Đặc điểm hoạt động sản xuất công nghiệp là khối lượng nước rất lớn đồng thời xả nước thải vào môi trường nước. Theo kết quả nghiên cứu [48], lượng nước thải ra chiếm từ 90 đến 95% lượng nước cấp cho đầu vào. Nước thải công nghiệp khi trở lại sông suối làm thay đổi thành phần chất lượng nước mặt. Nghiên cứu dưới đây sẽ tổng hợp các loại hình sản xuất công nghiệp hay gây ô nhiễm và phân tích sựảnh hưởng của nước thải đến thành phần chất lượng nước mặt.
3.2.1.1 Các loại hình sản xuất công nghiệp gây ô nhiễm nước mặt
Theo thống kê trên thế giới hiện nay có khoảng 1.500 loại hình gây ô nhiễm khác nhau đến thành phần chất lượng nước. Việc thống kế tất cả các loại
Báo cáo tổng kết đề tài 51 hình gây ô nhiễm là công việc khó khăn và tốn kém thời gian công sức. Do vậy, dưới đây chỉ liệt kê một số loại nước thải của một số loại hình sản xuất công nghiệp điển hình gây ảnh hưởng lớn đến thành phần chất lượng nước [18, 48]:
+ Nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm như đường, sữa, thịt, tôm, cá, nước ngọt, bia,..., chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ.
+ Nước thải của các xí nghiệp thuộc da ngoài chất hữu cơ còn có các kim loại nặng, sunfua.
+ Nước thải của xí nghiệp acqui có nồng độ axit, chì cao... + Nước thải từ các nhà máy gang thép
+ Nước thải từ công nghiệp giấy + Nước thải từ công nghiệp hóa chất + Nước thải từ hóa dầu
Lượng nước thải và thành phần chất lượng nước thải phụ thuộc vào loại hình sản xuất công nghiệp, nhiên liệu gốc, sản phẩm phụ tham gia vào quá trình công nghệ. Ngoài ra còn phụ thuộc vào công nghệ sản xuất, dạng và sự hoàn thiện của bộ máy sản xuất [52]. Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Hammer. M. J, 1977, thành phần nước thải của một số loại hình sản xuất công nghiệp như
sau:
Bảng 6. Thành phần và hàm lượng của một số loại hình nước thải công nghiệp Các chỉ tiêu Chsếữ bia ến Sthản xuịt hộấp t t Dổng hệt sợợi p Sảrophenol n xuất Clo-
BOD5, mg/l 1.000 1.400 1.500 4.300 COD, mg/l 1.900 2.100 3.300 5.400 Tổng chất rắn, mg/l 1.600 3.300 8.000 53.000 Chất rắn lơ lửng, mg/l 300 1.000 2.000 1.200 Nitơ, mg/l 50 150 30 0 Photpho, mg/l 12 16 0 0 pH 7 7 5 7 Nhiệt độ, oC 29 28 - 17 Dầu mỡ, mg/l - 500 - - Clorua, mg/l - - - 140 Phenol, mg/l - - - 140
Từ bảng trên và kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thanh Sơn [48] ta có thể rút ra kết luận:
+ Thành phần của nước thải của một số loại hình công nghiệp chủ yếu là BOD5, COD, tổng chất rắn, chất rắn lơ lửng, nitơ, phôt pho, pH, nhiệt độ, dầu mỡ, clorua, phenol, trong đó hàm lượng của BOD5, COD, tổng chất rắn, chất rắn
Báo cáo tổng kết đề tài 52 lơ lửng chiếm tỷ lệ về khối lượng rất lớn trong tải lượng chất thải của các ngành công nghiệp. Tác động của nước thải công nghiệp bao gồm: tạo thành màng lọc trên mặt nước, làm giảm khả năng tự làm sạch của thủy vực, phá vỡ quá trình sinh học diễn ra trong nước, làm chậm quá trình tự làm sạch của nguồn nước
+ Các ngành công nghiệp chế biến, dệt, hóa chất, gang thép, giấy và hóa dầu gây ra ô nhiễm mạnh nhất đối với chất lượng nguồn nước mặt.
3.2.1.2 Phân tích sựảnh hưởng của nước thải đến thành phần chất lượng nước Nước thải công nghiệp thường chứa nhiều hợp chất hữu cơ. Đặc điểm của các hợp chất hữu cơ là có khả năng phản ứng hóa học với ô xi có trong nước. Sự
hấp thu ô xi có trong tỷ lệ thuận với hàm lượng chất hữu cơ. Khi hàm lượng chất hữu cơ trong thành phần nước mặt các thì sự tiêu tốn ô xi trong nước càng nhiều. Điều này dẫn đến suy giảm hàm lượng ô xi trong nước, làm thay đổi thành phần thủy hóa nguồn nước với những biểu hiện a xít hóa với pH giảm, nước có màu đen hoặc xám, có mùi khó chịu. Hàm lượng ô xi trong nước và chất lượng nước mặt chỉ được phục hồi dần nguồn nước thải và nguồn nước mặt
đã hòa trộn với nhau và di chuyển được khoảng cách đủ xa.
