đánh giá mức độ tích lũy kim loại nặng trong trầm tích sông Nhuệ

đánh giá mức độ tích lũy kim loại nặng trong trầm tích sông Nhuệ

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 ĐạI HọC QUốC GIA Hà NộI TRƯờng ĐạI HọC KHOA HọC Tự NHIÊN Khoa môI trờng Phan Thị Dung đánh giá mức độ tích luỹ kim loại nặng trong trầm tích sông nHuệ Chuyên ngành : Khoa học đất Mã số: 60.62.15 Luận văn thạc sĩ khoa học Ngời hớng dẫn khoa học: gs. Ts. Lê văn khoa Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Hà Nội - 2009 Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, trớc hết tôi xin chân thành cảm ơn tới GS.TS. Lê Văn Khoa, ngời đã tận tình chỉ bảo và hớng dẫn tôi thực hiện tốt luận văn thạc sĩ này. Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải, PGS. TS Trần Khắc Hiệp đã giúp đỡ tôi nhiều tài liệu hữu ích cho luận văn của tôi. Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS. Trần Đình Hợi đã giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến cho đề tài của tôi. Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể anh, em cán bộ trung tâm nghiên cứu thuỷ lực Viện khoa học thuỷ lợi Việt Nam đã nhiệt tình giúp đỡ, cổ vũ và động viên tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo công ty TNHH t vấn và dịch vụ khoa học nông nghiệp I đã tạo điều kiện cho tôi tham gia hoàn thành khoá học. Tôi xin chân thành cảm ơn cơ quan trao đổi Hàn lâm Đức (DAAD) đã cấp học bổng Cao học Tại chỗ tạo điều kiện cho tôi tham gia hoàn thành khoá học. Tôi xin chân thành cảm ơn tới toàn thể thầy cô khoa môi trờng. Đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Thổ Nhỡng và Môi trờng đất đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa. Đồng thời, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè luôn quan tâm động viên và đóng góp ý kiến trong quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi xin trân trọng những sự giúp đỡ quý báu đó! Tác giả Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Phan ThÞ Dung DANH MỤC BẢNG STT Số bảng Tên bảng Trang 1 1.1 Hàm lượng kim loại nặng trong các loại nước thải 13 2 2.1 Vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu 27 3 2.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong nước 29 4 2.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong trầm tích 30 5 3.1 Các nguồn chính tác động đến môi trường nước sông Nhuệ 35 6 3.2 Phân bố nước thải Hà Nội qua các nguồn tiếp nhận chính 38 7 3.3 Một số tính chất lý, hoá học của nước sông Nhuệ 39 8 3.4 Hàm lượng kim loại nặng trong nước sông Nhuệ 42 9 3.5 Diễn biến một số thông số môi trường nước sông Nhuệ theo mùa 45 10 3.6 Hàm lượng Pb, Cd, As, Hg trong nước sông Nhuệ theo mùa 47 11 3.7 Một số tính chất lý, hoá học cơ bản của trầm tích sông Nhuệ 50 12 3.8 Hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích sông Nhuệ 52 13 3.9 Hệ số tương quan giữa hàm lượng KLN trong trầm tích và các tính chất lý, hoá học cơ bản của trầm tích 57 DANH MỤC HÌNH Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 STT Số hình Tên hình Trang 1 2.