(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Hoàng Ngọc Hà

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM LAN TRUYỀN
KIM LOẠI NẶNG TỪ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN
HỢP VỆ SINH TẠI KIÊU KỴ, GIA LÂM, HÀ NỘI

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường - Chất thải rắn
Mã số: 9520320-1

LUẬN ÁN TIẾN SỸ

Hà Nội – 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Hoàng Ngọc Hà

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM LAN TRUYỀN
KIM LOẠI NẶNG TỪ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN
HỢP VỆ SINH TẠI KIÊU KỴ, GIA LÂM, HÀ NỘI

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường - Chất thải rắn
Mã số: 9520320-1

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. GS.TS. Nguyễn Thị Kim Thái
2. PGS.TS. Nguyễn Văn Hoàng

Hà Nội – 2022


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án Tiến sĩ “ Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi
chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội” là cơng trình do tôi nghiên
cứu và thực hiện. Các kết quả, số liệu của luận án hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận án

Hoàng Ngọc Hà


ii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Xây Dựng Hà nội,
Phịng Quản lý Đào tạo, Khoa Kỹ thuật Mơi trường của Trường đã tạo điều kiện hỗ trợ và
giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập và nghiên cứu.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc, sự kính trọng nhất đến GS.TS Nguyễn Thị Kim Thái
và PGS.TS. Nguyễn Văn Hồng đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều
kiện thuận lợi nhất trong thời gian tơi hồn thành luận án.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, các nhà khoa học, chuyên gia đã có những ý
kiến đóng góp cho luận án trong q trình thực hiện.

Cuối cùng, Tơi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên, chia sẻ của gia đình, bạn
bè và đồng nghiệp trong quá trình thực hiện nghiên cứu.
Tác giả luận án

Hoàng Ngọc Hà


iii

MỤC LỤC
Lời cam đoan……………… .......................................................................................... i
Lời cám ơn ………......................................................................................................... ii
Danh mục các chữ viết tắt ............................................................................................ vii
Danh mục các bảng....................................................................................................... viii
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ...................................................................................... ix
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 1
I. Lý do lựa chọn đề tài .................................................................................................... 1
II. Mục đích và nội dung nghiên cứu .............................................................................. 2
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 2
IV. Cơ sở khoa học .......................................................................................................... 2
V. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 3
VI. Những đóng góp mới của luận án ............................................................................. 3
VII. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án .............................................................. 4
Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................. 5
1.1. Tổng quan về chôn lấp chất thải rắn ......................................................................... 5
1.1.1. Các khái niệm liên quan ........................................................................................ 5
1.1.2. Hiện trạng chôn lấp chất thải rắn tại Việt Nam ..................................................... 6
1.2. Tổng quan khu vực nghiên cứu .............................................................................. 10
1.2.1. Điều kiện tự nhiên khu vực bãi chôn lấp Kiêu Kỵ .............................................. 10
1.2.2. Hoạt động của bãi chôn lấp ................................................................................. 16

1.3. Tổng quan sự hình thành chất ơ nhiễm trong nước rỉ rác....................................... 17
1.3.1 Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong chất thải rắn........................................ 17
1.3.2. Sự hình thành nước rỉ rác .................................................................................... 21


