Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất sử dụng an toàn nước mưa cho sinh hoạt tại một số huyện ngoại thành Hà Nội

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:101

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu đề tài gồm có: Điều tra, đánh giá thực trạng chất lượng nước mưa dùng cho sinh hoạt tại ba huyện Đan Phượng, Phúc Thọ và Ứng Hòa. Đánh giá một số yếu tố liên quan đến chất lượng nước mưa dùng cho sinh hoạt tại một số huyện ngoại thành Hà Nội. Đề xuất mô hình sử dụng an toàn nước mưa cho sinh hoạt tại một số huyện ngoại thành Hà Nội.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất sử dụng an toàn nước mưa cho sinh hoạt tại một số huyện ngoại thành Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Trần Văn An NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG AN TOÀN NƢỚC MƢA CHO SINH HOẠT TẠI MỘT SỐ HUYỆN NGOẠI THÀNH HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Trần Văn An NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG AN TOÀN NƢỚC MƢA CHO SINH HOẠT TẠI MỘT SỐ HUYỆN NGOẠI THÀNH HÀ NỘI Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Mã số: 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN THỊ HÀ Hà Nội - 2016
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ, động viên của các thầy cô giáo, bạn bè, gia đình. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ môi trƣờng, các thầy cô giáo và các cán bộ của Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi hoàn thành đƣợc đề tài nghiên cứu này. Tôi xin trân trọng cảm ơn đến cô giáo hƣớng dẫn, PGS.TS Nguyễn Thị Hà đã hƣớng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình và có nhiều góp ý quý báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn Trung tâm Y tế dự phòng Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện các phân tích chất lƣợng nƣớc tại Trung tâm. Tôi xin cảm ơn các đồng nghiệp trong Khoa Xét nghiệm – Trung tâm Y tế dự phòng Hà Nội đã giúp đỡ tôi hoàn thành công trình nghiên cứu của mình. Do thời gian nghiên cứu và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi mong nhận đƣợc các ý kiến đóng góp để đề tài nghiên cứu đƣợc hoàn thiện hơn. Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Học viên Trần Văn An
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................3 1.1. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc sinh hoạt, ăn uống và ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời ..........................................................................................3 1.1.1. Hiện trạng các nguồn nƣớc sử dụng trong ăn uống, sinh hoạt ............3 1.1.2. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc mƣa sử dụng trong ăn uống, sinh hoạt .....7 1.1.3. Ảnh hƣởng của chất lƣợng nƣớc ăn uống đến sức khỏe con ngƣời ..13 1.2. Các phƣơng pháp thu, tích chứa và xử lý nƣớc mƣa trên thế giới và Việt Nam..........................................................................................................19 1.2.1. Phƣơng pháp thu nƣớc mƣa ..............................................................19 1.2.2. Phƣơng pháp lƣu chứa nƣớc mƣa......................................................23 1.2.3. Phƣơng pháp xử lý làm sạch nƣớc mƣa ............................................29 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................34 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu...............................................................................34 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ..........................................................................34 2.2.1. Kế thừa, thu thập tài liệu, thông tin, số liệu ......................................34 2.2.2. Phƣơng pháp khảo sát thực tế, lấy mẫu nghiên cứu hiện trƣờng ......34 2.2.3. Các thông số phân tích chất lƣợng nƣớc mƣa ...................................39 2.2.4. Mô hình bể lƣu chứa nƣớc mƣa bằng các loại vật liệu .....................40 2.2.5. Đánh giá, xử lý số liệu .......................................................................40 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................42 3.1. Thực trạng hệ thống thu và lƣu chứa nƣớc mƣa tại khu vực nghiên cứu 42 3.1.1. Thực trạng hệ thống thu nƣớc mƣa ...................................................42 3.1.2. Thực trạng hệ thống lƣu chứa nƣớc mƣa ..........................................42 3.2. Thực trạng chất lƣợng nƣớc mƣa tại khu vực nghiên cứu .......................47 3.2.1. Đánh giá cảm quan về chất lƣợng nƣớc mƣa ....................................47 3.2.2. Thông số giá trị pH ............................................................................47
