Bài giảng khoa học môi trường và sức khỏe môi trường part 4 ppsx

Hiến chương Châu Âu về nước đã định nghĩa ô nhiễm nước:” là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước làm ô nhiễm nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, n

Nếu lượng clo cho vào nước nhiều (so với amoniac) thì phản ứng sẽ tạo thành nitơ tương tự như hiện tượng xảy ra sau điểm uốn của đường cong clo hóa

2NH2Cl + Cl2 → N2 + 4HCl 2.4.2 Những yếu tố ảnh đến quá trình khử trùng nước bằng chlor

Nước thiên nhiên, thường chứa nhiều chất dễ bị oxy hóa (như các loại muối hóa tan, các sản phẩm phân hủy của protid chất sắt), các chất này nếu càng nhiều thì lượng chlor cần đến càng tăng Đó là những chất hút chlor của nước

Hiệu lực khử trùng nước phụ thuộc vào những yếu tố sau:

- Thời gian tiếp xúc

- Nhiệt độ của nước

- pH của nước ( pH < 8 )

- Chất NH3 trong nước

- Lượng chlor tiêu thụ (nhu cầu chlor)

-Lượng chlor thừa

Vì lượng chlor cần thiết để khử trùng nước (liều chlor) gồm lượng chlor tiêu thụ (nhu cầu chlor) cọng với lượng chlor thừa nhất định để làm vi khuẩn chết Do vậy, để đảm bảo khử trùng nước triệt để thì nồng độ chlor thừa (sau thời gian tiếp xúc với nước, thường là 30 phút) cần:

- 0,3 mg/lít Cl2: bình thường

- 0,5 mg/lít Cl2: có vụ dịch đường ruột đang lưu hành, hoặc mùa nóng

nhu cầu chlor

chlor thừa

liều chlor

Lượng chlor thừa rất quan trọng, để dự phòng sự nhiễm bẩn tiếp theo có thể xảy ra (rò

rỉ hệ thống phân phối) Để đảm bảo nước sạch cần phải thường xuyên giám sát lượng chlor thừa ở cuối đường ống phân phối nước

Câu hỏi lượng giá cuối bài

1 Mô tả chu trình, sự phân bố của nước, các nguồn nước trong thiên nhiên

2 Trình bày các chỉ số đánh giá chất lượng nước uống

3 Mô tả các nguồn nước sạch hiện có và nhu cầu về nước sạch của cộng đồng

4 Nêu những giải pháp xử lý nước thích hợp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bùi Trọng Chiến, Dương Trọng Phỉ et al (1995), Vệ sinh môi trường phòng chống bệnh tả

(Dịch từ "Environmental Sanitation for cholera control") Tổ chức y tế thế giới Lực lượng đặc nhiệm toàn cầu chống bệnh tả NXB Y học

2 Nguyễn Ngọc Khanh (1998), Bể lọc nước loại nhỏ dùng cho gia đình đơn vị xa nguồn

nước cung cấp nước máy thành phố Tóm tắt báo cáo khoa học Hội nghị môi trường toàn

quốc 1998, Hà Nội

3 Đào Ngọc Phong và cs (2001), Vệ sinh - Môi trường - Dịch tễ Tập I, NXB Y học, Hà Nội

4 Đào Ngọc Phong, Lê Quang Hoành và cs (2001), Vệ sinh môi trường và nguy cơ tới sức

khoẻ, NXB Y học, Hà Nội

5 Nguyễn Viết Phổ và cộng sự (1992), Đánh giá tài nguyên nước và sử dụng nước của Cộng

Hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Ủy ban Quốc gia Việt Nam về chương trình thủy văn quốc

tế

6 Phạm Song (1997), Nước và nước sạch ở Việt Nam, Trong Hội thảo quốc gia chất lượng

và kiểm soát chất lượng nước

7 Lê Trình (1997), Quan trắc và kiểm soát ô nhiễm môi trường nước, NXB khoa học và kỹ

thuật

8 Trung tâm tiêu chuẩn - chất lượng (2004) Các tiêu chuẩn Nhà nước Việt Nam về môi

trường, Tập 1, Chất lượng nước Hà Nội

9 Deborah Chapman (1992), Water quality Assessments, Unesco, WHO, UNEP Publishes by

Comdon, New York-Tokyo

10 Eli Daly, Richard Helmer and David Wheches (1992), Surveillance and Control of

drinking Water quality, New York

11 Howard J Oxfam (1997), Safe drinking water, An Oxfam technical guide Oxford

12.WHO (2002), Guidelines for drinkingwater quality, Volumme 3 Surveillance and Control

of communnity supply, Geneva

Ô NHIỄM NƯỚC

I Khái niệm về ô nhiêm nươc

Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước, có hại cho hoạt động sống bình thường của con người và sinh vật bởi sự có mặt của một hay nhiều hóa chất lạ vượt quá ngưỡng chịu đựng của sinh vật Hiến chương Châu Âu về nước đã định nghĩa ô nhiễm nước:” là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước làm ô nhiễm nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, đối với động vật nuôi và các loài hoang dại”

Nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể là tự nhiên hoặc nhân tạo

Nguồn gốc tự nhiên của ô nhiễm nước là do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt Các tác nhân trên đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại, kể cả xác chết của chúng

Nguồn gốc nhân tạo của ô nhiễm nước là do xả nước thải sinh hoạt, công nghiệp, giao thông vận tải, thuốc trừ sâu diệt cỏ và phân bón nông nghiệp vào môi trường nước

Căn cứ vào các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý

Theo vị trí không gian, người ta phân biệt: ô nhiễm sông, ô nhiễm hồ, ô nhiễm biển, ô nhiễm nước mặt, ô nhiễm nước ngầm

- Nguồn gây ô nhiễm

+ Nguồn điểm là các nguồn gây ô nhiễm có thể xác định được vị trí, kích thước, bản chất, lưu lượng phóng thải tác nhân gây ô nhiễm Nguồn thải điểm chủ yếu: các cống xả nước thải

+ Nguồn không có điểm là các nguồn gây ô nhiễm không có điểm cố định, không xác định được vị trí, bản chất, lưu lượng tác nhân gây ô nhiễm Thí dụ nước mưa chảy tràn qua đồng ruộng, đường phố, đổ vào sông rạch gây ô nhiễm nước

Một cách tổng quát, có thể định nghĩa ô nhiễm nước như sau: “Nước bị coi là ô nhiễm khi thành phần của nước bị thay đổi, hoặc bị hủy hoại làm cho không thể thể sử dụng nước cho mọi hoạt động của con người và sinh vật”

Một khi, nguồn nước bị ô nhiễm, thành phần và bản chất của nguồn nước sẽ thay đổi, biến dạng

- Thay đổi tính chất lý học (màu, mùi, vị, pH )

- Thay đổi thành phần hóa học (tăng hàm lượng các hợp chất hữu cơ, các chất vô cơ,

các hợp chất độc )

- Thay đổi hệ vi sinh vật có trong nước (làm tăng hoặc giảm số lượng vi sinh vật hoại sinh, vi khuẩn và virus gây bệnh ) hoặc xuất hiện trong nước các loại sinh vật mà trước đây không có trong nguồn nước

II Nguồn gốc của ô nhiễm nước

Nguồn nước có thể bị nhiễm bẩn do nhiều chất bẩn khác nhau Người ta thường phân định ra những nguyên nhân như sau:

1 Ô nhiễm nước do nước thải khu dân cư

Nước thải từ 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, nước thải từ khu dân cư hoặc nước thải vệ sinh

Bảng 1 Thống kê một số thành phần cơ bản trong nước thải đô thị

Thành phần Nguồn thải Ảnh hưởng trong nước

Các chất tiêu thụ oxi Hầu hết các chất hữu cơ Tiêu thụ oxi hoà tan

Các chất hữu cơ ít khả năng

phân huỷ sinh học

Chất thải công nghiệp, sản phẩm sinh hoạt

Độc hại cho thủy sinh vật

Vi sinh vật Chất thải của con người Gây bệnh cho người

Các chất tẩy rửa Các chất tẩy rửa sinh hoạt Độc hại cho thuỷ sinh vật

Phosphat Các chất tẩy rửa Gây phú dưỡng

Dầu mỡ Chất thải sinh hoạt Độc hại cho thuỷ sinh vật

Các chất vô cơ Chất thải sinh hoạt Tăng độ muối trong nước

Các kim loại nặng Chất công nghiệp Độc hại trong nước

Các hợp chất càng cua Một số chất tẩy rửa, chất thải

công nghiệp

Vận chuyển và hòa tan các ion kim loại nặng

Các chất thải rắn Mọi nguồn thải Độc hại cho thủy sinh vật

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 (như cacbonhydrat, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (phôtpho, nitơ), chất rắn và vi sinh vật

Một đặc điểm quan trọng khác của nước thải sinh hoạt là không phải chỉ có các chất hữu cơ dễ phân hủy do vi sinh vật để tạo ra khí cacbonic và nước mà còn có các chất khó phân hủy tạo ra trong quá trình xử lý Khi nước thải sinh hoạt chưa xử lý đưa vào kênh, rạch, sông, hồ, biển sẽ gây ô nhiễm nguồn nước với các biểu hiện chính là:

- Gia tăng hàm lượng chất rắn lơ lững, độ đục, màu

- Gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, dẫn tới sự phú dưỡng hóa, tạo ra sự bùng nổ rong, tảo, dẫn tới ảnh hưởng tiêu cực cho phát triển thủy sản, cấp nước sinh hoạt, du lịch và cảnh quan

- Gia tăng vi sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật gây bệnh (tả, lỵ, thương hàn ) dẫn đến ảnh hưởng sức khỏe cộng đồng

2 Ô nhiễm nước do nước thải công nghiệp

Nước thải công nghiệp là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải

Nước thải công nghiệp không có đặc điểm chung mà phụ thuộc vào đặc điểm của từng ngành sản xuất

