Các phương pháp và thiết bị quan trắc môi trường nước phần 1 lê quốc hùng

Cuốn sách nay nhằm cung cấp cho người đọc những kiến thức cơ bản về việc ô nhiễm các nguồn nước, các quá trình hoá lý diễn ra trong mỗi trường nước tự nhiên, các phương pháp và thiết bị

BO SACH CHUYEN KHAO UNG DUNG VA PHAT TRIEN CONG NGHE CAO

LE QUOC HUNG Che PHUONG PHAP

VA THIET BI QUAN TRAC

MGI TRUGNG Nff

ea &¬ VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HÀ NỘI - 200ó

VIEN KHOA HOC VA CONG NGHE VIET NAM

BO SACH CHUYEN KHAO

UNG DUNG VA PHAT TRIEN CONG NGHE CAO

VIEN KHOA HOC VA CONG NGHE VIET NAM

BO SACH CHUYEN KHAO

HOI DONG BIEN TAP

CHU TICH HOI PONG:

GS-TSKH Đăng Vũ Minh

PHÓ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG:

GS-TSKH Nguyễn Khoa Sơn

ỦY VIÊN HỘI ĐỒNG BIÊN TẬP

PGS-TSKH Nguyễn Tác An PGS-TSKH Nguyễn Văn Cư

GS-TSKH

TS GS-VS GS-TSKH GS-TSEH GS-TSKIT GS-TS GS-TSKH GS-TSKH PGS-TS GS-TS 1S-TSKH

Vũ Quang Côn Mai Hà

Nguyễn Văn Hiệu |

Hà Huy Khoái

Đăng Vũ Minh Nguyên Xuân Phúc

Bui Cong Qué Nguyên Khoa Son Tran Van Sung

Pham Huy Tién

Tran Manh Tuan

Nguyễn Ái Việt

Lời giới thiệu

Viên Khoa học và Công nghệ Việt Nam là cơ quan HNghiÊn Cửu khoa học tự nhiên và công nghệ da ngành lớn nhất củ HHỚC Có thể mạnh trong nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu va phát triển công nghệ, cẩêu tra tài nguyên thiên nhiên và HÔI trường Việt Nam Viện tap

rang một đột ngũ cán bộ nghiên cứt Có trình độ cao, cơ sở nật chát

kỹ thuật hiện dại đáp tĩng các VỀ cậu về nghiên cứu và thựC nghiệm

của nhiều ngành khoa học tự nhiên và công nghề

Trong suốt 30 năm vậy dựng và phát triểm, nH°ều công rùi và

kết quả nghiên cứu có giá trị của Viên dữ ra đời phục vụ đắc lực cho

sự nghiệp xáv dựng và báo vệ tổ quốc Để tổng hợp và giới tiện có

hệ thống ở trinh độ cao, các công Trùnh và kết qua nghiên CHNW tới

bạn đọc trong nưúc và quốc tố Viên Khoa học và Công nghệ Viết

Nam quyết dink xuất bản bộ sách chuyên khao Bộ xách tap rung Vado ba fink vito sat:

» Nehién cite co ban;

» Phat trién va ine dung cong nenhe cao,

s Tài nguyên thiên nhiên và môi trường Việt NahL,

Tác giả của các chuyên khảo là những nhà khoa học đâu ngành của Viện hoặc các cộng tác viên dã từng hop túc nghiên CHH Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam xtn fran (rong wot den

tới các quý đọc giá bộ sách này và hy vọng Bộ xác h chuyên Khao xe

là tài Hệu tham khao bỏ ích, có gií tri plute vue cho Cong fue nhete a

cl khoa học ứng dụng công aghe, dao tuo dat hoe va xơu đạt học

HỘI ĐỒNG BIÊN TẬP

VIEN KHOA HOC VA CONG NGHE VIET NA

LE QUOC HUNG

Git PHUONG PHAP

VA THIET BI QUAN TRAC Mil TRUONG NUCC

Chương I Nước tự nhiên và ô nhiễm nguồn nước ] 1.1 Thành phần hóa học của nước tự MAIO Noe 22c sài |

J.1.1 Các lon hòa tanec 2 cv na 3

¡.1.2 Các khí hòa TaR HS 5 1.1,3 Các chất rẫn cu 2H 6

1.1.4 Các chất hữu cơ, 2H Ộ

1.2 Hé sinh thai nước và thành phan sinh học của nguôn nước tự

"ôn _.-4 7 1.2.1 Hệ sinh thái nước che 7

1.2.2 Thanh phan sinh hoc trong nguén nước tự nhiên 7

1.3 Chat lượng nHƯỚC QC Li

mm _ -.-::(( Eee eee

Lê Cuuốc Hùng

1.4.12 Các sinh vật gây bệnh ào nhrrirhrrdrrrrdrrrtn

ee

1.5 Lựa chọn các thông số đề đánh giá chất lượng nước

Chương II Các phương pháp quan trắc chất lượng nước 3 2.1 Thiết kế chương trình quan trắc ee ee

2.2 Quan trắc chất lượng nước thải bate ee ee ee ee

wae bee eee ee ae

2.2.1 Kỹ thuật lây mẫu nước thải

2.2.2 Chon diém lay mau nước thải were eee ee na th

2.2.3 Những kiêu lây mẫu ce pew eee een eee eee eee ea ET ee

2 2.8 Kiểm soát chất lượng hiện trường eee

2.2.9 Do dong chay và các kỹ thuật đo

2.2.0.1 Phương pháp đo theo máng hình chữ nhi Weir 2.2.0.2, Máng Parshall: -c+csennetttrethtttrtttrrrn

2.10, Các thông số chất lượng nước thai pee eee

2

2.2.11 Cac phương phap phan tich ceteris

2 2.12 Xem xét và đánh giá kết quá km gom HH eee eRe

2.3 Quan trắc chất lượng nước mồi trường Xung quanh ee

mew ed ee penned epee ee eee ee a

Mục lục

2.3.7 Những thông tin cơ bản đôi với điểm lây mẫu nước hồ tự

nhiên và hỗ chửa ky sgk ereg nà th the 66

2.3.8 Gợi ý các địa diém lay MAU vee erties 69

2.3.9, Các yêu cầu về vị trí lấy mẫu c.ieseiererrrirrree 70

2.4 Phân tích số liệu và báo cáo cvccccceiHrreretrerrie 73

2 4.1 Phân tích số liêu - 5521k 23x 22tErrrrrrerrrrrrrrrrre 73

3.5.3 Hiệu chỉnh DO theo độ muối - soi 99

3.5.4 Những lưu ý khi căn chuẩn điện cực mảng oxy 100

3.7 Đo thế oxy hóa - khử àccctresrrrrrrrrrrrmrirrrrrdee 102

3.8 Xác định nồng độ các lon bằng điện cực chọn lọc ion (TSE) 105

Lê Quốc Hùng

3.8.1 Giới thiệu chunH cuc ccesxeehehhhhhhnenHiiorrrrrrie 105

3.8.2 Diện cure mang trang thal ran ee cece ees 105

3.8.3 Điện cực màng lòỏng- lóng cccceeeneheeeeerreree 107

3.9 Nhu cầu oxy sinh hỗa à cành hhhhhhhHhehHớ 110

3.9.1 Giới thiệU ee ect eer eee ete eee ghe 110 3.9.2 Yéu cau pha lofing Mau ee eee eet 11]

3.9.3, Phan tich BOD s wo cece cence eee eee ĐH ke tt kh hờn rhkớ I]I 3.10 Xác định nhu cầu oxy hóa học (COI) se 120 3.11 Xác định tổng cacbon hữu Cơ ch nhhhheeHree 123 3.11.1 Khải niệm - chen HghhHhhhrhrenrrrrrrimd 133 3.11.2 Cac loai may phan tich TOC eee es 124

3.12 Xác định nhu cẫu oxy toàn phan (TOD) cece 126 3.13 Xác định các kim load tre reece cree 128 3.13.1 Giới thiệu Chung ee ret reee eee l2

3.13.2 Xác định các kim load eee eee teeters 129

3.13.3 Phương pháp phân tích von-ampe hòa tan 136 3,14 Xác định hóa chất bảo vệ thực vật, PCB và các hợp chất liên QUAD ÔÔÔÔÔÔỒÔ((ta 139 Chương IV Mạng lưới quan "1 149 4.1, Quan trắc tự động các chất vô cơ trong nước., -. 149 4.1.1 Neuyén tắc của phân tích tự động - ‹ re 149

4.1.2, Các bộ phận của thiết bị phân tích tự động 150

4.1.3 Ứng dụng thiết bị phân tích tự động trong phân tích

"1 an I5]

