Mục tiêu nghiên cứu của luận án là đánh giá nguồn, dạng tồn tại và sự phân bố của asen và cadimi trong hệ thống ao nuôi cá sử dụng nước thải đô thị và đánh giá lượng hóa rủi ro đối với sức khỏe hệ sinh thái và sức khỏe con người từ đó đưa ra những đề xuất phù hợp để đảm bảo an toàn cho người sản xuất và tiêu thụ sản phẩm.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ***************** LÊ THÁI HÀ NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ CHUYỂN HÓA VÀ ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ RỦI RO SỨC KHỎE CỦA ASEN VÀ CADIMI TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN CĨ SỬ DỤNG NƢỚC THẢI ĐƠ THỊ TẠI HÀ NỘI Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 62440301 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MƠI TRƢỜNG Hà Nội - 2017 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Hà TS Từ Hải Bằng Phản biện 1: …………………………………… Phản biện 2: …………………………………… Phản biện 3: …………………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ cấp Đại học Quốc gia Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội vào hồi…….giờ……., ngày ………tháng……….năm … Có thể tìm hiểu Luận án Tiến sĩ tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam; - Trung tâm thông tin Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội MỞ ĐẦU Tính cấp thiết nghiên cứu Việc sử dụng nguồn nước thải có nồng độ kim loại nặng kim cao gây tượng cá chết hàng loạt ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ người sử dụng nguồn thực phẩm thông qua chuỗi thức ăn cá, rau ao (Järup L, 2003) Các dạng tồn mặt vật lý, hóa học thành phần kim loại ao ni có làm tăng mức độ nguy hại giảm bớt nguy hại cho hệ thống Ngoài phân bố chất ô nhiễm vào thành phần môi trường ao ảnh hưởng đến nguy lan truyền gây tác động Ví dụ với hấp phụ lên bề mặt hạt lơ lửng nước khiến cho yếu tố độc hai thâm nhập vào số loại cá nuôi ao thông qua thức ăn cá sử dụng hạt lơ lửng làm thức ăn (Craggs, 2005) Mặt khác sa lắng chất xuống lớp bùn đáy chế chuyển hóa hệ thống nồng độ chất độc hại ao bị giảm xuống giữ lại phần lớn lớp bùn đáy, nhiên sử dụng lớp bùn đáy để làm phân bón phát tán thành phần độc hại mơi trường bên ngồi gây hại cho sức khỏe người thâm nhập qua trồng Đã có nhiều nghiên cứu ngồi nước hệ ni trồng thủy sản sử dụng nước thải nhiên nghiên cứu tập trung chủ yếu vào thành phần dinh dưỡng vi sinh vật ao cá, chưa đề cập đến kim loại, kim độc hại dạng tồn tại, phân bố chúng di chuyển vào hệ thống nuôi trồng thâm nhập vào chuỗi thức ăn ảnh hưởng đến người sử dụng Do vậy, việc đánh giá mức độ nguy hại việc sử dụng nước thải đô thị nuôi cá thông qua nghiên cứu dạng tồn phân bố số kim loại kim đánh giá rủi ro việc tái sử dụng nước thải nông nghiệp giúp định lượng rủi ro xảy ra, nguy tích tụ chất độc hại sản phẩm cá nhằm đưa giải pháp bảo đảm an tồn, có định hướng xử lý nước thải hợp lý, bảo vệ sức khỏe người cần thiết Việt Nam giới Xuất phát từ thực tiễn đó, luận án thực đề tài “Nghiên cứu chế chuyển hóa đánh giá nguy rủi ro sức khỏe asen cadimi ni trồng thủy sản có sử dụng nước thải đô thị Hà Nội” Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá nguồn, dạng tồn phân bố asen cadimi hệ thống ao nuôi cá sử dụng nước thải đô thị đánh giá lượng hóa rủi ro sức khỏe hệ sinh thái sức khỏe người từ đưa đề xuất phù hợp để đảm bảo an toàn cho người sản xuất tiêu thụ sản phẩm Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu trạng sử dụng nước thải đô thị nuôi cá Hà Nội, tập trung vào khu vực quận Hoàng Mai Thanh Trì - Nghiên cứu dạng tồn phân bố As Cd ao nuôi trồng thủy sản có sử dụng nước thải sở xem xét hình thái tồn tại, mức nhiễm phân bố dạng tồn cadimi asen mẫu ao nuôi cá sử dụng nước thải đô thị - Đánh giá nguy rủi ro hệ sinh thái ao nuôi sức khỏe người As Cd dựa dạng, nồng độ, phân bố nước, trầm tích, thủy sinh (cá, rau) cân khối vào thể người thông qua chuỗi thức ăn - Đề xuất giải pháp sử dụng nước thải sử dụng nước thải hiệu đồng thời đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng sử dụng sản phẩm hệ thống Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Thành phần Cd, As nước thải đô thị (sông Tô Lịch) sử dụng nuôi trồng thủy sản (nuôi cá) nguy rủi ro hệ sinh thái sức khỏe Nghiên cứu 01 ao cá sử dụng nước thải quận Hoàng Mai, Hà Nội 01 ao cá không sử dụng nước thải (ao đối chứng) huyện Đông Anh, Hà Nội Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Luận án đưa liệu tồn tại, phân bố Cd As hệ thống nuôi trồng thủy sản sử dụng nước thải đô thị làm sở đánh giá mức độ tích lũy sinh học nguy rủi ro cho hệ sinh thái ao nuôi sức khỏe Ý nghĩa thực tiễn: góp phần đề xuất giải pháp tái sử dụng an toàn nước thải thị nơng nghiệp nói chung ni trồng thủy sản nói riêng Việt Nam nước có điều kiện tương tự Đóng góp luận án: - Lần đánh giá dạng tồn vật lý, hóa học phân bố As Cd nước, trầm tích, thủy sinh (cá, rau) hệ ao ni cá sử dụng nước thải đô thị làm sở đánh giá mức độ tích lũy sinh học nguy rủi ro đến hệ sinh sức khỏe - Đã đánh giá định lượng mức độ rủi ro cho hệ sinh thái ao nuôi rủi ro sức khỏe người liên quan đến sử dụng cá nuôi nước thải đô thị bị nhiễm asen cadimi CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NƢỚC THẢI ĐÔ THỊ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1.1 Đặc tính nƣớc thải thị Các thành phần nước thải đô thị xác định nhiều yếu tố, bao gồm thói quen điều kiện sống, tỉ lệ nước thải từ hộ gia đình cơng nghiệp, y tế thiết kế hệ thống thu gom xử lý nước thải (Henze Comeau, 2008, Metcalf Eddy, 2003) Thành phần chất nước thải đa dạng tồn dạng chất lơ lửng, dạng keo hịa tan, có kích thước từ 10-4 đến 10-6 mm, chất vô chiếm đến 48% (Fe, Mg, Ca, Si…), chất hữu chiếm đến 52% (Henze Comeau, 2008) 1.1.2 Sử dụng nƣớc thải đô thị cho nuôi trồng thủy sản giới Nước thải dùng để ni cá dùng trực tiếp qua hồ ổn định để giảm/tách bớt phần thành phần ô nhiễm, nguy hại Hai qui trình sử dụng nước thải minh họa hình 1.1 Quy trình 1: Nước thải Hồ ổn định Ao cá Quy trình Nước thải Ao cá Nước thải xử lý Nước thải xử lý Hình 1.1 Hệ thống thường gặp ao/hồ nuôi cá nước thải Nước thải sử dụng rộng rãi cho việc tưới tiêu số quốc gia, ví dụ 67% tổng số nước thải Israel, 25% Ấn Độ 24% Nam Phi tái sử dụng để tưới tiêu thông qua kế hoạch trực tiếp, tái sử dụng không theo kế hoạch lớn đáng kể Trong thập kỷ qua, có lo ngại giới tiến tới khủng hoảng nước (Henze Comeau, 2008) Về lý thuyết, kim loại nặng loại bỏ ao ổn định ắng chất thải (Waste Stabilization Pond – WSP) nhờ trình lắng đọng, hấp phụ, tích lũy sinh học, tạo phức, kết tủa… [Craggs, 2005] 1.1.3 Hiện trạng sử dụng nƣớc thải đô thị cho ni trồng thủy sản Việt Nam Theo ước tính khoảng 30-40% nước thải công nghiệp chưa xử lý thải trực tiếp vào mơi trường Hiện trầm tích sông tiếp xúc với nước thải Hà Nội bị ô nhiễm kim loại, thành phần nguy hại (PTEs- Potentially Toxic Elements), đặc biệt cadImi Marcussen (2007) Ingvertsen [3] kết luận nồng độ Cd, As Pb cao tiêu chuẩn Việt Nam đất Hà [4], Hồ Egashira (2000) Marcussen (2007)cũng cho thấy nước thải đổ sông Hà Nội bị ô nhiễm cao kim loại nặng khác Thành phố Hà Nội tỉnh thành có hoạt động ni trồng thủy sản sử dụng nước thải đô thị với hệ thống nuôi thủy sản sử dụng nước thải lớn nằm quận Thanh Trì Hồng Mai, phía Đơng Nam Tổng diện tích ni cá khoảng 1.680 phần lớn tập trung xã Yên Sở, Trần Phú, Hoàng Liệt làng Tân Triều thuộc quận Thanh Trì Hồng Mai Diện tích sử dụng cho sản xuất ni cá quận Hồng Mai huyện Thanh Trì trì ổn định suốt 20 năm qua (Kaplan nnk, 1987) Theo kết khảo sát Viện Khoa học Môi trường Phát triển (VESDEC) năm 2014, ngày hệ thống sông, hồ địa bàn thành phố Hà Nội tiếp nhận hàng triệu m3 nước thải công nghiệp, nước thải đô thị Dự báo, lượng nước thải sinh hoạt địa bàn thành phố Hà Nội lên đến 440.934 m3/ngày đêm vào năm 2020 1.2 HÌNH THÁI VÀ CHUYỂN HĨA CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI TRONG AO NUÔI TRỒNG THỦY SẢN SỬ DỤNG NƯỚC THẢI ĐƠ THỊ 1.2.1 Hình thái chuyển hóa cadimi tự nhiên Phần lớn lượng cadimi mơi trường nước khuếch tán có nguồn nước ô nhiễm từ nhiều nguồn khác Cadimi phát nước thải có nguồn gốc từ công nghiệp, thương mại, khu vực tư nhân, với nồng độ cadimi trung bình cao phát nước thải (