3.2.3. Chỉ số pecmanganat...........................................................................49 3.2.4. Các thông số hóa học khác (nitrit, nitrat, amoni, sắt tổng số, độ cứng tổng số, clorua, asen) .........................................................................50 3.2.5. Thông số vi sinh vật (Tổng coliforms và E. Coli) .............................51 3.3. Đánh giá sơ bộ nguyên nhân chất lƣợng nƣớc mƣa không đạt tiêu chuẩn .................................................................................................................54 3.3.1. Nguyên nhân ảnh hƣởng đến giá trị pH ............................................54 3.3.2. Nguyên nhân ảnh hƣởng đến chỉ số pecmanganat ............................57 3.3.3. Nguyên nhân ảnh hƣởng đến thông số vi sinh vật ............................57 3.4. Đề xuất mô hình thu và lƣu chứa nƣớc mƣa an toàn ...............................58 3.4.1. Khoảng thời gian thu nƣớc mƣa thích hợp trong năm ......................58 3.4.2. Thời điểm thu nƣớc trong các trận mƣa ............................................58 3.4.3. Hệ thống thu và lƣu chứa nƣớc mƣa .................................................59 3.4.4. Hệ thống xử lý nƣớc mƣa đảm bảo an toàn cho ăn uống ..................63 3.4.5. Lƣu chứa nƣớc mƣa vào lòng đất để sử dụng lâu dài .......................64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................69 Kết luận: ................................................................................................................69 Kiến nghị:..............................................................................................................70 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................71 PHỤ LỤC ..................................................................................................................73
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1. Một số nguồn nƣớc trên trái đất ..................................................................3 Bảng 2. Hiện trạng khai thác sử dụng nƣớc dƣới đất ở Đồng bằng Bắc bộ, Hà Nội và toàn lãnh thổ Việt Nam ...........................................................................4 Bảng 3. Kết quả phân tích nƣớc mƣa tại làng Lai Xá và Cự Khê sau khi lắp bộ lọc năm 2011 ....................................................................................................10 Bảng 4. Các nhóm và nguồn vi sinh vật gây bệnh có thể đƣợc tìm thấy trong hệ thống thu và lƣu chứa nƣớc mƣa ...............................................................12 Bảng 5. Số liệu chất lƣợng nƣớc mƣa tại vùng Tây Nam nƣớc Pháp ....................13 Bảng 6. Một số đƣờng phơi nhiễm với yếu tố nguy cơ sinh vật trong nƣớc .........15 Bảng 7. Một số sinh vật gây bệnh lây qua đƣờng nƣớc ăn uống ............................16 Bảng 8. Hệ số thu nƣớc của các loại mái thu ..........................................................20 Bảng 9. Các thông số của hệ thống thu gom nƣớc mƣa bổ sung vào tầng nƣớc ngầm...........................................................................................................29 Bảng 10. Công nghệ lọc và các dạng vi sinh vật có thể bị loại bỏ .........................31 Bảng 11. Liều lƣợng tia UV cần thiết để bất hoạt Cryptosporidium, Giardia, Virus ....................................................................................................................31 Bảng 12. Thời gian cần thiết để chlorine