Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng vi khuẩn Nitrosomonas để đánh giá chất lượng nước kênh Tàu Hủ - Bến Nghé

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:106

Thêm vào BST

Báo xấu

57
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề án là đánh giá chất lượng nước dựa trên các thông số lý, hóa, kim loại nặng và độc học của hệ thống kênh Tàu Hủ – Bến Nghé So sánh mối tương quan giữa các chỉ số lý hóa với chỉ số độc học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng vi khuẩn Nitrosomonas để đánh giá chất lượng nước kênh Tàu Hủ - Bến Nghé

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM – MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG VI KHUẨN Nitrosomonas ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC KÊNH TÀU HỦ – BẾN NGHÉ Ngành : MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : ThS. Nguyễn Trung Dũng Sinh viên thực hiện : Nguyễn Tường Vy MSSV : 1311090054 Lớp : 13DMT01 TP. Hồ Chí Minh, 2017
LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đề tài này là công trình nghiên cứu khoa học của tác giả. Các số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và có nguồn gốc. Tác giả xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng phản biện và pháp luật về các kết quả nghiên cứu của đề tài này. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực hiện Nguyễn Tường Vy i
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên cho em xin chân thành cảm ơn tất cả quí Thầy Cô trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh và đặc biệt là quí Thầy Cô trong khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường đã truyền đạt rất nhiều kiến thức bổ ích cho em trong suốt bốn năm vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn Thầy Thái Văn Nam đã tạo điều kiện cho em được thực tập và làm đồ án trong thiết bị quan trắc tự động Mobilab. Em vô cùng cám ơn Thầy Nguyễn Trung Dũng đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến anh Trịnh Trọng Nguyễn đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm thí nghiệm phân tích tại Mobilab cũng như trong suốt quá trình làm đồ án này. Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thiện Đồ án tốt nghiệp này nhưng vẫn còn nhiều thiếu sót, vì vậy em mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý Thầy Cô, Hội đồng phản biện để đề tài được hoàn thiện hơn. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực hiện Nguyễn Tường Vy ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... viii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1.Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 2 2.1 Mục tiêu chính ................................................................................................. 2 2.2 Mục tiêu cụ thể ................................................................................................ 2 3. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2 4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 3 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 5 6. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................. 5 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN ...................................................................................... 6 1.1 Điều kiện tự nhiên, xã hội của kênh Tàu Hủ - Bến Nghé.................................. 6 1.1.1 Điều kiện tự nhiên..................................................................................... 6 1.1.2 Điều kiện xã hội ........................................................................................ 6 1.2 Ô nhiễm môi trường nước ................................................................................ 8 1.2.1 Tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước .................................................... 8 1.2.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm ...................... 9 1.3 Các phương pháp thử nghiệm độc học ........................................................... 11 1.3.1 Thử nghiệm độc cấp tính......................................................................... 11 1.3.2 Thử nghiệm độc mãn tính ....................................................................... 12 1.3.3 Thử nghiệm độc tĩnh .............................................................................. 14 1.3.4 Thử nghiệm độc động (liên tục) .............................................................. 14 iii
