11 Маслов Б С., Минаев И В Мелиорация и охрана ., , 1985 270 bảo vệ đại d−¬ng thÕ giíi 12 Математические модели контроля загрязнения воды М., Мир, 1981 471 с 13 Методические основы оценки и регламентирования антропогенного влияния иа качество поверхностных вод Л., Гидрометеоиздат, 1987 285 с Ch−¬ng 14 Мировой водный баланс и водные ресурсы ., , 1974 Nguồn gốc v dạng ô nhiễm Đại dơng Thế giới 15 ., В А., Каминский В С Контроль качества вод и их охрана В кн Труды V Всесоюзного гидрологического съезда Л., Гидрометеоиздат, 1989, т 16 Никитин Д П., Новиков Ю В Окружающая среда и человек (учебное пособие) М., Высшая школа, 1986 414 с 17 Об охране окружающей среды (сборник документов) М., 1986 408 с Орлов В Г Контроль качества поверхностных вод Учебное пособие Л., 1988 139 с 18 Охрана водных ресурсов М., Колос, 1979 246 с 19 Охрана окружающей среды (справочник) Л., Судостроение, 1978 549 с 20 Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами М., 1975 41 с 21 Разумихин Н В Природные ресурсы и их охрана Учебное пособие Л., 1987 22 Радзевич Н Н., Пашканг К В Охрана и преобразование природы Учебное пособие М Просвещение, 1979 23 Фальковская Л Н и др Основы прогнозирования качества поверхностных вод М., Наука, 1982 167 381 Những thập niên gần cộm lên vấn đề gia tăng tác động nhân sinh tới hệ sinh thái biển hậu ô nhiễm biển v đại dơng Sự lan truyền nhiều chất ô nhiễm đà đạt tới quy mô địa phơng, khu vực v chí ton cầu Vì vậy, ô nhiễm biển, đại dơng v sinh giới đà trë thμnh mét vÊn ®Ị qc tÕ quan träng nhÊt v tất yếu phải bảo vệ môi trờng biển khỏi ô nhiễm l yêu cầu sử dụng hợp lý ti nguyên thiên nhiên quy định Nhóm liên kết chuyên gia khía cạnh khoa học ô nhiễm biển, có chuyên gia Liên Xô, đà hình thnh định nghĩa ô nhiễm biển đợc Uỷ ban Hải dơng học Liên phủ (năm 1967) ủng hộ v Hội nghị Liên hợp quốc vấn đề môi trờng Stockholm, Thụy Điển (năm 1972) chấp nhận Ô nhiễm biển đợc hiểu l: Tất chất lợng ngời trực tiếp hay gián tiếp đa vo môi trờng biển (kể vùng cửa sông) kéo theo hậu tai hại, nh gây thiệt hại ti nguyên sinh vËt, nguy hiĨm víi søc kháe ng−êi, khã khăn cho hoạt động biển (kể đánh bắt cá), lm suy thoái chất lợng v giảm tính chất 382 hữu ích nớc biển Danh mục chất ô nhiễm bao gồm chất độc, phát thải nớc nóng (ô nhiễm nhiệt), vi khuẩn gây bệnh, chất thải rắn, chất lơ lửng, chất dinh dỡng v số dạng tác động nhân sinh khác 19851986 Bảng 1.1 Các hợp phần độc hại phổ biến ô nhiễm vĩ mô Đại dơng Thế giới (Patin, 1979) Cấp thiết l vấn đề ô nhiễm hóa học đại dơng 1.1 Thnh phần v khối lợng chất ô nhiễm đại dơng Các chất ô nhiễm đại dơng v biển xuất phát từ nguồn sau đây: Thải nớc công nghiệp v sản xuất trực tiếp vo biển với nớc sông tải ra; Nguồn chất sử dụng nông nghiệp v nghề rừng từ lục địa vo biển; Con ngời chủ động chôn cất chất ô nhiễm biển; Rò rỉ chất khác trình hoạt động tầu thủy; Phát thải cố từ tầu ống dẫn dới nớc; Khai thác khoáng sản đáy biển; Vận chuyển chất « nhiƠm qua khÝ qun Nhãm c¸c chÊt « nhiƠm đà phát thấy đại dơng đợc liệt kê bảng 1.1 Ngoi có nhiều hợp chất hữu cơ, chất thải nh máy có hm lợng BOD cao, phần tử lơ lửng, đờng khác vo đại dơng Nh đà thấy, danh mục chất ô nhiễm m đại dơng nhận thật di Chúng khác mức độ độc hại v quy mô phân bố từ vùng ven bờ (địa phơng) đến ton cầu Bảng 1.2 cho ta khái niệm độ lớn v tơng quan dòng chất độc hại vo đại dơng, theo số liệu năm 383 Các chất ô nhiễm Nuclit phãng x¹ 90 Sr 137 Cs 238 Pu H 144 Ce Hợp chất clo có độc tính DDT v biến thể Policlorbifenil (PCB) Aldrin Dildrin Linđan Kim loại Methyl thủy ngân Cađimi Thủy ngân Chì Đồng Kẽm Crôm Mangan Asen Dầu mỏ v sản phẩm dầu Các chất tẩy Mức độ nguy hiểm sinh học * Phạm vi hoạt động Ton cầu ,, ,, ,, ,, ,, ++ ++ ++ ++ ++ ++ (+) ++ (+) + + (−) (−) (+) + ? Toμn cÇu ,, ,, Địa phơng ,, Ton cầu ,, ,, ,, Địa phơng Khu vực Địa phơng ,, Khu vực Ton cầu Khu vùc *) Møc ®é nguy hiĨm sinh häc ®èi víi sinh vật biển: ++ (mạnh), + (đáng kể), (+) (yếu), ? (cha xác định), () (không đáng kể) Trong Đại dơng Thế giới ngy cng thấy nhiều chất ô 384 nhiễm Những chất nguy hiểm thể nh hợp chất hữu chứa clo, hyđrô cacbua thơm mạch vòng v số chất khác, lan truyền quy mô ton cầu Chúng có khả tích tụ cao thể sinh vật, độc tính mạnh v gây ung th Bảng 1.2 Tỉ phần nhân sinh (tấn/năm) số chất ô nhiễm Đại dơng Thế giới (Izrael, Shiban, 1988) Tự nhiên Nhân sinh Tỉ phần dòng nhân sinh dòng tổng (%) 1,8.105 3,0.103 1,7.104 6,0.105 2,1.106 7,0.103 1,7.104 4,4.106 − Dòng Chất ô nhiễm Chì Thủy ngân Cađimi Dầu mỏ Hyđrô cacbua chứa clo: PCB Thuốc bảo vệ thực vật, Dibenzodiocxin, Dibenzofuran Dòng vo đại dơng Từ lục địa Tõ kh«ng khÝ 92 70 50 88 (1−20).105 (5−8).103 (1−20).103 (3−4).103 (2−20).105 (2−3).103 (0,5−4).103 (3−5).103 8.103 100 (1−3).103 (5−7).103 1,1.104 100 (46).103 (37).103 Sự tăng lên không ngừng tác động tổng hợp nhiều chất ô nhiễm dẫn đến biến đổi phú dỡng ngy cng nhanh vùng ven biĨn vμ sù « nhiƠm n−íc vi sinh vật, gây nhiều khó khăn việc dùng n−íc cho nhu cÇu ng−êi 1.2 DÇu má vμ sản phẩm dầu Dầu mỏ l chất lỏng dạng dầu nhớt, thờng có mu nâu thẫm v có khả phát sát ngoại yếu Dầu mỏ chủ yếu cấu 385 tạo từ hyđrô cacbua béo bÃo ho v hyđrô cacbua thơm (từ C5 đến C70) v chứa 