VII. í nghĩa khoa học và thực tiễn của luận ỏn
3.6. nghĩa của mụ hỡnh tớnh toỏn lan truyền KLN từ bói chụn lấp chất thải rắn
Nghiờn cứu về lan truyền KLN trong bói chụn lấp bằng mụ hỡnh toỏn mụ phỏng đó đưa ra một giải phỏp hiệu quả để điều tra toàn diện sự lan truyền của cỏc chất ụ nhiễm kim loại nặng trong mụi trường do sự di chuyển của nước rỉ rỏc từ bói chụn lấp chất thải rắn tại BCL Kiờu Kỵ Gia Lõm.
Mụ hỡnh 1D
- Quy hoạch, lựa chọn vị trớ BCL phự hợp với điều kiện tự nhiờn là yờu cầu quan trọng nhằm hạn chế những tỏc động xấu đến mụi trường cú thể xảy ra trong quỏ trỡnh vận hành
cũng như sau khi đúng cửa bói chụn lấp CTR. Khu vực BCL tại Kiờu Kỵ Gia Lõm được xõy dựng trờn điều kiện địa chất thủy văn cú mạch nước ngầm nụng (6m), do vậy kết quả dự bỏo theo mụ hỡnh 1D với 3 kịch bản miền mụ hỡnh: mặt đất, đỏy ụ chụn lấp, đỏy hồ chứa nước rỉ rỏc cho thấy tốc độ lan truyền KLN nhanh hay chậm theo thời gian là thụng tin thiết yếu làm cơ sở để đề xuất cỏc giải phỏp phự hợp ngăn ngừa nguy cơ lan truyền KLN đến tầng chứa nước.
- Ứng dụng mụ hỡnh tớnh toỏn 1D cú vai trũ quan trọng khi quy hoạch vị trớ xõy dựng BCL, cũng sẽ là phương phỏp tớnh toỏn cần thiết ỏp dụng cho cỏc BCL đó đúng để xỏc định nguy cơ lan truyền ụ nhiễm KLN xảy ra.
- Cỏc kết quả của mụ hỡnh 1D là điều kiện cần cho việc xem xột liờn quan tớnh chất, đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xõy dựng BCL bao gồm: phõn bố cỏc tầng chứa nước; mực nước ngầm; hệ số thấm của đất.
Mụ hỡnh 3D
- Quy trỡnh mụ hỡnh toỏn học mới đề xuất đó đưa ra phương trỡnh mụ phỏng hàm lượng KLN biến thiờn theo thời gian trong khụng gian 3 chiều (3D) của cỏc lớp đất.
- Thuật toỏn dựa trờn phương phỏp phần tử hữu hạn (FEM) được xõy dựng để giải phương trỡnh số húa theo thời gian trong khụng gian 3D, phõn tớch hiệu quả sự biến đổi của hàm lượng chất ụ nhiễm KLN.
- Cỏc kết quả trờn biểu đồ hàm lượng lan truyền theo khụng gian lũng đất là dễ hiểu, dễ so sỏnh khi được thể hiện bằng màu sắc và cỏc giỏ trị hàm lượng KLN bằng số, theo từng ụ mắt lưới (chia nhỏ miền liờn tục thành cỏc miền con rời rạc). Vỡ vậy cú thể sử dụng biểu đồ đọc được giỏ trị hàm lượng KLN đó lan truyền tại bất kỳ vị trớ nào trong khụng gian lũng đất.
- Khả năng ứng dụng và ưu điểm của mụ hỡnh 3D đề xuất được chứng minh thụng qua nghiờn cứu điển hỡnh với cỏc mẫu đất được thu thập từ bói chụn lấp CTR Kiờu Kỵ, Gia Lõm. Việc sử dụng cỏc khỏi niệm toỏn học mới liờn quan đến trường vectơ gradient, quy trỡnh mụ hỡnh toỏn học được đề xuất trở nờn nhỏ gọn hơn so với cỏc quy trỡnh đó được nghiờn cứu trước đõy. Kết quả của nghiờn cứu cú thể được ỏp dụng để xõy dựng cỏc giải phỏp và chớnh sỏch hiệu quả trong việc quản lý chất thải rắn, quản lý bói chụn lấp đó đúng nhằm giảm thiểu cỏc tỏc động tiờu cực từ nguy cơ ụ nhiễm kim loại nặng độc hại dẫn tới ụ nhiễm đất và ụ nhiễm nước ngầm tại cỏc khu vực lõn cận bói chụn lấp chất thải rắn.