1.4 Độc tính kim loại nặng.................................................................................. 14 1.4.1 Chì (Pb) .................................................................................................. 14 1.4.2 Cadimi ................................................................................................... 15 1.4.3 Asen ....................................................................................................... 15 1.4.4 Thủy ngân ............................................................................................... 16 1.4 Tổng quan về vi khuẩn Nitrosomonas ............................................................ 16 1.4.1 Giới thiệu về vi khuẩn Nitrosomonas ...................................................... 16 1.4.1.1 Đặc điểm.............................................................................................. 16 1.4.1.2 Quá trình Nitrat hóa ............................................................................. 16 1.4.2 Các nghiên cứu liên quan đến vi khuẩn Nitrosomonas ............................ 18 1.5 Các nghiên cứu liên quan ............................................................................... 19 1.5.1 Các nghiên cứu trong nước .................................................................... 19 1.5.2 Các nghiên cứu trên thế giới ................................................................... 20 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 18 2.1 Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................ 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 22 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu ............................................................................. 22 2.2.2 Phương pháp phân tích các thông số lý hóa ............................................. 23 2.2.2.1 Xác định thông số pH........................................................................... 23 2.2.2.2 Chỉ tiêu NH4+ ....................................................................................... 24 2.2.2.3 Chỉ tiêu Phosphat ................................................................................. 27 2.2.2.4 Chỉ tiêu TOC ....................................................................................... 29 2.2.3 Phương pháp thử nghiệm độc học ........................................................... 33 2.2.5 Phương pháp phân tích số liệu theo hệ số tương quan ............................. 37 2.2.6 Phương pháp xử lí số liệu....................................................................... 37 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 38 3.1. Kết quả phân tích lý, hóa .............................................................................. 38 3.1.1. Thông số pH .......................................................................................... 38 3.1.2. Chỉ tiêu DO............................................................................................ 41 iv
3.1.3. Chỉ tiêu Amoni ...................................................................................... 44 3.1.4. Chỉ tiêu TOC ......................................................................................... 49 3.1.5. Chỉ tiêu Toxcity ..................................................................................... 53 3.1.6. Chỉ tiêu TSS .......................................................................................... 57 3.1.7. Chỉ tiêu Photphat ................................................................................... 62 3.4. Mối tương quan giữa độc học và các chỉ tiêu ô nhiễm môi trường ................ 66 3.4.1. Tại thời điểm nước lớn ........................................................................... 66 3.4.2. Tại thời điểm nước ròng ......................................................................... 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 72 PHỤ LỤC v
