CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về nước mặt và nguyên nhân gây ô nhiễm nước mặt 1.1 Giới thiệu về nước mặt Tài nguyên nước mặt: Là nước phân bố trên mặt đất, nước trong các đại dương, sông, suối, ao hồ, đầm lầy. Đặc điểm của tài nguyên nước mặt là chịu ảnh hưởng lớn từ điều kiện khí hậu và các tác động khác do hoạt động kinh tế của con người; nước mặt dễ bị ô nhiễm và thành phần hóa lý của nước thường bị thay đổi; khả năng hồi phục trữ lượng của nước nhanh nhất ở vùng thường có mưa [5]. Chất lượng nước mặt có thể được phân loại và đánh giá theo các chỉ tiêu sau: các chỉ tiêu lý học (nhiệt độ, độ màu, độ đục, mùi vị…), các chỉ tiêu hóa học (pH, độ kiềm, độ cứng…), các chỉ tiêu sinh học (thường là các vi khuẩn ở dạng đơn bào). Chất lượng nước mặt có thể bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm hữu cơ, nguồn bệnh chứa trong nước thải sinh hoạt, nước thải nông nghiệp và các rác thải từ các hoạt động nhân sinh của con người, những nguồn thải này gây hiện tượng phú dưỡng và thiếu oxy trong nước, nhiễm mặn, kim loại nặng, ô nhiễm dầu, các hóa chất khó phân hủy… Suy giảm chất lượng nước mặt làm thoái hoá chức năng của hệ sinh thái, gây ra những biến đổi đột ngột và không thể lường trước đối với hệ sinh thái, khi đó, chỉ một ngưỡng giới hạn bị vượt quá thì sẽ lập tức làm cho toàn bộ hệ thống bị biến đổi, thậm chí sụp đổ.2 Các tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặt 1.1 Các ion vô cơ hòa tan Nhiều ion vô cơ có nồng độ rất cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là trong nước biển.
Trong nước thải đô thị luôn chứa một lượng lớn các ion Cl-, SO42-, PO43-, Na+, K+. 4 Trong nước thải công nghiệp, ngoài các ion kể trên còn có thể có các chất vô cơ có độc tính rất cao như các hợp chất của Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F. a) Các chất dinh dưỡng (N, P): Muối của nitơ và photpho là các chất dinh dưỡng đối với thực vật, ở nồng độ thích hợp chúng tạo điều kiện cho cây cỏ, rong tảo phát triển. Amoni, nitrat, photphat là các chất dinh dưỡng thường có mặt trong các nguồn nước tự nhiên, hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người đã làm gia tăng nồng độ các ion này trong nước tự nhiên.
b) Sulfat (SO42-): Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển và nước phèn, thường có nồng độ sulfat cao. Sulfat trong nước có thể bị vi sinh vật chuyển hóa tạo ra sulfit và axit sulfuric có thể gây ăn mòn đường ống và bê tông. Ở nồng độ cao, sulfat có thể gây hại cho cây trồng. c) Clorua (Cl-): Là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải.
Clorua kết hợp với các ion khác như natri, kali gây ra vị cho nước. Nguồn nước có nồng độ clorua cao có khả năng ăn mòn kim loại, gây hại cho cây trồng, giảm tuổi thọ của các công trình bằng bê tông,. Nhìn chung clorua không gây hại cho sức khỏe con người, nhưng clorua có thể gây ra vị mặn của nước do đó ít nhiều ảnh hưởng đến mục đích ăn uống và sinh hoạt. d) Các kim loại nặng: Pb, Hg, Cr, Cd, As, Mn,.thường có trong nước thải công nghiệp.
Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con người và các động vật khác [6].2 Các chất hữu cơ a) Các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học (các chất tiêu thụ oxi): Cacbonhidrat, protein, chất béo. thường có mặt trong nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị , nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm là các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học. Trong nước thaỉ sinh hoạt, có khoảng 60-80% lượng chất hữu cơ thuộc loại dễ bị phân huỷ sinh học.Chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học thường ảnh hưởng có hại 5 đến nguồn lợi thuỷ sản, vì khi bị phân huỷ các chất này sẽ làm giảm oxy hoà tan trong nước, dẫn đến chết tôm cá. b) Các chất hữu cơ bền vững: Các chất hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi sinh vật phân huỷ trong môi trường.
Một số chất hữu cơ có khả năng tồn lưu lâu dài trong môi trường và tích luỹ sinh học trong cơ thể sinh vật. Do có khả năng tích luỹ sinh học, nên chúng có thể thâm nhập vào chuỗi thức ăn và từ đó đi vào cơ thể con người.3 Dầu mỡ Hầu hết các loại động thực vật đều bị tác hại của dầu mỡ. Các loại động thực vật thủy sinh dễ bị chết do dầu mỡ ngăn cản quá trình hô hấp, quang hợp và cung cấp năng lượng. Tuy nhiên, một số loại tảo lại kém nhạy cảm với dầu mỡ, do đó trong điều kiện ô nhiễm dầu mỡ, nhiều loại tảo lại phát triển mạnh.
Giao thông thủy, khai thác và đặc biệt vận chuyển dầu thô là nguồn gây ô nhiễm dầu mỡ chủ yếu đối với môi trường nước.4 Các chất có màu Các chất hữu cơ do xác thực vật bị phân hủy sắt và mangan dạng keo hoặc dạng hòa tan, các chất thải công nghiệp. Các chất thải công nghiệp (phẩm màu, crom, tanin, Lignin. Ngoài các tác hại có thể có của các 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 khác nhau.5 Các chất gây mùi vị Nhiều chất có thể gây mùi vị cho nước; trong đó, nhiều chất có tác hại đến sức khỏe con người cũng như gây các tác hại khác đến động thực vật và hệ sinh thái như: - Các chất hữu cơ từ nước thải đô thị, nước thải công nghiệp. 6 - Các sản phẩm của quá trình phân hủy xác động thực vật.
- Dầu mỡ và các sản phẩm dầu mỡ.6 Các vi sinh vật gây bệnh Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước gây tác hại cho mục đích sử dụng nước trong sinh hoạt. Các sinh vật này có thể truyền hay gây bệnh cho người. Các sinh vật gây bệnh này vốn không bắt nguồn từ nước, chúng cần có vật chủ để sống ký sinh, phát triển và sinh sản. 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.
Các sinh vật này là vi khuẩn, virút, động vật đơn bào, giun sán [6].2 Nghiên cứu về chất lượng nước mặt 1.1 Nghiên cứu về chất lượng nước mặt ngoài nước Đề tài “Quy hoạch chất lượng nước sông, một nghiên cứu về hệ thống sông Karoon và Dez”(2004) thực hiện bởi M Karamouz, N Mahjouri và R Kerachian thuộc trường dân sự và Kỹ thuật Môi trường, Đại học Amirkabir, Khoa Kỹ thuật Môi trường, Đại học Tehran, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Đại học Tehran, Iran. Lưu vực sông Karoon-Dez với diện tích 67.000 km vuông, nằm ở phần phía nam của Iran. Hệ thống sông này cung cấp cho nhu cầu nước của 16 thành phố, một số làng, hàng ngàn ha đất nông nghiệp, và một số nhà máy thủy điện. Phân vùng chất lượng nước có thể cung cấp thông tin cần thiết cho việc phát triển chất lượng nước sông cũng như chính sách quản lý.
Hiệu quả của các phương pháp phân vùng được đánh giá sử dụng dữ liệu chất lượng nước thu thập từ các điểm quan trắc lấy mẫu trên lưu vực sông Karoon và Dez R. Các kết quả cho thấy các phương pháp đề xuất cung cấp thông tin có giá trị để hỗ trợ ra quyết định và để giúp quản lý chất lượng nước sông trong khu vực [7]. Đề tài “Đánh giá chất lượng nước và ảnh hưởng của nó trên sức khỏe của cư dân Jhunjhunun, Rajasthan” của Taruna Juneja và Alankrita Chaudhary tập trung vào việc đo lường chất lượng nước uống ở các khu vực nông thôn của Jhunjhunun, 7 huyện Rajasthan và ảnh hưởng của nó đối với sức khỏe con người như lời kể của người dân sống trong các khu vực này. Khác nhau phân tích bao gồm vật lý, hóa học và vi sinh đánh giá được tiến hành trên mặt nước mẫu thu thập từ các làng.
Các mẫu được phát hiện là có độ pH cao, cho thấy độ kiềm của các mẫu nước, và hàm lượng Cr cao. Chất lượng vi sinh vật cũng là vấn đề trong hầu hết các các trường hợp trên, trái với những phát hiện này, đa số người dân sống trong các khu vực này là không mắc các bệnh do nước gây ra khác nhau. Vì vậy, nghiên cứu lý luận về sự cần thiết và tầm quan trọng của hệ thống quản lý nước lọc nước và trong thời gian hiện tại [8]. Đề tài “Đánh giá chất lượng nước sông Asa thuộc Nigeria và cá Clarias gariepinus bản địa (2011)”, nhóm tác giả: Olatunji M.
Olayemi, và Anthony I. Nước là một nguồn tài nguyên thiên nhiên có giá trị đối với sự tồn tại của tất cả các sinh vật sống. Quản lý chất lượng của tài nguyên quý giá này là đặc biệt quan trọng. Trong nghiên cứu này sông mẫu nước được thu thập và phân tích để đánh giá chất hóa lý và vi khuẩn ô nhiễm trong dòng phân khúc đường sông Asa trong Ilorin, Nigeria.
Mẫu trưởng thành của cá Clarias gariepinus cũng được thu thập từ các sông nghiệm Asa và từ sự kiểm soát Đầm nước Asa và được phân tích để điều tra mô học so sánh và mật độ vi khuẩn trong gan và ruột để đánh giá các tác động của ô nhiễm tới các sinh vật thuỷ sinh. Độ pH nước được tìm thấy nằm trong khoảng 6,32-6,43 với một phạm vi nhiệt độ trung bình 24,3-25,8 ° C. Các thông số hóa lý khác theo dõi bao gồm tổng chất rắn lơ lửng, tổng chất rắn hòa tan, nhu cầu oxy sinh hóa và oxy giá trị nhu cầu hóa chất vượt mức đề nghị cho chất lượng nước mặt. Kết quả phân tích vi khuẩn bao gồm tổng số dị dưỡng, coliform tổng và đếm coliform chịu nhiệt cho thấy một mức độ cao của ô nhiễm phân của con sông.
Điều tra mô học cho thấy không có sự thay đổi đáng kể trong cấu trúc mô, nhưng một sự phân biệt so sánh đáng chú ý của mật độ vi khuẩn cao hơn trong ruột và gan mô của Clarias gariepinus từ sông Asa hơn trong những thu thập từ sự kiểm soát. Nó được suy ra rằng sông Asa hạ lưu bị ô nhiễm và sinh vật 8 thủy sinh của mình là vi trùng bị ô nhiễm và không an toàn cho con người và động vật [9]. Phương pháp đánh giá chất lượng nước (CLN) mặt WQI (Water Quality Index) được đề xuất và áp dụng đầu tiên ở Mỹ năm 1965 – 1970.