CHƯƠNG 3 NƯỚC VÀ SỰ Ơ NHIỄM NGUỒN NƯỚC
3.5.3 Một số chất cĩ độc tính cao trong mơi trường nước
Các chất hữu cơ độc tính cao thường là các chất bền vững, khĩ bị vi sinh phân huỷ. Một số cĩ tác dụng tích lũy và tồn lưu lâu dài trong mơi trường và trong cơ thể thuỷ sinh vật nên gây ơ nhiễm lâu dài đồng thời tác hại đến hệ sinh thái nước, đĩ là chất policlophenol (PCP), policlobiphenyl (PCB), các hydrocacbon đa vịng nhưng tụ, hợp chất dị vịng N hoặc O. Các chất này thường cĩ trong nước thải cơng nghiệp và nguồn nước các vùng nơng, lâm nghiệp sử dụng nhiều thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng, diệt cỏ... Một số chất tiêu biểu là:
• Các hợp chất phenol
làm cho nước cĩ mùi, đồng thời gây tác hại cho hệ sinh thái và sức khỏe dân chúng. Giá trị LD50 (1) của pentaclorophenol là 27 mg/Kg đối với chuột. Một số phenol cĩ khả năng gây ung thư. Theo quy định của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) hàm lượng 2,4-triclophenol và pentaclophenol trong nước uống khơng quá 1µg/l. Tiêu chuẩn nước thuỷ sản của FAO đối quy định nồng độ các phenol <5mg/l dối với các loại cá họ salmonid và cyprinid.
Các hợp chất phenol cĩ thể được định lượng bằng phương pháp trắc quang: ở pH 7,9 các phenol phản ứng với 4-aminopyrin khi cĩ thêm kali ferricyanua tạo màu dùng chlorophorm chiết chất màu và do hấp thụ quang ở 460nm. Độ nhạy của phương pháp đến 1µg phenol/l. Các hợp chất phenol cịn được xác định bằng phương pháp sắc kí khí lỏng.
• Các thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ
Hiện nay, cĩ hàng trăm thuốc diệt sâu rầy nấm mốc phát quang cỏ dại được sử dụng trong nơng nghiệp. Các nhĩm hĩa chất chính là photpho-hữu cơ, clo-hữu cơ, cacbamat, phenoxi axetic và pyrethroid tổng hợp. Hầu hết các chất này cĩ độc tính cao đối với người và động vật. Những chất trong số đĩ, đặc biệt là clo-hữu cơ, cĩ độ bền vững cao trong mơi trường và khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật. Do vậy, việc quản li và giám sát thuốc bảo vệ thực vật phải được quan tâm đặc biệt. Quy định của WHO về hàm lượng tối đacủa các thuốc bảo vệ thực vật và các chất chất hữu cơ trong nước uống là được trong bảng.
Bảng 3.10. Quy định của WHO về nồng độ cho phép của thuốc bảo bệ thực vật trong nước uống
Tên hĩa chất Nồng độ, mg/l Tên hĩa chất Nồng độ, mg/l
Aldrin và dieldrin 0,03 Methoxiclo 30
Clordan 0,3 Lindan 33
DDT 1,0 2.4 - D 100
Heptaclo 0,1 1.3 diclobenzen 0,1
Hexaclobenzen 0,01 Benzo-a-pyren 0,01
Nguồn: WHO, 1984
Tiêu chuẩn của FAO đối với nước thuỷ sản khơng cho phép nồng độ tổng cộng clo - hữu cơ bằng 0,1 µg/l và nồng độ tổng cộng photpho hữu cơ bằng 0,2mg/l.
Hiện nay, việc phân tích các thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ thường được thực hiện bằng phương pháp sắc kí khí hoặc sắc kí khí khối phổ. Các nghiên cứu về tồn lưu, độc tính sinh thái của thuốc bảo vệ thực vật ở Việt Nam đã và đang được thực hiện tại Trung tâm Bảo vệ Mơi trường (EPC/VITTEP), và một số cơ quan của Cục Bảo vệ thực vật (Bộ Nơng nghiệp và Cơng nghiệp Thực phẩm).
• Tannin và lignin
Lignin và tannin là các hĩa chất cĩ nguồn gốc thực vật. Lignin cĩ nhiều trong nước thải các nhà máy sản xuất bột giấy, cịn tannin cĩ trong nước thài cơng nghiệp thuộc da, các chất này gây cho nguồn nước cĩ màu (nâu, đen), cĩ độc tính đối với thuỷ sinh và gây suy giảm chất lượng nước cấp cho nơng nghiệp, sinh hoạt, du lịch.
