1.1 Mức độ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước ở các sông trên Thế giới và Việt Nam .... 1.1.1 Mức độ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước ở các sông trên Thế giớiError!. 1.3 Các bi
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ
Hà Nội – Năm 2014
Trang 3
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Hà cùng các thầy cô giáo trong khoa Môi trường đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu ở Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Quang Trung – Phòng Phân tích Độc chất Môi trường – Viện Công nghệ Môi trường cùng các anh chị trong phòng đã tạo điều kiện, giúp đỡ và hướng dẫn em thực hiện đề tài này
Mặc dù em đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn thiện nhất Nhưng do hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự góp ý của các thầy, cô giáo để đề tài được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Học viên Ngô Thị Bích
Trang 4MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 9
TỔNG QUAN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED
1.1 Mức độ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước ở các sông trên Thế giới và
Việt Nam Error! Bookmark not defined
1.1.1 Mức độ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước ở các sông trên Thế giớiError! Bookmark not defined.
1.1.2 Mức độ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước trong các sông ở Việt
Nam Error! Bookmark not defined.
1.2 Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm hữu cơ đến sức khỏe con người và các loài
thủy sinh Error! Bookmark not defined
1.2.1 Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm hữu cơ đến sức khỏe con ngườiError! Bookmark not defined.
1.2.2 Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm hữu cơ đến các loài thủy sinhError! Bookmark not defined.
1.3 Các biện pháp quản lý, giảm thiểu các chất ô nhiễm hữu cơ ở một số nước
trên thế giới và Việt Nam Error! Bookmark not defined
1.3.1 Các biện pháp quản lý, giảm thiểu các chất ô nhiễm hữu cơ ở MỹError! Bookmark not defined.
1.3.2 Các biện pháp quản lý, giảm thiểu các chất ô nhiễm hữu cơ ở Châu Âu 19
1.3.3 Biện pháp quản lý, giảm thiểu các chất ô nhiễm hữu cơ ở Việt NamError! Bookmark not defined.
1.4 Các tiêu chuẩn quy định đối với các chất ô nhiễm ưu tiên ở một số nước trên
thế giới và ở Việt Nam 23
1.4.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt của Mỹ 23
1.4.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt của Châu Âu 23
1.4.3 Tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước của NhậtError! Bookmark not defined.
1.4.4 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt của Thái LanError! Bookmark not defined.
1.4.5 Quy chuẩn nước mặt QCVN 08:2008 của Việt NamError! Bookmark not defined.
Trang 5CHƯƠNG 2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Error! Bookmark not defined
2.2 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined
2.2.1 Phương pháp tổng quan tài liệu Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa, lấy mẫu và bảo quản mẫuError! Bookmark not defined.
2.2.3 Phương pháp thực nghiệm trong phân tích trên thiết bị GC-MS kết hợp sử
dụng phần mềm AIQS-DB Error! Bookmark not defined.
2.2.4 Phương pháp đánh giá rủi ro Error! Bookmark not defined.
2.2.5 Phương pháp tính toán sơ bộ quá trình tự làm sạchError! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬNERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.1 Đánh giá nguy cơ ô nhiễm hợp chất hữu cơ qua khảo sát nguồn thải và mức
độ ô nhiễm trong nước sông Tô Lịch Error! Bookmark not defined
3.1.1 Đánh giá nguy cơ ô nhiễm hợp chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch qua
khảo sát nguồn thải Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm hợp chất hữu cơ trong nước sông Tô LịchError! Bookmark not defined.
3.2 Đánh giá khả năng tự làm sạch của sông 51
3.3 Đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm Error! Bookmark not defined.
