Tài liệu Nghiên cứu hàm lượng một số kim loại nặng (cu, pb, zn) trong đất nông nghiệp do ảnh hưởng của nước tưới sông nhuệ

Nghiên cứu hàm lượng một số kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong đất nông nghiệp do ảnh hưởng của nước tưới sông Nhuệ Nguyễn Viết Thành Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS chuyên ngành: Khoa học môi trường; Mã số: 60 85 02 Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Lan Hương Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Tổng quan về ô nhiễm nước sông; ô nhiễm đất; sự ô nhiễm ki, loại nặng (KLN); độc tính của kim loại đồng (Cu). Khái quát một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội lưu vực sông Nhuệ. Đánh gi á hiê ̣n tra ̣ng chấ t lượng nước mă ̣t sông Nhuê ̣ . Đánh giá hàm lượng kim loa ̣i nă ̣ng (Cu, Pb, Zn) trong nước sông Nhuê ̣ và ảnh hưởng của nó đế n hàm lượng kim loa ̣i nă ̣ng (Cu, Pb, Zn) đấ t sử du ̣ng nước tưới của sông Nhuê ̣ . Đánh giá mố i tương quan giữa hàm lượng kim loa ̣i nă ̣ng (Cu, Pb, Zn) trong nước và hàm lượng kim loa ̣i nă ̣ng (Cu, Pb, Zn) trong đấ t . Làm cơ sở khoa học cho việc đưa ra các giải pháp bảo vệ môi trường sông Nhuệ. Keywords: Khoa học môi trường; Kim loại nặng; Đất nông nghiệp; Nước tưới; Sông Nhuệ Content Hiện nay, tại các vùng ngoại ô của đô thị Việt Nam người ta thường sử dụng nước thải làm nước tưới cho canh tác nông nghiệp. Khi sử dụng nước thải làm nước tưới, bên cạnh tác dụng có lợi (tận dụng được nguồn dinh dưỡng trong nước thải), thì tác hại là một vấn đề cần phải quan tâm vì trong nguồn nước thải này có chứa rất 1 nhiều nguyên tố kim loại nặng có hại cho cơ thể con người như cađimi, kẽm, chì, thuỷ ngân,... và có các chất hữu cơ độc hại khó phân hủy, các loại vi trùng gây bệnh,v.v... Những chất độc hại trên đều trực tiếp tích lũy cho cây lương thực, rau quả và sẽ để lại hậu quả nghiêm trọng cho con người nếu ăn phải... Khác với chất thải hữu cơ có thể tự phân hủy trong đa số trường hợp, các kim loa ̣i nă ̣ng (KLN) khi đã phóng thích vào môi trường sẽ tồn tại lâu dài. Chúng tích tụ vào các mô sống qua chuỗi thức ăn và tiềm ẩn rủi ro tích luỹ trong cơ thể con người. Quá trình này bắt đầu với nồng độ rất thấp của KLN tồn tại trong nước hoặc cặn lắng, sau đó được tích tụ nhanh trong các động vật và thực vật sống trong nước. Tiếp đến là các động vật khác sử dụng các động và thực vật này làm thức ăn, dẫn đến nồng độ các KLN được tích lũy trong cơ thể sinh vật trở nên cao hơn. Cuối cùng, ở sinh vật cao nhất trong chuỗi thức ăn (thường là con người), nồng độ KLN sẽ đủ lớn để gây độc. Sông Nhuệ lấy nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc để tưới cho hệ thống thủy nông Đan Hoài. Sông Nhuệ còn tiêu nước cho thành phố Hà Nội và hợp lưu với sông Đáy tại thị xã Phủ Lý. Sông Nhuệ có diện tích lưu vực 1070 km2. Trên diện tích đó khu vực ảnh hưởng của thành phố Hà Nội bao gồm một phần diện tích của huyện Thanh Trì và Từ Liêm và một số huyện mới sát nhập trước đây thuộc tỉnh Hà Tây. Phần diện tích của lưu vực còn lại là thuộc địa phận tỉnh Hà Nam. Nước sông Tô Lịch thường xuyên xả vào sông Nhuệ với lưu lượng trung bình từ 11 – 17m3/s, lưu lượng cực đại đạt 30m3/s. Đây là nguyên nhân chủ yếu làm cho nước sông Nhuệ bị ô nhiễm. Ngoài ra, dọc theo sông Nhuệ còn có rất nhiều nhà máy, xí nghiệp, làng nghề thủ công sản xuất và chế biến kim loại. Những kim loại này thường theo dòng chảy xuống nước và lắng đọng xuống bùn đáy sông. Theo nhiều kết quả nghiên cứu, hàm lượng kim loại nặng (Cd, Cu, Cr, Pb, Zn, Ni) trong nước của hệ thống sông Tô Lịch và Kim Ngưu khá cao, nguyên nhân do sự đổ thải trực tiếp từ các nhà máy, xí nghiệp dọc hai bên bờ sông và nguồn nước này lại được đổ thải trực tiếp vào sông Nhuệ (Nguyễn Thị Lan Hương và cộng sự, 2008; Hồ Thị Lam Trà và cộng sự, 2000). Vì thế, nước sông Nhuệ được dự đoán có độ ô nhiễm kim loại nặng rất cao, đặc biệt là tại địa điểm chảy qua huyện Thanh Trì nơi giao nhận nước thải từ hệ thống sông Tô Lịch và