iv

1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần và tính chất nước rỉ rác .......................... 22
1.3.4. Lượng phát sinh và thành phần nước rỉ rác ......................................................... 25
1.4. Sự ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường đất và nước dưới đất ..................... 38
1.4.1. Nguy cơ ô nhiễm từ nước rỉ rác ........................................................................... 38
1.4.2. Các tác động của kim loại nặng trong môi trường đất ........................................ 39
1.5. Tổng quan nghiên cứu về lan truyền kim loại nặng từ bãi chơn lấp ...................... 42
1.5.1. Các nghiên cứu ở nước ngồi .............................................................................. 42
1.5.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam .............................................................................. 49
1.6. Lựa chọn hướng nghiên cứu của luận án................................................................ 51
Chương 2. LÝ THUYẾT LAN TRUYỀN Ô NHIỄM VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
NGHIÊN CỨU................................................................................................................... 52
2.1. Chất ô nhiễm lan truyền trong đất .......................................................................... 52
2.1.1. Nước trong đất và hiện tượng mao dẫn ............................................................... 53
2.1.2. Nước di chuyển xuống do trọng lực .................................................................... 54
2.2. Q trình lan truyền chất ơ nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng .................................. 55
2.2.1. Lưu lượng dòng thấm .......................................................................................... 55
2.2.2. Hệ số khuếch tán của chất ô nhiễm ..................................................................... 56
2.3. Quá trình thấm nước và vận chuyển chất ô nhiễm ................................................. 59
2.3.1. Cơ chế đối lưu theo dòng hút mao dẫn ................................................................ 59
2.3.2. Cơ chế đối lưu theo dòng nước mao dẫn và khuếch tán ..................................... 62
2.4. Các phương pháp nghiên cứu xác định lan truyền ô nhiễm ................................... 64
2.4.1. Xác định thành phần và tính chất nước rỉ rác ...................................................... 64
2.4.2. Phương pháp xác định thành phần và tính chất của đất ...................................... 66

2.4.3. Lời giải giải tích – phương trình vi phân xác định lan truyền ô nhiễm ............... 68


v

2.4.4. Phương pháp phần tử hữu hạn ............................................................................. 70
2.4.5. Ưu điểm của phương pháp PTHH ....................................................................... 72
2.4.6. Phương pháp xây dựng mơ hình mơ phỏng lan truyền chất ơ nhiễm trong không gian
3D ................................................................................................................................ 73
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 78
3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự lan truyền của chất ô nhiễm từ nước rỉ rác phát sinh từ
bãi chôn lấp ..................................................................................................................... 78
3.1.1. Lượng nước rỉ rác phát sinh theo thời gian – phương pháp cân bằng nước ........ 78
3.1.2. Xây dựng phương pháp mơ hình hóa tính tốn nước rỉ rác................................. 85
3.2. Khảo sát hàm lượng chất ô nhiễm trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ ...... 97
3.2.1. Các hợp chất hữu cơ trong nước rỉ rác ................................................................ 98
3.2.2. Hàm lượng kim loại nặng trong nước rỉ rác ......................................................102
3.2.3. Các chất ô nhiễm khác ....................................................................................... 104
3.3. Khảo sát ô nhiễm kim loại nặng trong đất bãi chôn lấp Kiêu Kỵ ........................ 109
3.3.1. Đặc điểm mẫu đất tại lỗ khoan LK4 và LK5 ....................................................109
3.3.2. Kết quả phân tích mẫu đất .................................................................................111
3.3.3. Nhận xét kết quả khảo sát ô nhiễm môi trường đất khu vực bãi chôn lấp ........115
3.4. Đánh giá về các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn
lấp ................................................................................................................................. 116
3.5. Dự báo nồng độ kim loại nặng lan truyền trong môi trường bãi chôn lấp bằng phương
pháp phần tử hữu hạn ................................................................................................... 117
3.5.1. Các nguy cơ ô nhiễm môi trường đất phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn Kiêu Kỵ,
Gia Lâm .....................................................................................................................118
3.5.2. Dự báo và đánh giá nồng độ kim loại nặng lan truyền bằng mơ hình 1D ......... 121
3.5.3. Xây dựng phương trình đánh giá lan truyền kim loại nặng với mơ hình 3D .... 133

vi

3.6. Ý nghĩa của mơ hình tính tốn lan truyền KLN từ bãi chôn lấp chất thải rắn ..... 140
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 142
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ........................144
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 145
PHỤ LỤC 1 .................................................................................................................... 1
PHỤ LỤC 2 .................................................................................................................. 16


vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng Anh

BCL
BOD

Bãi chôn lấp
Biochemical Oxygen Demand

BXD
COD

Tiếng Việt

Nhu cầu oxy sinh hóa
Bộ Xây dựng

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

CTR

Chất thải rắn

CTRSH

Chất thải rắn sinh hoạt

HELP

Hydrologic Evaluation of
Landfill Performance

Định lượng thủy văn bãi chôn
lấp

KLN

Kim loại nặng

PTHH

Phần tử hữu hạn

SWB

Serial Water Balance

Cân bằng nước nối tiếp

TOC

Total organic carbon

Tổng lượng cacbon hữu cơ

US EPA

United State Environmental
Protection Agency

Cơ quan bảo vệ Môi trường
Hoa kỳ

VFA

Volatile Fatty Acid

Axit béo dễ bay hơi

WBM

Water Balance Method

Phương pháp cân bằng nước


viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Tổng hợp khối lượng, số lượng bãi chôn lấp CTR tại Việt Nam ........................... 8
Bảng 1.2. Mô tả đặc điểm các lớp đất khu vực bãi chôn lấp chất thải rắn Kiêu Kỵ ............ 11
Bảng 1.3. Chú giải - Các tầng chứa nước ............................................................................. 14
Bảng 1.4. Độ ẩm, lượng mưa và lượng bốc hơi trung bình .................................................. 15
Bảng 1.5. Hàm lượng kim loại nặng trong rác thải .............................................................. 19
Bảng 1.6. Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác theo thời gian............................. 22
Bảng 1.7. Tóm tắt so sánh các phương pháp tính tốn nước rỉ rác ...................................... 28
Bảng 1.8. Thành phần nước rỉ rác với các khoảng giá trị nồng độ....................................... 30
Bảng 1.9. Nồng độ kim loại nặng trong nước rỉ rác tại các nước đang phát triển................ 32
Bảng 1.10. Hàm lượng kim loại nặng trong nước rỉ rác ....................................................... 34
Bảng 1.11 .Thành phần nước rỉ rác ở một số BCL ở Châu Mỹ và Châu Âu ....................... 35
Bảng 1.12. Thành phần nước rỉ rác một số BCL ở Châu Á ................................................. 37
Bảng 1.13. Thành phần nước rỉ rác một số BCL ở Châu Phi ............................................... 38
Bảng 1.14. Khả năng linh động của một số nguyên tố kim loại nặng trong đất .................. 40
Bảng 2.1. Hệ số thấm của các thành phần đất ...................................................................... 55
Bảng 2.2. Chất ô nhiễm và hệ số khuếch tán trong đất ........................................................ 57
Bảng 3.1. Thành phần chất thải rắn sinh hoạt tại huyện Gia Lâm ....................................... 81
Bảng 3.2. Tính toán nước rỉ rác phát sinh theo thời gian ..................................................... 83
Bảng 3.3. Mối quan hệ của lớp che phủ ô chôn lấp và xâm nhập nước mưa ....................... 89
Bảng 3.4. Tỷ trọng rác sau khi đầm nén ............................................................................... 95
Bảng 3.5. Hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ từ
2008-2017 ............................................................................................................................... 99
Bảng 3.6. Kết quả phân tích mẫu kim loại nặng trong nước rỉ rác ..................................... 103

Bảng 3.7. Hàm lượng Nitơ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ từ 2008-2017 ...... 104
Bảng 3.8. Hàm lượng tổng P, tổng Coliform, dầu mỡ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu
Kỵ từ 2008-2017 ................................................................................................................... 107
Bảng 3.9. Mô tả mẫu đất khoan trong lỗ khoan L4 và L5 .................................................. 110
Bảng 3.10. Hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu đất tại lỗ khoan L4 và L5 ............... 112


