VII. í nghĩa khoa học và thực tiễn của luận ỏn
1.5. Tổng quan nghiờn cứu về lan truyền kim loại nặng từ bói chụn lấp
1.5.1. Cỏc nghiờn cứu ở nước ngoài
a. Cỏc nghiờn cứu về lan truyền của kim loại nặng từ bói chụn lấp tới mụi trường đất
Sự di chuyển của nước rỉ rỏc từ cỏc bói chụn lấp xuống đất dẫn đến suy thoỏi mụi trường đất, ụ nhiễm khụng khớ và ụ nhiễm nguồn nước dưới đất ở cỏc khu vực gần bói chụn lấp. Điều quan trọng hơn là nước rỉ rỏc từ cỏc bói chụn lấp CTR chứa nhiều chất gõy ụ nhiễm mụi trường nguy hiểm [78]. Khi nước rỉ rỏc thấm qua cỏc lớp đất bờn dưới đỏy ụ chụn lấp, sẽ ảnh hưởng đến cỏc tớnh chất lý - húa của nguồn nước dưới đất và xảy ra hiện tượng nhiễm bẩn nước dưới đất. Sabour và Amiri [91] chỉ ra rằng chỉ một lượng nhỏ nước rỉ rỏc xõm nhập vào nước dưới đất hoặc nước mặt sẽ dẫn đến một lượng lớn tài nguyờn nước cú thể bị ụ nhiễm. Hơn nữa, trong số cỏc chất ụ nhiễm khỏc nhau trong nước rỉ rỏc xõm nhập vào đất, kim loại nặng cần quan tõm hơn cả nếu gõy ra ụ nhiễm nguồn nước dưới đất. Nhiều nghiờn cứu chỉ ra rằng cỏc kim loại nặng bị giữ lại trong đất bờn dưới cỏc bói chụn lấp dẫn đến sự ụ nhiễm lõu dài của lớp đất bờn dưới [61]; cỏc kim loại nặng được xỏc định là cỏc chất ụ nhiễm và là yếu tố gúp phần chủ đạo cú nguyờn nhõn tiềm tàng từ rỉ rỏc. Gao và cộng sự [55] cho rằng cỏc tỏc động mụi trường chớnh của ụ nhiễm nước rỉ rỏc là cỏc ion kim loại nặng và cỏc nguyờn tố tồn tại trong nước rỉ rỏc đi qua cỏc tầng đất đến mạch nước dưới đất. ễ nhiễm mụi trường do kim loại nặng cần được xem xột cẩn trọng trong việc quản lý chất thải rắn, vỡ sự tồn tại của cỏc ion và nguyờn tố kim loại nặng trong nước dưới đất ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng, thực vật, rau và động vật sử dụng chớnh nguồn nước bị ụ nhiễm đú.
Nghiờn cứu tại Malaysia của Agamuthu và Fauziah [19] cho rằng hàm lượng kim loại nặng trong mụi trường đất là mối quan tõm lớn từ quan điểm sinh thỏi. Nghiờn cứu này thực hiện lấy mẫu đất tại cỏc vị trớ khỏc nhau của hai bói chụn lấp chất thải rắn ở Malaysia, để nghiờn cứu sự ụ nhiễm kim loại nặng trong mụi trường bói chụn lấp. Cỏc mẫu đất được khoan ở cỏc độ sõu khỏc nhau từ 2m đến 35m để tỡm ra khả năng di chuyển kim loại nặng từ ụ chụn lấp chất thải rắn đến cỏc tầng đất sõu bờn dưới. Kết quả phõn tớch cỏc mẫu ở bói chụn lấp Panchang Bedena cho thấy rằng tất cả kim loại nặng được phõn tớch cú hàm lượng dưới tiờu chuẩn của Hà Lan. Pb cú nồng độ cao nhất ở lớp đất trờn cựng; thể hiện hàm lượng kim loại cú xu hướng giảm ở tầng đất sõu hơn. Mặt khỏc, Fe và Zn lại cú xu hướng ngày càng gia tăng khi hàm lượng cao nhất là ở cỏc mẫu đất sõu nhất, trong khi hàm lượng thấp nhất là ở bề mặt đất. Mặc dự hàm lượng kim loại nặng ở mức ụ nhiễm thấp hơn nguy cơ tỏc động đến sức khỏe của con người, cỏc giải phỏp phũng ngừa vẫn cần được thực hiện ngay vỡ lượng chất thải rắn phỏt sinh gia tăng trong tương lai cú thể làm tăng cường hàm lượng của cỏc kim loại nặng này trong đất của bói chụn lấp.
