loại chì ra môi trường
Phân tích hiện trạng và đề xuất kĩ thuật xử lý chì trong nước thải
Nước thải sản xuất, đặc biệt là nước thải các ngành xi mạ, công nghệ sản xuất bản mạch (PCB), khai thác mỏ, thuộc da và công nghiệp pin có hàm lượng chì rất lớn. Chì còn được ứng dụng nhiều trong sản xuất các mặc hàng dân dụng hàng ngày, trong các sản phẩm nhuộm màu, ống cấp thoát nước vì thế chì cũng đi vào trong nước thải sinh hoạt. Trong đó phương pháp kết tủa là phương pháp hay được sử dụng để loại bỏ chì mức phần triệu (ppm). Tuy nhiên các muối của chì thường tan trong nước thải nên khi không biết chính xác hóa trị của chì thì việc kết tủa sẽ tiêu tốn nhiều hóa chất. Việc sử dụng các hóa chất thông thường như nước vôi để kết tủa thì không kết tủa hoàn toàn và vẫn còn mọt phần nhỏ Chì còn sót lại trong nguồn nước thải.
Ngoài phương pháp kết tủa thường dùng trong hệ thống xử lý nước thải thì các nhóm phương pháp về trao đổi ion cũng là phương pháp được áp dụng nhiều trong công nghiệp để loại bỏ chì. Vật liệu sử dụng thường là dạng vật liệu nhựa hữu cơ trao đổi ion tổng hợp. Nhược điểm của phương pháp này không thể sử dụng đối với dụng dịch có nồng độ kim loại quá cao và môi trường nước thải nhiều tạp chất và chất rắn lơ lửng. Phương pháp trao đổi ion thường rất nhạy với pH nên có nhiều hạn chế trong việc áp dụng phương pháp rộng rãi.
119
Phương pháp xử lý kim loại bằng hệ thống điện cực, hoặc kết tủa điện tích được sử dụng nhiều xử lý nước thải mỏ, hoặc nước thải ngành nhuộm để loại bỏ kim loại trong nước thải. Nước thải được duy trì trong hệ điện tích, các chất mang điện sẽ được trung hòa điện tích bởi các điện tích trái dấu và tạo kết tủa. Hoặc kim loại sẽ được thu hồi nhờ các cặp cực điện trái dấu. Phương pháp màng bán thấm để thu hồi chì từ nước thải có nồng độ thấp nhưng khả năng áp dụng chư được phổ biến do chi phí xử lý cao. Gần đây cũng có các thử nghiệm ứng dụng phương pháp loại bỏ chì bằng các hạt nano sắt tuy nhiên những tác động tới hệ sinh thái cần được tiếp tục nghiên cứu.
Việc lựa chọn phương pháp xử lý hiện nay cần căn cứ vào tính chất nước thải, pH, nồng độ chì, nhiệt độ, lưu lượng dòng chảy, tính kinh tế và các yếu tố xã hội. Quá trình kết tủa thường không thể xử lý nồng độ chì đến yêu cầu của các tiêu chuẩn chất lượng nước trong khi chúng cũng bị hạn chế trong trường hợp nước thải có quá nhiều chất lơ lửng hoặc tạo quá nhiều bùn tiêu tốn năng lượng trong quá trình xử lý. Các phương pháp khác do hạn chế về vấn đề kinh tế nên hạn chế khả năng ứng dụng với quy mô lớn. M. Arbabi có đề xuất phương pháp hấp phụ chì là phương pháp có nhiều ưu điểm trong áp dụng xử lý chì trong nước thải [176]. Phương pháp hấp phụ được cho là có hiệu quả kinh tế, thân thiện với môi trường và các hiệu suất loại bỏ chì tốt không phụ thuộc nhiều vào tính chất nước thải. Hiện nay việc phát triển và sử dụng các vật liệu thân thiện môi trường đang trở thành xu hướng trong nghiên cứu loại bỏ chì trong xử lý nước thải đặc biệt các phương pháp hoạt hóa than hoạt tính được nghiên cứu rộng rãi và có tiềm năng.
Áp dụng các quy định pháp lí về giới hạn phát thải và giới hạn ô nhiễm trong môi trường
Để hạn chế xả thải nước thải có nồng độ chì từ nguồn chảy tràn, nguồn nước thải sinh hoạt, từ nguồn khai thác mỏ gây ảnh hưởng tác động tới hệ sinh thái, cần áp dụng các quy định pháp lý về giới hạn phát thải và giới hạn ô nhiễm chì trong môi trường một cách chặt chẽ. Để tiến hành áp dụng các quy định về giới hạn phát thải chì ô nhiễm cần: Lên kế hoạch nghiên cứu các quy trình áp dụng các giới hạn về kim loại chì trong môi trường; Do độc tố của kim loại chì phụ thuộc vào từng tính chất môi
120
trường nước cụ thể, vì vậy cần khoanh vùng các hệ môi trường nước có tính chất giống nhau, đánh giá rủi ro ô nhiễm chì và lập nội dung chi tiết áp dụng giới hạn xả thải kim loại chì cho từng vùng để kiểm soát trong đó có căn cứ mục đích sử dụng của các vùng sinh thái nước ngọt; Ra hướng dẫn chi tiết áp dụng và gửi các quy định tới các nhà quản lý tại các địa phương và người sử dung nguồn nước để áp dụng.