Thành phần nước thải công nghiệp cũng chứa nhiều chất độc hại khác như
a xít, kiềm và kim loại nặng (Fe, Mn, Cu, Pb, Zn, Ni, Cr, Co, Cd, As, Hg, …).
Đặc tính của hàm lượng kim loại nặng là không bị hòa tan vào trong nguồn nước tiếp nhận mà chỉ có hàm lượng bị suy giảm. Do đặc điểm và tính chất này, nguồn nước mặt ở xung quanh các khu vực công nghiệp có tiếp nhận nước thải thường bị ô nhiễm nặng rất lớn bởi kim loại nặng, đôi khi còn đi vào cả nguồn nước dưới đất, gây ảnh hưởng lâu dài đến nguồn nước dưới đất.
Nhóm các hợp chất tạo điều kiện cho sự phát triển không mong muốn của các thuỷ sinh vật. Nhóm này bao gồm các chất thải chứa các hợp chất tạo điều kiện cho sự phát triển của tảo, vi khuẩn. Các hợp chất thường gặp chứa N, P ở
dạng vô cơ hoặc hữu cơ và các hợp chất chứa carbon.
Nhóm các yếu tố vật lý trong nước thải làm như nhiệt độ, chất rắn lơ lửng có thể làm tăng nhiệt độ, tăng độđục của nước tiếp nhận.
3.2.2 Phát triển đô thị
Đô thị hóa là quá trình tập trung dân cư và lực lượng sản xuất ở thành phố. Quá trình đô thị hóa gắn liền với tăng trưởng dân số và cách mạng khoa học kỹ
thuật và phát triển công nghiệp. Dân số đô thị có đặc điểm là qui mô tăng lên không ngừng. Những năm 1960 tỷ lệ tăng dân số thành phố và nông thôn là 1: 2 thì đến năm 2000 phần lớn dân cư sống ở thành phố [48]. Sự tăng dân cư thành phố dẫn đến tăng hàng loạt các vấn đề bao gồm tăng nhu cầu dùng nước, tăng
Báo cáo tổng kết đề tài 53 các điều kiện vệ sinh dịch tễ. Nghiên cứu dưới đây phân tích thành phần đặc
điểm và mức độ tác động của nước thải sinh hoạt đến thành phần chất lượng nước mặt:
+ Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là chứa các chất hữu cơ không bền (dễ bị phân huỷ sinh học) và một số hợp chất vô cơ. Các chất hữu cơ chủ
yếu của nước thải sinh hoạt bao gồm: cacbohydrat, protein, mỡ, chất dinh dưỡng dưới các dạng hợp chất nitơ, phôt phat, các chấy rắn lơ lửng. Khi các chất hữu cơ thải ra môi trường đã làm cho chúng dần trở nên tính axit. Các hợp chất vô cơ
bao gồm urê, xà phòng,… Các chất hữu có khả năng hòa tan kém hơn các chất vô cơ. Ngoài ra các chất hữu cơ và vô cơ, nước thải còn chứa các chất khí như
H2S, NH3 ... và một số loại vi khuẩn. Tỷ lệ phần trăm của các chất hữu cơ trong thành phần nước thải chiếm khoảng 58%, các chất vô cơ chiếm tỷ lệ khoảng 42%. Ngoài ra, còn một tỷ lệ các vi sinh vật. Nguồn nước thải đô thị được coi là nguồn thải tập trung, khi thải vào nguồn nước thường có độ khuyếch tán nhanh.
