Nghiên cứu thành phần hóa học chủ yếu của bùn trầm tích hồ đô thị Hà Nội

Study on major chemical compositions of sediments in Hanoi urban lakes
 

Tóm tắt: Bùn lắng đọng trong hồ thoát nước đô thị Hà Nội có thành phần vật chất chủ yếu nguồn gốc từ bên ngoài như từ nước thải, nước mưa,… xâm nhập vào. Với quá trình trầm tích lâu năm và không được nạo vét, các chất ô nhiễm trong bùn có thể làm giảm thể tích chứa nước, gây phú dưỡng và tái nhiễm bẩn hồ. Tổng hợp các số liệu, dữ liệu liên quan cũng như nghiên cứu cập nhật thêm về bùn trầm tích hồ đô thị Hà Nội, thấy rằng thành phần hữu cơ dao động tương đối lớn từ 10 đến 65% trọng lượng khô, thành phần vô cơ chủ yếu trong bùn trầm tích là SiO2, Al2O3, Fe2O3 và một lượng lớn phospho tỉ lệ 2,6 ÷ 3,8% trọng lượng khô. Chế độ hoạt động cũng như thành phần tính chất nước hồ tạo điều kiện để các chất dinh dưỡng, chất hữu cơ, kim loại nặng như: Zn, Cu, As, Pb, Cd,.. lắng đọng. Tuy nhiên các thành phần độc hại trong bùn phần lớn đảm bảo quy định đối với trầm tích nước ngọt của QCVN 43:2012/BTNMT, các thành phần ô nhiễm không vượt ngưỡng nguy hại theo QCVN 50:2013/BTNMT về ngưỡng chất thải nguy hại nên các loại bùn nạo vét hồ đô thị Hà Nội có thể có thể xử lý như chất thải thông thường.
 

GIỚI THIỆU CHUNG

Hồ đô thị (HĐT) đóng có vai trò quan trọng trong hệ thống thoát nước (HTTN) thành phố. Hồ với kênh sông thường tạo nên khung sinh thái đô thị, là nơi vui chơi giải trí và điều hòa vi khí hậu cho khu vực. Tuy nhiên do tiếp nhận nước mưa và nước thải chưa được xử lý, sự lưu thông dòng chảy trong hồ không đảm bảo, khả năng tự làm sạch hạn chế,… nên các HĐT thường bị ô nhiễm nặng và phú dưỡng. Một hệ quả của quá trình này là HĐT tích tụ dần bùn cặn lắng, làm cho khả năng điều tiết nước mưa giảm xuống, nước hồ dễ bị tái ô nhiễm và tái phú dưỡng. 

Các quận nội thành của thành phố Hà Nội có khoảng 122 hồ với tổng diện tích 1.158 ha [1]. Phần lớn các hồ khác đều có khả năng tiếp nhận nước mưa ở mức độ điều tiết khác nhau phụ thuộc vào vị trí trên HTTN và địa hình khu vực, độ sâu và diện tích hồ,…. Do HTTN thành phố là hệ thống cống chung nên nước vào hồ có chung cả nước thải. Vì vậy một lượng lớn bùn cặn ô nhiễm cùng với trầm tích không được nạo vét đang nằm trong lớp bùn tích tụ nhiều năm ở các hồ Hà Nội.

Liên quan đến thành phần bùn lắng đọng trong đó, HĐT Hà Nội được chia thành 2 nhóm: 1). các hồ đã được nạo vét bùn và cải tạo HTTN xung quanh, 2). các hồ chưa được cải tạo HTTN và nạo vét bùn. Các dự án Thoát nước Hà Nội như:  Giảng Võ, Thành Công, Thiền Quang, Thanh Nhàn 1, Thanh Nhàn 2A, Thanh Nhàn 2B, Hào Nam, Hố Mẻ, Hoàng Cầu, Xã Đàn, Ngọc Khánh, … Hầu hết các hồ nhóm 2 mặc dù theo quy định (3-5) năm/lần nạo vét tuy nhiên hàng chục năm nay bùn đáy tích tụ nhưng chưa được xử lý.

