intTypePromotion=3

GIÁO TRÌNH TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA part 6

Chia sẻ: Asd Avfssdg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

0
162
lượt xem
63
download

GIÁO TRÌNH TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA part 6

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương III: Tài nguyên nước ngầm -4.0 y = -0.0029x + 97.328 Độ sâu mực nước (m) -8.0 -12.0 -16.0 -20.0 6/95 12/96 6/98 12/99 6/01 12/02 6/04 12/05 6/07 12/08 Thời gian Hình 3.10. Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc Q.17704T tầng chứa nước Pliocen Độ sâu mực nước lớn nhất cách mặt đất của tầng chứa nước Pleistocen hạ (qp1) ở Bình Chánh - thành phố Hồ Chí Minh tại lỗ khoan quan trắc Q.015030 là - 28,36 thấp hơn giá trị này năm 2006 là 2,02m. Dự báo tháng 6 năm 2008 mực nước có thể hạ thấp xuống độ sâu - 28,5m. -2.0 -6.0 Độ sâu mực n ước (m) -10.0 -14.0 -18.0 -22.0...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA part 6

  1. Chương III: Tài nguyên nước ngầm -4.0 y = -0.0029x + 97.328 Độ sâu mực n ướ c (m) -8.0 -12.0 -16.0 -20.0 6/95 12/96 6/98 12/99 6/01 12/02 6/04 12/05 6/07 12/08 Th ời gian Hình 3.10. Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc Q.17704T tầng chứa nước Pliocen Độ sâu mực nước lớn nhất cách mặt đất của tầng chứa nước Pleistocen hạ (qp1) ở Bình Chánh - thành phố Hồ Chí Minh tại lỗ khoan quan trắc Q.015030 là - 28,36 thấp hơn giá trị này năm 2006 là 2,02m. Dự báo tháng 6 năm 2008 mực nước có thể hạ thấp xuống độ sâu - 28,5m. -2.0 -6.0 Độ s âu m ự c n ướ c (m) -10.0 -14.0 -18.0 -22.0 -26.0 -30.0 1/95 7/96 1/98 7/99 1/01 7/02 1/04 7/05 1/07 7/08 Th ời gian Hình 3.11. Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc Q.015030 tầng chứa nước Pleistocen Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 101
  2. Chương III: Tài nguyên nước ngầm Một số giếng quan trắc được lấy mẫu nước và phân tích vào mùa khô năm 2007 đã cung cấp bảng đánh giá tổng hợp chất lượng nước vào mùa khô. Hầu hết các nguyên tố vi lượng trong các tầng chứa nước đều dưới mức chỉ tiêu cho phép trừ Mn, NH4+, Cu và Cr. Bảng 3.5. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa học nước ngầm đồng bằng Nam bộ Đơn vị: mg/L NH4+ Đặc trưng TDS Mn As Cr Cu Pb Hg Ni TCVN 5944- 1000 0,50 0,05 0,05 0,07 0,01 0,001 0,02 1,50 1995 Tầng chứa nước qp3 Số mẫu vượt 11/21 3/6 1/6 0/6 0/6 0/6 0/6 0/6 1/10 /Tổng số mẫu Giá trị TB 2790 0,75 0,011 0,000 0,014 0,001 0,000 0,009 0,85 Giá trị max 14209 2,39 0,057 0,001 0,046 0,003 0,000 0,017 5,99 Giá trị min 57 0,04 0,000 0,000 0,004 0,001 0,000 0,003 0,00 Tầng chứa nước qp2-3 Số mẫu vượt 13/29 1/8 0/8 0/8 0/8 0/8 0/8 0/8 1/4 /Tổng số mẫu Giá trị TB 2882 0,21 0,001 0,001 0,007 0,002 0,000 0,003 1,10 Giá trị max 22540 0,55 0,001 0,006 0,017 0,009 0,001 0,005 3,36 Giá trị min 34 0,01 0,000 0,000 0,001 0,000 0,000 0,000 0,04 Tầng chứa nước qp1 Số mẫu vượt 7/23 2/8 0/8 1/8 1/8 0/8 0/8 1/8 0/4 /Tổng số mẫu Giá trị TB 2733 0,37 0,002 0,090 0,052 0,001 0,000 0,017 0,37 Giá trị max 16527 1,56 0,010 0,716 0,400 0,002 0,003 0,113 0,88 Giá trị min 36 0,009 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,00 Tầng chứa nước n22 Số mẫu vượt 9/23 3/9 0/9 0/9 0/9 0/9 1/9 0/9 0/3 /Tổng số mẫu Giá trị TB 6343 4,51 0,004 0,001 0,004 0,001 0,000 0,002 0,03 Giá trị max 26960 38,7 0,025 0,005 0,012 0,003 0,001 0,003 0,10 Giá trị min 53 0,009 0,000 0,000 0,001 0,000 0,000 0,000 0,00 Tầng chứa nước n21 Số mẫu vượt 10/20 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/1 /Tổng số mẫu Giá trị TB 6518 0,13 0,007 0,000 0,001 0,000 0,000 0,002 0,02 Giá trị max 26702 0,35 0,013 0,000 0,001 0,001 0,000 0,003 0,02 Giá trị min 99 0,02 0,003 0,000 0,001 0,000 0,000 0,000 0,02 Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 102
  3. Chương III: Tài nguyên nước ngầm c) Vùng Tây Nguyên Độ sâu mực nước lớn nhất cách mặt đất ở vùng Ban Mê Thuột tại lỗ khoan quan trắc C.5o là - 33,51m cách mặt đất. Dự báo đến tháng 6 năm 2008 độ sâu mực nước có thể gia tăng đến - 33,20m cách mặt đất. -29.0 Độ sâu mực n ước (m) -31.0 -33.0 - 35.0 1/96 1/97 1/98 1/99 1/00 1/01 1/02 1/03 1/04 1/05 1/06 1/07 1/08 Thời gian Hình 3.12. Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc C.5o Bảng 3.6. Độ cao tuyệt đối mực nước bình quân các tháng vùng Tây Nguyên (m) Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TB TB 2007 557,3 556,8 556,3 556,1 556,3 556,4 556,9 558,3 558,5 558,9 558,9 558,3 556,5 Lệch 2006 -0,1 0,0 0,0 -0,1 0,0 0,0 -0,1 0,0 -0,5 -0,4 0,4 0,5 0,0 Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 103
  4. Chương III: Tài nguyên nước ngầm Bảng 3.7. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa học nước ngầm ở Tây Nguyên (mg/L) NH4+ Đặc trưng TDS Mn Hg As Pb TCVN 5944-1995 1000 0,50 0,001 0,05 0,05 3,00 Số mẫu vượt/Tổng số mẫu (mùa khô) 0/110 1/23 0/23 0/23 0/23 0/22 Giá trị trung bình (mùa khô) 150 0,11 0,001 0,0005 0,002 0,12 Giá trị cực đại (mùa khô) 732 0,59 0,001 0,0005 0,008 0,25 Giá trị cực tiểu (mùa khô) 16 0,00 0,0005 0,0005 0,0005 0,04 Số mẫu vượt/Tổng số mẫu (mùa mưa) 0/110 2/23 0/23 0/23 0/23 0/21 Giá trị trung bình (mùa mưa) 128 0,13 0,001 0,0005 0,001 0,02 Giá trị cực đại (mùa mưa) 806 0,83 0,0005 0,0005 0,006 0,06 Giá trị cực tiểu (mùa mưa) 16 0,01 0,0005 0,0005 0,0005 0,00 III.6.3. Khai thác nguồn nước ngầm Theo diễn biến động thái nguồn tài nguyên nước ngầm như đã trình bày trong phần trên, có thể nói nước ta có nguồn tài nguyên nước ngầm khá phong phú. Tuy nhiên lượng nước ngầm phân bố không đều; bên cạnh đó việc khai thác tùy tiện, không theo quy hoạch, không quản lý chặt chẽ; ý thức bảo vệ tài nguyên, môi trường còn thấp nên trong quá trình phát triển kinh tế xã hội đã làm tổn hại nặng nề đến tài nguyên nước ngầm. Tại nhiều vùng nước ngầm đã bị nhiễm mặn không thể tiếp tục khai thác, nhiều nơi khác đã có các biểu hiện nhiễm bẩn một số thành phần, kể cả sự hiện diện của một số nguyên tố độc hại như As, Hg… trong nước ngầm. Theo các dự báo, trên phạm vi đồng bằng sông Hồng đến năm 2010 dân số có thể đạt tới 20.000.000 người là vùng có mật độ dân cư lớn nhất trong cả nước. Nhiều đô thị, khu công nghiệp lớn và vừa sẽ hình thành: Hà Nội với khoảng 3.500.000 dân; Hải Phòng, 2.000.000; Nam Định, 300.000; Hải Dương, 120.000; Hà Đông, 100.000; Thái Bình, 100.000; Ninh Bình, 100.000; Hưng Yên, Hà Nam, Bắc Ninh mỗi thị xã xấp xỉ 100.000 Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 104