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Thống kê các vị trí lấy mẫu tại kênh Tàu Hủ - Bến Nghé .......................... 22 Bảng 2.2. Qui trình vận hành máy Amonitor ............................................................. 26 Bảng 2.3. Danh mục hóa chất sử dụng cho máy Amonitor ........................................ 27 Bảng 2.4. Các bước canh chuẩn máy TOC ................................................................ 30 Bảng 2.5.Các bước đo mẫu đơn lẻ ............................................................................. 32 Bảng 2.6. Các phương pháp phân tích kim loại nặng trong nước ............................... 29 Bảng 2.7. Ý nghĩa các từ khóa của máy Nitritox ....................................................... 35 Bảng 3.1. Kết quả phân tích pH lúc nước lớn ............................................................ 38 Bảng 3.2: Kết quả phân tích pH lúc nước ròng .......................................................... 40 Bảng 3.3. Kết quả phân tích DO lúc nước lớn ........................................................... 41 Bảng 3.4. Kết quả phân tích DO lúc nước ròng ......................................................... 43 Bảng 3.5. Kết quả phân tích Amoni lúc nước lớn ...................................................... 44 Bảng 3.6. Kết quả phân tích độ lệch chuẩn Amoni lúc nước lớn................................ 45 Bảng 3.7. Kết quả phân tích Amoni lúc nước ròng .................................................... 46 Bảng 3.8. Kết quả phân tích độ lệch chuẩn Amoni lúc nước ròng.............................. 47 Bảng 3.9. Kết quả phân tích TOC lúc nước lớn ......................................................... 49 Bảng 3.10. Kết quả phân tích độ lệch chuẩn TOC lúc nước lớn................................. 49 Bảng 3.11. Kết quả phân tích TOC lúc nước ròng ..................................................... 51 Bảng 3.12. Kết quả phân tích độ lệch chuẩn TOC lúc nước ròng............................... 51 Bảng 3.13. Kết quả phân tích Toxcity lúc nước lớn ................................................... 53 Bảng 3.14. Kết quả phân tích độ lệch chuẩn Toxcity lúc nước lớn ............................ 53 Bảng 3.15. Kết quả phân tích Toxcitylúc nước ròng .................................................. 55 Bảng 3.16. Kết quả phân tích độ lệch chuẩn Toxcitylúc nước ròng ........................... 55 Bảng 3.17. Kết quả phân tích TSS lúc nước lớn ........................................................ 57 Bảng 3.18. Kết quả phân tích độ lệch chuẩn TSS lúc nước lớn .................................. 58 vi
Bảng 3.19. Kết quả phân tích TSS lúc nước ròng ...................................................... 59 Bảng 3.20. Kết quả phân tích độ lệch chuẩn TSS lúc nước ròng ................................ 60 Bảng 3.21. Kết quả phân tích Photphat lúc nước lớn ................................................. 61 Bảng 3.22. Kết quả phân tích độ lệch chuẩn Photphat lúc nước lớn........................... 62 Bảng 3.23. Kết quả phân tích Photphat lúc nước ròng ............................................... 63 Bảng 3.24. Kết quả phân tích độ lệch chuẩn Photphat lúc nước ròng......................... 64 Bảng 3.25.Mối tương quan giữa độ độc và các chỉ tiêu lý, hóa lúc nước lớn tại cầu Chà Và ............................................................................................................................ 65 Bảng 3.26.Mối tương quan giữa độ độc và các chỉ tiêu lý, hóa lúc nước lớn tại cầu Chữ Y .............................................................................................................................. 66 Bảng 3.27.Mối tương quan giữa độ độc và các chỉ tiêu lý, hóa lúc nước lớn tại cầu Ông Lãnh ........................................................................................................................ 