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CỦA BÙN TRẦM TÍCH HỒ ĐÔ THỊ HÀ NỘI - Ảnh 1.
Hình 1. Hệ thống hồ nội thành Hà Nội
 

Bùn nạo vét HĐT vẫn chưa có một giải pháp xử lý nào phù hợp ngoài việc vận chuyển về đổ đống cùng với các loại bùn thải thoát nước khác như bùn thải nhà máy xử lý nước thải, bùn cống, bùn kênh mương,… Bãi đổ bùn thoát nước tạm thời của thành phố Hà Nội là bãi Yên Sở diện tích khoảng 14 ha ở ngoài đê sông Hồng,  hiện nay đã gần lấp đầy [2]. Theo Quy hoạch xử lý chất thải rắn Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050  thành phố Hà Nội sẽ có 3 bãi chôn lấp bùn thải thoát nước là Phú Thị, Chương Dương và Sơn Tây với tổng diện tích 23 ha. Thành phố Hà Nội chuẩn bị triển khai dự án cải tạo môi trường hồ Tây với một lượng lớn bùn trầm tích nạo vét 1.316.547  m3 nhưng chưa tìm được phương án xử lý và đổ thải [3]. Vì vậy để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và hạn chế sử dụng diện tích đổ thải bùn cần thiết tìm giải pháp xử lý và  tái sử dụng bùn nạo vét HĐT phù hợp trên cơ sở phân tích đánh giá thành phần hóa học của nó.

NGUỒN GỐC CÁC THÀNH PHẦN Ô NHIỄM TRONG BÙN TRẦM TÍCH HỒ ĐÔ THỊ 

Bùn cặn lắng đọng trong hồ  đô thị có nguồn gốc nội tại hoặc ngoại lai [4].

- Các chất nội tại đóng vai trò chính hình thành nên trầm tích trong hồ, chủ yếu là xác sinh vật: tảo, thực vật bậc cao, động vật đáy, chất bài tiết của các động vật,.. Các chất hữu cơ và dinh dưỡng (N, P) bị lắng sẽ được phân hủy trong trầm tích làm cho pH trong nước tăng lên. Trong điều kiện thuận lợi, tảo và các phù du thực vật phát triển mạnh nhưng chỉ một phần sinh khối được tiêu thụ do số lượng động vật phù du ít nên gây hiện tượng nước nở hoa. Trong trầm tích chủ yếu là xác tảo và thực vật nên dễ gây ô nhiễm thứ cấp và thiếu hụt ôxy tầng đáy. 

- Các chất ngoại lai có từ nước thải, nước mưa và nước trôi bề mặt xả vào hồ. Ngoài các chất hữu cơ (nguồn gốc chất thải sinh hoạt và chất thải công nghiệp), các chất dinh dưỡng N, P,… còn có đất, đá, cát, sỏi,… cuốn trôi vào. Tốc độ lắng cặn phụ thuộc chủ yếu vào đặc điểm loại hạt và chế độ thủy lực của hồ. Lớp bùn trong hồ được bồi đắp qua thời gian dài chủ yếu do hoạt động của con người như chất thải sinh hoạt, xây dựng, nuôi cá,… trên hồ. Ngoài ra một số sông hồ  nội đô còn bị lấn chiếm do đổ đất, phế thải,… xuống.

Trong môi trường nước hồ luôn tồn tại các chất pha hòa tan (dạng ion) và không hòa tan (dạng keo và lơ lửng). Quá trình lắng cặn và tạo trầm tích các chất phụ thuộc vào đặc điểm phần tử chất rắn và khả năng kết tụ của nó, tính chất nước, chế độ thủy động học dòng chảy trong sông hồ, đặc điểm địa chất và hình thái hồ,… Thành phần của bùn đáy đa dạng, từ các chất rắn lơ lửng trong nước thải, các chất kết tụ trong hồ, xác động thực vật lắng đọng xuống. Các chất vô cơ và các chất hữu cơ, ... trong bùn đáy đều có thể gây ô nhiễm thứ cấp đối với hồ. Như vậy, lớp bùn lâu năm ở lòng hồ như là nơi tích tụ chất hữu cơ, chất dinh dưỡng và các chất ô nhiễm như kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu,…, khi gặp điều kiện thích hợp các chất ô nhiễm này tái phân bố vào nước là nguy cơ gây suy giảm chất lượng nước hồ, vì vậy nó cần được loại bỏ qua mỗi lần nạo vét. 

