nhiễm được tóm tất dưới đây.
1.6.1.1. Nước thải sittli hoạt
Nguồn: Báo Kinh tế và Đô thị (2014)
Nước thải từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trường học, cơ quan,... chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con người được gọi chung là nước thải sinh hoạt, nước thải từ khu dân cư hoặc nước thải vệ sinh. Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là trong đó có hàm lượng cao của các chất hữu cơ không bền vững, dễ bị phân hủy sinh học (như hydrocarbon, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (N, P), chất rắn lơ lửng, dầu, vi sinh vật và virus gây bệnh.
1.6.1.2. Nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp là nước thải từ các cơ sờ sản xuất công nghiệp (bao gồm chăn nuôi công nghiệp), tiểu thù công nghiệp, giao thông vận tải. Nước thải công nghiệp không có đặc điểm chung mà phụ thuộc vào đặc điểm của từng ngành sản xuất. Nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm (đường, sữa, thủy hải sản, nước ngọt, bia,...) chứa nhiều chất hữu cơ với hàm lượng cao; nước thải của các xí nghiệp thuộc da ngoài chất hữu cơ còn có kim loại nặng, sulfur; nước thải xí nghiệp ắc quy có nồng độ acid, chì cao; nước thải nhà máy luyện khi chứa nhiều kim loại nặng với hàm lượng cao; nước thải nhà máy bột giấy chứa nhiều chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, màu, lignin, phenol,... với hàm lượng lớn.
Nguồn: Water Desalination Plants (2011) Ifình 1-5. Các nguồn ô nhiễm do nước thài công nghiệp
1.6.1.3. Nước thải nông nghiệp và nước mưa chảy tràn
Nước thải từ hai nguồn này có thể xếp chung một loại nếu xem nước từ đồng ruộng là nước chảy tràn mặt đất hoặc tách riêng làm hai loại nếu xem nước từ quá trình trồng lúa và nước thải từ hoạt đồng nuôi trồng thủy sản là nước thải nông nghiệp. Nhìn chung, nước thải nông nghiệp và nước chảy tràn từ mặt đất do nước mưa hoặc thoát nước từ dồng ruộng hoặc nước thải nuôi trồng thủy hải sản là nguồn gây ô nhiễm nước sông, hồ; nước rửa trôi qua đồng ruộng có thể cuốn theo chất rắn (rác), hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón... Nước rửa trôi qua khu dân cư, đường phố, cơ sở sản xuất công nghiệp có thể làm ô nhiễm nguồn nước do chất rắn, dầu mỡ, hóa chất, vi sinh vật và virus gây bệnh... Nước thải nuôi trồng thủy sản có hàm lượng hữu cơ và chất rắn lơ lửng cao. Khối lượng
Nguồn: Department o f Agriculture (2013)
Hình 1-6. Các nguồn ô nhiễm do nước mưa chảy tràn và sản xuất nông nghiệp 1.6.1.4. Ảnh hưởng các yếu tố tự nhiên
Do thủy triều, nước mặn ở vùng ven biển xâm nhập sâu vào nội địa hoặc nguy cơ xâm nhập mặn nặng hơn do nước biển dâng. Nước sông, kênh rạch bị nhiễm phèn có thể chuyển acid, sắt, nhôm,... đến các vùng khác gây suy giảm chất lượng nước vùng bị tác động. Ví dụ: Sông Vàm c ỏ Đông (đoạn từ Đức Huệ đến cầu Bển Lức), kênh Bo Bo và nhiều kênh rạch vùng Đồng Tháp Mười hay Sông Sài Gòn (đoạn từ cửa sông Thị Tính đến cầu Bình Phước) bị acid hóa (pH: 3,5 - 5,5), chủ yếu là do sông chảy qua vùng đất phèn. Vùng hạ lưu của hệ thống sông Đồng Nai (từ Nhà Bè ra vịnh Gành Rái) bị nhiễm mặn do nước biển đưa đến.
Sự hoạt động của con người cũng góp phần gia tăng mức độ tác động do các yếu tố tự nhiên. Ví dụ: việc cải tạo Đồng Tháp Mười bằng biện pháp đào kênh, mương, chuyển vùng đồng cỏ hoang thành trồng lúa chính là nguyên nhân gây gia tăng mức độ acid hóa của sông Vàm c ỏ và các kênh rạch trong vùng. Ngoài ra, việc lưu nước và ở hồ chứa nhân tạo hoặc chuyển nước qua lưu vực khác ở thượng nguồn sông Mékong cũng làm nước mặn xâm nhập sâu vào kênh rạch nội địa.
Nguồn: Thông tấn xã Việt Nam (2010) Ifìnli 1-7. Các nguồn ô nhiễm tự nhiên do xâm nhập mặn và phèn
và đặc điểm của nước mưa chảy tràn phụ thuộc vào diện tích vùng mưa và thành phần, khối lượng chất ô nhiễm trên bề mặt vùng nước mưa chảy qua.