• Các chất vơ cơ
Các ion vơ cơ cĩ nồng độ rất cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là nước biển. Trong nước thải từ khu dân cư luơn cĩ một lượng khá lớn. Các ion Cl-, SO42-, PO43-, Na+, K+
Bảng 3.11. Hàm lượng chất vơ cơ trong nước thải sinh hoạt ở Mỹ (mg/l)
Các hợp chất Nồng độ, mg/l Các hợp chất Nồng độ, mg/l Cl 20 - 50 Na+ 0 - 70 SO4 2 15 - 30 K+ 7 - 15 NO3 - 20 - 40 CaCO3 15 - 40 PO4 3 20 - 40 B 0,1 - 0,4 Tổng chất rắn tan 100 - 300 Tổng chất kiềm 100 - 150 Nguồn: Metcalf, 1972
Trong nước thải cơng nghiệp, ngồi các ion cịn cĩ thể cĩ các chất vơ cơ cĩ độc tính cao như: Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F. Dưới đây là một số chất vơ cơ tiêu biểu trong nước thải:
- Amoni (NH4+): trong nưĩc bề mặt tự nhiên vùng khơng ơ nhiễm cĩ lượng vết amoni (dưới 0,05 ppm). Nồng độ amoni trong nước ngầm cao hơn nhiều. Lượng amoni trong nước thải từ khu dân cư và nước thải các nhà máy hĩa chất, chế biến thực phẩm, sữa cĩ thể lên tới 10-100mg/l. Theo quy định về nước bề mặt của Hà Lan, lượng ammoni trên 5 mg/l được xem là ơ nhiễm nặng. Tiêu chuẩn nước thuỷ sản của FAO yêu cầu nồng độ ammoni <0,2mg/l đối với loại cá salmonid và 0,8mg/l đối với loại cá cyprinid.
Ammoni trong nước được xác định bằng thuốc thử nestler trong mơi trường kiềm mạnh. Dựa vào màu của sản phẩm phản ứng ta cĩ thể định lượng bằng phương pháp trắc quang. - Nitrat (NO3-): là sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ các chất chứa Nitơ cĩ trong chất thải của người và động vật. Trong nước tự nhiên nồng dộ nitrat thường dưới 5mg/l. Nước sơng MêKơng thường cĩ nitrat 0,5mg/l. Ở vùng ơ nhiễm do chất thải, phân bĩn, nồng độ nitrat cao trên 10mg/l là mơi trường dinh dưỡng tốt cho sự phát triển tảo, rong gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt và thuỷ sản. Trẻ con uống nước nhiều nitrat (NO3-)
cĩ thể ảnh hưởng đến máu (chứng methaemoglobinaemia). Theo quy định của WHO nitrat trong nước uống khơng quá 10mg/l.
Nitrat trong nước cĩ thể xác định bằng phổ tử ngoại ở 275 nm trong mơi trường axit (HCl) hoặc bằng điện cực chọn lọc nhạy cảm với nitrat. Ngồi ra, cĩ thể khử nitrat thành nitrit rồi tạo màu với sunfanilamid N(1-naphtyl)-etylendiamin và xác định bằng phương pháp trắc quang ở 540nm.
- Photphat: cũng như nitrat, photphat là chất dinh dưỡng cho sự phát triển rong tảo. Tồng độ photphat trong nguồn nước khơng ơ nhiễm thường <0,01mg/l. Giá trị này ở sơng Mêkơng thường <0,05 mg/l nhưng ở các kênh rạch bị ơ nhiễm nước thải sinh hoạt và cơng nghiệp nồng độ photphat cĩ thể lên tới trên 5mg/l. Photphat là chất cĩ nhiều trong phân người, sản xuất lân, thực phẫm. Photphat khơng phụ thuộc loại hĩa chất độc hại đối với con người. Theo quy định của Hà Lan, photphat trong nước uống tối đa là 6mg/l. WHO khơng quy định đối với hĩa chất này.
Cĩ 3 trạng thái tồn tại của photphat: orthophotphat, (PO43-) meta hoặc poliphotphat PO3 và photphat cĩ liên kết hữu cơ. Việc xác định orthophotphat dựa vào phản ứng với molipdat ammoni trong mơi trường axit, tạo màu. Meta photphat được thuỷ phân thành orthophotphat, cịn photphat hữu cơ được oxi hĩa, và thuỷ phân thành orthophotphat rồi phân tích như trên.
- Sunphat (SO4): Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển và nước phèn cĩ nồng độ sunphat cao. Nước sơng Mêkơng ở vùng khơng nhiễm mặn cĩ nồng độ sunphat nhỏ hơn 50mg/l. Nước ở vùng cĩ mỏ thạch cao, quặng chứa lưu huỳnh, nước mưa axit và nước thải cơng nghiệp cĩ nhiều sunfat. Nước cĩ nồng độ sunphat cao sẽ gây sét rỉ đường ống và các cơng trình bêtơng. Ở nồng độ cao sunphat cịn tác hại đến cây trồng. Quy định nước thuỷ lợi của Mỹ hạn chế nồng độ chất này dưới 1000mg/l.
- Clorua (Cl-): là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải. Vị mặn của nước là do ion Cl-tảo ra. Nước cĩ Cl- với lượng 250mg/l cĩ thể gây cảm giác mặn. Nếu cation là Ca2+, Mg2+ thì ở nồng độ cao đến 1000mg/l cũng khơng cho vị mặn. Nồng độ cho phép Cltrong nước uống theo quy định của WHO là 250mg/l, theo quy định của cộng đồng kinh tế châu Âu là 25mg/l. Nước mặn với nồng độ Cl-, Na+ và Bo cao cĩ khả năng gây tác hại đến cây trồng. Tiêu chuẩn của FAO đối với thuỷ lợi cho thấy nếu nồng độ Cl-dưới 4meg/l (142mg/l) thì cây trồng khơng bị ảnh hưởng xấu; nồng độ Cl-trên 10 meg/l (355mg/l) gây tác hại nặng đến cây trồng.