VII. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp:
2. Chu trình của Nitơ trong tự nhiên:
-Trong tự nhiên nitơ thường gặp dạng N2 chiếm 78,03% về thể tích khí quyển trái đất. N2 có trong tất cả các sinh vật dưới dạng các hợp chất hữu cơ phức tạp : protit, các kích thích tố, ...
-Nitơ từ đất, nước được cơ thể sinh vật hấp thụ sau đó chuyển về lại đất nước khí quyển : chu trình kín (vòng tuần hoàn của N).
-Nitơ trong đất hầu hết dưới dạng các hợp chất hữu cơ (90%). Các hợp chất hữu cơ bị thuỷ phân thành NH4+ sau đó thành NO3-.
Cây cỏ sử dụng NO3- từ đất, làm cho cây xanh tươi, nhiều hoa quả. Khi đất được cung cấp NH4+ thì vi khuẩn cố định N sẽ chuyển hoá : NH4+ → NO3- để cho cây sử dụng còn 1 phần
NO3- → N2 Dnitorat nhờ vi khuẩn
N2 liên kết với mùn trong đất giữ độ phì cho đất. Khác với PK, NO3- không phải là sản phẩm chủ yếu của qúa trình phong hoá các đá. Đất mùn như là bồn chứa NO3- giữ lai cho cât cối.
N2 là hợp phần chủ yếu của protein và các cấu phần khác của vật chất sống. Một số loại thực vật có thể hấp thu nitơ ở dạng NH4+ , còn phần lớn ở dạng NO3- .
Trong các mùa mưa nhờ sấm sét mà hằng năm trái đất nhận được 1lượng HNO3, HNO2 là nguồn tự nhiên gây màu mỡ cho đất:
2NH3 + 3O2 + tác động của vi khuẩn Nitrosomas → 2NO2- + 2H+ + 2H2O 2NO2- + O2 + tác động của vi khuẩn Nitrobachter → 2NO3- →Bộ rễ thực vật →thực vật →các sinh vật → N2 vào khí quyển.
2N2 + O2 + 2H2O sấm sét 2HNO3
3.Chu trình của P trong tự nhiên:
-P là nguyên tố phổ biến trong thiên nhiên, mặc dù hàm lượng P trong thực vật thấp nhưng vẫn là thành phần chủ yếu của thực vật, làm cho cây cỏ cứng cáp, hạt chắc củ to.
-Cây cỏ hấp thụ P từ đất dưới các dạng muối vô cơ và tích tụ lại trong cây chủ yếu ở hạt và quả.
-Trong thiên nhiên, P tồn tại dưới 2 dạng chính: photphoric Ca3(PO4)3 và apatit Ca5X(PO4)5 (X: F, Cl, OH). Trong chu trình, P được tàng trữ chủ yếu trong nham thạch dưới dạng PO43-. Nước hoà tan dần photphat trong đá chảy qua kênh, rạch sông suối đến đại dương. Photphat hoà tan được ccay cối hấp thụ và từ thực
vật chuyển đến động vật. Sự phân giải động thực vật do vi khuẩn thực hiện, các hợp chất P lại được giải phóng ra, rửa trôi ra biển và lắng đọng dưới đáy biển.
4.Chu trình của K:
-K là nguyên tố hết sức cần thiết cho sự phát triển của người, động thực vật, nhất là các quá trình sinh lí. K hoạt hoá 1 số enzim, đóng vai trò chính y\trong sự cân bằng nước trong cây và tham gia vào 1 số quá trình chuyển hoá tạo chất đường, tinh bột, chất béo, khung xơ của cây,...tăng cường sức đề kháng của cây.
-K chiếm 2,6% khối lượng vỏ trái đất nhưng hầu hết cây hấp thụ rất khó, chủ có những khoáng chất sét ở dạng trong đất chứa K có khả năng trao đổi thì cây mới hấp thụ được. Do vậy, K là nguyên tố cần được bổ sung cho đất để tăng năng suất.