1.6.2. Các tác nhán gây ô nhiễm nguồn nưóc
1.6.2.1. Phân loại
Có hàng ngàn loại tác nhân gây ô nhiễm nước, tuy nhiên để tiện lợi cho việc quan
trẳc và khống chế ô nhiễm nguồn nước, có thể phân chúng thành 1 0 nhóm cơ bản:
1. Các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học; 2. Các chất hữu cơ bền vững; 3. Các kim loại nặng; 4. Các ion vô cơ; 5. Các khí hòa tan; 6. Dầu mỡ; 7. Các chất phóng xạ; 8. Các chất có mùi; 9. Các chất rắn;
10. Vi sinh vật và virus gây bệnh.
1.6.2.2. Các chất hữu cơ
a) Các chất dễ bị phân hủy sinh học
Thuộc loại này có carbonhydrate, protein, chất béo... Đây là chất gây ô nhiễm phổ biến nhất trong nước thải từ khu dân cư, khu công nghiệp chế biến thực phẩm (sản xuất bột ngọt, công nghệ lên men, công nghệ chế biến sữa, rượu bia, thịt cá,...).
b) Các chất hữu cơ bền vững
Các chất hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi sinh phân hủy. Một số có tác dụng tích lũy và tồn lưu lâu dài trong môi trường và trong cơ thể thủy sinh vật nên có tính tích lũy qua chuồi thức ăn, gây tác hại lâu dài đến đời sống sinh vật và từ sinh vật chuyển vào cơ thể con người. Các chất polychlorophenol (PCP), polychlorobiphenul (PCB), các hydrocarbon đa vòng ngưng tụ, họp chất dị vòng N hoặc o là thuộc loại này. Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp và nguồn nước chảy tràn từ các vùng nông nghiệp, lâm nghiệp sử dụng nhiều thuốc bảo vệ thực vật.
c) Các hợp chất hữu cơ bền vững có độc tỉnh cao
Các họp chất phenol: Phenol và các dẫn xuất phenol có trong nước thải một số ngành công nghiệp (lọc hóa dầu, sản xuất bột giấy, nhuộm,...). Các hợp chất phenol làm cho nước có mùi, đồng thời gây tác hại cho hệ sinh thái và sức khỏe con người. Một số dẫn xuất phenol có khả năng gây ung thư.
Các hóa chất bảo vệ thực vật hữu cơ: hiện nay có hàng trăm hóa chất diệt sâu, rầy, nấm mốc, phát quang cỏ dại được sử dụng trong nông nghiệp. Nhiều chất trong số đó,
đặc biệt là chlorine hữu cơ, có độ bền vững và độc tính cao trong môi trường, và khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật và con người. Do vậy việc quản lý và quan trắc hóa chất bảo vệ thực vật phải được quan tâm đặc biệt.
Tanin và Lignin: các hóa chất này có nguồn gốc thực vật. Lignin có nhiều trong nước thải các nhà máy sản xuất bột giấy, còn tanin có trong nước thải công nghiệp thuộc da. Các chất này gây cho nguồn nước có màu nâu và đen, đồng thời chúng có độc tính với thủy sinh vật, con người và gây suy giảm chất lượng nước cấp cho thủy lợi, sinh họat. du lịch...
Các hydrocarbon đa vòng ngưng tụ: đây là các chất có thể có trong nước thải một số ngành công nghiệp (hóa dầu, sản xuất bột giấy, dược phẩm...). Các hóa chất này có độc tính cao, có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể sinh vật. Trong số đó có các chất gây ung thư, dị ứng, biến dị, tác hại phôi thai như 7, 12 - benzpyren, các dioxin, PCB...
1.6.2.3. Các chất vô cơ
a) Các chất dinh dưỡng
Các muối của N và p được gọi là các chất dinh dưỡng đối với thực vật, vì ở nồng độ phù họp chúng tạo điều kiện phát triển bùng nổ rong, tảo và thực vật lớn thủy sinh...
Amoniac (NH3): trong nước mặt tự nhiên ở vùng không ô nhiễm, thường nồng độ
NH3 đo được nhỏ hơn < 0,1 mg/1. Nguồn nước có pH acid hoặc trung tính NH3 tồn tại ở
dạng ammonia (NH4+), trong khi đó nguồn nước có pH kiềm thì NH3 tồn tại dưới dạng
khí NH3. Nồng độ NH4+ trong nước dưới đất cao hơn nhiều so với nước mặt. Khi nồng
độ NH4+ lớn hơn 2 mg/1 cho thấy nguồn nước bị nhiễm bẩn nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải nông nghiệp, nước chảy tràn mặt đất... Do đó, NH4+ là một chỉ thị hữu ích cho nhiễm bẩn hữu cơ.
Nitrate (NO3') và Nitrite (NO2'): nồng độ NO3' trong sông, suối sạch hiếm khi vượt 0,1
mg/1. Khi nồng độ NO3' lớn hơn 5 mg/1 chỉ ra rằng nguồn nước chịu tác động của nước
thải giàu chất hữu cơ. Đặc biệt, nồng độ NO3' trong một số nhà máy sản xuất công nghiệp
có thể vượt 200 mg/1. Nồng độ NO2' trong nước ngọt thường rất thấp (0,001 mg/1), hiếm
khi đạt nồng độ 1 mg/1.
