5. QUÁ TRÌNH TỰ LÀM SẠCH CỦA NGUỒN NƯỚC MẶT
5.3. Ảnh hưởng của các chất bẩn đối với nguồn nước
Tuỳ thuộc số lượng, thành phần tính chất của các chất bẩn mà chúng có thể gây ra những hậu quả khác nhau đối với nguồn nước:
• Làm thay đổi tính chất hoá lý: độ trong, màu, mùi, vị, pH, hàm lượng các chất hữu cơ, vô cơ, xuất hiện các chất độc, chất nổi, chất dễ lắng cặn,…
• Làm giảm hàm lượng oxy hoà tan: do phải tiêu hao trong các quá trình oxy hoá sinh hoá các chất bẩn hữu cơ.
• Làm thay đổi số lượng và các chủng loại vi sinh vật, sinh vật, xuất hiện các loại vi sinh vật gây bệnh, làm chết cá,… Kết quả không thể sử dụng làm nguồn cung cấp nước được.
Nhìn chung tất cả những thay đổi đó có liên quan mật thiết với nhau. Đặc biệt các chất bẩn trong nước thải sản xuất là những chất độc hại đối thuỷ sinh vật. Nồng độ các chất hữu cơ quá cao sẽ tạo điều kiện yếm khí trong nước, các chất sulphua sẽ làm giảm khả năng oxy hoá khử của nước. Nếu hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước nguồn tăng lên sẽ dẫn tới hiện tượng “ nở hoa” – phát triển tảo rêu.…
Ảnh hưởng độc hại. Các chất bẩn độc hại có thể gây tác động khác nhau đối với thuỷ sinh vật, tuỳ thuộc bản chất, nồng độ của chúng. Một chất độc nào đó có thể phá hoại trao đổi chất hoặc nhịp độ sinh trưởng, phát triển của thuỷ sinh vật; tới một giá trị nồng độ nào đó, chúng sẽ bị tiêu diệt. Đối với nhiều loại sinh vật có thể chưa thấy ngay tác động độc hại, mà chỉ làm hỏng cơ quan sinh sản, hoặc gây ảnh hưởng tới nhiều thế hệ sau. Kết quả là số lượng cá thể sinh vật, số loài sẽ bị giảm dần,..
Trong thực tế bảo vệ vệ sinh nguồn nước, người ta đã xác định nồng độ giới hạn cho phép là giá trị nồng độ cao nhất, với giá trị đó, các quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ không bị phá huỷ, không làm xấu giá trị “thực phẩm” của nước, không gây độc hại đối với quá trình sống hoạt động của thuỷ sinh vật - những tác nhân quan trọng nhất trong quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ. Như vậy nồng độ giới hạn cho phép sẽ đảm bảo cho quá trình sinh sản diễn ra bình thường đảm bảo cho chất lượng nước được tốt, đồng thời không làm giảm giá trị hàng hoá của các sinh vật.
Sự thay đổi chế độ hoà tan oxy trong nước nguồn. Lượng vi khuẩn và nấm trong nước tuỳ thuộc nhiều yếu tố. Trong nguồn nước sạch thường không đủ chất hữu cơ (chất dinh dưỡng) cho các loại hoại sinh. Khi các chất hữu cơ lẫn vào nước nguồn thì các vi sinh vật phát triển nhảy vọt. Trong quá trình sinh trưởng phát triển, các vi sinh vật tiêu thụ càng nhiều oxy. Kết quả nồng độ oxy trong nước giảm, thậm chí bị tiêu thụ hoàn toàn, làm thay đổi thế năng oxy hoá khử của môi trường, các phản ứng khử diễn ra chủ yếu: khử nitrat, khử sulphat, hình thành các chất sulphua và ngày càng tạo điều kiện yếm khí trong môi trường (Hình 2.11)
Hình 2. 11 Đường cong oxy hoà tan và số lượng VK tương ứng trong dòng sông bị nhiễm
Sự thay đổi chế độ khí oxy hoà tan sẽ kéo theo sự thay đổi các quần thể sinh vật. Các loài thích nghi với nước sạch trước đây thì bây giờ khi thiếu oxy sẽ bị chết (đầu tiên là cá rồi tiếp đến là động vật thượng đẳng), đồng thời các loài quần thể thích nghi với điều kiện oxy lại phát triển. Cường độ oxy hoá các chất hữu cơ giảm và trong nước nguồn sẽ tích lũy các sản phẩm không bị oxy hoá hoàn toàn.