80–85 % C, 10–14 % H, 0,01–7 % S, 0,01 % N v 07 % O2 Các thnh phần dầu mỏ l hyđrô cacbua (tới 98%) đợc chia thμnh nhãm 1) Nhãm c¸c chÊt parafin (Alkane) thạch lạp (chiếm gần 90 % tổng thnh phần dầu mỏ) v l hợp chất bÃo hòa bền vững CnH2n+2, phân tử đợc biểu diễn mạch thẳng v nhánh nguyên tử cacbon C Các chất parafin bao gồm khí mêtan, êtan, prôpan v khí khác, hợp chất với 517 nguyên tử C l chất lỏng, số nguyên tử C lớn l chất rắn Các chất parafin nhẹ có khả bay cực đại v ho tan nớc 2) Nhóm chất parafin vòng (Naftene) hợp chất mạch vòng bÃo ho CnH2n với 56 nguyên tử cacbon vòng (chiếm 3060 % tổng thnh phần dầu mỏ) Hai nguyên tử cacbon phân tử thay nhóm Alkin – CH2, C2H5 vμ c¸c nhãm kh¸c Ngoμi pentan v hecxan vòng, dầu mỏ gặp thấy naften hai vòng v đa vòng Các hợp chất ny bền vững v chịu phân hủy sinh học 3) Nhóm chất hyđrô cacbua thơm (2040 % tổng thnh phần dầu mỏ) hợp chất có cấu tạo vòng không bÃo ho dÃy benzen, chứa nguyên tử C vòng so với naftene tơng ứng Các nguyên tử cacbon hợp chất nμy cịng cã thĨ thay thÕ b»ng c¸c nhãm alkin Trong dầu mỏ có mặt hợp chất bay với phân tử dới dạng vòng đơn (benzen, toluol, ksilol), sau vòng đôi (naphtalin), vòng ba (antrapen, fenantren) v nhiỊu vßng (thÝ dơ, piren víi vßng) 4) Nhãm olephin (Alken) (chiÕm 10 % thμnh phÇn dÇu má) – hợp chất không chu kì không bÃo ho với hai 386 nguyên tử hyđrô bên cạnh nguyên tử cacbon phân tử, có dạng mạch xích thẳng hay nhánh Tùy thuộc vị trí mỏ, dầu mỏ khác thnh phần Thí dụ, dầu Pensilvania v Cô Oét đợc phân loại l dầu nhãm parafin, dÇu ë Bacu vμ California – nhãm naften, loại dầu khác thuộc nhóm trung gian Trong dầu mỏ có mặt hợp chất chứa l−u huúnh (tíi % S), axit bÐo (tíi % O), hợp chất nitơ (tới 1% N) v số sản phẩm thứ sinh chứa kim loại hữu (với vanađi, côban, niken) Phân tích định lợng v phân định sản phẩm dầu nớc biển l nhiệm vụ khó khăn không chúng đa thnh phần v khác biệt hình thức tồn tại, m hệ tự nhiên hyđrô cacbua nguån gèc tù nhiªn vμ nguån gèc sinh häc Thí dụ, gần 90 % hyđrô cacbua phân tử thấp loại nh êtilen hòa tan nớc mặt đại dơng liên quan tới hoạt động trao đổi chất sinh vật v phân hủy xác chúng Tuy nhiên, vùng bị ô nhiễm mạnh hm lợng hyđrô cacbua tơng tự đợc tăng lên tới 45 bậc Theo liệu khảo sát thực nghiệm, hyđrô cacbua gèc sinh häc vμ gèc dÇu má cã mét loạt nét khác biệt 1) Dầu mỏ l hỗn hợp phức tạp hyđrô cacbua với dải cấu trúc v khối lợng phân tử tơng đối rộng 2) Dầu mỏ chứa số dÃy đồng đẳng, thnh phần kế cận thờng có nồng ®é b»ng VÝ dô, d·y alkan C12 – C22 tỉ lệ thnh phần chẵn v lẻ một, đó, hyđrô cacbua gốc sinh học dÃy ny lại chứa chủ yếu l thnh phần lẻ 3) Dầu mỏ chứa dải rộng alkan vòng v hyđrô cacbua thơm Nhiều hợp chất nh mono, đi, tri v tetramethylbenzen không tìm thÊy sinh vËt biĨn 387 4) DÇu má chøa nhiều hyđrô cacbua naften thơm, nhiều hợp chất khác loại (trong thnh phần có lu huỳnh, nitơ, ôxy, ion kim loại), chất dạng nhựa nhựa đờng nặng tất chúng thực tế sinh vật biển Bảng 1.3 Nguồn gốc xâm nhập hyđrô cacbua dầu mỏ vo đại dơng (Tresnhicov, Smagin, 1979) Nguồn gốc Triệu tấn/năm Vận tải biển (không kể hoả hoạn tầu) Hoả hoạn tầu Dòng từ lục địa (kể nớc thải đô thị) Dòng thải ven bờ Nguồn từ không khí Mỏ dầu tự nhiên Khai thác dầu biĨn 1,83 0,3 1,9 0,8 0,6 0,6 0,08 Tỉng céng 6,11 Dầu mỏ v sản phẩm dầu l chất ô nhiễm phổ biến Đại Đơng Thế Giới Đến đầu năm 80 năm khoảng triệu hyđrô cacbua dầu xâm nhập vo đại dơng (bảng 1.3), tức 0,23 % sản lợng dầu khai thác năm ton giới v lớn nhiều so với lợng dầu thất thoát chìm v h hại tầu dầu suốt Chiến tranh Thế giới thứ hai (4 triệu tấn) Đến năm 1986 lợng dầu thất thoát đà giảm rõ rệt (bảng 1.2 v 1.3) Các đờng thâm nhập v hình thức tồn hyđrô cacbua dầu đa dạng (ho tan, huyền phù, mng mỏng, dạng rắn) M P Nesterova (1984) ghi nhận đờng thâm nhập sau đây: Thải nớc rửa, nớc bì v nớc bẩn từ tầu biển (23 %); Thải cảng biển v vùng nớc quanh cảng, kể 388 lợng thất thoát nạp buồng chứa tầu (17 %); Các chất thải công nghiệp v nớc lục địa (10 %); Dòng n−íc m−a (5 %); − Ngn tõ sù cè tÇu biĨn vμ dμn khoan trªn biĨn (6 %); − Khoan thềm lục địa (1 %); Nguồn từ không khí (10 %); Tất dạng sông tải (28 %) Lợng dầu thất thoát lớn liên quan tới trình vận chuyển chúng từ vùng khai thác, tình cố, xả nớc rửa v nớc bì từ tầu dầu, tất gây nên vết ô nhiễm thờng trực dọc theo tuyến đờng hng hải (hình 1.1) khoang chứa có đến 117 nghìn dầu thô Cô Oét Gần mũi Cornuel, Torri Canhiôn đâm vo rạn san hô, v bị thủng v h hỏng 100 nghìn dầu đà chảy xuống biển Dới tác động gió, vết dầu lớn đà đạt tới bờ biển Cornuel, vợt qua eo biển LaManxơ v tiến đến gần bê Bretani (Ph¸p) C¸c hƯ sinh th¸i biĨn, ven bê v bà bị tổn thơng lớn Từ sau, vụ chảy dầu cố tầu v dn khoan biển xảy thờng xuyên Tổng cộng, năm 19621979 gần hai triệu dầu đà vo môi trờng biển cố, từ 1962 đến 1971: 66 000 năm, từ 1971 đến 1976: 116 000 tấn, từ 1976 đến 1979: 177 000 (Nesterova, 1984) Trong 30 năm gần đây, Đại dơng Thế giới đà có gần 2000 lỗ khoan, riêng Bắc Hải năm 1962 đà khoan 1000 lỗ v 350 lỗ khoan công nghiệp Vì rò rỉ không lớn, dn khoan năm bị 0,1 triệu dầu, nhng cố l Những lợng dầu lớn từ lục địa vo biển qua sông với nớc sinh hoạt v nớc ma Dung lợng chất ô