Trần Yêm, những người Thầy đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ dẫn những định hướng nghiên cứu, kiến thức chuyên môn, và hơn hết là truyền cho tác giả lòng đam mê khoa học và tinh thần tự giác
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_
Nguyễn Hữu Huấn
NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH
VÀ PHÁT TÁN HYĐROSUNFUA TỪ SÔNG TÔ LỊCH
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
Hà Nội - 2015
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_
Nguyễn Hữu Huấn
NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH
VÀ PHÁT TÁN HYĐROSUNFUA TỪ SÔNG TÔ LỊCH
Chuyên ngành: Môi trường đất và nước
Mã số: 62 85 02 05
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1 PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải
2 PGS TS Trần Yêm
Hà Nội - 2015
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của tập thể cán bộ hướng dẫn Các kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác Các trích dẫn sử dụng trong luận án đã ghi rõ tên tài liệu tham khảo và tác giả của tài liệu đó
Tác giả luận án
Nguyễn Hữu Huấn
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án này, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải, và PGS.TS Trần Yêm, những người Thầy đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ dẫn những định hướng nghiên cứu, kiến thức chuyên môn, và hơn hết là truyền cho tác giả lòng đam mê khoa học và tinh thần tự giác trong học tập nghiên cứu Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự giúp đỡ quý báu này với các Thầy, những người đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án này
Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn tới các Thầy, Cô và tập thể cán bộ trong Khoa Môi trường, Phòng Sau Đại học, Trường ĐHKHTN, ĐHQG Hà Nội đã đóng góp những ý kiến chân thành, bổ ích giúp tác giả nghiên cứu và hoàn thành luận án
Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến tập thể cán bộ Phòng thí nghiệm Nông nghiệp số 18, Viện Nước, Tưới tiêu và Môi Trường, và Trung tâm Nghiên cứu Quan trắc và Mô hình hóa Môi trường, Trường ĐHKHTN, ĐHQG Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tác giả có thể hoàn thiện luận án này
Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo các cơ quan nơi tác giả công tác, đồng nghiệp tại Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng điện 1, và Viện Nước, Tưới tiêu & Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận án này
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người thân yêu trong gia đình, đã luôn ở bên cạnh và động viên tác giả cả về vật chất và tinh thần để tác giả vững tâm hoàn thành luận án của mình
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về tất cả sự giúp đỡ quý báu này!
Tác giả luận án
Nguyễn Hữu Huấn
Trang 51.3.2 Quá trình ăn mòn có nguồn gốc sinh học trong HTTN 281.3.3 Ăn mòn kim loại và vật liệu sơn trong không khí có H2S 331.4 Quá trình hình thành sunfua và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành sunfua trong HTTN thải 38
Trang 61.4.3 Mô hình dự báo sự hình thành sunfua trong HTTN thải 42
2.1.2 Các hướng thoát nước chính lưu vực sông Tô Lịch 56
2.2.3 Phương pháp phân tích các mẫu nước, trầm tích và không khí 662.2.4 Phương pháp phân tích dự báo phát thải H2S 672.2.5 Phương pháp đánh giá chỉ số ô nhiễm môi trường nước mặt 68
Trang 73
