1.2. Giới thiệu về kim loại nặng
1.2.5. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.5.1. Ô nhiễm kim loại nặng trong nước trên thế giới
Trên thế giới tình hình ô nhiễm KLN ngày càng diễn biến theo chiều hướng xấu, các sự cố nhiễm độc KLN đã được ghi nhận ở nhiều nơi.
Thành phố Tianying thuộc tỉnh An Huy, Trung Quốc cũng là nơi có hàm lượng Pb trong nguồn nước rất cao, ngay cả trong lúa mì cũng chứa Pb với nồng độ gấp 24 lần mức cho phép. KLN đã đi vào cơ thể gây ra một số bệnh và làm chỉ số thông minh của trẻ em bị giảm đi rất nhiều. Theo đánh giá của tổ chức Bình Minh Xanh (2004), nồng độ Hg đã tăng gấp 280 lần TCCP và lượng Cr trong nước uống tại Hồng Kông đã ở mức ung thư. Có tới 12 triệu tấn trong tổng số 484 triệu tấn ngũ cốc của Trung Quốc bị nhiễm độc KLN do tình trạng ô nhiễm đất trồng trọt [6].
Ở khu vực Nam Mỹ, ô nhiễm Hg chủ yếu từ hoạt đôngh khai thác vàng, Hg được dùng để tách vàng ra từ quặng sa khoáng. Theo các báo cáo nghiên cứu của Elmer Diaz (Mỹ), mức độ ô nhiễm Hg có trong các loài cá sông ở đây rất cao từ 10,2-35,9 ppm. Hàm lượng đó có trong mẫu tóc và máu xét nghiệm của người dân sống xung quanh lưu vực các con song như Tapajos, Madeira và Negro những nơi mà hoạt động khai thác váng diễn ra mạnh mẽ.
Tại Glasgow (1979-1980) có khoảng 42% các mẫu nước sinh hoạt có hàm lượng Pb vượt quá 100 mg/l. Ngoài ra theo thống kê của các nhà nghiên cứu khi phân tích 42 mẫu bùn từ các thành phố công nghiệp ở Anh và Wales thì hàm lượng Pb dao động trong khoảng 120-3.000 mg/l ( trung bình 820 mg/l khối lượng khô). [1]
Tại Thái Lan, theo báo cáo của Viện Quốc tế quản lý nước (IWMI) năm 2004 thì hầu hết ruộng lúa tại tỉnh Tak đã bị ô nhiễm Cd cao gấp 94 lần TCCP, có đến 5,756 người dân chịu ảnh hưởng và có nguy cơ nhiễm độc Cd dễ mắc chứng bệnh Itai Itai (làm mềm hóa và méo mó xương, gây tổn hại thận. Bệnh này cũng xảy ra ở tỉnh Toyama (Nhật Bản) vào những năm 1940. Do hoạt động khai khoáng, làm ô
nhiễm Cd trên sông JinZu đã gây làm hàng trăm người dân sống ở đây tổn thương thận, loãng xương và tử vong [7].
Có tới 60% nước sinh hoạt ở Sukinda (Ấn Độ) chứa Cr (VI) với nồng độ lớn hơn 2 lần so với tiêu chuẩn quốc tế. Theo ước tính của một nhóm y tế Ấn Độ, 84,75% số người chết ở khu mỏ này đều liên quan đến các bệnh do Cr gây ra [11].
1.2.5.2. Ô nhiễm kim loại nặng trong nước ở Việt Nam
Với sự phát triển của công-nông nghiệp và giao thông vận tải, ô nhiễm môi trường nước ở nước ta tập trung chủ yếu vào các khu công nghiệp và khu dân cư lớn như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng… Riêng ở Hà Nội, theo thống kê hiện nay đã có hơn 500 nhà máy- xí nghiệp cỡ trung bình và lớn, khoảng 30 bệnh viện, hàng trăm viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm. Mỗi ngày thải ra hơn 400.000 m3 nước thải trong đó có hơn 70% là nước thải sinh hoạt. Các loại nước thải này đều không được sử lý hoặc sử lý quoa loa rồi đổ thẳng vào 4 con sông chảy qua nội thành: sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ, sông Sét để rồi tất cả đổ vào sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt.
