1.  TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM. 

   1. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới.

   2. Tình trạng ô nhiễm nước ở Việt Nam. 

2. CÁC LOẠI Ô NHIỄM NƯỚC. 

   1. Ô nhiễm sinh học của nước.

   2. Ô nhiễm hoá học do chất vô cơ.

   3. Ô nhiễm do các chất hữu cơ tổng hợp.

   4. Ô nhiễm vật lý. 

3. HẬU QUẢ CỦA Ô NHIỄM NƯỚC. 

   1. Do chất thải giàu dinh dưỡng

   2. Do chất thải độc hại

Vấn đề ô nhiễm nước là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên do nền văn minh đương thời. Khủng hoảng về nước đang hoành hành cả hành tinh, không riêng ai cả.

Cơ chế và ảnh hưởng của ô nhiễm nước thì được biết rõ. Chủng loại các loại ô nhiễm, cách tác động sinh học của chúng đã được nghiên cứu nhiều. Tuy nhiên, vấn đề là những chất rắn có thể hoà tan hay lơ lững trong nước sẽ được mang đi xa nguồn thải. Do sự đồng nhất của môi trường nước, các chất gây ô nhiễm gây tác động lên toàn bộ sinh vật ở dưới dòng, đôi khi cả đến vùng ven bờ và vùng khơi của biển. Vấn đề đặc biệt nữa là nước là dung môi của nhiều chất, nước chảy qua những địa hình thấp và vùng nghèo O2 hoà tan. Nhiệt độ càng cao thì O2 ­hòa tan càng ít.

Ðiều này chứng tỏ rằng O2 là nhân tố hạn chế trong môi trường nước.

Từ đó ta thấy:

- Ðộng vật thuỷ sinh phải có sự trao đổi khí qua mang rất mạnh, dễ bị ảnh hưởng của ô nhiễm hoá học.

- Chúng có thể thiếu O2 khi nhiệt độ gia tăng, nhất là vào mùa hè, lưu lượng nước sông ít, nhiệt độ cao.

- Dao động nhiệt của nước sông ít, đa số sinh vật là hẹp nhiệt.

Các đặc điểm trên cho thấy là môi trường nước rất dễ bị ô nhiễm, các ô nhiễm từ đất, không khí đều có thể làm ô nhiễm nước, ảnh hưởng lớn đến đời sống của người và các sinh vật khác.

I. TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

Trong thập niên 60, ô nhiễm nước lục địa và đại dương gia tăng với nhịp độ đáng lo ngại. Tiến độ ô nhiễm nước phản ánh trung thực tiến bộ phát triển kỹ nghệ. Ta có thể kể ra đây vài thí dụ tiêu biểu.

Anh Quốc chẳng hạn: Ðầu thế kỷ 19, sông Tamise rất sạch. Nó trở thành ống cống lộ thiên vào giữa thế kỷ này. Các sông khác cũng có tình trạng tương tự trước khi người ta đưa ra các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt.

Nước Pháp rộng hơn, kỹ nghệ phân tán và nhiều sông lớn, nhưng vấn đề cũng không khác bao nhiêu. Dân Paris còn uống nước sông Seine đến cuối thế kỷ 18. Từ đó vấn đề đổi khác: các sông lớn và nước ngầm nhiều nơi không còn dùng làm nước sinh hoạt được nữa, 5.000 km sông của Pháp bị ô nhiễm mãn tính. Sông Rhin chảy qua vùng kỹ nghệ hóa mạnh, khu vực có hơn 40 triệu người, là nạn nhân của nhiều tai nạn (như nạn cháy nhà máy thuốc Sandoz ở Bâle năm 1986 chẳng hạn) thêm vào các nguồn ô nhiễm thường xuyên.

Ở Hoa Kỳ tình trạng thảm thương ở bờ phía đông cũng như nhiều vùng khác. Vùng Ðại hồ bị ô nhiễm nặng, trong đó hồ Erie, Ontario đặc biệt nghiêm trọng.  