  5. Chương III: Tài nguyên nước ngầm người. Tại các vùng lân cận thành phố Hạ Long sẽ có 500.000 dân; Việt Trì, 200.000; Bắc Giang, 110.000; Vĩnh Yên, Sơn Tây cũng xấp xỉ 100.000. Đa số các thành phố, thị xã này và các khu công nghiệp lân cận đều sử dụng nước ngầm làm nguồn cấp nước. Lượng nước ngầm cần cung cấp cho các đô thị và khu công nghiệp có thể lên tới 1.252.700 m3/ngày. Vùng Đông Nam bộ có nhiều đô thị lớn, khu công nghiệp và khu chế xuất tập trung. Thành phố Hồ Chí Minh sẽ có dân số dự kiến khoảng 7.000.000 người vào năm 2010; Biên Hòa, 500.000; Vũng Tàu, 350.000; Phan Rang, Phan Thiết, Tây Ninh, Thủ Dầu Một sẽ có từ 250.000 đến 300.000 người cho mỗi thành phố. Mật độ dân số vùng này chỉ kém đồng bằng Bắc bộ. Trên phạm vi Đông Nam bộ hiện đã hình thành 43 khu công nghiệp và chế xuất với tổng diện tích lên đến 8.263 ha. Đông Nam bộ cũng là nơi có nhiều thuận lợi cho phát triển cây lương thực, cây công nghiệp. Nước ngầm vùng Đông Nam Bộ tương đối phong phú nhưng chất lượng không đều, hiện tại có thể tạm khai thác cấp nước cho ăn uống sinh hoạt. Cũng như ở đồng bằng sông Hồng, việc khai thác nước ngầm ở Đông Nam bộ sẽ được đẩy mạnh hơn và các tác động đến nước ngầm cũng sẽ mãnh liệt hơn do chất thải, phân bón, khai thác khoáng sản và do các hoạt động xây dựng. Một số nơi còn chịu các di chứng của chiến tranh để lại. Ở các vùng khác như Tây Nguyên, đồng bằng sông Cửu Long, duyên hải Trung bộ và miền núi phía Bắc sẽ có gia tăng yêu cầu cung cấp nước ngầm tương tự cho nông nghiệp, công nghiệp, đô thị và nông thôn với những mức độ khác nhau. Nhìn chung trong phạm vi cả nước, về lượng, nước ngầm sẽ phải khai thác nhiều hơn, phổ biến hơn; về chất, nguy cơ ô nhiễm nước ngầm do chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp sẽ tăng thêm nhiều. Tình trạng đó đòi hỏi phải sử dụng hợp lý hơn, bảo vệ nghiêm ngặt hơn nguồn nước ngầm của nước ta. Cụ thể là cần thực hiện ngay quy hoạch tổng thể và chi tiết các nguồn nước, trong đó có nước ngầm, theo các lưu vực và địa phương; xác định rõ nguồn cấp, phương thức cấp, mức cấp và địa điểm lấy nước để cung cấp cho các nơi dùng nước, trên cơ sở đó điều tra, khảo sát chi tiết về khả năng cung cấp, xác lập các phương thức khai thác và các biện pháp bảo vệ nguồn nước ở những địa điểm đó. Trên phạm vi nguồn cấp, tuyệt đối không được xây dựng các công trình chôn lấp chất thải, không được sử dụng các hóa chất độc hại, không được xây dựng các công trình gây tổn hại đến nguồn nước, bảo vệ và phát triển các công trình có khả năng làm tăng nguồn nước ngầm như rừng, hồ chứa nước. Khung 3.1 Hà Nội đang sụt lún do khai thác nước ngầm Do quá trình đô thị hóa và nhu cầu dùng nước sạch ngày càng nhiều, Hà Nội phải không ngừng tăng lưu lượng bơm hút nước ngầm ở dưới sâu trong lòng đất khiến mực nước ngầm bị hạ thấp. Đây là một trong những nguyên nhân gây nên sụt lún mặt đất thành phố. Chỉ tính riêng năm 2006, lượng nước ngầm khai thác khoảng 650.000m3 ÷ 700.000m3/ngày đêm. Tầng khai thác nước chủ yếu là tầng chứa nước Pleistocen (qp1), có nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa và nước mặt. Tuy nhiên lượng cung cấp này thường nhỏ hơn so với lưu lượng khai thác. Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 105
  6. Chương III: Tài nguyên nước ngầm Thực trạng sụt lún Hiện nay, vấn đề đặt ra đối với Hà Nội là việc lưu lượng nước ngầm được bơm hút theo thời gian ngày càng tăng, thêm vào đó điều kiện địa chất thành phố rất phức tạp, nhiều nơi tồn tại những tầng đất yếu với chiều dày lớn. Điều này có thể gây ra các tai biến về môi trường địa chất như sụt lún nền đất, ô nhiễm nước ngầm... Việc nghiên cứu hiện tượng lún bề mặt đất do bơm hút nước dưới đất ở Hà Nội đã được nhiều cơ quan thực hiện với nhiều phương pháp khác nhau. Trong đó phải nói đến chương trình nghiên cứu biến dạng lún bề mặt đất thành phố do thay đổi mực nước ngầm của Viện Khoa học Công nghệ và Kinh tế Xây dựng Hà Nội (thuộc Sở Xây dựng Hà Nội). Đây là đơn vị đầu tiên đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm hiện tượng lún bề mặt đất thành phố do thay đổi mực nước ngầm từ năm 1991 cho đến nay. Kết quả nghiên cứu bước đầu đã xây dựng được 10 trạm đo lún bề mặt đất do thay đổi mực nước ngầm, đặt tại các nhà máy nước và trạm tăng áp thuộc Công ty Kinh doanh nước sạch số 2 Hà Nội, nhằm xác định mối quan hệ giữa sự khai thác nước ngầm và độ lún bề mặt đất tại các trạm. Các trạm đo lún bề mặt đất được xây dựng trên nền đất có điều kiện địa chất điển hình của thành phố, như khu vực có tồn tại lớp đất yếu là Thành Công, Pháp Vân, Ngô Sỹ Liên, Tương Mai… Khu vực có tồn tại lớp đất tốt là Ngọc Hà, Mai Dịch, Đông Anh, khu vực ven sông Hồng như Lương Yên, Gia Lâm, và khu vực nằm cách xa sông Hồng như Ngô Sỹ Liên, Hạ Đình... Kết quả quan trắc tại các trạm trên cho thấy, tại những trạm có tồn tại lớp đất yếu, tốc độ lún bề mặt đất tương đối lớn như Thành Công là 41,42 mm/năm, Ngô Sỹ Liên 31,52 mm/năm, Pháp Vân 22,16 mm/năm …Những trạm không tồn tại lớp đất yếu có tốc độ lún bề mặt nhỏ như Ngọc Hà là 1,80 mm/năm, Mai Dịch 2,65 mm/năm, Đông Anh 1,41 mm/năm. Những trạm có vị trí gần sông Hồng có độ lún bề mặt đất nhỏ hơn vì mực nước ngầm được nước sông bù phụ một phần như Lương Yên 18,83 mm/năm, Gia Lâm 10,33 mm/năm. Nguyên nhân và những vấn đề đặt ra Theo các phương pháp quan trắc thực nghiệm mà Viện Khoa học Công nghệ và Kinh tế Xây dựng Hà Nội đang tiến hành nghiên cứu, quá trình hạ thấp mực nước ngầm là một trong những nguyên nhân gây nên sụt lún bề mặt đất thành phố. Nhưng vì những trạm đo lún nói trên hầu hết được đặt tại tâm phễu lún (trong các nhà máy nước), nên nó chỉ phản ánh được độ lún riêng lẻ tại nơi khai thác nước ngầm, mà chưa thể hiện được phạm vi ảnh hưởng (bán kính) của phễu lún cũng như khả năng ảnh hưởng của các phễu lún. Do đó, chưa đủ cơ sở để lập bản đồ hiện trạng lún của thành phố và dự báo độ lún của một khu vực cũng như toàn thành phố, nên cần phát triển thêm nhiều trạm đo lún tại các tâm phễu và miệng phiễu lún. Cũng theo các nhà nghiên cứu, đặc điểm chính của sự sụt lún bề mặt đất do thay đổi mực nước ngầm làm cho bề mặt địa hình thay đổi theo thời gian. Vì vậy khi quy hoạch, xây dựng cần phải lưu ý để đưa ra được giải pháp hợp lý trong việc xử lý cốt san nền, Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 106
