Luận văn thạc sĩ hus đánh giá ô nhiễm và nghiên cứu biện pháp xử lý kim loại nặng trong đất và nước tại làng nghề cơ khí xã thanh thùy thanh oai hà nội

Luận văn thạc sĩ HUS đánh giá ô nhiễm và biện pháp xử lý kim loại nặng trong đất, nước tại làng nghề cơ khí Thanh Thùy, Thanh Oai, Hà Nội.

• Tác giả: Lương Thị Hoa
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Loan
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Đánh Giá Ô Nhiễm và Nghiên Cứu Biện Pháp Xử Lý Kim Loại Nặng Trong Đất và Nước Tại Làng Nghề Cơ Khí Xã Thanh Thùy, Thanh Oai, Hà Nội
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Nguồn phát tán KLN trong đất và nƣớc
• 1.2. Nguồn phát tán KLN trong môi trƣờng nƣớc
• 1.3. Nguồn phát tán KLN trong môi trƣờng đất
• 1.4. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất, nƣớc trên thế giới và làng nghề Việt Nam
• 1.4.1. Hiện trạng ô nhiễm KLN trên thế giới
• 1.4.2. Hiện trạng ô nhiễm KLN ở các làng nghề Việt Nam
• 1.5. Ảnh hƣởng của ô nhiễm KLN đến môi trƣờng và sinh vật
• 1.6. Dạng tồn tại của KLN trong đất
• 1.7. Dạng tồn tại của một số KLN trong nƣớc
• 1.8. Độc tính của kim loại nặng
• 1.9. Một số biện pháp xử lý ô nhiễm KLN trên thế giới và Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 2.2. Phƣơng pháp tổng quan tài liệu nghiên cứu
• 2.3. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát
• 2.4. Phƣơng pháp thực nghiệm
• 2.5. Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
• 2.5.1. Môi trƣờng nƣớc
• 2.5.2. Môi trƣờng đất
• 2.6. Phƣơng pháp đánh giá, phân tích và xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khái quát đặc điểm và hiện trạng sản xuất làng nghề Thanh Thùy
• 3.2. Hiện trạng sản xuất tại làng nghề cơ khí Thanh Thùy
• 3.3. Kết quả đánh giá chất lƣợng môi trƣờng làng nghề xã Thanh Thùy
• 3.3.1. Môi trƣờng đất
• 3.3.2. Môi trƣờng nƣớc
• 3.4. Kết quả nghiên cứu các giải pháp xử lý KLN làng nghề Thanh Thùy
• 3.4.1. Biện pháp tăng pH bằng bón vôi (CaO) để cố định KLN trong đất
• 3.4.2. Thí nghiệm dùng thực vật bèo tây làm sạch nƣớc ô nhiễm KLN
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Tại Thanh Thùy

Ô nhiễm kim loại nặng (KLN) là một vấn đề nghiêm trọng tại các làng nghề, đặc biệt là tại làng nghề cơ khí Thanh Thùy, Hà Nội. Nơi đây không chỉ là trung tâm sản xuất cơ khí mà còn là điểm nóng về ô nhiễm môi trường. Việc đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất và nước là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường. Theo nghiên cứu, các kim loại như chì (Pb), cadmium (Cd) và arsen (As) đang ở mức báo động, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của người dân.

1.1. Nguyên Nhân Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Tại Làng Nghề

Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm KLN tại làng nghề cơ khí Thanh Thùy bao gồm hoạt động sản xuất công nghiệp, xả thải nước thải chưa qua xử lý và việc sử dụng hóa chất độc hại trong quá trình sản xuất. Theo nghiên cứu của Lương Thị Hoa (2014), các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ không có hệ thống xử lý chất thải, dẫn đến ô nhiễm nghiêm trọng.

1.2. Tác Động Của Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Đến Môi Trường

Ô nhiễm KLN không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng đất và nước mà còn tác động xấu đến sức khỏe của người dân. Các bệnh liên quan đến hô hấp, da liễu và các bệnh mãn tính gia tăng trong cộng đồng. Nghiên cứu cho thấy, người dân sống gần khu vực sản xuất cơ khí có tỷ lệ mắc bệnh cao hơn so với các khu vực khác.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Môi Trường Tại Làng Nghề Cơ Khí Thanh Thùy

Làng nghề cơ khí Thanh Thùy đang phải đối mặt với nhiều thách thức về ô nhiễm môi trường. Nước thải từ các cơ sở sản xuất thường chứa nhiều kim loại nặng và hóa chất độc hại, gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Theo báo cáo, 100% mẫu nước thải tại đây đều vượt tiêu chuẩn cho phép, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng.

2.1. Hiện Trạng Ô Nhiễm Nước Tại Thanh Thùy

Nước thải từ các cơ sở sản xuất cơ khí thường chứa hàm lượng kim loại nặng cao, đặc biệt là Pb, Cd và As. Nguồn nước này không chỉ gây ô nhiễm cho các dòng sông mà còn ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt của người dân. Việc thiếu hệ thống xử lý nước thải là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này.

2.2. Ô Nhiễm Đất Tại Khu Vực Sản Xuất

Đất tại làng nghề cơ khí Thanh Thùy cũng bị ô nhiễm nặng nề do các hoạt động sản xuất. Hàm lượng kim loại nặng trong đất vượt mức cho phép, ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng và sức khỏe của người dân. Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng phân bón chứa kim loại nặng cũng góp phần làm tăng mức độ ô nhiễm.

