MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Quá trình đô thị hóa nhanh chóng, việc phát triển công nghiệp và sự gia tăng mật độ xe ở nhiều khu vực tại Việt Nam đang làm tăng tƣơng ứng mức độ ô nhiễm môi trƣờng, trong đó có vấn đề ô nhiễm bụi đƣờng. Bụi đƣờng chứa nhiều chất gây ô nhiễm nhƣ kim loại nặng, á kim và các hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) có nguồn gốc từ phƣơng tiện vận tải nhƣ: khí thải, lốp xe, phanh, mặt đƣờng bê tông nhựa, sơn kẻ đƣờng. Khi trời mƣa, hay rửa đƣờng, các chất ô nhiễm bị cuốn trôi vào nguồn nƣớc dẫn đến ô nhiễm nguồn nƣớc, gây độc hại đối với các sinh vật thủy sinh.
Cùng với đó, bụi đƣờng rất dễ bị khuấy động bởi các hoạt động giao thông để trở thành bụi lơ lửng, từ đó xâm nhập vào cơ thể ngƣời qua đƣờng hô hấp hoặc tiêu hóa. Cùng với sự phát triển nhanh chóng về giao thông vận tải, công nghiệp khai khoáng (than) và nhiệt điện, hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng không khí nói chung, ô nhiễm bụi đƣờng nói riêng đang là một vấn nạn lớn tại Quảng Ninh. Đề tài “Nghiên cứu giải pháp giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong bụi đƣờng tại một số khu vực thuộc tỉnh Quảng Ninh” đƣợc thực hiện nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan về hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng nói chung thông qua những phân tích, đánh giá ô nhiễm kim loại nặng tại một số khu vực thuộc địa phận tỉnh Quảng Ninh. Từ đó đề xuất các phƣơng án kiểm soát và giảm thiểu các vấn đề cấp thiết.
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu này hƣớng đến các mục tiêu sau: - Đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong bụi tại một số khu vực dân cƣ gần các trục đƣờng giao thông chính và các khu mỏ, khu công nghiệp trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh. - Tìm hiểu các nguồn phát sinh kim loại nặng trong bụi đƣờng. - Đề xuất các giải pháp giảm thiểu nguồn kim loại nặng phát sinh và các tác động của chúng đến dân cƣ. CÁC NỘI DUNG THỰC HIỆN - Tìm hiểu các nghiên cứu hiện có trên thế giới và Việt Nam về các phƣơng pháp xác định kim loại nặng trong bụi đƣờng cũng nhƣ các nguồn phát sinh kim loại nặng.
Để làm cơ sở lựa chọn phƣơng pháp phân tích đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng phù hợp với nghiên cứu. Tìm hiểu các các phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích mẫu bụi đƣờng. Tìm hiểu phƣơng pháp xử lý số liệu bằng xác suất thống kê và các công thức tính hệ số làm giàu, chỉ số tích lũy địa chất và chỉ số nguy cơ. Thực hiện công tác khảo sát, lấy mẫu tại hiện trƣờng khu vực nghiên cứu.
Công tác khảo sát, lấy mẫu đƣợc tiến hành theo kế hoạch, đồng bộ về địa điểm và thời gian; thu mẫu và bảo quản mẫu bụi nghiên cứu và thu theo các quy trình và sơ đồ thống nhất cho các vị trí khác nhau; Phân tích các thông số ô nhiễm (As, Pb, Cr, Zn) bằng thiết bị huỳnh quang tia X. Sử dụng số liệu phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm tại các khu vực khảo sát. Áp dụng hệ số làm giàu EF và chỉ số tích lũy địa chất Igeo đánh giá nguồn gốc và mức độ tích lũy ô nhiễm của KLN. Sử dụng các hệ số HIm và CRinh,m đánh giá khả năng phơi nhiễm của các kim loại nặng tới ngƣời dân.
Đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong bụi đƣờng tại Quảng Ninh. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU I. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ BỤI ĐƢỜNG I. Tổng quan về ô nhiễm môi trường không khí Không khí có vai trò quan trọng nhất đối với sự sống của mọi sinh vật trên trái đất, là lớp áo bảo vệ mọi sinh vật trên trái đất khỏi bị các tia bức xạ nguy hiểm và các thiên thạch từ vũ trụ.
Không khí với các thành phần nhƣ khí O2, CO2, NO2,. cần cho hô hấp của động vật cũng nhƣ quá trình quang hợp của thực vật, là nguồn gốc của sự sống. Ô nhiễm không khí là sự thay đổi lớn trong thành phần hoặc có sự xuất hiện các khí lạ làm cho không khí không sạch, có sự tỏa mùi, làm giảm tầm nhìn xa gây biến đổi khí hậu gây bệnh cho con ngƣời và sinh vật. Ô nhiễm không khí do các nguồn tự nhiên (núi lửa, cháy rừng, bão bụi, và các quá trình phân huỷ, thối rữa xác động, thực vật tự nhiên) và nguồn nhân tạo (hoạt động công nghiệp, đốt cháy nhiên liệu hoá thạch và hoạt động của các phƣơng tiện giao thông) gây ra.
Các nguồn nhân tạo gây ô nhiễm môi trƣờng không khí bao gồm: - Nguồn ô nhiễm di động từ các hoạt động giao thông vận tải bao gồm giao thông đƣờng bộ, đƣờng sắt, đƣờng thuỷ và hàng không. - Các nguồn thải cố định từ các hoạt động công nghiệp đốt nhiên liệu nhƣ than đá, dầu mỏ, khí đốt. - Các quá trình sản xuất công nghiệp nhƣ sản xuất hoá chất, sản xuất vật liệu xây dựng, luyện kim và khai thác mỏ. - Các nguồn ô nhiễm khác nhƣ chất đột trong sinh hoạt của con ngƣời (củi, rơm rạ, dầu, gas.), đốt chất thải, sản xuất nông nghiệp, bốc hơi từ ô nhiễm nƣớc mặt, xây dựng công trình, gây ra cháy rừng.
Các nguồn ô nhiễm nhân tạo lớn nhất là do quá trình đốt nhiên liệu sinh ra và thƣờng tập trung ở các khu đô thị, khu công nghiệp. - Nguồn ô nhiễm do các hoạt động công nghiệp: Sản xuất công nghiệp hàng ngày thải ra một lƣợng lớn và đa dạng các khí độc hại và bụi do đốt nhiên liệu, bốc hơi, rò rỉ, 3 tổn hao trên dây chuyền sản xuất, trên các phƣơng tiện dẫn tải. gây ô nhiễm môi trƣờng không khí. Đặc điểm của nguồn thải này là nồng độ chất độc hại rất cao và tập trung trong khoảng không gian nhỏ dƣới dạng hỗn hợp khí và hơi độc hại.
Ở mỗi ngành công nghiệp, tuỳ theo qui trình công nghệ, loại nhiên liệu sử dụng, đặc điểm sản xuất, qui mô sản xuất, loại nguyên liệu và sản phẩm tạo thành. mà thành phần, nồng độ các chất thải ra môi trƣờng khác nhau. Đối với ngành công nghiệp năng lƣợng, các nhà máy nhiệt điện thƣờng sử dụng nhiên liệu là than hoặc dầu. Các ống khói, bãi than, băng tải trong nhà máy đều là nguồn gây ô nhiễm nặng cho môi trƣờng không khí.
Ngành công nghiệp vật liệu xây dựng sản xuất xi măng, vôi, gạch, ngói, thuỷ tinh. là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trƣờng không khí. Khói, bụi, CO2, CO, SO2, NOx là các khí thải chủ yếu của ngành này. - Nguồn ô nhiễm do giao thông vận tải: Ô nhiễm do giao thông vận tải gây ra cũng là một nguồn lớn.
Đây là nguồn ô nhiễm rất thấp, di động phụ thuộc vào cƣờng độ giao thông và địa hình đƣờng đi. Bên cạnh việc đốt cháy nhiên liệu (xăng, dầu mazút, than đá.) và sản sinh các khí độc hại nhƣ CO, SO2, NOx, hơi chì, tàn khói. Bảng sau cho thấy lƣợng khí độc hại do ô tô thải ra trong quá trinh vận hành. Quá trình vận hành các phƣơng tiện giao thông đƣờng bộ (ô tô, xe máy, máy xây dựng…) còn gây ô nhiễm bụi đất đá đối với môi trƣờng không khí.
Tàu hoả, tàu thuỷ sử dụng nhiên liệu bằng than hay xăng dầu cũng gây ô nhiễm tƣơng tự nhƣ ô tô. Giao thông hàng không (máy bay) cũng là nguồn gây ra ô nhiễm bụi, hơi độc hại và tiếng ồn cho môi trƣờng không khí. Lượng khí độc hại do ô tô thải ra qui cho 1 tấn nhiên liệu tiêu thụ[3] Lƣợng khí độc hại (kg/tấn nhiên liệu) Khí độc hại Động cơ máy nổ chạy xăng Động cơ diezen Cacbon dioxit CO 200,59 20,81 4 Hydrocacbon HC 23,28. 4,16 Nitơ oxit NOx 15,83 18,01 Sunfua dioxit SO2 1,86 7,80 Aldehyt 0,93 0,78 - Nguồn ô nhiễm do nông nghiệp: Nguồn ô nhiễm do sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, do đốt các phế phẩm nông nghiệp (rơm rạ).
- Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con ngƣời: Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con ngƣời chủ yếu là quá trình đốt nhiên liệu (củi, rơm rạ, dầu hoả, than đá, gas.) phục vụ sinh hoạt. Nguồn ô nhiễm này không lớn nhƣng lại xảy ra liên tục và có thể gây ô nhiễm cục bộ trong một không gian hẹp. Việc sử dụng than trong đun nấu phát sinh khí CO có thể gây ngộ độc đối với con ngƣời. Môi trƣờng nƣớc mặt quanh khu vực dân cƣ và đô thị bị ô nhiễm sẽ sinh ra các khí độc hại, sự phân huỷ các chất hữu cơ trong các khu vực chôn lấp rác thải sinh hoạt cũng là nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng không khí.
Các khí ô nhiễm sinh ra từ các hoạt động trên chủ yếu là CO2, CO, CH4, H2S, urê và mùi hôi thối. Ngoài ra, nhà vệ sinh và việc sử dụng chất thải của ngƣời và động vật trong trồng trọt, chăn nuôi cũng góp phần gây ô nhiễm môi trƣờng không khí. Một số nguyên nhân khác nữa nhƣ việc sử dụng thuốc diệt côn trùng, sử dụng nƣớc hoa, mỹ phẩm, sử dụng các thiết bị lạnh dùng CFC, HCFC,. Tổng quan về ô nhiễm do bụi đường I.
Khái niệm bụi và phân loại Các phần tử chất rắn thể rời rạc (vụn) có thể đƣợc tạo ra trong các quá trình nghiền, ngƣng kết và các phản ứng hóa học khác nhau. Dƣới tác dụng của các dòng khí hoặc không khí, chúng chuyển thành trạng thái lơ lửng và trong những điều kiện nhất định chúng tạo thành thứ vật chất mà ngƣời ta gọi là bụi. “Bụi là một hệ thống gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc - các hạt có kích thƣớc nằm trong khoảng từ kích thƣớc nguyên tử đến kích thƣớc nhìn thấy đƣợc bằng mát thƣờng, có khả năng tồn tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài, ngắn khác nhau”. [2] 5 Có sự khác biệt đáng kể về tính chất cơ lý hóa của các hạt có kích thƣớc nhỏ nhất và lớn nhất.
Các hạt cực nhỏ thì tuân theo một cách chặt chẽ sự chuyển động của môi trƣờng khí xung quanh, trong khi đó các hạt lớn dƣới tác dụng của lực trọng trƣòng và nhờ thế chúng dễ dàng bị loại bỏ ra khỏi không khí (dễ lọc sạch). Tuy vậy, những hạt bụi có kích thƣớc lớn cũng có khả nâng bị cuốn đi rất xa khi điều kiện thời tiết thuận lợi. Những hạt bụi có tác hại nhất đối với sức khỏe con ngƣời là khi chúng có thể thâm nhập sâu vào tận phổi trong quá trình hô hấp - tức những hạt có kích thƣớc δ<10µm. Ngƣời ta gọi cỡ bụi này là bụi hô hấp.