Nước ta có nền công nghiệp chưa phát triển mạnh, các khu công nghiệp và các đô thị chưa đông lắm nhưng tình trạng ô nhiễm nước đã xảy ra ở nhiều nơi với các mức độ nghiêm trọng khác nhau (Cao Liêm và Trần Ðức Viên, 1990).

Nông nghiệp là ngành sử dụng nhiều nước nhất dùng tưới lúa và hoa màu, chủ yếu là ở đồng bằng sông Cửu Long và sông Hồng. Việc sử dụng nông dược và phân bón hóa học càng góp thêm phần ô nhiễm môi trường nông thôn.

Công nghiệp là ngành làm ô nhiễm nước quan trọng, mỗi ngành có một loại nước thải khác nhau. Khu công nghiệp Thái Nguyên thải nước biến Sông Cầu thành màu đen, mặt nước sủi bọt trên chiều dài hàng chục cây số. Khu công nghiệp Việt Trì xả mỗi ngày hàng ngàn mét khối nước thải của nhà máy hóa chất, thuốc trừ sâu, giấy, dệt... xuống Sông Hồng làm nước bị nhiễm bẩn đáng kể. Khu công nghiệûp Biên Hòa và TP HCM tạo ra nguồn nước thải công nghiệp và sinh hoạt rất lớn, làm nhiễm bẩn tất cả các sông rạch ở đây và cả vùng phụ cận.

Nước dùng trong sinh hoạt của dân cư ngày càng tăng nhanh do dân số và các đô thị. Nước cống từ nước thải sinh hoạt cộng với nước thải cuả các cơ sở tiểu thủ công nghiệp trong khu dân cư là đặc trưng ô nhiễm của các đô thị ở nước ta.

Ðiều đáng nói là các loại nước thải đều được trực tiếp thải ra môi trường, chưa qua xử lý gì cả, vì nước ta chưa có hệ thống xử lý nước thải nào đúng nghĩa như tên gọi.

Nước ngầm cũng bị ô nhiễm, do nước sinh hoạt hay công nghiệp và nông nghiệp. Việc khai thác tràn lan nước ngầm làm cho hiện tượng nhiễm mặn và nhiễm phèn xảy ra ở những vùng ven biển sông Hồng, sông Thái Bình, sông Cửu Long, ven biển miền Trung... (Cao Liêm và Trần Ðức Viên, 1990).

II. CÁC LOẠI Ô NHIỄM NƯỚC

Có nhiều cách phân loại ô nhiễm nước. Hoặc dựa vào nguồn gốc gây ô nhiễm, như ô nhiễm do công nghiệp, nông nghiệp hay sinh hoạt. Hoặc dựa vào môi trường nước, như ô nhiễm nước ngọt, ô nhiễm biển và đại dương. Hoặc dựa vào tính chất của ô nhiễm, như ô nhiễm sinh học, hóa học hay vật lý.

Ô nhiễm nước sinh học do các nguồn thải đô thị hay kỹ nghệ có các chất thải sinh hoạt, phân, nước rữa của các nhà máy đường, giấy...

Sự ô nhiễm về mặt sinh học chủ yếu là do sự thải các chất hữu cơ có thể lên men được: sự thải sinh hoạt hoặc kỹ nghệ có chứa chất cặn bã sinh hoạt, phân tiêu, nước rửa của các nhà máy đường, giấy, lò sát sinh...

Sự ô nhiễm sinh học thể hiện bằng sự nhiễm bẩn do vi khuẩn rất nặng, đặt thành vấn đề lớn cho vệ sinh công cộng chủ yếu các nước đang phát triển. Các bệnh cầu trùng, viêm gan do siêu vi khuẩn tăng lên liên tục ở nhiều quốc gia chưa kể đến các trận dịch tả. Các sự nhiễm bệnh được tăng cường do ô nhiễm sinh học nguồn nước. Thí dụ thương hàn, viêm ruột siêu khuẩn. Các nước thải từ lò sát sinh chứa một lượng lớn mầm bệnh. Thí dụ lò sát sinh La Villette, Paris thải ra 350 triệu mầm hiếu khí và 20 triệu mầm yếm khí trong 1cm 3 nước thải, trong đó có nhiều loài gây bệnh( Plancho in Furon,1962).

Các nhà máy giấy thải ra nước có chứa nhiều glucid dễ dậy men. Một nhà máy trung bình làm nhiễm bẩn nước tương đươngvới một thành phố 500.000 dân.

Các nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất đồ hộp, thuộc da, lò mổ, đều có nước thải chứa protein. Khi được thải ra dòng chảy, protein nhanh chóng bị phân hủy cho ra acid amin, acid béo, acid thơm, H2S, nhiều chất chứa S và P, có tính độc và mùi khó chịu. Mùi hôi của phân và nước cống chủ yếu là do indol và dẫn xuất chứa methyl của nó là skatol.

Ô nhiễm hữu cơ được đánh giá bằng BOD5: nhu cầu O2 sinh học trong 5 ngày. Ðó là hàm lượng O2 cần thiết để vi sinh vật phân hủy hết các chất hữu cơ trong 1 lít nước ô nhiễm. Thí dụ ở Paris BOD5 là 70g/ngưòi/ngày.

Tiêu chuẩn nước uống của Pháp là lượng hữu cơ có BOD5 dưới 5mg/l, nồng độ O2 hoà tan là hơn 4mg/l, chứa dưới 50 mầm coliforme/cm3 và không có chất nào độc cả. Tiêu chuẩn của các quốc gia khác cũng tương tự.  

Do thải vào nước các chất nitrat, phosphat dùng trong nông nghiệp và các chất thải do luyện kim và các công nghệ khác như Zn, Cr, Ni, Cd, Mn, Cu, Hg là những chất độc cho thủy sinh vật.

Sự ô nhiễm do các chất khoáng là do sự thải vào nước các chất như nitrat, phosphat và các chất khác dùng trong nông nghiệp và các chất thải từ các ngành công nghiệp.

Nhiễm độc chì (Saturnisne) : Ðó là chì được sử dụng làm chất phụ gia trong xăng và các chất kim loại khác như đồng, kẽm, chrom, nickel, cadnium rất độc đối với sinh vật thủy sinh.

Thủy ngân dưới dạng hợp chất rất độc đối với sinh vật và người. Tai nạn ở vịnh Minamata ở Nhật Bản là một thí dụ đáng buồn, đã gây tử vong cho hàng trăm người và gây nhiễm độc nặng hàng ngàn người khác. Nguyên nhân ở đây là người dân ăn cá và các động vật biển khác đã bị nhiễm thuỷ ngân do nhà máy ở đó thải ra.

Sự ô nhiễm nước do nitrat và phosphat từ phân bón hóa học cũng đáng lo ngại. Khi phân bón được sử dụng một cách hợp lý thì làm tăng năng suất cây trồng và chất lượng của sản phẩm cũng được cải thiện rõ rệt. Nhưng các cây trồng chỉ sử dụng được khoảng 30 - 40% lượng phân bón, lượng dư thừa sẽ vào các dòng nước mặt hoặc nước ngầm, sẽ gây hiện tượng phì nhiêu hoá sông hồ, gây yếm khí ở các lớp nước ở dưới.

Ô nhiễm này chủ yếu do hydrocarbon, nông dược, chất tẩy rửa...

a. Hydrocarbons (C_xH_y)

Hydrocarbons là các hợp chất của các nguyên tố của cacbon và hydrogen. Vài CxHy có trọng lượng phân tử nhỏ (methan, ethan và ethylen) ở dạng khí trong nhiệt độ và áp suất bình thường. Tuy nhiên , đại đa số CxHy là lỏng và rắn. Chúng ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong dầu và các dung môi hữu cơ (Walker et al., 1996). Chúng là một trong những nguồn ô nhiễm của nền văn minh hiện đại. Vấn đề hết sức nghiêm trọng ở những vùng nước lợ và thềm lục địa có nhiều cá. Ðôi khi cá bắt được không thể ăn được vì có mùi dầu lửa.

Sự ô nhiễm bởi các hydrocarbon là do các hiện tượng khai thác mỏ dầu, vận chuyển ở biển và các chất thải bị nhiễm xăng dầu. Ưïớc tính khoảng 1 tỷ tấn dầu được chở bằng đường biển mỗi năm. Một phần của khối lượng này, khoảng 0,1 - 0,3% được ném ra biển một cách tương đối hợp pháp: đó là sự rửa các tàu dầu bằng nước biển. Các tai nạn đắm tàu chở dầu là tương đối thường xuyên. Ðã có 129 tai nạn tàu dầu từ 1973 - 1975, làm ô nhiễm biển bởi 340.000 tấn dầu (Ramade, 1989).

Ước tính có khoảng 3.6 triệu tấn dầu thô thải ra biển hàng năm (Baker,1983). Một tấn dầu loang rộng 12 km2 trên mặt biển, do đó biển luôn luôn có một lớp mỏng dầu trên mặt (Furon,1962).

Các vực nước ở đất liền cũng bị nhiễm bẩn bởi hydrocarbon. Sự thải của các nhà máy lọc dầu, hay sự thải dầu nhớt xe tàu, hoặc là do vô ý làm rơi vãi xăng dầu. Tốc độ thấm của xăng dầu lớn gấp 7 lần của nước, sẽ làm các lớp nước ngầm bị nhiễm. Khoảng 1,6 triệu tấn hydrocarbon do các con sông của các quốc gia kỹ nghệ hóa thải ra vùng bờ biển.

Hình 1. Con đường vận chuyển dầu mỏ

b. Chất tẩy rữa: bột giặt tổng hợp và xà bông

Bột giặt tổng hợp phổ biến từ năm 1950. Chúng là các chất hữu cơ có cực (polar) và không có cực (non-polar). Có 3 loại bột giặt: anionic, cationic và non-ionic. Bột giặt anionic được sử dụng nhiều nhất, nó có chứa TBS (tetrazopylène benzen sulfonate), không bị phân hủy sinh học.

Xà bông là tên gọi chung của muối kim loại với acid béo. Ngoài các xà bông Natri và Kali tan được trong nước, thường dùng trong sinh hoạt, còn các xà bông không tan thì chứa calci, sắt, nhôm...sử dụng trong kỹ thuật (các chất bôi trơn, sơn, verni).

c. Nông dược (Pesticides)

Các nông dược hiện đại đa số là các chất hữu cơ tổng hợp. Thuật ngữ pesticides là do từ tiếng Anh pest là loài gây hại, nên pesticides còn gọi là chất diệt dịch hay chất diệt hoạ.

Người ta phân biệt:

- Thuốc sát trùng (insecticides).

- Thuốc diệt nấm (fongicides).

- Thuốc diệt cỏ (herbicides).

- Thuốc diệt chuột (diệt gậm nhấm = rodenticides).

- Thuốc diệt tuyến trùng (nematocides).

Chúng tạo thành một nguồn ô nhiễm quan trọng cho các vực nước. Nguyên nhân gây ô nhiễm là do các nhà máy thải các chất cặn bã ra sông hoặc sử dụng các nông dược trong nông nghiệp, làm ô nhiễm nước mặt, nước ngầm và các vùng cửa sông, bồ biển.

Nước dùng của dân thành phố Arles (miền nam nước Pháp) có mùi khó chịu không sử dụng được, vào năm 1948. Nguyên nhân là do một nhà máy sản xuất thuốc diệt cỏ 2,4-D cách đó hàng trăm km thải chất cặn bã kỹ nghệ ra sông làm ô nhiễm nguồn nước.