KẾT LUẬN 1. Kết luận
Chất thải rắn ngày càng chứa nhiều cỏc chất độc hại với hàm lượng kim loại nặng cao, hợp chất hữu cơ và cỏc chất hữu cơ bền vững. Đõy là nguồn gốc phỏt sinh ụ nhiễm ngày càng cấp bỏch và gia tăng từ bói chụn lấp CTR, do đú việc rũ rỉ nước rỉ rỏc từ bói chụn lấp CTR cú thể gõy ụ nhiễm nghiờm trọng nguồn nước dưới đất và cỏc hệ sinh thỏi tự nhiờn.
Từ cỏc kết quả nghiờn cứu lý thuyết và thực nghiệm luận ỏn rỳt ra được cỏc kết luận như sau:
- Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh lan truyền chất ụ nhiễm trong mụi trường bói chụn lấp chất thải rắn tại Kiờu Kỵ Gia Lõm bao gồm: 1) nguồn gõy ụ nhiễm KLN từ nước rỉ rỏc, 2) nồng độ KLN As trong nước rỉ rỏc và hàm lượng KLN As trong đất bói chụn lấp đều vượt quỏ qui định cho phộp QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 03:2015/BTNMT, 3) thời gian tớch lũy chất ụ nhiễm KLN do bói chụn lấp đó tồn tại hơn 10 năm. Ngoài ra cỏc kim loại nặng khỏc được phỏt hiện trong nước rỉ rỏc là Cr, Pb, Hg, Cd…đều cú hàm lượng cao hơn qui chuẩn cho phộp do chất thải rắn được chụn lấp khụng phõn loại tại nguồn.
- Nước rỉ rỏc là yếu tố gõy ụ nhiễm mụi trường BCL rất nghiờm trọng. Thành phần, tớnh chất và lượng nước rỉ rỏc phỏt sinh ảnh hưởng kộo dài tới mụi trường theo vũng đời của BCL. Nước rỉ rỏc được tớnh toỏn theo phương phỏp đề xuất trong luận ỏn bao gồm cỏc yếu tố ảnh hưởng đến lượng phỏt sinh từ khi vận hành chụn lấp (lượng mưa, độ bốc hơi, độ ẩm của CTR, thiết bị đầm nộn, qui trỡnh vận hành…) đến khi đúng ụ và thời gian sau đú (lớp che phủ khụng trồng cõy, cú trồng cõy, lớp che phủ bị suy thoỏi…). Cỏc yếu tố này là phự hợp với điều kiện thực tế để tớnh toỏn lượng nước rỉ rỏc khi vận hành BCL tại Việt Nam núi chung và tại BCL Kiờu Kỵ, Gia Lõm núi riờng.
- Vành đai an toàn đối với nguy cơ ụ nhiễm KLN As đó được xỏc định dựa theo kết quả tớnh toỏn của mụ hỡnh 1D và 3D. Theo chiều sõu, kết quả mụ hỡnh 1D đó khẳng định cụ thể tại cỏc vị trớ dễ gõy tổn thương tới tầng chứa nước là đỏy ụ chụn lấp (cỏch 1,5m đến tầng chứa nước), đỏy hồ chứa nước rỉ rỏc (4,5m), thời gian lan truyền xảy ra rất nhanh nếu khụng tớnh đến khả năng hấp phụ đất đỏ thời gian tương ứng sẽ là 40 ngày và 105 ngày. Nếu tớnh đến khả năng hấp phụ thời gian lan truyền cần gấp đụi thỡ nồng độ sẽ bằng nồng độ trong nước rỉ rỏc.
- Vành đai an toàn theo phương x và z tại bất kỳ vị trớ nào xung quanh ụ chụn lấp tớnh theo mụ hỡnh 3D là 3m và 3,5m sau 8 thỏng nếu hàm lượng As ban đầu là khụng đổi, sau
khoảng giỏ trị này, hàm lượng As tớnh toỏn được mới đạt được qui định cho phộp của QCVN 03:2015/BTNMT. Kết quả mụ phỏng sự thay đổi nồng độ kim loại nặng As theo độ sõu (z), phương ngang (x) và thời gian tớnh bằng thỏng thể hiện nguy cơ ụ nhiễm toàn diện khu vực mụi trường xung quanh bói chụn lấp là khú trỏnh khỏi; và sự lan truyền Asen là nguyờn nhõn trực tiếp gõy ụ nhiễm nước dưới đất và cỏc lớp đất ở khu vực bói chụn lấp. Kết quả trờn 2 mụ hỡnh đều thấy kim loại nặng As cú xu hướng di chuyển từ lớp đất trờn xuống tầng chứa nước sõu hơn, tốc độ lan truyền theo phương z nhanh hơn phương x (mụ hỡnh 3D).
