Đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội

Cáckháiniệmliênquan - Kháiniệmvềchấtthảirắn

Theo quy định củaTCVN 6696 -2009, bãi chôn lấp chất thải rắnhợp vệsinh( s a u đ â y gọilàbãichônlấp)là:Bãichônlấpđượcquyhoạchvềđịađiểm,cókếtcấuvàxâydựngđúngvới quy định và công năng để chôn lấp gồm các ô để chôn lấp các chất thải rắn thông thườngphát sinh từ các khu dân cư và các khu công nghiệp. Việt Nam đã có hệ thống tiêu chuẩn, qui chuẩn liên quan đến hoạt động chôn lấp chất thảirắn từ khá lâu, có thể kể đến như TCXDVN 261:2001 Bãi chôn lấp chất thải rắn – tiêu chuẩnthiết kế; Tiêu chuẩn quốc giaTCVN 6696 : 2009 Chất thải rắn - Bãi chôn lấp hợp vệ sinh -Yêu cầu chung về bảo vệ môi trường; QCVN 25 :2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc giavề nước thải bãi chôn lấp; Nghị định 38/2015/NĐ-CP ngày 24 tháng 4 năm 2015 của Chínhphủ về quản lý chất thải và phế liệu…Mặc dù đã có hệ thống pháp lý và hoạt động chôn lấpchất thải rắn đã thực hiện các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm nhưng chưa hợp lý và đầy đủ, vìvậy nguy cơ ô nhiễm phát sinh từ bãi chôn lấp là không nhỏ, cần phải giám sát một cách chặtchẽhoạtđộngcủaBCLchấtthảirắnhợpvệsinh.

Tổngquankhuvựcnghiêncứu

• Sựhìnhthànhnướcrỉrác

Nghiên cứu này cũng đề xuất một sốphương pháp bán thực nghiệm để ước lượng sự phân vùng, khuếch tán và hệ số thấmliênquanđếnvấnđềônhiễmmôitrườngđấtvànướcdướiđất.XIEHaijianvàcộngsự [57] chỉ ra rằng sự khuếch tán (định hướng dịch chuyển chất gây ôn h i ễ m d o s ự k h á c biệt về nồng độ giữa mặt trên và dưới của lớp lót) thường là cơ chế thống trị của dichuyển ô nhiễm trong hệ thống lót được xây dựng tốt, vì vậy các phân tích lớp lót tươngđương chỉ dựa trên tỉ lệ rò rỉ có thể gây hiểu lầm. Nghiên cứu của Hà Mạnh Thắng và cộng sự[12] về kết quả phân tích hàm lượngCd của trong đất lấy từ vị trí xả nước thải từ bãi chất thải rắn Nam Sơn - Sóc Sơn (vị tríSS1), hàm lượng đạt giá trị cao nhất ở điểm SS1 trung bình là 0,79 mgCd/kg đất.Trongnghiên cứu này mới chỉ dừng lại ở việc khảo sát đo đạc nồng độ của Cd từ mẫu đất tạiBCL Nam Sơn. Tại các thời điểm này chưa thể xỏc định được rừ ràng hàm lượngKLN lan truyền sõu và rộng trong khụng gian. Việc khảo sỏt cũng chỉ mới đo đạc lấymẫu trên bề mặt đất, cũng như chưa tính toán dự báo nguy cơ lan truyền ô nhiễm KLNtheo thờigianvà không gian. Nghiên cứu của Vũ Đức Toàn[14] đã phân tích chất lượng nước sau hệ thống xửlý nước thải của bãi chôn lấp Xuân Sơn-Hà Nội cho thấy tổng các hợp chất hữu cơ,amoni, vi sinh và các kim loại CN, As, Cd, và Cu có hàm lượng cao hơn Qui chuẩnQuốcgiav ề nướcthải công n g h i ệ p. Nghiên cứu đã khẳng địnhsự ô nhiễm KLN từ nước rỉ rác BCL là khó tránh khỏi. Kết quả của nghiên cứu này bổsung cơ sở cho việc thực hiện nghiên cứu của luận án về lan truyền ô nhiễm KLN nặngtạiBCLchấtthảirắnlàcầnthiếtvàcấpbách. Nghiêu cứu của Phạm Ngọc Ánh và Dương Thị Toan[1] về mô phỏng sự ảnhhưởng của tính chất đất đến quá trình lan truyền chất ô nhiễm xuống nước dưới đất củacác bãi chôn lấp khu vực nông thôn, bãi chôn lấp không hợp vệ sinh. Nghiên cứu thựchiện tại một số bãi chôn lấp khu vực Giao Thủy, Nam Định. Phương pháp mô phỏng lantruyềnbằngphầnmềmGeoslopsửdụnghaimodunlàSEEP/. WvàCTRAN/W.Trongđó modun SEEP/W để mô phỏng quá trình thấm trong đất, còn CTRAN/W để mô phỏngquá trình lan truyền các chất ô nhiễm. Cơ sở của phương pháp này được kế thừa từnghiên cứu của Phạm Quang Hưng. cứu mới chỉ dừng lại ở việc khai thác. Nghiên cứu của tác giả Trần Thị Kim Hà và Nguyễn Chí Nghĩa[6] về sự lantruyền thuốc trừ sâu từ các điểm chôn lấp ra môi trường đất và nước dưới đất vùng AnhSơn, tỉnh Nghệ An. Nhóm tác giả đã sử dụng phương pháp mô hình số để tính toán xácđịnh sự lan truyền của hóa chất trong đất và nước dưới đất dựa trên các kết quả khảo. đây làmột chươngtrình phầnmềm đượcpháp triển từ những năm đầu củat h ậ p k ỷ 8 0 thế kỷ trước và được nâng cấp đến ngày nay của hãng Waterloo và Cục Địa chất Mỹ.Phần mềm Visual Modflow đã được áp dụng để lập mô hình ở nhiều nơi trên thế giớitrongđócócảởViệtNam.Kếtquảchỉnhlýmôhìnhđãdựbáođượcphạmvi. ảnhhưởngvàhướnglantruyềnthuốctạibốnđiểmnghiêncứutrongđóởđiểmđồichèLon gSơnvà Linh Sơn thuốc trừ sâu lan truyền chủ yếu theo hướng Tây Bắc tới Đông Nam, vùngThạch Sơn dịch chuyển theo hướng Bắc Nam và Thọ Sơn theo hướng Tây Nam – ĐôngBắc.Khoảngcáchlantruyềnxanhấtlà80mđốivớiđiểmLongSơnvàonăm2020. Kết quảnghiên cứu của tác giả [10] cũng trình bày về sự lan. truyền của chất ô nhiễm từ bãi chônlấp. Nghiên cứu của tác giả Phạm Quang Hưng và Nguyễn Thị Kim Thái[10] về sựlan truyền của chất ô nhiễm từ bãi chôn lấp Tràng Cát bao gồm ba chất ô nhiễm là Pb,Phenol và COD. Kết quả cho thấy: 1) nếu nước rác không được xử lý thì bán kính ônhiễm có thể đến 100 m sau 100 năm; 2) việc dùng các lớp áo sét để giảm thiểu tốc độlan truyền của chất ô nhiễm với địa chất ở đây là rất hiệu quả; và 3) sử dụng hệ thốngbơm hút và xử lý nước ô nhiễm là một phương án khả thi trong công tác làm sạch đất bịônhiễm.

Chấtônhiễmlantruyềntrongđất

Chính vì vậy, đề tài định hướng nghiên cứu đặc điểm lantruyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải sinh hoạt hợp vệ sinh, nhằm nghiên cứunguycơlantruyềnchấtônhiễmphátsinhtừbãichônlấpđếnmôitrườngđấtđểđánh giá và dự báo mức độ ảnh hưởng ô nhiễm kim loại nặng của bãi chôn lấp là rất có ýnghĩavềmặtkhoahọcvàthiết thựcđốivớithựctiễncuộcsốngởViệtNam. Tuy nhiên, ở một vài nơi chúngta có thể quan sát thấy nước và không khí cũng hiện diện chung trong một lỗ rỗng.Xung quanh hạt đất được bao bọc thành một màng nước với lực hấp phụ rất mạnh, bênngoài là nước ngưng tụ có khả năng cung cấp cho thực vật sử dụng dễ dàng.

Quátrình thấmnước và vậnchuyểnchấtô nhiễm

Điều kiệnη(z,t)>0 tương ứng với các điểm nằm phía trước mặt chất ô nhiễm hòa tan, vàη(z,t)< 0 tươngứng với các điểm nằm phía sau.Thành phần thứ nhất của vế phải của phương trình đặc trưng(2-20)thể hiệnsự thayđổicộngdồnhàm lượngnướcU(z,t)ởkhoảnggiữazvàz0. (2-25) Trờn quan điểm đú rừ ràng rằng khi phõn bố ẩm ban đầu khụng đồng đều, thỡ chiều dàylớp nước có nồng độ các chất ô nhiễm được hình thành trong khi cho nước ô nhiễm vào đấtkhông bão hòa trong khoảng thời giới hạn sẽ thay đổi trong quá trình nước ngấm từ mặt đất.Vìvậy,khiđộẩmtăngtheođộsâu,đểcósựcânbằngchấtônhiễm,chiềudàycủalớpnướcbịônhiễmngu yênthủyphảigiảmdần.Bức tranhsẽngược lạinếunhưđộẩmgiảntheođộsâu.

Cácphươngphápnghiêncứu xácđịnhlan truyềnônhiễm

Các hợp chất hữu cơ phức tạp được lên men yếm khí, tạo ra các axit hữu cơ hòatan chủ yếu như axit béo dễ bay hơi tự do (VFA), axit amin, các hợp chất và khí có trọnglượngphântửthấpnhưH2v àCO2. Tỷ lệ BOD/COD có thể được sử dụng để chỉ ra tuổi của bãi chôn lấp đã lấp đầy chấtthải [27] BOD giảm theo tuổi tương đối nhanh hơn so với COD do sự phân hủy nhanhchóng của chất thải phân hủy sinh học. Do đó, nhìn chung tỷ lệ của BOD/COD sẽ giảmtheo tuổi của bãi chôn lấp và có thể được sử dụng để xác định thời gian chôn lấp của chấtthải. Bất kỳ nước rỉ rác nào có tỷ lệ BOD/COD lớn hơn 0,63 có thể được xem là khá dễdàngkiểmsoátkhixử lýsinhhọc,vìnókhông chứa chấthữucơkhôngthể phânhủysinhhọc [86]. NướcthảitạibãiKiêuKỵđượcthuvềhốgatậptrungtheohaituyếncốngchính.Toànbộnướcmưac hảytrànvànướcthảisinhhoạt,nướcrỉrácđitheocáctuyếncốngđượcdẫnvề hồ điều hòa sau đó được dẫn ra trạm xử. lý nước rỉ rác. Trạm xử lý nước rỉ rác đã. hồ sinh học trong giai đoạn I). KếtquảphântíchcủamộtsốgiếngkhoanởcáckhuvựclâncậnnhưnhàmáyLadoda,trường cán bộ Hợp tác xã trung ương, trạm cấp nước Sài Đồng khu vực có nước dưới đấttươngđối sâuphongphú, lớpcuộisỏicát(tầngchứanướccóáplực Pleistocen)cáchmặt. Khu vực nằm trên vùng phù sa có bề dày các lớp sét và sét pha đến độ trung bình 6m,bên dưới là các tầnghạt cát mịn và cát thô. Mực nước dưới đất cách mặt đất tựnhiênkhoảng2m. Nhưvậycáckimloạinặngtrongnướcrỉráccóthểđượclantruyềntheonướcdướiđấtvào lớp đất sét pha tới độ sâu 6 m tính từ mặt đất. Các khu vực đặc trưng quá trình lantruyền kim loại nặng vào đất đối với khu vực bãi chôn lấp Kiêu Kỵ là: 1) Từ mặt đất tựnhiên xuống sâu do nước rỉ rác tràn ra; 2) Từ đáy hồ thu gom nước rỉ rác; và 3) Từ đáy ôchônlấpchấtthảirắn. Lựachọn miềnmô hìnhđánhgiá lantruyềnkimloạinặngvới1D. Bamiền môhình môphỏnglantruyềncáckimloạinặngtronglớpđấtthấm yếuđượclựa chọn là: 1) Mặt cắt đất tự nhiên cạnh bãi chôn lấp (từ mặt đất đến độ sâu 6 m, tức làđếnbềmặttầngchứanướcdướiđất,vớichiềudài6m);2)Miềnthứhailàmặtcắtđấtdướiđáy hồ thu gom và chứa nước rỉ rác (từ độ sâu 1,5 m đến bề mặt của tầng chứa nước dướiđất, dài 4,5 m); 3) Mặt cắt thứ ba là mặt cắt dưới đáy bãi chôn lấp (từ độ sâu 4,5 m đến bềmặt của tầng chứa nước dưới đất, dài 1,5 m).