Khu vực nghiờn cứu khỏc tại Kelana Jaya lại đưa ra một kết quả ngược lại. Đất khu vực xung quanh của Kelana Jaya đó bị ụ nhiễm nặng với hàm lượng cỏc nguyờn tố kim loại vượt quỏ giỏ trị cho phộp của tiờu chuẩn Hà Lan. Trong số đú hàm lượng cú giỏ trị cao nhất là asen (64,4 mg/kg) và thuỷ ngõn (11,5 mg/kg). Do đú cần cú cỏc biện phỏp khắc phục cụ thể hoặc biện phỏp ứng phú nhằm ngăn chặn rủi ro đối với con người và mụi trường.
Theo nghiờn cứu của Fatima và Rafiq [48] để đỏnh giỏ ảnh hưởng của nước rỉ rỏc tới mụi trường đất và nước dưới đất họ đó thực hiện quan trắc định kỳ chất lượng nước rỉ rỏc ở độ sõu cỏc độ sõu (0,3, 2, 5 và 60m) tại bảy vị trớ khỏc nhau trong một khoảng thời gian hai năm ở bói chụn lấp Achan Ấn Độ, một bói chụn lấp đó và đang vận hành từ hai mươi năm qua. Cỏc thụng số trong nước rỉ được quan trắc theo dừi thay đổi về độ pH, EC, TDS, TSS, HCO3-, clorua, Ca2+, Mg2+, Na +, K +, phốt pho, nitơ, BOD, COD, và cỏc kim loại nặng (Cu, Cr, Ni, Zn, Pb, Cd). So sỏnh kết quả nồng độ ở độ sõu 2m cho thấy sự khỏc biệt đỏng kể giữa cỏc vị trớ được quan trắc. Cỏc thụng số như NO2, NO3, NH4 cú tỉ lệ thuận với chiều sõu từ 0,3m đến 5m trong khi như cỏc thụng số khỏc như pH, EC, TDS, HCO3-, clorua, Ca2 +, Mg 2 +, Na +, K +, BOD, COD, cho thấy mối tương quan nghịch đối với độ sõu với 2m và cỏc độ sõu khỏc trừ nước rỉ rỏc trờn bề mặt thu thập ở độ sõu 0,3 m.
Nghiờn cứu của Kanmani và Gandhimathi [67], hàm lượng của kim loại nặng đó được nghiờn cứu trong cỏc mẫu đất thu thập được xung quanh bói chụn lấp chất thải rắn khụng hợp vệ sinh ở Tamilnadu, Ấn Độ cho thấy sự ụ nhiễm kim loại nặng do nước rỉ rỏc đó lan truyền từ bói chụn lấp. Hàng ngày bói chụn lấp tiếp nhận khoảng 400-470 tấn
chất thải rắn. Tớnh chất của chất thải rắn được tiến hành nghiờn cứu để biết được thành phần cơ bản của chất thải rắn được chụn trong bói chụn lấp. Phõn tớch nồng độ kim loại nặng được tiến hành trong mẫu chất thải rắn và mẫu đất. Nồng độ kim loại nặng trong mẫu đất thu thập được tỡm thấy theo cỏc trỡnh tự sau: Mn >Pb >Cu >Cd. Sự hiện diện của kim loại nặng trong mẫu đất cho thấy cú sự ụ nhiễm đỏng kể của đất do sự lan truyền của nước rỉ rỏc rũ rỉ từ bói chụn lấp. Tuy nhiờn, những chất gõy ụ nhiễm sẽ liờn tục di chuyển và giảm độc lực qua cỏc tầng đất và sau thời gian nhất định cú thể làm ụ nhiễm tầng nước dưới đất nếu khụng cú biện phỏp ngăn chặn sự lan truyền này.