nhiễm dầu từ nguồn ny vợt 2,0 triệu năm Dòng nớc công nghiệp v nh máy chế biến dầu hng năm mang vo biển khoảng 0,5 triệu dầu Số phận lợng dầu đà rơi vo biển bị định trình sau: bay hơi, nhũ hóa, ho tan, ôxy hóa, tạo thnh phức hợp dầu, lắng đọng v phân hủy sinh học (hình 1.2) Hình 1.1 Sơ đồ đờng hng hải vận chuyển dầu mỏ Độ rộng mũi tên tỷ lệ với khối lợng vận chuyển Các gạch chéo tải trọng thêi kú tõ 1967 ®Õn 1976 ThÝ dơ vỊ sù cố tầu trn dầu lớn l vụ tai nạn tầu chở dầu Torri Canhiôn năm 1967, 389 Khi xâm nhập vo biển, dầu lan tỏa dới dạng lớp váng mặt, tạo thnh vết dầu với độ dy khác Theo mu váng dầu xác định gần độ dy (bảng 1.4) Váng dầu lm thay đổi cờng độ v thnh phần phổ ánh sáng xuyên vo môi trờng nớc Các váng dầu thô cho qua 110 % ánh sáng (ë b−íc sãng 280 nm) vμ 60−70 % ¸nh s¸ng (ở bớc sóng 400 nm) Váng dầu dy 30 390 40 μm hoμn toμn hÊp thơ hÕt bøc x¹ hång ngoại Tính chất đặc trng dầu l phát huỳnh quang bị chiếu tia cực tím Cờng độ cực đại huỳnh quang quan sát thấy dải sóng 440483 nm dải phổ quan trắc, góc đo ngắm v phân cực Bảng 1.4 Một số đặc điểm váng dầu nớc (Nelson - Smit, 1977) Hình dáng bề ngoi Nhìn thấy Mầu ánh bạc Có vết mu sắc Vân hoa mu sắc rõ Mu sắc mờ đục Mu tối Hình 1.2 Sơ đồ tổng quát trình phân bố v phân hủy dầu trn biển (Nelson - Smit, 1977) Sự khác biệt đặc trng quang học váng dầu v nớc biển cho phép phát từ xa v ớc lợng ô nhiễm dầu mặt biển vùng phổ cực tím, nhìn thÊy vμ hång ngo¹i Mn vËy, ng−êi ta øng dơng phơng pháp thụ động v tích cực Các phơng pháp thụ động sử dụng xạ tự nhiên, bị phản xạ đợc phát hệ thống dầu nớc Hiệu sử dụng phơng pháp ny tùy thuộc vo tính chất phát xạ v phản xạ bề mặt, nhiệt độ, tham số khí quyển, 391 Độ dy (m) Lợng dầu (l/km2) 0,038 0,076 0,152 0,305 1,016 2,032 44 88 176 352 1170 2340 Năng lợng xạ Mặt Trời cực tím tới mặt biển nằm dải 280400 nm, tính chất quang học nớc v dầu khác nhau: hệ số phản xạ nớc l 1,5 %, dầu thô 56 %, điêzen 23 % Để phát váng dầu dải ny, ngời ta sư dơng c¸c hƯ thèng m¸y qt phỉ, c¸c hệ thống viđeo, thiết bị có hệ quang học v hệ lọc tơng ứng Khi sử dụng loại thiết bị, lọc v váng dầu khác nhau, độ tơng phản tốt đạt đợc vùng phổ đỏ xanh Độ tơng phản lớn ứng với dải 400–630 nm, nhá nhÊt – d¶i 400–500 nm Khi quan trắc từ vệ tinh, dải 600800 nm l dải mang nhiều thông tin để phát vùng ô nhiễm đại dơng Tuy nhiên, nhợc điểm quan trắc dải phổ nhìn thấy l ảnh hởng mạnh điều kiện khí tợng v đặc ®iĨm phỉ cđa khÝ qun cịng nh− sù ®é phøc tạp giải đoán liệu quan trắc Các phép đo vùng phổ hồng ngoại dựa khác biệt nhiệt độ nớc v nớc bị phủ váng dầu, hay khác biệt hệ số phát xạ 392 Trong phơng pháp tích cực phát từ xa ngời ta sử dụng nguồn phát xạ nhân tạo Đó l phơng pháp định vị quang học, dựa khác biệt hệ số phản xạ mặt bị nhiễm bẩn v mặt nớc (thờng l dải 300400 v 1000 1200 nm), v phơng pháp dựa vo đo ánh sáng huỳnh quang váng dầu nhờ máy dùng bớc sóng công tác 337, 354 v 530 nm Các phơng pháp theo dõi ô nhiễm mặt nớc từ xa có triển vọng Theo đánh giá gần đúng, tốc độ di chuyển vết dầu 60 % vận tốc dòng chảy v 24 % tốc độ gió, v dầu di chuyển theo hớng gió Váng dầu hon ton dập tắt sãng mao dÉn, trÊn ¸p c¸c sãng träng lùc nhá v lm giảm tham số nhám gồ ghề mặt nớc 23 lần Lúc ban đầu tồn vết dầu trình bay hyđrô cacbua cã ý nghÜa lín Theo sè liƯu quan tr¾c, sau 12 25 % hợp phần nhẹ dầu bị bay hơi, nhiệt độ nớc 15oC tất hyđrô cacbua đến C15 bay vòng 10 ngy (Nesterova, Nemirovskaia, 1985) Tất hyđrô cacbua có độ ho tan yếu nớc, v độ hòa tan cng giảm tăng số nguyên tử cacbon phân tử Trong lít nớc cất ho tan gần 10 mg hợp chất chứa C6, mg chøa C8 vμ 0,001 mg chøa C12 ThÝ dơ, t¹i nhiệt độ trung bình nớc biển, độ ho tan cña benzen lμ 820 μg/l, toluol – 470, pentan – 360, hexsan – 138 vμ geptan – 52 μg/l C¸c hợp phần ho tan, dầu thô hm lợng không 0,01 %, l chất độc hại đối víi thđy sinh vËt C¸c chÊt kiĨu nh− benzapiren cịng thuộc nhóm ny Khi hòa trộn với nớc, dầu tạo thnh hai dạng nhũ tơng: loại trực tiếp dầu nớc v loại ngợc nớc dầu Các loại nhũ tơng trực tiếp, gồm giọt dầu đờng kính dới 393 0,5 m, bền vững v đặc biệt đặc trng cho loại dầu chứa chất hoạt tính bề mặt Sau tách hợp phần bay v ho tan, dầu lại thờng tạo thnh nhũ tơng ngợc nhớt, ổn định dần hợp chất cao phân tử kiểu nh nhựa v nhựa đờng v chứa 5080 % nớc (vữa sôcôla) Dới ảnh hởng trình phi sinh vật, độ nhớt nhựa tăng lên v bắt đầu kết dính thnh kết hạch dầu hạt dầu kích thớc từ mm đến 10 cm (thờng l 120 mm) Các kết hạch dầu l hỗn hợp hyđrô cacbua phân tử cao, nhựa v nhựa đờng Lợng thất thoát dầu để hình thnh kết hạch 510 % Những thnh tạo cấu trúc nhớt cao vữa sôcôla v kết hạch dầu, trì thời gian di mặt biển, bị dòng chảy mang đi, bị tung lên bờ v lắng xuống đáy Xung quanh hạt kết dầu thờng xuyên đợc Nhiều thủy sinh vật (tảo lam lục v điatomê, tôm râu cng v số động vật không xơng sống khác) định c kết hạch dầu 1.3 Thuốc bảo vệ thực vật Các thuốc bảo vệ thực vật l nhóm lớn chất nhân tạo dùng để chống lại vật hại v bệnh thực vật Tùy thuộc mục đích sử dụng, thuốc bảo vệ thực vật chia thnh nhóm sau: thuốc diệt côn trùng để chống côn trùng có hại, thuốc diệt nấm v diệt khuẩn để chống nấm v bệnh khuẩn thực vật, thuốc diệt cỏ chống loại