Đánh giá mức độ ô nhiễm hợp chất hữu cơ không phân cực trên sông Nhuệ

Sông Nhuệ bắt nguồn từ sông Hồng qua cống Liên Mạc thuộc địa phận huyện Từ Liêm – TP Hà Nội, chảy qua địa bàn các quận, huyện Từ Liêm, Thanh Trì, Hà Đông, Đan Phượng, Hoài Đức, Thanh Oai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS VŨ HOÀNG HOA

TS NGUYỄN QUANG TRUNG

Hà Nội – Năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Vũ Hoàng Hoa 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 Thủy Lợi cũng như tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành bản luận văn này

Tôi cũng xin chân thành cám ơn TS Nguyễn Quang Trung – Phòng Phân tích Độc chất Môi trường – Viện Công nghệ Môi trường cùng các anh chị và các bạn đồng nghiệp trong phòng luôn chỉ bảo, cộng tác và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn học viên cao học K20- MT và gia đình đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn thiện nhất nhưngluận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong được sự góp

ý của các thầy, cô giáo để đề tài được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2015

Học viên

PH ẠM THỊ HƯỜNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là: PHẠM THỊ HƯỜNG Mã số học viên: 128440301005

Nếu xảy ra vấn đề gì với nội dung luận văn này, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm theo quy định./

NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN

PHẠM THỊ HƯỜNG

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……… 1

1.Tính cấp thiết của đề tài……… 1

2.Mục đích yêu cầu……… 2

3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……… 2

3.1 Đối tượng nghiên cứu……… 2

3.2 Phạm vi nghiên cứu……….2

4.Phương pháp nghiên cứu……… 3

5.Nội dung nghiên cứu của luận văn……… 3

6.Cấu trúc của luận văn……… 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU……… 4

1.1 Giới thiệu lưu vực sông Nhuệ……… 4

1.1.1 Điều kiện tự nhiên……….4

1.1.2 Đặc điểm kinh tế, xã hội……… 10

1.2 Các nghiên cứu trước đây về các hợp chất hữu cơ lưu vực sông Nhuệ…11 1.3 Tính ưu việt của phần mềm AIQS-DB và ứng dụng trong xác định các hợp chất hữu cơ ở một số sông trên thế giới và ở Việt Nam………12

1.3.1 Tính ưu việt của phần mềm AIQS-DB………12

1.3.2 Ứng dụng phần mềm AIQS-DB trong xác định các hợp chất hữu cơ ở một số sông trên thế giới và ở Việt Nam……… 19

1.4 Khái niệm, Nguồn gốc và tác động của một số chất hữu cơ đối với môi trường………20

1.5 Tình hình ô nhiễm trên lưu vực sông Nhuệ………26

1.5.1 Ô nhiễm nước thải sinh hoạt………27

1.5.2.Ô nhiễm nước thải làng nghề………27

1.5.3.Ô nhiễm nước thải công nghiệp:……… 28

1.5.4 Ô nhiễm nước thải bệnh viện……… 29

1.5.5 Ô nhiễm nước thải nông nghiệp……… 30

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ TRÊN LƯU VỰC SÔNG NHUỆ 32

2.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa, lấy mẫu và bảo quản mẫu…….32

2.2 Phương pháp phân tích thực nghiệm, xử lý số liệu………35

2.3 Phương pháp đánh giá rủi ro……… 41

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN……… 44

3.1 Tổng quan kết quả thu được……… 44

3.2 Đánh giá sự có mặt của từng nhóm chất và phân bố của chúng…………46

3.2.1 Hợp chất Sterol………46

3.2.2 Caffeine……… 49

3.2.3 Hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs)……… 51

3.2.4 Thuốc trừ sâu……… 53

3.2.5 Các hợp chất phthalate (PHCs)……… 55

3.2.6 Dược phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs)……….59

3.3 Đánh giá nguy cơ rủi ro với sức khoẻ của một số hợp chất……… 60

3.4 Đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễmcác chất hữu cơ độc hại trong môi trường nước Nhuệ……… 63

3.4.1 Các giải pháp quản lý……… 63

3.4.2 Các giải pháp kỹ thuật……… 66

3.4.3 Các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm các chất hữu cơ có độc tính cao 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……….70

Kết luận……… 70

Kiến nghị……… 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO………71

DANH MỤC VIẾT TẮT

AIQS-DB Automated identification

and quantification database system

Tự động nhận diện và định lượng bằng hệ thống dữ liệu

GC-MS Gas chromatography - mass

spectroscopy

Sắc ký khí-khối phổ

TIM/SIM Total ion

mortoning/Seletion ion mortoning

Chế độ tổng mảnh phổ/ Chọn lọc mảnh phổ

ECD Electror Capture Detecor Detector cộng kết điện tử

FPD/NPD Flame Photometric

detectror/ Nitrogen phosphous detectror

Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

DMP Dimethyl phthalate

DOP Di–n-octyl phthalate

RSD Relative standard deviation Độ lệch chuẩn tương đối

US EPA United States

Environmental Protect Agency

Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ

SVOCs Semi Volatile organic

compounds

Chất bán bay hơi

OCPs Organochlorinate pesticdes Thuốc trừ sâu cơ Clo

OPPs Organo phosphorus pesticdes Thuốc trừ sâu lân hữu cơ

Tổ chức lương thực và nông nghiệp liên hợp quốc

Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

DANH M ỤC BẢNG

1 B ảng 1-1: Giá trị đặc trưng tháng của các yếu tố khí hậu chủ yếu

t ại trạm Láng –Hà Nội theo số liệu quan trắc đến năm 2013

4 Bảng1-4: Danh sách các chất hữu cơ đã được phân tích bằng phần

mềm AIQS-DB tích hợp trên thiết bị GC/MS Shimadzu

17

5 Bảng 1-5:Các KCN, CCN chính trên địa bàn lưu vực sông Nhuệ 29

6 Bảng 2.1:Danh mục vị trí lấy mẫu nước mặt ở lưu vực sông Nhuệ 32

6 Bảng 2-2: Độ thu hồi (Re), độ lệch chuẩn tương đối (RSD) và hệ số

Log Pow trong mẫu nước

40

7 Bảng 3-1: So sánh nồng độ(µg/l) của một số Phtalate so với tiêu

chuẩn của Mỹ(TC)

57

8 Bảng 3-2:Nồng độ (ng/l) các phthalate ở một số sông trên thế giới 58

9 Bảng 3-3: Kết quả tính toán rủi ro sức khoẻ (HI)một số chất hữu cơ

trong nước sông Nhuệ

62

DANH M ỤC HÌNH

2 Hình 1- 2: Tác động của HCBVTV đến môi trường 24

4 Hình 2- 2:Quy trình phân tích trên phần mềm AIQS-DB 37

5 Hình 2- 3: Biểu đồ phụ thuộc giữa độ thu hồi với hệ số Logow 39

6 Hình 3-1 T ổng nồng độ các nhóm chất hữu cơ vào mùa khô 45

7 Hình 3-2 T ổng nồng độ các nhóm chất hữu cơ vào mùa mưa 45

8 Hình 3- 3: Tổng nồng độ các sterols vào mùa khô và mùa mưa 47

9 Hình 3- 4: Biểu đồ phân bố của các sterol trong mẫu nước vào mùa mưa 48

10 Hình 3-5: Tỉ lệ coprostanol: cholesterol vào mùa khô và mùa mưa 49

11 Hình 3-6: Nồng độ caffeine vào mùa khô và mùa mưa 50

12 Hình 3- 8: Tổng nồng độ PAHs trong mùa khô và mùa mưa 52

12 Hình 3- 9: Tổng nồng độ thuốc BVTV trong mùa khô và mùa mưa 54

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, quá trình đô thị hóa cùng với việc mở rộng công nghiệp đã gây ra sự bùng nổ dân số tại các đô thị kéo theo là sự tăng lên của rác thải công nghiệp và đô thị.Hiện trạng ô nhiễm nước ở các đô thị thấy rõ nhất là ở thành phố (TP) Hà Nội và TP Hồ Chí Minh Ở các TP này, nước thải sinh hoạt không có hệ thống xử lý tập trung mà trực tiếp xả ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ, kênh, mương) Cùng với đó nước thải công nghiệp của một cơ sở sản xuất, nước thải của phần lớn các bệnh viện và các cơ sở y tế chưa có hệ thống xử lý nước thải; một lượng rác thải rắn lớn trong thành phố không thu gom hết được… là những nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nước

