Đồ án CNMT: Đánh giá khả năng tích lũy chì của thực vật trên bùn thải tại TPHCM

Đồ án công nghệ môi trường phân tích khả năng tích lũy chì (Pb) của thực vật từ bùn thải cống rãnh. Giải pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng.

• Tác giả: Phạm Thị Cẩm Loan
• Người hướng dẫn: Nguyễn Văn Đệ
• Trường học: Đại học Kĩ thuật Công nghệ TPHCM
• Chuyên ngành: Kĩ thuật Môi trường
• Đề tài: Đánh giá khả năng tích lũy Pb ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh đô thị tại TPHCM
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khái Niệm Về Tích Lũy Chì Trong Bùn Thải Cống Rãnh

Tích lũy chì (Pb) là quá trình hấp thụ và tích tụ kim loại nặng từ bùn thải cống rãnh vào mô của thực vật. Bùn thải cống rãnh đô thị tại TPHCM chứa nồng độ cao các kim loại nặng, đặc biệt là chì, do ô nhiễm từ giao thông, hoạt động công nghiệp và nước thải sinh hoạt. Phytoremediation (phục hồi đất bằng thực vật) là công nghệ sử dụng các loài thực vật để loại bỏ hoặc giảm thiểu các chất ô nhiễm này. Quá trình này không chỉ giúp xử lý ô nhiễm bùn thải mà còn cải thiện chất lượng đất trồng trồng. Các thực vật như cỏ Mần Trầu và Cói Bạc Đầu nhiều lá được chứng minh có khả năng tích lũy kim loại nặng hiệu quả, giúp làm sạch môi trường đô thị.

1.1. Định Nghĩa Tích Lũy Chì và Phytoremediation

Tích lũy chì là hiện tượng thực vật hấp thụ kim loại nặng chì từ đất và nước. Phytoremediation là kỹ thuật sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm, bao gồm việc loại bỏ hoặc trung hòa các chất gây ô nhiễm (CGÔN) trong bùn thải cống rãnh. Phương pháp này an toàn, chi phí thấp và bền vững về môi trường.

1.2. Nguồn Gốc Chì Trong Bùn Thải Cống Rãnh

Chì trong bùn thải cống rãnh TPHCM chủ yếu đến từ khí thải ô tô, nước thải công nghiệp từ khu công nghiệp (KCN) và khu chế xuất (KCX), cũng như nước thải sinh hoạt. Hệ thống thoát nước Thành Phố Hồ Chí Minh tập trung các chất ô nhiễm này, tạo nên nồng độ cao của kim loại nặng trong bùn lắng đọng.

II. Các Loài Thực Vật Có Khả Năng Tích Lũy Chì Cao

Nghiên cứu đồ án về khả năng tích lũy Pb ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh đô thị tại TPHCM đã xác định được những loài thực vật phù hợp nhất cho phục hồi đất ô nhiễm. Cỏ Mần Trầu và Cói Bạc Đầu nhiều lá được xem là những ứng cử viên hàng đầu với khả năng hút kim loại nặng chì vượt trội. Những loài thực vật này có hệ rễ sâu, mạnh mẽ và lưỡng tính, cho phép chúng hấp thụ và tích lũy chì ở nồng độ cao mà không bị chết hoặc suy yếu. Thí nghiệm tại phòng thí nghiệm của Viện Địa lý Tài Nguyên TPHCM đã chứng minh hiệu quả loại bỏ kim loại nặng của các loài này trên bùn thải từ hệ thống kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè và hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm.

2.1. Cỏ Mần Trầu Ứng Cử Viên Hàng Đầu

Cỏ Mần Trầu là loài cỏ lục suốt năm, có hệ rễ phát triển tốt. Nghiên cứu cho thấy khả năng tích lũy chì trong thân và rễ của loài cỏ này rất cao. Nó có khả năng thích nghi với bùn thải ô nhiễm, chịu được điều kiện khắc nghiệt và xử lý hiệu quả chất gây ô nhiễm từ bùn cống rãnh.