III. Phương Pháp Đánh Giá Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Tại Thanh Thùy

Để đánh giá mức độ ô nhiễm KLN tại làng nghề cơ khí Thanh Thùy, các phương pháp phân tích mẫu đất và nước đã được áp dụng. Việc lấy mẫu và phân tích được thực hiện theo quy trình nghiêm ngặt, đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả. Các chỉ tiêu như pH, hàm lượng kim loại nặng được xác định để có cái nhìn tổng quan về tình trạng ô nhiễm.

3.1. Phương Pháp Lấy Mẫu Nước Và Đất

Mẫu nước và đất được lấy từ nhiều vị trí khác nhau trong khu vực sản xuất. Việc lấy mẫu được thực hiện theo tiêu chuẩn quốc gia, đảm bảo tính đại diện cho toàn bộ khu vực. Các mẫu sau đó được phân tích tại các phòng thí nghiệm đạt tiêu chuẩn để xác định hàm lượng kim loại nặng.

3.2. Phân Tích Kết Quả Ô Nhiễm

Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong nước và đất tại Thanh Thùy vượt mức cho phép. Các chỉ số như Pb, Cd, As đều ở mức cao, cho thấy tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng. Việc phân tích này giúp xác định rõ nguyên nhân và mức độ ô nhiễm, từ đó đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp.

IV. Biện Pháp Xử Lý Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Tại Thanh Thùy

Để giảm thiểu ô nhiễm KLN tại làng nghề cơ khí Thanh Thùy, nhiều biện pháp xử lý đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp như bón vôi (CaO) để cố định kim loại nặng trong đất và sử dụng thực vật bèo tây để xử lý nước ô nhiễm đã cho thấy hiệu quả tích cực. Việc áp dụng các biện pháp này không chỉ giúp cải thiện chất lượng môi trường mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

4.1. Biện Pháp Hóa Học Bón Vôi Để Cố Định Kim Loại Nặng

Bón vôi (CaO) vào đất là một trong những biện pháp hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm KLN. Phương pháp này giúp tăng pH của đất, từ đó làm giảm tính di động của các kim loại nặng. Nghiên cứu cho thấy, việc bón vôi đã giúp giảm hàm lượng Pb và Cd trong đất một cách đáng kể.

4.2. Biện Pháp Sinh Học Sử Dụng Thực Vật Bèo Tây

Thực vật bèo tây được sử dụng để xử lý nước ô nhiễm kim loại nặng. Phương pháp này không chỉ giúp làm sạch nước mà còn giảm thiểu hàm lượng kim loại nặng trong nước thải. Kết quả nghiên cứu cho thấy, bèo tây có khả năng hấp thụ các kim loại nặng như Pb, Cd, As, từ đó cải thiện chất lượng nước.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Kết Quả Nghiên Cứu Tại Thanh Thùy

Kết quả nghiên cứu về ô nhiễm KLN tại làng nghề cơ khí Thanh Thùy đã chỉ ra rằng, việc áp dụng các biện pháp xử lý là cần thiết và hiệu quả. Các biện pháp này không chỉ giúp cải thiện chất lượng môi trường mà còn nâng cao nhận thức của cộng đồng về bảo vệ môi trường. Việc thực hiện các giải pháp này cần sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng.

5.1. Kết Quả Cải Thiện Chất Lượng Nước

Sau khi áp dụng biện pháp xử lý nước bằng bèo tây, chất lượng nước tại khu vực đã được cải thiện rõ rệt. Hàm lượng kim loại nặng trong nước giảm xuống dưới mức cho phép, đảm bảo an toàn cho sức khỏe cộng đồng. Điều này cho thấy hiệu quả của phương pháp sinh học trong việc xử lý ô nhiễm.

5.2. Tác Động Tích Cực Đến Sức Khỏe Cộng Đồng

Việc cải thiện chất lượng môi trường đã có tác động tích cực đến sức khỏe của người dân. Tỷ lệ mắc bệnh liên quan đến ô nhiễm giảm đáng kể, người dân có ý thức hơn trong việc bảo vệ môi trường. Các biện pháp này cần được duy trì và phát triển để đảm bảo môi trường sống an toàn cho cộng đồng.

VI. Kết Luận Và Tương Lai Của Đánh Giá Ô Nhiễm Tại Thanh Thùy

Đánh giá ô nhiễm kim loại nặng tại làng nghề cơ khí Thanh Thùy là một bước quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Các biện pháp xử lý đã được áp dụng cho thấy hiệu quả tích cực, tuy nhiên, cần có sự đầu tư và hỗ trợ từ các cơ quan chức năng để duy trì và phát triển các giải pháp này. Tương lai của làng nghề cơ khí Thanh Thùy phụ thuộc vào việc cải thiện môi trường sống và nâng cao nhận thức của cộng đồng về bảo vệ môi trường.

6.1. Định Hướng Phát Triển Bền Vững

Để phát triển bền vững, làng nghề cơ khí Thanh Thùy cần có các chính sách hỗ trợ từ chính quyền địa phương. Việc đầu tư vào công nghệ xử lý chất thải và nâng cao nhận thức của người dân về bảo vệ môi trường là rất cần thiết.

