Mô phỏng sự ảnh hưởng của tính chất đất đến quá trình lan truyền chất ô nhiễm xuống nước ngầm của các bãi rác khu vực nông thôn, lấy ví dụ một số bãi rác khu vực Giao Thủy, Nam Định

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> MÔ PHỎNG SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA TÍNH CHẤT ĐẤT ĐẾN<br /> QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM XUỐNG NƯỚC NGẦM<br /> CỦA CÁC BÃI RÁC KHU VỰC NÔNG THÔN, LẤY VÍ DỤ MỘT SỐ<br /> BÃI RÁC KHU VỰC GIAO THỦY, NAM ĐỊNH<br /> <br /> CN. PHẠM NGỌC ÁNH, TS. DƯƠNG THỊ TOAN<br /> Trường Đại học Khoa học Tự nhiên<br /> <br /> Tóm tắt: Đối với các bãi rác thải được xây dựng vấn đề nan giải trong công tác bảo vệ môi trường và<br /> không đảm bảo thiết kế hợp vệ sinh, việc ô nhiễm sức khỏe cộng đồng. Lượng chất thải phát sinh gia<br /> đất và nước xung quanh bãi rác thải là không thể tăng về số lượng, đa dạng về thành phần. Vấn đề<br /> tránh khỏi. Tuy nhiên các bãi rác không hợp vệ sinh quản lý và xử lý rác thải đã có nhiều tiến bộ, song<br /> còn tồn tại rất nhiều đặc biệt là các khu vực nông chưa đáp ứng với yêu cầu thực tế. Đặc biệt là xử lý<br /> thôn. Nghiên cứu này nghiên cứu khả năng ngăn rác thải ở các vùng nông thôn, các bãi rác thải còn<br /> chặn chất ô nhiễm bằng cách sử dụng nguồn thô sơ, không được xây dựng theo tiêu chuẩn, rác<br /> nguyên liệu đất sét tại chỗ được đầm đảm bảo độ thải đổ trực tiếp xuống nền đất, dẫn đến tình trạng<br /> chặt và tính thấm đạt tiêu chuẩn cho lớp đáy. Kết lan truyền các chất ô nhiễm vào đất và nguồn nước<br /> quả từ mô hình thí nghiệm và mô hình lan truyền khu vực quanh bãi rác thải. Mục tiêu của nghiên<br /> bằng Geoslope đều cho thấy tầm quan trọng của cứu là mô phỏng sự lan truyền một chất ô nhiễm từ<br /> lớp đáy bãi rác, với độ chặt lớn, hệ số thấm nhỏ có các bãi rác thải xuống nước dưới đất ở khu vực<br /> khả năng kìm hãm và ngăn chặn được các chất ô Giao Thủy với các điều kiện nền đất khác nhau.<br /> nhiễm. Đối với bãi rác GT04 với đất nền có thành<br /> Khu vực nghiên cứu là huyện Giao Thuỷ, là một<br /> phần độ hạt là 2% cát; 98% là hạt mịn (trong đó<br /> trong huyện có cơ cấu ngành nghề đặc trưng của<br /> 58% là bột; 40% là sét) thì cần xử lý đầm chặt đạt<br /> đồng bằng Bắc Bộ. Đây là huyện chủ yếu sản xuất<br /> 98% độ chặt tiêu chuẩn trở lên mới đảm bảo tiêu<br /> nông nghiệp, gần đây đang có nhiều chuyển đổi từ<br /> chuẩn mức độ lan truyền chất ô nhiễm so với quy<br /> nông nghiệp sang trồng trọt, chăn nuôi và các dịch<br /> chuẩn nước thải của bãi chôn lấp chất thải.<br /> vụ ngành nghề. Sự thay đổi cơ cấu là sự phát triển<br /> Abstract: In unhygienic landfill, the potention of tất yếu và thúc đẩy phát triển kinh tế của khu vực.<br /> soil and water pollution transient from landfill could Tuy nhiên kèm theo nó là vấn đề về môi trường về<br /> not be avoided. This paper has objective is to rác thải chưa được quan tâm và phát triển một cách<br /> simulate the potential preventing pollution by using đồng bộ. Khối lượng rác từ sinh hoạt, sản xuất nông<br /> high soil density layer. Results from experiment and nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và các ngành nghề<br /> geoslope analyses indicate the role of the bottom khác nhau không được phân loại được thu gom vào<br /> layer having low hydraulic conductivity in các bãi rác thải tập trung của từng xã [1].