a. Các hợp chất hữu cơ
Theo khả năng chịu tác động của các yếu tố môi trường: ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ và các nhân tố vi sinh vật có thể phân loại các hợp chất hữu cơ thành hai loại chính sau đây:
- Các chất hữu cơ không bền vững:
Bao gồm các loại cacbonhydrat, protein, chất béo... Đây là các chất ô nhiễm phổ biến nhất trong nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm.
---
+ Các cacbonhyđrat: các chất đường có chứa các nguyên tố C, N và O, một số đường đơn và đường kép. Riêng Polysacharit được chia làm hai loại dễ bị phân hủy sinh học như tinh bột và khó bị phân hủy sinh học như Celluloz...
+ Các loại protein: acid amin mạch dài.
+ Các chất béo: khả năng phân hủy vi sinh chậm.
Nhìn chung các hợp chất hữu cơ có phân tử lớn không thể thấm qua các màng tế bào do đó cần có giai đoạn thủy phân sơ bộ (phân rã) thành các mạch ngắn hơn (quá trình phân hủy yếm khí).
Sơ đồ sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ :
* Tác động của sự ô nhiễm các chất hữu cơ không bền vững:
Khi các chất hữu cơ không bền vững xâm nhập vào môi trường nước, dưới tác động của các yếu tố vật lý của môi trường và các tác nhân vi sinh vật, các hợp chất hữu cơ không bền vững sẽ bị phân hủy. Quá trình phân huỷ làm suy giảm nồng độ ôxy hòa tan, tồn trữ và lưu đọng trong các lưu vực ít xáo trộn sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật yếm khí phát triển gây mùi khó chịu làm giảm giá trị sử dụng của nguồn nước.
Nếu nồng độ cao sẽ làm cạn kiệt nồng độ ôxy hòa tan gây ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của hệ thủy sinh và gây ra hiện tượng phú dưỡng, quá trình này tạo điều kiện cho hệ thực vật nước phát triển mạnh gây ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của hệ động, thực vật nước...
- Các chất hữu cơ bền vững:
Các chất hữu cơ bền vững thường là các hợp chất hữu cơ có độc tính sinh học cao, khó bị phân hủy bởi các tác nhân vi sinh vật. Một số có tác dụng tích lũy và tồn lưu lâu dài trong môi trường và trong cơ thể các loài thủy sinh vật. Các chất này gây ô
---
nhiễm lâu dài, đồng thời có những tác động xấu đến hệ sinh thái nước và thậm chí đến sức khỏe của con người. Các chất Polyclorophenol (PCP), Polyclorinad Biphenyl (PCB), các loại hyđrocacbon đa vòng ngưng tụ, hợp chất dị vòng N hoặc O là các chất thuộc loại này.
Dưới tác động của các yếu tố của môi trường vật lý và môi trường sinh học có thể phân loại thành các dạng có độc tính sinh thái cao và ít độc. Các hợp chất hữu cơ loại này như dầu mỡ, các chất hoạt động bề mặt, các loại thuốc trừ sâu và diệt cỏ...
Các chất này tác động mạnh đến hệ thủy sinh, ở nồng độ cao có thể gây hủy diệt các sinh vật trong môi trường. Các hợp chất hữu cơ bền vững tích tụ thông qua mối quan hệ dinh dưỡng gây ngộ độc đối với con người hoặc diệt chủng một số loài như cá, chim và các loại côn trùng... Dưới đây là một số hợp chất hữu cơ bền vững có độc tính sinh thái cao:
+ Các hợp chất phenol: phenol và các dẫn xuất của phenol.
+ Các loại hóa chất bảo vệ thực vật hữu cơ: bao gồm các loại photpho hữu cơ, chlo hữu cơ, cacbonat, phenoxyaxetic, pyrethroid tổng hợp.
+ Tanin và lignin: các hóa chất có nguồn gốc từ thực vật . + Các hyđrocacbon đa vòng và ngưng tụ.
b. Các ion
Trong nước thải có các ion kim loại và muối, các ion trong môi trường nước có vai trò quan trọng trong việc cung cấp các chất dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởng và phát triển của hệ sinh thái môi trường nước. Khi nồng độ các ion này cao hơn ngưỡng chấp nhận của sinh vật trong môi trường nước thì các ion này sẽ gây ô nhiễm môi trường nước. Dưới đây là một số ion đặc trưng trong môi trường nước.
- Amon (NH4+): Trong tự nhiên, nồng độ của amon vào nhỏ hơn 0,05ppm. Đối với các nguồn nước bị ô nhiễm amon, nồng độ thường cao hơn trong tự nhiên rất nhiều. Ví dụ trong nước thải sinh hoạt, nước thải chế biến thực phẩm, hàm lượng amon lên tới 10÷100 mg/l.