Phosphate (P 0 43‘): Nồng độ P 0 43’ trong nguồn nước không ô nhiễm thường nhỏ hơn 0,01 mg/1. Giá trị này ở các hệ thống sông Hồng, Mekong và Đồng Nai ở vùng xa trung tâm đô thị, công nghiệp < 0,05 mg/1 như ở các đoạn Hà Nội, Biên Hòa, Thủ Dầu Một, Tp.HCM hay các kênh rạch bị ô nhiễm nước thải sinh hoạt, công nghiệp thực phẩm và nông nghiệp nồng độ P 0 43' có thể lớn hơn 0,5 mg/1.
Sulphate (S 0 42'): các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển và nước phèn có nồng độ sulphate cao. Nước sông Mekong, sông Đồng Nai ở vùng không bị nhiễm mặn có nồng độ S 0 42' < 50 mg/1, nước ở những vùng phèn cũng có nồng độ S 0 42' cao. Nước ờ vùng có mỏ thạch cao, quặng chứa lưu huỳnh và nước thải một số ngành công nghiệp có
nhiều SƠ42V Sulphate trong nước có khả năng bị chuyển hóa do vi sinh vật tạo ra
sulphite và H2SO4 nên có thể gây gỉ đường ống và công trình bè tông. Ở nồng độ cao SO42 còn tác hại đển cây trồng.
Chlorua (O '):
cr
là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải. Vị mặncủa nước là do ion
cr
tạo ra. Nước cócr
với nồng độ trên 250 mg/1 với sự có mặt củaNa+ có thể gây cảm giác lợ. Neu cation là Ca, Mg thì ở nồng độ
cr
cao đến 1.000 mg/1cũng không cho vị mặn.
1.6.2.4. Kim loại nặng
Chì (Pb): Pb có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin-acquy, luyện kim, hóa dầu. Pb còn được đưa vào môi trường từ nguồn không khí bị ô nhiễm do khí thải giao thông. Pb có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể sinh vật và gây độc tính đối với thủy sinh và con người. Các hợp chất chì hữu cơ có độc tính cao hơn nhiều so với chì vô cơ. Nồng độ Pb trong nước sông, hồ tồn tại ở dạng vét ( 1 - 5 0 pg/1), còn nước biển không ô nhiễm có nồng độ Pb là khoảng 0,03 p.g/1.
Thủy ngân (Hg): nguồn gây ô nhiễm Hg phát sinh từ các hợp chất hữu cơ Hg trong nông nghiệp (thuốc chống nấm), khai thác mỏ thủy ngân và công nghiệp (hóa chất, làm điện cực, bột giấy...). Ngoài ra, trong tự nhiên Hg được đưa vào môi trường từ nguồn khí núi lửa. Hg là hóa chất có độc tính cao đối với sinh vật và con người. Sự cố môi trường do ô nhiễm Hg hữu cơ gây tác hại sức khỏe nghiêm trọng nhất trong lịch sử hiện đại xảy ra tại vịnh Minataba (Nhật Bản) trong thập niên 50, 60 của thế kỷ XX đã gây tích lũy Hg trong thủy sàn. Người dân trong vùng ăn các loại thủy sàn này đã bị nhiễm độc. Trên 1.000 người đã chết và hàng ngàn người mắc bệnh và ảnh hưởng cho đến ngày nay do hậu quả nhiễm độc này.
Asen (As): As là kim loại có thể tổn tại ở nhiều dạng họp chất vô cơ và hữu cơ. Trong tự nhiên, As có trong nhiều loại khoáng chất, thường ở dạng asenat và asenit. Các hợp chất asen methyl có trong môi trường do chuyển hóa sinh học. Các hợp chất As có trong chất thải một số ngành công nghiệp luyện kim, khai khoáng (các mỏ đồng, chì). As là chất độc mạnh có tác dụng tích lũy và có khả năng gây ung thư. Nước tự nhiên có chứa vet As
với nồng độ khoảng 10 pg/lít. Tiêu chuẩn cho phép WHO trong nước uống là 50 pg/lít.
Chrom (Cr): Cr là kim loại nặng có nhiều trong một số loại đá (5 mg/kg đá granite, đến 1.800 mg/kg đá serpentine). Cr trong đất có hàm lượng thấp ( 2 - 6 mg/kg). Phần lớn Cr (VI) trong môi trường là từ chất thải công nghiệp (mạ, sơn, khai thác và chế biến Cr, đốt nhiên liệu hóa thạch, thuộc da,...). Cr có độc tính cao đối với động vật và con người. Độc tính của Cr (VI) cao hơn nhiều so với Cr (III). Hiện nay, nồng độ Cr trong nước sông và nước biển ven bờ ở Việt Nam còn khá thấp.
Mangan (Mn): Mn là nguyên tố khá phổ biến trong vỏ trái đất. Nguồn Mn trong môi trường thường do quá trình rửa trôi, xói mòn và chất thải từ công nghiệp luyện kim
màu, sản xuất thép, acquy khô, phân bón... Trong nước sông có nồng độ Mn biến thiên từ 1 - 500 Ịig/lít, trong nước biển nồng độ Mn thấp hcm (0,1 - 5 pg/lít). Trong đất hàm lượng Mn từ 500 - 900 mg/kg. Mn có độc tính không cao nhưng có khả năng ảnh hưởng đến vị giác. Hiện nay, nồng độ Mn trong nước sông Sài Gòn khu vực cấp nước thô cho Nhà máy nước Tân Hiệp thường vượt mức tiêu chuẩn cho phép.
1.6.2.5. Dầu mỡ
Dầu mỡ là chất lỏng khó tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ. Dầu mỡ có thành phần hóa học rất phức tạp. Độc tính và tác động sinh thái của dầu mỡ phụ thuộc vào từng loại dầu. Dầu thô có chứa hàng ngàn phân tử khác nhau nhưng phần lớn là các hydrocarbon có số carbon từ 4 - 26. Trong dầu thô còn có các hợp chất lưu huỳnh, nitrogen, kim loại. Các loại dầu thiên nhiên sau khi tinh chế (dầu DO, FO) và một số sản phẩm dầu mỡ còn chứa các chất độc như hydrocarbon thơm đa vòng (PAH), polyclobiphenyl (PCB), kim loại (chì). Do đó dầu mỡ có độc tính cao và tương đối bền vững trong môi trường nước.
Hầu hết các loài động và thực vật đều bị tác hại do dầu mỡ. Các loài thủy sinh vật và cây ngập nước dễ bị chết do dầu mỡ ngăn cản quá trình hô hấp, quang họp và cung cấp dinh dưỡng. Nồng độ dầu mỡ lớn hơn 0,3 mg/1 sẽ gây độc cho cá nước ngọt. Hàng loạt các sự kiện tràn dầu trên thế giới (vụ tàu Exxon Valdez ờ Alaska năm 1989 gây tràn
48.000 m3 dầu thô) và ở Việt Nam (vụ tàu Neptune Ariens năm 1994 gây tràn trên 1.500
tấn dầu nhiên liệu trên sông Đồng Nai tại Cát Lái) gây thiệt hại cho hàng trăm ha đồng tôm, cả ngàn ha ruộng lúa và hàng loạt các loài thủy sinh vật và gia cầm chết đã chứng minh cho tác động nghiêm trọng của dầu mỡ đối với môi trường.
1.6.2.6. Màu
I
Nước tự nhiên có thể có màu vì các lý do sau: - Các chất hữu cơ trong cây cỏ bị phân rã;
- Nước có sắt và mangan dạng keo hoặc dạng hòa tan; - Nước có chất thải công nghiệp (chứa Cr, tanin, ligin,...).
Màu thực của nước là màu tạo ra do các chất hòa tan hoặc ờ dạng hạt keo; màu bên ngoài (biểu kiến) của nước là màu do các chất lơ lửng trong nước tạo nên. Trong thực tế người ta xác định màu của nước, nghĩa là sau khi đã lọc bỏ các chất không tan.
1.6.2.7. Mùi
Nước có mùi là do các nguyên nhân:
- Có chất hữu cơ từ cống rãnh khu dân cư, xí nghiệp chế biến thực phẩm; - Có nước thải công nghiệp hóa chất, chế biến dầu mỡ;
1.6.2.8. Phóng xạ
Có 4 loại phóng xạ:
- Các hạt alpha: bao gồm 2 proton và 2 neutron, có năng lượng xuyên thấu nhỏ, dễ mất năng lượng trong khoảng cách ngắn. Tuy nhiên chúng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa, gây tác hại cho cơ thể do tính ion hóa mạnh.
- Các hạt beta: có khả năng xuyên thấm mạnh hơn, nhưng dễ bị ngăn lại bởi các lóp nước, thủy tinh hoặc kim loại. Các hạt beta cũng gây tác hại cho cơ thể.
- Các tia gamma: là bức xạ điện tử sóng ngắn giống tia X, có khả năng xuyên thấu kýp vật liệu gây tác hại cho cơ thể sinh vật.
Trong môi trường luôn tồn tại một lượng phóng xạ tự nhiên do hoạt động của con người (như đốt nhiên liệu), hoặc từ nguồn đất, đá, núi lừa tạo ra. Các sự cố phóng xạ có khả năng gây tác hại nghiêm trọng đến con người và sinh vật chủ yếu do nổ hoặc rò rỉ các lò phản ứng nguyên tử (như sự cố Chernobyl ở Ucraina vào tháng tư năm 1986, gây chết hàng trăm người và hàng vạn người bị nhiễm phóng xạ; gần đây là sự cố nhà máy điện hạt nhân Fukushima năm 2011 ở Nhật Bản); sử dụng bom hạt nhân (như vụ Hoa Kỳ
ném bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki vào tháng 8 năm 1945 giết chết hàng chục
vạn người) hoặc các vụ thử bom hạt nhân ở các đảo Nam Thái Binh Dương, Trung Á. Bức xạ hạt nhân có khả năng gây chết người do phá vỡ cấu trúc tế bào, tác hại đến nhiễm sắc thể. Ở cường độ thấp, bức xạ hạt nhân cũng có khả năng gây tác động mãn tính đến nhiễm sắc thể gây ung thư, hại phôi thai, ảnh hưởng đến di truyền.