[2][1].[3].<br /> decreassing pollution concentration. For soil layer in Về bãi rác thải, tình trạng chung là các bãi rác thải<br /> GT04 landfill, with soil component as 2% of sand; 98 được thiết kế thô sơ (đánh giá theo tiêu chuẩn xây<br /> % of fine content (58% silt and 40% clay), it is dựng bãi rác thải rắn [1].[4]), được khoang vùng<br /> nessessary to soil treatment at 98% of the maximum được lót tấm vải địa kỹ thuật, nhưng có nhiều nơi<br /> dry density. chỉ đổ trực tiếp ngay trên nền đất ruộng. Trong<br /> nghiên cứu này lựa chọn 5 bãi rác để đánh giá tình<br /> 1. Giới thiệu<br /> trạng lan truyền một số chất ô nhiễm, đó là bãi rác<br /> Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu cuộc xã Hồng Thuận, Giao Hương, Giao Thiện, Bình<br /> sống của con người tăng cao đã làm nảy sinh nhiều Hòa, Giao Hà (bảng 1, hình 1).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 36 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018<br /> VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> Bảng 1. Điểm khảo sát và số lượng mẫu<br /> Số lượng, kí hiệu<br /> STT Điếm khảo sát Tọa độ Hiện trạng<br /> Mẫu đất Mẫu nước<br /> <br /> GT01- Bãi rác 20°17’32,22’’ N Bãi chôn lấp rác thải, có lớp 2 mẫu 3 mẫu<br /> 1 lót PE chống thấm<br /> xã Hồng Thuận 106°29’2,22’’ E GT01a,b HT1,2,3<br /> <br /> GT02 - Bãi rác 20°17’9,71’’ N Lò đốt rác, hố chôn rác chưa 2 mẫu 3 mẫu<br /> 2 có lớp lót chống thấm<br /> xã Giao Hương 106°32’56,66’’ E GT02a,b GHG1,2,3<br /> <br /> GT03 - Bãi rác 20°18’20,85’’ N Bãi chôn lấp rác thải, có lớp 2 mẫu 3 mẫu<br /> 3 lót PE chống thấm<br /> xã Giao Thiện 106°31’55,99’’ E GT03a,b GT1,2,3<br /> <br /> GT04 - Bãi rác 20°15’17,09’’ N Lò đốt rác, hố chôn rác có 2 mẫu 3 mẫu<br /> 4 lớp lót PE chống thấm<br /> xã Bình Hòa 106°28’22,53’’ E GT04a,b BH1,2,3<br /> <br /> GT05 - Bãi rác 20°15’2,95’’ N Bãi chôn lấp rác thải, có lớp 2 mẫu 3 mẫu<br /> 5 lót PE chống thấm<br /> xã Giao Hà 106°27’50,2’’ E GT05a,b GH1,2,3<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Vị trí các điểm khảo sát và lấy mẫu<br /> <br /> 2. Phương pháp nghiên cứu phương pháp môi trường (pH, DO, BOD5, COD và<br /> một số thành phần kim loại, theo tiêu chuẩn đánh<br /> Nghiên cứu sử dụng các phương pháp gồm<br /> giá nước thải các bãi thải rắn) để xác định mức độ<br /> khảo sát thực địa, xác định chỉ tiêu cơ lý của đất và<br /> của một số chất ô nhiễm có thể lan truyền dưới đáy<br /> một số chỉ tiêu môi trường trong phòng thí nghiệm, bãi rác. Các thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí<br /> và phân tích sự lan truyền chất ô nhiễm trong đất và nghiệm Địa kỹ thuật, phòng thí nghiệm Địa môi<br /> nước. Công tác khảo sát ngoài thực địa gồm khảo trường, khoa Địa chất và phòng thí nghiệm khoa<br /> sát, đo đạc quy mô bãi rác, khối lượng thu nhận, Sinh, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học<br /> phương thức xử lý, ghi nhận các vấn đề liên quan quốc gia Hà Nội. Phương pháp địa kỹ thuật, dựa<br /> theo các tiêu chuẩn hiện hành (bảng 1). Kết quả<br /> từ bãi rác gây nên. Thực hiện việc lấy mẫu nước và<br /> phân tích môi trường dựa theo tiêu chuẩn: quy<br /> mẫu đất, kỹ thuật lấy mẫu đất và nước thải dựa chuẩn nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT, tiêu<br /> theo các tiêu chuẩn TCVN 5999:1995, TCVN chuẩn nước tưới tiêu QCVN 39:2011/BTNMT, quy<br /> 5297:1995. chuẩn nước thải của bãi chôn lấp chất thải QCVN<br /> Phương pháp trong phòng thí nghiệm bao gồm: 25:2009/BTNMT. Phân tích sự lan truyền một số<br /> các phương pháp địa kỹ thuật (dung trọng, độ ẩm, chất ô nhiễm bằng cách sử dụng mô hình thí<br /> khối lượng riêng, giới hạn chảy - dẻo, độ hạt, hệ số nghiệm (hình 2) và mô phỏng lan truyền bằng phần<br /> thấm) để đánh giá nền đất khu vực bãi rác; các mềm Geoslop.