Đề tài tiến hành lấy 2 đợt mẫu trầm tích dọc theo 5 mặt cắt (MC1: sông Hồng, MC2: Hà Nội, MC3: Hà Nam, MC4: Ninh Bình, MC5: Nam Định) trên LVS Nhuệ - Đáy, để đánh giá đƣợc sự biến động của hàm lƣợng KLN trong bùn đáy theo mùa và theo vị trí thu mẫu.
Các chất hoá học đi vào môi trƣờng nƣớc thông qua các quá trình tự nhiên và đặc biệt là do các hoạt động của con ngƣời, chúng đi vào hệ sinh thái dƣới nƣớc rồi liên kết với các hạt chất rắn lơ lửng và các vật chất hữu cơ và lắng đọng xuống trầm tích đáy, nơi mà các chất ô nhiễm tích luỹ trong thời gian dài. Trầm tích đƣợc xem nhƣ là nguồn tích trữ lớn các hoá chất trong thời gian dài đối với môi trƣờng nƣớc. Đặc biệt, các KLN là những chất khi bị lắng đọng xuống dƣới đáy dễ bị giữ lại lâu dài bởi trầm tích đáy. Từ hình 3.1 đến hình 3.10 dƣới đây biểu diễn sự tích tụ KLN trong trầm tích LVS Nhuệ - Đáy và trong bùn đáy ao sử dụng nguồn nƣớc LVS này để NTS.
Đề tài sử dụng chƣơng trình so sánh nhiều biến Student-Newman-Keuls. Mức độ ý nghĩa của các phép kiểm định đƣợc biểu thị bởi dấu hoa thị nhƣ sau: *: 0,05 ≥ P ≥ 0,01; **: 0,01 ≥ P ≥ 0,001; và ***: P ≤ 0,001. Dấu “*” có thể đƣợc thay thế bằng các dấu “+” hoặc “o” để khi nhìn vào hình vẽ, ta dễ nhận biết sự khác biệt giữa các giá trị trung bình của hàm lƣợng KLN ở các vị trí thu mẫu trong từng mùa.
3.1.1. Hiện trạng kim loại nặng trong trầm tích của lưu vực sông Nhuệ - Đáy
Bảng 3.1: Hàm lƣợng Cd trong trầm tích sông theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD)
MC2 MC3 MC4 MC5 MC2
Mùa thu 2,2 ± 0,3 3,0 ± 0,1 2,2 ± 0,1 1,88 ± 0,2 1,9 ± 0,2 Mùa xuân 5,1 ± 0,8 4,00 ± 0,3 4,2 ± 0,5 4,4 ± 0,7 3,3 ± 1,1
30
Hình 3.1: Biến động hàm lƣợng Cd trong trầm tích sông theo mùa và vị trí thu mẫu. Các dấu * biểu thị sự khác biệt của các mặt cắt so với mặt cắt 2 trong mùa thu (*:0,05 ≥ P ≥ 0,01; **: 0,01 ≥ P ≥ 0,001). Sự khác biệt giữa mùa xuân và mùa thu đƣợc biểu thị bằng dấu + (+:0,05 ≥ P ≥ 0,01; ++: 0,01 ≥ P ≥ 0,001).
Qua hình 3.1, bảng 3.1 cho thấy, vào mùa thu tất cả các điểm khảo sát đều có hàm lƣợng Cd nằm trong giới hạn cho phép về chất lƣợng trầm tích ở các thuỷ vực nƣớc ngọt (QCVN: 3,5 mg/kg, [16]), còn Cd vào mùa xuân đều vƣợt quá quy chuẩn cho phép, trừ MC5 (3,3 mg/kg) và không có sự khác biệt giữa các mặt cắt (P>0,05). So sánh hàm lƣợng Cd giữa các mặt cắt vào mùa thu cho thấy, tất cả các mặt cắt đều thấp hơn so với với MC2 và có ý nghĩa về thống kê (0,05 ≥ P ≥ 0,01).
Sự khác biệt này giữa hai mùa ở cùng một mặt cắt thể hiện rõ nét nhất tại MC3 (0,01 ≥ P ≥ 0,001), sau đó đến MC1, MC4 (0,05 ≥ P ≥ 0,01) (Hình 3.1; Phụ lục 2). Hàm lƣợng Cd cao nhất vào mùa xuân tại MC1 (5,1 mg/kg) ở sông Hồng (cửa cống Liên Mạc) và thấp nhất vào mùa thu tại MC4 (1,88 mg/kg) ở Ninh Bình và MC5 tại Nam Định (1,9 mg/kg). 0 1 2 3 4 5 6 7 MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 C d (m g /k g )
Mùa thu Mùa xuân +
++ +
QCVN 43:2012/BTNMT
* ** *
31
Bảng 3.2: Hàm lƣợng Pb trong trầm tích sông theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD)
MC1 MC2 MC3 MC4 MC5
Mùa thu 128,1 ± 10,1 114,5 ± 8,4 91,3 ± 5,8 87,4 ± 7,6 95,5 ± 12,2
Mùa xuân 351,9 ± 32,5 304,3 ± 28,4 302,6 ± 15,8 294,4 ± 7,02 334,99 ± 62,4
Hình 3.2: Biến động hàm lƣợng Pb trong trầm tích sông theo mùa và vị trí thu mẫu. Sự khác biệt giữa mùa xuân và mùa thu đƣợc biểu thị bằng dấu + (++: 0,01 ≥ P ≥ 0,001; +++: P ≤ 0,001).
So sánh với QCVN 43:2012/ BTNMT về chất lƣợng trầm tích ở các thuỷ vực nƣớc ngọt, nhìn chung hàm lƣợng Pb trong trầm tích sông (hình 3.2; Bảng 3.2) cao hơn so với giới hạn cho phép (QCVN: 91,3 mg/kg, [16]) tại mọi điểm khảo sát trong hai mùa, ngoại trừ MC3 (91,3 mg/kg) và MC4 (87,4 mg/kg) vào mùa thu, đặc biệt là vào mùa xuân, hàm lƣợng Pb thƣờng cao gấp 3 - 4 lần giới hạn cho phép, trong đó cao nhất là tại MC1, tuy nhiên không thấy có sự khác nhau giữa các mặt cắt (P>0,05). Mùa thu, hàm lƣợng Pb thấp hơn nhiều và không tìm thấy sự khác biệt ý nghĩa thống kê giữa các mặt cắt (P>0,05; Hình 3.2; Phụ lục 1). Nếu xét theo từng mặt cắt, dễ dàng nhận thấy có sự khác giữa hàm lƣợng Pb vào mùa thu và mùa xuân ở tất cả các mặt cắt, và sự khác biệt này rất có ý nghĩa thống kê (P ≤ 0,001; Hình
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 P b (m g /k g )
Mùa thu Mùa xuân
++
+++ +++
+++
QCVN 43:2012/BTNMT
32
3.2; Phụ lục 2). Kết quả phân tích cho thấy, hàm lƣợng Pb cao nhất vào mùa xuân tại MC1 (351,9 mg/kg) ở sông Hồng (cửa cống Liên Mạc) và MC5 (335 mg/kg) ở Nam Định và thấp nhất vào mùa thu tại MC3 (91,3 mg/kg) ở Hà Nam, MC4 (87,4 mg/kg) ở Ninh Bình và MC5 (95,5 mg/kg) ở Nam Định.
Bảng 3.3: Hàm lƣợng Cu trong trầm tích sông theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD)
MC1 MC2 MC3 MC4 MC5
Mùa thu 128,1±12,59 130,1 ± 20,8 90,9 ± 9,9 85,2 ± 5,5 86,4 ± 3,1 Mùa xuân 110,2 ± 26,8 84,6 ± 13,3 53,4 ± 5,9 46,1 ± 3,2 68,7 ± 8,7
Hình 3.3: Biến động hàm lƣợng Cu trong trầm tích sông theo mùa và vị trí thu mẫu. Sự khác biệt giữa các mặt cắt trong mùa xuân so với mặt cắt 1 đƣợc biểu thị bằng o (o: 0,05 ≥ P ≥ 0,01). Và dấu + biểu thị cho sự sai khác giữa mùa xuân và mùa thu (++: 0,01 ≥ P ≥ 0,001).
Qua hình 3.3, bảng 3.3 cho thấy, hàm lƣợng Cu trong trầm tích sông vào mùa thu luôn cao hơn so với mùa xuân. Hàm lƣợng Cu trung bình cả trong mùa xuân và mùa thu đều nằm trong giới hạn cho phép về hàm lƣợng Cu trong trầm tích các thuỷ vực nƣớc ngọt theo QCVN 43:2012/BTNMT (QCVN: 197 mg/kg, [16]). Ở cả hai mùa, hàm lƣợng Cu đều có xu hƣớng giảm dần theo các mặt cắt. Sự khác biệt có ý
0 50 100 150 200 MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 C u (m g /k g )
Mùa thu Mùa xuân QCVN 43:2012/BTNMT
o
o ++
33
nghĩa thống kê đƣợc tìm thấy vào mùa xuân giữa MC3 và MC4 so với MC1 (0,05 ≥ P ≥ 0,01). Nhƣng không tìm thấy sự khác biệt nào giữa các mặt cắt vào mùa thu (Phụ lục 1). Ngoài ra, nếu xem xét hàm lƣợng Cu giữa hai mùa của cùng một mặt cắt thì tìm thấy sự khác biệt thống kê ở MC3, MC4 với mức ý nghĩa (0,05 ≥ P ≥ 0,01) (hình 3.3; Phụ lục 2). Kết quả cho thấy, hàm lƣợng Cu thấp nhất vào mùa xuân tại Hà Nam (53,4 mg/kg) và Ninh Bình (46 mg/kg) và cao nhất vào mùa thu tại Hà Nội (MC2: 130 mg/kg) và ở sông Hồng (cửa cống Liên Mạc) với 128 mg/kg.
Bảng 3.4: Hàm lƣợng Zn trong trầm tích sông theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD)
MC1 MC2 MC3 MC4 MC5
Mùa thu 238,7 ± 13,01 648,5 ± 43,2 299,5 ± 54,8 167,5 ± 7,5 173,2 ± 2,8
Mùa xuân 746,5 ± 69,2 701,02 ± 54,4 581,3 ± 55,6 496,0 ± 22,8 445,9 ± 43,7
Hình 3.4: Biến động hàm lƣợng Zn trong trầm tích sông theo mùa và vị trí thu mẫu. Các dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt của các mặt cắt so với mặt cắt 1 trong mùa thu (***: P ≤ 0,001). Sự khác biệt so với mặt cắt 1 trong mùa xuân đƣợc biểu thị bằng o (o: 0,05 ≥ P ≥ 0,01). Và dấu + biểu thị cho sự khác biệt giữa mùa thu và mùa xuân (+: 0,05 ≥ P ≥ 0,01; +: 0,01 ≥ P ≥ 0,001; +++: P ≤ 0,001). 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 Z n (m g /k g )
Mùa thu Mùa xuân
*** o + ++ ++ +++ QCVN 43:2012/BTNMT
34
Tất cả giá trị hàm lƣợng Zn trong trầm tích sông (hình 3.4; Bảng 3.4) vào mùa xuân đều cao hơn nhiều so với giới hạn cho phép về chất lƣợng trầm tích ở các thuỷ vực nƣớc ngọt (QCVN: 315 mg/kg, [16]). Vào mùa thu, duy chỉ có điểm thu mẫu tại MC2 (648,5 mg/kg) là vƣợt giới hạn quy chuẩn gấp khoảng 2 lần. Điều này dẫn tới sự khác biệt rất có ý nghĩa về mặt thống kê (P ≤ 0,001) giữa MC2 so với tất cả các mặt cắt khác trong mùa thu (Phụ lục 1). Vào mùa xuân, hàm lƣợng Zn có khuynh hƣớng giảm dần dọc theo LVS và chỉ tìm thấy sự sai khác có ý nghĩa thống kê giữa MC5 so với MC1 và MC2 (0,05 ≥ P ≥ 0,01). Ngoài ra, ta có thể nhận thấy sự khác biệt rất rõ ràng về hàm lƣợng Zn giữa hai mùa trong cùng một mặt cắt, điển hình là ở MC5 (0,05 ≥ P ≥ 0,01), MC1và MC3 (0,01 ≥ P ≥ 0,001), MC4 (P ≤ 0,001) (hình 3.4; Phụ lục 2). Kết quả cho thấy, hàm lƣợng Zn thấp nhất vào mùa thu tại Ninh Bình (167,5 mg/kg) và Nam Định (173,2 mg/kg), cao nhất vào mùa xuân tại sông Hồng (cửa cống Liên Mạc) (746,5 mg/kg), cao gấp gần 2,4 lần so với tiêu chuẩn cho phép và Hà Nội (MC2: 701 mg/kg).
