Tài liệu ĐƯỜNG ĐI VÀO HỆ SINH THÁI CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM pptx

Ngoại trừ một số quá trình tự nhiên như phong hóa đá sẽ phóng thích một số hóa chất với hàm lượng cao kim loại và anion vô cơ; như hoạt động núi lửa đi kèm với cháy rừng sẽ phóng thích S

Bài 4 ĐƯỜNG ĐI VÀO HỆ SINH THÁI

CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM

Ngoại trừ một số quá trình tự nhiên như phong

hóa đá sẽ phóng thích một số hóa chất với hàm lượng cao (kim loại và anion vô cơ); như hoạt động núi lửa đi kèm với cháy rừng sẽ phóng thích SO 2 , CO 2 và các hydrocarbon vòng thơm Còn lại, do hoạt động con người, các chất ô nhiễm có thể đi vào hệ sinh thái theo các con đường sau:

- Sự phóng thích không mong muốn các chất ô

nhiễm trong quá trình hoạt động của con người

- Sự loại bỏ các chất thải

- Sử dụng cố ý các biocide

1 Xâm nhập vào nước mặt

Việc thải bỏ nước cống rãnh vào nước mặt là tiêu biểu cho nguồn chất ô nhiễm chính Nước thải sinh hoạt được thải bỏ chủ yếu vào hệ thống cống Nước thải công nghiệp được thải bỏ vào hệ thống cống rồi đi vào hệ thống

xử lý sau đó thải ra nguồn tiếp nhận – nước mặt

Tùy vào hoạt động của hệ thống xử lý

mà chất lượng nước thải sinh hoạt và công nghiệp sau xử lý rất khác nhau

Ở xử lý sơ cấp, nước thải được lưu tại

bể lắng nhiều giờ Tại giai đoạn này, bông bùn sơ cấp sẽ bắt đầu hình thành Kế tiếp, trong suốt quá trình xử

lý thứ cấp, sự oxy hóa sinh học và sự kết bông của hầu hết vật liệu hữu cơ còn sẽ diễn ra tạo thành bùn hoạt tính Đặc trưng của quá trình này là sự tiến hành bằng quá trình bùn hoạt tính hay bằng lọc sinh học, đặc trưng bởi sự chuyển đổi ammonia thành nitrite và nitrate bởi các vi sinh vật Các chất tẩy

Nhiều vật liệu hữu cơ đi vào hệ thống cống được chuyển đổi thành bùn và được thải bỏ sau đó bằng cách sử dụng như phân bón hay bằng cách thải

bỏ ra mặt đất hay thải ra biển Nước thải sau xử lý từ các xử lý thứ cấp có thể tiến hành xử lý tiếp để loại bỏ các thành phần như phosphate, nitrate, silicate và borate, tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng của nước sau xử lý cuối cùng

Các con đường xâm nhập chính vào nước mặt

Con đường Các chất ô nhiễm chính Chú thích

Cửa cống Nhiều chất ô nhiễm hữu cơ và vô

cơ từ nguồn sinh hoạt và thương mại; các chất tẩy hiện

diện chủ yếu

Thay đổi mạnh; tùy thuộc không chỉ vào việc hệ thống cống tiếp nhận mà còn tùy thuộc vào việc xử

lý các rác cống

Cửa cống từ nguồn

thương mại Tùy thuộc vào hoạt động thương mại; nhiều chất ô nhiễm từ

công nghiệp hóa chất; kim loại từ hoạt động khai mỏ;

máy xay bột giấy là nguồn chất ô nhiễm quan trọng ở

một vài khu vực

Nồng độ các chất ô nhiễm ở nước thải sau xử lý phải nằm dưới giới hạn luật

quy định

Cửa cống của nhà

máy điện hạt

nhân

Các nuclide phóng xạ Mục tiêu kiểm tra thường

xuyên và kiểm soát chặt

ở nhiều quốc gia

Từ đất Nhiều chất ô nhiễm được thải bỏ Thường không được kiểm

Con đường Các chất ô nhiễm chính Chú thích

Từ không khí (i) rơi xuống cùng với mưa

Đôi khi cần quan tâm về sự phóng thích từ các thùng trong thời gian dài hơn khi chúng bị phá hủy

