VII. í nghĩa khoa học và thực tiễn của luận ỏn
3.3. Khảo sỏ tụ nhiễm kim loại nặng trong đất bói chụn lấp Kiờu Kỵ
3.3.1. Đặc điểm mẫu đất tại lỗ khoan LK4 và LK5
Nghiờn cứu đó thực hiện lấy mẫu đất tại bói chụn lấp Kiờu Kỵ để xỏc định khả năng ụ nhiễm KLN từ bói chụn lấp. Cỏc mẫu đất được lấy bằng phương phỏp khoan tay tại cỏc vị trớ L4 và L5 nằm bờn rỡa ụ chụn lấp đó kết thỳc chụn lấp. Lỗ khoan L4 cỏch L5 5m (giữa lỗ khoan L4 và L5 là đường bờ tụng nội bộ). Vị trớ khoan mẫu trờn hỡnh 3.19. Ngày khoan mẫu 8-9/4/2016. Chiều sõu lấy mẫu lớn nhất là 6m. Trờn cựng lỗ khoan lấy mẫu, cỏc mẫu với khối lượng khoảng 500g được lấy ở khoảng cỏch độ sõu 0,3m.
Hỡnh 3.19. Vị trớ bói chụn lấp và vị trớ khoan lấy mẫu
Cỏc mẫu đất được phõn tớch hàm lượng cỏc KLN bằng phương phỏp phổ khối Plasma (ICP-MS- Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer) thuộc nhúm phõn tớch
AES, phương phỏp này cú độ chớnh xỏc cao, cú thể phõn tớch được kết quả tới giới hạn ppb hay ppt (tức là 1x10-12).
Hỡnh 3.20. Khoan mẫu tại bói chụn lấp Kiờu Kỵ thỏng 4.2016 Bảng 3.9. Mụ tả mẫu đất khoan trong lỗ khoan L4 và L5 STT Độ sõu
khoan Đặc điểm mẫu đất Lấy mẫu
Lỗ Khoan L4
1 0 - 0,3 Sột nõu đen xốp cú rễ cõy và rỏc 2 0,3 - 0,6 Sột nõu đen xốp cú rễ cõy và rỏc * 3 0,6 - 0,9 Sột nõu đen xốp cú rễ cõy và rỏc 4 0,9 -1,2 Sột nõu đen xốp cú rễ cõy và rỏc * 5 1,2 -1,5 Sột nõu đen xốp cú rễ cõy và rỏc 6 1,5 -1,8 Sột nõu đen, mịn, dẻo dớnh, tanh * 7 1,8 - 2,1 Sột nõu đen, mịn, dẻo dớnh, tanh
8 2,1 - 2,4 Sột pha, nõu đen lẫn sạn *
9 2,4 - 2,7 Sột pha, nõu đen lẫn sạn
10 2,7 -3,0 Sột nõu đen dẻo dớnh , tanh * 11 3,0 - 3,3 Sột nõu đen dẻo dớnh , tanh, mịn 12 3,3 - 3,6 Sột nõu đen (đậm) dẻo dớnh * 13 3,6 - 3,9 Sột nõu đen (đậm) dẻo dớnh 14 3,9- 4,2 Sột bột đen lẫn cỏt , mịn *
Lỗ khoan L5
STT Độ sõu khoan Đặc điểm mẫu đất Lấy mẫu
1 0 - 0,3 Sột bột lẫn rỏc , nõu đen, rời 2 0,3 - 0,6 Sột bột lẫn rỏc , nõu đen, rời *
STT Độ sõu khoan Đặc điểm mẫu đất Lấy mẫu
4 0,9 -1,2 Sột vàng, dẻo dớnh *
5 1,2 -1,5 Sột vàng, dẻo dớnh, lẫn gạch
6 1,5 -1,8 Cỏt pha *
7 1,8 - 2,1 Cỏt pha
8 2,1 - 2,4 Cỏt pha, nõu đen, mịn dẻo * 9 2,4 - 2,7 Cỏt pha, nõu đen, mịn dẻo
10 2,7 -3,0 Cỏt pha, nõu đen *
11 3,0 - 3,3 Cỏt pha, nõu đen
12 3,3 - 3,6 Sột xỏm xanh, mịn dẻo *
13 3,6 - 3,9 Sột xỏm xanh, mịn dẻo
14 3,9- 4,2 Sột xanh đen lẫn cỏt hạt mịn * 15 4,2-4,5 Sột xanh đen lẫn cỏt hạt mịn 16 4,5- 4,8 Bột sột, cỏt min, nõu đen *
17 4,8-5,2 Bột sột lẫn cỏt, mịn, xỏm
18 5,2-5,5 Bột sột, cỏt min, nõu đen *
Hỡnh 3.21. Mẫu đất khoan tại bói chụn lấp Kiờu Kỵ 3.3.2. Kết quả phõn tớch mẫu đất
8 chỉ tiờu kim loại nặng được phõn tớch trong cỏc mẫu đất theo độ sõu bao gồm: As, Cd, Cu, Cr, Fe, Hg, Pb, Zn. kết quả phõn tớch được trỡnh bày trong bảng 3.10 và cỏc biểu đồ trờn cỏc hỡnh 3.22-3.26 thể hiện sự biến thiờn theo độ sõu của hàm lượng cỏc kim loại nặng được phõn tớch trong lỗ khoan L4 và L5.