Sông Nhuệ bắt nguồn từ sông Hồng qua cống Liên Mạc thuộc địa phận huyện Từ Liêm – TP Hà Nội, chảy qua địa bàn các quận, huyện Từ Liêm, Thanh Trì, Hà Đông, Đan Phượng, Hoài Đức, Thanh Oai, Thường Tín, Phú Xuyên, Ứng Hoà của TP Hà Nội và huyện Duy Tiên của Tỉnh Hà Nam sau đó hợp lưu với sông Đáy tại TP Phủ Lý.Sông Nhuệ có vai trò là nguồn cung cấp nước ngọt quan trọng cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dân sinh trên lưu vực, lại nằm ở hữu ngạn sông Hồng, có vị trí địa lý đặc biệt quan trọng, tác động đến đời sống của khoảng 1,2 triệu người trong lưu vựcvà nhận nước từ 35 điểm cống, kênh tiêu, cửa sông (sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu) từ nội thành chảy vào

Theo các kết quả khảo sát sơ bộ thời gian gần đây cho thấy, chất lượng nước sông Nhuệ đã và đang bị ô nhiễm do ảnh hưởng của nước thảisinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải làng nghề cùng với đó là quá trình đô thị hoá và việc

sử dụng thuốc bảo vệ thực vật , phân bón không theo quy định trong quá trình canh tác nông nghiệp, thâm canh tăng vụ, cũng góp phần không nhỏ gây ô nhiễm sông Nhuệ Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm được thực hiện trên lưu vực này, tuy nhiên các nghiên cứu này hầu như chỉ tập trung vào các thành phần môi trường cơ bản, các thông số phân tích lý hóa cơ bản

như: pH, TSS, NH4+; NO2-; NO3-, các kim loại nặng, BOD, COD… Mặc dù cũng

có một số nghiên cứu nhằm đánh giá ô nhiễm của một số loại hợp chất hữu cơ bền vững, độc hại song có lẽ do giá thành phân tích cao, việc phân tích chỉ tập trung vào một nhóm chất nên kết quả của việc thực hiện không tập trung nên không cho thấy được bức tranh tổng quát về mức độ ô nhiễm

Chính vì vậy, với lợi thế trong việc phát triển phương pháp phân tích hợp chất hữu cơ trên thiết bị GC/MS sử dụng phần mềm AIQS-DB, có khả năng xác định đồng thời hơn 950 hợp chất, nên việc thực hiện đề tài “Đánh giá mức độ ô nhiễm hợp chất hữu cơ không phân cực trên sông Nhuệ ứng dụng phần mềm AIQS-DB”sẽ đưa ra được bức tranh tổng quát về vấn đề ô nhiễm các hợp chất hữu

cơ này Đề tài này được xây dựng nằm trong một phần nhỏ trong dự án hợp tác quốc tế giữa Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Tổ chức hỗ trợ thúc đẩy nghiên cứu Nhật Bản: “Phát triển phương pháp toàn diện đánh giá rủi ro các chất hóa học trong môi trường tại Việt Nam” Việc đánh giá, phân tích kết quả tìm

ra nguồn gốc phát thải nguồn ô nhiễm từ đó đề xuất các biện pháp khắc phục hiệu quả

2 Mục đích yêu cầu

- Đánh giá mức độ ô nhiễm của một số chất hữu cơ trên sông Nhuệ

- Đánh giá sự phân bố của một số chất hữu cơ và xác định được nguồn gây ô nhiễm đặc trưng dựa trên kết quả phân tích được

- Nêu được ảnh hưởng của nhóm chất này đến môi trường

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Các chất hữu cơ được xác định dựa trên phần mềm AIQS-DB tích hợp trên thiết bị GC/MS

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Sông Nhuệ đoạn từ cống Liên Mạc (điểm thượng nguồn) đến cầu Hồng Phú

(điểm hợp lưu sông Đáy)

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập các dữ liệu, thông tin có liên quan đến nội dung đề tài nghiên cứu

- Khảo sát thực địa: Tiến hành khảo sát dọc theo sông Nhuệ về tập quán sinh hoạt của người dân, các loại hình sản xuất có nguồn thải vào môi trường nước mặt trên khắp địa bàn; Tiến hành lấy mẫu tại thời điểm làm

đồ án (nếu có thể) ở các vị trí đã chọn để đánh giá chất lượng nước

- Phương pháp thực nghiệm (phân tích trong phòng thí nghiệm): Các mẫu nước lấy tại hiện trường được chiết tách và phân tích trên thiết bị sắc ký khối phổ sử dụng phần mềm AIQS-DB

5 Nội dung nghiên cứu của luận văn

- Tập hợp tài liệuvề điều kiện tự nhiên và tình hình phát triển kinh tế xã hội trên lưu vực sông Nhuệ

- Lấy mẫu và phân tích mẫu nước

- Xác định nguồn gây ô nhiễm

- Đánh giá thực trạng ô nhiễm một số hợp chất

- Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm nói chung và ô nhiễm chất hữu cơ nói riêng

6 Cấu trúc của luận văn

Luận văn được đánh máy trong khổ giấy A4, ngoài phần mở đầu và kết luận và kiến nghị, các kết quả nghiên cứu của luận văn được trình bày trong 3 chương sau:

- Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

- Chương 2: Phương pháp đánh giá ô nhiễm chất hữu cơ trên lưu vực sông Nhuệ

- Chương 3: Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu lưu vực sông Nhuệ

1.1.1 Điều kiện tự nhiên

Sông Nhuệ tức Nhuệ Giang là một con sông nhỏđộ dài khoảng 75km, phụ lưu của Sông Đáy Sông lấy nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc trong địa phận huyện Từ Liêm (TP Hà Nội) chảy qua các huyện Từ Liêm, Thanh Trì, Hà Đông, Thường Tín, Thanh Oai, Phú Xuyên và điểm kết thúc là khi hợp lưu với sông Đáy tại cống Phủ Lý gần thành Phố Phủ Lý có tọa độ địa lý20032’37’’ ÷ 21005’08’’vĩ

độ Bắc, 1050

34’02’’ ÷ 105057’16’’ kinh độ Đông Trên địa phận Hà Nội sông có chiều dài 61,5km, đoạn chảy qua Hà Nam có độ dài 13,5 km chảy qua địa phận huyện Duy Tiên, huyện Kim Bảng và TP Phủ Lý Tổng diện tích trên toàn lưu vực

là 107.503ha, độ rộng trung bình của sông là 30 m đến 40m

Địa hình: sông chảy theo hướng Bắc Tây Bắc – Nam Đông Nam Chế độ

dòng chảy tương đối phức tạp, vừa chịu ảnh hưởng của sông Hồng vừa chịu ảnh hưởng các sông nội địa mùa lũ: tháng 6 - tháng 10, chiếm 70 - 80% tổng lượng dòng chảy năm; mùa kiệt: tháng 11 - tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20 - 30% tổng lượng dòng chảy năm

Địa chất: lưu vực sông Nhuệ bao gồm các địa tầng: giới Protezozoi, Giới

Paleozoi, Giới Mezozoi, giới Kainozoi Cấu trúc địa chất - kiến tạo gồm đới Sông Hồngcóchiều rộng 10 ÷ 20km với chiều dài trên 100km Về phía Tây Bắc, đới giới hạn với kiến trúc núi đồi bởi một số đứt gãy ngang theo phương Đông Bắc - Tây Nam Đây là đới đầu tiên thể hiện rõ ràng về phía Tây Nam sụt võng Hà Nội và Đới Hà Nội nằm phủ chờm lên cả hai miền kiến tạo Đông Bắc và Tây Bắc Đới Hà Nội chiếm diện tích khoảng 1.500km2 (bao gồm các thành tạo Kainozoi) Theo nhiều nguồn tài liệu đã công bố đới Hà Nội được bắt đầu từ Việt Trì và phát triển rộngvề phía biển, gần trùng với đồng bằng Bắc Bộ hiện nay

