Có rất nhiều nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm nước, đó có thể là do cấu tạo địa chất hoặc do nguồn nước bị ảnh hưởng bởi các hoạt động của con người. Thực tế cho thấy, nước giếng khoan được sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày tại hầu hết các hộ gia đình ở vùng nông thôn và khu vực ngoại thành các thành phố thường bị ô nhiễm các kim loại (Fe, Mn,Pb, …) rất nặng, đặc biệt là chì. Trong nghiên cứu của mình nhóm đã nghiên cứu về khả năng xử lý nước có hàm lượng một số kim loại nặng cao (Fe, Mn, Pb)cao ở quy mô phòng thí nghiệm bằng việc sử dụng bể lọc từ các vật liệu lọc đơn giản như cát, sỏi, than củi và cây dương xỉ. Kết quả nghiên cứu cho thấy cây dương xỉ có thể trồng trên bể lọc nước để xử lý một số kim loại nặng. Vì vậy, nhóm nghiên cứu quyết định ứng dụng giải pháp kết hợp các loại vật liệu lọc đơn giản cùng cây dương xỉ để tạo ra bể lọc xử lý nước giếng khoan có hàm lượng chì cao hoạt động hiệu quả và có thể áp dụng rộng rãi tại các hộ gia đình .
Trang 1BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG
ĐỂ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
TÊN ĐỀ TÀI: “ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ CHÌ ( Pb) TRONG
NƯỚC GIẾNG KHOAN TẠI LÀNG ĐÔNG MAI,
XÃ CHỈ ĐẠO, HUYỆN VĂN LÂM, TỈNH HƯNG YÊN BẰNG CÂY DƯƠNG XỈ’’.
Nhóm sinh viên thực hiện: Vũ Thị Mỹ Hạnh
Nguyễn Thanh Lịch Ngô Thị Nguyệt Hoàng Tuấn Tú Phạm Văn Tùng
Lớp: ĐH3KM1 Giảng viên hướng dẫn: ThS Trịnh Thị Thủy
HÀ NỘI – 9/2015
Trang 2M c l c ục lục ục lục
1 Đặt vấn đề 3
2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu liên quan đến đề tài 4
3 Mục tiêu nghiên cứu 5
4 Địa điểm, thời gian, đối tượng nghiên cứu 5
5 Nội dung nghiên cứu 5
6 Phương pháp nghiên cứu 6
7 Dự kiến kết quả nghiên cứu 6
8 Kế hoạch thực hiện 7
9 Phân chia trách nhiệm giữa các thành viên nhóm 8
10 Tài liệu tham khảo……….9
1 Đặt vấn đề
Trang 3Như chúng ta đã biết, nước có vai trò rất quan trọng đối với cuộc sống của con người, nhưng hiện nay vấn đề ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt đang là vấn đề đáng báo động và được toàn xã hội quan tâm
Có rất nhiều nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm nước, đó có thể là do cấu tạo địa chất hoặc do nguồn nước bị ảnh hưởng bởi các hoạt động của con người Thực tế cho thấy, nước giếng khoan được sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày tại hầu hết các hộ gia đình ở vùng nông thôn và khu vực ngoại thành các thành phố thường bị ô nhiễm các kim loại (Fe, Mn,Pb, …) rất nặng, đặc biệt là chì
Chì là một kim loại mềm, nặng, độc hại và có thể tạo hình Chì có màu trắng xanh khi mới cắt nhưng bắt đầu xỉn màu thành xám khí tiếp xúc với không khí Chì dùng trong xây dựng, ắc quy chì, đạn, và là một phần của nhiều hợp kim Chì có số nguyên tố cao nhất trong các nguyên tố bền.Trong nước, Chì được tìm thấy ở dạng vết thông thường ở nồng độ dưới 5ppb.Do đó nó được coi như là “kẻ giết người vô hình” Chì nguyên tố và các hợp chất của Chì được Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC) và Liên minh Châu Âu (EU) công nhận là các chất gây ung thư nhóm 1 Chì hấp thụ vào cơ thể qua nhiều con đường: hô hấp, da, tiêu hóa Chì vô cơ khó hấp thụ 10% chì vô cơ ăn phải được hấp thụ, tốc độ hấp thụ độc chất Chì phụ thuộc vào nồng độ của kim loại có trong đường ruột ; Chì ở dạng hơi, khói, bụi chì dễ thâm nhập qua đường hô hấp đi vào cơ thể; Chì hữu cơ dễ hấp thụ qua da, tiêu hóa và hô hấp Chì tích tụ trong huyết tương, trong các mô và phần lớn là thay thế Canxi tích tụ trong xương Chì cung như Kim loại khác có khả năng tác dụng với gốc SH của Protein gây biến tính protein; Chì tác dụng với axit ALA( axit delta aminolevuni) ngăn cản sự tạo thành của prophobilinogen nguyên liệu tổng hợp lên hồng cầu từ ALA Chính vì vậy chì có trong máu kìm hãm sự tổ hợp máu, làm chậm quá trình tuần hoàn của hồng cầu gây bệnh thiếu máu
