CHƯƠNG 1. Hiện trạng ô nhiễm và sự cần thiết phải xử lý các hợp chất Nitơ trong nước 1. Tình hình ô nhiễm các nguồn nước hiện nay Hiện nay, ở Việt Nam mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm nước vẫn là một vấn đề rất đáng lo ngại. Với tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa khá nhanh, sự gia tăng về dân số đã gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ.
Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải. Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp là rất nặng. Tình trạng ô nhiễm nước thấy rõ nhất là ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và một số thành phố lớn khác.
Ở các thành phố này, nước thải sinh hoạt có rất ít các hệ thống xử lý tập trung mà trực tiếp đổ ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ, kênh, mương). Mặt khác còn rất nhiều các cơ sở sản xuất không xử lý nước thải, phần lớn các bệnh viện và cơ sở y tế chưa có hệ thống xử lý nước thải, một lượng lớn chất thải rắn trong thành phố không thu gom hết được… là những nguồn đáng kể gây ô nhiễm nguồn nước. Hiện nay, mức độ ô nhiễm trong các kênh, sông, hồ ở các thành phố lớn là rất nặng. Ở thành phố Hà Nội, tổng lượng nước thải của thành phố lên tới 300.000 m3/ngày, hiện mới chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải, chiếm 25% lượng nước thải bệnh viện; 36/400 cơ sở sản xuất có xử lý nước thải, lượng nước thải sinh hoạt chưa được thu gom khoảng 1.200m3/ngày đang xả vào các khu đất ven hồ, kênh, mương trong nội thành.
Chỉ số BOD, oxy hòa tan, các chất NH4+, NO2-, NO3- ở các sông, mương nội thành đều vượt quá quy định cho phép. Ở thành phố Hồ Chí Minh, lượng rác thải lên tới gần 4000 tấn/ngày, chỉ có 24/142 cơ sở y tế lớn là có xử lý nước thải, 3.000 cơ sở sản xuất gây ô nhiễm thuộc diện phải di dời. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Không chỉ ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và các thành phố khác như Hải Phòng, Nam Định, Hải Dương, Đà Nẵng… nước thải sinh hoạt cũng không được xử lý, độ ô nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn, nơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn chất thải của con người và gia súc không được xử lý nên thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước bề mặt và cả nguồn nước ngầm về mặt hữu cơ, vi sinh và vô cơ ngày càng cao.
Trong sản xuất nông nghiệp do lạm dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, các nguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường nước và sức khỏe của nhân dân. Theo thống kê của Bộ Thủy sản, tổng diện tích nước mặt sử dụng cho nuôi trồng thủy sản đến năm 2010 của cả nước là 1,1 triệu ha. Do nuôi trồng thủy sản ồ ạt, thiếu quy hoạch, không tuân theo quy trình kĩ thuật nên đã gây nhiều tác động tiêu cực tới môi trường nước. Ngoài ra, với việc sử dụng nhiều và không đúng cách các loại hóa chất trong nuôi trồng thủy sản, các thức ăn dư thừa lắng xuống đáy ao, hồ, lòng sông đang làm cho môi trường nước bị ô nhiễm các chất hữu cơ, làm phát triển một số loài sinh vật gây bệnh và làm xuất hiện một số loại tảo độc, thậm chí đã có dấu hiệu xuất hiện thủy triều đỏ ở một số vùng ven biển Việt Nam.
Như vậy, có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nước như: sự gia tăng dân số, mặt trái của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu, nhận thức của người dân còn nhiều hạn chế… Đáng chú ý là sự bất cập trong hoạt động quản lý, bảo vệ môi trường. Nhận thức của nhiều cấp chính quyền, cơ quan quản lý, tổ chức và cá nhân có trách nhiệm về nhiệm vụ bảo vệ môi trường nước chưa sâu sắc và đầy đủ. Cơ chế phân công giữa các cơ quan, các ngành chưa đồng bộ, chưa quy định trách nhiệm rõ ràng… 1. Hiện trạng ô nhiễm các hợp chất nitơ trong nước Hiện nay, do thực trạng hệ thống cấp – thoát nước, xử lí nước cấp và nước thải, chất thải rắn chưa đồng bộ, cộng thêm đó là sự phát triển của các ngành công – nông 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nghiệp ngày một tăng trong thời gian gần đây, chưa kể đến các quá trình diễn ra trong tự nhiên, ở điều kiện địa chất – thủy văn phức tạp ở vùng châu thổ sông Hồng, đã gây cho nguồn cấp nước duy nhất hiện nay – nguồn nước ngầm, nguy cơ ô nhiễm ngày càng cao, trong đó có ô nhiễm các hợp chất chứa nitơ.
Theo tiêu chuẩn quy định của Bộ Y tế, đối với nước cấp dùng cho nước sinh hoạt, hàm lượng nitrat (NO3-) không được vượt quá 10 mg/lít (tương đương với tiêu chuẩn của WHO và EPA đối với nước cấp uống trực tiếp. Tiêu chuẩn của EPA đối với NO2- trong nước cấp uống trực tiếp không được vượt quá 1 mg/lít, trong khi giá trị tiêu chuẩn quy định của Bộ Y tế, đối với nước cấp dùng cho sinh hoạt là 0 mg/lít. Qua nghiên cứu cho thấy phần lớn nước dưới đất tầng chứa nước Qc và Qa vùng Hà Nội chưa bị nhiễm bẩn NO2-, trừ một số khu vực có dấu hiệu nhiễm bẩn đến mức vừa (khu vực Lương Yên, Thủy Lợi), chúng mang tính cục bộ. Khu vực Lương Yên trong 64 số mẫu chỉ có 6 mẫu vượt giới hạn, chiếm 9,4%.
