Nội dung nghiên cứu đề tài gồm có: Điều tra, đánh giá thực trạng chất lượng nước mưa dùng cho sinh hoạt tại ba huyện Đan Phượng, Phúc Thọ và Ứng Hòa. Đánh giá một số yếu tố liên quan đến chất lượng nước mưa dùng cho sinh hoạt tại một số huyện ngoại thành Hà Nội. Đề xuất mô hình sử dụng an toàn nước mưa cho sinh hoạt tại một số huyện ngoại thành Hà Nội.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Văn An NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG AN TOÀN NƢỚC MƢA CHO SINH HOẠT TẠI MỘT SỐ HUYỆN NGOẠI THÀNH HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Văn An NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG AN TOÀN NƢỚC MƢA CHO SINH HOẠT TẠI MỘT SỐ HUYỆN NGOẠI THÀNH HÀ NỘI Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật môi trƣờng 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN THỊ HÀ Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Trong q trình nghiên cứu, tơi nhận đƣợc giúp đỡ, động viên thầy cô giáo, bạn bè, gia đình Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Công nghệ môi trƣờng, thầy cô giáo cán Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội giúp đỡ hồn thành đƣợc đề tài nghiên cứu Tơi xin trân trọng cảm ơn đến cô giáo hƣớng dẫn, PGS.TS Nguyễn Thị Hà hƣớng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình có nhiều góp ý q báu cho tơi q trình nghiên cứu Tơi xin cảm ơn Trung tâm Y tế dự phòng Hà Nội tạo điều kiện cho tơi thực phân tích chất lƣợng nƣớc Trung tâm Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp Khoa Xét nghiệm – Trung tâm Y tế dự phịng Hà Nội giúp đỡ tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Do thời gian nghiên cứu trình độ chun mơn cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp để đề tài nghiên cứu đƣợc hoàn thiện Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Học viên Trần Văn An MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 1.1 Hiện trạng chất lƣợng nƣớc sinh hoạt, ăn uống ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời 1.1.1 Hiện trạng nguồn nƣớc sử dụng ăn uống, sinh hoạt 1.1.2 Hiện trạng chất lƣợng nƣớc mƣa sử dụng ăn uống, sinh hoạt .7 1.1.3 Ảnh hƣởng chất lƣợng nƣớc ăn uống đến sức khỏe ngƣời 13 1.2 Các phƣơng pháp thu, tích chứa xử lý nƣớc mƣa giới Việt Nam 19 1.2.1 Phƣơng pháp thu nƣớc mƣa 19 1.2.2 Phƣơng pháp lƣu chứa nƣớc mƣa 23 1.2.3 Phƣơng pháp xử lý làm nƣớc mƣa 29 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu .34 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 34 2.2.1 Kế thừa, thu thập tài liệu, thông tin, số liệu 34 2.2.2 Phƣơng pháp khảo sát thực tế, lấy mẫu nghiên cứu trƣờng 34 2.2.3 Các thơng số phân tích chất lƣợng nƣớc mƣa 39 2.2.4 Mơ hình bể lƣu chứa nƣớc mƣa loại vật liệu .40 2.2.5 Đánh giá, xử lý số liệu .40 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Thực trạng hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa khu vực nghiên cứu 42 3.1.1 Thực trạng hệ thống thu nƣớc mƣa 42 3.1.2 Thực trạng hệ thống lƣu chứa nƣớc mƣa 42 3.2 Thực trạng chất lƣợng nƣớc mƣa khu vực nghiên cứu .47 3.2.1 Đánh giá cảm quan chất lƣợng nƣớc mƣa 47 3.2.2 Thông số giá trị pH 47 3.2.3 Chỉ số pecmanganat 49 3.2.4 Các thơng số hóa học khác (nitrit, nitrat, amoni, sắt tổng số, độ cứng tổng số, clorua, asen) 50 3.2.5 3.3 Thông số vi sinh vật (Tổng coliforms E Coli) .51 Đánh giá sơ nguyên nhân chất lƣợng nƣớc mƣa không đạt tiêu chuẩn 54 3.3.1 Nguyên nhân ảnh hƣởng đến giá trị pH 54 3.3.2 Nguyên nhân ảnh hƣởng đến số pecmanganat 57 3.3.3 Nguyên nhân ảnh hƣởng đến thông số vi sinh vật 57 3.4 Đề xuất mơ hình thu lƣu chứa nƣớc mƣa an toàn .58 3.4.1 Khoảng thời gian thu nƣớc mƣa thích hợp năm 58 3.4.2 Thời điểm thu nƣớc trận mƣa 58 3.4.3 Hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa 59 3.4.4 Hệ thống xử lý nƣớc mƣa đảm bảo an toàn cho ăn uống 63 3.4.5 Lƣu chứa nƣớc mƣa vào lòng đất để sử dụng lâu dài .64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 Kết luận: 69 Kiến nghị: 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 73 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Một số nguồn nƣớc trái đất Bảng Hiện trạng khai thác sử dụng nƣớc dƣới đất Đồng Bắc bộ, Hà Nội toàn lãnh thổ Việt Nam Bảng Kết phân tích nƣớc mƣa làng Lai Xá Cự Khê sau lắp lọc năm 2011 10 Bảng Các nhóm nguồn vi sinh vật gây bệnh đƣợc tìm thấy hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa .12 Bảng Số liệu chất lƣợng nƣớc mƣa vùng Tây Nam nƣớc Pháp 13 Bảng Một số đƣờng phơi nhiễm với yếu tố nguy sinh vật nƣớc 15 Bảng Một số sinh vật gây bệnh lây qua đƣờng nƣớc ăn uống 16 Bảng Hệ số thu nƣớc loại mái thu 20 Bảng Các thông số hệ thống thu gom nƣớc mƣa bổ sung vào tầng nƣớc ngầm 29 Bảng 10 Công nghệ lọc dạng vi sinh vật bị loại bỏ 31 Bảng 11 Liều lƣợng tia UV cần thiết để bất hoạt Cryptosporidium, Giardia, Virus 31 Bảng 12 Thời gian cần thiết để chlorine có tác dụng Cryptosporidium, Giardia, Virus (nồng độ chlorine tự = 1,0 mg/L; pH = 7,0, nhiệt độ =200C) 32 Bảng 13 Hiệu bất hoạt Giardia nồng độ 3-log (99,9%) thay đổi pH, nhiệt độ, nồng độ chlorine tự 32 Bảng 14 Vị trí lấy mẫu nƣớc mƣa ba huyện Đan Phƣợng, Phúc Thọ Ứng Hòa .34 Bảng 15 Các thông số khảo sát hệ thống thu gom lƣu chứa nƣớc mƣa 38 Bảng 16 Các thơng số phân tích chất lƣợng nƣớc mƣa 39 Bảng 17 Phân loại biến số nghiên cứu phƣơng pháp thu thập 40 Bảng 18 Tỷ lệ thống kê thông số hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa Ứng Hòa, Đan Phƣợng Phúc Thọ 45 Bảng 19 Thống kê số năm, thể tích bể hệ thống thu lƣu chứa nƣớc mƣa Ứng Hòa, Đan Phƣợng Phúc Thọ 46 Bảng 20 Tỷ lệ số thông số đạt tiêu chuẩn đợt khảo sát .52 Bảng 21 Tỷ lệ số thông số đạt tiêu chuẩn đợt khảo sát .53 Bảng 22 Kết phân tích chất lƣợng nƣớc mƣa lấy theo thời gian khác tính từ đầu trận mƣa 59 Bảng 23 Tỷ lệ số mẫu đạt mẫu nƣớc giếng hộ dân tự khai thác huyện Ứng Hòa 65 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tỷ lệ phân bố nước lưu vực sông [3] Hình Thiết bị loại bỏ nước mưa đầu trận 21 Hình Kết cấu hố đào thu nước mưa [4] 28 Hình Kết cấu hệ thống thu nước mưa hố đào kết hợp ống đóng cho quy mơ hộ gia đình [4] 28 Hình Đồ thị tỷ lệ % loại mái thu nước mưa 42 Hình Đồ thị tỷ lệ % loại vật liệu làm bể chứa nước mưa .43 Hình Đồ thị tỷ lệ % vị trí đặt bể lưu chứa nước mưa 43 Hình Đồ thị tỷ lệ % cách lấy nước mưa từ bể .44 Hình Đồ thị giá trị pH mẫu nước mưa huyện Phúc Thọ 47 Hình 10 Đồ thị giá trị pH mẫu nước mưa huyện Đan Phượng 48 Hình 11 Đồ thị giá trị pH mẫu nước mưa huyện Ứng Hịa 48 Hình 12 Đồ thị giá trị số pecmanganat nước mưa huyện Phúc Thọ .49 Hình 13 Đồ thị giá trị số pecmanganat nước mưa huyện Đan Phượng 49 Hình 14 Đồ thị giá trị số pecmanganat mẫu nước mưa huyện Ứng Hòa 50 Hình 15 Sự biến thiên giá trị pH theo thời gian chứa số loại bể 55 Hình 16 Mơ hình bể nước mưa chát xi măng ốp gạch men 56 Hình 17 Mẫu nước mưa lấy theo thời gian từ lúc bắt đầu mưa 59 Hình 18 Mơ hình thu nước mưa có loại bỏ nước mưa đầu trận 61 Hình 19 Mơ hình thu nước mưa kết hợp bỏ nước mưa đầu trận lọc cát sỏi trước vào bể lưu chứa 61 Hình 20 Mơ hình bể lọc nước mưa trước vào bể lưu chứa nước .62 Hình 21 Mơ hình sử dụng nước mưa bổ sung nhân tạo cho nước ngầm qua hố thấm 66 Hình 22 Mơ hình sử dụng nước mưa bổ sung nhân tạo cho nước ngầm qua giếng đào 66 Hình 23 Mơ hình sử dụng nước mưa bổ sung nhân tạo cho nước ngầm qua giếng khoan 67 Hình 24 Màng chắn màng trượt 89 Hình 25 Rổ thu mảnh tạp thiết bị loại bỏ dòng nước mưa đầu 89 Hình 26 Mơ hình thu trữ nước mưa hộ gia đình vùng ĐB sơng Cửu Long [8] .90 Hình 27 Mơ hình thu trữ nước mưa làng Lai Xá Cự Khê [17] 90 Hình 28 Bể chứa nước mưa .91 Hình 29 Bể lưu chứa nước ốp gạch men giảm tiếp xúc nước mưa với xi măng vị trí mẫu P14 91 CHỮ VIẾT TẮT BYT Bộ Y tế DALY Năm sống hiệu chỉnh theo mức độ tàn tật (disability adjusted live years) ĐBSCL Đồng sông Cửu Long QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia SOCs Hợp chất hữu nhân tạo (synthetic organic chemical) TCN Trƣớc công nguyên TCVN Tiêu chuẩn kỹ thuật Quốc gia Việt Nam TOC Tổng cacbon hữu (total organic carbon) UV Tia cực tím (ultraviolet) VOCs Hợp chất hữu dễ bay (volatile organic chemical) WHO Tổ chức Y tế giới (world health organization) TT Kí hiệu mẫu 