  7. Chương III: Tài nguyên nước ngầm xây dựng hệ thống thoát nước, xử lý chống úng ngập tại những khu vực trũng, hay xẩy ra ngập lụt khi có mưa to kéo dài. Đối với các công trình giao thông và các công trình xây dựng dân dụng công nghiệp, khi sử dụng giải pháp móng nông phải lưu ý tới độ lún nền đất bị tăng thêm do hạ mực nước ngầm để từ đó có biện pháp khắc phục. Đối với các công trình sử dụng giải pháp móng cọc, cần lưu ý tới yếu tố “ma sát âm” gây ra tải trọng phụ thêm tác dụng lên cọc do độ lún các lớp đất yếu gây ra. Quy hoạch vị trí xây dựng các nhà máy khai thác nước nên ưu tiên vị trí ven sông, vì khu vực đó có nguồn cung cấp, bổ trợ lớn cho tầng chứa nước khai thác. Giảm lưu lượng khai thác nước ngầm bằng việc khai thác, xử lý nguồn nước mặt từ sông Đà. Ngoài ra, khi quy hoạch tổng thể hệ thống mạng lưới các trạm đo lún bề mặt đất của thành phố do thay đổi mực nước ngầm được thực hiện hoàn chỉnh, thì hoàn toàn có thể kiểm soát được biến dạng lún bề mặt đất thành phố, phục vụ có hiệu quả cho công việc phát triển bền vững của thủ đô. [Nguồn: Thông tấn xã Việt Nam (4/2007)] III.7. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Các loại tầng ngậm nước và khả năng khai thác nước tại những khu vực đó. 2. Sự phân chia các tầng nước ngầm theo phương thẳng đứng đóng vai trò như thế nào trong trồng trọt? 3. Các yếu tố gây ảnh hưởng đến mực nước ngầm. 4. Hãy tìm hiểu thêm về vấn đề khai thác và ô nhiễm nguồn nước ngầm hiện nay ở nước ta. Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 107
  8. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước CHƯƠNG IV: CÁC VẤN ĐỀ VỀ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC IV.1. Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC IV.1.1. Thế nào là ô nhiễm nguồn nước a) Định nghĩa Nước là một nguồn tài nguyên thiên nhiên gắn liền với sự sống của mọi sinh vật đang ngày càng bị giảm chất lượng do chính các hoạt động nhiều mặt của con người gây ra. Khoa học kỹ thuật phát triển đã thúc đẩy quá trình sản xuất ra của cải vật chất thỏa mãn nhu cầu sinh hoạt cho con người. Cùng với lượng của cải vật chất được tạo ra, một lượng to lớn các loại chất thải cũng hình thành. Các chất thải này đã được xả vào hồ, sông, biển hay vào đất. Các thành phần có trong các loại chất thải sẽ có mặt trong nước làm cho nước không còn sạch nữa, giá trị sử dụng của nó giảm đi và ta nói rằng nước đã bị ô nhiễm. Các chất gây ô nhiễm nước đến từ nhiều nguồn khác nhau và tính chất gây hại cũng khác nhau. Những chất dinh dưỡng thực vật như các muối nitrat, phosphat thường bắt nguồn từ nước thải sinh hoạt, phân bón dùng trong nông nghiệp, các chất thải từ các chuồng trại chăn nuôi gia súc, nước thải nhà máy đồ hộp... Những chất này gây ô nhiễm nước chủ yếu do chúng thúc đẩy các vi sinh vật phát triển, do vậy làm tăng BOD của nước và làm giảm nồng độ oxy hòa tan xuống dưới mức cần cho cá và các thủy sản khác sinh sống. Các hóa chất độc hại gây ô nhiễm nước đến từ các quá trình sản xuất công nghiệp, tiêu nước có chứa acid từ các vùng mỏ, quá trình xói mòn từ các vùng mỏ khai thác lộ thiên, các tai nạn tràn dầu hay rò rỉ tại các bể hóa chất... Ô nhiễm nước không chỉ là một vấn đề mỹ quan mà còn gây những hậu quả nghiêm trọng về kinh tế và vệ sinh. Nước được xem là ô nhiễm khi có chứa những thành phần sau: - Các chất thải hữu cơ nguồn gốc động vật hay thực vật làm cho nồng đô oxy hòa tan trong nước bị giảm hay mất đi do quá trình phân hủy sinh học chúng. Những chất này có trong nước thải công nghiệp và sinh hoạt. - Các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải sinh học và trong nước thải của một số ngành công nghiệp gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người. - Các chất dinh dưỡng thực vật (hợp chất hòa tan của N, P, K...) làm cho tảo, cỏ nước... phát triển quá mức dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực cho phát triển thủy sản, cấp nước sinh hoạt, du lịch và cảnh quan. - Các hóa chất hữu cơ tổng hợp bao gồm những chất dùng để diệt sâu bệnh, trừ cỏ, các chất tẩy rửa có tính độc hại đối với những loài thủy sản và có thể gây hại đối với sức khỏe con người. - Các chất lắng đọng gây bồi lắng ở hồ chứa, kênh mương, hải cảng... gây mài mòn các thiết bị thủy điện và máy bơm, gây tác hại đến cá và quần thể giáp xác do chúng phủ lấp bãi đẻ và nguồn thức ăn. Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 108
  9. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước - Các hóa chất vô cơ tạo ra từ quá trình sản xuất, khai thác mỏ, phân bón hóa học trong nông nghiệp... gây trở ngại cho quá trình tự làm sạch tự nhiên của nước, gây hại cho cá và các loài thủy sản khác, làm cho nước có độ cứng lớn, gây ăn mòn các kết cấu thép, bê tông, làm tăng chi phí xử lý các công trình. - Các chất phóng xạ từ các quá trình khai thác, chế biến quặng, sử dụng các chất phóng xạ đã tinh luyện và do bụi phóng xạ từ các vụ thử hạt nhân. - Nước thải có nhiệt độ cao từ các quá trình làm lạnh trong công nghiệp làm cho nhiệt độ của nước tiếp nhận tăng lên. Mặt khác sự ngăn dòng tạo hồ chứa cũng làm tăng nhiệt độ của nước. Sự tăng nhiệt độ của nước gây hại đến cá và các loài thủy sản khác, làm giảm khả năng tự làm sạch của nước. Theo WHO, sự ô nhiễm là việc đưa vào môi trường các chất thải hay năng lượng ở một lượng nào đó có thể gây tác hại cho sức khỏe của con người, sự phát triển của các sinh vật hay làm suy giảm chất lượng của môi trường. Theo các qui định về bảo vệ môi trường của Việt Nam, ô nhiễm nước là việc đưa vào các nguồn nước các tác nhân lý, hóa, sinh học và nhiệt không đặc trưng về thành phần hoặc hàm lượng đối với môi trường ban đầu đến mức có khả năng gây ảnh hưởng xấu đến sự phát triển bình thường của một loại sinh vật nào đó hoặc thay đổi tính chất trong lành của môi trường ban đầu. Theo một định nghĩa khác "Ô nhiễm nước mặt diễn ra khi đưa quá nhiều các tạp chất, các chất không mong đợi, các tác nhân gây nguy hại vào các nguồn nước, vượt khỏi khả năng tự làm sạch của các nguồn nước này". b) Quá trình gây ô nhiễm chất lượng nước Thông thường thì nguồn chất thải và nước bẩn tập trung ở những vùng hoặc những điểm nhất định. Nhưng do hiện tượng khuyếch tán, do chảy tràn trên mặt đất, thấm xuống nước ngầm, do sự phân hủy chất hữu cơ... sẽ tác động vào nguồn thải bẩn đó gây ra sự ô nhiễm chất lượng nước. b1. Quá trình hóa học Khi trong đất tồn tại một lượng ion đủ lớn thì dễ dàng kết tủa trong điều kiện có nước. Phản ứng hóa học xảy ra giữa các ion với môi trường có nước trong đất gọi là các phản ứng thay thế bề mặt. Các ion của các nguyên tố hoạt động mạnh mẽ đẩy các nguyên tố có khả năng hoạt động yếu hơn để tạo nên một màng nước vững chắc, đồng thời cũng làm thay đổi tính chất của đất. Chẳng hạn nếu đất chứa nhiều hợp chất Ca2+, SO42-, nguyên tố canxi dễ tan trong nước kết hợp với gốc SO42- tạo thành axit sulfuric (H2SO4) và sau đó nếu có điều kiện lại kết hợp với CaCO3 để trở thành CaSO4. Nếu thành phần đất thuộc loại kiềm thì ion Ca2+ sẽ thay thế Na+ tạo thành đất chứa Ca2+ bền vững hơn. b2. Quá trình vận chuyển và phân hủy các hợp chất hữu cơ Nhiều hoạt động khác nhau trên bề mặt đất đã thải các chất thải dưới dạng hữu cơ vào nguồn nước, và dưới các điều kiện thuận lợi thì vi khuẩn và vi sinh vật khác sẽ phân hủy Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 109
  10. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước các hợp chất hữu cơ này. Cùng với quá trình phân hủy là quá trình vận chuyển làm lan rộng vùng ảnh hưởng trong đất, làm nghiêm trọng thêm tình trạng ô nhiễm nguồn nước. Tùy theo sự phân bố của nguồn nước thải, các nguồn nhiễm bẩn khác nhau (phế thải dạng rắn, cao su, giấy thừa...) mà có những dạng phát triển khác nhau. - Dạng nhiễm bẩn lan rộng do nguồn nhiễm bẩn được cung cấp thường xuyên, lưu lượng nước chảy qua ít thay đổi, chẳng hạn nước thải sinh hoạt chảy qua một bãi rác thải hay bãi phế thải của nhà máy… - Dạng nhiễm bẩn được thu hẹp do nồng độ bẩn giảm dần bởi vì lượng chất thải giảm dần theo thời gian hoặc do một loại chất thải khác đã được đưa vào mà khả năng phân hủy của loại chất thải đó chậm hơn nên quá trình nhiễm bẩn không lan rộng ra. - Dạng nhiễm bẩn biến đổi liên tục với nồng độ chất thải thay đổi liên tục theo thời gian do lưu lượng chất thải thay đổi, chủng loại chất thải cũng đa dạng và các đặc tính khí hậu thời tiết cũng biến đổi theo thời gian. - Dạng nhiễm bẩn mang tính chất cục bộ không thường xuyên với nồng độ chất ảnh hưởng đột ngột giảm xuống do nguồn cung cấp có hạn. IV.1.2. Phân loại nguồn gây ô nhiễm Chất lượng của một nguồn nước ảnh hưởng bởi hai nguồn gây ô nhiễm chính là nguồn xác định và nguồn không xác định. a) Nguồn xác định (point sources) Các nguồn xác định (còn gọi là nguồn điểm) là những nguồn gây ô nhiễm có thể xác định được vị trí, kích thước, bản chất, lưu lượng phóng thải tác nhân ô nhiễm. Chúng bao gồm ống khói nhà máy, xe hơi, tàu hỏa, cống xả nước thải, vị trí xảy ra tai nạn tàu dầu, giàn khoan dầu khí, những bể chứa không kiểm soát bố trí nổi và ngầm, các loại rác thải phóng xạ, và các loại rác thải khác. Ngoài ra một số vùng ô nhiễm công nghiệp, đặc biệt ô nhiễm gas, nếu có vị trí kề cận với nguồn nước sẽ lan truyền chất ô nhiễm vào nguồn nước. Các chất gây ô nhiễm phóng xạ đến từ các quy trình sản xuất, kiểm định, từ nguyên vật liệu hoặc từ các loại vũ khí hạt nhân đều là những nguồn gây ô nhiễm. Nhiều nghiên cứu đã khám phá thêm nhiều nguồn gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Trium và nitrate từ việc tái chế biến nhiên liệu sẽ lan truyền ô nhiễm trong phạm vi 26 km² (Freshley M. D. và Thorne P. D., 1992). Các loại hóa chất khác và nuclit phóng xạ cũng gây lan truyền ô nhiễm. Các chất gây ô nhiễm bao gồm nhiên liệu và các chất liên quan (diesel, benzene, toluene, ethybenzene, xylene, tổng petroleum, hydrocarbon, polycyclic aromatic hydrocarbon), polychlorinated biphenyls, DDT là những chất được tạo ra từ sản phẩm của dầu mỏ, dầu hỏa và dầu nhờn cũng được tìm thấy trong nhiều nguồn nước. Theo nguyên tắc, việc xả thải từ các nguồn xác định phải tuân theo quy định hiện hành về mức phát thải cho phép. Chẳng hạn ở Việt Nam hiện nay các chỉ tiêu phát thải phải tuân theo Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 110
