4. Ô nhiễm môi trường nước

Giới thiệu về ô nhiễm môi trường nước và giải pháp khắc phục

Các loại chất gây ô nhiễm nước

Chất thải tiêu thụ Oxy

Oxygen-demanding waste (chất thải tiêu thụ oxy) là các chất hữu cơ trong nước thải hoặc trong môi trường nước mà khi bị vi sinh vật phân hủy, sẽ tiêu thụ oxy hòa tan (DO – dissolved oxygen) trong nước.

Ví dụ

Nước thải sinh hoạt (chứa cặn bã hữu cơ, chất béo, protein, carbohydrate)
Nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm, giấy, sữa, bia
Chất thải nông nghiệp (phân gia súc, nước rửa chuồng trại)
Lá rụng, rác hữu cơ trôi vào sông hồ
Các chỉ số đo lường:
BOD (Biochemical Oxygen Demand)
COD (Chemical Oxygen Demand)

Dinh dưỡng dư thừa

Dư thừa dinh dưỡng nitơ (N) và phốt pho (P) là nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng (eutrophication).

Nutrient Pollution (Eutrophication). Source: [Rowan A. Johnson, 2023, Virginia and West Virginia Water Science Center / USGS](https://www.usgs.gov/media/images/nutrient-pollution) — Nutrient Pollution (Eutrophication). Source: Rowan A. Johnson, 2023, Virginia and West Virginia Water Science Center / USGS

Mầm bệnh

Tác nhân gây bệnh (pathogens) là các vi sinh vật gây bệnh, ví dụ như vi-rút, vi khuẩn, giun ký sinh và động vật nguyên sinh, gây ra nhiều loại bệnh đường ruột như kiết lỵ, sốt thương hàn, viêm gan và bệnh tả. Nước có mầm bệnh có thể được xử lý bằng cách thêm clo hoặc ozon, đun sôi hoặc xử lý nước thải ngay từ đầu.

Tràn dầu

Tràn dầu là một dạng ô nhiễm hữu cơ khác là kết quả của các vụ tai nạn tàu chở dầu siêu lớn hoặc từ vụ nổ của giếng khai thác dầu.

Oriental Mindoro oil spill in Caluya, Antique. Source: [Philippine Coast Guard (Western Visayas)/Wikipedia](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oriental_Mindoro_oil_spill_in_Caluya,_Antique.jpg) — Oriental Mindoro oil spill in Caluya, Antique. Source: Philippine Coast Guard (Western Visayas)/Wikipedia

Oiled Bird - Black Sea Oil Spill. Source: [Marine Photobank/Wikipedia](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oiled_Bird_-_Black_Sea_Oil_Spill_111207.jpg) — Oiled Bird - Black Sea Oil Spill. Source: Marine Photobank/Wikipedia

Hóa chất độc hại

Bao gồm những loại sau:

1. Kim loại nặng

Kim loại	Nguồn phát thải	Tác hại
Mercury (Hg)	Công nghiệp pin, khai thác vàng, sản xuất clo, nhiệt điện than	Gây tổn thương hệ thần kinh, đặc biệt là ở thai nhi
Lead (Pb)	Ắc quy, sơn, ống dẫn nước, khí thải xe	Gây thiếu máu, ảnh hưởng thần kinh, chậm phát triển ở trẻ em
Cadmium (Cd)	Mạ điện, pin Ni-Cd, phân bón phosphate	Gây tổn thương thận, xương
Chromium (Cr, đặc biệt Cr⁶⁺)	Thuộc da, xi mạ, dệt nhuộm	Gây ung thư, tổn thương da và phổi
Arsenic (As)	Khai thác khoáng sản, thuốc trừ sâu, nước ngầm tự nhiên	Gây ung thư da, phổi, gan

2. Hóa chất hữu cơ độc hại

Nhóm chất	Ví dụ	Nguồn	Ảnh hưởng
Thuốc trừ sâu (pesticides)	DDT, aldrin, lindane, atrazine	Nông nghiệp	Ảnh hưởng nội tiết, thần kinh, gây ung thư
PCB (Polychlorinated Biphenyls)	Dầu cách điện, thiết bị điện	Công nghiệp điện	Gây rối loạn nội tiết, ung thư
PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)	Benzo[a]pyrene	Khí thải, dầu mỏ	Gây ung thư
Dung môi hữu cơ (solvents)	Benzene, toluene, chloroform	Nhà máy hóa chất, dệt nhuộm	Gây độc cho gan, thần kinh
Detergents (chất tẩy rửa tổng hợp)	Alkylbenzene sulfonate (ABS)	Nước thải sinh hoạt	Ảnh hưởng màng tế bào cá, giảm oxy hòa tan