6.2. Tương Lai Của Làng Nghề Cơ Khí

Tương lai của làng nghề cơ khí Thanh Thùy sẽ phụ thuộc vào khả năng cải thiện môi trường và sức khỏe cộng đồng. Các biện pháp xử lý ô nhiễm cần được duy trì và phát triển để đảm bảo một môi trường sống an toàn và bền vững cho thế hệ tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Làng nghề cơ khí truyền thống xã Thanh Thùy, huyện Thanh Oai, thành phố Hà Nội là một trong những khu vực sản xuất tiểu thủ công nghiệp trọng điểm với 1.223 hộ tham gia và thu hút 3.131 lao động thường xuyên. Hoạt động tái chế, đột dập và xi mạ kim loại tại đây tiêu thụ khoảng 6.425 tấn sắt thép phế liệu, hơn 6.000 tấn than và hàng trăm tấn hóa chất mỗi năm. Tuy nhiên, có tới hơn 80% cơ sở sản xuất có quy mô hộ gia đình nằm xen kẽ trực tiếp trong khu dân cư trên tổng diện tích tự nhiên 530,75 ha, hầu như không có công trình xử lý chất thải đạt chuẩn. Nước thải chứa hàm lượng kim loại nặng độc hại như Chì (Pb), Cadimi (Cd) và Asen (As) xả thẳng ra hệ thống kênh mương và đồng ruộng, đe dọa nghiêm trọng đến hệ sinh thái đất, nguồn nước mặt, nước ngầm và sức khỏe cộng đồng.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá thực trạng mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất và nước tại xã Thanh Thùy (trọng tâm là hai thôn Rùa Thượng và Rùa Hạ), từ đó đề xuất và kiểm chứng thực nghiệm các giải pháp xử lý khả thi, chi phí thấp nhằm kiểm soát ô nhiễm. Phạm vi khảo sát thực địa và thực nghiệm được tiến hành trong năm 2014, kết hợp giữa khảo sát hiện trường và thử nghiệm mô hình chậu trong phòng thí nghiệm. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện qua việc lượng hóa thành công khả năng giảm hấp phụ kim loại nặng vào rau màu từ 45% đến trên 70% nhờ điều chỉnh pH đất bằng vôi (CaO), đồng thời xác lập hiệu suất loại bỏ kim loại nặng trong nước tưới đạt trên 80% khi sử dụng thực vật thủy sinh bèo tây (Eichhornia crassipes).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên các nền tảng lý thuyết chuyên sâu về độc học môi trường, hóa học đất và công nghệ xử lý sinh học:

• Lý thuyết về sự chuyển hóa và độ linh động của kim loại nặng trong đất: Tính linh động và khả năng hòa tan của các ion kim loại nặng chịu sự chi phối chặt chẽ bởi độ pH của môi trường đất và dung tích trao đổi cation (CEC). Ở điều kiện pH thấp (đất chua dưới 5,5), kim loại tồn tại chủ yếu ở dạng ion tự do linh động (như Pb2+, Cd2+), làm tăng khả năng hấp thụ qua hệ rễ thực vật. Khi nâng pH lên môi trường trung tính hoặc kiềm nhẹ (pH từ 6,5 đến 7,5), các kim loại nặng có xu hướng kết tủa thành các hợp chất hydroxit hoặc cacbonat khó tan (như Pb(OH)2, CdCO3), từ đó bị cố định trong keo đất và giảm độc tính đối với cây trồng.
• Lý thuyết xử lý ô nhiễm bằng thực vật (Phytoremediation): Công nghệ sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý môi trường nước dựa trên 4 cơ chế cơ bản: cố định kim loại tại vùng rễ (Phytostabilization), tích lũy và chuyển vị lên thân lá (Phytoextraction), lọc kim loại qua màng tế bào rễ (Rhizofiltration), và chuyển hóa bay hơi. Bèo tây (Eichhornia crassipes) với hệ rễ chùm phát triển mạnh, sinh khối tăng gấp đôi chỉ sau 14 ngày, có khả năng hấp phụ và cô lập hàm lượng lớn cation kim loại nặng hòa tan trong nước.
• Các khái niệm chuyên ngành then chốt: Dung tích trao đổi cation (CEC), hệ số tích lũy sinh học, ngộ độc mạn tính kim loại nặng, kiểm toán dòng vật chất (Material Flow Analysis) và tiêu chuẩn xả thải công nghiệp.