<br /> <br /> Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018 37<br /> VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> Phương pháp mô hình thí nghiệm dựa vào các Phương pháp mô phỏng lan truyền bằng phần<br /> thí nghiệm để tìm kiếm nguyên vật liệu mới trên thế mềm Geoslop sử dụng hai modun là SEEP/W và<br /> giới như mô hình của R.T.K. Ariyawansha và nnk CTRAN/W. Trong đó modun SEEP/W để mô phỏng<br /> (2010); Jenna R. Jambeck và nnk (2003). Vật liệu sử quá trình thấm trong đất, còn CTRAN/W để mô<br /> dụng cho thí nghiệm gồm: (1) Mẫu đất lấy đất ruộng phỏng quá trình lan truyền các chất ô nhiễm. Cơ sở<br /> khu vực GT04 (xã Bình Hòa), có thành phần sét cao của phương pháp này được kế thừa từ nghiên cứu<br /> (thành phần hạt mịn 98%): đầm ở dung trọng 1,55; của Phạm Quang Hưng (2011) [1].[8], phương pháp<br /> 1,6; 1,65; 1,7 g/cm3, tương ứng với hệ số đầm nện là này cũng được áp dụng trong một số nghiên cứu<br /> K85; K92; K95 và K98; (2) Mẫu nước: mẫu BH1, khác như trong tài liệu tham khảo từ [1].[9]-[1].[16].<br /> BH3 lấy tại trung tâm bãi rác xã Bình Hòa. Mẫu nước<br /> 3. Kết quả<br /> sau khi thấm qua đất được phân tích ô nhiễm và so<br /> sánh với mẫu nước ban đầu. 3.1 Đặc điểm nền đất bãi rác<br /> Hình 3 và bảng 2 trình bày kết quả độ hạt nền<br /> đất của mẫu lớp đáy các bãi rác khu vực nghiên<br /> cứu xã Hồng Thuận, Giao Hương, Giao Thiện, Bình<br /> Hòa, Giao Hà. Trong khu vực nghiên cứu, loại đất<br /> chủ yếu là sét nhỏ lẫn bụi hữu cơ (CL) có thành<br /> phần hạt mịn lớn (từ 85 đến 98 %), thấp nhất ở xã<br /> Hồng Thuận (85%) và đạt cao nhất ở xã Bình Hòa<br /> 3<br /> (98 %). Dung trọng tự nhiên từ 1.89 đến 1,96 g/cm ,<br /> cao nhất tại xã Hồng Thuận. Độ ẩm của đất cao, từ<br /> 30 đến 35 %. Độ sệt dao động từ 0,3 đến 1,4. Như<br /> vậy đất tại khu vực nghiên cứu có trạng thái từ nhão<br /> đến dẻo cứng.<br /> -6 -5<br /> Hệ số thấm dao động từ 10 đến 10 cm/s.<br /> Trong khi đó, theo tiêu chuẩn TCXDVN 261:2001<br /> hệ số thấm tối đa là 10-7 cm/s. Vậy hệ số thấm của<br /> Hình 2. Mô tả mô hình lan truyền ô nhiễm các bãi rác chưa đạt chuẩn.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Biểu đồ độ hạt các mẫu đất<br /> <br /> Bảng 2. Tính chất cơ lý của đất (phân loại đất theo bảng phân loại USCS)<br /> Kí hiệu mẫu GT01 GT02 GT03 GT04 GT05<br /> Vị trí lấy mẫu Hồng Giao<br /> Giao Thiện Bình Hòa Giao Hà<br /> Tính chất Thuận Hương<br /> Thành 1–5 0 0 0 0 0<br /> phần hạt<br /> (%) kích 0,5 – 1 0 0 0 0 0<br /> <br /> <br /> 38 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018<br /> VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> Kí hiệu mẫu GT01 GT02 GT03 GT04 GT05<br /> Vị trí lấy mẫu Hồng Giao<br /> Giao Thiện Bình Hòa Giao Hà<br /> Tính chất Thuận Hương<br /> thước hạt 0,25 – 0,5 0,12 0,23 0,31 0,16 0,27<br /> (mm)<br /> 0,1 – 0,25 2,74 1,16 2,87 0,34 1,00<br /> 0,074 – 0,1 12,64 3.58 1,27 1,10 1,92<br /> 0.074 – 0,002 43,00 63,73 58,35 58,4 60,5<br />