- Các chất hữu cơ trong hồ được lắng đọng, khoáng hóa và phân hủy ở bùn đáy liên tục. Trầm tích HĐT là lớp bùn giàu các chất hữu cơ do xác của các thuỷ sinh vật bị phân huỷ. Vùng trên do tiếp xúc với nước và ôxy nên có thể diễn ra quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ. Vùng dưới, ôxy khó xâm nhập vào nên sẽ diễn ra các quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ, khử sunfat, khử nitrat,… Nhiều hồ lớp bùn đáy chứa chất hữu cơ với mùi hôi đặc trưng là hậu quả hoạt động của vi khuẩn và côn trùng tiêu thụ quá nhiều ôxy hòa  tan, khiến lượng ôxy giảm mạnh. Hậu quả của bồi lắng chất hữu cơ đáy hồ là thiếu ôxy và sự sản sinh các khí độc hàm lượng cao nơi đáy hồ. Vì vậy lượng trầm tích trong hồ luôn tăng theo thời gian, lớn hơn nhiều so với lượng bùn được khoáng hóa.. Khi lớp đáy hồ không có ôxy, các vi sinh vật hiếu khí không thể sống được và do đó không có nguồn tiêu thụ lớp bùn đáy khiến lớp bùn ngày càng dày. 

- Các chất dinh dưỡng N và P từ nguồn gốc xác sinh vật, nước thải và nước mưa chảy tràn, phân hoá học, … dễ trầm tích trong bùn đáy HĐT. Các loại phospho trong HĐT bao gồm: phospho hoạt tính hoà tan (thường gọi là orthophotphat) hay là photphát hữu cơ hoà tandạng H2PO4-, HPO42- và PO43- ; phospho hữu cơ liên kết tồn tại như một thành phần sinh khối của thực vật, động vật và vi khuẩn; phospho hữu cơ không liên kết dưới dạng hợp chất hữu cơ không hoà tan hoặc keo, là sản phẩm của sự phân huỷ sơ bộ phospho hữu cơ liên kết; phospho vô cơ liên kết dưới dạng các loại muối phốt phát hoặc  orthophotphat hấp phụ trong sét, trong phức chất với các chất rắn; và  phospho vô cơ không liên kết chủ yêú là các chất tẩy giặt. Các dạng phospho hoạt tính trong trầm tích hồ như: photphat thể hòa tan  bị hút bám vào các hạt bùn, photphat vô cơ liên kết với Ca và Fe, photphat hoạt tính hữu cơ,… có khả năng tái hòa nhập vào nước và đe dọa gây nên tình trạng phú dưỡng hồ [5]. Quá trình hô hấp ở lớp cặn đáy tiêu thụ lượng lớn ô xy ở  tầng nước đáy hồ. Độ tiêu thụ ô xy tầng đáy liên quan đến quá trình chuyển hoá phospho ở đây [4].

- Thành phần các kim loại nặng dễ hấp thụ trên bề mặt các chất lơ lửng dạng hữu cơ và vô cơ. Khi các chất này lắng xuống thành bùn thì các kim loại nặng cũng sẽ bị tích tụ trong bùn.  Quá trình tích lũy các nguyên tố kim loại nặng Cu, Zn, Cd, As, Pb,  Hg, Cr, Sb, Mn liên quan mật thiết với pha không hòa tan, trong đó dạng tồn tại chủ yếu là dạng liên kết các hạt keo hoặc tích lũy trong trầm tích hạt nhỏ (khoáng vật sét). Các khoáng vật sét, các chất keo có độ dính kết cao luôn có xu hướng hấp thụ các ion kim loại nặng từ pha hòa tan vào trong liên kết hình thành hạt keo chứa nguyên tố kim loại ở dạng bền vững và có xu thế tích tụ trong trầm tích. Khi các chất này lắng xuống thì các kim loại nặng cũng sẽ bị tích tụ trong bùn do pH cao hơn trong nước thải vì quá trình quang hợp. Sự kết tủa của các kim loại có hàm lượng cao có thể làm cho các kim loại ở lượng vết kết tủa theo (hiện tượng đồng kết tủa). Các kim loại cũng có thể tương tác với bùn lắng theo một loạt các cơ chế khác nhau như hấp phụ, trao đổi ion  hoặc  tạo phức trong bùn lắng [6]. Trong trầm tích, các kim loại nặng thường được phân thành 5 dạng chính: dạng trao đổi, các dạng liên kết với: cacbonat, Fe - Mn oxit, với các chất hữu cơ,… hoặc dạng không hòa tan [5, 7]. Theo thời gian, dưới tác động của nước mưa  và nước hồ tính chất của bùn sẽ biến đổi, chuyển hóa và có thể gia tăng sự tích lũy kim loại nặng có mặt trong nước. 

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHÍNH CỦA BÙN HỒ ĐÔ THỊ HÀ NỘI

Thành phần hữu cơ

Thành phần chủ yếu bùn cặn lắng đọng, trầm tích trong kênh hồ của HTTN chung đô thị có nguồn gốc chủ yếu từ nước thải sinh hoạt. Bùn cặn trong sông hồ thoát nước có nguồn gốc từ nước thải và nước mưa chảy tràn. Các hồ thoát nước đô thị thường có hiện tượng nước nở hoa nên một lượng chất bẩn hữu cơ (theo BOD5) đáng kể bổ sung vào nước ao hồ (từ 1,2 đến 5 mg/L) sau đó lắng xuống bùn cặn dưới dạng xác chết của tảo và thực vật [4, 5]. Hàm lượng chất hữu cơ trong bùn nạo vét từ ao hồ điều hòa dao động tương đối lớn, với giá trị từ 10 đến 65% trọng lượng khô phụ thuộc vào các loại hồ trên HTTN [4]. 

Theo Bùi Thị Thủy, 2013, trong trầm tích bùn hồ Ba Mẫu lâu năm với pH là 7,59 thì thành phần hữu cơ tính theo carbon là 20,11% và tổng chất hữu cơ là 36,2% trọng lượng khô. Ngoài ra do tiếp nhận nước thải sinh hoạt xung quanh hồ, trong bùn còn có E.coli tới 2000vk/g [7]. Cũng thấy rằng trong trầm tích sông hồ lâu ngày, nhiều thành phần hữu cơ trong bùn bị phân hủy và khoáng hóa, độ tro của bùn cao.  

Do hàng chục năm chưa được nạo vét, bùn trầm tích các hồ Tây và hồ Hoàn Kiếm chủ yếu là loại sét pha hữu cơ, đôi chỗ lẫn vỏ ốc và rễ cây, hàm lượng hữu cơ cao từ 11% đến 22%. Thành phần oxit chủ yếu của bùn là SiO2 (chiếm khoảng 65%) Al2O3 (từ 15÷20%) và Fe2O3 (từ 15÷20%)[3, 8]. Hồ Hoàn Kiếm là hồ nhóm 1 nên  lớp trầm tích giàu bùn và các vật chất hữu cơ do xác của các thuỷ sinh vật bị phân huỷ, trong lúc đó Hồ Tây nhiều năm tiếp nhận nước thải và nước mưa từ cống Mai Xuân Thưởng đổ vào nên chất hữu cơ trong trầm tích chủ yếu là cặn nước thải lắng đọng giống như các hồ thoát nước nội đô khác [3].

Các thành phần dinh dưỡng N, P trong trầm tích

Phần lớn các hồ Hà Nội ở mức độ giàu dinh dưỡng do hàm lượng P và N trong nước xả vào hồ khá lớn (nồng độ PO43- từ 8 - 15 mg/L). Phospho dòng vào thường trầm tích và lắng đọng trong hồ, tạo nên lượng tích tụ lớn. Trong bùn nạo vét HĐT, hàm lượng TN thường chiếm 2,9 ÷ 4,3% và TP  là 2,6 ÷ 3,8% trọng lượng khô. Hàm lượng photpho trong bùn cặn một số hồ Hà Nội  năm 2004, trước khi cải tạo theo Dự án thoát nước Hà Nội giai đoạn 2 (Hình 2)  rất lớn, dao động từ 1500 đến 3900 mg TP/kg [9].

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CỦA BÙN TRẦM TÍCH HỒ ĐÔ THỊ HÀ NỘI - Ảnh 2.
Hình 2. Hàm lượng photpho trong bùn trầm tích các hồ Hà Nội trước khi cải tạo [9].

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (Đại học Bách khoa Hà Nội), 2018, cho thấy trầm tích hồ Tây chứa một lượng dinh dưỡng N và P cao, đặc biệt là các hợp chất P với giá trị tổng trung bình là 254,7 mg/kg, biến động trong khoảng rộng (97÷481 mg/kg), trong khi giá trị tổng N thấp hơn, ổn định và biến động trong khoảng hẹp (2,2 ÷ 28,2 mg/kg) [3].

Trong bùn trầm tích của hồ Ba Mẫu, tổng nitơ (TN) là  0,4% trọng lượng khô nhưng  tổng photpho (TP) là 1,64% trọng lượng khô và tỉ lệ C/N =50,3 [7].

Các kim loại nặng

Trong bùn trầm tích các sông hồ, các thành phần kim loại nặng xuất hiện với nồng độ nằm trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên đối với bùn cặn các hồ thoát nước, các thành phần kim loại nặng như: Cd, Zn, Cu, Ni, Pb,.. có sự dao động lớn, nhiều lúc vượt ngưỡng độc hại [10]. Tetsuro Kikuchi, Huynh Trung Hai và Shuzo Tanaka, 2010 cho thấy rằng hàm lượng  As, Cd, Cr, Cu, Pb và Zn trong trầm tích bề mặt của HĐT Hà Nội là cao hơn so với mức trung bình của các hồ trên thế giới  [11].

Hồ Ba Mẫu được nạo vét từ cuối những năm 90, bờ được kè và nước thải được tách. Tuy nhiên một phần nước thải phân tán ven bờ và nước mưa trong lưu vực chảy vào hồ. Với pH nước hồ là 7,59, trong trầm tích lớp bề mặt có hàm lượng một số kim loại nặng tính theo trọng lượng khô như: Zn là 2456,57 mg/kg, Cu là 91,1 mg/kg, Cd là 5,71 mg/kg, Ni là 69,63 mg/kg, Cu là 148,7 mg/kg hô, và Fe là 6153,6 mg/kg [7].

Bùn hồ Tây lưu trữ nhiều chục năm  nay hầu như chưa được nạo vét, ngoài ra nhiều năm nay do thi công tuyến cống Thụy Khê nên nước thải và nước mưa lưu vực Phan Đình Phùng đổ vào nên một lượng bùn thải thoát nước, trong đó có thành phần kim loại nặng, cũng tích tụ lại trong hồ Tây. Các nghiên cứu về thành phần kim loại nặng trong trầm tích hồ Tây đã được trình bày trong nhiều công bố gần đây như: Kikuchi Tetsuro, Hai Huynh Trung, Tanaka Shuzo (2010) [11], Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, 2011 [12], Bùi Thị Hoa, 2016 [13], Hoàng Thị Thu Hương và cộng sự (2018)  [3], Trần Đức Hạ 2018 [10],... Kết quả phân tích một số thành phần kim loại nặng trong các mẫu bùn trầm tích độ sâu từ 15 cm (tầng mặt)  đến 50 cm (tầng đáy) tại các vị trí cách bờ từ 1 đến 30 m khu vực cống Mai Xuân Thưởng được thể hiện trên các Hình 3, Hình 4, Hình 5 và Hình 6. Thành phần kim loại nặng trong bùn lớp đáy hầu hết các vị trí đều có hàm lượng cao hơn bùn lớp mặt;  điều này giải thích một phần sự có mặt của các chất dinh dưỡng cũng như kim loại nặng trong lớp nước là do quá trình giải phóng  chúng từ lớp bùn. Tại một vài vị trí vùng ven bờ (các điểm 5,6,7 và 8), hàm lượng Zn bùn bề mặt cao hơn ở đáy,  sự thay đổi này có thể do hoạt động xả thải ven bờ vào hồ. Lớp bùn tầng mặt giữa hồ tại vị trí: 10, 14, 22 có hàm lượng As cũng khá cao. Sự có mặt các chất ô nhiễm trong trầm tích có thể từ quá trình hình thành hồ hay quá trình tiếp nhận nước thải hàng chục năm dẫn đến tích tụ ô nhiễm trong lớp bùn đáy. Lớp bùn Hồ Tây có thời gian dài tiếp nhận nước thải sinh hoạt của khu vực dân cư xung quanh hồ; kim loại nặng có trong nước thải tích tụ trong trầm tích. Ngoài ra, nước mưa chảy tràn cũng có nguy cơ cuốn theo lượng kim loại từ bụi đường tích lũy vào trầm tích.  Kết quả phân tích cũng cho thấy hàm lượng kim loại nặng: As, Cd, Pb và Zn ở mức thấp. Tuy nhiên các giá trị này thay đổi theo vị trí lấy mẫu trong hồ. 