Sự phóng thích từ

tàu chở dầu và

trạm chứa dầu

Các hydrocarbon Đôi khi là tai nạn, đôi khi là

kết quả của chiến tranh Đắm tàu Các hydrocarbon và một vài

chất ô nhiễm hữu cơ Đắm tàu chở dầu là một vấn đề đặc biệt

Các tính chất quan trọng của nước cống

là hàm lượng chất rắn lơ lửng, nhu cầu oxy hóa học (COD) và nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) COD dùng để đo hàm lượng oxygen cần để có được sự oxy hóa hóa học hoàn toàn một lít mẫu nước thải BOD là hàm lượng oxygen hòa tan được sử dụng bởi các vi sinh vật để oxy hóa vật liệu hữu cơ trong một lít mẫu nước thải

Xử lý truyền thống nước cống thải bằng quá trình bùn hoạt hóa Sơ

đồ trên cùng minh họa các giai đoạn xử lý nước thải Hình bên dưới cho biết chất lượng nước thải tại các giai đoạn xử lý khác nhau

Nước thải khi đưa vào nguồn tiếp nhận cần phải có giá trị COD và BOD nằm trong giới hạn cho phép Hàm lượng hữu cơ trong nước thải còn vượt quá tiêu chuẩn cho phép

có thể làm giảm hàm lượng oxygen trong nước và có hậu quả nghiêm trọng đối với các sinh vật trong nước Nước cống là nguồn giàu các chất ô nhiễm vô cơ và hữu

cơ, ngoài ra các chất tẩy cũng có trong nước cống do chất tẩy rửa được sử dụng rộng rãi trong gia đình và công nghiệp Các chất tẩy rửa này có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước

Tính chất nước thải công nghiệp sau xử lý tùy thuộc nhiều vào các quá trình công nghiệp tương ứng Các kim loại đi kèm với các quá trình khai mỏ và luyện kim, các chlorophenol

và các thuốc diệt nấm cùng với máy xay bột giấy, các thuốc diệt côn trùng đi cùng với việc chống lại sâu bướm và các nuclide phóng xạ của công nghiệp hóa chất và các nuclide phóng xạ do các nhà máy điện nguyên tử Các hoạt động công nghiệp ngoài khơi, như lọc dầu và tách hạt manganese, dẫn đến sự thải bỏ trực tiếp các chất ô nhiễm

ra biển Ở các nước đã phát triển, người ta kiểm soát chặt chẽ hàm lượng hóa chất cho phép thải ra ở nước thải công nghiệp sau xử

lý

Ngoài sự thải bỏ trực tiếp, đôi khi bùn từ các trạm nước cống bị đổ ra biển Tương tự, các chất thải phóng xạ và các

vũ khí hóa học cũng bị thải ra biển trong các thùng được hàn kín Trong trường hợp này, người ta đặt câu hỏi về sự phân tán các chất này sau thời gian đủ lâu Do vậy, thường thì người ta thải bỏ chất thải nguy hiểm ở biển sâu để giảm đến mức tối đa rủi ro ô nhiễm mặt biển.

Một vấn đề nữa là sự thải dầu từ các tàu chở dầu, phần lớn là do tai nạn đắm tàu khi lượng lớn dầu trong một thời gian ngắn tràn

ra trong một khu vực Trong chiến tranh vùng Vịnh, lượng dầu đổ vào biển rất nhiều

và có thể xem là thảm họa sinh thái đối với biển Tổng nguồn vào của các hydrocarbon xăng dầu vào môi trường biển ước tính là 3.2 triệu tấn một năm Mặc dù tai nạn tràn dầu có thể gây sự tổn hại lớn, nhưng nguồn vào từ chúng lại thấp hơn so với nguồn vào từ các hoạt động chở dầu bình thường và sự thải

bỏ từ nước thải công nghiệp và đô thị.