+ Lượng và thành phần của nước thải đô thị phụ thuộc vào điều kiện sống của mỗi vùng và hệ thống tiếp nhận, xử lý nước thải. Việc đánh giá chính xác lượng và thành phần của nước thải đô thị, cần phải có khảo sát đặc điểm tình hình nước thải từng vùng dân cư (đô thị, nông thôn, miền núi, miền đồng bằng...). Tuy nhiên, theo kết quả nghiên cứu của tác giả S.J.Arceivala, (1985), tổng các loại tác nhân gây ô nhiễm đưa vào môi trường do một người (mức sử
dụng nước khoảng từ 80 đến 300 lít/người/ngày đêm như sau:
Bảng 7. Lượng chất thải đưa vào môi trường (gam/người/ngày) Thành phần ô
nhiễm Tải lượng ô nhiễm Thành phần ô nhiễm Tảnhii lượễm ng ô
BOD5 45 - 54 Kiềm (theo CaCO3) 20 - 30 COD (dicromat) 1,6-1,9 x BOD5 Clo 4 - 8 Tổng chất rắn 170 - 220 Tổng nitơ (theo nitơ) 6 - 12 Chất rắn lơ lửng 70 - 145 Nitơ hữu cơ 0,4 x tổng N Rác vô cơ 5 - 15 Amoni tự do 0,6 x tổng N Dầu mỡ 10 - 30 Tổng photpho (theo
P) 0,8 - 4
Ngoài nước thải sinh hoạt, nước ở các khu vực đô thị còn chịu ảnh hưởng của nước thải công nghiệp, xây dựng, nước rửa đường và nước mưa. Các nguồn nước thải này góp phần ảnh hưởng đến chất lượng nước khu vực đô thị. Sự ảnh hưởng của nước rửa đường và nước mưa đến chất lượng nước mặt là rất lớn. Các loại nước này chứa một lượng lớn các chất khoáng và hữu cơ. Tổng lượng chất nhiễm bẩn loại này chiếm từ 8 đến 15% tổng lượng vật chất xâm nhập từ
Báo cáo tổng kết đề tài 54 Từ kết quả nghiên cứu về sựảnh hưởng của đô thị đến chất lượng nước bao gồm nước thải của sinh hoạt, công nghiệp, xây dựng, rửa đường và nước mưa, ta có thểđi đến một số nhận định sau:
+ Ảnh hưởng đồng thời của nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước rửa thành phố và nước mưa làm thay đổi căn bản thành phần chất lượng nước tự nhiên ở khu vực đô thị: tăng độ hòa tan các chất sinh học và hữu cơ, giảm đột ngột hàm lượng ô xi hòa tan; chất nhiễm bẩn đặc trưng là các chất tổng hợp được sử dụng trong cả công nghiệp và sinh hoạt; tăng nhiễm bẩn độc hại.
+ Mức độ ảnh hưởng của nước thải đô thị đến thành phần chất lượng nước phụ thuộc vào qui mô dân số, mức sống và trình độ phát triển khoa học công nghệ.
+ Thành phần các vật chất chứa trong nước thải giữa các đô thị là tương đối giống nhau, bao gồm: BOD5, COD, (dicromat), tổng chất rắn, chất rắn lơ lửng, rác vô cơ, dầu mỡ, kiềm (theo CaCO3), clo, tổng nitơ (theo nitơ), nitơ hữu cơ, amoni tự do, tổng photpho (theo P)
+ Do nguồn thải tập trung và mang nhiều vi khuẩn nguy hại trong thành phần nước thải nên thường gây nên sự ô nhiễm cục bộ cho nguồn tiếp nhận và bệnh tật cho con người như tả, lỵ, thương hàn...
3.2.3 Sản xuất nông nghiệp
Sản xuất nông nghiệp thường phải sử dụng biện pháp tưới, phân bón và thuốc trừ sâu nhằm bảo đảm sự tăng trưởng của cây trồng, tăng năng suất và bảo vệ khỏi dịch bệnh. Tuy vậy, các biện pháp trên cũng đã gây ra những tác động
ảnh hưởng đến số lượng và thành phần chất lượng nước mặt. Những phân tích dưới đây sẽ lần lượt nghiên cứu các tác động ảnh hưởng này:
3.2.3.1 Sựảnh hưởng của chếđộ tưới
Tưới gây ảnh hưởng lớn đến chế độ tài nguyên nước lãnh thổ. Dưới ảnh hưởng của tưới, dòng chảy trung bình năm thay đổi, phân bố trong năm và các giá trị cực trị của dòng chảy, đặc biệt là dòng chảy cực tiểu thay đổi. Tính chất và cường độ thay đổi phụ thuộc vào điều kiện: địa lý tự nhiên, chếđộ thủy văn, kỹ thuật tưới. Sự ảnh hưởng của tưới gây ảnh hưởng đến đặc trưng dòng chảy sông ngòi: giảm dòng chảy vào thời kỳ tăng trưởng, tăng dòng chảy vào mùa thu và mùa đông. Mức độ thay đổi phụ thuộc vào diện tích lưu vực và qui mô diện tích canh tác. Sựảnh hưởng của tưới trên các lưu vực sông nhỏ lớn hơn trên các lưu vực sông lớn.
Báo cáo tổng kết đề tài 55 3.2.3.2 Sựảnh hưởng của phân bón
Các loại phân bón thường sử dụng trong canh tác lúa bao gồm phân hữu cơ
và phân hóa học như: đạm, lân và kali. Thành phần hóa học của các loại phân bón chủ yếu bao gồm: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, HCO3-, SO42-, Cl-, PO42- và NO3- , trong đó thành phần lớn nhất là NO3- và một phần là PO42-.