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên sông Nhuệ 2 3.1 Hàm lượng Pb, Cd, As, Hg tổng số trong nước sông Nhuệ 43 3 3.2 Diễn biến DO, COD, BOD 5 , NH 4 + trong nước sông Nhuệ theo mùa 46 4 3.3 Hàm lượng Pb, Cd, As, Hg trong nước sông Nhuệ theo mùa 48 5 3.4 Hàm lượng Chì tổng số trong trầm tích sông Nhuệ 53 6 3.5 Hàm lượng Cadimi tổng số trong trầm tích sông Nhuệ 54 7 3.6 Hàm lượng Asen tổng số trong trầm tích sông Nhuệ 55 8 3.7 Hàm lượng Thuỷ ngân tổng số trong trầm tích sông Nhuệ 55 9 3.8 Giá trị pH trong trầm tích sông Nhuệ 58 10 3.9 Mối tương quan giữa giá trị Eh và hàm lượng KLN trong trầm tích sông Nhuệ 59 11 3.10 Mối tương quan giữa hàm lượng cấp hạt sét vật lý và các kim loại Pb, Cd, As, Hg trong trầm tích sông Nhuệ 60 12 3.11 Hàm lượng chất hữu cơ trong trầm tích sông Nhuệ 61 13 3.12 Hàm lượng CEC, Ca 2+ , Mg 2+ trong trầm tích sông Nhuệ 61 14 3.13 Mối tương quan giữa hàm lượng KLN trong 63 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 nước và hàm lượng các KLN trong trầm tích sông Nhuệ DANH MỤC ẢNH STT Tên ảnh 1 Thu mẫu tại cống Liên Mạc 2 Cống Liên Mạc 3 Khu vực gần cầu Hà Đông 4 Khu vực gần cầu Tó Hữu 5 Cầu Nhật Tựu 6 Thu mẫu tại cầu Hà Đông 7 Thu mẫu tại cầu Nhật Tựu DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT As Asen BVTV Bảo vệ thực vật Cd Cadimi CHC Chất hữu cơ DD Dung dịch EU Liên minh châu Âu FAO Tổ chức nông lương thế giới GDP Tổng sản phẩm quốc nội Hg Thuỷ ngân KLN Kim loại nặng KHCN & MT Khoa học công nghệ và môi trường KT - XH Kinh tế - Xã hội Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 LVS Lưu vực sông NN & PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn Pb Chì QCVN Quy chuẩn Việt Nam T Tháng TB Trung bình TCCP Tiêu chuẩn cho phép TPCG Thành phần cơ giới UB Uỷ ban WHO Tổ chức y tế thế giới LỜI MỞ ĐẦU Trong 30 năm gần đây, trên thế giới việc đô thị hoá, sự gia tăng dân số và sự phát triển mạnh mẽ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, . đã làm cho môi trường sống của chúng ta, đặc biệt là nguồn nước ngày càng trở nên bị ô nhiễm nghiêm trọng. Nguyên nhân là do các con sông không có khả năng tự làm sạch khối lượng quá lớn các chất thải sinh hoạt và công nghiệp. Do vậy, vấn đề ô nhiễm môi trường nước (sự phú dưỡng, ô nhiễm các chất hữu cơ, kim loại nặng,…) đã và đang được đặc biệt quan tâm nghiên cứu để đưa ra những giải pháp hữu hiệu nhằm ngăn chặn và xử lý kịp thời sự gia tăng ô nhiễm này. Lưu vực sông Nhuệ những năm gần đây đang chịu áp lực mạnh mẽ của các hoạt động kinh tế - xã hội, đặc biệt là của các khu công nghiệp, khu khai thác và chế biến . Sự ra đời và hoạt động của hàng loạt các khu công nghiệp thuộc các tỉnh, thành phố, các hoạt động tiểu thủ công nghiệp trong các làng nghề, các xí nghiệp kinh tế quốc phòng cùng với các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản, canh tác trên hành lang thoát lũ . làm cho môi trường nói Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 chung và môi trường nước nói riêng ngày càng xấu đi, nhiều đoạn sông đã bị ô nhiễm tới mức báo động. Sông Nhuệ lấy nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc để tưới cho hệ thống thủy nông Đan Hoài. Sông Nhuệ còn tiêu nước cho thành phố Hà Nội và hợp lưu với sông Đáy tại thị xã Phủ Lý. Sông Nhuệ có diện tích lưu vực 1070 km 2 . Trên diện tích đó khu vực ảnh hưởng của thành phố Hà Nội bao gồm một phần diện tích của huyện Thanh Trì và Từ Liêm và một số huyện mới sát nhập trước đây thuộc tỉnh Hà Tây. Phần diện tích của lưu vực còn lại là thuộc địa phận tỉnh Hà Nam. Nước sông Tô Lịch thường xuyên xả vào sông Nhuệ với lưu lượng trung bình từ 11- 17 m 3 /s, lưu lượng cực đại đạt 30 m 3 /s. Đây là nguyên nhân chủ yếu làm cho nước sông Nhuệ bị ô nhiễm. Ngoài ra, dọc theo sông Nhuệ còn có rất nhiều nhà máy, xí nghiệp, làng nghề thủ công sản