MỞ ĐẦU. Lý do lựa chọn đề tài. Mục đích và nội dung nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Cơ sở khoa học. Phương pháp nghiên cứu. Những đóng góp mới của luận án. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án.
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Tổng quan về chôn lấp chất thải rắn. Các khái niệm liên quan. Hiện trạng chôn lấp chất thải rắn tại Việt Nam.
Tổng quan khu vực nghiên cứu. Điều kiện tự nhiên khu vực bãi chôn lấp Kiêu Kỵ. Hoạt động của bãi chôn lấp. Tổng quan sự hình thành chất ô nhiễm trong nước rỉ rác.1 Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong chất thải rắn.
Sự hình thành nước rỉ rác. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần và tính chất nước rỉ rác. Lượng phát sinh và thành phần nước rỉ rác. Sự ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường đất và nước dưới đất.
Nguy cơ ô nhiễm từ nước rỉ rác. Các tác động của kim loại nặng trong môi trường đất. Tổng quan nghiên cứu về lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp. Các nghiên cứu ở nước ngoài.
Các nghiên cứu tại Việt Nam. Lựa chọn hướng nghiên cứu của luận án. LÝ THUYẾT LAN TRUYỀN Ô NHIỄM VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU. Chất ô nhiễm lan truyền trong đất.
Nước trong đất và hiện tượng mao dẫn. Nước di chuyển xuống do trọng lực. Quá trình lan truyền chất ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng. Lưu lượng dòng thấm.
Hệ số khuếch tán của chất ô nhiễm. Quá trình thấm nước và vận chuyển chất ô nhiễm. Cơ chế đối lưu theo dòng hút mao dẫn. Cơ chế đối lưu theo dòng nước mao dẫn và khuếch tán.
Các phương pháp nghiên cứu xác định lan truyền ô nhiễm. Xác định thành phần và tính chất nước rỉ rác. Phương pháp xác định thành phần và tính chất của đất. Lời giải giải tích – phương trình vi phân xác định lan truyền ô nhiễm.
Phương pháp phần tử hữu hạn. Ưu điểm của phương pháp PTHH. Phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm trong không gian 3D. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự lan truyền của chất ô nhiễm từ nước rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp. Lượng nước rỉ rác phát sinh theo thời gian – phương pháp cân bằng nước. Xây dựng phương pháp mô hình hóa tính toán nước rỉ rác. Khảo sát hàm lượng chất ô nhiễm trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ.
Các hợp chất hữu cơ trong nước rỉ rác. Hàm lượng kim loại nặng trong nước rỉ rác. Các chất ô nhiễm khác. Khảo sát ô nhiễm kim loại nặng trong đất bãi chôn lấp Kiêu Kỵ.
Đặc điểm mẫu đất tại lỗ khoan LK4 và LK5. Kết quả phân tích mẫu đất. Nhận xét kết quả khảo sát ô nhiễm môi trường đất khu vực bãi chôn lấp. Đánh giá về các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp.
Dự báo nồng độ kim loại nặng lan truyền trong môi trường bãi chôn lấp bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Các nguy cơ ô nhiễm môi trường đất phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn Kiêu Kỵ, Gia Lâm. Dự báo và đánh giá nồng độ kim loại nặng lan truyền bằng mô hình 1D. Xây dựng phương trình đánh giá lan truyền kim loại nặng với mô hình 3D.
Ý nghĩa của mô hình tính toán lan truyền KLN từ bãi chôn lấp chất thải rắn. 142 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .144 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 16 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt BCL Bãi chôn lấp BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa BXD Bộ Xây dựng COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học CTR Chất thải rắn CTRSH Chất thải rắn sinh hoạt HELP Hydrologic Evaluation of Định lượng thủy văn bãi chôn Landfill Performance lấp KLN Kim loại nặng PTHH Phần tử hữu hạn SWB Serial Water Balance Cân bằng nước nối tiếp TOC Total organic carbon Tổng lượng cacbon hữu cơ US EPA United State Environmental Cơ quan bảo vệ Môi trường Protection Agency Hoa kỳ VFA Volatile Fatty Acid Axit béo dễ bay hơi WBM Water Balance Method Phương pháp cân bằng nước viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Tổng hợp khối lượng, số lượng bãi chôn lấp CTR tại Việt Nam.
Mô tả đặc điểm các lớp đất khu vực bãi chôn lấp chất thải rắn Kiêu Kỵ. Chú giải - Các tầng chứa nước. Độ ẩm, lượng mưa và lượng bốc hơi trung bình. Hàm lượng kim loại nặng trong rác thải.
Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác theo thời gian. Tóm tắt so sánh các phương pháp tính toán nước rỉ rác. Thành phần nước rỉ rác với các khoảng giá trị nồng độ. Nồng độ kim loại nặng trong nước rỉ rác tại các nước đang phát triển.
Hàm lượng kim loại nặng trong nước rỉ rác .Thành phần nước rỉ rác ở một số BCL ở Châu Mỹ và Châu Âu. Thành phần nước rỉ rác một số BCL ở Châu Á. Thành phần nước rỉ rác một số BCL ở Châu Phi. Khả năng linh động của một số nguyên tố kim loại nặng trong đất.
Hệ số thấm của các thành phần đất. Chất ô nhiễm và hệ số khuếch tán trong đất. Thành phần chất thải rắn sinh hoạt tại huyện Gia Lâm. Tính toán nước rỉ rác phát sinh theo thời gian.
Mối quan hệ của lớp che phủ ô chôn lấp và xâm nhập nước mưa. Tỷ trọng rác sau khi đầm nén. Hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ từ 2008-2017. Kết quả phân tích mẫu kim loại nặng trong nước rỉ rác.
Hàm lượng Nitơ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ từ 2008-2017. Hàm lượng tổng P, tổng Coliform, dầu mỡ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ từ 2008-2017. Mô tả mẫu đất khoan trong lỗ khoan L4 và L5. Hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu đất tại lỗ khoan L4 và L5.
112 ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Cấu tạo ô chôn lấp chất thải. Vị trí bãi chôn lấp Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà nội. Cấu tạo địa chất khu vực bãi chôn lấp Kiêu Kỵ.
Bản đồ địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu. Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến 93-93'. Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến 103-103'. Nguồn gốc hình thành kim loại nặng trong chất thải rắn.
Các yếu tố ảnh hưởng tới thành phần và tính chất nước rỉ rác. Đồ thị biểu diễn lượng nước rỉ rác phát sinh theo thời gian. Chất ô nhiễm lan truyền trong đất. Quá trình lan truyền và các yếu tố ảnh hưởng.
Vị trí lấy mẫu đất và nước rỉ rác. Trường gradient của hàm nồng độ C (x, y, z, t) trong hệ tọa độ Oxyz. Sơ đồ nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo lan truyền KLN trong đất. Sơ đồ tổng quát về cân bằng nước trong ô chôn lấp.
Sự biến thiên của nước rỉ rác ô 9AB theo thời gian. Sơ đồ mô tả dòng nước trong ô chôn lấp. Kết cấu ô chôn lấp rác theo chiều dọc. Kết cấu lớp che phủ cuối cùng.
Sự biến đổi của lượng nước trong rác khi chôn lấp. Sự biến thiên hàm lượng BOD5 theo thời gian. Sự biến thiên hàm lượng COD theo thời gian. Sự biến thiên tỉ lệ BOD/COD theo thời gian.
Sự biến thiên pH theo thời gian. Nồng độ của kim loại nặng trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ. Sự biến thiên của amoni theo thời gian. Sự biến thiên Nitrat theo thời gian.
Sự biến thiên Nitrit theo thời gian. Sự biến thiên tổng Nitơ theo thời gian. Sự biến thiên hàm lượng tổng P theo thời gian. Sự biến thiên hàm lượng Coliform theo thời gian.
Sự biến thiên dầu mỡ theo thời gian. Vị trí bãi chôn lấp và vị trí khoan lấy mẫu. Khoan mẫu tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ tháng 4. Mẫu đất khoan tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ.
Sự biến thiên của hàm lượng As theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5. Sự biến thiên của hàm lượng Cr theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5. Sự biến thiên của hàm lượng Cu theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5. Sự biến thiên của hàm lượng Pb theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5.
Sự biến thiên của hàm lượng Zn theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5. Sơ đồ các hạng mục công trình xử lý chất thải rắn Kiêu Kỵ. Mặt cắt các lớp đất qua các lỗ khoan K2-K5-K3. Các miền mô hình tính toán lan truyền kim loại nặng.
Hàm lượng Cd lan truyền trong nước theo thời gian. Kết quả lan truyền KLN trong nước MH1 với R=1. Kết quả lan truyền kim loại nặng As và Cd trong nước MH2 với R=1. Kết quả lan truyền kim nặng As và Cd trong nước MH3 với R=1.
Kết quả lan truyền As và Cd trong MH3 có hấp phụ kim loại nặng. Hàm lượng As trong nước với R=1 và R=2. Đường cong phân bố hàm lượng Cd với hệ số R khác nhau. Phân bố nồng độ As ở tháng thứ 10 theo phương X và Z.
(a) Sự thay đổi nồng độ asen theo Z và t. Lý do lựa chọn đề tài Việt Nam đang đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường, tồn tại trong cả 3 thành phần môi trường đất, nước và không khí. Công tác quản lý chất thải rắn chưa hiệu quả, ô nhiễm từ chất thải rắn đã ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe cộng đồng, nghiêm trọng nhất là đối với dân cư khu vực làng nghề, gần khu công nghiệp, bãi chôn lấp chất thải và vùng nông thôn. Phần lớn CTR chưa được phân loại tại nguồn, thu gom chung để vận chuyển đến bãi chôn lấp.
Chính vì vậy mà thành phần nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp ở Việt Nam phức tạp, khó kiểm soát và xử lý triệt để. Với tốc độ tăng trưởng dự báo về phát sinh chất thải rắn sinh hoạt là 8,4%/ năm đối với khu vực đô thị và tổng mức độ tăng dự báo khoảng 5% mỗi năm, tổng lượng chất thải trên cả nước ước tính tăng lên 54 triệu tấn vào năm 2030.