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 P29 P30 Độ đục NTU ≤2 0,48 0,56 0,49 0,44 0,49 0,34 0,56 0,44 0,49 0,34 0,56 0,49 0,48 0,35 0,56 0,44 0,34 0,44 0,34 0,48 0,56 0,34 0,35 0,56 0,56 0,43 0,34 0,48 0,47 0,47 pH 6,5-8,5 7,1 9 8,9 9,2 6,8 8,4 8,5 8,2 7,7 7,1 8,8 8,4 7,3 9 8,7 8,6 4,5 8,9 8,5 8,8 8,7 8,7 8,2 8,8 9,1 Kết xét nghiêm nƣớc mƣa lấy bể chứa hộ gia đình huyên Phúc Thọ (Tháng 12/2015) NO2 NO3 NH4 Fe Chỉ số pecmanganat Clorua Độ cứng Asen Tổng coliforms mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L CFU/100mL ≤3 ≤ 50 ≤3 ≤ 0,3 ≤2 ≤ 250 ≤ 300 ≤ 0,01 ≤ 0,55 6,31 0,14 < 0,03 2,84 50 < 0,001 180 5,61 0,05 5,97 0,15 < 0,03 2,84 60 < 0,001 61 4,62 < 0,01 5,57 0,10 < 0,03 0,33 2,84 60 < 0,001 < 0,01 3,33 < 0,01 < 0,03 1,32 1,42 52 < 0,001 72 < 0,01 1,69 < 0,01 < 0,03 2,84 < 0,001 5,61 < 0,01 4,67 < 0,01 < 0,03 0,66 9,22 44 < 0,001 0,14 11,99 0,07 < 0,03 5,67 42 < 0,001 46 2,31 0,06 5,28 < 0,01 < 0,03 1,98 2,84 72 < 0,001 1320 0,01 7,96 0,13 < 0,03 60,27 70 < 0,001 62 2,97 < 0,01 4,31 < 0,01 < 0,03 0,33 < 40 < 0,001 < 0,01 5,18 < 0,01 < 0,03 1,98 < 70 < 0,001 260 0,02 5,72 < 0,01 < 0,03 0,99 1,42 24 < 0,001 < 0,01 9,67 < 0,01 < 0,03 1,32 < 62 < 0,001 210 < 0,01 4,67 < 0,01 < 0,03 0,33 0,71 44 < 0,001 140 < 0,01 11,18 < 0,01 < 0,03 0,71 40 < 0,001 55 3,30 < 0,01 5,28 < 0,01 < 0,03 0,71 44 < 0,001 15 4,29 < 0,01 9,01 < 0,01 < 0,03 0,33 < 64 < 0,001 24 0,05 5,00 < 0,01 < 0,03 1,32 0,71 40 < 0,001 < 0,01 5,46 < 0,01 < 0,03 0,99 3,55 42 < 0,001 25 < 0,01 6,61 0,01 < 0,03 1,32 < 30 < 0,001 16 < 0,01 8,07 < 0,01 < 0,03 0,99 < 50 < 0,001 16 0,05 9,58 < 0,01 < 0,03 0,33 < 54 < 0,001 210 0,04 7,91 < 0,01 < 0,03 < 60 < 0,001 2,97 < 0,01 7,81 < 0,01 < 0,03 0,99 < 60 < 0,001 26 0,02 6,54 < 0,01 < 0,03 0,66 < 50 < 0,001 28 0,02 4,90 < 0,01 < 0,03 1,98 0,71 64 < 0,001 0,02 4,00 < 0,01 < 0,03 < 62 < 0,001 42 3,63 0,01 4,85 < 0,01 < 0,03 < 52 < 0,001 2,97 < 0,01 5,70 < 0,01 < 0,03 0,33 < 92 < 0,001 15 < 0,01 6,16 < 0,01 < 0,03 1,32 < 50 < 0,001 270 77 E.coli CFU/100mL ≤ 36 0 29 0 23 264 13 52 84 28 22 12 42 0 11 0 81 TT Kí hiệu mẫu 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Ƣ01 Ƣ02 Ƣ03 Ƣ04 Ƣ05 Ƣ06 Ƣ07 Ƣ08 Ƣ09 Ƣ10 Ƣ11 Ƣ12 Ƣ13 Ƣ14 Ƣ15 Ƣ16 Ƣ17 Ƣ18 Ƣ19 Ƣ20 Ƣ21 Ƣ22 Ƣ23 Ƣ24 Ƣ25 Ƣ26 Ƣ27 Ƣ28 Ƣ29 Ƣ30 Độ đục pH NTU ≤2 0,48 0,49 0,52 0,34 0,37 0,52 0,52 0,34 0,52 0,34 0,45 0,34 0,48 0,49 0,34 0,52 0,48 0,49 0,48 0,48 0,45 0,52 0,48 0,34 0,49 0,45 0,48 0,49 0,45 0,52 6,5-8,5 8,4 8,6 8,1 8,4 8,8 7,6 8,6 8,3 6,2 7,5 8,1 8,5 8,9 7,7 8,9 7,9 7,9 8,2 7,5 8,1 8,9 8,5 8,3 8,3 8,5 7,7 Kết xét nghiêm nƣớc mƣa lấy bể chứa hộ gia đình huyên Ứng Hòa (Tháng 11/2015) NO2 NO3 NH4 Fe Chỉ số pecmanganat Clorua Độ cứng Asen Tổng coliforms mg/L mg/L mg/L mg/L ≤3