xuất và chế biến kim loại. Những kim loại này thường theo dòng chảy xuống nước và lắng đọng xuống bùn đáy sông. Thực tế đã có rất nhiều những nghiên cứu đánh giá các chỉ tiêu trong nước sông Nhuệ, tuy nhiên những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích sông Nhuệ còn rất ít. Để góp phần vào việc bảo vệ môi trường và khắc phục ô nhiễm môi trường nước thuộc hệ thống sông Nhuệ, chúng tôi tiến hành đề tài “Đánh giá mức độ tích luỹ kim loại nặng trong trầm tích sông Nhuệ” làm cơ sở khoa học cho việc đưa ra các giải pháp bảo vệ môi trường sông Nhuệ. Đề tài được thực hiện dưới sự hỗ trợ của đề tài KC.08/06-10 “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp, công trình khơi thông dòng chảy, tăng khả năng chịu tải và tự làm sạch của các sông để bảo vệ môi trường sông Nhuệ, sông Đáy” thuộc chương trình khoa học công nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên. Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 * Ý nghĩa thực tiễn và ý nghĩa khoa học của đề tài Trong môi trường nước, chỉ có một phần nhỏ các kim loại nặng tồn tại trong các pha hoà tan (dạng ion). Nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trong các lưu vực sông trên thế giới đã cho thấy hàm lượng của pha không hoà tan (tức là hàm lượng của các chất ô nhiễm này ở trong trầm tích và ở dạng keo) thường rất cao so với pha hoà tan. Hầu hết các kim loại nặng như As, Cd, Hg, Pb đều tồn tại ở dạng bền vững và có xu thế tích tụ trong trầm tích (các trầm tích đáy và dạng keo) hoặc trong các thuỷ sinh vật [24]. Do đó, nếu chỉ dựa trên kết quả phân tích nước sẽ không phản ánh được đầy đủ mức độ ô nhiễm kim loại nặng của một nguồn nước. Vì thế, việc phân tích các mẫu trầm tích bề mặt giúp phản ánh sự ô nhiễm của môi trường nước tại lưu vực sông trong thời gian hiện tại. Kết quả nghiên cứu của đề tài này là những dẫn liệu tham khảo về chất lượng môi trường nước sông Nhuệ và mối liên hệ về hàm lượng kim loại nặng giữa môi trường nước và trầm tích, đồng thời đánh giá được chính xác mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước sông Nhuệ. * Mục đích nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước trong lưu vực. - Đánh giá được mức độ tích luỹ kim loại nặng trong môi trường nước, trầm tích sông Nhuệ. Làm rõ mối quan hệ về hàm lượng của một số kim loại nặng giữa môi trường nước và trầm tích. - Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ tích luỹ kim loại nặng trong trầm tích sông. - Đưa ra các giải pháp cụ thể giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước lưu Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 vực sông Nhuệ. Vì thời gian có hạn nên đề tài chỉ tiến hành nghiên cứu các kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích tại thời điểm cuối mùa khô năm 2009 là thời điểm nước sông được đánh giá là ô nhiễm điển hình. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về ô nhiễm nước 1.1.1. Tình hình ô nhiễm nước trên thế giới Hiện nay, ô nhiễm nguồn nước trên thế giới đang là vấn đề rất nghiêm trọng, nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuộc sống của con người và sinh vật. Các dạng ô nhiễm nước thường gặp là: ô nhiễm do dinh dưỡng, ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vi sinh vật gây bệnh, ô nhiễm do các kim loại nặng và hoá chất nguy hại. - Ô nhiễm do dinh dưỡng (Nitơ, photpho, silic và cacbon): các chất nitrat, photphat và silic đã và đang là mối quan tâm