ix

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu tạo ơ chơn lấp chất thải.................................................................................... 6
Hình 1.2. Vị trí bãi chơn lấp Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà nội...................................................... 10
Hình 1.3. Cấu tạo địa chất khu vực bãi chơn lấp Kiêu Kỵ ................................................... 12
Hình 1.4. Bản đồ địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu...................................................... 12
Hình 1.5. Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến 93-93' ................................................................. 13
Hình 1.6. Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến 103-103' ............................................................. 13
Hình 1.7. Nguồn gốc hình thành kim loại nặng trong chất thải rắn ..................................... 18
Hình 1.8. Các yếu tố ảnh hưởng tới thành phần và tính chất nước rỉ rác ............................. 23
Hình 1.9. Đồ thị biểu diễn lượng nước rỉ rác phát sinh theo thời gian ................................ 26
Hình 2.1. Chất ơ nhiễm lan truyền trong đất ........................................................................ 52
Hình 2.2. Quá trình lan truyền và các yếu tố ảnh hưởng ...................................................... 58
Hình 2.3. Vị trí lấy mẫu đất và nước rỉ rác ........................................................................... 66
Hình 2.4. Trường gradient của hàm nồng độ C (x, y, z, t) trong hệ tọa độ Oxyz ................ 73
Hình 2.5. Sơ đồ nghiên cứu xây dựng mơ hình dự báo lan truyền KLN trong đất .............. 76
Hình 3.1. Sơ đồ tổng quát về cân bằng nước trong ơ chơn lấp............................................. 79
Hình 3.2. Sự biến thiên của nước rỉ rác ô 9AB theo thời gian ............................................. 85
Hình 3.3. Sơ đồ mơ tả dịng nước trong ô chôn lấp .............................................................. 87
Hình 3.4. Kết cấu ô chôn lấp rác theo chiều dọc .................................................................. 90
Hình 3.5. Kết cấu lớp che phủ cuối cùng ............................................................................. 91
Hình 3.6. Sự biến đổi của lượng nước trong rác khi chôn lấp .............................................. 93

Hình 3.7. Sự biến thiên hàm lượng BOD5 theo thời gian ..................................................... 99
Hình 3.8. Sự biến thiên hàm lượng COD theo thời gian .................................................... 100
Hình 3.9. Sự biến thiên tỉ lệ BOD/COD theo thời gian ...................................................... 100
Hình 3.10. Sự biến thiên pH theo thời gian ........................................................................ 101
Hình 3.11. Nồng độ của kim loại nặng trong nước rỉ rác tại bãi chơn lấp Kiêu Kỵ........... 103
Hình 3.12. Sự biến thiên của amoni theo thời gian ............................................................ 105
Hình 3.13. Sự biến thiên Nitrat theo thời gian ................................................................... 105
Hình 3.14. Sự biến thiên Nitrit theo thời gian .................................................................... 106
Hình 3.15. Sự biến thiên tổng Nitơ theo thời gian ............................................................. 106


x

Hình 3.16. Sự biến thiên hàm lượng tổng P theo thời gian ................................................ 107
Hình 3.17. Sự biến thiên hàm lượng Coliform theo thời gian ............................................ 108
Hình 3.18. Sự biến thiên dầu mỡ theo thời gian ................................................................. 108
Hình 3.19. Vị trí bãi chơn lấp và vị trí khoan lấy mẫu ....................................................... 109
Hình 3.20. Khoan mẫu tại bãi chơn lấp Kiêu Kỵ tháng 4.2016 ......................................... 110
Hình 3.21. Mẫu đất khoan tại bãi chơn lấp Kiêu Kỵ .......................................................... 111
Hình 3.22. Sự biến thiên của hàm lượng As theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5 ..................... 113
Hình 3.23. Sự biến thiên của hàm lượng Cr theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5 ..................... 113
Hình 3.24. Sự biến thiên của hàm lượng Cu theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5 .................... 114
Hình 3.25. Sự biến thiên của hàm lượng Pb theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5 ..................... 114
Hình 3.26. Sự biến thiên của hàm lượng Zn theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5 ..................... 115
Hình 3.27. Sơ đồ các hạng mục cơng trình xử lý chất thải rắn Kiêu Kỵ ............................ 122
Hình 3.28. Mặt cắt các lớp đất qua các lỗ khoan K2-K5-K3 ............................................. 122
Hình 3.29. Các miền mơ hình tính tốn lan truyền kim loại nặng ..................................... 124
Hình 3.30. Hàm lượng Cd lan truyền trong nước theo thời gian........................................ 126
Hình 3.31. Kết quả lan truyền KLN trong nước MH1 với R=1 ......................................... 127
Hình 3.32. Kết quả lan truyền kim loại nặng As và Cd trong nước MH2 với R=1 ........... 128