Thổ nhưỡng và tài nguyên đất: Lưu vực sông Nhuệ, có loại đất chủ yếu

là đất phù sa và phù sa cổ Theo cách phân loại đất phát sinh kết hợp chuyển ngang theo cách phân loại của FAO- UNESCO thì vùng nghiên cứu bao gồm:

Đất phù sa (Fluvisols) trong đó được bồi hàng năm phân bố chủ yếu ở dọc sông Nhuệ, sông Châu với diện tích nhỏ thành từng dải không liên tục Đất không được bồi hàng năm phân bố phần lớn diện tích lưu vực

Loại đất phù sa gley (Gleyre Fluvisols) phân bố chủ yếu quanh thị xã Phủ

Lý trên các xứ đồng thấp, trũng ngập nước thường xuyên Loại đất phù sa gley chua (Glegic- Dystri Fluvisols) phân bố chủ yếu ở các xứ đồng huyện Ứng Hòa, quanh thành phố Phủ Lý, huyện Kim Bảng, Duy Tiên

Tài nguyên đất nhìn chung khá thích hợp cho việc phát triển nông nghiệp canh tác lúa nước Trên những xứ đồng thấp trũng ở các huyện Thường Tín, Phú Xuyên, Ứng Hòa, quanh thành phố Phủ Lý có thể kết hợp 1mùa lúa 1mùa cá khá thuận lợi hoặc cần khử chua khi canh tác lúa nước Ngược lại ở vùng đầu nguồn sông Nhuệ trên những vùng đất cao và bãi bồi ven sông thích hợp với trồng lúa xen hoa màu, hoặc cây công nghiệp ngắn ngày

C hế độ thủy văn: do địa hình lưu vực sông Nhuệ tương đối bằng phẳng,

lưu lượng nước không quá lớn nên tốc độ dòng chảy các sông trong lưu vực không lớn dòng chảy sông Nhuệ phụ thuộc hoàn toàn vào chế độ đóng mở các cống điều tiết: Liên Mạc (lấy nước sông Hồng), Thanh Liệt (lấy nước sông Tô Lịch) và các cống khác trên trục chính: Hà Đông, Đồng Quan, Nhật Tựu Về mùa kiệt cống Liên Mạc luôn mở để lấy nước sông Hồng vào sông Nhuệ, còn về mùa lũ chỉ mở khi mực nước sông Hồng dưới báo động cấp I và trong đồng có nhu cầu cấp nước

Độ sâu của lòng sông trong lưu vực có xu hướng giảm dần từ thượng lưu về hạ lưu sông Nhuệ Chiều rộng trung bình từ 15 ÷ 30m, mực nước biến động mạnh do phụ thuộc vào chế độ nước sông Hồng cũng như lượng nước thải từ sông Tô Lịch Vào mùa mưa, mực nước trung bình của sông Nhuệ từ 5,3 ÷ 5,7m, còn vào mùa khô mực nước trung bình từ 1,5 ÷ 2,5m Lưu lượng nước tăng dần lên do áp lực dòng

chảy, nhất là điểm hợp lưu giữa dòng chảy sông Nhuệ và sông Tô Lịch Lưu lượng dòng chảy trung bình QTB = 250m3/s

Hệ thống thủy văn của lưu vực sông Nhuệ có hai nhiệm vụ chính là cung cấp nước phục vụ cho hoạt động sản xuất nông nghiệp cho toàn bộ 81790 ha diện tích đất canh tác thuộc lưu vực và các hoạt động nuôi trồng thủy sản và tiêu thoát nước cho toàn bộ lưu vực, đặc biệt là nơi tiếp nhận nước thải cho Hà Nội và các làng nghề dọc lưu vực sông, kênh mương khá dày đặc Hệ thống các sông thoát nước trong nội thành Hà Nội được nối với sông Nhuệ thông qua đập Thanh Liệt, bao gồm các con sông nội thành:

- Sông Tô lịch dài 14,6km, rộng trung bình 40 ÷ 45m, sâu 3 ÷ 4m, bắt nguồn từ cống Phan Đình Phùng, chảy qua địa phận Cầu giấy, Thanh xuân, Thanh Trì qua đập Thanh Liệt và đổ vào sông Nhuệ Đoạn cuối sông Tô Lịch đảm nhận toàn bộ nước thải của thành phố

- Sông Lừ (sông Nam Đồng) dài 5,6km, rộng trung bình 30m, sâu 2 ÷ 3m, nhận nước thải, nước mưa từ các cống Trịnh Hoài Đức, cống Trắng (Khâm Thiên) chảy qua Trung Tự về đường Trường Chinh và đổ ra sông Tô Lịch

- Sông Sét dài 5,9km rộng 10 ÷ 30m, sâu 3 ÷ 4m bắt nguồn từ cống Bà Triệu, hồ Bảy Mẫu rồi đổ ra sông Kim Ngưu ở Giáp Nhị

- Sông Kim Ngưu dài 11,8km rộng 20 ÷ 30m, sâu 3 ÷ 4m, bắt nguồn từ điểm xả cống Lò Đúc Sông Kim Ngưu gặp sông Tô Lịch tại Thanh Liệt

- Sông La Khê thuộc địa phận TP Hà Đông, dài 6,8km nối sông Đáy với sông Nhuệ qua cống La Khê Sông La Khê tiêu nước ra sông Đáy với Q = 20m3

- Sông Duy Tiên (Hà Nam) thông với sông Nhuệ tại Cầu Giẽ, có chiều dài khoảng 21km phục vụ thủy lợi chủ yếu cho khu vực huyện Duy Tiên, có mặt cắt sông rất rộng có chỗ lên tới 100m Sông Duy Tiên làm tiêu nước ra sông Châu Giang với Q = 41m3/s

Khí hậu: Lưu vực sông Nhuệ khá tiêu biểu cho kiểu khí hậu chung đồng

bằng Bắc Bộ với đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa có sự thay đổi và khác biệt giữa hai mùa nóng và lạnh Mùa nóng kéo dài từ tháng 5 tới tháng 9, kèm theo mưa nhiều, nhiệt độ trung bình khoảng 29ºC Từ tháng 11 tới tháng 3 năm sau là khí hậu của mùa đông với nhiệt độ trung bình 15, 2ºC Cùng với hai thời kỳ chuyển tiếp vào tháng 4 và tháng 10 Lượng bức xạ tổng cộng trung bình hàng nǎm là 122,8 kcal/cm2 và nhiệt độ không khí trung bình hàng nǎm là 23,6ºC Và

do chịu ảnh hưởng tác động của biển, Độ ẩm không khí trong lưu vực khá lớn, trung bình năm dao động trong khoảng 79%- 86% Mùa có mưa phùn (tháng III và

IV hàng năm) là thời kỳ ẩm ướt nhất còn nửa đầu mùa đông (tháng XII và tháng I hàng năm), do ảnh hưởng gió mùa Đông Bắc khô hanh nên là thời kỳ khô nhất của năm Lượng mưa khá lớn trung bình hàng nǎm là 1.245mm, trung bình 114 ngày mưa một năm Biểu thị qua đặc trưng của các yếu tố khí hậu tại trạm khí tượng thủy văn Láng- Hà Nội như bảng 1-1

B ảng 1-1 Giá trị đặc trưng tháng của các yếu tố khí hậu chủ yếu tại trạm Láng –

Hà N ội theo số liệu quan trắc đến năm 2013

Tháng

TB Năm

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Hình 1- 1: Bản đồ tổng thể lưu vực sông Nhuệ