66 Bảng 3.28.Mối tương quan giữa độ độc và các chỉ tiêu lý, hóa lúc nước lớn tại cầu Khánh Hội ................................................................................................................. 66 Bảng 3.29. Mối tương quan giữa độ độc và các chỉ tiêu lý, hóa lúc nước ròng tại cầu Chà Và ...................................................................................................................... 67 Bảng 3.30. Mối tương quan giữa độ độc và các chỉ tiêu lý, hóa lúc nước ròng tại cầu Chữ Y........................................................................................................................ 67 Bảng 3.31. Mối tương quan giữa độ độc và các chỉ tiêu lý, hóa lúc nước ròng tại cầu Ông Lãnh .................................................................................................................. 67 Bảng 3.32. Mối tương quan giữa độ độc và các chỉ tiêu lý, hóa lúc nước ròng tại cầu Khánh Hội ................................................................................................................. 67 vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Khung cảnh Cầu Chà Và xưa và nay ........................................................... 7 Hình 1.2. Vi khuẩn giáp xác Daphnia magna............................................................ 12 Hình 1.3. Sinh vật thí nghiệm C. cornuta (A), D. lumholtzi (B) và D. magna (C) ...... 13 Hình 2.1. Bản đồ vị trí các điểm lấy mẫu nước kênh Tàu Hũ – Bến Nghé ................. 23 Hình 2.2. Máy đo và đầu dò pH ................................................................................ 24 Hình 2.3. Máy Ammonitor ........................................................................................ 25 Hình 2.4. Máy TOC Ultra ......................................................................................... 29 Hình 2.5. Máy Nitritox.............................................................................................. 33 Hình 2.8. Sơ đồ nguyên lí làm việc của máy Nitritox ................................................ 34 Hình 2.1. Kết quả dựng đường chuẩn Phosphat......................................................... 28 Hình 3.1. Giá trị pH kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước lớn ...................................... 39 Hình 3.2. Giá trị pH kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước ròng .................................... 40 Hình 3.3. Giá trị DO kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước lớn ..................................... 42 Hình 3.4. Giá trị DO kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước ròng ................................... 43 Hình 3.5. Giá trị Amoni kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước lớn ................................ 45 Hình 3.6. Giá trị Amoni kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước ròng .............................. 47 Hình 3.7. Giá trị TOC kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước lớn................................... 50 Hình 3.8. Giá trị TOC kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước ròng................................. 52 Hình 3.9. Giá trị Toxcity kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước lớn .............................. 54 Hình 3.10. Giá trị Toxcity kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước ròng .......................... 56 Hình 3.11. Giá trị TSS kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước lớn .................................. 59 Hình 3.12. Giá trị TSS kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước ròng ................................ 61 Hình 3.13. Giá trị Phosphat kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước lớn .......................... 63 Hình 3.14. Giá trị Phosphat kênh Tàu Hủ - Bến Nghé lúc nước ròng ........................ 