Trong những năm gần đây của nước ta, do phát triển kinh tế và gia tăng dân số nên môi trường nước ngày càng bị ô nhiễm bởi kim loại nặng mà nguồn gốc chủ yếu từ công nghiệp và giao thông vận tải. Các kim loại nặng nói chung lại rất khó loại bỏ bằng các biện pháp xử lý nước thải thông thường và nếu chúng xâm nhập vào các nguồn nước sinh hoạt ở mức cao hơn mức cho phép sẽ là nguồn gốc của nhiều bệnh hiểm nghèo, đe dọa sức khỏe và tính mạng của con người. Vì vậy mà vấn đề nghiên cứu và bảo vệ môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng trở thành mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia và tổ chức trên thế giới.

Ô nhiễm môi trường bao gồm: ô nhiễm không khí, đất và nước. Ba thành phần này có mối quan hệ mật thiết với nhau vì các chất gây ô nhiễm có thể di chuyển cho nhau qua mặt phân cách của các môi trường. Chẳng hạn các hoạt động của con người làm tăng hàm lượng SO2, NO2 trong khí quyển, từ đó có thể tạo mưa axit, mưa axit có thể làm tăng độ axit của đất và làm tăng khả năng hòa tan của các kim loại nặng trong nước, gây ô nhiễm thêm nguồn nước.

Xuất phát từ thực tiễn đó, Cơ quan chủ trì đề tài Qũy phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu phân tích và đánh giá nguồn gốc, sự trao đổi và biến đổi hàm lượng kim loại nặng và chất dinh dưỡng trong môi trường nước, trầm tích tại hạ lưu của lưu vực sông Cầu, địa phận tỉnh Hải Dương” với mục tiêu Thiết lập được mối tương quan giữa các hàm lượng các dạng kim loại (dạng tham gia phản ứng sinh hóa và dạng trơ) với các chỉ tiêu pH, thế ôxi hóa khử, hàm lượng chất hữu cơ, các ion chủ chốt trong cột trầm tích.

- Xây dựng mô hình trầm tích có khả năng mô phỏng quá trình trao đổi, vận chuyển của các dạng kim loại trong môi trường vi sinh vật và ứng dụng mô hình xây dựng được để tính toán trao đổi các kim loại nặng giữa nước và trầm tích cho hạ lưu của lưu vực sông Cầu.

- Xây dựng mô hình mô tả quá trình vận chuyển và trao đổi kim loại nặng và chất dinh dưỡng liên quan đến hoạt động của con người và các ảnh hưởng môi trường xung quanh và tìm ra các nguồn gây ô nhiễm chính.

- Đánh giá được nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước địa phận Hải Dương tại các khu vực quan trắc thông qua phân tích thành phần các đồng vị nhẹ như 18O hoặc 15N để từ đó kiểm soát được nguồn phát thải các chỉ tiêu phú dưỡng.

- Xây dựng các kịch bản về thay đổi các yếu tố gây ô nhiễm tác động đến biến đổi hàm lượng chất ô nhiễm và đề xuất giải pháp hợp lý.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

1) Đánh giá được mối tương quan hàm lượng COD, BOD, TDS, TSS, Nitrat, Nitrit, NH4+, F-, DO, pH, PO43-, lưu lượng, độ dẫn, độ muối; phân tích hàm lượng về kim loại vết trong nước và trong cột trầm tích.

2) Phân tích tương quan chỉ ra các chỉ tiêu Fe, Cr và As có mối liên quan chặt chẽ với nhau và chúng có thể cùng xuất phát từ một nguồn, tương tự như vậy với các kim loại như Cu, Mn, Co và Pb.

3) Các kĩ thuật phân tích nhóm (CA) và phân tích thành phần chính (PCA) đãtrích xuất được nhiều thông tin quan trọng trong việc nhận dạng các nguồn gây ô nhiễm tới chất lượng nước sông tại Hả Dương, chủ yếu liên quan tới quá trình pha loãng, rửa trôi (yếu tố tự nhiên), ô nhiễm hữu cơ (do nước thải nông nghiệp, chăn nuôi, sinh hoạt).

4) Đánh giá được nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước địa phận Hải Dương tại các khu vực quan trắc thông qua phân tích thành phần các đồng vị nhẹ như 18O hoặc 15N và chỉ ra nguồn gốc phát thải của Nitrat chủ yếu tới từ nguồn nước mưa và phân bón và nguồn chất thải động vật và nước thải hầm cầu, từ đó chỉ ra được biện pháp cần kiểm soát được nguồn phát thải các chỉ tiêu phú dưỡng.

5) Mô hình tương quan về trao đổi các kim loại nặng giữa nước chiết lỗ rỗng (trong lòng trầm tích và các dạng chiết liên kết của trầm tích sông tại Hải Dương cho thấy theo chỉ số đánh giá ô nhiễm môi trường gồm ICF, GCF, RAC kim loại Mn, tiếp theo đến Cu, Pb, Cd, Zn, Co, Fe và Ni về mức độ ô nhiễm. Nguồn ô nhiễm sự ô nhiễm ở các điểm khảo sát liên quan đến nguồn xả thải từ các khu công nghiệp và các hoạt động nông nghiệp, khai thác cát, đóng tàu... của con người.

6) Đánh giá được mức độ ảnh hưởng đến môi trường của các kim loại nặng bằng chỉ số rủi ro RAC thì: Kim loại Cd, Mn có nguy cơ rất lớn đối với hệ sinh thái. Các kim loại Co, Zn, Ni có nguy cơ cao đối với hệ sinh thái. Các kim loại Cu, Pb có chỉ số RAC ở mức trung bình nên khả năng xuất hiện của hai kim loại này trong chuỗi thức ăn cũng ở mức trung bình. Riêng kim loại Fe thì thuộc nhóm có chỉ số RAC thấp, có rất ít ảnh hưởng đến môi trường.

7) Đã nghiên cứu quá trình chiết các dạng liên kết theo qui trình chiết tuần tự các phân đoạn khác nhau theo độ sâu của cột trầm tích và chỉ ra sự có mặt chủ yếu của kim loại nào ở pha nào trong số các pha Fe-Mn oxit, liên kết hữu cơ, cặn dư và cacbonat.

8) Kết quả phân tích tổng hàm lượng của mỗi kim loại nặng trong nước chiết lỗ rỗng của trầm tích theo độ sâu và so sánh với tổng hàm lượng của kim loại nặng tại độ sâu đó cho phép thiết lập được mô hình tính logarit hệ số phân bố kim loại nặng giữa hai pha nước và trầm tích.

9) Nghiên cứu được mô hình dòng chảy vật chất (MFA) về chất phú dưỡng N dựa trên các số liệu thống kê để xây dựng mô hình tính toán tải lượng ni tơ trong khu vực nông thông và khu vực toàn tỉnh Hải Dương. Mô hình dòng chảy vật chất này cho phép đánh giá được nguồn phát thải chất phú dưỡng vào môi trường nước. Độ chính xác của mô hình được kiểm tra chéo với các số liệu phân tích dạng ni tơ và chỉ ra nguồn phát tán. Trên cơ sở của mô hình đã đề xuất được các kịch bản về thay đổi các yếu tố gây ô nhiễm tác động đến biến đổi hàm lượng chất ô nhiễm từ đó đề xuất được giải pháp hợp lý bằng quản lý từ nguồn.

10) Các kết quả thu đưọc đã công bố trong các bài báo quốc tế (ISI và Scopus) và các bài báo tại các tạp chí trong nước.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 13904/2016) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)