1 1.2 Đặc điểm kinh tế, xã hội

Khu vực nghiên cứu có diện tích phần lớn TP Hà Nội, trung tâm chính trị, hành chính, kinh tế, văn hóa, giáo dục, y tế của cả nước nên tập trung các cơ quan đầu não của Chính phủ, các sứ quán nước ngoài và các tổ chức quốc tế; có nhiều đầu mối giao thông, dễ thông thương với bên ngoài

Dân số và lao động:

Theo tổng cục thống kê Hà Nội có diện tích là 3324,3km2 với dân số 6936,9 nghìn người với mật độ dân là 2087 người/km2trong đó nam giới là 3455,5 nghìn người, nữ giới là 2951,3 nghìn người, tập trung ở thành thị là 2951,3 nghìn người, ở nông thôn là 3985,5 nghìn người

Tỉnh Hà Nam hiện có 98 xã, 11 phường và 7 thị trấn Trong đó, TP Phủ lý

có 11 phường 10 xã; huyện Duy Tiên và Kim Bảng có 16 xã 2 thị trấn Dân số sơ

bộ toàn tỉnh là 795,692 người, trong đó nam giới là 391,560 người (chiếm 49,2%),

nữ giới là 404,132 người (chiếm 50,8%), chủ yếu tập trung ở khu vực nông thôn với 673,038 người (bằng 89,6%) Số lượng lao động tham gia thường xuyên vào nền kinh tế dân chiếm 92% nguồn lao động toàn tỉnh Hàng năm nguồn lao động

bổ sung từ 1 đến 1,5 vạn người[9]

Bảng 1-2 Diện tích, dân số của các huyện, phần thuộc lưu vực sông Nhuệ

(km 2 )

Dân số (người)

Mật độ (người/km 2 )

1.2 Các nghiên cứu trước đây về các hợp chất hữu cơ lưu vực sông Nhuệ

Hiện nay có rất ít nghiên cứu về dư lượng các chất hữu cơ ô nhiễm độc hại (PCBS HCBVTV, PPCPs, PAHs) trong môi trường nước sông Nhuệ Nguyên nhân có thể do hàm lượng của các chất này thường rất nhỏ cỡ (ng/L) đòi hỏi kỹ thuật phân tích phức tạp và thiết bị phân tích hiện đại có độ nhạy cao như GC/MS hay LC/MS

Tuy nhiên, một số nghiên cứu về các chất hữu cơ độc hại trong trầm tích sông Nhuệ được công bố trên các tạp chí quốc tế đã phần nào cho thấy mức độ ô nhiễm của các chất này trong môi trường nước sông Nhuệ

Theo nghiên cứu của Nguyễn Chu Hồi và các cộng sự năm 1988 cho thấy phát hiện hàm lượng của các chất DDTs (p-p’ DDE, p-p’ DDD và p-p’ DDT) và PCBs (Arochlor-1254 và Arochlor 1260) trong trầm tích sông Nhuệ.trong đó hàm lượng p-p’ DDTs trong trầm tích sông Nhuệ dao động trong khoảng 13-14ng/g Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tỉ lệ DDE so với DDT tăng cao vào mùa mưa phản ánh sự ô nhiễm các hợp chất DDTs trong môi trường nước sông có nguồn gốc nước chảy tràn bề mặt từ khu vực trong lưu vực sông[13]

Theo nghiên cứu của Phạm Hùng Việt và các cộng sự được công bố năm

2010 về hàm lượng các chất PCBs và thuốc trừ sâu gốc clo trong trầm tích tại khu vực hà nội, cho thấy tồn dư của hoá chất PCBs ở mức 22-153 ng/g, DDT ở mức 12-14ng/g và HCBs ở mức 1,1-1,3 ng/g nghiên cứu chỉ ra rằng sự tăng hàm lượng các chất DDT và PCBs dọc theo hướng dòng chảy cho thấy khả năng tích tụ của các chất hữu cơ này trong trầm tích của sông Nhuệ cho dù nó đã bị cấm sử dụng từ rất lâu[14]

1.3 Tính ưu việt của phần mềm AIQS-DB và ứng dụng trong xác định các hợp chất hữu cơ ở một số sông trên thế giới và ở Việt Nam

1.3.1 Tính ưu việt của phần mềm AIQS-DB

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 Trong môi trường có nhiều dạng hợp chất khác nhau: tự nhiên, nhân tạo, các hợp chất phát sinh không mong muốn và các sản phẩm phụ của chúng 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, trong thực phẩm Các hóa chất hữu cơ độc hại đã và đang được quan trắc

và đo đạc tại nhiều nước trên thế giới[11]

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 nhậy, độ chọn lọc cao Mặc dù vậy, các phương pháp phân tích thông thường sẽ không thể phân tích được hết các hợp chất cùng một lúc, Chính vì vậy khiến cho việc xác định các hợp chất là rất tốn kém và mất rất nhiều thời gian Do vậy tại Nhật Bản người ta đã tốn khá nhiều chi phí và nhân lực nhằm nắm bắt được thực trạng ô nhiễm của các chất hóa học này Trong khi đó, ở Việt Nam vấn đề ô nhiễm hóa học ngày càng trở nên nghiêm trọng do hậu quả của phát triển kinh tế xã hội vượt bậc trong những năm gần đây, vấn đề kiểm soát các chất ô nhiễm sẽ càng khó khăn nếu chỉ sử dụng các phương pháp phân tích truyền thống Chi phí cao đòi hỏi

số lượng lớn nguồn nhân lực, một lượng nhỏ các hợp chất hóa học được phân tích cũng như yêu cầu các thiết bị phân tích hiện đại là những hạn chế của phương pháp phân tích truyền thống và rất khó có thể áp dụng tại một nước đang phát triển như Việt Nam

Các chất bán bay hơi SVOCs (Semi volatile compounds) là các hợp chất hữu cơ có nhiệt độ sôi cao hơn nước và có thể bốc hơi khi tiếp xúc với nhiệt độ trên nhiệt độ phòng, Trong số các hợp chất SVOCs có những chất có tính chất bền vững (POPs: Persistant Organic Pollutants) trong môi trường có khả năng tích tụ sinh học qua chuỗi thức ăn, lưu trữ trong thời gian dài, có khả năng phát tán xa từ các nguồn phát thải và tác động xấu đến sức khỏe con người và hệ sinh thái như PCBs, một số thuốc bảo vệ thực vật clo hữu cơ như DDT, Aldrin, Dieldrin, Eldrin, heptachlor

Để phân tích các hợp chất SVOCs trong môi trường nước, các phòng thí nghiệm thường áp dụng các phương pháp tiêu chuẩn cả tổ chức môi trường Hoa

Kỳ (EPA) hoặc các phương pháp tiêu chuẩn TCVN được dịch từ các tiêu chuẩn quốc tế được công nhận bởi Việt Nam Một số phương pháp thường được áp dụng trong phân tích môi trường nước mặt:

TCVN 7876: 2008 – Xác định hàm lượng thuốc trừ sâu cơ Clo hữu cơ – Phương pháp sắc ký khí chiết lỏng lỏng

EPA 8081 B- Organanochlorine pesticides by Gas Chromatography

EPA 8141B –Organophophorus pesticides by gas chromatography

EPA 8270D –Semivolatile organic compounds by gas chromatography/ mass spectrometer GCMS

Các phương pháp này đã được áp dụng để xác định hàm lượng một số chất hữu cơ trong môi trường nước Tuy nhiên các phương pháp này còn nhiều hạn chế như: Chỉ phân tích được một số nhóm chất; Phương pháp sử dụng chất chuẩn nên

có giá thành phân tích cao, phương pháp xử lý mẫu phức tạp, thường hay sử dụng đường ngoại chuẩn nên độ chính xác thấp Phương pháp phân tích sử dụng phần mểm AIQS-DB khắc phục được một số nhược điểm của phương pháp phân tích này

Kết quả so sánh phương pháp AIQS-DB với các phương pháp tiêu chuẩn được thể hiện trong bảng dưới đây:

Bảng 1-3: So sánh phương pháp AIQS-DB với các phương pháp tiêu chuẩn

TT

Chỉ tiêu so

sánh

AIQS- DB /GCMS

EPA 8270D

EPA 8081B

EPA 8141B

TCVN 7678:2008

1

Chất phân

tích

947 chất SVOCs

240 chất SVOCs

28 chất OCPs

61 chất OPPs

23 chất OCPs

2

Thiết bị

phân tích GC/MS GC/MS GC/ECD

GC/NPD hoặc FPD GC/ECD

EPA 3510C Chiết lỏng lỏng

EPA 3510C Chiết lỏng lỏng

EPA 3510C Chiết lỏng lỏng

Chiết lỏng lỏng

4

Đường

chuẩn

Đường nội chuẩn

Đường nội chuẩn

Đường ngoại chuẩn

Đường ngoại chuản

Đường ngoại chuẩn

10 ng/L

6 Độ chọn lọc

Sửdụng detector khốiphổ GCMS

Sửdụng detector khốiphổ GCMS

Detector không chọn lọc - ECD

Detector không chọn lọc NPD/FPD

Detector Không chọn lọc - ECD

(Ghichú: N/A –Không có thông tin)

Qua đánh giá so sánh có thể thấy phương pháp sử dụng AIQS-DB tích hợp trên thiết bị GC/MS có những ưu điểm vượt trội sau:

1 Số lượng chất SVOC có thể phân tích đồng thời hơn 900 chất và có thể cập nhật thêm số lượng chất mới vào cơ sở dữ liệu đây là ưu điểm vượt

trội so với các phương pháp tiêu chuẩn Chính vì vậy, đây là một công

cụ rất hữu ích trong đánh giá ô nhiễm

2 Thiết bị phân tích GC/MS là thiết bị phân tích hiện đại hiện nay để phân tích các hợp chất SVOc Độ chọn lọc của phương pháp tốt do sử dụng detector khối phổ

3 Giới hạn phát hiện của phương pháp AIQS-DB là 10ng/L hoàn toàn tương đồng với các phương pháp tiêu chuẩn

4 Phương pháp định lượng: Phần mềm AIQS-DB sử dụng đường nội chuẩn dựng sẵn cho kết quả chính xác, quá trình phân tích không sử dụng chất chuẩn cho từng chất hữu cơ như đối với các phương pháp truyển thống khác do đó tiết kiệm được thời gian phân tích do quá trình chuẩn bị đường chuẩn và tiết kiệm giá thành và chi phí mua chất chuẩn

5 Phương pháp xử lý mẫu sử dụng là phương pháp chiết lỏng lỏng sủ dụng dung môi là dichlormethane hoàn toàn tương tự với phương pháp têu chuẩn EPA 3510C

6 Phương pháp này rất phù hợp với các nước đang phát triển như Việt Nam do có các ưu thế như chi phí thấp, tiết kiệm thời gian và nhân lực trong quá trình thực hiện Do đó, phát triển và ứng dụng phương pháp phân tích mới trong điều kiện Việt Nam có ý nghĩa rất thực tiễn trong lĩnh vực phân tích môi trường và đánh giá độc học môi trường Các nhóm hợp chất được phân loại trong Bảng 1-4

Bảng 1-4: Danh sách các chất hữu cơ đã được phân tích bằng phần mềm

AIQS-DB tích hợp trên thiết bị GC/MS Shimadzu

Chất trung gian trong tổng hợp hữu cơ 57

19 Chất trung gian trong sản xuất thuốc

trừ sâu

5

STT Nguồn gốc Tên nhóm chất Số lượng (chất)

dữ liệu đường chuẩn khi xây dựng đường chuẩn Tuy nhiên, thời gian lưu và đường chuẩn thường bị ảnh hưởng bởi điều kiện GC-MS, chẳng hạn như tốc độ dòng khí mang và tính trơ của các lớp lót GC đầu vào , cột tách sắc ký Vì vậy các chất chuẩn sẽ phải được đo lại để xác định lại thời gian lưu cũng như xây dựng lại đường chuẩn trước khi phân tích mẫu Do vậy nếu phân tích theo phương pháp truyền thống rất tốn kém về kinh tế và thời gian phân tích, số lượng các chất và nhóm chất có thể bị hạn chế trong một lần đo trên thiết bị

Hệ thống dữ liệu phần mềm AIQS-DB cũng được xây dựng trên cơ sở liệu phân tích thực tế gồm 3 dữ liệu mảnh phổ, thời gian lưu và đường chuẩn Đó là các thông số cần thiết cho việc định tính và định lượng các chất miễn là các điều kiện duy trì chế độ hoạt động của GC/MS là hằng số, cơ sở dữ liệu hệ thống có thể được sử dụng để dự đoán chính xác thời gian lưu và có được kết quả định lượng đáng tin cậy mà không cần phân tích chất chuẩn Thêm vào đó là các hợp chất mới

có thể dễ dàng thêm vào cơ sở dữ liệu Do đó bất kỳ một chất nào có thể đặc trưng phân tích trên thiết bị GC có thể phân tích bằng hệ thống phần mềm này trên cơ sở xây dựng cơ sở dữ liệu vào hệ thống phần mềm

Tuy nhiên nếu cơ sở dữ liệu được xây dựng sử dụng các điều kiện GC khác nhau về mặt lý thuyết cũng có thể phân tích mà không cần chất chuẩn hệ thống dữ liệu này có thuận lợi trong việc phát hiện và định tính một số hóa chất thuận lợi

mà không tốn kém chi phí cho việc mua chất chuẩn Kết quả phân tích đạt độ chính xác khi các điều kiện phân tích của GC/MS trên cơ sở xây dựng dữ liệu trùng với các điều kiện sử dụng cho việc phân tích mẫu Để có được kết quả phân tích chính xác phải sử dụng dung dịch chuẩn Check Standard để dự đoán thời gian lưu, hiệu chỉnh mảnh phổ và thẩm định lại các thông số trong hệ thống GC/MS Một số chất chuẩn dùng cho việc thẩm định tính trơ của đầu cột và tính trơ cổng bơm

1.3.2 Ứng dụng phần mềm AIQS-DB trong xác định các hợp chất hữu cơ ở một số sông trên thế giới và ở Việt Nam

Tại Nhật Bản, phần mềm AIQS –DB được áp dụng để phân tích mẫu từ 11 con sông là sông Toyohira, sông Masuda, sông Tune, sông Motoara, sông Tsurumi, sông Inabe, sông Kanagawa, sông Yamato, sông Kako, sông Zaita và sông Iwamatsu Kết quả chỉ ra rằng các sông này không bị ô nhiễm nghiêm trọng, các hoá chất phát hiện chủ yếu có nguồn gốc từ sinh hoạt [10,15] Phần mềm cũng được áp dụng trong phân tích mẫu trầm tích từ vịnh Dokai - Kytakysu phát hiện

184 hóa chất hữu cơ,nghiên cứu cho thấy rằng PAHs là một trong những nguyên nhân gây ra những tác hại cho động vật đáy[16] Mẫu trầm tích tạivịnh Tokyo cho thấy rằng các trầm tích ở đây vẫn đang bị ô nhiễm với nhiều loại hóa chất, đặc biệt hóa chất trong mẫu nước, mặc dù gần 100% nước thải từ các hộ gia đình, các hoạt động kinh doanh đang được xử lý bằng STP [17]

Tại Trung Quốc, phần mềm được sử dụng nghiên cứu ô nhiễm của các hợp chất hữu cơ trong nước mặt tại hai con sông lớn là Hoàng Hà và Dương Tử Trên

cơ sở phân tích trên phần mềm đã phát hiện ra 95 chất ô nhiễm trên sông Hoàng

Hà, 121 chất ô nhiễm trên sông Dương Tử Kết quả nghiên cứu cũng tìm ra nguồn phát thải các chất gây ô nhiễm [18]

Tại Australia trong nghiên cứu quan trắc chất lượng môi trường nước mặt của 24 con sông và nhánh sông chính tại bang Victoria, phần mềm AIQS-DB cũng