3 Ô nhiễm nước do nước chảy tràn mặt đất

Nước chảy tràn từ mặt đất do nước mưa hoặc do thoát từ đồng ruộng là nguồn gây ô nhiễm nước sông, hồ, nước rửa trôi qua đồng ruộng có thể cuốn theo chất rắn (rác), hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón Nước rửa trôi qua khu dân cư, đường phố, cơ sở sản xuất công nghiệp có thể là ô nhiễm nguồn nước do chất rắn, dầu mỡ, hóa chất vi trùng

- Quá trình tự làm sạch của nước

Các quá trình phân hủy, tách và lắng đọng các chất trong nước xảy ra trong điều kiện

tự nhiên Đó là quá trình tự làm sạch của nước Quá trình này có thể phân ra hai nhóm:

+ Quá trình vật lý như hấp phụ, keo tụ, lắng, phân ly, tách các chất ô nhiễm ra khỏi nước Ví dụ để lắng các chất không tan làm cho nước trong

+ Quá trình hóa học sinh học gồm các phản ứng thủy phân, oxy hóa khử, polyme hóa nhờ có men hoặc vi khuẩn xúc tác làm cho chất ô nhiễm trở nên ít độc hoặc không độc

Quá trình tự làm sạch nước tự nhiên diễn ra dễ dàng và nhanh chóng ở dòng sông, dòng chảy; còn ở hồ tĩnh lặng chậm chạp hơn Hơn nữa dưới tác dụng của bức xạ mặt trời quá trình quang hợp tăng: tiêu thụ nhiều CO2 hơn, sinh lượng oxy nhiều hơn giúp làm sạch nước

tự nhiên tốt hơn

Khi cân bằng động làm sạch tự nhiên bị phá vỡ, chất ô nhiễm quá lớn, cần sử dụng làm sạch nhân tạo Kỹ thuật xử lý nước phục vụ cho trường hợp này

4 Tình hình ô nhiễm nguồn nước trên thế giới và ở Việt Nam

4.1 Ô nhiễm do chất hữu cơ

Chất hữu cơ là tác nhân ô nhiễm phổ biến nhất trong các sông, hồ Tác nhân ô nhiễm này có nồng độ lớn trong nước thải sinh hoạt và nước thải một số ngành công nghiệp (chế biến thực phẩm, thuộc da, dệt nhuộm ) Ô nhiễm chất hữu cơ được đánh giá qua các chỉ số cân bằng ôxi COD, BOD và DO Từ số liệu của hàng trăm trạm quan trắc cho thấy trên thế giới có khoảng 10% số dòng sông bị ô nhiễm hữu cơ rõ rệt (BOD > 6,5 mg/L hoặc COD > 44 mg/L); 5% dòng sông có nồng độ DO thấp; 50% số dòng sông trên thế giới bị ô nhiễm hữu cơ nhẹ (BOD khoảng 3 mg/L, COD khoảng 18 mg/L)

Trong các thập kỷ gần đây ở các nước phát triển, mức độ ô nhiễm hữu cơ trong sông

hồ đã giảm rõ rệt Tại Thụy Điển, tổng tải lượng BOD từ công nghiệp đưa vào sông là 600.000 tấn năm 1950 tăng đến 700.000 tấn vào năm 1960, nhưng chỉ còn trên 300.000 tấn vào năm 1980 Tại một số quốc gia đang phát triển, nhờ quan tâm xử lý ô nhiễm, tải lượng BOD đưa vào nguồn nước cũng giảm dần Tại Maaysia, tải lượng BOD từ công nghiệp chế biến dầu được xử lý 76% vào năm 1978, 96% vào năm 1980 và 99% vào năm 1982 Tuy nhiên ở nhiều quốc gia đang phát triển, tải lượng BOD đưa vào nguồn nước ngày càng tăng

4.2 Vi sinh vật gây bệnh

Do các dòng sông nhận khối lượng lớn nước thải sinh hoạt từ các trung tâm dân cư nên ô nhiễm do vi trùng xảy ra thường xuyên Theo tiêu chuẩn của WHO tổng coliform trong nước uống không được quá 2 MPN/100ml và không được có fecal coliform trong 100ml nước uống Tuy nhiên chỉ có dưới 10% trạm quan trắc đạt tiêu chuẩn này

Sông Yamune trước khi chảy qua thành phố, nồng độ fecal coliforms lên đến 20.000.000 MPN/100ml do ảnh hưởng của lưu lượng nước cống rãnh đổ vào sông đến 200.000 m3/ngày Mức độ ô nhiễm do vi sinh vật ở các dòng sông trên thế giới được thống kê ở bảng 2

Ô nhi m ngu n n c do vi sinh v t l nguyên nhân gây ch t 25.000 ng i m i

ng y các n c ang phát tri n

Mức độ ô nhiễm coliform tại các trạm quan trắc toàn cầu

Số trạm quan trắc Tổng coliform/100ml Bắc Mỹ Trung và Nam

Mỹ

Châu

Á

Châu Âu và Châu Đại Dương

2 Tiêu chuẩn của WHO cho nước uống

4.3 Ô nhiễm do các chất dinh dưỡng

Khoảng 10% số sông trên thế giới có nồng độ nitrat rất cao (9-25 mg/L), vượt nhiều lần

so với tiêu chuẩn nước uống của WHO (10 mg/L) Khoảng 10% các sông có nồng độ photpho 0,2-2,0 mg/L tức cao hơn 20-200 lần so với các sông bị ô nhiễm Nguồn nước giàu các dinh dưỡng P, N

có khả năng bị phú dưỡng hóa Trên 30% trong số 800 hồ ở Tây Ban Nha và nhiều hồ ở Nam Phi,