Cỏc kết quả nghiờn cứu đạt được của luận ỏn cú thể được sử dụng như một bộ số liệu để làm cơ sở đỏnh giỏ và phỏt triển cỏc giải phỏp, chớnh sỏch hiệu quả trong việc phõn loại, quản lý chất thải rắn nhằm giảm thiểu cỏc tỏc động tiờu cực từ nguy cơ ụ nhiễm kim loại nặng tới mụi trường đất và ụ nhiễm nước dưới đất tại cỏc khu vực bói chụn lấp CTR cũng như cỏc trường hợp khụng kiểm soỏt chặt chẽ qui trỡnh vận hành cỏc bói chụn lấp CTR. 2. Kiến nghị
Qua quỏ trỡnh nghiờn cứu và tỡm hiểu, chỳng tụi cú một số kiến nghị như sau:
- Phõn loại tại nguồn là hành động thiết thực cần phải ỏp dụng càng sớm càng tốt khi tiến hành xử lý chất thải rắn bằng cụng nghệ chụn lấp hợp vệ sinh. Việc phõn loại rỏc tại nguồn ngoài cỏc lợi ớch về giảm thiểu lượng chất thải rắn cần chụn lấp, tuần hoàn cỏc vật liệu cú khả năng tỏi sử dụng, cũn cú ý nghĩa cao trong việc giảm cỏc kim loại nặng đưa vào bói chụn lấp.
- Cần thực cỏc nghiờn cứu chuyờn ngành sõu hơn về toỏn cũng như địa chất mụi trường để xõy dựng mụ hỡnh lan truyền cỏc kim loại nặng với cỏc yếu tố ảnh hưởng của cỏc pha khỏc nhau trong mụi trường đất.
- Cần tiếp tục mở rộng nghiờn cứu ra cỏc khu vực bói chụn lấp khỏc nhau với cỏc điều kiện tự nhiờn, điều kiện tiếp nhận vận hành bói chụn lấp khỏc nhau (BCL đó đúng) nhằm tỡm hiểu sõu hơn cỏc yếu tố tỏc động đến sự di chuyển của KLN trong mụi trường đất. Cỏc nghiờn cứu này sẽ hỗ trợ cho việc xõy dựng cơ sở khoa học hoàn chỉnh giỳp cỏc nhà quản lý đưa ra cỏc quy chuẩn, tiờu chuẩn kỹ thuật về kiểm soỏt chất lượng mụi trường tại cỏc bói chụn lấp, giảm thiểu ụ nhiễm mụi trường từ hoạt động chụn lấp.
DANH MỤC CÁC CễNG TRèNH ĐÃ CễNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIấN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Hoàng Ngọc Hà (2018), ễ nhiễm kim loại nặng từ bói chụn lấp rỏc thải đến mụi trường đất: Bói chụn lấp Kiờu Kỵ - Gia Lõm - Hà Nội, Tạp chớ Khoa học ĐHQGHN: Cỏc Khoa học Trỏi đất và Mụi trường, Tập 34, Số 2 (2018), trang 86-94.
2. Hoàng Ngọc Hà, Nguyễn Thị Kim Thỏi, Nguyễn Thu Huyền, Phạm Anh Tỳ (2018), Đỏnh giỏ nguy cơ ụ nhiễm bói chụn lấp bằng chỉ số ụ nhiễm nước rỉ rỏc LPI, Tạp chớ tài nguyờn và mụi trường, Số 16 (294), kỳ 2, thỏng 8 năm 2018, trang 31-33.
3. Hoàng Ngọc Hà, Nguyễn Thị Kim Thỏi, Nguyễn Văn Hoàng (2020). Mụ hỡnh húa phương phỏp dự bỏo nước rỉ rỏc phỏt sinh từ bói chụn lấp chất thải rắn sinh hoạt đụ thị.
Tạp chớ Xõy dựng, Thỏng 9 năm 2020, trang 44-47.
