Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở lý luận của đề tài 1. Một số khái niệm cơ bản - Khái niệm Môi trường Theo Khoản 1, Điều 3, Luật Bảo vệ môi trường 2014: Môi trường là một hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật (Luật Bảo vệ Môi trường, 2014). - Khái niệm quan trắc môi trường Theo Khoản 20, Điều 3, Luật Bảo vệ môi trường 2014: Quan trắc môi trường là quá trình theo dõi có hệ thống về các thành phần môi trường, các yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung cấp thông tin đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường và các tác động xấu đối với môi trường (Luật Bảo vệ Môi trường, 2014).
- Khái niệm nước mặt: Theo Khoản 3, Điều 2 Luật Tài nguyên nước 2012: “Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo” (Luật Tài nguyên nước, 2012). Ô nhiễm nguồn nước là sự biến đổi tính chất vật lý, tính chất hóa học và các thành phần sinh học của nước không phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật cho phép, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật” (Luật Tài nguyên nước, 2012). Suy thoái nguồn nước là sự suy giảm về số lượng và chất lượng nguồn nước so với trạng thái tự nhiên hoặc so với trạng thái của nguồn nước đã được quan trắc trong các thời kỳ trước đó (Luật Tài nguyên nước, 2012). Cạn kiệt nguồn nước là sự suy giảm nghiêm trọng về số lượng của nguồn nước và làm cho nguồn nước không còn khả năng đáp ứng nhu cầu khai thác, sử dụng và duy trì hệ sinh thái thủy sinh (Luật Tài nguyên nước, 2012).
m 4 - Khái niệm ô nhiễm môi trường Theo Khoản 8, Điều 3, Luật Bảo vệ môi trường 2014: Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật (Luật Bảo vệ Môi trường, 2014). - Khái niệm lưu lượng nước: Lưu lượng nước là lượng nước chảy qua một mặt cắt ngang sông trong một đơn vị thời gian (1 giây), được ký hiệu là Q và đơn vị là m3/s hoặc l/s. Lưu lượng nước tại một thời điểm bất kỳ được gọi là lưu lượng tức thời. - Chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI): Chỉ số chất lượng nước là một chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, được dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thang điểm.
- Các thông số đánh giá chất lượng nước Theo Escap (1994), chất lượng nước được đánh giá bởi các thông số, các chỉ tiêu đó là: Các thông số lý học, ví dụ như: - Độ pH: Là chỉ số thể hiện độ axit hay bazơ của nước, là một 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 cần phải xem xét trong quá trình đông tụ hóa học, sát trùng, làm mềm nước, kiểm soát ăn mòn. Sự thay đổi pH dẫn tới sự thay đổi các thành phần hóa học của nước (sự kết tủa, sự hòa tan, cân bằng carbonat…), quá trình sinh học trong nước. Giá trị pH của nguồn nước góp phần vào quyết định phương pháp xử lý nước.
pH được xác định bằng máy đo pH hoặc là bằng phương pháp chuẩn độ. - Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu. Sự thay đổi của 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. Nước có m 5 mạch nông to: 4 –40oC nước ngầm là : 17 – 31oC.
Nhiệt độ của nước thải cao hơn nhiệt độ nước cấp. - Tổng hàm lượng chất rắn (TS): Các chất rắn trong nước có thể là những chất tan hoặc không tan. Các chất này bao gồm cả những chất vô cơ lẫn các chất hữu cơ. Tổng hàm lượng của các chất rắn (TS) là lượng khô tính bằng mg của phần còn lại sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy sau đó sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi (mg/L).
- Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS): Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) là những chất rắn không tan trong nước. Hàm lượng của các chất lơ lửng (SS) là lượng khô của phần chất rắn còn lại nằm trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi (mg/L). - Tổng hàm lượng chất rắn hoà tan (DS): Các chất rắn hòa tan là các chất tan được trong nước, bao gồm cả chất vô cơ lẫn chất hữu cơ. Hàm lượng các chất hòa tan (DS) là lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua cái phễu lọc có giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi có khối lượng không đổi ( mg/L).
