IV. GIỚI THIỆU MỘT SỐ TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔ
5. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN HIỆN HÀNH
5.3. Đối với nước thải
•Chất lượng nước thải cơng nghiệp chế biến cao su: QCVN 01: 2008/BTNMT •Chất lượng nước thải cơng nghiệp giấy: QCVN 12: 2008/BTNMT
•Chất lượng nước thải cơng nghiệp dệt may: QCVN 13: 2008/BTNMT •Chất lượng nước thải sinh hoạt: QCVN 14: 2008/BTNMT
•Chất lượng nước thải bãi chơn lấp chất thải rắn: QCVN 25: 2009/BTNMT •Chất lượng nước thải y tế: QCVN 28: 2010/BTNMT
•Chất lượng nước thải kho xăng dầu: QCVN 29: 2010/BTNMT
•Chất lượng nước thải cơng nghiệp dầu khí trên biển: QCVN 35: 2010/BTNMT •Chất lượng nước thải cơng nghiệp: QCVN 40: 2011/BTNMT
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ mơn: Cơng nghệ mơi trường
CHƯƠNG III - Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT I. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN MÔI TRƯỜNG ĐẤT
Đất là một thành phần quan trọng của môi trường tự nhiên, là kết quả của quá trình tác động tương hỗ của các yếu tố đá, thực vật, động vật, khí hậu- địa hình và thời gian. Đất được hình thành do tác động 5 yếu tố chính: Đá mẹ (P), sinh vật (O), khí hậu (C), địa hình (R), thời gian (t) và thêm tác động của con người (H).
S = f(P, O, C, R, H)t
Các loại đất thường khác nhau về thành phần và tính chất do trong q trình hình thành và phát triển chịu tác động của nhiều yếu tố nên bản thân nó là một dị thể, gồm: thể rắn; thể lỏng; thể khí và các sinh vật cùng các tàn dư của chúng (phần hữu cơ của đất). Như vậy, về bản chất đất là một hỗn hợp thể vật liệu tạo nên một môi trường tơi xốp. Độ xốp của đất chủ yếu được xác định bởi các hợp phần: Khoáng, hữu cơ và thể lỏng. Khả năng phản ứng giữa pha rắn và pha lỏng ảnh hưởng rất lớn đến tính bền vững và ổn định của mơi trường xốp, đặc biệt là khi có sự tương tác của các chất ô nhiễm. Đất là một hỗn hợp gồm các pha:
+ Pha rắn
Pha rắn đất là một hỗn thể, nó được đặc trưng bởi nhiều cấu tử như các axit hữu cơ humic, fulvic, các khoáng sét, các oxit kim loại và các khoáng khác, .... Pha rắn phụ thuộc rất nhiều vào thành phần cơ giới, trong đó các cấu tử đất và những tác nhân gắn kết chi phối đến trạng thái đoàn lạp đất và tạo nên tổ hợp lỗ hổng đất, các khoảng khơng khí với kích thước khác nhau cịn gọi là các khoảng hổng của đất. Chức năng của các lỗ hổng và ảnh hưởng của kích thước lỗ hổng đến tình trạng nước và các chất hồ tan trong mơi trường đất được thể hiện ở bảng 3.1 như sau:
Bảng 3.1: Phân loại chức năng lỗ hổng đất (Greenland, 1997) [7]
Tên gọi Chức năng Đường
kính (μm)
Lỗ hổng chuyển động Vận chuyển khơng khí và nước > 50 Lỗ hổng tích luỹ Lưu giữ nước chống lại trọng lực và tiết ra từ rễ cây 0.5 - 50 Lỗ hổng tàn dư Lưu giữ và khuếch tán các vật chất dạng ion trong dung dịch < 0.5 Khoảng hổng liên kết Tạo ra các lực liên kết các hạt đất lại với nhau < 0.05
Sự tác động tương hỗ giữa các cấu tử khác nhau của pha rắn ảnh hưởng mạnh đến hoạt tính bề mặt hạt đất. Sự tương tác này thường xảy ra mạnh giữa các khoáng sét và chất hữu cơ.