Hình 3.5 dƣới đây và bảng 3.5 biểu diễn kết quả trung bình năm của hàm lƣợng Cd, Pb, Cu và Zn trong trầm tích sông trên LVS Nhuệ - Đáy theo mặt cắt.
Bảng 3.5: Hàm lƣợng trung bình năm của các kim loại nặng trong trầm tích sông theo mặt cắt (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD)
MC1 MC2 MC3 MC4 MC5
Cd 3,7 ± 0,8 3,7 ± 0,3 3,4 ± 0,4 3,3 ± 0,76 2,8 ± 0,7 Pb 239,97 ± 52,3 209,4 ± 31,9 206,5 ± 34,4 208,6 ± 52,7 239,2 ± 67,99 Cu 119,1 ± 13,8 107,3 ± 13,6 72,1 ± 7,9 59,5 ± 8,4 75,8 ± 6,5 Zn 492,6 ± 117,8 718,99 ± 34,97 453,2 ± 57,95 362,5 ± 82,7 336,8 ± 70,95
35
Hình 3.5: Biến động trung bình năm của hàm lƣợng các kim loại nặng trong trầm tích sông theo mặt cắt. Các dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê của kim loại nặng Zn so với mặt cắt 1 (*: 0,05 ≥ P ≥ 0,01). Sự khác biệt của kim loại nặng Cu so với mặt cắt 1 đƣợc biểu thị bằng o (o: 0,05 ≥ P ≥ 0,01).
So sánh với QCVN 43:2012/BTNMT về chất lƣợng trầm tích trong các thuỷ vực nƣớc ngọt, kết quả cho thấy Pb là kim loại có mức độ ô nhiễm cao nhất trong trầm tích sông với hàm lƣợng Pb ở tất cả các vị trí thu mẫu đều vƣợt quá giới hạn cho phép, cao hơn khoảng từ 2 - 3 lần (QCVN: 91,3 mg/kg, [16]
). Ở các điểm thu mẫu, hàm lƣợng Zn cũng cao hơn QCVN từ 1,5 - 2,5 lần (315 mg/kg, [16]). Trong 5 điểm thu mẫu thì chỉ có hàm lƣợng Cd ở MC1 và MC2 cao hơn QCVN (3,5 mg/kg, [16]). Còn Cu là kim loại duy nhất có hàm lƣợng nằm trong ngƣỡng cho phép ở tất cả các mặt cắt (QCVN: 197 mg/kg, [16]
).
Nhƣ vậy, trầm tích sông trên LVS Nhuệ - Đáy đang có dấu hiệu ô nhiễm KLN, đặc biệt là Pb và Zn. Mức độ ô nhiễm các KLN trong trầm tích sông so với QCVN có thể xếp theo thứ tự nhƣ sau: Pb > Zn > Cd > Cu.