4.2, Phân tích trực tuyến các chất ö nhiễm nước . -‹- 152 4.2.1 Phân tích chất ô nhiễm đơn lé -<+ 2s sen 152 4.2.2 Phân tích nhiều chất ô nhiễm đồng thời 156

Mục lục

4.2.3 Sử dụng đồng thời nhiều cam ICH ce ee eee 159

43 Liên kết piữa các trạm quan trắc liên tục tr động chất lượng DIGIC ccc ceccece cee cceveteeseteeeeece pees esos seers eet eeen en srnr rcs tin los

Chuong V Mé hinh hoa chất lượng môi trường nước 169 5.1, Giới thiệu CHUNG 0 ee ce eee ee ee rere geste: "`

$2 Cơ chế biến đổi của các chất ô nhiễm trong môi trường 172 5.3 Phương trình toán học của dong chay cere 174

In": 0) 1 .ốố.ố aanỶ 174

5.4 Mê hình thủy động học của dòng SONG ee tees 177 5.5 Mô hình chất lượng nước trong hệ thông sông ngòi 178 55.1 M6 hinh ctia cdc cau tit bao LOAN ee ete 179 5.5.2 Mô tình cho các nhân tủ không bảo toàn 181 5.6 Mô hình chất lượng nước vùng nude 10 ee 185 5.7 Mô hình chất lượng nước hd va bé chia oo eee eee 190

5.8.1, Mô hình chảy trong nước NQAID voce seer eter 192 5.8.2 Vận chuyển chất ô nhiễm à cà cerrrrnrrrrree 193 Chuong VI Hién trang chất lượng nước ở Việt Nam 197 6.1 Nguyên lắc chưng, ccccceereerrrrrrtrtrrertrrrtrrtrrrre 197 6.1.1 Các chỉ số chất lượng nước quan trọng nhẤC, e 197 6.1.2 Nguyên lý làm việc của hệ thông đo - xe se 200

6.2 Hiện trạng chất lượng nước các tỉnh phía Hắc 202 6.2.1 Chất lượng nước sông Lông, phân chay qua tỉnh |.ao Cat 202

6.2.2 Chất lượng nước sông Sặt và sông Thái Bình phân chảy

qua tinh Hat Duong cee eet tte rn ttre 204 6.2.3 Chất lượng nước sông Cảm và sông I.ạch Tray 205

6.2.4 Chất lượng nước của một số sông, hỗ tại Hà Nội 207

La Quốc Hùng 6.2.5 Chất lượng nước của vùng ven biển thuộc tỉnh Quảng

II ee ese recess ee tenn aeeee eee beenaen aera setea 213

6.3 Chất lượng nước tại một số tỉnh miễn Trung 216 6.3.1 Chất lượng nước trên sông Kiến Giang - Quảng Bình 216

6.3.2 Chất lượng nước sông Hương - -. .- 2 L8

6.3.3 Chất lượng nước trên sông Hàn và vịnh Đà Nẵng 219 6.4 Chất lượng nước các tỉnh Miễn Nam 221

6.4.1 Chất lượng nước các sông Đồng Nai, Sài Gòn, Thị Vải 221 6.4.2 Chất lượng nước các sông thuộc tỉnh Long An 226

6.4.3 Chất lượng nước các sông thuộc tỉnh Cần Thơ 228

6.5 Vài hình ảnh tổng quát về chất lượng nước vùng Đông và Tây

6.6 Mỗi quan nes giữa Thế oxy hoá - khử (ORF) ¥ và nông độ oxy hòa

6.7 So sánh chất thong nước các sông ở Việt Nam với mội số

sông khác trên thể giới (sử dụng cùng một hệ máy đo WQM- :Il 237

Danh mục tải liệu tham khảo cccserereeser 24 Ï

Chỉ dẫn tra cứu nội dung .ccccccscseerreeerieereiie 247

Giới thiệu chung

Thủy quyền là một trong các thành phần cơ bản của môi trường tự nhiền,

bao gồm toàn bộ các đại dương, sông, suối, hd, ao, nước ngam, bang tuyét

và hơi âm trong đất và không khí

Khối lượng toàn bộ nguồn nước trên trái đất được ước tính trên

1.454.000.000 kmẺ Diện tích mặt nước chiếm đến 70% diện tích bề mặt

trai dat

Khối lượng của các loại nguồn nước rất khác nhau Hon 94% lượng

nước trên thế giới là nước mặn Nước ngọt (chủ yếu có ở sông, hỗ, nước

ngằm, băng tuyết ) chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ (khoảng 2,7%), đã vậy lại tập trung chủ yếu dưới lòng đất và ở các núi băng tại Nam Cực và Bắc Cực

Nước sông, suối, hỗ chỉ có tổng thể tích trên 200.000 km’, chiếm 0,014%

tổng khối lượng nước trên thế giới

Nguồn nước tự nhiên dỗi dào bảo đảm cho trái đất luôn được cân bằng

về khi hậu Nước là dung môi lý tưởng để hoà tan, phân bố các hợp chat

vô cơ và hữu cơ, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển thế giới thủy sinh,

các loài thủy sản và các loài động, thực vật trên cạn Nước cũng là môi

trường thuận lợi cho giao thông đường thủy, nghỉ ngơi, thể thao và giải trí

Nguồn nước ngọt là một trong những yếu tổ cơ bản nhất trong quá

trình phát triển cơ thể con người, động vật, thực vật và thủy sinh nước

ngọt Nước ngọt là yếu tố không thể thiếu trong phát triển kinh tế, xã hội của mọi quốc gia Theo đà phát triển của nhân loại, nhu cầu nước ngọt cho

sinh hoạt, sản xuất công - nông - ngư nghiệp ngày càng tăng Trong sinh hoạt, nhu cầu hàng ngày của người dân ngày càng cao (hiện nay ở Châu

Âu, Bắc Mỹ, Nhật Bản lượng nước cung cấp trung bình hàng ngày cho

mai người dân trên 200 lít; ở TP Hồ Chí Minh, Hà Nội đạt khoảng 80 -

120 liVngười/ngày Với việc tăng nhanh dân số thế giới và chất lượng

cuộc sống (khoảng 1,2 - 1,5 2 hàng năm) lượng nước ngọt sử dụng cho sinh hoạt tăng nhanh chóng Tài nguyên nước mặt phân bế không đều

trong lãnh thô và biến đổi mạnh theo thời gian Tuy nhiên nhu cầu dùng

nước năm 2010 chỉ chiếm khoảng 15% tổng lượng đòng chảy sông ngòi, nhưng có tới 70 - 80% lượng nước sông tập trung trong mùa lũ, còn 6 - 9

tháng mùa cạn chỉ chiém 20 - 30% Do vay, tinh trang thiểu nước ngọt đã

và đang xảy ra ở nhiều nơi, nhất là ở vùng núi phía Bắc và đẳng bằng ven

biển miễn Trung Tình trạng thiểu nước này sẽ trầm trọng hơn vào thé ky

tới khi lượng nước cần dùng tăng lên mạnh mẽ

Trong nông nghiệp, để đảm bảo phát triển lúa hai vụ, mỗi hecta hàng

năm cần độ 4.000 - 5.000 mỸ nước ngọt Như vậy, việc mở rộng diện tích

và thâm canh lúa chắc chắn dẫn đến nhu cầu ngày càng tăng về sử dụng

nước ngọt

Trong công nghiệp, nhụ câu nước tăng nhanh theo việc tăng sản XUẤT:

để luyện | tân thép cần đến 12 m „ nước, lọc 1 tắn dầu can 0,8 m nước,

sản xuất | tan giấy t báo cần 129 mỉ nước, chế tạo 1 tân đường can 20 m’

nước và sản xuất | tan xăm lốp cần đến 37 m” nước

Điều cần nhấn mạnh là toàn bộ nước cấp cho sinh hoạt, nông nghiệp,

công nghiệp, dịch vụ sau khi sử dụng đều trở thành nước thải Nước thải

đã bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau và lại được đưa vào môi trường Như vậy, khối lượng nước ngọt có thể được sử dụng hiện nay chu yeu ttr sông, hỗ và một phân nước ngam da rat han ché, lại còn bị cạn kiệt dẫn về khối lượng và bị suy giảm dân về chất lượng

Đề đảm bảo phát triển kính tế xã hội nhanh và bên vững, không thẻ

không có những biện pháp kiểm soát môi trường nói chung và môi trường

nước nói riêng một cách thích hợp Đề có thể kiểm soát môi trường cần có hành động chung của các lực lượng: kinh tế, chính trị, xã hội Hành động chung đó cân phải dựa trên những thông tin chính xác về chất lượng nước