2.2. Cói Bạc Đầu Nhiều Lá Lựa Chọn Bổ Sung

Cói Bạc Đầu nhiều lá là loài thực vật khác với khả năng hút kim loại nặng đáng kể. Loài này phát triển nhanh, có hệ rễ lan rộng giúp tích lũy chì từ sâu trong đất. Nó cũng thích nghi tốt với bùn thải cống rãnh và có giá trị kinh tế cao khi sử dụng làm phục hồi đất ô nhiễm.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu và Phân Tích Chì

Để đánh giá khả năng tích lũy Pb, nghiên cứu đồ án đã áp dụng nhiều phương pháp phân tích lý hóa đất tiên tiến. Lấy mẫu thực tế được thực hiện từ ba khu vực chính: hệ thống kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm, và bãi bùn thải ở Huyện Cần Giờ. Mẫu bùn thải cống rãnh được phân tích để xác định hàm lượng chì ban đầu, sau đó được so sánh với nồng độ kim loại nặng chì trong mô của thực vật. Các phép đo bao gồm độ ẩm, pH, độ dẫn điện (EC), và lượng mùn (OM) để hiểu rõ đặc tính của bùn thải. Phương pháp này đảm bảo tính chính xác cao và giúp xác định hiệu quả xử lý ô nhiễm của các loài thực vật.

3.1. Quy Trình Lấy Mẫu Và Phân Loại Thực Vật

Mẫu được lấy từ ba địa điểm chứa bùn thải ô nhiễm cao: kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, kênh Tân Hóa – Lò Gốm, và bãi bùn Huyện Cần Giờ. Các loài thực vật được chọn lọc dựa trên tiêu chí khả năng hút kim loại nặng và khả năng thích nghi. Thân và rễ thực vật được tách riêng để phân tích hàm lượng chì một cách chi tiết.

3.2. Các Kỹ Thuật Phân Tích Lý Hóa Đất

Nghiên cứu sử dụng phương pháp sấy xác định độ ẩm, máy đo pH-meter cho giá trị pH, EC-meter đo độ dẫn điện, và phương pháp Tiurin xác định lượng mùn. Phân tích hàm lượng chì được thực hiện bằng kỹ thuật tiên tiến tại Viện Địa lý Tài Nguyên TPHCM để đảm bảo độ chính xác.

IV. Kết Quả Và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng tích lũy Pb ở một số thực vật cho thấy cỏ Mần Trầu và Cói Bạc Đầu nhiều lá có khả năng hút kim loại nặng chì rất cao từ bùn thải cống rãnh. Hàm lượng một số kim loại nặng trong mô của thực vật, đặc biệt là trong rễ, vượt xa nồng độ trong đất ban đầu, chứng minh hiệu quả xử lý ô nhiễm của phytoremediation. Những phát hiện này mở ra tiềm năng ứng dụng của phục hồi đất ô nhiễm bằng thực vật tại TPHCM, đặc biệt là tại các kênh rạch chính như Nhiêu Lộc - Thị Nghè và Tân Hóa – Lò Gốm. Công nghệ này không chỉ loại bỏ chất gây ô nhiễm hiệu quả mà còn bền vững về môi trường và chi phí thấp so với các phương pháp truyền thống.

4.1. Kết Quả Phân Tích Hàm Lượng Chì

Phân tích lượng chì (Pb) trong bùn thải cống rãnh cho thấy nồng độ cao, vượt tiêu chuẩn cho phép. Nồng độ chì trong rễ của cỏ Mần Trầu và Cói Bạc Đầu được tìm thấy cao hơn đáng kể so với trong đất, chứng minh khả năng tích lũy kim loại nặng vượt trội. Dữ liệu này xác nhận tính hiệu quả của phytoremediation trong xử lý ô nhiễm đất.

4.2. Ứng Dụng Thực Tiễn Phục Hồi Đất

Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc áp dụng phytoremediation tại các khu vực ô nhiễm bùn thải ở TPHCM. Việc trồng cỏ Mần Trầu và Cói Bạc Đầu nhiều lá trên bùn thải cống rãnh có thể xử lý chất gây ô nhiễm hiệu quả. Công nghệ này phù hợp cho phục hồi bãi bùn và giảm nguy hai kim loại nặng chì trong môi trường đô thị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về thành phố Hồ Chí Minh: 1.1 Đặc điểm nền kinh tế của Thành Phố Hồ Chí Minh: Tp. HCM với hơn 300 năm hình thành và phát triển là một trong những Thành phố lớn nhất Việt Nam và được xác định là trung tâm công nghiệp, dịch vụ, khoa học công nghệ của cả nước. HCM có diện tích 2.095,239 km 2, chiếm 0,6% diện tích cả nước nhưng dân số có đến 7,2 triệu người (theo thống kê 2010), chiếm 6,6% dân số cả nước.

HCM là nơi hoạt động kinh tế diễn ra năng động nhất, có mức tăng trưởng kinh tế cao nhất trong cả nước. Theo “Báo cáo Tình hình Kinh tế - Xã hội Tp. Hồ Chí Minh năm 2010”, Kinh tế thành phố giữ vững được tốc độ phát triển, giá trị tổng sản phẩm trên địa bàn 9 tháng ước đạt 304.530 tỷ đồng, tăng 11,2% so cùng kỳ năm 2009. Trong đó: khu vực thương mại dịch vụ đóng góp cao nhất 6,05%; Khu vực công nghiệp và xây dựng đóng góp 5,04%; khu vực nông lâm thuỷ sản 0,06%.

Về cơ cấu sản xuất, Tp.HCM tập trung chủ yếu vào phát triển Công nghiệp (30,5% GDP) với 11 Khu Công nghiệp tập trung, 3 Khu Chế xuất và 1 khu Công nghệ cao. Thương mại, dịch vụ chiếm 20,5% GDP với nhiều quy mô lớn nhỏ khác nhau. Bên cạnh đó, kim ngạch xuất khẩu cũng góp phần quan trọng vào nguồn thu của Thành phố (40% GDP). Phần còn lại là sản lượng Nông nghiệp với tỷ lệ 1%.

Như vậy, Tp.HCM là đầu tàu kinh tế của cả nước. Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu về phát triển kinh tế, xã hội và con người, Tp.HCM đang phải đối mặt với vấn đề về quản lý đô thị (giao thông, cấp nước, điện, nhà ở, qui hoạch đô thị…) và môi trường (nước thải, khí thải, chất thải rắn.) trong đó quản lý bùn thải là một trong những vấn đề mới, ít được quan tâm và đầu tư. 3 Đánh giá khả năng tích lũy Pb ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh đô thị tại TPHCM 1.2 Ô nhiễm bùn thải cống rãnh tại Thành Phố Hồ Chí Minh: “Bùn thải kênh rạch đổ ở đâu? Đổ khắp nơi có thể!” Đó là phát biểu của Công ty Thoát nước đô thị TPHCM. Các công ty phải đổ khắp nơi – nơi có thể thương lượng được với chính quyền, người dân hay các chủ đầu tư công trình có nhu cầu cần san lấp (http://vea.vn/VN/quanlymt/Quanlychatthai-caithien/ qlchatthai).

Tuy nhiên, trong bối cảnh tấc đất, tấc vàng hiện nay thì rất khó tìm ra địa điểm đổ bùn. Hiện công ty đang đứng trước nguy cơ không thể thực hiện nạo vét kênh rạch vì không thể giải quyết được khâu đổ bùn ở đâu. Việc xử lý bùn thải công nghiệp đang là vấn đề nan giải của TP Hồ Chí Minh. Hiện hầu hết lượng bùn thải của các hệ thống xử lý nước thải tập trung tại các KCN-KCX và cụm công nghiệp trên địa bàn thành phố chưa được các đơn vị thải ra coi là chất thải nguy hại và xử lý đúng cách.

Nguy hiểm hơn, nhiều KCN còn đem bùn thải có chứa chất độc hại đổ ra môi trường hoặc bón cây. Sở Tài nguyên môi trường TP.HCM cho biết, trung bình mỗi ngày TP có gần 3000 tấn bùn thải (gồm khoảng 2000 tấn bùn từ việc nạo vét kênh rạch và làm vệ sinh mạng lưới thóat nước, 250 tấn bùn từ các khu công nghiệp, các nhà máy lớn và trên 500 tấn bùn từ nạo vét cống và rút hầm cầu.) nhưng không được xử lý, tái chế. Bùn thải này đã ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, gây ô nhiễm không khí và nhất là thẩm thấu làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt dẫn đến chất luợng nguồn nuớc bị suy giảm TP.HCM có hệ thống kênh rạch chằng chịt dài trên 1000 km thuộc các lưu vực chính là: Tân Hóa - Lò Gốm, Tham Lương - Vàm Thuật, Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Kinh Đôi - Kinh Tẻ. Nhiều năm qua Thành Phố đã giải tỏa trên 15.000 hộ dân sống trên các kênh rạch nội thành và gần 2000 cơ sở sản xuất gây ô nhiễm môi trường ( trong đó nhiều cơ sở xả chất thải xuống kênh rạch).

Nhưng hiện nay mỗi ngày Thành Phố vẫn phải tiếp nhận khoảng 1 triệu m 3 nuớc thải sinh họat, gần 400.000 m3 nước thải công nghiệp, 4000 - 5000 tấn rác thải sinh họat. thải trực tiếp xuống kênh rạch. Do vậy phần lớn các kênh rạch của 4 Đánh giá khả năng tích lũy Pb ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh đô thị tại TPHCM Thành phố đều bị bùn lắng rất nhanh và ô nhiễm nghiêm trọng, hầu hết đều có màu đen và hôi thối, gây ảnh hưởng đến cuộc sống và môi trường. Bên cạnh đó, theo ban quản lý bãi rác Đông Thạnh, nơi được chỉ định tiếp nhận bùn hầm cầu, mỗi ngày nơi đây chỉ tiếp nhận được chừng khoảng 180 m 3 bùn hầm cầu của Thành phố, còn thấp xa so với số luợng bùn hầm cầu thải ra mỗi ngày.

Một lượng rất lớn bùn hầm cầu đã bị các đơn vị thu gom của nhiều quận huyện thải không đúng nơi quy định, làm tăng ô nhiễm môi trường. Để cải thiện môi trường nước các kênh rạch, TP.HCM đã tiến hành di dời hàng chục ngàn hộ dân, xây dựng các công trình cơ sở hạ tầng quan trọng và chỉnh trang đô thị như: công trình đại lộ Đông - Tây giải tỏa hàng ngàn hộ dân dọc Kinh Đôi - Kinh Tẻ, chỉnh trang đô thị dọc kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè cũng di dời gần 10.000 hộ dân sống ven kênh, di dời gần 600 cơ sở sản xuất gây ô nhiễm, trực tiếp xả nước thải xuống kênh rạch. ra ngoại thành. Tuy nhiên, do công tác quản lý bùn thải là một trong những vấn đề mới nên dù đã quy hoạch 3 khu liên hợp xử lý, tái chế chất thải rắn, trong đó có khu xử lý chất thải Tây Bắc Củ Chi có diện tích lên đến 880 ha và khu xử lý chất thải rắn Đa Phước đều không có khu xử lý bùn thải.

Thành phố có 2 bãi đổ bùn thải tạm thời là Vuờn Lan (quận Tân Bình) và Phạm Văn Hai (huyện Bình Chánh) nên chưa thể đáp ứng nhu cầu. nay có thêm bãi bùn ở Cần Giờ nhưng hầu như tất cả bùn thải hiện chỉ được thu gom một phần nhưng cũng chưa hề được xử lý, tái chế, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên do trong bùn thải có hàm luợng dinh dưỡng cao có thể tận dụng cho mục đích nông nghiệp.3 Hệ thống thoát nước Thành Phố Hồ Chí Minh: Hệ thống Thoát nuớc của Tp. HCM là hệ thống thoát nước chung nước mưa và nước thải. Hệ thống thoát nước gồm 9.750m đường cống và 7 hệ thống kênh rạch tiêu thoát nước chính.

Trong đó, các hệ thống kênh rạch bị ô nhiễm chủ yếu do hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp là: (1) Kênh Tân Hoá - Lò Gốm; (2) kênh 5 Đánh giá khả năng tích lũy Pb ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh đô thị tại TPHCM Tham Lương - Bến Cát, Vàm Thuật; (3) kênh Tàu Hủ - Bến Nghé; (4) kênh Đôi - kênh Tẻ. Hệ thống kênh rạch còn lại chủ yếu bị ô nhiễm do nước thải sinh hoạt: (5) Kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè; (6) Rạch Cần Giuộc - Mương Chuối và (7) Sông Sài Gòn - Nhà Bè - Ngã 7. Hiện nay, ở Tp.HCM có 2 cấp được giao nhiệm vụ trực tiếp thực hiện chức năng duy tu, nạo vét hệ thống thoát nước là cấp Thành phố và cấp Quận, huyện. Cấp Thành phố chỉ có duy nhất Công ty Thoát nước Đô thị chịu trách nhiệm duy tu nạo vét khoảng 746 km đường cống cấp 2 và 3 thuộc loại cống hộp hoặc cống tròn có đường kính 800 mm trở lên, hơn 31.000 hầm ga các loại xả nước ra, 27 kênh rạch chính và 16 kênh rạch nhánh có tổng chiều dài khoảng 56 km.

Cấp Quận, huyện gồm các Công ty Dịch vụ Công ích Quận, huyện duy tu nạo vét các cống nhỏ và cống hẻm có đường kính từ 600mm trở xuống (cống cấp 4).4 Bùn thải của hệ thống thoát nước: 1.1 Nguồn và lượng bùn thải: Theo các số liệu thống kê của Công ty Thoát nước đô thị thành phố (2007) và các dự án cải thiện môi trường nước, các nguồn bùn thải trong Tp.HCM có thể chia làm 2 loại: nguồn bùn thải tạm thời và nguồn bùn thải lâu dài. - Nguồn bùn thải tạm thời: Đây là nguồn bùn thải sinh ra trong quá trình nạo vét kênh rạch của các dự án “Cải thiện Môi Trường nước” tại Tp. Đó là các dự án kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, kênh Tàu Hủ - Bến Nghé, kênh Đôi – kênh Tẻ, Tân Hoá – Lò Gốm, Tham Lương - Bến Cát - Rạch Nước. - Nguồn bùn thải lâu dài: Các nguồn bùn thải lâu dài từ công tác duy tu nạo vét hàng ngày, gồm:(1) công tác nạo vét hệ thống cống trong thành phố, (2) công tác nạo vét kênh mương trong thành phố.

Khối lượng bùn từ hoạt động duy tu nạo vét hàng ngày ước tính khoảng 360. Do công tác duy tu nạo vét tập trung vào các tháng mùa khô nên 6 Đánh giá khả năng tích lũy Pb ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh đô thị tại TPHCM khối lượng này thay đổi từ mức thấp nhất là 500 tấn/ngày (mùa mưa) lên đến cao điểm là 1.2 Thành phần và đặc tính của bùn thải: Thành phần và đặc tính của bùn thải rất phức tạp, phụ thuộc nhiều vào các nguồn thải vào hệ thống thoát nước. Hiện nay, chưa có nghiên cứu đầy đủ về thành phần và tính chất của bùn thải mà chỉ có những đánh giá riêng lẻ ở những hệ thống kênh rạch hay đường cống tiêu biểu. Hơn nữa, việc đánh giá mức độ tác động và ảnh hưởng của bùn thải cần có những tiêu chuẩn để tham chiếu, tuy nhiên hiện nay Việt Nam chưa có một tiêu chuẩn giới hạn kim loại nặng cho bùn kênh rạch và cống rãnh, nên việc so sánh tính chất bùn thải được dựa theo các tiêu chuẩn TCVN 7029:2002 (Giới hạn tối đa cho phép của kim loại nặng trong đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp).

Theo kết quả lấy mẫu và phân tích trong Báo cáo “Thành phần và đặc tính bùn thải kênh rạch”; được thực hiện bởi Công ty Cổ phần Môi trường Việt Úc (VINAUSEN), trình bày tại Hội thảo Quản lý Bùn thải tại Tp.HCM, ngày 23,24/4/2007, thành phần bùn thải được xác định như sau: ♣ Bùn kênh rạch: Bùn kênh rạch được lấy tại 3 vị trí kênh Nhiêu Lộc Thị Nghè, rạch Bà Điểm - Hóc Môn và rạch Cầu Sơn.