Ô nhiễm nước

Ô nhiễm nước là hiện tượng các vùng nước như sông, hồ, biển, nước ngầm... bị các hoạt động của môi trường tự nhiên và con người làm nhiễm các chất độc hại như chất có trong thuốc bảo vệ thực vật, chất thải công nghiệp chưa được xử lý,... tất cả có thể gây hại cho con người và cuộc sống các sinh vật trong tự nhiên.

Nước thải chưa được xử lý và rác thải công nghiệp chảy từ México vào Hoa Kỳ theo sông Mới chảy từ Mexicali, Baja California đến Calexico, California.

Khái niệm

Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước không đáp ứng được cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và có ảnh hưởng xấu đến đời sống, sức khỏe con người và sinh vật

Nước trong tự nhiên tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau: nước cống, nước ở các sông hồ, tồn tại ở thể hơi trong không khí. Nước bị ô nhiễm nghĩa là thành phần của nó tồn tại các chất khác, mà các chất này có thể gây hại cho con người và cuộc sống các sinh vật trong tự nhiên. Nước ô nhiễm thường là khó khắc phục mà phải phòng tránh từ đầu.

Trong quá trình sinh hoạt hàng ngày, dưới tốc độ phát triển như hiện nay con người vô tình làm ô nhiễm nguồn nước bằng các hóa chất, chất thải từ các nhà máy, xí nghiệp. Các đơn vị cá nhân sử dụng nước ngầm dưới hình thức khoan giếng, sau khi ngưng không sử dụng không bịt kín các lỗ khoan lại làm cho nước bẩn chảy lẫn vào làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Các nhà máy xí nghiệp xả khói bụi công nghiệp vào không khí làm ô nhiễm không khí, khi trời mưa, các chất ô nhiễm này sẽ lẫn vào trong nước mưa cũng góp phần làm ô nhiễm nguồn nước.

Hiến chương châu Âu về nước đã định nghĩa: "Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, cho động vật nuôi và các loài hoang dã."

• Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi trường nước các chất thải bẩn, các sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng.
• Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước.
• Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý.
• Ô nhiễm nước mặn, ô nhiễm nước ngầm và biển.

Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý – hoá học – sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nước. Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất.

Ô nhiễm nước xảy ra khi nước bề mặt chảy qua rác thải sinh hoạt, nước rác công nghiệp, các chất ô nhiễm trên mặt đất, rồi thấm xuống nước ngầm. Hiện tượng ô nhiễm nước xảy ra khi các loại hoá chất độc hại, các loại vi khuẩn gây bệnh, virut, ký sinh trùng phát sinh từ các nguồn thải khác nhau như chất thải công nghiệp từ các nhà máy sản xuất, các loại rác thải của các bệnh viện, các loại rác thải sinh hoạt bình thường của con người hay hoá chất, thuốc trừ sâu, phân bón hữu cơ... sử dụng trong sản xuất nông nghiệp được đẩy ra các ao, hồ, sông, suối hoặc ngấm xuống nước dưới đất mà không qua xử lý hoặc với khối lượng quá lớn vượt quá khả năng tự điều chỉnh và tự làm sạch của các loại ao, hồ, sông, suối.

Nguồn gốc

Nước bị ô nhiễm là do sự phủ dưỡng xảy ra chủ yếu ở các khu vực nước ngọt và các vùng ven biển, vùng biển khép kín. Do lượng muối khoáng và hàm lượng các chất hữu cơ quá dư thừa làm cho các quần thể sinh vật trong nước không thể đồng hoá được. Kết quả làm cho hàm lượng oxy trong nước giảm đột ngột, các khí độc tăng lên, tăng độ đục của nước, gây suy thoái thủy vực.

Ô nhiễm tự nhiên

Do các hiện tượng thời tiết(mưa, lũ lụt,gió bão,...) hoặc do các sản phẩm hoạt động sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng. Cây cối, sinh vật chết đi, chúng bị vi sinh vật phân hủy thành chất hữu cơ. Một phần sẽ ngấm vào lòng đất, sau đó ăn sâu vào nước ngầm, gây ô nhiễm hoặc theo dòng nước ngầm hòa vào dòng lớn. Lụt lội có thể làm nước mất sự trong sạch, khuấy động những chất dơ trong hệ thống cống rãnh, mang theo nhiều chất thải độc hại từ nơi đổ rác và cuốn theo các loại hoá chất trước đây đã được cất giữ. Nước lụt có thể bị ô nhiễm do hoá chất dùng trong nông nghiệp, kỹ nghệ hoặc do các tác nhân độc hại ở các khu phế thải. Công nhân thu dọn lân cận các công trường kỹ nghệ bị lụt có thể bị tác hại bởi nước ô nhiễm hoá chất. Ô nhiễm nước do các yếu tố tự nhiên (núi lửa, xói mòn, bão, lụt,...) có thể rất nghiêm trọng, nhưng không thường xuyên, và không phải là nguyên nhân chính gây suy thoái chất lượng nước toàn cầu.

Ô nhiễm nhân tạo

• Từ sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt (Sewage): là nước thải phát sinh từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, cơ quan trường học, chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con người. Thành phần cơ bản của nước thải sinh hoạt là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (cacbohydrat, protein, dầu mỡ), chất dinh dưỡng (phosphor, nitơ), chất rắn và vi trùng. Tùy theo mức sống và lối sống mà lượng nước thải cũng như tải lượng các chất có trong nước thải của mỗi người trong một ngày là khác nhau. Nhìn chung mức sống càng cao thì lượng nước thải và tải lượng thải càng cao.

• Từ các chất thải công nghiệp

Nước thải công nghiệp (industrial wastewater): là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải. Khác với nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị, nước thải công nghiệp không có thành phần cơ bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công nghiệp cụ thể. Ví dụ: nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa lượng lớn các chất hữu cơ; nước thải của các xí nghiệp thuộc da ngoài các chất hữu cơ còn có các kim loại nặng, sulfide,... Người ta thường sử dụng đại lượng PE (population equivalent) để so sánh một cách tương đối mức độ gây ô nhiễm của nước thải công nghiệp với nước thải đô thị. Đại lượng này được xác định dựa vào lượng thải trung bình của một người trong một ngày đối với một tác nhân gây ô nhiễm xác định. Các tác nhân gây ô nhiễm chính thường được sử dụng để so sánh là COD (nhu cầu oxy hóa học), BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa), SS (chất rắn lơ lửng). Ngoài các nguồn gây ô nhiễm chính như trên thì còn có các nguồn gây ô nhiếm nước khác như từ y tế hay từ các hoạt động sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp của con người…

Các tác nhân gây ô nhiễm nước

Các ion hòa tan

Nhiều ion hữu cơ có nồng độ rất cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là trong nước biển.Trong nước thải đô thị luôn chứa một lượng lớn các ion Cl-, SO42-, PO43, Na+, K+. Trong nước thải công nghiệp, ngoài các ion kể trên còn có thể có các chất vô cơ có độc tính rất cao như các hợp chất của Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F...

Các chất dinh dưỡng (N,P)

Muối của nitơ và phosphor là các chất dinh dưỡng đối với thực vật, ở nồng độ thích hợp chúng tạo điều kiện cho cây cỏ, rong tảo phát triển. Amoni, nitrat, phosphat là các chất dinh dưỡng thường có mặt trong các nguồn nước tự nhiên, hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người đã làm gia tăng nồng độ các ion này trong nước tự nhiên. Mặc dù không độc hại đối với người, song khi có mặt trong nước ở nồng độ tương đối lớn, cùng với nitơ, phosphat sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng (eutrophication, còn được gọi là phì dưỡng). Theo nhiều tác giả, khi hàm lượng phosphat trong nước đạt đến mức 0,01 mg/l (tính theo P) và tỷ lệ P:N:C vượt quá 1:16:100, thì sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn nước. Từ eutrophication bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, có nghĩa là "được nuôi dưỡng tốt". Phú dưỡng chỉ tình trạng của một hồ nước đang có sự phát triển mạnh của tảo. Mặc dầu tảo phát triển mạnh trong điều kiện phú dưỡng có thể hỗ trợ cho chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước, nhưng sự phát triển bùng nổ của tảo sẽ gây ra những hậu quả làm suy giảm mạnh chất lượng nước. Hiện tượng phú dưỡng thường xảy ra với các hồ, hoặc các vùng nước ít lưu thông trao đổi. Khi mới hình thành, các hồ đều ở tình trạng nghèo chất dinh dưỡng (oligotrophic) nước hồ thường khá trong. Sau một thời gian, do sự xâm nhập của các chất dinh dưỡng từ nước chảy tràn, sự phát triển và phân hủy của sinh vật thủy sinh, hồ bắt đầu tích tụ một lượng lớn các chất hữu cơ. Lúc đó bắt đầu xảy ra hiện tượng phú dưỡng với sự phát triển bùng nổ của tảo, nước hồ trở nên có màu xanh, một lượng lớn bùn lắng được tạo thành do xác của tảo chết. Dần dần, hồ sẽ trở thành vùng đầm lầy và cuối cùng là vùng đất khô, cuộc sống của động vật thủy sinh trong hồ bị ngừng trệ.

Sulfat (SO4 2-)

Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển và nước phèn, thường có nồng độ sulfat cao. Sulfat trong nước có thể bị vi sinh vật chuyển hóa tạo ra sulfit và axit sulfuric có thể gây ăn mòn đường ống và bê tông. Ở nồng độ cao, sulfat có thể gây hại cho cây trồng.

Chloride (Cl-)

Là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải. Chloride kết hợp với các ion khác như natri, kali gây ra vị cho nước. Nguồn nước có nồng độ chloride cao có khả năng ăn mòn kim loại, gây hại cho cây trồng, giảm tuổi thọ của các công trình bằng bê tông,... Nhìn chung chloride không gây hại cho sức khỏe con người, nhưng chloride có thể gây ra vị mặn của nước do đó ít nhiều ảnh hưởng đến mục đích ăn uống và sinh hoạt.

Các kim loại nặng

Pb, Hg, Cr, Cd, As, Mn,...thường có trong chất và nước thải công nghiệp. Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con người và các động vật khác. Chì (Pb): chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, acqui, luyện kim, hóa dầu. Chì còn được đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô nhiễm do khí thải giao thông. Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần kinh, gây chết nếu bị nhiễm độc nặng. Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh. Các hợp chất chì hữu cơ độc gấp 10 – 100 lần so với chì vô cơ đối với các loại cá. Thủy ngân (Hg): thủy ngân là kim loại được sử dụng trong nông nghiệp (thuốc chống nấm) và trong công nghiệp (làm điện cực). Trong tự nhiên, thủy ngân được đưa vào môi trường từ nguồn khí núi lửa. Ở các vùng có mỏ thủy ngân, nồng độ thủy ngân trong nước khá cao. Nhiều loại nước thải công nghiệp có chứa thủy ngân ở dạng muối vô cơ của Hg(I), Hg(II) hoặc các hợp chất hữu cơ chứa thủy ngân. Thủy ngân là kim loại nặng rất độc đối với con người. Vào thập niên 50, 60, ô nhiễm thủy ngân hữu cơ ở vịnh Minamata, Nhật Bản, đã gây tích lũy Hg trong hải sản. Hơn 1000 người đã chết do bị nhiễm độc thủy ngân sau khi ăn các loại hải sản đánh bắt trong vịnh này. Asen (As): asen trong các nguồn nước có thể do các nguồn gây ô nhiễm tự nhiên (các loại khoáng chứa asen) hoặc nguồn nhân tạo (luyện kim, khai khoáng...). Asen thường có mặt trong nước dưới dạng asenit (AsO33-), asenat (AsO43-) hoặc asen hữu cơ (các hợp chất loại methyl asen có trong môi trường do các phản ứng chuyển hóa sinh học asen vô cơ). Asen và các hợp chất của nó là các chất độc mạnh (cho người, các động vật khác và vi sinh vật), nó có khả năng tích lũy trong cơ thể và gây ung thư. Độc tính của các dạng hợp chất asen: As(III) > As(V) > Asen hữu cơ.

Các chất hữu cơ

Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học

Cacbonhidrat, protein, chất béo… thường có mặt trong nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm là các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học. Trong nước thaỉ sinh hoạt, có khoảng 60-80% lượng chất hữu cơ thuộc loại dễ bị phân huỷ sinh học.Chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học thường ảnh hưởng có hại đến nguồn lợi thủy sản, vì khi bị phân huỷ các chất này sẽ làm giảm oxy hoà tan trong nước, dẫn đến chết tôm cá. ii. Các chất hữu cơ bền vững Các chất hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi sinh vật phân huỷ trong môi trường. Một số chất hữu cơ có khả năng tồn lưu lâu dài trong môi trường và tích luỹ sinh học trong cơ thể sinh vật. Do có khả năng tích luỹ sinh học, nên chúng có thể thâm nhập vào chuỗi thức ăn và từ đó đi vào cơ thể con người. Các chất polychlorophenol(PCPs), polychlorobiphenyl (PCBs: polychlorinated biphenyls), các hydrocarbon đa vòng ngưng tụ(PAHs: polycyclic aromatic hydrocarbons), các hợp chất dị vòng N, hoặc O là các hợp chất hữu cơ bền vững. Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp, nước chảy tràn từ đồng ruộng (có chứa nhiều thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng…). Các hợp chất này thường là các tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ trong môi trường.

Dầu mỡ

Dầu mỡ là chất khó tan trong nước, nhưng tan được trong các dung môi hữu cơ. Dầu mỡ có thành phần hóa học rất phức tạp. Dầu thô có chứa hàng ngàn các phân tử khác nhau, nhưng phần lớn là các Hydro cacbon có số cacbon từ 2 đến 26. Trong dầu thô còn có các hợp chất lưu huỳnh, nitơ, kim loại. Các loại dầu nhiên liệu sau tinh chế (dầu DO2, FO) và một số sản phẩm dầu mỡ khác còn chứa các chất độc như PAHs, PCBs,…Do đó, dầu mỡ thường có độc tính cao và tương đối bền trong môi trường nước. Độc tính và tác động của dầu mỡ đến hệ sinh thái nước không giống nhau mà phụ thuộc vào loại dầu mỡ.

Các vi sinh vật gây bệnh

Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước gây tác hại cho mục đích sử dụng nước trong sinh hoạt. Các sinh vật này có thể truyền hay gây bệnh cho người. Các sinh vật gây bệnh này vốn không bắt nguồn từ nước, chúng cần có vật chủ để sống ký sinh, phát triển và sinh sản. Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng. Các sinh vật này là vi khuẩn, virút, động vật đơn bào, giun sán. Ngoài ra còn có một số tác nhân như các chất có màu, các chất gây mùi vị….

Hậu quả của ô nhiễm nước đối với con người

Nhiễm kim loại nặng

Các kim loại nặng có trong nước là cần thiết cho sinh vật và con người vì chúng là những nguyên tố vi lượng mà sinh vật cần tuy nhiên với hàm lượng cao nó lại là nguyên nhân gây độc cho con người, gây ra nhiều bệnh hiểm nghèo như ung thư, đột biến. Đặc biệt đau lòng hơn là nó là nguyên nhân gây nên những làng ung thư. Các ion kim loại được phát hiện là hợp chất kìm hãm ezyme mạnh. Chúng tác dụng lên phôi tử như nhóm –SCH3 và SH trong methionin và cystein. Các kim loại nặng có tính độc cao như chì (pb), thủy ngân (hg), asen (as)…

Do các hợp chất hữu cơ

Trên thế giới hàng năm có khoảng 60.105 tấn các chất hữu cơ tổng hợp bao gồm các chất nhiên liệu,chất màu, thuốc trừ sâu, thuốc kích thích tăng trưởng, các phụ gia trong dược phẩm thực phẩm. Các chất này thường độc và có độ bền sinh học khá cao, đặc biệt là các hydrocarbon thơm gây ô nhiễm môi trường mạnh, gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người.

Các hợp chất hữu cơ như: các hợp chất hữu cơ của phenol, các hợp chất bảo vệ thực vật như thuốc trừ sâu DDT, linden(666), endrin, parathion, sevin, bassa… Các chất tẩy rửa có hoạt tính bề mặt cao là những chất ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe, bị nghi ngờ là gây ung thư.

Vi khuẩn có trong nước thải

Vi khuẩn có hại trong nước bị ô nhiễm có từ chất thải sinh hoạt của con người, động vật có thể gây ra bệnh tả,ung thư da, thương hàn và bại liệt.

Tham khảo

Thông tin tổng quan

• "Troubled Waters" - video from "Strange Days on Planet Earth" by National Geographic & PBS (US)
• "Issues: Water" – Guides, news and reports from US Natural Resources Defense Council
• "Groundwater pollution" – U.S. Geological Survey of groundwater contamination
• Th.s Đặng Đình Bạch-TS Nguyễn Văn Hải. Giáo trình hóa học môi trường. 123-176, Nhà xuất bản KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT.
• Đỗ Trọng Sự, 1997. Hiện trạng ô nhiễm nước dưới đất ở một số khu dân cư kinh tế quan trọng thuộc đồng bằng Bắc Bộ. Báo cáo Hội thảo Tài nguyên nước dưới đất: 99-112. Hà Nội.
• UNICEF Việt Nam, 2002. Hướng tới giảm nhẹ sự ô nhiễm arsen ở Việt Nam. Báo cáo Hội thảo xây dựng chương trình hành động về arsen, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Hà Nội.
• Th.s Hoàng Thái Long, 2007. Hóa học môi trường.51-77.Nhà xuất bản Huế.
• Báo cáo khoa học ô nhiễm nước và hậu quả của nó 11-2009

Công cụ phân tích và Nguồn chuyên ngành khác

• Water pollution advice for businesses from the Environment Agency Lưu trữ 2013-03-08 tại Wayback Machine
• EUGRIS – portal for Soil and Water Management in Europe
• Causal Analysis/Diagnosis Decision Information System (CADDIS) - EPA guide for identifying pollution problems; stressor identification
• Ecotoxicology and Models - Eawag: Swiss Federal Institute of Aquatic Science & Technology