  11. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước tiêu chuẩn Việt Nam do Bộ Tài nguyên Môi trường ban hành về tiêu chuẩn cho phép thải một tải lượng ô nhiễm ra môi trường. Ở Hoa Kỳ, chỉ tiêu phát thải vào nguồn nước phải tuân theo đạo luật về nước sạch (Clean Water Act) do Cục bảo vệ môi trường (EPA) ban hành. b) Nguồn không xác định (non-point sources) Ô nhiễm từ các nguồn không xác định (nguồn không điểm) sẽ phát tán sâu rộng hơn đối với nguồn điểm. Nguồn không xác định thường không xác định được vị trí, bản chất, lưu lượng tác nhân gây ô nhiễm. Trong số các nguồn không xác định gây ô nhiễm nguồn nước, hai yếu tố quan trọng là thuốc trừ sâu và phân bón trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt với việc gia tăng sử dụng chúng như hiện nay. Khi nồng độ muối và nitrat gia tăng trong sản xuất nông nghiệp, thuốc trừ sâu và các thành phần của nó cũng được tìm thấy trong nguồn nước bị ô nhiễm. Nitrat từ phân bón và phân súc vật có mặt trong hầu hết các nguồn nước bị ô nhiễm. Thuốc trừ sâu và các kim loại hiện diện trong phân bón như Cd, Se, Mo, và U cũng được tìm thấy trong nguồn nước bị ô nhiễm. Các nguồn lan truyền không điểm khác bao gồm sự tích tụ trong lĩch vực nông nghiệp như: tích tụ acid từ khí quyển, chiết xuất của các thành phần gây ô nhiễm không khí, chất tẩy, dầu, và các kim loại từ chất thải đô thị, sự phân hủy muối, khai thác khoáng sản, và tiêu thoát nước từ các mỏ. Các nguồn lan truyền không xác định không gây ra ô nhiễm ngay lập tức nhưng sự lan truyền của chúng rất phức tạp và có ảnh hưởng lâu dài. Tùy thuộc vào tính chất cơ học của lớp đất thấm nước, tốc độ lan truyền ô nhiễm sẽ khác nhau. Chẳng hạn tốc độ lan truyền của thuốc trừ sâu thấm vào tầng sỏi cứng sẽ nhanh hơn trong tầng sét vỡ. Trong số các nguồn ô nhiễm do phân bón gây ra, nitrat đóng vai trò quan trọng nhất. Đối với sản xuất nông nghiệp tại Hoa Kỳ, các nguồn ô nhiễm không điểm từ nitrat chiếm trên 90% tổng số nitrogen thải vào môi trường. Và cũng theo khảo sát của USGS, 6% mẫu nước kiểm tra tại khu vực trung tâm có hàm lượng NO3 vượt quá tiêu chuẩn cho phép 10 mg/L (Burkart M. R. và Kolpin D. W., 1993). Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 111
  12. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước Bảng 4.1. Chất gây ô nhiễm từ các nguồn gây ô nhiễm xác định và không xác định Loại chất thải Các nguồn xác định Các nguồn không xác định Nước Nước Chảy tràn từ Chảy tràn ở thải sinh thải công sản xuất khu vực hoạt nghiệp nông nghiệp thành thị × × × × Chất thải cần oxy để phân hủy × × × × Dưỡng chất × × × × Các mầm bệnh × × × × Chất rắn lơ lửng/cặn lắng × × × Muối × × Kim loại độc × × Chất hữu cơ độc × Nhiệt [Nguồn: Linvil G. Rich (1980). Trích lại từ Lê Hoàng Việt (2006)] IV.2. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC Trong thực tế tất cả các hoạt động của con người đều cần đến nước và đòi hỏi phải được đáp ứng không chỉ về khối lượng mà còn cả về chất lượng nước mặc dù mức độ có khác nhau. Yêu cầu về chất lượng nước của từng ngành được thể hiện trong tiêu chuẩn của từng quốc gia hay quốc tế, nếu giá trị giới hạn của nước không đáp ứng với tiêu chuẩn thì phải dùng loại nước khác hoặc phải có biện pháp xử lý thích hợp trước khi sử dụng vào mục đích cụ thể. Do đó một trong những nhiệm vụ quan trọng là phải nắm được các giá Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 112
  13. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước trị cụ thể của từng chỉ tiêu thông qua việc phân tích mẫu nước và trước hết là phải hiểu rõ ý nghĩa của các chỉ tiêu đó. IV.2.1. Đặc điểm lý học a) Nhiệt độ Nhiệt độ giữ vai trò rất quan trọng đối với các quá trình sinh hóa diễn ra trong tự nhiên. Những thay đổi về nhiệt độ của nước có thể ảnh hưởng đến nhiều mặt của chất lượng nước. Các loài thủy sản và những thành viên liên quan của chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước rất nhạy cảm đối với nhiệt độ. Các vi sinh vật không có khả năng khống chế nhiệt độ nội tại của chúng, vì thế nhiệt độ bên trong tế bào được quyết định bởi nhiệt độ bên trong của môi trường. Mỗi một loài vi sinh vật chỉ có khả năng phát triển trong một khoảng nhiệt độ phù hợp với chúng, ngoài phạm vi nhiệt độ này chúng không thể phát triển được và thậm chí không thể tồn tại được. Như vậy nhiệt độ là một yếu tố quan trọng quyết định loài sinh vật nào tồn tại và phát triển một cách ưu thế trong hệ sinh thái nước. Ðiều này cũng có nghĩa là nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ và dạng phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước, nồng độ oxy hòa tan và cuối cùng là dây chuyền thức ăn. Chế độ phân bố nhiệt độ trong nước cũng là điều quan trọng. Ðối với các dòng sông do nước chảy nên sự xáo trộn thường xuyên xảy ra và sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp nước có độ sâu khác nhau là không đáng kể. Nhiệt độ của nước ngọt thông thường biến đổi từ 0 ÷ 35oC phụ thuộc vào khoảng cách tầng chứa nước và thời gian trong năm, nhưng tương đối ổn định từ 17 ÷ 27oC. Ngược lại với các thể tích tĩnh như hồ chứa thì sự phân tầng nhiệt độ là điều quan trọng, đặc biệt là vào mùa hè. b) Màu sắc Nhiều loại nước mặt đặc biệt là các loại nước từ các vùng đầm lầy thường có màu không thể chấp nhận để sử dụng cho sinh hoạt hay một số ngành công nghiệp. Chất mang màu sinh ra do sự tiếp xúc của nước với các mảnh vụn hữu cơ như lá cây, gỗ... trong mọi giai đoạn phân hủy. Các chất mang màu cũng rất đa dạng bao gồm tanin, acid humic, các humat tạo ra từ sự phân hủy lignin được coi là những thành phần gây màu chủ yếu. Màu sắc tự nhiên tồn tại trong nước phần lớn dưới dạng các hạt keo mang điện tích âm. Vì vậy việc loại bỏ màu tự nhiên có thể thực hiện bằng cách gây đông tụ bởi một muối của ion kim loại hóa trị III như Al hay Fe. Người ta phân ra hai loại - màu biểu kiến và màu thực. Màu biểu kiến do các chất hữu cơ lơ lửng mang màu gây ra còn màu thực do phần chất hữu cơ dưới dạng keo gây nên. Cường độ màu tăng lên theo sự tăng của pH. Nước mặt cũng bị nhuộm màu do hiện tượng ô nhiễm các loại nước thải có màu. Ý nghĩa màu sắc của nước thể hiện ở các điểm mỹ quan, kinh tế và việc xử lý màu. - Mỹ quan: khi nước có màu giá trị thẩm mỹ của nước giảm đi. Mặt khác những chất hữu cơ có màu trong nước có thể tác dụng với clo (trong quá trình khử trùng nước bằng clo) sẽ tạo ra những hợp chất có tính độc như clorofooc. Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 113