Các biện pháp giảm thiếu phát thải chì từ đầu nguồn
Một trong những nguồn phát thải chì chính trong công nghiệp đó là chì trong hoạt động khai thác mỏ, trong ngành luyện kim và sản xuất pin. Để hạn chế xả thải chì ra ngoài môi trường thì toàn bộ nước thải, khí thải cần được thu và xử lý triệt để bằng cách áp dụng các công nghệ xử lý nước nhiễm chì. Sau khi xử lý xong, thường xuyên kiểm tra chất lượng nước đạt chuẩn trước khi xả thải ra ngoài môi trường.
Đối với chì trong xăng và khí đốt, do chì trong alkyl- chì có khả năng tăng hệ số octan (octane rating) trong nhiên liệu nên được sử dụng trong động cơ xe tải, xe con và tàu thủy.Vì vậy chì phát thải trong giao thông sẽ theo dòng chảy tràn hoặc theo nước mưa từ không khí và môi trường xung quanh chảy xuống hệ sinh thái thủy sinh. Để giảm thiểu phát thải chì trong giao thông hiện nay đã thực hiện chuyển đổi sử dụng xăng không chì và thường xuyên kiểm soát chất lượng chì trong không khí tại các khu vực có mật độ tham gia giao thông cao. Tuy nhiên do thời gian tại của Chì trong môi trường khá lâu nên vẫn còn có nguy cơ tồn tại chì có nguồn gốc từ tetraethyl chì.
Trong công nghiệp sản xuất sơn, chì được sử dụng rất nhiều để tạo màu, khi sử dụng sơn trong các công trình xây dựng tăng nguy cơ cao phơi nhiễm chì và đây cũng là nguồn phát thải chì ra bên ngoài môi trường. Không chỉ có sơn, các sản phẩm đồ nhựa gia dụng và trong mĩ phẩm cũng chứa lượng chì không nhỏ. Vì vậy cần có chiến lược kêu gọi các nhà sản xuất thay đổi các sản phẩm chứa chì bằng các sản phẩm không chì, thay đổi thói quen người tiêu dùng cân nhắc khi lựa chọn các sản phẩm không có chứa chì.
Các báo cáo gần đây của Cục bảo vệ Môi trường Mỹ cho thấy, lượng chì trong thức ăn như trong đồ hộp, đồ uống hàn, nước trái cây tăng cao [177]. Ngay cả các đồ dùng như sứ, thủy tinh pha lê các giấy bạc bọc thực phẩm, giấy kẹo đều chứa lượng
121
chì nhất định. Vì vậy nhưng nhà quản lý an toàn thực phẩm và các nhà làm luật moi trường cần đưa ra những thông tin và các khuyến cáo đầy đủ khi tiêu dùng. Người sử dụng nên chú ý lựa chọn các sản phẩm có hàm lượng chì thấp an toàn sức khỏe con người.
Trong các đường ống nước cấp và đường ống nước thải đều chứa chì và làm gia tăng sự phơi nhiễm chì đối với con người và tăng mức độ xả thải chì ra nguồn nước. Vì vậy trong sản xuất các đường ống cần lựa chọn chất liệu giảm thiểu phơi nhiễm chì trong quá trình cấp nước và xả nước.
Các giải pháp truyền thông nâng cao nhận thức liên quan đến phòng tránh an toàn và sử dụng các sản phẩm có chì trong sản xuất và tiêu dùng
Hướng dẫn về nâng cao nhận thức liên quan đến chì và độc tính của chì cho người dân
Người sử dụng cần nắm rõ các thông tin sau khi sử dụng các sản phẩm chứa chì, các nguy cơ phơi nhiễm chì khi sử dụng các sản phẩm
Để đảm bảo an toàn cho người làm việc trong môi trường sản xuất có chì cũng như an toàn cho môi trường xung quanh, cần chú ý các điểm sau: Đọc kĩ và nắm rõ nguồn phát thải chì; Đọc và hiểu rõ liều lượng phơi nhiễm, thường xuyên kiểm tra sức khỏe; Nâng cao nhận thức về nhiễm độc chì và xử lý các tình huống nhiễm độc chì : Các triệu chứng cấp tính khi bị nhiễm độc chì; Cách sơ cứu trong trường hợp bị nhiễm độc chì; Các tác hại trước mắt và lâu dài khi bị nhiễm độc.