Theo kết quả nghiên cứu [48], cây trồng chỉ hấp thụ khoảng 50%-60% lượng NO3-, lượng còn lại sẽ phân tán chủ yếu vào nguồn nước mặt, một phần vào đất và không khí. Do ion NO3- có tính linh động rất cao cho nên rất dễ bị rửa trôi và đi vào nguồn nước. Kết quả nghiên cứu của Russel (1972) ở 18 con sông của nước Anh cho thấy hệ số tương quan giữa liều lượng sử dụng NO3- và hàm lượng NO3- ở nguồn nước các con sông của nước Anh là 0,7. Nồng độ NO3- trong nước sông hồ dao động từ 0 đến 4 mg/l, đôi khi có thể tới 1 mg/l.
Bảng 8. Mối quan hệ giữa liều lượng bón phân đạm và N-NO3- trong nước
TT Liều lượng bón phân N-NO3- trong nước mặt (mg/l)
1 129 1,40 2 170 1,67 3 35 0,39 4 52 0,60 5 50 0,50 6 24 1,02
Từ mối quan hệ giữa liều lượng sử dụng NO3- và NO3- có trong nguồn nước, ta thấy hàm lượng NO3- trong nước tỷ lệ thuận với liều lượng bón phân. Sự có mặt của NO3- trong nước thường gây hiện tượng phú dưỡng, làm giảm lượng ô xi hòa tan trong nước, tăng trưởng các loài thực vật bậc thấp như rong, tảo. Một số kết quả nghiên cứu khác bằng phương pháp nguyên tử “đánh dấu”
đã khẳng định N-NH4+ trong nước cũng có nguồn gốc từ sử dụng phân bón trong nông nghiệp.
3.2.3.3 Sựảnh hưởng của hóa chất bảo vệ thực vật
Theo thống kê hiện nay có khoảng trên một nghìn hóa chất bảo vệ thực vật
đang được sử dụng, trong đó các loại hóa chất bảo vệ thực vật thường sử dụng là thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và thuốc diệt nấm. Dạng sản phẩm của các hóa chất bảo vệ thực vật thường là thuốc sữa, thuốc bột.
Một số kết quả nghiên cứu [48] cho thấy không phải tất cả lượng hóa chất bảo vệ thực vật đều có thể diệt được sâu hại mà trái lại có thể gây nhiễm độc nguồn nước, đất, không khí và nông sản, sau đó qua chuỗi thức ăn, sẽ xâm nhập
Báo cáo tổng kết đề tài 56 vào cơ thể con người và gây nhiều tai biến về sức khỏe. Các vấn đề nảy sinh do sử dụng nước hồi qui từ nông nghiệp bị nhiễm bẩn bao gồm:
Bảng 9. Những vấn đề nảy sinh trong sản xuất nông nghiệp đối với nguồn nước mặt
TT Chất gây ô nhiễm Hậu quả
1 Thuốc trừ sâu Gây ô nhiễm nguồn nước mặt, 2 Nitrat, phôt phát
Sinh tảo và phú dưỡng gây ra mùi hôi thối, tắc nghẽn mặt nước
Hội chứng trẻ xanh
3 Phế thải hữu cơ có nguồn gốc động vật Sinh trưởng tảo và khử ô xi của nước
4 Nước thải từ quá trình thức ăn động vật Khử ô xi của nước
5 Chế biến phế thải từđồn điền cao su Khử ô xi của nước và gây mùi khó chịu
Từ bảng trên cho thấy: ngoài tác động ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn nước mặt như tăng thành phần và hàm lượng các chất ô nhiễm trong nguồn nước, hóa chất bảo vệ thực vật còn gây ra những tác động gián tiếp bao gồm: sinh tảo, khử
ô xi trong nước, gây mùi khó chịu và làm tắc nghẽn dòng chảy do sự xuất hiện của tảo.
Tổng hợp sựảnh hưởng của nông nghiệp tới chất lượng nước từ các kết quả
phân tích ở trên, ta có thể rút ra một số nhận xét:
+ Thành phần chất lượng nước mặt bị ô nhiễm phụ thuộc vào loại phân bón và thuốc trừ sâu sử dụng trong nông nghiệp nhưng NO3- và PO4- là những hợp chất gây ảnh hưởng rất lớn đến thành phần chất lượng nước, làm phú dưỡng nguồn nước.
+ Sự tác động ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến thành phần chất lượng nước là tác động tổng hợp không những trực tiếp đến nguồn nước mặt mà còn đến hệ
sinh thái thủy sinh. Các đối tượng chịu ảnh hưởng lại tác động lên thành phần chất lượng nước.
+ Lượng nước hồi qui tưới từ nông nghiệp cũng góp phần ảnh hưởng đến thành phần chất lượng nước. Những vùng canh tác lớn hoặc những lưu vực nhỏ