ô nhiễm đất do chất thải sinh hoạt và công nghiệp

Ðất là một nguồn tài nguyên hữu hạn. Việc sử dụng một mảnh đất như thế nào phụ thuộc vào loại đất, các nguồn khoáng sản, mức độ dinh dưỡng, địa hình, khí hậu và vị trí của mảnh đất ấy. Tuy nhiên, không giống như nước và không khí, đất thuộc sở hữu của các cá nhân, các nhóm người hoặc nhà nước. Ðiều này có nghĩa là một vùng đất cụ thể thường được sử dụng sao cho nó đem lại nhiều lợi nhuận nhất cho chủ sở hữu. Ðất có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau: để phát triển công nghiệp đô thị, để sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, khai thác mỏ hoặc để chứa chất thải. Trong nhiều trường hợp, việc thay đổi cách sử dụng đất có thể dẫn đến xung đột lợi ích giữa những nhóm người khác nhau, chẳng hạn giữa những người muốn khai thác tài nguyên rừng nhiệt đới và những bộ lạc bản xứ

Chương 3 Ô nhiễm đất do chất thải sinh hoạt và công nghiệp 3.1 Giới thiệu chung Ðất là một nguồn tài nguyên hữu hạn. Việc sử dụng một mảnh đất như thế nào phụ thuộc vào loại đất, các nguồn khoáng sản, mức độ dinh dưỡng, địa hình, khí hậu và vị trí của mảnh đất ấy. Tuy nhiên, không giống như nước và không khí, đất thuộc sở hữu của các cá nhân, các nhóm người hoặc nhà nước. Ðiều này có nghĩa là một vùng đất cụ thể thường được sử dụng sao cho nó đem lại nhiều lợi nhuận nhất cho chủ sở hữu. Ðất có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau: để phát triển công nghiệp đô thị, để sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, khai thác mỏ hoặc để chứa chất thải. Trong nhiều trường hợp, việc thay đổi cách sử dụng đất có thể dẫn đến xung đột lợi ích giữa những nhóm người khác nhau, chẳng hạn giữa những người muốn khai thác tài nguyên rừng nhiệt đới và những bộ lạc bản xứ. 3.1.1 Các hình thức sử dụng đất trong quá khứ Ðất đai bắt đầu được sử dụng cho trồng trọt từ thời kỳ Ðồ Ðá Mới, khoảng 12000-10000 năm trước CN. Những bằng chứng về sự thuần hoá cây trồng và vật nuôi trong suốt thời kỳ này được tìm thấy ở Cận Ðông. Sự chuyển hoá dần dần từ nếp sống săn bắt hái lượm sang sống chủ yếu nhờ nông nghiệp là một bước tiến rất quan trọng trong quá trình phát triển của loài người. Con người đã có nguồn thức ăn ổn định hơn từ trồng trọt và chăn nuôi. Tiếp theo thời kỳ Ðồ Ðá Mới, đến thời kỳ Ðồ Ðồng và Ðồ Sắt, nông nghiệp đã trở nên phổ biến. Trong giai đoạn này, sự xuất hiện của kỹ thuật kim loại, bắt đầu với đồ đồng, đã hỗ trợ rất lớn cho phát triển nông nghiệp. ở những vùng đất khô cằn hơn, các hệ thống thuỷ lợi được xây dựng để tăng sản lượng thu hoạch. Con người đã kiểm soát được môi trường của mình, sử dụng đất để trồng trọt đồng thời để định cư lâu dài. Thời gian gần đây, do quá trình công nghiệp hoá, đất được sử dụng một cách rất đa dạng. Chẳng hạn, trước năm 1700, nước Anh là nước thuần nông nhưng sự xuất hiện của Cách Mạng Công Nghiệp giữa thế kỷ 18 đã phá bỏ truyền thống nông nghiệp của nước này. Các thành thị chú trọng vào công nghiệp và người dân di chuyển đến những trung tâm đô thị này để làm việc. Kèm theo quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá này là sự tăng dân số nhanh chóng Dân số của nước Anh tăng hơn gấp đôi trong giai đoạn 1700-1800, từ 5 triệu lên hơn 10 triệu. Những cải tiến trong nông nghiệp đã làm tăng sản lượng và cho phép nuôi sống nhiều dân hơn. Sự thay đổi nền kinh tế từ dựa trên nông nghiệp sang dựa trên công nghiệp tương tự cũng diễn ra ở các nước Châu Âu và Bắc Mỹ. 3.1.2. Ðô thị và sự phát triển công nghiệp Quá trình phát triển đô thị (đô thị hoá), bắt đầu một cách chính thức ở Châu Âu với cuộc Cách Mạng Công Nghiệp, ngày nay là một xu hướng toàn cầu. Từ năm 2000 đến năm 2025, dân số thành thị của Đông Á (bao gồm Đông Nam Á) sẽ tăng khoảng 500 triệu người, hay 65%; tổng dân 1 số tăng khoảng 17%. Đến cuối thời gian này khoảng một nửa dân số Trung Quốc và Việt Nam sẽ là dân thành thị, tại Philippines số dân thành thị sẽ tăng 80%. Rõ ràng là áp lực về phát triển vùng ven đô có tăng lên khi dân cư thành thị tăng lên do dân nông thôn chuyển lên sống tại thành phố và số dân thành thị hiện có tăng lên. Và mức độ tăng dân số thành thị bền vững và hợp lý sẽ là một thách thức phát triển chính trong những thập kỷ tới. Nhu cầu ngày càng nhiều về đất đai xuất phát từ nhu cầu phát triển thương mại và công nghiệp, và từ việc phân bố lại dân cư và các ngành công nghiệp do sự phát triển thành thị. Cũng