4. Hoang Ngoc Ha, Anh My Chu, Kim Thai Thi Nguyen, and Chi Hieu Le (2021). A novel mathematical modelling for simulating the spread of heavy metals in solid waste landfills.Environmental Engineering Research, 27(3).
https://doi.org/10.4491/eer.2021.007
5. Nguyen Van Hoang, R. Shakirov, Hoang Ngoc Ha, Trinh Hoai Thu, N. Syrbub, and A. Khokhlova (2021). Assessment of Soil and Groundwater Heavy Metal Contamination by Finite Element Modelling with Freundlich Isotherm Adsorption Parameters in Waste Landfill Kieu Ky in Hanoi, Vietnam. Eurasian Soil Science, 2021, Vol. 54, No. 12, pp. 1876–1887. https://doi.org/10.1134/S1064229321130020
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt
1. Phạm Ngọc Ánh và Dương Thị Toan (2018), Mụ phỏng sự ảnh hưởng của tớnh chất đất đến quỏ trỡnh lan truyền chất ụ nhiễm xuống nước ngầm của cỏc bói rỏc khu vực nụng thụn, lấy vớ dụ một số bói rỏc khu vực Giao Thủy, Nam Định. Tạp chớ Khoa học Cụng nghệ Xõy dựng - số 1,2/2018, 36-46.
2. Bỏo cỏo đỏnh giỏ tỏc động mụi trường (1999), “Dự ỏn đầu tư xõy dựng bói chụn lấp và xử lý phế thải sinh hoạt đụ thị, xó Kiờu kỵ, huyện Gia Lõm, Hà nội.”.
3. Bỏo cỏo nghiờn cứu khả thi (1997), “Dự ỏn đầu tư xõy dựng bói chụn lấp và xử lý phế thải sinh hoạt đụ thị” Xó Kiờu Kỵ-Gia Lõm – Hà nội.
4. Bộ Tài nguyờn và Mụi trường (2019). Bỏo cảo hiện trạng mụi trường quốc gia. Chuyờn đề: Quản lý chất thải rắn sinh hoạt.
5. Cục Hạ tầng kỹ thuật, Bộ Xõy dựng (2016), Bỏo cỏo Tổng quan về quản lý CTR sinh hoạt tại Việt Nam”.
6. Trần Thị Kim Hà và Nguyễn Chớ Nghĩa (2014), Một số kết quả nghiờn cứu sự lan truyền thuốc trừ sõu từ cỏc điểm chụn lấp ra mụi trường đất và nước dưới đất vựng Anh Sơn, tỉnh Nghệ An. Tạp chớ KHKT Mỏ - Địa chất, số 45, 01-2014, tr.6-12 7. Nguyễn Văn Hoàng (2018), Bỏo cỏo tổng kết đề tài cấp nhà nước: Nghiờn cứu xõy
dựng phần mềm mụ hỡnh phần tử hữu hạn mụ phỏng chuyển động và lan truyền cỏc chất ụ nhiễm và nhiễm mặn trong mụi trường nước dưới đất-ứng dụng cho khu vực ven biển miền Trung là Quảng Bỡnh. Mó số ĐT.NCCB-ĐHƯD.2012-G/04.
8. Nguyễn Văn Hoàng (2016), Giỏo trỡnh "Mụ hỡnh lan truyền chất ụ nhiễm trong mụi trường nước". Nhà xuất bản Viện Hàn lõm Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam. 9. Phạm Quang Hưng (2011), Tớnh toỏn lan truyền của chất ụ nhiễm trong đất với điều
kiện Việt Nam. Tạp chớ khoa học cụng nghệ xõy dựng, số 9/5-2011
10. Phạm Quang Hưng, Nguyễn Thị Kim Thỏi (2012), Một nghiờn cứu về sự lan truyền của chất ụ nhiễm tại bói chụn lấp Tràng Cỏt. Tạp chớ Địa kỹ thuật, số 1-2012.
11. JICA (2011), Bỏo cỏo nghiờn cứu quản lý chất thải rắn Việt Nam. Proceedings: 23 - 25 November 2005, Hanover, Germany
12. Hà Mạnh Thắng, Hoàng Thị Ngõn, Đỗ Thu Hà, Phan Hữu Thành, Nguyễn Thị Thơm (2011), Kết quả nghiờn cứu hàm lượng Cd trong đất tại mốt số vựng nguy cơ ụ nhiễm do chất thải đụ thị và cụng nghiệp, Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ Nụng nghiệp Việt Nam (ISSN 1859-1558) số 3(24) 2011.
13. Nguyễn Thị Kim Thỏi, Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng (2001), Quản lý chất thải rắn đụ thị - Tập 1, Nhà xuất bản Xõy dựng.
14. Vũ Đức Toàn (2012), Đỏnh giỏ ảnh hưởng của bói chụn lấp rỏc Xuõn Sơn, Hà Nội đến mụi trường nước và đề xuất giải phỏp. Tạp chớ Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và Mụi trường 28 - số 39 (12/2012).