dại v.v Theo tính toán nh kinh tế học, đồng rúp chi để bảo vệ hóa học thực vật khỏi vật hại v bệnh, đảm bảo gìn giữ mùa mng v chất lợng loại ngũ cốc, rau v trung bình, mang lại 10 rúp, với công nghiệp v ăn tới 30 rúp Tuy nhiên, nghiên cứu sinh thái đà xác định 394 thuốc bảo vệ thực vật, tiêu diệt vật hại mùa mng, gây tác hại to lớn nhiều sinh vật có ích v lm tổn thơng lnh mạnh quần sinh tự nhiên Đà từ lâu, nông nghiệp lên vấn đề chuyển đổi phơng pháp chống vật hại từ phơng pháp hóa học (gây ô nhiễm môi trờng) sang phơng pháp sinh học (sinh thái sạch) Hiện nay, triệu thuốc bảo vệ thực vật đợc tiêu thụ thị trờng giới năm Khoảng 1,5 triệu chất ny đà vo thnh phần hệ sinh thái đất liền v biển qua đờng không khí v nớc Sản xuất thuốc bảo vƯ thùc vËt b»ng c«ng nghiƯp kÌm theo xt hiƯn lợng lớn sản phẩm phụ lm ô nhiễm nớc thải Trong môi trờng nớc thờng gặp l đại diện chất diệt côn trùng, diệt nấm v diệt cỏ Các thuốc diệt côn trùng tổng hợp chia lm ba loại chính: hữu chứa clo, hữu chúa phốt v cacbamat Thuốc diệt côn trùng hữu clo sản xuất phơng pháp xử lý clo hyđrô cacbua thơm v hyđrô cacbua lỏng đơn vòng Nhóm ny gồm DDT (diclordifeniltricloretan) v dẫn xuất, phân tử chúng độ bền vững nhóm béo v nhóm thơm có mặt tăng lên, tất dẫn xuất chứa clo cirlodien (eldrin, dildrin, geptaclor ) v nhiều đồng phân cđa hecxaclorcirclehexan (γ HCCH), sè ®ã nguy hiĨm nhÊt l lindan Những chất ny có chu kỳ bán phân hủy tới vi chục năm v bền vững phân hủy sinh học Trong môi trờng nớc thờng gặp policlorbifenil (PCB) dẫn xuất DDT phần béo, tính đợc tới 210 đồng đẳng v đồng phân Hình 1.3 Công thức hóa học số loại thuốc bảo vệ thực vật điển hình I - diƯt c«n trïng, F - diƯt nÊm, khn, H - diệt cỏ 395 396 Trong 40 năm gần đây, ®· sư dơng 1,2 triƯu tÊn PCB s¶n xt chất dẻo, thuốc nhuộm, máy biến thế, tụ điện Các chất PCB vo môi trờng phát thải nớc công nghiệp v đốt hủy chất thải rắn bÃi rác Nguồn ny đa PCB vo khí quyển, từ với giáng thủy rơi xuống vùng Trái Đất Thật vậy, mẫu tuyết lấy Nam Cực, hm lợng PCB l 0,031,2 ng/l Các thuốc bảo vệ thực vật chứa phốt hữu l ête phức tạp loại cồn axit đơn phôt dẫn xuất thiô phôt Nhóm ny gồm loại thuốc diệt côn trùng có đặc trng tác dụng chọn lọc loại côn trùng Đại phôt phat hữu chịu phân hủy sinh hóa nhanh (một tháng) đất v nớc Ngời ta đà tổng hợp đợc 50 nghìn hoạt chất, thông dụng l paration, malation, fozalon, dursban Các chất carbamat thờng l ête phức tạp nmeta axit carbamin Phần lớn chúng cã t¸c dơng chän läc hãa häc mét sè chÊt đặc trng pestiside hình 1.3 Trong nớc biển thờng xuyên tìm thấy DDT v sản phẩm phụ, PCB, HCCH, deldrin, tetraclorfenol v hóa chất khác 1.4 Các chất tẩy tổng hợp Các chất tẩy thuộc nhóm lớn chất lm giảm sức căng bề mặt nớc Chúng có mặt thnh phần chất tẩy rửa tổng hợp, đợc dùng rộng rÃi sinh hoạt v công nghiệp Cùng với nớc thải, chất ny xâm nhập vo nớc mặt lục địa v môi trờng biển Các chất tẩy tổng hợp có chứa poliphotphat natri, ho tan chất tẩy v số hợp phần phụ độc hại cho thủy sinh vật: chất thơm, hóa chất lm trắng (các persulphat, perborat), xô ®a canxi, cacboxi−methylxeluloza, silicat natri vμ mét sè chÊt kh¸c Các chất fungicide, sử dụng để diệt bệnh nấm thực vật, trớc có dùng muối đồng v vi khoáng chất có lu huỳnh Sau thông dụng dùng chất có thủy ngân hữu dạng methyl thủy ngân lm clo, nhng độc hại cho động vật đợc thay methocsietil thđy ng©n vμ asetat fenil mercury (thđy ng©n) Ph©n tư tất chất tẩy đợc tạo thnh từ phần a nớc v kị nớc Phần a nớc lμ c¸c nhãm: cacboxil (COO−), sunphat (OSO3−), vμ sunphonat (SO3−) v tích tụ chất cặn với nhóm – CH2 – CH2 – O – CH2 – CH2 nhóm có chứa nitơ, phôtpho Phần kị nớc thờng cấu tạo từ mạch thẳng gồm 1018 nguyên tử cacbon, mạch nhánh parafin từ vòng benzen hay naphtalin víi c¸c chÊt gèc alkin Nhãm c¸c chÊt herbicide gồm sản phẩm thứ yếu axit fenocsiusus, v có tác động sinh lý mạnh Các chất triazin (ví dơ simazin) vμ c¸c chÊt thay thÕ cacbamit – u rê (monuron, diuron, picloram) nhóm lại thnh nhóm herbicide ho tan tốt nớc v bền vững đất Chất tác động mạnh chất herbicide l picloram Để tiêu diệt ton số dạng thực vật cần có 0,06 kg chất ny héc ta Công thức Tuỳ thuộc chất v cấu trúc phần a nớc, phân tử chất tẩy đợc phân chia thnh chất hoạt tính anion mạnh (ion hữu tích điện âm), hoạt tính kation mạnh (ion hữu tích điện dơng), lỡng tính (biểu lộ tÝnh chÊt kation dung dÞch axit, tÝnh anion dung dịch kiềm) v không sinh ion Các chất ny không tạo thnh ion nớc Độ ho tan chúng gây nên nhóm chức có lực mạnh 397 398 nớc v tạo thnh mối liên kết hyđrô phân tử nớc v nguyên tử ôxy gốc polyêtilenglicôn chất tẩy axit sulphuric đóng vai trò chất dính nớc Nhiều chất alkinbenzolsulphonat v alkilnaphtalinsulphonat (hình 1.4) thờng đợc sử dụng sản xuất chất tẩy rửa sinh hoạt v công nghiệp Các alkilsulphat (hình 1.4) đợc sản xuất dựa cồn béo Trong chất alkilsulphat nguyªn sinh, nhãm sulphoeste − OS n»m ë cuèi phân tử Trong chất alkilsulphat thứ sinh, liên kết với nguyên tử cacbon nằm bên phân tử Các chất tẩy không sinh ion l sản phẩm cao phân tử trùng ngng ôxit êtilen propilen với hợp chất chứa nguyên tử hyđrô di ®éng, thÝ dơ cån bÐo, axit cacbolic, alkinphenol, phenol Thí dụ, sintanol (xem hình 