Theo Kamarudin Samuding và cộng sự [66] đó nghiờn cứu việc phõn bố kim loại nặng trong nước dưới đất tại khu vực xử lý chất thải rắn ở Taiping, Perak. Trong nghiờn cứu này, đó tiến hành khoan một số lỗ khoan trong khu vực chụn lấp chất thải rắn. Mẫu đất đó được lấy trong 6 lỗ khoan với cỏc lớp đất lấy mẫu cỏch nhau 1m trong khoảng độ sõu 6m và 30 m. Một lượng nước trong lỗ khoan của cỏc mẫu và nước dưới đất đó được chiết xuất để xỏc định nồng độ cỏc kim loại nặng, như chỡ (Pb), mangan (Mn), crom (Cr), sắt (Fe), kẽm (Zn) và cadimi (Cd) bằng quang phổ Plasma Parductive Couple (ICP- MS). Từ kết quả phõn tớch, sự xõm nhập của cỏc kim loại nặng vào hệ thống nước dưới đất đó được khẳng định. Một bộ số liệu đó được thiết lập về nồng độ kim loại nặng trong lỗ khoan của khu vực nghiờn cứu, và nồng độ kim loại nặng trong nước dưới đất dưới cỏc điều kiện khỏc nhau. Nồng độ kim loại nặng như Pb, Mn, Zn và Fe khảo sỏt được là khỏ cao. Những kim loại này cú nồng độ vượt quỏ nồng độ cho phộp tối đa trong tiờu chuẩn nước uống. Dựa trờn sơ đồ đường đồng mức, kim loại được phỏt hiện ở độ sõu 25 m về phớa đụng nam của bói chụn lấp và xuất hiện cục bộ.
Vitalii Ishchenko [110] nghiờn cứu sự phõn bố KLN (Cr, Pb, Cd và Ni) trong đất gần khu vực bói chụn lấp rỏc Stadnytsia (vựng Vinnytsia, Ukraina) qua việc xỏc định nồng độ cỏc KLN trong cỏc mẫu đất ở cỏc khoảng cỏch khỏc nhau từ vị trớ thoỏt nước rỉ rỏc. Hàm lượng cỏc KLN nặng này nằm trong giới hạn cho phộp của quy chuẩn. Hàm lượng Cr và Pb là cao nhất và bằng khoảng 0.5mg/kg. Chỉ cú hàm lượng Cd là cú tương quan mật thiết với khoảng cỏch từ nơi nước rỉ chất thải rắn ra, cũn hàm lượng Pb và Cr cú tương quan khụng rừ ràng (cú lẽ là do khoảng cỏch giữa cỏc vị trớ lấy mẫu ngắn và do sự tồn tại một đới hẹp lan truyền KLN lớn mà xa hơn là khụng đỏng kể). Tại nghiờn cứu này cho thấy ảnh hưởng của chất thải rắn đến hàm lượng Ni trong đất là nhỏ nhất.
Để nghiờn cứu ụ nhiễm KLN trong đất do nước rỉ rỏc của cỏc bói chụn lấp chụn lấp khụng hợp vệ sinh ở cỏc trạng thỏi khỏc nhau Umm-kulthum và cộng sự [105] đó tiến hành phõn tớch cỏc KLN Co, Cd, Cr, Pb, Ni, Zn, Mn và Cu trong đất ở khu vực 2 bói chụn lấp Bukit Beruntung (BB) và Taman Beringin (TB) (Malassia) bằng mỏy ICP-MS. Kết quả phõn tớch cho thấy:
- Bói chụn lấp BB: hàm lượng Zn, Mn và Pb pha hoạt động là cao nhất, trong khi hàm lượng Cu và Cr chủ yếu ở pha khụng hoạt động. Cỏc KLN Co, Ni và Cd khụng phỏt hiện được;
- Bói chụn lấp TB: hàm lượng Mn, Zn và Pb pha hoạt động là cao nhất, trong khi hàm lượng Ni, Cu, Cr và Co chủ yếu ở pha khụng hoạt động. Chỉ cú Cd khụng phỏt hiện được;
- Hàm lượng cỏc KLN ở thể hoạt động trong đất ở khu vực bói chụn lấp TB cao hơn so với bói chụn lấp BB cho thấy mối đe dọa nghiờm trọng tới mụi trường;
- Kết quả của nghiờn cứu chỉ ra tầm quan trọng của việc nghiờn cứu một cỏch cần thiết cỏc bói chụn lấp trước khi tiến hành cỏc cụng tỏc đúng cửa, cải tạo và tỏi phỏt triển 246 bói chụn lấp tới năm 2020 theo đề xuất trong chiến lược Quốc gia về đụ thị của Malaysia.