- Nitrat (NO3-): Có vai trò quan trọng trong việc đánh giá nguồn nước. Nếu trong nước hàm lượng nitrat cao sẽ gây ra hiện tượng phù dưỡng, nếu nước uống bị nhiễm nitrat sẽ ảnh hưởng xấu đến máu. Theo WHO, nước uống nên có hàm lượng nitrat nhỏ hơn 10 mg/l.
- Phosphat (PO43-): Có nhiều trong phân người, súc vật, nơi có các nhà máy sản xuất phân lân. Nước không bị ô nhiễm phosphat nếu nồng độ PO43- trong nước nhỏ hơn 0,01 mg/l.
---
- Sunfat (SO42-): Nếu nguồn nước có nồng độ các ion sunfat cao sẽ gây ăn mòn, phá huỷ các công trình, hại cây cối, mùa màng…
- Clorua (Cl-): Tạo ra độ mặn trong nước gây tác hại đến cây trồng, ăn mòn công trình…
c. Các kim loại nặng
Các kim loại nặng cũng là những tác nhân gây ô nhiễm nước, gây nguy hại đến sức khoẻ của đối tượng sử dụng nước. Dưới đây là một số kim loại nặng gây ô nhiễm nước điển hình:
- Chì (Pb): là kim loại có độc tính rất mạnh đối với não, có thể gây chết người nếu bị nhiễm độc nặng. Chì có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể. Trong nước sông hồ có lượng vết chì (độ 0,05-40 mg/l), nước biển có lượng vết chì 0,03 mg/l.
- Thủy ngân (Hg): rất độc đối với người và thủy sinh. Nồng độ cho phép của thủy ngân trong nước uống là 0,001 mg/l. Thủy ngân gây rối loạn thần kinh, giảm trí nhớ, viêm răng lợi, rối loạn tiêu hóa. Đối với nữ gây rối loạn kinh nguyệt, nếu mang thai dễ bị sẩy thai.
- Asen (As): có trong nguồn nước thải công nghiệp khai thác quặng mỏ, sản xuất thuốc trừ sâu, thuộc da và từ quá trình xói mòn đất. Asen rất độc, dễ dàng hấp thụ vào cơ thể qua ăn uống, hô hấp, qua da. Asen có khả năng gây ung thư da, phổi, xương và làm sai lệch nhiễm sắc thể gây đột biến gen...
Ngoài các kim loại nặng kể trên còn có các nguyên tố khác có độc tính rất cao như Cadimi, Selen, Crôm, Niken... là các tác nhân gây hại cho người và thủy sinh ngay ở nồng độ thấp.
d. Các chất rắn
Các chất rắn có trong nước tự nhiên là do quá trình xói mòn, do nước chảy tràn từ đồng ruộng, do nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Chất rắn có thể gây trở ngại cho việc nuôi trồng thủy sản, cấp nước sinh hoạt...
e. Các chất màu
Màu nước trong tự nhiên và nước thải thường có nguồn gốc từ các chất hữu cơ dễ phân hủy bởi các tác nhân vi sinh vật, sự phát triển của một số loài thực vật nước như tảo, rong rêu, các hợp chất sắt, mangan ở dạng keo gây màu và các tác nhân gây màu khác như kim loại (Cr, Fe,...), các hợp chất hữu cơ như tanin, lignin...
Màu thực của nước là màu do các chất hòa tan hoặc các chất ở dạng keo, màu bên ngoài (màu biểu kiến) do các chất lơ lửng của nước tạo nên.
---
f. Mùi
Mùi có trong nước thải là do các nguyên nhân sau:
- Quá trình lên men và sinh mùi từ các chất hữu cơ trong nước thải tại các cống rãnh khu dân cư, các xí nghiệp chế biến thực phẩm…
- Mùi sinh ra từ sự phân hủy các xác chết động, thực vật trong nước thải. - Mùi có trong nước thải công nghiệp hóa chất, chế biến dầu mỡ...
- Mùi tạo thành do các vi sinh vật gây mùi có trong nước thải.
g. Các vi sinh vật
Các vi sinh vật trong nước cũng là những tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước. Quá trình sinh trưởng và phát triển của các chủng hệ vi sinh vật trong nước gây ra các hiện tượng thiếu hụt lượng ôxy hoà tan trong nước, quá trình sinh tổng hợp của vi sinh vật gây nên hiện tượng thừa dinh dưỡng trong nước. Ngoài ra, một số vi sinh vật còn gây mùi trong nước, làm giảm độ trong của nước… Có thể kể tên một số loại hình vi sinh vật trong nước:
- Vi khuẩn dị dưỡng: Sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn cơ chất cacbon và năng lượng trong quá trình sinh tổng hợp. Nhóm này bao gồm vi khuẩn hiếu khí hoạt động trong môi trường có ôxy và vi khuẩn kỵ khí hoạt động trong môi trường không có ôxy.
- Vi khuẩn tự dưỡng: Có khả năng ôxy hoá chất vô cơ để thu năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp.
- Ngoài ra còn có các loại nấm, nấm mốc, nấm men, virut…