có tác dụng đối với Cryptosporidium, Giardia, Virus (nồng độ chlorine tự do = 1,0 mg/L; pH = 7,0, nhiệt độ =200C) ........................................................................................................32 Bảng 13. Hiệu quả bất hoạt Giardia ở nồng độ 3-log (99,9%) đối với sự thay đổi pH, nhiệt độ, nồng độ chlorine tự do .........................................................32 Bảng 14. Vị trí lấy mẫu nƣớc mƣa tại ba huyện Đan Phƣợng, Phúc Thọ và Ứng Hòa .............................................................................................................34 Bảng 15. Các thông số khảo sát hệ thống thu gom và lƣu chứa nƣớc mƣa ............38 Bảng 16. Các thông số phân tích chất lƣợng nƣớc mƣa .........................................39 Bảng 17. Phân loại các biến số nghiên cứu và phƣơng pháp thu thập ...................40 Bảng 18. Tỷ lệ thống kê các thông số của hệ thống thu và lƣu chứa nƣớc mƣa tại Ứng Hòa, Đan Phƣợng và Phúc Thọ .........................................................45
Bảng 19. Thống kê số năm, thể tích bể của hệ thống thu và lƣu chứa nƣớc mƣa tại Ứng Hòa, Đan Phƣợng và Phúc Thọ .........................................................46 Bảng 20. Tỷ lệ số thông số đạt tiêu chuẩn trong đợt khảo sát 1 ...............................52 Bảng 21. Tỷ lệ số thông số đạt tiêu chuẩn trong đợt khảo sát 2 ...............................53 Bảng 22. Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc mƣa lấy theo các thời gian khác nhau tính từ đầu trận mƣa ...................................................................................59 Bảng 23. Tỷ lệ số mẫu đạt trong mẫu nƣớc giếng của các hộ dân tự khai thác tại huyện Ứng Hòa ..........................................................................................65
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Tỷ lệ phân bố nước ở các lưu vực sông [3] ...................................................6 Hình 2. Thiết bị loại bỏ nước mưa đầu trận ............................................................21 Hình 3. Kết cấu hố đào thu nước mưa [4] ................................................................28 Hình 4. Kết cấu hệ thống thu nước mưa bằng hố đào kết hợp ống đóng cho quy mô hộ gia đình [4] ...........................................................................................28 Hình 5. Đồ thị tỷ lệ % các loại mái thu nước mưa ...................................................42 Hình 6. Đồ thị tỷ lệ % các loại vật liệu làm bể chứa nước mưa ...............................43 Hình 7. Đồ thị tỷ lệ % vị trí đặt bể lưu chứa nước mưa ...........................................43 Hình 8. Đồ thị tỷ lệ % cách lấy nước mưa từ bể .......................................................44 Hình 9. Đồ thị giá trị pH của mẫu nước mưa tại huyện Phúc Thọ ...........................47 Hình 10. Đồ thị giá trị pH của mẫu nước mưa tại huyện Đan Phượng ...................48 Hình 11. Đồ thị giá trị pH của mẫu nước mưa tại huyện Ứng Hòa .........................48 Hình 12. Đồ thị giá trị chỉ số pecmanganat của nước mưa tại huyện Phúc Thọ .....49 Hình 13. Đồ thị giá trị chỉ số pecmanganat của nước mưa tại huyện Đan Phượng 49 Hình 14. Đồ thị giá trị chỉ số pecmanganat của mẫu nước mưa tại huyện Ứng Hòa ....................................................................................................................50 Hình 15. Sự biến thiên giá trị pH theo thời gian chứa trong một số loại bể ............55 Hình 16. Mô hình bể nước mưa chát xi măng và ốp gạch men ................................56 Hình 17. Mẫu nước mưa lấy theo thời gian từ lúc bắt đầu mưa ..............................59 Hình 18. Mô hình thu nước mưa có loại bỏ nước mưa đầu trận ..............................61 Hình 19. Mô hình thu nước mưa kết hợp bỏ nước mưa đầu trận và lọc cát sỏi trước khi vào bể lưu chứa ....................................................................................61 Hình 20. Mô hình bể lọc nước mưa trước khi vào bể lưu chứa nước .......................62 Hình 21. Mô hình sử dụng nước mưa bổ sung nhân tạo cho nước ngầm qua hố thấm ....................................................................................................................66 Hình 22. Mô hình sử dụng nước mưa bổ sung nhân tạo cho nước ngầm qua giếng đào..............................................................................................................66