Khu vực Thủy Lợi trong 10 mẫu phân tích chỉ có một mẫu vượt giới hạn, chiếm 10%. Một số khu vực khác như Ngô Sỹ Liên, Yên Phụ, Ngọc Hà, Mai Dịch, mẫu có giá trị NO2- vượt giới hạn chỉ chiếm 1 – 2% tổng số mẫu phân tích. Sự ô nhiễm NO2- và NO3- hiện chưa đáng kể và chưa vượt quá giới hạn cho phép. Tuy nhiên tại một số nơi có những xuất hiện dị thường đáng lo ngại, phần lớn tập trung ở dải phía Nam tính từ khoảng đê La Thành trở xuống, gồm Thanh Trì, Yên Sở, gò Đống Đa, Đại học Ngoại ngữ, Thượng Đình, Viện Quân Y 103, cơ khí Quang Trung, nhà máy Phân lân, pin Văn Điển (nồng độ NO3- có khi tới 6 – 7 mg/lít).
Theo tiêu chuẩn Châu Âu, trong nước cấp uống trực tiếp, NH4+ không vượt quá 0,5 mg/lít. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Theo khảo sát của các nhà khoa học, phần lớn nước ngầm ở vùng đồng bằng Bắc Bộ như Hà Nội, Ninh Bình, Hải Dương … đều bị nhiễm Amoni NH 4+rất nặng, vượt tiêu chuẩn nhiều lần. Tại Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình, xác xuất các nguồn nước ngầm nhiễm Amoni ở nồng độ cao hơn tiêu chuẩn là khoảng 70 – 80%. Ngoài Amoni, không ít nguồn còn chứa khá nhiều hợp chất hữu cơ.
Như vậy tình trạng nhiễm bẩn Amoni và hợp chất hữu cơ trong nước ngầm ở Đồng bằng Bắc Bộ đã đến mức báo động và khả năng tác động của Amoni lên cơ thể con người là chắc chắn. Kết quả khảo sát mới đây của Liên đoàn địa chất thủy văn – địa chất công trình miền Bắc cho thấy, hàm lượng Amoni, Nitrat, Nitrit, … trong nước ngầm ở Hà Nội đã vượt nhiều lần chỉ tiêu cho phép, ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của con người. Theo tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống dựa trên Quyết định 1329 của Bộ Y tế, nước sinh hoạt đạt chuẩn ở mức hàm lượng Amoni: 1,5mg/L. Trên thực tế, kết quả phân tích các mẫu nước đều vượt quá chỉ tiêu cho phép, nhiều nơi cao hơn từ 20 đến 30 lần.
Tầng nước ngầm trên (cách mặt đất từ 25m đến 40m) – nơi người dân khai thác bằng đào giếng khoan – đã ô nhiễm nặng ở nhiều nơi. Điển hình là xã Pháp Vân có hàm lượng Amoni là 31,6 mg/L. Phường Tương Mai có hàm lượng Amoni 13,5 mg/L. Các phường Trung Hòa, xã Tây Mỗ, xã Trung Văn.
đều có hiện trạng tương tự. Nguy hại hơn, mức ô nhiễm đang tăng dần theo thời gian, xã Yên Sở trong năm 2002 kết quả đo đạc cho thấy hàm lượng Amoni là 37,2 mg/L nay đã tăng lên 45,2 mg/L, phường Bách Khoa mức nhiễm từ 9,4 mg/L, nay tăng lên 14,7 mg/L. Có nơi chưa từng bị nhiễm Amoni song nay cũng đã vượt tiêu chuẩn cho phép như Long Biên, Tây Mỗ, Đông Ngạc. Hiện nguồn nước nhiễm bẩn đã lan rộng trên toàn thành phố.
Tầng nước ngầm dưới (cách mặt đất từ 45m đến 60m) là nguồn cung cấp cho các nhà máy cũng bị nhiễm bẩn. Đề tài “Nghiên cứu xử lý nước ngầm nhiễm bẩn 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Amoni” do Sở Giao thông Công Chính Hà Nội đã nghiệm thu cho thấy: “Do cấu trúc địa chất, nước ngầm Nhà máy nước Tương Mai có hàm lượng sắt và Amoni NH4+ là 6- 12, có khi 18 mg/L; Hạ Đình là 12-20, có khi 25 mg/L; Pháp Vân: 15-30, có khi 40 mg/L” [3, 4]. Nguyên nhân Các chất hữu cơ chứa nitơ đã gây ô nhiễm sẽ từ nước mặt thấm xuống nước dưới đất. Đó là nguyên nhân gây ô nhiễm nước ngầm.
Như vậy nếu nguồn nước mặt bị ô nhiễm thì sẽ dẫn đến nguồn nước ngầm cũng bị ô nhiễm. Ngoài ra quá trình lắng đọng giữ lại cũng như hàng loạt các hợp chất chứa nitơ từ các quá trình phân giải tự nhiên (protein, amino axit, amit, amin., hợp chất hữu cơ chứa nitơ nói chung) cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm nitơ trong nước. Ở môi trường pH từ 6 – 8, nitơ nằm chủ yếu dưới dạng NH4+. Amoni có thể xuất hiện trong nước ngầm từ nước thải sinh hoạt, bãi chôn lấp phế thải, nghĩa trang.
do kết quả của quá trình Amôn hóa (phân hủy các hợp chất chứa nitơ như đạm, nước tiểu và axit nucleic,.) bởi vi sinh vật hay còn do việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu có chứa nitơ và các sản phẩm công nghiệp nói chung.