Kim 2 Ngưu. Sông Nhuệ cung cấp nước tưới cho hơn 100.000 ha đất nông nghiệp, trong đó bao gồm 80.000 ha đất nông nghiệp thuộc vùng Hà Nội và 20.000 ha đất nông nghiệp vùng Hà Nam (Trịnh Anh Đức và cộng sự, 2007). Để góp phần vào việc bảo vệ môi trường và khắc phục ô nhiễm môi trường nước thuộc hệ thống sông Nhuệ, tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong đất nông nghiệp do ảnh hưởng của nước sông Nhuệ” nhằ m : - Đánh giá hiê ̣n tra ̣ng chấ t lượng nước mă ̣t sông Nhuê ̣. - Đánh giá hàm lượng kim loa ̣i nă ̣ng (Cu, Pb, Zn) trong nước sông Nhuê ̣ và ảnh hưởng của nó đế n hàm lượng kim loa ̣i nă ̣ng (Cu, Pb, Zn) đấ t sử du ̣ng nước tưới của sông Nhuê ̣ . - Đánh giá mố i tương quan giữa hàm lượng kim loa ̣i nă ̣ ng (Cu, Pb, Zn) trong nước và hàm lượng kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong đấ t . - Làm cơ sở khoa học cho việc đưa ra các giải pháp bảo vệ môi trường sông Nhuệ. CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về ô nhiễm nƣớc sông. 1.1.1. Tình hình ô nhiễm nƣớc sông trên thế giới. 1.1.2. Tình hình ô nhiễm nƣớc sông ở Việt Nam. 1.1.3. Tình hình ô nhiễm nƣớc sông trên địa bàn thành phố Hà Nội. 1.2. Tổng quan về ô nhiễm đất. 1.2.1. Tình hình ô nhiễm đất trên thế giới. 1.2.2. Tình hình ô nhiễm đất ở Việt Nam. 1.3. Nghiên cứu về sự ô nhiễm kim loại nặng (KLN). 1.3.1. Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới. 3 1.3.1.1. Ô nhiễm KLN do công nghiệp và đô thị. 1.3.1.2. Ô nhiễm KLN do hoạt động giao thông. 1.3.1.3. Ô nhiễm KLN do hoạt động nông nghiệp. 1.3.2. Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam. 1.3.2.1. Ô nhiễm KLN do công nghiệp và đô thị. 1.3.2.2. Ô nhiễm KLN do hoạt động sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam. 1.3.2.3. Ô nhiễm KLN do chất thải làng nghề. 1.4. Độc tính của kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) 1.4.1. Độc tính của kim loại đồng (Cu) 1.4.2. Độc tính của kim loại chì (Pb) 1.4.3. Độc tính của kim loại kẽm (Zn) 1.5. Khái quát một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội lƣu vực sông Nhuệ 1.5.1. Đặc điểm tự nhiên. 1.5.2. Đặc điểm kinh tế xã hội 1.5.2.1. Đặc điểm kinh tế 1.5.2.2. Đặc điểm xã hội 1.5.3. Hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng 1.5.4. Các nguồn thải gây ô nhiễm chủ yếu môi trƣờng nƣớc lƣu vực sông Nhuệ 1.5.4.1. Nguồn thải sinh hoạt 1.5.4.2. Nguồn thải công nghiệp 1.5.4.3. Nguồn thải làng nghề CHƢƠNG II : ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là nước trên sông Nhuệ và đất sử dụng nước sông Nhuệ làm nước tưới. 4 Các mẫu nước được lấy tại các vị trí tiếp nhận các nguồn thải khác nhau. Các mẫu đất được lấy trên các khu vực sử dụng trực tiếp nước tưới của sông Nhuệ. Các mẫu nước, mẫu đất được lấy trong thời gian từ tháng 8/2011 đến tháng 8/2012. 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu 2.2.2. Phƣơng pháp thu thập mẫu 2.2.3. Phƣơng pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 2.2.4. Phƣơng pháp phân tích tƣơng quan 2.2.5. Phƣơng pháp tổng hợp và phân tích, xử lý số liệu và dữ liệu CHƢƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc mặt sông Nhuệ 3.1. Một số tính chất lý, hóa học cơ bản của nƣớc sông Nhuệ Kết quả phân tích tính chất lý hóa của các mẫu nước sông Nhuệ được trình bày ở bảng 3.1 và bảng 3.2. Kết quả phân tích được so sánh với QCVN 08:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt, so sánh với cột A2 (dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt) và cột B1 (dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi 5 hoặc các mục đích sử dụng khác), từ kết quả so sánh đó ta có thể đánh giá được hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ hiện nay. Bảng 3.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý của nƣớc sông Nhuệ mùa khô 2011 Mẫu Đơn vị Chỉ tiêu WS 1 WS 2 WS 3 7,1 8,4 7,8 WS 4 7,7 WS 5 WS 8 WS 9 WS 10 WS 11 WS 12 7,7 7,5 7,5 7,4 7,5 114 89 75 64 1,5 2,3 2,8 QCVN 08:2008/BTNMT Cột A2 Cột B1 7,3 6 - 8,5 5,5 - 9 59 52 30 50 3,1 4,2 5 4 - TSS mg/l 51 53 83 DO mg/l 4,4 3,0 2,8 2,5 1,1 1,3 1,32 Hàm lượng cặn mg/l 240 200 230 230 510 526,7 203,3 208,3 248,7 240 276,7 246,7 - - 280 7,8 WS 7 pH 262 7,7 WS 6 117 BOD5 mg/l 16 67 81 85 101 89 68 63 52 35 31 25 6 15 COD mg/l 23 86 102 110 131 107 86 75 62 54 46 32 15 30 N-NH4 + mg/l 3,16 18,19 22,21 27,02 29,48 30,86 27,31 26,65 23,06 20,61 15,44 4,78 0,2 0,5 N-NO3 - mg/l 0,46 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 5 10 PO43- mg/l 0,21 1,03 0,89 2,97 3,4 1,78 1,73 1,54 1,52 1,43 0,61 0,2 0,3 1,46 6 Bảng 3.2. Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý của nƣớc sông Nhuệ mùa mƣa 2012 Mẫu Đơn vị Chỉ tiêu WS 1 WS 2 WS 3 7,10 7,28 WS 4 WS 5 WS 6 WS 7 WS 8 WS 9 WS 10 WS 11 7,55 7,30 7,55 7,49 7,44 7,41 7,17 7,38 WS 12 QCVN 08:2008/BTNMT Cột A2 Cột B1 7,28 7,10 6 - 8,5 5,5 - 9 pH - TSS mg/l 12 21 24 58 63 83 55 21 24 17 15 13 30 50 DO mg/l 5,8 3,7 3,2 2,5 1,9 2,2 2,3 2,7 3,3 3,8 4,1 5,2  4 Hàm lượng cặn mg/l 216 230 237 240 267 263 340 196 177 210 197 160 - - BOD5 mg/l 8 14 18 17 21 18 20 18 18 17 16 12 6 15 COD mg/l 13 23 24 24 30 32 35 28 30 29 25 16 15 30 N-NH4 + mg/l 1,36 5,23 6,89 7,42 10,16 11,25 11,42 11,54 8,40 7,80 7,47 1,30 0,2 0,5 N-NO3 - mg/l 0,69 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 0,1 0,27 5 10 PO43- mg/l 0,12 0,15 0,17 0,27 0,34 0,33 0,20 0,17 0,16 0,16 0,13 0,2 0,3 0,21 7 Khoa Môi Trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên 3.1.1. Giá trị pH Giá trị pH là một chỉ tiêu quan trọng để xác định, đánh giá chất lượng nguồn nước. Độ pH ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hóa học và sinh học diễn ra trong môi trường nước. Trị số này phu ̣ thuô ̣c vào hàm lượng axít muố i hữu cơ ở đáy sông , sự thủy phân của c ác muố i KLN và sự phát triể n của hê ̣ vi tảo c ủa sông. Bảng 3.1, bảng 3.2 và hình 3.1 cho thấy rằng giá tri pH ̣ cu ả các mẫu nước đo được tại các vị trí lấy mẫu khác nhau trên sông Nhu ệ dao đô ̣ng trong khoảng 7,1 - 8,4. Sự chênh lê ̣ch giá trị pH trong các m ẫu nước giữa các điể m lấ y mẫu và giữa các mùa là không đáng kể . Giá trị pH tại các điểm từ điểm WS2 (Phú Diễn) đến WS6 (Tả Thanh Oai) cao hơn so với các điểm còn lại do tại các vị trí này đã tiếp nhận trực tiếp một nguồn lớn nước thải từ các khu đô thị mang theo các chất tẩy rửa có tính kiềm từ các khu đô thị thải ra. Nhìn chung, tại các vị trí đo, giá trị pH của các mẫu nước đều nằm trong giá trị giới hạn cho phép đới với chất lượng nước mặt cột A2 (6 – 8,5) và cột B1 (5,5 – 9) - theo QCVN08:2008/BTNMT. pH 8,5 8,0 Mùa mưa Mùa khô 7,5 7,0 6,5 6,0 WS1 WS2 WS3 WS4 WS5 WS6 WS7 WS8 WS9 WS10 WS11 WS12 Vị trí lấy mẫu Hình 3.1. Hàm lƣợng pH trong nƣớc sông Nhuệ 3.2. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5) Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ trong một khoảng thời gian xác định và được ký hiệu bằng BOD được tính bằng mg/l. Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải. BOD càng lớn thì nước thải (hoặc nước nguồn) bị ô nhiễm càng cao và ngược lại. Như vâ ̣y BOD là mô ̣t ch ỉ tiêu quan trọng dùng đ ể xác định mức độ ô nhiễm của nước. Trong môi trường nước, khi quá trình Học viên Nguyễn Viết Thành 8 K18-CHKHMT Khoa Môi Trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi khuẩn sử dụng oxy hòa tan để oxy hóa các chất hữu cơ và biến chúng thành các sản phẩm vô cơ như CO2, CO32-, SO42-, PO43BOD5 (mg/l) QCVN 08: 2008/BTNMT 120 105 Cột B1 90 Cột A2 75 Mùa mưa 60 Mùa khô 45 30 15 0 WS1 WS2 WS3 WS4 WS5 WS6 WS7 WS8 WS9 WS10 WS11 WS12 Vị trí lấy mẫu Hình 3.2. Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc sông Nhuệ Giá trị BOD5 (mg/l) của các mẫu nước sông Nhuệ tại các vị trí lấy mẫu khác nhau được trình bày trong bảng 3.1, 3.2 và hình vẽ 3.2. Giá trị BOD5 dao đô ̣ng trong khoảng (12 - 21 mg/l) vào mùa mưa và khoảng (16 - 101 mg/l) vào mùa khô. Vào mùa mưa, tất cả các giá trị BOD5 đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước dùng cho mục đích sinh hoạt cột A2 (6 mg/l) QCVN 08:2008/BTNMT một số điểm còn vượt cả tiêu chuẩn đối với nước dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi cột B1 (12mg/l) QCVN 08:2008/BTNMT. Đặc biệt vào mùa khô nước sông Nhuệ phủ một màu đen từ đầu sông đến cuối sông, do đó giá trị BOD5 của các mẫu nước ở các vị trí đều cao hơn nhiều so với giá tri giơ ̣ ́ i ha ̣n cho phép đ ối với chất lượng nước dùng cho mục đích tưới tiêu cột B1 QCVN 08:2008/BTNMT. Giá trị BOD5 trong các mẫu nước ở rất nhiều vị trí vượt gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép. Đỉnh điểm ô nhiễm như mẫu WS5 (Thanh Liệt) có giá trị BOD5 = 101 (mg/l) vượt gấp 6,73 lần, giá trị BOD5 = 89 (mg/l) của WS6 (Tả Thanh Oai) vượt gấp 5,93 lần, WS4 (Hữu Hòa) vượt gấp 5,67 lần, WS3 (Vạn Phúc) vượt gấp 5,6 lần, WS2 (Phú Diễn) và WS7 (Đại Áng) vượt gấp 4,46 lần. Thậm chí ngay cả tại vị trí đầu sông, khi lượng nước sông Hồng xuống thấp, cống Liên Mạc đóng thì nước ở đây cũng bắt đầu xuất hiện sự ô nhiễm (giá trị BOD5 = 16 mg/l). Qua đó cho thấy, nước sông Nhu ệ hiê ̣n nay đã bi ộ nhiễm chấ t hữu cơ , vì vậy cần thiết phải có những giải pháp hạn chế sự ô nhiễm này đảm bảo ch ất lượng nước phục vụ cho mục đích tưới tiêu thủy lợi cho hơn 100.000 ha đất nông nghiệp (trong đó có 80.000 ha của Tp.Hà Nội và 20.000 của tỉnh Hà Nam). Học viên Nguyễn Viết Thành 9 K18-CHKHMT Khoa Môi Trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên 3.1.3. Nhu cầu oxy hóa hóa học (COD) COD thể hiện mức độ ô nhiễm của các chất có khả năng phân hủy bằng các phản ứng hóa học thông qua lượng oxy được sử dụng trong quá trình phản ứng. Cụ thể hơn COD là nồng độ khối lượng của oxy tương đương với lượng bicromat Cr2 O72- tiêu tốn bởi các chất lơ lửng và hòa tan trong các mẫu nước khi chúng được xử lý bằng chất oxy hóa đó ở điều kiện xác định. COD (mg/l) 150 QCVN 08: 2008/BTNMT 135 120 90 Cột B1 Cột A2 75 Mùa mưa 60 Mùa khô 105 45 30 15 0 WS1 WS2 WS3 WS4 WS5 WS6 WS7 WS8 WS9 WS10 WS11 WS12 Vị trí lấy mẫu Hình 3.3. Hàm lƣợng COD trong nƣớc sông Nhuệ Giá trị COD trong các m ẫu nước ta ̣i các vi tri ̣ ́ lấ y mẫu đư ợc thể hiện trong bảng 3.1, bảng 3.2 và hình 3.3. Giá trị COD dao đô ̣ng trong khoảng (16 – 35 mg/l) vào mùa mưa và khoảng (23 – 131 mg/l) vào mùa khô. Vào mùa mưa do nước mưa pha loãng nên phần lớn các giá trị COD của các mẫu nước tại các vị trí đều nằm dưới tiêu chuẩn cho phép (nước dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi) cột B1 – QCVN 08:2008/BTNMT. Vào mùa khô cũng giống như giá trị BOD5 tất cả các giá trị COD tại các vị trí lấy mẫu đều vượt rất nhiều so với vượt ngưỡng giới hạn cho phép chất lượng nước mặt cột B1 (30 mg/l) – theo QCVN 08:2008/BTNMT. Điển hình là giá trị COD của các mẫu WS5, WS4, WS6, WS3 vượt 4,3 lần; 3,6 lần; 3,5 lần và 3,4 lần so với tiêu chuẩn cho phép. Đặc biệt, ngay từ vị trí WS2 (Phú Diễn), hàm lượng COD đã tăng nhanh. Nguyên nhân do vị trí này tiếp nhận một lượng lớn chất thải sinh hoạt từ các khu dân cư hai bên sông và chất thải từ các khu công nghiệp: CCN Phú Minh, KCN Từ Liêm. Đến vị trí WS5 (Thanh Liệt) thì nguồn gây ô nhiễm chất hữu cơ chủ yếu từ nước thải sinh hoạt từ các kênh mương của thành phố Hà Nội đổ về sông Tô Lịch sau đó đổ vào sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt. Bảng 3.3. Tỷ số BOD 5/COD mùa mƣa và mùa khô Học viên Nguyễn Viết Thành 10 K18-CHKHMT Khoa Môi Trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên Vị trí lấy lẫu Tỷ số BOD5/COD Mùa mưa Mùa khô WS1 0,62 0,70 WS2 0,61 0,78 WS3 0,75 0,79 WS4 WS5 0,71 0,70 0,77 0,77 WS6 0,56 0,83 WS7 0,57 0,79 WS8 0,64 0,84 WS9 0,60 0,84 WS10 WS11 0,59 0,64 0,65 0,67 WS12 0,75 0,78 Tỷ số BOD5 /COD ở các vị trí mẫu trong cả mùa mưa và mùa khô ở mức cao dao động từ 0,56 - 0,84 mg/l đã chứng tỏ phần lớn chất hữu cơ thuộc loại dễ phân hủy sinh hóa (tỷ sổ BOD5 /COD ≥ 0,55). Giá tr ị này cũng phản ánh đúng đặc điểm của chất gây ô nhiễm có trong nước thải sinh hoạt, điều này giúp ích trong việc đề xuất các giải pháp giảm thiểu chất ô nhiễm phù hợp. 3.1.4. Hàm lƣợng oxy hòa tan (DO) DO là lượng oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.v...) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo. Nồng độ oxy tự do trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 ppm, và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ hoá chất, sự quang hợp của tảo và v.v... Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết. Do vậy, DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuỷ vực. Học viên Nguyễn Viết Thành 11 K18-CHKHMT Khoa Môi Trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên DO (mg/l) 7 QCVN 08: 2008/BTNMT 6 Cột B1 5 Cột A2 4 Mùa mưa Mùa khô 3 2 1 0 Vị trí lấy mẫu WS1 WS2 WS3 WS4 WS5 WS6 WS7 WS8 WS9 WS10 WS11 WS12 Hình 3.4. Hàm lƣợng DO trong nƣớc sông Nhuệ Bảng 3.1, bảng 3.2 và hình 3.4 chỉ ra hàm lượng DO trong các mẫu nước sông Nhuệ. Giá trị DO đo được từ các mẫu nước ở các đợt lấy mẫu khác nhâu biến động tương đối lớn, giá trị DO cao nhất (5,8 mg/l) tại Thụy Phương (WS1) và giảm dần qua các điểm quan trắc, sau đó giá trị DO lại tiếp tục tăng và đạt QCVN tại điểm WS12 (Hoàng Đông). Đa số các giá trị DO của các mẫu nước đo được vào mùa mưa đạt QCVN 08:2008/BTNMT loại B1. Vào mùa khô, mực nước trên sông thấp và hầu như không có dòng chảy, từ vị trí WS2 (Phú Diễn – Từ Liễm) đến WS11 (Đồng Quan – Phú Xuyên) nước có mầu đen và bốc mùi hôi thối. Giá trị DO của các mẫu nước đo được tại các điểm nghiên cứu tương đối thấp, dao động từ 1,1- 3,1 mg/l, tất cả các giá trị DO này đều không đạt tiêu chuẩn cho phép đối với chất lượng nước mặt theo QCVN 08:2008/BTNMT (loại B1 ≥ 4mg/l). 3.4. Hàm lƣợng N-NH 4+ trong nƣớc Hàm lượng Amoniac (NH4 +) có mặt trong nước là do sự phân hủy chất hữu cơ của các vi sinh vật trong điều kiện yếm khí. Khi pH của nước tăng, NH4+ chuyển thành NH3 gây độc đối với VSV. Học viên Nguyễn Viết Thành 12 K18-CHKHMT Khoa Môi Trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên N-NH4+ (mg/l) 35,0 QCVN 08: 2008/BTNMT 30,0 Cột B1 25,0 Cột A2 20,0 Mùa mưa 15,0 Mùa khô 10,0 5,0 0,0 WS1 WS2 WS3 WS4 WS5 WS6 WS7 WS8 WS9 WS10 WS11 WS12 Vị trí lấy mẫu Hình 3.5. Hàm lƣợng N-NH4+ trong nƣớc sông Nhuệ Kết quả phân tích thông số N-NH4+ của nước sông Nhuệ thể hiện trên hình 3.5, bảng 3.1 và bảng 3.2. Cả mùa mưa và mùa khô, các mẫu nước tại các vị trí khác nhau trên sông Nhuệ đều cho giá trị N-NH4 + cao hơn so với QCVN 08:2008/BTNMT loại B1 nhiều lần, đặc biệt tại những điểm như Thanh Liệt, Tả Thanh Oai, Đại Áng, Cự Đà. Mức độ ô nhiễm N-NH4 + của mẫu nước càng nghiêm trọng hơn vào mùa khô: Cụ thể tại các điểm WS 4, WS5, WS6, WS7, WS8 có giá trị N -NH 4+ vượt từ 53,3 – 61,72 lần so với tiêu chuẩn cho phép. Nhìn chung, giá trị N-NH4+ trong các mẫu nước trên sông Nhuệ tương đối cao, có thể nói sông Nhuệ đang ô nhiễm N-NH4 + trên toàn tuyến. Điều này chứng tỏ đoạn sông này chứa lượng lớn chất hữu cơ tồn đọng và quá trình phân huỷ kị khí xảy ra mạnh mẽ. Kết luận này cũng khá phù hợp với kết quả phân tích DO, BOD5 và COD ở trên. 3.1.6. Hàm lƣợng tổng chất rắn lơ lƣ̉ng trong nƣ ớc TSS Giá trị TSS của các mẫu nước tại các điểm ở hai mùa giao động khá lớn trong khoảng 12 - 280 mg/l (bảng 3.1, bảng 3.2 và hình 3.6). Tại các vị trí lấy mẫu , ngoại trừ các điể m WS 1, WS2, WS3, WS8 và WS12 vào mùa mưa có giá trị TSS nằm trong giá trị giới hạn nư ớc dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt cột A2 (30 mg/l) - theo QCVN 08:2008/BTNMT, các điểm còn lại vào mùa mưa và mùa khô đều có giá trị TSS vượt ngưỡng giá tri giơ ̣ ́ i ha ̣n B1 (50 mg/l) - theo QCVN 08:2008/BTNMT. Đặc biệt, tại hai điểm WS4 và WS5 vào mùa khô giá trị TSS lần lượt vượt từ 5,24 lần đến 5,6 lần so với tiêu chuẩn cho phép cột B1 - QCVN 08:2008/BTNMT. Học viên Nguyễn Viết Thành 13 K18-CHKHMT Khoa Môi Trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên TSS (mg/l) 300 QCVN 08: 2008/BTNMT 250 Cột B1 Cột A2 200 Mùa mưa 150 Mùa khô 100 50 Vị trí lẫy mẫu 0 WS1 WS2 WS3 WS4 WS5 WS6 WS7 WS8 WS9 WS10 WS11 WS12 Hình 3.6. Hàm lƣợng TSS trong nƣớc sông Nhuệ 3.1.7. Hàm lƣợng P-PO43- trong nƣớc Hàm lượng phốt phát (PO43-) cũng là một trong các thông số quyết định để đánh giá chất lượng nước. Trong điều kiện bình thường, hàm lượng PO 43- là một trong các loại chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật cũng như thực vật nói chung. Tuy nhiên, khi hàm lượng PO 43- trong nước quá lớn thì sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nước cũng như khả năng sinh trưởng, phát triển của các loại sinh vật. Mặt khác, trong nước thải thường chứa một hàm lượng PO 43- khá lớn và thường vượt tiêu chuẩn cho phép. PO43- (mg/l) QCVN 08: 2008/BTNMT 4,0 3,5 Cột B1 Cột A2 3,0 Mùa mưa 2,5 Mùa khô 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Vị trí lấy mẫu WS1 WS2 WS3 WS4 WS5 WS6 WS7 WS8 WS9 WS10 WS11 WS12 Hình 3.7. Hàm lƣợng P-PO 43- trong nƣớc sông Nhuệ Học viên Nguyễn Viết Thành 14 K18-CHKHMT Khoa Môi Trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên Qua kết quả được trình bày bảng 3.1, bảng 3.2 và hình 3.7, thấy rằng hàm lượng PPO43- trong các mẫu tại sông Nhuệ có sự khác nhau giữu các khu vực nghiên cứu và giữa các mùa nghiên cứu. Nồng độ PO43- trong các mẫu nước biến động từ 0,21 – 3,4 (mg/l) vào mùa khô và từ 0,12 – 0,34 (mg/l) vào mùa mưa. Các khu vực thuộc sông Nhuệ vào mùa khô đều, các mẫu nước đều có giá trị PO43-vượt qua giới hạn cho phép của QCVN 08:2008/BTNMT (cột B1 = 0,3 mg/l). Nồng độ PO43- trong các mẫu nước tăng dần từ đầu nguồn WS1 (Thụy Phương) đến điểm hợp lưu với sông Tô Lịch và giảm dần về cuối nguồn WS12 (Hoàng Đông – Hà Nam). Nhiều điểm có giá trị PO43- vượt xa tiêu chuẩn cho phép như điểm WS6 (Tả Thanh Oai) vượt 11,33 lần, WS5 (Thanh Liệt) vượt 9,9 lần so với tiêu chuẩn cho phép cột B1 - QCVN 08:2008/BTNMT. Vào mùa mưa thì hầu hết các điểm đều có giá trị PO 4 3-: nằm trong giới hạn cho phép. 3.8. Hàm lƣợng N-NO 3- trong nƣớc Nitrat là giai đoạn oxy hóa cao nhất trong chu trình nitơ và là giai đoạn sau cùng trong tiến trình oxy hóa sinh học. Tại lớp nước mặt thường gặp nitrat ở dạng vết. Bảng 3.1 và bảng 3.2 trình bày kết quả giá trị N-NO3- của các mẫu nước sông Nhuệ. Giá trị N-NO3- của các mẫu nước dao động trong khoảng từ dưới 0,1 – 0,69 mg/l, nằm trong QCVN 08:2008, cột A2. Hàm lượng Nitrat đạt giá trị rất thấp chứng tỏ điều kiện môi trường ở đây không phù hợp cho nitơ tồn tại dưới dạng Nitrat. Kết quả phân tích cho thấy, nitơ trong nước sông Nhuệ tồn tại chủ yếu dưới dạng amoni do quá trình phân huỷ yếm khí các chất hữu cơ. Kết quả này cũng cho thấy, chất lượng nước sông Nhuệ chịu ảnh hưởng lớn từ nước thải sinh hoạt của thành phố Hà Nội (54% nước thải sinh hoạt của Hà nội được thải vào lưu vực). Nhận xét : Có sự chênh lệch kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa học trong nước sông Nhuệ giữa mùa mưa và mùa khô . Vào mùa mưa , nước mưa và nước sông H ồng qua cống Liên Mạc chảy vào đã pha loañ g và giảm hàm lượng các chấ t gây ô nhi ễm trong nước sông Nhuệ đáng kể so với mùa khô. Vào mùa khô, khi nước sông đặc quánh và đen kịt một màu thì có thể nói đây là một “dòng sông chết”. Mô ̣t số chỉ tiêu như BOD 5, COD, DO, N-NH 4+, TSS có giá tr ị cao hơn nhiều lần so với giá tri giơ ̣ ́ i ha ̣ n đối với chất lượng nước dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi cột B1 - QCVN 08:2008/BTNMT. Các điểm từ WS5,WS6,WS7,WS8 là bốn điểm ô nhiễm nhất của sông Nhuệ do đây là các điểm nằm Học viên Nguyễn Viết Thành 15 K18-CHKHMT Khoa Môi Trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên ngay sau điểm hợp lưu với sông Tô Lịch nên đã tiếp nhận một lượng lớn chất thải sinh hoạt từ sông Tô Lịch. Qua bảng 3.4 thống kê kết quả quan trắc một số thông số trên sông Nhuệ có thể thấy số lượng các kết quả vượt quá tiêu chuẩn cho phép là khá nhiều . Trong đó có thông số N -NH4+ có 24/24 kế t quả vượt quá tiê u chuẩ n cho phép . Bảng 3.4. Thống kê kết quả quan trắc một số thông số trên sông Nhuệ Thông số Đơn vị Số Max Min kết quả vượt Số quả vượt QCVN08:2008/BTNMT cột QCVN08:2008/BTNMT A2 cột B1 DO mg/l 5,9 1,1 16 10 BOD5 mg/l 101 12 24 21 COD mg/l 131 16 25 15 TSS mg/l 280 12 16 16 N-NH4 + mg/l 30,86 1,3 24 24 P-PO43- mg/l 3,4 0,12 17 13 Học viên Nguyễn Viết Thành kết 16 K18-CHKHMT Khoa Môi Trường Trường Đại học Khoa học tự nhiên 3.2. Hàm lƣợng các kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong nƣớc sông Nhuệ Bảng 3.5. Hàm lƣợng một số kim loại nặng trong nƣớc sông Nhuệ vào mùa mƣa và mùa khô Mẫu Chỉ tiêu Đơn vị Cu mg/l Mùa khô Pb mg/l 2011 Zn mg/l Cu mg/l Mùa mưa Pb mg/l 2012 Zn mg/l WS 1 WS 2 WS 3 WS 4 WS 5 WS 6 WS 7 WS 8 WS 9 WS 10 WS 11 WS 12 QCVN 08:2008/BTNMT Cột A2 Cột B1 0,039 0,146 0,151 0,166 0,328 0,214 0,193 0,185 0,107 0,096 0,076 0,064 0,2 0,5 0,009 0,020 0,024 0,031 0,045 0,041 0,035 0,031 0,020 0,017 0,015 0,033 0,02 0,05 0,154 1,213 0,314 0,271 0,565 0,548 0,482 0,301 0,279 0,225 0,204 0,150 1,0 1,5 0,012 0,032 0,023 0,020 0,033 0,028 0,023 0,030 0,027 0,025 0,020 0,018 0,2 0,5 0,006 0,008 0,013 0,012 0,011 0,017 0,016 0,015 0,013 0,013 0,010 0,008 0,02 0,05 0,087 0,161 0,124 0,112 0,197 0,154 0,138 0,103 0,096 0,085 0,075 0,069 1,0 1,5 QCVN 08:2008/BTNMT : QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT Cột A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2. Cột B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2 Học viên: Nguyễn Viết Thành 17 K18-CHKHMT 3.2.1. Hàm lƣợng kim loại đồng (Cu) trong nƣớc sông Nhuệ Cu (mg/l) 0,55 QCVN 08: 2008/BTNMT 0,50 0,45 Cột B1 0,40 Cột A2 0,35 0,30 mùa mưa 0,25 mùa khô 0,20 0,15 0,10 0,05 Vị trí lấy mẫu 0,00 WS 1 WS 2 WS 3 WS 4 WS 5 WS 6 WS 7 WS 8 WS 9 WS 10 WS 11 WS 12 Hình 3.8. Hàm lƣợng đồng (Cu) trong nƣớc sông Nhuệ Qua kết quả được trình bày bảng 3.5 và hình 3.8, nhận thấy rằng hàm lượng đồng (Cu) trong các mẫu nước tại sông Nhuệ có sự khác nhau giữa các khu vực nghiên cứu và giữa các mùa nghiên cứu. Đánh giá theo thời gian nghiên cứu: hàm lượng đồng (Cu) trong các mẫu nước giao động từ 0,039 – 0,328 (mg/l) vào mùa khô và từ 0,012 – 0,033 (mg/l) vào mùa mưa. Như vậy có sự chênh lệch khá lớn giữa mùa mưa và mùa khô. Vào mùa mưa hàm lượng đồng (Cu) trong nước sông Nhuệ có sự đồng đều từ đầu sông đến cuối sông do có sự pha loãng của nước mưa và nước từ sông Hồng chảy vào. Vào mùa khô, khi lượng mưa khá ít và không có sự pha loãng của nước mưa thì hàm lượng đồng (Cu) trong nước có sự biến động khá lớn, qua hình 3.8 nhận thấy được các điểm tăng nhanh về hàm lượng đồng (Cu) trong nước. Từ đó nhận diện được các điểm phát thải ô nhiễm. Đánh giá theo không gian nghiên cứu dọc theo chiều dài sông Nhuệ từ đầu nguồn WS1 (Thụy Phương) đến cuối nguồn WS12 (Hoàng Đông – cách điểm giao với sông Đáy 1km) nhận thấy: tại điểm thượng nguồn lấy nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc hàm lượng kim loại đồng (Cu) trong nước sông Nhuệ có giá trị rất thấp. Hàm lượng đồng bắt đầu tăng nhanh từ điểm WS2 (Phú Diễn) đến điểm WS5 (Thanh Liệt), nguyên nhân của sự tăng nhanh này do: tại điểm WS2 bắt đầu tiếp nhận nguồn nước thải ô nhiễm từ khu công nghiệp và nước thải các hộ dân cư. Điển hình như cụm công nghiệp Phú Minh (xã Cổ Nhuế, Từ Liêm) và KCN Từ Liêm. Còn tại điểm WS5 thì nhận một lượng lớn nước thải sinh hoạt từ sông Tô Lịch và nước thải từ một số 18 các cơ sở sản xuất công nghiệp rất ô nhiễm không qua xử lý như: Công ty Cổ phần cơ khí 75 ở xã Tả Thanh Oai, huyện Thanh Trì. Từ điểm WS9 (Nhị Khê) đến điểm WS12 (Hoàng Đông) do không tiếp nhận thêm nguồn ô nhiễm nào khác cộng với quá trình tự làm sạch và pha loãng bởi các nguồn nước khác như sông Đáy qua kênh Vân Đình nên hàm lượng kim loại đồng (Cu) đã giảm dần. 3.2.2. Hàm lƣợng kim loại chì (Pb) trong nƣớc sông Nhuệ Pb (mg/l) 0,055 0,050 QCVN 08: 2008/BTNMT 0,045 Cột B1 0,040 Cột A2 0,035 mùa mưa 0,030 mùa khô 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 Vị trí lấy mẫu 0,000 WS 1 WS 2 WS 3 WS 4 WS 5 WS 6 WS 7 WS 8 WS 9 WS 10 WS 11 WS 12 Hình 3.9. Hàm lƣợng chì (Pb) trong nƣớc sông Nhuệ Bảng 3.5 và hình 3.9 trình bày kết quả giá trị hàm lượng chì (Pb) của các mẫu nước sông Nhuệ. Hàm lượng kim loại chì (Pb) trong các mẫu nước có sự khác biệt giữa các khu vực nghiên cứu và giữa các mùa nghiên cứu. Đánh giá theo thời gian nghiên cứu: Vào mùa mưa hàm lượng chì (Pb) trong các mẫu nước giao động từ 0,006 – 0,017 (mg/l) và vào mùa khô từ 0,009 – 0,045 (mg/l). Như vậy có sự chênh lệch về hàm lượng chì (Pb) giữa mùa mưa và mùa khô. Vào mùa mưa hàm lượng chì (Pb) trong nước sông Nhuệ có sự đồng đều từ đầu nguồn đến cuối nguồn do có sự pha loãng của nước mưa. Tất cả các giá trị hàm lượng chì (Pb) đo được vào mùa mưa đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép đối với chất lượng nước mặt dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt cột A2 – QCVN 08:2008/BTNMT. Vào mùa khô, khi lượng mưa khá ít và không có sự pha loãng của nước mưa thì hàm lượng chì (Pb) trong nước có sự biến động khá lớn. Qua hình 3.9 và bảng 3.5 nhận thấy được có đến 5/12 điểm vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với chất lượng nước mặt dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt cột A2 – QCVN 08:2008/BTNMT. Đánh giá theo không gian nghiên cứu, dọc theo chiều dài sông Nhuệ từ thượng nguồn WS1 (Thụy Phương) đến hạ nguồn WS12 (Hoàng Đông) nhận thấy: tại điểm thượng nguồn lấy 19 nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc, hàm lượng kim loại chì (Pb) trong nước sông Nhuệ có giá trị rất thấp. Hàm lượng chì (Pb) trong các mẫu nước có giá trị cao tại một số điểm như WS5 (Thanh Liệt), WS6 (Tả Thanh Oai), WS7 (Đại Áng) và WS12 (Hoàng Đông). Tại điểm WS5 – WS7 hàm lượng chì tăng cao do: các điểm này tiếp nhận nguồn nước thải từ khu công nghiệp Văn Điển, đặc biệt là nhà máy pin Văn Điển nên hàm lượng chì khá cao; tại điểm WS12 có hàm lượng Pb cao do: vị trí lấy mẫu chỉ cách đường quốc lộ 1A vài trăm mét nên ảnh hưởng của các hoạt động giao thông dẫn đến hàm lượng chì cũng cao hơn các điểm khác. 3.2.3. Hàm lƣợng kim loại kẽm (Zn) trong nƣớc sông Nhuệ Qua kết quả được trình bày bảng 3.5 và hình 3.10, nhận thấy rằng hàm lượng kẽm (Zn) trong các mẫu nước tại sông Nhuệ có sự khác nhau giữa các khu vực nghiên cứu và giữa các mùa nghiên cứu. Đánh giá theo thời gian nghiên cứu: hàm lượng kẽm (Zn) trong các mẫu nước giao động từ 0,150 – 1,213 (mg/l) vào mùa khô và từ 0,087 – 0,197 (mg/l) vào mùa mưa. Như vậy có sự chênh lệch hàm lượng kẽm (Zn) giữa mùa mưa và mùa khô. Vào mùa mưa hàm lượng kẽm (Zn) trong nước sông Nhuệ có sự đồng đều từ đầu sông đến cuối sông do có sự pha loãng của nước mưa. Vào mùa khô, khi lượng mưa khá ít và không có sự pha loãng của nước mưa thì hàm lượng kẽm (Zn) trong nước có sự biến động khá lớn, qua hình 3.10 nhận thấy được các điểm tăng nhanh về nồng độ kẽm (Zn) trong nước. Từ đó nhận diện được các điểm phát thải chất ô nhiễm. Đánh giá theo không gian nghiên cứu, dọc theo chiều dài sông Nhuệ từ đầu nguồn WS1 (Thụy Phương) đến cuối nguồn WS12 (Hoàng Đông – cách điểm giao với sông Đáy 1km) nhận thấy: tại điểm thượng nguồn lấy nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc hàm lượng kim loại kẽm (Zn) trong nước sông Nhuệ có giá trị rất thấp. Hàm lượng kẽm bắt đầu tăng đột biến tại điểm WS2 (Phú Diễn) và giảm dần từ điểm WS5 (Thanh Liệt) về cuối nguồn. Nguyên nhân của sự tăng nhanh tại điểm WS2 do: tại điểm WS2 tiếp nhận nguồn nước thải ô nhiễm của cụm công nghiệp Phú Minh (xã Cổ Nhuế, Từ Liêm) do công ty Cổ phần đầu tư và xây dựng Việt Hà làm chủ đầu tư, nước thải từ các khâu rửa khuôn mẫu sau khi đúc nhôm, rửa bản kẽm, nhuộm vải, bao bì nhựa… chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung, nên toàn bộ nước thải từ cụm công nghiệp xả thẳng ra sông Nhuệ. Từ điểm WS9 (Nhị Khê) đến điểm WS12 (Hoàng Đông) do không tiếp nhận thêm nguồn ô nhiễm nào khác cộng với quá trình tự làm sạch và pha loãng bởi các nguồn nước khác như sông Đáy qua kênh Vân Đình nên hàm lượng kim loại kẽm (Zn) đã giảm dần. 20