Đánh giá mức độ nhiễm amoni trong nước ngầm tại một số xã ven biển huyện tiền hải, tỉnh thái bình

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài nghiên cứu Đánh giá mức độ nhiễm Amoni nước ngầm số xã ven biển huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Thu Uyên MSV: 1553060846 Lớp: 60A-KHMT Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S Bùi Văn Năng Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá đƣợc hàm lƣợng amoni có nƣớc dƣới đất xã ven biển huyện Tiền Hải Từ đề xuất biện pháp nâng cao chất lƣợng nƣớc dƣới đất khu vực nghiên cứu Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu, khảo sát, đánh giá nguồn gây ô nhiễm amoni nƣớc dƣới đất khu vực nghiên cứu - Đánh giá mức độ nhiễm amoni có nƣớc dƣới đất khu vực nghiên cứu - Đề xuất biện pháp nâng cao chất lƣợng nƣớc dƣới đất khu vực nghiên cứu Các kết đạt đƣợc Đề tài tiến hành lấy 40 mẫu nƣớc ngầm ba xã ven biển huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình: xã Đơng Hải, Đơng Long, Đơng Hồng Kết phân tích cho thấy: - Tại khu vực nghiên cứu, ngƣời dân chủ yếu sử dụng nƣớc cấp làm nguồn nƣớc phục vụ cho mục đính sinh hoạt - Chất lƣợng nƣớc dƣới đất khu vực bị suy giảm - Nguyên nhân gây ô nhiễm amoni khu vực nghiên cứu hoạt động nông nghiệp, chăn nuôi thủy hải sản, chất thải sinh hoạt, ngồi cịn cấu tạo địa chất i - Nƣớc dƣới đất khu vực ba xã ven biển huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình bị ô nhiễm amoni mức cao so với Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc dƣới đất QCVN 09:2015/BTNMT với tỷ lệ số mẫu vƣợt QCVN 09:2015/BTNMT 40/40 mẫu (100%) - Áp dụng Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc ăn uống QCVN 01:2009/BYT Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT, cho thấy chất lƣợng nƣớc dƣới đất ba xã nghiên cứu bị ô nhiễm amoni với tỷ lệ số mẫu vƣợt QCVN 01:2009/BYT va QCVN 02:2009/BYT 32/40 mẫu (80%) - Hàm lƣợng amoni có nƣớc dƣới đất ba xã nghiên cứu huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình mức cao so với số khác miền Bắc Việt Nam - Đƣa đƣợc số giải pháp mặt quản lý, giáo dục – tuyên truyền, công nghệ - kĩ thuật ii LỜI CẢM ƠN Để kết thúc khóa luận năm 2015 – 2019 trƣờng Đại học Lâm nghiệp, đƣợc trí Khoa Quản lý Tài nguyên Rừng Môi trƣờng, tiến hành đề tài tốt nghiệp: “Đánh giá mức độ nhiễm Amoni nƣớc ngầm số xã ven biển huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình” Qua tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy cô, đặc biệt hƣớng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình Th.S Bùi Văn Năng, hƣớng dẫn tơi suốt q trình thực khóa luận Tuy nhiên kiến thức chun mơn cịn hạn chế thân thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung báo cáo không tránh khỏi thiếu xót, em mong nhận góp ý, bảo thêm quý thầy cô để báo cáo đƣợc hoàn thiện Xuân Mai, ngày 20 tháng năm 2019 Sinh viên Phạm Thị Thu Uyên iii M LỜI CẢM ƠN iii DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii MỞ ĐẦU 1.1.Tổng quan nƣớc dƣới đất 1.1.1.Nƣớc dƣới đất 1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm nƣớc dƣới đất Việt Nam 1.1.3 Nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc dƣới đất 1.1.4 Đánh giá chất lƣợng nƣớc 1.2 Tổng quan Amoni 10 1.2.1 Nguồn gốc gây ô nhiễm amoni nƣớc dƣới đất 11 1.2.2 Hiện trạng ô nhiễm amoni nƣớc dƣới đất Việt Nam 13 1.2.3 Ảnh hƣởng amoni sức khỏe ngƣời 14 CHƢƠNG 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 17 2.1.1 Mục tiêu tổng quát 17 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 17 2.2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 17 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 17 2.3 Nội dung nghiên cứu 17 2.4.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu thứ cấp 18 2.4.2 Phƣơng pháp thu thập tài liệu sơ cấp 18 2.4.3 Phƣơng pháp lấy mẫu ngồi trƣờng phân tích phịng thí nghiệm 18 2.4.4 Phƣơng pháp phân tích amoni phịng thí nghiệm 22 CHƢƠNG 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ - XÃ HỘI TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 24 3.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên huyện Tiền Hải, Thái Bình 24 3.1.1 Vị trí địa lý 24 3.1.2 Địa hình, địa mạo 25 iv 3.1.3 Khí hậu 25 3.1.4 Thủy văn 26 3.1.5 Các nguồn tài nguyên 26 3.1.6 Đánh giá chung điều kiện tự nhiên tài nguyên thiên nhiên 28 3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình 29 3.2.1 Điều kiện kinh tế huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình 29 3.2.2 Điều kiện xã hội khu vực huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình 30 3.2.3 Giáo dục 30 3.2.4 Văn hóa 30 3.2.5 Y tế 30 3.2.6 Đánh giá chung điều kiện kinh tế xã hội 31 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32 4.1 Nghiên cứu nguồn gây ô nhiễm amoni nƣớc dƣới đất khu vực nghiên cứu 32 4.2 Thực trạng hàm lƣợng amoni nƣớc dƣới đất khu vực nghiên cứu.33 4.2.1 Kết lấy mẫu khu vực nghiên cứu 33 4.2.2 Đánh giá mức độ nhiễm NH4+ có nƣớc dƣới đất khu vực 34 4.3 Đề xuất biện pháp nâng cao chất lƣợng nƣớc khu vực nghiên cứu 39 4.3.1 Giải pháp quy hoạch quản lý 39 4.3.2 Giải pháp tuyên truyền, giáo dục 40 4.3.3 Giải pháp kĩ thuật – công nghệ 40 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 48 5.1 Kết luận 48 5.2 Tồn 48 5.3 Kiến nghị 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH M BOD BTNMT BVTV COD DO QCVN 01:2009/BYT QCVN 02:2009/BYT QCVN 09:2015/BTNMT RO SS TS KÍ HİỆU, CHỮ VİẾT TẮT Biochemical Oxyen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa Bộ tài nguyên môi trƣờng Bảo vệ thực vật Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học Dissolved Oxygen - Hàm lƣợng oxy hòa tan Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc ăn uống Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc sinh hoạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc dƣới đất Reverse osmosis – thẩm thấu ngƣợc Soild suppended - Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng Total Soild - Tổng số chất rắn vi DANH M C BẢNG Bảng 1.1 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc dƣới đất QCVN 09:2015/BTNMT 16 Bảng 1.2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc ăn uống QCVN 01:2009/BYT 16 Bảng 1.3 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT 16 Bảng 2.1: Tọa độ điểm lấy mẫu ba xã Đơng Hải, Đơng Long, Đơng Hồng 19 Bảng 4.1 Cơ cấu sử dụng đất xã Đơng Hải, Đơng Long, Đơng Hồng, huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình năm 2019 33 Bảng 4.2 Kết phân tích NH4+ khu vực nghiên cứu 33 vii DANH M C HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu xã Đơng Hải 20 Hình 2.2 Sơ đồ vị trí lấy mẫu xã Đơng Long 20 Hình 2.3 Sơ đồ vị trí lấy mẫu xã Đơng Hồng 21 Hình 4.1 Hàm lƣợng NH4+ có mẫu nƣớc ba xã ven biển huyện Tiền Hải 35 viii MỞ ĐẦU Nƣớc có vai trị đặc biệt quan trọng việc bảo vệ chăm sóc sức khỏe cộng đồng Các nguồn nƣớc đƣợc sử dụng chủ yếu nƣớc mặt nƣớc ngầm qua xử lý sử dụng trực tiếp Phần lớn chúng bị ô nhiễm tạp chất với thành phần mức độ khác tùy thuộc vào điều kiện địa lý, đặc thù sản xuất, sinh hoạt vùng phụ thuộc vào địa hình mà chảy qua hay vị trí tích tụ Ngày nay, với phát triển cơng nghiệp, q trình thị hóa bùng nổ dân số làm cho