Hình 23. Mô hình sử dụng nước mưa bổ sung nhân tạo cho nước ngầm qua giếng khoan ..........................................................................................................67 Hình 24. Màng chắn lá và màng trượt lá..................................................................89 Hình 25. Rổ thu mảnh tạp và thiết bị loại bỏ dòng nước mưa đầu ...........................89 Hình 26. Mô hình thu trữ nước mưa hộ gia đình vùng ĐB sông Cửu Long [8] .......90 Hình 27. Mô hình thu trữ nước mưa tại làng Lai Xá và Cự Khê [17] ......................90 Hình 28. Bể chứa nước mưa .....................................................................................91 Hình 29. Bể lưu chứa nước được ốp gạch men giảm sự tiếp xúc của nước mưa với xi măng tại vị trí mẫu P14 .........................................................................91
CHỮ VIẾT TẮT BYT Bộ Y tế DALY Năm sống hiệu chỉnh theo mức độ tàn tật (disability adjusted live years) ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia SOCs Hợp chất hữu cơ nhân tạo (synthetic organic chemical) TCN Trƣớc công nguyên TCVN Tiêu chuẩn kỹ thuật Quốc gia Việt Nam TOC Tổng cacbon hữu cơ (total organic carbon) UV Tia cực tím (ultraviolet) VOCs Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (volatile organic chemical) WHO Tổ chức Y tế thế giới (world health organization)
MỞ ĐẦU Việc thu gom và sử dụng nƣớc mƣa không phải là mới. Rất lâu trƣớc khi hệ thống cung cấp nƣớc và xử lý tập trung đƣợc xây dựng, loài ngƣời biết rằng việc tiếp cận với nguồn nƣớc là một điều cần thiết cơ bản cho sự sống còn. Bằng chứng khảo cổ học đã chứng minh các kỹ thuật thu nƣớc mƣa đã có ít nhất 4.000năm. Vết tích của bể chứa nƣớc đã đƣợc tìm thấy ở Israel, đƣợc cho là từ 2.000 trƣớc công nguyên (TCN) [16]. Thu nƣớc mƣa là một cách để làm lợi từ các dạng nƣớc trong khí quyển theo mùa, nếu không thu lƣợng nƣớc này sẽ biến thành dòng chảy hoặc bay hơi. Trong khi nƣớc mƣa có thể cung cấp cho nhiều mục đích sử dụng, thông dụng nhất là tƣới trong nông nghiệp và sử dụng cho nhu cầu trong gia đình (cho cả mục đích để uống và không uống). Việt Nam có tài nguyên nƣớc khá phong phú gồm tài nguyên nƣớc mƣa, tài nguyên nƣớc mặt, tài nguyên nƣớc ngầm,… nhƣng phân bố không đều về mặt không gian và thời gian. Trong đó, tài nguyên nƣớc mƣa ở Việt Nam với lƣợng mƣa tƣơng đối phong phú, lƣợng mƣa trung bình hàng năm đạt 1960 mm. So với lƣợng mƣa trung bình cùng vĩ độ (100-200 Bắc) thì ở nƣớc ta có lƣợng mƣa khá dồi dào, gấp 2,4 lần [10]. Bắc Bộ, mùa mƣa thƣờng kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 hàng năm; lƣợng mƣa trong mùa mƣa chiếm từ 70-90% tổng lƣợng mƣa hàng năm [10]. Mùa khô kéo dài 5-6 tháng, có khi tới 7-8 tháng, có nơi 2-3 tháng không có mƣa, là nguyên nhân chính gây thiếu nƣớc, hạn hán nghiêm trọng. Tiêu biểu là đợt hạn hán diễn ra ở khu vực Nam bộ và Tây nguyên vào cuối năm 2015. Theo báo cáo của Trung tâm Y tế dự phòng Hà Nội năm 2015 tính đến hết năm 2014 thành phố Hà Nội có 119 cơ sở cấp nƣớc tập trung, cung cấp nƣớc máy cho 51% hộ gia đình sử dụng, 49% hộ gia đình còn lại sử dụng nguồn nƣớc tự khai thác (chủ yếu ở khu vực ngoại thành). Trong 137 cơ sở cấp nƣớc tập trung có 45 cơ sở cấp nƣớc có công suất từ 1.000 m3/ngày đêm trở lên với tổng công suất khoảng 914.000 m3/ngày đêm và 74 cơ sở cấp nƣớc có công suất dƣới 1.000 m3/ngày đêm với tổng công suất khoảng 28.000 m3/ngày đêm. Các cơ sở cấp nƣớc có công suất trên 1.000 m3/ngày đêm cấp nƣớc chủ yếu cho khu vực các quận nội thành, các cơ 1
sở có công suất dƣới 1.000 m3/ngày đêm phân bố ở các huyện ngoại thành và cấp nƣớc cho một số cụm dân cƣ nhƣ trung tâm huyện, một số làng nghề. Giám sát chất lƣợng nƣớc 3 tháng cuối năm 2014 tại 92 cơ sở cấp nƣớc có công suất dƣới 1.000 m3/ngày đêm, tổng số mẫu nƣớc lấy từ 92 cơ sở là 64 mẫu thì chỉ có 12 mẫu đạt tiêu chuẩn, 52 mẫu không đạt tiêu chuẩn (QCVN 01:2009/BYT). Trong đó các thông số không đạt chủ yếu là: chỉ số pecmanganat, nitrit, sắt, amoni, asen, vi sinh vật. Trung tâm Y tế dự phòng Hà Nội cũng đã xét nghiệm 46 mẫu nƣớc sinh hoạt ở 46 hộ dân tự khai thác ở huyện Sóc Sơn theo QCVN 02:2009/BYT thì đã có tới 42 mẫu có thông số sắt không đạt, 22 mẫu có thông số Coliforms và E.coli không đạt[13]. Vì vậy, việc có một nguồn nƣớc hợp vệ sinh của ngƣời dân khu vực nông thôn ngoại thành Hà Nội là một đòi hỏi chính đáng và cấp thiết. Do vậy, cần phải mở rộng và tăng cƣờng các cơ sở cấp nƣớc tập trung để đáp ứng nhu cầu sử dụng của ngƣời dân. Tuy nhiên, việc này cần phải thực hiện theo lộ trình, cần có thời gian và nguồn lực. Do đó, song song với việc mở rộng phạm vi cấp nƣớc từ các nhà máy thì cũng cần một nguồn nƣớc hợp vệ sinh khác mà ngƣời dân ngoại thành Hà Nội có thể tiếp cận đƣợc. Nội dung nghiên cứu gồm: - Điều tra, đánh giá thực trạng chất lƣợng nƣớc mƣa dùng cho sinh hoạt tại ba huyện Đan Phƣợng, Phúc Thọ và Ứng Hòa. - Đánh giá một số yếu tố liên quan đến chất lƣợng nƣớc mƣa dùng cho sinh hoạt tại một số huyện ngoại thành Hà Nội. - Đề xuất mô hình sử dụng an toàn nƣớc mƣa cho sinh hoạt tại một số huyện ngoại thành Hà Nội. Đề tài “Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất sử dụng an toàn nước mưa cho sinh hoạt tại một số huyện ngoại thành Hà Nội” đƣợc tiến hành với mục đích đánh giá hiện trạng và mức độ an toàn của nƣớc mƣa sử dụng cho sinh hoạt tại ba huyện Đan Phƣợng, Phúc Thọ và Ứng Hòa nhằm đề xuất giải pháp cải thiện. 2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc sinh hoạt, ăn uống và ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời 1.1.1. Hiện trạng các nguồn nƣớc sử dụng trong ăn uống, sinh hoạt Bề mặt trái đất có diện tích khoảng 510 triệu km2, trong đó biển và đại dƣơng chiếm khoảng 71% và lục địa chiểm khoảng 29%. Theo tính toán của các nhà địa chất Mỹ, ƣớc tính tổng lƣợng nƣớc trên trái đất khoảng 1,4 tỷ km3. Trong tổng lƣợng nƣớc này có khoảng 3% là nƣớc ngọt, phần còn lại 97% là nƣớc mặn trong các đại dƣơng. Trong số tổng số 3% nƣớc ngọt trên trái đất có 69% trong số này là băng vĩnh cửu ở hai cực của trái đất, khoảng 1% nƣớc trong các ao hồ, sông suối, khoảng 30% là nƣớc ngầm[19]. Bảng 1. Một số nguồn nƣớc trên trái đất Chiếm tỷ lệ % Chiếm tỷ lệ % của 3 Nguồn nƣớc Thể tích (km ) của nƣớc ngọt tổng nguồn nƣớc (%) (%) Nƣớc biển 1.338.000.000 - 96,5 Băng vĩnh cửu hai cực 24.064.000 68,7 1,74 Nƣớc ngầm: 23.400.000 - 1,69 Nước ngọt 10.530.000 30,1 0,76 Nước mặn 12.870.000 - 0,93 Hơi ẩm trong đất 16.500 0,05 0,001 Băng vĩnh cửu trong đất 300.000 0,86 0,022 Nƣớc hồ: 176.400 - 0,013 Nước ngọt 91.000 0,26 0,007 Nước mặn 85.400 - 0,006 Nƣớc trong khí quyển 12.900 0,04 0,001 Nƣớc trong đầm lầy 11.4700 0,03 0,0008 Nƣớc sông 2.120 0,006 0,0002 Nƣớc trong sinh quyển 1.120 0,003 0,001 Nguồn: [19] 3
Nƣớc ngầm Tổng trữ lƣợng nƣớc ngầm tại Việt Nam có thể khai thác khoảng 172 triệu m3/ngày, tại Hà Nội lƣợng nƣớc ngầm có thể khai thác khoảng 8,4 triệu m3/ngày. So với lƣợng nƣớc ngầm đang khai thác trên toàn quốc là khoảng 8,4 triệu m3/ngày và tại Hà Nội là khoảng 1,8 triệu m3/ngày thì lƣợng nƣớc ngầm ở Việt Nam nói chung và tại Hà Nội nói riêng vẫn còn rất phong phú, tỷ lệ lƣợng nƣớc khai thác trên tiềm năm trên phạm vi toàn quốc là khoảng 4,85%, tại Hà Nội là 21,27% [6]. Bảng 2. Hiện trạng khai thác sử dụng nƣớc dƣới đất ở Đồng bằng Bắc bộ, HàNội và toàn lãnh thổ Việt Nam Lƣợng nƣớc Trữ lƣợng nƣớc % khai thác TT Khu vực đang khai khai thác tiềm so với tiềm thác, m3/ngày năng, m3/ngày năng 1 Đồng bằng Bắc Bộ 2.264.898 17.191.102 13,17 2 Đồng bằng Nam Bộ 2.700.000 23.800.000 11 3 Hà Nội 1.779.398 8.362.000 21,27 4 Toàn lãnh thổ Việt Nam 8.364.513 172.599.897 4,85 Nguồn:[6] Ở nƣớc ta, trong quá trình phát triển kinh tế đất nƣớc, tốc độ đô thị hóa nhanh thì nhu cầu về nƣớc đang tăng nhanh chóng. Để giải