có nhiều vấn đề về số liệu sử dụng đất nhưng xu hướng chung vẫn là tốc độ tăng diện tích đất thành thị nhanh hơn so với tốc độ tăng dân số thành thị. Đó là do nhu cầu về thương mại và công nghiệp, các cơ sở hạ tầng đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng kinh tế, và việc phân bố lại dân cư vùng trong thành phố thông qua quá trình quy hoạch lại, hoặc các hộ gia đình thu nhập cao hơn chuyển đến những khu định cư mới tại vùng ngoại vi thành phố, và cuối cùng là do chỗ ở của những người dân nhập cư đến từ nông thôn tại vùng ven thành phố. Tất cả các yếu tố trên đều tạo sức ép lên vùng ven đô. Và những sức ép này ngày càng tăng lên – dân số thành thị sẽ tăng gấp đôi trong vòng 20 năm và các dự án của Bộ Xây dựng còn cho thấy nhu cầu về đất thành phố còn cao hơn. Theo đó, mật độ dân số hiện nay là 20,000 người/ km2 tại vùng trung tâm và 10,000 người/ km2 trên toàn thành phố sẽ giảm xuống. Ðô thị hoá đang diễn ra ngày càng nhanh hơn ở các nước kém phát triển so với các nước công nghiệp ở Châu Âu, Bắc Mỹ, Ðông á, Australia và New Zealand. Ở các nước phát triển, đô thị hoá bao gồm sự phối hợp có kế hoạch giữa xây dựng nhà ở, các ngành dịch vụ, cơ sở hạ tầng giao thông và phát triển công nghiệp. Kể từ những năm 1970, có một sự chuyển dịch từ các ngành công nghiệp nặng sang công nghiệp nhẹ, trong đó có điện tử. Chuyển dịch này dẫn đến sự thay đổi quan trọng trong sử dụng đất. Các ngành công nghiệp nặng cần có các hệ thống giao thông lớn để vận chuyển 2 chiều vật liệu thô và thành phẩm. Do đó, trước đây, chúng được xây dựng tập trung gần các sông, kênh đào và đường xe lửa. Các ngành công nghiệp nhẹ mới, không bị hạn chế như thế, thường được đặt ở các khu công nghiệp bên ngoài các thành phố. Tương tự như vậy cũng có sự chuyển dịch về nhà ở từ các thành phố sang các vùng nông thôn đầy hứa hẹn. Ðiều này càng được khuyến khích vì phần đông dân chúng đã có thể đi lại dễ dàng vì có ô tô. Do đó ở các nước phát triển, đô thị hoá được mở rộng từ các trung tâm thành phố ra các vùng ngoại ô xung quanh một cách có hệ thống. Quá trình này còn được gọi là quá trình “de-urbanisation”. Ở các nước kém phát triển, quá trình đô thị hoá ít được kiểm soát hơn. Người dân đổ xô về các trung tâm thành phố để tìm việc làm và dẫn đến hiện tượng quá tải ở các đô thị và hàng loạt các vấn đề nghiêm trọng về xã hội và môi trường. Các vấn đề về môi trường chủ yếu liên quan đến nạn ô nhiễm và hạ tầng vệ sinh không đầy đủ. Việc mở rộng các thành phố này diễn ra rất chậm so với mức tăng dân số. Phát triển các cơ sở hạ tầng lại còn ỳ ạch hơn nhiều so với tốc độ mở rộng thành phố. Có một vài lý do khiến dân thành thị tập trung gần các trung tâm thành phố, trong đó có sự không đầy đủ và thuận tiện của các hệ thống giao thông và nhu cầu ở gần nơi làm việc, nơi học hành của con cái. Quá trình đô thị hoá nhanh chóng không kiểm soát được là vấn đề rất đáng lo ngại vì sự thay đổi trong cách sử dụng đất về cơ bản là không thể đảo ngược được. Nhiều môi trường hoang dã (hữu sinh) bị mất đi để dành chỗ cho đô thị và phát triển công nghiệp, trong đó có các vùng rừng và đầm lầy. Các vùng đất dùng cho phát triển đô thị thường là những vùng có thể sản xuất nông 2 nghiệp. Lấy ví dụ ở Mỹ, đến năm 2000, ước tính khoảng 20% đất nông nghiệp sẽ bị mất nếu vẫn tiếp tục như chiều hướng hiện nay. Trong vòng 20 – 25 năm qua, quá trình đô thị hoá diễn ra nhanh chóng tại Việt Nam. Dân cư thành thị đã tăng gấp đôi từ giữa những năm 1970 lên tới gần 20 triệu người, và một phần tư Việt Nam đã được đô thị hoá khi so với mức độ đô thị hoá 20% vào thời điểm giữa những năm 1970. Dân số thành thị tiếp tục tăng trong khi tỉ lệ tăng dân số tự nhiên giảm cho thấy rằng việc di dân từ nông thôn ra thành thị đóng vai trò quan trọng trong xu thế này. Việc chưa có thống kê đầy đủ về số người dân nhập cư không đăng ký có nghĩa là mức độ đô thị hoá, và mật độ dân số thành thị có thể cao hơn rất nhiều so với báo cáo về mật độ dân số. 3.2 Ô nhiễm đất do chất thải sinh hoạt 3.2.1. Ô nhiễm đất vì nước thải và chất thải rắn Nguyên nhân là không biết cách lợi dụng một cách khoa học các loại nước thải để tưới cho cây trồng. Sử dụng hợp lý nguồn nước thải tưới đồng ruộng sẽ tận dụng được lượng Nitơ, Photpho, Kaki... trong nước, có lợi cho cây trồng. Nhưng nếu như nước ô nhiễm chưa qua xử lý cần thiết, tưới bừa bãi, thì có thể đưa các chất có hại trong nguồn nước vào đất