Nguyễn Đình Đức Báo cáo thực tập Đặt vấn đề Trong năm gần đây, vấn đề bảo vệ môi trờng đợc nhiều quốc gia giới đặc biệt quan tâm xu tiến tới trình phát triển bền vững Nhiều lĩnh vực liên quan tới môi trờng đà đơc nghiên cứu có vấn đề cung cấp nguồn nớc xử lí nớc thải Việc thải xử lí nớc bị ô nhiễm trớc đổ vào nguồn vấn đề xúc toàn thể loài ngời, trình công nghiệp hoá - đại hoá đất nớc, đất nớc đứng trớc thách thức vấn đề nớc thải Trong nhiều hoạt động ngời đà làm thay đổi nhiều chu kỳ hoá sinh vật chất làm nảy sinh hàng loạt vấn đề sinh thái, có nhiều vấn đề quan trọng giải đợc tốt đẹp thông qua việc vận dụng qui luật sinh học Khác với trình sinh học diễn phòng thí nghiệm kỹ thuật, trình sinh học diễn phạm vi toàn cầu môi trờng phần lớn phức tạp Đó trình phản ứng sinh học hệ thống mở mà phần lớn sinh vật tham gia vào trình có liên quan có kết hợp gắn bó chặt chẽ với trình vật lí hoá học Kết nghiên cứu đà chứng tỏ sinh học sinh thái có mối quan hệ chặt chẽ không tạo nên mâu thuẫn kiến thức vỊ sinh häc sÏ gióp chóng ta gi¶i qut nhiỊu vấn đề sinh thái, môi trờng đặc biệt vấn đề xử lí nớc thải biện pháp sinh häc – ao hå sinh häc C¬ së khoa häc phơng pháp dựa vào khả tự làm nớc chủ yếu vi sinh vật thuỷ sinh khác, chất nhiễm bẩn bị thuỷ phân thành chất khí nớc, xử lí nớc thải ao hồ ổn định phơng pháp đơn giản đà đợc áp dụng từ thời xa xa phơng pháp không cần kĩ thuật cao, vốn đầu t ít, chi phí hoạt động rẻ tiền quản lí đơn giản hiệu cao, phơng pháp rẻ nhất, dễ thiết kế xây dựng, dễ vận hành, không đòi hỏi cung cấp lợng 1.1 > Môi trờng: môi trờng tập hợp tất thành phần thề giới vật chất bao quanh, có khả tác động đến tồn phát triển sinh vật Môi trừơng thiên nhiên bao gồm yếu tố tự nhiên nh vật lý, hoá học, sinh học tồn khách quan ý muốn ngời, sinh vật môi trờng xung quanh có quan hệ tơng hỗ với vật chất lợng, Nguyễn Đình Đức Báo cáo thực tập thông qua thành phần môi trờng nh khí quyển, thuỷ quyển, địa sinh hoạt động hệ mặt trời > Ô nhiễm môi trờng : tác động làm thay đổi thành phần môi trờng, tạo nên cân trạng thái môi trờng, gây ảnh hởng xấu đến sinh vật môi trờng tự nhiên, hiểu cách cụ thể ô nhiếm môi trờng tác động làm thay đổi môi trờng tự nhiên thông qua thay đổi thành phần vật lý, hoá học ,các nguồn lợng mức độ xạ, độ phổ biến vi sinh vật thay đổi ảnh h thay đổi ảnh h ởng trực tiếp đến ngời qua đờng thức ăn, nớc uống không khí, ảnh hởng gián tiếp tới ngời thay đổi điều kiện vật lý, hoá học suy thoái môi trờng tự nhiên 1.2 > Chất gây ô nhiếm môi trờng chất tự nhiên vốn có trong tự nhiên nhng có hàm lớn gây tác động có hại cho môi trờng tự nhiên, cho ngêi cịng nh vi sinh vËt sèng ChÊt « nhiễm tợng tự nhiên sinh gây ô nhiểm phạm vi môi trờng ví dụ nh hoạt động núi lửa, bÃo lụt thay đổi ảnh h hoặt động ngời gây nên ví dụ nh hoặt động sản xất công nghiệp giao thông vận tải, sinh hoạt đô thị thay đổi ảnh h >Có thể phân loại chất ô nhiễm