3.3.1 Các biện pháp quản lý Error! Bookmark not defined.
3.3.2 Các biện pháp xử lý Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
Trang 6DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 PAHs trong nước một số sông ở Trung Quốc 4
Bảng 1.2 PPCPs trong nước một số sông trên thế giới 7
Bảng 1.3 Nồng độ (ng/l) các phthalate trong nước ở một số sông trên thế giới 10
Bảng 1.4 Ảnh hưởng có hại của Bis(2-ethylhexy)phthalate 14
Bảng 1.5 Các ảnh hưởng có hại của PPCPs 15
Bảng 1.6 Ảnh hưởng của Bis(2-ethylhexyl)phthalate đến các loài thủy sinh 16
Bảng 2.1 Độ thu hồi của các chất trong các mẫu nước sông Tô Lịch 29
Bảng 3.1 Lưu lượng các cống thải đổ vào sông Tô Lịch 36
Bảng 3.2 Kết quả phân tích nước thải tại các cống thải 37
Bảng 3.3 So sánh nồng độ một số chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch (mùa mưa) với tiêu chuẩn Error! Bookmark not defined Bảng 3.4 So sánh nồng độ một số chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch (mùa khô) với tiêu chuẩn Error! Bookmark not defined Bảng 3.5 Thương số nguy hại của các chất ô nhiễm hữu cơ (mùa mưa) 51
Bảng 3.6 Thương số nguy hại của các chất ô nhiễm hữu cơ (mùa khô) 51
Bảng 3.7 Các thông số tính toán cho công thức Thomas (1950) 52
Bảng 3.8 Khả năng tự làm sạch của đoạn sông nghiên cứu 54
Trang 7DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Tổng nồng độ PAHs trong nước sông Menderes, Thổ Nhĩ Kỳ 6
Hình 2.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước sông Tô Lịch 26
Hình 3.1 Tổng nồng độ các nhóm chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch mùa mưa 39
Hình 3.2 Tổng nồng độ các nhóm chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch mùa khô 39
Hình 3.3 Sự phân bố DEHP trong nước sông Tô Lịch 45
Hình 3.4 Sự phân bố isophorone trong nước sông Tô Lịch 46
Hình 3.5 Sự phân bố 4-nonylphenol trong nước sông Tô Lịch 47
Hình 3.6 Sự phân bố diethyl phthalate trong nước sông Tô Lịch 47
Hình 3.7 Sự phân bố dimethyl phthalate trong nước sông Tô Lịch 48
Hình 3.8 Sự phân bố fenobucarb trong nước sông Tô Lịch 49
Hình 3.9 Sự phân bố benzo(k)fluoranthene trong nước sông Tô Lịch 49
Trang 8DANH MỤC VIẾT TẮT
Tiếng Anh Tiếng Việt
AIQS-DB Automated identification and
quantification database system
GC-MS Gas chromatography - mass
NOEC No observed effect concentration Nồng độ không quan sát
Trang 9thấy hiệu ứng
OCPs Organochlorinate pesticides Thuốc trừ sâu cơ clo
hydrocarbons
Các hydrocarbon đa vòng thơm
PCBs Polychlorinated biphenyl
PCDDs Polychlorinated
Dibenzo-p-dioxins PCDFs Polychlorinated Dibenzofurans
POPs Persistent organic pollutants Các chất ô nhiễm hữu cơ
RSD Relative standard deviation Độ lệch chuẩn tương đối
US EPA United States Environmental
Protection Agency
Cơ Quan Bảo vệ Môi trường Mỹ
Trang 10USEPA IRIS USEPA Integrated Risk
Information System
Hệ thống thông tin tích hợp rủi ro của cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ
VOCs Volatile Organic Compounds Các hợp chất hữu cơ dễ bay
hơi
Trang 11MỞ ĐẦU
1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa đang tạo ra sức ép lớn tới môi trường Vấn đề ô nhiễm môi trường ở nước ta đã và đang tạo ra sức ép lớn cho xã hội đặc biệt ở các thành phố lớn Ở Hà Nội, trung bình mỗi ngày đêm xả ra 450.000 m3 nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý và 400 cơ sở sản xuất đổ vào hệ thống thoát nước thành phố khoảng 260.000 m3/ngày đêm, trong đó chỉ có khoảng 40 cơ sở đầu
tư trạm xử lý nước thải, số còn lại mới xử lý sơ bộ hoặc xả thẳng ra sông, hồ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng [7]
Sông Tô Lịch là một trong bốn sông thoát nước thải của Thành phố Hà Nội Hàng ngày, sông phải tiếp nhận một lượng nước thải lớn chưa qua xử lý làm ô nhiễm nước sông, ảnh hưởng đến môi trường nước, không khí khu vực ven sông và sức khỏe người dân [3] Ngoài ra, sông Tô Lịch bị ô nhiễm sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Nhuệ Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm, tuy nhiên, các nghiên cứu này thường chỉ tập trung vào các thành phần môi trường, các thông số môi trường cơ bản như: NH4+