đã được áp dụng Dự án nghiên cứu này được thực hiện dưới sự hợp tác giữa trường đại học Melbouorne, Australia với trường đại học Kitakyushu Nhật Bản với năm từ cuối năm 2008 đến cuối năm 2009 Sự thành công của dự án là tiền đề cho các nghiên cứu tương tự sẽ được nhân rộng sang các bang khác tại Australia

Tuy nhiên, tại Việt Nam việc ứng dụng của phần mềm thì vẫn cần phải tiếp tục chuyển giao và phát triển tiếp, mặt khác cũng cần phải phát triển các ứng dụng

để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường và ứng dụng trong các nghiên cứu khác Chính vì vậy đề tài này được đặt ra nghiên cứu Phần mềm cũng đã được ứng dụng trong quá trình nghiên cứu mẫu trầm tích lấy ở một số con sông tại bốn thành phố lớn gồm Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng và TP Hồ Chí Minh ở Việt Nam Số lượng các chất ô nhiễm được phát hiện tại mỗi điểm là 49-158 (trung bình là 96/940 chất được đăng ký trong dữ liệu phần mềm Nghiên cứu đã chỉ ra được nguồn gốc phát thải các nguồn ô nhiễm, các nguồn ô nhiễm chính trên mỗi thành phố [15] Nghiên cứu này là kết quả của chương trình hợp tác nghiên cứu giữa phòng Phân tích Độc

chất môi Trường với trường đại học Kitakyushu trong công tác đào tạo

1.4 Khái niệm, nguồn gốc và tác động của một số chất hữu cơ đối với môi trường

Chất hữu cơ không phân cực là chất hữu cơ trong đó các nguyên tử liên kết với nhau có độ chênh lệch độ âm điện nhỏ: như nối -C-C, -C-H, không có chất phân cực tuyệt đối và chất không phân cực tuyệt đối , tính không phân cực và phân cực có thể nhiều hoặc ít của từng chất , do vậy tính hòa tan của một chất trong dung môi có mức độ khác nhau , có thể hòa tan nhiều hay ít tùy theo tính tương hợp

Một số chất hữu cơ có tính bền vững và độc tính cao, khó bị vi sinh vật phân huỷ trong môi trường như thuốc BVTV, PAHs, PCBs Một số chất hữu cơ

có khả năng tồn lưu lâu dài trong môi trường và tích luỹ sinh học trong cơ thể sinh

vật Do có khả năng tích luỹ sinh học, nên chúng có thể thâm nhập vào chuỗi thức

ăn và từ đó đi vào cơ thể con người

Hidrocarbon thơm đa vòng (PAHs)

PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) là một họ chất hữu cơ được cấu tạo từ một số nhân bezen đính trực tiếp với nhau PAH có thể được tạo thành từ

nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo, nguồn tự nhiên có thể từ hiện tượng núi lửa phun trào, quá trình hình thành đất đá, cháy rừng, tạo trầm tích Tuy nhiên, nguồn PAH chính trong khí quyển lại bắt nguồn từ các hoạt động sống của con người PAH là sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn các loại nhiên liệu (xăng, dầu diesel…) trong động cơ của các phương tiện giao thông Ngoài ra, việc đốt rác, các hoạt động sinh hoạt trong nhà (hút thuốc lá, sưởi ấm và đun nấu bằng mùn cưa, than hoa, than tổ ong, gỗ…), đốt rác và các quá trình công nghiệp (nhiệt điện, sử dụng nhiên liệu…) cũng góp phần đáng kể vào phát thải PAH Sau khi xâm nhập vào khí quyển, PAH có thể tồn tại ở pha khí hoặc hấp phụ lên các hạt bụi lơ lửng [3]

Ảnh hưởng của PAHs đối với thực vật, động vật và sức khỏe con người: PAH có thể xâm nhập vào cơ thể người thông qua thức ăn (do khói thải chứa PAH từ việc đun nấu quyện vào thức ăn), nước uống, khí thở hoặc qua da khi trực tiếp tiếp xúc với vật liệu chứa họ chất này PAH hấp phụ trên các hạt bụi mịn

có thể thâm nhập sâu vào trong phổi gây ung thư và đột biến gen Tính độc của mỗi chất trong họ PAH lại phụ thuộc vào công thức cấu tạo của chúng Nếu các PAH chứa từ 2 đến 3 vòng benzen thì khả năng gây ung thư và đột biến gen khá yếu Trong khi đó, với các PAH chứa từ 4 đến 5 vòng benzen trở lên thì khả năng gây ung thư và đột biến gen là tương đối mạnh[3]

Trong quá trình trao đổi chất thực vật có thể hấp thụ và hấp phụ PAHs từ môi trường đất, nước và không khí thông qua thân, rễ, lá Khi được hấp thụ vào tế bào thực vật chúng làm giảm khả năng sinh trưởng, sinh sản cũng như kìm hãm một số quá trình sinh học trong hệ sinh thái PAHs được tích tụ trong thực vật sẽ

từ đó đi vào chuỗi thức ăn của động vật và con người Tổ chức US Environmental Protect Agency (EPA) cũng đưa ra mức nồng độ an toàn trong quá trình tiếp xúc

để không gây ảnh hưởng có hại cho chúng ta tham khảo Ví dụ không nên tiếp xúc với nồng độ sau: 0,3mg anthancene/kg cơ thể người; 0,06mg acenaphathene/ kg cơ thể người; 0,04mg fluoranthene/ kg cơ thể người; 0,03ng pyrene/kg cơ thể người

Hoá chất bảo vệ thực vật (HCBVTV)

Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) hay nông dược là những chất độc có nguồn gốc từ tự nhiên hay hóa chất tổng hợp được dùng để bảo vệ cây trồng và nông sản, chống lại sự phá hoại của những sinh vật gây hại đến tài nguyên thực vật Những sinh vật gây hại chính gồm sâu hại, bệnh hại, cỏ dại, chuột và các tác nhân khác [39]

Các HCBVTV được sử dụng nhiều nhất trong nông ngiệp để bảo vệ mùa màng và các sản phẩm nông nghiệp Ngành y tế sử dụng một số HCBVTV trong các chương trình phòng chống các vetơ truyền bệnh nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng ví dụ như diệt muỗi, diệt chuột… Một số các lĩnh vực khác cũng sử dụng thuốc BVTV nhằm bảo vệ của cải, vật chất hoặc công trình[4].

Tác động của HCBVTV đến môi trường

Thuốc BVTV luôn có tính độc đối với sinh vật, có khả năng vận chuyển, tồn dư nên có ảnh hưởng rất lớn đến môi trường và hệ sinh thái Chúng có khả năng gây hại cho động vật có ích vì trong quá trình sử dụng các hóa chất BVTV không chỉ tiêu diệt các loài côn trùng và bệnh hại mà còn tiêu diệt cả các loài côn trùng có ích.Trong quần thể côn trùng, côn trùng có hại chỉ chiếm khoảng 10% Số còn lại là các côn trùng có ích và các côn trùng khác, đóng vai trò trong quan hệ hữu ích, góp phần tạo nên sự bền vững của hệ sinh thái Ngoài ra, các hóa chất bảo

vệ thực vật bị rửa trôi xuống các thủy vực làm hại các loài động vật thủy sinh (cá, ếch, nhái, ) đó là các loài có ích, thiên địch của sâu, hại Như vậy, vô tình chúng ta

đã làm tăng thêm số lượng sâu hại và làm mất cân bằng hệ sinh thái Mặt khác HCBVTV cũng tác động đến môi trường đất vì khi phun có khoảng 50% rơi vào

đất, Thuốc xâm nhập vào đất làm thay đổi lý tính của đất, “chai hóa” đất và tiêu diệt các sinh vật có ích của đất Thuốc BVTV có tác động mạnh mẽ, làm giảm số lượng các loài động vật sống trong đất, đặc biệt là bộ giun đất Ở tầng đất 0 - 10

cm, trên ruộng phun thuốc theo quy trình an toàn, sau phun thuốc 15 ngày, số lượng giun đất giảm 46- 90% Thuốc rửa trôi vào môi trường nước, gây ô nhiễm

nước mặt và nước ngầm Ngoài ra, nguồn nước còn bị ô nhiễm bởi: đổ thuốc thừa sau khi sử dụng, đổ nước rửa dụng cụ xuống ao, hồ, cây trồng cạnh mép sông, hồ,

ao suối được phun thuốc BVTV độc tính của các loại hóa chất BVTV tích tụ trong cơ thể các sinh vật thủy sinh và được tích lũy dần qua các mắt xích trong chuỗi thức ănlà mối đe dọa đối với sức khỏe con người [5]