quyết vấn đề này thì có một giải pháp thƣờng đƣợc sử dụng là tăng lƣợng nƣớc ngầm khai thác. Tính trung bình cả nƣớc có khoảng 50% lƣợng nƣớc cung cấp cho các khu đô thị là từ nguồn nƣớc ngầm. Các thành phố nhƣ Lạng Sơn, Tuyên Quang, Bắc Ninh, Vĩnh Yên 100% lƣợng nƣớc khai thác sử dụng là từ nƣớc ngầm. Tại Hà Nộitính đến hết năm 2016, trong tổng số 139 cơ sở cấp nƣớc tập trung với công suất thiết kế 1.165.000m3/ngày đêm thì chỉ có nhà máy nƣớc Vinaconex đặt tại Kỳ Sơn, Hòa Bình nhƣng cấp nƣớc cho Hà Nội có công xuất thiết kế 300.000m3/ngày đêm là sử dụng nguồn nƣớc mặt, còn lại các nhà máy khác đều sử dụng nguồn nƣớc ngầm (danh sách các nhà máy nƣớc tại Hà Nội xem phụ lục 7, 8). 4
Nƣớc ngầm là một nguồn nƣớc phong phú, dễ khai thác và chi phí thấp. Tuy nhiên, việc khai thác không hợp lý sẽ gây ra những hậu quả không thể khắc phục đƣợc nhƣ hạ thấp mực nƣớc ngầm, ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm và sụt lún đất. Khai thác nƣớc ngầm ở Hà Nội bắt đầu từ năm 1894 đến nay đã hình thành một phễu hạ thấp mực nƣớc ngầm rộng lớn, ngày càng lan rộng và sâu hơn. Hiện tƣợng này không phải hoàn toàn do cạn kiệt tài nguyên nƣớc hay nguồn tài nguyên nƣớc của Hà Nội không đủ cung cấp. Hiện tƣợng hạ thấp mực nƣớc ngầm này là do việc quy hoạch vị trí các giếng khai thác không hợp lý. Các giếng khoan khai thác phân bố sâu trong nội thành thành phố, xa nguồn cung cấp nƣớc là các con sông, trong đó nguồn cung cấp chính là sông Hồng. Tại khu vực Đồng bằng Nam Bộ, mực nƣớc ngầm cũng có xu hƣớng đi xuống nhƣng mạnh mẽ hơn, diễn biến phức tạp hơn. Cùng với sự hạ thấp mực nƣớc ngầm ở khu vực này là cơ chế thủy động lực thay đổi, dẫn đến bức tranh thủy địa hóa cũng thay đổi [4]. Nƣớc mặt Chiếm không tới 1% tổng lƣợng nƣớc ngọt trên trái đất nhƣng tài nguyên nƣớc mặt trong các con sông, hồ đang đóng góp nhiều ý nghĩa trong sinh hoạt cũng nhƣ phát triển kinh tế của con ngƣời. Đây là một tài nguyên tái tạo, dễ khai thác và sử dụng. Nếu biết khai thác một cách hợp lý thì sẽ mang lại hiệu quả lớn và rất ít gây tác động cho các hệ sinh thái trên hành tinh của chúng ta. Tuy lƣợng nƣớc này không lớn so với nƣớc ngầm nhƣng nó có ý nghĩa rất quan trọng cho các hệ sinh thái trên đất liền, nhất là hệ sinh thái nƣớc ngọt và đây cũng là nguồn nƣớc chính cung cấp cho các hoạt động sống của con ngƣời. Việt Nam có hơn 2.360 con sông có chiều dài từ 10km trở lên, trong đó có 109 sông chính. Toàn quốc có 16 lƣu vực sông có diện tích lƣu vực lớn hơn 2.500 km2, 10/16 lƣu vực có diện tích trên 10.000 km2. Tổng diện tích lƣu vực sông trên cả nƣớc là 1.167.000 km2, trong đó phần nằm ngoài diện tích lãnh thổ chiếm 72%. 60% lƣợng nƣớc của cả nƣớc tập trung ở lƣu vực sông Mê Công, 16% tập trung ở lƣu vực sông Hồng- Thái Bình, khoảng 4% ở lƣu vực sông Đồng Nai, các lƣu vực sông khác có tổng lƣợng nƣớc không đáng kể. Tổng lƣợng nƣớc mặt của nƣớc ta 5
phân bố không đều giữa các mùa một phần là do lƣợng mƣa phân bố không đều cả về không gian và thời gian. Tổng lƣợng nƣớc mặt của các lƣu vực sông trên lãnh thổ Việt Nam khoảng 830-840 tỷ m3/năm, nhƣng chỉ có 37% là nƣớc nội sinh, còn lại 63% là nƣớc chảy từ các nƣớc láng giềng vào lãnh thổ Việt Nam [3]. Hình 1. Tỷ lệ phân bố nước ở các lưu vực sông [3] Các hồ chứa tự nhiên và nhân tạo ở nƣớc ta có tổng dung tích chứa khoảng 37 tỷ m3 (chiếm khoảng 4,5%) tổng lƣợng nƣớc mặt trung bình năm. Trong đó, trên 45% nằm trong lƣu vực sông Hồng – Thái Bình, 22% ở lƣu vực sông Đồng Nai và 5-7% nằm ở lƣu vực sông Cả, Ba và Sê San [3]. Lƣợng nƣớc lƣu trữ trong các hồ này là nguồn nƣớc quan trọng phục vụ sinh hoạt và sản xuất của chúng ta. Tại các hồ chứa nƣớc đƣợc lƣu lại, lƣợng cặn lơ lửng trong nƣớc đƣợc lắng xuống đáy hồ làm chất lƣợng nƣớc đƣợc cải thiện và chi phí xử lý nƣớc sẽ giảm so với xử lý nƣớc sông. Nƣớc mƣa Đây là nguồn nƣớc có lịch sử sử dụng lầu đời, phù hợp cho những vùng khô hạn, nguồn nƣớc mặt và nƣớc ngầm khan hiếm hoặc có chất lƣợng thấp. Ở Việt Nam, số hộ dân sử dụng nƣớc mƣa chiếm một tỷ lệ nhỏ. Theo kết quả điều tra vệ sinh môi trƣờng nông thôn của Bộ Y tế năm 2007 cho thấy cơ cấu nguồn nƣớc ăn uống, sinh hoạt chính ở các hộ gia đình vùng nông thôn hiện nay nhƣ sau: 33,1% giếng khoan, 6