Để có được các thông tin đó, rất cần thiết một hệ thống phân tích môi trường mạnh, trong đó các phương pháp và thiết bị quan trắc chất lượng

nước có vai trò rất quan trọng

Cuốn sách nay nhằm cung cấp cho người đọc những kiến thức cơ bản

về việc ô nhiễm các nguồn nước, các quá trình hoá lý diễn ra trong mỗi

trường nước tự nhiên, các phương pháp và thiết bị đánh giá chất lượng

nước, đồng thời cũng cung câp những thông tin mới nhất về chất lượng

nước được tác giả và các đồng nghiệp khảo sát gần đây tại một số sông,

hỗ, vùng biển quan trọng của Việt Nam và nước ngoài

Chương 1 của cuốn sách chuyên khảo giới thiệu chung về vai trò của môi trường nước đối với sự phát triển kinh tế xã hội, hệ sinh thai nude va các vấn đê thủy văn, Tiêu chuẩn chất lượng nước che các mục dịch sư

dụng khác nhau như cho tưới tiêu, chãn nuôi, nuds prong thủy sản, sinh

hoat , các thông số và các chỉ tiêu của môi trường nước

Chương 2 của sách chuyên khảo giới thiệu cho người đọc về các

phương pháp quan trắc chất lượng nước, bao gôm việc lầy mẫu, phân tích phòng thí nghiệm, qu uản lý số liệu, phân tích số liệu, khai thác thông tin, ra

quyết định, thiết kế mạng quan trắc, thiết kế và thực hiện một chương

trinh quan trắc

Chương 3 và chương 4 giới thiện về các thiết bị trong quan trắc chất lượng nước, gồm phân giới thiệu về các thiết bị đo đơn lẻ như đo các chỉ

tiêu đánh giá nhanh, đo các kim loại nặng, BOD, CƠD, các chất hữu cơ

độc hại và thiết bị đo tổng hợp các chỉ tiêu nêu trên Các loại trạm quan trắc chất lượng nước và việc liên kết các trạm trong mạng lưới được giới thiệu trong chương 4

HANH DONG CHUNG

nước ngoài

Cuốn sách này có sự tham khảo tài liệu của nhiều tác giả trong và ngoài nước như đã chỉ ra trong phần tài liệu tham khảo Đặc biệt, cuốn sách này cũng sử dụng kiến thức có được từ các bài giảng của Dự án Môi trường Việt Nam - Canada (VCEP), trong đó có các chuyên gia Jay Roop,

Blair Easton, Don Meisner va Giao su Nguyén Văn Kiết Hơn thế nữa, tac giả con nhận được sự đóng góp trực tiếp và tận tình của PGS TS Lé

Trình, TS Vũ Thị Thu Hà, TS Đỗ Quang Minh, ThS Trần Lan Hương,

Cử nhân Lê Hà Chỉ và sinh viên Vũ Ngọc Thủy Tác gia xin chan thành

cảm ơn các tổ chức và cá nhân đã giúp đỡ tác giả hoàn thành cuốn sách

nay,

Do những hạn chế về kinh nghiệm và thời gian dành cho cuốn sách này, chắc chắn bạn đọc sẽ tìm thấy những sai sót Tác giả thành thực

mong chờ sự đóng góp của bạn đọc

Chương Í

NƯỚC TỰ NHIÊN VÀ Ô NHIÊM NGUỎN NƯỚC

1.1 Thành phân hóa học của nước tự nhiên

Các quả trình hóa học xảy ra trong mỗi trường nước cũng giống như nhiều quá trình quen thuộc trong hóa học: cân băng axit- bazơ, độ tan, oxy hóa khử tạo phức Mặc dù hấu hết các quá trình hóa học xảy ra trong, môi trường nước đều được nhìn nhận trên quan điểm nhiệt động học, nhưng

yếu 16 động học - tốc độ phản ứng là rất quan trọng trong hỏa học của nước Các quả trình hóa học quan trọng chủ yếu trong nước tự nhiên được

hóa| Khử 2(/CH;O} + SO/ 2121, khuẩn œ

HySay + 2H;O + 2COuu, NH.” Rua tan Su hap thu Nude

Hình1.1 Các quá trình hóa học quan trọng chủ yêu

trong nước tự nhiên [6D]

Lễ Quốc Hùng

1rong đó các quá trình quan trọng nhất là: chủ trình eacbon (hình 1.2) chu trình mơ (hính L4), chủ trình lưu huynh và chú trình phospho [rone chu trình cacbon muối khoáng có thành phần cacbon trong da vai tu

nhiên (CaC(;) có thể được rủa trôi vào nước dưới đạng các ion

hidrocacbonat tan HCO, tao thanh khi CO; hda tan trong nude tac dung với CaCO¡, Trong khéng khi cachon tén tai chủ véu la dang cacbondioxit

CÓ+:, Cacbondioxit từ không khí được tông hợp thành các vật liệu hữu cơ

thông qua quá trình quang hợp khi các ví sinh vật phân húy các hợp chải

liữu cơ chứa caebon lại thai ra CO3 (hình 1.3)

{CHM 'y 4 cnehun tram lich

hình hú

học và Han thành wins hap chải

lion hep cau hydrucachunn

Chueng | Nuoe kự nhiên và õ nhiễm nguồn nước

nhữ tầu dưới ảnh ” TC —C, hà ví khuẩn hiểu khỉ

mật trửi thành — _

Vị khuẩn phản huy các rong lan che

Dạng khử của một vải nguyen WO kit

khong cd oxy dure sunt ra best vi

khuẩn : SƠ” 1À

muỗi sunlua Ê HE:

Hình?.3 Ảnh hưởng của vi sinh vật lên tính chất

hóa học của nước Tuy nhiên

Nitơ là thành phân chủ yếu trong khi quyền Sự chuyển hóa giữa nIHờ không khí, đất và nước điển ra dưới tác dụng của các vì sinh vật làm trunE gian, Trên hình 1.4 mô tả quá trình chuyên hóa nitơ giữa hệ khí quyền các chất hữu cơ và vô cơ, Dó là một trong những quả trình sống động nhật

được thay trong tự nhiên

Nguồn nước tự nhiên, nhất là nước sông, hề, nước biển, có thành phan hóa - lý và sinh học phúc tap Các hợp chất vô cơ và hữu cơ trong nước Tự

nhiễn có thể tồn tại ở đạng ion hòa tan khi hòa tan, dạng răn hoặc lòng

Chinh su phan bổ của các hợp chất này quyết định bản chất của nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn: nước giàu định dưỡng hoặc nước nghèo định dưỡng, nước cứng hoặc nước mềm: nước bị ê nhiễm do nguồn gốc nào, ở mức dé nao

LLL Cac ion hoa tan

Nước tự nhiên là dung mỗi tốt để hòa tan hau hết các axit, bazơ và muối

võ cơ, Trong nước biển, nồng đệ của lon Cl la cao nhất (trung bình

19,340 g/L.) sau đó lần lượt là Na! (10,770 g/L), Ca” (421 mg/L) K (399

mg/L.) và HCO:; (140 mg/L} Trong khi đỏ nước song, nd (nude ngot)

chira nang dé HCOs cao nhất (58 mgil.) tiếp theo là Ca” (15 mg/l.) silic (13.1 mg/l) SO,” C11 mg/l), CT mg/L) Tông nông độ các ion hòa

4 Lé Qude Hong

tan trong nước biển cao hơn rất nhiều so với trong nước sông Sự hòa tan các chất rẫn (ion) trong nước chính là yếu tổ quyết định độ mặn của nguồn nước Nẵng độ các ion hòa tan càng cao đ2 dân điện (EC) của nước cảng cao Thành phân nước biển khơi tương đổi đồng nhật, Trong khi đó nước sông hỗ có thành phan không đồng nhất giữa các lưu vục và giữa các vị Irí tronp từng lưu vực

:

N¿ khí quyến

Cé dinh nite bang

nộc hoặc trong khi 4

Nite trong ca the sinh vat |

praia

Ca dinh nite Phản huy sinh 2n Bo sẻ hoe bine hoa học

Nitrobacter

VIENYIXTNNCAWLS

A-

Hình 1.4 Chu trinh của nitơ [61]

Trong thực tế, hàm lượng các nguyên tổ hỏa học trong nước sông phan

bố phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu, địa chất, địa mạo và vị trí thủy vực Đặc điểm thành phan các ion hòa tan của các dòng sông, trên thể giới do

ba yếu tổ chủ đạo: ảnh hưởng của nước mựa, ảnh hưởng của sự bốc hơi - kết tính và ảnh hưởng của sự phong hóa Nhìn chung, các sông nhiệt đới