III.Các nguồn gây ô nhiễm môi trường đất: 1.Khái quát:
Đất là nơi tiếp nhận lại một số tiếp nhận 1 số lượng lớn các sản phẩm phế thải của sinh hoạt, con người, động vật, công nghiệp, nông nghiệp,...Căn cứ vào nguồn gốc phát sinh có thể phân loại như sau: do chất thải sinh hoạt, chất thải nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải.
2.Từ các hoạt động nông nghiệp:
-Chế độ canh tác nguyên thuỷ lạc hậu với việc đốt phá rừng, làm nương rẫy du canh, trồng cây lương thực... theo phương thức lạc hậu gây tàn phá đất. Mưa, lũ lụt làm sói mòn cuốn trôi phù sa. Ở VN trên những vùng đất trọc 1năm trên 1 ha mất 200 tấn trong đó có 6 tấn mùn.
-Việc xây dựng hệ thống tưới tiêu nước không hợp lý ở vùng đồng bằng gây ra hiện tượng thoái hoá môi trường tạo nên vùng đất phèn.
-Ô nhiễm do tác nhân hoá học do phân bón và thuốc
-Việc sử dụng phân hoá học ở nước ta chưa cao, chỉ bằng 15,5% lượng NPK đượcbón cho 1 ha đất ở Hàn quốc; 18,9% ở Triều Tiên.
-Việc sử dụng thuốc BVTV nhằm giảm bớt sự phá hoại của sâu bệnh, tăng sản lượng ( 10- 20% sản lượng bị sâu phá hoại) nhưng cũng làm cho môi trường đất bị huỷ hoại.
-Cũng như phân hoá học, thuốc BVTT cũng bị rửa trôi theo nguồn nước rất lớn, ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng, môi trường
-Đặc biệt Dioxin: bền ở nhiệt độ cao, bền về mặt hoá học, ít bị phân giải sinh học, nóng chảy ở nhiệt độ cao 305oC, có mặt trong nước ở nồng độ thấp 0,2µg/l
3.Từ các hoạt động công nghiệp:
-Xả vào đất 1 lượng lớn các chất thải: qua ống khói. Bãi tập trung rác, cống tháot nước ở cả 3 dạng : rắn lỏng khí.
-Khoảng 50% chất thải CN là rắn : than, bụi, chất hữu cơ, xỉ quặng trong đó 15% gây độc nguy hiểm.
-Các chất phế thải CN gây ô nhiễm đất bởi các hoá chất và kim loại nặng. Pb chì nhiên liệu cháy ô tô ở 2bên đường quốc lộ. Mức độ cao Pb, Zn cũng được tìm thấy ở nhiều vùng gần mỏ chì và kẽm.
-Các nhà máy còn xả các khí độc H2S, CO2, CO, NOX, gây mưa axit, chua đất, phá hoại sự phát triển của thảm thực vật.
-Việc khai thác, vận chuyển dầu mỏ cũng gây nên ô nhiễm vùng đất đồi ven sông, rừng ngập mặn
4.Từ sinh hoạt của con người:
-Đất thường dùng làm chỗ tiếp nhận rác, phân và các chất thải khác ở Tphố và khu công nghiệp.
Lượng chất thải rắn xả vào môi trường theo hệ thống thoát rác tính theo hàm lượng chất lơ lửng là 65-100 gam/ngày đêm/ người. Trong rác và chất thải rắn sinh hoạt có chất thải thực phẩm, lá cây, vật liệu xây dựng, bao bì, phân,... Tính chung cho cả đô thị thải : 1 người/ ngày : 0,4 -0,7 kg.
-Trong rác, phân và chất thải sinh hoạt đô thị hàm lượng chất hữu cơ lớn, độ ẩm cao là môi trường thuận lợi cho các loại vi khuẩn gây bệnh phát triển, chất thải bệnh viện rất nguy hại.
-Đất là môi trường cho các laọi vi khuẩn phát triển: trực khuẩn lị, thương hàn, amíp, trứng giun. Các chất thải rắn vô cơ như vật liệu xây dựng, phế liệu sắt, thép, nhựa tổng hợp,..đi vào đất và khó bị phân huỷ.
IV.Các chất gây ô nhiễm đất: 1.Các chất hoá học:
-Bao gồm các loại phân bón hoá học và các chất diệt côn trùng, diệt cỏ, đặc biệt trong các chất diệt cỏ chứa các sản phẩm clo của phenol khi vào đất, các chất này làm cho số lượng các trực khuẩn tích tụ phenol phát triển mạnh. Các hợp chất của chì, thuỷ ngân hợp thành trong đất những chất cặn lắng bên trong bền vững và truyền vào cây trồng.
Đa số các lạo hoá chất trừ sâu, diệt cỏ đều làm ô nhiễm cây trồng.
Ví dụ : DDT đi vào cơ thể tích tụ thành các khối u ác tính, ở nồng đọ thấp 24mg/l gây nên sự thay đổi sinh lí của cá, làm chết các loài chim,....
-Các chất hoá học mang độc tính cao đối với môi trường là asen, flo, chì. Sau khi được hấp thụ, các chất này qua con đường thực vật, sữa bò, đến người.
2.Các chất thải công nghiệp mang tính nguy hại:
-Các phế thải công nghiệp rắn là nguồn gây ô nhiễm nhất do các sản phẩm hoá học độc hại. Ứơc tính : 50% trong số các phế tảhi công nghiệp có tới 15% có khả năng gây độc hại nguy hiểm.
3.Các chất phóng xạ:
-Từ các vụ nổ bom hạt nhân hoặc những chất thải phóng xạ phát ra từ các trung tâm công nghiệp, trung tâm nghiên cứu.
4.Các loại vi sinh vật gây bệnh:
-Gồm các trực khuẩn đường ruột, thương hàn,tả,..., các loại kí sinh trùng như giun, sán, các loại nấm, loại này làm ô nhiễm đất do việc sử dụng phân bón lấy từ các hố xí, bùn hay do sự xả các chất thải bừa bãi.
-Các bệnh do vi khuẩn gây ra này theo con đường tiếp xúc trực tiếp giữa người với đất bẩn, với nước bẩn hoặc ruồi bọ,...
-Điều kiện phát triển của mỗi loại vi khuẩn gây bệnh phụ thuộc vào lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm,....
5.Các chất khác:
Các chất rắn vô cơ kích thước lớn như vật liệu xây dựng, phế liệu sắt thép, nhựa,... bền vững trong đất, tồn tại lâu trong đất.
V.Phân tích đánh giá chất lượng đất:
1.Xác định lượng nước trong đất và hệ số khô kiệt:
Thông thường mẫu ở 2 dạng:
1.Mẫu đất hong khô trong không khí: lượng nước xác định chính là lượng nước hút ẩm không khí của nó.
2.Mẫu đất tươi mới lấy về: lượng nước xác định chính là độ ẩm hiện tại của đất. Để xác định lượng nước hút ẩm sấy ở 105 – 110oC, nước bay hơi còn chất hữu cơ chưa bị phân huỷ. Nếu hàm lượng chất hữu cơ cao thường khó đạt đến khối lượng không đổi, do đó cần sấy trong thời gian quy định.
Quy trình xác định lượng nước hút ẩm không khí của đất:
-Sấy cốc cân bằng thuỷ tinh ở 105oC đến khối lượng không đổi, để nguội rồi cân.
-Cân 10 gam đất đã hong khô trong không khí và đã qua rây 1mm.
-Cân khối lượng cốc + đất sấy 105 – 110oC trong 8 h, lấy ra cho vào bình hút ẩm, để nguội và cân đến khối lượng không đổi.
-Tính kết quả: Lượng nước hút ẩm (%) với đất khô không khí trong 100 gam đất khô :
(W2 – W3).100 W1: m(cốc) W2: m(cốc+đất) W3 – W1 W3: sau sấy.
Lượng nước(%) là lượng nước tính trong 100 gam đất đem pt :
Hệ số khô kiệt: K = 100/(100-lượng nước(%))
Muốn chuyển kết quả phân tích từ đất khô không khí (hoặc đất tươi) sang đất kho kiệt ta nhân kết quả với hệ số K tương ứng.
2.Phân tích một số chỉ tiêu hoá tính về chất dinh dưỡng đất:
a.Xác định chất hữu cơ trong đất:
Sự tích luỹ chất hữu cơ ở dạng mùn trong đất là do hoạt động vi sinh vật, thực vật cũng như bón phân hữu cơ. Hàm lượng, thành phần mùn quy định hình thái và các tính chất lý, hoá, độ phì của đất. Trong tầng mùn chứa khoảng 90% N ở dạng dự trữ.
Phương pháp xác định chất hữu cơ :đốt khô, đốt ướt, đốt mùn trong tủ sấy PP Chiurin: Chất hữu cơ của đất dưới tác dụng của nhiệt độ bị dd K2Cr2O7 trong H2SO4 1:1 oxi hoá theo pư:
3C + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CO2 + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O Lượng K2Cr2O7 dư được chuẩn độ bằng FeSO4 hay muối Mo (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O
K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 +7H2O Chỉ thị là diphenylamin hay axit phenylantranilic.
b.Xác định nitơ trong đất: c.Xác định phôtpho trong đất:
VI.Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm của đất:
Người ta đưa ra các chỉ tiêu cơ bản sau:
1.Chỉ số vệ sinh (CSVS) = Lượng nitơ anbumin của đất/lượng nitơ hữu cơ.
Trong đó Lượng nitơ anbumin của đất bao gồm cả nitơ của mùn trong đất trước khi bị nhiễm bẩn.
Nếu CSVS < 0,7 Đất nhiễm bẩn nặng Nếu CSVS = 0,7 – 0,85 Đất nhiễm bẩn trung bình Nếu CSVS Đất nhiễm bẩn nhẹ
Nếu CSVS Đất sạch
2.Theo hàm lượng clorua trong đất:
Đất sạch : ít muối clorua Đất bẩn : muối clorua tăng
3.Theo độ chuẩn coli aerogenes:
Đất nhiễm bẩn nặng ≥ 0,001 Đất nhiễm bẩn vừa = 0,001 – 0.01 Đất nhiễm bẩn = 0,01 – 0,1 Đất sạch ≥ 1 4.Theo chỉ số vi khuẩn : Loại đất Số vi khuẩn 106 tế bào/1gam đất Đất ruộng 1-2,5 2,5 Đất vườn 1-2,5 2,5 Đất xung quanh nhà ở
Đất ngoài đường quốc lộ và các nơi khác
5.Theo số trứng giun:
Sạch < 100(số trứng giun/ka đất) Hơi bẩn 100 - 300
Rất bẩn > 300
VII.Biện pháp chống ô nhiễm môi trường đất: 1.Biện pháp kiểm soát ô nhiễm đất:
Phải đề ra tiêu chuẩn, chất lượng môi trường đất. Trước mắt phải giải quyết 1 số vấn đề sau:
-Không bón phân tươi cho cây trồng, hạn chế sử dụng bón phân hoá học và thuốc BVTV (đã dùng quá nhiều, tràn lan).
-Sử dụng đất phải bảo vệ được đời sống của các vi sinh vật, thực vật và động vật sống trên đất.
-Phân loại chất thải rắn trước khi đem xử lí:
+Tái chế, sử dụng lại các phế thải bằng giấy, nhựa, vỏ hộp. +Phế thải thực phẩm đưa vào sản xuất phân hữu cơ
+Các chất thải chứa nấm, bệnh đưa vào lò đốt.
+Phân loại và xử lý rác thải bệnh viện theo kỹ thuật nghiệm ngặt. +Kỹ thuật chôn lấp rác thải phải bảo đảm yêu cầu vệ sinh môi trường. +Xử lý nước thải công nghiệp đạt TC trước khi xả vào dòng chảy,....
2.Các biện pháp bảo vệ môi trường đất;
a.Chống xói mòn: cần phải:
-Làm giảm độ dốc và chiều dài sườn dốc:
Sau ruộng bậc thang, đào mương, đắp bờ, trồng các hàng cây để ngăn chiều dài dốc ra nhiều đoạn ngắn hơn; Dùng biện pháp thuỷ lợi như xây đập, hệ thống tưới tiêu,....
Rừng là nơi cung cấp oxi, điều hoà khí hậu, ngăn gió, lũ. Có 3 loại rừng :rừng kinh doanh (khai thác gỗ, tre, nứa, khoáng sản,...), rừng bảo hộ (là rừng đầu nguồn che gió, sóng,..), rừng đặc dụng (vườn quốc gia hay khu bảo tồn thiên nhiên).
Rừng tham gia vào việc hình thành, phát triển và bảo vệ đất chống lai hiện tượng xói mòn.
Đất rừng tự bón phân làm màu mỡ cho rừng: cành, lá, thân cây,....chuyển thành mùn, dưới tác dụng của VSV sẽ thành chất dinh dưỡng cho cây.
Ở đâu có thực vật thì ở đó động vật. Động vật càng đa dạng ở những nơi thực vật phát triển mạnh. Thực vật không những cung cấp thức ăn cho động vật mà còn là nơi ở, chỗ trốn tránh kẻ thù của các loài động vật. Hiện nay biết : >1 triệu loài động vật, > 1 triệu loại thực vật.
Khi chưa có con người can thiệp thì rừng toàn thế giới là 6 tỉ ha, hiên nay còn dưới 2,9 tỉ ha. Bằng chụp ảnh từ vệ tinh cho thấy hằng năm thế giới mất khoảng 20 triệu ha rừng. Nếu tốc này thì khoảng sau 170 năm thế giới sẽ không còn rừng.
Ở VN, hằng năm trồng mới 80.000 – 100.000 ha rừng, không bù lại được diện tích rừng bị mất.
Cần tăng cường công tác giáo dục bảo vệ rừng, trồng rừng kết hợp xử phạt theo pháp luật.
b.Xử lý các chất thải rắn do sinh hoạt:
-Là giai đoạn cuối cùng của công tác vệ sinh môi trường đô thị gồm: thu gom, vận chuyển, tập trung, phân loại và xử lý chế biến rác và chất thải rắn.
Ở đô thị, chất thải rắn gồm: 40 -60% :chất hữu cơ; 20 -35%: vật liệu xây dựng, thuỷ tinh, sành sứ,..; 25- 15%:rác tái chế được (giấy, gỗ,...)
Xử lý sơ bộ: tách, phân loại, giảm thể tích chất thải Sinh học: ủ hiếu khí để xử lý các phần hữu cơ nhờ VSV
PP nhiệt : đốt rác
PP cơ học hoá học : ép, nén chất thải để dễ sử dụng và vận chuyển PP hoá học : thuỷ phân, chưng không có không khí chất thải
Hiện nay người ta thường dùng các biện pháp sinh học : xử lý hiếu khí trong nah fmáy, ử tại bãi rác, tích trữ và chôn lấp.
*Nhà máy chế biến rác: làm việc theo nguyên lý ử hiếu khí nóng (50-70o),tại đây các chất hữu cơ được oxy hoá, sau đó được sử dụng làm phân bón hữu cơ hay nhiên liệu sinh học.
*Ủ hiếu khí tạo bãi tập trung rác: thời gian ủ vài tháng được xử lý tập trung cùng với bùn, cặn nước thải thành phố.
*Bãi chôn lấp rác:
Thông dụng nhất, chất thải phải đáp ứng điều kiện vệ sinh môi trường, không gây ô nhiễm đất, nước ngầm nước mặt và không khí. Bãi chôn lấp phải cách xa nhà ở trên 500 m, phải tính toán để ủ khoảng 15-20 năm. Để giảm diện tích bãi, chất thải rắn được u rthành nhiều lớp, khi chất thải cao 2m phải đắp đất ủ xung quanh và