Nghiên cứu khả năng ứng dụng thực vật thủy sinh dùng cho xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Trường Đại học Khoa học Tự nhiên NGHIÊN cứu KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TH ựC VẬT THỦY SINH DÙNG CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIẺM KIM LOẠI NẶNG Mã số: QT-06-17 Chủ trì đề tài: TS Nguyễn Việt Hùng OAI HỌ C Q U O C GiA l-A TRJNG TAM TH0NG TIN Thự VỊiỆN ị '_ e ^ c j Hà Nội - 2007 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Trường Đại học Khoa học Tự nhiên NGHIÊN CỬU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG T H ựC VẬT THỦY SINH DÙNG CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM KIM LOẠI NẶNG Mã số: QT-06-17 Chủ trì đề tài: TS Nguyễn Việt Hùng OAI H Ọ C QƯÕC GiA I- * TRƯNG TAm THQNG tin thu P J Hà Nội - 2007 > viẹi M BÁO CÁO TÓM TẮT ĐÈ TÀI Tên đề tài: Nghiên cứu khả ứng dụng thực vật thuý sinh dùng cho xử lý nước thài ô nhiễm kim loại nặng Mã số: QT-06-17 Chủ trì đề tài: TS Nguyễn Việt Hùng Các cán tham gia: 1) PGS TS Nguyễn Đình Bảng, 2) PGS TS Nguyễn Văn Nội, 3) CN Trần Đình Trinh Mục tiêu nội dung nghiên cứu: 1) Mục tiêu: • Lựa chọn số thực vật thủy sinh sẵn có Việt Nam có khả xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng • Xây dựng mơ hình thí nghiệm xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng có sử dụng thực vật thủy sinh lựa chọn 2) Nội dung: • Thu thập tải liệu thực vật thủy sinh có khả xử lý kim loại nặng nước • Lựa chọn loại thực vật thủy sinh sẵn có Việt Nam • Khảo sát mức độ ô nhiễm kim loại nặng nước thải cùa số khu đô thị cơng nghiệp • Thiết kế mơ hình thí nghiệm sử dụng thực vật thủy sinh xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng • Phân tích kết q thu viết báo cáo tổng kết, nộp sản phâm nghiệm thu Các kết đạt đưọc • Đã khảo sát sơ mức độ ô nhiễm kim loại nặng sơng dẫn nước thải thành phố Hà Nội • Đã lựa chọn loại thù> sinh bèo nhật bán, bèo bèo hoa dâu ba loại thực vật thủy sinh sẵn có Việt Nam có khả xư lý kim loại nặng nước thai • Đã thiết kế mơ hình thí nghiệm sư dụng thực vật thúy sinh xử 1> nước thai ô nhiễm kim loại nặng • Đăng báo tuyên tập hội nghị Việt - Hàn (For enhancing environmental technology research between Vietnam Nacentech (AMT) and Korea Kentec), hướng dẫn hai khóa luận tốt nghiệp cho sinh viên hệ đại học Tình hình kinh phí cua đề tài • Tơng kinh phí cấp: 20 triệu đồng • Đã nhận : 20 triệu đồng • Đã toán : 20 triệu đồng Xác nhận ban chủ nhiệm khoa Chủ trì đề tài í;}> PGS TS Trần Thị Như Mai Xác nhận trường TS Nguyễn Việt Hùng ABSTRACT Project title: Research on application o f aquatic plants in treatment o f heavy metal contaminated wastewater Code number: QT-06-17 Project Leader: Dr Nguyen Viet Hung Members: Associate Prof Dr Nguyen Dinh Bang, Associate Prof Dr Nguyen Van Noi, B.Sc Tran Dinh Trinh Aims and contents o f the project: ]) Aims • Select some aquatic plants, which are abundant in Vietnam and capable in treating heavy metal-contaminated wastewater • Establish an experimental pilot for treatment o f heavy metal contaminated wastewater using the selected aquatic plant 2) Contents • Collect information on aquatic plants that are capable of treating heavy metal contaminants in wastewater • Select aquatic plants that are abundant in Vietnam • Investigate contamination level o f heavy metals inwastewater some urban and industrial areas in Hanoi • Establish an experimental pilot using aquatic plantsfor treatment o f heavy metal contaminants in wastewater • Analyze the obtained results and write a final project report Results: • from Investigated concentrations o f heavy metal contaminants in wastewater samples from To Lich, Nhue and Hong rivers • Selected three aquatic plants, namely water hyacinth, water lettuce and duck weed These aquatic plants are abundant in Vietnam and quite effective in treatment of heavy metal contaminants in wastewater • Established an experimental model using the selected aquatic plants for treatment o f heav) metal contaminated wastewater • Published an article in the proceeding o f the First International Symposium “ For enhancing env ironmental technology research between Vietnam Nacentech (AM T) and Korea Kentec” dated 31 Ma>, 200Ố; and supervised two graduation theses in the framework o f this project t MỞ ĐẦU Cùng với q trinh cơng nghiệp hố đại hố, nhiễm mơi trường gây kim loại nặng vân đê đáng quan ngại Việt Nam Bởi khơng chất ô nhiễm hữu cơ, kim loại không bị phân huỳ sinh học có xu hướng tích tụ thể sống Có nhiều nguồn gây nhiễm kim loại nặng, phải kể đến nguồn sau [1]: Hoạt động khai thác mỏ: phát thải phần bã quặng, khai thác thù cơng khơng có kê hoạch phạm vi rộng, sử dụng kim loại nặng khai mỏ, ví dụ sử dụng thủy ngân khai thác vàng Hoạt động công nghiệp: nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng hoạt động công nghiêp bao gồm: Công nghiệp sản xuất hợp chất vô Các kim loại nặng thải hầu hết q trình sản xuất hố chất vơ trình sản xuất xút-clo, thuốc nhuộm, HF, N i S0 4, C uS04 Trước đây, thuỷ ngân phát thải với lượng lớn trình sản xuất xút-clo cơng nghệ sản xt sử dụng điện cực thuỷ ngân Dịng nước thải từ bể điện phân có nồng độ thuỷ ngân lên tới 35 mg/1 Nồng độ niken cao tới 390 mg/1 phát nước thải từ nhà máy sản xuất nikensunfat Khi hàm lượng kim loại nặng thải cao vậy, khơng có biện pháp xử lý thích hợp, triệt để nhiễm nguồn nước hậu tất yếu Vì vấn đế xử lý tách loại chúng đặt cấp bách Mạ điện Nước thái q trình mạ điện có chứa hàm lượng kim loại cao Nước rửa từ trình mạ đồng có hàm lượng đồng 0,44 mg/1 crôm lên đến 0,84 mg/1 Số lượng sở mạ điện lớn, ô nhiễm kim loại nặng mạ điện nguồn đáng kể Theo thống kê địa bàn thành phô' Hà Nội năm 2003, số 31 xưởng mạ có tới 22 sở mạ điện quy mơ hộ gia đình mà nước thải bể mạ đổ trực tiêp pha loãng trước đổ đường ống nước chung mà khơng qua xử lý Trong tổng sơ' 31 sở điểu tra có 13 sở sử dụng niken, 21 sở sử dụng kẽm, 24 sở sử dụng crôm Bên cạnh kim loại sử dụng phổ biên nêu kim loại khác như: chì, đồng hố chất khác sử dụng quy trình mạ ngun nhân gây nhiễm nước Q trình sản xuất sơn, mực, thuốc nhuộm Qua phân tích nước thái cửa trình sản xuất sơn, mực, thuốc nhuộm, người ta phát thấy nồng độ số kim loại nặng cao Ví dụ AI 100 mg/1, Pt 0,8 mg/1, Zn 10 Q ua số liệu thống kê, thấy tình trạng nhiễm môi trường nước Việt Nam phổ biến vấn đề cần giải cấp bách trình phát triển kinh tế xã hội Việc kiểm soát, bảo vệ nguồn nước hệ sinh thái việc làm có ý nghĩa chiến lược quốc gia Vì vậy, bên cạnh biện pháp kiểm sốt ô nhiễm với sách bảo vệ môi trường nhà nước, việc nghiên cứu phương pháp xứ lý nhiễm nước có hiệu kinh tế cao, đảm bảo phát triển bền vững việc làm thiết thực có ý nghĩa Tái sử dụng nước thải: nước thải nguồn có giá trị chất dinh dưỡng, từ lâu nước thài chưa xử lý dùng cho tưới tiêu Việt Nam Khoảng 30 đô thị sử dụng nước thải khoảng 5000 đất tưới tiêu trực tiếp bang nước thải Do nước thải không xử lý có trộn lẫn nước thải cơng nghiệp sinh hoạt, hàm lượng kim loại nặng nước thải dao động nhung nói chung cao pH đất Việt Nam thường thấp thói quen canh tác sư dụng nhiều phân đạm tạo điều kiện dễ dàng cho chuyển kim loại nặng vào trồng Trong số trường hợp pH đất vùng Châu thổ Sông Hồng giám từ pH 6.5 xuống 5.5 Việc sử dụng loại phân bón: bên cạnh ảnh hưởng làm chua hóa đất sử dụng nhiều phân đạm, việc sứ dụng nhiều phân lân làm tăng hàm lượng kim loại nặng đất chủ yếu Cadimi Urani Đứng trước tình hình nhiễm kim loại từ nhiều nguồn cần có phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng nước thải cách phù hợp với điêu kiện môi trường kinh tế Việt Nam Mục tiêu đề tài nghiên cứu khả úng dụng thực vật thuy sinh sẵn có nước để xây dựng mơ hình xừ lý nước thài nhiễm kim loại nặng đạt hiệu quà kinh tế thân thiện với môi trường tự nhiên Đề tài hoàn thành với kinh phí trợ giúp từ phía Đại học Quốc gia Há Nội với giúp đỡ nhiệt tình Ban K hoa học Cơng nghệ ĐHQG, Phịng Khoa học Công nghệ, trường Đại học K hoa học Tự nhiên Tác giá xin chân thành cám ơn úng hộ cua Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, đóng góp q báu cua đồng nghiệp tham gia đề tài thuộc Phịng thí nghiệm Hóa Mơi trưịng CHƯƠNG I Khảo sát mức độ nhiễm kim loại nặng nước thải Một số m ẫu nước thải lấy sông Tô Lịch, sông Nhuệ sông Hồng đem phân tích để xác định mức độ nhiễm kim loại nặng nước thải thành phố Hà Nội Kêt phân tích mâu thu phù hợp với kết tác giả khác [2]; trình bày bảng Bảng Kết khảo sát mức độ ô nhiễm kim loại nặng nước thải phố Hà Nội Tên kim loại Cu (ng/1) Ni Pb Og/1) As (pg/1) Cr (p-g/l) Địa điếm lấy mẫu Sông Hông (SH) Sông Nhuệ (SN) Sông Tô Lịch (ST) SH SN ST SH SN ST SH SN ST SH SN ST M âu lây vào 04/2006 1.96 2.53 1.01 0.92 1.02 0.93 0.46 0.77 0.86 0.82 0.54 1.41 1.61 1.21 1.93 Mâu lây vào 05/2006 1.89 2.75 1.32 2.65 2.4 5.89 1.45 1.51 2.14 0.62 0.79 1.35 2.23 2.43 6.26 Nhận xét: mức độ ô nhiễm kim loại nặng sóng dẫn nước thái cua thành phố Hà Nội chưa đến mức đáng báo động (vẫn tiêu chuân cho phép trình bày bang dưới) Tuy nhiên có mặt lúc cua nhiều loại kim loại nặng độc hại, khơng phân hủy có tích lũy cao sinh vật Cu Ni, Pb As va Cr vấn đề đáng quan tâm M ột điều cần lưu ý mẫu nước thải mà lấy chi vơi mục đích để có nhìn khái qt mức độ ỏ nhiễm nói chung số m ẫu lấy không đủ nhiều đé đại diện chung chưa thể phan ánh xác nhiễm cục địa phương xung quanh nha máy, phân xưưng vả khu công nghiệp X Bảng Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5942-1995 nước thải công nghiệp chì, đồng, niken asen [3] STT Thơng số Giá trị giới hạn Đơn vị A B c Chì pg/l 50 100 1000 Đồng ng/l 100 1000 5000 Ni ken ng/l 100 1000 2000 A sen 50 100 0.5 CHƯƠNG II Lựa chọn thực vật thủy sinh dùng cho xử lý nưóc thải ô nhiễm kim loại nặng (theo phương pháp phytoremediation) 2.1 Định nghĩa phương pháp [4] Phỵtoremediaíion thuật ngữ tiếng Anh để việc sử dụng thực vật để làm chất ô niềm đât, nước ngâm, nước mặt khơng khí Việc sử dụng kỹ thuật phytorem ediation m ột cách kinh tê không gây ô nhiễm để loại bỏ ổn định hóa chất độc hại bị rửa trơi khỏi đất với nước mưa gày ô nhiễm cho thủy vực lân cận N ó cách để tập trung thu kim loại có giá trị phân tán rộng đất Phytorem ediation bao gồm số cách thức sau: phytoextraction: phương pháp chất nhiễm tập trung vào rễ, thân tán Phytodegradation: phương pháp enzyme cua giúp xúc tác cho q trình phân hủy phân tử chất nhiễm Rhizosphere Biodegradation (Phân hủy sinh học tiêu môi trường bao quanh hệ rễ cúa cây): phương pháp hệ rễ cua cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật hoạt động việc phân hủy sinh học chât ô nhiễm Volatilization (bay hơi): phương pháp hơ hấp qua giúp bay vào khí chất hữu cơ, selen thuy ngân Stabilization (ổn định): q trình cối chuyến chất ô nhiễm sang dạng bền vững không sẵn có mặt sinh học, côi chông lại lan truyên cua cột chất ô nhiễm Các dung cho xứ lý nhiễm đất phải làm việc sau: • Hút chất ô nhiễm từ hạt đất dịch đất vào rễ cũa chủng • Gắn chất nhiễm vào tế bào rễ cua chúng băng cách vật lý hóa học • Vận chun chất nhiễm từ rễ cua chúng vào màm mọc • Ngăn chạn ức chế chất ô nhiỗm không cho thâm thấu khỏi đất Các khổng phai tích lùy phản huy làm hay chât ô nhiễm, mã phải mọc lihanh mọt khoang điều kiện khác thu h.-ạch dễ dang Nếu đưực đè cho chet nơi trồng thi chất ò nhiễm quav trơ lại đất Đê loại hoan tồn chất nhiễm từ mọt vùng- phai chặt va xư lý Một sơ ví dụ loại dung xừ lj phytoremediation la bèo câ> họ bạch dương 1 ... dung nghiên cứu: 1) Mục tiêu: • Lựa chọn số thực vật thủy sinh sẵn có Việt Nam có khả xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng • Xây dựng mơ hình thí nghiệm xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng có sử dụng. .. dụng thực vật thủy sinh lựa chọn 2) Nội dung: • Thu thập tải liệu thực vật thủy sinh có khả xử lý kim loại nặng nước • Lựa chọn loại thực vật thủy sinh sẵn có Việt Nam • Khảo sát mức độ ô nhiễm kim. .. Khảo sát mức độ ô nhiễm kim loại nặng nước thải cùa số khu ? ?ô thị công nghiệp • Thiết kế mơ hình thí nghiệm sử dụng thực vật thủy sinh xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng • Phân tích kết q thu