Các biocide đôi khi được áp dụng đối với nước mặt để kiểm soát động vật không xương sống hay thực vật Các thuốc diệt cỏ được sử dụng để kiểm soát rong ở hồ và sông Các thuốc diệt côn trùng được dùng để kiểm soát ký sinh

ở cả tại các trại cá ở cả vị trí nước ngọt

và nước mặn và kiểm soát sinh vật gây hại Các thuốc diệt nấm tributyl thiếc được cho vào sơn chống gỉ dùng ở tàu

và điều này dẫn đến ô nhiễm biển.

Có nhiều trường hợp ô nhiễm không chịu sự kiểm soát trực tiếp của con người Các chất

ô nhiễm có trong không khí có thể xâm nhập vào nước mặt như là kết quả của sự lắng tụ bụi hay các giọt mưa hay tuyết hay đơn giản như là kết quả của sự phân cắt từ không khí vào nước Các chất ô nhiễm có mặt ở mặt đất, chẳng hạn các kim loại hay các thuốc trừ sâu, có lẽ bị rửa trôi vào sông, suối, hay biển khi có mưa to Chúng có thể ở trạng thái tự

do hay dạng hạt hay gắn vào đất hoặc các hạt khoáng Một vài thuốc trừ sâu là cực độc đối với các sinh vật dưới nước và các hạt này không được làm ô nhiễm nước Có một nguy cơ riêng biệt đối với thuốc trừ sâu, đó

là việc phun xịt trôi dạt vào nước mặt.

Sự phóng thích các chất ô nhiễm vào nước mặt được tiếp theo bởi sự pha loãng và sự phân hủy Kết quả là các tác động sinh học được thấy chủ yếu tại hay gần điểm xả thải Nơi mà các chất ô nhiễm xâm nhập vào sông, thì có lẽ có một sự xuôi dòng gradient sinh học từ cửa sông Các sinh vật nhạy cảm có thể không gần cửa sông nhưng lại xuất hiện xuôi dòng Ở các sông có dòng chảy nhanh, tác động pha loãng là đáng kể và các chất ô nhiễm thường được tìm thấy

ở phía hạ nguồn tính từ điểm thải

Do kích thước và hoạt động của dòng, đại dương có thể hòa tan một cách hiệu quả các chất ô nhiễm Vấn đề cần quan tâm nhiều hơn là hồ và biển nội địa nhỏ Tại đây, các chất ô nhiễm được đưa vào từ sông và các nhánh khác Do các chất ô nhiễm không được đưa ra khỏi hồ và các dạng tương tự một cách hiệu quả, nên các chất ô nhiễm sẽ

có khuynh hướng tích tụ lại do sự thoát hơi nước, đôi khi gây hậu quả có hại Phần nhiều tùy thuộc vào tỷ lệ phân hủy hay mưa sẽ loại

bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước Sự ô nhiễm của Hồ Lớn ở Bắc Mỹ là một ví dụ cho trường hợp này

2 Sự ô nhiễm đất

Cũng như sự ô nhiễm nước mặt, sự ô nhiễm đất có thể xuất phát từ hành động có hay không có sự cố ý Sự ô nhiễm cố ý có thể bao gồm sự thải bỏ rác thải hay sự kiểm soát động vật, thực vật, hay vi sinh vật bằng các biocide Sự ô nhiễm vô ý có thể là kết quả của sự vận chuyển khí ngắn hay lâu dài, sự ngập lụt do sông hay biển, hay sự va chạm các tàu chở các hóa chất độc hại.