65 viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 1 BDI Biodiversity Index Chỉ số đa dạng sinh học Biochemical Oxygen 2 BOD Nhu cầu oxy sinh hóa Demand 3 BSI Chỉ số động vật đáy 4 BTNMT Bộ tài nguyên môi trường 5 COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học 6 DO Dessolved Oxygen Nồng độ oxy hòa tan trong nước 7 DD Dung Dịch Nồng độ chất độc gây ảnh hưởng 8 EC 50 Effective Concentration cho 50% sinh vật thử nghiệm 9 IPI Industrial Pollution Index Chỉ số ô nhiễm công nghiệp 10 NH4 - N Amoni tính theo N 11 NPI Nutrient Pollution Index Chỉ số ô nhiễm dinh dưỡng 12 OPI Organic Pollution Index Chỉ số ô nhiễm hữu cơ 13 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 14 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 15 TOC Total Organic Carbon Tổng cacbon hữu cơ 16 TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng 17 TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh 18 ±SD Standard Deviation Độ lệch chuẩn ix
ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tính cấp thiết của đề tài “ Phấn đấu đến năm 2020 nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp hoá theo hướng hiện đại” là mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở Việt Nam hiện nay [1]. Trong đó, sự phát triển của các khu công nghiệp đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển công nghiệp và chuyển dịch cơ cấu kinh tế. Sự phát triển công nghiệp kèm theo quá trình đô thị hóa tại Thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM) đã cải thiện được cuộc sống của người dân Thành phố. Tuy nhiên, sự phát triển này đã tạo ra hàng loạt các vấn đề cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ô nhiễm và suy thoái chất lượng môi trường trên diện rộng, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước trên các hệ thống kênh của Thành phố. Nước là nguồn tài nguyên vô tận trong thiên nhiên nhưng do sự phân bố không đều và do tác động của con người nên một số nơi trên thế giới trở nên khan hiếm hoặc kém chất lượng, không sử dụng được. Do tính dễ lan truyền nên phạm vi vùng ô nhiễm của nước lan nhanh trong thủy vực và theo đà phát triển của sản xuất công nghiệp, tốc độ đô thị hóa,… . Nhiều nơi trên thế giới đang bị đe dọa thiếu nước sạch trầm trọng do tình trạng nguồn nước bị ô nhiễm hoặc sa mạc hóa. Hậu quả của việc nhiễm độc chất, độc tố trong vùng nước bị ô nhiễm đã, đang và sẽ còn phải giải quyết lâu dài. Nước ô nhiễm là con đường dễ dàng nhất đưa độc chất vào các cơ thể sống và con người thông qua các mắt xích trong chuỗi thức ăn. Vì thế, vấn đề ô nhiễm nước và ảnh hưởng của các tác nhân độc trong nước đến quần xã thủy sinh và con người cần được quan tâm nghiên cứu. Nhận thức được vấn đề suy thoái và bảo vệ môi trường, nhiều dự án liên quan đến vấn đề bảo vệ và cải tạo nguồn nước tại TPHCM đã được tiến hành như: Dự án cải tạo kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, kênh Tàu Hủ - Bến Nghé, kênh Tân Hóa - Lò Gốm và trong tương lai không xa các tuyến kênh Hàng Bàng (quận 6), Tham Lương - Bến Cát - Rạch Nước Lên (quận Gò Vấp, Tân Bình, Tân Phú, Bình Tân và Quận 12) hay rạch Xuyên Tâm (Quận Bình Thạnh, Quận Gò Vấp), … cũng sẽ được cải tạo. [9] Để tiếp tục theo dõi và quan trắc chất lượng nước tại các dòng kênh này sau khi cải tạo thì cần có những kế hoạch và nghiên cứu cụ thể. Đã có nhiều nghiên cứu đi sâu vào lĩnh vực này nhưng ứng dụng vi sinh vật để kiểm soát ô nhiễm thì còn khá mới mẻ 1
tại Việt Nam. Vì thế “Ứng dụng vi khuẩn Nitrosomonas để đánh giá chất lượng nước kênh Tàu Hủ – Bến Nghé” là hết sức cần thiết, vừa mang tính khoa học vừa có thể cung cấp các dữ liệu cho các nghiên cứu tiếp theo, vừa có thể đánh giá được chất lượng nước sau khi cải tạo. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu chính Phân tích đánh giá chất lượng nước kênh Tàu Hủ – Bến Nghé 2.2 Mục tiêu cụ thể Đánh giá chất lượng nước dựa trên các thông số lý, hóa, kim loại nặng và độc học của hệ thống kênh Tàu Hủ – Bến Nghé So sánh mối tương quan giữa các chỉ số lý hóa với chỉ số độc học. 3. Phƣơng Pháp nghiên cứu Bảng 1: Các Phương pháp phân tích các chỉ tiêu lý hóa STT Chỉ tiêu Đơn vị Thiết bị phân tích 1 pH - Đầu dò pH 2 NH4-N mg/l Máy Amonitor 3 TOC mg/l Máy TOC Ultra 4 TOXCITY mg/l Máy Nitritox 5 TSS mg/l Tủ sấy, cân phân tích 6 Phosphate mg/l Máy Đo quang 2