Nồng độ oxy trong nước sông bẩn rất thấp, ở 200C chỉ khoảng 8 mg/l (Hình 2.12). Khi nhiệt độ tăng lên, độ hoà tan oxy lại giảm. Trong khi đó cường độ các quá trình sinh hoá và tốc độ tiêu thụ oxy lại tăng lên và ngược lại.
Hình 2. 12 Độ hoà tan oxy trong nước ở các nhiệt độ khác nhau
Trong các dòng sông chảy xiết, do dòng chảy rối nên các lớp nước trên cùng gần biên giới - không khí, sẽ hoà tan được nhiều oxy cho vi sinh vật sẽ được đầy đủ. (Hình 2.13).
Ở các dòng sông chảy chậm hoặc ở các hồ, các lớp nước trên cùng có oxy hoà tan, nhưng oxy chỉ khuếch tán xuống các lớp dưới với lượng ít nên nói chung ở các lớp nước dưới thường tạo thành điều kiện yếm khí (Hình 2.13)
Hình 2. 13 Sự hoà tan oxy trong dòng chảy rối
Khi xả nước thải với chất hữu cơ vào nguồn, tốc độ phát triển của vi khuẩn, nấm cũng tăng lên. Kết quả lại tỉ lệ nghịch với nồng độ oxy. Nếu chất hữu cơ quá nhiều, nguồn oxy không đủ sẽ tạo điều kiện yếm khí. Như vậy tốc độ trao đổi chất của vi khuẩn phải luôn luôn thấp hơn tốc độ hoà tan oxy với nồng độ giới hạn của các chất dinh dưỡng. Với điều kiện hiếu khí thì protoza kéo theo cả các động vật thượng đẳng cùng phát triển. Như vậy nồng độ oxy càng cao thì nhiều động vật có thể tồn tại và càng được cung cấp nhiều thức ăn. Cuối cùng điều kiện sinh hoá tốt nhất nên duy trì ở sông là cung cấp vừa đủ - giới hạn chất dinh dưỡng và ít loài vi sinh vật.
Hình 2. 14 Sự hoà tan oxy trong dòng chảy chậm
Trong nước thải đô thị thường chứa nhiều lượng nguyên tố dinh dưỡng (nitơ, photpho). Những chất này kích thích tảo phát triển rất mạnh, sông hồ không thể làm nguồn nước cấp được. Tảo phát triển làm nước có màu, tảo xanh Aphanizomenon,
Anabaena, microcystic,… nước có màu xanh lam; tảo xanh Oscilatoria rubecens làm nước ngả màu hồng; Aphanocapsa pulchre tạo một lớp đất váng đen trên mặt nước. Tảo lục làm nước có màu lục, khuê tảo (melosira, Navicula) làm nước có màu vàng nâu;
Chrisophit - làm nước có màu vàng nhạt.
Tảo phát triển còn làm cho nước có mùi vị khó chịu, như mùi cỏ, mùi mỡ khét, thối.…Ngoài ra còn gây ứ tắc cơ học các lưới chắn của công trình thu nước, các bể lọc của nhà máy nước. Hiện tượng trên gọi là hiện tượng “nở hoa” (Eutrofication). Khi tảo chết sẽ gây thối rữa trong nước, vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ và tiêu thụ oxy làm oxy hoà tan bị nghèo đi. Theo tính toán của D.Ulman, để oxy hoá lượng chất bẩn hữu cơ
do một người thải ra, cần 80g oxy trong một ngày; còn để oxy hoá chất hữu cơ của tảo (tảo phát triển do photpho trong nước thải tính theo một người) đòi hỏi tới 320g Oxy. Vì vậy, người ta phải khử nitơ, photpho trước khi xả nước thải nguồn và phải tìm những phương pháp chống nở hoa trong nước nguồn.
Ảnh hưởng của các chất lắng cặn và chất nổi. Nước mưa, nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nước thải tưới tiêu từ các hệ thống thuỷ lợi, chứa rất nhiều chất lơ lửng và lá cây. Khi tới sông hồ, tốc độ dòng chảy giảm. Kết quả gây lắng cặn ở đáy sông hồ, làm thay đổi hình dạng dòng sông. Những chất hữu cơ lắng cặn là đối tượng hoạt động phát triển của vi sinh vật. Kết quả cũng làm giảm lượng oxy hòa tan, gây thối rữa, tiêu diệt thủy sinh vật. Các chất nổi như dầu mỏ chứa nhiều trong nước thải sinh hoạt, công nghiệp cũng hạn chế oxy hòa tan.