Hình 3.33. Kết quả lan truyền kim nặng As và Cd trong nước MH3 với R=1 .................. 129
Hình 3.34. Kết quả lan truyền As và Cd trong MH3 có hấp phụ kim loại nặng ................ 130
Hình 3.35. Hàm lượng As trong nước với R=1 và R=2 ..................................................... 131
Hình 3.36. Đường cong phân bố hàm lượng Cd với hệ số R khác nhau ............................ 131
Hình 3.37. Phân bố nồng độ As ở tháng thứ 10 theo phương X và Z ................................ 137
Hình 3.38. (a) Sự thay đổi nồng độ asen theo Z và t. (b) Sự thay đổi nồng độ asen theo X và
t (ở độ sâu Z = 2,0 m) ........................................................................................................... 138


1

MỞ ĐẦU
I. Lý do lựa chọn đề tài
Việt Nam đang đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường, tồn tại trong cả 3 thành phần môi
trường đất, nước và khơng khí. Cơng tác quản lý chất thải rắn chưa hiệu quả, ô nhiễm từ chất
thải rắn đã ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe cộng đồng, nghiêm trọng nhất là đối với dân cư
khu vực làng nghề, gần khu công nghiệp, bãi chôn lấp chất thải và vùng nông thôn. Phần lớn
CTR chưa được phân loại tại nguồn, thu gom chung để vận chuyển đến bãi chơn lấp. Chính
vì vậy mà thành phần nước rỉ rác từ các bãi chơn lấp ở Việt Nam phức tạp, khó kiểm sốt và
xử lý triệt để.
Với tốc độ tăng trưởng dự báo về phát sinh chất thải rắn sinh hoạt là 8,4%/ năm đối với
khu vực đô thị và tổng mức độ tăng dự báo khoảng 5% mỗi năm, tổng lượng chất thải trên cả
nước ước tính tăng lên 54 triệu tấn vào năm 2030. Đối với chất thải được thu gom phần lớn
vẫn được xử lý trong các bãi chôn lấp với thiết kế không hợp vệ sinh và quản lý yếu kém, gây
ra các vấn đề môi trường nghiêm trọng. Hầu hết các bãi chơn lấp khơng có máy đầm nén, hệ
thống thu gom khí, xử lý nước rỉ rác, hoặc hệ thống quan trắc mơi trường [113]. Các cơng
trình xử lí nước thải trong bãi chơn lấp chưa đạt qui chuẩn xả thải gây ảnh hưởng đáng kể đến
cuộc sống của người dân trong khu vực. Khi chất thải rắn được chơn lấp khơng thực hiện
đúng qui trình thì bãi chôn lấp sẽ lại trở thành nơi phát sinh ô nhiễm thứ cấp, có thể gây tác
hại nghiêm trọng hơn so với chất thải rắn ban đầu thải ban đầu.