+ Pha lỏng
Pha lỏng được biết là phần dung dịch đất gồm có nước trong đất và các hợp chất khác nhau, chủ yếu các phản ứng hoá học trong đất xảy ra ở pha này. Người ta chia làm 2 loại: phần dung dịch đất nằm gần hạt đất nhất và phần dung dịch nằm xa các hạt đất. Các q trình hố học xảy ra ở 2 phần dung dịch này khác nhau, thể hiện như: Tại phần nằm gần hạt đất xảy ra quá trình trao đổi, hấp phụ, các phản ứng liên kết, tạo phức, ....
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ môn: Công nghệ mơi trường
Pha khí là phần khơng khí đất chiếm phần lỗ hổng khơng có nước nên hàm lượng khơng khí phụ thuộc vào tổng độ hổng và độ ẩm đất. Pha khí chứa tất cả các khí có mặt trong khí quyển: CO2, NOx, ... Sự khác nhau cơ bản giữa không khí trong đất và khí quyển là hàm lượng các khí. ở đất thống khí O2 khoảng 20% (khí quyển là 21%), CO2 khoảng 0.1 - 2% (khí quyển 0.035%) - đối với những đất có độ ẩm cao lên đến 10 - 15%.
+ Hệ sinh vật đất
Các sinh vật đất là thành phần quan trọng của môi trường đất, chúng xúc tiến một cách liên tục sự tác động tương hỗ giữa những hợp phần sống và không sống trong đất. Các hoạt động sinh học trong đất cũng luôn tác động đến những tính chất lý - hố, đến pha khí, pha lỏng của đất. Những sinh vật sống tự do của khu hệ sinh vật đất bao gồm: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, tảo và hệ động vật đất, ngồi ra cịn có các virút chỉ phát triển trong những tế bào của các cơ thể khác, còn các vi sinh vật chiếm phần chủ yếu ở trong đất. Các sinh vật đất đóng vai trị quan trọng trong các chu trình chuyển hố vật chất xảy ra trong đất. Chúng phân huỷ các chất hữu cơ, chuyển hố các chất độc hại làm sạch mơi trường đất. Khả năng tự làm sạch môi trường đất phụ thuộc chủ yếu vào thành phần và số lượng các nhóm sinh vật trong đất, đặc biệt là khu hệ vi sinh vật đất.
II. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT 2.1. Nguồn gốc ô nhiễm đất
Các chất ô nhiễm xâm nhập vào đất qua nhiều nguồn, đầu vào thì nhiều nhưng đầu ra thì ít.
a. Nguồn gốc trong tự nhiên
Những ngun nhân nằm ngoài sự can thiệp của con người như:
+ Hiện tượng nhiễm phèn
Hiện tượng nhiễm phèn do nước phèn từ các rốn phèn (trung tâm sinh phèn) theo dòng nước mặt hoặc nước ngầm lan truyền đến các vị trí khác nhau gây hiện tượng nhiễm phèn. Các đất nhiễm phèn chủ yếu là nhiễm các chất độc Fe2+, Al3+, SO42+ và đồng thời làm cho nồng độ của chúng tăng cao trong dung dịch đất, mật độ keo đất tăng lên cao, pH của môi trường giảm xuống. Hậu quả là gây ngộ độc cho cây trồng và các sinh vật đất.
+ Hiện tượng nhiễm mặn
Hiện tượng nhiễm mặn gây ra do muối trong nước biển, nước triều hay từ các mỏ muối, trong đó có các chất độc như: Na+, K+, Cl-, SO42-. Các chất này gây tác hại đến môi trường đất do tác động của các ion hoặc cũng có thể gây hại do áp suất thẩm thấu, nồng độ muối cao trong dung dịch đất đến cơ thể sinh vật, đặc biệt là gây độc sinh lý cho thực vật.