1.6.2.9. Nhiệt độ
Nhiệt độ cũng là tác nhân vật lý gây ô nhiễm nguồn nước, việc gia tăng nhiệt độ nước sông chủ yếu là do nước giải nhiệt từ các nhà máy nhiệt điện hoặc các nhà máy cần thiết giải nhiệt. Đối với nhà máy nhiệt điện có công suất 400 - 600 MW chạy bằng than, dầu hoặc khí phải cần lượng nước giải nhiệt đến 20 - 50 m3/s (cụm nhiệt điện Phú Mỹ: 48 m3/s, Nhà máy nhiệt điện Hiệp Phước: khoảng
30
m3/s). Sau khi qua hệ thốnggiải nhiệt, nhiệt độ nước có thể tăng hơn ban đầu
10 - 15°c,
có khi tăng đến30°c
so vớiban đầu. Lượng nước nóng này xả vào sông sẽ gây tăng nhiệt độ dòng sông.
Việc gia tăng nhiệt độ nước sông có thể làm thay đổi cấu trúc hệ sinh thái nước. Ở vùng nhiệt đới, khi nhiệt độ nước sông ỉớn hơn 35°c sẽ ảnh hưởng đến sinh lý của thủy sinh vật. Các loài tảo lục-lam thích ứng với nhịêt độ cao sẽ ưu thế nếu nước sông trên 32°c. Khi tăng nhiệt độ, sự hô hấp của cá sẽ tăng nhưng DO lại giảm, do đó một số loài cá có thể bị chết. Trứng cá, cá con rất nhạy cảm với sự gia tăng nhiệt độ.
1.6.2.10. Các sinh vật gây bệnh
Nguồn nước bị ô nhiễm do phân có thể chứa nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng (virus), protozoa và trứng giun sán gây bệnh, Bảng 1 -2 thống kê một số loài sinh vật gây bệnh
có thể tồn tại trong nguồn nước. Các loại bệnh lây lan qua đường nước hiện nay còn rất phổ biến ở các quốc gia nghèo và quốc gia đang phát triển với điều kiện vệ sinh môi trường kém. Các bệnh tiêu chảy, tả lây lan rất nhanh ra phạm vi rộng, gần đây nhất, tháng 05/2010 bệnh tả xảy ra ở Cambodia đã lan rộng sang các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long của Việt Nam.
Bảng 1-2. Một số sinh vật gây bệnh qua đường nước
Sinh vật Bệnh đường nước
Vi trùng
Salmonella typhi Sốt thương hàn
Salmonella parathyphi Sốt phó thương hàn
Salmonella sp. Viêm dạ dày, ruột
Shigella sp. Lỵ
Vibrio cholerae Tả
Escherichia coli Viêm dạ dày, ruột
Leptospira icterohaemorrhagiae Bệnh Weil
Francisellatularensis Sốt
Virus
Enterovirus Nhiều loại bệnh
Rotavirus Tiêu chảy
Protozoa
Giardia lambria Tiêu chảy
Cryptosporidium Tiêu chảy
Giun sán
Diphyllobothrium latum Bệnh giun sán
Taenia saginata Bệnh giun
Schistosoma sp. Phù chân (Billarzia)
Dracunculus medimansis Bệnh giun Guinea
Nguồn: Lê Trình (1997)
1.7. CÁC NGUỒN VÀ TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 1.7.1. Các nguồn ô nhiễm không khí
Có nhiều cách phân loại nguồn ô nhiễm không khí khác nhau. Dựa vào nguồn gốc phát sinh có thể phân loại nguồn gốc ô nhiễm thành hai nguồn: tự nhiên và nhân tạo.
Nguồn tự nhiên: là nguồn ô nhiễm từ các hoạt động tự nhiên của núi lửa, động đất, bão cát, phấn hoa, phân hủy sinh học...
Nguồn: Manthan Chheda (2015) Ilình 1-8. Các dạng nguồn tự nhiên gây ô nhiêm không khi
Nguồn nhân tạo: là các nguồn ô nhiễm do con người tạo nên. Nó bao gồm nguồn cố định và nguồn di động.
- Nguồn cố định: các quá trình đốt khí thiên nhiên, đốt dầu, đốt củi, đốt trấu, và các nhà máy công nghiệp...;
Nguồn: Mercredi (2012) Iỉình 1-9. Các dạng nguồn cố định
- Nguồn di động: hoạt động giao thông.
Nguồn: Đường bộ (2014) ITinlt 1-10. Các dạng nguồn di động
Ngoài ra, có thể phân loại nguồn ô nhiễm dựa vào tính chất hoạt động (quá trình tự nhiên, quá trình sản xuất, sinh họat, giao thông vận tải) hay bố trí hình học (điểm, đường và vùng ô nhiễm).