2.2.8 Thời gian và điều kiện khí tượng thời điểm lấy mẫu 72
3.3 Biến động một số tính chất hóa-lý trong trầm tích và nước sông Tô
3.3.1 Động thái Eh trong trầm tích và nước sông Tô Lịch 863.3.2 Động thái pH trong trầm tích và nước sông Tô Lịch 923.3.3 Động thái sunfua và H2S trong nước sông Tô Lịch 953.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành sunfua trong nước sông
3.4.5 Quan hệ giữa hàm lượng sunfua và ion kim loại 105
3.5 Mô hình dự báo khả năng hình thành sunfua trên sông Tô Lịch 112
3.6.2 Thời gian tồn lưu của H2S trong môi trường nước và không khí 118
3.7.1 Kết quả quan trắc hàm lượng H2S trong không khí 119
Trang 84
3.8 Cơ sở khoa học và giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm H2S từ
Trang 910 MIC Ăn mòn bê tông có nguồn gốc sinh học
11 MPB Vi sinh vật sinh khí mê tan
12 NTBV Nước thải bệnh viện
13 NTCN Nước thải công nghiệp
14 NTDV Nước thải kinh doanh dịch vụ
15 NTSH Nước thải sinh hoạt
16 NTSX Nước thải sản xuất (tính bằng NTCN + NTDV)
17 SBOD Nhu cầu ô xy sinh hóa của trầm tích
18 SCOD Nhu cầu ô xy hóa học của trầm tích
19 SOB Vi sinh vật ô xy hóa sunfua
20 SOD Nhu cầu ô xy của trầm tích
Trang 106
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.2 Thời gian tồn lưu trong không khí của một số loại khí (ngày) 19Bảng 1.3 So sánh tính chất vật lý và hóa của H2S, SO2 và VOSC 21Bảng 1.4 Mức độ độc tiềm năng của một số chất độc hại quy đổi tương
Bảng 1.6 Khoảng giá trị Eh thích hợp để sinh khí H2S và CH4 do VSV
Bảng 1.7 Một số công thức dự báo sự hình thành sunfua 44Bảng 1.8 Mức phát thải của H2S từ một số nguồn khác nhau 50Bảng 2.1 Thông tin chính về các con sông khu vực trung tâm TPHN 54Bảng 2.2 Vị trí lấy mẫu nước, trầm tích và quan trắc tỷ lệ phát thải khí
Bảng 2.3 Vị trí lấy mẫu khí H2S khu vực Đập Thanh Liệt 62Bảng 2.4 Các phương pháp phân tích chất lượng nước 66Bảng 2.5 Các phương pháp phân tích chất lượng trầm tích, và không khí 67Bảng 2.6 Các thông số áp dụng tính tỷ lệ phát thải khí H2S 68Bảng 2.7 Thông tin chung các đợt lấy mẫu môi trường 72Bảng 3.1 Lưu lượng xả nước thải (m3/ngày) khu vực trung tâm TPHN 74Bảng 3.2 Phân vùng các tiểu KTT nước dọc theo sông Tô Lịch 77Bảng 3.3 Một số thông số chất lượng trầm tích sông Tô Lịch 78Bảng 3.4 Hàm lượng và thải lượng một số chất ô nhiễm xả vào sông Tô
Trang 117
!
Bảng 3.9 Giá trị pH nước tầng mặt sông Tô Lịch theo mùa 93!
Bảng 3.10 Động thái sunfua và H2S theo mùa (giai đoạn 2009 ÷ 2013) 95!
Bảng 3.11 So sánh lượng H2S trong giai đoạn từ 1999 ÷ 2000 đến 2009
Bảng 3.12 Giá trị Eh và sunfua trong nước tầng mặt trên sông Tô Lịch 98!
Bảng 3.13 So sánh hệ số tương quan (R2) giữa Eh và hàm lượng sunfua
với Eh và Lg[S]/[SO4] trong tầng nước mặt trên sông Tô Lịch 101!
Bảng 3.14 Diễn biến hàm lượng sunfua, sunfat trong nước tầng mặt trên
Bảng 3.15 Động thái sunfua và pH trong nước sông Tô Lịch 104!
Bảng 3.16 Hàm lượng sunfua, Fe, và As trong nước tầng mặt sông Tô
Bảng 3.17 Hàm lượng sunfua và giá trị COD, BOD5 trong nước tầng
Bảng 3.18 Hàm lượng sunfua và nhiệt độ trong nước sông Tô Lịch 109!
Bảng 3.20 Tỷ lệ phát thải H2S từ nước sông Tô Lịch 116!
Bảng 3.21 So sánh mức phát thải của H2S trong nước sông Tô Lịch với
Bảng 3.22 Kết quả quan trắc và dự báo bằng mô hình METI-LIS 119!
Bảng 3.23 Tỷ lệ phát thải khí H2S (RH2S) từ sông Tô Lịch 120!
Bảng 3.24 Kết quả quan trắc và dự báo bằng mô hình METI-LIS 123!