+ Q trình glây hố
Q trình glây hố trong mơi trường đất là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ trong các điều kiện ngập nước yếm khí, nơi tích luỹ nhiều xác chết của các sinh vật sinh ra nhiều chất độc như: CH4, H2S, FeS, NH3, đồng thời các sản phẩm hữu cơ được phân huỷ dở dang dưới dạng các hợp chất mùn đóng vai trị gián tiếp trong việc gây ơ nhiễm đất do sự liên kết chặt chẽ giữa chúng với các hợp phần ô nhiễm đi vào đất.
+ Các quá trình khác: Các quá trình vận chuyển các chất ơ nhiễm theo dịng nước mưa lũ,
theo gió từ nơi này đến nơi khác khi xảy ra hoạt động núi lửa hay cát bay. Ngồi ra ơ nhiễm đất từ qúa trình tự nhiên cịn do đặc điểm, nguồn gốc của các q trình địa hố. Tác nhân gây ơ nhiễm đất chính chủ yếu là các kim loại nặng.
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ mơn: Cơng nghệ mơi trường
- Q trình sản xuất cơng nghiệp, làng nghề: đa dạng, phức tạp, phụ thuộc vào đặc trưng của các cơ sở khác nhau, thường là những chất độc hại như: KL, hợp chất hữu cơ, dầu mỡ , TBVTV…
+ Cơ khí, khai khống, khai mỏ, chế biến kim loại, tiện + Khai thác dầu mỏ, lọc dầu.
+ Khu chôn lấp chứa chất thải.
+ Rò rỉ các kho chứa nguyên liệu ngầm trong đất (bể chứa xăng, dầu ngầm) - Q trình sản xuất nơng nghiệp:
+ Bón vơi: cung cấp Ca, Mg có khả năng gắn kết các hạt đất với nhau, tăng độ bền, độ lien kết của đất nhưng nếu quá lượng nó lại trở thành xi măng gắn kết các hạt đất.
+ Bón phân làm chua hố đất.
VD: NH4NO3 (đạm 1 lá), (NH4)2SO4 (đạm 2 lá), (NH4)2CO (ure). (NH4)2SO4 2NH 4+ + SO42- ( NH4+ cây sử dụng, H2SO4 gây chua)
+ Kho chứa TBVTV, sử dụng TBVTV, các sản phẩm dư thừa sau thu hoạch. - Hoạt động giao thông vận tải.
- Sinh hoạt của con người: sự thấm lọc từ các bãi đổ rác, các ao chứa chất thải…
2.2. Tác nhân gây ơ nhiễm đất và hậu quả của nó.
Bản thân nó đã có sẵn hoặc khơng có sẵn mà xuất hiện trong đất đến một giai đoạn nhất định nào đó gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, chất ơ nhiễm có thể là chất hữu cơ, vô cơ, sinh vật…
- Tác nhân vật lý: nhiệt, phóng xạ - Các tác nhân hố học
+ Các chất vơ cơ gây ô nhiễm đất
Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, HCO3-, CO32-.
Các anion: Các dạng anion chứa S2-, SO42-, (FeS, ZnS, CrSO4) Các ion Cl- hoà tan mạnh, độc hại như NaCl, KCl
Các kim loại nặng
+ Các tác nhân hữu cơ gây ô nhiễm đất:Thuốc bảo vệ thực vật - Tác nhân sinh học: VSV
2.2.1. Ô nhiễm do tác nhân vật lý a. Ơ nhiễm nhiệt
- Nguồn:
+Nước làm mát máy móc của các nm điện, điện nguyên tử, cơ khí, khi thải vào đất làm cho nhiệt độ đất tăng lên từ 5-150C.
+ Cháy rừng, phát nương đốt rẫy trong du canh, quá trình này làm nhiệt độ đất tăng lên đột ngột từ 15-300C.
- Các ảnh hưởng:
+ Ảnh hưởng lớn tới khu hệ vsv đất phân giải chất hữu cơ và nhiều trường hợp làm đất chai cứng, mất chất dinh dưỡng.
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ mơn: Công nghệ môi trường
+ Làm giảm hàm lượng oxi, làm mất cân bằng oxi và quá trình phân hủy chất hữu cơ sẽ tiến triển theo kiểu kị khí, tạo ra nhiều sản phẩm trung gian có mùi khó chịu và độc cho cây trồng:NH3, H2S, CH4, Alđehyt…
+ Đốt theo đống, nhiệt độ tăng mạnh, âm ỉ, xuống rất sâu, giết chết nhiều loài sinh vật làm hủy hoại mơi trường đất và làm cho đất mất tính năng sản xuất.
b. Ơ nhiễm đất do các chất phóng xạ:
- Nguồn:
Phế thải của các trung tâm khai thác chất phóng xạ, trung tâm nghiên cứu nguyên tử, các nhà máy điện nguyên tử, các bệnh viện dùng chất phóng xạ và các vụ thử vũ khí hạt nhân. Sau mỗi vụ thử vũ khí hạt nhân, thì chất pxạ trong đất tăng lên gấp 10 lần. (Sn90, I131, Cs137)
- Các ảnh hưởng:
Các chất phóng xạ xâm nhập vào đất, theo chu trình dinh dưỡng tới cây trồng, động vật và con người làm thay đổi cấu trúc tế bào, gây ra những bệnh về di truyền, bệnh về máu, bệnh ung thư…
2.2.2. Ơ nhiễm do tác nhân hóa học. a. Các chất dinh dưỡng do phân bón
* Phân bón và các ảnh hưởng tới mơi trường
Khi bón phân vào đất có 5 q trình xảy ra: - Thực vật và động vật hấp thụ
- Đất giữ
- Rửa trôi và mất chất dinh dưỡng do tiêu nước - Mất dinh dưỡng do bốc hơi vào khí quyển
- Mất ở dạng rắn theo bề mặt do xói mịn và rửa trơi
* Các chất vô cơ không phải kim loại:
Nitơ trong đất:
- Nitơ xâm nhập vào đất từ khí quyển, phân bón, xác hữu cơ, chất thải động vật và nước thải. - Lượng N xâm nhập vào đất do mưa và lắng đọng khô thường <10kgN/ha/năm; do cố định sinh học khoảng 40kg/ha/năm; lượng phân N bón dao động tuỳ thuộc cây trồng (có thể từ 0 đến 500 kg/ha/năm).
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ mơn: Cơng nghệ mơi trường
Hình 3.1. Diễn biến của Nitơ khi bón vào đất (nguồn: theo Ross, 1939)
- Phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ và độ ẩm, lượng N bị mất vào khí quyển dao động trong khoảng 5 - 40% lượng N-NH4+ do bay hơi dưới dạng NO3. Một phần lớn bị oxy hoá thành NO3- và dễ dàng bị rửa trôi khỏi đất xuống nước ngầm hoặc các nguồn nước mặt. Trong đất ướt, NO3- bị quá trình phản nitrat hố làm mất chúng dưới dạng NO, N2O, hoặc N2: NO3- ® NO2- ® NO ® N2O ® N2
Người ta ước tính chỉ có 50% nitơ bón vào đất được cây trồng sử dụng, lượng cịn lại là nguồn gây ô nhiễm môi trường đất. NO3- với các đặc tính dễ bị rửa trơi xuống tầng nước ngầm và khả năng tích luỹ với hàm lượng cao vào trong các nơng sản, NO3- đặc biệt nguy hiểm, nó có thể ảnh hưởng đối với những trẻ em từ 3-6 tháng tuổi, làm tăng hàm lượng methaemoglobin làm giảm sự liên kết oxy và vận chuyển oxy trong cơ thể gây bệnh trẻ xanh ở trẻ em và với ở người lớn tuổi thì gây bệnh ung thư dạ dày. Khi hàm lượng NO3- nước uống là 40 - 100 mgN-NO3-/l được xem là gây nguy hại cho chăn nuôi.
NH4+: Tham gia hấp phụ trao đổi ion, bị hấp phụ chặt trên khoáng và sinh vật sử dụng NO3-: Sinh vật sử dụng, hấp phụ trao đổi ion xảy ra kém, khi có nước thì dễ bị rửa trơi ngay, dễ gây ơ nhiễm nguồn nước.
Phốt pho trong đất.
Trong đất trồng trọt P được bổ sung chủ yếu qua phân bón photphát, thường dùng hiện nay là supephotphát đơn (SSP), supephotphat kép (TSP), mono và diamoni photphat (MAP và DAP).
Phốt pho chủ yếu ở dạng P-Ca, P-Al, P-Fe phụ thuộc vào điều kiện pH của mơi trường đất. Dạng hồ tan tồn tại trong dung dịch đất: H2PO4- > HPO42- > PO43-. Quá trình cố định P trong đất là rất lớn do vậy phần lớn P bón vào đất sẽ bị cố định chặt. P được coi là nguyên tố ít linh động, ít bị rửa trơi so với N trong đất. Phốt pho tổng số trong đất dao động từ 0,1 đến 0,8 g/kg đất, khả năng hoà tan trong nước kém, thường chỉ từ 0,001 - 0,1 mgP/lit dung dịch đất. Phôt pho được xem là nguyên tố không gây độc trực tiếp đối với người và động vật. Nhưng trong hoạt động canh tác nông nghiệp đã gây ra một hậu quả gián tiếp, đó là làm gia tăng hàm lượng P trong nước, gây hiện tượng phú dưỡng nguồn nước, làm tăng sự phát triển của tảo, thực vật thuỷ sinh, thiếu hụt oxy trong nước.
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ mơn: Cơng nghệ môi trường
Hiệu quả sử dụng P trong phân bón của cây trồng cũng rất thấp (20-30%) phụ thuộc vào điều kiện mơi trường. Bón vơi có tác dụng làm tăng lượng P dễ tiêu trong đất, đồng thời thúc đẩy q trình khống hóa hữu cơ giải phóng P dễ tiêu.
Các ảnh hưởng tới mơi trường khi bón phân vơ cơ khơng hợp lý:
1. Bón phân khơng đúng kỹ thuật, bón nhiều, bón lúc cây khơng cần vừa lãng phí phân bón vừa làm xuất hiện nhiều NO3-, PO43- trong đất, trong nước và trong sản phẩm
Giới hạn N -NO3- trong nước [USEPA, 1976] là 10 và 100mg/l, N-NH4 là 0,5 và 2,5 mg/l có thể gây hại cho con người và động vật. Đối với phốt pho, Vollenveider (1968) đề nghị với P hòa tan là 0,01 và P tổng số trong nước là 0,2 mg/l. Nếu vượt quá giới hạn này sẽ gây hiện tượng phú dưỡng nguồn nước. Đối với N và P thì mục đích cơ bản là nhằm giảm thiểu q trình rửa trơi gây ơ nhiễm nguồn nước. Việc quản lý chúng chủ yếu là sử dụng hợp lý phân bón, quản lý chất thải, quản lý cây trồng và hệ canh tác.
VD: Xà lách trồng trên đất bình thường chứa 0,1% đạm NO2- so với trọng lượng khô. trồng trên đất bón 600 kg N/ha chứa 0,6% đạm NO2- so với trọng lượng khơ. Mồng tơi có thể chứa 1 lượng NO2- rất cao. Mĩ: 1,37 g/kg, Đức 3,5g/kg (Schupan,1965)
2. Mất ổn định HST nông nghiệp:
+ Dùng nhiều phân vơ cơ, ngưng quay vịng của các chất hữu cơ trong đất trồng tạo nên sự đe doạ nghiêm trọng trong việc giữ độ phì nhiêu của đất. Nghèo mùn dẫn đến phá huỷ cấu trúc đất