Úc và Mêhico cũng bị phú dưỡng hóa Tuy nhiên, các hồ cực lớn như hồ Baikal (chứa 20% lượng nước ngọt toàn cầu), hồ Thượng Hồ, hồ Malawi chưa bị phú dưỡng

4.4 Ô nhiễm do kim loại nặng

Nguồn chủ yếu đưa kim loại nặng vào nước là từ các mỏ khai thác, các công nghiệp nặng

và từ các bãi chôn lấp chất thải công nghiệp Ô nhiễm do kim loại nặng chủ yếu ở các nước công nghiệp Trong nước sông Rhine tại Hà Lan, nồng độ kim loại nặng không hòa tan trong nước tăng dần từ đầu thế kỷ đến năm 1960, sau đó giảm dần nhờ các biện pháp xử lý nước thải Nồng độ thủy ngân, cadmi, crôm, và chì trong các năm 1990 tương ứng là 1 mðg/L, 2 mðg/L, 80 mðg/L và

200 80 mðg/L Nồng độ các nguyên tố này vào năm 1960 tương ứng là 8 mðg/L, 10 mðg/L, 600

mðg/L và 50 mðg/L Đến năm 1980 nồng độ thủy ngân, cadmi, crôm và chì trong nước sông

Rhine là 5 mðg/L, 20 mðg/L, 700 mðg/L và 400 µg/L

4.5 Ô nhiễm do các chất hữu cơ vi lượng

Các chất hữu cơ vi lượng là các hóa chất bền vững như clo hữu cơ, polyclobiphenyl (PCB) và dung môi công nghiệp được đưa vào nguồn nước từ các nhà máy lọc dầu, dệt, giấy, hóa chất và nguồn nước chảy tràn từ ruộng được phun hóa chất trừ sâu bệnh Trong các năm 1979-1984 khoảng 25% số trạm quan trắc phát hiện được hóa chất hữu cơ chứa clo như DDT, aldrin, diedrin và PCB với nồng độ thường nhỏ hơn 10 nanogam/L (ng/L) Tuy nhiên, ở một

số dòng sông nồng độ các hóa chất này khá cao (100-1000 ng/L) như sông Trent ở Anh, hồ Biwa và Yodo ở Nhật Bản Ô nhiễm do clo hữu cơ nặng nhất (trên 1000 ng/L) là ở một số sông thuộc Columbia (DDT và diedrin), Indonesia (PCB), Malaysia (diedrin) và Tanzania (diedrin) các sông châu Âu, Bắc Mỹ không bị ô nhiễm nặng do hóa chất bảo vệ thực vật 4.6 Ô nhiễm nguồn nước ở Việt Nam

Cũng tương tự như các quốc gia đang phát triển, các nguồn chính gây ô nhiễm nước ở Việt Nam là chất thải sinh hoạt, phân bón, thuốc trừ sâu và giao thông thủy Ô nhiễm công nghiệp chỉ tập trung ở một số đô thị, khu công nghiệp Kết quả quan trắc môi trường nước ở các địa phương trong năm 1995 do hệ thống quan trắc môi trường quốc gia thực hiện cho thấy:

4.6.1 Ô nhiễm nguồn nước mặt ở Hà Nội

- Nước sông Hồng không đạt tiêu chuẩn Việt nam về nguồn nước phục vụ cho mục đích cấp nước sinh hoạt Tuy nhiên, chất lượng nước sông Hồng thay đổi không đáng kể từ điểm ở đầu đến điểm ở cuối thành phố, chứng tỏ ở đoạn sông Hồng này không có nguồn nước thải lớn nào xả vào, đồng thời khả năng tự làm sạch của sông Hồng cao

- Nước ở các sông thoát nước ở Hà Nội như sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu đã bị ô nhiễm nặng các thông số BOD5, COD đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ 1,2 - 3 lần, tổng coli cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ hàng chục đến hàng trăm ngàn lần Nước hồ Tây hiện nay

bị ô nhiễm nhẹ, nhưng đang biến đổi theo chiều hướng xấu do quá trình đô thị hóa ở khu vực này tương đối nhanh, nước thải, rác thải đổ vào hồ càng ngày càng nhiều

4.6.2 Ô nhiễm nguồn nước mặt ở thành phố Huế

- Các tiêu chuẩn lý hóa trong nước sông Hương trước khi chảy vào thành phố đều đạt tiêu chuẩn nguồn cấp nước sinh hoạt, nhưng tổng coli cao gấp 4 đến 8 lần tiêu chuẩn cho phép đối với nước mặt loại B Nước sông Hương ở khu vực trung tâm thành phố đã bị ô nhiễm nặng do chất thải sinh hoạt với sự biểu hiện của nồng độ BOD, N, P và vi sinh vật cao