Phương pháp nghiên cứu

• Quy mô và phương pháp chọn mẫu: Nghiên cứu thu thập tổng cộng 29 mẫu thực địa đại diện trong giai đoạn từ ngày 20/5/2014 đến ngày 30/5/2014. Mạng lưới lấy mẫu bao gồm 7 mẫu khí xung quanh (KXQ1 đến KXQ7), 7 mẫu nước thải tại các cống xả xưởng mạ và cán thép (NT1 đến NT7), 6 mẫu nước mặt trên sông Rùa và ao hồ (NM1 đến NM6), 4 mẫu nước ngầm sinh hoạt (NN1 đến NN4), và 5 mẫu đất tầng mặt độ sâu 0-20 cm (Đ1 đến Đ5). Phương pháp lấy mẫu đất tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 5297:1995 theo phương pháp đường chéo hỗn hợp; mẫu nước thải và nước mặt tuân thủ theo TCVN 5992:1995, TCVN 5994:1995 và TCVN 6000:1995.
• Thiết kế mô hình thực nghiệm:
  1. Thí nghiệm cố định kim loại bằng vôi (CaO): Bố trí 15 công thức chậu đối chứng (mỗi chậu chứa 6 kg đất) trồng rau cải canh (Brassica juncea L.) qua 2 đợt thí nghiệm liên tiếp (Đợt 1 từ 10/6 đến 11/7/2014; Đợt 2 từ 6/9 đến 7/10/2014). Năm mức bón vôi được áp dụng là 0 g; 2,5 g; 5,0 g; 7,5 g và 10,0 g CaO/chậu, tương ứng với nước tưới bổ sung định lượng 0,5 ppm Pb; 0,1 ppm Cd; 0,1 ppm As với liều lượng 0,25 lít/ngày trong suốt 30 ngày.
  2. Thí nghiệm xử lý nước bằng bèo tây: Sử dụng 6 chậu thí nghiệm chứa 4 lít nước ô nhiễm nhân tạo (0,5 ppm Pb; 0,1 ppm Cd; 0,1 ppm As) nuôi thả 3 cây bèo tây/chậu, định kỳ quan trắc hàm lượng kim loại sau 5, 10, 20 và 30 ngày.
• Phương pháp phân tích và xử lý số liệu: Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, As được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (AAS) theo TCVN 6193:1996 và TCVN 6496:2009. Đo pH bằng điện cực thủy tinh chiết dung dịch KCl 1M (tỉ lệ 1:5) theo TCVN 5979:2007. Kết quả phân tích được đối chiếu với QCVN 08:2008/BTNMT (nước mặt), QCVN 40:2011/BTNMT (nước thải), QCVN 03:2008/BTNMT (đất) và Quyết định 04/2007/QĐ-BNN về giới hạn an toàn trong rau tươi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Ô nhiễm nghiêm trọng tại các nguồn nước thải và nước mặt: Toàn bộ 100% các mẫu nước thải mạ điện và tẩy rửa kim loại (NT1, NT3) đều ghi nhận nồng độ Pb, Cd và tổng Fe vượt quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT từ 2,5 đến 8,3 lần. Nước mặt tại đoạn sông Rùa chảy qua khu vực làng nghề (vị trí NM5, NM6) bị ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng rõ rệt, hàm lượng oxy hòa tan giảm thấp dưới 3,5 mg/L trong khi COD vượt 1,8 lần tiêu chuẩn nguồn nước phục vụ tưới tiêu thủy lợi.
• Hiện trạng suy thoái và tích lũy kim loại nặng trong đất: Các điểm đất lấy gần khu vực sản xuất cơ khí (Đ3, Đ4, Đ5) có độ chua rất cao (pH dao động từ 4,2 đến 5,1). Hàm lượng Pb trong đất dao động từ 78,5 mg/kg đến 145,2 mg/kg (vượt 1,1 đến 2,1 lần giới hạn đất nông nghiệp theo QCVN 03:2008/BTNMT), và hàm lượng Cd vượt ngưỡng an toàn từ 1,3 đến 2,8 lần, phản ánh quá trình tích tụ độc chất lâu năm do tưới tiêu bằng nguồn nước nhiễm bẩn.
• Hiệu quả cố định kim loại trong đất của vôi (CaO): Khi tăng lượng bón CaO từ 2,5 g lên 10,0 g cho 6 kg đất, giá trị pH đất tăng dần từ 4,8 lên mức 6,9 - 7,4. Sự gia tăng pH này đã làm giảm mạnh lượng tích lũy Pb trong rau cải canh từ 45,2% đến 68,4%, và giảm tích lũy Cd từ 52,1% đến 74,6% so với mẫu đối chứng không bón vôi.
• Khả năng làm sạch nước vượt trội của bèo tây: Sau 10 ngày thả bèo tây, nồng độ Pb trong nước tưới giảm 76,5%, Cd giảm 68,0% và As giảm 58,4%. Khi kéo dài thời gian xử lý lên 20 đến 30 ngày, hiệu suất loại bỏ Pb đạt trên 91,2%, Cd đạt 86,5% và As đạt 78,0%, đưa hàm lượng các kim loại này về dưới giới hạn cho phép của QCVN 39:2011/BTNMT.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự tích lũy kim loại nặng ở mức cao trong môi trường Thanh Thùy bắt nguồn từ quy trình công nghệ thủ công lạc hậu. Kiểm toán dòng vật chất cho thấy các khâu tẩy gỉ bằng axit HCl (tỉ lệ 3:10), tẩy dầu mỡ bằng xút NaOH và mạ điện tiêu thoát ra môi trường hơn 500 m3 nước thải/năm chứa đầy hóa chất chưa qua xử lý. Đất tại địa phương có thành phần cơ giới nhẹ ở chân đất cao và glây hóa ở vùng trũng, kết hợp với tính axit cao sẵn có khiến các cation kim loại tồn tại ở dạng hòa tan linh động, dễ dàng thẩm thấu vào tế bào rễ cây trồng.

Khi đưa vôi bột (CaO) vào đất, phản ứng thủy phân tạo ion hydroxyl (OH-) đã trung hòa độ chua, thúc đẩy hình thành các kết tủa Pb(OH)2 và CdCO3 ít tan. Đồng thời, ion Ca2+ bổ sung cạnh tranh vị trí hấp phụ trên bề mặt keo đất, làm tăng dung tích trao đổi cation (CEC) và khóa chặt các kim loại độc hại. Kết quả này hoàn toàn tương thích với các nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trước đây về động học của Cadimi và Chì trong đất phèn nhiệt đới.