Ngoài ra, qua kết quả phân tích, đề tài còn ghi nhận đƣợc sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về sự tích tụ KLN trong trầm tích sông giữa các mặt cắt. Hàm lƣợng Cu tại MC3, MC4 thấp hơn hẳn so với MC1 (0,05 ≥ P ≥ 0,01) và Cu là KLN duy
0 1 2 3 4 5 0 200 400 600 800 1000 1200 MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 C d (m g /k g ) P b,C u, Z n (m g /k g ) Pb Cu Zn Cd * o o
36
nhất nằm dƣới ngƣỡng cho phép (QCVN: 197 mg/kg, [16]). Với Zn, ở MC2 có hàm lƣợng cao nhất 674,8 mg/kg, cao gấp 2,3 lần so với QCVN (315 mg/kg, [16]) và cao hơn hẳn các mặt cắt còn lại (0,05 ≥ P ≥ 0,01; Hình 3.5; Phụ lục 3). Tuy nhiên, đối với hàm lƣợng Cd và Pb trong trầm tích song, không tìm thấy sự khác biệt nào khi so sánh giữa các mặt cắt (P>0,05; Phụ lục 3).
Tóm lại, khu vực đập Thanh Liệt (MC2), nơi sông Tô Lịch đổ vào sông Nhuệ là vị trí có mức độ ô nhiễm KLN trong trầm tích cao nhất so với các khu vực khác trong LVS. Thƣợng lƣu sông Nhuệ (MC1) là vùng có mức độ ô nhiễm tƣơng đối cao, tuy nhiên không thấy có sự khác biệt so với các vị trí khác. Nhìn chung, hàm lƣợng KLN trong trầm tích có xu hƣớng giảm dần từ thƣợng lƣu xuống hạ lƣu của hệ thống sông Nhuệ - Đáy, tuy không thật rõ ràng (ngoại trừ Zn và Cu). Mật độ các khu công nghiệp và dân cƣ rất cao ở khu vực Hà Nội có thể lý giải cho kết quả này.
3.1.2. Hiện trạng kim loại nặng trong bùn ao nuôi thủy sản sử dụng nguồn nước từ lưu vực sông Nhuệ - Đáy
Bảng 3.6: Hàm lƣợng Cd trong bùn ao theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD)
MC2 MC3 MC4 MC5
Mùa thu 1,9 ± 0,05 1,98 ± 0,1 2,03 ± 0,04 2,2 ± 0,1 Mùa xuân 2,5 ± 0,6 1,3 ± 0,2 0,5 ± 0,1 0,9 ± 0,3
37
Hình 3.6: Biến động hàm lƣợng Cd trong bùn đáy ao theo mùa và vị trí thu mẫu. Sự sai khác giữa các mặt cắt trong mùa xuân so với mặt cắt 2 biểu thị bằng dấu o (o: 0,05 ≥ P ≥ 0,01). Sự sai khác giữa mùa xuân và mùa thu đƣợc biểu thị bởi dấu + (+: 0,05 ≥ P ≥ 0,01; ++: 0,01 ≥ P ≥ 0,001).
Qua hình 3.6, bảng 3.5 cho thấy, hàm lƣợng Cd trong bùn đáy ao vào mùa thu và mùa xuân luôn nằm trong giới hạn cho phép đối với chất lƣợng trầm tích trong thủy vực nƣớc ngọt (QCVN: 3,5 mg/kg, [16]). Mùa xuân là thời điểm hàm lƣợng Cd biến động mạnh theo các mặt cắt dọc LVS với xu hƣớng giảm dần về phía hạ lƣu, cao nhất là ở MC2 và thấp nhất ở MC4 với hàm lƣợng Cd chỉ xấp xỉ 1/4 so với giới hạn cho phép; MC2 có hàm lƣợng Cd cao hơn hẳn các mặt cắt còn lại (0,05 ≥ P ≥ 0,01; hình 3.6; Phụ lục 4). Trong khi mùa thu, hàm lƣợng Cd gần nhƣ không dao động nhiều giữa các mặt cắt (P>0,05). Đồng thời, khi nhìn hình 3.6, ta có thể dễ dàng nhận thấy sự khác biệt giữa mùa thu và mùa xuân tại MC3, MC5 (0,05 ≥ P ≥ 0,01) và MC4 (0,01 ≥ P ≥ 0,001) (Phụ lục 5). Kết quả phân tích cho thấy, hàm lƣợng Cd thấp nhất vào mùa xuân tại Ninh Bình (0,5 mg/kg) và cao nhất tại MC2 (2,5 mg/kg) ở Hà Nội vào mùa xuân và MC5 (2,2 mg/kg) ở Nam Định vào mùa thu.