- Nước hồ Tịnh Tâm đã bị ô nhiễm nặng, không thể là nguồn nước phục vụ cấp nước sinh hoạt

- Nước thải của nhà máy thực phẩm (nhà máy đông lạnh, nhà máy bia) có hàm lượng chất hữu cơ, dinh dưỡng và chất rắn lơ lững rất cao góp phần gây ô nhiễm nước sông Hương

4.6.3 Ô nhiễm nguồn nước mặt ở thành phố Đà Nẵng

Kết quả quan trắc, phân tích cho thấy hiện trạng chất lượng nước mặt tại các khu vực

Đà Nẵng nằm ở mức ô nhiễm nhẹ, còn nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cho phép đối với nguồn nước cấp phục vụ sinh hoạt và sản xuất (trừ độ mặn)

5 Những hậu quả do nguồn nước bị ô nhiễm

5.1 Do các chất hữu cơ dễ phân hủy

Nguồn nước có thể bị ô nhiễm do các chất hữu cơ động vật và thực vật (Hữu cơ thực vật = xác cây cối, hoa quả, các chất mùn: nguyên tố cơ bản gây bẩn là carbon; hữu cơ động vật = phân, xác động vật thối rữa nguyên tố gây bẩn chính là nitơ)

Khi nguồn nước bị ô nhiễm nhẹ (lượng o xy hòa tan trong nước ở trên mức giới hạn cho phép); các chất hữu cơ sẽ được phân hủy bởi các vi khuẩn hiếu khí tạo thành các sản phẩm trung gian, gây ô nhiễm như: nitrite, nitrate, sunfat, phosphat, CO2

Khi nguồn nước bị nhiễm bẩn nặng (lượng oxy hòa tan bị giảm đến mức tối thiểu) quá trình phân hủy các chất hữu cơ sẽ do các vi khuẩn kỵ khí đảm nhận và tạo ra các sản phẩm gây nhiễm bẩn nước như Indol, Scartol, H2S,NH3, CH4

Để đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nước do các chất hữu cơ, người ta thường sử dụng các chỉ số sau đây:

- Nồng độ oxi tự do trong nước (DO) Oxi tự do trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thê, thủy sinh, côn trùng, v.v ) thường được tạo ra do sự hòa tan từ oxi khí quyển hoặc do quang hợp của tảo Nồng độ oxi tự do trong nước nằm trong khoảng 8-10 ppm và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của nước, sự phân hủy hóa chất,

sự quang hợp của tảo, v.v khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc

bị chết Do vậy DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thủy vực

Có nhiều phương pháp xác định giá trị DO của nước: phương pháp Winkler hoặc phương pháp dùng điện cực

- Nhu cầu sinh hóa oxi (BOD) và nhu cầu hóa học oxi (COD)

Nhu cầu sinh hóa oxi là lượng oxi (thể hiện bằng gam hoặc miligam O2) cần cho vi sinh vật tiêu thụ để oxi hóa sinh học các chất hữu cơ trong bóng tối ở điều kiện chuẩn về nhiệt

độ và thời gian Phản ứng xảy ra như sau::

Chất hữu cơ + O2 vi khuẩn → CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian

Như vậy BOD phản ảnh lượng các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học có trong mẫu nước Thông số BOD có tầm quan trọng thực tế vì đó là cơ sở để thiết kế và vận hành trạm xử lý nước thải, BOD còn là thông số cơ bản để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước: giá trị BOD càng lớn mức độ ô nhiễm càng cao Tiêu chuẩn (TCVN 5949-1995) giá trị cực đại cho phép nước thải đổ vào nguồn loại A (nguồn nước phục vụ sinh hoạt) là 20 mg/L

Để xác định BOD của nước người ta thường dùng giá trị BOD5 bằng cách xác định hiệu nồng độ oxi hòa tan của mẫu nước sau khi pha loãng và ủ mẫu pha loãng ở nhiệt độ 200C trong 5 ngày

Nhu cầu hóa học oxi là lượng oxi cần thiết để oxi hóa các hợp chất vô cơ và hữu cơ trong nước

Để xác định giá trị COD người ta dùng phương pháp bicromat theo phản ứng hóa học sau:

Chất hữu cơ + Cr2O72- + H+ → CO2 + H2O + 2Cr3+

Như vậy, COD là lượng oxi cần để oxi hóa toàn bộ các chất hữu cơ trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxi cần thiết để oxi hóa một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy bởi vi sinh vật

Khi nồng độ COD và BOD cao sẽ làm giảm DO của nước có hại cho sinh vật nước và

hệ sinh thái nước nói chung

Sự khác nhau giữa hai thông số BOD và COD:

Cả hai thông số đều xác định lượng chất hữu cơ có khả năng bị oxi hóa có trong nước, nhưng chúng khác nhau về ý nghĩa BOD thể hiện lượng chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học,

nghĩa là các chất hữu cơ có thể bị oxi hóa nhờ vai trò của vi sinh vật COD thể hiện toàn bộ các chất hữu cơ có thể bị oxi hóa nhờ tác nhân hóa học Do vậy tỉ số COD/BOD luôn luôn >