Dữ liệu thực nghiệm của đề tài có thể được trình bày và trực quan hóa rất hiệu quả thông qua:

1. Biểu đồ tương quan tuyến tính: Thể hiện mối quan hệ nghịch biến giữa chỉ số pH đất (trục hoành) và hàm lượng Pb, Cd tích lũy trong sinh khối rau tươi (trục tung).
2. Đồ thị đường cong động học hấp phụ: Thể hiện sự suy giảm nồng độ kim loại nặng Pb, Cd, As còn lại trong nước theo các mốc thời gian 5, 10, 20 và 30 ngày nuôi cấy bèo tây.
3. Bảng kiểm toán dòng vật chất: Phân tích cán cân đầu vào (nguyên liệu sắt thép, than, hóa chất) và đầu ra dòng thải (xỉ than 390 tấn/năm, bụi kim loại, nước thải mạ) tại từng công đoạn gia công cơ khí.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng quy trình bón vôi nông nghiệp (CaO) cải tạo đất canh tác: Ủy ban nhân dân xã Thanh Thùy cùng Hội Nông dân địa phương cần triển khai hướng dẫn bà con bón vôi bột với định mức từ 1,2 đến 1,6 tấn CaO/ha cho các chân ruộng trũng bị chua hóa. Việc bón vôi cần thực hiện trước thời điểm gieo cấy từ 15 đến 20 ngày nhằm nâng pH đất lên trên ngưỡng 6,5, giúp giảm thiểu trên 60% nguy cơ hấp thụ Chì và Cadimi vào rau màu ăn lá.
2. Xây dựng hệ thống hồ sinh học xử lý nước tưới bằng bèo tây: Hợp tác xã Nông nghiệp cần quy hoạch các hồ lắng sinh học nhiều ngăn thả bèo tây (Eichhornia crassipes) với mật độ che phủ 60-70% mặt nước tại các đầu kênh dẫn nước tưới tiêu. Nước mặt từ sông Rùa cần được lưu giữ tối thiểu 10 đến 15 ngày trong hồ sinh học để bèo hấp phụ kim loại nặng trước khi cấp vào hệ thống tưới nội đồng, định kỳ 30 ngày vớt bớt sinh khối già để ủ phân compost hoặc chôn lấp an toàn.
3. Quy hoạch cụm công nghiệp làng nghề tập trung: Ủy ban nhân dân huyện Thanh Oai cần đẩy nhanh tiến độ di dời hơn 80% cơ sở sản xuất cơ khí phân tán trong khu dân cư vào Cụm công nghiệp tập trung xã Thanh Thùy. Đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung công suất từ 300 đến 500 m3/ngày đêm áp dụng công nghệ keo tụ - tạo bông kết hợp lắng hóa lý để loại bỏ triệt để ion kim loại trước khi xả ra môi trường.
4. Kiểm soát chặt chẽ hóa chất mạ và chuyển giao công nghệ sạch: Chi cục Bảo vệ Môi trường Hà Nội cần phối hợp thanh tra định kỳ, bắt buộc các hộ mạ điện phải thay thế bể mạ xyanua độc hại bằng công nghệ mạ kẽm/niken thân thiện môi trường; đồng thời tổ chức thu gom tập trung 100% dung dịch kiềm, axit thải bỏ và chất thải nguy hại phát sinh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý môi trường tại các Sở, Phòng Tài nguyên và Môi trường: Cung cấp bộ dữ liệu thực tế về kiểm toán dòng thải làng nghề cơ khí, phương pháp quan trắc mạng lưới môi trường phức hợp và cơ sở thực tiễn để xây dựng chính sách quản lý ô nhiễm làng nghề bền vững.
2. Học viên cao học, nghiên cứu sinh chuyên ngành Khoa học Môi trường và Thổ nhưỡng: Cung cấp tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp thiết kế thí nghiệm chậu đối chứng (pot experiment), kỹ thuật phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) và cơ chế hóa - sinh cố định kim loại nặng trong đất nhiệt đới.
3. Chủ cơ sở sản xuất, xưởng mạ và gia công cơ khí tại các làng nghề: Giúp các chủ cơ sở nhận diện chính xác các vị trí phát sinh chất thải nguy hại, hiểu rõ các tổn thất kinh tế do thất thoát hóa chất, từ đó áp dụng các giải pháp sản xuất sạch hơn và tái sử dụng nước làm mát tuần hoàn.
4. Cán bộ khuyến nông và các Hợp tác xã nông nghiệp ven đô: Nắm bắt quy trình kỹ thuật cải tạo đất chua bằng vôi và kỹ thuật vận hành hệ thống lọc nước tưới bằng bèo tây chi phí thấp, giúp đảm bảo chất lượng vùng trồng rau an toàn đạt tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

• Nguồn phát sinh kim loại nặng chính tại làng nghề Thanh Thùy đến từ công đoạn nào?
  Nguồn phát sinh chính tập trung ở công đoạn tẩy gỉ bằng axit clohydric (HCl), tẩy dầu mỡ bằng xút (NaOH) và các bể xi mạ điện (mạ niken, mạ kẽm xyanua, thụ động hóa crom). Nước thải từ các công đoạn này chứa nồng độ rất cao các ion kim loại hòa tan như Ni2+, Cr3+, Zn2+, Fe tổng và các tạp chất chì, cadimi phát tán trực tiếp ra cống rãnh.

• Vì sao việc bón vôi (CaO) lại có thể cố định được kim loại nặng trong đất?
  Bón vôi làm tăng nồng độ ion OH-, nâng pH đất từ môi trường axit (pH 4,2 - 5,1) lên môi trường trung tính hoặc kiềm nhẹ (pH trên 6,8). Ở mức pH này, các ion kim loại tự do như Pb2+, Cd2+ tham gia phản ứng kết tủa thành các dạng hydroxit và cacbonat không tan, làm giảm độ linh động và ngăn chặn rễ rau hấp thụ.

• Hiệu quả xử lý nước ô nhiễm kim loại nặng của bèo tây đạt mức độ nào?
  Thực nghiệm chỉ ra rằng bèo tây (Eichhornia crassipes) có khả năng hấp thụ kim loại qua rễ rất nhanh. Sau 10 ngày nuôi cấy, hàm lượng Pb giảm 76,5%, Cd giảm 68,0% và As giảm 58,4%. Sau 20 đến 30 ngày, hiệu suất xử lý đạt từ 78,0% đến trên 91,2%, đưa nước tưới về mức an toàn theo chuẩn thủy lợi.

• Nước ngầm tại khu vực làng nghề Thanh Thùy có bị ô nhiễm kim loại nặng hay không?
  Khảo sát tại 4 giếng khoan sinh hoạt (NN1 đến NN4) cho thấy một số vị trí gần xưởng mạ đã có dấu hiệu ngấm ion kim loại và chất hữu cơ. Đất chân cao tại địa phương có thành phần cơ giới nhẹ, dễ thấm hút nước thải từ bề mặt xuống tầng chứa nước ngầm nông nếu không có biện pháp ngăn chặn kịp thời.

• Kim loại nặng nào tích lũy mạnh nhất trong rau cải canh khi tưới nước ô nhiễm?
  Cadimi (Cd) và Chì (Pb) là hai nguyên tố tích lũy mạnh nhất trong mô lá rau cải canh (Brassica juncea L.). Cd có đặc tính dễ dàng dịch chuyển từ dung dịch đất lên thân lá, gây nguy cơ ngộ độc mạn tính, tổn thương thận và giòn xương cho người tiêu dùng nếu sử dụng rau vượt ngưỡng an toàn trong thời gian dài.

Kết luận

• Luận văn đã đánh giá toàn diện hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng (Pb, Cd, As) trong môi trường đất, nước mặt, nước thải và nước ngầm tại làng nghề cơ khí Thanh Thùy, xác định các điểm nóng ô nhiễm nghiêm trọng tại thôn Rùa Thượng và Rùa Hạ.
• Hoàn thành kiểm toán dòng thải sản xuất, định lượng lượng phát thải xỉ than lên tới 390 tấn/năm cùng hơn 500 m3 nước thải chứa kim loại nặng chưa qua xử lý xả thẳng ra hệ thống thủy lợi mỗi năm.
• Khẳng định biện pháp hóa học bón vôi bột (CaO) nâng pH đất lên trên 6,8 giúp cố định kim loại hiệu quả, làm giảm tỷ lệ tích lũy Pb từ 45,2% đến 68,4% và Cd từ 52,1% đến 74,6% trong rau cải canh.
• Chứng minh tính ưu việt của giải pháp sinh học sử dụng bèo tây (Eichhornia crassipes) làm sạch nguồn nước tưới với hiệu suất khử kim loại nặng đạt trên 80% sau 20 ngày nuôi cấy.
• Cung cấp mô hình giải pháp tích hợp công nghệ chi phí thấp, kết hợp giữa cải tạo đất nông nghiệp và hồ lọc sinh học, mang lại giá trị thực tiễn cao cho các làng nghề cơ khí nông thôn Việt Nam.

Hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung mở rộng thử nghiệm mô hình cánh đồng xử lý sinh học quy mô lớn tại hiện trường và nghiên cứu phương pháp xử lý an toàn sinh khối bèo tây sau hấp phụ kim loại. Các cơ quan quản lý và chính quyền địa phương cần nhanh chóng triển khai áp dụng các giải pháp kỹ thuật này vào thực tiễn quy hoạch phát triển bền vững làng nghề cơ khí Thanh Thùy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Các làng nghề truyền thống ở Việt Nam đã và đang có nhiều đóng góp cho GDP của đất nƣớc nói chung và đối với nền kinh tế nông thôn nói riêng. Tuy nhiên, một trong những thách thức đang đặt ra đối với các làng nghề là vấn đề môi trƣờng và sức khỏe của ngƣời lao động, của cộng đồng dân cƣ đang bị ảnh hƣởng nghiêm trọng từ hoạt động sản xuất của các làng nghề. Giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trƣờng làng nghề vẫn là bài toán khó đối với nhiều vùng trên cả nƣớc. Theo Đặng Kim Chi, 2005 thì 100% mẫu nƣớc thải ở các làng nghề đƣợc khảo sát có thông số vƣợt tiêu chuẩn cho phép; nƣớc mặt, nƣớc ngầm đều có dấu hiệu bị ô nhiễm.

Nhiều dòng sông chảy qua các làng nghề hiện đang bị ô nhiễm nặng (sông Nhuệ, sông Vân Tràng), ở nhiều ruộng lúa cây trồng bị giảm năng suất do ô nhiễm không khí từ các làng nghề. Môi trƣờng ở các làng nghề bị ô nhiễm gây ảnh hƣởng rõ rệt đến sức khoẻ của ngƣời lao động, dân cƣ làng nghề và một số khu vực xung quanh. Các bệnh của ngƣời dân ở các làng nghề cao hơn các làng thuần nông, thƣờng gặp các bệnh về đƣờng hô hấp, đau mắt, bệnh đƣờng ruột, bệnh ngoài da. Vấn đề ô nhiễm môi trƣờng làng nghề đang trở nên ngày càng cấp thiết hơn.

Thanh Thùy là một xã thuộc huyện Thanh Oai, một trong những vùng trọng điểm về sản xuất cơ khí của thành phố Hà Nội. Hiện nay xã Thanh Thuỳ có 06 thôn thì cả 06 thôn đều có nghề thủ công truyền thống, trong đó có 04 thôn chuyên sản xuất cơ khí, 01 thôn làm trống và cơ khí, 01 thôn sản xuất sản phẩm thủ công mỹ nghệ điêu khắc gỗ. Hiện tại khu vực này đang bị ô nhiễm môi trƣờng đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng do các hoạt động sản xuất cơ khí, đặc biệt là ô nhiễm do nguồn nƣớc thải. Về phía các cơ sở sản xuất, do phần lớn các cơ sở sản xuất mới có quy mô nhỏ hộ gia đình (chiếm 80%) nên khó phát triển vì mặt bằng chật hẹp, xen kẽ với khu vực dân cƣ sinh hoạt, do sản xuất với quy mô nhỏ, không thể xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải, rác thải và khí thải.

Các cơ sở sản xuất thƣờng lựa chọn quy trình sản xuất thủ công, dễ sử dụng lao động trình độ thấp, giá nhân công rẻ, sử dụng nhiên liệu rẻ tiền, hoá chất độc hại nhằm hạ giá thành phẩm. Không những 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] thế, những hạn chế do trình độ kĩ thuật, thiết bị lạc hậu, chắp vá nên tiêu hao nhiều nguyên liệu, làm tăng phát thải gây ô nhiễm nƣớc, đất, không khí. Với những cơ sở có đầu tƣ đổi mới công nghệ, do tốn kém nên cũng không đầu tƣ hệ thống xử lý chất thải. Với những ngƣời lao động, do văn hoá thấp, học nghề theo kinh nghiệm nên thiếu nhận thức về bảo vệ môi trƣờng, hạn chế năng suất lao động và chất lƣợng sản phẩm, chƣa có ý thức, hiểu biết về môi trƣờng lao động, không quan tâm đến bảo vệ môi trƣờng.

Ngoài những nguyên nhân trên, còn có trách nhiệm của các cơ quan quản lý vì hầu hết các làng nghề vẫn chƣa có quy hoạch môi trƣờng, chƣa có chƣơng trình quản lý giáo dục môi trƣờng, tuyên truyền nâng cao nhận thức, hiểu biết về tác động của ô nhiễm môi trƣờng cũng nhƣ các biện pháp phòng tránh. Ngoài ra, hiện nay vẫn còn thiếu các chính sách đồng bộ từ các văn bản của Nhà nƣớc về phát triển bền vững làng nghề. Các giải pháp đã áp dụng cho làng nghề xã Thanh Thùy chƣa giúp cải thiện đƣợc tình hình do lƣợng thải ngày càng lớn, gây nhiều tác động tiêu cực đến môi trƣờng sống của ngƣời dân. Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài : "Đánh giá ô nhiễm và nghiên cứu biện pháp xử lý kim loại nặng trong đất và nƣớc tại làng nghề cơ khí xã Thanh Thùy, Thanh Oai, Hà Nội” Mục tiêu và nội dung đề tài  Mục tiêu Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong môi trƣờng đất và nƣớc tại làng nghề cơ khí xã Thanh Thùy, Thanh Oai, Hà Nội, từ đó đƣa ra biện pháp nhằm xử lý ô nhiễm KLN trong đất và nƣớc.

 Nội dung nghiên cứu - Khái quát đặc điểm, hiện trạng sản xuất làng nghề cơ khí xã Thanh Thùy - Đánh giá hiện trạng môi trƣờng của làng nghề xã Thanh Thùy: môi trƣờng nƣớc (nƣớc thải, nƣớc mặt, nƣớc ngầm), môi trƣờng đất. - Nghiên cứu giải pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng + Nghiên cứu tập trung vào 3 KLN chính là Cd, Pb, As. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] + Nghiên cứu các phƣơng pháp xử lý 3 kim loại chính là Cd, Pb, As trong đất, nƣớc bằng phƣơng pháp hóa học (bón vôi CaO vào đất) và phƣơng pháp sinh học (trồng thực vật bèo tây để xử lý nƣớc trƣớc khi tƣới cho cây). 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.

Nguồn phát tán KLN trong đất và nƣớc 1. Nguồn phát tán KLN trong môi trƣờng nƣớc Nhiễm bẩn KLN trong nƣớc có thể bằng con đƣờng chính sau: -Yếu tố gây ô nhiễm trực tiếp vào nƣớc: Nƣớc thải bấn đổ trực tiếp vào các sông, hồ… Đây là tình trạng ô nhiễm trực tiếp phổ biến ở các thành phố lớn hiện nay. - Yếu tố KLN sau khi tồn tại trong đất sẽ dần dần hoà tan vào trong nƣớc kể cả nƣớc ngầm. - Sự rửa trôi tích đọng dần dần yếu tố độc (đặc biệt do sự phát tán của chất độc từ nguồn thải của lá rừng).

Nhiễm bẩn các KLN trong nƣớc thƣờng đƣợc nghiên cứu đến nhiễm bẩn do nồng độ các kim loại: Cu; Pb; Cd; Zn; Hg; Ni; As. khi vƣợt quá giới hạn cho phép. Nguồn phát tán một số KLN vào nƣớc: Chì (Pb): Sự nhiễm bẩn Pb là do nguồn thải của công nghiệp in, ắc quy, đúc kim loại, giao thông. Cadmium (Cd) phát tán vào môi trƣờng nƣớc từ nhiều nguồn thải nhƣ: nƣớc thải công nghệ mạ, nhà máy sơn, phân huỷ và đốt cháy nhựa, phân huỷ xăm lốp, cộng nghệ pin, công nghệ sản xuất phân bón và lƣợng sử dụng phân bón đặc biệt là phân lân.

Arsen (As) xâm nhập vào nƣớc chủ yếu từ các công đoạn hoà tan chất của quặng mỏ, từ nƣớc thải công nghiệp, nông nghiệp, thuốc trừ sâu, diệt cỏ ở dạng các chất hữu cơ có chứa arsen nhƣ methylarsenic axit, dimethylarsinic axit, arsenocholine, arsenobentaine. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nguồn phát tán KLN trong môi trƣờng đất Có 2 nguồn chính là từ phong hoá đá mẹ trong quá trình hình thành đất và các hoạt động nhân sinh. Nguồn từ quá trình phong hoá đá: Nguồn này phụ thuộc nhiều vào đá mẹ nhƣng hàm lƣợng các KLN trong đá thƣờng rất thấp, vì vậy nếu không có các quá trình tích lũy do xói mòn, rửa trôi.

thì đất tự nhiên ít có khả năng có hàm lƣợng KLN cao. Nguồn gây ô nhiễm KLN trong đất chủ yếu là do hoạt động nhân sinh. Nguồn từ hoạt động nhân sinh: Ngoài nguồn từ quá trình phong hoá đá, có nhiều nguồn từ các hoạt động nhân sinh đƣa kim loại vào đất, bao gồm: Khai khoáng và luyện kim, các hoạt động công nghiệp, lắng đọng từ khí quyển, hoạt động sản xuất nông nghiệp, chất thải đƣa vào đất. Theo Nguyễn Hữu On (2004): hàm lƣợng Cd trong đất có tƣơng quan tuyến tính với thời gian sử dụng phân lân, đặc biệt khi phân lân đƣợc sử dụng trên đất phèn, đất nhiễm mặn và đất có hệ thống đê bao.

Nƣớc tƣới và đất trồng có một mối quan hệ với nhau. Nếu sử dụng nƣớc bị ô nhiễm tƣới cho đất thì dẫn đến đất cũng bị ô nhiễm. Khi đất bị ô nhiễm As cao cũng có thể do sử dụng nƣớc tƣới có hàm lƣợng As cao.[36] Nƣớc tƣới nhiễm KLN nếu sử dụng tƣới cho rau sẽ làm tích đọng KLN trong đất qua các vụ. Hàm lƣợng Cd tích luỹ trong đất qua các vụ tỉ lệ thuận với nồng độ Cd trong nƣớc tƣới.

[6] Nguồn phát tán một số KLN vào đất: Chì (Pb): Ô nhiễm Pb ở nƣớc ta ngày càng trở nên nghiêm trọng do nguồn nguyên liệu xăng pha chì ngày càng đƣợc sử dụng nhiều để chạy động cơ. Hàm lƣợng Pb tới 0,4g/lít nhiên liệu, khi cháy sẽ phát tán vào môi trƣờng không khí rồi lắng đọng xuống đất hoặc nƣớc. Càng gần đƣờng giao thông thì hàm lƣợng chì trong đất càng cao, đại bộ phận Pb nằm trong đất cách mặt đƣờng dƣới 50 cm và chủ yếu nằm ở tầng đất mặt. Cadmium (Cd): Nguồn gây ô nhiễm Cd chủ yếu là do chất thải công nghiệp mỏ, mạ điện, ống dẫn plastic, thuốc sơn.Theo Phạm Quang Hà (2002) khi nghiên 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] cứu hàm lƣợng Cd trong đất ở những vùng ven nội, nơi chịu ảnh hƣởng của rác thải, nƣớc thải sinh hoạt và công nghiệp hay từ các làng nghề truyền thống nhƣ gò đúc nhôm, đồng có hàm lƣợng Cd khá cao.

Ngoài ra sử dụng phân bón photphat lâu dài nó sẽ là yếu tố chủ yếu quyết định hàm lƣợng Cd trong đất. Theo ƣớc tính của các nƣớc EEC lƣợng Cd đƣa vào đất hàng năm qua phân bón phosphat là 5g/ha. [10] Arsen (As): sử dụng thuốc trừ sâu hay diệt cỏ dại là nguồn cung cấp As cho đất [36], ngoài ra khi bón vôi cho đất cũng làm tăng khả năng linh động của As do chuyển từ Fe,Al - Arcsenat sang dạng Ca- Arcsenat linh động hơn. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất, nƣớc trên thế giới và làng nghề Việt Nam 1.

Hiện trạng ô nhiễm KLN trên thế giới Hàm lƣợng KLN trong môi trƣờng ngoài do các quá trình hóa học, vật lý trong tự nhiên, còn do hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp của con ngƣời. Galloway và Freedmas (1982) đã tiến hành nghiên cứu sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố KLN do quá trình tự nhiên và nhân tạo. Kết quả đƣợc trình bày trong Bảng 1. Hàm lƣợng KLN phát thải hàng năm Đơn vị: 108 g/năm Nguyên tố Tự nhiên Nhân tạo Sb 9,8 380 As 28 780 Cd 2,9 55 Cr 580 940 Co 70 44 Cu 190 2,600 Pb 59 20,000 Mn 6,100 3,200 Hg 0,4 110 Mo 11 510 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.