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CỦA BÙN TRẦM TÍCH HỒ ĐÔ THỊ HÀ NỘI - Ảnh 3.
Hình 3. Hàm lượng As trầm tích hồ Tây
NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CỦA BÙN TRẦM TÍCH HỒ ĐÔ THỊ HÀ NỘI - Ảnh 4.
Hình 4. Hàm lượng Cd trầm tích hồ Tây
NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CỦA BÙN TRẦM TÍCH HỒ ĐÔ THỊ HÀ NỘI - Ảnh 5.
Hình 5. Hàm lượng Pb trầm tích hồ Tây
NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CỦA BÙN TRẦM TÍCH HỒ ĐÔ THỊ HÀ NỘI - Ảnh 6.
Hình 6. Hàm lượng Zn trầm tích hồ Tây.

 Hàm lượng kim loại nặng trong bùn là mối quan tâm đầu tiên khi nạo vét hồ thoát nước nội đô, có liên quan chặt chẽ đến mục đích tái sử dụng bùn hoặc việc đổ bùn không đúng quy định nhu ảnh hưởng đến hệ sinh thái tại khu vực. Xem xét về khía cạnh tái sử dụng bùn nạo vét từ hồ Tây theo các thông số nêu trong QCVN 03-MT:2015/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng đất. Hình 7 thể hiện các biểu đồ so sánh nồng độ trung bình kim loại nặng trong trầm tích hồ Tây ở lớp mặt và lớp đáy với ngưỡng cho phép đối với các loại đất sử dụng cho các mục đích khác nhau.

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CỦA BÙN TRẦM TÍCH HỒ ĐÔ THỊ HÀ NỘI - Ảnh 7.
Hình 7. So sánh hàm lượng trung bình của As và Cd của trầm tích hồ Tây với các ngưỡng giá trị QCVN 03-MT:2015/BTNMT

Ghi chú: M- bùn tầng mặt, D- bùn tầng đáy, Đất NN- đất nông nghiệp, ĐấtLN- đất nông nghiệp, ĐấtDS-đất dân sinh, ĐấtCN – đất công nghiệp, ĐấtDV- đất dịch vụ. 

Các biểu đồ so sánh nêu trên Hình 7 cho thấy hàm lượng As và Cd trong bùn trầm tích hồ Tây có giá trị thấp hơn ngưỡng giới hạn dùng cho tất cả các loại đất trong QCVN 03-MT:2015/BTNMT. Tuy nhiên theo Hình 6, hàm lượng Pb trung bình của lớp bùn tầng đáy và tầng mặt tại vị trí ven bờ gần cống xả có giá trị 70,92 mg/kg và 70,67 mg/kg, cao hơn ngưỡng cho phép là 70 mg/kg của đất sử dụng cho mục đích trồng cây nông nghiệp.

Trầm tích hồ Tây  một số điểm vùng ven bờ bị ô nhiễm một số kim loại nặng như As, Zn, Pb do vượt  ngưỡng của QCVN 43:2012/BTNMT đối với trầm tích nước ngọt cho mục đích bảo vệ đời sống thủy sinh. Theo Kikuchi Tetsuro, Hai Huynh Trung, Tanaka Shuzo, 2010, hàm lượng As trong trầm tích bề mặt của hồ Tây tại các cống thải dao động từ 6,26 đến 11,7 mg/kg trọng lượng tươi cao hơn so với mức trung bình của các hồ trên thế giới là 77,7 mg/kg trọng lượng tươi [11]. Hoàng Thị Thu Hương và cộng sự, 2018, cho thấy có nhiều mẫu trầm tích hồ Tây chứa một số kim loại nặng như As, Zn, Pb với hàm lượng vượt giá trị cho phép quy định tại QCVN 43:2012/BTNMT [3]. Bùi Thị Hoa, 2016 cho thấy, hàm lượng As trong trầm tích hồ Tây khá cao dao động từ 17,6-70 mg/kg chất khô. Tại tất cả các điểm nghiên cứu hàm lượng As đều vượt quá QCVN 43: 2012/BTNMT - quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích (17mg/kg chất khô) nhiều lần. Hàm lượng As trung bình trong trầm tích vào mùa khô cao gấp 1,97 lần QCVN 43: 2012/BTNMT còn mùa khô cao gấp 2,79 lần so với QCVN 43: 2012/BTNMT [13]. 

Hoàng Thị Thu Hương và cộng sự, 2017, cũng  cho thấy trong trầm tích hồ Hoàn Kiếm hàm lượng As dao động từ 1,68 ÷16,54 mg/kg, Cd từ 0,21÷ 2,06, Pb từ 41,46 ÷256,1, Cu từ 50,8 ÷167,7, Zn từ 171,9 ÷668,7 mg/kg,… và tại nhiều vị trí trong hồ mẫu trầm tích có hàm lượng kim loại nặng vượt giá trị cho phép quy định tại QCVN 43:2012/BTNMT [8]. Trần Đức Hạ, 2011, phân tích bùn cặn cống thoát nước đầu hồ Bảy Mẫu cũng như bùn cặn sông Kim Ngưu tại Yên Sở của, cho thấy hàm lượng As, Pb và Zn trong đó luôn thấp, mức độ vết hoặc nhỏ hơn các quy định cho phép đối với đất nông nghiệp theo QCVN 03:2008/BTNMT [10]. 

Như vậy, do lắng đọng và trầm tích lâu năm trong HĐT nên  nồng độ một số kim loại  nặng như: As, Zn, Pb, Cr,.. vượt  ngưỡng của QCVN 43:2012/BTNMT đối với trầm tích nước ngọt cho mục đích bảo vệ đời sống thủy sinh. Tuy nhiên hàm lượng trung bình các kim loại nặng như  As, Cd, Pb, Cr, Zn, Cu,Hg,…vẫn nằm  dưới ngưỡng quy định đối với chất thải nguy hại, đảm bảo cho các loại bùn trầm tích khô có thể sử dụng để san nền xây dựng công trình công nghiệp, dịch vụ, dân sinh, trồng cây lâm nghiệp hoặc một số loại cây nông nghiệp khác phù hợp. Đánh giá theo QCVN 07:2009/BTNMT và QCVN 50:2013/BTNMT về ngưỡng chất thải nguy hại thì các chỉ tiêu kim loại nặng của các mẫu bùn trầm tích các HĐT Hà Nội đều nằm trong giới hạn cho phép. Bùn nạo vét từ trầm tích các hồ này có thể xử lý như chất thải thông thường.

KẾT LUẬN

Do là một công trình cơ bản trong HTTN thành phố nên trầm tích HĐT bị ô nhiễm từ các nguồn gốc bên ngoài và nội tại. Các số liệu phân tích thu thập được từ các dự án và đề tài nghiên cứu khoa học trước đây cũng như phân tích cập nhật tại một số hồ trong thời gian gần đây thấy rằng bùn HĐT Hà Nội có thành phần hữu cơ dao động tương đối lớn, với giá trị từ 10 đến 65% trọng lượng khô phụ thuộc vào các loại hồ trên HTTN. Do ít được nạo vét một lượng lớn phospho chủ yếu nguồn gốc bên ngoài lắng đọng lại trong bùn  trầm tích trong hồ  với  tỉ lệ 2,6 ÷ 3,8% trọng lượng khô (tương ứng hàm lượng khoảng 1500 đến 3900 mg TP/kg ), trong khi đó tỉ lệ  TN thường chiếm 2,9 ÷ 4,3% . Chế độ hoạt động cũng như thành phần tính chất nước hồ tạo điều kiện để các kim loại nặng như: Zn, Cu, As, Pb, Cd,.. cũng như các chất hữu cơ và phospho lắng đọng. Nồng độ kim loại nặng trong bùn HĐT dao động phụ thuộc vào từng loại hồ và chu kỳ nạo vét. Hàm lượng kim loại nặng trong các hồ Hà Nội phần lớn đảm bảo quy định  của QCVN 43:2012/BTNMT đối với trầm tích nước ngọt cho mục đích bảo vệ đời sống thủy sinh và không vượt ngưỡng nguy hại theo QCVN 50:2013/BTNMT về ngưỡng chất thải nguy hại nên các loại bùn nạo vét này có thể có thể xử lý như chất thải thông thường hoặc sử dụng để san nền xây dựng các công trình công nghiệp, công trình dịch vụ, dân sinh,… làm vật liệu xây dựng, cát nhân tạo,… hoặc xem xét để trồng một số loại cây nông nghiệp phù hợp.