4. Nội dung nghiên cứu 4.1 Nội dung 1: Tổng hợp các tài liệu có liên quan  Tài liệu về thông tin kinh tế, xã hội và môi trường của kênh Tàu Hủ – Bến Nghé.  Tài liệu về tài nguyên nước nước mặt.  Các thông tin về phương pháp thử nghiệm độc học nước.  Các nguồn gây ô nhiễm tại hệ thống kênh rạch nội thành TPHCM.  Các nghiên cứu liên quan về thử nghiệm độc học môi trường nước của các tác giả trong và ngoài nước.  Các nghiên cứu liên quan về vi khuẩn Nitrosomonas 4.2 Nội dung 2: Khảo sát, điều tra thực địa và lấy mẫu tại khu vực nghiên cứu.  Khảo sát, điều tra thực địa nhằm mục đích xác định vị trí lấy mẫu và những nguồn gây ô nhiễm tại các vị trí lấy mẫu từ đó có những đánh giá chính xác nhất cho những kết quả phân tích.  Các mẫu nước của khu vực nghiên cứu được lấy theo từng hệ thống kênh chính, theo hai thời điểm triều lên và triều xuống trong ngày. 4.3 Nội dung 3: Thử nghiêm độc học và đánh giá độc tính Các mẫu nước lấy tại các hệ thống kênh rạch sẽ được thử nghiệm độc tính bằng vi khuẩn nitrit hóa (Nitrosomonas). 4.4 Nội dung 4: Đánh giá mối tương quan giữa các chỉ tiêu Xác định hệ số tương quan giữa các thông số hóa lý với các chỉ số độc học của từng mẫu nước, từ đó đưa ra các đánh giá về yếu tố gây độc của các thông số hóa lý. 4.5 Nội dung 5: Đánh giá mức độ ô nhiễm của môi trường nước trên hệ thống kênh rạch chính tại TPHCM 3
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Khảo sát thực địa, điều tra và Khảo sát thực địa, điều tra và tổng hợp các tài liệu tổng hợp các tài liệu ĐKTN Hiện Điều Thử nghiệm độc Phân tích các chỉ - trạng kiện học các mẫu nước tiêu lý hóa, vi sinh ĐKXH môi phát của các mẫu nước (Vi khuẩn trường triển (TOC, TSS, Nitrosomonas) KT-XH NH4+-N, Phosphat) Phân tích, tổng hợp xử lý Kết quả xử lý dữ liệu Đánh giá mức độ ô nhiễm của môi trường nước tại Kênh Tàu Hủ – Bến Nghé Đánh giá mối tương quan giữa độ độc với các chỉ tiêu hóa lý Đề xuất các giải pháp 4
5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 5.1 Đối tượng nghiên cứu - Nước mặt kênh Tàu Hủ – Bến Nghé - Vi sinh vật chỉ thị Nitrosomonas 5.2 Phạm vi nghiên cứu - Không gian nghiên cứu: Kênh Tàu Hủ – Bến Nghé phân khúc từ cầu Chà Và (Quận 8) đến cầu Khánh Hội (Quận 1). - Thời gian nghiên cứu: 2/2017 – 7/2017 - Địa điểm nghiên cứu: + Trạm quan trắc nước thải di động - Mobilab 3 + Trung tâm thực hành thí nghiệm khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, trường Đại học Công Nghệ TPHCM. 6. Ý nghĩa của đề tài Việc thực hiện đề tài sẽ đánh giá được chất lượng nước mặt tại kênh Tàu Hủ – Bến Nghé thông qua việc phân tích các thông số lý hóa, kim loại nặng và vi sinh. Quan trọng nhất là việc đánh giá được độc tính của nguồn nước tại kênh, xác định nguyên nhân gây ra độc tính của nguồn nước từ đó phục vụ cho công tác giám sát sinh học và quản lý môi trường nước tại các hệ thống kênh rạch này. Bên cạnh đó, các số liệu nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp các dữ liệu quan trọng cho những nghiên cứu tiếp theo, đặc biệt là làm cơ sở so sánh về chất lượng nước cho các cơ quan chức năng có liên quan. Việc sử dụng sinh vật để đánh giá độc tính của nguồn nước được rất nhiều đề tài trong và ngoài nước tiến hành. Riêng đề tài này, tác giả chọn Vi khuẩn Nitrosomonas làm chỉ thị sinh học để đánh giá độc tính của nước trong thời gian ngắn, dựa trên tốc độ tiêu thụ oxy của vi khuẩn Nitrosomonas trong nước. Ngoài ra, nghiên cứu này còn sử dụng thiết bị phân tích chất lượng nước di động – MobiLab 3 trong việc phân tích các chỉ tiêu lý hóa và thử nghiệm độc học nước cho hệ thống kênh. 5