Giáo dục tuyên truyền biện pháp an toàn trong lao động để phòng tránh bị phơi nhiễm chì.
122
KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ Kết luận
Kết quả nghiên cứu trong phạm vi luận án cho thấy:
1/Bộ số liệu độc học trong nghiên cứu phù hợp với đánh giá ảnh hưởng của các ion kim loại chính trong môi trường nước lên độc cấp tính của chì đối với loài M. dubia sống trong môi trường nước ngọt hồ Hà Nội. Các hệ số cân bằng KCaBL = 0,304*103; KMgBL = 0,630*103 KNaBL = 0,225*103; KKBL = 0,314*103; KHBL = 1,069*103 đặc trưng tương tác của các ion Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+ ảnh hưởng lên tác động độc cấp tính của chì lên sinh vật nhiệt đới M. dubia. Trong đó H+ có hệ số cân bằng lớn nhất có tác động lớn nhất tới ngưỡng độc cấp tính của chì. Na+ và K+ là hai nguyên tố có tác động đáng kể không thể bỏ qua khi nghiên cứu tác động tổng hợp của các kim loại trong môi trường nước tới độc cấp tính của chì. Trong khi đó các hệ số cân bằng chỉ ra rằng Ca2+ và Mg2+ là hai nguyên tố cạnh tranh lớn trong hấp thu với chì trên bề mặt hấp phối tử và giảm độc tính cấp tính của chì.
2/ Làm rõ phương pháp giải thuật toán và ứng dụng mô hình BLM trong tính toán chính xác ngưỡng độc cấp tính của chì đối với M. dubia trong nước. Mô hình
được áp dụng để tính toán EC50 của chì đối với M. dubia trong môi trường nước hồ Hà Nội đạt được hệ số giải thích của mô hình (coeffecient deterimation) là 73,7% với sai số trung bình tương đối là 13,6%. Luận án đã đưa ra phương pháp hiệu chỉnh giá trị
50
PbBL
f là mức độ tích lũy Pb trên bề mặt phối tử để tăng độ nhạy của mô hình phù hợp với áp dụng cho tính toán thủy vực nước cụ thể.
3 /Nghiên cứu tác động mạn tính của chì đã chứng tỏ chì với nồng độ nhỏ
100ug/L (là giới hạn xả thải của nước thải công nghiệp) vẫn có thể gây đến tác động đến quá trình phát triển và sinh sản của sinh vật bản địa Moina dubia. Các dấu hiệu
giảm kích thước cơ thể như giảm chiều dài (giảm 13%), chiều rộng (giảm 15%), và độ dài râu (giảm 20%) xuất hiện lần lượt từ thế thệ F6, F4, F7 sau khi phơi nhiễm mạn tính với chì. Chì còn có thể làm giảm đáng kể số lứa đẻ (từ 6 lứa còn 3 lứa), số con trong một lứa đẻ (trung bình 5 còn giảm còn 2 con) và tổng số con sinh ra của con cái. Nghiên cứu cũng cho thấy, sinh vật có khả năng phục hồi các tổn thương sau quá trình phơi nhiễm ngắn với chì (từ thế hệ thứ 3) khi được đưa lại nuôi trong môi trường nước sạch không bị ô nhiễm. Tuy nhiên sau thời gian phơi nhiễm dài từ F7, thì các tổn thương không được phục hồi sau khi được nuôi lại ở môi trường sạch không ô nhiễm.
123
4. Đề xuất tích hợp mô hình BLM vào đánh giá rủi ro ô nhiễm kim loại và đề xuất các biện pháp nhằn hạn chế pháp thải chì ra thủy vực để bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh.
Kiến nghị
Mô hình BLM cần được tiếp tục nghiên cứu và được áp dụng sâu rộng để tính toán giới hạn xả thải kim loại cho các thủy vực cụ thể.
Các nghiên cứu về hệ số liên kết độc học cần được phát triển cho các loài khác trong hệ sinh thái thủy vực nhiệt đới nhằm tính toán chính xác ngưỡng chịu tải của hệ sinh thái.
Cần tiếp tục nghiên cứu về tác động tiềm tàng của kim loại đối với sinh vật ngay cả ở những nồng độ nhỏ để phục vụ cho việc đánh giá chính xác rủi ro của kim loại đối với sinh thái và con người.