1.4) ête poliethylen sở cồn thứ sinh, đợc phân biệt với hm lợng ôxit ethylen Liên Xô, khối lợng sản xuất, chất tẩy không sinh ion chiếm 1116 % tổng lợng v thờng đợc sử dụng cho mục đích công nghiệp (OP7, OP10, sintanol, sintamid, proxsanol v chất khác) Hình 1.4 Công thức hóa học số chất tẩy tổng hợp vμ benzapiren (BP) - alkinbenzensulphonat (n = 5÷18), - alkilnaphtalinsulphonat (nhecali), - alkilsulfat (n = 10÷20), - sintanol (n ≤ 16, m ≤ 10), - mi am«ni thø t−, - benzapiren 3,4 Phỉ biÕn chất tẩy l chất hoạt tính anion Chúng chiếm 50 % tất chất tẩy sản xuất giới (ở Liên Xô tới 86 %) Phỉ biÕn nhÊt lμ c¸c alkilaril−sulphonat (sulphonol) vμ alkinsulphat Các phân tử sulphonol có chứa vòng thơm, nguyên tử hyđrô đợc thay hay vi nhóm alkin, phần d 399 Các muối nhóm bốn thuộc loại chất tẩy hoạt tính kation Thí dụ nh muối amôni (xem hình 1.4), chứa gốc alkin với mạch thẳng từ 1218 nguyên tử cacbon, sau nhóm methyl, ethyl benzin (a, b, c) v nguyên tử halogen phần d methyl hay ethylsulphat (x) Tỉ phần chất hoạt tính kation l 12,5 % tổng sản lợng chất tẩy Các chất tẩy lỡng tính sản xuất loạt thư nghiƯm vμ ch−a dïng réng kinh tÕ qc dân Sự có mặt chất tẩy nớc thải công nghiệp l chúng đợc dùng trình nh lm giầu tách đÃi quặng, tách sản phẩm công nghệ hóa học, sản xuất polime, cải thiện điều kiện khoan lỗ khoan dầu v khí, 400 chống ăn mòn thiết bị Trong nông nghiệp, chất tẩy đợc dùng thnh phần thuốc bảo vệ thực vật Nhờ chất hoạt hóa mặt, ngời ta nhũ hóa đợc chất độc dạng lỏng dạng bột, không ho tan nớc, nhng hòa tan chất hòa tan hữu Ngoi ra, nhiều chất tẩy thân chúng có tính chất diệt côn trùng v diệt cỏ 1.5 Các hợp chất có thuộc tính gây ung th Các chất gây ung th l hợp chất đồng loại hóa học, biểu hoạt tính biến dạng v có khả gây nên biến đổi gây ung th, sinh quái thai (lm rối loạn trình phát triển phôi), hay biến đổi đột biến thể Tùy thuộc điều kiện tác động, chúng dẫn đến kìm hÃm tăng trởng, đẩy nhanh trình gi, phát sinh độc tố, phá hủy phát triển cá thĨ vμ lμm biÕn ®ỉi q gien sinh vËt Thc loại chất có đặc tính gây ung th có: hyđrô cacbua béo chứa clo với mạch ngắn nguyên tử cacbon phân tử, vinylclorit, thuốc bảo vệ thực vật v đặc biệt hyđrô cacbua thơm đa vòng (PAH) Đó l hợp chất hữu đa phân tử, phân tử chúng vòng benzen l yếu tố cấu chúc Các chất PAH không thay chứa phân tử từ đến vòng benzen, liên kết với theo nhiều kiểu Còn số lợng lớn cấu trúc đa vòng, có chứa nhóm chức vòng benzen, mạch bên Đó l halogen, amino, sulpho, nitro v loại cồn, anđehit, ête, ketone, axit, quinon, hợp chất khác có mạch thơm Độ ho tan PAH nớc không lớn v giảm dần với tăng khối lợng phân tư: tõ 16 100 μg/kg (acenaphtilen) ®Õn 401 0,11 μg/l (3,4benzapiren) Sự có mặt muối nớc thực tế không ảnh hởng đến ho tan PAH Nhng với có mặt benzol, dầu, sản phẩm dầu, chất tẩy v chất hữu khác, độ ho tan PAH tăng lên mạnh Trong nhóm PAH không thay thế, điều kiện thiên nhiên đợc biết đến nhiều v thông dụng l 3,4benzapiren (BP) (xem hình 1.4) Những nguồn PAH môi trờng l trình tự nhiên v nhân sinh Nồng độ BP tro núi lửa lμ 0,3– 0,9 μg/kg §iỊu nμy cã nghÜa lμ cïng với tn tro, năm 1,2 24 BP vo môi trờng Vì vậy, lợng PAH cực đại trầm tích đại đáy Đại dơng Thế giới (hơn 100 g/kg chất khô) đợc phát vùng hoạt động kiến tạo mạnh, tác động nhiệt lòng đất Theo thông tin có, mét sè thùc vËt vμ ®éng vËt biĨn cã thĨ tổng hợp PAH Trong tảo v cỏ biển gần vùng bờ tây Trung Mỹ, lợng BP đạt tới 0,44 g/g, số loi tôm Bắc Băng Dơng 0,23 g/g Các vi khuẩn kị khí tạo đến 8,0 μg BP tõ g c¸c chÊt chiÕt suÊt lipit plankton Mặt khác, có dạng vi khuẩn đặc biệt biển v đất phân hủy đợc hyđrô cacbua, kể PAH Theo đánh giá L M Sabad (1973) vμ A P Ilnhiski (1975), mËt độ BP đợc tạo thnh tổng hợp BP thực vật v hoạt động núi lửa, bao gồm: đất: 510 g/kg (chất khô), thực vật: 1–5 μg/kg, n−íc cđa c¸c thđy vùc n−íc ngät: 0,0001 g/l Tơng ứng với nồng độ đó, ngời ta đà đa cấp độ ô nhiễm đối tợng môi trờng (hình 1.5) Các nguồn nhân sinh chủ yếu PAH môi trờng l nhiệt phân chất hữu trình đốt cháy nguyên liệu, gỗ v nhiên liệu Sự tạo thnh PAH nhiệt 402 phân xảy đạt nhiệt độ 650900 oC v thiếu hụt ôxy lửa Ngời ta thấy BP đợc đợc tạo thnh nhiều trình nhiệt phân củi gỗ với nhiệt độ 300350 oC (Dikun, 1970) Theo ớc lợng M Ziussa (1976), phát thải BP ton cầu năm 70 khoảng 000 năm, có 72 % từ công nghiệp v 27 % từ tất dạng cháy khác Bảng 1.5 Mức ô nhiễm benzapiren (BP) môi trờng xung quanh (Ilnhiski, 1975) Mức độ ô nhiễm, g/kg Đối tợng Yếu Đất Thực vật Nớc (g/l) Trầm tích đáy (cát) Thủy thực vật bậc cao Đáng kể Mạnh 20 – 30 31 – 100 11 – 20 > 100 > 20 > 0,01 > 100 > 50 ≤ 10 ≤ 0,005 20 – 30 15 – 20 ≤ 0,01 100 50 Khi phong hóa đá trầm tích v phun tro, hng năm xuất 3,5 thủy ngân Trong thnh phần bụi không khí có chứa gần 12 000 thủy ngân, v phần lớn có nguồn gốc nhân sinh Trong trình phun núi lửa v với giáng thủy khí quyển, năm 50 nghìn thủy ngân đ xuống mặt đại dơng, trình khử khí thạch 25150 nghìn Gần nửa sản lợng công nghiệp năm kim loại ny (910 nghìn tấn) đờng khác vo đại dơng Hm lợng thủy ngân than đá v dầu mỏ trung bình mg/kg, vậy, đốt nhiên liệu khoáng, Đại dơng Thế giới nhận nghìn tấn/năm Sản lợng khai thác năm thủy ngân vợt 0,1 % tổng