gây ô nhiễm. Việc lợi dụng nước thải để tưới ruộng gây ô nhiễm đất, ảnh hưởng tới người và gia súc có ở mọi quốc gia. Sự kiện “Cadimi” xảy ra ở Nhật Bản năm 1955 là một ví dụ. Nông dân ở vùng núi Phú Sĩ một thời gian dài đã sử dụng nước thải của một nhà máy luyện kẽm gần đó để tưới ruộng, Cadimi chứa trong nước thải tích luỹ dần trong lúa gạo ở khu vực này. Hậu quả là những người nông dân bị chứng đau nhức các khớp xương, 34 người chết, 280 người tàn phế. Theo một điều tra nông thôn Nhật Bản, năm 1970, diện tích đất ô nhiễm do nước ở Nhật là 190.000 ha, làm thiệt hại 22 tỷ Yên. Trong những năm 70, nông dân Ấn Độ cũng sử dụng tràn lan nước thải thành thị chưa qua xử lý để tưới ruộng, khiến cho khả năng sản xuất của đất giảm, gây hại tới sức khoẻ nông dân. Theo một báo cáo, tỷ lệ nhiễm các bệnh về đường ruột ở người do nông phẩm ở những khu vực này cao hơn gấp 3 lần những nơi khác.  Nhiều diện tích sản xuất nông nghiệp và thuỷ sản quanh các khu dân cư, khu công nghiệp và sản xuất làng nghề bị thoái hoá do ô nhiễm chất độc trở thành các cánh đồng hoang, bãi đất trống.  Gây độc cho con người và sinh vật khi ăn sản phẩm và uống nước ở khu vục đất và nước bị ô nhiễm  Chất thải rắn được sinh ra trong hoạt động sản xuất, kinh doanh và hoạt động đời sống của con người, từ 0,8 đến 1,2kg/người/ngày ở dodo thị lớn, 0,5 – 0,7 kg/người/ngày ở các đô thị nhỏ  Việc thu gom, xử lý CTR đô thị, KCN và vùng nông thôn vẫn đang còn bất cập, chưa đáp ứng được yêu cầu, với tỷ lệ thu gom tăng từ 40 – 67% lên đến 70 – 75% (ở các thành phố lớn), khoảng 20-35% (ở đô thị nhỏ), trung bình khoảng 55% (toàn quốc)  Tỷ lệ thu hồi CTR có khả năng tái chế khoảng 13 – 20%, trong đó khoảng 1,5 – 5% tổng lượng chất thải hữu cơ được chuyển hóa thành phân vi sinh  Hiện nay có 32/61 đô thị trong cả nước có dự án đấu thầu xây dựng bãi chôn lấp hợp vệ sinh, trong đó có 13 đô thị đã khởi công xây dựng. 3 RÁC THẢI Tất cả sinh vật đều thải rác, nhưng không có sinh vật nào thải rác có thành phần đa dạng như con người. Rác thải do từ các hoạt động khác nhau. Phần này đề cập đến rác thải rắn của đô thị, bao gồm rác từ văn phòng, bệnh viện, trường học, kho chứa, nhà dân. Ở Hoa Kỳ, mỗi năm có hơn 145 triệu tấn rác, tức khoảng 580 kg/người. Trung bình mỗi người, đàn ông, đàn bà, trẻ con, tạo ra 1,6 kg rác mỗi ngày (Chiras, 1991). Thành phố 1 triệu dân mỗi năm thải một lượng rác đủ để lấp đầy một sân đá banh. Số lượng rác đô thị gia tăng hàng năm từ 2-4%. Khối lượng rác thải này gây ra vấn đề lớn cho các đô thị, nơi đất dùng đổ rác ngày càng hiếm. Mỗi người dân thành phố trung bình ở Việt Nam, như ở thành phố Cần thơ chẳng hạn, thải 0,6 kg rác mỗi ngày. Số rác này được thu gom một phần, đem đổ ở bãi rác Châu thành (Cái răng), gây ô nhiễm một vùng ngoại ô. Các bãi rác làm ô nhiễm đất , nước và không khí, tiêu tốn năng lượng, chiếm một diện tích đất lớn. Sự đốt rác tạo ra khí độc theo gió đi rất xa, tro có thể còn chứa chất độc lại dùng để lấp các nơi trũng hay trồng cây. Ngoài các vật liệu thông thường, rác còn chứa các chất không bị phân hủy sinh học và các chất phóng xạ. Ngoài mục đích sử dụng cho quân sự, các chất phóng xạ còn được sử dụng khá phổ biến cho dân dụng và y học. Nhưng việc tích lũy các chất thải phóng xạ ngày càng nhiều đã và đang gây nên một vấn nạn không chỉ riêng cho các quốc gia đang sử dụng chúng. Ở Hoa kỳ, hàng năm có hơn 250 triệu tấn chất thải độc hại, tức trung bình mỗi người dân một tấn. Các nước châu Âu cũng không kém. Chỉ một phần của số rác trên được xử lý, còn phần lớn được tập trung ở bãi rác hay thải ra sông hồ, biển và đại dương. Một vấn đề môi trường khác là việc các nước công nghiệp xuất khẩu rác thải độc hại sang các nước nghèo. Ðây là cách làm ít tốn kém cho các quốc gia sản xuất khác, lại còn có thể giúp đỡ các nước có được nguồn ngoại tệ để trả nợ và chi tiêu khác. Các loại rác này hoặc được bán với giá rẻ làm vật liệu tái chế, hoặc được phép đổ ở một xứ nghèo nào đó ở châu Phi hay châu Á để đổi lại một số đô la cho chính quyền sở tại. 3.2.2 Ô nhiễm đất do vi sinh vật Nguồn gây ô nhiễm này chủ yếu là chất thải chưa qua xử lý của người và động vật, nước thải bệnh viện, nước thải sinh hoạt... trong đó nguy hại lớn nhất là chất thải chưa được xử lý khử trùng của các bệnh viện truyền nhiễm. Rất nhiều vi khuẩn và ký sinh trùng tiếp tục sinh sôi nảy nở trong đất, bám vào các cây trồng nông nghiệp và truyền vào cơ thể người, động vật. Ngoài những nguồn ô nhiễm trên, các hoạt động tưới không thích đáng, chặt cây rừng, khai hoang... cũng tạo thành các hiện tượng rửa trôi, bạc mầu, nhiễm phèn... trong đất. Theo thống kê, hàng năm diện tích đất này trên thế giới tăng từ 5.000.000 đến 11.000.000 ha. 4 3.3 Ô nhiễm đất do chất thải công nghiệp Các chất thải rắn công nghiệp và sinh hoạt (rác sinh hoạt, các chất xỉ, giấy, gỗ, kim loại, cao su, gạch vữa, các chất thải do khai thác mỏ, bùn sinh học khi xử lý nước thải...) đều được đưa vào đất làm cho đất bị nhiễm bẩn, làm thay đổi thành phần đất và gây ô nhiễm nước, nước ngầm, gây bụi và mùi làm ô nhiễm không khí. Ở một số nước quy định về chôn lấp chưa được chặt chẽ, các chất gây ô nhiễm từ các khu vực chôn lấp có thể rò rỉ vào đất. Đáng chú ý là các khu gần khu công nghiệp. nhiều chất hữu cơ dễ bay hơi (Volatile organic compounds – VOC) như benzene, toluene, xylene, diclorometan đã được phát hiện trong đất gần các khu công nghiệp. Nguồn phát sinh ô nhiễm Loại chất ô nhiễm Nhà máy sản xuất khí Aromatic hydrocarbons, phenols, CN- Các bãi đánh đống chất thải Tất cả các loại chất nhiễm bẩn hữu cơ và vô cơ Các nhà máy sản xuất hóa chất Tất cả các loại chất nhiễm bẩn hữu cơ và vô cơ (trừ chất thải mạ) Công nghiệp mạ kim loại Kim loại nặng, CN-, dung môi hữu cơ, các chất thải mạ đã tàn, axít, bazơ Nấu chảy kim loại Kim loại nặng, xỉ kim loại, bùn quặng nấu chảy, axít, dầu. Các vị trí nhà máy sản xuất thuốc trừ Thuốc trừ sâu, dung môi, Hg, As, Cu Dịch vụ sửa chữa ôtô Pb, hydrocarbons sâu Các phòng thí nghiệm Acid, kiềm, kim loại nặng, chất vô cơ, chất thải dễ cháy, dung môi (tất cả các loại chất hóa học) Các nhà máy in Acid, kiềm, kim loại nặng, chất vô cơ, mực, dung môi, mạ điện, bùn cống rãnh Nhà máy lọc dầu Nhiều hydrocarbons Để hạn chế nguồn gây ô nhiễm do các chất thải rắn, người ta phải xử lý chất thải rắn một cách nghiêm ngặt như phân loại các chất thải, thu hồi và tái sử dụng chất thải. Các chất thải độc hại nguy hiểm phải được thiêu đốt hoặc chôn cất ở những hố chôn theo đúng kỹ thuật, có lớp ngăn cách với 5 đất, có lớp bao phủ bề mặt, có đường thoát và tiêu nước bề mặt..., hạn chế khai thác bừa bãi, sử dụng hợp lý các vùng mỏ đã khai thác nhằm hạn chế ô nhiễm đất. Nguồn chất thải rắn có rất nhiều, chất thải rắn công nghiệp, chất thải rắn của ngành khai thác mỏ, rác ở đô thị, chất thải nông nghiệp và chất thải rắn phóng xạ. Chủng loại của chúng rất nhiều, hàm lượng các nguyên tố độc trong chúng cũng không giống nhau; tỷ lệ nguyên tố độc hại trong chất thải rắn công nghiệp thường cao hơn; rác thành thị chứa các loại vi khuẩn gây bệnh và ký sinh trùng; chất thải rắn nông nghiệp chứa các chất hữu cơ thối rữa và thuốc nông nghiệp còn lưu lại...; chất thải phóng xạ có chứa các nguyên tố phóng xạ như Uranium, Strontium, Caesium... những chất thải rắn này được vứt bừa bãi, ngấm nước mưa, và rỉ ra nước gây ô nhiễm đất, sông ngòi, ao hồ và nguồn nước ngầm, nguồn nước ô nhiễm này lại được dùng để tưới đồng ruộng sẽ làm thay đổi chất đất và kết cấu đất, ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh vật trong đất, cản trở sự sinh trưởng của bộ rễ thực vật và ảnh hưởng tới sản lượng cây trồng. Sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải không những là nguồn gây ô nhiễm không khí mà còn ảnh hưởng xấu đến môi trường đất. Ví dụ: - SO2 được tạo thành do đốt nhiên liệu chứa lưu huỳnh được thải vào khí quyển. Trong không khí SO2 có thể tham gia nhiều quá trình khác nhau tạo thành SO 42- và theo nước mưa lắng đọng xuống đất. - Các oxit nitơ bị chuyển hóa thành nitrat trong khí quyển rồi theo nước mưa vào đất. Mặt khác, đất cũng hấp thụ các khí NO và NO2 và các khí này cũng bị oxy hóa chuyển thành nitrat trong đất. - Bụi chì trong khí thải từ các động cơ đốt trong của các phương tiện giao thông lắng xuống và tích tụ trên mặt đất dọc theo các con đường có mật độ ô tô đi lại cao. - Ở những vùng khai khoáng mỏ, các kim loại từ mỏ sẽ phát tán ra những vùng đất xung quanh, làm cho đất ở các vùng này bị nhiễm nhiều kim loại. Ở Mỹ, người ta đã làm một cuộc kiểm kê sự phát thải các chất độc hại như sau: - Có tới 93% chất độc hại được phát thải trực tiếp từ các nhà máy, khu công nghiệp, các phương tiện giao thông và 58 % sẽ đi vào môi trường đất, 27 % vào khí quyển, 4 % vào nước và 4% xâm nhập vào tầng nước ngầm. - 7% chất thải độc hại được phát thải gián tiếp từ các nguồn khác nhau đã đi vào môi trường đất hoặc xâm nhập vào tầng nước ngầm 6 Hình 3.1: Kiểm kê phát thải chất độc hại ở Mỹ Các loại chất nhiễm bẩn đất chủ yếu • Xăng dầu • Các nguồn gây ra ô nhiễm từ xăng dầu: sự rò rỉ của các bể chứa xăng dầu, rò rỉ từ quá trình lọc dầu, tràn dầu sự cố, rò rỉ trong quá trình vận hành khoan hay trong quá trình tiêu hủy bùn xăng dầu. • • • Các dạng đáng quan tâm: BTEX, PAHs, MTBE Dung môi • Không bị halogen hóa: chưng cất xăng dầu, cồn, xê tôn, ketones, este, và ête • Bị halogen hóa: TCE, PCE, DCE, TCA, DCA, CCl4 Dioxins và Furans (210 loài khác nhau) • Được tạo ra trong quá trình tổng hợp trong công nghiệp và quá trình đốt cháy các chất hóa học dạng cờ lo. • • Những chất này cực độc, dễ gây ung thư, và có thể làm thay đổi mức độ hoóc môn PCBs (209 đồng phân khác nhau) • Bền về nhiệt, không cháy trong chất lỏng dầu hoặc trong chất rắn, 7 • Dẫn điện tốt và chịu lửa, được sử dụng như là dầu làm mát trong các biến thế hoặc là chất cách điện trong các tụ điện. • Rất độc • Teratogenic gây ra sự chết non của các loài và làm chậm quá trình sinh trưởng • Sinh ung thư Hình 3.2: Nồng độ tối đa và nồng độ trung bình của PCDD/Des trong đất từ các vị trí đánh đống chất thải ở các quốc gia khác nhau Sơ đồ này chỉ ra nồng độ tối đa và trung bình của PCDD/DFs trong đất từ các vị trí đánh đống chất thải ở nhiều quốc gia khác nhau trên thế giới. Tham khảo website: http://tabemono.info/chosa/chikyukan/2003/2003/malay2/e_1.html • Thuốc trừ sâu • Bao gồm thuốc diệt côn trùng, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm và thuốc hun trong đất. Hầu hết chúng là các phân tử hữu cơ và nhìn chung là độc • Một vài loại có tính bền và một số khác có thể phân hủy (vô sinh hoặc hữu sinh) • Các loại hóa học: Organochlorines, Organophosphorus esters, Carbamate esters, urê được thay thế 8 • Ô nhiễm đất là do các hoạt động như: sử dụng thuốc trừ sâu không đúng quy cách hoặc lạm dụng nó; vận hành (theo mẻ, xáo trộn hoặc chất tải) và tiêu hủy không thích hợp; rò rỉ từ các nhà máy sản xuất Hình 3.3 Quá trình xâm nhập của thuốc trừ sâu vào trong đất • Kim loại • Thủy ngân, asen, cadimi, crôm, Mercury, Arsenic, Cadmium, Chromium, niken, chì, sê len, bạc, đồng và kẽm. • • Xếp thứ tự theo độ độc : thủy ngân > cadimi>asen > chì = niken >crôm Các chất khác: nitrate, perchlorate, nuclit phóng xạ, chất nổ Các chất Các sử dụng chủ yếu (Bao gồm một số sử dụng trước kia, nhưng Ca-di-mi hiện nay đã cấm dùng) Pin gia dụng, công nghiệp điện tử, mạ, nhuộm, nhũ tương, hợp kim, Chì chất ổn định cờ lo vinyl Pin máy móc, điện tử, hợp kim, chất hàn, ống dẫn nước, thủy tinh pha chì, cao su lưu hóa, sơn chống rỉ, nhuộm, thuốc trừ côn trùng, thuốc Crôm (VI) nhuộm, chất ổn định cờ lo vinyl, phụ gia xăng dầu Chất ô xy hóa, mạ, chất xúc tác, chụp ảnh, nhuộm lưới đánh cá, thuộc A sen da, in thạch bản Sản xuất chất bán dẫn, thuốc trừ sâu, chất bảo quản gỗ 9 Tổng thủy ngân Pin tiểu, đèn hơi thủy, máy đo, sản xuất dược phẩm, điện cực,thuốc Đồng nhuộm, thuốc trừ sâu, cái đảo mạch, chất xúc tác Sản phẩm điện tử, hợp kim, đổ khuôn, ống dẫn nước, sự đúc tiền, thiết Niken Selenium bị sản xuất thuốc, hóa chất, dụng cụ nhà bếp Hợp kim, mạ điện, chất xúc tác, gốm sứ, muối Chất bán dẫn, tế bào quang điện, lớp phủ chống ăn mòn thép, thủy tinh đặc biệt, tác nhân khử hydro thơm , tác nhân làm nổi bọt, mỹ phẩm Xianua dùng cho tóc Mạ, thuốc thử, chất xúc tác, tổng hợp hữu cơ, sơn huỳnh quang, luyện kim, khai thác mỏ, làm rắn kim loại, tác nhân chụp ảnh, dược phẩm Thủy ngân Alkyl Thuốc trừ sâu (tiệt trùng hạt giống), thuốc, tổng hợp hữu cơ PCBs Môi trường nhiệt, cách điện, máy biến thế, tụ điện, giấy copy, dung môi mực, thuốc nhuộm, sơn, chế tạo nhựa Methylene chloride Dung môi, chất làm lạnh, sự tẩy sơn, chất làm sạch dầu mỡ bôi trơn, chất để chiết tách, chất dập lửa, dung môi thuốc máy ảnh, trích ly ca fê in Clorofom Lau chùi, thuốc trừ sâu, tinh chế vitamin và chưng cất ankaloit CCl4, Carbon Vật liệu thô để làm CFC’s, chất dập lửa, dung môi, chất tẩy sạch dầu mỡ Tetrachloride bôi trơn, giặt khô DCA, TCA, DCE, Dung môi sơn, lau chùi, chiết tách, thuốc trừ sâu, vinyl chloride trung TCE, PCE gian, chất làm lạnh, dung môi giặt khô Phốt pho hữu cơ Thuốc trừ sâu (parathion, parathion metyla, đimetila-êtylamercaptoethyl-thiophosphate, EPN) Benzene Vật liệu tổng hợp hữu cơ khác nhau, chất chiết tách, dung môi, nhiên liệu 3.4 Sự di chuyển của các chất nhiễm bẩn 10 Hình 3.4 Các trường hợp nhiễm bẩn trong đất Hình 3.5 Chất thải từ các nguồn chăn nuôi gia súc ngấm vào đất 11 Hình 3.6: Nguồn ô nhiễm vào đất từ các bãi chôn lấp đã cũ Bể chứa dầu diesel ngầm dưới lòng đất đã bị nổ tung và rò rỉ 35000 galon dầu diesel và làm nhiễm bẩn nước giếng một thành phố gần đó. Diesel lỏng xâm nhập vào hệ thống phân phối nước của thành phố và gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng. Hình 3.7 Rò rỉ xăng dầu ngấm vào hệ thống ống phân phối nước cấp cho thành phố Các giai đoạn nhiễm bẩn Các chất nhiễm bẩn trong đất thường gặp là các chất rắn hoặc chất lỏng nguy hại. Tuy nhiên, chúng có thể bay hơi và tạo ra hơi hoặc khí gas trong đất bị nhiễm bẩn. 12 Khí Bay hơi (E) Thấm hút bề mặt Không thấm hút bề mặt Bay hơi (V) Sự hòa tan NAPL Thấm hút bề mặt Sự hòa tan Rắn Thấm hút bề mặt Nước Không thấm hút bề mặt Ghi chú: NAPL nghĩa là chất lỏng ở pha khô (non-aqueous phase liquid) Hình 3.8: Sự di chuyển khối lượng chất nhiễm bẩn trong đất Các quá trình liên quan trong quá trình chất nhiễm bẩn di chuyển như sau: (1) Kết tủa – hòa tan (nước, đất) (2) Thấm hút bề mặt – không thấm hút bề mặt (đất, nước, khí) (3) Bay hơi (không khí) (4) Sự biến đổi vô sinh và hữu sinh (đất, nước, khí) (5) Advection (khuếch tán phân tử), khuếch tán và phát tán (đất, nước, khí) Quá trình hòa tan (dissolution): Tính tan trong nước S w chi phối sự hòa tan của một hợp chất trong nước. Tính tan phụ thuộc vào tương tác giữa chất hữu cơ – nước, chất hữu cơ – chất hữu cơ. Các phân tử nước có tính phân cực cao, vì vậy, các hợp chất hữu cơ bị ion hóa và có tính phân cực cao sẽ hòa tan tốt trong nước. Các hợp chất mà không ưa nước thường có xu hướng phân chia trong đất, tạo thành thể nhũ tương và nổi trên bề mặt phân cách khí – nước hoặc chìm xuống dưới đáy tầng ngậm nước. Sự hút bám: là một cơ chế quan trọng kiểm soát sự di cư của chất nhiễm bẩn trong môi trường đất. Nó ảnh hưởng tới các quá trình khác như: hòa tan, bay hơi (volatilization), và sự biến đổi trong môi trường vô sinh và hữu sinh. Nếu một chất nhiễm bẩn bị hút bám, nó sẽ được xem như là không sẵn sàng để bị biến đổi hoặc không sẵn sàng để bị tác động bởi các quá trình vật lý hóa học khác. Các quá trình thấm hút bề mặt có thể được sử dụng để loại bỏ các chất nhiễm bẩn lưu động trong đất hoặc giữ cố định/chặn đứng các chất nhiễm bẩn tại chỗ nhằm giảm thiểu ô nhiễm nước ngầm. 13 Sự hút bám của một hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào: loại chất rắn trong đất (đất sét, ôxít…); loại hợp chất hữu cơ (không ưa nước hay ưa nước); môi trường (nước/dung môi hữu cơ); các điều kiện môi trường (pH, nhiệt độ….) Quá trình bay hơi (volatilization): sự di chuyển của một hợp chất từ pha dung môi hay hút bám tới không khí (pha khí). Trong khi đó cũng bay hơi (evaporation): sự di chuyển của một hợp chất từ pha lỏng thuần túy hoặc chất rắn thuần túy tới không khí. Bay hơi (V) thường bao gồm cả bay hơi (E). Bay hơi (V) là một quá trình quan trọng đối với các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs). Quá trình biến đổi (transformation): Quá trình này có thể dẫn tới việc giải độc, phân tán độc, hoặc gây độc tố. Các quá trình này bao gồm: - Quá trình thủy phân - Ô xy hóa/khử - Phản ứng thế - Phản ứng loại trừ - Phân hủy nhiệt - Polyme hóa (không thực sự quan trọng) Sự biến đổi ở môi trường vô sinh: xảy ra mà không có sự điều chỉnh của các vi sinh vật; cụ thể là các quá trình: thủy phân, ô xy hóa/khử…. Sự biến đổi ở môi trường hữu sinh: xảy ra mà có sự điều chỉnh của các vi sinh vật: phân hủy sinh học. Thủy phân là một phản ứng quan trọng mà sẽ dẫn tới sự phân hủy/biến đổi của thuốc trừ sâu. Sản phẩm thủy phân ít độc hại hơn so với hợp chất bố mẹ. Thủy phân có thể xảy ra trong môi trường vô sinh hoặc hữu sinh, chúng có thể kết hợp với nhau để phân hủy một hợp chất. Thủy phân vô sinh có thể xảy ra khi phân hủy sinh học không thể tạo ra một sản phẩm chịu sự phân hủy sinh học. Ô xy hóa/Khử: ô xy hóa thường đạt được ô xy và mất điện tử e -, trong khi đó khử là một quá trình ngược lại. Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình ô xy hóa/khử là: - Cấu trúc phân tử của chất nhiễm bẩn - Điện thế ô xy hóa/khử của hệ thống, mà điện thế này phụ thuộc vào pH, sự có mặt của chất nhận điện tử (oxidants), hay cho điện tử - Các quá trình ô xy hóa khử có thể là vô sinh hoặc hữu sinh, dẫn tới sự biến đổi, phân hủy, khoáng hóa hoặc tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác nhau. • Các hợp chất có tính khử cao như petroleum hydrocarbons có thể dễ dàng bị ô xy hóa nếu sẵn có chất ô xy hóa. • Các hợp chất có tính ô xy hóa cao (dung môi bị halogen hóa) có thể nhanh chóng bị khử nếu sẵn có nguồn điện tử e– (tác nhân khử). 14 Khuếch tán, phát tán chất nhiễm bẩn Hình 3.9: sự phát tán của chất nhiễm bẩn Hình 3.10: Đường dẫn từ các nguồn nhiễm bẩn trong đất vào môi trường và vào cơ thể sống 15 Không khí cá nhân Khí Hít thở Hít thở Nước máy Nước mặt Nguồn Ăn vào cơ Ăn vào cơ thể thể Đất Thực phẩm Đất dân Đấtở dụng Nước ngầm Tiếp xúc với da Hình 3.11: Các đường dẫn đa chiều 3.5. Ô nhiễm đất do khí thải Các chất khí độc hại trong không khí như ôxit lưu huỳnh, các hợp chất nitơ... kết tụ hoặc hình thành mưa axit rơi xuống đất làm ô nhiễm đất. Một số loại khói bụi có hại ngưng tụ cũng là nguyên nhân của ô nhiễm đất. Ví dụ, các vùng đất gần các nhà máy sản xuất hoá chất Photpho, Flo, luyện kim dễ bị ô nhiễm vì khói bụi, hàm lượng flo chứa trong khoáng chất photpho sử dụng ở các nhà máy phân hoá học thường là 2 – 4%, nếu khí thải không được xử lý thích đáng, có thể làm cho một vùng hàng ngàn km2 đất xung quanh bị ô nhiễm flo nặng. Ở gần các xưởng luyện kim, vì trong khí thải có chứa lượng lớn các chất chì, cadimi, crom, đồng... nên vùng đất xung quanh sẽ bị ô nhiễm bởi những chất này. Đất ở 2 bên đường, thường có hàm lượng chì tương đối cao là sản phẩm của khí thải động cơ. Khi sản xuất ra các túi nylon đựng hàng hóa, một lượng lớn khí thải đã được phát ra. Chu trình phân hủy của nó khá dài trong môi trường đất, nước. Cần phân biệt hai khái niệm cho rõ ràng: túi tự huỷ và túi phân huỷ sinh học. Túi phân huỷ sinh học thì nó sẽ quay lại chu trình các chất ở trong tự nhiên, thế còn túi tự huỷ thì nó không phân huỷ được mà chỉ trở thành những mảnh nhỏ hơn. Túi PVC ai cũng biết nếu đốt ở nhiệt độ trên 200 độ C và dưới 800 độ C thì nó sẽ tạo thành Dioxin. Còn nếu để nó lẫn vào trong đất thì PVC sẽ làm đất bị trơ, không giữ được nước không giữ được chất dinh dưỡng. Còn túi PE khi đốt không tạo ra Dioxin nhưng cũng làm trơ đất làm hại môi trường đất. Hai loại túi đó một cái gây nguy hại cho sức khoẻ con người và đất đai, loại thứ hai gây tác hại cho đất. Cái túi tự huỷ của mình trong mạch ‘polymer dài’ người ta chỉ đính các phân tử có khả năng phân huỷ theo điều kiện tự nhiên, sau đó nó vỡ tan thành những mảnh vụn. Các nhà khoa học cho rằng sự kiện này còn nguy hiểm hơn nhiều, vì những mảnh vụn đó vẫn còn giữ nguyên tính chất của PE hoặc PVC. Còn túi của Đức của Hà Lan, nếu cho vào môi trường thì nó sẽ phân huỷ hết, tạo thành CO2 và H2O, nó không để lại như là PE và PVC, đó là sự khác biệt cơ bản của loại túi phân huỷ sinh học của nước ngoài, cho nên họ làm với giá thành rất là đắt. 16 Với diện tích 325.000 Km2 trong đất liền và 336.000 Km 2 nếu tính luôn các hải đảo, Việt Nam phải đối mặt với sự gia tăng dân số trầm trọng từ 44 triệu vào năm 1975 lên đến trên 82 triệu năm 2004. Mật độ trên 1 Km 2 tăng từ 135 người đến 252 người. Toàn thể Việt Nam hiện tại có khoảng 12 triệu mẫu đất canh tác cho trồng trọt và chăn nuôi. Chính sự gia tăng dân số quá nhanh ngay sau khi chiến tranh vừa chấm dứt là một trong những nguyên nhân chính cho việc phá rừng. Cùng với mức gia tăng trên, và do nhu cầu sinh tồn, con người đã làm cho môi trường ngày càng xuống cấp nhanh hơn qua việc đốt rừng làm rẫy, độc canh trên đất dốc, đồi núi mà không có biện pháp chống xói mòn. Về trồng trọt, vì không được hướng dẫn cho nên việc luân canh không có kỹ thuật, không hợp lý cũng như không có kế hoạch, nhất là các loại cây công nghệ như: mía, khoai mì, khóm, lúa, đậu v.v... Thêm nữa, cũng vì mức gia tăng dân số cho nên đất đã bị sử dụng liên tục, không có thời gian nghỉ ngơi để lấy lại sự cân bằng thiên nhiên. Cũng như vì nhu cầu tưới tiêu, cho nên nông dân không ngần ngại sử dụng nguồn nước thiếu phẩm chất như nước phèn, nước lợ....và hậu quả tất nhiên của việc làm này là mức độ nhiễm mặn, nhiễm phèn lấn sâu vào lục địa và đất đang có nguy cơ trở thành sa mạc hóa trong tương lai, và không thể phục hoạt được. Việc di dân từ các vùng cao miền Bắc vào cao nguyên Trung phần không có kế hoạch rõ rệt cũng như không có nguồn trợ lực về tài chính và kỹ thuật cho di dân lúc ban đầu càng làm cho nông dân gián tiếp tăng thêm mức độ suy thoái của đất trong chăn nuôi và trồng trọt cũng như mức độ ô nhiễm qua việc xử dụng hóa chất và thuốc bảo vệ thực vật bừa bãi làm cho tiến trình hủy hoại môi trường càng nhanh hơn. 17 [...]... dân Đất dụng Nước ngầm Tiếp xúc với da Hình 3.11: Các đường dẫn đa chiều 3.5 Ô nhiễm đất do khí thải Các chất khí độc hại trong không khí như ôxit lưu huỳnh, các hợp chất nitơ kết tụ hoặc hình thành mưa axit rơi xuống đất làm ô nhiễm đất Một số loại khói bụi có hại ngưng tụ cũng là nguyên nhân của ô nhiễm đất Ví dụ, các vùng đất gần các nhà máy sản xuất hoá chất Photpho, Flo, luyện kim dễ bị ô nhiễm. .. bề mặt có thể được sử dụng để loại bỏ các chất nhiễm bẩn lưu động trong đất hoặc giữ cố định/chặn đứng các chất nhiễm bẩn tại chỗ nhằm giảm thiểu ô nhiễm nước ngầm 13 Sự hút bám của một hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào: loại chất rắn trong đất (đất sét, ôxít…); loại hợp chất hữu cơ (không ưa nước hay ưa nước); môi trường (nước/dung môi hữu cơ); các điều kiện môi trường (pH, nhiệt độ….) Quá trình bay hơi... hợp chất có tính ô xy hóa cao (dung môi bị halogen hóa) có thể nhanh chóng bị khử nếu sẵn có nguồn điện tử e– (tác nhân khử) 14 Khuếch tán, phát tán chất nhiễm bẩn Hình 3.9: sự phát tán của chất nhiễm bẩn Hình 3.10: Đường dẫn từ các nguồn nhiễm bẩn trong đất vào môi trường và vào cơ thể sống 15 Không khí cá nhân Khí Hít thở Hít thở Nước máy Nước mặt Nguồn Ăn vào cơ Ăn vào cơ thể thể Đất Thực phẩm Đất. ..Hình 3.4 Các trường hợp nhiễm bẩn trong đất Hình 3.5 Chất thải từ các nguồn chăn nuôi gia súc ngấm vào đất 11 Hình 3.6: Nguồn ô nhiễm vào đất từ các bãi chôn lấp đã cũ Bể chứa dầu diesel ngầm dưới lòng đất đã bị nổ tung và rò rỉ 35000 galon dầu diesel và làm nhiễm bẩn nước giếng một thành phố gần đó Diesel lỏng xâm nhập vào hệ thống phân phối nước của thành phố và gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng... là chất lỏng ở pha khô (non-aqueous phase liquid) Hình 3.8: Sự di chuyển khối lượng chất nhiễm bẩn trong đất Các quá trình liên quan trong quá trình chất nhiễm bẩn di chuyển như sau: (1) Kết tủa – hòa tan (nước, đất) (2) Thấm hút bề mặt – không thấm hút bề mặt (đất, nước, khí) (3) Bay hơi (không khí) (4) Sự biến đổi vô sinh và hữu sinh (đất, nước, khí) (5) Advection (khuếch tán phân tử), khuếch tán và. .. với hợp chất bố mẹ Thủy phân có thể xảy ra trong môi trường vô sinh hoặc hữu sinh, chúng có thể kết hợp với nhau để phân hủy một hợp chất Thủy phân vô sinh có thể xảy ra khi phân hủy sinh học không thể tạo ra một sản phẩm chịu sự phân hủy sinh học Ô xy hóa/Khử: ô xy hóa thường đạt được ô xy và mất điện tử e -, trong khi đó khử là một quá trình ngược lại Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình ô xy hóa/khử... nên nông dân không ngần ngại sử dụng nguồn nước thiếu phẩm chất như nước phèn, nước lợ và hậu quả tất nhiên của việc làm này là mức độ nhiễm mặn, nhiễm phèn lấn sâu vào lục địa và đất đang có nguy cơ trở thành sa mạc hóa trong tương lai, và không thể phục hoạt được Việc di dân từ các vùng cao miền Bắc vào cao nguyên Trung phần không có kế hoạch rõ rệt cũng như không có nguồn trợ lực về tài chính và kỹ... tương và nổi trên bề mặt phân cách khí – nước hoặc chìm xuống dưới đáy tầng ngậm nước Sự hút bám: là một cơ chế quan trọng kiểm soát sự di cư của chất nhiễm bẩn trong môi trường đất Nó ảnh hưởng tới các quá trình khác như: hòa tan, bay hơi (volatilization), và sự biến đổi trong môi trường vô sinh và hữu sinh Nếu một chất nhiễm bẩn bị hút bám, nó sẽ được xem như là không sẵn sàng để bị biến đổi hoặc không... nếu đốt ở nhiệt độ trên 200 độ C và dưới 800 độ C thì nó sẽ tạo thành Dioxin Còn nếu để nó lẫn vào trong đất thì PVC sẽ làm đất bị trơ, không giữ được nước không giữ được chất dinh dưỡng Còn túi PE khi đốt không tạo ra Dioxin nhưng cũng làm trơ đất làm hại môi trường đất Hai loại túi đó một cái gây nguy hại cho sức khoẻ con người và đất đai, loại thứ hai gây tác hại cho đất Cái túi tự huỷ của mình trong... của chất nhiễm bẩn - Điện thế ô xy hóa/khử của hệ thống, mà điện thế này phụ thuộc vào pH, sự có mặt của chất nhận điện tử (oxidants), hay cho điện tử - Các quá trình ô xy hóa khử có thể là vô sinh hoặc hữu sinh, dẫn tới sự biến đổi, phân hủy, khoáng hóa hoặc tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác nhau • Các hợp chất có tính khử cao như petroleum hydrocarbons có thể dễ dàng bị ô xy hóa nếu sẵn có chất ô xy