124
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
1. Hong Thi Pham, Khuong Van Dinh, Duc Tien Do, Ha Thi Thu Le, Thu Thi Ninh, Hoang Thi Thu-Huong (2020). Macro-zooplankton abundance in relation to metal accumulation and water quality in truc bach lake. Vietnam Journal of Science and Technology, Vietnam Academic of Science and Technology, 58 (3A), pp. 105- 112
2. Pham, H. T., Dinh, K. V., Nguyen, C. C., & Quoc, L. B. (2020). Changes in
the Magnitude of the Individual and Combined Effects of Contaminants, Warming, and Predators on Tropical Cladocerans across 11 Generations. Environmental Science & Technology, 54(23), 15287-15295 (Q1, IF2019:9.028)
3. Pham Thi Hong, Le Thi Thu Ha , Nguyen Thi Thu Hien , Nguyen Thuy Chung, Nguyen Quang Hung, Nguyen Chi Cuong, Hoang Thi Thu Huong. (2020)
Combination impact of pH and temperature on the toxicity of lead on zooplankton in the context of global warming. Vietnam Journal of Science and Technology, Vietnam Academic of Science and Technology, 58 (5A), pp. 105-114
4. Pham, H. T., Dinh, K. V., & Hoang, T. H. T. (2021). Reversible and irreversible transgenerational effects of metal exposure on nine generations of a tropical micro-crustacean. Environmental Pollution, 116631 (Q1, IF2020: 6.792)
5. Pham, H. T., Vu, L. D., Le, N. C., & Hoang, T. H. T. (2021). Application and Validation of a Biotic Ligand Model for Calculating Acute Toxicity of Lead to Moina Dubia in Lakes of Hanoi, Vietnam. Environmental Science and Pollution
125
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Karaouzas, I., et al., Heavy Metal Contamination Status in Greek Surface Waters; a review with application and evaluation of pollution indices. Chemosphere, 2020: p. 128192.
2. Tscheikner-Gratl, F., et al., Recent insights on uncertainties present in integrated catchment water quality modelling. Water research, 2019. 150: p. 368-379.
3. Araujo, G., et al., Multi-generational exposure to Pb in two monophyletic Daphnia species: individual, functional and population related endpoints. Ecotoxicology and environmental safety, 2019. 173: p. 77-85.
4. Childebayeva, A., et al., Blood lead levels in Peruvian adults are associated with proximity to mining and DNA methylation. Environment International, 2021. 155: p.
106587.
5. Tobiason, S., et al., BLM-Based Ambient Water Quality Criteria and FMBs for Four Metals in Surface Waters of the Pajarito Plateau, New Mexico.
6. TGD, E., Technical Guidance for Deriving Environmental Quality Standards. Common Implementation Strategy for the Water Framework Directive (2000/60/EC). Guidance Document No. 27. Prepared by EU, Member States and stakeholders. 2011, Technical Report-2011-055. http://circa. europa. eu/Public/irc/env/wfd/library.
7. Dao, T., et al., Acute and chronic effects of Nickel on Daphnia Lumholtzi. Joumal of Science and Technology, 2015. 53: p. 271-276.
8. Rottmann, R., et al., Culture Techniques of Moina: The ideal Daphnia for feeding freshwater fish fry. 1992: Florida Cooperative Extension Service, Institute of Food and Agricultural ….
9. Lý, N.N., Báo cáo hồ Hà Nội 2015. 2015: Trung tâm nghiên cứu môi trường và cộng đồng (CECR).
10. Thảo, N.T.P., et al., Giám sát biến thiên mức độ phú dưỡng của hồ Hoàn Kiếm dựa vào hàm lượng Chlorophyll–a tính toán từ ảnh Sentinel–2A.
11. Cổn, P.M., et al., Nghiên cứu chất lượng nước mặt khu vực nội thành Hà Nội. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, 2013. 29: p. 24-30.
12. Cổn, P.M.K., Nguyễn Mạnh Hà, Phạm Quang Anh, Trần Ngọc Nghiên cứu chất lượng nước mặt khu vực nội thành Hà Nội. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, 2013. 29: p. 24-30.
13. Vu, A.D., et al., Wastewater quality of the agricultural region (vegetables-flowers- fruit plants) at Phu Dien and Tay Tuu wards (Hanoi). Science and Technology Development Journal, 2014. 17(4): p. 13-21.
14. Acuña-Alonso, C., et al., Influence of Microcystis sp. and freshwater algae on pH: Changes in their growth associated with sediment. Environmental Pollution, 2020.
126
15. Hien, N.T.T., et al., Environmental contamination of arsenic and heavy metals around Cho Dien lead and zinc mine, Vietnam. Journal of Water and Environment Technology, 2012. 10(3): p. 253-265.
16. Ngoc, N.T.M., et al., Chromium, cadmium, lead, and arsenic concentrations in water, vegetables, and seafood consumed in a coastal area in Northern Vietnam.
Environmental Health Insights, 2020. 14: p. 1178630220921410.
17. Nguyen, T.L.H., et al., Heavy metal pollution of the To-Lich and Kim-Nguu River in