›

Đồ án Xác định chỉ số độc tính nước của kênh tham lương - Bến Cát TP. Hồ Chí Minh sử dụng vi khuẩn nitrosomonas

pdf 137 trang thiennha21 13/04/2022 7140
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Xác định chỉ số độc tính nước của kênh tham lương - Bến Cát TP. Hồ Chí Minh sử dụng vi khuẩn nitrosomonas", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_xac_dinh_chi_so_doc_tinh_nuoc_cua_kenh_tham_luong_ben.pdf

Nội dung text: Đồ án Xác định chỉ số độc tính nước của kênh tham lương - Bến Cát TP. Hồ Chí Minh sử dụng vi khuẩn nitrosomonas

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ ĐỘC TÍNH NƯỚC CỦA KÊNH THAM LƯƠNG - BẾN CÁT TP. HỒ CHÍ MINH SỬ DỤNG VI KHUẨN NITROSOMONAS Ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : GS.TS Hoàng Hưng Sinh viên thực hiện : Nguyễn Cẩm Tú MSSV: 1311090688 Lớp: 13DMT05 TP. Hồ Chí Minh, 2017
  2. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đề tài này là công trình nghiên cứu khoa học của tác giả. Các số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và có nguồn gốc. Tác giả xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng phản biện và pháp luật về các kết quả nghiên cứu của đề tài này. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực hiện Nguyễn Cẩm Tú i
  3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Qua bốn năm học tập, nghiên cứu , rèn luyện ở trường nhờ sự chỉ dạy tận tình của quý thầy cô trường Đại học Công nghệ TP. HCM đặc biệt là quý thầy cô Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường đã giúp em có được ngày càng nhiều kiến thức và những hiểu biết sâu sắc trong học tập cũng như trong thực tiễn hằng ngày. Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước hết em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, trường Đại học Công nghệ TP.HCM đã trang bị cho em vốn kiến thức quý báu trong suốt những năm học. Em vô cùng cám ơn Thầy Hoàng Hưng đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến anh Trịnh Trọng Nguyễn đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm thí nghiệm phân tích tại Mobilab cũng như trong suốt quá trình làm đồ án này. Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thiện Đồ án tốt nghiệp này nhưng có thể đề tài vẫn còn nhiều thiếu sót, vì vậy em mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô, Hội đồng phản biện để đề tài này hoàn thiện hơn. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực hiện Nguyễn Cẩm Tú ii
  4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4 2.1. Đối tượng nghiên cứu 4 2.2. Phạm vi nghiên cứu 4 3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 4 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 4 4.1. Ý nghĩa khoa học 4 4.2. Ý nghĩa thực tiễn 4 5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 7 1.1. TỔNG QUAN VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC 7 1.1.1. Khái niệm tài nguyên nước 7 1.1.2. Phân loại tài nguyên nước 7 1.1.3. Quy luật biến động tài nguyên nước theo thời gian 8 1.1.3.1. Tính chu kỳ 8 1.1.3.2. Tính ngẫu nhiên 8 iii
  5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 8 1.2.1. Khái niệm môi trường nước và ô nhiễm môi trường nước 8 1.2.2. Nguồn gây ô nhiễm thủy vực Tp.HCM 9 1.2.2.1. Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước 9 1.2.2.2. Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước 10 1.4.1. Độc học môi trường nước 17 1.4.1.1. Chất độc và độc tính 18 1.4.1.2. Độc học nước 19 1.4.2. Các phương pháp thử nghiêm độc học 19 1.4.2.1. Thử nghiệm độc cấp tính 20 1.4.2.2. Thử nghiệm độc mãn tính 20 1.4.2.3. Thử nghiệm độc tĩnh 22 1.4.2.4. Thử nghiệm độc động (liên tục) 22 1.5. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 25 1.5.1 Các nghiên cứu trong nước 25 1.5.2. Các nghiên cứu ngoài nước 27 1.6. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 29 1.6.1. Đặc điểm tự nhiên 29 1.6.1.1. Vị trí địa lý 29 1.6.1.2. Địa hình lưu vực 30 1.6.1.3. Đặc điểm khí hậu, thủy văn 31 1.6.1.4. Kết quả đo 34 1.6.2. Các nguồn gây ô nhiễm tại thủy vực 36 1.6.3. Hiện trạng môi trường Kênh Tham Lương - Bến Cát 37 iv
  6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 39 2.1.1. Tổng hợp tài liệu 39 2.1.2. Khảo sát thực địa và lấy mẫu tại khu vực nghiên cứu 39 2.1.3. Phân tích các chỉ tiêu lý hóa, kim loại nặng và vi sinh của các mẫu nước 39 2.2.4. Xác định chỉ số độc tính (Toxicity Unit) 40 2.2.5. Đánh giá mối tương quan giữa độ độc với các chỉ tiêu 40 2.2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.2.1. Phương pháp lấy mẫu 41 2.2.1.1. Phương pháp lấy mẫu 42 2.2.1.2. Sơ đồ lấy mẫu 42 2.2.1.3. Mô tả vị trí lấy mẫu 43 2.2.1.4. Thời gian lấy mẫu 44 2.2.1.4.1. Thời gian lấy mẫu nước lớn 44 2.2.1.4.2. Thời gian lấy mẫu nước ròng 44 2.2.2. Phương pháp phân tích các thông số lý, hóa 45 2.2.2.1. Thông số TOC và TNb 50 2.2.2.2. Máy Nitritox 52 2.2.3. Phương pháp so sánh chỉ tiêu 54 2.2.4. Phương pháp phân tích kim loại nặng 54 2.2.5. Phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng nước 55 2.2.6. Phương pháp thử nghiệm độc học cấp tính 59 2.2.7. Phương pháp phân tích số liệu độc học [6] 60 2.3. SINH VẬT THỬ NGHIỆM 61 2.3.1. Giống thử nghiệm 61 v
  7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.3.2. Đặc điểm 61 2.3.3. Phương pháp nuôi tăng sinh khối 62 2.4. PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM ĐỘC HỌC CẤP TÍNH 62 2.4.1. Quá trình chạy mẫu đối chứng 63 2.5. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỘC 64 2.6. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ĐỘC HỌC THEO HỆ SỐ TƯƠNG QUAN 64 2.6.1. Cơ sở tính toán của hệ số tương quan 64 2.6.2. Phương pháp xác định hệ số tương quan 65 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 66 3.1. Kết quả khảo sát thực địa hiện trạng hai bên bờ kênh Tham Lương – Bến Cát TP.HCM 66 3.2. Kết quả phân tích lý - hóa 70 3.2.1. Chỉ tiêu pH 70 3.2.2. Chỉ tiêu TSS 71 3.2.3. Chỉ tiêu DO 73 3.2.4. Chỉ tiêu TOC 75 + 3.2.5. Chỉ tiêu NH4 – N 77 3.2.6. Chỉ tiêu Phosphat 79 3.3. Kết quả phân tích kim loại nặng 81 3.4. Kết quả WQI 82 3.5. Kết quả thử nghiệm độc học 84 3.6. Mối tương quan giữa độc học và các thông số ô nhiễm môi trường 86 3.7. Đề xuất giải pháp 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 vi
  8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Kết luận 90 2. Kiến nghị 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 PHỤ LỤC vii
  9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các đơn vị hành chánh trong lưu vực TL-BC-VT-RNL 29 Bảng 1.2: Nhiệt độ không khí trung bình năm tại trạm Tân Sơn Nhất 31 Bảng 1.3: số giờ nắng trung bình tháng tại trạm Tân Sơn Nhất từ 1996-2000 32 Bảng 1.4: Độ ẩm không kí tại trạm TÂn Sơn Nhất 1996-2000 32 Bảng 1.5: Diễn biến lượng bốc hơi trung bình tháng tại Tân Sơn Nhất 32 Bảng 1.6: Lượng mưa trung bình tháng tại trạm Tân Sơn Nhất từ 1996-2000 33 Bảng 1.7: Tóm tắt kết quả thực đo tốc độ dòng chảy và lưu lượng ( mùa mưa) 34 Bảng 1.8: Tóm tắt kết quả đo thực tốc độ dòng chảy và lưu lượng ( mùa khô) 35 Bảng 1.9: Tóm tắt các thông số đo đạc thủy văn 35 Bảng 2.1: Mô tả vị trí lấy mẫu 43 Bảng 2.2: Thời gian lấy mẫu nước lớn 44 Bảng 2.3: Thời gian lấy mẫu nước ròng 44 Bảng 2.4: Phương pháp phân tích lý, hóa 45 Bảng 2.5: Danh mục hóa chất sử dụng cho máy Elox 100 47 Bảng 2.6: Danh mục hóa chất sử dụng cho máy Amonitor 48 Bảng 2. 7: Danh mục hóa chất sử dụng cho máy TOC Ultra 51 Bảng 2.8: Danh mục hóa chất sử dụng cho máy Nitritox 53 Bảng 2.9: Các chỉ tiêu so sánh QCVN 08:2015/BTNMT 54 Bảng 2.10: Các phương pháp phân tích kim loại nặng trong nước 54 Bảng 2.11: Quy định các giá trị qi, BPi 56 Bảng 2.12: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa 57 Bảng 2.13: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH 57 Bảng 2.14: Mức đánh giá chất lượng môi trường nước mặt 58 Bảng 2.15: Bảng giá trị tuyệt đối các hệ số tương quan 65 Bảng 3.1: Vị trí lấy mẫu và nguồn thải chính 2 bênh kênh Tham Lương – Bến Cát TP.HCM 66 Bảng 3.2: Kết quả phân tích kim loại nặng 81 Bảng 3.3: Kết quả WQI 82 Bảng 3.4: Mối tương quan giữa độ độc và các chỉ tiêu lý hóa 86 viii
  10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sinh vật thí nghiệm C. cornuta (A), D. lumholtzi (B) và D. magna (C). Thước đo có chiều dài = 200μm (hình A), 500μm (hình B), và 2000μm (hình C). 22 Hình 1.2: Cảnh quan hai bên bờ kênh Tham Lương - Bến Cát. 37 Hình 2. 1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu 41 Hình 2.2: Vị trí các điểm lấy mẫu tại kênh Tham Lương – Bến Cát 43 Hình 2.3: pH Sensor 46 Hình 2.4: Thiết bị phân tích COD (Elox100) 46 Hình 2.5: Điện cực chọn lọc Ion NH3 48 Hình 2.6: Thiết bị AmMonitor 48 Hình 2.7: Thiết bị Turbimax 49 Hình 2.8: Đầu dò TSS 49 Hình 2.9: Đường chuẩn Photphat 50 Hình 2.10: Máy TOC Ultra (Nguồn: Tác giả, 2017) 51 Hình 2.11: Máy Nitritox (Nguồn: Tác giả, 2016) 53 Hình 2.13: Các giai đoạn tiêu thụ oxy của vi sinh vật. 60 Hình 2.14: Vi Khuẩn Nitrosomonas 61 Hình 2.15: Sơ đồ hoạt động của máy Nitritox 63 Đồ thị 3.1: Giá trị pH ở kênh Tham Lương – Bến Cát lúc nước lớn và nước ròng 70 Đồ thị 3.2: Giá trị TSS ở kênh Tham Lương – Bến Cát lúc nước lớn và nước ròng 71 Đồ thị 3.3: Giá trị DO ở kênh Tham Lương – Bến Cát lúc nước lớn và nước ròng 73 Đồ thị 3.4: Kết quả phân tích TOC lúc nước lớn và nước ròng kênh TL - BC 75 + Đồ thị 3.5: Giá trị NH4 – N ở kênh Tham Lương – Bến Cát lúc nước lớn và nước ròng 77 Đồ thị 3.6: Giá trị Phosphat ở kênh Tham Lương – Bến Cát lúc nước lớn và nước ròng 79 Đồ thị 3.7: Biểu đồ thể hiện độ độc (%) của kênh Tham Lương – Bến Cát lúc nước lớn và nước ròng 84 ix
  11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Chiến lược quản lý nước thải tổng 1 AKIZ hợp cho khu công nghiệp 2 BDI Biodiversity Index Chỉ số đa dạng sinh học (tiếng Đức) Bộ Liên bang về giáo dục và nghiên 3 BMBF Bundesministerium fur cứu. Bildung und Forschung Biological Monotoring 4 BMWP Chỉ số quan trắc sinh học Working Party Biochemical Oxygen 5 BOD Nhu cầu oxy sinh hóa Demand 6 BSI Chỉ số động vật đáy 7 BTNMT Bộ tài nguyên môi trường 8 CHLB Cộng Hòa Liên Bang 9 COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học 10 DO Dessolved Oxygen Nồng độ oxy hòa tan trong nước 11 ĐH Đại học Nồng độ chất độc gây ảnh hưởng 12 EC 50 Effective Concentration cho 50% sinh vật thử nghiệm Ethylenediaminetetraacetic 13 EDTA Acid Median Inhibition 14 IC 50 Nồng độ ức chế trung bình Concetraion 15 IPI Industrial Pollution Index Chỉ số ô nhiễm công nghiệp 16 NH4 - N Amoni tính theo N 17 NOM Natural Organic Matter Chất hữu cơ tự nhiên 18 NPI Nutrient Pollution Index Chỉ số ô nhiễm dinh dưỡng x
  12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 19 NXB Nhà Xuất Bản Official Development Hỗ trợ phát triển chính thức, hình 20 ODA Assistance thức đầu tư nước ngoài. 21 OM Organic Matter Chất hữu cơ 22 OPI Organic Pollution Index Chỉ số ô nhiễm hữu cơ 23 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 24 TC Total Carbon Tổng Cacbon 25 TIC Total Inorganic Carbon Tổng cacbon vô cơ 26 TNb Total Bound Nitrogen Tổng nito liên kết 27 TOC Total Organic Carbon Tổng cacbon hữu cơ 28 TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng 29 WB World Bank Ngân hàng thế giới 30 IWWQ Index of Wastewater Quality Chỉ số chất lượng nước thải 31 SD Standard Deviation Độ lệch chuẩn 32 TL Tham Lương 33 CC2 Chợ Cầu 2 34 AL An Lộc xi
  13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam đang chuyển mình hòa nhập vào nền kinh tế thế giới. Trong những năm gần đây quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã góp phần thúc đẩy nền kinh tế Việt Nam phát triển. Xã hội Việt Nam cũng có những thay đổi đáng kể, đời sống của người dân được nâng cao, khoảng cách giữa thành thị và nông thôn ngày càng được rút ngắn. Từ đó kéo theo nhu cầu của người dân ngày càng phong phú, đa dạng và tất yếu bên cạnh sự phát triển về kinh tế sẽ là các vấn đề về môi trường cần phải quan tâm giải quyết. TP. Hồ Chí Minh là một trung tâm kinh tế, văn hóa đầu não của Việt Nam. Cùng với tốc độ phát triển nhanh chóng về kinh tế, xã hội từ năm 2011 đến nay, Thành phố cũng đạt mức tăng trưởng kinh tế xấp xỉ 10%/năm, gấp 1,6 lần mức bình quân chung của cả nước. GDP bình quân đầu người liên tục tăng nhanh, từ khoảng 700 USD giai đoạn 1995-1996, đến năm 2014 đã đạt mức 5.131 USD [1] thì TP. Hồ Chí Minh cũng có nhiều thách thức về ô nhiễm môi trường đã, đang và sẽ là mối quan tâm hàng đầu của các cấp lãnh đạo thành phố. Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, quyết định sự thành công trong các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia. Hiện nay nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt. Nhu cầu phát triển kinh tế nhanh với mục tiêu lợi nhuận cao, con người đã cố tình bỏ qua các tác động đến môi trường một cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Nguy cơ thiếu nước, đặc biệt là nước ngọt và nước sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con người cũng như toàn bộ sự sống trên trái đất. Do đó con người cần phải nhanh chóng có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước. Hiện tại ở thành phố Hồ Chí Minh thì Kênh Tham Lương – Bến Cát là con kênh nằm phía Bắc TP.HCM, nằm trên địa bàn các quận Hóc Môn, quận 12, Gò Vấp, Bình Chánh và Tân Bình. Từ những năm 70 của thế kỉ XIX, do ảnh hưởng của chiến tranh nên người dân các vùng nông thôn đã rời bỏ quê hương lên Sài Gòn tìm kế sinh nhai, 1
