2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.4 Phương pháp đánh giá rủi ro
- Độc tính tương đương của PAHs
Độc tính của mỗi PAHs được tính qua BaP tương đương trong đó BaP được sử dụng như là hệ số độc hại chuẩn.
TEQ = ∑Ci x TEFi [52] Trong đó:
Ci: nồng độ của mỗi PAHs TEFi: hệ số độc tương đương.
- Đánh giá rủi ro đối với hệ sinh thái:
Các mức độ rủi ro gây ra bởi một số PAHs được đặc trưng bởi thương số rủi ro (RQ):
Trong đó,
CQV(NCs) là nồng độ khơng đáng kể trung bình của PAHs
CQV(MPCs) là nồng độ tối đa cho phép của PAHs trong mơi trường
CPAHs là nồng độ trung bình của PAHs. - Đánh giá rủi ro đối với sức khỏe:
AE = (Cw x IR x EF x ED) / (BW x AT) [73] (µg/kg trọng lượng cơ thể/ ngày) Trong đó:
AE: là lượng chất ơ nhiễm người trưởng thành tiếp xúc thông qua việc uống nước Cw: nồng độ cao nhất của chất ơ nhiễm trong nước (µg/l)
IR: tỷ lệ uống (là lượng nước uống hàng ngày, trung bình 1,4 lít/ngày- người trưởng thành, EPA 1989d)
EF: là tần số tiếp xúc (số ngày tiếp xúc trong một năm) ED: thời gian tiếp xúc
BW: trọng lượng cơ thể (trung bình 70 kg) AT: thời gian trung bình (ED x EF)
Thương số nguy hại: HQ = AE / RfD [65] Với RfD là liều tham chiếu.
HQ > 1 cho thấy tiềm năng gây những ảnh hưởng có hại đến sức khỏe.
2.2.5. Phương pháp tính tốn sơ bộ q trình tự làm sạch của sơng
Phương pháp xác định hằng số tốc độ phân hủy (k1) và tốc độ thơng khí (k2)
- Xác định giá trị k1: giá trị k1 được tính tốn dựa trên kết quả xác định DO theo
các ngày khác nhau trong phịng thí nghiệm, sau đó áp dụng phương pháp Thomas (1950) [61] để tính hằng số tốc độ phân hủy BOD trong phịng thí nghiệm ở 200C (k) và BOD tồn phần ban đầu (Lo), từ giá trị k tính được k1 theo nhiệt độ thực tế. - Xác định giá trị k2: giá trị k2 được xác định theo công thức của Langbein và
Durum (1967) dựa vào các thông số thủy văn của sông như lưu lượng, vận tốc, độ sâu.
Tính tốn tải lượng chất hữu cơ của sông:
AC = La.Q.3600.24/1000 AC: tải lượng chất hữu cơ của sông (kg/ngày),
Q: lưu lượng nước của sông (m3/s),
La: nồng độ BOD tồn phần của sơng sau khi trộn lẫn nước thải với nước sông (mg/l).
- Tải lượng chất hữu cơ bổ sung vào sơng được tính theo cơng thức:
BOD max = Q. (La - Lo).3600.24/1000, (kg BOD/ngày) - Tải lượng BOD tồn phần có sẵn trong sơng được tính theo cơng thức:
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đánh giá nguy cơ ô nhiễm hợp chất hữu cơ qua khảo sát nguồn thải và mức độ ô nhiễm trong nước sông Tô Lịch mức độ ô nhiễm trong nước sông Tô Lịch
3.1.1. Đánh giá nguy cơ ô nhiễm hợp chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch qua khảo sát nguồn thải khảo sát nguồn thải
Các nguồn gây ô nhiễm sông Tô Lịch chủ yếu là nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và một phần nước thải y tế.
Nước thải sinh hoạt: lưu vực sông Tô Lịch tập trung chủ yếu là dân cư của khu vực quận Ba Đình, Cầu Giấy và một phần quận Đống Đa, Thanh Xuân. Đặc tính của nước thải sinh hoạt là chứa hàm lượng chất hữu cơ lớn (từ 55-65% tổng lượng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh. Vì thế, với một lượng NTSH lớn không được xử lý mà thải trực tiếp ra sơng chính là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm sông Tô Lịch nghiêm trọng.
Nước thải công nghiệp: Đa số các nhà máy trong lưu vực sông Tô Lịch đều tập trung chủ yếu ở khu công nghiệp Thượng Đình. Ngồi khu cơng nghiệp Thượng Đình, trong lưu vực sơng Tơ Lịch cịn có các cơ sở sản xuất lớn như: nhà máy bia Hà Nội, công ty bánh kẹo Tràng An, nhà máy giấy Trúc Bạch…Hàng năm, nhà máy bia Hà Nội thải ra 1974 tấn BOD, 8,4 tấn Photpho và 52,5 tấn Nito; công ty bánh kẹo Tràng An thải ra 64,8 tấn BOD, 48,6 tấn TSS, 0,6 tấn Photpho, 1,6 tấn Nito, 25 tấn dầu và mỡ; cơng ty cổ phần xà phịng Hà Nội thải ra 30 tấn BOD, 5 tấn dầu và mỡ [63].
Nước thải y tế: Hiện nay, số lượng người bệnh đến khám và điều trị ngày càng tăng lên dẫn đến tình trạng quá tải tại các bệnh viện. Tuy nhiên, chỉ một số ít các bệnh viện ở Hà Nội có hệ thống xử lý nước thải vẫn còn hoạt động. Còn lại hầu hết các bệnh viện đều khơng có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng hoạt động kém. Đặc tính của nước thải bệnh viện chứa nhiều các chất độc hại, các vi khuẩn gây
bệnh. Vì thế, nước thải bệnh viện không qua xử lý thải trực tiếp ra sông sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Các bệnh viện tập trung trong lưu vực sông Tô Lịch gồm:
Viện Lao
Bệnh viện Xanh Pôn
Bệnh viện Nhi Thụy Điển
Bệnh viện Phụ Sản
Bệnh viện E
Bệnh viện Giao thông
Bệnh viện 354
Bệnh viện Nội tiết
Viện Châm cứu
Khảo sát các nguồn thải trên đoạn sông từ 51/46 Nguyễn Trãi đến ngã ba Khương Trung-Vũ Tông Phan. Đoạn sơng này có 9 cống thải với lưu lượng như sau:
Bảng 3.1. Lưu lượng các cống thải đổ vào sông Tơ Lịch
STT Cống thải Vị trí Lưu lượng
(m3/s)
1 CT01 Cống thải tại 51/46 Nguyễn Trãi 0,0053
2 CT02 Cống thải tại 3/46 Nguyễn Trãi 0,021
4 CT04 Cống thải số 1 Khương Trung (bên phải sông theo chiều dòng chảy)
0,0015
5 CT05 Cống thải số 1 Khương Trung (bên trái sơng theo chiều dịng chảy)
0,0088
6 CT06 Cống thải số 43 Khương Trung 0,00045
7 CT07 Cống thải 49 Khương Trung 0,0012
8 CT08 Cống thải 69 Khương Trung 0,0019
9 CT09 Cống thải đối diện ngã ba Khương Trung – Vũ Tông Phan
0,0057
Thành phần của một số thơng số chính của nước sơng Tơ Lịch được chỉ ra ở bảng 3.2
Bảng 3.2. Kết quả phân tích thành phần hữu cơ (BOD5, COD) trong nước thải tại các cống thải
Cống thải pH BOD5 COD
CT01 6,91 190 265,6
CT03 7,26 240 182,4 CT04 7,84 65 25,6 CT05 7,49 120 57,6 CT06 7,39 135 73,6 CT07 7,31 145 51,2 CT08 7,05 280 220,8 CT09 7,23 180 89,6
Kết quả phân tích cho thấy nước thải tại tất cả các cống thải đều có BOD5 vượt quá QCVN 14:2008, cột B từ 1,3 đến 5,6 lần. Điều đó chứng tỏ đây là một trong các nguồn gây ô nhiễm thành phần hữu cơ cho nước sông Tô Lịch.
3.1.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm hợp chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch a. Mức độ ô nhiễm các chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch a. Mức độ ô nhiễm các chất hữu cơ trong nước sơng Tơ Lịch
Kết quả phân tích cho thấy trong nước sơng Tơ Lịch có chứa các nhóm chất hữu cơ như: ankan, thuốc trừ sâu, PAHs, PPCPs, sterol, phthalate và các chất khác. Trong đó, sterol là nhóm có hàm lượng cao nhất (hình 3.1 và hình 3.2)
Hình 3.1. Tổng nồng độ các nhóm chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch mùa mưa
Hình 3.2. Tổng nồng độ các nhóm chất hữu cơ trong nước sơng Tơ Lịch mùa khô
Để đánh giá mức độ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch, luận văn đi sâu vào đánh giá các chất như: bis(2-ethylhexyl)phthalate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, benzo(k)fluoranthene, isophrone, 4-nonyl phenol và fenobucarb. Bởi những chất này có nồng độ cao và khá phổ biến, được quy định trong nhóm những chất ơ nhiễm ưu tiên của Mỹ, Nhật, Trung Quốc và một số chất đã bị cấm ở châu Âu.
Bis(2-ethylhexyl)phthalate: nồng độ chất này trong nước sông Tô Lịch vào mùa mưa t 13,87ữ26,75 àg/l vi giỏ trị trung bình là 21,24 µg/l và vào mùa khơ t 8,12ữ13,73 àg/l với giá trị trung bình là 11,10 µg/l. Nồng độ bis(2- ethylhexyl)phthalate ở cả 2 mùa đều cao hơn rất nhiều so với nồng độ được quy định ở cột D1 (10-6 nguy cơ gây ung thư cho con người đối với sự tiêu thụ nước và sinh vật) trong tiêu chuẩn đối với các chất ô nhiễm độc hại ưu tiên của California. Thậm chí, bis(2-ethylhexyl)phthalate cịn bị cấm ở Châu Âu. Nồng độ bis(2- ethylhexyl)phthalate trong nước sông Tô Lịch cao hơn rất nhiều so với các nghiên cứu ở sông Dommel, sông Yangtze, sông Seine, sông Selangor và sông Kaveri.
Diethyl phthalate: Nồng độ chất này trong nước sông Tô Lịch vào mùa mưa từ 1,21ữ2,51 àg/l vi giỏ tr trung bỡnh l 1,72 àg/l v vo mựa khụ t 3,86ữ7,28 àg/l với giá trị trung bình là 5,93 µg/l. Nồng độ diethyl phthalate trong mùa khô cao hơn rất nhiều so với mùa mưa. Do vào mùa mưa nước sơng bị pha lỗng, nồng độ giảm. Tuy nhiên, nồng độ chất này thấp hơn rất nhiều so với nồng độ được quy định ở cột D1 (10-6 nguy cơ gây ung thư cho con người đối với sự tiêu thụ nước và sinh vật) trong tiêu chuẩn đối với các chất ô nhiễm độc hại ưu tiên của California. Nồng độ diethyl phthalate trong nước sông Tô Lịch cao hơn rất nhiều so với các nghiên cứu ở sông Dommel, sông Yangtze, sông Seine, sông Selangor và sông Kaveri.
Dimethyl phthalate: nồng độ chất này trong nước sông Tô Lịch vào mùa mưa từ 0,08ữ0,16 àg/l vi giỏ tr trung bình là 0,11 µg/l và vào mùa khơ từ 0,12ữ0,43 àg/l vi giá trị trung bình là 0,24 µg/l. Nồng độ dimethyl phthalate trong mùa khô cao hơn trong mùa mưa là do vào mùa mưa nước sông bị pha loãng làm cho nồng độ
giảm. Nồng độ chất này thấp hơn rất nhiều so với nồng độ được quy định ở cột D1 (10-6 nguy cơ gây ung thư cho con người đối với sự tiêu thụ nước và sinh vật) trong tiêu chuẩn đối với các chất ô nhiễm độc hại ưu tiên của California. Nồng độ dimethyl phthalate trong nước sông Tô Lịch cao hơn rất nhiều so với kết quả nghiên cứu trong sông Yangtze, sông Selangor, sông Kaveri, sông Dommel.
Fenobucarb: nồng độ chất này trong nước sông Tô Lịch vào mùa mưa từ 0,08ữ0,22 àg/l. Trong tiờu chun chất lượng môi trường đối với việc bảo vệ sức khỏe con người liên quan đến sự ơ nhiễm nước của Nhật thì fenobucarb được đưa vào danh sách các chất cần theo dõi thêm (nếu nồng độ chất cần theo dõi cao thì chất đó sẽ được đưa vào tiêu chuẩn). Nồng độ fenobucarb trong nước sông Tô Lịch nhỏ hơn rất nhiều so với giá trị hướng dẫn đối với fenobucarb của Nhật (0,03 mg/l).
4-nonyl phenol: nồng độ chất này trong nước sông Tô Lịch vào mùa mưa từ 0,46ữ2,72 àg/l vi giỏ trị trung bình là 1,71 µg/l và mùa khơ từ 1,25ữ9,63 àg/l. Nng độ 4-nonyl phenol trong mùa khô cao hơn so với mùa mưa cũng được giải thích là do vào mùa mưa nước sơng bị pha lỗng làm cho nồng độ giảm. Tuy nhiên, nồng độ ở 4 trong 8 vị trí lấy mẫu vào mùa mưa đều cao hơn nồng độ cao nhất cho phép trong tiêu chuẩn nước mặt của Châu Âu. Trong khi đó, nồng độ ở 7 trong 8 vị trí lấy mẫu vào mùa khô đều cao rất nhiều so với tiêu chuẩn nước mặt của Châu Âu. Isophorone: là dung môi được sử dụng nhiều trong công nghiệp sơn, in ấn. Nồng độ chất này trong nước sông Tô Lịch vo mựa ma t <0,25 ppbữ0,22 àg/l vi giỏ trị trung bình là 0,075 µg/l v trong mựa khụ t 0,41ữ2,94 àg/l vi giỏ tr trung bình là 0,84 µg/l. Nồng độ isophorone trong mùa mưa thấp hơn rất nhiều so với mùa khơ. Điều đó là do trong mùa mưa nước sơng bị pha lỗng làm cho nồng độ giảm. Nồng độ isophorone trong cả 2 mùa đều thấp hơn rất nhiều so với nồng độ được quy định ở cột D1 (10-6 nguy cơ gây ung thư cho con người đối với sự tiêu thụ nước và sinh vật) trong tiêu chuẩn đối với các chất ô nhiễm độc hại ưu tiên của California. Nồng độ isophorone trong nước sông Tô Lịch cao hơn so với sông Lừ (cầu Định Công), sông Nhuệ (cầu Noi) [6].
Benzo(k)fluoranthene: nồng độ chất này trong nước sông Tô Lịch trong mùa ma t <0,1 ppbữ0,05 àg/l. Nng benzo(k)fluoranthene cao hơn so với nồng độ được quy định ở cột D1 (10-6 nguy cơ gây ung thư cho con người đối với sự tiêu thụ nước và sinh vật) trong tiêu chuẩn đối với các chất ô nhiễm độc hại ưu tiên của California.
Bảng 3.3. So sánh nồng độ (µg/l) một số chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch (mùa mưa) với tiêu chuẩn STT Tên M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 Tiêu chuẩn Nhật Mỹ Châu Âu 1 Benzo(k)fluoranthene 0,03 0,05 <0,1 0,03 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 0,0044 2 Bis(2-ethylhexyl)phthalate 26,75 17,22 21,94 21,39 26,26 24,17 18,35 13,87 1,8 3 Diethyl phthalate 1,21 1,56 1,44 1,44 2,51 1,80 2,37 1,39 23000 4 Dimethyl phthalate 0,11 0,12 0,09 0,16 0,08 0,08 0,14 0,13 313000 5 Fenobucarb 0,13 <0,1 0,15 0,13 <0,1 0,08 <0,1 0,22 ≤30 6 Isophorone 0,22 <0,25 0,04 0,05 0,04 <0,25 0,14 0,11 8,4 7 4-Nonylphenol 0,46 2,01 0,94 2,72 2,15 2,62 1,91 0,89 2,0
Bảng 3.4. So sánh nồng độ (µg/l) một số chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch (mùa khô) với tiêu chuẩn STT Tên M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 Tiêu chuẩn Nhật Mỹ Châu Âu 1 Bis(2-ethylhexyl)phthalate 10,68 8,12 10,90 12,09 10,76 13,73 9,30 13,23 1,8 2 Diethyl phthalate 6,06 3,86 4,79 6,85 6,42 7,28 6,59 5,60 23000 3 Dimethyl phthalate 0,12 0,12 0,13 0,22 0,31 0,43 0,42 0,20 313000 4 4-Nonylphenol 1,25 2,69 3,75 6,13 5,59 8,35 6,96 9,63 2,0 5 Isophorone 0,60 0,49 0,58 0,59 0,41 0,71 2,94 0,38 8,4
b. Sự phân bố của các chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch
Bis(2-ethylhexyl)phthalate: nồng độ DEHP vào mùa mưa lớn hơn mùa khơ. Điều đó được giải thích là do DEHP là một chất có độ tan trong nước thấp (độ hòa tan của bis(2 ethylhexyl)phthalate ở 250C là 0,285 mg/l, diethylphthalate là 1080 mg/l và dimethylphthalate là 4000 mg/l). Sự phân bố bis(2-ethylhexyl)phthalate trong mùa khô và mùa mưa khác nhau. Trong mùa khô, nồng độ bis(2- ethylhexyl)phthalate cao nhất ở vị trí M6 (cầu Lủ) và thấp nhất ở vị trí M2 (Cầu Giấy). Tuy nhiên, vào mùa mưa nồng độ chất này ở vị trí M1 (Hồng Quốc Việt) cao nhất và ở vị trí M8 (cầu Tó) thấp nhất. Ở vị trí Hồng Quốc Việt nồng độ cao do ảnh hưởng của nguồn thải từ các bệnh viện như: bệnh viện E, bệnh viện Lao Phổi Trung Ương và bệnh viện 354.
Hình 3.3. Sự phân bố DEHP trong nước sông Tô Lịch
Nồng độ isophorone trong nước sông Tô Lịch vào mùa khô cao hơn rất nhiều so với mùa mưa. Do mùa mưa nước sơng bị pha lỗng làm cho nồng độ giảm. Trong mùa khô, nồng độ isophorone cao nhất ở vị trí M7 (cầu Dậu) do nhận nguồn thải từ sông Lừ. Nồng độ isophorone trong nước sơng Lừ là 0,17 µg/l [6]. Mặc dù gần cầu Tó có nhà máy sơn Đại Bàng nhưng nồng độ isophorone ở vị trí này vẫn thấp hơn
so với ở cầu Dậu. Điều này được giải thích là do nồng độ chất này trong nước thải nhà máy sơn Đại Bàng thấp.
Hình 3.4. Sự phân bố isophorone trong nước sông Tô Lịch
4-nonylphenol: thường được sử dụng như một nguyên liệu để làm chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu, chất chống oxy hóa trong sản xuất nhựa và cao. Nồng độ chất này trong nước sông Tô Lịch vào mùa khô lớn hơn so với mùa mưa. Do mùa mưa nước sơng bị pha lỗng do mưa lớn và dòng chảy bề mặt mạnh. Ngoài ra, nhiệt độ cao của nước sông trong mùa hè cũng làm tăng tốc độ suy thoái 4-nonylphenol. Sự phân bố 4-nonylphenol khác nhau trong mùa khô và mùa mưa. Trong mùa khô, nồng độ 4-nonylphenol cao nhất ở vị trí hạ nguồn M8 (cầu Tó) và thấp nhất tại vị trí đầu nguồn M1 (Hoàng Quốc Việt). Tuy nhiên, trong mùa mưa nồng độ 4-nonylphenol cao nhất ở vị trí M4 (Cầu Mới) và thấp nhất ở vị trí M1 (Hồng Quốc Việt).
Hình 3.5. Sự phân bố 4-nonylphenol trong nước sông Tô Lịch
Diethyl phthalate: nồng độ chất này trong nước sông Tô Lịch vào mùa khô lớn hơn so với mùa mưa. Sự phân bố diethyl phthalate khác nhau trong mùa khô và mùa mưa. Trong mùa khô, nồng độ diethyl phthalate cao nhất ở vị trí M6 (cầu Lủ) và thấp nhất tại vị trí M2 (Cầu Giấy). Tuy nhiên, trong mùa mưa nồng độ diethyl phthalate cao nhất ở vị trí M5 (cầu Khương Đình) và thấp nhất ở vị trí M1 (Hồng Quốc Việt).