lớn của con người. Hàm lượng cao của các chất này đã gây nên hiện tượng phú dưỡng (eutrophication) trong các nguồn nước ở các sông chảy chậm, ở hồ và ở biển. Sự dư thừa chất dinh dưỡng dẫn đến làm xuất hiện một số loài tảo, rồi sự phân huỷ các loài tảo đó lại dẫn đến hấp thụ một lượng lớn oxy hoà tan trong nước. Thiếu oxy quá trình phân huỷ kỵ khí sinh ra các chất độc như H 2 S,CH 4 , NH 3 , PH 3 .) và mùi thối. Lòng hồ, lòng sông dần mất đi những vi sinh vật quen thuộc mà Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 xuất hiện các loài vi sinh vật mới. Cần nhấn mạnh rằng, những loài tảo nổi trên bề mặt tạo nên một lớp màng ngăn cản ánh sáng chiếu sâu xuống tầng nước đáy, làm ảnh hưởng đến các quá trình sinh thái tầng đáy và đồng thời trong lớp tảo nổi này xuất hiện một số loài tảo độc giết hại các loài cá hồi trong vùng biển Bắc Âu. Những năm gần đây trên thế giới, ở nhiều vùng nước biển đã chuyển thành đủ thứ màu tạo nên những đợt thuỷ triều xanh, đỏ, vàng, nâu [21]. Hiện nay, tình hình ô nhiễm dinh dưỡng trong nguồn nước mặt trên thế giới là khá phổ biến, khoảng 10% số con sông trên thế giới có nồng độ nitrat cao, vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn nước uống của WHO (10mg/l). Và có khoảng 10% số con sông có nồng độ photpho từ 0,2 đến 2 mg/l; khoảng 30 – 40 % số hồ chứa nước bị phú dưỡng hoá [27]. Các nước Châu Âu đã rất chú ý tới các vấn đề phú dưỡng xảy ra trong các thuỷ vực lục địa và ven biển. Rất nhiều nghiên cứu chuyên sâu về các vấn đề phú dưỡng đã được tiến hành ở các dòng sông lớn trên thế giới như sông Seine (Pháp), sông Đanuyp (Nga), . và sau khi thực hiện các biện pháp ngăn ngừa và xử lý ô nhiễm thì chất lượng nước ở các con sông này đã tăng lên rõ rệt. Cũng cần chú ý rằng các chất gây ô nhiễm có một số mối quan hệ chặt chẽ và tác động qua lại với các chất gây ô nhiễm khác (ô nhiễm do các chất hữu cơ, vi sinh vật .), trong các điều kiện cụ thể về sinh địa hoá của môi trường sinh thái. Vậy nitrat và photphat từ đâu đến? Nguồn nitrat và photphat xâm nhập vào các thuỷ vực có thể từ nước thải sinh hoạt (phân người và các loại bột giặt có chứa photphat), nước thải từ các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp. - Ô nhiễm hữu cơ: là tác nhân gây ô nhiễm phổ biến nhất trong các sông hồ. Tác nhân ô nhiễm này có hàm lượng lớn trong nước thải sinh hoạt và nước thải một số ngành công nghiệp. Từ số liệu hàng năm của các trạm quan trắc cho thấy, trên thế giới có khoảng 10% số con sông bị ô nhiễm chất hữu [...]... đến hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích sông, hồ Hàm lượng KLN trong trầm tích sông, hồ biến đổi rất lớn theo vị trí từ gần với hàm lượng tự nhiên đến hàm lượng cao gấp hàng ngàn lần ở những nơi gần với các nguồn công nghiệp hay khai mỏ liên quan đến kim loại Các yếu tố ảnh hưởng có thể đến hàm lượng KLN trong trầm tích được biểu thị bằng hàm số: Hàm số: T = f (L, H, G, C,V,M,e) Trong đó: T – hàm... đến năm 2020, mức ô nhiễm môi trường nước của các sông nội thành sẽ tăng gấp 2 lần hiện nay 1.2 Tổng quan về các kim loại nặng Pb, Cd, As, Hg 1.2.1 Nguồn gốc của kim loại nặng trong môi trường nước Nhiễm bẩn kim loại nặng trong nước có thể bằng những con đường chính sau: * Yếu tố lắng đọng từ khí quyển Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Các sol khí trong khí quyển... cất các chất thải công nghiệp và những khu vực gần bệnh viện Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng trong nước Trong một số trường hợp, xuất hiện hiện tượng chết hàng loạt cá và thuỷ sinh vật Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trường nước nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn... nhiễm kịp thời thì tương lai không xa nguồn nước sông Nhuệ, sông Đáy không thể sử dụng cho sản xuất được 1.1.4 Tình hình ô nhiễm nước sông trên địa bàn thành phố Hà nội Trong những năm gần đây, tình hình ô nhiễm nguồn nước ở thành phố Hà nội đang rất được quan tâm Nhiều sông hồ, kênh mương bị ô nhiễm ở mức độ cao (sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu ) thấp nhất là ở mức trung bình, do trực tiếp nhận nước thải sinh... chỉ tiêu trong trầm tích (đất đáy): Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Bảng 2.3: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong trầm tích Chỉ tiêu Phương pháp phân TT phân tích tích 1 2 3 4 5 6 7 8 Mô tả phương pháp Thiết bị sử dụng Lắc trầm tích và dd KCl Phương pháp cực Máy đo pH pHKCl 1N với tỉ lệ 1:2,5 để chọn lọc Hiđro meter lắng rồi đo Chuẩn bị 20 g mẫu trầm Đo thế... COD và BOD 5 có giá trị rất cao, COD dao động từ 19 – 46 mg/l và BOD5 từ 14,1 – 36,3 mg/l Trên sông Nhuệ đã xuất hiện nhiều sự cố môi trường như hiện tượng cá chết hàng loạt do xả nước thải của thành phố vào mùa cạn với lưu lượng lớn Trong thời gian gần đây, trên báo chí đã gọi sông Nhuệ và sông Đáy với những từ “dòng sông đang hấp hối” Đặc biệt, sự cố môi trường diễn ra trên sông Nhuệ vào tháng 11... g/kg thể trọng [23] CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là nước và trầm tích trên sông Nhuệ, các mẫu nước và trầm tích được lấy tại các vị trí tiếp nhận các nguồn thải khác nhau Các mẫu trầm tích và nước được lấy trên sông Nhuệ trong tháng 3 năm 2009 Sơ đồ lấy mẫu được minh họa ở hình 2.1 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thu thập tài... xung với tốc độ 8.10 9 g/năm vào các dòng nước, đóng góp lượng lớn Pb vào các con sông [8] KLN trong nước thải sinh hoạt có nguồn gốc từ chất thải bằng kim loại, sự ăn mòn đường ống nước (Cu, Pb, Zn và Cd) và các sản phẩm tiêu dùng Ví dụ trong bột giặt chứa: Zn, Fe, Mn, Cr, Ni, Co, B và As (Conell & Miller, 1984) * Yếu tố kim loại nặng sau khi tồn tại trong đất sẽ dần dần hoà tan vào trong nước kể... nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới môi trường sống của sinh vật và con người Kim loại nặng tích luỹ theo chuỗi thức ăn thâm nhập vào cơ thể người Nước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các thành phần môi trường liên quan khác Tai nạn ở vịnh Minamata ở Nhật Bản là một ví dụ điển hình, đã gây tử vong cho hàng trăm người và gây ra nhiễm độc nặng hàng... Gia Bảy, ôxy hòa tan đạt giá trị thấp nhất (0,4 - 1,5 mg/l), BOD 5, COD rất cao (>1000mg/l); Coliform ở một số nơi khá cao, vượt quá tiêu chuẩn A tới hàng chục lần Hàm lượng NO 2- > 2,0 mg/l và dầu > 5,5 mg/l, vượt quá tiêu chuẩn B tới 20 lần [43] - Sông Nhuệ - sông Đáy: Hiện tại, nước của trục sông chính thuộc lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy đã bị ô nhiễm, đặc biệt là nước sông Nhuệ Theo thống kê chưa . Asen tổng số trong trầm tích sông Nhuệ 55 8 3.7 Hàm lượng Thuỷ ngân tổng số trong trầm tích sông Nhuệ 55 9 3.8 Giá trị pH trong trầm tích sông Nhuệ 58 10. tài Đánh giá mức độ tích luỹ kim loại nặng trong trầm tích sông Nhuệ làm cơ sở khoa học cho việc đưa ra các giải pháp bảo vệ môi trường sông Nhuệ.