Sự thải bỏ các chất thải sinh hoạt và công nghiệp rất phổ biến, hành động này cần được quan tâm nghiêm ngặt nhằm giảm đến mức tối đa sự ô nhiễm bề mặt đất và vùng nước mặt xung quanh Bên cạnh đó, các chất thải phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân rất quan trọng, người ta thường bê tông hóa các loại chất thải này.

Việc sử dụng bùn cống làm phân bón

là một nguồn ô nhiễm khác Các kim loại nặng, nitrate, phosphate và chất tẩy tất cả được cho vào đất theo cách này Đất cũng bị ô nhiễm bởi vật liệu được vận chuyển theo không khí Khói và bụi từ các ống khói có thể rơi xuống vùng đất xung quanh, cùng với chúng là các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ

Khí như sulphur dioxide, nitrogen oxide và hydrogen fluoride phóng thích từ ống khói gây ra sự tổn thương đối với thực vật ở vùng xung quanh khu vực công nghiệp Do vậy sự ô nhiễm mặt đất có lẽ xảy ra ở vùng lân cận khu vực sinh hoạt và công nghiệp mà

có gây ra sự ô nhiễm không khí Hơn nữa, cũng như nước mặt, các chất ô nhiễm đến được mặt đất sau khi di chuyển qua nhiều khoảng cách Chúng rơi xuống cùng với mưa hay tuyết, trong dung dịch hay huyền phù cùng với các hạt bụi

Các con đường ô nhiễm chính của đất

Con đường Các chất ô nhiễm

nhiễm Một vài chất thải công nghiệp có nhiều chất

ô nhiễm đặc biệt như dầu, kim loại, PCB

Con đường Các chất ô nhiễm

sâu

Sự vận chuyển có lẽ chỉ

qua khoảng cách ngắn (phun, bồ hóng

và bụi từ các ống khói) hay qua khoảng

cách dài (bị rơi xuống bởi mưa hay

tuyết)

Đất đôi khi cũng bị ô nhiễm bởi các chất

ô nhiễm khi có sự ngập lụt bởi sông hay biển Các khu vực mặt đất được xử

lý với các biocide để kiểm soát sinh vật gây hại cho động vật có xương sống

và động vật không xương sống, bệnh ở thực vật, cỏ và các vector bệnh Điều này cần được chú ý đối với khu vực nông nghiệp, nơi mà các thuốc trừ sâu khác nhau được sử dụng trong suốt thời gian canh tác Các thuốc trừ sâu được sử dụng ở các dạng khác nhau – như phun, hạt, bụi và bao bọc hạt

Cách thức sử dụng và bản chất của dạng thuốc ảnh hưởng đến sự phân bố thuốc trừ sâu ở cây trồng và trong đất Cũng có khả năng ô nhiễm các khu vực bên ngoài các vị trí mục tiêu do việc phun xịt trôi dạt đến trong suốt thời gian sử dụng thuốc trừ sâu Điều này đặc biệt với việc phun xịt trên không và tùy thuộc vào sức mạnh và hướng gió vào thời điểm phun Đôi khi thuốc trừ sâu di chuyển vào đất

để làm ô nhiễm nước ngầm, đặc biệt là ở nơi

có các vết nứt ở mặt nghiêng của đất, cho phép sự thấm qua nhanh của nước

Ngoài mục đích sử dụng trong nông nghiệp, các thuốc trừ sâu có thể được dùng ở các khu vực lớn cho các mục đích khác Thí dụ, các thuốc diệt côn trùng được sử dụng rộng rãi ở châu Phi để kiểm soát ruồi tsetse và đàn châu chấu Sự phun xịt trên không các thuốc diệt côn trùng đã diễn ra trên các cánh rừng ở Canada để kiểm soát các sinh vật gây hại và trên tập đoàn làm tổ

của Quelea (vật gây hại ở chim) ở châu

Phi.