1.7.2. Các tác nhân gây ô nhiễm không khí
1.7.2.1. Phân loai các chất ô nhiễm
a) Dựa vào nguồn gốc phát sinh
Có thể chia các chất ô nhiễm thành hai loại sau:
- Chất ô nhiễm sơ cấp: là các chất ô nhiễm được thải trực tiếp từ nguồn ô nhiễm. Ví dụ như các chất SOx, NOx, bụi,... thải ra từ quá trình đốt nhiên liệu;
- Chất ô nhiễm thứ cấp: là các chất ô nhiễm được tạo thành từ các chất ô nhiễm sơ
cấp do các quá trình biến đổi hóa học trong khí quyển. Ví dụ, H2SO4 sinh ra từ quá trình
hấp thụ hơi nước trong khí quyển SOx là chất ô nhiễm thứ cấp.
Quá trình lấy mẫu và phân tích khí thải tại nguồn cho phép xác định chủng loại và nồng độ của các chất ô nhiễm sơ cấp. Còn quá trình lấy mẫu và phân tích trong khí quyển cho phcp xác định chủng loại và nồng độ của chất ô nhiễm thứ cấp. Nhìn chung, các chất ô nhiễm thứ cấp thường có tính độc cao hơn các chất ô nhiễm sơ cấp.
b) Phân loại theo tỉnh chất vật lý
Theo tính chất vật lý có thể phân ra các loại chất ô nhiễm không khí sau: - Chất ô nhiễm không khí ở thể rắn: các loại bụi;
- Chất ô nhiễm không khí ở thể khí: các loại hơi khí độc; - Chất ô nhiễm không khí ở thể lỏng: các loại hơi dung môi.
Ngoài ra, có thể phân loại các chất ô nhiễm theo nguồn gốc sử dụng nguyên vật liệu (chất ô nhiễm từ các quá trình đốt hay các quá trình công nghệ khác nhau).
1.7.2.2. Ô nhiễm không khí do bụi
Định nghĩa: bụi là một tập hợp nhiều hạt, có kích thước khác nhau, tồn tại lâu trong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung nhiều pha gồm hơi, khói mù. Có thể phân loại bụi theo kích thước hạt:
- Khi kích thước hạt (D) nhỏ hơn 0,1 |im, gọi là khói; D biến thiên từ 0,1 - 10 pm, gọi là sương mù. Các dạng bụi này còn gọi là bụi bay bao gồm tro, muội, khói và những hạt rắn được nghiền nhỏ,... chuyển động theo kiểu Brao hoặc rơi xuống đất với vận tốc
không đổi theo định luật Stok.
về
mặt sinh học, bụi này thường gây tổn thương cho cơquan hô hấp, nhất là khi phổi nhiễm bụi thạch anh (silicose) do hít thở phải không khí có chứa bụi dioxide silic lâu ngày.
- Khi kích thước hạt (D) lớn hơn 10 pm, gọi là bụi. Dạng bụi này còn gọi là bụi lắng,
thường rơi nhanh xuống đất theo định luật Newton với tốc độ tăng dần.
về
mặt sinhNgoài ra, có thể phân loại bụi theo nguồn gốc (bụi hữu cơ; bụi thực vật, bụi động vật, bụi nhân tạo, bụi kim loại, bụi hỗn hợp,...); theo tác hại (bụi nhiễm độc chung, bụi gây dị ứng viêm mũi, hen, nổi ban, bụi gây ung thư, bụi gây xơ hóa phổi,...).
1.7.2.3. Ô nhiễm không khí do hơi khí độc
a) 0 nhiễm do các quá trình đốt
Quá trình đốt do các hoạt động của con người, trước hết phải kể đến các quá trình đốt nhiên liệu trong quá trình công nghệ phục vụ cho các nồi hơi, máy phát điện,...; các quá trình sấy nông sản, gỗ,...; sau đó phải kể đến các quá trình đốt phá rừng, làm rẫy, nấu ăn... Tuy nhiên, các quá trình này ít gây ảnh hưởng hơn so với quá trình đốt nhiên liệu phục vụ sản xuất công nghiệp. Nhiên liệu ở đây có thể là các loại xăng, dầu (DO, FO, mazut,...), các loại than đá, củi, trấu, mùn cưa, khí đốt... Tùy theo lượng nhiên liệu, thành phần, tính chất và nồng độ khác nhau,... thành phần của khí thải thường gồm bụi, SOx, NOx, CO, aldehyde... Ngoài các yếu tố trên còn phải kể đến tình trạng thiết bị, trình độ vận hành của công nhân cũng ảnh hưởng rất lớn đến thành phần, nồng độ và tính chất của khí thải.
b) Ồ nhiễm do giao thông vận tải
Các loại hoạt động giao thông vận tải của các loại xe máy, xe ô tô, tàu hỏa, máy bay, tàu thủy,... cũng gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường. Thông thường các loại phương tiện này cũng sử dụng các loại nhiên liệu như xăng, đặc biệt là dầu DO, FO, mazut. Thành phần và tính chất của các chất gây ô nhiễm trong khói thải của các phương tiện giao thông tương tự trong quá trình đốt các nhiên liệu trên. Ngoài ra, nó còn phụ thuộc vào loại xe, thương hiệu xe, chế độ vận hành...
