c. Đánh giá nguy cơ rủi ro đối với hệ sinh thái
- Độc tính tương đương của benzo(k)fluoranthene:
TEQbenzo(k)fluoranthene = TEFbenzo(k)fluoranthene x Cbenzo(k)fluoranthene Trong đó:
Cbenzo(k)fluoranthene là nồng độ của benzo(k)fluoranthene (µg/l)
TEFbenzo(k)fluoranthene là yếu tố độc hại của benzo(k)fluoranthene so với benzo(a)pyren. Theo USEPA 2012, TEFbenzo(k)fluoranthene là 0,1.
TEQbenzo(k)fluoranthene = 0,1 x 0,014 = 0,0014.
Vì vậy, độc tính của benzo(k)fluoranthene trong nước sơng Tơ Lịch là rất hạn chế. - Đánh giá rủi ro đối với hệ sinh thái của benzo(k)fluoranthene:
Nồng độ khơng đáng kể trung bình (NCS) và nồng độ tối đa cho phép (MPCs) của PAHs trong nước được báo cáo bởi Kalf và nhóm nghiên cứu [20].
MPCbenzo(k)fluoranthene = 0,04 µg/l NCbenzo(k)fluoranthene = 40 µg/l
RQNCs = 0,0035 µg/l
RQ (NCs) <1,0 cho thấy nguy cơ rủi ro cho hệ sinh thái của benzo(k)fluoranthene trong nước sông Tô Lịch là tương đối thấp.
- Đánh giá rủi ro sức khỏe đối với DEHP, DEP, isophorone, 4-nonylphenol Theo USEPA IRIS, Liều tham chiếu đối với DEHP, DEP, isophorone, 4- nonylphenol tương ứng là 20, 800, 200, 50 µg/kg/ngày.
Bảng 3.5. Thương số nguy hại của các chất ô nhiễm hữu cơ (mùa mưa) Chất AE RfD HQ DEHP 0,535 20 0,027 DEP 0,0502 800 6,28 x 10-5 DMP 3,2 x 10-3 - - Isophorone 4,4 x 10-3 200 2,2 x 10-5 4-nonylphenol 0,054 50 1,08 x 10-3
Bảng 3.6. Thương số nguy hại của các chất ô nhiễm hữu cơ (mùa khô)
Chất AE RfD HQ DEHP 0,275 20 0,014 DEP 0,146 800 1,83 x 10-4 DMP 8,6 x 10-3 - - Isophorone 0,059 200 2,95 x 10-4 4-nonylphenol 0,193 50 3,86 x 10-3
HQ < 1 nghĩa là rủi ro bởi DEHP, DEP, isophorone và 4-nonylphenol từ việc sử dụng nước sông Tô Lịch rất thấp.
3.2 Đánh giá khả năng tự làm sạch của sông
Kết quả phân tích nước sơng Tơ Lịch cho thấy tại vị trí cầu Mới nồng độ các chất hữu cơ cao nhất. Vì thế đoạn sơng Tô Lịch từ 51/46 Nguyễn Trãi đến ngã ba Khương Trung – Vũ Tông Phan được chọn để đánh giá khả năng tự làm sạch.
Tự làm sạch là quá trình phục hồi sự cân bằng của mơi trường nước thơng qua sự tham gia đồng thời hoặc trình tự của các yếu tố vật lý và hóa học, sinh học, thủy lực và hình thái của dịng sơng.
- Yếu tố vật lý bao gồm sự khuếch tán, pha lỗng, lắng đọng xuống trầm tích, bay hơi. Hầu hết các chất hữu cơ trong nước sơng Tơ Lịch có nồng độ trong mùa khơ cao hơn mùa mưa do ảnh hưởng của sự pha loãng. Tuy nhiên, bis(2- ethylhexyl)phthalate là chất có độ hòa tan trong nước thấp nên nồng độ trong mùa khơ thấp hơn so với mùa mưa. Vì thế, chất này có xu hướng lắng đọng xuống trầm tích.
- Yếu tố hóa học: q trình oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy sẽ làm giảm nồng độ.
- Yếu tố sinh học: vai trò phân hủy các chất hữu cơ của các vi sinh vật.