  14. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước - Kinh tế: nhiều ngành sản xuất công nghiệp cần dùng đến nước không có màu. Việc loại trừ màu cho nước là một vấn đề tốn kém nên chỉ khi không thể tìm được nguồn cấp nước khác thì mới xử lý nước có màu để sử dụng nó. - Trong xử lý màu: khi cần xử lý màu thì các số liệu đo đạc màu sắc của nước được sử dụng cùng với các thông tin khác để quyết định mức độ xử lý, loại và liều lượng hóa chất cần thiết phải dùng. Trong quá trình vận hành thiết bị xử lý màu thì việc xác định màu của nước ban đầu và nước sau xử lý được dùng để hiệu chỉnh liều lượng hóa chất nhằm làm cho việc xử lý đạt được yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật. c) Chất rắn lơ lửng Có thể xem tất cả các chất ngoại trừ nước có trong chất lỏng đều thuộc chất rắn. Tuy vậy ở đây ta xem những thành phần tồn dư sau khi làm bay hơi và sấy ở 103 ÷ 105oC là chất rắn. Những chất rắn này được phân thành các loại chất rắn hòa tan, chất rắn bay hơi, chất rắn không bay hơi và chất rắn lơ lửng. Chất rắn lơ lửng là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vô cơ) trong nước thải. Khi vận tốc của dòng chảy bị giảm xuống (do nó chảy vào các hồ chứa lớn) phần lớn các chất rắn lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy hồ; những hạt không lắng được góp phần tạo thành độ đục của nước. Các chất lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy để phân hủy làm giảm DO của nguồn nước. Việc xác định chất rắn lơ lửng đặc biệt quan trọng khi nghiên cứu hiện tượng ô nhiễm nước. Số liệu về chất rắn lơ lửng là một trong những thông số dùng để đánh giá cường độ nước thải sinh hoạt và xác định hiệu quả của các thiết bị xử lý. Trong kiểm soát ô nhiễm dòng chảy thì tất cả chất rắn lơ lửng được xem là chất rắn lắng đọng vì ở đây thời gian không phải là yếu tố giới hạn. d) Ðộ đục Ðộ đục của nước là mức độ ngăn trở ánh sáng xuyên qua nước do các chất lơ lửng gây ra. Ðộ đục của nước có thể do nhiều loại chất lơ lửng gồm những loại có kích thước hạt keo đến những hệ phân tán thô gây nên tùy thuộc vào mức độ khuấy đảo diễn ra trong nước. Về thành phần hóa học, các chất gây độ đục có thể là vô cơ, hữu cơ hoặc cả hai loại tùy thuộc vào nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Các chất thải sinh hoạt và công nghiệp chứa nhiều chất vô cơ và hữu cơ gây độ đục. Các chất hữu cơ trở thành nguồn thức ăn và thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn, sau đó các vi sinh vật khác lại ăn vi khuẩn làm cho độ đục của nước tăng thêm. Các chất dinh dưỡng vô cơ như các hợp chất nitơ, phospho có trong nước thải và nước tiêu từ vùng sản xuất nông nghiệp khi thải vào nước cũng làm cho độ đục tăng lên do chúng thúc đẩy sự phát triển của tảo. Chính vì sự khác nhau trong tính chất của các thành phần gây nên độ đục của nước nên không thể ấn định những quy tắc chặt chẽ để loại trừ độ đục. Ðộ đục là một chỉ tiêu quan trọng trong cấp nước sinh hoạt do các nguyên nhân sau: Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 114
  15. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước - Mỹ quan: bằng trực quan nếu độ đục càng lớn thì giá trị thẩm mỹ của nước càng giảm và do đó giá trị sử dụng cho sinh hoạt cũng càng giảm. Mặt khác bất kỳ độ đục nào của nước cũng được xem một cách tự nhiên là gắn liền với khả năng ô nhiễm nước thải, do đó đây là một nguy hại về mặt y tế. - Khả năng lọc: khi độ đục của nước tăng thì quá trình lọc nước sẽ khó khăn và tốn kém (giảm thời gian làm việc của thiết bị lọc và tăng chi phí rửa). - Quá trình khử trùng: việc khử trùng trong cấp nước sinh hoạt thường được thực hiện bằng cách dùng clo hay ozone. Khi nước có độ đục lớn, nhiều vi sinh vật gây bệnh có thể hấp phụ lên các hạt lơ lửng nên tránh được tác dụng của tác nhân khử trùng và do đó không bị tiêu diệt. Vì vậy người ta phải quy định giá trị độ đục lớn nhất cho phép đối với cấp nước. e) Mùi và vị Nguồn nước thiên nhiên có nhiều mùi vị khác nhau, có thể có vị cay nhẹ, mặn, chua, có khi hơi ngọt. Vị của nước có thể do các chất hòa tan trong nước tạo nên, còn mùi của nước có thể do nguồn tự nhiên tạo nên như mùi bùn, đất sét, vi sinh vật, phù du cỏ dại hay xác súc vật chết... cũng có thể do nguồn nhân tạo như clo, fenol, nước thải sinh hoạt... Mùi và vị trong nước ngầm được tạo ra do hoạt động của vi khuẩn yếm khí trong tầng ngập nước hoặc vùng ngập mặn và thường chứa sulfuahydro (H2S) có mùi trứng thối. Ngoài ra hợp chất sắt và mangan cũng là nguyên nhân gây ra mùi khó chịu ở trong nước ngầm do hoạt động của con người như vứt bỏ chất thải hóa học, chất thải có thể gây bệnh, chất thải từ sản xuất công nghiệp, nông nghiệp hoặc khai thác mỏ. Mùi và vị có thể xác định một cách định tính bằng cách ngửi và nếm. Ở nồng độ thấp các mùi hôi có khuynh hướng gây nên tác động về tâm lý hơn là các tác hại đến sức khỏe con người. Nó làm thức ăn mất ngon, giảm sự tiêu thụ nước, ảnh hưởng đến hô hấp, gây chóng mặt, ói mửa. Ở nồng độ cao mùi làm giảm chất lượng cuộc sống, ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa con người trong cộng đồng và làm suy giảm sự đầu tư kinh doanh ở khu vực đó. f) Trọng lượng riêng Trọng lượng riêng của nước được kí hiệu là ρ và có đơn vị kg/m3. Trọng lượng riêng của nước là một đặc điểm lý học quan trọng vì nó là nguyên nhân tạo nên các dòng chảy trọng lực trong nguồn nước. Đối với nước nguyên chất, trọng lượng riêng của nước bằng 1.000 kg/m3. IV.2.2. Đặc điểm hóa học Đặc điểm hóa học của nguồn nước được đánh giá qua thành phần hóa học có trong nguồn nước. Thành phần hóa học của nước tự nhiên rất đa dạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố tác động bên ngoài, thường đặc trưng bởi các chỉ tiêu cơ bản sau: Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 115