Bouzayani và cộng sự [32] tiến hành nghiờn cứu Cr, Cu, Ni, Pb và Zn trong đất khu vực bói chụn lấp chất thải rắn Jebel Chakir ở thành phố Tunis, Tunisia. 24 mẫu đất được phõn tớch cỏc kim loại bằng phương phỏp AAS. Kết quả cho nồng độ cỏc kim loại như sau Cr: 54,4–129,9 mg/kg, Zn: 4,1–81,8 mg/kg, Ni: 15,1–43,9 mg/kg , Pb: 5,6–16,1 mg/kg, và Cu: 0,2–1,84 mg/kg đều trong giới hạn cho phộp theo qui chuẩn. Tuy nhiờn cỏc tỏc giả khuyến cỏo rằng phải cú hệ thống xử lý nước rỉ rỏc, đất chưa bị ảnh hưởng bởi nước rỉ rỏc nhờ cú cỏc lớp cỏch ly chất thải rắn khống chế việc lan truyền kim loại nặng ra mụi trường bờn ngoài.
Adamcovỏ và cộng sự [18] đó tiến hành nghiờn cứu độc tố trong thực vật ảnh hưởng bởi KLN trong đất khu vực bói chụn lấp chất thải rắn tại Cộng hũa Czech. Cõy cải mự tạt được sử dụng để đỏnh giỏ. 8 mẫu đất lấy từ bói chụn lấp, rỡa bói chụn lấp và lõn cận bói chụn lấp cú hàm lượng Co, Cd, Pb và Zn trong giới hạn của qui chuẩn. 2 mẫu cú Cr, Cu và Ni vượt quỏ giới hạn của qui chuẩn và là hàm lượng cao nhất trong cỏc mẫu, trong đú Cr và Ni lớn gấp vài lần so với cỏc mẫu khỏc. Hàm lượng Cr, Cu và Ni cao thứ 2 và lớn hơn giới hạn cho phộp của qui chuẩn. Sinh khối tăng ở cỏc cõy cải mự tạt trồng trờn cỏc mẫu đất, nhưng khụng cú sự thay đổi diện mạo lỏ cõy, khụng phỏt triển chậm, khụng bị thương tổn hoặc bị chết. Cỏc phõn tớch đỏnh giỏ độc hại cho thấy tỷ lệ nẩy mầm cải mự tạt trờn cỏc mẫu đất lấy ở chớnh khu chụn lấp, rỡa bói chụn lấp và lõn cận bói chụn lấp là 50% số mẫu đất cú tỷ lệ nẩy mầm cao và 25% số mẫu cú tỷ lệ nẩy mầm thấp.
Barbara Gworek và cộng sự [26] nghiờn cứu xỏc định hàm lượng cỏc KLN Cd, Pb, Zn, Cu, và Cr trong nước dưới đất, đất và thực vật khu vực lõn cận và bói chụn lấp chất thải rắn Łubna, Ba Lan. Cỏc kết quả cho thấy tại khu vực lõn cận bói chụn lấp hàm lượng cỏc KLN này khụng cao, và ở mức tương đương với hàm lượng nền của đất rừng và đất nụng nghiệp ở trung tõm Ba Lan. Hàm lượng cỏc KLN này trong cõy European goldenrod (Solidago virgaurea L.- một loại chố dược phẩm) và cỏ (Poaceae) khụng lớn
hơn hàm lượng nền và cho thấy đất khụng bị ụ nhiễm mụi trường bởi cỏc KLN. Hàm lượng cỏc KLN nặng này trong nước dưới đất cũng khụng vượt quỏ qui chuẩn cho phộp về nước ăn uống.
Fereshteh Ali Akbari [49] sử dụng chỉ số tớch lũy địa chất (geoaccumulation-Igeo) và chỉ số ụ nhiễm (contamination factor-CF) trong đỏnh giỏ ụ nhiễm đất bởi KLN (Cr, Cd và Pb) tại khu vực bói chụn lấp thành phố Meshgin tỉnh Ardabi (Iran). 10 mẫu đất lấy trong 2 mựa hố và mựa thu để phõn tớch cỏc KLN này bằng phương phỏp phổ. Kết quả với chỉ số tớch lũy KNL bộ hơn 0 cho thấy hàm lượng cỏc KLN này là tương đương hàm lượng nền và chỉ số ụ nhiễm cho thấy đất khụng bị ụ nhiễm bởi cỏc KLN này.
Oyegbile [80] với việc khụng xem xột tới nồng độ nền cho thấy Pb trong đất ở 2 bói chụn lấp vựng ven đụ Ibadan, Nigeria vượt quỏ qui chuẩn của Đan Mạch: 1098 mg/kg và 233,20 mg/kg đối với khu vực bói chụn lấp Aba-Eku, và 1205 mg/kg và 476,55 mg/kg ở khu vực bói chụn lấp Lapite.