Chuong | Nude ty nhiên và & nhiém nguồn nước 5

viing nhicu mua (song Negro 6 Nam My Niger ¢ Chau Phi, Mé kang 6 Châu Á) có thành phan hóa học do nước mưa chủ đạo, sự đóng góp do yếu tổ phong hóa không lớn Các sông vùng sa mạc (sông Tigres ở Trung Đông, sông Sir-Dria ở Trung Á) có thành phần hóa học do quá trình bốc

hơi - kết tỉnh chủ đạo Một số vung ôn doi, it mua (Volga, Yukon,

Thames) có thành phần hóa hạc do quá trình phong hóa chủ đạo

Có thể sử dụng đỏ thị thê hiện sự phụ thuộc giữa tổng chất rắn hòa tan (TDS) và tí số Na Na +Ca” đễ xác định thành phần hóa học của dong sông đo yếu tố nảo chú đạo Các sông nêu có tỉ số Na /Na ~CaT cao (0.7 -

|0) và giá trị FDS nhỏ là các sông có thành phân hóa học do nước mua chu dao, vi trong nude mua nông độ Ca” và tất cá các ion đều thấp Trong Khi đó, các sông chảy qua vùng núi đá vôi bị phong hóa đều có nông độ Ca?” cao nên tỉ số Na '/Na +Ca?" thấp Các sông vùng bị yếu tố bốc hơi chủ đạo có tỉ số Na Na +Ca”” cao do nong dé Na’, Ca” thap

Tại vùng cửa sông, nơi sông gặp biển thành phần hóa học của nước biển có ảnh hưởng lén đến thảnh phan nước song, dic biệt là ion clo, natri, sulphat và bieacbonat Tại dây, các nguyên tổ quan trọng đổi với sụ phát triển thủy sinh vùng cửa sông là silie sắt nitơ va phospho và một số kim loại bị sa lang củng với sự sa lắng của các hat phù sa Các ion có điện tích cao (như PO¿`) cảng để bị sa lãng tại của song Qua trình sa lăng nay

dién ra do Sự tạo keo ở vùng có độ mãn thích hop

Lid Cac thf hoa tan

Hầu hết các chất khí đêu có thể hòa tan hoặc phản ứng với nước, trừ khí

hữu ca

Oxy hòa tan có ý nghĩa lớn đốt với quá trình tự làm sạch của dòng sông (phân hủy õ nhiễm hữu cơ trong điều kiện tự nhiễn) va trong việc bảo vệ nguồn lợi thủy sản (nếu oxy hoa tan giảm dưới 50% mức bão hòa

sẽ làm hại đến một số loài tôm, cá, đưới 10% sẽ gây chết phân lớn các loài cả)

6 Lẻ Chuốc Hùng

Một số chất khí vừa được hap thụ từ không khí, vừa có thé được tao thành trong môi trường nước Khí cacbonie (CŒ) mặc dù chi chiếm 0,03% trong khi quyển nhưng déng vai tro quan trong trong nước vì khí

nảy phản ứng với nước tạo ra các lon biecacbonat (TICO+) và cacbonal

(CO;7) CÓ được hấp thụ từ khí quyền và cũng được tạo ra trong nước đồ phân hủy các chất hữu cơ từ vi sinh Nông độ CƠ: trong nước phụ thuộc vào độ pIl: ở pH thấp CO: ở dạng khí, ở pH từ § - 9 dạng bicachonat là chủ yếu, ở pH trên I0 dạng cacbonat chiếm tỉ lệ cao

L1.3 Cúc chat rim

Các chat rin bao g6m các thành phan vô cơ, hữu cơ và sinh vật được phản thành hai loại dựa theo kích thước: chat ran cé thé di qua gidy loc va chat răn không đi qua được giấy lọc

Chất rắn đi qua được gidy foc lA chat ran cé đường kinh < 10° m (Cl kìm) trong đó có hai loại: chát rắn dạng keo có kích thước từ 107 đến 1ð” m

và chất răn hòa tan (các ion và phân từ hòa tan) có kích thước nhỏ hơn 10”m

Ví khuẩn thuộc loại chất răn dạng keo

Chất rắn không qua được giay ioc la chat ran co đường kính lớn hoa

-Ññ ” ` x , 4 = 1 t z , -¬ -Ù

10” m, Tảo, hại bùn là các loại chất rắn lơ lửng có kích thước 10” - io" m:

sạn, cát thuộc loai chat rin co thé lăng, có kích thước lén hon 107 m

Các chất rắn còn có thê được phân loại dựa theo độ bay hơi ở nhiệt độ

lợi Tuy nhiên, nêu bị ô nhiễm do chat thai sinh heat, chat thar cong

nehiệp chất thải từ các phương iiện giao thông thủy và các hoạt động khác thì nông đệ chất hữu cơ trong nước sẽ tăng cao

Dựa vào khả năng bị phân hủy do ví sinh vật trong nước ta có thê phẫn các chất hữu cơ thành hai nhóm:

Cúc chất hữu cơ để bị phân hủy siuhh: học (hoặc các chất tiêu thụ oxy) như đường (cacbolydrat), chat béo, protein, dầu mỡ thực động vật Trong môi trường nước các chat nay dé bi vi sinh vat phan huy tao ra khi cacbonic và nước

Chương | Nude ty nhién va 6 nhiém nguồn nước 7

Cúc chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học như các hợp chất clo hữu

co (DDT, Lindane, Aldrine, polyclorobipheny! - PCB, dioxin ) các hợp chất đa vòng ngưng tụ (pyren, naphtalen, anthraxen ) Đây là các chất có độc tính cao, khó bị vị sinh phần hủy, bền vững trong môi trường nên có khả nang gay tac hai lau dai cho đời sống sinh vật vả sức khoẻ con người 1.2 Hệ sinh thái nước và thánh phần sinh học của nguồn nước tự nhiên

}.2.L Hệ sinh thủi nước

HỆ sinh thái (ecosystem) là tập hợp của các quan thé sinh vật và mỗi

trường trong dé ching tồn tại, Một hệ sinh thái luôn bao g gdm hai thanh

phan môi trường tự nhiên: mới đường vất (Khí hậu, thủy vẫn, thành phân vật ly hóa học, địa hình .) của vùng, đất, vùng nước trong hệ sinh thải và các toài xinh vái trong hệ sinh thái đó Ađói trưởng sinh vái trong

hệ sinh thái bao gồm các sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật

phân hủy liên hệ với nhan qua các chuỗi thức ăn (food - chain) theo đó

năng lượng từ các chất định dưỡng được chuyên từ sinh vật này dến sinh vật khác (sinh vật sản xuất sinh vật tiêu thụ bậc nhất, sinh vật tiêu thụ bậc

hat )

Hệ sinh thái nước được câu thành từ các yêu tổ là:

® Dòng chảy

® Thanh phan héa lý của nước, nhiệt độ nên dáy

e_ Các yếu tô sinh học: các loài phiêu sinh thực vật, phiêu sinh động vật, sinh vat bam, déng vat cé xvone sống sinh vật đấy, vỉ sinh trong, nguồn nước Thành phân sinh học phụ thuộc cơ bản vào đặc điểm hóa

ly cua nguồn nươc, nhất lä vào yếu tổ thủy văn và độ mặn của nước

Độ mặn và chế độ đồng chảy là các yếu tổ quyết định việc phân chia

hệ sinh thái nước thành hệ sinh thái biển hệ sinh thái cửa sông, hệ sinh thái nước ngọt hệ sinh thái hồ.v.v

Trong mật hệ sinh thai nước (có sự can thiệp sa con ngudi), mot chuỗi thức ăn đặc trưng được thể hiện như trên hình |

1.2.2 Thành phân sink hoc trong aguén HHUỚỨC tt nhiên

Các loài sinh vật tốn tại trong nguồn nước tự nhiên chủ yếu là vi khuẩn nấm, siêu vi trùng, tảo, cây có, động vật nguyên sinh, động vật da bảo, các loài nhuyễn thể và các loại động vật có xương sống Tuy theo vị trí phân

bé trong cột nước từ bê mặt đến đáy sông, hồ cô các loài sinh vật sau:

Ñ Lé Guée Hung

e =Phiéu sinh (plankton) trong do có động vật phiêu sinh (zooplankton)

và thực vật phiêu sinh tảo (phytoplankton) Nhicu loài vi sinh có gia trị làm nguồn thức ấn cho tôm, cá đồng thời một số loài co kha nang chi thi 6 nhiễm nước, chât lượng nước

e Cá (động vật có xương sôn§)

© = Sink vat pany

« Sink vdt day (benthos): một số loài sinh vật đáy có giá trị kinh tế đồng

thời chỉ thị ô nhiễm và xử lý ô nhiêm

Một số loại sinh vật có Ý nghĩa về chỉ thi 6 nhiễm nguồn nước được piới thiệu sơ lược sau đây