Một số loại thuốc có khả năng bay hơi và thăng hoa có thể bay hơi vào không khí, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, nó có thể vận chuyển đến những khoảng cách xa đóng góp vào ô nhiễm hoá học toàn cầu Ngay cả lượng bao bì, vỏ đựng những loại hóa chất này cũng có khối lượng khổng lồ, ảnh hưởng rất lớn đến môi trường bởi chúng đa phần là những loại vật liệu không tự phân hủy, gây hại đến xung quanh

Các thuốc BVTV gây ra hiện tượng nhiễm độc cấp tính và mãn tính cho người và các động vật hữu ích, gây phương hại đến khả năng sinh sản của động vật, làm giảm sức đề kháng và ở liều lượng cao còn có thể gây tử vong, gây rối loạn đến quá trình trao đổi chất và làm thay đổi tập tính như sự di cư Một số loại thuốc có tính tồn lưu lâu có thể gây ảnh hưởng đến cả các thế hệ sau

Hình 1- 2: Tác động của HCBVTV đến môi trường

Dược phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs)

PPCPs bao gồm nhiều loại, dược phẩm được sử dụng chủ yếu để ngăn ngừa và điều trị bệnh cho con người và động vật Các sản phẩm chăm sóc cá nhân

được sử dụng để cải thiện chất lượng cuộc sống hàng ngày và bao gồm các sản phẩm như kem dưỡng ẩm, son môi, dầu gội, thuốc nhuộm tóc, chất khử mùi, kem đánh răng… Các dược phẩm sau khi được sử dụng do các phản ứng sinh hóa hoặc sinh lý bên trong cơ thể, dược phẩm có thể không được sử dụng hết hoặc có thể chuyển hóa thành các hợp chất khác không còn tác dụng để chữa bệnh được loại

bỏ ra ngoài cơ thể con người và động vật thông qua quá trình bài tiết vào môi trường Ngày nay khi xã hội càng phát triển thì sức khỏe của con người càng được quan tâm Do đó, việc sản xuất và tiêu thụ dược phẩm đã tăng lên nhanh chóng trong vài thập kỷ qua Hiện nay có hơn 4000 loại PPCPs được sử dụng, thực tế cho thấy có rất ít các đánh giá rủi ro hay hậu quả cho con người và môi trường PPCPs thể được đưa vào môi trường thông qua nhiều cách khác nhau như xử lý

chất thải rắn của các loại thuốc chưa sử dụng, dòng chảy của các nguồn nuôi trồng thuỷ hải sản, rửa trôi bãi rác, dùng trong thú y ,nước thải sinh hoạt không qua xử lý [12]

Như vậy nước thải sinh hoạt là nơi tiếp nhận các hợp chất dược phẩm đầu tiên Đồng thời nước thải từ các bệnh viện hay các cơ sở y tế cũng chứa các hợp chất dược phẩm có nồng độ cao hơn Dư lượng dược phẩm trong nước mặt có ảnh hưởng trực tiếp tới các sinh vật thủy sinh và ảnh hưởng gián tiếp tới con người do gây gián đoạn nội tiết và duy trì sự phát triển của vi khuẩn kháng kháng sinh.Ví dụ như caffeine có khả năng phá vỡ nội tiết cá vàng với nồng độ tiếp xúc 2000 µg/l

với thời gian tiếp xúc 7 ngày [20].Triclosan và triclocarban ức chế sự phát triển của tảo với nồng độ tiếp xúc 0,4÷10 µg/l với thời gian tiếp xúc 3 ngày [21]

Phthalate: là một nhóm chất hóa học rất thông dụng đặc biệt là trong các ngành công nghiệp nhựa PVC.Các chất phthalate được sử dụng để thêm vào trong quá trình sản xuất nhựa, sơn nhằm làm thay đổi tính chất cơ bản của vật liệu hoặc làm cho sơn cứng hơn tùy theo loại phthalate được sử dụng Nó có thể làm cho nhựa cứng hơn, dẻo hơn, trong suốt hơn.Chất này cũng được dùng để ổn định màu sắc và hương thơm của một số loại mỹ phẩm Phthalate hiện có trong rất nhiều sản phẩm gia dụng như: đồ chơi trẻ em, túi nhựa, giấy bóng gói thực phẩm, mực, sơn, keo xịt tóc, dụng cụ y khoa bằng nhựa, chất khử mùi, thuốc sơn móng tay, dầu gội đầu, dầu thơm…Một số triệu tấn phthalates đã được sản xuất mỗi năm[19]

Phthalate được giải phóng ra môi trường từ nhiều nguồn bao gồm các nguồn từ công nghiệp như việc sản xuấtcác sẩn phẩm có chứa phthalate, quá trình

xử lý chất thải công nghiệp, chất thải rắn đô thị, xử lý bùn thải… Sự xâm nhập của các phthalate trong nước bề mặt trực tiếp từ quá trình sản xuất các vật liệu nhựa hoặc gián tiếp thông qua phát thải các chất dễ bay hơi hoặc các vật liệu cao phân

tử có thành phần từ polimer

Ảnh hưởng của Phthalate đối với môi trường và sức khoẻ con người:

Butyl benzyl phthalate (BBP), Bi(2 - ethylhexyl) phthalate (DEHP), di- n

- butyl phthalate (DBP) gây ra những độc tính với sinh vật trên cạn, cá và các loài thuỷ sinh không xương sống Một số nghiên cứu đã cho thấy phthalates có ảnh hưởng đến sinh sản và làm giảm sự phát triển trong tất cả các nhóm động vật nghiên cứu, nồng độ tối đa DEHP cho phép trong nước uống là 0,006 mg/l [19]

Theo một nghiên cứu của Davis (1994) và Lopez Carillo (2010) thì có một mối liên hệ rất rõ ràng giữa việc tiếp xúc với phthalate với bệnh ung thư vú do rối loạn nội tiết gây ra Ngoài ra, nhiều bằng chứng còn cho thấy, phthalates còn làm giảm testosterone (kích thích tố sinh dục nam), một chất quan trọng cho việc phát triển giới tính nam

DEHP ngoài gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người nếu thời gian tiếp xúc dài qua đường hô hấp sẽ ảnh hưởng đến sự phân mảnh DNA và giảm khả năng vận động của tinh trùng[20], còn tác động đến các loài thủy sinh như cá Guppy với thời gian tiếp xúc ngắn 91 ngày, nồng độ 0,1÷10 µg/l thì có thể giảm chiều dài và trọng lượng cơ thể của cá (giảm 10÷40 %)[21]

1.5 Tình hình ô nhiễm trên lưu vực sông Nhuệ

Lưu vực sông Nhuệ hiện nay đang chịu tác động mạnh mẽ của các hoạt động KT - XH, nhất là của các khu công nghiệp, sản xuất làng nghề, khu khai thác

và chế biến, các tụ điểm dân cư Sự ra đời và hoạt động của hàng loạt các khu công nghiệp thuộc TP Hà Nội và tỉnh Hà Nam, các hoạt động tiểu thủ công nghiệp trong các làng nghề, các xí nghiệp kinh tế quốc phòng cùng với các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản, canh tác trên hành lang thoát lũ, chất thải bệnh viện, trường học, đã làm cho môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng của lưu vực sông Nhuệ biến đổi nhiều Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, trước sự phát triển của nền kinh tế thị trường đã có nhiều áp lực tác động xấu đến môi trường lưu vực sông Nhuệ Nguyên nhân chính là lượng nước thải được xả trực tiếp ra sông mà không qua xử lý hoặc xử lý không triệt để