Lời cảm ơn: Cảm ơn Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn  tài trợ học bổng Chương trình đào tạo tiến sĩ mã số VINIF.2021.TS.084 cho NCS Trần Thúy Anh để cùng với các cộng sự thực hiện nghiên cứu này.  

Tài liệu tham khảo

  1. Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội, 2017. Báo cáo số 1604/BC-TNHN: Hiện trạng quản lý hồ sơ theo phân cấp và hiện trạng môi trường các hồ trên địa bàn Thành phố Hà Nội.

  2. Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội, 2020, Báo cáo hiện trạng thoát nước Hà Nội năm 2020.

  3. Ban quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình cấp nước, thoát nước và môi trường Hà Nội, 2018. Báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án: Nạo vét bùn, bổ cập nước và xây dựng cột phun nước hồ Tây, hạng mục: Nạo vét bùn.

  4. Trần Đức Hạ, 2016. HĐT: Quản lý kỹ thuật và kiểm soát ô nhiễm. Nhà Xuất bản Xây dựng.

  5. International Lake Environmental Committee,1999. Guidelines of Lake Management, Volume 9: Resevoir Water Quality Management.

  6. A. Tessier, P.G.C. Campbell, M. Bisson, 1979.  Sequential Extraction Procedure for the Speciation of Particulate Trace Metals, Anal. Chem, 1979, 51, 844 – 851.

  7. Bùi Thị Thủy, 2013. Nghiên cứu khả năng thu hồi khí sinh học từ bùn thải đô thị. Luận văn thạc sĩ khoa học chuyên ngành Công nghệ môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

  8. Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội, 2017. Báo cáo đánh giá tác động môi trường Dự án: Cải tạo môi trường nước hồ Hoàn Kiếm, Hạng mục: Nạo vét bùn lòng hồ.

  9. NIPPON KOEI, 2005. Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án thoát nước Hà Nội giai đoạn II – Phần:  Đánh giá tác động môi trường. 

  10. Trần Đức Hạ, 2018. Phân tích, đánh giá thành phần kim loại nặng trong bùn trầm tích sông Tô Lịch và hồ Tây – Đề xuất giải pháp quản lý phù hợp. Tạp chí Môi trường, Chuyên đề I, tháng 3/2018, trang 49-55.

  11. Kikuchi Tetsuro, Hai Huynh Trung, Tanaka Shuzo, 2010. Characterization of Heavy Metal Contamination from their Spatial Distributions in Sediment of an Urban Lake of Hanoi, Vietnam, Journal of Water and Environment Technology, Vol. 8, No.2, 2010, pp. 111-123.

  12. Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, 2011. Đề án ''Điều tra đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường nước, hệ sinh thái lòng hồ Tây; đề xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm và khai thác sử dụng hợp lý hồ Tây", do UBND quận Tây Hồ và Ban quản lý hồ Tây quản lý và thực hiện.

  13.  Bùi Thị Hoa, 2016. Nghiên cứu sự phân bố và chu chuyển của As trong một số thành phần chính của hệ sinh thái hồ Tây (Hà Nội). Luận án tiến sĩ sinh thái học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
     

Tác giả: Trần Thúy Anh, Trần Đức Hạ, Đặng Thị Thanh Huyền, Nguyễn Mạnh Khải

Bài viết cùng chuyên mục

Tuyển sinh 2021-1