  14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP họ dựng lều sống tạm bợ dọc hai bên bờ các tuyến kênh rạch, trong đó có Tham Lương – Bến Cát. Mọi chất thải sinh hoạt đề được xả thải trực tiếp xuống kênh. Sau khi thống nhất đất nước thì TP. Hồ Chí Minh lại trở thành một điểm đến hấp dẫn của rất nhiều người. Tất cả những hành động trên vô tình đã tạo nên một sức ép vô cùng lớn đối với các tuyến kênh rạch ở TP. Hồ Chí Minh nói chung và kênh Tham Lương – Bến Cát nói riêng. Chất lượng nước ngày càng suy giảm, mùi hôi thối ngày càng bốc lên, rác phủ kín mặt sông, nhiều đoạn đã trở thành đoạn kênh chết, không một sinh vật nào có thể sống được . Ban lãnh đạo thành phố đã có nhiều chương trình, dự án nhằm cải tạo tình trạng ô nhiễm ở kênh Tham Lương – Bến Cát, gần đây là các dự án “Mở đường ven kênh Tham Lương “, nạo vét đoạn kênh Tham Lương – Bến Cát, lắp đặt cống hộp, xây dựng hệ thống thu gom nước thải, xây kè dọc kênh và xây dựng hệ thông cầu và các công trình kỹ thuật 2 bên bờ kênh. Tổng vốn dự kiến của dự án hơn 3.480 tỷ đồng (làm tròn) là chi phí thực hiện dự án mở đường dọc kênh Tham Lương. Tuyến đường dài hơn 63 km (mỗi bên dài hơn 31 km), trong đó điểm đầu tuyến đường là rạch Nước Lên (sông Chợ Đệm), điểm cuối là cửa sông Vàm Thuật - Sài Gòn [22]. Với sự phát triển của thành phố về hoạt động công nghiệp, du lịch, dịch vụ ăn uống như hiện nay nếu không được kiểm soát thì sẽ gây ra ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường nước. Đặc biệt là hoạt động thương mại du lịch trên kênh Tham Lương – Bến Cát, nếu không được kiểm soát chặt chẽ hơn nữa thì sẽ tạo ra một lượng lớn chất bẩn xuống kênh do sự thiếu ý thức của người dân sông ven kênh. Đồng thời các dự án cải tạo chưa thực thi được mà chỉ là trong tương lai, kèm theo đó là các dữ liệu quan trắc hàng tháng, hàng năm chưa chỉ rõ được mọi địa điểm, sô liệu còn hạn chế. Hiện nay, hệ thống kênh rạch trên địa bàn Tp.HCM cũng đã có các mạng lưới quan trắc, các mạng lưới quan trắc hiện nay quan trắc định kì 1 năm/1lần, theo triều lên- xuống nhưng chỉ tập trung vào các thông số lý-hóa, kim loại nặng và chất hoạt động bề mặt. Tuy nhiên, các mạng lưới quan trắc hiện nay chưa xác định được diễn biến mức độ ô nhiễm nguồn nước liên tục theo thời gian và chưa đánh giá được độc tính tổng hợp các chất trong môi trường nước. Ngoài ra, các thử nghiệm độc học trước đây sử dụng giáp xác, cá hay là vi khuẩn phát quang để thử nghiệm đều mất rất 2
  15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP nhiều thời gian, như đối với Giáp xác thì mất 30 ngày, cá thì mất từ 2-3 tháng và vi khuẩn thì mất 23 tiếng, do đó để đánh giá được chất lượng nước một cách liên tục thật không khả thi. Cùng với đó, hiện nay trên Thế Giới việc ứng dụng chỉ số độc học đã được triển khai đưa vào khá phổ biến, ví dụ như ở Đức, Nhật Bản, các nước Châu Âu, Đặc biệt là việc ứng dụng vi khuẩn Nitrosomonas nhằm rút ngắn thời gian (thời gian phân tích từ 3-5 phút) đánh giá liên tục chất lượng nguồn nước, phù hợp vs xu hướng quan tắc tự động như hiện nay. Chính vì thế, trong nghiên cứu này đã sử dụng vi khuẩn Nitrosomonas có trong thiết bị Mobilab 3 để quan trắc chất lượng nước bên cạnh các chỉ số hóa lý, kim loại nặng thì Mobilab 3 còn quan trắc thêm về chỉ số độc tính nguồn nước và quan trắc theo thời gian là đặt ra 8 tuần liên tục từ tháng 2 tới tháng 5. Việc xây dựng chỉ số độc tính nước sẽ giúp xác định được hệ thống tiêu chí rõ ràng về độc tính của nước, cũng như xác định được mối quan hệ, sự tương quan giữa các thông số hóa lý, kim loại nặng và vi sinh với độc tính của nước từ đó giúp giảm thiểu chi phí trong việc phải đo đạc cụ thể từng thông số bởi độc tính của nước có thể suy ra trực tiếp từ các thông số trên nếu như đã có một hệ thống tiêu chí rõ ràng. Ngoài ra, quá trình xây dựng chỉ số độc tính cho kênh Tham Lương – Bến Cát sẽ giúp đánh giá được chất lượng nước của hệ thống kênh này sau hàng loạt các dự án cải tạo các thống kênh, từ đó có những giải pháp rõ ràng cho chính khu vực kênh này. Để mong muốn sử dụng một công cụ mới, đánh giá được sự hiện diện của chất độc một cách chặt chẽ và chính xác, đồng thời đánh giá được độc tính của nguồn nước, và thông qua việc đánh giá đó để xác định độc tính và chất lượng nguồn nước thì đề tài ứng dụng Mobilab 3 để quan trắc và làm rõ hơn các về vấn đề. Vì vậy, việc nghiên cứu: “Xây dựng chỉ số độc tính của kênh Tham Lương – Bến Cát Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng vi khuẩn Nitrosomonas” là vấn đề cấp thiết cho thành phố hiện nay. 3
  16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Thủy vực kênh Tham Lương – Bến Cát phân khúc từ cầu An Lộc đến cầu Tham Lương. 2.2. Phạm vi nghiên cứu Không gian nghiên cứu: Kênh Tham Lương – Bến Cát phân khúc từ cầu An Lộc (Quận Gò Vấp) đến cầu Tham Lương (Quận 12). Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 02/2017 đến tháng 07/2017. Địa điểm nghiên cứu: Trạm quan trắc nước thải di động và online (Mobilab 3); Trung tâm thực hành thí nghiệm khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, trường Đại học Công Nghệ TP. HCM; 3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đề tài tập trung vào 3 mục tiêu cụ thể sau: Đánh giá chất lượng nước theo chế độ thủy triều và thời gian. Đánh giá độ độc tính của nguồn nước kênh Tham Lương – Bến Cát. Xây dựng mối tương quan giữa thông số chất lượng nước và chỉ số độc tính nước kênh Tham Lương – Bến Cát. 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 4.1. Ý nghĩa khoa học Cách xác định các thông số môi trường có tính khoa học cao. Các kết quả phân tích trong nghiên cứu này sẽ cung cấp thông tin cho các nghiên cứu sau về vấn đề này. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn Phương pháp xác định các chỉ tiêu nước thải hiện đại, kỹ thuật cao nhằm rút ngắn thời gian phân tích, kết quả chính xác. 4
  17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Truyền tải dữ liệu không dây trực tuyến giúp cho việc phòng tránh, xử lý những ảnh hưởng xấu trước khi ra môi trường được liên tục, bảo mật. Xây dựng mối tương quan giữa thông số chất lượng nước và chỉ số độc học nước kênh Tham Lương – Bến Cát. 5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu xây dựng chỉ số độc học là hướng của nhiều đề tài trong và ngoài nước. Nhưng đối tượng nghiên cứu là vi khuẩn Nitrosomonas thì còn khá mới mẻ ở Việt Nam. Xác định độc tính dựa vào việc ức chế khả năng năng hô hấp của chủng vi sinh nitrat hóa được coi như là sinh vật thử nghiệm. 6. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI Cấu trúc của đề tài gồm 3 phần chính: PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan (Tổng quan về khái niệm tài nguyên nước, ô nhiễm môi trường nước nước, độc học nước, khu vực nghiên cứu, độc tính kim loại nặng, các nguồn gây ô nhiễm tại khu vực nghiên cứu, các nghiên cứu liên quan). Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Tổng hợp tài liệu . Thông tin về tình hình kinh tế, xã hội của khu vực lấy mẫu. . Thông tin về các chỉ số lý hóa và chỉ số độc học cần phân tích. . Tài liệu các nghiên cứu liên quan. . Các quy chuẩn, tiêu chuẩn về chất lượng nước mặt; lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu. . Thông tin về lịch thủy triều tại lưu vực cần phân tích. . Hướng dẫn sử dụng các máy móc, thiết bị phục vụ cho việc phân tích. 5
  18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khảo sát thực địa và lấy mẫu tại khu vực nghiên cứu . Mỗi tuần lấy mẫu 2 đến 3 lần, mỗi ngày lấy 2 lần. . Thời gian lấy mẫu dựa vào lịch triều lên, triều xuống. Phân tích các chỉ tiêu lý hóa của các mẫu nước . Chỉ tiêu pH . Chỉ tiêu TSS: tổng chất rắn lơ lửng . Chỉ tiêu DO: Oxi hòa tan trong nước . Chỉ tiêu TOC: tổng Cacbon hữu cơ + . Chỉ tiêu NH4 – N: hàm lượng amoni . Chỉ tiêu Phosphat Thử nghiệm độc học các mẫu nước bằng bộ thử nghiệm về độc tính nước (vi khuẩn Nitrosomonas). Đánh giá mối tương quan giữa độ độc với các chỉ tiêu hóa lý . Vẽ bản đồ thể hiện tác nhân gây độc chủ yếu đối với môi trường nước tại từng vị trí lấy mẫu. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lấy mẫu Phương pháp phân tích lý hóa sinh. Phương pháp phân tích kim loại nặng. Phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng nước Phương pháp thử nghiệm độc học cấp tính. Phương pháp phân tích số liệu độc học theo hệ số tương quan. Chương 3: Kết quả và thảo luận Kết quả khảo sát thực địa nơi lấy mẫu Kết quả phân tích chỉ tiêu lý hóa. Kết quả phân tích kim loại nặng. Kết quả thử nghiệm độc học. Mối tương quan giữa độ độc và các thông số ô nhiễm môi trường. PHẦN KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 6
  19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC 1.1.1. Khái niệm tài nguyên nước [6] Theo “Thuật ngữ thuỷ văn và môi trường nước”, tài nguyên nước là lượng nước trên một vùng đã cho hoặc lưu vực, biểu diễn ở dạng nước có thể khai thác (nước mặt và nước dưới đất). Điều 2 Luật Tài nguyên nước Việt Nam (1998) quy định "Tài nguyên nước (của Việt Nam) bao gồm các nguồn nước mặt, nước mưa, nước dưới đất, nước biển thuộc lãnh thổ Việt Nam". Rõ ràng, tài nguyên nước của một lãnh thổ là toàn bộ lượng nước có trong đó mà con người có thể khai thác sử dụng được, xét cả về mặt lượng và chất, cho sinh hoạt, sản xuất, trong hiện tại và tương lai. Nước là dạng tài nguyên đặc biệt. Nó vừa là thành phần thiết yếu của sự sống và môi trường, quyết định sự tồn tại, phát triển của xã hội, vừa có thể mang tai họa đến cho con người. Nước có khả năng tự tái tạo về lượng, về chất và về năng lượng. 1.1.2. Phân loại tài nguyên nước [6] Theo J.A.Jonnes chia tài nguyên nước thành ba loại: 1. Tài nguyên tiềm năng tương lai, là toàn bộ lượng nước có trên Trái Đất mà trong điều kiện hiện nay loài người hầu như chưa có khả năng khai thác, như nước ngầm nằm rất sâu, nước trong băng tuyết hai cực, nước biển và đại dương 2. Tài nguyên tiềm năng thực tại, là lượng nước có trong lãnh thổ, nhưng ở trạng thái tự nhiên con người khó khai thác và có nguy cơ bị nó gây hại, hoặc xảy ra rủi ro, ví dụ như nước lũ, nước ngầm nằm sâu 3. Tài nguyên hiện thực của một vùng, là khái niệm trùng với quan điểm truyền thống hiện nay, chỉ toàn bộ lượng nước có trong các thuỷ vực mặt và ngầm mà con người dễ dàng khai thác sử dụng. 7
  20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1.3. Quy luật biến động tài nguyên nước theo thời gian [6] 1.1.3.1. Tính chu kỳ Theo thời gian tài nguyên nước phân phối không đồng đều. Hai chu kỳ biến động rõ nét nhất của tài nguyên nước theo thời gian là chu kỳ mùa và chu kỳ nhiều năm. Chu kỳ mùa: Chế độ nước trong các thuỷ vực tăng cao trong một số tháng liên tục (mùa lũ) và hạ thấp trong một số tháng liên tục còn lại (mùa kiệt) một cách có quy luật rõ ràng. Cách phân mùa dòng chảy sông ngòi đơn giản nhất là theo chỉ tiêu vượt trung bình: Mùa lũ là thời kỳ không dưới hai tháng liên tiếp có lưu lượng trung bình tháng bằng hoặc vượt lưu lượng trung bình năm, với xác suất vượt trung bình không dưới 50%. Chu kỳ nhiều năm: Là sự dao động chế độ dòng chảy theo chu kỳ dài, mỗi chu kỳ có một số năm ít nước liên tiếp (pha ít nước) và một số năm nhiều nước liên tiếp (pha nhiều nước), giữa chúng có thể có một số năm chuyển tiếp với những giá trị nước trung bình. 1.1.3.2. Tính ngẫu nhiên Dòng chảy là sản phẩm tác động của nhiều yếu tố ngẫu nhiên. Khi các yếu tố ngẫu nhiên đều có tác động đáng kể tới dòng chảy thì nó sẽ mang tính ngẫu nhiên rõ rệt. Những hiện tượng thuỷ văn, như lũ lụt, hạn hán, xảy ra theo chu kỳ, nhưng các đặc trưng định lượng của chúng, như độ lớn, thời điểm xuất hiện , lại có tính ngẫu nhiên và tuân theo một số quy luật ngẫu nhiên nhất định. 1.2. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC [32] 1.2.1. Khái niệm môi trường nước và ô nhiễm môi trường nước Môi trường nước được hiểu là môi trường mà những cá thể tồn tại, sinh sống và tương tác qua lại đều bị ảnh hưởng và phụ thuộc vào nước. Môi trường nước có thể bao quát trong một lưu vực rộng lớn hoặc chỉ chứa trong một giọt nước. Môi trường nước là đối tượng nghiên cứu của nhiều ngành khoa học tự nhiên, kỹ thuật và cả kinh tế – xã hội[19]. 8