Bảng 3.10. Hàm lượng cỏc kim loại nặng trong mẫu đất tại lỗ khoan L4 và L5 Đơn vị: mg/kg
STT Số hiệu mẫu mẫu (m-m) Chiều sõu Hàm lượng chỉ tiờu phõn tớch (mg/kg)
As Cd Cr Cu Fe Pb Zn Hg 1 L4/1 0,3-0,6 28 0,0 154 66 36575 77 145 0,03 2 L4/2 0,9-1,2 21 0,1 107 42 30279 62 95 0,02 3 L4/3 1,5-1,8 27 0,1 116 66 34006 47 122 0,01 4 L4/4 2,1-2,4 30 0,1 112 31 30051 59 108 0,02 5 L4/5 2,7-3,0 19 0,3 107 40 28634 64 99 0,04 6 L4/6 3,3-3,6 29 0,3 105 41 30835 64 94 0,01 7 L4/7 3,9-4,2 16 0,4 119 33 33173 50 114 0,01 8 L5/1 0,3-0,6 30 0,3 293 94 38710 134 259 0,02 9 L5/2 0,9-1,2 24 0,1 182 71 38080 103 163 0,03 10 L5/3 1,5-1,8 33 0,7 134 65 40320 99 144 0,01 11 L5/4 2,1-2,4 26 0,3 109 29 33768 82 103 0,02 12 L5/5 2,7-3,0 25 0,1 108 48 31357 60 113 0,00 13 L5/6 3,3-3,6 21 0,3 106 42 31903 66 106 0,02 14 L5/7 3,9-4,2 23 0,0 106 38 32575 64 105 0,03 15 L5/8 4,5-4,8 22 0,4 110 45 32456 71 113 0,04 16 L5/9 5,2-5,5 20 0,5 108 42 30475 45 119 0,03 Trung bỡnh: 24 0,25 130 50 33325 72 125 0,02 Độ lệch chuẩn: 4,47 0,19 48,41 17,79 3419 23,29 40,57 0,01 QC 03-MT:2015/BTNMT 15 1.5 150 100 70 200
Hỡnh 3.22. Sự biến thiờn của hàm lượng As theo độ sõu lỗ khoan L4 và L5
Hỡnh 3.24. Sự biến thiờn của hàm lượng Cu theo độ sõu lỗ khoan L4 và L5
Hỡnh 3.26. Sự biến thiờn của hàm lượng Zn theo độ sõu lỗ khoan L4 và L5 3.3.3. Nhận xột kết quả khảo sỏt ụ nhiễm mụi trường đất khu vực bói chụn lấp a. Về mức độ ụ nhiễm đất bởi kim loại nặng tại khu vực nghiờn cứu
Theo kết quả phõn tớch cỏc mẫu kim loại nặng trong mẫu đất khoan tại bói chụn lấp Kiờu Kỵ được trỡnh bày trong bảng 3.10 và cỏc hỡnh 3.22-3.26 cú thể thấy rằng hàm lượng của một số kim loại nặng vượt quỏ QCVN 03-MT:2015/BTNMT như As và Cr. Hàm lượng cao nhất của As là 30mg/kg và 28mg/kg tương ứng trong L5 và L4 so sỏnh với QCVN cho phộp trong đất nụng nghiệp là 15mg/kg. Tuy nhiờn với đặc trưng đường cong phõn bố hàm lượng cỏc kim loại nặng trong đất theo độ sõu ở đõy thỡ chiều sõu ảnh hưởng ụ nhiễm khoảng 4-5m, tức là hàm lượng cỏc kim loại nặng nền là ở độ sõu 5-6m thỡ hàm lượng As nền là khoảng 22mg/kg.