Vị khuẩn (bacteria) 1a cde loai thyc vật đơn Ẫ bảo, không màu có kích “ và - A ,

thước từ 0,5 - 5, tí, chỉ có thể quan sat qua kinh hiển vI: Vi khuẩn co

dạng hình que, hình cầu hoặc hình xoắn, chúng có thể tôn tại ở dang don

tẻ, dạng cặp hoặc dạng liền kết thành mach dal

Chueng | Nude ty nhién va 6 nhiễm nguồn nước Ũ

Ví khuẩn sinh sản theo cơ chế phan bảo: một t¿ bào được chia thành

hai tẾ bảo mới Chủ kỳ phân bảo khoáng F5 - 30 phút trong điều kiện

thuận lợi về dinh dưỡng oxy, nhiệt độ

Vĩ khuẩn đóng vai trỏ rất quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ,

hỗ trợ quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, dơ vậy chúng có ý nghĩa lớn về mặt sinh thái Phụ thuộc vào nguồn đinh dưỡng vi khuân dược chia thành hai nhóm chính: vi khuẩn đị đưỡng và vị khuẩn tự dưỡng

es Cac vi khuẩn fuy nghi (facultative) la nhom vi khuẩn cỏ cơ chế phát triển trong điều kiện có hoặc không có oxy tự đọ, Ví khuẩn tuy nghi luôn có mặt và hoạt động trong các hệ thông xử lý nước thai ky khi va htéu khi,

© Cúc vỉ khHĂH tự dưỡng (autotrophic)

Là các vi khuẩn có khả năng oxy hóa chất vô cơ để †hu năng lượng và

sử dụng khí CC làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp Thuộc nhóm này có vi khuẩn mitrit hóa, vì khuẩn lưu huỳnh, vỉ khuẩn sắt Thí

dụ quá trình tự dưỡng của vị khuẩn nitrt hóa (Nitrosomonas Và

Nirobacrer) như sau:

NH," O24 Nifromonas No, O2t Nirohacter NO, + ning long

Cac phan ine trên xay ra dé dang ớ nhiệt độ 5- 40°C va pH tir 5,5 - 9.0 Nam va men là các loài thực vật không có khả năng quang hợp Men

có thể chuyền hóa đường thành rượu và phát triển tế bào mới Ở một số vùng nước tù, nắm và men có thể phát triển mạnh

Các vi khuẩn và nắm, men để dàng được phát hiện bằng kính hiển vi quang học

LŨ La Quốc Hùng

a - Siêu vi trung

Trong nguồn nước tự nhiên thường tồn tại các loại siêu vi trùng (virus) Chúng có kích thước cực nhỏ (20 - 100 nm) nén chi phát hiện được băng kính hiển vĩ điện từ

Siêu vi trùng là loại ký sinh nội bào, Chúng chị có thể sinh sôi trong tế

bào vật chủ vì chúng không có hệ thống chuyên hoa dé ty sinh sản Khi

xâm nhập vào tế bảo vật chủ, siêu vi trùng thực hiện việc chuyên hóa tế bảo dé 1éng hop protein va axil nucleic cua sicu vi trung moi Chinh vi co chế sinh sản này nhiều loại siêu vi trùng lả tác nhân gây bệnh hiểm nghèo cho con người và các loài động vật

b- Tảo

Tảo là loài thực vật đơn gian nhất có khả năng quang hợp Chúng không

có rễ, thân, lá Có loại tảo có cầu trúc đơn bào chỉ phát hiện được băng kính hiển vi, có loại có đạng nhánh dài có thể quan sát được bằng mắt

Tảo thuộc loài thực vật phù du (phytoplankton)

Tảo là loại sinh vật tự dưỡng chúng sử dụng, cacbomie hoặc bIiceacbonat làm nguồn cacbon và sử đụng các chất định dưỡng vô cơ như phosphat va mtơ đề phát triển theo so đỗ:

-_ IÖ năng lượng mật trời

CO;+PO¿ _— me Phat tricn tế bao mdi

Trong quá trinh phat trién cua tao cd su tham gia cua mot số nguyễn tổ

vị lượng nhu magié, bo, coban va canxi Miột số tảo lam, lục có khả năng

cô định nitơ khi muối nhờ vô cơ không đủ Táo có màu xanh là do có chất diệp lục (chlorophyll) Diệp lục đóng vai trò quan trọng trong quả trình quang hợp

Tảo phát triển mạnh trong nguỗn nước ấm, chúa nhiều chất dinh dưỡng (nitơ, phospho) từ nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp thực pham

và phân bón Do vậy nhiều loại tảo có thệ được sử dụng làm chỉ thị sinh

học để đánh giá chất lượng nước tự nhiên

e - Các loài sinh vật khắc

e— Thực vật lửH

Trong nguồn nước còn có các loại thực vật lớn muerophy/ex) như các loại béo, lau say Ching cing phat triển mạnh ở vùng nước tù, chia nhiều chất dinh đưỡng [2o vậy, cùng với táo, rong, bẻo là các thực vật chí thị cho hiện tượng phú đưỡng hỏa (cuaphication}

Chương | Nude tu nhién va & nhiễm nguÊn nước i

© Déng vat don bao

Đông vật đơn bào (ørofozoa) là các loài động vật trong nước chỉ có một tế bảo và cũng được sinh sản theo cơ chế phần bảo Chúng sử dụng chất hữu cơ dạng rắn làm thực nhằm Động vật đơn bào dóng vai trò quan trong trong chuỗi thức ăn

Các nguyên sinh động vật, động vật đa bào các loài nhuyễn thể tôm,

cả là thành phần dong vat thuong co mat trong nguồn nước tự nhiên Sự nhát triển về chủng loại và số lượng cá thể của aong vật trong nước phụ thuộc rõ rệt vào chất lượng nước và mức độ ô nhiễm nước Do vậy nhiễu loài thủy dong vat chi thi cho đặc điểm chất lượng nước Thí dụ nguồn nước bị ô nhiễm do các chất hữu cơ dẫn đến suy giảm nông độ oxy hòa tan sẽ được chỉ thị băng sự suy giảm trước hết số chủng loại và số các loại động vật sống ở tầng nước trên sau đó đến các loại động vậi sống ở đấy Việc axit hóa nguồn nước đến độ pH từ 4,5 - 5 lâm suy giảm lượng trứng

cá và các loài tôm cá nhỏ so với nguồn nước có pH trung tính Độ pH giảm dưới 4 hẳu hết các loài cá ăn nỗi bị biển mat

1.3 Chất hrợng nước

Chất lượng nước được đánh giá qua néng độ hoặc hàm lượng các tác nhân vật lý, hóa học, sinh học có trong nước qua các tiêu chuân quy định cho

tùng mục đích sử dụng

Thông thường con người sử dụng nước cho Š mục đích:

= Nước cấp cho sinh hoạt (ăn, uông tăm )

Nước phục vụ cho nông nghiệp (nước thủy lợi, nước uống cho gia slic .)

„ Nước phục vụ thủy sản và bảo vệ đời sông hoang đã

=» Nước phục vụ nh cầu giải trí, thê thao dưới nước

Nước cấp cho công nghiệp (nước làm mát THƯỚC rửa, nước nguyên liệu }

Miễi mục dích sử dụng cần có tiêu chuẩn và phương pháp đánh gia riêng về mức độ phù hợp cho nhụ cầu sử dụng Nước cấp cho ăn uống can

12 Lẻ Quốc Hùng

độ tinh khiết cao nhất, nước phục vụ nhụ cầu giải trí, thủy san va bao về

đời sống hoang dã cũng cần có chất lượng cao Trong khi do nguồn nước làm mát, nước rửa trong công nghiệp không yêu cầu độ tình khiết cao

Đề xem xét một nguồn nước có đạt yêu cầu sử dụng cho từng mục đích hay không cần phải so sánh chất lượng nguồn nước đó với tiểu chuẩn chất hượng nước do các tổ chức chuyên môn quốc tế hoặc Nhả nước quy định Trong các tiêu chuẩn chất lượng nước người ta chọn lọc một số thong số lý, hóa, sinh học (thường là các tác nhân ô nhiễm) đặc trưng Mỗi thông số được quy định mội giá trị tối đa cho phép sao cho sự có mặt của tác nhân đó trong nguồn nước ở nông độ (hoặc giả trị này) không gầy ảnh hưởng đến sức khoẻ con người (với nước uống, nước sinh hoại, nước hỗ boi ) sur phat triển tôm cá (nước thủy sản) hoặc sự phát triển cây trồng

(nước thủy lợi)