Tại Việt nam việc thiết kế thi công và vận hành bãi chơn lấp chất thải rắn vẫn cịn nhiều
bất cập đặc biệt là bãi chơn lấp đã đóng cửa. Vì vậy các chất ơ nhiễm lan truyền từ bãi chơn
lấp đã có những ảnh hưởng nhất định tới mơi trường đất và nước dưới đất.
Theo nhiều nghiên cứu đã và đang thực hiện, nước rỉ rác từ các bãi chơn lấp chất thải rắn
có hàm lượng cao các chất hữu cơ, nitơ, lưu huỳnh,... có nhiều chất, hợp chất ô nhiễm hữu cơ
mang tính bền vững và kim loại nặng tồn tại trong nước rỉ rác, khi lan truyền từ bãi chôn lấp
ra môi trường sẽ gây ô nhiễm trầm trọng cho đất và nước dưới đất. Sự ô nhiễm mơi trường
đất và nước có nguồn gốc từ bãi chôn lấp đã trực tiếp hoặc gián tiếp ảnh hưởng tới sức khỏe
của con người, đó là các bệnh nan y ngày càng gia tăng, môi trường sống ngày càng suy thối.
Có thể nói, nghiên cứu ảnh hưởng của nước rỉ rác từ bãi chôn lấp đến môi trường đất khu
vực bãi chơn lấp hợp vệ sinh cịn ít được quan tâm và hầu như chưa được thực hiện. Chính vì
vậy, trong khn khổ nghiên cứu của đề tài, tác giả đề cập vấn đề liên quan đến sự lan truyền
của chất ô nhiễm từ bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
lan truyền phát sinh từ hoạt động chơn lấp chất thải rắn và sử dụng các mơ hình tốn để dự
báo mức độ lan truyền của chất ô nhiễm từ bãi chôn lấp tới môi trường đất. Đề tài tiến hành
lựa chọn nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn tại Kiêu
Kỵ, Gia Lâm, Hà nội là cần thiết nhằm nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lan
truyền chất ô nhiễm của bãi chôn lấp để đánh giá và dự báo mức độ ảnh hưởng ô nhiễm từ


2

bãi chôn lấp làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp khắc phục, phịng ngừa ơ nhiễm, đồng
thời tạo thành cơ sở dữ liệu cho công tác quản lý chất thải rắn nói riêng cũng như quản lý mơi
trường nói chung.
II. Mục đích và nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu và đánh giá được đặc điểm ô nhiễm - nguồn ô nhiễm xuất phát từ nước rỉ rác
của bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh nhằm thấy rõ sự ảnh hưởng đến q trình lan truyền
chất ơ nhiễm trong môi trường đất bãi chôn lấp.
Đánh giá và dự báo được mức độ lan truyền ô nhiễm kim loại nặng bằng phương pháp

định lượng để xây dựng dữ liệu phục vụ công tác quản lý môi trường liên quan đến bãi chơn
lấp.
Để đạt được các mục đích nêu trên luận án thực hiện nghiên cứu các nội dung sau:
1) Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành lượng và tính chất của nước rỉ rác, khảo
sát sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rỉ rác và các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình này;
2) Xây dựng mơ hình tính tốn nước rỉ rác phù hợp với đối tượng và điều kiện khu vực nghiên
cứu;
3) Nghiên cứu lý thuyết về lan truyền chất ô nhiễm bằng mơ hình tốn học. Áp dụng phương
pháp số để giải phương trình đã thiết lập nhằm dự báo nồng độ kim loại nặng trong nước
rỉ rác lan truyền trong đất bãi chôn lấp;
4) Nghiên cứu các nguy cơ ô nhiễm môi trường đất phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn
hợp vệ sinh và đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng môi trường đất bãi chôn lấp.
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Ơ nhiễm kim loại nặng trong mơi trường đất bãi chôn lấp chất thải
rắn hợp vệ sinh - ô chôn lấp đã đóng tại Kiêu Kỵ, huyện Gia Lâm, Hà Nội.
Phạm vi nghiên cứu: Bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh.
IV. Cơ sở khoa học
Để thực hiện nghiên cứu, đề tài khảo sát và đánh giá thực tế bãi chôn lấp Kiêu Kỵ tại
huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội. Nghiên cứu ảnh hưởng phát sinh từ bãi chôn lấp đến môi
trường đất một cách cụ thể bao gồm định lượng các quá trình liên quan, sự hình thành các
chất ơ nhiễm trong nước rỉ rác theo thời gian dưới ảnh hưởng của các yếu tố mơi trường bãi
chơn lấp. Trên cơ sở tốn học, bằng phương pháp phần tử hữu hạn đề tài xây dựng các mơ
hình mơ phỏng và định lượng các thành phần lan truyền trong cơ chế lan truyền đối với nguy
cơ ô nhiễm môi trường đất theo không gian và thời gian tại khu vực nghiên cứu.