c) Ô nhiễm do hoạt động sản xuất công nghiệp
Sản xuất công nghiệp sinh ra các chất ô nhiễm rất đa dạng với khối lượng lớn. Ngoài các chất ô nhiễm do các quá trình đốt nhiên liệu như kể trên được thải qua ống khói, mỗi ngành công nghiệp còn sinh ra những chất ô nhiễm đặc trưng, không thể có nguyên tắc xác định chung. Dưới đây có thể tóm tắt các chất ô nhiễm của một sổ ngành công nghiệp chính gồm:
Công nghiệp gang thép: bụi quặng, oxide sắt, là các tạp chất rất nhỏ do thổi không khí qua kim loại nóng chảy, các họp chất fio tạo thành từ các chất gây cháy CaF2, khí
thải chứa bụi, các khí từ quá trình đốt lò nung;
- Công nghiệp chế biến dầu mỏ: hydrocarbon, các họp chất chứa lưu huỳnh có mùi
hôi (mercaptan), SOx, H2SO4, H2S, NO và N 0 2;
- Các nhà máy phân bón supper phosphate: chủ yếu là HF, SiF4, FĨ2SĨF6 từ nguyên
liệu, H2S 0 4, H3P0 4, phosphate;
- Các nhà máy tơ nhân tạo: chủ yếu là các chất có mùi hôi như các họp chất chứa lưu huỳnh
c s 2,
H2S;- Các nhà máy sản xuất xi măng: chủ yếu là bụi; - Lò gạch: chủ yếu là các họp chất flo từ đất sét;
- Các nhà máy sản xuất tole tráng kẽm, xi mạ các loại: chủ yếu là HC1, các hơi khí độc của các dung dịch mạ...;
- Các nhà máy sản xuất giấy: chủ yếu là bụi và các chất tẩy trắng như CI2, SO2...
Một cách khác cũng có thể xác định các chất ô nhiễm dạng khí dựa trên tính chất hóa học của chúng, đó là khí vô cơ và khí hữu cơ. Khí vô cơ có nguồn gốc xuất phát từ động
vật và thực vật. Trừ các họp chất thông thường của c o và CO2, còn lại các khí vô cơ là
các khí không có chứa carbon trong thành phần của chúng, có thể kể đến như họp chất
sulfur (SO2, SO3 và H2S); họp chất nitrogen (NO2 và NO); họp chất của chlorine (CI2 và
HC1); họp chất của flo (S1F4 và HF); họp chất của carbon (CO và CO2); chất oxy hóa
( 0 3,N 0 và NO2).
Khí hữu cơ là những khí sinh ra chủ yếu từ các chất hữu cơ, thành phần hóa học của chúng chủ yếu là carbon và hydro, đôi khi cũng có các yếu tố khác. Các chất khí này thường có tính bẩn khá cao và dạng cấu tạo carbon - carbon hay carbon - hydro. Các loại khí trên có thể kể ra như hydrocarbon và dẫn xuất của hydrocarbon.
d) Ô nhiễm do các hoạt động sản xuất nông nghiệp
Trong sản xuất nông nghiệp, vấn đề ô nhiễm không khí cần quan tâm đó là việc phun thuốc bảo vệ thực vật và sử dụng các loại phân bón cho lúa và cây trồng, đặc biệt nếu không được sử dụng đúng quy cách.
1.7.2.4. Ô nhiễm không khí do mùi hôi
Ngoài bụi và các loại hơi khí độc, không thể không kể đến các chất gây mùi hôi thối khó chịu. Thực chất các chất gây mùi hôi đều là các loại hơi khí độc. Mùi hôi phát sinh từ các hoạt động công nghiệp, sản xuất nông nghiệp (bao gồm chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản), giao thông vận tải, dịch vụ thương mại, sinh hoạt của con người...
1.7.2.5. Ô nhiễm nhiệt•
Mọi hoạt động của con người hầu hết đều sản sinh ra nhiệt. Nhưng nguồn gây ô nhiễm nhiệt cho con người trong các hoạt động sản xuất công nghiệp có thể kể đến là các quá trình đốt cháy nhiên liệu, các quá trình công nghệ sản xuất, lượng nhiệt truyền qua các kết cấu công trình nhà xưởng... Tất cả các nguồn nhiệt trên sinh ra sẽ tồn tại trong xưởng sản xuất, nếu không có biện pháp khống chế tốt, chúng sẽ làm cho nhiệt độ không khí trong nhà xưởng tăng lên rất cao so với nhiệt độ môi trường không khí. Đó là nguyên nhân gây ô nhiễm nhiệt, làm ảnh hưởng trực tiếp đến người công nhân.
1.7.2.6.
0
nhiễm tiếng ồn1. 7.2.7. Ô nhiễm phóng xạ
Ỏ nhiễm phóng xạ có thể từ các vụ sử dụng hay thử bom nguyên từ, vũ khí hạt nhân; khai thác quặng tự nhiên; sử dụng đồng vị phóng xạ trong điều trị bệnh và nghiên cứu khoa h ọ c...
1.8. CÁC NGUỒN VÀ TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM ĐẤT
1.8.1. Các nguồn ô nhiễm đất
Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường dất bời các chất ô nhiễm. Có thể phân loại các nguồn gây ô nhiễm và suy thoái đất thành các loại: hoạt động sản xuất nông nghiệp, hoạt động sản xuất công nghiệp, sinh hoạt của con người, giao thông vận tải... Ngoài ra, còn có thể kể đến những nguồn tự nhiên như bão cát, động đất, trượt đất, xói mòn, núi lửa, bụi biển, acid hóa, mặn hóa...
1.8.2. Các tác nhân gây ô nhiễm đất
1.8.2.1. Iỉoạt động sản xuất nông nghiệp
Chế độ canh tác lạc hậu với việc đốt phá rừng, làm nương rẫy du canh, trồng cây lưong thực và cây công nghiệp ngắn ngày theo phương thức lạc hậu trên vùng đất dốc đã gây suy thoái nghiêm trọng chất lượng đất. Với lượng mưa hàng năm rất lớn, tập trung ở một số tháng, lũ lụt làm xói mòn cuốn trôi phù sa trên diện tích lớn vùng đồi núi. Ở Việt Nam (lượng mưa trung bình 1.957 mm/năm), khối lượng đất trên những
vùng đất trọc bị mất khoảng 2 0 0 tấn/năm/ha, trong đó có 6 tấn mùn.
Nguồn: Giao thông (2015)
Hình 1-11. Suy thoái đất do hoạt động phả rừng, du canh và du cư
Việc xây dựng hệ thống tưới tiêu nước không họp lý ở vùng đồng bằng gây ra hiện tượng suy thoái đất, tạo nên một vùng đất phèn. Hiện tượng hóa phèn của đất có thể do một số nguyên nhân như khi tiêu nước triệt để, lóp đất hữu cơ che phủ bị gạt bỏ, đất được phơi ra ánh sáng, các họp chất lưu huỳnh có sẵn ở đây bị oxy hóa tạo thành
H2SO4. Acid này kết hợp với sắt và nhôm có sẵn trong keo đất tạo thành Sulfate sắt hoặc
Sulfate nhôm. Đất phèn có giá trị pH rất thấp, khó canh tác. Vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long có diện tích đất phèn rất lớn với khoảng một triệu ha.
Sử dụng các loại phân hỏa học không đúng quy cách, cũng như thuốc bảo vệ thực vật đã góp phần làm nhiễm bẩn và suy thoái đất. Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật cao làm cho nền đất sì phèn, đất phèn gây ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý cây trồng và hiệu quả sử dụng phân hóa học. Các hóa chất bảo vệ thực vật là chất độc, tồn lưu trong đất thời gian lâu dài có thể làm đất bị nhiễm độc, cản trở các hoạt động sinh hóa bình thường ưong đất.
Nguồn: Kinh tế nông thôn (2014)
Hình 1-12. Suy thoái đẩt do sử dụng thuốc báo vệ thực vật, phân bón và kênh mương hóa 1.8.2.2. Hoạt động sản suất công nghiệp
Các hoạt động sản xuất công nghiệp xả vào môi trường đất một lượng lớn các chất thải qua các ống khói, bãi chôn lấp rác, cống thoát nước... Các chất thải này đi vào đất làm thay đổi thành phần của đất, pH, quá trình nitrate hóa,... cũng như tác động đến hệ sinh vật trong đất. Trong đó, quá trình khai khoáng gây ô nhiễm và suy thoái đất ở mức độ nghiêm trọng nhất. Do khai thác mỏ, một lượng lớn phế thải, quặng... từ lòng đất đưa lên trên bề mặt. Mặt khác, thảm thực vật trong khu vực khai khoáng bị hủy diệt, đất có thể bị xói mòn. Một lượng lớn xỉ quặng theo khói và bụi bay vào không khí và lắng đọng xuống có thể làm nhiễm bẩn ờ quy mô rộng hơn.
Các loại chất thải rắn được tạo ra từ các khâu của quy trình sản xuất, các chất thải này được tập trung tại nhà máy hoặc vận chuyển đi nơi khác. Sau đó, bàng cách này hay cách khác chúng quay trở lại môi trường đất. Theo đặc tính lý hóa, chất thải rắn công nghiệp gây nhiễm bẩn được chia thành 4 nhóm sau:
- Chất thải vô cơ: các nhà máy sản xuất mạ điện, thủy tinh, công nghiệp giấy, công nghiệp luyện thép, và cặn của các trạm xử lý nước...;
- Chất thải khó phân hủy: dầu mỡ, sợi nhân tạo, chất thải công nghiệp d a ...;
- Chất thải dễ cháy : các nhà máy lọc dầu, tiệm sửa chữa xe máy, garage ô tô, sản xuất máy lạnh, nhà máy chế biến thực phẩm ...;