31,2% giếng khơi, 1,8% nƣớc mƣa, 11,7% nƣớc máy, 7,5% nƣớc suối đầu nguồn, 11% nƣớc ao hồ, 3,7% nguồn nƣớc khác [1]. Số hộ có sử dụng nƣớc mƣa chiếm 1,8% cho thấy chúng ta đang sử dụng rất lãng phí nguồn tài nguyên nƣớc mƣa. 1.1.2. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc mƣa sử dụng trong ăn uống, sinh hoạt Nƣớc mƣa, tuyết tan là nguồn gốc cho các nguồn nƣớc sử dụng cho ăn uống trên hành tinh của chúng ta. Nƣớc mƣa rơi trên bề mặt đất và đƣợc chảy vào các con sông, con suối, tích tụ trong các hồ chứa tạo nên các hệ sinh thái nƣớc ngọt và từ đây sẽ cung cấp cho các nhà máy xử lý nƣớc hoặc cung cấp cho ngƣời dân sử dụng trực tiếp. Nƣớc mƣa ngấm vào đất và bổ sung cho các tầng chứa nƣớc dƣới đất, đây là nguồn cung cấp nƣớc cho các giếng và dự trữ để sử dụng sau này. Nƣớc từ các trận mƣa là một nguồn nƣớc dễ tiếp cận nhất và chúng có ở mọi nơi. Sau khi bốc hơi và di chuyển trong khí quyển nƣớc có thể hòa tan các khí nhƣ carbon dioxide, oxygen, nitrogen dioxide và sulfur dioxide từ khí quyển. Chúng cũng có thể hấp thu các hạt cỡ nhỏ và các vi sinh vật khi nó di chuyển trong khí quyển. Nếu không hấp thụ những thứ này, nƣớc mƣa sẽ là nƣớc tinh khiết 100% trƣớc khi chúng tiếp xúc với mặt đất. Nƣớc mƣa có thể hấp thụ hoặc hòa tan các thành phần từ hầu hết mọi thứ mà nó tiếp xúc. Nƣớc mƣa thu đƣợc có thể chứa các thành phần nhƣ các mảnh tạp, các thành phần hóa học khác do bị hòa tan hoặc hấp thụ vào nƣớc, các vi sinh vật từ không khí hay trên bề mặt tiếp xúc. Ô nhiễm do cặn rác và thành phần chất rắn không tan Là các thành phần mà chúng ta có thể nhìn thấy đƣợc. Các thành phần chất rắn không tan bao gồm lá, cành cây, bụi, phân của các động vật, côn trùng và các mảnh tạp có thể nhìn thấy đƣợc khác. Mặc dù, các chất rắn không tan này chỉ làm giảm chất lƣợng về mặt cảm quan nhƣng chúng cũng có thể chứa đựng những hóa chất và các vi sinh vật gây hại cho sức khỏe. Ví dụ, lá và bụi chứa các thành phần hóa chất nhƣ thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ. Hay trong phân chim và trong phân các động vật khác chứa các vi sinh vật gây bệnh. 7
Khi lƣu trữ nƣớc mƣa lâu dài, các mảnh tạp này có thể bị phân hủy thành các hợp chất hóa học đi vào trong nƣớc, làm nƣớc có màu, mùi, thành phần hòa học của nƣớc bị thay đổi. Cách mảnh tạp hữu cơ cũng có thể là môi trƣờng và thức ăn cho các vi sinh vật phát triển trong nƣớc mƣa đã thu đƣợc. Ô nhiễm các thành phần hóa học Các chất ô nhiễm trong nƣớc mƣa do hai nguồn chính là hấp thụ từ không khí và nhiễm bẩn từ hệ thống thu nƣớc. Các chất ô nhiễm thƣờng gặp trong nƣớc mƣa nhƣ các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), các hợp chất hữu cơ nhân tạo (SOCs), các kim loại nặng, các hợp chất hình thành do hòa tan của các khí trong khí quyển, ... Các chất ô nhiễm từ hệ thống thu nƣớc mƣa có thể khắc phục đƣợc bằng cách thiết kế hệ thống thu nƣớc mƣa hợp lý, thƣờng xuyên vệ sinh hệ thống thu nƣớc hoặc loại bỏ phần nƣớc mƣa bị ô nhiễm.Hàm lƣợng các chất ô nhiễm từ không khí thì rất khó phòng tránh. Tùy thuộc vào sự ô nhiễm không khí của từng khu vực, sự di chuyển của các khối không khí mang mƣa, thời gian mƣa trong năm mà thành phần các chất ô nhiễm trong nƣớc mƣa sẽ rất khác nhau. Theo số liệu quan trắc của Viện Khí tƣợng Thủy văn Trung Ƣơng về chất lƣợng nƣớc mƣa tại Hà Nội năm 2012 và 2013, chất lƣợng nƣớc mƣa biến đổi rất lớn theo thời gian trong năm. Đây là số liệu chất lƣợng nƣớc mƣa thu tại lều khí tƣợng, chất lƣợng nƣớc mƣa không bị ảnh hƣởng bởi hệ thống thu. Các chất ô nhiễm trong nƣớc mƣa do ảnh hƣởng của khí quyển. Chất lƣợng nƣớc mƣa quan trắc tại Hà Nội đƣợc thể hiện qua Phụ lục 1. Nƣớc mƣa có tính axit nhẹ, giá trị pH trung bình trong nƣớc mƣa khu vực Hà Nội năm 2012 là 6,3 và của năm 2013 là 6,2; giá trị pH thấp nhất năm 2012 đo đƣợc là 4,9, năm 2013 là 4,61; giá trị pH cao nhất năm 2012 là 7,2, năm 2013 là 7,31. Nƣớc mƣa có tính axit nhẹ do sự hòa tan của các khí trong khí quyển nhƣ SO2, NOx, CO2. Do tính axit nhẹ của nƣớc mƣa, nên nƣớc mƣa có thể dễ dàng hòa tan một số kim loại và một số muối của chúng trong các vật liệu làm bề mặt thu nƣớc và bể lƣu trữ nƣớc mƣa. 8