hm lợng Đại dơng Thế giới, nhng nhập lợng nhân tạo đà vợt trội lợng mang sông, điều ny l đặc trng cho nhiều kim loại (bảng 1.7) Bảng 1.6 Dòng kim loại nguồn địa hóa v công nghiệp (Gerlach, 1985) Nguồn gốc Đơn vị Vỏ trái đất Các kim loại nặng (thủy ngân, chì, cađimi, kẽm, đồng, asen ) thuộc số chất ô nhiễm phổ biến v độc Chúng đợc dùng rộng rÃi nhiều ngnh công nghiệp, vậy, có biện pháp lm sạch, hm lợng hợp chất chứa kim loại nặng nớc thải công nghiệp tơng đối lớn Khối lợng lớn hợp chất ny vo đại dơng qua khí Các dòng số kim loại nguồn gốc địa hóa v nguồn gốc công nghiệp đợc so sánh bảng 1.6 Với quần thể sinh vật biển, nguy hiểm l thủy ngân, chì v cađimi Thủy ngân đợc mang tới đại dơng từ lục địa v từ khí 403 mg/kg Nớc đại dơng 1.6 Kim loại nặng g/l Pb Hg Cd Sb Cr Se As Cu Zn 15 0,06 0,2 0,002 0,007 0,1 0,2 ? 0,09 45 40 0,3 0,3 0,5 2 Toμn bé §DTG 10 t 2,8 10 140 420 420 700 2800 2800 4200 Xói lở 103 t/năm 150 3,5 0,5 1,3 236 7,2 72 Đốt nhiên liệu 10 t/năm 34 2,0 0,2 ? 1,5 1,1 8,2 Khai thác 103 t/năm 3500 9,0 15 70 3000 1,2 30 Sản lợng năm % hμm l−ỵng 125 0,1 0,01 0,015 0,7 2.10-4 10-4 325 720 2,1 37 7500 5000 0,3 0,1 §DTG Hm lợng thủy ngân nớc đại dơng không vợt khái giíi h¹n 5–15 ng/l Trong n−íc biĨn nã có mặt dạng sau (Brosse, 1985): HgCl (65,8 %), HgCl B − (12,3 %), 404 − HgCl (12 %), HgCl Br (4,3 %), HgCl (3 %), HgClBr (1,1 %), HgOHCl (0,2 %) Ba dạng sau thuộc dạng bay vùng ô nhiễm nớc thải công nghiệp, nồng độ thủy ngân dung dịch v chất lơ lửng tăng mạnh đây, vi khuẩn đáy chuyển hóa clorit thnh thủy ngân mêtil (đơn v đôi) CH3Hg độc tính cao Sự nhiễm độc hải sản đà nhiều lần lm cho dân c ven biển bị nhiễm độc thủy ngân Tính đến năm 1977, Nhật đà có tới 2800 nận nhân bệnh Minamata Nguyên nhân bệnh ny l chất thải xí nghiệp chế clovinhil v axetanđehit, thủy ngân clorit đợc dùng lm chất xúc tác Nớc thải lm cha tốt đà vo vịnh Minamata Bảng 1.7 Dòng kim loại (103 tấn/năm) tạo trình tự nhiên v nhân tạo (Valđichuc, 1977) Chì nguyên tố phân tán tiêu biểu, chứa tất hợp phần môi trờng: đá, đất mầu, nớc thiên nhiên, khí quyển, sinh vật Cuối cùng, chì phát tán mạnh vo môi trờng trình hoạt động sản xuất ngời Đó l phát thải với nớc thải công nghiệp v sinh hoạt, khói v bụi nh máy, khí xả động đốt Theo ớc lợng V V Đobrovolski (1987), tái phân bố khối lợng chì lục địa v Đại dơng Thế giới nh sau Với dòng nớc sông, nồng độ chì nớc trung bình g/l, lợng chì hòa tan nớc mang vo đại dơng l gần 40 10 tấn/năm, pha rắn chất lơ lửng sông khoảng 2800 10 tấn/năm, đetrit hữu vụn tinh − 10 ⋅ 10 25000 319000 Mangan (Mn) 440 1600 tấn/năm Nếu tính rằng, dải hẹp ven bờ thềm lục địa, 90 % chất lơ lửng sông bị lắng đọng v phần lớn hợp chất ho tan kim loại bị hấp thụ keo ôxit sắt, kết cục, vùng thẳm đại dơng nhận đợc khoảng (200 300) 10 từ chất lơ lửng hạt mịn v (25 − 30) ⋅ 10 tÊn §ång (Cu) 375 4460 hợp chất hòa tan Kẽm (Zn) 370 3930 Niken (Ni) 300 358 Chì (Pb) 180 2330 Dòng chì di c từ lục địa vo đại dơng theo nớc sông, m qua khí Với bụi khí lục địa, đại dơng nhận (20 30) 10 chì năm Nguồn chì gia nhập 13 57 từ giáng thủy đợc đánh giá vo khoảng (400 2500) 10 Bạc (Ag) Thđy ng©n (Hg) ThiÕc (Sn) 1,5 166 Ăngtimoan (Sb) 1,3 40 tấn/năm với nồng độ chì nớc ma 16 g/l Những nguồn chì vo khí l phát thải núi lửa (1530 tấn/năm từ sản phẩm phún tro mịn v 10 tấn/năm từ hạt dới Nguyên tố Sắt (Fe) Molibđen (Mo) Nguồn nớc sông tự nhiên Các nguồn nhân tạo micromet), hợp chất hữu nhẹ từ thảm thực vật (250300 tấn/năm), sản phẩm từ vụ cháy ( (6 7) 10 tấn/năm) v 405 406 công nghiệp đại Sản lợng chì tăng từ 20 10 tấn/năm vo đầu kỷ 19 lên 3500 10 tấn/năm đầu năm 80 kỷ 20 Lợng phát thải chì vo môi trờng từ nguồn công nghiệp v sinh hoạt đợc ớc lợng khoảng (100 400) 10 tấn/năm Cađimi, với sản lợng ton giới năm 70 đà đạt 15 10 tấn/năm, vo đại dơng với dòng nớc sông v qua khí Theo số đánh giá, lợng cađimi qua không khí (1,7 8,6) 10 tấn/năm 1.7 Sự đổ phế thải xuống biển nhằm mục đích chôn giữ Nhiều nớc ven biển thực chôn cất biển vật liệu v chất, chẳng hạn nh bùn cát từ công trình nạo vét đáy, cặn lỗ khoan, chất thải công nghiệp, rác xây dựng, chất thải rắn, chất nổ v hóa chất, chất thải phóng xạ v chất khác Lợng chôn cất gần 10 % tổng lợng chất ô nhiễm thâm nhập vo Đại dơng Thế giới Thật vậy, từ năm 1976 đến 1980, năm với mục đích chôn thải ngời ta đà đổ 150 triệu loại chất thải vo biển Căn để chôn thải biển l khả môi trờng biển tái chế đợc lợng lớn chất hữu v vô m hại đặc biệt chất lợng nớc Tuy nhiên, khả ny vô hạn Vì vậy, chôn thải đợc xem nh giải pháp bất đắc dĩ, nhợng tạm thêi cđa x· héi tr−íc sù bÊt cËp cđa c«ng nghệ Từ đây, vấn đề đề xuất v luận chứng khoa học cho phơng pháp điều chỉnh đổ thải xuống 407 biển có tầm quan trọng đặc biệt Trong rác thải sản xuất công nghiệp có mặt chất hữu v hợp chất kim loại nặng khác Rác sinh hoạt trung bình chứa (trên khối lợng chất khô) 3240 % chất hữu cơ, 0,56 % nitơ, 0,44 % phôtpho, 0,155 % kẽm, 0,085 % chì, 0,001 % cađimi, 0,001 % thủy ngân Chất cặn nh máy lm nớc sinh hoạt chứa (trên khối lợng chất khô) đến 12 % chất mùn, % nitơ tổng, 3,8 % phôtpho, 913 % chất béo, 10 % chất đờng v bị ô nhiễm kim loại nặng Các vật liệu nạo vét đáy có thnh phần tơng tự nh