Hàm lượng Cr cao nhất trong mẫu của lỗ khoan L5 là 294mg/kg (tại bề mặt L5) và 154mg/kg (tại bề mặt L4) so với QCVN cho phộp trong đất nụng nghiệp là 150mg/kg. Hàm lượng Cr cao trong mẫu đất bề mặt cho thấy cỏc chất thải trong ụ chụn lấp cú chứa thành phần cú Cr chẳng hạn như: Cr cú trong chất thải đồ da, Cr sử dụng trong chất bảo quản gỗ, chất thải của ngành hội họa, cỏc loại sơn, thực phẩm cụng nghiệp…Như vậy bước đầu cú thể đỏnh giỏ khu vực bói chụn lấp đó bị ụ nhiễm kim loại nặng. Một điều đỏng phải lưu ý là cỏc ụ chụn lấp trong bói Kiờu Kỵ đều được thiết kế và thi cụng theo phương phỏp hợp
vệ sinh cú lớp lút đỏy và thành ụ chụn lấp. Tớnh đến thời điểm lấy mẫu thỏng 4 năm 2016 bói chụn lấp đó đi vào hoạt động 16 năm.
Bờn cạnh đú xem xột biểu đồ kết quả biểu diễn sự biến thiờn của tất cả cỏc kim loại nặng được phõn tớch chỳng ta đều thấy rằng hàm lượng kim loại nặng cú xu hướng giảm dần theo độ sõu. Lớp đất trờn bề mặt tại khu vực bói chụn lấp Kiờu Kỵ cú hàm lượng kim loại nặng gia tăng (mặc dự chưa tới mức độ ụ nhiễm theo Quy chuẩn về đất nụng nghiệp) do sự xõm nhập từ chất thải rắn và nước rỉ rỏc. Theo xu thế thay đổi hàm lượng cỏc kim loại nặng theo độ sõu nờu trờn thỡ chiều sõu xõm nhập kim loại nặng là khoảng 4-5m. Việc dịch chuyển của cỏc kim loại nặng trong đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời gian, tớnh chất húa học của nước rỉ rỏc rũ rỉ, chế độ thủy lực của nước dưới đất…
b. Về phõn bố hàm lượng theo khoảng cỏch từ bói chụn lấp
Theo kết quả phõn tớch trỡnh bày trong bảng 3.15, so sỏnh kết quả ở 2 lỗ khoan thấy rừ sự khỏc biệt về hàm lượng kim loại nặng. Lỗ khoan L5 sỏt rỡa ụ chụn lấp cú hàm lượng cỏc kim loại được phõn tớch lớn hơn nhiều so với hàm lượng kim loại được phõn tớch trong lỗ khoan L4 (cỏch ụ chụn lấp và lỗ khoan L5 là 5m), cú nhiều chỉ tiờu cao hơn gấp 2 lần như Cr, Pb và Zn. Cỏc số liệu này khẳng định thờm lần nữa càng gần nơi chụn lấp chất thải rắn thỡ khả năng ụ nhiễm mụi trường đất từ ụ chụn lấp càng lớn.
Từ cỏc kết quả thu thập nờu trờn, cú thể nhận định rằng nước rỉ rỏc chưa được xử lý cú chứa nhiều KLN với hàm lượng cao là nguồn gõy ụ nhiễm nước mặt một cỏch trực tiếp rừ rệt nhất. Chất thải rắn và nước rỉ rỏc từ cỏc bói chụn lấp chất thải rắn cú nguy cơ gõy ụ nhiễm mụi trường đất và nước dưới đất nếu khụng cú cỏc biện phỏp thu gom xử lý và ngăn ngừa phỏt tỏn ra mụi trường xung quanh. Hầu hết cỏc nghiờn cứu đều cho thấy chất thải rắn và nước rỉ rỏc cú vai trũ gõy ụ nhiễm làm gia tăng hàm lượng KLN trong đất và nước dưới đất dựa trờn cỏc phõn tớch đỏnh giỏ theo khụng gian và giỏ trị hàm lượng KLN nền trong mụi trường.