1

Nếu nguồn nước bị các chất độc ức chế Vi sinh vật thì tỉ số đó càng cao khi đó giá trị BOD đo được sẽ rất thấp hoặc bằng không ngược lại giá trị COD sẽ rất cao Do vậy không thể

từ COD tính ra BOD hoặc ngược lại Chỉ trong trường hợp duy nhất khi thành phần của một nguồn nước tự nhiên (sông, hồ) hoặc nước thải không chứa chất độc và luôn ổn định thì ta có thể xác định qua thực nghiệm được một hệ số chuyển đổi từ COD thành BOD hoặc ngược lại 5.2 Những tác hại và bệnh gây ra do ô nhiễm nước

5.2.1 Ô nhiễm nước do tác nhân vật lý và hóa học

- Các hạt chất rắn

Các hạt lơ lững trong nước bao gồm nhiều loại hạt hợp chất hữu cơ và vô cơ Một vài chất, do kích thước nhỏ, nên lơ lững trong cột nước và tạo ra độ đục cho nguồn nước, một số chất khác ở dạng hạt lớn hơn lại chìm xuống đáy tồn tại ở dạng trầm tích đáy Các hạt lơ lửng trong nước có nguồn gốc đầu tiên là từ hiện tượng xói mòn đất, từ các dòng nước mưa chảy tràn qua đô thị, qua các vùng đất nông nghiệp và các khu vực xây dựng Cùng với các quá trình xói mòn tự nhiên, các hoạt động như phá hủy các thảm cây xanh, tăng cường các hoạt động nông nghiệp trên các vùng đất dốc, gia tăng các bề mặt không thấm nước đã gây ra hiện tượng xói mòn quá mức tà tạo ra một lượng trầm tích lớn lắng tụ hoặc lơ lững trong các dòng sông

Các hạt lơ lững gây ra rất nhiều tác hại cho sức khỏe con người, bởi vì chúng có thể giúp chuyển tải các vi sinh vật gây bệnh vào nguồn nước và đóng vai trò chuyển tải các chất độc, chất dinh dưỡng cũng như kim loại nặng vết vào nước Do sự gia tăng các hạt lơ lững trong nước làm giảm cường độ ánh sáng khuyếch tán trong nước, các hệ sinh thái thủy vực bị ảnh hưởng mạnh Việc thiếu ánh sáng không những làm giảm giá trị thẩm mỹ của các nguồn nước mà còn làm cho các loài thực vật thủy sinh không thể phát triển được Ngoài ra do sự tích tụ quá nhiều các hạt trầm tích nên các đặc điểm thủy văn của các nguồn nước cũng bị thay đổi, thường dẫn đến giảm thể tích chứa của hồ nước

- Ô nhiễm nhiệt

Do nhiều hoạt động trên lưu vực dẫn đến nhiệt độ biên của các dòng nước tăng lên bất thường Khi nhiệt độ biên tăng lên 30C có thể gây ra nhiều tác động cho các hệ sinh thái thủy vực Các dòng nước nóng đổ vào các nguồn nước thường là từ các nhà máy nhiệt điện, các cơ

sở công nghiệp, và phổ biến hơn cả là các dòng nước mưa có nhiệt độ cao Thêm vào đó do các hoạt động trong quá trình đô thị hóa càng làm gia tăng các dòng nước nóng tự nhiên Khi nhiệt độ của nước cao hơn bình thường, các kim loại như đồng, cadmi được tích lũy trong các thủy sinh vật tăng lên gấp đôi Hơn nữa các ảnh hưởng trực tiếp của việc gia tăng nhiệt độ lên

hệ thống sinh vật thủy sinh còn là đẩy mạnh quá trình tích tụ sinh học các kim loại độc trong chuỗi thức ăn Do ảnh hưởng của ô nhiễm nhiệt số lượng fecal coliorm sẽ tăng từ 100 lên

1000 các thể trong trầm tích đáy Một vài loại vi khuẩn và tảo lại phát triển rất mạnh trong điều kiện nhiệt độ cao này, dẫn đến chi phí về khử trùng tăng lên Ngoài ra chúng còn kéo theo nhiều rắc rối khác liên quan đến sự xuất hiện mùi, vị khó chịu, nước có màu sẫm hơn, thay đổi pH, phóng thải các chất độc và giảm lượng oxi hòa tan

- Các hợp chất hữu cơ

Hóa chất hữu cơ bao gồm các loại thuốc bảo vệ thực vật (thuốc trừ sâu, diệt côn trùng, diệt nấm, diệt cỏ dại và diệt chuột), các chất tẩy dầu mỡ, các dung môi hữu cơ và nhiều hợp chất sử dụng trong công nghiệp nhựa; các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi như benzen, xăng dầu Một vài hợp chất hữu cơ trong số đó có thể kết hợp với các hóa chất khử trùng, tẩy uế, thí dụ THM (trihalogen methan)