  21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước, có hại cho hoạt động sống bình thường của con người và sinh vật, do sự có mặt của các tác nhân quá ngưỡng cho phép. Hiến chương Châu Âu định nghĩa: "Sự ô nhiễm nước là một sự biến đổi nói chung do con người gây đối với chất lượng nước, làm ô nhiễm nước và gây nguy hại đối với việc sử dụng của con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi - giải trí, cũng như đối với các động vật nuôi, các loài hoang dại". 1.2.2. Nguồn gây ô nhiễm thủy vực Tp.HCM 1.2.2.1. Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước Sự ô nhiễm nước có thể có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo: Sự ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên là do nhiễm mặn, nhiễm phèn, gió, bão, lũ lụt Nước mưa rơi xuống mặt đất, mái nhà, đường phố đô thị khu công nghiệp, kéo theo các chất bẩn xuống sông, hồ hoặc các sản phẩm của hoạt động sống của sinh vật, vi sinh vật kể cả các xác chết của chúng. Sự ô nhiễm này còn gọi là ô nhiễm không xác định được nguồn. Sự ô nhiễm nhân tạo chủ yếu do xả nước thải từ các vùng dân cư, khu công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và các phân bón trong nông nghiệp, các phương tiện giao thông vận tải, đặc biệt là giao thông vận tải đường biển. Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm người ta phân biệt ô nhiễm vô cơ, ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm vi sinh vật, cơ học hay vật lý (ô nhiễm nhiệt hoặc do các chất lơ lững không tan), ô nhiễm phóng xạ. Theo vị trí người ta phân biệt: ô nhiễm sông, ô nhiễm hồ, ô nhiễm biển, ô nhiễm mặt nước, ô nhiễm nước ngầm. Theo nguồn gây ô nhiễm người ta phân biệt: Nguồn xác định: là các nguồn thải chúng ta có thể xác định được ví trí chính xác như cống thải nhà máy, khu công nghiệp, đô thị. Nguồn không xác định: là các chất gây ô nhiễm phát sinh từ những trận mưa lớn kéo theo bụi bẩn, xói mòn đất đai, và là nguồn những chất thải không thể xác 9
  22. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP định được gây ra như nước mưa chảy qua các khu dân cư, các cánh đồng đã bị ô nhiễm. 1.2.2.2. Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước Có rất nhiều tác nhân gây ô nhiễm nước, tuy nhiên để tiện lợi cho việc quan trắc và khống chế ô nhiễm nguồn nước, ta có thể phân chúng thành các nhóm cơ bản: Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học hoặc các chất tiêu thụ oxy: thuộc loại này có cacbohydrat, protein, chất béo, Đây là các chất gây ô nhiễm phổ biến nhất có trong nước thải từ các khu dân cư, khu công nghiệp chế biến thực phẩm. Các chất hữu cơ bền vững: polychlorophenol (PCPs), polychlorobiphenyl (PCB), các hydrocacbon đa vòng, Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp và nguồn nước chảy tràn qua các vùng nông, lâm nghiệp có sử dụng nhiều thuốc trừ sâu. Đây là các chất có độc tính cao đối với con người và sinh vật. Các kim loại nặng: Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con người và các loại động vật có vú, lưỡng thê, bò sát, chim và tôm cá. Các kim loại nặng thường có trong nước thải công nghiệp là chì (Pb), thủy ngân (Hg), crôm (Cr), cadimi (Cd), asen (As), mangan (Mn). Các chất vô cơ: Nhiều ion vô cơ có nồng độ rất cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là nước biển. Trong nước thải từ các khu dân cư luôn có nồng độ tương đối cao - 2- 3- + + các ion Cl , CO3 , PO4 , Na , K . Dầu mỡ: Là chất lỏng khó tan trong nước. Độc tính và tác động sinh thái của dầu mỡ phụ thuộc vào từng loại dầu. Hầu hết các loài thực, động vật đều bị tác hại bởi dầu mỡ. Các loài thủy sinh và cây ngập nước dễ bị chết do dầu mỡ ngăn cản quá trình hô hấp, quang hợp và cung cấp chất dinh dưỡng. Các chất phóng xạ: Trong môi trường luôn có một lượng phóng xạ tự nhiên do hoạt động của con người hoặc từ các nguồn đất đá, núi lửa tạo nên. Các sự cố phóng xạ có khả năng gây tác hại nghiêm trọng đến con người và sinh vật chủ yếu do nổ hoặc rò rỉ các lò phản ứng nguyên tử. Các sinh vật gây bệnh: Bao gồm vi trùng, siêu vi trùng, giun sán. Nguồn nước ô nhiễm do phân có thể có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng (virus), động vật đơn bào (Protozoa) và trứng giun sán gây bệnh. 10
  23. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Các chất có mùi: Nước có mùi là do các nguyên nhân sau: có chất hữu cơ từ cống rãnh khu dân cư, xí nghiệp chế biến thực phẩm; nước thải công nghiệp, hóa chất; sản phẩm từ sự phân hủy cây cỏ, rong tảo, động vật. Ngoài ra còn có các chất rắn và khí hòa tan cũng là tác nhân gây ra ô nhiễm môi trường nước.1.1.2.3. Các tiêu chuẩn, chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước 1.2.2.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước Để đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ gây ô nhiễm nước, có thể dựa vào một số chỉ tiêu cơ bản và quy định giới hạn của từng chỉ tiêu đó tuân theo Luật Bảo vệ môi trường của một quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế quy định cho từng loại nước sử dụng cho các mục đích khác nhau. Kết hợp các yêu cầu về chất lượng nước và các chất gây ô nhiễm nước hay mức độ ô nhiễm nước, người ta dùng các thông số chất lượng nước: Các thông số vật lý: nhiệt độ, màu, mùi vị, độ dẫn điện, độ phóng xạ, có thể được xác định bằng định tính hoặc định lượng. Các thông số hoá học: Chỉ số pH (độ axit hoặc độ kiềm), lượng chất lơ lửng, các chỉ số BOD, COD, Oxy hoà tan (DO), Dầu mỡ, Clorua, Sunphat, Amôn, Nitrit, Nitrat, Photphat, Các nguyên tố vi lượng, Kim loại nặng, Thuốc trừ sâu, Các chất tẩy rửa và nhiều loại chất độc khác. Các thông số sinh học: Coliform, Fecal streptococus, tổng số vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và các sinh vật gây bệnh. Để xác định chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước, người ta thường dùng các thông số chất lượng nước: pH: là đơn vị toán học biểu thị nồng độ ion H+ có trong nước và có thang giá trị từ 0 đến 14. pH là một trong những thông số quan trọng và được sử dụng thường xuyên nhất dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước, chất lượng nước thải, đánh giá độ cứng của nước, sự keo tụ, khả năng ăn mòn. Vì thế việc xét nghiệm pH để hoàn chỉnh chất lượng nước cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật cho 11
  24. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP từng khâu quản lý rất quan trọng, hơn nữa là đảm bảo được chất lượng cho người sử dụng. Khi chỉ số pH 7 thì nước có môi trường kiềm, điều này thể hiện ảnh hưởng của hoá chất khi xâm nhập vào môi trường nước. Giá trị pH thấp hay cao đều có ảnh hưởng nguy hại đến thuỷ sinh. Chất rắn lơ lửng (SS - Suspended Solids): Là các chất không tan trong nước và được xác định bằng cách lọc một mẫu nước qua giấy lọc tiêu chuẩn. Cặn thu được trên giấy lọc sau khi sấy ở nhiệt độ 105oC cho đến khi khối lượng không đổi thì đem cân xác định khối lượng - đó được được gọi là lượng chất lơ lửng trong mẫu nước phân tích. Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước cao gây nên cảm quan không tốt cho nhiều mục đích sử dụng; ví dụ như làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, do vậy ảnh hưởng đến quá trình quang hợp dưới nước, gây cạn kiệt tầng ô xy trong nước nên ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh như cá, tôm. Chất rắn lơ lửng có thể làm tắc nghẽn mang cá, cản trở sự hô hấp dẫn tới làm giảm khả năng sinh trưởng của cá, ngăn cản sự phát triển của trứng và ấu trùng. Phân biệt các chất rắn lơ lửng của nước để kiểm soát các hoạt động sinh học, đánh giá quá trình xử lý vật lý nước thải, đánh giá sự phù hợp của nước thải với tiêu chuẩn giới hạn cho phép. Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD - Biochemical Oxygen Demand): Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá (bởi vi sinh vật hiếu khí) các chất bẩn hữu cơ trong nước trong một khoảng thời gian xác định. Nó đặc trưng cho lượng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ bởi các vi sinh vật hiếu khí. Thông thường đối với nước thải sinh hoạt, để phân huỷ hết các chất bẩn hữu cơ đòi hỏi thời gian 20 ngày - BOD20 hay BOD toàn phần. Trong thực tế chúng ta chỉ xác định BOD5 tương ứng với 5 ngày đầu mà thôi. Nhu cầu oxy hoá học (COD - Chemical Oxygen Demand): Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá bằng hoá học các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Đại lượng này đặc trưng cho tất cả các chất bẩn hữu cơ có trong nước. COD là tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước (nước thải, nước mặt, nước sinh 12
  25. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hoạt) vì nó cho biết hàm lượng chất hữu cơ có trong nước là bao nhiêu. Hàm lượng COD trong nước cao thì chứng tỏ nguồn nước có nhiều chất hữu cơ gây ô nhiễm. DO (dyssolved oxygen - ô xy hoà tan trong nước): Ôxy có mặt trong nước một mặt được hoà tan từ ôxy trong không khí, một mặt được sinh ra từ các phản ứng tổng hợp quang hoá của tảo và các thực vật sống trong nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hoà tan ô xy vào nước là nhiệt độ, áp suất khí quyển, dòng chảy, địa điểm, địa hình. Giá trị DO trong nước phụ thuộc vào tính chất vật lý, hoá học và các hoạt động sinh học xảy ra trong đó. Phân tích DO cho ta đánh giá mức độ ô nhiễm nước và kiểm tra quá trình xử lý nước thải. Các sông hồ có hàm lượng DO cao được coi là khoẻ mạnh và có nhiều loài sinh vật sống trong đó. Khi DO trong nước thấp sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng của động vật thuỷ sinh, thậm chí làm biến mất hoặc có thể gây chết một số loài nếu DO giảm đột ngột. Nguyên nhân làm giảm DO trong nước là do việc xả nước thải công nghiệp, nước mưa tràn lôi kéo các chất thải nông nghiệp chứa nhiều chất hữu cơ, lá cây rụng vào nguồn tiếp nhận. Vi sinh vật sử dụng ô xy để tiêu thụ các chất hữu cơ làm cho lượng ô xy giảm. Amoniac: Trong nước, bề mặt tự nhiên của vùng không ô nhiễm amoniac chỉ có ở nồng độ vết (dưới 0,05 mg/l). Trong nguồn nước có độ pH acid hoặc trung tính, + amoniac tồn tại ở dạng ion amoniac (NH4 ); nguồn nước có pH kiềm thì amoniac tồn tại chủ yếu ở dạng khí NH3. Nồng độ amoniac trong nước ngầm cao hơn nhiều so với nước mặt. Lượng amoniac trong nước thải từ khu dân cư và từ các nhà máy hoá chất, chế biến thực phẩm, sữa có thể lên tới 10-100 mg/l. Amoniac có mặt trong nước cao sẽ gây nhiễm độc tới cá và các sinh vật. - Nitrat (NO3 ): Nitrat là sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ các chất chứa nitơ có trong chất thải của người và động vật. Trong nước tự nhiên có nồng độ nitrat thường <5 mg/l. ở vùng bị ô nhiễm do chất thải, phân bón, nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho phát triển tảo, rong, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt và thuỷ sản. Trẻ em uống nước có nồng độ nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu gây bệnh xanh xao. 13
  26. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3- Phosphat (PO4 ): Phosphat là chất dinh dưỡng cho sự phát triển rong tảo. Nồng độ phosphat trong nguồn nước không bị ô nhiễm thường <0,01 mg/l. Nguồn phosphat đưa vào môi trường là phân người, phân súc vật và nước thải một số ngành công nghiệp sản xuất phân lân, công nghiệp thực phẩm và trong nước chảy từ đồng ruộng. Phosphat không thuộc loại độc hại đối với người. Clorua (Cl-): Clorua có mặt trong nước là do các chất thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp mà chủ yếu là công nghiệp chế biến thực phẩm. Ngoài ra còn do sự xâm nhập của nước biển vào các cửa sông, vào các mạch nước ngầm. Nước mặt có chứa nhiều Clorua sẽ hạn chế sự phát triển của cây trồng thậm chí gây chết. Hàm lượng Clorua cao sẽ gây ăn mòn các kết cấu ống kim loại. Coliform: Vi khuẩn nhóm Coliform (Coliform, Fecal coliform, Fecal streptococci, Escherichia coli ) có mặt trong ruột non và phân của động vật máu nóng, qua con đường tiêu hoá mà chúng xâm nhập vào môi trường và phát triển mạnh nếu có điều kiện nhiệt độ thuận lợi. Số liệu Coliform cung cấp cho chúng ta thông tin về mức độ vệ sinh của nước và điều kiện vệ sinh môi trường xung quanh. Kim loại nặng: Kim loại nặng (Asen, chì, Crôm(VI), Cadimi, Thuỷ ngân ) có mặt trong nước do nhiều nguyên nhân: trong quá trình hoà tan các khoáng sản, các thành phần kim loại có sẵn trong tự nhiên hoặc sử dụng trong các công trình xây dựng, các chất thải công nghiệp. ảnh hưởng của kim loại nặng thay đổi tuỳ thuộc vào nồng độ của chúng, nó là có ích nếu chúng ở nồng độ thấp và rất độc nếu ở nồng độ vượt giới hạn cho phép. Kim loại nặng trong nước thường bị hấp thụ bởi hạt sét, phù sa lơ lửng trong nước. Các chất lơ lửng này dần dần rơi xuống mà làm cho nồng độ kim loại nặng trong trầm tích cao hơn rất nhiều trong nước. Các loài động vật thuỷ sinh, đặc biệt là động vật đáy sẽ tích luỹ lượng lớn các kim loại nặng trong cơ thể. Thông qua dây chuyền thực phẩm mà kim loại nặng được tích luỹ trong con người và gây độc tính với tính chất bệnh lý rất phức tạp. Có nhiều kỹ thuật đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước dựa vào giá trị của các thông số chọn lọc. Các kỹ thuật này sử dụng các chỉ số (index) để thực hiện mức độ ô nhiễm. Có thể nêu một số chỉ số đang được công nhận như sau [20]: 14
  27. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chỉ số ô nhiễm dinh dưỡng (NPI): Chỉ số này dựa vào kết quả quan trắc hàng + - - tháng các thông số: NH4 , NO3 , NO2 , tổng P, pH, chlorophyll, độ dẫn điện và độ đục. Chỉ số ô nhiễm hữu cơ (OPI): Chỉ số này được tính kết quả quan trắc hàng tháng + các thông số: NH4 , BOD, COD, nhiệt độ và DO. Chỉ số ô nhiễm công nghiệp (IPI): Sử dụng để đánh giá ô nhiễm do các tác nhân ô nhiễm vi lượng (trừ hóa chất bảo vệ thực vật): kim loại nặng, dầu mỡ, polyhydrocacbon thơm, phenol, cyanua, không chỉ hòa tan trong nước mà có thể dính bám vào đất và thủy sinh. Chỉ số động vật đáy (BSI): BSI được sử dụng để đánh giá chất lượng nước thông qua việc quan trắc động vật đáy không xương sống lớn. Một trong những BSI hiện đang sử dụng ở Châu Âu để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn sông suối là hệ thống BMWP (Biological Monotoring Working Party). Hệ thống BMWP dựa theo điểm của động vật đáy trong mẫu thu được. Sự xuất hiện của ấu trùng một số động vật phù du họ Ephemeridae được cho điểm 10 (nước sạch không ô nhiễm), còn nếu trong nguồn nước có các loại giun nhiều tơ sẽ được cho điểm 1 (nước bị ô nhiễm nặng). Khoảng cách giữa 1 và 10 là các mức độ ô nhiễm khác nhau. Chỉ số đa dạng sinh học (BDI): BDI được sử dụng để đánh giá đa dạng thủy sinh vật dựa vào quan trắc thực địa. Trên cơ sở chất lượng nước của các lưu vực nước tự nhiên, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, tiêu chuẩn gây hại cho sức khoẻ của con người, của các sinh vật sống trong nước mà các quốc gia đều đưa ra tiêu chuẩn chất lượng nước của quốc gia mình.  Lựa chọn các thông số để đánh giá nguồn nước: Trong thực tế, việc lựa chọn các thông số khảo sát nhằm thực hiện mục đích nghiên cứu là việc làm rất quan trọng vì nó giúp cho: - Đánh giá đúng đắn mức độ ô nhiễm và nguyên nhân gây ô nhiễm; - Tiết kiệm nhân lực, thời gian, chi phí. Việc lựa chọn thông số khảo sát phải dựa vào mục đích giám sát của trạm giám sát cơ 15
  28. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP sở, trạm giám sát chất lượng nước phục vụ cấp nước sinh hoạt, phục vụ mục đích khảo sát ô nhiễm chất thải. 1.3. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 1.3.1. Tổng quan về chỉ số môi trường Chỉ số môi trường: 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 hon, nghĩa là chúng được tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượng nào đó. 1.3.2. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index- WQI) là một chỉ số tổ hợp được tính toán từ các thông số chất lượng nuớc xác định thông qua một công thức toán học. WQI dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và được biểu diễn qua một thang điểm. Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm: - Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc ra các quyết dịnh phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ưu tiên. - Phân vùng chất lượng nước. - Thực thi tiêu chuẩn: WQI có thể đánh giá được mức độ đáp ứng/không đáp ứng của chất lượng nước đối với tiêu chuẩn hiện hành. - Phân tích diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian. - Công bố thông tin cho cộng đồng. - Nghiên cứu khoa học: các nghiên cứu chuyên sâu về chất lượng nước thường không sử dụng WQI, tuy nhiên WQI có thể sử dụng cho các nghiên cứu vi mô khác như đánh giá tác động của quá trình đô thị hóa đến chất lượng nước khu vực, đánh giá hiệu quả kiểm soát phát thải, Có rất nhiều thông số có thể thể hiện chất lượng nước, sự lựa chọn các thông số khác nhau để tính toán WQI phụ thuộc vào mục đích sử dụng nguồn nước và mục tiêu của WQI. Dựa vào mục đích sử dụng WQI có thể được phân loại như sau: Chỉ số chất lượng nước thông thường, chỉ số chất lượng nước cho mục đích sử dụng đặc biệt. 16
  29. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Việc lựa chọn thông số có thể dùng phương pháp Delphi hoặc phân tích nhân tố quan trọng. Các thông số không nên quá nhiều vì nếu các thông số quá nhiều thì sự thay đổi của một thông số sẽ có tác động rất nhỏ đến chỉ số WQI cuối cùng. Các thông số nên được lựa chọn theo 5 chỉ thị sau: + Hàm lượng Oxy hòa tan: DO; + - 3- + Phú dưỡng: NH4 , NO3 , Tổng N, PO4 , Tổng P, BOD5, COD, TOC; + Các khía cạnh sức khỏe: Tổng Coliform, Fecal Coliform, Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, các kim loại nặng; + Đặc tính vật lý: Nhiệt độ, pH, Màu sắc; + Chất rắn lơ lửng: Độ đục, TSS. Một số bất cập khi tính toán ch ỉ số WQI cuối cùng : + Tính che khuất : Một chỉ số phụ thể hiện chất lượng nước xấu nhưng có thể chỉ số cuối cùng lại thể hiện chất lượng tốt. + Tính mơ hồ : Điều này xảy ra khi chất lượng nước chấp nhận được nhưng chỉ số WQI lại thể hiện ngược lại. + Tính không mềm dẻo: Khi một thông số có thể bổ sung vào việc đánh giá chất lượng nước nhưng lại không được tính vào WQI do phương pháp đã được cố định. 1.4. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘC TÍNH CỦA NGUỒN NƯỚC MẶT 1.4.1. Độc học môi trường nước Độc học - môn khoa học nghiên cứu đình tính và định lượng tác hại của các tác nhân hóa học, lý học, sinh học đối với một cơ thể sống. Độc học cũng có thể được định nghĩa như là "môn khoa học xác định giới hạn an toàn của những tác nhân hóa học". Độc học là môn khoa học của các độc chất mang tính khoa học cơ bản và ứng dụng. Tóm lại có thể hiểu: Độc học là môn khoa học nghiên cứu đề những mối nguy hiểm đang xảy ra hay sẽ xảy ra của các độc chất lên cơ thể sống [8]. 17
  30. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.4.1.1. Chất độc và độc tính  Chất độc Chất độc là một tác nhân có thể gây ra phản ứng (hay ảnh hưởng) có hại cho sinh vật một hệ sinh thái, phá hoại cấu trúc hay chức năng của hệ sinh thái, phá hoại cấu trúc hay chắc năng của hệ sinh thái một cách nghiêm trọng hoặc gây nên cái chết một số loài. Phản ứng có hại có thể định nghĩa như một tác động làm cho các thông số hóa lý, sinh hóa vượt ra ngoài khoảng bình thường so với cơ thể khỏe mạnh. Một chất độc hay chất là có thể đưa vào hệ sinh thái do chủ ý hay không chủ ý, làm suy thoái chất lượng nước và làm cho nó trở nên bất lợi đối với đời sống thủy sinh. Chất độc có thể xâm nhập vào hệ sinh thái nước từ : Những nguồn không có điểm cố định (non - point sources) như: nước thoát từ canh tác nạo vét bùn, nước mưa, Những nguồn có điểm có định như: nước thải sản xuất từ các nhà máy công nghiệp, nước thải từ các khu vực xử lý nước thải độc hại và các nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt đô thị.  Độc tính Độc tính (Toxicity) là tính chất của một hóa chất gây độc lên cơ thể sống. Nó là hàm số của nồng độ hóa chất và thời gian tiếp túc. Các thí nghiệm độc tính (Toxicity test) được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng tiêu cực của một chất lên một cơ thể sống, dưới những điều kiện tiêu chuẩn và có thể mô phỏng được, cho phép ta so sánh với các chất được thử nghiệm khác nhau. Các cấp độc tính được phân loại dựa vào liều lượng và thời gian gây chết như sau: Độc tính cấp: khả năng gây chết (hay gây bất động) cho sinh vật trong thời gian ngắn (1-2 ngày) khi cho sinh vật tiếp xúc với hóa chất có nồng độ vượt quá ngưỡng chịu đựng của sinh vật. Độc tính bán cấp: khả năng gây chết (hay gây bất động) cho sinh vật khi sinh vật tiếp xúc liên tục trong khoảng thời gian dưới 10% thời gian sống với nồng độ hóa chất có thể ảnh hưởng đến sinh vật. 18
  31. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Độc tính mãn tính: khả năng gây chết ( hay gây bất động) cho sinh vật khi tiếp xúc với hóa chất độc có nồng độ thấp trong thời gian dài. 1.4.1.2. Độc học nước Độc học nước là một nhánh của độc học môi trường, nó nghiên cứu định tính và định lượng các ảnh hưởng gây độc hoặc có hại của các hóa chất (chất ô nhiễm) và các tác nhân khác lên đời sống thủy sinh vật. Ảnh hưởng bao gồm sự gây chết và các ảnh hưởng độc hại khác (độc học sinh thái) như những thay đổi về tăng trưởng, phát triển, tái tạo các phản ứng độc dược lý, bệnh lý, hóa sinh, sinh lý. Độc học nước còn biểu hiện các ảnh hưởng qua các tác động về số lượng cá thể bị chết, phần trăm trứng không thể nở được, số lượng cá thể con dị thường, tỉ lệ giữa cá thể đực và cá thể cái, thay đổi về độ dài và trọng lượng, phần trăm ức chế enzyme, số lượng xương bất thường. Độc học nước còn liên quan đến nồng độ hoặc khối lượng chất ô nhiễm có thể có trong môi trường nước như nước, bùn lắng hoặc thức ăn. Các dạng tồn tại của chất độc trong môi trường nước [2] Dạng bị hấp thụ bị các phần vô sinh hoặc hữu sinh lơ lửng trong nước hoặc lắng xuống đáy bùn. Các chất có trong trầm tích đáy có thể được hấp thụ bởi một số sinh vật sống ở tầng đáy. Các hóa chất trở thành trầm tích đáy có thể tái hoạt động khi có sự xáo trộn. Dạng hòa tan: các chất hòa tan trong môi trường nước dễ bị sinh vật hấp thụ và dẫn lan truyền trong môi trường nước. Tích tụ và chuyển hóa trong cơ thể sinh vật thủy sinh. Các chất tích tụ trong cơ thể sinh vật có thể qua quá trình trao đổi chất thải ra ngoài môi trường qua đường bài tiết hoặc được truyền từ cơ thể này sang cơ thể khác qua chuỗi thức ăn. Nguyên tắc cơ bản của tất cả các thử nghiệm độc học là dựa vào liều lượng – đáp ứng. Trên cơ sở đó thử nghiệm độc học nữa nhằm mô tả mối quan hệ giữa liều lượng và đáp ứng, tức là vẽ ra đường cong liều lượng – đáp ứng. 1.4.2. Các phương pháp thử nghiêm độc học Sử dụng bằng bộ thử nghiệm về độc tính nước (vi khuẩn Nitrosomonas). 19
  32. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Độc tính của nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp trên hệ thống kênh Tham Lương – Bến Cát - Tp. Hồ Chí Minh được đánh giá bằng vi khuẩn Nitrosomonat và thiết bị Nitritox trong thí nghiệm này vi khuẩn được nuôi thích nghi ở pH = 7,6 và được bổ sung dinh dưỡng liên tục. 1.4.2.1. Thử nghiệm độc cấp tính Các thử nghiệm độc học cấp tính nhằm đánh giá các tác động của các tác nhân độc lên các loài sống dưới nước trong suốt thời gian ngắn trong vòng đời của chúng. Nghiên cứu “Đánh giá độc tính của một số nước thải công nghiệp điển hình” của Đoàn Đặng Phi Công và cộng sự [23] thử nghiệm độc học cấp tính trên vi giáp xác Ceriodaphnia cornuta được phân lập từ mẫu nước sông Đồng Nai, vi tảo Selenastrum capricornutum và vi khuẩn Photobacterium phosphoreum. + Vi khuẩn Photobacterium phosphoreum: Các kết quả độ độc được đánh giá qua chỉ số EC50 - nồng độ chất thử tại đó khả năng phát quang của vi khuẩn bị giảm 50%. Chỉ số này được xác định ở các thời điểm 5 phút và 15 phút tính từ lúc vi khuẩn tiếp xúc với chất thử. + Vi tảo Selenastrum capricornutum: Từ các số liệu thực nghiệm, tính toán tốc độ phát triển (growth rate), mức độ bị ức chế phát triển (% inhibition) của tảo ở các nồng độ nước thải khác nhau. Tính toán giá trị EC50 - nồng độ nước thải tại đó tốc độ phát triển của tảo bị ức chế 50%. + Vi giáp xác Ceriodaphnia cornuta: Từ số lượng sinh vật chết sau 48 giờ, tính toán mức độ ức chế tỷ lệ sống của Ceriodaphnia cornuta trong môi trường chứa nước thải ở các nồng độ khác nhau. Xác định giá trị LC50 - nồng độ nước thải tại đó tỷ lệ sống của sinh vật bị ức chế 50%. 1.4.2.2. Thử nghiệm độc mãn tính Các thử nghiệm độc học cấp tính nhằm đánh giá các tác động của các chất độc đối với các loài sống dưới nước trong suốt một phần chu kì sống của sinh vật, thường thì 1/10 hay nhiều hơn trong một vòng đời của sinh vật. Các nghiên cứu độc mãn tính thường đánh giá các tác động dưới mức gây chết của chất độc lên sinh sản, sự tăng trưởng và tập tính do phá vỡ cấu trúc về sinh lý và sinh hóa. 20
  33. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hiện nay có nhiều nghiên cứu về thử nghiệm độc học mãn tính trong nước, các nghiên cứu chủ yếu thử nghiệm trên các vi khuẩn, cá , cụ thể là các nghiên cứu sau: Nghiên cứu “Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt lên vi giáp xác Daphnia magna” của Ngô Thị Thanh Huyền và Đào Thanh Sơn [9] với mục tiêu nghiên cứu về ảnh hưởng mãn tính của nước thải sinh hoạt tại TP. HCM (trước và sau khi xử lý) lên sinh vật, vi giáp xác Daphnia magna. Thí nghiệm được thực hiện với 14 - 15 cá thể D. magna con ( ≤ 1 ngày tuổi) được lựa chọn ngẫu nhiên cho mỗi thí nghiệm mãn tính và được nuôi riêng lẻ trong các bình thủy tinh. D. magana được phơi nhiễm với nước thải ở 3 nồng độ khác nhau (10%, 50%, và 100%) và với môi trường đối chứng (môi trường không chứa nước thải). Daphnia được cho ăn bằng tảo lục Scenedesmus sp. Môi trường và thức ăn được thay mới sau mỗi 2 ngày thí nghiệm. Thí nghiệm kéo dài trong 30 ngày. Các đặc điểm sinh học của sinh vật được theo dõi, ghi nhận hàng ngày bao gồm: số lượng sinh vật còn sống/chết, ngày thành thục, số lượng con non trong một lứa đẻ. Các kết quả thí nghiệm ảnh hưởng mãn tính của nước thải lên D. magna cũng cho thấy khả năng đáp ứng của sinh vật đối với mức độ ô nhiễm khác nhau, chất lượng nước thải đầu vào gây ảnh hưởng mạnh lên sự tồn tại của sinh vật so với nước thải đầu ra. Nghiên cứu “Ảnh hưởng của hợp chất gây rối loạn nội tiết Nonylphenol lên sức sống và sinh sản của ba loài vi giáp xác, Ceriodaphnia cornuta, Daphnia lumholtzi và Daphnia magna” của Võ Thị Mỹ Chi và cộng sự [24] đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng mãn tính của Nonylphenol lên vi giáp xác C. cornuta và D. lumholtzi được đánh giá tại các nồng độ 110, 560 và 2800 μg/L và ảnh hưởng của hóa chất này lên D. magna tại các nồng độ 280, 560 và 1120 μg/L trong thời gian 10 ngày. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, tất cả các nồng độ thí nghiệm của Nonylphenol đều ảnh hưởng đến sức sống và sinh sản của sinh vật. Đặc biệt, tại nồng độ thí nghiệm 560μg Nonylphenol/L đối với D. lumholtzi và D. magna, 110μg Nonylphenol/L đối với C. cornuta bắt đầu ghi nhận được những ảnh hưởng nghiêm trọng so với lô đối chứng. 21
  34. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.1: Sinh vật thí nghiệm C. cornuta (A), D. lumholtzi (B) và D. magna (C). Thước đo có chiều dài = 200μm (hình A), 500μm (hình B), và 2000μm (hình C). Ngoài ra, còn có nghiên cứu “Đánh giá độc tính của một số nước thải công nghiệp điển hình” của Đoàn Đặng Phi Công và cộng sự [23] thử nghiệm độc học mãn tính trên Cá chép Cyprinus carpio. Từ số lượng sinh vật chết sau 48 giờ, tính toán mức độ ức chế tỷ lệ sống của Cyprinus caprio trong môi trường chứa nước thải ở các nồng độ khác nhau từ đó xác định giá trị LC50-nồng độ nước thải tại đó tỷ lệ sống của sinh vật bị ức chế 50%. 1.4.2.3. Thử nghiệm độc tĩnh Các thử nghiệm với nước thải sau xử lý, trầm tích và bùn đáy thường được tiến hành trong các hệ thống tĩnh hay thay mới tĩnh. Đây là các xét nghiệm mà chúng ta không thay mới môi trường thử nghiệm trong suốt quá trình tiếp xúc. Loại thử nghiệm này thường đi kèm với thử nghiệm cấp tính. Các thử nghiệm phổ biến được tiến hành với Daphnia, giáp sát và các loại cá. 1.4.2.4. Thử nghiệm độc động (liên tục) Các thử nghiệm được thiết kế nhằm thay đổi môi trường thử nghiệm liên tục hay vào những thời điểm nhất định. Các thử nghiệm độc động được đánh giá tốt hơn độc tĩnh do khả năng duy trì chất lượng nước cao dẫn đến đảm bảo tốt cho sức khỏe của sinh vật thử nghiệm. 22
  35. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Các thử nghiệm độc động thường khắc phục được các vấn đề liên quan đến sinh sản ammonia, việc sử dụng oxy hòa tan cũng như đảm bảo nồng độ chất độc duy trì ổn định. 1.4.3. Độc tính kim loại nặng  Chì (Pb) Chì là kim loại có màu xám tro, tỉ khối 11,33 g.cm−3; nhiệt độ nóng chảy 327,4 oC; nhiệt độ sôi 1749 oC; các muối tan trong nước clorua, nitrat, axetat. Hàm lượng trong nước tự nhiên và nước thải . Trong nước tự nhiên hàm lượng chì thường rất nhỏ, nằm trong khoảng 0,001 - 0,023 mg/l. . Trong nước sinh hoạt cũng thường có vết chì (vì nước chảy qua ống dẫn có chì). . Trong nước thải của các nhà máy hoá chất và khu luyện kim thường chứa lượng chì đáng kể. Tính độc . Khi nồng độ chì trong nước uống là 0,042 - 1,0 mg/l sẽ xuất hiện triệu chứng bị ngộ độc kinh niên ở người; nồng độ 0,18 mg/l động vật máu nóng bị ngộ độc. . Trong nước tới nồng độ chì lớn hơn 5 mg/l thì thực vật bị ngộ độc.  Cadimi (Cd) Cadimi (Cd): là kim loại có ánh kim bạc hơi xanh xám; tỉ khối 8,65 g.cm−3; nhiệt độ nóng chảy 321,07 oC; nhiệt độ sôi 767 oC; các muối halogenua (trừ Flo), sulfate, nitrate, axetate của Cadimi đều dễ tan trong nước [8]. Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm cadimi do bụi núi lửa, bụi vũ trụ, cháy rừng. Nguồn nhân tạo là từ công nghiệp luyện kim, mạ, sơn, chất dẻo Cadimi xâm nhập vào cơ thể người qua con đường hô hấp, thực phẩm. Theo nhiều nghiên cứu thì người hút thuốc lá có nguy cơ bị nhiễm Cadimi. 23
  36. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cadimi xâm nhập vào cơ thể được tích tụ ở thận và xương; gây nhiễu hoạt động của một số enzim, gây tăng huyết áp, ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, làm rối loạn chức năng thận, phá huỷ tuỷ xương, gây ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim mạch.  Asen (As) Asen là một á kim có ánh kim xám; tỉ khối 5,727 g.cm−3; nhiệt độ thăng hoa 615oC. Asen là một trong những chất có độc tính cao. Con người có thể bị phơi nhiễm arsen qua hít thở không khí, hấp thu thức ăn và qua nước uống. Một lượng nhỏ asen trong nước có thể đe dọa đến sức khỏe con người bởi vì phần lớn các hợp chất asen trong nước uống đều ở dạng vô cơ rất độc. As tự do cũng như hợp chất của nó rất độc. Người bị nhiễm độc As thường có tỷ lệ bị đột biến nhiễm sắc thể rất cao. Ngoài việc gây nhiễm độc cấp tính As còn gây độc mãn tính do tích luỹ trong gan với các mức độ khác nhau, liều gây tử vong là 0,1g ( tính theo As2O3). Sự nhiễm độc Asen được gọi là arsenicosis. Những biểu hiện của bệnh nhiễm độc Asen là chứng sạm da (melanosis), dày biểu bì (kerarosis), từ đó dẫn đến hoại thư hay ung thư da, viêm răng, khớp Hiên tại trên thế giới chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc Asen.  Thủy ngân (Hg) Thủy ngân là kim loại có mầu sáng bạc, dạng lỏng, nhiệt độ nóng chảy -38,83 oC, nhiệt độ sôi 356,7 oC. Các muối tan trong nướclà clorua, sunfat, nitrat, clorat. Hàm lượng trong nước tự nhiên và nước thải . Hàm lượng thuỷ ngân trong nước tự nhiên rất nhỏ, nằm trong khoảng 3.10-5 - 2,8.10-3 mg/l. . Ở một số vùng công nghiệp do có sử dụng thuỷ ngân nên nồng độ thuỷ ngân sẽ cao hơn. Tính độc . Thuỷ ngân và hợp chất của nó thường rất độc đối với cơ thể sống. . Thuỷ ngân sẽ gây độc cho người khi nồng độ trong nước của chúng là 0,005 mg/l, với cá là 0,008 mg/l. 24
  37. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.5. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 1.5.1 Các nghiên cứu trong nước Hiện nay tại nước ta có nhiều nghiên cứu về việc sử dụng bộ chỉ số độc học nước từ các sinh vật chỉ thị khác nhau, một số các nghiên cứu điển hình như sau: “Nghiên cứu xây dựng chỉ số độc học nước cho thủy vực Thành phố Hồ Chí Minh” của Thái Văn Nam [7] với mục tiêu đánh giá chất lượng nước dựa trên các thông số lý, hóa, sinh; nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng một số chỉ tiêu độc học môi trường; đánh giá độc tính nước thải sinh hoạt và công nghiệp tại Tp. Hồ Chí Minh trên các hệ thống kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Tham Lương - Bến Cát, Tân Hóa - Lò Gốm, Bến Nghé - Tàu Hủ, kênh Đôi - kênh Tẻ và đề xuất các chỉ tiêu về độc học môi trường nhằm phục vụ công tác quản lý các loại nguồn thải này. Các sinh vật được sử dụng trong thí nghiệm độc học bao gồm Vibrio fischeri, Daphnia magna, Ceriodaphnia cornuta và cá Rô phi. Thông qua các phương pháp phân tích chỉ tiêu lý, kim loại nặng, vi sinh; phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng nước; thử nghiệm độc học cấp tính và phân tích số liệu độc học và phân tích mỗi tương giữa các yểu tố, nghiên cứu đã đạt được một số kết quả sau: (1): đánh giá chất lượng nước theo chỉ số IWWQ cho hệ thống kênh gạch nội thành khi triều kiệt và triều dâng; (2): Giá trị EC50 nằm trong khoảng 0,6 - 1,1 mg/l với chất chuẩn K2Cr2O7; EC50 của C.cornuta trong khoảng 0,2 - 0,4 mg/l với chất chuẩn K2Cr2O7 và EC50 của V.fischeri trong khoảng 5,5 - 7,7 mg/l với chất chuẩn ZnSO4; (3): Các kết quả đánh giá mức độ độc tính của nước kênh rạch nội thành trên cá Rô phi và bộ thử nghiệm độc tính cho kết quả tương đương nhau. “Nghiên cứu sử dụng công cụ học đánh giá nguy cơ của nước thải công nghiệp đối với hệ sinh thái lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai” [1] của Đỗ Hồng Lan Chi. Mục đích của nghiên cứu này là phát triển và kiểm chứng các thử nghiệm độc học sinh thái với một số loại hình sinh vật địa phương nhằm phục vụ đánh giá nguy cơ đối với hệ sinh thái từ các nguồn ô nhiễm khác nhau. Thông qua các thí nghiệm độc học cấp tính với bộ thử nghiệm D.magna, C.cornuta và V.fischeri được tiến hành trên các môi trường khác nhau như bùn lắng, nước và đất từ ruộng lúa vừa phun thuốc bảo vệ thực vật, nước thải đô thị và công nghiệp; Phân tích các hệ số tương quan giữa kết 25
  38. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP quả phân tích độc học và phân tích hóa học - kết quả phân tích ô nhiễm đại lượng (phân tích hóa lý) và ô nhiễm vi lượng (hóa phân tích), kết quả nghiên cứu cho thấy bộ sinh vật thử nghiệm D.magna, C.cornuta và V.fischeri rất thích hợp, đây như một công cụ đánh giá nguy cơ độc học đối với hệ sinh thái. Nghiên cứu “Suy giảm chất lượng nước và độc tính sinh thái vi khuẩn lam từ hồ Xuân Hương, Đà Lạt” [5] của Đào Thanh Sơn và cộng sự (2014). Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá chất lượng nước hồ Xuân Hương trên cơ sở một số yếu tố vật lí, hóa học và sinh học. Bên cạnh đó, độc tính sinh thái của loài vi khuẩn lam Cylindrospermopsis raciborskii phân lập từ hồ Xuân Hương cũng được đánh giá trên cơ sở phơi nhiễm với loài vi giáp xác Daphnia magna. Thông qua các phương pháp - + 3- thu mẫu hiện trường chỉ tiêu hóa học nước gồm N-NO3 , N-NH4 , tổng nitơ, P-PO4 và tổng phospho được phân tích trong phòng thí nghiệm, định danh vi khuẩn lam và phương pháp thí nghiệm độc học của vi khuẩn lam Cylindrospermopsis raciborskii lên loài vi khuẩn giáp xác Daphnia magna, nghiên cứu đã đạt được những kết quả sau: (1) – Khảo sát được các thông số lí hóa của nước hồ Xuân Hương; (2) - Phân tích đã ghi nhận được 19 loài vi khuẩn lam; (3) - Sau 2 tuần thí nghiệm, tất cả sinh vật, D. magna, trong lô đối chứng còn sống. Tuy nhiên, sinh vật trong các lô phơi nhiễm bị chết và tỉ lệ sinh vật sống sót suy giảm theo thời gian. Nghiên cứu “Đánh giá chất lượng nước sông Phú Lộc dựa trên các chỉ thị sinh tảo (2011)” của tác giả Hàn Thị Thanh Huyền [8] với mục tiêu là xác định chất lượng nước sông Phú Lộc dựa trên các chỉ tiêu sinh học tảo (tảo Lam: Cyanophyta, tảo Lục: Chlorophyta, tảo Silic: Bacillariophyceae, tảo Mắt: Euglenophyta và tảo Giáp: Dinophyta), đồng thời phân tích tương quan về chất lượng nước sông qua các chỉ tiêu sinh học và lý hóa. Bằng các phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa, phương pháp trong phòng thí nghiệm (phương pháp phân tích các chỉ tiêu lý hóa của nước, phương pháp phân tích định tính và định lượng mẫu thực vật phù du, phương pháp đánh giá chỉ số và đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số Palmer và Nygaard, phương pháp phân tích mối tương quan giữa các thông số chất lượng nước với các chỉ số sinh học tảo phù du bằng hệ số tương quan r), đề tài đã đạt được một số kết quả sau: (1) – Đánh giá chất lượng nước qua các thông số lý hóa (DO, COD, BOD5, TSS, pH, NO3-, PO43-; (2) – Xác định được thành phần loài và mật độ tảo phù du ở sông Phú Lộc; (3) – Sử sụng 26
  39. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP chỉ số sinh học tảo phù du để đánh giá chất lượng nước sông Phú Lộc thông qua các chỉ số Palmer và Nygaard; (4) – Xác định mối tương quan giữa chỉ số Palmaers và Nygaard là r = 0,64, các chỉ số sinh học có tương quan cao với thông số TSS và pH. 1.5.2. Các nghiên cứu ngoài nước Nghiên cứu “Sự có mặt của các chất độc hại ức chế quá trình nitrat hóa trong nước thải các khu công nghiệp Việt Nam” của Ferdinand Friedrichs và cộng sự, (2016)” [4] Bằng cách sử dụng một phòng thí nghiệm di động với độc tính như là một thông số quan trọng, sự xuất hiện của các chất độc hại nước thải trong hai khu công nghiệp Việt Nam và một nhà máy đã được điều tra. Trong thời gian này chiến dịch đo lường trong hai khu công nghiệp giám sát của nước thải tập trung nhà máy xử lý (xử lý nước thải) và các hệ thống xử lý nước thải của các khu công nghiệp đã được thực hiện. Hơn nữa, dòng vào và chất thải của WWTP hóa tại công ty Groz-Beckert là điều tra, đánh giá việc loại bỏ các kim loại nặng do điều trị hóa chất. Việc kiểm tra độc tính cho thấy quá trình nitrat hóa ức chế các chất xảy ra trong hai khu công nghiệp điều tra. Một WWTP tập trung trong một khu công nghiệp Việt Bắc Nam Sách cho thấy độc tính trong lên đến 60% của nước thải nhà máy xử lý nước thải của. những chất độc hại chất ức chế sự phân hủy sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ bằng bùn hoạt tính vi khuẩn trong ba ngày. Việc giám sát độc tính trực tuyến của HTXLNT tập trung ở Hòa Cầm khu công nghiệp ở miền Trung Việt Nam đã cho thấy liều sốc của các chất nitrat hóa ức chế trong nước thải có độc tính lên đến 50%. Việc giám sát độc tính của HTXLNT hóa tại nhà máy của công ty Groz-Beckert đã chứng minh rằng việc loại bỏ kim loại nặng đã được thực hiện thành công, những kết quả đã được xác nhận với các phép đo ICP. Một nghiên cứu khác “Use of Luminescent Bacteria for Determining Toxicity in Aquatic Environments”[10] của Bulich, khoa vi sinh, Beckman Instruments, Inc., thành phố Carlsbad, bang California. Nghiên cứu này đã tìm ra một phương pháp nhanh chóng đơn giản để theo dõi độc tính của các mẫu thủy sản đã được phát triển. Thí nghiệm được dựa trên những thay đổi trong lượng ánh sáng của vi khuẩn phát quang, được đo trong một thiết bị trắc quang. Trong điều kiện thích hợp, các dòng được lựa chọn của các vi khuẩn phát quang phát ra một lượng không đổi của ánh sáng 27
  40. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP như một trao đổi chất của sản phẩm. Khi tiếp xúc với các chất độc hại, cường độ ánh sáng sẽ nhanh chóng giảm đi một lượng tỷ lệ thuận với nồng độ của các chất độc. Một so sánh ban đầu của phương pháp mới này là thử nghiệm độc tính của cá trong 96 giờ cho thấy thí nghiệm so sánh sự nhạy cảm của vi khuẩn với các xét nghiệm khác thì đơn giản hơn và thực hiện nhanh chóng hơn. Dữ liệu có thể được thu được trong 2-5 phút. Một số ví dụ về sự nhạy cảm đã chứng minh được là: pentachlorophenol, 0.005(mg/ lít); carbon tetrachloride, 6.0 (mg/ lít); sodium lauryl sulfate, 1.0 (mg/ lít); chlordane, 0.6 (mg/ lít); và sodium hypochlorite, 0,005 (mg/ lít). “Toxicity of fluoride to microorganisms in biological wastewater treatment systems” [11] của cục Hóa chất và Kỹ thuật Môi trường, Đại học Arizona, Hoa Kỳ. Mục tiêu của nghiên cứu này là để đánh giá tác dụng ức chế của florua đối với các quần thể vi sinh chính chịu trách nhiệm cho việc loại bỏ các thành phần hữu cơ và các chất dinh dưỡng trong quá trình xử lý nước thải. Các kết quả của hàng loạt thí nghiệm sinh hóa ngắn hạn cho thấy độc tính của Natri Florua rất khác nhau tùy thuộc vào số lượng vi khuẩn. Vi sinh vật kỵ khí tham gia vào bước chuyển hóa khác nhau của quá trình phân hủy kỵ khí đã được tìm thấy là rất nhạy cảm với sự hiện diện của chất Fluoride. Hàm lượng florua gây ra 50% sự ức chế chuyển hóa (IC (50)) của các vi sinh vật propionate và butyrate xuống cấp cũng như Methanogen Acetate sử dụng Mesophilic và ưa nhiệt dao động 18-43 mg /l. Florua cũng làm ức chế quá trình nitrat hóa, mặc dù ở mức tương đối cao (IC (50) = 149 mg/l). Vi khuẩn nitrat xuất hiện để thích ứng nhanh chóng với fluoride, và phục hồi hoàn toàn gần các hoạt động trao đổi chất của chúng đã được quan sát thấy chỉ sau 4 ngày tiếp xúc với nồng độ florua cao (lên đến 500 mg/l). Tất cả các quần thể vi sinh khác đánh giá trong nghiên cứu này, tức là chất gây men glucose, dị dưỡng glucose thoái hóa hiếu khí, vi khuẩn khử Nitơ, và H (2) -utilizing methanogen, dung nạp florua ở nồng độ rất cao (> 500 mgl). Nghiên cứu “Quan trắc và xác định độ độc nước thải trực tuyến nhằm tối ưu hóa kỹ thuật và chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải” của Karl-Ulrich Rudolph và cộng sự, (2015)” [12]. Nội dung của nghiên cứu này là sử dụng thiết bị quan trắc trực tuyến và truyền tải dữ liệu từ xa cho việc kiểm soát chất lượng nước thải, bao gồm các thiết bị phân tích độ độc, tổng carbon hữu cơ và amoni. Các kết quả nghiên cứu cho thấy thiết bị “Quick TOC Ultra” dùng để phát hiện ô nhiễm hữu cơ với thời gian mỗi 28
  41. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP lần đo là 5 phút; thiết bị “AmMonitor” dùng để đo Amoni cho kết quả trùng khớp cao với phương pháp đo quang phổ dựa trên tiêu chuẩn DIN. Bên cạnh đó thiết bị Nitritox cũng phát hiện được độc tính của mẫu nước thải tại KCN Trà Nóc có độ độc >60%, đây là những mẫu có nồng độ Cr và Zn cao. Ngoài ra, nghiên cứu cũng cho thấy mối quan hệ giữa độ độc và TOC, tức là nước thải độc hại sẽ gây ức chế các quá trình phân hủy sinh học, làm cho nồng độ TOC tăng 1.6. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.6.1. Đặc điểm tự nhiên [21] 1.6.1.1. Vị trí địa lý Kênh Tham Lương – Bến Cát thuộc hệ thống kênh Tham Lương - Bến Cát – Vàm Thuật - Rạch Nước Lên (TL-BC-VT-RNL) là một khu vực quan trọng ở phía Bắc thành phố, nằm ngay ranh giới nội thành cũ của thành phố Hồ Chí Minh. Lưu vực chạy thành hình vòng cung từ Đông Bắc đến Tây Nam khu vực trung tâm thành phố, nối liền sông Sài Gòn ở phía Đông và sông Chợ Đệm ở phía Tây Nam, bao gồm các kênh rạch: rạch Vàm Thuật (chảy qua cầu An Lộc, cầu Trường Đai), rạch Bến Cát, kênh Tham Lương (chảy qua cầu Chợ Cầu, cầu Tham Lương), rạch Bà Hom (cầu Bà Hom), rạch Cầu Bưng, rạch Chùa, rạch Nước Lên (chảy qua cầu An Lạc). Toàn tuyến kênh Tham Lương - Bến Cát – Vàm Thuật - Rạch Nước Lên có chiều dài là 32.950m (nếu theo hướng tuyến kênh 19/5 thì tổng chiều dài là 32.250 m), đi qua địa phận 5 quận huyện: Bảng 1.1: Các đơn vị hành chánh trong lưu vực TL-BC-VT-RNL Số Phường, Dân số Tỉ lệ phần đất trong TT Quận – huyện S (ha) xã (người) các quận, huyện (%) 1 Hóc Môn 5 2.701 57.958 25 2 Quận 12 6 2.934 71.231 56 3 Gò Vấp 5 1.608 196.784 84 4 Tân Bình 4 1.836 244.252 48 29
  42. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5 Bình Chánh 6 5.821 50.645 19 Tổng cộng 21 14.900 620.870 Dọc 2 bên bờ là nhà và chưa có hệ thống đường đi, cơ sở hạ tầng còn thiếu sót, cảnh quan mất thẩm mỹ, và khu dân cư chưa được quy hoạch. Bên cạnh đó do làn sóng nhập cư từ nông thôn mang tính tự phát nên cơ sở hạ tầng phát triển kém, không đáp ứng các tiêu chuẩn của đô thị gây ảnh hưởng đến môi trường nói chung và chất lượng nước ở kênh nói riêng. 1.6.1.2. Địa hình lưu vực Đặc điểm địa hình vùng nghiên cứu được đánh giá như sau : Phía Tây Bắc của lưu vực gồm các phường Tân Chánh Hiệp, Đông Hưng Thuận, thuộc quận 12 có địa hình tương đối dốc, có cao độ khoảng 9,6÷6m, đây là vùng cao nhất so với toàn bộ lưu vực. Phiá Đông Bắc lưu vực gồm các phường 13, 15, 16, 17 thuộc quận Gò Vấp có cao độ địa hình thấp hơn đạt khoảng 8,5÷5,5m. Nhìn chung khu vực đoạn kênh rạch từ cửa sông Vàm Thuật kéo dài cho đến cầu Tham Lương tương đối dốc, có cao độ mặt đất trung bình hơn 5m, lưu vực có diện tích rộng 5,035 ha, chiếm 33% diện tích lưu vực, trên nhánh kênh rạch này có các chi lưu nhỏ dày đặc. Đoạn kênh từ cầu Tham Lương kéo dài xuống cầu Bà Hom có cao độ bình quân 2÷5 m, hầu như trên đoạn kênh này không có các chi lưu chia cắt. Riêng đoạn kênh Tham Lương, từ cầu Chợ Cầu đến thượng nguồn đã bị bồi lấp, thu hẹp dòng chảy và ô nhiễm đến mức bao động. Tại đây, có khá nhiều xí nghiệp công nghiệp như: thực phẩm Vifon, dầu Trường An, dệt Thắng Lợi, dệt Thành Công . Xả nước. Đoạn kênh từ cầu Bà Hom xuống RNL nối ra sông Chợ Đệm nằm phía Nam lưu vực dự án có cao độ bình quân khoảng 0÷2m, địa hình thấp và bằng phẳng có diện tích chiếm khoảng 4.438 ha (khoảng 30% diện tích lưu vực dự án). Đoạn kênh này có rất ít các chi lưu, chỉ về phía cuối RNL nối với các kênh và các chi lưu nhỏ khác như sông Chợ Đệm, Rạch Cần Giuộc, kênh Đôi, kênh Tẻ, Đây là khu vực có độ cao thấp nhất trong lưu vực TL-BC-VT-RNL, đồng thời khu vực này có chế độ thủy văn phụ 30
  43. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thuôc vào chế độ bán nhật triều biển Đông qua các sông lớn như sông Chợ Đệm và Sông Cần Giuộc nên trong những năm gần đây, ở một số vùng đất của khu vực đoạn kênh này có cao trình thấp (0,5-1 m) bị ngập lụt khi mực nước triều ngoài sông dâng cao đến 1,3 – 1,4m và khi vào mùa mưa. 1.6.1.3. Đặc điểm khí hậu, thủy văn [18] 1.6.1.3.1 Khí hậu Các số liệu về đặc trưng khí hậu khu vực được thu thập tại các trạm khí tượng Tân Sơn Nhất thuộc hệ thống quan trắc khí tượng Quốc gia từ năm 1996-2000 do Trung tâm khí tượng thủy văn phía Nam cung cấp. Đặc điểm về khí hậu khu vực được đánh giá như sau:  Nhiệt độ không khí Theo số liệu thống kê trong giai đoạn (1996-2000) của trạm Tân Sơn Nhất cho thấy nhiệt độ không khí trung bình năm khoảng 27,3-28,5ºC. Nhiệt độ cao nhất vào tháng 4 có năm lên đến khoảng 37,4ºC, thấp nhất vào tháng 12 khoảng 16,7ºC. Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa tháng nóng nhất ( tháng 5) và tháng lạnh nhất ( tháng 12) khoảng 6ºC. Nhiệt độ không khí trung bình trong giai đoạn 1996-2000 tại trạm Tân Sơn Nhất được nêu trong bảng 1.2: Bảng 1.2: Nhiệt độ không khí trung bình năm tại trạm Tân Sơn Nhất Năm 1996 1997 1998 1999 2000 Nhiệt độ (ºC) 27,3 27,9 28,5 27,5 27,8  Bức xạ mặt trời Tại vùng nghiên cứu chế độ bức xạ mặt trời ổn định. tổng lượng bức xạ trung bình hằng ngày trong năm khoảng 110 – 160 kcal/cm2, các tháng có lượng bức xạ cao là các tháng mùa khô và thấp nhất là các tháng mùa mưa. Tổng số giờ nắng bình quân trong tháng giai đoạn từ 1996-2000 khoảng 157- 230 giờ, số giờ nắng tại Vũng Tàu và lận cận cao hơn nhiều so với TP.Hồ Chí Minh. Số giờ nắng trung bình ngày ở TP.HCM chỉ 5,7 giờ. 31
  44. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 1.3: số giờ nắng trung bình tháng tại trạm Tân Sơn Nhất từ 1996-2000 Năm 1996 1997 1998 1999 2000 Giờ nắng 157 176 185 162 168  Độ ẩm không khí Độ ẩm không khí thay đổi giữa các mùa trong năm, cao vào các tháng mùa mưa, cao nhất đạt khoảng 85% ( tháng 10) và thấp vào các tháng mùa khô có khi chỉ còn từ 27-30% ( tháng 3). Độ ẩm trung bình trong giai đoạn từ 1996-2000 trong khoảng 76- 78%. Bảng 1.4: Độ ẩm không kí tại trạm TÂn Sơn Nhất 1996-2000 Năm 1996 1997 1998 1999 2000 Độ ẩm(%) 78 76 77 78 77  Độ bốc hơi Độ bốc hơi trung bình tháng ghi nhận được trong nhiều năm xảy ra trong các tháng mùa khô ( từ tháng 2-3) có khi đạt dến 170-180 mm tại trạm Tân Sơn Nhất, thấp nhất vào tháng 9-10 (54-58 mm), tổng lượng bốc hơi bình quân tháng trong giai đoạn 1996-2000 trong khoảng 93-107mm, tức khoảng trên 1.100 mm/năm. Bảng 5 :diễn biến lượng bốc hơi trung bình tháng tại Tân Sơn Nhất Bảng 1.5: Diễn biến lượng bốc hơi trung bình tháng tại Tân Sơn Nhất Năm 1996 1997 1998 1999 2000 Bốc hơi(mm) 93 102 107 96 93  Chế độ mưa Các số liệu về lượng mưa ghi nhận trong nhiều năm cho thấy lượng mưa trung bình tháng tại trạm Tân Sơn Nhất giai đoạn 1996-2000 trong khoảng 152-244mm, tức khoảng > 1824mm/năm (bảng 2.6), trung bình mỗi tháng có khoảng 15-20 ngày có mưa. Lượng mưa cao nhất vào tháng 9, 10 có khi đạt đến 350-484 mm và thấp nhất vào tháng 2-3 dưới 0-5mm. trên 80% lượng mưa tập trung vào tháng 5-11. 32
  45. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 1.6: Lượng mưa trung bình tháng tại trạm Tân Sơn Nhất từ 1996-2000 Năm 1996 1997 1998 1999 2000 Lượng mưa (mm) 152 152 244 162 221  Chế độ gió Hướng gió thịnh hành là hướng Tây Nam. Từ tháng 5 đến tháng 10, gió đem từ Vịnh Thái Lan vào. Từ tháng 11 gió Đông Bắc mát, không mưa. tốc độ gió bình quân 3m/giây. 1.6.1.3.2 Chế độ thủy văn Để xác định chính xác chế độ thủy văn của TL-BC-VT-RNL để cung cấp số liệu cho việc tính toán dự báo khả năng lan truyền ô nhiễm từ kênh rạch vào sông sài gòn. Đề tài này đã thực hiện đo đạc thủy văn trân 6 mặt cắt. 1.6.1.3.3 Xác định trạm đo Căn cứ vào địa hình và chế độ dòng chảy ở khu vực nghiên cứu, đề tài chia lưu vực thành 2 vùng và đặt 6 trạm: - Vùng 1 (từ cầu TL-BC đến VT): có 4 trạm, gồm các trạm Tham Lương, Trường Đai, An Lộc và Vàm Thuật. Nước lớn (triều dâng) cũng như nước ròng ( triều rút) đều chảy qua Vàm Thuật. - Vùng 2 (từ thượng lưu cầu Bà Hom đến Rạch Nước Lên): có 2 trạm, gồm các trạm Bà Hom và Rạch Nước Lên. Nước lớn và nước ròng đều chảy qua Rạch Nước Lên, rạch Chợ Đệm và rạch Cần Giuộc. 1. Trạm Tham Lương: nằm giữa cầu bắt qua kênh Tham Lương. Cầu Tham Lương nằm trên quốc lộ 22 từ Tp.Hồ Chí Minh đi Tây Ninh. Phía phải là địa phận của phường 15 quận Tân Bình, phía trái là địa phận phường Tân Thới Nhất quận 12. độ sâu của trạm lúc nước lớn nhất là 1,52m 2. Trạm Trường Đai: nằm trên rạch Chợ Cầu, bờ trái là phường Tân thới Hiệp quận 12, bờ phải là quận Gò Vấp. Nằm cách cầu Trường Đai khoảng 100 m về phía hạ lưu. Độ sâu của trạm lúc nước lớn nhất là 4,2m 3. Trạm An Lộc: nằm ngay tại cầu An Lộc, cầu bắc qua sông Lái Thiêu va nằm trên dường Nguyễn Oanh đến ngã tư Ga(thuộc quốc lộ 1A- Xa lộ Đại Hàn). 33
  46. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bờ phía trái là địa phận phường An Phú Đông quận 12. Bờ phải là quận Gò Vấp, độ sâu của trạm lúc nước lớn nhất là 5,17m. 4. Trạm Vàm Thuật: nằm trên sông Lái Thiêu, cách cửa sông Lái Thiêu khoảng 100m về phía thượng lưu. Bờ trái là đại phận phường An Phú Đông quận 12. Bờ phải là đại phận quân Bình Thạnh. Độ sâu của trạm lúc nước lớn nhất là 8,30m. 5. Trạm Bà Hom: nằm giửa cầu Bà Hom bắt qua rạch Nước Lên. Cầu Bà Hom nằm trên tỉnh lộ đi từ bùng binh Phú Lâm quận 6qua quốc lộ 1A đến cầu Xáng (Lê Minh Xuân) và Đức Hòa, Long An. Phía trái cầu Bà Hom là chợ Tân Tạo, còn phía phải cách cầu khoảng 100m là trụ sở Ủy ban Nhân Dân xã tân Tạo. Độ sâu của trạm lúc nước lớn nhất là 2,38m. 6. Trạm Rạch Nước Lên: Nằm trên Rạch Nước Lên và cách rạch Chợ Đệm khoảng 100m. Bờ trái và bờ phải là địa phận quận 6. Độ sâu của trạm lúc nước lớn nhất là 4,30m. 1.6.1.4. Kết quả đo Kết quả đo đạc thủy văn trong lưu vực vào 2 mùa được tổng hợp trong bảng sau: Bảng 1.7: Tóm tắt kết quả thực đo tốc độ dòng chảy và lưu lượng ( mùa mưa) Trường Tham Thông số đo Vàm Thuật An Lộc Bà Hom RNL Đai Lương Hmax(cm) 120 117 118 119 128 133 Hmin(cm) -117 -103 -90 39 43 -77 Vmax+(m/s) 0,842 0,810 0,540 1,073 0,980 0,580 Vmax-(m/s) 0,676 0,636 0,464 0,507 0,534 0,405 SQ+(m3/s) 3304 3069 871 192 327 1014 SQ-(m3/s) 2724 3037 444 32 198 948 34
  47. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SQ(m3/s) 580 32.2 427.3 160 129 67 Qbq(m3/s) 8,06 0,45 5,93 2,22 1,79 0,93 Bảng 1.8: Tóm tắt kết quả đo thực tốc độ dòng chảy và lưu lượng ( mùa khô) Trường Tham Thông số đo Vàm Thuật An Lộc Bà Hom RNL Đai Lương Hmax(cm) 121 119 119 122 138 136 Hmin(cm) -129 -109 -85 31 48 -97 Vmax+(m/s) 0,865 0,927 0,602 0,804 1,037 0,702 Vmax-(m/s) 0,572 0,580 0,402 0,520 0,881 0,380 SQ+(m3/s) 3351 3920 881 115 386 1007 SQ-(m3/s) 2405 2717 744 78 372 981 SQ(m3/s) 946 1202.7 137.7 37 15 26 Qbq(m3/s) 12,96 16,48 1089 0,52 0,20 0,36 Bảng 1.9: Tóm tắt các thông số đo đạc thủy văn Mùa mưa năm 2001 Mùa khô năm 2002 Thông số Giá trị Vị trí trạm Giá trị Vị trí trạm Max 133 RNL 138 Bà Hom Mực nước cực Trường Đai, đại (cm) Min 117 An Lộc 119 An Lộc Mực nước cực Max 43 Bà Hom 48 Vàm Thuật 35
  48. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP tiểu (cm) Min -117 Vàm Thuật -126 Vàm Thuật Biên độ mực Max 237 Vàm Thuật 247 Vàm Thuật nước (cm) Min 75 Bà Hom 90 Bà Hom Triều 0,676 Vàm Thuật 0,881 Bà Hom Max Tốc độc dòng dâng 0,408 RNL 0,380 Trường Đai Min chảy (m/s) Triều 1,073 Tham Lương 1,037 Bà Hom Max rút 0,540 Trường Đai 0,602 Trường Đai Min Lưu lượng dòng Max 8,06 Vàm Thuật 16,48 An Lộc chảy (m3/s) Min 0,450 An Lộc 0,2 Bà Hom Nguồn: Trung tâm KTTV phía Nam 1.6.2. Các nguồn gây ô nhiễm tại thủy vực [13] Nguyên nhân gây ô nhiễm do gia tăng dân số, đô thị hoá dẫn đến gia tăng lượng nước thải, chất thải, thiếu kinh phí cải tạo và phát triển cơ sở hạ tầng, đặc biệt là hệ thống thoát nước đã quá cũ kỹ và đang bị xuống cấp trầm trọng là ứ đọng nhiều chất độc hại. Ngoài ra ngành dịch vụ ăn uống phát triển khá nhanh dẫn đến việc gia tăng chất thải cả về lượng lẫn mức độ độc hại. Phát triển giao thông vận tải đường thuỷ cung cấp nhiên liệu. Công tác tổ chức quản lý, kiểm soát môi trường chưa tốt và đặc biệt, ô nhiễm chủ yếu gây ra bởi những hoạt động sinh hoạt và hoạt động sản xuất của con người. Các hộ này mỗi ngày thải vào hệ thống kênh hàng chục tấn rác và 93.000 m3 nước thải các loại chưa qua xử lý. Ngoài ra, còn 92% trong số 93.000 m3 nước thải sinh hoạt, nước thải dịch vụ chưa qua xử lý xả trực tiếp vào hệ thống kênh. 36
  49. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.6.3. Hiện trạng môi trường Kênh Tham Lương - Bến Cát Kênh Tham Lương - Bến Cát là hệ thống thoát nước chính tự nhiên cho nhiều lưu vực thuộc các quận nội thành Thành phố Hồ Chí Minh (Quận Tân Bình, Gò Vấp, Bình Chánh, Quận 12, Hóc Môn) đổ ra sông Sài Gòn. Hệ thống này có chiều dài 32250m uốn quanh thành Tp. Hồ Chí Minh. Hình 1.2: Cảnh quan hai bên bờ kênh Tham Lương - Bến Cát. (Nguồn: Cafélan.vn) Kênh Tham Lương – Bến Cát ăn thông với các kênh rạch tự nhiên và các kênh rạch nhân tạo hình thành một mạng lưới phức tạp. Bao bọc phía Bắc là rạch Tra, phía Đông là sông Sài Gòn. Kênh TL-BC tiếp nhận nguồn nước thải từ các cụm công nghiệp phía Bắc TP gồm: các nhà máy dệt (Thành Công, Thắng Lợi), hóa chất (Tân Bình, cao su Hóc Môn), chế biến thực phẩm (bột ngọt Vifon, Thiên Hương, dầu Tường An); các cơ sở sản xuất tiểu thủ CN (chế biến rượu, cồn, thuộc da, giấy, ). Ngoài ra, lưu vực kênh còn có trên 100.000 dân, hàng ngày thải trực tiếp xuống kênh hơn 10.000m3 nước thải chứa hàm lượng lớn chất hữu cơ [7]. Nước mỗi ngày một đen hơn [4] Nước sông Vàm Thuật đoạn từ cầu An Lộc đến cầu Bến Phân (thuộc P.Thạnh Xuân, Q.12) đen ngòm và bốc mùi hôi thối rất khó chịu. Những con rạch trong khu vực cũng nhuộm một màu đen đặc quánh. 37
  50. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Theo người dân khu vực cho biết dù người dân tại khu vực thường xuyên vớt rác, khơi thông lòng rạch nhưng khi trời mưa to hay nước lớn thì rác không rõ từ đâu lại trôi về. Dòng nước càng bị đen và hôi do từ phía thượng nguồn cũng như nước đen từ sông Vàm Thuật chảy ngược vào. Tình trạng sông Vàm Thuật bị ô nhiễm ảnh hưởng rất lớn đến việc trồng trọt, canh tác của người dân, nước sông bị ô nhiễm nặng bắt nguồn từ tuyến kênh Tham Lương - Bến Cát - rạch Nước Lên chảy về. Đủ loại chất thải đổ xuống Theo báo cáo của Chi cục Bảo vệ môi trường TP.HCM (thuộc Sở Tài nguyên - Môi trường TP.HCM) năm 2016, kết quả kiểm tra chất lượng nước kênh rạch tại hệ thống Vàm Thuật - Tham Lương ở 2 vị trí An Lộc và Tham Lương có hàm lượng amoni vượt quy chuẩn cho phép cả hai thời điểm nước lớn và nước ròng. So với cùng kỳ năm 2015, tại vị trí An Lộc tăng ở cả hai thời điểm nước lớn và nước ròng; tại vị trí Tham Lương giảm lúc nước lớn và tăng lúc nước ròng. Hàm lượng COD, BOD5, coliform vượt quy chuẩn ở cả hai thời điểm nước lớn và nước ròng, DO (ô xy trong nước) thấp cả lúc nước lớn và nước ròng. Thực tế, theo ghi nhận, tình trạng nước đen, hôi thối chỉ xuất hiện từ đoạn ngã ba sông Vàm Thuật tiếp giáp với kênh Tham Lương - Bến Cát - rạch Nước Lên trở xuống. Ngược sông Vàm Thuật hướng về Q.12, H.Hóc Môn càng lên phía thượng nguồn thì nước càng trong xanh, cá vẫn bơi lội dưới sông. Còn theo nhánh rẽ vào kênh Tham Lương phía cầu Trường Đai nước kênh đen ngòm, sủi bọt và bốc mùi hôi thối thường xuyên. Con kênh này kéo dài từ khu vực H.Bình Chánh, Q.Bình Tân đi qua Q.Tân Phú, Q.Tân Bình, Q.12 rồi đổ về sông Vàm Thuật. Trên đường đi, con kênh hứng tất cả nước thải từ các khu công nghiệp như: Vĩnh Lộc, Tân Bình và rất nhiều cơ sở sản xuất, dệt nhuộm dọc bờ kênh tại Q.Tân Phú, Q.Tân Bình, Q.12 Đi dọc theo bờ kênh, có thể dễ dàng nhận thấy rất nhiều miệng cống đổ trực tiếp ra kênh. Nhưng cũng phải thừa nhận ngoài việc xả thải của các cơ sở công nghiệp thì người dân sinh sống hai bờ kênh xả thải trực tiếp ra cũng là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm. Tuy nhiên, vấn đề đáng lo ngại chính là các cơ sở sản xuất ngoài khu công nghiệp đóng dọc bờ kênh. nhưng thực tế nước thải có được xử lý trước khi thải ra môi trường hay không mới là vấn đề. 38
  51. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1.1. Tổng hợp tài liệu . Thông tin về tình hình kinh tế, xã hội của khu vực lấy mẫu. . Thông tin về các chỉ số lý hóa và chỉ số độc học cần phân tích. . Tài liệu các nghiên cứu liên quan. . Các quy chuẩn, tiêu chuẩn về chất lượng nước mặt; lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu. . Thông tin về lịch thủy triều tại lưu vực cần phân tích. . Hướng dẫn sử dụng các máy móc, thiết bị phục vụ cho việc phân tích. 2.1.2. Khảo sát thực địa và lấy mẫu tại khu vực nghiên cứu . Mỗi tuần lấy mẫu 2-3 lần tùy theo thủy triều, mỗi ngày lấy 2 lần. . Khảo sát, điều tra thực địa nhằm mục đích xác định vị trí lấy mẫu và những nguồn gây ô nhiễm tại các vị trí lấy mẫu từ đó có những đánh giá chính xác nhất cho những kết quả phân tích. . Thời gian lấy mẫu dựa vào lịch triều lên, triều xuống. 2.1.3. Phân tích các chỉ tiêu lý hóa, kim loại nặng và vi sinh của các mẫu nước . Chỉ tiêu TOC: tổng Cacbon hữu cơ . Chỉ tiêu COD: nhu cầu oxy hóa học + . Chỉ tiêu NH4 – N: hàm lượng amoni . Chỉ tiêu TSS: tổng chất rắn lơ lửng . Chỉ tiêu pH . Chỉ tiêu BOD5 . Chỉ tiêu DO . Chỉ tiêu kim loại nặng . Chỉ tiêu vi sinh: Coliform 3- . Chỉ tiêu Phosphat PO4 39
  52. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2.4. Xác định chỉ số độc tính (Toxicity Unit) . Sử dụng bằng bộ thử nghiệm về độc tính nước (vi khuẩn Nitrosomonas). 2.2.5. Đánh giá mối tương quan giữa độ độc với các chỉ tiêu . Xác định hệ số tương quan giữa các thông số hóa lý với các chỉ số độc học của từng mẫu nước, từ đó đưa ra các đánh giá về yếu tố gây độc của các thông số hóa lý. . Đánh giá mối tương quan giữa hóa lý và độc học. . Vẽ bản đồ thể hiện tác nhân gây độc chủ yếu đối với môi trường nước tại từng vị trí lấy mẫu. 40
  53. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tổng hợp tài liệu Khảo sát thực địa và lấy mẫu tại khu vực nghiên cứu Phân tích các chỉ tiêu lý hóa, Thử nghiệm độc học các mẫu nước bằng bộ thử vi sinh, KLN của các mẫu nghiệm về độc tính nước nước (vi khuẩn Nitrosomonas) + TOC TSS COD pH TSS NH4 -N Xác định chỉ số 3 BOD DO PO4 Coliform KLN WQI - Đánh giá mối tương quan giữa độ độc với các chỉ tiêu hóa lý Đánh giá mức độ ô nhiễm của môi trường nước tại kênh Tham Lương – Bến Cát Hình 2. 1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu 2.2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các thông số lý hóa, độc tính được xác định bằng các thiết bị trong phòng thí nghiệm khoa CNSH-TP-MT và phòng phân tích nước thải di động – Mobilab 3, hệ thống nằm trong dự án hợp tác nghiên cứu giữa Việt – Đức và được bàn giao cho trường Đại học Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh (HUTECH). 2.2.1. Phương pháp lấy mẫu Tiến hành khảo sát toàn bộ hệ thống kênh Tham Lương – Bến Cát thành phố Hồ Chí Minh, lấy mẫu sao cho có tính đại diện chung trên đoạn kênh. 41
  54. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2.1.1. Phương pháp lấy mẫu Theo TCVN 6663–1 : 2011 (ISO 5667–1 : 2006) Chất lượng nước – Lấy mẫu. Lấy mẫu tại các điểm khác nhau theo bề mặt để đánh giá mức độ ô nhiễm theo vị trí. Các vị trí lấy mẫu dựa theo chương trình quan trắc của Sở Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM. Tuy nhiên các vị trí lấy mẫu trên các hệ thống kênh cần phải được khảo sát và ghi nhận những thông tin liên quan đến các hoạt động chính xung quanh điểm lấy mẫu để có những căn cứ xác định các nguồn gây ô nhiễm. STT Tên vị trí quan trắc, kí hiệu 1 Tham Lương (TL) 2 Chợ Cầu 2 (CC2) 3 An Lộc (AL) (Nguồn: Báo cáo hiện trạng chất lượng môi trường Tp. HCM năm 2015, Sở TNMT Tp.HCM) Mục đích: xác định hàm lượng tại mỗi điểm khảo sát để đánh giá sự khác nhau. 2.2.1.2. Sơ đồ lấy mẫu Tại Kênh Tham Lương – Bến Cát lấy mẫu tại 3 điểm đặc trưng với các đợt lấy mẫu từ tháng 2 đến tháng 5 như sau: 42
  55. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.2: Vị trí các điểm lấy mẫu tại kênh Tham Lương – Bến Cát 2.2.1.3. Mô tả vị trí lấy mẫu Bảng 2.1: Mô tả vị trí lấy mẫu Kí STT Vị trí lấy mẫu Tọa độ Nguồn thải Tuyến đường hiệu Cầu An Lộc Bãi xe cũ, phế liệu Nguyễn Oanh 1 Nước lớn L1 10,8508 Khu dân cư. nối Hà Huy Nước ròng R1 106,6788 Nhà hàng tiệc cưới Giáp SX đông dược Cầu Chợ Cầu Thiên Hưng; dệt 10,8467 2 Nước lớn L2 may, giày da Huê Quang Trung 106,6366 Nước ròng R2 Phong, hóa mỹ phẩm Rạng Đông. Cầu Tham Lương Nhà máy hóa chất Đường Trường 3 Nước lớn L3 10,8247 Tân Bình, may Chinh Nước ròng R3 106,6279 Kinh Ken, giày da 43
  56. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sagoda. Khu công nghiệp Tân Bình. 2.2.1.4. Thời gian lấy mẫu 2.2.1.4.1. Thời gian lấy mẫu nước lớn Bảng 2.2: Thời gian lấy mẫu nước lớn Mẫu Tuần TL CC2 AL Thời gian 1 15.02.2017 13h30 14h10 14h25 2 21.02.2017 08h00 08h10 08h25 3 27.02.2017 11h05 11h20 11h35 4 07.03.2017 16h20 16h35 16h50 5 14.03.2017 08h10 08h25 08h40 6 28.03.2017 11h30 11h45 12h00 7 06.04.2017 13h40 13h55 14h10 8 12.04.2017 16h30 16h45 17h00 2.2.1.4.2. Thời gian lấy mẫu nước ròng Bảng 2.3: Thời gian lấy mẫu nước ròng Mẫu Tuần TL CC2 AL Thời gian 1 15.02.2017 08h50 09h00 09h20 2 21.02.2017 10h35 10h45 11h05 3 27.02.2017 13h40 13h55 14h10 4 07.03.2017 08h00 08h15 08h30 5 14.03.2017 09h30 09h45 10h00 6 28.03.2017 12h00 12h15 12h30 7 06.04.2017 08h20 08h35 08h50 8 12.04.2017 12h30 12h45 13h00 44
  57. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2.2. Phương pháp phân tích các thông số lý, hóa Các thông số lý hóa được xác định bằng các thiết bị trong phòng phân tích nước thải di động – Mobilab, hệ thống nằm trong dự án hợp tác nghiên cứu giữa Việt – Đức và được bàn giao cho trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh (HUTECH). Các quá trình nghiên cứu, phân tích các chỉ tiêu lý hóa, độ độc đều được tiến hành trong thiết bị quan trắc tự động Mobilab 3 - tiểu dự án TP 5 thuộc dự án AKIZ. Trong khuôn khổ của chương trình hợp tác và phối hợp triển khai, vận hành dự án về giải pháp nước thải tổng hợp cho Khu công nghiệp (AKIZ) trên thực tế, Trường Đại học Công nghệ TP. HCM (HUTECH) phối hợp với Cục Công tác phía Nam – Bộ Khoa học Công nghệ đã tổ chức thành công Hội thảo “Dự án AKIZ giới thiệu Thiết bị quan trắc di động 3 - MobiLab.3”. Chương trình diễn ra tại Hội trường B02.09 (khu B), trụ sở 475A Điện Biên Phủ của Trường, vào ngày 01/09/2015 [23]. Cụ thể phương pháp xác định cho từng thông số lý hóa được trình bày trong bảng sau: Bảng 2.4: Phương pháp phân tích lý, hóa STT Chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp xác định Thiết bị phân tích 1 pH - Đầu dò Đầu dò pH 2 TOC mg/l Phương pháp đốt Máy TOC Ultra 3 TNb mg/l Phương pháp đốt Máy TOC Ultra 4 COD mg/l Phương pháp điện hóa Máy Elox 100 5 NH4-N mg/l Phương pháp chọn lọc ion Máy Amonitor 6 TSS mg/l Cân khối lượng Tủ sấy, cân phân tích 3- 7 P-PO4 mg/l Đầu dò Cuvest test 2.2.2.1. Thông số pH 45
  58. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông số pH được xác định bằng cách sử dụng đầu dò, pH sẽ được đo trực tiếp tại vị trí lấy mẫu. Hình 2.3: pH Sensor pH là một chỉ số xác định tính chất hoá học của nước. Thang pH chỉ từ 0 - 14; Về lý thuyết, nước có pH = 7 là trung tính. Khi pH > 7, nước lại mang tính kiềm. Thang tính pH là một hàm số Logarrit. Ví dụ pH = 5 có tính axit cao gấp 10 lần pH = 6, gấp 100 lần so với pH = 7. 2.2.2.2. Thông số COD Hình 2.4: Thiết bị phân tích COD (Elox100)  Nguyên lý hoạt động: COD được xác định bằng phương pháp điện hóa. Kết quả phân tích COD tương quan với phương pháp COD truyền thống. Ưu điểm: Elox 100 có khả năng phân tích trong khoảng rộng, độ chính xác cao, thời gian phân tích cực ngắn (< 3 phút), phân tích trong điều kiện độ muối cao (lên đến 30% NaCl), không sử dụng hóa chất và chất xúc tác độc hại, không bị ảnh hưởng bởi Cl2 dư. Dễ dàng hoạt động và chi phí sở hữu thấp. 46
  59. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 2.5: Danh mục hóa chất sử dụng cho máy Elox 100 STT Hóa chất Thành phần Cách pha Dung dịch chuẩn Cân chính xác 1g glucose cho vào 1. Glucose 1 Glucose 1000 bình định mức và định mức lên 2. Nước cất ppm 1000ml bằng nước cất Cân chính xác 14,2 g Na2SO4 cho Electrolyte 1. Na2SO4 khan 2 vào bình định mức và định mức lên solution 2. Nước cất 1000ml bằng nước cất Cân chính xác 71 g Na2SO4 cho Regenerating 1. Na2SO4 khan 3 vào bình định mức và định mức lên solution 2. Nước cất 1000ml bằng nước cất. + 2.2.2.3. Thông số NH4 + Amoni hòa tan trong nước tạo thành NH4OH và sẽ phân ly thành ion NH4 và ion OH -. Amoni có công thức hóa học NH3, là chất khí không màu và có mùi khai. Trong + + nước, Amoni tồn tại dưới 2 dạng là NH3 và NH4 . Tổng NH3 và NH4 được gọi là tổng Amoni tự do. Đối với nước uống, tổng Amoni sẽ bao gồm amoni tự do, monochloramine (NH2Cl), dichloramine (NHCl2) và trichloramine. Nhận biết Amoni trong nước: Amoni không tồn tại lâu trong nước mà dễ dàng chuyển thành nitrite. Với những mẫu nước nhiễm amoni từ 20mg/l trở lên có thể ngửi thấy mùi khai. Amoni được xác định bằng máy AmMonitor của hãng LAR Process Analysers AG. Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là sử dụng một điện cực có tính chọn lọc ion. Ưu điểm: AmMonitor hạn chế tối đa sử dụng hóa chất, cho kết quá phân tích nhanh, có độ chính xác cao, thời gian phân tích ngắn, phân tích trong khoảng 47
  60. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP rộng, độ chính xác cao, thời gian phân tích cực ngắn (30 giây), không sử dụng hóa chất và chất xúc tác. Hình 2.5: Điện cực chọn lọc Ion NH3 Hình 2.6: Thiết bị Amonitor Bảng 2.6: Danh mục hóa chất sử dụng cho máy Amonitor STT Hóa chất Thành phần Cách pha Amonium 1. Amonium Cân chính xác 2,382 g Amonium 1 stock solution chlorid chlorid cho vào bình định mức và định 1000 ppm 2. Nước cất mức lên 1000ml bằng nước cất 1. NaOH khan Cân chính xác 100 g NaOH và 16g Buffer 2 2. EDTA khan EDTA cho vào bình định mức và định solution 3. Nước cất mức lên 1000ml bằng nước cất 2.2.2.4. Thông số BOD5 BOD: là lượng oxi cần thiết mà VSV sử dụng trong qúa trình oxi hóa các chất hữu cơ. BOD được xác định như sau:  BOD được xác định gián tiếp bằng đo lượng oxy hòa tan tiêu thụ trong thời gian ủ ở điều kiện tiêu chuẩn bằng phương pháp pha lõang và nuôi cấy vi sinh vật với mẫu phân tích . 48
  61. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Thông thường người ta xác định BOD cho 5 ngày (BOD5) trong điều kiện pH = 6.5-7.5; nhiệt độ: 20oC và ủ trong tối.  Phương pháp xác định BOD5 là viêc rót mẫu đã được pha loãng và cấy bổ sung vi sinh vật( nếu cần) vào đầy tràn chai chuyên dụng BOD, tránh không tạo bọt khí đọng ở thành chai, đậy nắp kín và ủ ở nhiệt độ 20oC, trong 5 ngày. Đo oxy hòa tan trước( ban đầu) và sau khi ủ, lượng oxy được tiêu thu đo được chính là giá trị BOD. 2.2.2.5. Thông số TSS và độ đục Hình 2.8: Đầu dò TSS Hình 2.7: Thiết bị Turbimax  Tổng chất rắn lơ lửng và độ đục của các mẫu nước được xác định bằng thiết bị Turbimax, thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên tắc sử dụng chùm ánh sáng tán xạ trên các hạt, ánh sáng tác động đến sẽ được rải rác ở các góc độ khác nhau. 3- 2.2.2.6. Thông số P-PO4 Sử dụng phương pháp test nhanh bằng Cuvet, dựng đường chuẩn: 49
  62. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1,2 y = 0,0518x - 0,0048 1,04 1 R² = 0,9996 0,8 0,818 0,6 0,606 0,4 0,413 0,2 0,2 0 0 0 5 10 15 20 25 -0,2 Hình 2.9: Đường chuẩn Photphat 2.2.2.7. Thông số TOC và TNb Máy TOC Ultra dùng để phân tích chỉ tiêu tổng Cacbon hữu cơ (TOC) và tổng Nito liên kết (TNb) trong nước mặt. TOC (Total Organic Carbon) là thông số để xác định tổng hàm lượng Cacbon hữu cơ trong nước. TOC được định nghĩa là tổng cacbon liên kết hữu cơ tồn tại trong nước, kể cả dạng tan và không tan, gồm cả cyanat, cacbon nguyên tố và thiocyanat. TOC là phương pháp đo toàn diện nhất để định lượng sự hiện diện của các chất hữu cơ (OM). TOC trong nước có thể đến từ hai nguồn : vật chất hữu cơ tự nhiên (NOM) và các nguồn tổng hợp. Tổng Cacbon hữu cơ biểu thị nhanh chóng, chính xác và trực tiếp hơn COD và BOD. Và không giống BOD và COD, TOC độc lập với nồng độ oxy của các chất hữu cơ trong mẫu, nó chỉ đo duy nhất Cacbon.(Stevens et al. 2006) [13]. Việc xác định tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC) được thực hiện dựa trên tiêu chuẩn DIN EN 1484, ISO 8245 và EPA 415.1 [4]. Tổng Nitơ liên kết (TNb) được xác định dựa trên tiêu chuẩn DIN 38409 phần 27, ENV 12260 và ISO TR11905-2 [4]. 50
  63. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.10: Máy TOC Ultra (Nguồn: Tác giả, 2017)  Danh sách hóa chất sử dụng cho máy TOC Bảng 2. 7: Danh mục hóa chất sử dụng cho máy TOC Ultra Tên nhãn hóa STT Hóa chất Cách pha chất Cân chính xác 2,125 g TOC stock 1. Potassium hydrogen C8H5KO4 cho vào bình định mức 1 solution 1000 phthalat (C8H5KO4) và định mức lên 1000ml bằng ppm 2. Nước cất nước cất Cân chính xác 4,717 g Amonium stock 1. Amonium sulfate (NH4)2SO4 cho vào bình định 2 solutions 1000 (NH4)2SO4 mức và định mức lên 1000ml ppm 2. Nước cất bằng nước cất Nitrate stock 1. Potassium nitrat Cân chính xác 7,129 g KNO3 3 solution 1000 (KNO3) cho vào bình định mức và định ppm 2. Nước cất mức lên 1000ml bằng nước cất 51
  64. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Amonium stock Hút chính xác 25 ml Amonium solutions 1000 ppm stock solutions 1000 ppm và 25 Dung dịch TNb 4 2. Nitrate stock ml Nitrate stock solution 1000 stock 50 ppm solution 1000 ppm ppm cho vào bình định mức 1000 ml. Dùng micropipet hút chính xác 100ml dung dịch TOC stock solution 1000 ppm cho vào bình Dung dịch 1. TOC stock định mức. chuẩn có nồng solution 1000 ppm Dùng micropipet hút chính xác 5 độ TOC 100 2. TNb stock 20ml dung dịch TNb stock ppm và TNb 20 solutions 1000 ppm solution 1000 ppm cho vào bình ppm 3. Nước cất định mức. Định mức lên 1000ml bằng nước cất Dùng micropipet hút chính xác 1. Dung dịch H3PO4 1 ml dung dịch H3PO4 (85 %) cho 6 Dung dịch rửa (85 %) vào chai nhựa. 2. Nước cất Cho nước cất vào đủ 5 lít. Dùng micropipet 5ml hút chính Direkt Method 1. Dung dịch HCl xác 168ml dung dịch HCl 25% 7 for TOC (25%) cho vào chai nhựa. measuring 2. Nước cất Cho nước cất vào đủ 5 lít. 2.2.2.8. Máy Nitritox [14] Máy Nitritox dùng để ghi lại hoạt động hô hấp của vi khuẩn nitrat hóa từ đó đưa ra được độ độc của nước. 52
  65. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.11: Máy Nitritox (Nguồn: Tác giả, 2016) Bảng 2.8: Danh mục hóa chất sử dụng cho máy Nitritox STT Hóa chất Thành phần Cách pha - Cân chính xác 150g Nutrient 1.Amoniumbicarbonat Amoniumbicarbonat và 2g Growing 1 solution 2. Growing Powder Powder cho vào ca nhựa - Cho nước cất vào đủ 5 lít - Cân chính xác 5 g Edesonite cho Cleaning 1. Edesonite 2 vào bình định mức và định mức lên solution 2. Nước cất 1000ml bằng nước cất Thiourea TUA - Cân chính xác 1,0 g TUA cho vào 1. TUA 3 stock solution bình định mức và định mức lên 2. Nước cất 1000 ppm 1000ml bằng nước cất Ngoài ra thử nghiệm còn sử dụng một số thiết bị như: máy khuấy từ; tủ sấy; cân phân tích 04 chữ số; đầu dò pH. 53
  66. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2.3. Phương pháp so sánh chỉ tiêu Bảng 2.9: Các chỉ tiêu so sánh QCVN 08:2015/BTNMT Giá trị giới hạn Đơn A B TT Thông số vị A1 A2 B1 B2 1 pH 6-8,5 6-8,5 5,5-9 5,5-9 2 Ôxy hoà tan (DO) mg/l ≥ 6 ≥ 5 ≥ 4 ≥ 2 3 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 20 30 50 100 4 Tổng Cacbon hữu cơ (TOC) mg/l 4 - - - 3- 5 Phosphat (PO 4 )(tính theo P) mg/l 0,1 0,2 0,3 0,5 + 6 Amoni (NH 4) (tính theo N) mg/l 0,1 0,2 0,5 1 2.2.4. Phương pháp phân tích kim loại nặng Dựa vào kết quả phân tích kim loại nặng trong “Nghiên cứu xây dựng chỉ số độc học nước cho thủy vực TP.HCM” của PGS.TS Thái Văn Nam thì hàm lượng Pb (38,3 mg/l) và As (1,12 mg/l) trong nước thải của kênh Tham Lương – Bến cát vượt quá tiêu chuẩn cho phép nên đề tài này tiến hành lấy mẫu và phân tích 2 kim loại sau: Chỉ tiêu Pb: sử dụng phương pháp sắc kí (máy ASTM D 3559 – 08D) tại Trung tâm công nghệ môi trường TP.HCM (Số 1, Mạc Đỉnh Chi, Quận 1); Chỉ tiêu As: sử dụng phương pháp sắc kí (máy ASTM D2972 – 08C) tại Trung tâm công nghệ môi trường TP.HCM (Số 1, Mạc Đỉnh Chi, Quận 1). Chỉ tiêu: Cd, Cu, Cr: sử dụng phương pháp sắc kí (máy ASTM D2972 – 08C) tại Trung tâm công nghệ môi trường TP.HCM (Số 1, Mạc Đỉnh Chi, Quận 1). Bảng 2.10: Các phương pháp phân tích kim loại nặng trong nước STT Chỉ tiêu Phương pháp xác định 1 Pb (Chì) TCVN 6193:1996 (ISO 8288:1986) 2 Cd (Cadimi) TCVN 6197:2008 3 As (Asen) TCVN 6626:2000 (ISO 11969:1996) 4 Cr (Crôm) TCVN 7724:2007 (ISO 17852:2006) 5 Cu (Đồng) TCVN 6626:2000 (ISO 11969:1996) 54
  67. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2.5. Phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng nước Chất lượng nước hệ thống kênh rạch chính thuộc nội thành Tp.HCM được đánh giá bằng chỉ số WQI do Tổng cục Môi trường ban hành [22]. 2.2.5.1. Các yêu cầu đối với việc tính toán WQI WQI được tính toán riêng cho số liệu của từng điểm quan trắc; WQI thông số được tính toán cho từng thông số quan trắc. Mỗi thông số sẽ xác định được một giá trị WQI cụ thể, từ đó tính toán WQI để đánh giá chất lượng nước của điểm quan trắc; Thang đo giá trị WQI được chia thành các khoảng nhất định. Mỗi khoảng ứng với 1 mức đánh giá chất lượng nước nhất định. 2.2.5.2. Quy trình tính toán Quy trình tính toán và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượng môi trường nước bao gồm các bước sau: Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm quan trắc môi trường nước mặt lục địa (số liệu đã qua xử lý); Bước 2: Tính toán các giá trị WQI thông số theo công thức; Bước 3: Tính toán WQI; Bước 4: So sánh WQI với bảng các mức đánh giá chất lượng nước. 2.2.5.3. Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc Số liệu quan trắc được thu thập phải đảm bảo các yêu cầu sau: Số liệu quan trắc sử dụng để tính WQI là số liệu của quan trắc nước mặt lục địa theo đợt đối với quan trắc định kỳ hoặc giá trị trung bình của thông số trong một khoảng thời gian xác định đối với quan trắc liên tục; Các thông số được sử dụng để tính WQI thường bao gồm các thông số: DO, nhiệt độ, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4, TSS, độ đục, Tổng Coliform, pH; Số liệu quan trắc được đưa vào tính toán đã qua xử lý, đảm bảo đã loại bỏ các giá trị sai lệch, đạt yêu cầu đối với quy trình quy phạm về đảm bảo và kiểm soát chất lượng số liệu. 55
  68. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2.5.4. Tính toán WQI Tính toán WQI thông số: WQI thông số (WQISI) được tính toán cho các thông số BOD5, COD, N- NH4, P-PO4, TSS, độ đục, Tổng Coliform theo công thức như sau: 푞푖− 푞푖+1 WQISI = ( 푃푖+1 − ) + 푞푖+1 (Công thức 1) 푃푖+1− 푃푖 Trong đó: BPi: Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 4 tương ứng với mức i BPi+1: Nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 4 tương ứng với mức i+1 qi: Giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi qi+1: Giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1 Cp: Giá trị của thông số quan trắc được đưa vào tính toán. Bảng 2.11: Quy định các giá trị qi, BPi Giá trị BPi quy định đối với từng thông số i qi BOD5 COD N-NH4 P-PO4 Độ đục TSS Coliform (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (NTU) (mg/l) (MPN/100ml) 1 100 ≤4 ≤10 ≤0,1 ≤0,1 ≤5 ≤20 ≤2500 2 75 6 15 0,2 0,2 30 50 5000 3 50 15 30 0,5 0,3 30 50 7500 4 25 25 50 1 0,5 70 100 10.000 5 1 ≥50 ≥80 ≥5 ≥6 ≥100 ≥100 ≥10.000 Ghi chú: Trường hợp giá trị Cp của thông số trùng với giá trị BPi đã cho trong bảng, thì xác định được WQI của thông số chính bằng giá trị qi tương ứng. Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQIDO): tính toán thông qua giá trị DO % bão hòa. Bước 1: Tính toán giá trị DO % bão hòa: - Tính giá trị DO bão hòa: 56
  69. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DObão hòa = 14.652 - 0.41022T + 0.0079910T2 - 0 .000077774T3 T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0C). - Tính giá trị DO % bão hòa: - DO%bão hòa = DOhòa tan / DObão hòa*100 - DOhòa tan: Giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l) Bước 2: Tính giá trị WQIDO 푞𝑖+1− 푞𝑖 WQISI = ( − 푃 −) + 푞 (Công thức 2) 푃𝑖+1− 푃𝑖 𝑖 𝑖 Trong đó: Cp: giá trị DO % bão hòa; BPi, BPi+1, qi, qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong bảng 2.12 Bảng 2.12: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 BPi ≤20 20 50 75 88 112 125 150 200 ≥200 Qi 1 25 50 75 100 100 75 50 25 1 Nếu giá trị DO% bão hòa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1. Nếu 20 < giá trị DO% bão hòa< 88 thì WQIDO được tính theo công thức 2 và sử dụng Bảng 5. Nếu 88 ≤ giá trị DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDO bằng 100. Nếu 112< giá trị DO% bão hòa< 200 thì WQIDO được tính theo công thức 1 và sử dụng Bảng 5. Nếu giá trị DO% bão hòa ≥ 200 thì WQIDO bằng 1. Tính giá trị WQI đối với thông số pH Bảng 2.13: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH i 1 2 3 4 5 6 BPi ≤5,5 5,5 6 8,5 9 ≥9 qi 1 50 100 100 50 1 57