Ô nhiễm môi trường nước Ô nhiễm môi trường nước Bởi: PGS TS NGƯT Phạm Văn Huấn Những nồng độ tới hạn cho phép (NĐTHCP) chất ô nhiễm mang chức quan trọng chuẩn hóa chất lượng nước, nhằm đảm bảo sức khoẻ dân cư (con người thủy sinh vật) điều chỉnh khả phát thải chất ô nhiễm vào môi trường nước Khái niệm NĐTHCP dựa quan niệm tính chất có ngưỡng tác động hóa chất (Pravđin, 1934) Nội dung quan niệm là: chất gây nên hiệu ứng bất lợi thể, tồn xác định liều lượng (nồng độ), biến đổi chí số chức nhạy cảm thể nhỏ (ngưỡng) Với liều lượng (nồng độ) thấp hơn, chất tác hại diện môi trường nước với lượng không vượt nồng độ này, xem an toàn Các dạng định chuẩn nồng độ tới hạn cho phép Trong thời gian dài xây dựng sử dụng hai dạng định chuẩn NĐTHCP – chuẩn vệ sinh chuẩn nghề cá NĐTHCP vệ sinh chất hóa học nước – nồng độ cực đại, không ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp tới tình trạng sức khoẻ người hệ tương lai tác động tới thể không làm giảm điều kiện vệ sinh sử dụng nước (Crasovski nnk., 1978, 1982) Sơ đồ phương pháp luận NĐTHCP vệ sinh nhằm vào nghiên cứu ảnh hưởng chất ô nhiễm theo ba dấu hiệu độc hại: vệ sinh – độc tố học (độ nhạy cảm thể sống tác động chất độc), khả cảm nhận (màu sắc, mùi, vị nước) vệ sinh chung (cường độ BOD, trình khoáng hóa chất chứa nitơ, phát triển tử vong vi thực vật hoại sinh) Theo dấu hiệu độc hại, người ta xác định nồng độ ngưỡng (tác dụng) ngưỡng (không tác dụng) Nồng độ nhỏ hai nồng độ với dấu hiệu độc hại tương ứng, chấp nhận NĐTHCP 1/8 Ô nhiễm môi trường nước Các NĐTHCP vệ sinh không dùng để bảo vệ nguồn lợi sinh thái thủy vực Nhiệm vụ chúng đảm bảo điều kiện an toàn sử dụng nước cho người Các chuẩn mực vệ sinh điều chỉnh hàm lượng chất ô nhiễm thủy vực dùng vào mục đích sản xuất, ăn uống, sinh hoạt - văn hóa Sự xuất nguồn ô nhiễm mở rộng phân bố địa lý chúng dẫn đến xuất nhiều khía cạnh có ý nghĩa không giới hạn với nguy hiểm cho người Thành thử, yêu cầu chất lượng nước mà ngành kinh tế khác sử dụng khác Điều dẫn đến phát triển hệ thống độc lập NĐTHCP nghề cá, nhằm bảo vệ thủy vực sở để tổ chức nuôi thả đánh bắt cá Khi xây dựng NĐTHCP nghề cá người ta sử dụng sơ đồ nghiên cứu chuyên, gồm đánh giá ảnh hưởng hóa chất tới trình tự làm nước, sản xuất chất hữu sơ cấp hoạt động sống số loài thủy sinh dị dưỡng Các đối tượng bị thử đại biểu số mắt xích chuỗi dinh dưỡng hệ sinh thái nước (vi khuẩn, tảo, thân mềm, giáp xác, cá) NĐTHCP nồng độ cho phép lớn (không tác dụng) chất độc mắt xích yếu (nhạy cảm) số toàn đối tượng bị thử chọn Ở nguyên lý tiêu độc định dùng làm sở phương pháp Một dấu hiệu độc hại bổ sung đưa ra, dấu hiệu nghề cá đánh giá giảm chất lượng hàng hóa sản phẩm cá tích tụ lượng chất độc không cho phép Những chuẩn mực nghề cá thiết lập sau NĐTHCP vệ sinh bổ sung có tính lôgic cho pháp lý vệ sinh nước “Những quy chế bảo vệ nước mặt khỏi ô nhiễm nước thải” (số 372–61) “Những quy chế bảo tồn vệ sinh biển” (số 483–14) có chứa NĐTHCP chất độc hại đối tượng nước sử dụng kinh tế - sinh hoạt thủy vực nghề cá Tới năm 1988, thiết lập 959 chẩun mực vệ sinh - phòng bệnh 420 chuẩn mực nghề cá Sự bất cập hành số lượng hóa chất dùng sản xuất khả thực tế thiết lập NĐTHCP chúng buộc người ta phải sử dụng phương pháp khác để có giá trị NĐTHCP tạm thời Điều cho phép sớm chọn phương pháp làm nước thải hữu hiệu hợp lý kinh tế Triển vọng phương pháp toán học, dự báo tác động độc hợp chất hóa học theo tính chất lý hóa lẫn theo kết thử nghiệm độc tố học Đối với nhiều chất, giá trị tính toán liều lượng cực đại không tác dụng (LLCĐ) trùng hợp với kết nhận thí nghiệm đồng lâu dài Thí dụ, hợp chất nitơ rút công thức 2/8 Ô nhiễm môi trường nước Bảng 7.1 So sánh số NĐTHCP nghề cá vệ sinh (Caminski, 1980) Từ bảng 7.1 thấy rằng, nhiều hợp chất, cực độc quần lạc sinh vật, NĐTHCP vệ sinh định chuẩn theo dấu hiệu cảm nhận Theo chuẩm mực vệ sinh, cho phép có mặt nước chất độc mạnh coban, kẽm với nồng độ 100 lần lớn liều lượng ngưỡng chuẩn mực nghề cá, anilin – tới 1000 lần lớn Tuy nhiên, chuẩn mực chấp nhận xa hoàn thiện Khi nghiên cứu ảnh hưởng chất tới trình tự làm môi trường nước (theo tiêu BOD nitơrat hóa), nhà vệ sinh học để ý đến thân trình tự làm sạch, mà tới chuyện chúng có đảm bảo diệt vi sinh vật đột biến xâm nhập từ nước thải sản xuất – sinh hoạt trình khoáng hóa chất hữu hay không Còn nhà ngư học trước hết họ đánh giá hiệu trình hình thành chất lượng nước cần thiết cho mục đích nghề cá, họ tâm tới việc bảo toàn toàn vẹn hệ thống bên thủy vực, việc thiết lập NĐTHCP vệ sinh Nói chung, hệ thống tiêu sở NĐTHCP chưa tính đến hòa hợp đối kháng chất ô nhiễm khác Những tiêu chưa nhìn nhận đến trình tích luỹ chất thủy sinh vật, thí dụ tảo, sau chết đại trà (theo mùa), chúng giải phóng chất Chúng ta chưa có phương pháp phân tích tin cậy đại đa số chất ô nhiễm mà chuẩn mực 3/8 Ô nhiễm môi trường nước NĐTHCP thiết lập cho chúng Nhiều tiêu chuẩn định mức cho số dạng chất, nước lại có dạng khác, với NĐTHCP khác Cuối cùng, độ độc tính chất ô nhiễm phụ thuộc vào tình thủy hóa cụ thể, mà độc tính biểu Tác động chất độc liên hệ với tiêu nhiệt độ, ôxy hoà tan, pH, tập hợp chất hữu v.v Ngoài ra, trình chuyển hóa chất ô nhiễm hệ sinh thái nước bao gồm hàng loạt giai đoạn, sản phẩm trung gian có độc hại chất ban đầu (Nicanorov nnk., 1988) Như vậy, thủy vực hệ sinh thái thống nhất, nhiệm vụ bảo vệ nước phải giải từ lập trường sinh thái có khoa học Những nguyên tắc định chuẩn sinh thái nồng độ tới hạn cho phép Với cách tiếp cận sinh thái để xác định áp lực cho phép chất ô nhiễm, phải tính đến ảnh hưởng nhân tố độc hại không tới loại sinh vật, mà tới phản ứng quần xã hệ sinh thái nói chung Chỉ tiêu phải độ ổn định (bền vững) hệ sinh thái Đối với hệ sinh thái, cần tìm tiêu riêng chất lượng môi trường tự nhiên tùy thuộc vào tiềm sinh thái hệ sinh thái khả sinh thái khu vực (Izrael, 1984) Cơ sở để thiết lập chuẩn mức sinh thái luận điểm tiếp cận hệ thống điều tiết chất lượng môi trường tự nhiên Những quan niệm áp lực sinh thái cho phép tới hạn (ALSTCPTH) ô nhiễm lên hệ sinh thái Iu A Izrael phát triển kết cách tiếp cận hệ thống Ý nghĩa ALSTCPTH dựa khái niệm ổn định hệ sinh thái, hệ sinh thái hoạt động bình thường điều kiện ô nhiễm không vượt ALSTCPTH, đề có tính toán tới tất nhân tố tác động tổng cộng phức hợp tới hệ sinh thái cụ thể Hiện nay, xác định nguyên tắc chung để luận chứng cho ALSTCPTH, thực hiện, thí dụ, thông qua việc xây dựng khái niệm dung lượng dung hòa hệ sinh thái Để luận chứng cho ALSTCPTH cần có phân tích toàn diện môi trường tự nhiên xung quanh, sở phép phân tích theo dõi (monitoring) – hệ thống quan trắc dài hạn mức độ đặc điểm ô nhiễm Trong hệ thống theo dõi chung, vai trò to lớn thuộc việc phát phản ứng hợp phần sinh học hệ sinh thái tác động ô nhiễm Giai đoạn thứ hai việc phân tích toàn diện môi trường xung quanh xác định áp lực cho phép sinh thái tác động tới sinh vật, quần xã, hệ sinh thái, sinh lập tiêu chuẩn sinh thái áp lực cho phép Khâu kịch tính toàn hệ sinh thái dạng sinh vật (tiêu điểm sinh thái) nhạy cảm nhân tố Chính dạng sinh vật định áp lực lên toàn hệ sinh thái nói chung 4/8 Ô nhiễm môi trường nước Việc đặt vấn đề tiêu định chuẩn sinh thái chất lượng nước làm lộ hàng loạt khía cạnh chưa nghiên cứu đầy đủ Đó vấn đề tích tụ chất ô nhiễm hóa học mắt xích khác chỗi dinh dưỡng hệ sinh thái nước, phân hủy chuyển hóa chất hóa học môi trường nước Nồng độ tới hạn cho phép chất ô nhiễm môi trường biển Những NĐTHCP nghề cá chấp nhận Liên Xô lập cho thủy vực nước Việc phổ biến NĐTHCP sang nước biển sinh kết luận “nghịch lý” Thí dụ, NĐTHCP kẽm 10 μg/l, thấp nhiều so với nồng độ trung bình nguyên tố Đại dương Thế giới, tính đến hàm lượng cao nguyên tố vi lượng vùng thềm lục địa biển, tạo ấn tượng ô nhiễm Đại dương Thế giới kẽm tới giới hạn nguy hiểm Trên thực tế Theo luận điểm địa sinh địa hóa sinh thái địa hóa, sinh vật quần xã sinh vật thích nghi với nhân tố hóa học môi trường Vì vậy, có sở để khẳng định nồng độ trung bình kim loại tồn Đại dương Thế giới tối ưu sinh vật, cực hạn phản ánh mức tới hạn hàm lượng kim loại không đủ nước (nếu nguyên tố cần cho hoạt động sống) hay dư thừa (nếu nguyên tố độc hại) Mức sau ranh giới tự nhiên có tiến hóa dải hàm lượng kim loại tối đa cho phép toàn cư dân Đại dương Thế giới Những luận điểm đây, S A Patin (1978, 1979) nêu lên, cho phép ông đề cách tiếp cận mới, cách tiếp cận sinh địa hóa, việc định chuẩn NĐTHCP cho nguyên tố hóa học (đặc biệt kim loại nặng trung chuyển) đồng thời vừa hợp phần vi lượng tự nhiên nước, vừa tạp chất nhân tạo phổ biến môi trường biển Mỗi hợp phần môi trường cần có riêng cho khoảng nồng độ nước (khoảng dung sai) cho phép thủy sinh vật, phạm vi khoảng sinh vật, quần xã quần thể chúng có khả thực cách tối ưu chức sinh lý, sinh thái chức khác Những ranh giới khoảng nồng độ nguyên tố nên thiết lập riêng biệt điều kiện đại dương biển, phạm vi dao dộng nguyên nhân biến thiên hàm lượng kim loại vùng thẳm đại dương thủy vực biển khác Ước lượng định lượng ngưỡng dung sai sinh địa hóa (L) thực theo công thức: 5/8 Ô nhiễm môi trường nước Nếu NĐTHCP nghề cá thiết lập chủ yếu dựa dấu hiệu độc cấp độ thể quần xã, NĐTHCP sinh địa hóa rút chí loài quần xã riêng biệt, mà toàn sinh cảnh biển đại dương từ quan điểm độ ổn định đặc trưng cấu trúc đặc trưng chức quần lạc sinh vật biển, tức cấp độ cao hơn, cấp độ hệ sinh thái Trong thiết lập NĐTHCP biển, người ta sử dụng rộng rãi phương pháp độc tố học truyền thống, dựa kết tìm kiếm thực nghiệm ranh giới nồng độ độc, nồng độ ngưỡng nồng độ không tác dụng chất độc dạng, nhóm giai đoạn phát triển khác thủy sinh vật Theo định nghĩa S A Patin (1979), nồng độ độc (nồng độ ức chế) nồng độ chất ô nhiễm, trị số tương đối (so với kiểm soát) độ sống sót, khả sinh nở, tăng trưởng tiêu sản xuất sinh học (trong có tốc độ phân bào quang hợp tảo đơn bào) chắn bị giảm 50 % so với số tương ứng phương án kiểm soát thí nghiệm kéo dài không 2–4 ngày Các nồng độ ngưỡng nồng độ làm biến đổi số tương tự trên, với phạm vi 50 % chủ yếu thí nghiệm liên tục, thời gian kéo dài so sánh với độ dài vòng đời Nồng độ không tác dụng tối đa nồng độ chất độc môi trường, số hoạt động sống thủy sinh vật thí nghiệm lien tục bị sai khác không 25 % số tương tự chế độ kiểm soát Hiệu ứng độc xem xét kết tương tác ba nhân tố: sinh vật (hoặc tập hợp sinh vật), lượng chất độc thời gian Người ta nghiên cứu mối phụ thuộc hiệu ứng độc vào nồng độ ứng với thời gian giữ cố định biến đổi hiệu ứng độc theo thời gian nồng độ xác định chất độc môi trường Dựa theo kết nhận được, nồng độ độc, nồng độ ngưỡng nồng độ không tác dụng (dưới ngưỡng), người ta xác định LC50, mức gây kết cục tử vong 50 % sinh vật thí nghiệm cấp tính, kéo dài từ đến 96 giờ, LC100 – mức nồng độ chết thí nghiệm cấp tính Từ bảng 7.2 thấy rõ phạm vi lớn khoảng nồng độ ngưỡng nồng độ độc phần lớn nhóm sinh vật biển Ở biểu lộ đặc điểm phản ứng nhóm thủy sinh vật chất độc nguồn gốc khác Xuất phát từ khái niệm bất đồng phản ứng sinh học đáp lại nhón thủy sinh vật khác với có mặt chất ô nhiễm nước, có để giả thiết tồn “những tiêu điểm sinh thái” (Patin, 1979), tức dạng, quần thể mắt xích trình sản xuất sinh học, dễ bị tổn thương tác động hợp phần ô nhiễm Độ nhạy cảm cao đặc trưng sản xuất sinh học hoạt tính quang hợp thực vật phù du biển tác động mức ô nhiễm tương đối thấp điều đáng ý Độ nhạy cảm cao tác động chất độc có loài phù du giáp xác với khả tích tụ lượng lớn tạp chất ô nhiễm nhờ 6/8 Ô nhiễm môi trường nước chế lọc thức ăn Những loài dạng thủy sinh bé giai đoạn phôi sau phôi đại đa số loài động vật biển thường bị tác động tổn thương cao Vì vậy, để xác định tác động sinh học chất ô nhiễm tới sinh vật biển quần xã chúng, cần tiến hành thí nghiệm sinh thái - độc tố học đặc biệt với nhiều loài thực động vật phù du quần xã tự nhiên in situ chúng, dạng cá phổ biến, thân mềm giáp xác giai đoạn sớm trình phát triển cá thể Trong bảng 7.3 trình bày giá trị NĐTHCP số chất độc phổ biến, rút dựa cách tiếp cận sinh hóa học sinh thái - độc tố học Bảng 7.3 Các mức hàm lượng ngưỡng cho phép (μg/l) chất ô nhiễm quần thể động vật biển (Patin, 1979) 7/8 Ô nhiễm môi trường nước Việc so sánh NĐTHCP biển NĐTHCP nghề cá cho thấy số trường hợp chúng trùng nhau, thường khác tới 10 lần Nguyên nhân khác biệt hệ phương pháp định chuẩn khác nhau, đặc thù thành phần hóa học sinh vật biển đặc điểm sinh lý sinh vật biển 8/8 ... hệ sinh thái nước, phân hủy chuyển hóa chất hóa học môi trường nước Nồng độ tới hạn cho phép chất ô nhiễm môi trường biển Những NĐTHCP nghề cá chấp nhận Liên Xô lập cho thủy vực nước Việc phổ... chất ô nhiễm mà chuẩn mực 3/8 Ô nhiễm môi trường nước NĐTHCP thiết lập cho chúng Nhiều tiêu chuẩn định mức cho số dạng chất, nước lại có dạng khác, với NĐTHCP khác Cuối cùng, độ độc tính chất ô nhiễm. .. biển tác động mức ô nhiễm tương đối thấp điều đáng ý Độ nhạy cảm cao tác động chất độc có loài phù du giáp xác với khả tích tụ lượng lớn tạp chất ô nhiễm nhờ 6/8 Ô nhiễm môi trường nước chế lọc thức