Trong số 82 khu công nghiệp mới, chỉ khoảng 20 khu công nghiệp có trạm xử lý nước thải tập trung. Đó là các trạm xử lý nước thải tại Khu Công nghiệp Bắc Thăng Long, Khu Công nghiệp Nội Bài ở Hà Nội; Khu Công nghiệp Nomura ở Hải Phòng, Khu Công nghiệp Việt Nam - Singapo ở Bình Dương,... Số khu công nghiệp còn lại vẫn chưa có trạm xử lý nước thải tập trung.Trong số các doanh nghiệp đã khảo sát, năm 2002, có tới 90% số doanh nghiệp không đạt yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng dòng xả nước thải xả ra môi trường. 73% số doanh nghiệp xả nước thải không đạt tiêu chuẩn, do không có các công trình và thiết bị xử lý nước thải. Có 60% số công trình xử lý nước thải hoạt động vận hành không đạt yêu cầu. Nước thải hiện thời chưa được phân loại.
Ô nhiễm kim loại nặng trong nước không chỉ trực tiếp do nước thải công nghiệp và sinh hoạt mà cũng có thể từ các nguồn gốc khác (giao thông vận tải, đốt than, đốt rác, phân bón, thuốc trừ sâu…). Riêng ở nước ta, các đường ống dẫn nước và cáp ngầm do đã quá cũ nên có khả năng bị ăn mòn gây ra ô nhiễm Zn, Pb,
Cd…vào môi trường nước. Các kim loại nặng dù cho nằm trong chất thải dạng khí hay rắn cũng gây ra ô nhiễm nguồn nước do sự lắng rơi xuống mặt nước sông, hồ hoặc xuống đất rồi bị các cơn mưa làm thấm vào tầng nước ngầm. Ion kim loại nặng dễ kết hợp với nước tạo ra các hidroxit. Khả năng hòa tan của các hidroxit kim loại phụ thuộc vào pH của nước. Do đó, mức độ ô nhiễm kim loại nặng của nươc phụ thuộc nhiều vào điều kiện pH. Trong lớp đáy của các dòng sông, do các quá trình sinh học thực vật bị phân hủy và tạo ra mùn. Mùn (các hợp chất humic) có ảnh hưởng lớn đến tính chất của nước như tính bazo, tính hấp phụ, tạo phức…Các kim loại nặng có khả năng tạo phức với các chất hữu cơ có trong mùn, do đó mùn là yếu tố chính làm giảm hàm lượng kim loại nặng [15]. Một số thực vật thủy sinh như tảo, bèo, có đặc tính hấp thụ mạnh các kim loại nặng do đó cũng có thể được sử dụng trong nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong nước.
Bên cạnh đó, phế thải chưa xử lý đều đổ vào môi trường đất, nước, mà hậu quả là môi trường đất, nước nông nghiệp trở nên ô nhiễm. Việc này dẫn đến một số khu vực trọng điểm trồng rau trọng điểm của thành phố Hà Nội và Hồ Chí Minh bị nhiễm KLN. Tại 29 địa điểm trên 14 xã thuộc huyện Đông Anh trong các năm 2001, 2002 và 2003 cho thấy thủy ngân có trong 14 mẫu nước và 27 mẫu nước bị ô nhiễm chì và 18 mẫu nước nhiễm Cd [14].
Như vậy việc nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong nước cần thiết phải phân tích không những mẫu nước lấy từ bề mặt mà cả mẫu bùn lấy từ đáy hoặc ven bờ, hoặc đôi khi lấy cả mẫu thực vật thủy sinh trên mặt nước hoặc ven bờ. Thông thường hàm lượng kim loại nặng trong bùn lắng cao hơn nhiều so với hàm lượng của cùng nguyên tố trong nước lấy tại cùng thời điểm và địa điểm.
Nghiên cứu ở khu vực Công ty Pin Văn Điển và Công ty Orionel-Hanel miền bắc: Nước thải của 2 khu vực này đều có chứa các kim loại nặng đặc thù trong quy trình sản xuất, với hàm lượng vượt quá TCVN 5945/1995 đối với nước mặt loại B (Pin Văn Điển Hg: vượt quá 9,04 lần, Orionel-Hanel: PB vượt 1,12 lần). Xác định hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích tại các sông, mương gần khu vực 2 công ty trên thấy hàm lượng các kim loại trong trầm tích cao hơn hẳn hàm lượng nền, cụ thể
là 13,88 - 20,5 lần (Pb); 1,7 - 4,02 lần (Cd) và 3,9 - 18 lần (Hg) đối với trầm tích sông Tô Lịch; Pb (3,3 - 10,25 lần); Hg (1,56 - 2,24 lần) đối với trầm tích mương Hanel. Đối với các khu vực phía Nam, nồng độ các kim loại nặng độc hại trong nước ô nhiễm của các kênh rạch vượt quá giá trị cho phép so với nước sông rạch không ô nhiễm tăng từ 16 đến 700 lần. Nước ở các kênh rạch Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Cầu Bông, so với giá trị tiêu chuẩn có hàm lượng Cd gấp 16 lần, Cr gấp 60 lần, Zn gấp 90 lần, Pb gấp 700 lần. Hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích của kênh Nhiêu Lộc tại địa điểm cầu Ông Tá: Pb (7460 ppm), Cu (1090 ppm), Zn (2200 ppm)… Tại huyện Tân Trạch, Long An, hàm lượng Cd trong nước từ 2-8 mg/l, gấp 40-60 lần TCCP; Pb từ 0,7-2,7 mg/l, gấp 7-27 lần TCCP; tại huyện Tân Trụ, hàm lượng kim loại nặng trong nước đã ở mức gây độc đối với vật nuôi. Cụ thể: Hàm lượng Cadmium từ 2-8mg/l, gấp 40-60 lần tiêu chuẩn cho phép. Chì: 0,7 - 2,7mg/l, gấp 7 - 27 lần. Kẽm: 32 - 197mg/l, gấp 1,3 - 8,2 lần. Đồng: 11,24 - 97,5mg/l, gấp 23 - 195 lần…
Tại TP. Đà Nẵng theo đánh giá hiện trạng môi trường năm 2005 cho thấy tại vùng cửa sông, ven biển đang có tình trạng ô nhiễm KLN. Tại khu vực cửa sông Cu Đê, cửa sông Phú Lộc hàm lượng Hg trong nước vượt TCCP 0,08-0,56 lần, hàm lượng Pb vượt 0,06-0,27 lần TCCP, tại khu vực cửa Mũi Vịnh hàm lượng As, Fe, Zn vượt tiêu chuẩn từ 2,17-11,4 lần TCCP [16][20].
Theo nghiên cứu của Phạm Thị Nga và cộng sự (Trung tâm Địa chất và Khoáng sản Biển, 125 Trung Kính, Cầu Giấy, Hà Nội) về hiện trạng KLN trong trầm tích Vịnh Đà Nẵng cho thấy: hàm lượng As trung bình là 5 ppm cao hơn nhiều với hàm lượng trung bình của As trong trầm tích biển nông thế giới và đã xuất hiện những khu vực ô nhiễm Hg ở mức trung bình 0,2 ppm. Hàm lượng Pb là 40 ppm cao hơn nhiều so với mức tiêu chuẩn Canada (32 ppm). [16]
Theo các chuyên gia, mỗi năm Việt Nam sử dụng đến 9 triệu tấn hóa chất thuộc 500 loại khác nhau, trong đó phần lớn là thuốc trừ sâu và còn lại là trừ cỏ, trừ bệnh. Hiện nay, ở Việt Nam vấn đề ô nhiễm môi trường nước còn xảy ra khá nghiêm trọng ở các làng nghề tái chế kim loại. Theo một số nghiên cứu thì hàm
lượng các kim loại nặng trong nước thải của các làng nghề tái chế kim loại hầu hết đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần và đều thải trực tiếp vào môi trường mà không qua xử lý, hàm lượng các kim loại nặng như Cu, Pb và Zn trong nước thải rất cao. Đặc biệt là Pb trong nước thải có nơi cao gấp 100 lần tiêu chuẩn cho phép. Đây là những nguy cơ gây ô nhiễm đất và các nguồn nước mặt trong khu vực.
Sau gần 20 năm mở cửa và đẩy mạnh kinh tế với hơn 64 khu chế xuất và khu công nghiệp, cộng thêm hàng trăm ngàn cơ sở hóa chất và biến chế trên toàn quốc.
Vấn đề ô nhiễm đang là vấn đề nan giải đối với Việt Nam.
Bảng 1.4. Thành phần một số kim loại nặng có trong các ngành công nghiệp tại Hà Nội
Các ngành As Cd Cr Cu Hg Mn Ni Pb Se Zn
CN luyện kim đen x x x x x x x x x
CN luyện kim màu x x x x x x x
CN dệt x x x
CN thực phẩm, giải khát x x
CN da x x x x
CN thủy tinh x x x x
CN gốm x x x x x x
CN nhựa x x
Sx thuốc trừ sâu x x x
Sx hóa chất hữu cơ x x x x
Sx hóa chất vô cơ x x
Sx phân bón x x x x
Sx chất tẩy rửa x
Sx sơn, bột màu x x x x x x x x x x
Sx thuốc nhuộm x x x x x
Mạ kim loại x x x x x x x
Sx pin, acquy x x x x x
Sx diêm x
Sx vật liệu nổ x x x
(Trịnh Thị Thanh, 1993)[17]
* Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong nước từ hoạt động khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên
Hiện trên địa bàn tỉnh có 156 mỏ đã được cấp phép khai thác, nhưng chủ yếu khai thác theo phương pháp lộ thiên, chỉ có một số ít mỏ áp dụng phương thức khai thác hầm lò, với công nghệ khai thác cơ giới, bán cơ giới và thủ công, đã và đang tác động xấu đến môi trường ở nhiều khu vực dân cư, gây bức xúc trong xã hội.
Gây tổn thất tài nguyên khoáng sản: do khai thác, chế biến chưa tuân thủ đúng trình tự hoặc không tuân thủ quy hoạch chi tiết được phê duyệt, không có kết quả điều tra thăm dò chi tiết, sử dụng tài nguyên không đúng mục đích hoặc do khai thác trái phép, như mỏ Làng Cẩm (tổn thất tài nguyên có thể lên đến 50%); mỏ đôlômít Làng Lai; tình trạng khai thác trái phép tại khu vực quản lý của mỏ sắt Trại Cau. Mặt khác, với diện tích mở moong khai thác, đổ thải đất đá đã làm mất đi hàng ngàn ha đất rừng, đất nông nghiệp.
Tạo nên sự biến đổi đáng kể bề mặt địa hình và dòng mặt: do khai thác lộ thiên, nhiều mỏ đã tạo ra các moong khai thác sâu tới hơn 100m so với mực nước biển và đổ thải cao hơn 100m so với mặt địa hình khu vực, như mỏ than Khánh Hòa, Phấn Mễ, Núi Hồng, mỏ sắt Trại Cau đã làm biến dạng địa hình và tác động xấu tới môi trường và hệ sinh thái khu vực. Một số dòng chảy mặt bị bồi lấp, thậm chí bị phủ lấp hoàn toàn, hoặc bị sạt lở vào mùa mưa lũ.
Gây mất nước, sụt lún mặt đất ở một số nơi, như khu vực mỏ sắt Trại Cau, mỏ than An Khánh-Cù Vân, Bá Sơn, mỏ than khu vực Giang Tiên.
Ô nhiễm môi trường, ô nhiễm phenol, sunfat, độ pH thấp tại các nguồn nước xung quanh các mỏ khai thác than; ô nhiễm các kim loại nặng tại các mỏ khai thác và chế biến khoáng sản kim loại, nhất là khu vực lưu giữ bùn thải. Theo kết quả khảo sát, lấy mẫu phân tích nước mặt của các mỏ khoáng sản kim loại trong quá trình lập dự án khắc phục ô nhiễm môi trường trong khai thác khoáng sản cho thấy hầu hết nước mặt xung quanh các mỏ đều đã có dấu hiệu ô nhiễm; 72,3% số mẫu lấy có chỉ tiêu SS, As, Cd, Pb, Zn, Fe vượt từ 1,05 đến 35,8 lần quy chuẩn về chất lượng nước mặt; mẫu nước ngầm có 30% số mẫu có chỉ tiêu pH, Cd, Mn vượt quy
chuẩn chất lượng nước ngầm từ 1,2 đến 1,96 lần; có tới 83,3% số mẫu nước thải có chỉ tiêu pH, TSS, Zn, Mn, Fe vượt quy chuẩn môi trường về nước thải từ 1,05 đến 435,5 lần [8].
Theo đánh giá mới nhất của tỉnh Thái Nguyên, hiện nay tình trạng ô nhiễm môi trường trên địa bàn ngày càng gia tăng và khó kiểm soát, tính chất vi phạm pháp luật về bảo vệ môi trường ngày càng phức tạp, nhiều "điểm nóng" về ô nhiễm môi trường còn tồn tại, gây bức xúc trong dư luận.
Qua thống kê sơ bộ, hiện mỗi ngày toàn tỉnh thải ra trên 400 tấn chất thải sinh hoạt nhưng số chất thải thu gom, xử lý mới đạt khoảng 36%, riêng lượng chất thải y tế được thu gom, xử lý hợp vệ sinh cũng chỉ đạt gần 50%. Kết quả quan trắc môi trường hàng năm cho thấy: môi trường không khí đã bị ô nhiễm cục bộ, nhất là tại các khu vực: Nhà máy xi măng Núi Voi, Nhà máy xi măng Quang Sơn (huyện Đồng Hỷ), Nhà máy xi măng La Hiên (huyện Võ Nhai)... Nước thải từ các cơ sở công nghiệp trên địa bàn Thái Nguyên năm 2014, toàn tỉnh có trên 1.000 cơ sở công nghiệp, thuộc các ngành nghề khai khoáng, luyện kim, chế biến thực phẩm, sản xuất vật liệu xây dựng. Trong đó, ngành luyện kim, cơ khí của Nhà máy Gang thép Thái Nguyên và KCN Sông Công mỗi năm xả thải ra môi trường hơn 6 triệu m3 nước thải có chứa dầu mỡ, kim loại nặng; Ngành khai thác khoáng sản có lưu lượng nước thải phát sinh trên 12 triệu m3/năm, thành phần ô nhiễm chính là chất rắn lơ lửng, độ màu, kim loại nặng... Đặc biệt, nước thải ở các mỏ kim loại màu, hàm lượng Pb, Zn, As, Cd vượt từ 3,5 - 20 lần.
Cùng với tình trạng ô nhiễm không khí, môi trường đất tại các khu vực gần khu công nghiệp có biểu hiện ô nhiễm kim loại nặng rõ rệt, điển hình như đất ruộng gần Khu công nghiệp Sông Công hàm lượng Zn vượt 8,9 lần, hàm lượng Cd vượt 11 lần; tại Khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên hàm lượng Pb vượt tiêu chuẩn 2,8 lần, hàm lượng Zn vượt 46,6 lần... Đặc biệt tại các khu vực khai thác, chế biến khoáng sản do chủ yếu khai thác theo phương thức lộ thiên, thủ công bán cơ giới đã gây tác động xấu đến môi trường, gây thất thoát tài nguyên như tại các điểm mỏ:
than Làng Cẩm, đôlômít Làng Lai, mỏ sắt Trại Cau...
Tại các khu vực đã từng khai thác khoáng sản chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất như Làng Hích- Trại Cau hay Hà Thượng- Đại Từ cũng đã gây những ảnh hưởng cho môi trường nước tại đây rất nghiệm trọng. KLN ở trong đất do tác động của tự nhiên như mưa, lũ cũng như ngấm dần vào nguồn nước ngầm lan tỏa ra khắp các khu vực, chảy ra các suối làm ô nhiễm môi trường nước trên diện rông. Theo nghiên cứu, ở khu vực Hà Thượng, đất bị ô nhiễm nặng bải Asen (As).
Hàm lượng As trong một số mẫu đất như HT6, HT7 và HT2 cao hơn quy chuẩn cho phép là 1262, 498 và 467 lần tương ứng. Kết quả nghiên cứu về hàm lượng As thu được tương đương với kết quả trong báo cáo đánh giá tác động môi trường của Công ty khoáng sản Tiberon. Trong báo cáo đó, hàm lượng As trung bình là 5000 ppm ở Hà Thượng, Đại Từ.
Tại Tân Long, Đồng Hỷ, hàm lượng Cd, Pb và Zn trong đất đều cao hơn các điểm khác. Đặc biệt, hàm lượng Pb trong các mẫu TL2, TL5 và TL7 đã vượt quy chuẩn cho phép là 108,5; 45,1 và 51,3 lần, tương ứng. Hàm lượng Zn cũng cao hơn quy chuẩn khoảng 45 lần [9]. Điều này cho thấy, hàm lượng KLN tại hai địa điểm này rất cao và không thể tránh khỏi việc ô nhiễm KLN trong nước tại khu vực này.
Một số cơ sở gây ô nhiễm kim loại nặng điển hình trên địa bàn tỉnh:
- Khu khai thác kẽm- chì tại Làng Hích – Trại Cau
Nước thải tại khu vực khai thác đều ô nhiễm kim loại nặng trong đó Zn và Pb từ năm 2009 đến năm 2011 đều vượt QCCP từ 1-2 lần (Phạm Hồng Hạnh, 2012).
Nước thải chủ yếu từ hầm lò chảy ra do tháo khô mỏ, ra khỏi cửa lò, nước mưa thấm qua các bãi thải hòa tan các thành phần khoáng có trong đất và tăng độ đục, gây ô nhiễm nguồn nước, thêm vào đó là nước thải do tuyển, chế biến quặng và nước thải do sinh hoạt của càn bộ công nhân viên chức. Dự báo theo kế hoạch phát triển của mỏ kẽm chì Làng Hích, trong những năm tiếp theo công suất của xưởng tuyển tặng từ 20.000 tấn /năm, công suất khai thác từ 22.000 tấn /năm lên 50.000 tấn/ năm, do đó với lưu lượng thành phần chính trong nước thải mỏ thì trong giai đoạn tiếp theo sẽ gây ô nhiễm ở mức độ lớn hơn.
Mỏ sắt Trại Cau: nước thải sản xuất của mỏ sắt Trại Cau chủ yếu là nước thải từ khâu tuyển rửa quặng. như hàm lượng sắt (Fe) trong mẫu vượt tiêu chuẩn tới trên