, NO3-, NO2-, BOD, COD, các kim loại nặng…[1,2,4,5] Việc đánh giá các thành phần hợp chất hữu cơ cụ thể còn ít được thực hiện do khó khăn trong phân tích và chi phí cao
Hiện nay, trên thế giới có khoảng hơn 70.000 loại hợp chất hóa học đang được sử dụng, tuy nhiên về số lượng và chủng loại của các hợp chất hóa học được sản xuất ra có tốc độ gia tăng nhanh chóng Các ảnh hưởng trái ngược nhau về cả mặt có lợi và có hại của các chất hóa học đã được đề cập đến trong nhiều báo cáo của các nhà khoa học Để
có thể đưa ra những biện pháp đối phó phù hợp với những tác động của hóa chất, trước hết cần phải xác định được mức độ ô nhiễm hóa chất trong môi trường, thực phẩm…Các hóa chất hữu cơ độc hại đã và đang được quan trắc và đo đạc tại nhiều nước trên thế giới Các phương pháp phân tích thường được sử dụng nhiều là phương pháp sắc ký khí và sắc
ký lỏng sử dụng đầu dò khối phổ, các phương pháp này thường có độ nhạy, độ chọn lọc cao Mặc dù vậy, các phương pháp phân tích thông thường sẽ không thể phân tích được
Trang 12đồng thời tất cả các hợp chất, chính vì vậy khiến cho giá thành, chi phí xác định các hợp chất rất cao và đòi hỏi nhiều thời gian
Phương pháp phân tích hợp chất hữu cơ sử dụng phần mềm AIQS-DB trên thiết bị GC-MS có thể phân tích được đồng thời hơn 900 hợp chất ô nhiễm trong môi trường Phương pháp này có ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác là chi phí thấp (không cần sử dụng chất chuẩn mà chỉ sử dụng qua chất nội chuẩn), là công cụ hữu ích trong đánh giá ô nhiễm
Vì thế, với những lợi thế của phương pháp phân tích hợp chất hữu cơ trên thiết bị
GC-MS sử dụng phần mềm AIQS-DB, việc “Đánh giá nguy cơ ô nhiễm hợp chất hữu
cơ ở sông Tô Lịch và đề xuất các biện pháp giảm thiểu” là rất cần thiết để kiểm soát
và bảo vệ nguồn nước mặt đang ngày càng bị ô nhiễm
2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Đánh giá nguy cơ ô nhiễm của một số hợp chất hữu cơ đặc thù qua khảo sát nguồn thải Từ đó, đề xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước sông Tô Lịch
3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Tổng quan tài liệu
Phân tích đồng thời các hợp chất hữu cơ bằng phần mềm AIQS-DB tích hợp trên thiết bị GC-MS
Đánh giá nguy cơ ô nhiễm hợp chất hữu cơ qua khảo sát nguồn thải và mức độ ô nhiễm trong nước sông Tô Lịch
Đánh giá khả năng tự làm sạch của sông Tô Lịch theo kịch bản giả định
Đề xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước sông Tô Lịch
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
Trang 131 Đào Văn Bảy (2006), Nghiên cứu phân tích hàm lượng N, P trong nước sông Tô Lịch
và đề xuất xử lý bằng phương pháp sinh học, Luận án tiến sĩ hóa học
2 Lê Thị Phương Quỳnh, J.G, Trần Kông Tấu, Châu Văn Minh (2007), "Khảo sát chất lượng nước sông Hồng, sông Nhuệ, sông Tô Lịch: thông số hóa lý, các chất dinh
dưỡng và ô nhiễm hữu cơ", Khoa học đất, 27, tr 115-119
3 Nguyễn Thị Bích Nguyệt (2012), "Ảnh hưởng của nước sông Tô Lịch đến Môi trường
và sức khỏe người dân ở khu vực ven sông", Nghiên cứu phát triển bền vững, 1,
tr.38-45
4 Nguyễn Thị Như Quyên (2012), Nghiên cứu hiện trạng môi trường nước phục vụ quy
hoạch hệ thống xử lý nước thải sông Tô Lịch đoạn từ Hoàng Quốc Việt đến Ngã Tư
Sở, Luận văn thạc sỹ khoa học ngành sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường
5 Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn Hữu Huấn (2010), "Khả năng sinh khí H2S từ nước sông
Tô Lịch", Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 1, tr.28-33
6 Phạm Thị Hường (2014), Ứng dụng phần mềm AIQS-DB trên thiết bị GC-MS để phân
tích định tính 900 hợp chất hữu cơ trong nước, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ
sở, Viện Công nghệ môi trường-Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam
7 Phan Loan (2006), "Các dòng sông lớn chết dần", Tài nguyên và môi trường, 9, tr
25-26, 31
Tiếng Anh
8 A.Kaushik, H.R.S., S.Jain, J.Dawra, C.P.Kaushik (2010), "Pesticide pollution of river
Ghaggar in Haryana, India", Environmental Monitoring and Assessment, 160(1-4),
pp 61-69
9 Adeeel Mahmood, R.N.M., Jun Li, Gan Zhang (2014), "Level, distribution profile, and
risk assessment of polychlorinated biphenyls (PCBs) in water and sediment from
two tributaries of the River Chenab, Pakistan", Environmental Science and
Pollution Research, 21(13), pp.7847-7855
Trang 1410 Amrita Malik & Priyanka Ojha & Kunwar P, S (2009), "Level and distribution of
persistent organochlorine pesticide residues in water and sediments of Gomti river
(India) - a tributary of the Ganges river", Environmental Monitoring and
11 Arikan OA, R.C., Codling E (2008), "Occurrence of antibiotics and hormones in a
major agricultural watershed", Desalination, 226, pp 121-133
12 Boonyaroj, C.C., W Chiemchaisri, S Theepharaksapan, K Yamamoto (2012), "Toxic
organic micro-pollutants removal mechanisms in long-term operated membrane
bioreactor treating municipal solid waste leachate", Bioresour, Technol, 113, pp
174-180
13 Brix R, P.C., González S, Villagrasa M, Navarro A, Kuster M, (2009), "Analysis and
occurrence of alkylphenolic compounds and estrogens in a European river basin and
an evaluation of their importance as priority pollutants", Anal Bioanal Chem, 396,
pp 1301-1309
14 C.A Bradlee, P.T (2013), "Aquatic toxicity of phthalate esters", Environ Chem
Handb, 3, pp 263-298
15 D, M., W,Y, Shiu, K,C, Ma (1992), Illustrated Handbook of Physical–Chemical
Properties and Environmental Fate for Organic Chemicals, vol, IILewis Publishers, Chelsea, MI
16 D Camacho-Muñoz, J.M., J Santos, E Alonso, I Aparicio, T De la Torre, C
Rodriguez, J Malfeito (2012), "Effectiveness of three configurations of membrane bioreactors on the removal of priority and emergent organic compounds from
wastewater: comparison with conventional wastewater treatments", J Environ
Monit, 14, pp 1428-1436
17 D González, L.M.R., G Garralón, F Plaza, J Arévalo, J Parada (2012), "Wastewater
polycyclic aromatic hydrocarbons removal by membrane bioreactor", Desalin
Water Treat, 42, pp 94-99
Trang 1518 D.M González-Pérez, G.G., F Plaza, J.I Pérez, B Moreno, M.A Gómez (2012),
"Removal of low concentrations of phenanthrene, fluoranthene and pyrene from
urban wastewater by membrane bioreactors technology", J Environ Sci Health A,
47, pp 2190-2197
19 Dargnat, C., Blanchard, M., Chevreuil, M., & Teil, M J (2009), "Occurrence of
phthalate esters in the Seine River estuary (France)", Hydrological Processes, 23(8),
pp 1192-1201
20 Dennis F Kalf, T.C., And Erik J Van De Plassche (1997), "Environmental Quality
Objectives for 10 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)", Ecotoxicology And
Environmental Safety, 36, pp 89-97
21 Duong Thi Hanh, Kiwao Kadokami, Hanako Shirasaka, Rento Hidaka, Chau Thi Cam
Hong, Lingxiao Kong, Nguyen Quang Trung, Nguyen Thanh Thao (2014),
"Occurrence of perfluoroalkyl acids in environmental waters in Vietnam",
Chemosphere, 122, pp.115-124
22 EU (2008), EU Bis(2-ethylhexyl) Phthalate (DEHP), E EN/2, pp 1018-5593
23 Feng CL, X.X., Shen ZY, Zhou Z (2007), "Distribution and sources of polycyclic
aromatic hydrocarbons in Wuhan section of the Yangtze River, China", Eviron
Monit Assess, 133, pp 4635-4640
24 G Li, X.X., Z Yang, R Wang, N Voulvoulis (2006), "Distribution and sources of
polycyclic aromatic hydrocarbons in the middle and lower reaches of the Yellow
River, China", Environ Pollut, 144(3), pp 985-993
25 G Pan, T.H., M Yoshimura, S Zhang, P Wang, H Tsukino, K Inoue, H Nakazawa,
S Tsugane, K Takahashi (2006), "Decreased serum free testosterone in workers exposed to high levels of di-n-butyl phthalate (DBP) and di-2-ethylhexyl phthalate
(DEHP): a cross-sectional study in China", Environmental Health Perspect, 114, p
1643–1648