Trang 12131
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT
1 Lê Văn Cát, Đỗ Thị Hồng Nhung, Ngô Ngọc Cát (2006), Nước nuôi thủy
sản: Chất lượng và giải pháp cải thiện chất lượng, NXB Khoa học Kỹ thuật,
Hà Nội
2 Trần Ngọc Chấn (2002), Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải: Ô nhiễm
không khí và tính toán chất ô nhiễm, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
3 Cục KSON (2011), Xây dựng bộ tiêu chí khoanh vùng kiểm soát ô nhiễm
nước mặt, Tổng Cục Môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường
4 Cục QLMTYT (2012), Báo cáo đánh giá lĩnh vực cấp nước và vệ sinh môi
trường Việt Nam, Bộ Y tế, WHO, UNICEF, Hà Nội
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 Nguyễn Hữu Huấn, Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn Nhân Tuấn, Trần Yêm
(2010), “Đánh giá nhanh khả năng phát thải khí H2S và khí nhà kính do hồ
thủy điện Luangprabang”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên
và Công nghệ 26(5S), tr 762-766
7 Nguyễn Hữu Huấn, Nguyễn Xuân Hải, Trần Yêm (2012), “Nghiên cứu ứng
dụng mô hình Meti-lis dự báo mức ô nhiễm khí H2S từ sông Tô Lịch”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 28(4S), tr 95-
102
8 HAWACO (2013), www.hawaco.com.vn, truy cập ngày 15/5/2013
9 Trần Ứng Long (1998), Công nghệ xử lý nước thải rượu bia – nước giải
khát, Hội thảo Công nghệ Môi trường Việt Nam, NXB Nông Nghiệp, tr
118-127
10 NGTK Hà Nội (2012), Niên giám thống kê Hà Nội – 2011, Cục Thống kê
TPHN
Trang 13132
11 Sở KHCN TPHN (2010), Nghiên cứu các tác nhân ăn mòn bê tông trong
nước thải Thành phố Hà Nội và giải pháp sử dụng phụ gia hoạt tính để nâng cao khả năng chống thấm cho bê tông, Hà Nội
12 Đặng Ngọc Thanh, Hồ Thanh Hải, Đương Đức Tiến, Mai Đình Yên (2002),
Thủy sinh học các thủy vực nước ngọt nội địa Việt Nam, NXB Khoa học và
Kỹ thuật, Hà Nội
13 Nguyễn Văn Thụy (2006), “Sự ăn mòn phá hoại xi măng Portland trong môi
trường nước thải”, Người xây dựng 10, tr 41-42
14 Hoàng Đình Tiến (2011), “Khí H2S: Nguồn gốc, tính độc hại và biện pháp
phòng ngừa”, Tạp chí Dầu khí 2, tr 68-78
15 UBND TPHN (2005), Báo cáo đầu tư xây dựng công trình dự án thoát nước
nhằm cải tạo môi trường TPHN, Dự án 2 (2005-2010) Hà Nội
16 VESDI (2008), Dự án sử dụng hợp lý nước sông Tô Lịch và nâng cao điều
kiện vệ sinh môi trường các thôn ven sông, Hà Nội, Viện Môi trường và phát
triển bền vững
17 Trần Yêm (2004), Đánh giá sự biến động chất lượng nước thải sử dụng để
tưới rau ở Thanh Trì, Hà Nội, Kỷ yếu Hội nghị khoa học về Tài nguyên và
môi trường, ĐHQG Hà Nội, tr 129-136
18 TKV (2013), Báo cáo Đánh giá tác động môi trường dự án Nhà máy nhiệt
điệnNa Dương 2, Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam
19 Vinapower (2012), Báo cáo Đánh giá tác động môi trường dự án Nhà máy
nhiệt điện Bắc Giang, Công ty CP Nhiệt điện Bắc Giang
Trang 14133
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG ANH
20 AlRazi K.H., Hiroshi M., and Shinji K (2011), “Exposure Assessment of
Mercury and Its compounds by Dispersion Modeling: A case study in the
sea of Japan coastal Area”, Air, Soil and Water Research 4, pp 81-92
21 AlRazi K.M.H., Hiroshi M (2012), “Modeling of atmospheric dispersion of
mercury from coal fired power plants in Japan”, Atmospheric Pollution Research 3, pp 226-237
22 Andrea M.S., Andrea E., Kuhl M., Thar R., Henrik S., and Cypionka H
(2002), “Growth and chemosensory behavior of sulfate reducing bacteria in
oxygen-sulfide gradients”, FEMS Microbiology Ecology 40, pp 47-54
23 Armstrong G.M (1921), “Studies in the Physiology of the Fungi XIV
Sulphur Nutrition: The Use of Thiosulphate as Influenced by Hydrogen-Ion
Concentration”, Annuals of the Missouri Botanical Garden 8(3), pp
237-281
24 Ashley R.M., Bertrand K.J.L., Hvitved-Jacobsen T., Verbanck M (2004),
Solids in sewer: Characterictis, efects and control of sewer solids and associated pollutants, Joint committee on urban drainage - Sewer systems
and Processes working group, IWA Publishing
25 Ayoub G.M., Azar N., Fadel M.E., and Hamad B (2004), “Assessment of