Fonge và cộng sự [53] nghiờn cứu hàm lượng KLN trong đất trồng khu vực bói chụn lấp ở cỏnh Đụng nỳi Cameroon. Thứ tự hàm lượng cỏc KLN như sau: Cu > Zn > Cd > Hg > Pb > Ni với cỏc giỏ trị (mg/kg) là Zn (14,15±0,73), Cu (14,15±1,59), Cd (6,57±1,71) và Hg (6,29±0,97) ở vị trớ SS1. Igeo ở cỏc vị trớ SS3, SS4 và SS5 cho thấy đất khụng bị ụ nhiễm hoặc bị ụ nhiễm vừa bởi Zn (1< Igeo<3), ụ nhiễm vừa đến nặng bởi Cu và Cd (1< Igeo<3), đối với trầm tớch (bựn): ụ nhiễm vừa đến nặng bởi Hg. Theo CF thỡ vị trớ SS1 cú mức độ ụ nhiễm Cu và Cd cao (CF > 6) , trong khi trầm tớch đỏy hồ tại khu vực bói chụn lấp cũ và trong sụng suối hạ lưu bị ụ nhiễm thấp (CF<1).
Trong cỏc nghiờn cứu này hầu hết chỉ dừng lại ở việc khảo sỏt đo đạc mức độ ụ nhiễm KLN khu vực bói chụn lấp, chưa tớnh toỏn dự bỏo nguy cơ ụ nhiễm KLN. Mức độ ụ nhiễm là khỏc nhau vỡ phụ thuộc vào nhiều điều kiện như: thời gian phỏt sinh ụ nhiễm; cỏch thức vận hành bói chụn lấp; đặc tớnh mụi trường nền…
b. Cỏc nghiờn cứu về tớnh toỏn lan truyền của kim loại nặng từ bói chụn lấp đến mụi trường đất
Trờn thế giới đó cú một số cụng trỡnh nghiờn cứu tập trung vào ụ nhiễm hoặc cơ chế vận chuyển chất gõy ụ nhiễm xảy ra trong cỏc bói chụn lấp và cỏc ảnh hưởng liờn quan đến ụ nhiễm nước dưới đất, với việc sử dụng mụ hỡnh toỏn học và mụ phỏng để nghiờn cứu sự lan truyền của cỏc chất gõy ụ nhiễm trong cỏc bói chụn lấp chất thải rắn. Sharma và Lewis [94] đó nghiờn cứu một mụ hỡnh toỏn học về sự lan truyền của nước rỉ rỏc bao gồm sự bốc hơi và phõn tỏn của một chất gõy ụ nhiễm. Varank và cộng sự [109] đó nghiờn cứu sự di chuyển của cỏc chất gõy ụ nhiễm trong nước rỉ bói chụn lấp thụng qua cỏc lớp lút composite thay thế. Cỏc vấn đề liờn quan đến độ dẫn thủy lực tại bói chụn lấp của cỏc loại lớp lút đất sột gõy ụ nhiễm khỏc nhau, khi nghiờn cứu sự di chuyển của
nước rỉ rỏc từ một bói chụn lấp, sự hỳt ẩm của lớp lút sột địa chất tổng hợp cũng được đỏnh giỏ bởi Hoor và Kerry Rowe [59].
Trong nghiờn cứu của tỏc giả Sangam và Kerry Rowe [93] cú đề cập đến sự lan truyền của cỏc chất ụ nhiễm hữu cơ thụng qua màng vải địa kỹ thuật tại cỏc bói chụn lấp hiện đại, cỏc yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh và sử dụng cỏc phương phỏp trong phũng thớ nghiệm để nội suy ra cỏc thụng số khỏc nhau. Nghiờn cứu này cũng đề xuất một số phương phỏp bỏn thực nghiệm để ước lượng sự phõn vựng, khuếch tỏn và hệ số thấm liờn quan đến vấn đề ụ nhiễm mụi trường đất và nước dưới đất. XIE Haijian và cộng sự [57] chỉ ra rằng sự khuếch tỏn (định hướng dịch chuyển chất gõy ụ nhiễm do sự khỏc biệt về nồng độ giữa mặt trờn và dưới của lớp lút) thường là cơ chế thống trị của di