Trong thời gian đổ thải, vật liệu qua cột nớc phần chất ô nhiễm chuyển vo dung dịch, lm thay đổi chất lợng nớc, phần khác bị hạt lơ lửng hấp phụ v chuyển vo trầm tích đáy Đồng thời độ đục nớc tăng lên Sự diện chất hữu thờng dẫn đến tiêu hao nhanh ôxy nớc v không dẫn tới chỗ hon ton triệt tiêu ôxy, ho tan chất lơ lửng, tích tụ kim loại dạng tan, xuất hyđrô sunphua Sự có mặt lợng lớn chất hữu tạo bùn đáy môi trờng khử bền vững, xuất loại nớc bùn đặc biệt, chứa hyđrô sunphua, amiac, ion kim loại dạng khử Trong xảy trình khử sunphat v nitrat, tạo phôtphat Các vật liệu thải có tác động khác tới thể sinh vật nổi, sinh vật bơi nớc v sinh vật đáy Trong trờng hợp tạo thnh váng mặt chứa hyđrô cacbua dầu v chất tẩy, chế độ trao đổi khí biên không khí nớc bị phá hoại Điều ®ã dÉn ®Õn lμm chÕt Êu trïng c¸c ®éng vËt không xơng sống, chứng cá v cá bột, kích thích tăng trởng số lợng vi sinh vật ôxy hóa dầu v sinh vật gây mầm bệnh Sự diện chất lơ lửng ô nhiễm nớc lm xấu điều kiện dinh dỡng, hô hấp v trao đổi chất nhiều thủy sinh vật khác, lm giảm tốc độ 408 tăng trởng, cản trở trởng thnh sinh dục động vật phù du giáp xác Các chất ô nhiễm thâm nhập vo dung dịch, tích lũy mô vμ c¸c bé phËn cđa thđy sinh vËt vμ t¸c động độc hại tới chúng Chôn thả nguyên liệu xuống đáy v độ đục nớc đáy tăng cao thời gian di lm chết ngạt dạng sinh vật bám đáy di chuyển chậm Với loi cá, thân mềm v giáp xác sống sót tốc độ tăng trởng bị giảm điều kiện thức ăn v hô hấp sút Không thnh phần loi quần thể đáy bị biến đổi Để đánh giá định lợng tình trạng ô nhiễm hóa học môi trờng vùng đổ thải, xác định động thái mức ô nhiễm nớc biển v trầm tích đáy v định khối lợng thải cho phép vo biển, cần phải tiến hnh tính cân tất chất ô nhiễm thnh phần vật liệu thải (Sl−ghin, 1983) Trong tỉ chøc hƯ thèng kiĨm so¸t đổ thải vo biển, việc xác định vùng đổ thải có tính đến tính chất vật liệu v đặc trng nớc biển có ý nghĩa định Hiệp định phòng chống ô nhiễm biển đổ thải v nguyên liệu khác (hiệp định Luân đôn chôn thải, năm 1972) có chứa tiêu chí cần thiết để giải vấn đề Những yêu cầu Hiệp định nh sau: Đại dơng vốn có độ phóng xạ tự nhiên, đại dơng có K, 87Rb, 3H, 14C v đồng vị phóng xạ chỗi uran v thori Hơn 90 % độ phóng xạ tự nhiên nớc đại dơng l 40 K, tức 18,5.1021 Bk Đơn vị ®é phãng x¹ hƯ SI – bekkelium (Bk), b»ng phóng xạ đồng vị, s diễn động tác phân rà Trớc đây, ngời ta đà sử dụng đơn vị độ phóng xạ ngoi hệ thống curi (Cu), tơng đơng độ phóng xạ đồng vị, s diễn 3,7.1010 động tác phân rà 1) Đánh giá số lợng, trạng thái v tÝnh chÊt (lý häc, hãa häc, sinh hãa, sinh häc) vật liệu vứt bỏ, độc tính chúng, ®é bỊn v÷ng, xu thÕ tÝch lịy vμ biÕn ®ỉi sinh học môi trờng nớc v sinh vật biển 2) Sử dụng khả vô hiệu hóa, lm tác hại v tái tận dụng chất thải 3) Chọn vùng đổ thải có tính đến yêu cầu lm loÃng tối đa chất, gi¶m thiĨu sù lan trun cđa chóng ngoμi vïng đổ thải, kết hợp thuận lợi điều kiện thủy văn v thủy lý 4) Đảm bảo cách ly vùng đổ thải xa vùng vỗ béo v đẻ trứng cá, xa nơi sinh sống loi thủy sinh vật quý v nhạy cảm, xa vïng nghØ d−ìng vμ c¸c vïng kinh tÕ 409 1.8 Các đồng vị phóng xạ nguồn gốc kĩ nghệ 40 Các chất phóng xạ nguồn gốc kỹ nghệ, chủ yếu l sản phẩm phân tách uran v plutoni, bắt đầu xâm nhập vo đại dơng với lợng lớn từ sau năm 1945, tức từ bắt đầu vụ thử vũ khí hạt nhân v phát triển mạnh sản xuất công nghiệp vật liệu phân chia v đồng vị phóng xạ Ngời ta phân ba nhóm nguồn: 1) thử vũ khí hạt nhân, 2) đổ thải chất thải phóng xạ, 3) cố tầu có động nguyên tử v cố liên quan tới việc sử dụng, vận chuyển v sản xuất đồng vị phóng xạ Thnh phần đồng vị nhân tạo vo đại dơng đợc xác định chủ yếu sản phẩm phân chia nhiên liệu hạt nhân (bảng 1.8) Tơng quan chúng thay đổi tuỳ theo dạng nhiên liệu, tốc độ v điều kiện diễn phản ứng 410 Bảng 1.8 Những đồng vị phóng x¹ quan träng nhÊt n−íc biĨn (Khardi vμ nnk., 1973; Rais, 1971) Tên đồng vị Chu kỳ phân rà Dạng phát xạ Các đồng vị thiên nhiên Triti 3H 12,3 năm Cacbon 14 5760 năm Kali 40 1,3.109 năm Rb 87 4,7.1010 năm Po 210 0,38 năm U 234 2,5.105 năm Tên đồng vị Chu kỳ phân rà Dạng phát xạ Các nguyên tố chuyển hóa uran Pu 238 86 năm Pu 239 24400 năm Pu 240 6660 năm Pu 241 13,2 năm Am 241 458 năm Sản phẩm phân tách lò hạt nhân Ba 140 12,8 ngμy β–γ U – 235 α α Kr 85 10,6 năm Sr 89 0,14 năm 7,1.10 năm U 238 4,5.10 năm Sản phẩm kích hoạt P 32 0,04 năm Sr 90 28 năm 0,08 năm K Y 90 2,5 ngy Mn 54 0,86 năm K Y 91 0,16 năm Fe 55 2,7 năm K Nb 95 0,10 năm Cr 51 0,74 năm K Zr 95 0,18 năm Co 60 5,3 năm Ru 103 0,11 năm Zn 65 0,67 năm K Ru 106 năm Ag 110 0,69 năm I 131 7,3 ngy Cs 134 2,1 năm Cs 137 30 năm Ce 35 0,239 năm Ce 144 0,78 năm Ca 45 0,438 năm Ar 41 β Na – 24 15 giê β–γ Xe – 133 ngy Co 57 Trong giai đoạn 19481962 đà thực gần 450 vụ nổ bom nguyên tử, theo công suất chúng đánh giá gần số lợng đồng vị phóng xạ (đối với dạng nguy hiểm 90Sr v 137Cs bảng 1.9), xuất khí dạng sôn khí Tổng lợng 137Cs, vo lớp bình lu vo đầu năm 1981, theo đánh giá A A Moisev (1985), b»ng 96.1016 Bk NÕu chÊp nhËn tû lƯ ®é phóng xạ 137Cs/90Sr 1,6, lợng tơng ứng 90Sr táa sÏ lμ 60.1016 Bk Bơi vμ s«n khí phóng xạ trình hon lu khối không khí lan lÃnh thổ rộng v rơi xuống mặt Trái Đất chủ yếu đới 