Trong một số tiêu chuẩn chất lượng nước của Việt Nam (TCVN)

Thái Lan, Hea Ky va Cong đồng Châu Âu được nêu trong các Bang Ì.!-Ï-

8 có thể nhân biệt sự khác nhau về tiêu chuẩn chất lượng nước giữa các

quốc gia và giữa các mục đích sử đụng: nước bể mặt, nước biển ven bờ nước thủy sản, nước thủy lợi

Bảng 1.1 TCVN 5943 - 1995 Tiêu chuẩn chất lượng nước biển ven bờ

Giá trị giới hạn cho phép của các thông sỐ và nông độ các chất ô nhiễm

trong nước biên ven bờ

Chương | Nude tu nhién vé 6 nhiém nguồn nước

Lê Quốc Hùng

Bảng 1.3 TCVN 6773 - 2000 Chất lượng nước -chất lượng nước

dùng cho thủy lợi

TT | Thông số Đơn vị Mực các thông số

1 |Tổng chat | mg/L < 400, dùng cho vùng đất có hệ thông

d6 din, EC < 0,75 wS/em, 25°C)

< 1000, dùng cho vùng đất có hệ thẳng tưới tiêu tốt (EG < 1,75 uS/cm, 287C)

< 2000 va ty s6 SAR (xem Phu luc A)

trong nuvoe tuo! thap, dung cho vung đất gieo trồng các loại cây chiu man, tưới tiêu töt và chủ động được việc tưới tiêu (EC < 2,25 tiS/em, 25”C)

2 | Tỷ số SAR <10, dùng cho vùng đất có hệ thông

của nước tưới tiêu kẽm

tuoi £18, dung cho vùng đất có hệ thống

tưới tiêu tốt

> 18, dùng cho vùng đất cần, nghèo

3 | Bo (B) mg/L 4 1, dùng cho vùng đất trông loại thực

vải nhạy cam với bo

4 2, dừng cho vùng đất trông loại thực

vật nhạy cảm ở mức trung binh với ba

/ Khong qua 5, néu pH của đất trên 6,5

14 | Fecal! MNP/100 mL Không quá 200 (cho vùng đất trông rau coliform và thực vật khác dùng ăn tươi, sống) Không qui định cho vùng đất trồng các

thực vật khác

Chương | Nude ty nhiah va Oo nhiễm nguồn nước

15

r r “ a “« 2 ,

1.4, Các tác nhân gây 6 nhiem nguon TưƯỚC

1.4.1 Phân loại

Ô nhiễm nguồn nước có thể được gây ra đo hiện tượng tự nhiên (núi lửa

lũ lụt, xãm nhập mắn, phong hóa -) nhưng hoạt động của con nếu i

la nguyên nhẫn pho bién va quan trong nhật Các hoại động của con tiưười trong sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, khai khoáng, xây dựng công trình thủy lợi giao thông đường thủy, du lịch đưa khối lượng ngày cảng lớn chất thải vào nguồn nước SÔn8 hd, dai đương, nước ngầm gây suy giảm rõ rệt chất lượng nước tự nhiễn ở hầu hết các quốc wid tran the gidi

Có hang ngàn loại tác nhân gây ö nhiém nguôn nude, ty nhiên để tiện lợi cho việc quan tric và không chế ô nhiễm nguồn nước có thể phân chúng thành 10 nhóm cơ bản:

„ Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học hoặc các chất làm kiét oxy

„ Các chất hữu cơ bên vững

Cac kim loai nang

„ Cac ion VÖ CƠ

» Cac chat răn

Đặc điểm lý, hóa và độc tính sinh thái của một số nhóm tac nhan 6 nhiễm được trình bảy tóm tắt sau đây

1.4.2 Cúc chất Hữu cơ

Theo khả năng chịu phân hủy sinh học (phần hủy do các loại vi sinh,

tao

ra CO› và nước) ta co the chìa các chất hữu cơ thành hai loại:

a - Các chất dé bi phan huy sinh học (hoặc các chất tiêu thu oxy) Thuộc loại này co cachohy drat, proteim., chất béo Đây là các chất gây

ô nhiễm phổ biến nhất có trong nước thải từ khu dân cư, khu cỗng nghiệp

16 Lê Quốc Hùng chế biến thực phâm (sản xuất bột ngọt, công nghệ lên men, công nghệ chế biên sữa, rượu bia, thịt, cá )

e § Cde cacbohyvdrat bao 2om các chất đường có chứa các nguyên tổ C.11

và O Một số đường don {monosachar it) c6 ton Tại trong tự nhiên Các đường kép (disachar1t) gồm 2 don vi monosacharit (sacaroza, lactose) Cac polysacharit bao gồm các đơn vị đường liên kết theo mạch dài có thể chia làm 2 loại: loại để bị phân hủy (như tỉnh bột có trong khoai tây gạo, ngõ) và loại khó phân hủy như xenluloza có trong, số, bông giấy ae

s (de fogi protein la cac axit amin mach dal chia cac nguyen tổ Œ HH,

là phân hủy sinh học hiếu khí để chuyển các chất hữu cơ này thành khí cacbonie và nước Nếu phân húy ky khí (không can oxy) thi san pham cudi

cùng sẽ là các axit hữu cơ, rượu và các khí cacbonic, métan (CH) hydro

sulphua (H›S)

Sơ đỗ phân hủy sinh học các chất hữu cơ:

es Phản huy hiểu khi

+ O, hoa tan trong nước

Chất hữu cơ ———— >_ HÖ+CO›; + Năng lượng

Vì sinh hiểu khi

{Vi sinh hiểu khí lẫy oxy hòa tan trong nước để phân hủy chất hữu cơ đõ vay lam suy kiệt oxy trong nước)

Phản huW kỳ KH”

Chất hữu cơ —— —*> CHỊ 7 axi hưu cơ

Vi sinh ky khí

Trong nước thải sinh hoạt, có đến ó0 - §0 %4 là tổng các chất hữu cơ thuộc loại không bên vững, để bị phân hủy sinh học Trong số đó có 40 - 60% là protein 25 - 50% là cacbohydrat và khoảng 10% là chất béo

Chương | Nước tự nhiên và ê nhiễm nguồn nước 17?

Trong chat rắn lừ nước thải sinh hoạt, chất hữu cơ chiếm 55% trong tổng chất rắn, 75% trong chat rin lo lung va 45% trong chất răn hòa tan b- Các chãi hữu cơ bên vững

Các chất hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững khó bị vi sinh vật phân hủy Miột số có tác dụng tích luỹ vả tồn tại lâu đài trong môi trường va trong cơ thể thủy sinh vật nên gây ô nhiễm lâu dài, déng thời tác hại đến hệ sinh thái nước Các chất polychlorophenol {PC P) polychlorabiphenyl (PCB), cac hydrocacbon da vong ngung tu, hop chat

dj vong N hode O 1a thudc loai nay, Cac chất này thường có trong nước thải công nghiệp và nguồn nước chảy tràn từ các vùng nông nghiệp sử dụng nhiều thuốc trừ sân, thuốc kích thích sinh trường thuốc diệt cỏ Đây là các chất có độc tỉnh cao đối với sinh vật và con người Chúng lại

có kha năng tên lưu lâu đài trong môi trường và trong cơ thể sinh vạt nên

có tính tích luỹ qua chuối thức ăn, gây tác hại lâu đài đến đời sông sinh

vật vả từ sinh vat chuyển vào cơ thể con người

e- Các thông số đánh giá chung các chât hữu cơ

Đề đánh giá tong lượng chất hữu cơ trong nước người ta chỉ cần dùng các

thẳng SỐ SAU:

e_ Tổng cacbon hữu cơ (TOC)

TỌC là ty lệ g giữa khối lượng cacbon so với khối lượng hợp chất Như vậy, trị số TOC được tính dựa theo công thức của hợp chất Đơn vị thể hiện là gưm hoặc zm/gam cacbon theo khối lượng

e Nhu cau oxy if thuyết (TOD)

TÓD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa một chất, TOD được tính dựa theo phương trình phản ứng Đơn vị thể hiện là gam hoặc milipgam ðxy theo thể tích

Thí dụ: Tính TOC và TOD của quả trình oxy hóa đường:

Phân tử lượng: M = 342, C=12, OQ = 32

18

Lê Quuậc Hung

¬ TOD = Lex: 342 = 1,123

Nghĩa là để oxy hóa hoàn toàn Ig đường phải tiểu tan 1.123 2 OXY:

hoặc trong dung dich dudong 100 g/m’ TOD st là 112.3 mm

e Thông sé kali permanganat

Đây là thông số thể hiện sự oxy hóa của chất hữu cơ bang chất oxy hóa

là kali permanganat (KMnQ,) Don vi do la gam O» ficu thu/don vi ihé tích

Thông SỐ nảy co WU điểm là việc do tốn ít thời gian (độ Ì - 2 BIỜờ) thường được dung đề đánh gia nguồn ô nhiễm nhẹ (nước sinh hoại nước sông) Nhược điểm của thông số là không phản ánh đây đủ lượng chất hữu

cơ, vì chỉ khoáng 69 - 70% lượng chất hữu co bị KMnOx¿ phân hủy

o) Nhu cau oxy fda hoc (COD)

COD la luong chất oxy hóa (thé hién bằng gom hoặc niligam Q›;

theo

don vi thé tich) can dé oxy hỏa chất hữu cơ trong nước

Hiện nay, tác nhân oxy hóa mạnh như kali dicromat (K›Cr›Ö›) thuong được dùng để xác định COD, vi chat này có thé oxy hỏa đến 95 - 100% chat hitu co

e Nhu cau oxy sinh héa (BOD)

BOD là lượng Oxy (thể hiện bằng gam hoặc miiigam Ö› theo don vi thé tích) ¢ can cho vi sinh vật tiêu thụ để Oxy hóa sinh học các chất hữu

cơ trong bóng, tối ở điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian Như vậy BOD phan anh lượng các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học có trong mẫu nước

Sự phân hủy các chất hữu cơ trong nước bằng con đường sinh học bao pôm 2 bước;

Bước thứ |:

N ue Vì sinh val ¬ ¬ : Cac chat hit ca +O2 -— » COs) H20 + Cac san pham vi

sinh ran Bude thi 2:

NH; + 3/2 Qa Hitrosomones HNO, + H,0

Vị sinh vất

HHO¿+ 120; ————* HNO;

Chương | Nước tự nhiên và ö nhiễm ngưỗn nước LÒ

Phản ứng tông quát:

Mức độ của hai giai đoạn trên phụ thuộc vào thời gian như đã biểu

dién trên hình 1.6 Đó cũng là cơ sở chờ việc lựa chọn BODs

a 5 A

† BOD,

Nhu

4 a huy cac hop chat ONY

Thời gtam, ngày

Hình 1.6 Các giai đoạn phân hủy sinh học của các

hợp chât hữu cơ trong nước [57]

Thông số BOD có tầm quan trọng thực tế vì đó là tơ SỞ để thiết kế và vận hành trạm xử ly nước thải; BOD con là thông sô cơ ban để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước: giá trị của BOI2 càng lớn nghĩa là mức

độ ô nhiễm hữu cơ của nguồn nước cảng cao Theo quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường (TCVN 5942 - 1995) nguồn nước được ding trong sinh hoat phai co gid tri BOD; < 4 mg/L Theo tiêu chuẩn nước thải công nghiệp (TCVN 4945 - 1995) giá trị BƠD: cực đại cho phép trong nước thải đồ vào nguồn loại À (nguồn nước phục vụ sinh hoạt) là 26 mg/L dé vào nguồn loại B (nguồn nước thủy sản, thủy lợi) là 50 mg/L Tiêu chuẩn nước thủy sản của Tổ chúc Thực phẩm và Nông nghiệp của

s Sự khúc nhan giữa các thơng số COD và BOD:

Cả hai thơng số đều xác định lượng chất hữu cơ cĩ khả nắng Dị oxs hĩa cĩ trong nước hoặc nước thải nhụựng chúng khác nhan về Ý' nghĩa, BOD chỉ thể hiện lượng chất hữu cơ để bi phan huy sinh học, nghĩa là các chất hữu cơ cĩ thể bị oxy hĩa nhờ vai trị của ví sinh vật COI2 thẻ hiện toản bộ các chất hữu cơ cĩ thê bị oxy hĩa bằng tác nhân hỏa học Do vậy

tỉ số COD/BOI) luơn lớn hơn l

Nếu trong nguồn nước thải cĩ các chất độc ức chế vi sinh vật thì ty số nảy cảng cao Khi đĩ giả trị 3OD đo dược sẽ rất thấp hoặc băng khong nhựng giá tri COD lai cao Trong tryong hợp này người ta khơng thể tính

ra duge BOD ty COD hoặc ngược lại Chỉ trong trường hợp duy nhất khi thành phan cla mot nguồn nước tự nhiên (sơng, hồ) hoặc nước thải khơng chứa chất độc vả luơn ơn định thì mới cĩ thể xác định qua thực nghiệm được một hệ số chuyển đổi từ COD thành BON hoặc ngược lại

© Sir oxy hda nite:

Các théng s6 COD, KMnQ,, BOD dùng thể hiện lượng oxy cần cỏ để

oxy hĩa lượng cacbon trong chất hữu cơ Tuy nhiên, trong thực tế, trong

chất thải cịn cĩ các hợp chất nitơ cĩ khả nắng bị khử thành ion amoni Ton

này cũng cĩ thể bị oxy hĩa để chuyên thành nitrat,

d - Các hợp chất hữu cơ bền vững cĩ đặc tính cao

sa - Cúc hợp chất phenol

Phenol và các dẫn xuất phenol cĩ trong nước thải một số ngành cơng nghiệp (lọc hĩa đầu, sản xuất bột giấy, nhuộm ) Các hợn chất phenol làm cho nước cĩ mùi đẳng thời gây tác hại cho hệ sinh thái và sức khoẻ dân chúng Giá tri liều gây chết 50% động vật thực nghiệm {LDan) của pentachlorophenol là 27 mg/kg đỗi với chuột cổng trắng (qua dường tiêu hĩa) Một số đẫn xuất phenol cĩ khả nang pay ung thu

Theo quy định của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hàm lượng 2.4- trichlorophenol và pentachlorophenol trong nước uong khơng quá I0 Lg/L Tiêu chuẩn nước thủy sản của FAO quy định nơng độ các pheno] <

5 mg/L đối với các loại cá họ saÙwontd và evprinid,

Chyong | Nude tu nhién va 6 nhiém nguon nude 2] ~

Tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường chỉ cho phép nông độ các hợp

chat phenol trong nude bé mat 1a 0,00! mg/L (nude sinh hoat), 0,02 mg/l (nước sử dụng cho các mục đích khác) (TCVN 5942 - 1995) và nẵng độ tôi đa cho phép các hợp chat phenol trong nudc thai la 0,001 mg/L (đỗ vào nguồn loại A - Nguồn nước được sử dụng cho cấp nước sinh hoạt) hoặc 0.05 mg/L (đồ vào nguồn loại B - Nguồn nước dùng cho mục đích thủy sản, thủy lợi, giao thông thúy) (TCVN 5945 - 1995)

e— Cúc háa chất bảo vệ thực vật (BVT) hữu cơ

Hiện nay có hàng trăm hóa chất diệt sâu, rầy, nâm mốc phát quang có dai duoc sử dung trong nông nghiệp Các nhóm hóa chất chính là:

» Phospho hữu cơ

„ Clo hữu cơ

» Cachamat

» Phenoxyaxetic

» Pyrethroid tang hop

Hau hét cac chát này có độc tính cao đối với người và động vật Nhiéu chất trong số đó, đặc biệt là clo hữu cơ, có độ bên vững cao trong mỗi trường và khả năng tích luỹ 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

32 Lệ Quốc Hùng

thải công nghiệp thuộc da, Các chât nảy gây cho nguồn nước có mau (nau, đen), đẳng thời chúng có độc tính đôi với thủy sinh con ñgười và gây Suy giảm chất lượng nước câp cho thủy lợi, sinh hoạt du lịch

e Cc hydrocachon da vong ngung ti

Đây là các chất có thể có trong nước thải một số ngành cêng nghiệp (hỏa dẫu, sản xuất bột giấy, được phẩm ) Các hóa chất này có độc tính cao, có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể sinh vật Trong số đó có các chất gây ung thu, biến dị, tác hại phôi thai như 7,12-benzpyren, các

dioxin, PCB

1.4.3 Cac chất vô eơ

Nhiều ion vô cơ có nông đệ rãi cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là nước biển Trong nước thải từ khu dân cư luôn có nông độ tương doi yo các

' ˆ 7 1- +

ion Cl 3 SO, 4 PO, : Na’, K

Trong nước thái công nghiệp, ngoài các ion kế trên còn có thể có các

chất võ cơ có độc tính rất cao như: Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F, Dưới đây là đặc điểm về môi trường của một số chât vô cơ tiêu biểu trong nước thải

Nông độ amoni trong nước ngâm cao hơn nhiều so với nước mặt, Lượng amoniae trong nước thải từ khu dân cư và nước thải từ các nhà

máy hóa chất, chế biến thực phẩm, sữa có thê lên tới 10 - 100 me/L

Theo quy định về nước bề mặt của Hà Lan nang dé amoni > 5 mg/L

được xem là ö nhiễm nặng Tiêu chuẩn nước thủy sản của FAO yêu cầu

nông độ amoni < 0,2 mg/L đổi với các loại cá somonid và 0,8meg/] đối

với loại cá cyprid Tiêu chuẩn Môi trường Việt Nam về nước bể mật CTCVN 5942-1995) qui định nẵng độ tôi đa của amonlac (theo N) là 0,05

mg (nguồn nước sinh hoạt) hoặc I,Ô mg/L (các nguồn khác không phải nước sinh hoạt) Nông độ cho phép tối đa amoniae trong nước biển ven bờ

là 0,1 mg/L (bãi tắm) và 0,5 mg/L (nuôi thủy san) (TCVN 5943 - 1999).