H2S corrosion of cimentitious sewer pipes: A case study”, Urban Water Journal 1(1), pp 39-53
26 Balls P.W., and Liss P.S (1983), “Exchange of H2S between water and air”,
Atmospheric Environment 17(4), pp 735-742
27 Baumgartner W.H (1934), “Effect of temperature and seeding on hydrogen
sulfide formation in sewage”, Sewage Works Journal 6(3), pp 399-412
28 Baylar A., Ozkan F., Unsal M (2007), “On the Use of Venturi Tubes in
Aeration”, Clean 35(2), pp 183-185
Trang 15134
29 Beardsley C.W (1949), “Suppression of sewer slimes”, Sewage Works
Journal 21(1), pp 1-13
30 Beauchamp R.O., James S.B., James A.P., Craig J.B., Dragana A A., and
Philip L (1984), “A Critical Review of the Literature on Hydrogen sulfide
Toxicity”, Critical Reviews in Toxicology 13(1), pp 25-97
31 Berthelson C.R., Cathcart T.P., Pote J.W (1996), “In situ measurement of
sediment oxygen demand in catfish ponds”, Aquacultural Engineering 15(4),
pp 261-271
32 Blais J.F, Djedidi Z., Ben C.R., Tyagi R.D., and Mercier G (2008), “Metals
Precipitation from Effluents: Review”, Practice Periodical of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste Management 12(3), pp 135-149
33 Boon A.G (1995), “Septicity in sewers: Causes, consequneces and
containment”, Water Science Technology 31(7), pp 237-253
34 Boram C and Taeyoon L (2012), “Physico-chemical characteristics of urban
sediments and factors influencing ultimate methane yields”, Scientific Research and Essays 7(46), pp 3983-3990
35 Bottenheim J.W., and Strauzs O.P (1980), “Gas-phase chemistry of clean air
at 55°N latitude” Environmental Science and Technology 14, pp.709-718
36 Buisman C.J.N., Ijspeert P., Hof A., Janssen A.J.H., TenHagen R., and
Lettinga G (1991), “Kinetic parameters of a mixed culture oxidizing sulfide
and sulfur with oxygen”, Biotechnology and Bioengineering 38, pp 813-820
37 Chen K.Y., and Morris J.C (1972), Kinetics of oxidation of aqueous sulfide
by O2”, Environmental Science and Technology 6, pp 529-537
38 Chuan W., Zhen Y W., and Wei K (2009), “The effect of environmental
variables on atmospheric corrosion of carbon steel in Shenyang”, Chinese Science Bulletin 54(19), pp 3438-3445
39 Clarke P.H (1953), “Hydrogen sulphide production by bacteria”, Journal of
General Microbiology 8, pp 397-407
Trang 16135
40 Collepardi M (2003), “A state of the art review on delayed ettingite attack
on concrete”, Journal Cement and Concrete Composites 25(4), pp 401-407
41 Cox B.A (2003), “A review of dissolved oxygen modelling techniques for
lowland rives”, The Science of the Total Environment 314-316 (2003), pp
303-334
42 Dague R.R (1972), “Fundamentals of Odor Control”, Journal of Water
Pollution Control Federation 44(42), pp 583-594
43 Debruyn W.J., Swartz E., Hu J.H., Shorter, J.A., Davidovits P., Worsnop
D.R., Zahniser M.S., and Kolb C.E (1995), “Henrys Law Solubilities and Setchenow Coefficients for Biogenic Reduced Sulfur Species obtained from
Gas-Liquid Uptake Measurements”, Journal of Geophysical Atmospheres 100, pp 7245-7251
Research-44 Delgado S., Alvarez M., Rodriguez-gomez L.E., and Aguiar E (1999), “H2S
generation in a reclaimed urban wastewater pipe Case study: Tenenerife
(Spain)”, Water Research 33, pp 539-547
45 Delgado S., Alvarez M., Rodriguez-gomez L.E., and Aguiar E (2000),
“Using oxidation reduction potential as septicity control parameter during
reclaimed wastewater transportation”, Water Environment Research 72(4),
pp.455-459
46 Delmas R., Bandet J., Servant J., and Bazard Y (1980), “Emissions and
concentrations of hydrogen sulphide in the air of the tropical forest of the
Ivory coast and temperate regions in France”, Journal of Geophysical Research 85(8), pp 4468-4474
47 Derek C.W.S (1995), “The control of septicity and odors in sewerage
systems and at sewage treatment works operated by Anglian water service
limited”, Water Science and Technology 31(7), pp 283-292
48 Dezham P., Rosenblum E., and Jenkins D (1988), “Digester gas H2S control
using iron salts”, Journal of the Water Pollution Control Federation 60, pp
514-517