Bảng 3.7. Các thơng số tính tốn cho cơng thức Thomas (1950)
t (ngày) y (BODt) y’ y.y’ y2
0 0 1 35 25 875 1225 2 50 12,5 625 2500 3 60 8,5 510 3600 4 67 6,5 435,5 4489 5 73 5,0 365 5329 6 77 3,5 269,5 5929 7 80 Tổng 362 61 3080 23072
Theo cơng thức Thomas (1950) tính tốn k1 dựa vào 2 phương trình 6a + 362b - 61 = 0 (1)
362a + 23072b - 3080= 0 (2)
Từ đó, tính được hệ số phân hủy k1(20oC) = 0,49 ngày-1 và Lo = 80,78mg/l.
k1(27oC)= k1(20oC) x 1,047(27-20) = 0,68 ngày-1
Lo (27oC) = La (200C)x (0,6 +0,02 T) = 80,78 x (0,6 + 0,02 x 27)= 92,1 mg/l hệ số thơng khí k2 tính theo cơng thức Langbein và Durum (1967):
Các thông số thủy văn của đoạn sông Tô Lịch: - Vận tốc trung bình V = 0,083 m/s - Độ sâu trung bình: H = 4,0 m - Chiều rộng: B =35 m - Lưu lượng Q = 116,2 m3/s k2 = 0,1 ngày-1 Theo Tebbut (1998): k2(27oC) = k2(20oC) x 1,02(27-20) = 0,11 ngày-1
f<1: ưu thế của q trình phân hủy > thơng khí Nồng độ BOD ngay sau điểm thải:
Trong đó:
C1: giá trị BOD của đoạn sông trước điểm xả (mg/l) C2: giá trị BOD tại cống thải (mg/l)
Q1: lưu lượng nước của đoạn sông trước điểm thải (m3/s) Q2: lưu lượng nước thải tại cống thải (m3/s)
Bảng 3.8. Tải lượng chất hữu cơ của đoạn sông nghiên cứu
Cống thải Lưu lượng trước điểm thải (m3/s) La (mg/l) AC
(kg/ngày) BOD max
CT01 116,2 73,1 733.900,6 1003,97 732.896,63 0,99 CT02 và CT03 116,2053 73,12 734.101,4 1204,82 732.896,58 0,99 CT04 và CT05 116,2297 73,123 734.131,5 1235,2 732.896,3 0,99 CT06 116,24 73,123 734.131,5 1235,3 732.896,2 0,99 CT07 116,2405 73,124 734.141,6 1245,4 732.896,2 0,99 CT08 116,2417 73,127 734.171,7 1275,5 .732.896,2 0,99 CT09 116,2436 73,132 734.221,9 1325,7 732.896,2 0,99
Kết quả ở bảng 3.8 cho thấy, tải lượng chất hữu cơ (AC) của đoạn sông này dao động trong khoảng 733.900,6 đến 734.221,9 kg BOD/ngày và tải lượng bổ sung BOD max từ 1003,97 đến 1325,7 kg BOD/ngày.
3.3 Đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm 3.3.1 Các biện pháp quản lý 3.3.1 Các biện pháp quản lý
a. Quản lý dựa vào các chính sách
Cần bổ sung vào quy chuẩn nước mặt, nước thải các chất ô nhiễm ưu tiên như bis(2-ethylhexyl)phthalate, benzo(k)fluoranthene, 4-nonylphenol... Nhằm có căn cứ
để đánh giá, quản lý cũng như kiểm soát nồng độ từ các nguồn thải.
Nhà nước cần có các biện pháp hỗ trợ các doanh nghiệp trong việc xử lý chất thải. Đồng thời cũng xử lý nghiêm các cơ sở không chấp hành các quy định gây ơ nhiễm mơi trường. Ngồi ra, có thể áp dụng thuế môi trường đối với các cơ sở gây ô nhiễm.
Di chuyển các nhà máy, khu cơng nghiệp có nguồn ơ nhiễm lớn ra khu vực ngoại thành.
b. Quản lý tại nguồn
Đối với nước thải công nghiệp: hạn chế cũng như thay thế việc sử dụng các chất độc hại trong sản xuất công nghiệp như bis(2-ethylhexyl)phthalate trong công nghiệp sản xuất chất dẻo. Thường xuyên kiểm tra hệ thống xử lý nước thải.
Trong nước sơng Tơ Lịch có một lượng lớn các loại dược phẩm và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe. Nguồn phát sinh của các chất này là từ các bệnh viện, cơ sở khám chữa bệnh cũng như từ nước thải sinh hoạt. Đối với nước thải y tế: các bệnh viện phải đầu tư, xây dựng hệ thống xử lý nước thải và thường xuyên kiểm tra tình trạng hoạt động của các hệ thống đó.
Nước thải sinh hoạt cần được thu gom, xử lý trước khi đổ ra sơng, hồ. Ngồi ra, hệ thống thoát nước phải thường xuyên được kiểm tra, thay thế các cống hoạt động kém tránh tình trạng ngập úng.
Biện pháp nhằm giảm thiểu lượng thuốc trừ sâu đó là khuyến khích việc sử dụng thuốc trừ sâu sinh học để hạn chế các tác động đối với môi trường.
Định kỳ thanh tra, quan trắc môi trường tại các cơ sở gây ô nhiễm.
c. Biện pháp tuyên truyền, giáo dục và đào tạo
Tuyên truyền cho cộng đồng biết tác hại của các chất trên, ưu tiên việc giảm thải tự nguyện từ phía người dân. Bis(2-ethylhexyl)phthalate được sử dụng nhiều trong các thiết bị y tế (ống tiêm, túi đựng máu) và các sản phẩm nhựa ở các hộ gia đình. Tuy nhiên, việc giảm thiểu chất này ở các bệnh viện khó thực hiện vì việc sử dụng các thiết bị y tế là thiết yếu. Vì vậy, đối tượng giảm thiểu tự nguyện bis(2- ethylhexyl)phthalate là người dân. Ngồi ra, nguồn của PAHs trong nước sơng Tô Lịch một phần từ giao thơng do sự đốt cháy khơng hồn tồn nhiên liệu động cơ ơ tô, xe máy. Việc hạn chế sử dụng những loại xe cũ, hoạt động kém từ chính nhận thức của người dân sẽ góp phần làm giảm lượng PAHs.
Khuyến khích các nghiên cứu đánh giá và xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ.
Đẩy mạnh hợp tác quốc tế để cùng học hỏi, chia sẻ thông tin, chuyển giao cơng nghệ với nước ngồi.
3.3.2 Các biện pháp xử lý a. Xử lý tại nguồn: a. Xử lý tại nguồn:
Loại bỏ các chất ô nhiễm siêu nhỏ trong nước thải sử dụng phương pháp lọc màng cho hiệu quả tương đối cao. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp lọc màng là tốn kém, và dễ bị tắc nghẽn màng. Vì vậy, lọc màng nên được sử dụng kết hợp với phương pháp khác để tránh tắc nghẽn màng. Sử dụng công nghệ MBR để xử lý các chất ô nhiễm siêu nhỏ trong nước thải. MBR là sự kết hợp của quá trình xử lý sinh học bùn hoạt tính và lọc màng. Ưu điểm của cơng nghệ này là thời gian
lưu nước ngắn, thời gian lưu chất rắn dài và không cần bể lắng thứ cấp, bể khử trùng. MBR sử dụng sợi rỗng HF (kích thước màng 0,4mm, diện tích bề mặt 9m2, thời gian lưu nước 12 giờ, thời gian lưu chất rắn 300 ngày, tải lượng bùn hoạt tính 10-12 g/l). DEHP ở dạng rắn sẽ được thải chủ yếu bằng cách hấp phụ vào bùn hoặc các hạt keo nhỏ bên trong MBR (30%) [12]. Kết hợp HF-MBR với thẩm thấu ngược RO có thể loại bỏ 70% DEHP[16]. Ngồi ra, cơng nghệ MBR đã được nghiên cứu xử lý PAHs trong nước thải đơ thị và hóa dầu với nồng độ PAH thấp [17,18,50] . Đối với tất cả các trường hợp nghiên cứu, các hệ thống MBR có hiệu quả cao, có thể loại bỏ khoảng 90% phenanthrene, fluoranthene và pyren [17,18] hoặc thậm chí cao hơn ( 99%) [50].
Có thể sử dụng cơng nghệ màng lọc sinh học MBR để xử lý các chất hữu cơ độc hại trong nước thải công nghiệp, nước thải y tế và nước thải sinh hoạt. Tuy nhiên, nước thải sinh hoạt cần được thu gom trước khi xử lý.
Sau đây là sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt:
Nước thải sinh hoạt được đưa vào bể tự hoại. Sau đó qua mạng lưới thoát nước và được đưa đến trạm xử lý nước thải. Sau khi nước thải được thu gom đến trạm xử lý thì sẽ áp dụng cơng nghệ màng lọc sinh học MBR để xử lý nước thải.
Nước thải sinh hoạt Bể tự hoại Mạng lưới thoát nước Trạm bơm Trạm xử lý Nước xám
b. Cải tạo chất lượng nước sông Tô Lịch
Việc loại bỏ các chất hữu cơ độc hại trong nước sông Tơ Lịch tương đối khó khăn. Do sơng có chiều dài 13,5 km và chịu ảnh hưởng của nhiều nguồn thải khác nhau. Vì thế, việc xử lý nước sơng Tơ Lịch tập trung chủ yếu vào việc giảm thiểu, xử lý tại nguồn và tăng cường quá trình tự làm sạch của sông.
Các biện pháp tăng cường quá trình tự làm sạch của sơng đó là: - Giảm lượng thải các chất ô nhiễm vào sông
- Thường xuyên nạo vét bùn đáy sông - Pha lỗng nước sơng
- Sử dụng thực vật thủy sinh
Hầu hết nồng độ các chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch vào mùa mưa thấp hơn so với mùa khơ vì vậy dựa vào yếu tố này trong mùa khơ có thể sử dụng nước sơng Hồng hay sông Đà để pha lỗng nước sơng Tơ Lịch. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu tiếp theo để đánh giá đầy đủ chi phí, hiệu quả của giải pháp này. Ngồi ra, có thể áp dụng giải pháp sử dụng thực vật thủy sinh như: bèo tây, bèo cái thả trên sông vừa tạo cảnh quan vừa tăng cường quá trình tự làm sạch. Ưu điểm của giải pháp này là đơn giản, ít tốn kém.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sông Tô Lịch từ lâu đã trở thành một trong bốn sơng thốt nước của Thành phố Hà Nội. Hàng ngày, con sông này đã phải tiếp nhận lượng lớn nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và nước thải y tế. Hầu hết lượng nước thải này đều chưa qua xử lý vì thế đã gây ơ nhiễm nghiêm trọng. Từ những kết quả nghiên cứu đã trình bày ở trên, có thể đưa ra các kết luận như sau:
1. Đoạn sông Tô Lịch từ 51/46 Nguyễn Trãi đến 103 Khương Trung có 9 cống thải nước sinh hoạt có giá trị BOD5 vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
2. Bis(2-ethylhexyl)phthalate, 4-nonylphenol và benzo(k)fluoranthene là những chất có nồng độ cao hơn tiêu chuẩn đánh giá. Tuy nhiên, đánh giá rủi ro ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái của các chất này là rất thấp.
3. Tải lượng chất hữu cơ của đoạn sông này dao động trong khoảng 733.900,6 đến 734.221,9 kg BOD/ngày và tải lượng bổ sung từ 1003,97 đến 1325,7 kg BOD/ngày.
4. Đối với xử lý nước sơng Tơ Lịch thì ưu tiên việc giảm thiểu từ nguồn thải và quá trình tự làm sạch của sông.
Một số kiến nghị cần được đưa ra để giảm thiểu ô nhiễm nước sông Tơ Lịch đó là:
- Việc đánh giá nguy cơ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ cần được đầu tư và có những nghiên cứu sâu hơn, thí điểm cho sơng Tơ Lịch và có thể mở rộng ra các sơng, hồ lớn ở Hà Nội.
- Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích các hợp chất hữu cơ phù hợp với điều kiện của Việt Nam.
- Nghiên cứu các công nghệ xử lý các chất hữu cơ bền vững trong nước sông Tô Lịch.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Đào Văn Bảy (2006), Nghiên cứu phân tích hàm lượng N, P trong nước sơng Tô Lịch và đề xuất xử lý bằng phương pháp sinh học, Luận án tiến sĩ hóa học.
2. Lê Thị Phương Quỳnh, J.G, Trần Kông Tấu, Châu Văn Minh (2007), "Khảo sát chất lượng nước sông Hồng, sông Nhuệ, sông Tô Lịch: thơng số hóa lý, các
chất dinh dưỡng và ô nhiễm hữu cơ", Khoa học đất, 27, tr. 115-119.
3. Nguyễn Thị Bích Nguyệt (2012), "Ảnh hưởng của nước sông Tô Lịch đến Môi
trường và sức khỏe người dân ở khu vực ven sông", Nghiên cứu phát triển bền vững, 1, tr.38-45.
4. Nguyễn Thị Như Quyên (2012), Nghiên cứu hiện trạng môi trường nước phục vụ quy hoạch hệ thống xử lý nước thải sông Tô Lịch đoạn từ Hoàng Quốc Việt đến Ngã Tư Sở, Luận văn thạc sỹ khoa học ngành sử dụng và bảo vệ tài
nguyên môi trường.
5. Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn Hữu Huấn (2010), "Khả năng sinh khí H2S từ nước
sơng Tơ Lịch", Tạp chí Nơng nghiệp và phát triển nông thôn, 1, tr.28-33. 6. Phạm Thị Hường (2014), Ứng dụng phần mềm AIQS-DB trên thiết bị GC-MS để
phân tích định tính 900 hợp chất hữu cơ trong nước, Đề tài nghiên cứu khoa
học cấp cơ sở, Viện Công nghệ môi trường-Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam.
7. Phan Loan (2006), "Các dịng sơng lớn chết dần", Tài nguyên và môi trường, 9,
tr. 25-26, 31. Tiếng Anh
8. A.Kaushik, H.R.S., S.Jain, J.Dawra, C.P.Kaushik (2010), "Pesticide pollution of
river Ghaggar in Haryana, India", Environmental Monitoring and Assessment,
9. Adeeel Mahmood, R.N.M., Jun Li, Gan Zhang (2014), "Level, distribution profile, and risk assessment of polychlorinated biphenyls (PCBs) in water and
sediment from two tributaries of the River Chenab, Pakistan", Environmental Science and Pollution Research, 21(13), pp.7847-7855.
10. Amrita Malik & Priyanka Ojha & Kunwar P, S (2009), "Level and distribution of persistent organochlorine pesticide residues in water and sediments of Gomti
river (India) - a tributary of the Ganges river", Environmental Monitoring and Assessment, 148(1-4), pp.421-435.
11. Arikan OA, R.C., Codling E (2008), "Occurrence of antibiotics and hormones in
a major agricultural watershed", Desalination, 226, pp. 121-133.
12. Boonyaroj, C.C., W. Chiemchaisri, S. Theepharaksapan, K. Yamamoto (2012), "Toxic organic micro-pollutants removal mechanisms in long-term operated
membrane bioreactor treating municipal solid waste leachate", Bioresour, Technol, 113, pp. 174-180.
13. Brix R, P.C., González S, Villagrasa M, Navarro A, Kuster M, (2009), "Analysis and occurrence of alkylphenolic compounds and estrogens in a European river
basin and an evaluation of their importance as priority pollutants", Anal Bioanal Chem, 396, pp. 1301-1309.
14. C.A. Bradlee, P.T (2013), "Aquatic toxicity of phthalate esters", Environ. Chem. Handb, 3, pp. 263-298.
15. D, M., W,Y, Shiu, K,C, Ma (1992), Illustrated Handbook of Physical–Chemical Properties and Environmental Fate for Organic Chemicals, vol, IILewis Publishers, Chelsea, MI.
16. D. Camacho-Muñoz, J.M., J. Santos, E. Alonso, I. Aparicio, T. De la Torre, C. Rodriguez, J. Malfeito (2012), "Effectiveness of three configurations of membrane bioreactors on the removal of priority and emergent organic
compounds from wastewater: comparison with conventional wastewater
treatments", J. Environ. Monit, 14, pp. 1428-1436.
17. D. González, L.M.R., G. Garralón, F. Plaza, J. Arévalo, J. Parada (2012), "Wastewater polycyclic aromatic hydrocarbons removal by membrane
bioreactor", Desalin Water Treat, 42, pp. 94-99.
18. D.M. González-Pérez, G.G., F. Plaza, J.I. Pérez, B. Moreno, M.A. Gómez (2012), "Removal of low concentrations of phenanthrene, fluoranthene and pyrene