1.5 1 Ô nhiễm nước thải sinh hoạt

Trên địa bàn lưu vực sông Nhuệ có rất nhiều khu vực tập trung đông dân cư với mật độ dày đặc Đặc biệt sông Nhuệ còn tiếp nhận nguồn nước thải của nội thành Hà Nội sau khi tiếp nhận nước từ sông Tô Lịch đổ vào Lượng nước thải sinh hoạt được xả trực tiếp ra sông mà không qua xử lý

1.5 2.Ô nhiễm nước thải làng nghề

Theo Thống kê sở Công Thương Hà Nội, TP hiện có 1.350 làng nghề và làng có nghề, trong đó 286 làng có nghề truyền thống được công nhận Số làng có nghề phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở các huyện Phú Xuyên (124 làng), Thường Tín (125 làng), Chương Mỹ (174 làng), Ứng Hòa (113 làng), Thanh Oai (101 làng), Ba Vì (91 làng), một số huyện có số lượng làng có nghề ít như Thanh Trì (24 làng), Gia Lâm (22 làng), Từ Liêm (11 làng), Hoài Đức (11 làng) Với nhiều loại hình sản xuất khác nhau, từ chế biến lương thực, thực phẩm, chăn nuôi, giết mổ; dệt nhuộm, ươm tơ, thuộc da đến sản xuất vật liệu xây dựng, khai thác đá, tái chế phế liệu; thủ công mỹ nghệ Trong số này, làng nghề thủ công mỹ nghệ chiếm 53% với 135 làng nghề, tiếp đó là làng nghề dệt nhuộm đồ da chiếm 23% với 59 làng nghề, làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm chiếm 16,9% với 43 làng nghề

Theo thống kê của Sở Công Thương Hà Nam, trên địa bàn tỉnh có 163 làng nghề truyền thống, làng nghề tiểu thủ công nghiệp và làng có nghề, trong đó có 52 làng nghề truyền thống, làng nghề tiểu thủ công nghiệp, được chia thành các nhóm làng nghề: Nhóm làng nghề thủ công mỹ nghệ, sản xuất mặt hàng mây tre đan, thêu ren, sừng mỹ nghệ, gốm mỹ nghệ, trứng sơn mài, trống, sản phẩm chủ yếu là xuất khẩu; Nhóm làng nghề dệt, nhuộm, có giá trị sản xuất lớn, sản phẩm gồm dệt lụa, đũi, vải, khăn mặt, xe tơ; Nhóm làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm, sản xuất bún, bánh cuốn, bánh đa, bánh đa nem, miến, bánh phở, đậu phụ

Kết quả khảo sát sơ bộ cho thấy số lượng làng nghề đang thải ra môi trường xung quanh một lượng nước thải lớn và mức độ ô nhiễm do nước thải các làng

nghề những năm qua có xu hướng tăng Phần lớn lượng nước thải từ các làng nghề này được xả thẳng ra sông Nhuệ, sông Đáy mà chưa qua xử lý khiến các con sông này đang bị ô nhiễm nghiêm trọng Ngoài ra, một lượng rác thải, bã thải lớn từ các làng nghề không thể thu gom và xử lý kịp, nhiều rác thải đổ bừa bãi ven đường đi

và các khu đất trống cũng góp phần làm ô nhiễm con sông Nhuệ

Một số làng nghề lớn phát thải lượng chất thải lớn vào sông Nhuệ như: Phú Túc (Phú Xuyên), Vạn Phúc (Hà Đông), Minh Khai (Hoài Đức), Quảng Phú Cầu (ứng Hoà), Cống Xuyên (Thường Tín), Hoà Xá (ứng Hoà), Từ Thuận - Phú Xuyên, Bình Lăng, Đào Xá, Khoái Nội, Hướng Dương (Thắng Lợi), Cổ Chất (Dũng Tiến) - huyện Thường Tín, Giẽ hạ, Giẽ thượng (Phú Yên, Phú Xuyên), Hòa Khê hạ (Phú Xuyên), Kỳ Thủy, Thanh Lương (Bích Hoà- Thanh Oai), Tân Đệ (Hồng Minh, Phú Xuyên), Tân Hoà (Tân Hoà - Quốc Oai), Bối Khê, Đồng Vinh, thôn Thượng, thôn Trung (Chuyên Mỹ, Phú Xuyên), Hạ Thái (Duyên Thái - Thường Tín), Vũ Lăng (Dân Hoà, Thanh Oai), Vạn Điểm (Thường Tín), Bằng Sở, Đại Lộ, Xâm Dương I, II, III (Ninh Sở, Thường Tín), làng Chuông (Phương Trung, Thanh Oai), Tri Lễ, Liên Tân, Mã Kiều, Quang Trung, Tân Dân, Tân Tiến (Thanh Oai), Liễu Nội, Nguyên Hanh (Thường Tín)

1.5 3.Ô nhiễm nước thải công nghiệp:

Các điểm xả nước thải công nghiệp ra sông Nhuệ chủ yếu là các khu công nghiệp, cụm công nghiệp, và các cơ sở sản xuất phân tán của tất cả các ngành như

cơ khí, vật liệu xây dựng, công nghiệp giấy và bao bì, hóa chất, dệt nhuộm, các hoạt động tiểu thủ công nghiệp… và một số ngành sản xuất khác

Bảng 1-5: Các KCN, CCN chính trên địa bàn lưu vực sông Nhuệ

STT Tên K hu công nghiệp, cụm công nghiệp Địa chỉ

1 Khu công nghiệp Nam Thăng Long Thụy Phương – Từ Liêm – Hà Nội

2 Khu cụm công nghiệp Phú Minh Cổ Nhuế – Từ Liêm – Hà Nội

3 Khu công nghiệp vừa và nhỏ Từ Liêm Minh Khai – Từ Liêm – Hà Nội

4 Cụm công nghiệp Chèm Đông Ngạc – Từ Liêm – Hà Nội

5 Cụm Công nghiệp Cầu Bươu Thanh Liệt – Thanh Trì – Hà Nội

6 Cụm công nghiệp Ngọc Hồi Ngọc Hồi – Thanh Trì – Hà Nội

7 Cụm công nghiệp Hà Bình Phương Văn Bình – Thường Tín – Hà Nội

8 Cụm công nghiệp Quất Động Quất Động – Thường Tín – Hà Nội

9 Cụm Công nghiệp Lưu Xá Quất Động – Thường Tín – Hà Nội

10 Cụm Công nghiệp Bình Minh Bình Minh – Thanh Oai –Hà Nội

11 Cụm công nghiệp Đại Xuyên A Đại Xuyên - Phú Xuyên – Hà Nội

12 Khu Công nghiệp Đồng Văn Đồng Văn – Duy Tiên – Hà Nam

13 Cụm tiểu thủ công nghiệp Hoàng Đông Duy Tiên, Kim Bảng – Hà Nam

14 Cụm tiểu thủ công nghiệp Kim Bình TP Phủ Lý- Hà nam

Các cơ sở công nghiệp của lưu vực sông Nhuệ có quy mô và loại hình sản xuất khác nhau.Nước thải công nghiệp thường là nước thải của các nhà máy hoá chất, phân bón, chế biến lương thực, thực phẩm với hàm lượng hữu cơ và chất dinh dưỡng cùng với cặn lắng khá cao

Đây là những nguồn thải công nghiệp chủ yếu vào lưu vực sông Nhuệ và theo điều tra thì tất cả các cơ sở đều vẫn chưa có hệ thống xử lý nước thải hoặc đang trong quá trình xây dựng Nước thải từ các KCN chỉ được xử lý thô hoặc không qua xử lý mà xả thẳng vào sông Nhuệ

Theo thống kê của trung tâm quan trắc tỉnh Hà Nam, lượng nước thải đổ vảo sông Nhuệ của cụm tiểu thủ công nghiệp Hoàng Đông khoảng 3000 m3/ngày đêm, CCN Kim Bình khoảng 1200 m3/ngày đêm

1.5 4 Ô nhiễm nước thải bệnh viện