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Điều kiện Tự nhiên – Xã hội kênh Tàu Hủ – Bến Nghé 1.1.1 Điều kiện tự nhiên 14 Kênh Tàu Hủ - Bến Nghé dài hơn 22km bắt đầu từ Sông Sài Gòn đến Kênh Lò Gốm chảy qua quận 1,4,5,6,8. Riêng đoạn ở quận 1,4 còn được gọi là rạch Bến Nghé, đoạn quận 5,6,8 gọi là Kênh Tàu Hủ. Ngoài ra còn các đường chạy dọc ven kênh như đại lộ Võ Văn Kiệt, Bến Vân Đồn, Ba Đình, Bến Bình Đông. 1.1.2 Điều kiện xã hội Tàu Hủ - Bến Nghé là tuyến đường thủy trọng yếu của Sài Gòn năm xưa. Qua biến thiên lịch sử, dòng kênh này 1 thời bị bỏ phế, hoang hóa, nhếch nhác. Nay nó đang hồi sinh từng ngày… Thương bến trọng yếu nhất của thành Gia Định năm xưa nằm ở khu vực bến Bạch Đằng ngày nay. Và tuyến đường thủy quan trọng nhất đưa thương thuyền từ các tỉnh miền Tây Nam Bộ cũng như khu vực Chợ Lớn về thương bến này là dòng Tàu Hủ - Bến Nghé ngày nay. Nói vậy để biết Tàu Hủ - Bến Nghé là dòng kênh có lịch sử vận tải hơn 300 năm qua, hình thành cùng lúc với sự hình thành của vùng đất Gia Định năm xưa, TPHCM hôm nay. Nó đã đóng góp 1 phần vô cùng quan trọng cho sự phát triển của vùng đất trù phú này. Tuy nhiên, một thời gian dài tuyến đường thủy Tàu Hủ - Bến Nghé bị bỏ hoang, bùn đất bồi lắng làm dòng kênh cạn dần; nhà cửa nhếch nhác, tạm bợ được cất san sát dọc hai bờ kênh; rác rếnh nổi lềnh bềnh trên dòng kênh lớn nhất chạy ngang trung tâm thành phố này… Một nghiên cứu của Viện Kinh tế TPHCM năm 1998 đánh giá về tuyến đường thủy này: “Dọc 2 bên bờ có nhiều nhà cửa xây cất lấn chiếm mỗi bên 10-15m. Có nhiều ghe thuyền, các chợ đầu mối thu gom hàng hóa và rác đủ các loại từ các chợ được đổ bừa bãi xuống dòng nước. Ở các chân cầu rác đổ tạo thành từng đống lớn”. Hình ảnh đó khiến bộ mặt đô thị trở nên xấu xí, tuyến đường thủy này mất đi vai trò quan trọng cũng như vẻ đẹp mỹ lệ năm xưa. Và một kế hoạch dài hơn nhằm khôi phục vẻ mỹ lệ năm xưa của tuyến đường thủy quan trọng này đã được TPHCM thực hiện suốt 10 năm qua. Những khu nhà 6
nhếch nhác được giải tỏa, những cây cầu mới hình thành, lòng kênh được nạo vét, những con đường tuyệt đẹp được hình thành dọc bờ kênh… Đến nay, Tàu Hủ - Bến Nghé đã hồi sinh. Tuy nhiên, do việc thiếu ý thức của một số người dân mà kênh này cũng đang đứng trước nguy cơ tái ô nhiễm. Lưu vực kênh Tàu Hủ - Bến Nghé chịu ảnh hưởng của nhiều nguồn tác động trên toàn lưu vực, nguồn ô nhiễm chủ yếu là do nước thải sinh hoạt. Hình 1.1: Khung cảnh đoạn cầu Chà Và xưa (trên) và nay (dưới). Nguồn: VnExpress 7
1.2 Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc 18 1.2.1 Tác nhân gây ô nhiêm môi trường nước Có rất nhiều tác nhân gây ô nhiễm nước, tuy nhiên để tiện lợi cho việc quan trắc và khống chế ô nhiễm nguồn nước, ta có thể phân chúng thành các nhóm cơ bản:  Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học hoặc các chất tiêu thụ oxy: thuộc loại này có cacbohydrat, protein, chất béo,... Đây là các chất gây ô nhiễm phổ biến nhất có trong nước thải từ các khu dân cư, khu công nghiệp chế biến thực phẩm.  Các chất hữu cơ bền vững: polychlorophenol (PCPs), polychlorobiphenyl (PCB), các hydrocacbon đa vòng,... Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp và nguồn nước chảy tràn qua các vùng nông, lâm nghiệp có sử dụng nhiều thuốc trừ sâu. Đây là các chất có độc tính cao đối với con người và sinh vật.  Các kim loại nặng: Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con người và các loại động vật có vú, lưỡng thê, bò sát, chim và tôm cá. Các kim loại nặng thường có trong nước thải công nghiệp là chì (Pb), thủy ngân (Hg), crôm (Cr), cadimi (Cd), asen (As), mangan (Mn).  Các chất vô cơ: Nhiều ion vô cơ có nồng độ rất cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là nước biển. Trong nước thải từ các khu dân cư luôn có nồng độ tương đối cao các ion Cl-, CO32-, PO43-, Na+, K+.  Dầu mỡ: Là chất lỏng khó tan trong nước. Độc tính và tác động sinh thái của dầu mỡ phụ thuộc vào từng loại dầu. Hầu hết các loài thực, động vật đều bị tác hại bởi dầu mỡ. Các loài thủy sinh và cây ngập nước dễ bị chết do dầu mỡ ngăn cản quá trình hô hấp, quang hợp và cung cấp chất dinh dưỡng.  Các chất phóng xạ: Trong môi trường luôn có một lượng phóng xạ tự nhiên do hoạt động của con người hoặc từ các nguồn đất đá, núi lửa tạo nên. Các sự cố phóng xạ có khả năng gây tác hại nghiêm trọng đến con người và sinh vật chủ yếu do nổ hoặc rò rỉ các lò phản ứng nguyên tử.  Các sinh vật gây bệnh: Bao gồm vi trùng, siêu vi trùng, giun sán. Nguồn nước ô nhiễm do phân có thể có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng (virus), động vật đơn bào (Protozoa) và trứng giun sán gây bệnh. 8
