Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Một số khái niệm - Khái niệm môi trường: "Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên. - Khái niệm ô nhiễm môi trường: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật”[18]. Trên thế giới, ô nhiễm môi trường được hiểu là việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khỏe con người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường.
Các tác nhân ô nhiễm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn (chất thải rắn) chứa hóa chất hoặc tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng lượng như nhiệt độ, bức xạ. Tuy nhiên, môi trường chỉ được xem là bị ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng, nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt đến mức có khả năng tác động xấu đến con người, sinh vật và vật liệu. - Khái niệm suy thoái môi trường: “Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hưởng xấu đối với con người và sinh vật.” [18] Trong đó, thành phần môi trường được hiểu là các yếu tố tạo thành môi trường: không khí, nước, đất, âm thanh, ánh sáng, lòng đất, núi, rừng, sông, hồ, biển, sinh vật, các hệ sinh thái, các khu dân cư, khu sản xuất, khu bảo tồn thiên nhiên, cảnh quan thiên nhiên, danh lam thắng cảnh, di tích lịch sử và các hình thái vật chất khác. 5 - Khái niệm về ô nhiễm môi trường nước: Hiến chương châu Âu về nước đã định nghĩa: "Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã".
* Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng. * Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước. Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý. - Khái niệm về tiêu chuẩn môi trường: “Tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường.
- Vì sao nói con người cũng là một nguồn ô nhiễm: Con người sống trên Trái đất chủ yếu sử dụng không khí, nước và thực phẩm để nuôi dưỡng cơ thể. Mỗi người lớn một ngày hít vào 100 lít không khí và thở ra lượng khí cacbonic cũng nhiều như vậy. Khí cacbonic là khí thải, tụ lại nhiều một chỗ sẽ làm vẩn đục không khí trong phòng, gây khó chịu. Nếu buổi tối đi ngủ đóng kín cửa phòng, khí cacbonic sẽ vẩn đục khắp phòng.
Bởi vậy buổi sáng ngủ dậy phải mở cửa để không khí lưu thông, phòng ở mới sạch. Khi người ta ăn các thức ăn để bổ sung dinh dưỡng, sẽ thải ra cặn bã. 6 Trong quá trình thay đổi tế bào trong cơ thể con người thường toả ra nhiệt lượng và mùi vị. Mùi vị của cơ thể mỗi người khác nhau, trong đó có một mùi rất nặng kích thích hệ thần kinh khứu giác, đó là mùi hôi nách.
Đây cũng là một nguồn ô nhiễm của cơ thể con người. Trong sinh hoạt hàng ngày, cơ thể con người luôn luôn toả nhiệt để điều tiết cân bằng nhiệt độ cơ thể. Nhiệt lượng này toả ra môi trường xung quanh nên chúng ta không thấy ảnh hưởng xấu của hiện tượng này. Ví dụ trong một toa xe đóng kín cửa chật ních người, nhiệt độ sẽ cao dần và những người bên trong sẽ cảm thấy khó chịu, vì nhiệt lượng toả ra từ cơ thể người đã làm tăng nhiệt độ trong xe.
Cơ thể chúng ta là một nguồn ô nhiễm. Nêu vấn đề này ra có thể có một số người chưa nhận thức được. Nhưng chúng ta sẽ phát hiện ra điều này khi tập trung một số đông người trong một môi trường nhỏ hẹp. Bởi vậy, chúng ta không những cần phòng ngừa ô nhiễm công nghiệp mà còn cần phòng ngừa cơ thể gây ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ chúng ta.
Các thông số đánh giá chất lượng nước Chất lượng nước được đánh giá bởi các thông số, các chỉ tiêu đó là: - Các thông số lý học, ví dụ như: + Nhiệt độ: Nhiệt độ có tác động đến các quá trình sinh hóa diễn ra trong nguồn nước tự nhiên sự thay đổi về nhiệt độ sẽ kéo theo các thay đổi về chất lượng nước, tốc độ, dạng phân hủy các hợp chất hữu cơ, nồng độ oxy hòa tan. + pH: là chỉ số thể hiện độ axít hay bazơ của nước, là yếu tố môi trường ảnh hưởng tới tốc độ phát triển và sự giới hạn phát triển của vi sinh vật trong nước. Trong lĩnh vực cấp nước, pH là yếu tố phải xem xét trong quá trình đông tụ hóa học, sát trùng, làm mềm nước, kiểm soát sự ăn mòn. Trong hệ thống xử lý nước thải bằng quá trình sinh học thì pH phải được khống chế trong phạm vi thích hợp đối với các loài vi sinh vật liên quan, pH là yếu tố môi trường có ảnh hưởng tới tốc độ phát triển và giới hạn sự phát triển của vi sinh vật ở trong nước.
7 - Các thông số hóa học, ví dụ như: + BOD: (Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá) là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian. Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quá trình phân huỷ sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước. BOD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật. + COD: (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ.
Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật. Toàn bộ lượng oxy sử dụng cho các phản ứng trên được lấy từ oxy hoà tan trong nước (DO). Do vậy nhu cầu oxy hoá học và oxy sinh học cao sẽ làm giảm nồng độ DO của nước, có hại cho sinh vật nước và hệ sinh thái nước nói chung. Nước thải hữu cơ, nước thải sinh hoạt và nước thải hoá chất là các tác nhân tạo ra các giá trị BOD và COD cao của môi trường nước.
+ NO3: Là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các chất có chứa nitơ trong nước thải. + Các yếu tố kim loại nặng (KLN): Các kim loại nặng là những yếu tố mà tỷ trọng của chúng bằng hoặc lớn hơn 5 như Asen, Cadmi, Sắt, Mangan…ở hàm lượng nhỏ nhất định chúng cần cho sự phát triển và sinh trưởng của động vật, thực vật nhưng khi hàm lượng tăng chúng sẽ trở thành độc hại đối với sinh vật và con người thông quan chuỗi thức ăn. - Các thông số sinh học, ví dụ như: + Coliform: Là nhóm vi sinh vật quan trọng trong chỉ thị môi trường, xác định mức độ ô nhiễm về mặt sinh học của nguồn nước. Vấn đề ô nhiễm môi trường nước mặt trên thế giới và ở Việt Nam 1.
Vấn đề ô nhiễm nước mặt trên thế giới Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, nước đáp ứng các nhu cầu của cuộc sống ăn uống, sinh hoạt, hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, năng lượng, giao thông vận tải…Tài nguyên nước trên thế giới có trữ lượng khoảng 1,45 tỷ km3 trong đó trữ lượng nước sông là 12.000 km3 chiếm khoảng 0,001% tổng lượng nước [26]. Đây là nguồn nước chính phục vụ cho nhu cầu của con người do vậy nó đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với sự sống, sự phát triển của mọi quốc gia trên thế giới. Nhưng ngày nay nguồn nước đang bị đe dọa nghiêm trọng, ngày càng ô nhiễm làm ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống, sức khỏe, sự phát triển của nhân loại. Trong thập niên 60, ô nhiễm nước lục địa và đại dương gia tăng với nhịp độ đáng lo ngại.
Tiến độ ô nhiễm nước phản ánh trung thực tiến bộ phát triển kỹ nghệ. Sau đây là một vài ví dụ tiêu biểu: Riachuelo là con sông lớn chảy qua thủ đô Buenos Aires của Argentina. Thay vì trở thành nguồn cung cấp nước tưới tiêu và điều hòa khí quyển cho thành phố, sông Riachuelo giờ đây nổi tiếng là con sông bị ô nhiễm nặng nhất châu Mĩ, gây nhức nhối cho dân cư cũng như chính phủ nước này. Từ nhiều năm nay, người ta đã không còn thấy con cá nào sống ở dưới sông Riachuelo, còn mùi xú uế thì nồng nặc bốc lên kèm theo nhiều rác rưởi nổi trên mặt nước.
Nước sông Riachuelo không còn chút oxi nào và bị ô nhiễm nặng vì nước thải sinh hoạt, chất độc hóa học từ các nhà máy ven sông đổ ra kèm theo lượng khổng lồ rác thải trong thành phố dồn về. Dọc triền sông Riachuelo hiện đang có tới hơn 2 triệu người dân Argentina sinh sống mà người ta thường gọi đùa là “làng rác”. Đa số dân cư trong khu vực này đều là lao đông nghèo, người nhập cư bất hợp pháp và một phần không nhỏ tầng lớp xã hội người da đen sinh sống. Họ điềm nhiên vứt rác và đổ bất cứ thứ gì không cần thiết xuống sông như một tiền lệ và thói quen đã được mọi người chấp nhận từ lâu.