Chương | Nude ty nhién va 6 nhiém nguén nước 23

em nếng nước có nẵng độ nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu (chứng nethaemoglobinaemia)

Theo quy định của WHO nồng dé nitrat trong nude udng không quá

10 mg/L Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5942 - I995 qui định nông độ

nitrat trong nước bể mặt la 10 mg/l (nguồn sử dụng cho cấp nước sinh hoat) va 15 mg/L (cae nguồn khác) T[VMN 5944 - 1995 qui định nông độ nitrat tối da trong nude ngam 14 45 mg/L

¢ Phosphat (PO,”)

Cung nhu nitrat, phosphat la chất dinh dưỡng cho sự phát triển rong tao Nong dé phosphat trong nguồn nước không ô nhiễm thường nhỏ hơn 0.01meg/l,, Cả trị này ở sông Hồng, Cứu long và sông Dông Nai ở xa các trung tâm đô thị, công nghiện thường < 0,05 mg/l nhựng ở các đoạn sông,

tại Việt Tri, Hà Nội, TP Hà Chí Minh, Cần Thơ và kênh rạch bị ô nhiễm

nước thải sinh hoạt và nông nghiệp nồng độ phosphat có thể lên tới trên 0,3mg/L Nguồn phosphat đưa vào mỗi trường từ phan người, phần súc vật và nước thải một số ngành công nghiệp sản xuất phân lân, công nghiệp thực phẩm và trong nước chảy từ đồng ruộng,

Phosphat không thuộc loại hóa chất độc hại với con người Theo quy định của Hà Lan lượng phosphat trong nước udng tối đa là 6 mg/l WHO khéng quy dinh đối với hóa chất này trong nước uống Tiêu chuân mỗi trường Việt Nam không qui định nông độ hóa chất nảy trong nước bể mặt, Hước biển ven bờ, nước ngâm, nhưng qui định nỗng độ tôi da cho phép về tong phospho trong nước thải công nghiệp là 4 mg/L (thải ra nguồn loại Á) hoặc 6 mgø/L ( thải ra nguồn nước loại l ) hoặc 8 mg/L (thai ra nguồn

nước loại C}

Có 3 trạng thái tồn tại của phosphat: orthophosphat, metaphosphat (hoặc polyphosphaL) và phosphat có liên kết hữu cơ Việc xác định orthophosphat dựa vào phản ứng với amoni molypdat trong môi trường axit, tạo máu, sau đó so máu Metaphosphat được thủy phân thành orfhophosphalt, còn phosphat hữu cơ được oxy hóa, và thủy phần Thành orthophosphat rỗi phân tích như trên

24 La Quée Hing

b - Sự phú dưỡng hóa

Phú dưỡng hóa (eutrophication) là việc gia lãng nồng độ của các chất dinh đưỡng đến mức tạo ra sự phát triển bùng nỗ các loại tảo, rong trong nguén nước,

Quá trình phú dưỡng hóa đóng vai trò quan trọng trong chuỗi thúc ăn

của hệ sinh thải nước,

Trọng nước, táo sử dụng cacbon dioxit, nito v6 co, orthophosphat va các chất đinh dưỡng khác với lượng vết để phát triển Táo lại là thức an của động vật phủ du (zooplankton) Mot số loại cả nhỏ ăn động vật phù du

và rong tảo Một số loại cá lớn lại ăn cá nhỏ Như vậy năng suất của chuỗi thức ăn là phụ thuộc vào lượng N và P Khi nông độ N và P cao, rong tảo phát triển mạnh tạo ra khối lượng lớn đến mức các loải động vật phù du không thể tiêu thụ hết dẫn đến việc làm đục nước Đặc biệt trong nưuồn nước tủ (ao, đầm) có thể tạo ra nước chứa đây tao như nước xúp Việc phan buy táo sẽ tạo mùi và tạo ra các chất cặn ‘lang, gay giảm oxy hòa tan trong nước, từ đó gây can trở cho việc phát tr lên hầu hết các loài cá Trọng điều kiện đó, chỉ có mội số loài cá dữ có thé sống được

Voi mat dé rong tao cao chat lượng nước sẽ bị suy giảm, gây ảnh hưởng đến công tác cấp nước sinh hoạt (lăng lọc nước rất khó khăn) ảnh hưởng mỹ quan vả tạo trở ngại cho du lịch, thé thao dudi nude

Các vùng nước tù, đặc biệt là kênh rạch, ao hỗ ở TP Hỗ Chí Minh, Hà Nội DBSCL, Đồng bằng song Hong hiện nay đang bị phú dưỡng hóa nặng với biểu hiện của sự phát triển mạnh các loài tảo bẻo

c - SuIphat (SƠ,”)

Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển và nước phèn có nẵng độ sulphat cao Nước sông Cửu Long, sông Đẳng Nai ở vùng không nhiễm man co nông độ sulphat < 50 mg/L Nước ở vùng có mỏ thạch cao, quặng chứa lưu huỳnh và nước thải một số ngành công nghiệp có nhiều sulphai Sulphat trong nước có khả năng bị chuyển hóa do vi sinh tao ra sulphit va axit sulphuric nên có thể gây sét ri đường ống và công trình bế lông Ở nông độ cao sulphat còn tác hại đến cây trồng {uy định nước thủy lợi của

Mỹ hạn chế nồng độ sulphat dưới 1000 ma/L

Chương l Nước lự nhiên và ö nhiễm nguồn nước 25

phép CỬ trong nước uống theo quy định của WHO la 250 mg/l thee quy định của Cộng đồng Châu Âu là 25 mg/L Tiêu chuẩn Mỹ dôi với nguõn nước bẻ mặt làm nguồn cấp nước cho phép nông độ CÍ 250 me/L.,

Tiêu chuẩn nước uỗng do Bộ Xây dựng Việt Nam qui định nông dé CL

là 250 mp/L, riêng vùng ven biên có thể cho phép đến 500 mgil Tiểu chuân Việt Nam 1995 về nguồn nước bề mặt, nước ngâm không có qui định đôi với CÍ

Nguẫn nước có nông độ CV cao có khả nang gay set ri đường dan nước, đồng thời rât khó xử lý de đạt tiêu chuẩn nước uông,

Nước mặn với nông đệ CÍ Na và BẺ" cao có khả năng gây tác hại đến cây trông Tiêu chuâận của EAO đối với nước thủy lợi cho thầy nêu nông,

dé CY <4 meq/L (142 mø/Í) thì cây trỗng chưa bị ảnh hưởng xấu; nông

độ CT >!0 meg/1, (355 mg/L) di gay tac hai dang ke den cây trang

Chì có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể Chỉ là kim loại nặng co

độc tính đôi với não và có thể gây chết người nên bị nhiềm độc nặng Chi

lam giam kha nang tong hop glucose va chuyén ida pyruvate, lam tang bai tiét glucose trong nuoc tiểu Axit đelta-aminolevulinic trong nước tiểu

là thông số đặc trưng cho xác định nhiễm độc chỉ

Chì cũng rất độc đối với thủy sinh: Nỗng độ gây chết 50% (LC50, 96

gig) của mudi chi déi voi ca la 1-27 mg/l (trong nước mềm) và 440-550 mg/L (trong nước cứng) Các hợp chất chì hữu cơ có độc tính gặp 10-100

lần so với chỉ vô cơ đối với các loại cá

Nước sông hỗ có chỉ với nông độ vết (độ 1 - 50 wg/L), nước biển

không ô nhiễm có hàm lượng chì 0,03 ng/L Theo kết quả của hệ thông quan trăc mỗi trường TP Hồ Chí Minh nông độ chì trong nước song, Đông Nai-Sài Gòn trong cae nam 1993-1996 nhe hon 0,05 mg/L, nghia là còn thấp hơn Tiêu chuẩn Việt Nam về nguồn nước sinh hoạt.