Các tác động lên sức khỏe tùy thuộc hoàn toàn vào tính chất các hợp chất hữu cơ và liều lượng con người hấp thu vào Một vài loại thuốc trừ sâu và dung môi hữu cơ có thể gây ung thư, một số khác lại gây tác hại đến các cơ quan nội tạng của con người, một số khác có khả năng gây đột biến gen

Có một số loài tảo lam có khả năng quang hợp tạo ra độc tố cyanua (cyanotoxin), khi các tế bào tảo chết, chúng bị phân hủy và phóng thải các cyanua vào nước Các căn bệnh do nhiễm các chất độc này thường là các bệnh về gan, rối loạn tiêu hóa, viêm loét dạ dày, dị ứng ngoài da do tiếp xúc nước như các hoạt động vui chơi giải trí Các báo cáo về sức khỏe cộng đồng trong khoảng 60 năm trở lại đây cho bết rằng không có trường hợp tử vong nào nhưng

có mối quan hệ giữa các bệnh đường ruột, ngộ độc với hiện tượng tảo nở hoa tạo ra độc tố trong nguồn nước là rất chặt chẽ

- Hóa chất bảo vệ thực vật: đó là những chất độc có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học, được dùng để phòng trừ sinh vật có hại cho cây trồng và nông sản với các tên gọi khác nhau: thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh, thuốc trừ cỏ, v.v Có thể chia thuốc bảo vệ thực vật thành ba nhóm

cơ bản:

Nhóm Clo hữu cơ, gồm các hợp chất hóa học chứa gốc Cl rất bền vững trong môi trường tự nhiên, với thời gian phân hủy dài Thuộc về nhóm này có Aldrin, Diedrin, DDT, Heptachlor, Lindane, Endrin, v.v

Nhóm lân hữu cơ: bao gồm hai hợp chất là Parathion và Malathion Nhóm này có thời gian phân hủy ngắn so với nhóm clo hữu cơ, nhưng thường có độ độc cao đối với người và động vật

Nhóm cacbamat: gồm các hóa chất ít bền vững trong môi trường, nhưng cũng rất độc đối với người và động vật Đại diện cho nhóm này là các hợp chất gốc cacbamat như Sevi, Puradan, Basa, Mipcin Chúng có tác động trực tiếp vào men cholinesteraza của hệ thần kinh côn trùng

Trong sản xuất nông nghiệp chỉ có một phần thuốc bảo vệ thực vật tác động trực tiếp tới sâu bệnh Phần còn lại rơi vào nước, đất và tích lũy trong các thành phần của môi trường hoặc sản phẩm nông nghiệp gây ô nhiễm môi trường

- Dầu mỡ là chất lỏng, khó tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ Dầu mỡ có thành phần hóa học rất phức tạp Độc tính và tác động sinh thái của dầu mỡ phụ thuộc vào từng loại dầu Dầu thô có chứa hàng ngàn phân tử khác nhau, nhưng phần lớn là các hydrocacbon có số cacbon từ 4 đến 26 Trong dầu thô còn có các hợp chất lưu huỳnh, nitơ, kim loại nặng (vanadi) Các loại dầu nhiên liệu sau khi tinh chế (dầu DO, FO) và một số sản phẩm dầu mỡ còn chứa các chất độc như hydrocacbon đa vòng (PHA), polyclobiphenyl (PCB), kim loại (chì) Do đó dầu mỡ có tính độc cao và tương đối bền vững trong môi trường nước

- Các kim loại nặng

Kim loại nặng là những nguyên tố có tỉ trọng > 5 Các kim loại nặng có trong nước uống thường được xem là các kim loại lượng vết, vì chúng thường có tác dụng ở một nồng độ cực kỳ bé Dưới đây là một số kim loại nặng và sự liên quan của chúng đến môi trường và chất lượng nước

+ Cadmi xâm nhập vào nguồn nước từ các hoạt động công nghiệp như mạ điện, đúc kim loại, khai thác mỏ, sản xuất sơn màu và chất dẻo Các dòng nước chảy qua thành phố cũng đóng góp một lượng Cadmi đáng kể Cadmi được U.S EPA (Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ) xác định là có thể gây ung thư Ở hàm lượng thấp cadmi có thể gây nôn mửa, nếu bị ảnh hưởng lâu dài sẽ gây rối loạn chức năng của thận Hàm lượng cao có thể gây tử vong

+ Crôm được tìm thấy từ chất thải của nhà máy tráng mạ kim loại, các khu khai thác

mỏ, từ khí thải động cơ Crôm ở trạng thái hóa trị III là một nguyên tố cần thiết cho quá trình sống; nhưng khi ở dạng hóa trị IV nó trở nên rất độc hại đối với gan và thận, có thể gây xuất

huyết nội và rối loạn hô hấp Khi hít phải crom thì có thể gây ra các bệnh ung thư Nếu tiếp xúc thường xuyên với crôm sẽ bị viêm loét da