45o N 45o S, phần lớn ma phóng xạ rơi bắc bán cầu Nhiều đồng vị phóng xạ với chu kỳ bán phân rà ngắn, đợc phát sau vụ nổ nớc v nhiều sinh vật biển, đợt ma phóng xạ ton cầu hầu nh không gặp thấy Trớc hết có mặt 90Sr v 137Cs với chu kỳ bán phân rà khoảng 30 năm Đồng vị phóng xạ nguy hiểm từ mảnh vụn đầu đạn hạt nhân không cha phản ứng hết l 239Pu (T1/2=24,4.103 năm), độc nh chất hóa học Theo mức độ phân hủy sản phẩm phân tách 90Sr v 137Cs, trở thnh hợp phần ô nhiễm Tới thời điểm tạm hoÃn thử vũ khí hạt nhân khí (năm 1963), độ phóng xạ 239Pu môi trờng 2,5.1016 Bk Tới năm 1972, khoảng nửa lợng ny đà rơi khu vực thư C¸c chÊt 3H, 24Na, 65Zn, 59Fe, 14C, 31Si, 35S, 45Ca, 54Mn, 57,60Co vμ c¸c chÊt kh¸c, xt hiƯn tơng tác nơtron với yếu tố cấu trúc v môi trờng bên ngoi, tạo thnh Ghi chú: K xạ Rơngen K 411 412 nhóm riêng đồng vị phóng xạ Những sản phẩm phản ứng hạt nhân với nơtron môi trờng biển l đồng vị phóng xạ natri, kali, ph«tpho, clo, br«m, canxi, mangan, l−u huúnh, kÏm, bắt nguồn từ nguyên tố hòa tan nớc biển Đây l độ phóng xạ liên hệ Bảng 1.9 Lợng 90Sr v 137Cs tạo thnh vụ thử vũ khí hạt nhân khí (theo báo cáo Uỷ ban LHQ xạ nguyên tử) Năm thử nghiệm Tổng công suất vụ nổ, Mt* Lợng tính toán, 1016 Bk 90 Sr 137 Cs 1945 – 1951 0,02 0,0075 0,0127 1952 – 1954 1,0 0,37 0,646 1955 – 1956 5,6 2,1 1957 – 1958 31,0 11,7 3,55 19,7 1859 – 1960 – – – 1961 – 1962 101 38,0 64,5 138,62 52,18 88,41 Tæng céng Phần lớn đồng vị phóng đồng loại có mặt 99 Tc, chất chuyển hóa Pluton phần nớc biển, v vật thể thích nghi lại lần với chúng xạ, vo môi trờng biển, có thờng trực nh 239Pu, 239Np, không đặc trng thnh sống đại dơng cần phải Kết chế biến nhiên liệu hạt nhân lm xuất lợng đáng kể chất thải phóng xạ dạng lỏng, rắn v khí Khối lợng chất thải chủ yếu l dung dịch phóng xạ Vì tính đến giá thnh cao trình chế biến v bảo quản chất cô đặc bể chứa chuyên dụng, nên số quốc gia chọn cách đổ 413 chất thải vo đại dơng theo dòng nớc sông chứa chúng thùng bê tông v thả xuống đáy rÃnh sâu đại dơng Với đồng vị phóng xạ Ar, Xe, Cm, Th cha có phơng pháp cô đặc hữu hiệu, chúng nhập vo đại dơng với giáng thủy v nớc thải Từ năm 1944 đến 1971, nh máy sản xuất pluton sông Columbia (Mỹ) hng tháng đà đổ 92,5.1013 Bk chất khác phóng xạ (gần 60 chất), cã 65Zn vμ 51Cr cã ho¹t tÝnh sinh häc Tõ năm 1969 đến 1976 tổng thải 137Cs xuống biển Ailen l 18,5.1015 Bk, 134Cs 3,5.1015 Bk Những lần đổ thải tơng tự thờng l nguyên nhân lm cho mức phóng xạ vùng rộng lớn đại dơng vợt mức nhiều Chôn thải dới đáy đại dơng nh phơng pháp loại bỏ chất thải phóng xạ đà đợc dùng rộng rÃi thập niên gần Từ năm 1946 đến 1970, Uỷ ban lợng hạt nhân Hoa Kì đồng ý cho chôn thải với độ phóng xạ 0,52.1015 Bk Thái Bình Dơng v với độ phóng xạ 3,0.1015 Bk Đại Tây Dơng Từ năm 1967 đến 1976, tám nớc thnh viên Tổ chức hợp tác kinh tế châu Âu đà chôn xuống Bắc Đại Tây Dơng 45970 chất thải với tổng độ phóng xạ 0,17.1015Bk Ngời ta cố gắng tiến hnh chôn vùi công tơ nơ chất thải dới vỉa địa chất đáy vũng sâu đại dơng thnh tạo địa chất thích hợp thạch lục địa Khi khai thác hệ thống lợng nguyên tử tầu hay tầu ngầm (ớc tính đà có tới vi trăm chiếc), hng năm đa vo biển gần 3,7.1016 Bk với cặn thải có trao đổi iôn, gần 18,5.1013 Bk với chất thải lỏng v 12,6.1013 Bk 414 rò rỉ Những tình cố góp phần đáng kể vo độ phóng xạ đại dơng Thí dụ, năm 1963 sau chìm tầu ngầm Treser, đáy Đại Tây Dơng độ phóng xạ đà trở nên cao 1016 Bk Đến nay, tổng lợng phóng xạ ngời mang vo đại dơng cha vợt 5,5.1019 Bk, cha nhiều so víi møc tù nhiªn (18,5.1021 Bk) Tuy nhiªn, tÝnh tËp trung v phân bố không chất phóng xạ tạo nên mối nguy hiểm nhiễm xạ nớc v thủy sinh vật số vùng riêng biệt đại dơng Chơng Mô hình hóa lan truyền chất ô nhiễm đại dơng Tìm kiếm phơng tiện tích cực đấu tranh chống ô nhiễm môi trờng biển l vấn đề thời khoa học đại Một hớng vấn đề ny l nghiên cứu trình tự lm khỏi chất ô nhiễm biển v đại dơng Trong môi trờng biển, bên cạnh trình sinh học v lý hóa học, có tác động lm giảm nồng độ tạp chất, trình thủy ®éng lùc cịng ®ãng vai trß quan träng ChÝnh lμ dòng chảy biển v khuyếch tán rối định vận chuyển, phân tán v lm loÃng tạp chất Chơng ny trình by phơng pháp lý thuyết tính lan truyền chất ô nhiễm điều kiện biển, nghiên cứu ảnh hởng hon lu nớc v khuếch tán rối tới kết tính nồng độ chất, lm quen với kết nghiên cứu thực nghiệm khuyếch tán rối ®iỊu kiƯn thùc 2.1 Ph¸t biĨu to¸n häc bμi to¸n lan chuyền tạp chất môi trờng biển Diễn biến tạp chất môi trờng biển tùy thuộc vμo 415 416 ... Từ không khÝ 92 70 50 88 (1? ??20) .10 5 (5−8) .1 03 (1? ??20) .1 03 (3? ??4) .1 03 (2−20) .10 5 (2? ?3) .1 03 (0,5−4) .1 03 (3? ??5) .1 03 8 .1 03 10 0 (1? ? ?3) .1 03 (5−7) .1 03 1, 1 .10 4 10 0 (4−6) .1 03 (37 ) .1 03 Sự tăng lên không ngừng... to¸n, 10 16 Bk 90 Sr 13 7 Cs 19 45 – 19 51 0,02 0,0075 0, 012 7 19 52 – 19 54 1, 0 0 ,37 0,646 19 55 – 19 56 5,6 2 ,1 1957 – 19 58 31 ,0 11 ,7 3, 55 19 ,7 18 59 – 19 60 – – – 19 61 – 19 62 10 1 38 ,0 64,5 13 8 ,62 52 ,18 ... lở 1 03 t/năm 15 0 3, 5 0,5 1 ,3 236 7,2 72 Đốt nhiên liệu 10 t/năm 34 2,0 0,2 ? 1, 5 1, 1 8,2 Khai thác 1 03 t/năm 35 00 9,0 15 70 30 00 1, 2 30 Sản lợng năm % hm l−ỵng 12 5 0 ,1 0, 01 0, 015 0,7 2 .1 0-4 1 0-4