nguồn nƣớc bị ô nhiễm Nhiễm Amoni nguồn nƣớc ngầm phục vụ cho mục đích sinh hoạt đƣợc quan tâm nghiên cứu nhiều khu vực, nhiều quốc gia giới Ở Việt Nam, khu vực đồng Sơng Hồng nói chung tỉnh Thái Bình nói riêng, tƣợng chƣa đƣợc nghiên cứu cách Huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình huyện nơng Hoạt động nông nghiệp gắn liền với loại phân bón diện rộng, loại nƣớc thải sinh hoạt giàu hợp chất nito thải vào môi trƣờng làm cho nƣớc ngầm ngày bị ô nhiễm hợp chất nito mà chủ yếu Amoni Amoni không gây độc trực tiếp cho ngƣời mà sản phẩm chuyển hóa nitrit nitrat yếu tố gây độc Các hợp chất nitrit nitrat sản phẩm q trình oxi hóa vi sinh vật trình xử lý, tàng trữ chuyển tải nƣớc đến ngƣời dùng Vì việc phát hiện, xử lý kịp thời amoni nƣớc việc quan trọng Xuất phát từ vấn đề thực tế trên, tiến hành nghiên cứu đề tài “Đánh giá mức độ nhiễm Amoni nƣớc ngầm số xã ven biển huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình” Kết nghiên cứu đề tài sở môi trƣờng thực tiễn để thúc đẩy việc đánh giá mức độ ô nhiễm amoni khu vực ven biển có khu vực ven biển huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình HƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tổng quan nƣớc dƣới đất 1.1.1.Nước đất a Khái niệm Nƣớc dƣới đất hay gọi nƣớc ngầm, thuật ngữ loại nƣớc nằm bên dƣới bề mặt đất không gian rỗng đất khe nứt thành tạo đá, khơng gian rỗng có liên thơng với nhau[5] Một thành tạo đá dạng tích tụ vật liệu không cố kết đƣợc gọi tầng chứa chứa cung cấp lƣợng nƣớc sử dụng đƣợc Độ sâu khơng gian có mặt khe nứt lỗ rỗng đá, mà bắt đầu bão hịa nƣớc hồn tồn đƣợc gọi mực nƣớc dƣới đất Nƣớc dƣới đất đƣợc bổ cấp từ, chảy từ bề mặt đất tự nhiên xuống Nơi xuất lộ tự nhiên nƣớc thƣờng sông suối Nếu sông suối chảy vào vùng bị đóng kín tạo vùng đất ngập nƣớc, vùng sa mạc hình thành ốc đảo Nƣớc dƣới đất thƣờng đƣợc khai thác phục vụ cho nông nghiệp, đô thị, công nghiệp qua giếng khai thác nƣớc Ngành nghiên cứu phân bố vận động nƣớc dƣới đất đƣợc gọi địa chất thủy văn b Phân loại nƣớc dƣới đất Đôi ngƣời ta cịn phân biệt nƣớc dƣới đất nơng, nƣớc dƣới đất sâu nƣớc chôn vùi Nƣớc dƣới đất có đặc điểm giống nhƣ nƣớc mặt nhƣ: nguồn vào (bổ cấp), nguồn chứa Sự khác biệt chủ yếu với nƣớc mặt tốc độ luân chuyển chậm (dòng thấm chậm so với nƣớc mặt), khả giữ nƣớc dƣới đất nhìn chung lớn nƣớc mặt so sánh lƣợng nƣớc đầu vào Nguồn cung cấp nƣớc cho nƣớc dƣới đất nƣớc mặt thấm vào tầng chứa Các nguồn thoát tự nhiên nhƣ suối thấm vào đại dƣơng Theo độ sâu phân bố, chia nƣớc dƣới đất thành nƣớc dƣới đất tầng mặt nƣớc dƣới đất tầng sâu Ðặc điểm chung nƣớc dƣới đất khả di chuyển nhanh lớp đất xốp, tạo thành dịng chảy ngầm theo địa hình Nƣớc dƣới đất tầng mặt thƣờng khơng có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt Do đƣợc đào gần cánh đồng nên khả hàm lƣợng amoni nƣớc ngầm cao (do thói quen sử dụng nhiều thuốc trừ sâu, phân bón hóa học sản xuất nơng nghiệp), làm ảnh hƣởng đến nguồn nƣớc ngầm  So với nghiên cứu khác - Theo Hoàng Đinh Đoàn (2017): Đánh giá chất lƣợng nƣớc đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng nƣớc ngầm xã Hoàng Văn Thụ, huyện Chƣơng Mỹ, thành phố Hà Nội Kết phân tích hàm lƣợng amoni khu vực xã Hoàng Văn Thụ cho thấy, giá trị amoni dao động từ 1,09 – 4,47 mg/l, giá trị amoni trung bình 2,525 mg/l - Cịn theo nghiên cứu Đánh giá chất lượng nước đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao chất lượng nước ngầm xã Tân Lập, huyện Đan Phượng, thành phố Hà Nội Nguyễn Việt Linh (2016) cho thấy hàm lƣợng amoni cho thấy giá trị amoni dao động từ 0,15 – 