15. Lõm Minh Triết, Lờ Thanh Hải (2006), Giỏo trỡnh quản lý chất thải nguy hại, Nhà xuất bản Xõy dựng Hà nội.
16. Trung tõm quy hoạch và điều tra tài nguyờn nước quốc gia thuộc bộ tài nguyờn và mụi trường (2017). Đề ỏn: “Bảo vệ nước dưới đất ở cỏc đụ thị lớn” - Giai đoạn I; Bỏo cỏo Bảo vệ nước dưới đất ở cỏc đụ thị lớn: Đụ thị Hà Nội.
Tài liệu tham khảo tiếng Anh
17. Abriola LM. (1987). Modeling contaminant transport in the subsurface: An interdisciplinary challenge. Rev. Geophys. 1987;25:125-134.
18. Adamcovỏ D, Vaverkovỏ M. D., Bartoˇn S., Havlớˇcek Z., and ˇrouškovỏ E. B (2016), Soil contamination in landfills: a case study of a landfill in Czech Republic.
Solid Earth, 7, 239–247, 2016. www.solid-earth.net/7/239/2016/doi:10.5194/se-7- 239-2016
19. Agamuthu, P., & Fauziah, S. H. (2010), Heavy metal pollution in landfill environment: A Malaysian case study. In 2010 4th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering (pp. 1-4). IEEE.
20. Akesson, M. and Nilsson, P. (1997), Seasonal changes of leachate production and quality from test cells, J.Environ. Eng., 123, 892.
21. Akgul D., Aktan C.K., Yapsakli K., Mertoglu B. (2013), Treatment of landfill leachate using UASB–MBR–SHARON – Anammox configuration, Biodegradation,
Vol. 24, No. 3, pp. 399-412.
22. Alkorta I, Hernỏndez-Allica Becerril JM, Amezaga I, Albizu I, Garbisu C. (2004), Recent findings on the phytoremediation of soils contaminated with environmentally toxic heavy metals and metalloids such as zinc, cadmium, lead, and arsenic, Rev Environ Sci Biotechnol 3, pp. 71-90
23. Alloway, B. J. (2013). Sources of heavy metals and metalloids in soils. In Heavy metals in soils (pp. 11-50). Springer, Dordrecht.
24. Al-Niami ANS, Rushton KR. (1997). Analysis of flow against dispersion in porous media. J. Hydrol. 1977;33(1-2):87-97.
25. Ataie-Ashtiani B, Lockington DA, Volker RE. (1996). Numerical correction for finite-difference solution of the advection-dispersion equation with reaction. J. Contam. Hydrol. 1996;23(1-2):149-156.
26. Barbara Gworek, Wojciech Dmuchowski, Eugeniusz Koda, Marta Marecka, Aneta H. Baczewska, Paulina Br ˛agoszewska, Anna Sieczka and Piotr Osi´nski (2016). Impact of the Municipal Solid Waste Łubna Landfill on Environmental Pollution by Heavy Metals. Water 2016, 8, 470; doi:10.3390/w8100470
27. Barjinder B.et al.,.(2012), Characterization of Leachate from Municipal Solid Waste (MSW) Landfilling Sites of Ludhiana, India: A Comparative Study. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), ISSN: 2248-9622.Vol. 2, Issue 6, pp.732-745.
28. Bazimenyera J.D.D., Qiang F., Ntakirutimana T. (2012), Assessment of the characteristics of Nyanza landfill leachate, Rwanda, Advanced Materials Research, Vol. 599, pp. 618-621.
29. Bear J. (1975). Dynamics of Fluids in Porous Media. Soil Sci. 1975;120(2):162-163. 30. Beidokhti MZ, Naeeni STO, AbdiGhahroudi MS. (2019). Biosorption of nickel (II) from aqueous solutions onto pistachio hull waste as a low-cost biosorbent. Civil Eng. J. 2019;5(2):447-457.
31. Boumechhour F., Rabah K., Lamine C., Said B.M. (2013), Treatment of landfill leachate using Fenton process and coagulation/flocculation, Water and Environment Journal, Vol. 27, pp. 114-119
32. Bouzayani F., Aydi A. and Abichou T. (2014). Soil contamination by heavy metals in landfills: measurements from an unlined leachate storage basin. Environ. Monit. Assess. (2014) 186: 5033-5040. https://doi.org/10.1007/s10661-014-3757-y.
33. Buaisha M, Balku S, ệzalp-Yaman S. (2020). Heavy metal removal investigation in