_______________________________________________________________________________________________
Vấn
đề ô nhiễm nước là một trong những thực trạng đáng ngại
nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên do nền văn minh
đương thời. Khủng hoảng
về nước đang hoành hành cả hành tinh, không riêng ai cả.
Cơ
chế và ảnh hưởng của ô nhiễm nước thì được biết rõ.
Chủng loại các loại ô nhiễm, cách tác động sinh học
của chúng đã được nghiên cứu nhiều.
Tuy nhiên, vấn đề là những chất rắn có thể hoà tan hay lơ
lững trong nước sẽ được mang đi xa nguồn thải.
Do sự đồng nhất của môi trường nước, các chất gây ô
nhiễm gây tác động lên toàn bộ sinh vật ở dưới dòng, đôi
khi cả đến vùng ven bờ và vùng khơi của biển.
Vấn đề đặc biệt nữa là nước là dung môi của nhiều
chất, nước chảy qua những địa hình thấp và vùng nghèo O2 hoà
tan. Nhiệt độ càng cao thì
O2 hòa tan càng ít.
Nhiệt
độ |
Nồng
độ O2 bão hòa trong nước
ngọt |
Trongnước
biển (2%NaCl) (thể
tích)cm3/l |
|
Thể
tích( cm3/l) |
Trọng
lượng(mg/l) |
||
0oC |
10,24
|
14,16 |
7,97 |
5oC |
8,98 |
12,37 |
7,07 |
10oC |
7,96 |
10,92 |
6,35 |
15oC |
7,15 |
9,76 |
5,79 |
20oC |
6,50 |
8,84 |
5,31 |
25oC |
5,95 |
8,11 |
4,86 |
30oC |
5,48 |
7,53 |
4,46 |
Ðiều này chứng tỏ rằng O2 là nhân tố hạn chế trong môi
trường nước.
Từ đó ta thấy:
-
Ðộng
vật thuỷ sinh phải có sự trao đổi khí qua mang rất mạnh, dễ
bị ảnh hưởng của ô nhiễm hoá học.
-
Chúng
có thể thiếu O2 khi nhiệt độ gia tăng, nhất là vào mùa hè, lưu
lượng nước sông ít, nhiệt độ cao.
-
Dao
động nhiệt của nước sông ít, đa số sinh vật là hẹp nhiệt.
Các
đặc điểm trên cho thấy là môi trường nước rất dễ bị ô
nhiễm, các ô nhiễm từ đất, không khí đều có thể làm ô
nhiễm nước, ảnh hưởng lớn đến đời sống của người và các
sinh vật khác.
I.
TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
Trong
thập niên 60, ô nhiễm nước lục địa và đại dương gia tăng
với nhịp độ đáng lo ngại. Tiến
độ ô nhiễm nước phản ánh trung thực tiến bộ phát triển kỹ
nghệ. Ta có thể kể ra đây
vài thí dụ tiêu biểu.
Anh
Quốc chẳng hạn: Ðầu thế kỷ 19, sông Tamise rất sạch.
Nó trở thành ống cống lộ thiên vào giữa thế kỷ này.
Các sông khác cũng có tình trạng tương tự trước khi người
ta đưa ra các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt.
Nước
Pháp rộng hơn, kỹ nghệ phân tán và nhiều sông lớn, nhưng vấn
đề cũng không khác bao nhiêu. Dân
Paris còn uống nước sông Seine đến cuối thế kỷ 18.
Từ đó vấn đề đổi khác: các sông lớn và nước ngầm
nhiều nơi không còn dùng làm nước sinh hoạt được nữa, 5.000 km
sông của Pháp bị ô nhiễm mãn tính.
Sông Rhin chảy qua vùng kỹ nghệ hóa mạnh, khu vực có hơn
40 triệu người, là nạn nhân của nhiều tai nạn (như nạn cháy
nhà máy thuốc Sandoz ở Bâle năm 1986 chẳng hạn) thêm vào các
nguồn ô nhiễm thường xuyên.
Ở
Hoa Kỳ tình trạng thảm thương ở bờ phía đông cũng như nhiều
vùng khác. Vùng Ðại hồ bị
ô nhiễm nặng, trong đó hồ Erie, Ontario đặc biệt nghiêm trọng.
Nước
ta có nền công nghiệp chưa phát triển mạnh, các khu công nghiệp
và các đô thị chưa đông lắm nhưng tình trạng ô nhiễm nước
đã xảy ra ở nhiều nơi với các mức độ nghiêm trọng khác nhau
(Cao Liêm và Trần Ðức Viên, 1990).
Nông
nghiệp là ngành sử dụng nhiều nước nhất dùng tưới lúa và
hoa màu, chủ yếu là ở đồng bằng sông Cửu Long và sông Hồng.
Việc sử dụng nông dược và phân bón hóa học càng góp thêm
phần ô nhiễm môi trường nông thôn.
Công
nghiệp là ngành làm ô nhiễm nước quan trọng, mỗi ngành có một
loại nước thải khác nhau. Khu
công nghiệp Thái Nguyên thải nước biến Sông Cầu thành màu đen,
mặt nước sủi bọt trên chiều dài hàng chục cây số.
Khu công nghiệp Việt Trì xả mỗi ngày hàng ngàn mét khối nước
thải của nhà máy hóa chất, thuốc trừ sâu, giấy, dệt... xuống
Sông Hồng làm nước bị nhiễm bẩn đáng kể.
Khu công nghiệûp Biên Hòa và TP HCM tạo ra nguồn nước
thải công nghiệp và sinh hoạt rất lớn, làm nhiễm bẩn tất cả
các sông rạch ở đây và cả vùng phụ cận.
Nước
dùng trong sinh hoạt của dân cư ngày càng tăng nhanh do dân số và
các đô thị. Nước cống
từ nước thải sinh hoạt cộng với nước thải cuả các cơ sở
tiểu thủ công nghiệp trong khu dân cư là đặc trưng ô nhiễm
của các đô thị ở nước ta.
Ðiều
đáng nói là các loại nước thải đều được trực tiếp thải
ra môi trường, chưa qua xử lý gì cả, vì nước ta chưa có hệ
thống xử lý nước thải nào đúng
nghĩa như tên gọi.
Nước
ngầm cũng bị ô nhiễm, do nước sinh hoạt hay công nghiệp và nông
nghiệp. Việc khai thác tràn
lan nước ngầm làm cho hiện tượng nhiễm mặn và nhiễm phèn
xảy ra ở những vùng ven biển sông Hồng, sông Thái Bình, sông
Cửu Long, ven biển miền Trung... (Cao Liêm và Trần Ðức Viên,
1990).
Có
nhiều cách phân loại ô nhiễm nước.
Hoặc dựa vào nguồn gốc gây ô nhiễm, như ô nhiễm do công
nghiệp, nông nghiệp hay sinh hoạt. Hoặc dựa vào môi trường nước, như ô nhiễm nước
ngọt, ô nhiễm biển và đại dương.
Hoặc dựa vào tính chất của ô nhiễm, như ô nhiễm sinh
học, hóa học hay vật lý.
Ô
nhiễm nước sinh học do các nguồn thải đô thị hay kỹ nghệ có
các chất thải sinh hoạt, phân, nước rữa của các nhà máy đường,
giấy...
Sự
ô nhiễm về mặt sinh học chủ yếu là do sự thải các chất
hữu cơ có thể lên men được: sự thải sinh hoạt hoặc kỹ
nghệ có chứa chất cặn bã sinh hoạt, phân tiêu, nước rửa của
các nhà máy đường, giấy, lò sát sinh...
Sự
ô nhiễm sinh học thể hiện bằng sự nhiễm bẩn do vi khuẩn rất
nặng, đặt thành vấn đề lớn cho vệ sinh công cộng chủ yếu các
nước đang phát triển. Các
bệnh cầu trùng, viêm gan do siêu vi khuẩn tăng lên liên tục ở
nhiều quốc gia chưa kể đến các trận dịch tả.
Các sự nhiễm bệnh được tăng cường do ô nhiễm sinh học
nguồn nước. Thí dụ thương
hàn, viêm ruột siêu khuẩn. Các
nước thải từ lò sát sinh chứa một lượng lớn mầm bệnh. Thí dụ lò sát sinh La Villette, Paris thải ra 350
triệu mầm hiếu khí và 20 triệu mầm yếm khí trong 1cm 3 nước
thải, trong đó có nhiều loài gây bệnh( Plancho in Furon,1962).
Các
nhà máy giấy thải ra nước có chứa nhiều glucid dễ dậy men.
Một nhà máy trung bình làm nhiễm bẩn nước tương đươngvới
một thành phố 500.000 dân.
Các
nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất đồ hộp, thuộc da, lò
mổ, đều có nước thải chứa protein.
Khi được thải ra dòng chảy, protein nhanh chóng bị phân
hủy cho ra acid amin, acid béo, acid thơm, H2S, nhiều chất chứa S và
P, có tính độc và mùi khó chịu. Mùi
hôi của phân và nước cống chủ yếu là do indol và dẫn xuất
chứa methyl của nó là skatol.
Ô
nhiễm hữu cơ được đánh giá bằng BOD5: nhu cầu O2 sinh học
trong 5 ngày. Ðó là hàm lượng
O2 cần thiết để vi sinh vật phân hủy hết các chất hữu cơ
trong 1 lít nước ô nhiễm. Thí
dụ ở Paris BOD5 là 70g/ngưòi/ngày.
Tiêu
chuẩn nước uống của Pháp là lượng hữu cơ có BOD5 dưới
5mg/l, nồng độ O2 hoà tan là hơn 4mg/l, chứa dưới 50 mầm
coliforme/cm3 và không có chất nào độc cả.
Tiêu chuẩn của các quốc gia khác cũng tương tự.
Do
thải vào nước các chất nitrat, phosphat dùng trong nông nghiệp và
các chất thải do luyện kim và các công nghệ khác như Zn, Cr, Ni,
Cd, Mn, Cu, Hg là những chất độc cho thủy sinh vật.
Sự
ô nhiễm do các chất khoáng là do sự thải vào nước các chất như
nitrat, phosphat và các chất khác dùng trong nông nghiệp và các
chất thải từ các ngành công nghiệp.
Nhiễm
độc chì (Saturnisne) : Ðó là chì được sử dụng làm chất phụ
gia trong xăng và các chất kim loại khác như đồng, kẽm, chrom,
nickel, cadnium rất độc đối với sinh vật thủy sinh.
Thủy
ngân dưới dạng hợp chất rất độc đối với sinh vật và người.
Tai nạn ở vịnh Minamata ở Nhật Bản là một thí dụ đáng
buồn, đã gây tử vong cho hàng trăm người và gây nhiễm độc
nặng hàng ngàn người khác. Nguyên
nhân ở đây là người dân ăn cá và các động vật biển khác đã
bị nhiễm thuỷ ngân do nhà máy ở đó thải ra.
Sự
ô nhiễm nước do nitrat và phosphat từ phân bón hóa học cũng đáng
lo ngại. Khi phân bón được
sử dụng một cách hợp lý thì làm tăng năng suất cây trồng và
chất lượng của sản phẩm cũng được cải thiện rõ rệt.
Nhưng các cây trồng chỉ sử dụng được khoảng 30 - 40% lượng
phân bón, lượng dư thừa sẽ vào các dòng nước mặt hoặc nước
ngầm, sẽ gây hiện tượng phì nhiêu hoá sông hồ, gây yếm khí
ở các lớp nước ở dưới.
Ô
nhiễm này chủ yếu do hydrocarbon, nông dược, chất tẩy rửa...
a. Hydrocarbons (CxHy)
Hydrocarbons
là các hợp chất của các nguyên tố của cacbon và hydrogen.
Vài CxHy có trọng lượng phân tử nhỏ (methan, ethan và
ethylen) ở dạng khí trong nhiệt độ và áp suất bình thường.
Tuy nhiên , đại đa số CxHy là lỏng và rắn.
Chúng ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong dầu và các dung
môi hữu cơ (Walker et al., 1996). Chúng
là một trong những nguồn ô nhiễm của nền văn minh hiện
đại. Vấn đề hết
sức nghiêm trọng ở những vùng nước lợ và thềm lục địa có
nhiều cá. Ðôi khi cá bắt
được không thể ăn được vì có mùi dầu lửa.
Sự
ô nhiễm bởi các hydrocarbon là do các hiện tượng khai thác mỏ
dầu, vận chuyển ở biển và các chất thải bị nhiễm xăng
dầu. Ưïớc tính khoảng 1
tỷ tấn dầu được chở bằng đường biển mỗi năm.
Một phần của khối lượng này, khoảng 0,1 - 0,3% được ném
ra biển một cách tương đối hợp pháp: đó là sự rửa các tàu
dầu bằng nước biển. Các
tai nạn đắm tàu chở dầu là
tương đối thường xuyên. Ðã
có 129 tai nạn tàu dầu từ 1973 - 1975, làm ô nhiễm biển bởi
340.000 tấn dầu (Ramade, 1989).
Ước tính có khoảng 3.6 triệu tấn dầu thô thải ra biển hàng năm (Baker,1983). Một tấn dầu loang rộng 12 km2 trên mặt biển, do đó biển luôn luôn có một lớp mỏng dầu trên mặt (Furon,1962).
Các vực nước ở đất liền cũng bị nhiễm bẩn bởi hydrocarbon. Sự thải của các nhà máy lọc dầu, hay sự thải dầu nhớt xe tàu, hoặc là do vô ý làm rơi vãi xăng dầu. Tốc độ thấm của xăng dầu lớn gấp 7 lần của nước, sẽ làm các lớp nước ngầm bị nhiễm. Khoảng 1,6 triệu tấn hydrocarbon do các con sông của các quốc gia kỹ nghệ hóa thải ra vùng bờ biển.
Hình 1. Con đường vận chuyển dầu mỏ
b. Chất tẩy rữa: bột giặt tổng hợp và xà bông
Bột
giặt tổng hợp phổ biến từ năm 1950.
Chúng là các chất hữu cơ có cực (polar) và không có cực
(non-polar). Có 3 loại bột
giặt: anionic, cationic và non-ionic. Bột
giặt anionic được sử dụng nhiều nhất, nó có chứa TBS
(tetrazopylène benzen sulfonate), không bị phân hủy sinh học.
Xà
bông là tên gọi chung của muối kim loại với acid béo.
Ngoài các xà bông Natri và Kali tan được trong nước, thường
dùng trong sinh hoạt, còn các xà bông không tan thì chứa calci,
sắt, nhôm...sử dụng trong kỹ thuật (các chất bôi trơn, sơn,
verni).
c. Nông dược (Pesticides)
Các
nông dược hiện đại đa số là các chất hữu cơ tổng hợp.
Thuật ngữ pesticides là do từ tiếng Anh pest là loài gây
hại, nên pesticides còn gọi là chất diệt dịch hay chất diệt
hoạ.
Người
ta phân biệt:
-
Thuốc
sát trùng (insecticides).
-
Thuốc
diệt nấm (fongicides).
-
Thuốc
diệt cỏ (herbicides).
-
Thuốc
diệt chuột (diệt gậm nhấm = rodenticides).
-
Thuốc
diệt tuyến trùng (nematocides).
Chúng
tạo thành một nguồn ô nhiễm quan trọng cho các vực nước.
Nguyên nhân gây ô nhiễm là do các nhà máy thải các chất
cặn bã ra sông hoặc sử dụng các nông dược trong nông nghiệp, làm
ô nhiễm nước mặt, nước ngầm và các vùng cửa sông, bồ
biển.
Nước dùng của dân thành phố Arles (miền nam nước Pháp) có
mùi khó chịu không sử dụng được, vào năm 1948.
Nguyên nhân là do một nhà máy sản xuất thuốc diệt cỏ
2,4-D cách đó hàng trăm km thải chất cặn bã kỹ nghệ ra sông làm
ô nhiễm nguồn nước.
Ô nhiễm của vùng bờ biển Thái Bình Dương của Hoa Kỳ,
ở vịnh Californie, bởi hãng Montrose Chemicals do sự sản xuất nông
dược. Hãng này sản xuất
từ đầu năm 1970, 2/3 số lượng DDT
toàn cầu làm ô nhiễm một diện tích 10.000 km2 (Mc Gregor,
1976), làm cho một số cá không thể ăn được tuy đã nhiều năm
trôi qua.
Sử dụng nông dược mang lại nhiều hiệu quả trong nông
nghiệp, nhưng hậu quả cho môi trường và sinh vật cũng rất đáng
kể.
Các
chất rắn không tan khi được thải vào nước làm tăng lượng
chất lơ lững, tức làm tăng độ đục của nước.
Các chất này có thể là gốc vô cơ hay hữu cơ, có thể
được vi khuẩn ăn. Sự phát
triển của vi khuẩn và các vi sinh vật khác lại càng làm tăng độ
đục của nước và làm giảm độ xuyên thấu của ánh sáng.
Nhiều
chất thải công nghiệp có chứa các chất có màu, hầu hết là màu
hữu cơ, làm giảm giá trị sử dụng của nước về mặt y tế cũng
như thẩm mỹ.
Ngoài
ra các chất thải công nghiệp còn chứa nhiều hợp chất hoá học
như muối sắt, mangan, clor tự do, hydro sulfur, phènol... làm cho nước
có vị không bình thường. Các
chất amoniac, sulfur, cyanur, dầu làm nước có mùi lạ. Thanh tảo làm nước có mùi bùn, một số sinh vật
đơn bào làm nước có mùi tanh của cá.
a. Ở các vực nước chảy
Hình 2. Ô nhiễm hữu cơ ở vực nước chảy.
Hình 3. Sự phú dưỡng hóa ở vực nước đứng
Sự
thải các chất hữu cơ sẽ gây một sự xáo trộn toàn bộ hệ
sinh thái với sự xuất hiện 4
vùng dọc theo dòng nước.
-
Vùng pha trộn giữa nước sông và nước thải.
-
Vùng phân hủy tích cực, ở đó nấm và vi khuẩn sinh sôi và
phân huỷ chất hữu cơ. Nếu
tất cả O2 được sử dụng hết, vùng này sẽ trở nên hôi
thối.
-
Kế đến sẽ là vùng phục hồi, nước sẽ được làm giảm lượng
chất ô nhiễm.
-
Vùng nước sạch trở lại sau khi phục hồi.
Người ta có thể xem sự ô nhiễm một con sông với một hệ thống dậy men liên tục với khả năng tự thanh lọc. Sự thanh lọc này được hiểu theo nghĩa loại trừ các chất hữu cơ ở dạng sinh hoạt hay hoà tan.
b. Các vực nước đứng (hồ, ao, đầm lầy...)
Thường
bị lấp đầy nhanh chóng do sự phát triển mau lẹ của thực vật
và các sinh vật khác. Sự
việc gọi là phú dưỡng hoá (eutrophisation), do sự gia tăng độ phì
nhiêu của nước bởi các nhân tố dinh dưỡng nhất là nitrat,
phosphat làm sinh sôi nảy nở các phiêu sinh thực vật và các sinh
vật thuỷ sinh. Quá trình làm
sự trầm tích tăng nhanh: hồ hẹp lại dần và cạn đi.
a. Ðộc tố của ô nhiễm hoá học chính
Sự
sử dụng nông dược để trừ dịch hại, nhất là phun thuốc
bằng máy bay làm ô nhiễm những vùng rộng lớn.
Các chất này thường tồn tại lâu dài trongmôi trường, gây
hại cho nhiều sinh vật có ích, đến sức khỏe con người.
Một số dịch hại có hiện tượng quen thuốc, phải dùng
nhiều hơn và đa dạng hơn các thuốc trừ sâu.
Ngoài
ra các hợp chất hữu cơ khác cũng có nhiều tính độc hại.
Nhiều chất thải độc hại có chứa các hợp chất hữu cơ
như phenol, thải vào nước làm chết vi khuẩn, cá và các động
vật khác, làm giảm O2 tăng hoạt động vi khuẩn yếm khí, tạo ra
sản phẩm độc và có mùi khó chịu như CH4, NH3, H2S...
Thuốc tẩy rữa tổng hợp rất độc cho người và vi khuẩn
nước.
b. Nông dược
Muối
đồng, các chromates rất độc cho tảo với nồng độ nhỏ ở
mức ppm. Thuốc trừ cỏ rất
độc với phiêu sinh thực vật. Thuốc
trừ cỏ gốc urê (Monuron, Diuron) cản ngăn sự tăng trưởng của
Phytoflagellata ở nồng độ
thấp ở mức ppb.
Ðáïng
ngạc nhiên là thuốc sát trùng cũng độc đối với phiêu sinh
thực vật. DDT và các thuốc
trừ sâu khác ngăn cản quang hợp của phiêu sinh thực vật và sự
nẫy mầm của các tiếp hợp bào tử (zygospores) của tảo lục
Chlorophyceae.
Các
thuốc sát trùng thường có độc tố cao đối với động vật có
xương sống máu lạnh và các động vật không xương sống. Thuốc sát trùng thường đôcü hơn thuốc diệt
cỏ và thuốc trừ nấm trong lĩnh vực này.
Các
nông dược sử dụng để trừ muỗi và xịt trong ruộng lúa có
nồng độ sử dụng cao hơn CL 50 nhiều lần.
Nông
dược còn làm xáo trộn sự tạo phôi và phát triển hậu phôi
của động vật có xương sống thủy sinh. Lindane và Fenthion cản
trở sự biến thái của nòng
nọc ếch. Thuốc trừ cỏ có
vẻ vô hại như Aminotriazole ảnh hưởng lên tuyến sinh dục và làm
bất thụ cá. Parathion gây tổn thương noãn sào cá nước ngọt.
Các
thông số dùng để xác định ảnh hưởng một chất ô nhiễm đối
với động vật thuỷ sinh thường là CL 50, CL 100 (concentration létale,
nồng độ gây chết), CI 50 (concentration d'immobilisation, nồng độ gây
bất động), TLm và TL 50 (temps létal, thời gian gây chết).
c.
Các Hydrocarbons
Gây
tổn thất cao cho các quần xã sinh vật.
Tai nạn đấm tàu dầu "Torrey-Canyon" và
"Amoco-Cadiz" là những thì dụ đáng giá cho kiểu tai hoạ
cho sinh vật biển bởi sản phẩm dầu. Cá, tôm, cua, balanes chết hầu hết. Chim biển là nhũng nạn nhân đầu tiên và dễ
thấy của tai nạn dầu.
Sau
khi bốc hơi, các phần dễ bốc hơi dầu tràn ở trên sẽ bị phân
hủy sinh học bởi vi khuẩn và nấm.
Sau đó, chúng sẽ đóng thành viên 0,1- 10cm và dạt vào bờ.
Ngày nay, biển và đại dương đầy những cặn bã trên.
Hình
4. Ô nhiễm do dầu mỏ ở
biển và đại dương
d. Thủy ngân (Hg)
Là chất ít có trong tự nhiên, nhưng ô nhiễm thủy ngân
rất đáng sợ. Thủy ngân ít
bị phân hủy sinh học nên có khuynh hướng tích tụ trong sinh vật
thông qua chuỗi và lưới thức ăn.
Rong biển có thể tích tụ lượng thủy ngân hơn 100 lần
trong nước; cá thu có thể chứa đến 120 ppm
Hg/kg.
Bệnh Minamata, Nhật, do một xí nghiệp thải ra vịnh Minamata chất CH3Hg là độc cho sinh vật và người. Người và gia súc ăn cá và hải sản đánh bắt ở vùng này trở thành nạn nhân của ô nhiễn do công nghệ hiện đại. Ðã có hàng trăm người chết, và hàng ngàn người bị thương tật suốt đời (Ramade, 1987).