Chì là chất độc phức tạp, có nhiều tác dụng khác nhau trên hầu hết các cơ quan của cơ thể Nhiễm độc Chì cấp tính gây táo bón, nôn mửa, đau bụng trên, trụy tim mạch, trong trường hợp nặng có thể dẫn đến tử vong Nhiễm độc Chì mãn tính biểu hiên ban đầu là mất ngủ, biếng ăn, chân răng có viền đen, nước bọt có vị tanh của kim loại Trường hợp nhiễm độc nặng sẽ bị thiếu máu, viêm não ở trẻ em, viêm thận mãn
Trang 4tính Một số trẻ em bị dị tật bẩm sinh như não chậm phát triển, hỏng thận do mẹ tiếp xúc với Chì khi mang thai
Nghề tái chế chì ở thôn Đông Mai có từ năm 1978, thời kỳ cao điểm thường xuyên có 25 lò mỗi ngày nấu trên 10 tấn chì, thải ra không khí hàng tấn khói bụi Nguyên liệu nấu chì là phế thải từ bình ắc qui như tấm cách điện và nước axít sau khi phá dỡ đổ bừa bãi, vỏ bình để khắp đường làng ngõ xóm Những ngày nắng nóng bụi chì và nước axít trong các cống rãnh bốc mùi khét lẹt; khi trời đổ mưa thì chảy bừa bãi, ngấm vào lòng đất, đọng đầy các ao hồ Không khí trong thôn luôn ngợp trong khói bụi của chì Theo các nhà chuyên môn, hàm lượng chì thải ra ở Đông Mai quá lớn: trong nguồn nước, mức trung bình là 0,77mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 7,7-15 lần Ở nơi ao hồ đãi và đổ xỉ hàm lượng là 3,278mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 32-65 lần Do bề mặt nước bị ô nhiễm, một số thực vật cũng bị ảnh hưởng Năm 2009, lực lượng công an đã thu giữ hàng trăm tấn ắc qui chì do các hộ vẫn lén lút tàng trữ để nấu chì Huyện Văn Lâm cũng đã qui hoạch 15 ha nhằm đưa các cơ
sở tái chế chì ra sản xuất xa khu dân cư Tuy nhiên với nhiều lý do, đến nay các hộ dân Đông Mai vẫn chưa thể sản xuất tại nơi đã qui hoạch mà vẫn tiếp tục nấu chì ngay tại nhà, thải độc hại ngột ngạt như cũ
Trước thực trạng đó, giảm thiểu ô nhiễm Chì trong nước giếng khoan ở làng Đông Mai trở thành nhu cầu cấp thiết, đòi hỏi phải có một giải pháp hiệu quả, phù hợp với thực tiễn của và có tính khả thi cao Vì vậy, nhóm nghiên cứu chúng em đã lựa
chọn đề tài nghiên cứu: “Đánh giá khả năng xử lý Chì (Pb) trong nước giếng khoan
tại làng Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên” với mong muốn
góp phần nhỏ vào việc cải thiện chất lượng nước
2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu liên quan đến đề tài
Việc nghiên cứu chế tạo và ứng dụng các phương pháp để xử lý chì trong nước ngầm từ xưa đến nay đã được nhiều nhà khoa học quan tâm, có thể kể đến như:
Trao đổi ion: là phương pháp sử dụng để loại ra khỏi nước các kim loại nặng , phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị với độ làm sạch nước cao
Nhưng nhược điểm của phương này là chi phí đầu tư và vận hành khác cao nên ít được
sử dụng cho các công trình lớn, và thường sử dụng cho các trường hợp đòi hỏi chất lượng xử lí cao
Trang 5Phương pháp tạo kết tủa: Là phương pháp dùng hóa chất tạo kết tủa nhờ các phản ứng hóa học với các ion trong dung dịch sắt Sắt thường tồn tại trong nước ngầm ở dạng hydro cacbonat hòa tan, khi gặp oxy sẽ được phản ứng tạo thành chất kết tủa Lắng trong một thời gian dài sẽ làm cho chì có trong nước kết hợp và lắng xuống đáy cùng với sắt
Phương pháp điện hóa: là phương pháp tác kim loại bằng cách nhúng các điện cực trong nước thải có chứa kim loại nặng cho dòng điện miijt chiều chạy qua ứng dụng sự chênh lệch điện thế giữa 2 điện cực kéo dài vào bình điện phân để tạo ra một điện trường định hướng, các ion chuyển động trong điện trường này Các cation