11,54 mg/l, giá trị amoni trung bình 4,86 ± 2,51 mg/l - Nghiên cứu thực trạng giải pháp nâng cao chất lượng nước ngầm xã Song Khê, thành phố Bắc Giang Nguyễn Mạnh Hùng (2017) hàm lƣợng amonitại khu vực xã Song Khê có giá trị amoni dao động từ 0,052 – 6,473 mg/l Tuy nhiên, nhìn chung giá trị amoni nghiên cứu thấp, chí có mẫu khơng phát hiện, giá trị hàm lƣợng amoni trung bình 0,707 mg/l 38 6.00 4.85 5.00 4.10 4.00 3.65 3.79 3.00 2.52 2.00 0.71 1.00 0.00 xã Đông Hải xã Đông Long xã Đơng Hồng xã Hồng xã Tân Lập xã Song Khê Văn Thụ Hình 4.3 Kết nghiên cứu khóa luận so với số kết nghiên cứu khác Qua nghiên cứu trên, nhận thấy hàm lƣợng amoni khu vực nghiên cứu khóa luận cao so với số nghiên cứu khác Khoảng giá trị amoni dao động không lớn 4.3 Đề xuất biện pháp nâng cao chất lƣợng nƣớc khu vực nghiên cứu Để cải thiện chất lƣợng nƣớc dƣới đất mà trƣớc hết cần tiến hành nhiều giải pháp: giải pháp kĩ thuật công nghệ, đồng thời giáo dục ý thức bảo vệ môi trƣờng cho ngƣời dân xung quanh, giải pháp quản lý, sử dụng công cụ luật pháp, sách 4.3.1 Giải pháp quy hoạch quản lý Xây dựng hệ thống thu gom nƣớc thải tập trung hộ dân cƣ phải qua nhà máy xử lý, đạt quy chuẩn đƣợc xả môi trƣờng bên ngồi Thƣờng xun kiểm sốt, tra mơi trƣờng nƣớc Đồng thời tăng cƣờng sƣ đạo quyền cấp với hoạt động bảo vệ mơi trƣờng xung quanh, kịp thời phát yếu tố gây hại Hỗ trợ, cấp vốn với nhân dân xây dựng hệ thống thu gom, xử lý nƣớc thải tập trung 39 Kiểm sốt tồn nguồn nƣớc thải, có quy định xử phạt nghiêm ngặt với trƣờng hợp xả rác, xả nƣớc thải bừa bãi Thống kê, đánh giá tình trạng nhiễm mơi trƣờng nƣớc khu vực nghiên cứu có kế hoạch giải tình trạng nhiễm Cần phải có phí mơi trƣờng cho việc xả nƣớc thải sinh hoạt để vận hành nhà máy xử lý nƣớc thải sinh hoạt sau xây dựng xong, dựa vào hệ số sử dụng nƣớc sinh hoạt để nghiên cứu hệ số xả thải nƣớc sinh hoạt để tính tốn thu phí xả thải nƣớc thải sinh hoạt 4.3.2 Giải pháp tuyên truyền, giáo dục Trong việc bảo vệ cải thiện mơi trƣờng nƣớc nói chung nƣớc dƣới đất nói riêng, ngƣời dân có vai trị trung tâm Hầu hết ngƣời dân khu vực nghiên cứu nhận biết nguồn nƣớc bị nhiễm nhƣng họ khơng có biện pháp xử lý triệt để xử lý nguồn nƣớc chất thải thải môi trƣờng Nhiều ngƣời có thói quen vứt rác bừa bãi thẳng xuống nguồn nƣớc Để giảm thiểu tình trạng nhiễm, ban lãnh đạo huyện, xã cần nhắc nhở ngƣời dân giữ gìn vệ sinh chung khơng vứt rác sản phẩm thừa từ hoạt động nông nghiệp bừa bãi Có thể đƣa thêm tiêu chí bảo vệ mơi trƣờng vào trình đánh giá, bình xét gia đình văn hóa để nâng cao ý thức bảo vệ mơi trƣờng ngƣời dân Hiện quyền địa phƣơng thƣờng xuyên, liên tục tuyên truyền nâng cao ý thức cho ngƣời dân thông qua buổi họp, phát động phong trào bảo vệ môi trƣờng, thu gom rác Tuy nhiên để đạt đƣợc hiệu cao cần phổ biến cho ngƣời dân sách, pháp luật liên quan đến bảo vệ môi trƣờng để nâng cao nhận thức cho cộng đồng dễ dàng triển khai thi hành pháp luật Ngồi lồng ghép vào buổi học trƣờng cho học sinh ý thức bảo vệ môi trƣờng qua giáo dục truyền thông 4.3.3 Giải pháp kĩ thuật – cơng nghệ Có thể nói mục đích cuối việc xử lý nƣớc cung cấp đầy đủ lƣợng nƣớc cho trình sử dụng ngƣời đảm bảo an toàn mặt hóa học, vi trùng học,… để thỏa mãn nhu cầu ăn uống, sinh hoạt dịch vụ 40 Nƣớc có chất lƣợng tốt khơng chứa chất gây đục, gây màu, mùi, vị nƣớc Tóm lại, nguồn nƣớc thô sau qua hệ thống xử lý phải đạt tiêu chuẩn vệ sinh chất lƣợng nƣớc cấp cho ăn uống sinh hoạt Có nhiều phƣơng pháp để chất nhiễm độc hại với tạp chất lơ lửng nƣớc giếng, nƣớc dƣới đất Tùy thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: nhu cầu nƣớc cấp, tiêu chuẩn nƣớc dùng, đặc điểm nguồn nƣớc dƣới đất, điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội,… mà lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc cho phù hợp a Phƣơng pháp Clo hoá Clo gần nhƣ chất oxi hóa mạnh có khả oxi hố amoni/amoniac nhiệt độ phịng thành N2 Khi hồ tan Clo nƣớc tuỳ theo pH nƣớc mà Clo nằm dạng HClO hay ion ClO- có phản ứng theo phƣơng trình: Cl2 + H2O => HCl + HClO (pH H+ + ClO- (pH>8) Khi nƣớc có NH4+ xảy phản ứng sau: HClO + NH3 = H2O + NH2Cl (Monocloramin) HClO + NH2Cl => H2O + NHCl2 (Dicloramin) HClO + NHCl2 => H2O + NCl3 (Tricloramin) Nếu có Clo dƣ xảy phản ứng phân huỷ Cloramin HClO +2 NH2Cl => N2 + 3Cl- + H2O Lúc lƣợng Clo dƣ nƣớc sẻ giảm tới số lƣợng nhỏ xảy phản ứng phân huỷ Cloramin Những nghiên cứu trƣớc cho thấy, tốc độ phản ứng Clo với hợp chất hữu nửa so với phản ứng với amoni Khi amoni phản ứng gần hết, Clo dƣ phản ứng với hợp chất hữu có nƣớc để hình thành nhiều hợp chất Clo có mùi đặc trƣng khó chịu Trong khoảng 15% hợp chất nhóm THM-trihalometan HAA-axit axêtic halogen chất có khả gây ung thƣ bị hạn chế nồng độ nghiêm ngặt Ngoài với lƣợng Clo cần dùng lớn, vấn đề an tồn trở nên khó giải nhà máy lớn Đây lý khiến phƣơng pháp Clo hoá 41 đơn giản mặt thiết bị, rẻ mặt kinh tế xây dựng nhƣng khó áp dụng b Phƣơng pháp kiềm hóa làm thống: Amoni nƣớc tồn dƣới dạng cân bằng: NH4+ = NH3 (khí hồ tan) + H+ ; pka = 9,5 Nhƣ vậy, pH gần có lƣợng nhỏ khí NH3 so với ion amoni Nếu ta nâng pH tới 9,5 tỷ lệ [NH3]/[ NH4+ = 1, tăng pH cân chuyển phía tạo thành NH3 Khi áp dụng kỹ thuật sục khí thổi khí NH3 bay theo định luật Henry, làm chuyển cân phía phải: NH4+ + OH- = NH3 + H2O Trong thực tế pH phải nâng lên xấp xỉ 11, lƣợng khí cần để đuổi NH mức 1600 m3 không khí/ m3 nƣớc q trình phụ thuộc vào nhiệt độ môi trƣờng Phƣơng pháp áp dụng đƣợc cho nƣớc thải, khó đƣa đƣợc nồng độ NH4+ xuống dƣới 1,5mg/l nên đƣợc áp dụng để xử lý nƣớc cấp c Phƣơng pháp Ozon hoá với xúc tác Bromua (Br-) Để khắc phục nhƣợc điểm phƣơng pháp Clo hoá điểm đột biến ngƣời ta thay số tác nhân oxi hố khác ozon với có mặt Br- Về xử lý NH4+ O3 với có mặt Br- diễn theo chế giống nhƣ phƣơng pháp xử lý dùng Clo Dƣới tác dụng O3, Br- bị oxi hoá thành BrO- theo phản ứng sau đây: Br- + O3 + H+ => HBrO + O2 Phản ứng oxy hoá NH4+ đƣợc thực ion BrO- giống nhƣ ion ClO-: NH3 + HBrO = NH2Br + H2O NH2Br + HBrO = NHBr2 + H2O NH2Br + NHBr2 => N2 + 3Br- + H+ 42 Đây điểm tƣơng đồng hai phƣơng pháp Clo hoá Ozon hoá xúc tác Br- d Phƣơng pháp trao đổi ion Quá trình trao đổi ion q trình hố lý thuận nghịch xảy phản ứng trao đổi ion dung dịch điện ly với ion bờ mặt bên pha rắn tiếp xúc với Q trình trao đổi ion tn theo định luật bảo tồn điện tích, phƣơng trình trao đổi ion đƣợc mô tả cách tổng quát nhƣ sau: AX + B- AB + X- CY + D+ CD + Y+ Trong AX chất trao đổi anion, CY chất trao đổi cation Phản ứng trao đổi phản ứng thuận nghịch, chiều thuận đƣợc gọi chiều trao đổi, chiều nghịch đƣợc gọi chiều phản ứng tái sinh Mức độ trao đổi ion phụ thuộc vào: Kích thƣớc hố trị ion Nồng độ ion có dung dịch Bản chất chất trao đổi ion Nhiệt độ Nhựa trao đổi ion dạng rắn đƣợc dùng để thu ion định dung dịch giải phóng vào dung dịch lƣợng tƣơng đƣơng ion khác có dấu điện tích Nhựa trao đổi cation (Cationit) hợp chất cao phân tử hữu có chứa nhóm chức có khả trao đổi với cơng thức chung RX Trong R gốc hữu phức tạp, là: COOH-, Cl-,…Phản ứng trao đổi cation chất trao đổi cation có dung dịch Chất trao đổi ion có sẳn tự nhiên nhƣ loại khống sét, quan trọng zeolit, loại sợi,…cũng chất vơ tổng hợp (aluminosilicat, aluminophotphat,…) hữu (nhựa trao đổi ion) 43 Trong thực tế nhựa trao đổi ion đƣợc sản xuất ứng dụng rộng rải Trong nƣớc ngầm ion amoni (thƣờng chiếm tỉ lệ thấp so với cation khác) cịn tồn cation hố trị I hoá trị II nhƣ Ca2+, Mg2+, K+, Na+,…phần lớn nhựa cation có độ chọn lọc thấp ion amoni Để ứng dụng thực tiễn cần tìm đƣợc chất trao đổi ion có độ chọn lọc cao ion amoni Trong đó, Zeolic đặc biệt loại Clinoptilolit tự nhiên đáp ứng đƣợc đồi hổi Clinoptilolit loại Zeolic tự nhiên có cơng thức hoá học (Na4K4)Al20O40.20H2O, độ lớn mao quản nằm khoảng 3-8A , độ xốp khoảng 34% Độ chọn lọc Clinoptilolit ion amoni tuân theo thứ tự: Cs+>Rb+>K+>NH4+>Ba2+>Na+>Ca2+>Fe2+>Al3+>Mg2+>Li+ Từ dãy chọn lọc cho thấy hầu hết cation có mặt nƣớc tự nhiên nhƣ: Ca2+, Mg2+, Na+ có tính chọn lọc so với amoni tính chọn lọc amoni gần ngang với Kali e Phƣơng pháp sinh học Ở phƣơng pháp sinh học bao gồm hai trình nối tiếp nitrat hoá khử nitrat hoá nhƣ sau:  Q trình nitrat hố: Q trình chuyển hố mặt hoá học đƣợc viết nhƣ sau: NH4+ + 1,5O2 → NO2- + 2H+ + H2O NO2- + 0,5O2 → NO3Phƣơng trình tổng: NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O Đầu tiên, amoni đƣợc oxy hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrosospire, Nitrosococcus, Nitrosolobus Sau ion nitrit bị oxy hóa thành nitrat nhờ vi khuẩn Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus Các vi khuẩn nitrat hóa Nitrosomonas Nitrobacter thuộc loại vi khuẩn tự dƣỡng hóa Năng lƣợng sinh từ phản ứng nitrat hóa (Nitơ amoni chất nhƣờng điện tử) đƣợc vi khuẩn sử dụng trình tổng hợp tế bào Nguồn 44 cacbon để sinh tổng hợp tế bào vi khuẩn cacbon vô (HCO3- chính) Ngồi chúng tiêu thụ mạnh O2 Q trình thƣờng đƣợc thực bể phản ứng sinh học với lớp bùn dính bám vật liệu mang - giá thể vi sinh Vận tốc trình oxy hóa nitơ amoni phụ thuộc vào tuổi thọ bùn (màng vi sinh vật), nhiệt độ, pH môi trƣờng, nồng độ vi sinh vật, hàm lƣợng nitơ amoni, oxy hòa tan, vật liệu lọc Các vi khuẩn nitrat hóa có khả kết hợp thấp, việc lựa chọn vật liệu lọc nơi màng vi sinh vật dính bám có ảnh hƣởng quan trọng đến hiệu suất làm tƣơng quan sản phẩm phản ứng sinh hóa Sử dụng vật liệu mang phù hợp làm giá thể cố định vi sinh cho phép giữ đƣợc sinh khối giá thể, tăng tuổi thọ bùn, nâng cao ổn định hiệu suất xử lý khối tích cơng trình nhƣ tránh đƣợc sốc thay đổi điều kiện môi trƣờng  Q trình khử nitrat hố: Để loại bỏ nitrat nƣớc, sau cơng đoạn nitrat hóa amoni khâu khử nitrat sinh hóa nhờ vi sinh vật dị dƣỡng điều kiện thiếu khí (anoxic) Nitrit nitrat chuyển thành dạng khí N2 Q trình khử nitrat hoá tổng hợp bốn phản ứng nối tiếp nhau: NO3- => NO2- => NO => N2O => N2 Q trình địi hỏi nguồn chất (chất cho điện tử) chúng chất hữu (phổ biến axit axetic), H2 S Khi có mặt đồng thời NO3- chất cho điện tử, chất cho điện tử bị oxi hoá, đồng thời NO3- nhận điện tử khử N2 Vi khử tham gia vào q trình khử nitrat bao gồm:Bacilus, Pseudơmnas, Methanomonas, Paracocas, Spiritum, Thiobacilus, … Để thực phƣơng pháp này, ngƣời ta cho nƣớc qua bể lọc kỵ khí với vật liệu lọc, nơi dính bám sinh trƣởng vi sinh vật khử nitrat Q trình địi hỏi nguồn chất - chất cho điện tử Chúng chất hữu cơ, H2S, vv Nếu nƣớc khơng có oxy nhƣng có mặt hợp chất hữu mà vi sinh hấp thụ đƣợc, môi trƣờng anoxic, vi khuẩn dị dƣỡng sử dụng NO345 nhƣ nguồn ơxy để ơxy hóa chất hữu (chất nhƣờng điện tử), NO3- (chất nhận điện tử) bị khử thành khí nitơ Vi khuẩn thu lƣợng để tăng trƣởng từ q trình chuyển hố NO3thành khí N2 cần có nguồn cacbon để tổng hợp tế bào Do khử NO3sau q trình nitrat hóa mà thiếu hợp chất hữu chứa cacbon phải đƣa thêm chất vào nƣớc Hiện nay, ngƣời ta thƣờng sử dụng khí tự nhiên (chứa metan), rƣợu, đƣờng, cồn, dấm, axetat natri, vv Axetat natri hố chất thích hợp Đây phƣơng pháp xử lý amoni đƣợc nhiều nhà khoa học nƣớc quan tâm nghiên cứu cho đƣợc nhiều kết khả quan Mặc dù xử lý sinh học đƣợc thực nhiều q trình vật lý, hố học hố lý nhƣng phƣơng pháp sinh học lại mang ý nghĩa hoàn toàn khác ngày trở nên quan trọng Phƣơng pháp vi sinh xuất phát từ tính nhƣ xử lý dể dàng sản phẩm nƣớc, không gây ô nhiễm thứ cấp đồng thời cho sản phẩm nƣớc với chất lƣợng hoàn tồn bảo đảm mặt hố chất độc hại ổn định hoạt tính sinh học, chất lƣợng cao (cả mùi, vị tính ăn mịn) Ƣu điểm phƣơng pháp: Chất lƣợng nƣớc sau xử lý bảo đảm mặt chất độc hại ổn định hoạt tính sinh học, chất lƣợng cao (cả mùi, vị tính ăn mịn) Hiệu suất xử lý đạt cao 90 – 99%, sử dụng hóa chất, chi phí lƣợng cho đơn vị thể tích xử lý thấp so với phƣơng pháp khác Nhƣợc điểm: Phƣơng pháp đòi hỏi trình kiểm sốt điều kiện nghiêm ngặt để vi sinh vật hoạt động điều kiện tốt (cung cấp oxy chất hữu cho sinh vật để tạo sinh khối mới) f Phƣơng pháp lọc thẩm thấu ngƣợc RO Màng lọc RO (Reverse osmosis – thẩm thấu ngƣợc) đƣợc sản xuất từ chất liệu Polyamit, công nghệ lọc RO đƣợc phát minh nghiên cứu từ năm 50 kỉ trƣớc đƣợc phát triển hồn thiện vào thập niên 70 sau Đầu tiên đƣợc nghiên cứu ứng dụng chủ yếu cho lĩnh vực hàng hải vũ trụ Mỹ Nó đƣợc phát minh nhà khoa học Oragin Sau công nghệ RO đƣợc 46 ứng dụng rộng rãi vào đời sống sản xuất nƣớc uống, cung cấp nƣớc tinh khiết cho sản xuất thực phẩm Theo chế ngƣợc lại với chế lọc thẩm thấu thông thƣờng, nhờ lực hấp dẫn trái đất để tạo thẩm thấu phân tử nƣớc qua mao mạch lõi lọc màng lọc RO hoạt động chế chuyển động phân tử nƣớc nhờ áp lực nén máy bơm cao áp tạo dịng chảy mạnh (đây gọi quấ trình phân ly dịng nƣớc mơi trƣờng bình thƣờng nhờ áp lực) đẩy thành phần hóa học, kim loại, tạp chất có dịng nƣớc chuyển động mạnh, văng vùng có áp lực thấp hay trơi theo dịng nƣớc theo đƣờng thải (giống nguyên lý hoạt động thận ngƣời) Trong ấy, phân tử nƣớc lọt qua mắt lọc cỡ kích thƣớc 0,001 micromet nhờ áp lực dƣ, với kích cỡ mắt lọc hầu hết thành phần hóa chất kim loại, loại vi khuẩn lọt qua Hệ thống đƣợc cơng nhận có khả loại bỏ hồn tồn tạp chất có hại cho sức khỏe ngƣời nhƣ: Thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa, kim loại nặng, hóa chất độc hại, phóng xạ, vi rút, vi sinh vật tạp chất gây ung thƣ nƣớc, tạo laoij nƣớc tinh khiết, tiệt trùng, uống đƣợc, có lợi cho sức khỏe ngƣời Hiện thị trƣờng có nhiều loại máy lọc, máy lọc Kangaroo loại máy lọc phổ biến sử dụng công nghệ RO Đây loại máy phù hợp dùng hộ gia đình, giúp loại bỏ tạp chất có hại cho sức khỏe ngƣời 47 HƢƠNG 5: KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu khóa luận, tơi đƣa số kết luận nhƣ sau:  Tại khu vực nghiên cứu, ngƣời dân chủ yếu sử dụng nƣớc cấp làm nguồn nƣớc phục vụ cho mục đính sinh hoạt  Chất lƣợng nƣớc dƣới đất khu vực bị suy giảm  Nguyên nhân gây ô nhiễm amoni khu vực nghiên cứu hoạt động nông nghiệp, chăn nuôi thủy hải sản, chất thải sinh hoạt, ngồi cịn cấu tạo địa chất  Nƣớc dƣới đất khu vực ba xã ven biển huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình bị nhiễm amoni mức cao so với Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc dƣới đất QCVN 09:2015/BTNMT với tỷ lệ số mẫu vƣợt QCVN 09:2015/BTNMT 40/40 mẫu (100%)  Áp dụng Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc ăn uống QCVN 01:2009/BYT Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT, cho thấy chất lƣợng nƣớc dƣới đất ba xã nghiên cứu bị ô nhiễm amoni với tỷ lệ số mẫu vƣợt QCVN 01:2009/BYT va QCVN 02:2009/BYT 32/40 mẫu (80%)  Hàm lƣợng amoni có nƣớc dƣới đất ba xã nghiên cứu huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình mức cao so với số khác miền Bắc Việt Nam  Đƣa đƣợc số giải pháp mặt quản lý, giáo dục – tuyên truyền, công nghệ - kĩ thuật 5.2 Tồn Do thời gian nghiên cứu hạn chế, việc tiến hành nghiên cứu đòi hỏi nhiều thời gian nên khóa luận cịn số tồn sau: - Do nghiên cứu nƣớc dƣới đất xung quanh khu vực nghiên cứu thời gian ngắn nên chƣa đánh giá đƣợc diễn biến ô nhiễm nƣớc dƣới đất thời gian dài 48 - Do hạn chế kinh phí, quy mơ lớn thời gian nên chƣa nghiên cứu đƣợc nhiều số - Một số giải pháp đƣa mang tính lý thuyết, chƣa có điều kiện để thử nghiệm nên chƣa kiểm định đƣợc hiệu 5.3 Kiến nghị Để khắc phục hạn chế đƣợc tồn Khóa luận xin đƣa số kiến nghị sau: - Nên có thời gian nghiên cứu vấn đề nhiễm nƣớc dƣới đất khu vực nghiên cứu dài - Thời gian lấy mẫu dài để theo dõi biến động nồng độ chất ô nhiễm theo thời gian - Cần phân tích thêm nhiều tiêu chất lƣợng nƣớc dƣới đất để có cài nhìn tổng quan - Đƣa số biện pháp kỹ thuật vào thử nghiệm để đánh giá độ xác hiệu phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng nƣớc ngầm 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên môi trƣờng Báo cáo trạng môi trƣờng quốc gia giai đoạn 2011 – 2015, chƣơng – Môi trƣờng nƣớc Bộ Tài nguyên môi trƣờng (QCVN 09:2015/BTNMT): Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc dƣới đất Bộ Y tế (QCVN 01:2009/BYT): Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc ăn uống Bộ Y tế (QCVN 02:2009/BYT): Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc sinh hoạt Sở Tài ngun mơi trƣờng tỉnh Thái Bình Báo cáo trạng mơi trƣờng tỉnh Thái Bình giai đoạn 2011 – 2015 Lê Huy Bá (2007): Độc chất môi trƣờng Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Trần Văn Chiến – Phan Trung Quý, 2006, Giáo trình Hóa học mơi trường, Hà Nội Hồng Đinh Đoàn (2017): Đánh giá chất lượng nước đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao chất lượng nước ngầm xã Hoàng Văn Thụ, huyện Chương Mỹ, thành phố Hà Nội, Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng đạı học Lâm nghıệp Nguyễn Mạnh Hùng (2017): Nghiên cứu thực trạng giải pháp nâng cao chất lượng nước ngầm xã Song Khê, thành phố Bắc Giang Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng đạı học Lâm nghıệp 10 Nguyễn Việt Linh (2016): Đánh giá chất lượng nước đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao chất lượng nước ngầm xã Tân Lập, huyện Đan Phượng, thành phố Hà Nội, Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng đạı học Lâm nghıệp 11 Đặng Thị Thanh Lộc, Nghiên cứu xử lý amoni nhà máy nước ngầm Pháp Vân – Hà Nội biện pháp sinh học với vật liệu màng ngập nước mơ hình Pilot, Đại học Khoa học Huế 50 12 Bùi Văn Năng (2010): Bài giảng Phân tích mơi trường, Bộ mơn Quản lý mơi trƣờng Khoa Quản lý Tài nguyên Rừng Môi trƣờng Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội 13 Đào Chánh Thuận, Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình trao đổi amoni nhựa cationit, Đại học Khoa học tự nhiên xã hội Hà Nội 14 Nguyễn Hữu Tuấn (2013): Đánh giá mức độ ô nhiễm Nitrit Mangan nước đất thị trấn Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội, Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng đạı học Lâm nghıệp 15 Viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam Tài liệu Internet https://vi.wikipedia.org/wiki/N%C6%B0%E1%BB%9Bc_m%E1%BA%B7n https://thaibinh.gov.vn 51 PH L C 52