theo phơng thức mà xuất môi trờng là: + Chất ô nhiễm sơ cấp : chất ô xâm nhập vào m«i trêng trùc tiÕp tõ nguån sinh nã VÝ dụ SO sinh trình đốt cháy nhiên liệu có chứa lu huỳnh + Chất ô nhiễm thứ cấp: chất ô nhiễm tạo thành từ chất ô nhiễm sơ cấp điều kiện tự nhiên môi trờng vídụ nh SO3 , H2SO4 tạo từ SO2 , O2 nớc có khí - Lu trình chất gây ô nhiễm trình chất ô nhiễm từ nguồn sinh chất ô nhiễm đến phận môi trờng ví dụ nh lu trình chì (Pb) có xăng di vào thể ngời gây độc h¹i nh sau : Pb(C2H5)4 + O2 - PbCl2 + PbBr2 (khÝ quyÓn) Con ngêi Thùc phÈm -PbBr2 PbCl2 Nguyễn Đình Đức Báo cáo thực tập 1.4 1Hiện tợng nớc bị ô nhiễm: nớc bị « nhiƠm hay níc nhiƠm bÈn cã thĨ quan s¸t đợc cảm quan qua tợng khác thờng nh sau, thay đổi màu sắc, có mùi lạ 1.4 > Các chất gây nhiễm bẩn nớc: có nhiều chất gây ô nhiễm nớc phân chúng làm loại sau 1>Các chất hữu bền vững, khó bị phân huỷ 2>Các chất hữu dễ bị phân huỷ, chủ yếu tác nhân sinh học (vi sinh vật ) 3>Các kim loại nặng 4>Các ion vô 5>Dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt 6>Các chất có mùi mầu 7>Các chất rắn 8>Các chất phóng xạ 9>Các vi sinh vật + Các chất hữu cơ: dựa vào đặc điểm dễ bị phân huỷ vi sinh vËt cã níc ta cã thĨ phân chất hữu thành hai nhóm - Các chất hu dễ bị phân huỷ: hợp chất protein, hidratcacbon, chất béo nguồn gốc động vật thực vật Đây chất gây ô nhiễm có nhiều nớc thải sinh hoạt, nớc thải từ xí nghiệp chế biến thực phẩm Trong thành phần chất hữu từ nớc thải khu dân c có khoảng 40 60% protein, 25 50% Hidratcacbon, 10% chất béo.Các hợp chất làm suy giảm oxy hoà tan có nớc dẫn đến suy thoái tài nguyên thuỷ sản làm giảm chất lợng nứoc cấp sinh hoạt Nguyễn Đình Đức Báo cáo thực tập Các chất hữu khó bị phân huỷ: Các chất thuộc chất hữu có vòng thơm, số chất có nhiều chất hữu tổng hợp, hầu hết chúng có độc tính vi sinh vật ngời Chúng tồn lâu dài môi trờng thể sinh vật gây độc tích luỹ, ảnh hởng nguy hại đến sống, nguồn nớc tự nhiên hàm lợng chất hữu thấp ảnh hởng đến nớc sinh hoạt, nuôi trồng thuỷ sản tới tiêu thuỷ lợi Khi ô nhiễm hàm lợng chất hữu có nớc tăng cao + Một số hợp chất hữu có độc tính cao môt rờng nớc Các hợp chất hữu có tính độc cao thờng khó bị phân huỷ vi sinh vật, tự nhiên chúng bền vững, có khả tích luỹ lu trữ dài môi trờng, gây ô nhiễm lâu dài làm ảnh hởng xấu đến hƯ sinh th¸i , chóng cã thĨ tÝch l thể thuỷ sinh, gây ngộ độc lâu dài tác nhân gây bệnh hiểm nghèo cho ngời động vật hợp chất hữu gây độc hợp chất polyclorophenol ( PCB ) , hidrocacbua đa vòng ngng tụ , hợp chất dị vòng N O , chất thờng có nớc thải công nghiệp nguồn nớc vùng nông thôn , lâm nghiệp xử dụng nhiều thuèc trõ s©u, thuèc kÝch thÝch sinh trëng c©y trång Các hợp chất phenol dẫn suet phenol có nhiều nớc thải công nghiệp hoá học Phenol làm cho nớc có nùi hăng nồng, có tính độc cao gây tác hại cho hệ sinh thái, làm ảnh hởng đến đời sống , sức khẻo ngời cđa giíi sinh vËt PCP cã d¹ng tinh thể không màu, dấn suất hidrocacbua thơm cã chøa Cl dïng lµm chÊt diƯt nÊm, khư khn bảo quản gỗ Chất bền nớc, tuỳ thuộc vào môi trờng tồn từ vài tuần đến vài tháng tích luỹ thể tảo, tôm cá chất xa lắng PCP tồn Nguyễn Đình Đức Báo cáo thực tập phổi, dày, ruột thể thể ngời động vật, gây độc chu trình hô hấp Đối với thực vật kìm hÃm trình quang hợp PCP độc cá, đặc biệt dạng muối natri Các chất bảo vệ thực vật: chất hữu tổng hợp có cấu trúc hoá học đa dạng Hiện có khoảng vạn chất Trong thành phần hoá học chúng bon, hidro có lu huỳnh , phosphor, Cl , Nitơ, chúng có độc tính tác động tiêu cực lên trình sinh trởng thể sinh vật Ngoài chúng có đặc tính linh động, trơ tích luỹ Những chất kể sản phẩm thuỷ phân chúng tác nhân gây ung th , chất bảo vệ thực vật đợc xử dụng nhiều nông nghiệp , thờng hợp chất phospho hữu cơ, bonnat, phenolxiaxetic tổng hợp Hầu hết chất ®Ịu cã tÝnh ®éc cao ®èi víi ngêi vµ ®éng vật Nhiều chất chúng, đặc biệt Clo hữu có độ bền vững cao môi trờng khả tích luỹ thể sinh vật WHO đà quy định cụ thể hàm lợng cho phép chất bảo vệ thực vật có nớc nuôi trồng thuỷ sản: hàm lợng tổng cộng Clo hữu < 0,1Mg / l photpho hữu < 0,2 Mg / l Các hợp chất cacbuhidro: hợp chất thành phần chủ yếu dầu mỏ khí đốt Thành phần chủ yếu cacbon hidro với dạng hợp chất no, không no, mạch vòng, mạch nhánh, thuộc họ thơm - Xà phòng chất tẩy rửa Xà phòng muối bậc cao đợc xử dụng nh tác nhân tẩy rửa, làm Trong nớc cứng, xà phòng thờn kết tủa thành muối canxi magie, hiệu làm bị Xà phòng thờng có độ Ph cao hơn, dễ phá huỷ sợi protein động vật nh len, tơ tằm, xà phòng vào hệ thống nớc thải Nguyễn Đình Đức Báo cáo thực tập làm thay đổi độ Ph nớc, với khả tạo váng bọt làm giảm khả hoà tan oxy vào nứơc Xà phòng có khả diệt khuẩn nhẹ, trừng mực có khả sinh trởng hệ vi sinh vËt cã níc C¸c chÊt tÈy rửa có khả làm cao đồng thời đồng thời không tạo muối không hoà tan nh xà phòng gặp nớc cứng Các chất tẩy rửa có hoạt tính bề mặt cao , hoà tan tốt nớc có sức căng bề mặt nhỏ đợc dùng nhiều nh xà phòng công nghiệp làm tác nhân phân tán , tuyển thay đổi ảnh h Tanin Ligin hai loại hợp chÊt cã nguån gèc thùc vËt Tamin cã nhiÒu nớc thảI nhà máy thuộc da Ligin có nhiều trong nớc thải nhà máy giấy, chất làm cho nớc có mầu nâu đen , cã ®éc tÝnh ®èi víi sinh vËt thủ sinh gây suy giảm nớc cấp cho thuỷ lợi, sinh hoật du lịch Tamin Ligin loại đố tợng khó bị thuỷ phân sinh học + Các chất vô : Các ion vô có nồng độ cao nớc tự nhiên , đặc biệt nớc biển Trong nớc thải có lợng lớn chất vô tuỳ thuộc vào loại nớc thải ra, nớc thải công nghiệp chứa vô có độc tính cao nh : Hg , Pb , Cd thay đổi ảnh h Những chất th ờng đợc gọi kim loại nặng -+ Các chất có chứa nitơ: Trong nớc hợp chứa nitơ thờng tồn ba dạng hợp chất hữu cơ, amoniac dạng oxy hoá Các dạng khâu chuỗi phân huỷ hợp chất hữu cơ, thí dụ protein hợp phần protein Nếu nớc chứa hầu hết hợp chất nitơ hữu cơ, amoniac NH 4OH , chứng tỏ nớc bị ô nhiễm NH3 nớc gây độc với cá sinh vật nớc Nguyễn Đình Đức Báo cáo thực tập Nếu nớc có chứa chủ yếu hợp chÊt N chđ u lµ nitrit ( NO2 ) lµ nớc đà bị ô nhiễm thời gian dài Nếu nớc chứa chủ yếu hợp chất nitơ dạng nitrat ( NO ) chứng tỏ trình phân huỷ đà kế thúc Tuy vậy, nitrat bền điều kiện hiếu khí , điều kiện thiếu khí kị khí Các nitrat dễ bị phân huỷ thành N2O , NO nitơ phân tử tách khỏi nớc bay không khí - Amoniac ( NH3 ) ammoniac ë níc tån t¹i ë d¹ng : NH3 , NH4 tuỳ thuộc vào tuỳ thuộc vào độ Ph nớc , bazơ yếu , NH , NH4— cã níc cïng víi phosphate thúc đẩy trình phú dỡng nớc, nớc tự nhiên vung không ô nhiễm có hàm lợng amon < 0,005 ppm , nớc ngầm hàm lợng lớn nhiều , nứoc thải sinh hoạt, nớc thải từ nhà máy, xí nghiệp chế biến thực phẩm, sản xuất hoá chất có hàm lợng amon tới 10 – 100 mg / l Nitrat ( NO3 ) Nitrat sản phẩm cuối trình phân huỷ hợp chất hữu có chứa nitơ có nớc thải ngời động vËt , thùc vËt Trtong tù nhiªn , nång ®é nitrat níc thêng nhá h¬n mg/ g vùng ô nhiễm chất thải phân bón hàm lợng nitrat nớc 10 mg / l , làm cho rong tảo dễ phát triển , ảnh hởng xấu đến chất lợng nớc sinh hoạt nuôi trồng thuỷ sản , chất nitrat không phảI chất có độc tính , nhng thể chuyển hoá thành nitri ( NO2 ) kết hợp với số chất khác tạo thành hợp chất nitrozo chất có khả gây ung th, hàm lợng NO3 nớc ao , uống phải gây bệnh thiếu máu, nguyên thiếu mmáu choc haemoglobin lợng nitrat tăng thể Nguyễn Đình Đức Báo cáo thực tập Theo qui định WHO, nitrat có nớc uống không 10 mg / l 45 mg NO3 / l Các hợp chÊt cã chøa phospho : phospho cã níc thêng dạng ortho phosphat muối phosphat axit phosphoric H 2PO4 , HPO4 , PO4 -3 từ loại phân bón thể động vật, đặc biệt thể tôm cá thối rữa , pylyphosphat từ chất tẩy rửa , nớc có photphat hữu cơ, nồng độ phosphat nguồn nớc không ô nhiễm thờng nhỏ 0,01 mg / l , vùng sông ngòi ô nhiễm nớc thải sinh hoạt nông nghiệp thêng lªn tíi trªn 0,5 mg / l Phosphat có nhiều phân ngời động vật , nhà máy chế biến phân lân , xí nghiệp chế biến thực phẩm , đặc biệt thuỷ sản Bản thân phosphat chất gây độc, nhng cao nớc làm nở hoa làm giảm chất lợng nớc + Các kim loại nặng: hầu hết kim loại nặng có tính độc cao ngời động vật Trong nớc thải công nghiệp thờng có kim loại nặng nh chì ( Pb ) , thuỷ ngân ( Hg ) , Crom ( Cr ) , Cadimi ( Cd ) , asen ( As ) - Ch× tån hai dạng ion hoá trị + +4 Muối chì có hoá trị +2 hay gặp có độ bền cao nhất, chì kim loại tính độc cao nÃo tích luỹ lâu dàIi thể, nhiễm độc chì gây chết ngời, hợp chất hữu chứa độc chì độc gấp 100 lần hợp chất vô chứa chì Trong môi trờng nớc, tính nặng hợp chất chì đợc xác định chủ yếu thông qua độ tan Độ tan chì phụ thuộc vào độ pH, pH tăng độ tan giảm phụ thuộc vào yếu tố khác nh độ muối nớc , điều kiện oxi hóa khử chì nớc máy có nguồn gốc tự nhiên chiến tỉ trọng Nguyễn Đình Đức Báo cáo thực tập thấp chủ yếu từ đờng ống dẫn thiết bị có chứa chì Hàm lọng chì phụ thuộc vào độ pH, độ cứng , nhiệt độ , thời gian tiếp xúc dạng tồn chì nớc dạng chì có hoá trị với nồng độ 0,1 mg/ l , tồn kìm hÃm trình oxi hoá vi sinh hợp chất hữu đầu độc sinh vật bậc thấp có nớc nồng độ đạt tới 0,5 mg / l kìm hÃm trình oxi hoá ammoniac thành nitrat nh phần lớn kim loại nặng , chì đợc tích tụ thể thực vật nớc Với loại thực vật bậc cao, hệ số làm giàu lên đến 100 lần loại bèo đạt tới 46 ngàn lần Các vi sinh vật bậc thấp bị ảnh hởng nồng độ 130 mg / l Chì bị hấp phụ tốt chất xa lắng Chì xâm nhập vào thể ngời qua thức ăn kể qua da Chúng đợc tích luỹ xơng, gây độc cấp tính trừ trờng hợp cao, nguy hiểm tích luỹ lâu dài thể lợng nhỏ thời gian dài Trẻ sơ sinh, trẻ em dới sáu tuổi phụ nữ có mang đối tợng nhạy cảm với độc tố chì Cơ chế tác dụng độc kìm hÃm hoạt động enzim trình trao đổi chất hồng cầu, ban đầu chúng đợc liên kết lỏng lẻo với hồng cầu đợc thải với liều lợng thầp , phần lớn chúng đợc tích tơ ë x¬ng , tãc , triƯu trøng bị nhiễm độc chì mệt mỏi , ăn không ngon , đau đầu tác động lên hệ thần kinh trung ơng ngoại vi , chì có nớc thải nhà máy, xi nghệp sản xuất pin , ăc quy, luyên kim, hoá dầu , -trong nớc không ô nhiễm chì chiếm lợng nhỏ dạng vết, nớc biển chiếm khoảng 0,03mg / l nớc sông hồ chiếm khoảng đến 50 mg / l - Thuỷ ngân : thuỷ ngân vô hữu chất độc mạnh sinh vật Thuỷ ngân có tạo muối dạng ion Hg + , Hg++ Thuỷ ngân kim Nguyễn Đình Đức Báo cáo thực tập loại dạng lỏng điều kiện nhiệ độ thờng , có áp suất đáng kể Trong lớp vỏ trái đất , thuỷ ngân chiếm tỷ trọng khoảng 5.10 , khả bay cao thuỷ ngân phân bố rộng khắp đất không ô nhiễm , nồng dộ thuỷ ngân vào khoảng 0,02 0,5 mg/kg Than đá có chứa khoảng 0,1 1mg / kg dầu mỏ khí tự nhiên có chứa lợng nhỏ thuỷ ngân thuỷ ngân đợc dùng làm vật liệu điện cực , nhiệt kế , áp kế , số thiết bị khác Hợp chất thuỷ ngân có độ tan khác : oxit sunfua thuỷ ngân hầu nh không tan Nồng độ thuỷ ngân nớc ngầm , nớc mặn thấp thờng < 0,5mg / l nã cã thĨ tån t¹i ë dạng kim loai hoá trị hai môI tròng nớc giàu oxy chủ yếu dạng hoá trị , nớc oxy pH >5 chủ yếu tồn dạng kim loại thuỷ ngân kìm hÃm khả tự làm nguồn níc ë møc nång ®é 18 mg / l Quá trình trao đổi chất thể vi sinh vậtị rôí loạn kìm hÃm hoạt động enzim có mặt thuỷ ngân Một số vi sinh vật có khả hoá hợp chất thuỷ ngân vô thành dạng methyl, làm tăng thêm tính độc Tảo số vi sinh vật nớc biển có khả tích luỹ thuỷ ngân víi hƯ sè 500 - 100 000 lÇn , hàm lợng thuỷ ngân số loài cá biệt cã thĨ tíi 20 mg Hg/1 kg Thủ ng©n bi hấp thụ hạt lơ long sa lắng, thuỷ ngân sâm nhập vào thể ngời từ nguông thức ăn khoảng - 20 mg / ngày , tuỳ theo vung khác Độc tính thuỷ ngân phụ thuộc vào dạng hợp chất hóa học : hoá trị độc hóa trị hợp chất hữu độc hợp chất vô phụ thuộc vào độ tan tức phân bố chúng môi trờng nớc Độc tính thuỷ ngân tác động kìm hÃm hoạt động enzim , kết hợp với nhóm sulfhryl protein Ngoài làm phá hoại màng sinh học làm giảm hàm lợng axit 10