  16. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước a) Độ cứng Nước cứng là những loại nước có chứa các ion kim loại hóa trị II. Những ion này có khả năng tác dụng với xà phòng tạo ra kết tủa và tác dụng với các ion âm có trong nước tạo ra lớp váng. Các ion gây tính cứng cho nước chủ yếu là Ca2+, Mg2+, Sr2+, Fe2+ và Mn2+. Khi dùng nước cứng để tắm giặt thì xà phòng ít tạo bọt nên lượng tiêu tốn xà phòng tăng lên đáng kể. Trong kỹ thuật nước cứng gây tạo màng cứng trong các ống dẫn nước nóng, các nồi hơi và các bộ phận khác tiếp xúc với nước nóng. Ðó là những bất lợi do nước cứng gây ra mà kỹ thuật cần giải quyết. Với việc tạo ra các chất tẩy giặt tổng hợp, những nhược điểm của nước cứng được khắc phục. Tuy nhiên lại nảy sinh ra những vấn đề nước mới khi xét đến hiện tượng ô nhiễm nước. Mặt khác xà phòng vẫn phải tiếp tục sử dụng cho một số công việc tẩy rửa và tắm, do vậy nước cứng vẫn tồn tại những điều bất lợi. Ðộ cứng của nước thay đổi rõ rệt từ vùng này sang vùng khác tùy thuộc vào cấu tạo địa chất và các yếu tố khác. Nói chung nước mặt ít cứng hơn nước ngầm. Phần lớn độ cứng của nước được tạo ra do nước tiếp xúc với đất đá. Do hoạt động của vi khuẩn, CO2 được tạo ra và nước trong đất có chứa nhiều CO2. Lượng CO2 này cân bằng với H2CO3 làm cho pH của nước giảm, khi đó các chất có tính bazơ đặc biệt là đá vôi bị hòa tan. Bảng 4.2. Phân loại nước theo độ cứng Nồng độ ion kim loại (tính theo CaCO3) Ðộ cứng 0 ÷ 75 Mềm 75 ÷ 150 Cứng trung bình 150 ÷ 300 Cứng > 300 Rất cứng Ðộ cứng của nước là một chỉ tiêu rất quan trọng khi xác định chất lượng nước sử dụng cho sinh hoạt hoặc công nghiệp. Những lượng tương đối của các độ cứng canxi, magie, carbonat, không carbonat có trong nước là những yếu tố quyết định quá trình xử lý (làm mềm) kinh tế nhất và được sử dụng trong thiết kế. Những yếu tố này cũng được dùng làm cơ sở để kiểm soát và vận hành quá trình làm mềm nước. Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 116
  17. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước b) Độ pH + Độ pH đặc trưng bởi nồng độ ion H trong nước, nó phản ánh tính chất của nước là axit, trung tính hay kiềm. Nguồn nước có tính acid hoặc kiềm rất cao không thể khai thác cho các hoạt động giải trí như bơi lội, chèo thuyền và còn làm ảnh hưởng đến hệ thủy sinh vật. Nồng độ acid sulfuric cao làm ảnh hưởng đến mắt của những người bơi lội ở nguồn nước này, ăn mòn thân tàu thuyền, hư hại lưới đánh cá nhanh hơn. Nguồn nước lân cận một số xí nghiệp công nghiệp có thể có pH thấp đến 2 hoặc cao đến 11; trong khi cá chỉ có thể tồn tại trong môi trường có 4,5 < pH < 9,5. Hàm lượng NaOH cao thường phát hiện trong nước thải ở các xí nghiệp sản xuất bột giặt, thuộc da, nhuộm vải sợi... NaOH ở nồng độ 25ppm đã có thể làm chết cá. Các vi sinh vật phát triển trong môi trường háo khí cũng sản sinh ra acid. Quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ có thể tạo ra lượng CO2 đủ để làm giảm các giá trị pH một cách đáng kể. Các vi khuẩn phát triển trong điều kiện nồng độ oxy thấp có thể chỉ oxy hóa từng phần chất tác dụng và thường giải phóng các sản phẩm trao đổi chất trung gian mang tính acid. Ngay cả khi có đủ oxy trong thời kỳ phát triển háo khí bình thường, một số vi khuẩn có thể tạo ra các sản phẩm hữu cơ mang tính acid, sau đó những sản phẩm này được mang vào tế bào và tiếp tục quá trình chuyển hóa. Trong một hỗn hợp các vi khuẩn, các sản phẩm do một loại vi sinh vật tạo ra có thể sẽ được loài khác sử dụng. Một ít loài vi khuẩn sản sinh lượng acid lớn gây nên giá trị pH thấp không thích hợp cho sự phát triển của những vi khuẩn khác. Các vi sinh vật cũng có thể làm tăng pH của môi trường xung quanh do chúng tạo ra các sản phẩm mang tính kiềm hay do chúng loại bỏ những ion nào đó ra khỏi môi trường. Nguyên nhân chung nhất để pH tăng lên là sự chuyển hóa các protein, các peptit hoặc các acid amin. c) Muối kim loại Các kim loại như sắt, mangan tồn tại trong nước dưới dạng Fe2+, Fe3+ hay Mn2+. Trong nước ngầm, sắt thường ở dạng Fe2+ hòa tan, còn trong nước mặt nó ở dạng keo hay hợp chất. Nước ngầm ở nước ta thường có hàm lượng sắt lớn. Hàm lượng chloride 4.000ppm hoặc ở nồng độ 5 ppm Cr6+ sẽ gây độc cho cá. Đồng ở hàm lượng 0,1 ÷ 0,5% đã gây độc cho vi khuẩn và một số sinh vật khác. P2O5 ở nồng độ 0,5ppm gây trở ngại cho quá trình tạo bông cặn và lắng trong các nhà máy nước. Phenol ở nồng độ 1ppb đã gây nên vấn đề cho các nguồn nước. d) Các hợp chất của nitơ Các hợp chất của nitơ như HNO2, HNO3, NH3 có trong nước chứng tỏ nguồn nước có amoniac là nguồn nước đang bị nhiễm bẩn, có nitrit là mới nhiễm bẩn, có nitrát là nước nhiễm bẩn đã lâu. Các hợp chất khác như clorua và sulfat có trong nước thiên nhiên thường ở dưới dạng các muối natri, canxi, magie. Mangan thường có trong nước ngầm cùng với sắt ở dạng bicacbonat Mn2+. Iot và fluo có trong nước thiên nhiên thường dưới dạng ion, chúng có ảnh hưởng tới sức khỏe con người và trực tiếp gây bệnh. Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 117
  18. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước e) Khí hòa tan Các chất khí hòa tan như O2, CO2 không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng nước nhưng chúng ăn mòn kim loại và phá hủy bê tông trong các công trình xây dựng. IV.2.3. Đặc điểm sinh học a) Vi khuẩn và sinh vật khác trong nước - Các vi khuẩn trong nước thải có thể chia làm 4 nhóm lớn: nhóm hình cầu (cocci) có đường kính khoảng 1 ÷ 3μm; nhóm hình que (bacilli) có chiều rộng khoảng 0,3 ÷ 1,5μm chiều dài khoảng 1 ÷ 10,0μm; nhóm vi khuẩn hình que cong và xoắn ốc, vi khuẩn hình que cong có chiều rộng khoảng 0,6 ÷ 1,0μm và chiều dài khoảng 2 ÷ 6μm; trong khi vi khuẩn hình xoắn ốc có chiều dài lên đến 50μm; nhóm vi khuẩn hình sợi có chiều dài khoảng 100μm hoặc dài hơn. Các vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên. Tế bào vi khuẩn là một hệ thống có entropi thấp và có tính khử (so với môi trường), do đó, nó phải có khả năng lấy từ môi trường 2 yếu tố quan trọng đó là năng lượng và điện tử. Vì vậy, mục đích chính của quá trình biến dưỡng của vi khuẩn là lấy năng lượng và điện tử của môi trường để tạo nên và duy trì sinh khối. Các vi sinh vật thường nhận năng lượng và điện tử từ môi trường thông qua các phản ứng oxy hóa khử. Vì vậy phản ứng oxy hóa khử được coi là xương sống của các quá trình sống. - Vi rút là các loài ký sinh bắt buộc, các loại vi rút phóng thích ra từ phân người có khả năng lây truyền bệnh rất cao. Một số loài có khả năng sống đến 41 ngày trong nước và nước thải ở 20oC và 6 ngày trong nước sông bình thường. - Nấm có cấu tạo