DS = TS – SS - Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi (VS): Để đánh giá hàm lượng các chất hữu cơ có trong mẫu nước, người ta còn sử dụng các khái niệm tổng hàm lượng những chất không tan dễ bay hơi (VSS), tổng hàm lượng các chất hòa tan dễ bay hơi (VDS ). Hàm lượng của các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi VSS là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền phù (SS) ở 550oC cho đến khi khối lượng không đổi. Hàm lượng của các chất rắn hòa tan dễ bay hơi VDS là lượng mất đi khi nung lượng một chất rắn hòa tan (DS) ở 550oC cho đến khi khối lượng của nó không đổi (thường được qui định trong một khoảng thời gian nhất định) Các thông số hóa học, ví dụ như: - BOD: Là lượng oxy cần thiết được cung cấp 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 m 6 tan, vì vậy để xác định được tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quá trình phân huỷ sinh học là phép đo quan trọng để 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: 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. - DO: là lượng oxy hoà tan trong nước rất cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo.
Nồng độ oxy tự do trong nước thường nằm trong khoảng 8 - 10 ppm, và dao động mạnh phụ thuộc vào các yếu tố nhiệt độ, sự phân huỷ hoá chất, sự quang hợp của tảo và v. Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết. Do vậy, DO là một chỉ số rất quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuỷ vực. - Các yếu tố KLN: Các kim loại nặng là những yếu tố mà tỷ trọng của chúng bằng hoặc lớn hơn 5 như Asen, cacdimi, Fe, Mn … ở hàm lượng nhỏ nhất định chúng cần có cho sự phát triển cùng sinh trưởng của động, thực vật như khi hàm lượng tăng thì chúng sẽ trở thành độc hại đối với sinh vật và con người thông qua các chuỗi mắt xích thức ăn.
Các thông số sinh học, ví dụ như: - Colifom: Là nhóm vi sinh vật quan trọng trong chỉ thị môi trường, để xác định mức độ ô nhiễm bẩn về mặt sinh học của nguồn nước.Coli: Là chỉ số được dùng để chỉ một nhóm vi khuẩn (bacteria ) sống trong đường tiêu hóa ruột của con người và động vật. - Chỉ số (Index ): Là một tập hợp các tham số hay chỉ thị được tích hợp hay nhân với trọng số. Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩa là chúng được tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu dùng để giải thích cho một hiện tượng nào đó. Ví dụ chỉ số chất lượng nước (WQI- Water Quality Index )… m 7 Chỉ số chất lượng nước của Việt Nam: (viết tắt là VN_WQI) là chỉ số được tính toán từ những thông số quan trắc chất lượng nước mặt ở Việt Nam, được dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó, được biểu diễn qua một thang điểm.
WQI thông số: (viết tắt là WQISI) là chỉ số chất lượng nước dùng để tính toán cho mỗi thông số. Các nguyên nhân gây ô nhiễm nước 1. Ô nhiễm sinh học Ô nhiễm nước sinh học là do các nguồn thải đô thị hay kỹ nghệ có các chất thải sinh hoạt, phân, nước rửa của các nhà máy đường, giấy.Sự ô nhiễm về mặt sinh học nguyên nhân chủ yếu là do sự thải các chất hữu cơ có thể lên men được: sự thải sinh hoạt hoặc kỹ nghệ có chứa các chất cặn bã sinh hoạt, phân tiêu, nước rửa của các nhà máy đường, giấy, lò sát sinh. Sự ô nhiễm sinh học được thể hiện bằng sự nhiễm bẩn do vi khuẩn rất nặng, đặt thành vấn đề lớn cho vệ sinh công cộng chủ yếu ở các nước đang phát triển.
Các bệnh cầu trùng, viêm gan do siêu vi khuẩn đang tăng lên liên tục ở nhiều quốc gia chưa kể đến các trận dịch tả. Các sự nhiễm bệnh được tăng cường do ô nhiễm sinh học nguồn nước. Ví dụ thương hàn, viêm ruột siêu khuẩn. Các nước thải từ các lò sát sinh chứa một lượng lớn mầm bệnh.
Thí dụ lò sát sinh La Villette, Paris thải ra đến 350 triệu mầm hiếu khí và 20 triệu mầm yếm khí trong 1cm3 nước thải, trong đó có rất nhiều loài gây nhiễm bệnh. Các nhà máy giấy thải ra nước có chứa nhiều chất glucid dễ lên men. Một nhà máy trung bình làm nhiễm bẩn nước tương đương với một thành phố khoảng 500. Các nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất đồ hộp, thuộc da, lò mổ, đều có nước thải chứa protein.