ô nhiễm nước và tác động đến nông lâm ngư nghiệp

1
Ô NHIỄM NƯỚC VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN NÔNG LÂM
NGƯ NGHIỆP

Ô nhiễm nước bao gồm những sự thay đổi về tính chất lý hóa sinh của nước mặt và
nước ngầm làm tổn hại các sinh vật. Trên thực tế mức yêu cầu về độ sạch của nước
tùy theo mục tiêu sử dụng nước.

1. Các tác nhân gây ô nhiễm và nguồn gốc của chúng

Có nhiều cách phân loại các chất gây ô nhiễm, để tiện dụng, có thể chia nhỏ các chất
gây ô nhiễm nước về mặt sinh học, hóa học và lý học thành ra 8 nhóm chủ yếu:

1) Các tác nhân gây bệnh: vi
khuẩn, virus, nguyên sinh động vật, ký sinh trùng.
2) Các chất thải cần oxygen: chất thải sinh hoạt, phân súc vật, các chất hữu cơ khác
có thể phân hủy sinh học được
3) Các hóa chất hòa tan: acid, muối, các kim loại độc và hợp chất của chúng
4) Các dưỡng chất vô cơ: các muối nitrate và phosphate hòa tan trong nước
5) Các hóa chất hữu cơ: gồm những chất có thể hoặc không thể hòa tan trong nước
gồm: dầu, mỡ, nhựa, nông dược, các dung môi dùng để tẩy rửa.v.v.
6) Phù sa hoặc các chất lơ lửng: các hạt đất, bùn không hòa tan và các vật chất hữu
cơ hoặc vô cơ có thể tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước
7) Các chất phóng xạ
8) Nhiệt

Nguồn gốc, cách tác động và phương pháp kiểm soát các chất gây ô nhiễm được liệt
kê trong Bảng 1

Bảng 1 Các tác nhân gây ô nhiễm nước chính

Chất ô
nhiễm
Nguồn Tác động Phương pháp
kiểm soát
Các chất có
nhu cầu
oxygen
Trong nước chảy tràn
từ đất; chất thải của
người; xác bã thực vật,
các chất thải công
nghiệp (từ nhà máy lọc
dầu, nhà máy giấy, nhà
máy chế biến thực
phẩm); nước mưa chảy
Bò phân hủy bởi các
vi khuẩn tiêu thụ O
2
làm cạn kiệt O
2
trong
nước; cá sẽ chết và
di đi nơi khác, cây
chết; bốc mùi hôi,
làm gia súc bò nhiễm
độc.
Xử lý nước, giảm
thiểu nước chảy

tràn nông nghiệp

2
tràn từ khu vực đô thò
Các mầm
bệnh
Trong nước thải sinh
hoạt, chất thải gia súc
Bột phát các bệnh lan
truyền theo nước như
thương hàn, viêm gan
dòch tả, kiết lỵ; vật
nuôi bò nhiễm bệnh
Xử lý nước thải,
giảm thiểu nước
chảy tràn trong
nông nghiệp, lập
hệ thống dẫn nước
vàthoát nước riêng
Các hoá chất và khoáng chất vô cơ
Các acid Trong nước rửa trôi từ
mỏ; chất thải công
nghiệp; sự lắng tụ acid
Giết chết sinh vật;
gia tăng độ hòa tan
của một số khoáng
chất độc hại
Lấp mỏ; xử lý
nước thải; giảm
lượng khói thải

sinh acid
Các loại
muối
Nước chảy tràn trên
mặt đất; khai mỏ; chất
thải công nghiệp; mỏ
dầu; nước chảy tràn
trong đô thò; khử băng
tuyết trên đường bằng
hóa chất
Giết thủy sinh vật
nước ngọt, làm gia
tăng độ mặn của đất;
làm đất khó sử dụng
cho dân dụng, thủy
nông và công nghiệp
Xử lý nước thải;
cải tạo đất mỏ;
tưới thấm; cấm xả
muối từ những khu
vực lọc dầu
Chì Xăng pha chì; một số
nông dược; luyện quặng
chì
Độc đối với nhiều
loại sinh vật kể cả
người
Cấm xăng pha chì
và các sử dụng chì
không cần thiết

Thủy ngân


Sự bốc hơi và hòa tan
tự nhiên; chất thải công
nghiệp; thuốc trừ nấm
Rất độc cho người
(nhất là methyl thủy
ngân)
Xử lý nước thải;
cấm sử dụng khi
không cần thiết
Các chất
dinh dưỡng
cây trồng

Nước chảy tràn bề mặt;
nước chảy tràn trong
nông nghiệp; khai mỏ;
chất thải công nghiệp;
nước thải xử lý chưa
đạt; các công nghiệp
chế biến thực phẩm;
phosphate trong chất
tẩy giặt
Thực vật mọc quá
nhiều; rong bột phát
gây chết cá
và làm
đảo lộn hệ sinh thái

thủy; phú dưỡng hóa
các hồ chứa; có khả
gây độc cho trẻ em
và vật nuôi; gây mùi
hôi thối
Xử lý theo công
nghệ cao các chất
thải; dùng chất
thải cho nông
nghiệp; chống xói
mòn
Chất phù sa Xói mòn tự nhiên, bảo
tồn đất đai kém; chảy
tràn do nông nghiệp,
khai mỏ, lâm nghiệp và
hoạt động xây dựng


Là nguồn ô nhiễm
chính; làm cạn các
thủy đạo, cảng, hồ
chứa; giảm dân số
động vật hai mảnh vỏ
và cá; giảm khả năng
phân hủy chất hữu cơ
Chống xói mòn
đất đai một cách
tích cực

3

của vực nước
Các chất
phóng xạ
Các nguồn tự nhiên
(trong đất và đá); khai
mỏ và chế biến
uranium; sản xuất điện
nguyên tử; thử nghiệm
vũ khí hạt nhân
Gây ung thư, làm sai
lệch di truyền
Cấm hoặc giảm
sản xuất điện và
thử vũ khí nguyên
tử; cấm vận
chuyển và buôn
bán nguyên liệu
cùng chất thải
nguyên tử
Nhiệt Nước làm nguội từ nhà
máy công nghiệp hoặc
sản xuất điện
Làm giảm độ hòa tan
của oxy trong nước;
giết cá; làm tăng tính
nhạy cảm của thủy
sinh vật đối với ký
sinh, mầm bệnh, hóa
chất độc; thay đổi
thành phần và phá

hủy hệ sinh thái thủy
Dùng nhiệt thừa
để sưởi ấm; nhốt
nước thải mang
nhiệt vào các ao,
kênh.
Hóa chất hữu cơ
Dầu, mỡ Chất thải từ các máy
móc động cơ; bể ống
dẫn dầu; nổ giếng dầu
ngoài biển; rỉ dầu tự
nhiên ở biển; vỡ tàu
dầu
Hủy hoại hệ sinh
thái; gây thiệt hại về
kinh tế, du lòch, thẩm
mỹ cho các vùng bờ
biển; gây hại cá và
chim; gây mùi vò khó
chòu

Nông dược Dùng trong nông
nghiệp,lâm nghiệp, trừ
muỗi
Độc hại cho một số
loài cá sò hến, chim
và động vật có vú;
tích lũy ở mỡ người,
một số chất gây độc
cho người, có thể

gây ung thư, sinh sản
và di truyền bất túc
Giảm sử dụng,
cấm các chất quá
độc, chuyển sang
phòng trừ sinh học


Nhựa Trong nhà và công
nghiệp
Giết cá; các hậu quả
vẫn chưa biết hết
Cấm xả thải,
khuyến khích tái
chế, giảm dùng
các bao bì
Chất tẩy
(phosphate)
Trong nhà và công
nghiệp
Thúc đẩy sự tăng
trưởng của rong và
thủ
y thực vật, giết cá
Cấm dùng các
chất tẩy chứa
phosphate ở

4
và gây mùi hôi, làm

kiệt oxy nước
những khu vực
nhạy cảm, xử lý
nước thải.
Các hợp chất
chứa clo
Khử trùng nước bằng
clo; công nghiệp giấy
và một số công nghiệp
khác
Đôi khi độc hại cho
phiêu sinh và cá; gây
mùi vò khó chòu; có
thể gây ung thư ở
người
Xử lý nước thải,
dùng ozone để
khử trùng và dùng
than hoạt tính để
tổng hợp loại bỏ
các hợp chất


1.2 Ô nhiễm điểm và phân tán

Nguồn ô nhiễm điểm: nguồn thải tập trung ở một điểm như điểm xả thải của các nhà
máy công nghiệp, miệng cống gom nước thải từ khu dân cư chảy vào vực nước nhận
không qua xử lý. Nguồn ô nhiễm loại này có thể kiểm soát được bằng các công nghệ
xử lý thích hợp.

Nguồn ô nhiễm phân tán: nguồn thải rải rác trên một diện rộng rất khó xử lý có hiệu
quả như thuốc trừ dòch hại trong nông nghiệp, phân súc vật thải trên đồng cỏ. Nguồn ô
nhiễm này khó xử lý có hiệu quả vì trải ra trên một không gian quá rộng.

1.3 Các chỉ thò về tính chất của nước

Trong con đường vận chuyển, nước mang theo nhiều loại vật chất, tùy theo tổ hợp của
các loại vật chất này mà nước có tính chất khác nhau. Một số các đặc điểm lý hóa sinh
sau đây phản ánh tính chất của nước:

(1) Độ đục; (2) Màu sắc; (3) pH; (4) Độ acid; (5) Độ kiềm; (6) Độ cứng; (7) Độ oxy
hòa tan; (8) Nhu cầu oxy sinh hóa; (9) Nhu cầu oxygen hóa học; (10) Chất rắn; (11)
Nitrogen; (12) Phosphate; (13) Sulfate; (14) Fluoride; (15) Dầu mỡ; (16) Các vi lượng
(kim loại); (17) Clo; (18) Vi sinh.

Sau đây là diễn giải chi tiết về các đặc điểm lý hóa sinh kể trên:

Chất rắn lơ lửng

Chất rắn có thể ở trong nước dưới dạng hòa tan hoặc dạng lơ lửng. Chất rắn lơ lửng có
thể là các hạt chất hữu cơ hoặc vô cơ hoặc các chất lỏng không trộn lẫn được (dầu,
mỡ). Các chất vô cơ gồm sét, bùn và các thành phần khác của đất thường hiện diện
trong nước mặt. Chất hữu cơ như sợi thực vật và các thành phần sinh học khác như tế

5
bào tảo, vi khuẩn.v.v. Do tính lọc của đất rất lớn, các chất lơ lửng ít khi có mặt trong
nước ngầm. Trong nước thải đô thò và công nghiệp cũng chứa nhiều chất rắn lơ lửng.
Nước nhiều chất rắn lơ lửng trông mất vệ sinh và có khả năng ẩn chứa nhiều mầm
bệnh.

Chất rắn tổng số trong nước được đo bằng cách cho nước bốc hơi hết ở nhiệt độ 104
o
C
và cân phần còn lại. Chất rắn lơ lửng được đo bằng cách lọc và sấy khô vật liệu lọc ở
104
o
C sau đó tính phần khô còn lại trên vật liệu lọc. Có một số chất lơ lửng chui qua
lọc được như colloid vì vậy người ta cũng xác đònh thêm chất rắn qua lọc và chất rắn
không qua lọc. Đốt mẫu đã làm khô nước ở nhiệt độ 600
o
C sẽ thu được lượng chất rắn
vô cơ bất biến còn lại, phần chất rắn hữu cơ đã bò chuyển hóa thành CO
2
, nước hoặc
các khí khác.

Độ đục

Độ đục là số đo về mức ánh sáng hấp thu hay phân tán do các chất rắn lơ lửng trong
nước, nó không phải là số đo đònh lượng trực tiếp của chất rắn lơ lửng trong nước. Mức
ánh sáng hấp thu hay phân tán tùy thuộc vào kích cở và đặc điểm bề mặt của các hạt
lơ lửng.

Độ đục của nước do sự xói mòn từ đất các vật thể giao trạng như sét, bùn, mảnh vụn
đá, các oxide kim loại. Các chất gây độ đục bắt nguồn từ sinh hoạt gồm chất tẩy, xà
bông, chất gây huyền phù.v.v.

Nước đục cản trở sự quang hợp của các thực vật đáy, gây lắng tụ bùn xuống đáy vực
nước ảnh hưởng bất lợi đến quần thể động thực vật đáy.

Độ đục được đo bằng dụng cụ đo độ đục Jackson dùng đèn cầy, lấy đơn vò là JTU, đo
ánh sáng hấp thu hoặc phân tán qua một chất lỏng. Một JTU ứng với độ đục tạo ra từ
một huyền dòch chứa 1 mg SiO
2
. Hai loại đơn vò đo độ đục khác là FTU, dùng chất
formazin thay cho SiO
2
. Đơn vò NTU dùng để diễn tả độ đục được đo bằng phương
pháp ánh sáng phân tán. Nước tự nhiên có độ đục từ vài ba FTU đến vài trăm FTU.
Tiêu chuẩn nước uống thường chấp nhận độ đục từ 0,1 – 1 FTU là tối đa.

Màu sắc

Nước tinh khiết không màu nhưng nước trong tự nhiên có màu do chứa nhiều chất lạ.
Nước có màu biểu kiến nếu một phần màu là do chất lơ lửng. Nước có màu thật khi
màu do chất rắn hòa tan tạo ra sau khi đã loại bỏ chất lơ lửng.


6
Sau khi nước tiếp xúc với các xác bã hữu cơ như lá, cỏ, gỗ.v.v. nước sẽ thu nhận các
chất như tanin, acid humic, humate và có màu nâu vàng. Oxid sắt làm nước có màu hơi
đỏ, oxid mangan làm nước có màu nâu hoặc hơi đen. Các nước thải công nghiệp đưa
vào vực nước nhiều loại màu sắc khác nhau.

Nước có màu gây lo ngại cho người uống, ảnh hưởng đến các hoạt động công nghiệp
thực phẩm, dệt nhuộm, giấy, bia rượu.v.v. Nước có màu chưa hẳn là mất vệ sinh nhưng
các hợp chất hữu cơ tạo màu có thể hấp thu bớt lượng clo bơm vào nước để khử trùng,
làm quá trình này kém hiệu lực. Các hợp chất phenol thường có trong sản phẩm phân
rã của thực vật thường kết hợp với chlorine tạo ra mùi vò rất khó chòu trong nước uống.
Hơn nữa, một số acid hữu cơ tự nhiên có thể kết hợp với chlorine để sinh ra các hợp

chất nghi ngờ là có thể gây ung thư.

Mẫu nước được so với các ống màu chuẩn chứa platinium ở dạng ion chlorplatinate,
một đơn vò màu tương đương với dung dòch chứa 1 mg/l platinium. Đối với các màu
khác với màu vàng nâu, có thể dùng phương pháp quang phổ để xác đònh.

Độ kiềm

Độ kiềm là tổng lượng ion trong nước có khả năng trung hòa ion hydrogen. Các ion tạo
nên độ kiềm của nước là CO
3
2-
, HCO
3
-
, OH
-
, HSiO
3
-
, H
2
BO
3
-
, HPO
4
2-
, H
2

PO
4
-
, HS
-
, và
NH
3
. Các hợp chất này bắt nguồn từ sự hòa tan các khoáng chất trong đất và trong
không khí. Chất phosphate có thể bắt nguồn từ chất tẩy giặt trong nước thải đô thò,
hoặc từ phân hóa học hoặc thuốc bảo vệ thực vật từ đất nông nghiệp. Hydrogen
sulfide và amôn có thể là sản phẩm của sự phân hủy các chất hữu cơ do vi khuẩn. Ba
thành phần quan trọng nhất của độ kiềm là CO
3
2-
, HCO
3
-
, OH
-
. Ngoài nguồn gốc
khoáng chất, các ion này còn bắt nguồn từ CO
2
, vốn là một thành phần của khí quyển
và là sản phẩm của quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Các phản ứng diễn ra như sau:

CO
2
+ H
2

O ⇔ H
2
CO
3
* (CO
2
hòa tan và acid carbonic) (1)
H
2
CO
3
* ⇔ H
+
+ HCO
3
-
(bicarbonate) (2)
HCO
3
-
⇔ H
+
+ CO
3
2-
(carbonate) (3)
CO
3
2-
+ H

2
O ⇔ HCO
3
-
+ OH
-
(hydroxide) (4)

Phản ứng (4) là một phản ứng hóa học yếu, tuy vậy trong môi trường nước vẫn có
nhiều tảo sử dụng ion carbonate làm cho phản ứng dòch chuyển về bên phải và như thế
làm tăng tích lũy OH
-
. Do vậy nước có nhiều tảo phát triển sẽ có pH vào khoảng 9-10.
Các phản ứng (1) đến (4) đều có liên quan đến H
+
và OH
-
do đó nồng độ các ion kiềm
tùy thuộc vào điều kiện pH.


7
Độ kiềm quá cao sẽ tạo ra vò nước chát. Nước kiềm sẽ đóng vảy các nồi đun nước
hoặc các ống dẫn nước.

Độ cứng

Độ cứng là nồng độ các ion kim loại đa hóa trò có trong nước. Trong điều kiện siêu
bảo hòa, các cation tạo độ cứng sẽ phản ứng với các anion trong nước để tạo thành kết
tủa rắn. Độ cứng gồm có hai loại là độ cứng carbonate và độ cứng không carbonate,

tùy theo anion liên kết. Độ cứng có liên quan với độ kiềm gọi là độ cứng carbonate,
phần còn lại là độ cứng không carbonate. Độ cứng carbonate kết tủa dễ dàng trong
điều kiện nhiệt độ cao.
t
o

Ca(HCO
3
)
2
Ỉ CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O

t
o

Mg(HCO
3
)
2
Ỉ Mg(OH)
2
+ 2 CO
2

Các ion kim loại đa hóa trò có nhiều trong nước tự nhiên là Ca và Mg. Các loại khác là
sắt và mangan ở dạng khử (Fe
2+
, Mn
2+
), strontium (Sr
2+
) và nhôm (Al
3+
). Độ cứng của
phần lớn các loại nước chủ yếu do Ca và Mg.

Dùng xà bông với nước cứng rất hao do phản ứng:

2NaCO
2
C
17
H
33
+ cation
2+
Ỉ cation
2+
( CO
2
C
17
H

33
)
2
+ 2Na
(kết tủa)

kết tủa này bám vào da, các dụng cụ nhà bếp, buồng tắm, nồi hơi, ống dẫn nước
nóng.v.v. Độ cứng do Mg, khi kết hợp với ion sulfate thường có tác dụng xổ đối với
người không hợp. Nước uống cần có nồng độ Mg ít hơn 50 mg/l. Nước cứng nói chung
tốt cho hệ tim mạch con người. Độ cứng tối đa cho phép đối với nước uống là 500
mg/l.
Phân loại phổ biến độ cứng của nước như sau:
Nước mềm < 50 mg/l tính theo CaCO
3

Hơi cứng 50-150 mg/l tính theo CaCO
3

Cứng 150-300 mg/l tính theo CaCO
3

Rất cứng >300 mg/l tính theo CaCO
3


Fluoride

Có trong một số đá trầm tích và đá núi lửa, F ít hiện diện trong nước mặt. Ở lượng lớn
F độc cho con người và súc vật. Lượng 1 mg/l trong nước uống giúp tránh hỏng răng ở