chuyển dịch về catot, các anion về anot Khi điện áp đủ lớn, phản ứng sẽ xaỷ ra ở mặt phân cách chất dung dịch điện cực Phương pháp này nhanh, tiện lợi, hiệu quả xử lí cao, ít độc nhưng lại tốn kém về điện năng
Phương pháp oxi hóa – khử : là một phương pháp thông dụng để xử lí nước thải
có chứ kim loại nặng khi mà phương pháp vi sinh không thể xử lí được Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự chuyển từ dạng này sang dạng khác bằng sự có thêm electron khử hoặc mất electron( oxi hóa ) một cặp được tạo bởi sự cho nhân electron được gọi là hệ thống oxi hóa khử
Phương pháp sử dụng vi khuẩn KSF thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới và đạt được những thành công nhất định Phương pháp này dựa trên khả năng khử ion sulfate (SO4 2- ) đồng thời oxy hóa các hợp chất hữu cơ (lactate, acetate, ethanol, methanol) tạo ion sulfide (H2S, HS- và S2- ) của vi khuẩn KSF Ion sulfide phản ứng với ion kim loại hòa tan độc hại tạo kết tủa kim loại dưới dạng
sulfide bền vững [8, 11] Phản ứng loại bỏ chì của vi khuẩn KSF sử dụng lactate như sau: 2CH3CHOHCOOH + 3SO4 2- → 3H2S + 6HCO3 - Pb2+ + H2S → PbS↓ + 2H+
Ưu điểm của phương pháp này là giá thành xử lý phù hợp, không tạo hóa chất tồn dư gây ô nhiễm thứ cấp, lượng cặn tạo ra từ kết tủa sulfide không đáng kể Hơn nữa, kết tủa chì dưới dạng sulfide bền vững không những an toàn với môi trường mà còn có thể thu hồi và tái chế
Trong khi các phương pháp hóa học và hóa - lý kể trên có nhược điểm là chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các hệ thống xử lý nước dùng trong sinh hoạt với quy mô hộ gia đình, thì phương pháp sinh học sử dụng các loài thực vật để hấp thụ lại
có nhiều ưu điểm như giá thành thấp, vận hành đơn giản và thân thiện với môi trường
Năm học 2014-2015 nhóm nghiên cứu đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong nước giếng khoan hộ gia đình bằng các vật liệu lọc đơn giản” Trong
nghiên cứu của mình nhóm đã nghiên cứu về khả năng xử lý nước có hàm lượng một
Trang 6bể lọc từ các vật liệu lọc đơn giản như cát, sỏi, than củi và cây dương xỉ Kết quả nghiên cứu cho thấy cây dương xỉ có thể trồng trên bể lọc nước để xử lý một số kim loại nặng
Vì vậy, nhóm nghiên cứu quyết định ứng dụng giải pháp kết hợp các loại vật liệu lọc đơn giản cùng cây dương xỉ để tạo ra bể lọc xử lý nước giếng khoan có hàm lượng chì cao hoạt động hiệu quả và có thể áp dụng rộng rãi tại các hộ gia đình
3 Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu, đánh giá khả năng xử lý Chì trong nước giếng khoan của cây dương xỉ (tên khoa học)
4 Địa điểm, thời gian, đối tượng nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu: làng Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên
Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9 năm 2015 đến tháng 4 năm 2016
Đối tượng nghiên cứu: Nước giếng khoan có hàm lượng chì cao và cây dương xỉ
5 Nội dung nghiên cứu
Khảo sát và lựa chọn địa điểm nghiên cứu (địa chỉ: làng Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên, là nơi mà nước giếng khoan có hàm lượng chì trong nước giếng khoan cao)
Đánh giá mức độ ô nhiễm chì trong nước giếng khoan tại địa điểm nghiên cứu
Thiết kế 2 bể lọc nước giếng khoan:
- Bể lọc thứ nhất: Từ các vật liệu lọc đơn giản như cát, sỏi (đây là loại
bể lọc đơn giản, truyền thống mà các hộ gia đình hay sử dụng)
- Bể lọc thứ hai: Tương tự như bể lọc thứ nhất nhưng được trồng thêm cây dương xỉ ở lớp trên cùng
Tiến hành bơm nước ngầm qua hai bể lọc trên
Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý của hai bể lọc, từ đó đánh giá khả năng xử lý chì của cây dương xỉ
Trang 7 Phân tích hàm lượng chì trong rễ cây dương xỉ trước và sau khi đưa lên bể lọc để xử lý
Đề xuất mô hình xử lý nước giếng khoan bị ô nhiễm chì ở quy mô hộ gia đình
6 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp tổng hợp tài liệu: tổng hợp các tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu
Phương pháp kế thừa: kế thừa các nghiên cứu đã được công nhận về các vấn
đề liên quan đến đề tài
Phương pháp thực nghiệm:
- Thiết kế hai bể lọc nước thực tế tại các hộ gia đình
- Lấy mẫu nước trước và sau khi qua bể lọc (Theo thông tư số 30/2011/TT-BTNMT; Quy định quy trình kỹ thuật quan trắc môi trường nước dưới đất)
Phân tích hàm lượng Chì trong nước bằng phương pháp HVG -AAS
7 Dự kiến kết quả nghiên cứu
Ý nghĩa khoa học: Các số liệu thu được của đề tài là số liệu tin cậy, đảm bảo tính khoa học
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần vào việc xây dựng
bể lọc nước giếng khoan cho các hộ gia đình đạt hiệu quả tốt với giá thành rẻ
Đề mục các kết quả nghiên cứu:
+ Số liệu chất lượng nước giếng khoan tại khu vực nghiên cứu
+ Số liệu nghiên cứu chất lượng nước sau khi xử lý qua 2 loại bể lọc
+ Mô hình bể lọc nước giếng khoan tại các hộ gia đình
+ Báo cáo tổng kết đề tài
8 Kế hoạch thực hiện
Trang 8Bảng kế hoạch thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học:
Tháng
1 Lựa chọn đề tài và xây dựng
đề tài nghiên cứu khoa học X
2 Báo cáo và thông qua đề
cương nghiên cứu X
3
Tổ chức nghiên cứu trong
khuôn khổ đề cương được
phê duyệt
6 Báo cáo kết quả nghiên cứu
Trang 99 Phân chia trách nhiệm giữa các thành viên nhóm
1 VŨ THỊ MỸ HẠNH Tổng hợp và xử lí số liệu thu thập được Thu
thập tài liệu về kim loại nặng và phương pháp xử lí kim loại nặng đối với nguồn nước giếng khoan Có trách nhiệm quản lí kinh phí nhóm nghiên cứu
2 HOÀNG TUẤN TÚ Khảo sát địa điểm và lựa chọn địa điểm lấy
mẫu Thu thập mẫu, thu thập tài liệu về đánh giá chất lượng nguồn nước giếng khoan nơi các đề tài nghiên cứu sử dụng phương pháp hóa sinh Trưởng nhóm nghiên cứu
3 NGUYỄN THANH LỊCH Thu thập mẫu, thu thập tài liệu và đề xuất
giải pháp nhằm nâng cao chất lượng nguồn nước giếng khoan tại khu vực nghiên cứu Thu thập tài liệu về thực vật và vật liệu đơn giản
4 NGÔ THỊ NGUYỆT Thu thập tài liệu liên quan để đánh giá điều
kiện tự nhiên và xã hội, môi trường khu vực nghiên cứu Xử lí kết quả và đánh gia chất lượng nước
Trang 105 PHẠM VĂN TÙNG Khảo sát địa điểm và lựa chọn địa điểm lấy
mẫu.Thu thập mẫu, thu thập tài liệu các yếu
tố ảnh hưởng tới quá trình lấy mẫu và phân tích mẫu
10 Tài liệu tham khảo
1 ThS Lê Thu Thủy, Ths Trịnh Thị Thủy – Đại học Tài nguyên và Môi trường
(2012), Giáo trình quan trắc và phân tích môi trường nước.
2 PGS TS Nguyễn Thị Kim Thái (chủ biên), Quy trình quan trắc và phân tích chất lượng môi trường, Nhà xuất bản Xây dựng.
3 Lê Văn Khoa ( chủ biên), Khoa học môi trường, Nhà xuất bản giáo dục.
4 Các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt Nam về chất lượng môi trường, Bộ Tài
nguyên và Môi trường
5 QCVN 01:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống
6 TCVN 6663-3:2008 về Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 3: Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu
7 Dự án xử lí Kim loại nặng ( As, Pb, Zn, Cd, ) xã Hà Thượng, huyện Đại Từ,
và làng Hích, xã Tân Long, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên của GS Đặng Đình Kim
8 TCVN: 6193: 1996 (ISO 8288: 1986) Chất lượng nước- xác định coban, niken, đồng, kẽm, cadimin và chì – phương pháp trắc phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa