ĐẶT VẤN ĐỀ Nhƣ chúng ta đã biết nƣớc là yếu tố cần thiết không chỉ cho nguồn sống của con ngƣời mà nó còn là nguồn sống của tất cả sinh vật có trên hành tinh này. Không chỉ vậy, nƣớc còn có vai trò quyết định sự phát triển kinh tế, xã hội của các Quốc gia, các Vùng lãnh thổ. Thế nhƣng thực trạng ô nhiễm nƣớc ngầm, nƣớc mặt mỗi lúc một tăng và không thể đáp ứng đƣợc cho nhu cầu sử dụng của con ngƣời cũng của các sinh vật trên trái đất. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, nƣớc mặt tại các thủy vực nói chung và nƣớc mặt tại các dòng sông nói riêng có sự thay đổi lớn theo chiều hƣớng suy giảm về chất lƣợng.
Các con sông lớn nhƣ sông Đồng Nai, sông Cầu, sông Đáy, sông Nhuệ. đã và đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Do cuộc sống mƣu sinh không nghĩ đến hậu quả môi trƣờng nên một số ngƣời dân đã xả chất thải ô nhiễm trực tiếp không qua xử lý xuống nƣớc; làm những con sông này bị biến sắc, bốc mùi hôi thối, tiêu diệt các loài thủy sinh và làm ảnh hƣởng tới sức khỏe cộng đồng sống xung quanh lƣu vực sông đó. Sông Nhuệ là một trong những sông lớn liên tỉnh của thành phố Hà Nội.
Sông là nơi cung cấp nƣớc tƣới và tiêu cho hoạt đông nông nghiệp, là nhánh sông phân lũ cho hệ thống sông Hồng mùa lũ và là nơi tiêu thoát nƣớc thải chính cho thành phố Hà Nội. Nhƣng khoảng 20 năm trở lại đây, do sự phát triển kinh tế - xã hội trong lƣu vực sông Nhuệ diễn ra rất mạnh mẽ và ồ ạt với các hoạt động đô thị hóa, các làng nghề mọc ra nhiều nhƣng thiếu sự quy hoạch và kiểm soát từ thƣợng nguồn đến hạ lƣu. Làm cho dòng sông theo thời gian trở nên biến sắc, bốc mùi hôi thối gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sức khỏe ngƣời dân và gây mất mỹ quan khu vực. Xuất phát từ những vấn đề trên, nhận thấy vai trò quan trọng của hệ thống sông Nhuệ nên đề tài “Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng chất lƣợng nƣớc sông Nhuệ đoạn chảy qua huyện Thƣờng Tín – Thành phố Hà Nội”đã đƣợc chọn thực hiện.
Đề tài nhằm mục đích hƣớng tới sự phát triển bền vững của thành phố Hà Nội và tỉnh Hà Nam, cũng nhƣ để có cơ sở đề xuất giải pháp quản lý, giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện chất lƣợng nƣớc sông Nhuệ. 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về tài nguyên nƣớc Tài nguyên nƣớc là các nguồn nƣớc mà con ngƣời sử dụng hoặc có thể sử dụng vào những mục đích khác nhau. Nƣớc đƣợc dùng trong các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi trƣờng.
Mà hầu hết các hoạt động trên kể trên đều cần nƣớc ngọt. Nhƣng nhƣ chúng ta biết, 97% nƣớc trên Trái Đất là nƣớc mặn, chỉ 3% còn lại là nƣớc ngọt nhƣng gần hơn 2/3 lƣợng nƣớc này tồn tại ở dạng sông băng và các núi băng ở các cực. Phần còn lại không đóng băng đƣợc tìm thấy chủ yếu ở dạng nƣớc ngầm, và chỉ một tỷ lệ nhỏ tồn tại trên mặt đất và trong không khí[ ]. Nƣớc ngọt là nguồn tài nguyên có khả năng tái tạo, tuy vậy việc cung cấp nƣớc ngọt và sạch trên thế giới đang từng bƣớc giảm đi.
Nhu cầu sử dụng nƣớc đã vƣợt cung ở một vài nơi trên thế giới, trong khi dân số thế giới vẫn đang tiếp tục tăng làm cho nhu cầu nƣớc càng tăng. Sự nhận thức về tầm quan trọng của việc bảo vệ nguồn nƣớc cho nhu cầu hệ sinh thái chỉ mới đƣợc lên tiếng gần đây. Trong suốt thế kỷ 20, hơn một nửa các vùng đất ngập nƣớc trên thế giới đã bị biến mất cùng với các môi trƣờng hỗ trợ có giá trị của chúng. Các hệ sinh thái nƣớc ngọt mang đậm tính đa dạng sinh học hiện đang suy giảm nhanh hơn các hệ sinh thái biển và đất liền[ ].
Nƣớc có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sống trên trái đất. Nƣớc góp phần hình thành lớp thổ nhƣỡng, thảm thực vật, điều hòa khí hậu…Nƣớc là môi trƣờng cho các phản ứng hóa sinh tạo chất mới, giúp chuyển dịch nhiều loại vật chất. Nƣớc có vai trò quyết định trong các hoạt động kinh tế và đời sống văn hóa xã hội của loài ngƣời. Trong lịch sử các thủy vực lớn thƣờng là cái nôi của nhiều nền văn minh vĩ đại, đồng thời sự suy thoái các thủy vực nƣớc cũng là nguyên nhân chính dẫn đến suy tàn một số trung tâm chính trị, kinh tế và văn hóa lớn.
2 Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO) và Quỹ Nhi đồng Liên hợp quốc, hiện có hơn 1,1 tỷ ngƣời trên thế giới không có nƣớc sạch sử dụng. Mỗi năm có 5 triệu ngƣời chết vì những bệnh liên quan đến nƣớc. Lƣợng nƣớc ngọt trung bình cho mỗi ngƣời dân mỗi năm giảm đến gần 1/3. Liên hợp Quốc (LHQ) dự báo với tình hình sử dụng nƣớc nhƣ hiện nay,trong 20 năm tới, thế giới sẽ có 1,8 tỷ ngƣời sống ở các vùng hoàn toàn thiếu nƣớc và 5 tỷ ngƣời khác sống trong các vùng khó có thể đáp ứng nhu cầu về nƣớc.
Mặt khác do đô thị hóa ngƣời dân ngày càng tập trung vào các thành phố lớn, dự tính đến năm 2020, các nƣớc ở Nam bán cầu sẽ chiếm 27 trong số 33 thành phố có hơn 8 triệu dân khiến lƣợng nƣớc tiêu thụ cho sinh hoạt sẽ tăng 40%. Sự lãng phí nƣớc sẽ tăng cùng với mức sống của ngƣời dân tăng lên do sử dụng quá nhiều thiết bi gia dụng[ ]. Ô nhiễm nƣớc Ô nhiễm nƣớc là sự thay đổi theo chiều hƣớng xấu đi các tính chất vật lý, hóa học, sinh học của nƣớc, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể rắn, lỏng làm cho nguồn nƣớc trở nên độc hại với con ngƣời và sinh vật, làm giảm độ đa dạng sinh học trong nƣớc[ ]. Tác nhân gây ô nhiễm nƣớc Các chất rắn không hoà tan Tổng chất rắn là thành phần vật lý đặc trƣng của nƣớc thải.
Khi xả nƣớc thải vào nguồn nƣớc mặt, các chất rắn không hoà tan có thể lắng đọng vào đầu cống xả. Cặn lắng có thể cản trở dòng chảy, thay đổi kích thƣớc và chế độ thuỷ lực sông hồ. Hiện tƣợng lắng cặn hữu cơ kèm theo quá trình hô hấp trong lớp bùn, gây thiếu oxy và tạo nên các khí độc hại nhƣ H2S, CH4, N2… vùng cống xả. Nƣớc vùng này có màu đen và mùi hôi của sunphua hydro[ ].
Các hợp chất hữu cơ dễ phân huy sinh học 3 Tổng các chất hữu cơ thƣờng đo bằng COD (Chemical Oxygen Demand). Các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học nhƣ là cacbonhydrat, protein, chất béo… đo bằng BOD (Biological Oxygen Demand), có nguồn gốc từ nƣớc thải sinh hoạt hoặc nƣớc thải công nghiệp, cũng thƣờng tạo nên sự thiếu hụt oxy, làm mất cân bằng sinh thái trong nguồn nƣớc. Sự phân huỷ chất hữu cơ với lƣợng oxy tiêu thụ lớn làm cho nồng độ oxy hoà tan không ổn định và thiếu hụt nhiều, tạo ra điều kiện kị khí. Các loại cá, tôm thƣờng bị nổi đầu và chết ở vùng đầu cống xả nƣớc thải.
Trong nguồn nƣớc mặt, thời điểm nguy kịch nhất đối với hệ sinh thái là khi hàm lƣợng oxy hoà tan trong nƣớc thấp nhất. Thời gian dòng chảy tính từ khi tiếp nhận nƣớc thải đến khi độ thiếu hụt oxy lớn nhất gọi là thời gian tới hạn. Thời gian này càng lớn, sự ô nhiễm cũng nhƣ nguy cơ rủi ro sinh thái càng cao [ ]. Các chất hữu cơ độc tính cao Các chất hữu cơ có độc tính cao thƣờng là các chất bền vững, khó bị vi sinh vật phân huỷ.
Một số chất hữu cơ tích luỹ và tồn lƣu lâu dài trong môi trƣờng và cơ thể thuỷ sinh vật thông qua chuỗi thức ăn, gây nên ô nhiễm tiềm tàng. Các chất hữu cơ có độc tính cao là phenol và các dẫn xuất của nó, các hoá chất bảo vệ thực vật, các loại tanin và lignin, các loại hydrocacbon đa vòng ngƣng tụ… Phenol có nguồn gốc từ một số ngành công nghiệp, thƣờng làm cho nƣớc có mùi và gây tác hại cho hệ sinh thái cũng nhƣ sức khoẻ con ngƣời. Các loại hoá chất bảo vệ thực vật, đƣợc sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, thƣờng là các nhóm photpho hữu cơ, clo hữu cơ, cacbonnat [ ]. Các chất dinh dƣỡng Các nguyên tố dinh dƣỡng nhƣ nitơ và photpho rất cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật và thực vật.
Trong nƣớc, nitơ tồn tại dƣới dạng nitơ hữu cơ, 4 nitơ amôn, nitơ nitrit và nitơ nitrat. Nitơ gây ra hiện tƣợng phú dƣỡng và độc hại đối với nguồn nƣớc sử dụng ăn uống. Trong nƣớc cấp hàm lƣợng N-NO3 không đƣợc quá 45 mg/l, bởi vì chúng có thể gây ra mối đe doạ nghiêm trọng đối với sức khoẻ con ngƣời. Trong đƣờng ruột trẻ nhỏ thƣờng tìm thấy một số loại vi khuẩn có thể chuyển hoá nitrat thành nitrit.
Nitrit này có ái lực với hồng cầu trong máu mạnh hơn oxy. Khi thay thế oxy, nó tạo nên methemoglobin[ ]. Các chất thải đô thị (nƣớc thải và rác thải) còn làm cho hàm lƣợng nitơ và photpho sông hồ tăng. Đây là nguyên nhân chính gây hiện tƣợng phú dƣỡng trong sông hồ vùng nhiệt đới.
Trong hệ thống thoát nƣớc và sông hồ, các chất hữu cơ chứa nitơ bị amôn hoá. Sự tồn tại của NH4+ hoặc NH3 chứng tỏ sông hồ bị nhiễm bẩn bởi các chất thải đô thị. Trong điều kiện có oxy, nitơ amôn sẽ bị các loại vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter chuyển hoá thành nitorit và nitorat. Hàm lƣợng nitơrat cao cản trở khả năng sử dụng nƣớc cho mục đích sinh hoạt, ăn uống [ ].
Các kim loại nặng Hầu hết kim loại nặng tồn tại trong nƣớc ở dạng ion, có nguồn gốc tự nhiên hoặc từ các hoạt động của con ngƣời. Kim loại nặng có tính độc hại cao đối với sinh vật và theo con đƣờng thức ăn sẽ tác động đến con ngƣời. Các kim loại nặng nhƣ chì (Pb), thuỷ ngân (Hg), crôm (Cr), Cadimi (Cd), asen (As), niken (Ni) và selen (Se) phổ biến nhiều trong tự nhiên và hiệu ứng độc hại cao. Do không phân rã nên kim loại nặng tích tụ trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái.
Quá trình này bắt đầu với nồng độ thấp trong nƣớc hoặc cặn lắng, sau đó tích tụ nhanh trong thực vật và động vật nƣớc. Đến sinh vật bậc cao, sự tích tụ kim loại nặng nồng độ lớn đủ gây nên độc hại đối với cơ thể.