cơ thể đa bào, sống hiếu khí, không quang hợp và là loài hóa dị dưỡng. Chúng lấy dưỡng chất từ các chất hữu cơ trong nước thải. Cùng với vi khuẩn, nấm chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Về mặt sinh thái học nấm có hai ưu điểm so với vi khuẩn: nấm có thể phát triển trong điều kiện ẩm độ và pH thấp. Không có sự hiện diện của nấm, chu trình carbon sẽ chậm lại và các chất thải hữu cơ sẽ tích tụ trong môi trường. - Tảo gây ảnh hưởng bất lợi cho các nguồn nước mặt vì ở điều kiện thích hợp nó sẽ phát triển nhanh bao phủ bề mặt ao hồ và các dòng nước gây nên hiện tượng “tảo nở hoa”. Sự hiện diện của tảo làm giảm giá trị của nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp nước bởi vì chúng tạo nên mùi và vị. Sự phát triển mạnh của tảo nâu hay tảo đỏ làm cho màu sắc của nước không bình thường. - Nguyên sinh động vật có cấu tạo cơ thể đơn bào, hầu hết sống hiếu khí hoặc yếm khí không bắt buộc chỉ có một số loài sống yếm khí. Các nguyên sinh động vật quan trọng trong quá trình xử lý nước thải bao gồm các loài Amoeba, Flagellate và Ciliate. Các nguyên sinh động vật này ăn các vi khuẩn và các vi sinh vật khác do đó, nó đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng hệ vi sinh vật trong các hệ thống xử lý sinh Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 118
  19. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước học. Một số nguyên sinh động vật gây bệnh cho người như Giarda lamblia và Cryptosporium. - Động vật và thực vật gồm các loài có kích thước nhỏ như Rotifer đến các loài giáp xác có kích thước lớn. Các kiến thức về các loài này rất hữu ích trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của các nguồn nước cũng như độc tính của các loại nước thải. b) Các vi sinh vật chỉ thị việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân - Coliform là các vi khuẩn hình que gram âm có khả năng lên men lactose để sinh khí ở nhiệt độ 35 ± 0.5oC, coliform có khả năng sống ngoài đường ruột của động vật (tự nhiên), đặc biệt trong môi trường khí hậu nóng. Nhóm vi khuẩn coliform chủ yếu bao gồm Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella và Fecal coliforms. Chỉ tiêu tổng coliform không thích hợp để làm chỉ tiêu chỉ thị cho việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân trong khi việc xác định số lượng Fecal coliform có thể sai lệch do có một số vi sinh vật (không có nguồn gốc từ phân) có thể phát triển ở nhiệt độ 44oC. Do đó số lượng E. coli được coi là một chỉ tiêu thích hợp nhất cho việc quản lý nguồn nước. - Fecal streptococci: nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống trong đường ruột của động vật như Streptococcus bovis và S. equinus; một số loài có phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đường ruột của người và động vật như S. faecalis và S. faecium hoặc có 2 biotype (S. faecalis var liquefaciens và loại S. faecalis có khả năng thủy phân tinh bột). Các loại biotype có khả năng xuất hiện cả trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm. Việc đánh giá số lượng Faecal streptococci trong nước thải được tiến hành thường xuyên; tuy nhiên nó có các giới hạn như có thể lẫn lộn với các biotype sống tự nhiên; F. streptococci rất dễ chết đối với sự thay đổi nhiệt độ. Các thử nghiệm về sau vẫn khuyến khích việc sử dụng chỉ tiêu này, nhất là trong việc so sánh với khả năng sống sót của Salmonella. - Clostridium perfringens: đây là loại vi khuẩn chỉ thị duy nhất tạo bào tử trong môi trường yếm khí; do đó nó được sử dụng để chỉ thị các ô nhiễm theo chu kỳ hoặc các ô nhiễm đã xảy ra trước thời điểm khảo sát do độ sống sót lâu của các bào tử. Trong việc tái sử dụng nước thải chỉ tiêu này được đánh giá là rất hiệu quả, do các bào tử của nó có khả năng sống sót tương đương với một số loại vi rút và trứng ký sinh trùng. Việc phát hiện, xác định từng loại vi sinh vật gây bệnh khác rất khó, tốn kém thời gian và tiền bạc. Do đó để phát hiện nguồn nước bị ô nhiễm bởi phân người ta dùng các chỉ định như là sự hiện diện của Fecal Coliforms, Fecal Streptocci, Clostridium perfringens và Pseudomonas acruginosa. Cũng cần phải nói thêm rằng mối quan hệ giữa sự chết đi của các vi sinh vật chỉ thị và vi sinh vật gây bệnh chưa được thiết lập chính xác. Ví dụ khi người ta không còn phát hiện được Fecal Coliform nữa thì không có nghĩa là tất cả các vi sinh vật gây bệnh đều đã chết hết. Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 119
  20. Chương IV: Các vấn đề về ô nhiễm nguồn nước IV.3. CÁC NGUỒN GÂY NHIỄM BẨN CHẤT LƯỢNG NƯỚC IV.3.1. Nguồn nhiễm bẩn do sinh hoạt a) Nước thải từ khu dân cư Nước thải từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trường học, cơ quan chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con người được gọi chung là nước thải sinh hoạt. Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là trong đó có hàm lượng cao của các chất hữu cơ không bền vững, dễ bị phân hủy sinh học (carbonhydrat, protein, mỡ...), chất dinh dưỡng (phospho, nitơ...), chất rắn và vi trùng. Ngoài ra còn có những chất khó phân hủy cũng được tạo ra trong quá trình xử lý. Từ số liệu tổng lượng trung bình của các tác nhân gây ô nhiễm do một người hàng ngày đưa vào môi trường, ta dễ dàng tính được tổng tải lượng từng tác nhân ô nhiễm cho một khu dân cư hoặc một đô thị. Từ đó phục vụ cho công tác đánh giá tải lượng ô nhiễm nguồn nước và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư hoặc đô thị đó. Tuy nhiên trong thực tế khối lượng trung bình của các tác nhân gây ô nhiễm do con người là khác nhau ở các điều kiện sống khác nhau. Hàm lượng tác nhân gây ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào chất lượng bữa ăn, lượng nước sử dụng và hệ thống tiếp nhận nước thải. Do vậy để đánh giá chính xác cần phải khảo sát đặc điểm nước thải tại từng khu vực dân cư (đô thị, nông thôn, miền núi, miền đồng bằng...). Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA 120

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản