Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Các khái niệm liên quan 1.1- Khái niệm môi trường nước: Nước hay Thủy quyển là một trong 4 thành phần của môi trường, bao gồm tất cả các loại nguồn nước, như: nước đại dương, nước sông hồ, nước đóng băng, nước ngầm. Trong đó: 97% là nước ở các đại dương, 2% là nguồn nước đóng băng ở các cực, 1% là nước ngọt ở các sông hồ, nước ngầm phục vụ cho nhu cầu của con người và các nhu cầu khác[1]. Tuyên bố chung về quyền sử dụng nước của Hiệp hội quyền kinh tế, xã hội và văn hoá (The covenant on Economic, Social and Cultural Rights, CESCR) vào tháng 11/2002 đánh dấu mốc quan trọng trong lịch sử nhân quyền con người.
Đây lần đầu tiên, quyền sử dụng nước được công nhận như là quyền cơ bản và 145 quốc gia đã ký vào bản tuyên bố đó sẽ hợp tác và cố gắng đảm bảo mọi cá nhân trên thế giới được cung cấp nguồn nước sạch công bằng và không phân biệt đối xử [13]. Sau khi có Luật Bảo vệ môi trường (1/1994) và Nghị định 175/NĐ-CP hướng dẫn thi hành luật (10/1994), Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường đã ban hành các Tiêu chuẩn Môi trường (1995), trong đó có các tiêu chuẩn chất lượng nước như: Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, tiêu chuẩn chất lượng nước ven bờ, tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm, tiêu chuẩn chất lượng nước thải. Khi nói đến nước thải gây ô nhiễm người ta dùng thuật ngữ mức độ ô nhiễm nước. Để xác định chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước người ta dùng các thông số chất lượng nước [15], như: n 7 Thông số vật lý: Nhiệt độ, màu, mùi vị, độ dẫn điện, độ phóng xạ…có thể độ được xác định bằng định tính hoặc đinh lượng.
Thông số hóa học: Độ PH, lượng chất lơ lửng, các chỉ số BOD, COD, DO, dầu mỡ, clorua, sunphat, amoni, nitrit, nitrat, photphat, các nguyên tố vi lượng, kim loại nặng, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa và nhiều loại chất độc khác. Thông số sinh học: Coliform, Fecal streptococus, tổng số vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí, các vi sinh vật gây bệnh. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước: * Khái niệm ô nhiễm nước: Do hoạt động tự nhiên và nhân tạo mà thành phần và chất lượng của nước trong môi trường có thể bị thay đổi. Sau một thời gian nước có thể tự làm sạch thông qua các quá trình tự nhiên như: hấp thụ, lắng, lọc, tạo keo, phân tán, ôxi hoá, khử, polyme hoá, hoặc bị biến đổi dưới tác dụng của các vi sinh vật… Khả năng tự làm sạch của nước mạnh hay yếu phụ thưộc vào nguồn nước có lưu thông hay không, phụ thuộc vào tải lượng chất ô nhiễm hay loại chất ô nhiễm.
Khi đưa một lượng chất ô nhiễm quá lớn vào nguồn nước, vượt quá khả năng tự làm sạch của nó thì nguồn nước sẽ bị ô nhiễm. Vậy, sự ô nhiễm nước là sự thay đổi của thành phần và tính chất của nước ảnh hưởng đến hoạt sống bình thường của con người và sinh vật. Khi sự thay đổi thành phần và tính chất của nước vượt quá một ngưỡng cho phép thì sự ô nhiễm của nước đã ở mức nguy hiểm và gây ra một số bệnh ở người. * Thông số và tác nhân ô nhiễm nguồn nước - Màu sắc: Nước tinh khiết thì không có màu.
Nước thường có màu do sự tồn tại của một số chất trong nước như: + Các chất hữu cơ do xác động thực vật bị phân huỷ (các chất humic). + Sắt và Mangan dạng keo hoặc dạng hoà tan làm nước có màu vàng đỏ, đen. n 8 Màu thực của nước là màu được tạo do các chất hoà tan hoặc chất keo có trong nước. Màu biểu hiện của nước do các chất rắn lơ lửng trong nước gây ra.
Ngoài tác hại có thể có của chất gây màu trong nước, nước có màu còn được xem là không đạt tiêu chuẩn về mặt cảm quan, gây trở ngại cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau. - Tổng chất rắn lơ lửng (TSS): Chất rắn lơ lửng là các hạt rắn vô cơ hoặc hữu cơ lơ lửng trong nước như khoáng sét, bùn, bụi quặng, mùn, sợi thực vật, vi khuẩn, tảo,… Sự có mặt của chất rắn ơ lửng trong nước mặt do hoạt động sói mòn, nước chảy tràn làm mặt nước bị đục, thay đổi màu sắc và các tính chất khác. Chất rắn lơ lửng ít xuất hiện trong nước ngầm vì nước được lọc và các chất rắn bị giữ lại trong quá trình nước thấm qua các tầng đất. Nước trong thì cho phép ASMT chiếu tới các tần nước sâu.
Khi nước chứa nhiều chất rắn lơ lửng, các loại tảo, các chất hữu cơ… trở nên kém thấu quang ASMT. Từ đó các sinh vật sống ở tầng dáy sâu phải chịu điều kiện kém ánh sáng trở nên kém linh hoạt. Mặt khác, các chất rắn chứa trong nước làm hoạt động của các sinh vật trong nước trở nên hoạt động kém linh hoạt. - Độ cứng của nước do sự có mặt của các muối Ca và Mg trong nước.
Độ cứng của nước được gọi là tạm thời khi nó do các muối cacbonat hoặc bicacbonat Ca và Mg gây ra: Loại nước này khi đun sẽ tạo ra kết quả CaCO3 và MgCO3 và sẽ bớt cứng. Độ cứng vĩnh cửu của nước gây nên do các muối sunfat hoặc clorua Ca, Mg. Độ cứng vĩnh cửu thường rất khó loại trù. Độ cứng là chỉ tiêu cần quan tâm khi dánh giá chất lượng nước ngầm.
Nó ảnh hưởng lớn tới chất lượng nước sinh hoạt, và sản xuất. Độ cứng của nước được tính bằng mg/l CaCO3. n 9 Đối với nước tinh khiết thì pH = 7, khi trong nước chứa nhiều ion H+ hơn ion OH- thì nước có tính axit (pH < 7); khi nước chứa nhiều ion OH- thì nước có tính kiềm (pH > 7). - Nồng độ ôxy tự do hoà tan trong nước (DO): Ôxy tự do tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước, thường được tạo ra do sự hoà tan ôxy từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo.
Nồng độ ôxy tự do tan trong nước khoảng 8 – 10 mg/l, và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ hoá chất, sự quang hợp của tảo. Do vậy DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá ô nhiễm của thuỷ vực, nhất là ô nhiễm hữu cơ. - Nhu cầu ôxy hoá (BOD): Nhu cầu ôxy hoá là lượng ôxy mà vi sinh vật cần dùng để ôxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thành CO2, nước, tế bào mới và các sản phẩm trung gian. - Nhu cầu hoá học (COD): Nhu cầu ôxy hoá học là lượng ôxy cần thiết cho quá trình ôxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và nước.
Như vậy, COD là lượng ôxy cần thiết để ôxy hoá toàn bộ các hợp chất hữu cơ trong nước, còn BOD chỉ là lượng ôxy cần thiết để ôxy hoá các chất dễ phân huỷ sinh học. - Kim loại nặng: Các kim loại như Hg, Cd, Pb, As, Cr, Cu, Zn, Fe… có trong nước với nồng độ lớn đều làm nước bị ô nhiễm. Kim loại nặng không tham gia, hoặc ít tham gia vào các quá trình sinh hoá và thường tích luỹ lại trong cơ thể sinh vật, vì vậy chúng là các chất độc gây hại cho cơ thể sinh vật. Các kim loại nặng này có mặt trong nước do nhiều nguồn như nước thải công nghiệp, còn trong khai thác khoáng sản thì do nước mỏ có tính axit làm tăng quá trình hoà tan các kim loại nặng trong thành phần khoáng vật.
- Các nhóm anion NO3-, PO43-, SO42-: Các nguyên tố N, P, S ở nồng độ thấp thì là chất dinh dưỡng cho tảo và các sinh vật dưới nước. Tuy nhiên, khi n 10 nồng độ các chất này cao gây ra sự phú dưỡng nước hoặc là nguyên nhân gây nên các biến đổi sinh hoá trong cơ thể người và sinh vật mà sử dụng nguồn nước này. - Tác nhân ô nhiễm sinh học: Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước gây tác hại cho nguồn nước phục vụ vào mục đích sinh hoạt. Các sinh vật này có thể truyền hoặc gây bệnh cho người và động vật.
Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng. Để đánh giá mức ô nhiễm vi sinh vật của nước, người ta thường dùng chỉ tiêu coliform. - Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước: * Nguồn nước thải là nguồn phát sinh ra nước thải và là nguồn gây ô nhiễm môi trường nước chủ yếu. + Nguồn không xác định: Là nguồn gây ô nhiễm không có điểm cố định, không xác định được vị trí, bản chất, lưu lượng và tác nhân gây ô nhiễm.
Nguồn này rất khó để quản lý (VD như mưa chảy tràn vào ao hồ, kênh rạch). Phân loại theo tác nhân gây ô nhiễm gồm có tác nhân lý hoá, tác nhân hoá học, tác nhân sinh học. Phân loại theo nguồn gốc phát sinh thì gồm có 4 nguồn nước thải là nguồn nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải nông nghiệp và nguồn nước thải tự nhiên [16]. * Đặc điểm nguồn nước thải công nghiệp: Nguồn nước thải công nghiệp chứa nhiều hoá chất độc hại (kim loại nặng như Hg, As, Pb, Cd,…); các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học (phenol, dầu mỡ.); các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học từ cơ sở sản xuất thực phẩm.
Tuy nhiên nước thải công nghiệp n 11 không có đặc điểm chung mà thành phần tính chất tuỳ thuộc vào quá trình sản xuất cũng như quy mô xử lý nước thải. Nước thải của các cơ sở chế biến lương thực thực phẩm có chứa nhiều chất phân huỷ sinh học; trong khi nước thải công nghiệp lại chứa nhiều kim loại nặng. Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên là do nhiễm mặn, nhiễm phèn, gió bão, lũ lụt…nước mưa rơi xuống mặt đất, mái nhà, đường phố, đô thị, khu công nghiệp kéo theo các chất bẩn Ô nhiễm nhân tạo chủ yếu do xả nước thải từ các vùng dân cư, các khu công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, thuốc BVTV, phân bón trong sản xuất nông nghiệp. Theo tác nhân gây ô nhiễm, ta phân biệt ô nhiễm vô cơ và ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm vi sinh vật, cơ học hay vật lý, ô nhiễm phóng xạ.
Theo vị trí ta phân biệt ô nhiễm sông, hồ, biển, ô nhiễm nước mặt, nước ngầm. Theo nguồn gây ô nhiễm phân biệt: Nguồn xác định là ta có thể xác định được nguồn thải từ các nhà máy, các khu công nghiệp, khu đô thị.