Ô nhiễm của vùng bờ biển Thái Bình Dương của Hoa Kỳ, ở vịnh Californie, bởi hãng Montrose Chemicals do sự sản xuất nông dược. Hãng này sản xuất từ đầu năm 1970, 2/3 số lượng DDT toàn cầu làm ô nhiễm một diện tích 10.000 km2 (Mc Gregor, 1976), làm cho một số cá không thể ăn được tuy đã nhiều năm trôi qua.

Sử dụng nông dược mang lại nhiều hiệu quả trong nông nghiệp, nhưng hậu quả cho môi trường và sinh vật cũng rất đáng kể.

Các chất rắn không tan khi được thải vào nước làm tăng lượng chất lơ lững, tức làm tăng độ đục của nước. Các chất này có thể là gốc vô cơ hay hữu cơ, có thể được vi khuẩn ăn. Sự phát triển của vi khuẩn và các vi sinh vật khác lại càng làm tăng độ đục của nước và làm giảm độ xuyên thấu của ánh sáng.

Nhiều chất thải công nghiệp có chứa các chất có màu, hầu hết là màu hữu cơ, làm giảm giá trị sử dụng của nước về mặt y tế cũng như thẩm mỹ.

Ngoài ra các chất thải công nghiệp còn chứa nhiều hợp chất hoá học như muối sắt, mangan, clor tự do, hydro sulfur, phènol... làm cho nước có vị không bình thường. Các chất amoniac, sulfur, cyanur, dầu làm nước có mùi lạ. Thanh tảo làm nước có mùi bùn, một số sinh vật đơn bào làm nước có mùi tanh của cá.  

III. HẬU QUẢ CỦA Ô NHIỄM NƯỚC

a. Ở các vực nước chảy

Hình 2. Ô nhiễm hữu cơ ở vực nước chảy.

Hình 3. Sự phú dưỡng hóa ở vực nước đứng

Sự thải các chất hữu cơ sẽ gây một sự xáo trộn toàn bộ hệ sinh thái với sự xuất hiện 4 vùng dọc theo dòng nước.

- Vùng pha trộn giữa nước sông và nước thải.

- Vùng phân hủy tích cực, ở đó nấm và vi khuẩn sinh sôi và phân huỷ chất hữu cơ. Nếu tất cả O2 được sử dụng hết, vùng này sẽ trở nên hôi thối.

- Kế đến sẽ là vùng phục hồi, nước sẽ được làm giảm lượng chất ô nhiễm.

- Vùng nước sạch trở lại sau khi phục hồi.

Người ta có thể xem sự ô nhiễm một con sông với một hệ thống dậy men liên tục với khả năng tự thanh lọc. Sự thanh lọc này được hiểu theo nghĩa loại trừ các chất hữu cơ ở dạng sinh hoạt hay hoà tan.

b. Các vực nước đứng (hồ, ao, đầm lầy...)

Thường bị lấp đầy nhanh chóng do sự phát triển mau lẹ của thực vật và các sinh vật khác. Sự việc gọi là phú dưỡng hoá (eutrophisation), do sự gia tăng độ phì nhiêu của nước bởi các nhân tố dinh dưỡng nhất là nitrat, phosphat làm sinh sôi nảy nở các phiêu sinh thực vật và các sinh vật thuỷ sinh. Quá trình làm sự trầm tích tăng nhanh: hồ hẹp lại dần và cạn đi.  

a. Ðộc tố của ô nhiễm hoá học chính

Sự sử dụng nông dược để trừ dịch hại, nhất là phun thuốc bằng máy bay làm ô nhiễm những vùng rộng lớn. Các chất này thường tồn tại lâu dài trongmôi trường, gây hại cho nhiều sinh vật có ích, đến sức khỏe con người. Một số dịch hại có hiện tượng quen thuốc, phải dùng nhiều hơn và đa dạng hơn các thuốc trừ sâu.

