TT Loại mẫu Vị trí lấy mẫu nghiên cứu
I
Nƣớc thải
NT1 Tại cửa xả nƣớc thải của khu công nghiệp sông Công vào mùa khô
NT2
Tại cửa xả nƣớc thải của khu công nghiệp sông Công vào mùa mƣa
II
Nƣớc mặt
NM1 Trên suối Văn Dƣơng, trƣớc điểm tiếp nhận nƣớc thải của khu công nghiệp 300m về phía thƣợng lƣu vào mùa khơ
NM2 Trên suối Văn Dƣơng, sau điểm tiếp nhận nƣớc thải của khu cơng nghiệp 300m về phía hạ lƣu vào mùa khơ
NM3 Trên suối Văn Dƣơng, trƣớc điểm tiếp nhận nƣớc thải của khu cơng nghiệp 300m về phía thƣợng lƣu vào mùa mƣa
NM4 Trên suối Văn Dƣơng, sau điểm tiếp nhận nƣớc thải của khu công nghiệp 300m về phía hạ lƣu vào mùa mƣa
III Nƣớc ngầm NN1
Tại nhà bà Dƣơng Thị Đạt, tổ dân phố Dọc Dài, phƣờng Bách Quang, thị xã Sông Công, tỉnh Thái nguyên (cách khu dự án 100m về phía Nam. Toạ độ: 21o28’63,3”N; 105o51’98,6”E (khu số 2)
NN2 Tại nhà ông Vũ Đức Huy, tổ dân phố Dọc Dài, phƣờng Bách Quang, thị xã Sơng Cơng, tỉnh Thái ngun (bên trong phía tây dự án). Toạ độ: 21o28’67,1”N; 105o51’62,5”E (khu số 2)
NN3
Tại nhà ông Dƣơng Công Huân, tổ dân phố Làng Mới, phƣờng Bách Quang, thị xã Sơng Cơng, tỉnh Thái ngun (giáp phía tây dự án). Toạ độ: 21o29’19,5”N; 105o51’45,1”E (khu số 1)
NN4
Tại nhà ông Dƣơng Ngọc Y, tổ dân phố Làng Mới, phƣờng Bách Quang, thị xã Sông Công, tỉnh Thái nguyên. Toạ độ:
21o29’36,5”N; 105o51’70,3”E (khu số 1)
IV
Mẫu đất
MĐ1 Đất ven suối Văn Dƣơng, trƣớc điểm tiếp nhận nƣớc thải của khu cơng nghiệp 300m về phía thƣợng lƣu
MĐ2 Đất ven suối Văn Dƣơng, sau điểm tiếp nhận nƣớc thải của khu cơng nghiệp 300m về phía hạ lƣu
V
Trầm tích
TT 1 Suối Văn Dƣơng, trƣớc điểm tiếp nhận nƣớc thải khu công nghiệp 300m về phía đầu nguồn
TT2 Tại cửa xả Khu công nghiệp sông Công
TT3 Trên suối thải, sau điểm tiếp nhận nƣớc thải 20m
TT4 Trên suối Văn Dƣơng, sau điểm tiếp nhận nƣớc thải 50m (cách cửa xả nƣớc thải 100m)
TT5 Trên suối Văn Dƣơng, sau điểm tiếp nhận nƣớc thải 150m TT6 Trên suối Văn Dƣơng, sau điểm tiếp nhận nƣớc thải 200m TT7 Trên suối Văn Dƣơng, sau điểm tiếp nhận nƣớc thải 300m TT8 Trên suối Văn Dƣơng, sau điểm tiếp nhận nƣớc thải 350m TT9 Trên suối Văn Dƣơng, sau điểm tiếp nhận nƣớc thải 500m Sơ đồ các vị trí lấy mẫu đƣợc thể hiện tại Hình 5.
2.3.3.2. Phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm
1/ Phương pháp phân tích các mẫu nước:
- Các kim loại nặng đƣợc phân tích theo phƣơng pháp của Mỹ SMEWW 3111B: 2005 và SMEWW 3113:2005 [16].
- pH: Theo TCVN 6942:1999.
- Các anion: Phân tích theo SMEWW 4100:2005 [16].
- BOD phân tích theo SMEWW5210B, COD phân tích theo SMEWW 5220D:2005 [16].
2/ Quy trình phân tích các mẫu đất và trầm tích
+ Các kim loại tổng số đƣợc xử lý và phân tích theo TCVN 6496:1999.
+ Các chỉ tiêu phân tích lý hóa học đƣợc phân tích bằng các phƣơng pháp thơng thƣờng, đƣợc dùng phổ biến hiện nay trong các phịng thí nghiệm phân tích đất và mơi trƣờng.
+ Các dạng tồn tại của một số kim loại nặng (Pb, Zn, Cd) trong trầm tích đƣợc phân tích theo Quy trình chiết liên tục cải tiến của Tessier (Vũ Đức Lợi, 2010 [5]), bao gồm:
Dạng trao đổi (F1): Dung dịch chiết rút đƣợc sử dụng là NH4OAc 1M.
Dạng cacbonat (F2): Dung dịch chiết rút là 1M NH4OAc/ CH3COOH có giá trị pH = 5 Dạng liên kết với Fe -Mn oxit (F3): Dung dịch chiết sử dụng là 0,4M (NH2OH.HCl) (Hydroxylammonium chloride) trong acid acetic CH3COOH 25%.
Dạng hữu cơ (F4): Dung dịch chiết rút sử dụng là H2O2 30% và axit HNO3 nồng độ 0,02M.
Dạng cặn dƣ (F5): Sử dụng dung dịch chiết rút là hỗn hợp cƣờng thủy HCl:HNO3 (3:1). Các kim loại nặng ở các dạng sau khi tách ra sẽ đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp SMEWW 3111B và SMEWW 3113 trên thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 700 của Perkinelmer- Mỹ. Cụ thể quy trình chiết tách các dạng kim loại trong trầm tích đƣợc thực hiện theo Hình 6.
Hình 6. Quy trình tách chiết các dạng kim loại nặng trong trầm tích
- Xác định pH H2O và EC
Cân 8g đất hoặc trầm tích mịn sau khi nghiền và rây cho vào ống ly tâm có dung tích 50 ml. Thêm vào 40 ml nƣớc cất (tỉ lệ 1:5), lắc bằng tay cho đất phân tán đều sau đó lắc bằng máy lắc khoảng 1 giờ. Ly tâm bằng máy ly tâm với tốc độ 2000 vòng/phút
Mẫu
(dãy mẫu sử dụng để chiết tách)
Dạng trao đổi (F1)
Dạng cacbonat (F2)
Dạng liên kết với Fe-Mn oxit (F3)
Dạng hữu cơ (F4) Phần còn lại (F5)
Phần dung dịch
Phần dung dịch
Phần còn lại 1 Mẫu
(lựa chọn sau các quá trình chiết) 10 ml NH4OAc 1M tại pH=7, lắc trong 1h ở nhiệt độ phòng 20 ml 1M NH4OAc/ CH3COOH đến pH=5, lắc trong 5h, ở nhiệt độ phòng
Phần còn lại 2 20 ml 0,4M NH2OH.HCl trong 25 %( v/v) CH3COOH, lắc trong 05h, ở nhiệt độ 95 0 C Phần dung dịch Phần còn lại 3 (1) 5ml H2O2 30% , 5 ml HNO3 0,02M (pH=2), lắc trong 02h ở 85độ C; (2) Thêm 5ml H2O230% pH=2 lắc trong 03h ở 850 C; (3)Thêm 10ml CH3COONH4 3,2M trong 20% (v/v) HNO3 lắc trong 0,5h ở nhiệt độ phòng
Phần còn lại 4 Phần dung dịch
Phân hủy mẫu bằng hỗn hợp cƣờng thủy HCl: HNO3 (3:1) 10ml NH4OAc 3,2M trong HNO3 20%, lắc 30 phút ở nhiệt độ phòng
trong khoảng 4 phút sau đó lọc qua giấy lọc loại bỏ đất. Xác định pH và EC bằng các điện cực thích hợp.
- Xác định chất hữu cơ trong đất (Phƣơng pháp Walkley – Black).
Cân chính xác 0,5g đất hoặc trầm tích sau khi nghiền và rây cho vào bình tam giác. Thêm vào bình 10ml K2Cr2O7 1N và 10ml H2SO4 đặc, lắc nhẹ cho đất vào hóa chất trộn lẫn với nhau. Để yên khoảng 30 phút sau đó cho vào 200 ml nƣớc cất. Thêm 10 ml H3PO4 và 1 ml chất chỉ thị diphenylamin rồi chuẩn độ bằng dung dịch với FeSO4 1N cho đến khi dung dịch chuyển màu.
- Xác định thành phần cấp hạt của trầm tích: Theo phƣơng pháp ống hút Rhobinson, phân loại theo hệ thống của Mỹ (USDA, 1998).
- Xác định các kim loại và kim loại nặng trong nƣớc
Lấy 200 ml mẫu nƣớc cho vào bình tam giác 500 ml và thêm vào 5 ml HNO3, sau đó đun cho tới khi thể tích trong bình cịn khoảng 15-20 ml, cho thêm 10 ml HNO3 và HClO4 tiếp tục đun cho tới khi bốc hơi khói của chất HClO4 mất đi, dừng lại để nguội lên thể tích 50 ml bằng nƣớc cất, lọc lấy phần nƣớc trong, sau đó mẫu đƣợc xác định bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (SMEWW, 2005 [16]).
2.2.4. Phƣơng pháp kiểm soát chất lƣợng (QC)
- Độ đúng của các phƣơng pháp phân tích trên đƣợc kiểm tra bằng cách phân tích mẫu thêm chuẩn (spiked sample).
- Độ lặp lại của các phƣơng pháp phân tích đƣợc kiểm tra bằng phép phân tích lặp lại (replicate analysis).
- Đối với các phép phân tích vết (kim loại độc), thực hiện phân tích mẫu trắng để hiệu chỉnh kết quả.
2.2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu
Kết quả nghiên cứu đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp thống kê toán học: - Xử lý số liệu, vẽ đồ thị và tính tƣơng quan bằng sử dụng phần mềm excel. - Phân tích tƣơng quan để xác định mối tƣơng quan giữa pH, DO, chất hữu cơ và hàm lƣợng sét đối với các kim loại nặng trong mẫu đất, mẫu trầm tích và giữa các kim loại với nhau.
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. HIỆN TRẠNG MÔI TRƢỜNG NƢỚC VÀ ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1.1. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc 3.1.1. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc
Nƣớc thải khu công nghiệp sông Công thải ra suối Văn Dƣơng hiện nay chỉ bao gồm nƣớc thải của các cơ sở sản xuất kinh doanh trong Khu B-Khu công nghiệp sơng Cơng I vì do Khu cơng nghiệp II hiện nay chƣa xây dựng, dự kiến năm 2015 mới đi vào hoạt động. Các nguồn phát sinh chất thải chủ yếu do các cơ sở sản xuất luyện kim, kẽm điện phân, may mặc, sản xuất phân bón, vật liệu xây dựng… với lƣu lƣợng khoảng từ 800 đến 1200 m3/ngày trong đó có 02 cơ sở sản xuất chiếm lƣu lƣợng nƣớc thải lớn nhất là Nhà máy kẽm điện phân và Công ty cổ phần may TNG.
Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải sản xuất tại cống xả vào suối Văn Dƣơng cho thấy nồng độ các kim loại nặng nhƣ Pb, Cd, Zn đều khá cao (Bảng 17). Vào mùa mƣa nồng độ các kim loại thƣờng cao hơn mùa khơ có thể do mùa mƣa, nƣớc chảy tràn qua các khu vực sản xuất và bãi chứa bùn thải không đƣợc bảo quản đúng quy định và rác thải của khu công nghiệp đã mang theo các chất ô nhiễm khác nhau. Cụ thể:
+ Vào mùa mƣa: Nồng độ Cd trong nƣớc thải là 1,12 mg/l vƣợt giới hạn cho phép 11,2 lần, nồng độ Zn trong nƣớc thải là 10,8 mg/l vƣợt giới hạn cho phép 3,6 lần, nồng độ Mn là 3,54 mg/l vƣợt 3,54 lần, hàm lƣợng amoni là 18,01 mg/l vƣợt 1,8 lần và chất rắn lơ lửng là 477mg/l vƣợt gần 4,8 lần.
+ Vào mùa khô: Nồng độ Cd trong nƣớc thải là 0,817 mg/l vƣợt giới hạn cho phép gần 8,2 lần, nồng độ Zn trong nƣớc thải là 8,24 mg/l vƣợt giới hạn cho phép khoảng 2,7 lần, nồng độ Mn là 2,58 mg/l vƣợt giới hạn cho phép gần 2,6 lần, hàm lƣợng amoni là 13,9 mg/l vƣợt 1,4 lần và chất rắn lơ lửng là 181,5mg/l vƣợt khoảng 1,8 lần. Đây đƣợc xem là những yếu tố gây ô nhiễm chủ yếu từ nguồn nƣớc thải này.
Bảng 17. Thành phần nước thải của Khu công nghiệp sông Công (khu B) TT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) NT1 NT2 1 pH - 6,8 6,9 5,5 đến 9 2 BOD5 mg/l 15,6 13,3 50 3 COD mg/l 44,1 31,4 150 4 TSS mg/l 181,5 477 100 5 As mg/l 0,003 0,008 0,1 6 Cd mg/l 0,817 1,12 0,1 7 Pb mg/l 0,351 0,474 0,5 8 Hg mg/l 0,0018 0,0011 0,01 9 Mn mg/l 2,58 3,54 1 10 Zn mg/l 8,24 10,8 3 11 Fe mg/l 2,33 2,43 5 12 NH4-N mg/l 13,9 18,01 10 12 NO3-N mg/l 0,48 0,68 - 13 Tổng P mg/l <0,05 <0,05 6 14 Dầu mỡ mg/l 0,8 0,15 10
Ghi chú: NT1: Tại cửa xả nước thải của khu công nghiệp sông Công (khu B) vào mùa khô. NT2: Tại cửa xả nước thải của khu công nghiệp sông Công (khu B) vào mùa mưa.
Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc suối Văn Dƣơng tại các vị trí trƣớc và sau khi tiếp nhận nguồn nƣớc thải từ khu công nghiệp Sông Công cũng phản ánh rõ về các tác động này thể hiện tại Bảng 18. Từ kết quả cho thấy hầu hết các chỉ tiêu phân tích chất lƣợng nƣớc mặt tại suối Văn Dƣơng sau điểm tiếp nhận nƣớc thải đều cao hơn so với trƣớc khi tiếp nhận nƣớc thải của Khu công nghiệp sông Công, đặc biệt đối với chỉ tiêu Cd tăng lên rất nhiều lần. Mẫu nƣớc NM3 nồng độ Pb, Zn, Cd trong nƣớc mặt hầu nhƣ khơng
có, tuy nhiên sau khi tiếp nhận nƣớc thải khu công nghiệp sông Công (NM4) hàm lƣợng Cd vƣợt giới hạn cho phép gần 9,2 lần, chỉ tiêu Zn vƣợt tiêu chuẩn cho phép 2,5 lần và Pb vƣợt tiêu chuẩn cho phép 1,2 lần. Rõ ràng là nƣớc thải từ khu cơng nghiệp đã có ảnh hƣởng rõ rệt đến nồng độ kim loại nặng (Pb, Cd, Zn) trong nƣớc suối Văn Dƣơng.
Bảng 18. Kết quả phân tích nước suối Văn Dương
TT Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ QCVN 08:2008/BTNMT NM3 NM4 1 pH - 6,2 6,3 5,5-9 2 BOD5 mg/l 10,4 11,8 15 3 COD mg/l 17 23,9 30 4 TSS mg/l 8,6 55,4 50 5 As mg/l <0,005 0,017 0,05 6 Cd mg/l <0,0005 0,092 0,01 7 Pb mg/l <0,005 0,062 0,05 8 Hg mg/l <0,0005 0,0006 0,001 9 Mn mg/l 0,13 1,17 - 10 Fe mg/l 1,17 1,25 1,5 11 Zn mg/l <0,2 3,78 1,5 12 NH4-N mg/l <0,006 2,58 10 13 Tổng P mg/l <0,05 <0,05 - 14 Dầu mỡ mg/l <0,1 <0,1 0,1
Ghi chú: NM3: Nước suối Văn Dương trước điểm tiếp nhận nước thải của khu công nghiệp 300m về phía thượng lưu. NM4: Nước suối Văn Dương sau điểm tiếp nhận nước thải của khu cơng nghiệp 300m về phía hạ lưu.
Những kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc ngầm khu vực cho thấy các chỉ tiêu đều nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN. Hay nói một cách khác là chƣa có biểu hiện ơ nhiễm xảy ra (Bảng 19). Riêng ở hầu hết các mẫu nƣớc ngầm đều có giá trị pH thấp hơn giới hạn cho phép trong QCVN (QCVN 09:2008/BTNMT).
Bảng 19. Thành phần các chất trong nước ngầm ở khu vực nghiên cứu
TT Tên chỉ tiêu Đơn vi ̣ Kết quả QCVN 09:2008/BTNMT NN-1 NN-2 NN-3 NN-4 1 pH - 5,4 5,3 4,8 4,5 5,5-8,5 2 Độ cứng mg/l 34 4 12 20 500 3 TDS mg/l 288 59 155 175 - 4 As mg/l <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 0,05 5 Cd mg/l 0,0018 <0,0005 0,0009 0,0008 0,005 6 Pb mg/l <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 0,01 7 Hg mg/l <0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0005 0,001 8 Zn mg/l 0,138 0,058 <0,05 0,075 3 9 Mn mg/l <0,02 <0,02 0,355 0,392 0,5 10 Fe mg/l <0,02 <0,02 <0,02 <0,02 5 11 NO3- N mg/l 8,06 2,42 8,04 10,34 15 12 NH4 - N mg/l <0,006 <0,006 <0,006 <0,006 0,1 13 Coliform MPN/100 ml KPH KPH KPH KPH 3 KPH: Không phát hiện 3.1.2. Hiện trạng mơi trƣờng đất
Kết quả phân tích mẫu đất tại ven suối Văn Dƣơng cho thấy, nƣớc thải của KCN đã phần nào có tác động đến hàm lƣợng kim loại nặng trong đất. Đất chịu tác động của nƣớc thải khu cơng nghiệp sơng Cơng có hàm lƣợng kim loại nặng tăng lên khá nhiều
(Bảng 20). Hàm lƣợng Zn tổng số trong đất tại vị trí sau điểm tiếp nhận nƣớc thải của Khu công nghiệp sông Công tăng lên gần 27 lần, vƣợt giới hạn cho phép khoảng 4,8 lần, trong khi Cd tăng 311 lần vƣợt giới hạn cho phép 14 lần. Riêng đối với Pb tuy có hàm lƣợng tăng gần 13 lần nhƣng vẫn nằm trong giới hạn cho phép (Bảng 20).
Bảng 20. Hàm lượng kim loại năng tổng số trong đất nghiên cứu
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả
QCVN 03:2008/BTNMT MĐ-1 MĐ-2 1 Fe mg/kg 3284 7572 - 2 Mn mg/kg 23,0 116,5 - 3 Zn mg/kg 54,5 1432,5 300 4 Hg mg/kg 0,35 1,90 - 5 Cd mg/kg 0,45 140,0 10 6 Pb mg/kg 11,3 146,25 300 7 As mg/kg 8,15 10,6 12
Ghi chú: MĐ1: Đất ven suối Văn Dương trước điểm tiếp nhận nước thải của khu cơng nghiệp 300m về phía thượng lưu. MĐ2: Đất ven suối Văn Dương sau điểm tiếp nhận nước thải của khu cơng nghiệp 300m về phía hạ lưu.
3.2. ẢNH HƢỞNG CỦA NƢỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP SÔNG CÔNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC SUỐI VĂN DƢƠNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC SUỐI VĂN DƢƠNG
Hiện nay, do các nguồn thải từ cơ sở sản xuất kinh doanh của Khu công nghiệp Sông Công I (khu B) chƣa đƣợc xử lý xử lý triệt để, nƣớc thải khu công nghiệp sông Công bị ô nhiễm nghiêm trọng, các chỉ tiêu kim loại nhƣ Cd, Zn, Pb vƣợt tiêu chuẩn rất nhiều lần. Đây đƣợc xem là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu đối với nƣớc suối Văn Dƣơng. Các kết quả phân tích cho thấy chất lƣợng nƣớc suối Văn Dƣơng ở trƣớc điểm tiếp nhận nƣớc thải là khá tốt, tất cả các chỉ tiêu phân tích đều nằm trong mức độ cho phép theo QCVN. Tuy nhiên mẫu nƣớc ở sau điểm tiếp nhận nƣớc thải, nồng độ một số kim loại nặng nhƣ Cd, Pb và Zn đã tăng lên đáng kể, vƣợt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN nhiều
lần. Vào mùa mƣa, hàm lƣợng Pb tăng hơn 10 lần vƣợt tiêu chuẩn cho phép khoảng 1,2lần; hàm lƣợng chất rắn lơ lửng tăng hơn 6 lần, vƣợt tiêu chuẩn cho phép hơn 1 lần. Đặc biệt là nồng độ Cd tăng so với trƣớc điểm tiếp nhận hơn 180 lần, vƣợt Quy chuẩn cho phép gần 9,2 lần; hàm lƣợng Zn tăng hơn 10 lần, vƣợt quy chuẩn cho phép 2,5 lần (Bảng 21).
Bảng 21. Thành phần của nước suối Văn Dương trước và sau điểm tiếp nhận nước