 Các chất có mùi: Nước có mùi là do các nguyên nhân sau: có chất hữu cơ từ cống rãnh khu dân cư, xí nghiệp chế biến thực phẩm; nước thải công nghiệp, hóa chất; sản phẩm từ sự phân hủy cây cỏ, rong tảo, động vật. Ngoài ra còn có các chất rắn và khí hòa tan cũng là tác nhân gây ra ô nhiễm môi trường nước. 1.2.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm Để xác định chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước, người ta dùng các thông số chất lượng nước:  Các thông số vật lý: nhiệt độ, màu, mùi vị, độ dẫn điện, độ phóng xạ,...có thể được xác định bằng định tính hoặc định lượng.  Các thông số hoá học: Chỉ số pH (độ axit hoặc độ kiềm), lượng chất lơ lửng, các chỉ số BOD, COD, Oxy hoà tan (DO), Dầu mỡ, Clorua, Sunphat, Amôn, Nitrit, Nitrat, Photphat, Các nguyên tố vi lượng, Kim loại nặng, Thuốc trừ sâu, Các chất tẩy rửa và nhiều loại chất độc khác.  Các thông số sinh học: Coliform, Fecal streptococus, tổng số vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và các sinh vật gây bệnh. Để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước, người ta thường dùng các chỉ tiêu hay thông số phổ biến là:  Chất rắn lơ lửng (SS - Suspended Solids): Là các chất không tan trong nước và được xác định bằng cách lọc một mẫu nước qua giấy lọc tiêu chuẩn. Cặn thu được trên giấy lọc sau khi sấy ở nhiệt độ 105oC cho đến khi khối lượng không đổi thì đem cân xác định khối lượng - đó được được gọi là lượng chất lơ lửng trong mẫu nước phân tích.  Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD - Biochemical Oxygen Demand): Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá (bởi vi sinh vật hiếu khí) các chất bẩn hữu cơ trong nước trong một khoảng thời gian xác định. Nó đặc trưng cho lượng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ bởi các vi sinh vật hiếu khí. Thông thường đối với nước thải sinh hoạt, để phân huỷ hết các chất bẩn hữu cơ đòi hỏi thời gian 20 ngày - BOD20 hay BOD toàn phần. 9
 Nhu cầu oxy hoá học (COD - Chemical Oxygen Demand): Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá bằng hoá học các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Đại lượng này đặc trưng cho tất cả các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Có nhiều kỹ thuật đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước dựa vào giá trị của các thông số chọn lọc. Các kỹ thuật này sử dụng các chỉ số (index) để thực hiện mức độ ô nhiễm. Có thể nêu một số chỉ số đang được công nhận như sau :  Chỉ số ô nhiễm dinh dưỡng (NPI): Chỉ số này dựa vào kết quả quan trắc hàng tháng các thông số: NH4+, NO3-, NO2-, tổng P, pH, chlorophyll, độ dẫn điện và độ đục.  Chỉ số ô nhiễm hữu cơ (OPI): Chỉ số này được tính kết quả quan trắc hàng tháng các thông số: NH4+, BOD, COD, nhiệt độ và DO.  Chỉ số ô nhiễm công nghiệp (IPI): Sử dụng để đánh giá ô nhiễm do các tác nhân ô nhiễm vi lượng (trừ hóa chất bảo vệ thực vật): kim loại nặng, dầu mỡ, polyhydrocacbon thơm, phenol, cyanua,... không chỉ hòa tan trong nước mà có thể dính bám vào đất và thủy sinh.  Chỉ số động vật đáy (BSI): BSI được sử dụng để đánh giá chất lượng nước thông qua việc quan trắc động vật đáy không xương sống lớn. Một trong những BSI hiện đang sử dụng ở Châu Âu để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn sông suối là hệ thống BMWP (Biological Monotoring Working Party). Hệ thống BMWP dựa theo điểm của động vật đáy trong mẫu thu được. Sự xuất hiện của ấu trùng một số động vật phù du họ Ephemeridae được cho điểm 10 (nước sạch không ô nhiễm), còn nếu trong nguồn nước có các loại giun nhiều tơ sẽ được cho điểm 1 (nước bị ô nhiễm nặng). Khoảng cách giữa 1 và 10 là các mức độ ô nhiễm khác nhau.  Chỉ số đa dạng sinh học (BDI): BDI được sử dụng để đánh giá đa dạng thủy sinh vật dựa vào quan trắc thực địa. Trên cơ sở chất lượng nước của các lưu vực nước tự nhiên, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, tiêu chuẩn gây hại cho sức khoẻ của con người, của các sinh vật sống trong nước mà các quốc gia đều đưa ra tiêu chuẩn chất lượng nước của quốc gia mình. 10