+ Đồng tìm thấy trong các dòng suối có nguồn gốc từ núi đá trần, từ hoạt động xử lý tảo sử dụng sunphat đồng các dòng nước mưa đô thị thường được xem là một trong những nguồn cung cấp đồng lớn Hầu hết lượng đồng có trong nước máy là do sự ăn mòn của các ống dẫn làm bằng đồng và đồng thau Đồng là một nguyên tố cần thiết phải có trong cơ thể, nhưng nếu ăn quá nhiều thì cũng gây ra nhiều căn bệnh ác tính Ở hàm lượng cao đồng sẽ phá hủy gan và thận, gây rối loạn tiêu hóa và tình trạng thiếu máu Hiện tại chưa có bằng chứng rõ ràng để có thể kết luận đồng có thể gây ung thư hay không

+ Chì đã được U.S EPA xác định là một trong những chất ô nhiễm phổ biến nhất trong các dòng nước mưa đô thị Trong nước máy, hầu hết lượng chì tìm thấy là do sự bào mòn các ống dẫn làm bằng chì hoặc được hàn bằng chì Chì có thể là nguyên nhân gây ra rất nhiều triệu chứng ốm đau như thiếu máu, đau thận, rối loạn khả năng sinh sản, suy giảm trí nhớ và kìm hãm các quá trình phát triển trí tuệ cũng như cơ bắp Dựa trên nghiên cứu về các khối u ở chuột U.S EPA đã kết luận rằng chì là chất có khả năng gây ung thư

+ Thủy ngân là kim loại gây ô nhiễm nước liên quan đến sự lắng tụ từ không khí, từ các dòng nước mưa đô thị, các xí nghiệp dược, việc sử dụng thuốc trừ sâu và các bãi rác Trong nước, thủy ngân thường tồn tại ở dạng muối.Trong các trầm tích và trong cơ thể sinh vật thủy sinh nó tồn tại ở dạng hữu cơ Thủy ngân khi ở dạng hữu cơ (ví dụ tồn tại trong cơ thể cá với hàm lượng cao) sẽ tác động trực tiếp lên hệ thần kinh trung ương gây rối loạn hệ thần kinh vận động và tâm lý và có thể gây tử vong Ở dạng vô cơ, thường tìm thấy trong nước, thủy ngân có thể gây suy giảm hoạt động của thận

+ Nikel rất hay được tìm thấy trong các nguồn cung cấp nước uống Theo nghiên cứu của U.S EPA đã xác định rằng 86% các nguồn nước ngầm và 84% các nguồn nước mặt có chứa một lượng nhỏ nikel Các nguồn nikel có thể là từ nhà máy luyện kim, các xưởng mạ kim loại, các lò rèn, các khu mỏ, các nhà máy lọc dầu Nikel không bị hấp thu trong dạ dầy Ở hàm lượng lớn có thể gây ra các căn bệnh trầm trọng cho sức khỏe con người Nikel làm sút cân và thay đổi hệ thống enzym và máu Khi hít phải nhiều nikel có thể bị ưng thư U.S EPA xếp nikel vào loại chất có thể đột biến và ung thư

+ Magan: nguồn mangan trong nước thường do quá trình thối rửa, xói mòn và do nhiễm chất thải từ công nghiệp luyện kim màu, sản xuất thép, accu khô, phân bón Mangan

có độc tính không cao nhưng có khả năng ảnh hưởng đến vị giác Trong nước sông có nồng

độ: 1-500 µg/L

- Các chất phóng xạ

Các chất phóng xạ là các nguyên tử có thể phát ra các tia phóng xạ trong quá trình phân rã Chúng có thể ở dạng khí (radon) hoặc ở dạng kim loại (radium), có thể có nguồn gốc nhân tạo và cũng có thể có nguồn gốc tự nhiên U.S EPA đã đưa ra qui định về tổng lượng hạt anpha hoạt động và các hoạt động của tia beta các hạt photon và radium 226 và 228 Nếu các phép đo về tổng lượng hạt anpha và /photon vượt quá tiêu chuẩn cho phép thì bắt buộc phải thu thêm thông tin để xác định ra nguồn phát sinh của các hạt này U.S EPA rất lưu ý đến các chất phóng xạ trong nước uống có chu kỳ bán rã dài hơn một giờ Những chất phóng xạ loại này sẽ có khả năng tồn tại đủ lâu trong nước uống đi vào tận đường tiêu hóa của người uống,

do vậy sẽ gây ra các tác hại đối với sức khỏe Các chất phóng xạ có trong nước chủ yếu có nguồn gốc tự nhiên Nơi có hàm lượng phóng xạ cao nhất là ở các giếng có đáy là đá granit Nói chung các nguồn nước mặt thường có nồng độ phóng xạ thấp, mặc dù trong không khí vẫn luôn tồn tại một lượng rất bé bụi phóng xạ do các vụ thử hạt nhân Nguồn phóng xạ còn

có thể là từ các trung tâm y tế có sử dụng các máy X quang, các trung tâm y học hạt nhân có

sử dụng các nguồn phóng xạ để xử lý bướu hoặc các khối u ung thư Các nhà máy điện hạt nhân, các chất thải phóng xạ, các phương tiện nghiên cứu có nguồn phóng xạ đều có khả năng