Ýnghĩacủamôhìnhtính toánlantruyềnKLNtừ bãichônlấpchấtthảirắn

- Các kết quả trên biểu đồ hàm lượng lan truyền theo không gian lòng đất là dễ hiểu,dễ so sánh khi được thể hiện bằng màu sắc và các giá trị hàm lượng KLN bằng số, theotừngômắtlưới(chianhỏmiềnliêntụcthànhcácmiềnconrờirạc). Vìvậycóthểsửdụngbiểu đồ đọc được giá trị hàm lượng KLN đã lan truyền tại bất kỳ vị trí nào trong khônggianlòngđất. - Khả năng ứng dụng và ưu điểm của mô hình 3D đề xuất được chứng minh thôngquanghiêncứuđiểnhìnhvớicácmẫuđấtđượcthuthậptừbãichônlấpCTRKiêuKỵ,GiaLâm. Việc sử dụng các khái niệm toán học mới liên quan đến trường vectơ gradient, quytrình mô hình toán học được đề xuất trở nên nhỏ gọn hơn so với các quy trình đã đượcnghiên cứu trước đây. Kết quả của nghiên cứu. có thể được áp dụng để xây dựng các. hạidẫntớiônhiễmđấtvẵnhiễmnước ngầm tạicâckhuvựclđncậnbêichônlấpchấtthảirắn. Chấtthảirắnngàycàngchứanhiềucácchấtđộchạivớihàmlượngkimloạinặngcao,hợp chất hữu cơ và các chất hữu cơ bền vững. Đây là nguồn gốc phát sinh ô nhiễm ngàycàngcấpbáchvàgia tăngtừbãichônlấpCTR,dođóviệcròrỉnướcrỉráctừ. bãichônlấpCTRcóthểgâyônhiễmnghiêmtrọngnguồnnước dướiđấtvà cáchệsinhtháitựnhiên. Từ các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm luận án rút ra được các kết luậnnhư sau:. - Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường bãichôn lấp chất thải rắn tại Kiêu Kỵ Gia Lâm bao gồm: 1) nguồn gây ô nhiễm KLN từ nướcrỉ rác, 2) nồng độ KLN As trong nước rỉ rác và hàm lượng KLN As trong đất bãi chôn lấpđềuvượtquáquiđịnh chophépQCVN40:2011/BTNMTvàQCVN03:2015/BTNMT,3)thời gian tích lũy chất ô nhiễm KLN do bãi chôn lấp đã tồn tại hơn 10 năm. Thành phần,tính chất và lượng nước rỉ rác phát sinh ảnh hưởng kéo dài tới môi trường theo vòng đờicủaBCL.Nướcrỉrácđượctínhtoántheophươngphápđềxuấttrongluậnánbaogồmcácyếu tố ảnh hưởng đến lượng phát sinh từ khi vận hành chôn lấp (lượng mưa, độ bốc hơi,độ ẩm của CTR, thiết bị đầm nén, qui trình vận hành…) đến khi đóng ô và thời gian sauđó(lớpchephủkhôngtrồngcây,cótrồngcây,lớpchephủbịsuythoái…).Cácyếutốnàylà phù hợp với điều kiện thực tế để tính toán lượng nước rỉ rác khi vận hành BCL tại ViệtNamnóichungvàtạiBCLKiêuKỵ,GiaLâm nói riêng.

Kiếnnghị

Kết quả mô phỏng sự thay đổi nồng độ kim loại nặng As theođộ sâu (z), phương ngang (x) và thời gian tính bằng tháng thể hiện nguy cơ ô nhiễm toàndiệnkhuvựcmôitrườngxungquanhbãichônlấplàkhótránhkhỏi;vàsựlantruyềnAsenlànguyên nhântrựctiếpgâyônhiễmnướcdướiđấtvàcáclớpđấtởkhuvựcbãichônlấp.Kết quả trên 2 mô hình đều thấy kim loại nặng As có xu hướng di chuyển từ lớp đất trênxuống tầng chứa nước sâu hơn, tốc độ lan truyền theo phương z nhanh hơn phương x (môhình3D). Các kết quả nghiên cứu đạt được của luận án có thể được sử dụng như một bộ số liệuđểlàmcơsởđánhgiávàpháttriểncácgiảipháp,chínhsáchhiệuquảtrongviệcphânloại,quản lý chất thải rắn nhằm giảm thiểu các tác động tiêu cực từ nguy cơ ô nhiễm kim loạinặng tới môi trường đất và ô nhiễm nước dưới đất tại các khu vực bãi chôn lấp CTR cũngnhưcáctrườnghợp khôngkiểmsoátchặt chẽquitrìnhvận hànhcác bãichônlấpCTR.