Trong thành phần nƣớc mƣa ở Hà Nội, hàm lƣợng amoni cũng khá cao trong những giai đoạn có lƣợng mƣa thấp khoảng từ tháng 1 đến tháng 4. Trong giai đoạn mùa mƣa hàm lƣợng amoni có giá trị thấp hơn giới hạn cho phép của nƣớc ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT của Bộ Y tế. Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi gây nhiễm bẩn cho nƣớc khi nƣớc mƣa tiếp xúc với vật liệu chứa đựng các hợp chất này. Các nguồn chứa đựng hợp chất này bao gồm nhựa, keo, dung môi hoặc khí ga, dầu, mỡ. Hầu hết các vật liệu có khả năng gây nhiễm bẩn VOCs đối với hệ thống thu gom nƣớc mƣa xuất hiện do sản xuất bởi các nguyên liệu không đƣợc phép sử dụng cho mục đích ăn uống; các vật liệu này không đƣợc sử dụng cho sản xuất sản phẩm chứa đựng nƣớc uống và có khả năng thôi nhiễm các chất VOCs vào trong nƣớc. Mặc dù hầu hết các chất VOCs nhiễm bẩn này là kết quả từ việc xây dựng không phù hợp. Các chất VOCs này cũng có thể xuất hiện khi mƣa dơi qua vùng khí quyển có chứa các khí gas hoặc dung môi bay hơi. Khoáng chất Khoáng chất là các vật liệu vô cơ đƣợc tìm thấy trong môi trƣờng tự nhiên. Hầu hết các khoáng chất này là muối vô cơ (nhƣ calcium carbonate, sodium bicarbonate, magnesium sulfate, sodium chloride) ảnh hƣởng đến vị của nƣớc nhƣng không gây hại cho sức khỏe, ngoại trừ asbestos là muối dạng sợi thƣờng đƣợc sử dụng trong nhiều sản phẩm. Các khoáng, đặc biệt là muối calcium và magnesium, là thành phần chính tạo nên thông số độ cứng của nƣớc. Thực tế, nƣớc mƣa thu đƣợc không chứa khoáng và là nƣớc rất mềm. Kim loại Các kim loại thƣờng xuất hiện trong nƣớc mƣa nhƣ chì, asen, đồng, sắt và mangan. Một số kim loại, đặc biệt là chì và asen, có thể gây hại cho sức khỏe trong một thời gian dài nếu chúng xuất hiện với nồng độ đủ lớn. Các kim loại khác nhƣ sắt, mangan có thể ảnh hƣởng tới màu và mùi của nƣớc nhƣng chúng không ảnh hƣởng tới sức khỏe. Để các kim loại này hòa tan vào nƣớc mƣa sẽ cần thời gian. Do đó, các 9
dạng nhiễm bẩn này chỉ xuất hiện khi các vật liệu kim loại làm mái thu, làm ống, làm bể chứa có thời gian tiếp xúc với nƣớc mƣa, có thể trong vài giờ hoặc lâu hơn. Theo nghiên cứu của Y. H. Kim và nnktại Đại học Tự nhiên Seoul về hệ thống thu là lƣu trữ nƣớc mƣa ở làng Cự Khê và làng Lai Xá tại Hà Nội từ năm 2009 đến 2012. Sau khi lắp đặt hệ thống loại bỏ nƣớc mƣa đầu trận và bộ lắng cặn, chất lƣợng nƣớc mƣa thu đƣợc có các thông số về pH, độ đục, As, Fe, Ni, Pb, Zn, NO2, NO3 đều đạt tiêu chuẩn so với QCVN 01:2009/BYT về chất lƣợng nƣớc ăn uống. Bảng 3. Kết quả phân tích nƣớc mƣa tại làng Lai Xá và Cự Khê sau khi lắp bộ lọc năm 2011 Thông số pH Độ đục As Fe Ni Pb Zn NO2- NO3- (NTU) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) Vị trí 3 6,5 0,57 0,001 0,029 0,003 0,001 0,070 0,01 0,74 Vị trí 4 7,37 0 0,002 0,024 0,003 0,001 0,013 0,01 1,29 Vị trí 5 8,06 0 0,001 0,021 0,002 0,001 0,006 0,01 2,32 Tiêu 6,5- 2 0,05 0,3 0,02 0,01 0,3 3 50 chuẩn 8,5 Nguồn:[17] Ô nhiễm vi sinh vật Nƣớc mƣa thƣờng là tinh khiết, vi sinh vật xuất hiện trong nƣớc mƣa thƣờng do quá trình thu gom và lƣu trữ nƣớc mƣa. Có hai loại vi sinh vật trong nƣớc mƣa: vi sinh vật gây bệnh và vi sinh vật không gây bệnh. Một số vi sinh vật không gây bệnh có thể xuất hiện với số lƣợng lớn bao gồm một số loài trong nhóm động vật nguyên sinh, tảo, vi khuẩn, virut. Mặc dù chúng không gây hại đến sức khỏe nhƣng cũng làm giảm chất lƣợng nƣớc về mặt cảm quan và gây trở ngại cho việc quản lý nƣớc mƣa đã thu và các thiết bị xử lý. Sự có mặt của vi sinh vật làm tăng chi phí quản lý và vận hành hệ thống. Khi mật độ tảo lớn sẽ làm tắc màng lọc của thiết bị xử lý nƣớc hoặc khi mật độ nấm và vi khuẩn lớn sẽ làm cho nƣớc có màu. Các vi sinh vật gây bệnh thƣờng ít đƣợc tìm thấy trong nƣớc mƣa trƣớc khi tiếp xúc với hệ thống thu. Tuy nhiên, vi sinh vật có thể xuất hiện trong nƣớc mƣa đã 10