3.4. Đỏnh giỏ về cỏc yếu tố ảnh hưởng tới quỏ trỡnh lan truyền kim loại nặng từ bói chụn lấp chụn lấp
- Thời gian ụ nhiễm - Lượng nước rỉ rỏc phỏt sinh: Cỏc kết quả tớnh toỏn về lượng nước rỉ rỏc sinh ra từ ụ chụn lấp cho biết nguồn ụ nhiễm vẫn tồn tại trong thời gian dài sau khi đúng ụ chụn lấp. ễ chụn lấp tớnh toỏn đó đúng đến thời điểm hiện tại là năm 21 năm, nước rỉ rỏc vẫn được tạo thành. Lượng nước rỉ rỏc tại thời điểm 6 thỏng cuối năm thứ 21 sinh ra từ ụ chụn lấp cú diện tớch 10.084m2 là 14m3/ngđ. Việc tớnh toỏn dự bỏo lượng nước
rỉ rỏc vẫn phỏt sinh từ ụ chụn lấp đó đúng khẳng định nguy cơ ụ nhiễm từ nước rỉ rỏc cũn kộo dài.
- Nồng độ cỏc chất ụ nhiễm trong nước rỉ rỏc: Nồng độ cỏc chất ụ nhiễm thu thập được đều vượt quy chuẩn cho phộp nếu so sỏnh với cỏc thụng số của quy chuẩn hiện hành về nước rỉ rỏc hoặc nước thải cụng nghiệp (QCVN 25:2009 và QCVN 40:2011). Trong thời gian quan trắc 10 năm, hàm lượng cỏc chất ụ nhiễm biến động khụng theo quy luật vỡ nước rỉ rỏc cũ và mới luụn được trộn lẫn. Nồng độ ụ nhiễm hữu cơ, coliform và dầu mỡ cú xu hướng tăng cao hơn so với giai đoạn 5 năm trước trong cả kỳ quan sỏt. Tựy thời điểm lấy mẫu một số cỏc kim loại nặng như Cr, As, Pb, Hg, Fe trong nước rỉ rỏc đều cú hàm lượng cao hơn quy chuẩn cho phộp khi so sỏnh với QCVN 40:2011.
- Hàm lượng ụ nhiễm kim loại nặng trong đất: Kết quả khảo sỏt từ lỗ khoan trong bói chụn lấp rỏc Kiờu Kỵ cho thấy đất bị ụ nhiễm kim loại nặng khi so sỏnh với QCVN 03: 2015 về hàm lượng KLN cho phộp trong đất nụng nghiệp. Cỏc KLN trong đất cú hàm lượng vượt quỏ quy chuẩn cho phộp là As, Cr, Pb theo độ sõu và khoảng cỏch khoan mẫu so với ụ chụn lấp đó đúng.
3.5. Dự bỏo nồng độ kim loại nặng lan truyền trong mụi trường bói chụn lấp bằng phương phỏp phần tử hữu hạn phương phỏp phần tử hữu hạn
Nhằm khẳng định sự ảnh hưởng của bói chụn lấp chất thải sinh hoạt cú nguy cơ gõy ụ nhiễm mụi trường đất và nước dưới đất khu vực bói chụn lấp, trong phần này trỡnh bày phương phỏp đỏnh giỏ và dự bỏo mức độ ụ nhiễm từ nước rỉ rỏc đến mụi trường đất trong bói chụn lấp bằng mụ hỡnh toỏn học.
Việc khảo sỏt nồng độ cỏc chất núi chung lan truyền theo nước rỉ rỏc trong lũng đất và nước dưới đất là bài toỏn rất phức tạp, cho đến nay chưa cú lời giải tổng quỏt, chớnh xỏc tuyệt đối. Nhỡn chung, vài thập kỷ trở lại đõy, người ta thường sử dụng cỏc phương phỏp giải tớch để thiết lập cỏc phương trỡnh vi phõn đạo hàm riờng mụ tả quỏ trỡnh thấm, lan truyền, khuếch tỏn, … của cỏc phần tử vật chất trong nước rỉ rỏc lan truyền trong lũng đất, với một số điều kiện giả thiết.
Nghiờn cứu tập trung làm rừ cơ sở toỏn – lý của việc thiết lập phương trỡnh lan truyền nồng độ vật chất theo nước rỉ rỏc trong đất theo khụng gian và thời gian.