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 MC2 MC3 MC4 MC5 C d (m g /k g )
Mùa thu Mùa xuân
+ ++ o o o QCVN 43:2012/BTNMT +
38
Bảng 3.7: Hàm lƣợng Pb trong bùn ao theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD)
MC2 MC3 MC4 MC5
Mùa thu 85,99 ± 2,3 87,1 ± 5,8 85,2 ± 1,2 115,5 ± 29,7 Mùa xuân 198,9 ± 19,02 94,6 ± 14,02 67,3 ± 12,2 87,04 ± 4,3
Hình 3.7: Biến động hàm lƣợng Pb trong bùn đáy ao theo mùa và vị trí thu mẫu. Sự sai khác giữa các mặt cắt trong mùa xuân so với mặt cắt 2 biểu thị bằng dấu o (oo: 0,01 ≥ P ≥ 0,001; ooo: P ≤ 0,001). Dấu + biểu thị cho sự khác biệt giữa mùa thu và mùa xuân trong cùng một mặt cắt (++: 0,01 ≥ P ≥ 0,001).
Hàm lƣợng Pb trong bùn đáy ao (hình 3.7; Bảng 3.6) nhìn chung đều nằm trong giới hạn cho phép về chất lƣợng trầm tích ở các thuỷ vực nƣớc ngọt (QCVN: 91,3 mg/kg, [16]), trừ hàm lƣợng Pb vào mùa xuân tại MC2 (198,9 mg/kg) cao gấp hơn 2 lần so với quy chuẩn Việt Nam và hàm lƣợng Pb vào mùa thu tại MC5 (115,5 mg/kg). Vì vào mùa xuân, hàm lƣợng Pb đạt mức cao nhất tại MC2 nên dẫn tới sự khác biệt rất có ý nghĩa thống kê giữa các mặt cắt so với MC2 (0,01 ≥ P ≥ 0,001). Tuy nhiên, không tìm thấy sự khác biệt nào giữa các mặt cắt vào mùa thu (P>0,05; hình 3.7; Phụ lục 4). Mặt khác, có thể thấy hàm lƣợng Pb ở MC2 có sự khác biệt rất có ý nghĩa thống kê giữa hai mùa (0,01 ≥ P ≥ 0,001; hình 3.7; Phụ lục 5). Qua hình
0 50 100 150 200 250 MC2 MC3 MC4 MC5 P b (m g /k g )
Mùa thu Mùa xuân
++ ooo
oo oo
39
3.7 ta thấy, hàm lƣợng Pb vào mùa xuân có xu hƣớng giảm dần dọc theo LVS và thấp nhất tại Ninh Bình (67,3 mg/kg), cao nhất tại Hà Nội (198,9 mg/kg).
Bảng 3.8: Hàm lƣợng Cu trong bùn ao theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD)
MC2 MC3 MC4 MC5
Mùa thu 83,6 ± 5,9 85,96 ± 7,98 97,1 ± 0,2 96,6 ± 8,8 Mùa xuân 58,96 ± 7,8 48,6 ± 6,1 47,2 ± 1,8 42,3 ± 2,5
Hình 3.8: Biến động hàm lƣợng Cu trong bùn đáy ao và vị trí thu mẫu. Sự sai khác giữa mùa xuân và mùa thu đƣợc biểu thị bởi dấu + (+: 0,05 ≥ P ≥ 0,01; ++: 0,01 ≥ P ≥ 0,001).
Qua hình 3.8, bảng 3.8 cho thấy, hàm lƣợng Cu trong bùn đáy ao vào mùa thu luôn cao hơn so với mùa xuân. Hàm lƣợng Cu trung bình cả trong mùa xuân và mùa thu đều nằm trong giới hạn cho phép đối với trầm tích các thuỷ vực nƣớc ngọt theo