3

V. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tổng hợp, kế thừa và nghiên cứu lý thuyết: Tổng hợp số liệu thu thập thông
tin, kế thừa các kết quả nghiên cứu đã thực hiện cũng như nghiên cứu tổng quan thành phần
tính chất nước rỉ rác, các phương pháp tính tốn dự báo lượng nước rỉ rác phát sinh, các
phương pháp mơ hình lan truyền chất, cơ chế vận chuyển và lan truyền chất ơ nhiễm trong
đất khi có rị rỉ từ ơ chơn lấp.
Nghiên cứu lý thuyết để tìm hiểu những dấu hiệu đặc thù, bản chất, cấu trúc của phương
pháp số trong cách tính tốn lan truyền ơ nhiễm qua đó tiến hành phân tích nội suy khái niệm,
xây dựng phương trình tốn học mới xác định mức độ lan truyền ô nhiễm với điều kiện biên
phức tạp.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Khảo sát phân tích số liệu thu thập từ hiện trường
và phân tích mẫu trong phịng thí nghiệm. Nghiên cứu đã thực hiện lấy mẫu nước rỉ rác với
các thời điểm trong năm, theo đặc điểm của mùa. Khoan lấy mẫu đất tại ô chôn lấp đã đóng
để xác định nồng độ KLN lan truyền ra mơi trường đất. Phân tích mẫu nước rỉ rác và đất bằng
các phương pháp thích hợp tại phịng thí nghiệm của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam, Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường trường ĐH Xây dựng Hà nội để xác định
nồng độ KLN, sử dụng các số liệu này để phân tích và đánh giá nguy cơ lan truyền ô nhiễm
từ BCL.
- Phương pháp mơ hình hóa và mơ phỏng, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính
tốn lan truyền chất ơ nhiễm.
Phương pháp mơ hình là cách mơ tả tốn học về một hệ vật lý, có thể nghiên cứu bằng
nhiều mơ hình khác nhau, sao cho phù hợp với bài toán đặt ra và phương pháp giải quyết bài
toán. Bản chất của phương pháp mô phỏng là xây dựng một mơ hình, được thể hiện bằng các
chương trình, thuật toán. Nghiên cứu đã sử dụng phương pháp phần tử hữa hạn là phương
pháp số gần đúng để giải các bài tốn được mơ tả bởi các phương trình vi phân đạo hàm riêng
trên miền xác định có hình dạng và điều kiện biên bất kỳ mà nghiệm chính xác khơng thể tìm
được bằng phương pháp giải tích. Sự lan truyền của chất ô nhiễm được mô phỏng từ nước rỉ
rác trong không gian 3D của môi trường đất. Sử dụng thuật toán và sự thay đổi nồng độ của
kim loại nặng theo thời gian trong khơng gian có thể được tính tốn và mơ phỏng một cách
định lượng và rõ ràng.
VI. Những đóng góp mới của luận án

- Luận án đã tổng hợp và đề xuất phương pháp tính tốn nước rỉ rác phát sinh phù hợp điều
kiện khí hậu khu vực và qui trình vận hành chơn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh.
- Đánh giá và dự báo được mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong mơi trường đất từ khu vực ơ
chơn lấp đã đóng của bãi chơn lấp hợp vệ sinh với mơ hình mô phỏng 3D. Bằng việc sử dụng
các khái niệm về trường vectơ gradient ∇C (x, y, z, t), và các phép tốn gradient có liên quan
(∇⋅), ⊙, cơ chế khuếch tán - đối lưu của chất gây ô nhiễm trong nước rỉ rác được mơ hình