3.5.1. Cỏc nguy cơ ụ nhiễm mụi trường đất phỏt sinh từ bói chụn lấp chất thải rắn Kiờu Kỵ, Gia Lõm Kiờu Kỵ, Gia Lõm
a. Hư hỏng lớp che phủ cuối cựng của ụ chụn lấp
Tại bói chụn lấp Kiờu kỵ nguy cơ hư hỏng lớp che phủ cuối cựng cú tỏc dụng để hạn chế nước mưa xõm nhập vào ụ chụn lấp với mục đớch giảm thiểu tối đa lượng nước thõm nhập vào trong vào ụ chụn lấp là khú trỏnh khỏi. Thụng thường, lớp che phủ sẽ cú một độ dốc nhất định và được cấu tạo bởi lớp đất sột và lớp lút vải nhựa chống thấm. Lớp che phủ cuối cựng này thường bị hỏng hoặc bị rũ rỉ bởi một vài lý do sau:
- Xúi mũn do mưa, bóo và giú;
- Rễ cõy trồng trờn bề mặt lớp che phủ đõm xuyờn qua cỏc tầng lớp lút làm thủng; - Do động vật đào bới (chuột, chim, cụn trựng, sõu bọ và rắn);
- Do điều kiện khớ hậu cựng với ỏnh sỏng mặt trời sẽ gõy núng trờn bề mặt và làm khụ lớp che phủ đất sột dẫn đến nứt nẻ dẫn đến cỏc lớp vải chống thấm sẽ thủng hoặc bị suy yếu dưới tỏc dụng của ỏnh sỏng mặt trời;
- Mặt của bói chụn lấp cú thể bị lỳn xuống do tải trọng và phõn hủy của cỏc chất hữu cơ cú trong thành phần rỏc, hỡnh thành cỏc hố trũng trờn bề mặt đồng thời xộ rỏch cỏc lớp màng ngăn nước của lớp bao phủ bề mặt;
- Do sự đẩy trồi của cỏc vật liệu nhẹ bờn trong hố chụn lấp vớ dụ như cao su; - Do hoạt động của con người bờn trờn bề mặt ụ chụn lấp.
Khi bề mặt lớp che phủ bị nứt nẻ, lớp lút chống thấm bị rỏch, nước mưa cú thể ngấm xuống và sinh ra một lượng nước lớn trong hố chụn lấp. Mực nước trong ụ chụn lấp lớn dễ gõy tràn nước rỉ rỏc ra khỏi ụ chụn lấp hoặc vượt khả năng xử lý của cỏc trạm xử lý nước thải. Đõy là một trong cỏc nguyờn nhõn gõy ụ nhiễm đất/ nước ở những khu vực lõn cận ụ chụn lấp rỏc.
b. Thoỏi húa vật liệu của lớp lút đỏy và thành ụ chụn lấp
Bói chụn lấp Kiờu Kỵ được thiết kế và vận hành theo phương thức hợp vệ sinh, theo tiờu chuẩn khi tiến hành chụn lấp chất thải rắn phải sử dụng cỏc lớp lút bằng cỏc lớp vật liệu được trải trờn toàn bộ bề mặt diện tớch đỏy và thành của ụ chụn lấp chất thải để ngăn ngừa nước rỉ từ bói chụn lấp thấm vào mụi trường đất và nước dưới đất xung quanh. Trong đú lớp vật liệu quan trọng là lớp vải nhựa chống thấm HDPE. Tuy nhiờn lớp lút bằng nhựa HDPE khụng phải là chất trơ. Cỏc lớp lút bằng nhựa cú thể bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xỳc với cỏc thành phần chất thải cú trong rỏc được chụn lấp như: tinh dầu thơm hoặc
cỏc chất tẩy rửa khử trựng cụng nghiệp như Hydrogen peroxid H2O2, aceton…lớp HDPE bị biến tớnh cứng giũn sau một khoảng thời gian. Cỏc loại hợp chất, húa chất được thải bỏ từ chất thải sinh hoạt (băng phiến - sản phẩm cụng nghiệp tổng hợp từ Naphthalene hoặc Diclobenzen) hỡnh thành trong nước rỉ rỏc sẽ làm hư hỏng cỏc lớp nhựa chống thấm. Ngoài ra cũn rất nhiều húa chất gia dụng hoặc hợp chất nhõn tạo thường thấy trong bơ thực vật, dấm, cồn, si đỏnh giày, dầu bạc hà,...cú thể làm giảm độ bền, hỏng và rỏch cỏc màng nhựa