Ngoài ra các hợp chất hữu cơ khác cũng có nhiều tính độc hại. Nhiều chất thải độc hại có chứa các hợp chất hữu cơ như phenol, thải vào nước làm chết vi khuẩn, cá và các động vật khác, làm giảm O2 tăng hoạt động vi khuẩn yếm khí, tạo ra sản phẩm độc và có mùi khó chịu như CH4, NH3, H2S...

Thuốc tẩy rữa tổng hợp rất độc cho người và vi khuẩn nước.

b. Nông dược

Muối đồng, các chromates rất độc cho tảo với nồng độ nhỏ ở mức ppm. Thuốc trừ cỏ rất độc với phiêu sinh thực vật. Thuốc trừ cỏ gốc urê (Monuron, Diuron) cản ngăn sự tăng trưởng của Phytoflagellata ở nồng độ thấp ở mức ppb.

Ðáïng ngạc nhiên là thuốc sát trùng cũng độc đối với phiêu sinh thực vật. DDT và các thuốc trừ sâu khác ngăn cản quang hợp của phiêu sinh thực vật và sự nẫy mầm của các tiếp hợp bào tử (zygospores) của tảo lục Chlorophyceae.

Các thuốc sát trùng thường có độc tố cao đối với động vật có xương sống máu lạnh và các động vật không xương sống. Thuốc sát trùng thường đôcü hơn thuốc diệt cỏ và thuốc trừ nấm trong lĩnh vực này.

Các nông dược sử dụng để trừ muỗi và xịt trong ruộng lúa có nồng độ sử dụng cao hơn CL 50 nhiều lần.

Nông dược còn làm xáo trộn sự tạo phôi và phát triển hậu phôi của động vật có xương sống thủy sinh. Lindane và Fenthion cản trở sự biến thái của nòng nọc ếch. Thuốc trừ cỏ có vẻ vô hại như Aminotriazole ảnh hưởng lên tuyến sinh dục và làm bất thụ cá. Parathion gây tổn thương noãn sào cá nước ngọt.

Các thông số dùng để xác định ảnh hưởng một chất ô nhiễm đối với động vật thuỷ sinh thường là CL 50, CL 100 (concentration létale, nồng độ gây chết), CI 50 (concentration d'immobilisation, nồng độ gây bất động), TLm và TL 50 (temps létal, thời gian gây chết).

c. Các Hydrocarbons

Gây tổn thất cao cho các quần xã sinh vật. Tai nạn đấm tàu dầu "Torrey-Canyon" và "Amoco-Cadiz" là những thì dụ đáng giá cho kiểu tai hoạ cho sinh vật biển bởi sản phẩm dầu. Cá, tôm, cua, balanes chết hầu hết. Chim biển là nhũng nạn nhân đầu tiên và dễ thấy của tai nạn dầu.

Sau khi bốc hơi, các phần dễ bốc hơi dầu tràn ở trên sẽ bị phân hủy sinh học bởi vi khuẩn và nấm. Sau đó, chúng sẽ đóng thành viên 0,1- 10cm và dạt vào bờ.

Ngày nay, biển và đại dương đầy những cặn bã trên.

Hình 4. Ô nhiễm do dầu mỏ ở biển và đại dương

d. Thủy ngân (Hg)

Là chất ít có trong tự nhiên, nhưng ô nhiễm thủy ngân rất đáng sợ. Thủy ngân ít bị phân hủy sinh học nên có khuynh hướng tích tụ trong sinh vật thông qua chuỗi và lưới thức ăn. Rong biển có thể tích tụ lượng thủy ngân hơn 100 lần trong nước; cá thu có thể chứa đến 120 ppm Hg/kg.

Bệnh Minamata, Nhật, do một xí nghiệp thải ra vịnh Minamata chất CH3Hg là độc cho sinh vật và người. Người và gia súc ăn cá và hải sản đánh bắt ở vùng này trở thành nạn nhân của ô nhiễn do công nghệ hiện đại. Ðã có hàng trăm người chết, và hàng ngàn người bị thương tật suốt đời (Ramade, 1987).