KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
3.1. HÀM LƯỢNG Pb VÀ As TRONG TRẦM TÍCH KHU VỰC HỒ
XANH
Trong môi trường nước, trầm tích đóng vai trò như một chất vận chuyển KLN vào hệ thống thủy sinh, thông qua sự hấp phụ của các KLN lên bề mặt các hạt vật chất lơ lửng và sự lắng đọng của chúng vào trầm tích đáy [41]. Bởi vì khả năng tích lũy và độc tính của chúng nên các KLN trong trầm tích được coi là một chỉ số ô nhiễm trong đánh giá chất lượng môi trường nước [29]. Sự tích tụ KLN trong trầm tích sẽ gây ảnh hưởng đến đời sống của các sinh vật thủy sinh và sức khỏe của con người thông qua các chuỗi thức ăn, bởi vì trầm tích mịn là nguồn cung cấp thức ăn chủ yếu cho các sinh vật đáy, lần lượt, các sinh vật đó là nguồn cung cấp thức ăn cho các sinh vật bậc cao hơn và cuối cùng là đi vào cơ thể con người [41],[ 83].
Pb và As là hai trong số những KLN tích tụ trong trầm tích được quan tâm hiện nay, bởi độc tố tiềm năng của chúng đối với con người cũng như các loài thủy sinh vật khác [34],[ 36]. Hai KLN này được công nhận là những chất gây ô nhiễm độc hại [66], và những nghiên cứu về sự tích tụ của Pb, As trong trầm tích đã được tiến hành ở nhiều nơi trên thế giới [14],[ 24],[ 44],[ 66]...
Trong nghiên cứu này, để xác định hàm lượng Pb và As trong trầm tích mặt tại Hồ Xanh, chúng tôi đã tiến hành thu và phân tích các mẫu trầm tích mặt tại đây. Các mẫu trầm tích mặt được thu từ 19 địa điểm khác nhau tại Hồ Xanh, Hòa Thọ Tây, Cẩm Lệ, TP. Đà Nẵng. Kết quả xác định hàm lượng KLN trong trầm tích mặt tại khu vực nghiên cứu được trình bày tại bảng 3.1.
Bảng 3.1. Hàm lượng các KLN trong trầm tích mặt tại Hồ Xanh
STT Vị trí lấy mẫu Hàm lượng (mg/kg)
Pb As 1 HX1 30,36 83,54 2 HX2 36,01 75,5 3 HX3 38,52 88,64 4 HX4 37,32 73,71 5 HX5 227,61 25,14 6 HX6 18,29 57,89 7 HX7 25,07 44,68 8 HX8 25,9 57,36 9 HX9 34,86 62,93 10 HX10 110,26 148,54 11 HX11 11,16 23,5 12 HX12 25,7 9,75 13 HX13 23,94 KPH 14 HX14 9,69 44,32 15 HX15 23,04 51,39 16 HX16 7,37 6,79 17 HX17 11,31 4,79 18 HX18 11,58 KPH 19 HX19 13,31 29,46 Nhỏ nhất 7,37 4,79 Lớn nhất 227,61 148,54 Trung bình 37,96 46,73 QCVN 43:2012/BTNMT 91,3 17,0
Ghi chú: KPH: không phát hiện.
Kết quả ở bảng 3.1 cho thấy, hàm lượng Pb tại các điểm thu mẫu dao động từ 7,37 – 227,61mg/kg, hàm lượng trung bình là 37,96mg/kg và hàm lượng As dao động từ 0 – 148,54mg/kg với hàm lượng trung bình là 46,73mg/kg.
So sánh với TCCP trong QCVN 43:2012/BTNMT về giá trị giới hạn của Pb trong trầm tích nước ngọt (91,3mg/kg), ngoại trừ hai vị trí lấy mẫu HX5 và HX10, hàm lượng Pb trong mẫu lấy từ các vị trí còn lại đều nằm trong TCCP. Cụ thể, tại vị trí HX5, hàm lượng Pb đạt 227,61mg/kg, vượt TCCP 2,5 lần, và tại vị trí HX10, hàm lượng Pb đạt 110,26mg/kg, vượt TCCP 1,2 lần. Điều này có thể được giải thích do khu vực nghiên cứu là hồ nằm trong khu dân cư, nguồn thải chủ yếu là tiếp nhận từ sinh hoạt của người dân và từ lượng nước mưa chảy tràn nên nguồn gây ô nhiễm kim loại Pb là không đáng kể, vì thế nên hàm lượng Pb thấp hơn so với TCCP. Riêng tại
hai vị trí lấy mẫu HX5 và HX10, hàm lượng Pb trong mẫu vượt TCCP có thể được lý giải do đây là 2 địa điểm tiếp nhận nguồn thải có chứa kim loại Pb nhiều hơn những vị trí còn lại và chịu ảnh hưởng nhiều nhất từ các hoạt động của con người gây phát thải Pb trong khu vực nghiên cứu, bởi vì HX5 và HX10 là hai vị trí có cống thải đổ trực tiếp vào và nằm gần khu vực có tuyến đường chính, lượng phương tiện giao thông qua lại nhiều, và xung quanh khu vực có nhiều cửa hàng xăng dầu hoạt động, cùng với đó là các cơ sở sản xuất, gia công cơ khí...
Hình 3.1. Hàm lượng Pb và As trong trầm tích mặt tại các vị trí lấy mẫu
Ngược lại với hàm lượng Pb phân tích được trong các mẫu lấy tại khu vực này, khi tiến hành so sánh với TCCP trong QCVN 43:2012/BTNMT về giá trị giới hạn của As trong trầm tích nước ngọt cho thấy, có 14/19 mẫu có hàm lượng As vượt TCCP từ 1,4 – 8,7 lần, và 5 vị trí lấy mẫu còn lại bao gồm HX12, HX13, HX16, HX17, HX18, hàm lượng As nằm trong TCCP. Để giải thích vì sao hàm lượng As trong khu vực nghiên cứu lại cao và vượt TCCP, chúng tôi tiến hành hồi cứu số liệu những nghiên cứu có liên quan đến đề tài, theo đó nguồn ô nhiễm As chủ yếu tại khu vực nghiên cứu có thể là từ các nguồn ô nhiễm tự nhiên do các loại khoáng chứa As có mặt trong trầm tích hồ, cùng với việc khu vực hồ nghiên cứu không được nạo vét bùn và làm vệ sinh thường xuyên, nên đây là một trong những nguyên nhân gây tích lũy hàm lượng As đáng kể. Bên cạnh đó, nước thải của khu dân cư và nước mưa chảy tràn tại khu vực cũng góp phần không nhỏ vào tăng hàm lượng As trong trầm tích hồ.
Đặc biệt là tại vị trí HX10 hàm lượng As phân tích được trong mẫu vượt tiêu chuẩn đến 8,7 lần, với hàm lượng 148,54mg/kg. Hàm lượng As tại vị trí này vượt xa so với các vị trí khác có thể là do hàm lượng As nền trong trầm tích mặt tại khu vực nghiên cứu vốn dĩ đã cao, thêm vào đó, HX10 là vị trí chịu ảnh hưởng trực tiếp từ cống thải nên hàm lượng As sẽ cao hơn những vị trí còn lại.
Dựa vào các biểu đồ hình 3.1 và hình 3.2 ta nhận thấy rằng, các vị trí từ HX11 đến HX19, hàm lượng Pb và As trong mẫu phân tích được có giá trị nhỏ hơn so với các vị trí còn lại. Điều này là do các mẫu HX1 đến HX10 được lấy từ hồ chính tiếp nhận nguồn nước thải và các vị trí từ HX11 đến HX19 lần lượt là những vị trí tiếp nhận nguồn thải cuối cùng nên sẽ có sự chênh lệch hàm lượng Pb và As giữa các vị trí lấy mẫu và các vị trí từ HX11 đến HX19 sẽ có hàm lượng các KLN thấp hơn.
Như vậy, trầm tích mặt tại khu vực Hồ Xanh có dấu hiệu ô nhiễm KLN As, và hàm lượng Pb trong khu vực nghiên cứu hầu hết nằm trong TCCP của QCVN 43:2012/BTNMT.
Bảng 3.2. So sánh hàm lượng Pb và As trong trầm tích với các nghiên cứu trong và
ngoài nước
Nguồn Hàm lượng (mg/kg) Khu vực nghiên cứu
Pb As
Nghiên cứu của chúng tôi 7,37-227,61 4,79-148,54 Hồ Xanh, Đà Nẵng Gawel J. E. và cộng sự
(2014) [44]
3,3-1375 5-208 26 hồ thuộc lưu vực trung – nam vịnh Puget Sound
Pradit và cộng sự (2013) [66]
31-35 20-22 Hồ Songkhla, miền
nam Thái Lan Pradit và cộng sự (2010)
[67]
8,2-131 0,8-70,7 Hồ Songkhla, miền nam Thái Lan
Hangxin Cheng và cộng sự (2015) [48] 31 12,1 Các hồ nước ngọt của Trung Quốc Yunqian Wang và cộng sự (2015) [88] 19,2-38,5 29,2-41,3 Hồ Dongping, Sơn Đông Ali M. M. và cộng sự (2016) [19] 21,98-73,42 11,56-35,48 Sông Karnaphuli, Bangladesh Junhong Bai và cộng sự (2011) [52] 30,71-88,96 7,77-25,93 Hồ Yilong, Trung Quốc Ghani S. A. và cộng sự (2013) [46] 1,90-16,79 1,60-8,67 Vịnh Abu-Qir Alexandria, Ai Cập 1,30-112,09 4,01-16,21 Cảng Đông Alexandria, Ai Cập
Sheykhi V. và cộng sự (2013) [68]
3.10-11.10 4.20-11.10 Sông Kor, tây nam Iran YU Ruilian và cộng sự (2008) [86] 34,3-100,9 17,7-30,2 Vịnh Quanzhou, Trung Quốc Case J. M. (1989) [30] 22-407 - Pennsylvania Phạm Kim Phượng (2011) [14]
17,4 10,2 Khu sinh quyển Cần
Giờ, TP. Hồ Chí Minh P. K. Phuong và J-J
Sauvain (1998) [63]
119,3 - TP. Hồ Chí Minh
Nguyễn Văn Tho và Bùi Thị Nga (2009) [15]
-
3,23-14,97
Cà Mau
Kết quả thống kê ở bảng 3.2 cho thấy, việc nghiên cứu, đánh giá hàm lượng KLN trong trầm tích đã được thực hiện ở nhiều nơi trên thế giới và có nhiều nghiên cứu được tiến hành đối với trầm tích hồ. Các nghiên cứu cũng đã giải thích được nguyên nhân tại sao hàm lượng các KLN trong khu vực nghiên cứu cao, vượt tiêu chuẩn cho phép, cụ thể như sau:
Theo Gawel J. E. và cộng sự (2014), thì Pb và As đều có mặt trong khu vực nghiên cứu với hàm lượng cao. Trong đó, hồ Angle có hàm lượng As lớn nhất đạt 208mg/kg và Pb có hàm lượng lên tới 1375mg/kg tại hồ Steel Lake. Nghiên cứu cũng cho thấy rằng As là KLN có khả năng linh động cao trong các hồ đô thị với nồng độ tối đa của As trong các hồ đô thị tỷ lệ thuận với mức độ trầm tích bề mặt và đạt gần 90mg/kg. Với 83% số hồ trong khu vực nghiên cứu có hàm lượng Pb và As vượt tiêu chuẩn, tác giả nhận định những kết quả này chỉ ra rằng nguồn chính gây ô nhiễm As và Pb trong khu vực nghiên cứu là do tác động lâu dài của một nhà máy luyện kim ở Ruston, Washington, USA: ASARCO [44].
Các kết quả nghiên cứu của Pradit (2010, 2013) tại khu vực hồ Songkhla, miền nam Thái Lan cho thấy rằng, khu vực nghiên cứu có dấu hiệu ô nhiễm Pb và As. Giải thích điều này, tác giả cho rằng hồ Songkhla đã được làm giàu với một lượng lớn các KLN do nước thải đô thị, nông nghiệp và công nghiệp, đặc biệt là dư lượng từ hoạt động khai thác, vào hồ thông qua các kênh, rạch [65],[ 66],[ 67].
Trong nghiên cứu của Yunqian và cộng sự (2015), khi so sánh với TCCP, kết quả chỉ ra rằng tất cả các KLN trong trầm tích mặt hồ Dongping đều vượt tiêu chuẩn. Trong đó, As và Pb vượt so với tiêu chuẩn lần lượt là 3,4 và 2,4 lần, đặc biệt,
As cùng với Cd, Hg được đánh giá là những KLN cần được quan tâm nhất tại khu vực. Nghiên cứu cũng chỉ ra được rằng, sự ô nhiễm As và Pb tại khu vực nghiên cứu được xác định là do yếu tố con người, giải thích cho điều này, nhóm tác giả cho rằng Pb và As có xu hướng phân bố với nồng độ cao nhất xuất hiện ở phía Đông Nam của hồ, gần cửa sông Dawen, 80% sông Dawen (Chen và cộng sự 2007) bị ô nhiễm nặng, và chính các ngành công nghiệp cũng như các hoạt động khai thác khoáng sản ở lưu vực sông Dawen đã góp phần vào làm tăng hàm lượng Pb và As tại khu vực nghiên cứu [32],[ 88].
Kết quả nghiên cứu của YU Ruilian và cộng sự (2008) chỉ ra rằng, nồng độ trung bình chung của các KLN trong khu vực nghiên cứu vượt quá tiêu chuẩn chính nhưng vẫn đáp ứng các tiêu chuẩn thứ cấp của Tiêu chuẩn Quốc gia Trung Quốc về chất lượng trầm tích ven bờ. YU Ruilian cho rằng, nước thải từ khu dân cư, chăn nuôi thủy sản và các cảng thương mại là những nguồn chính gây ô nhiễm KLN tại khu vực này [86].
Trong nghiên cứu của Ali M. M. và cộng sự (2016), nồng độ các KLN trong trầm tích đều cao hơn so với tiêu chuẩn và hàm lượng trung bình của Pb trong trầm tích lớn hơn so với As. Trong đó, các vị trí S4 – S6 có hàm lượng Pb và As cao hơn nhiều so với các vị trí khác. Giải thích cho điều này, tác giả cho rằng các vị trí S4 – S6 nằm trong khu vực cảng biển của dòng sông và là nơi tiếp nhận nguồn nước thải chưa qua xử lý tại cảng [19].
Hay theo nghiên cứu của Junhong Bai và cộng sự (2011), hàm lượng Pb và As trong trầm tích mặt của hồ Yilong cao hơn so với TCCP, và hàm lượng Pb > As. Trong đó, nồng độ các KLN tập trung cao hơn ở khu vực dòng chảy của sông Cheng và khu vực phía đông bắc đường sắt, đường bộ, tác giả giải thích, nguồn ô nhiễm As và Pb có thể đến từ các nguồn phố biến do nước thải công nghiệp và ô nhiễm giao thông [52].
Nghiên cứu của Nguyễn Văn Tho và Bùi Thị Nga (2009) về sự ô nhiễm As, Cd trong trầm tích, đất và nước tại vùng ven biển tỉnh Cà Mau cho thấy, hàm lượng As trong trầm tích có khuynh hướng tăng dần từ sông rạch đến cửa sông ven biển, hàm lượng cao nhất được tìm thấy tại bãi bồi và cửa sông Gành Hào. Giải thích cho điều
này, nhóm tác giả cho rằng trầm tích tại các sông rạch thành phố là nơi ô nhiễm KLN do chất thải đô thị mang lại. Bên cạnh đó, theo Bryan và Langston (1992) [28], As thường đi vào vùng cửa sông ở các dạng vô cơ bởi sự phân hủy của đá và quặng mỏ có chứa As trong quá trình phong hóa [15].
Theo nghiên cứu của P. K. Phuong và J-J Sauvain (1998) về ô nhiễm KLN trong trầm tích kênh rạch TP. Hồ Chí Minh thì hàm lượng trung bình của Pb tại khu vực nghiên cứu là 119,3mg/kg, nhóm tác giả nhận định một số địa điểm có dấu hiệu ô nhiễm và dẫn đến các rủi ro về môi trường. Giải thích cho nồng độ cao của Pb, nhóm tác giả cho rằng khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng bởi nguồn thải từ đô thị và không được nạo vét thường xuyên [63].
Trong nghiên cứu của Case J. M. và cộng sự (1989), kết quả phân tích các mẫu trầm tích lấy từ 10 hồ ở Pennsylvania cho thấy, hàm lượng Pb cao trong các mẫu không phải là kết quả do các quá trình tự nhiên như là sự lắng đọng axit, mà có nguồn gốc phát sinh do con người. Case J. M. giải thích điều này có thể là từ khí thải của các phương tiện giao thông [30].
Theo ước tính của EPA (1986a), hàm lượng Pb trong trầm tích mặt gần khu vực có tuyến đường giao thông dao động khoảng từ 30 – 2.000mg/g, cao hơn mức tự nhiên, mặc dù mức hàm lượng này đã được ước tính với khoảng cách từ khu vực nghiên cứu đến đường là 25m. Còn hàm lượng Pb được ước tính lên đến >10.000mg/g ở những khu vực gần với các ngôi nhà sử dụng sơn ngoại thất có chứa Pb [39]. Nghiên cứu của Mielke và cộng sự (1989) được tiến hành tại Maryland và Minnesota cũng cho thấy rằng, hàm lượng Pb trong đất cao nhất thường xảy ra gần các khu vực nội thành, đặc biệt là nơi có lưu lượng giao thông cao [60]. Như vậy, ngoài nguồn chì phát thải từ giao thông thì việc sử dụng sơn ngoại thất và hoạt động của các xưởng gia công tại khu vực cũng là một nhân tố làm tăng hàm lượng Pb trong trầm tích tại khu vực nghiên cứu.
Từ kết quả quả phân tích, kết hợp so sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước, chúng tôi cho rằng, hàm lượng Pb và As trong trầm tích có nguồn gốc chủ yếu từ tự nhiên qua quá trình hình thành hồ, cùng với nguồn nước thải tiếp nhận từ khu đô thị và nước chảy tràn bề mặt. Bên cạnh đó, việc nạo vét, làm vệ sinh hồ
không được thực hiện thường xuyên cũng là một nguyên nhân dẫn đến hàm lượng KLN trong hồ tích lũy nhiều. Đồng thời đối với hàm lượng Pb trong mẫu trầm tích, chúng tôi có cùng giải thích với các nghiên cứu của Case J. M. và cộng sự (1989), Junhong Bai và cộng sự (2011), P. K. Phuong và J-J Sauvain (1998)... ngoài những nguyên nhân trên thì Pb trong trầm tích hồ còn có nguồn gốc từ giao thông và từ các ngôi nhà sử dụng sơn ngoại thất có chứa Pb [30],[ 52],[ 63].
3.2. MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CỦA Pb và As TRONG TRẦM TÍCH
Asen và Chì được công nhận là một trong những chất gây ô nhiễm độc hại [66], do đó ô nhiễm Pb và As trong môi trường nước và trầm tích là mối quan tâm hiện nay bởi độc tính và sự tích lũy của chúng trong môi trường [42]. Vì thế nên việc xác định mức độ ô nhiễm của 2 kim loại này là rất cần thiết, bởi vì đối với môi trường thủy sinh, trầm tích có vai trò quan trọng trong sự hấp thụ các KLN bởi sự lắng đọng