3 Thải bỏ vào khí quyển

Các chất ô nhiễm xâm nhập vào khí quyển ở trạng thái khí, như các giọt nhỏ hay hạt bụi, hay đi kèm với các hạt bụi Khi ở trạng thái khí, chúng có thể được vận chuyển qua các khoảng cách đáng kể cùng với sự di chuyển của khối khí Các hạt bụi và giọt thì ngược lại, chỉ di chuyển qua các khoảng cách ngắn trước khi rơi xuống đất Tuy nhiên, chúng đôi khi có thể trải qua sự vận chuyển với khoảng cách dài khi

Các điểm xâm nhập chính vào khí quyển

Con đường Các chất ô nhiễm chính Chú thích

Các ống khói sinh hoạt Nhiều hợp chất hữu cơ bao

gồm các hydrocarbon đi kèm với các hạt khói hay

ở dạng hơi SO2, CO2,

NO2 và các khí khác

Hàm lượng các chất ô nhiễm tùy thuộc vào chất lượng nhiên liệu được đốt cháy

và làm sạch khí

Các ống khói từ khu công

nghiệp, nhà máy điện… Cũng như đối với các ống khói sinh hoạt nhưng

nhiều chất ô nhiễm khác tùy thuộc vào hoạt động

ở vị trí

Với các cơ chất độc, thì quy

trình làm sạch khí thải sau xử lý là quan trọng

Các động cơ đốt trong và

động cơ phản lực COcác chất ô nhiễm hữu cơ 2, (NOx) hydrocarbon và

khác, các hợp chất chì (chủ yếu là vô cơ nhưng

có một vài hợp chất chì hữu cơ) khi nhiên liệu có chứa chì được sử dụng.

Mức độ ô nhiễm tùy thuộc vào sự thiết kế của động

cơ và hệ thống khí thải;

sự gia tăng sử dụng nhiên liệu không có chì đã giới

hạn sự ô nhiễm chì

Con đường Các chất ô nhiễm

chính Chú thích

Sử dụng thuốc trừ sâu Thuốc trừ sâu, thuốc diệt

nấm và thuốc diệt cỏ Các thuốc trừ sâu bay hơi đi vào không khí

ở trạng thái hơi; tương tự, các hạt thuốc trừ sâu bụi thuốc trừ sâu cũng đi

vào khí quyển

Khí thoát ra từ tủ lạnh Các

chlorofluoromethane Bình phun Chlorofluoromethane,

như CF2Cl2, CFCl3

Nhiều quốc gia hiện nay

có sự kiểm soát chặt đối với việc sử dụng các hợp chất được dùng như chất nổ đẩy

Các ống khói của cả công nghiệp và sinh hoạt

là nguồn ô nhiễm khí quyển quan trọng Carbon dioxide (CO 2 ), sulphur dioxide (SO 2 ), các oxide của nitrogen (NOx), hydrogen fluoride và chlorofluorocarbon (CFC) là các

ví dụ về chất khí được phóng thích theo con đường này Sự đốt cháy các nhiên liệu phóng thích CO 2 , SO 2 , NOx và các hợp chất hữu cơ khác (như PAH), đây là những sản phẩm của sự đốt cháy không hoàn toàn Mức

độ ô nhiễm tùy thuộc vào chất lượng nhiên liệu và mức độ làm sạch khí thải Một vài dạng than đá có sulfur cao và có thể gây ra

sự ô nhiễm rất nghiêm trọng cùng với SO 2

Nhiều hợp chất hữu cơ được phóng thích khỏi các ống khói có mặt trong các hạt khói Sự di chuyển sau đó của các chất ô nhiễm tùy thuộc vào các điều kiện của khí quyển và chiều cao cũng như dạng ống khói phóng thích chúng Dưới các điều kiện ấm và trời trong, các chất ô nhiễm nhanh chúng bị pha loãng do sự trộn lẫn của không khí Do bề mặt trái đất ấm lên bởi ánh sáng mặt trời, không khí nóng sẽ bay lên từ vùng xung quanh ống khói, sản sinh ra các dòng đối lưu

và mang các chất ô nhiễm trong chúng