3. Hóa chất vô cơ độc hại

Cyanide (CN⁻) → Dùng trong khai khoáng, xi mạ; cực độc cho sinh vật thủy sinh.
Ammonia (NH₃) → Có thể độc ở nồng độ cao, ảnh hưởng đến hệ hô hấp của cá.
Fluoride (F⁻) → Gây bệnh xương, răng khi tích tụ.

4. Chất phóng xạ

Gồm: Uranium (U), Radium (Ra), Cesium (Cs), Strontium (Sr)…
Nguồn: rò rỉ từ nhà máy điện hạt nhân, y học hạt nhân, khai thác quặng.
Tác động: gây đột biến gen, ung thư, ảnh hưởng di truyền.

Cặn đục và nhiệt

Nước đục không tốt cho việc uống, thậm chí còn tệ hơn đối với thực vật thủy sinh cần ánh sáng mặt trời để quang hợp.
Ô nhiễm nhiệt liên quan đến việc xả nước nóng từ các nhà máy điện và công nghiệp vào nước mặt, làm giảm hàm lượng O2 hòa tan.

Vấn đề nhiễm Arsen của Đồng bằng sông Hồng

Global threat of arsenic in groundwater (2020). Source: [Podgorski, J. and Berg, M., 2020, Science, 368: 845-850](https://doi.org/10.1126/science.aba1510), [Map](https://ggis.un-igrac.org/view/groundwater-quality/) — Global threat of arsenic in groundwater (2020). Source: Podgorski, J. and Berg, M., 2020, Science, 368: 845-850, Map

Tích lũy sinh học

Biomagnification (tích lũy sinh học qua chuỗi thức ăn, hay khuếch đại sinh học) là hiện tượng nồng độ của một chất độc tăng dần lên ở các bậc dinh dưỡng cao hơn trong chuỗi thức ăn.

Mechanism of biomagnification. Source: [Dreamcabbage/Wikipedia](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Biomagnification.png) — Mechanism of biomagnification. Source: Dreamcabbage/Wikipedia

Case study: Minamata disease

Hiện trạng xử lý nước thải đô thị của Việt Nam so với khu vực

Theo WRI, 2023. Aqueduct 4.0

Source: WRI, 2023. Aqueduct 4.0 Current and Future Global Maps Data

Definition of Untreated connected wastewater

Untreated connected wastewater measures the percentage of domestic wastewater that is connected through a sewerage system and not treated to at least a primary treatment level. Wastewater discharge without adequate treatment could expose water bodies, the general public, and ecosystems to pollutants such as pathogens and nutrients. The indicator compounds two crucial elements of wastewater management: connection and treatment. Low connection rates reflect households’ lack of access to public sewerage systems; the absence of at least primary treatment reflects a country’s lack of capacity (infrastructure, institutional knowledge) to treat wastewater. Together these factors can indicate the level of a country’s current capacity to manage its domestic wastewater through two main pathways: extremely low connection rates (below 1 percent), and high connection rates with little treatment. Higher values indicate higher percentages of point source wastewater discharged without treatment.

Các giải pháp ngăn chặn ô nhiễm nước

Xử lý nước thải sinh hoạt đúng cách

Sewage treatment (xử lý nước thải sinh hoạt) là quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải trước khi xả ra môi trường tự nhiên, nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Quá trình này thường bao gồm:

Preliminary Treatment (Xử lý sơ bộ): loại bỏ các tạp chất rắn lớn, cát, dầu mỡ để bảo vệ thiết bị của các giai đoạn sau

Screening (lọc rác): dùng song chắn rác để loại bỏ các vật lớn (lá cây, nhựa, vải…).
Grit removal (loại bỏ cát sỏi): tách cát, sỏi bằng bể lắng cát.
Oil and grease removal (loại bỏ dầu mỡ): bằng bể tách dầu hoặc skimmer.
Kết quả: nước thải sau giai đoạn này vẫn còn ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vật, nhưng không còn vật rắn lớn.

Primary Treatment (Xử lý cấp I – vật lý): loại bỏ chất rắn lơ lửng và một phần chất hữu cơ bằng lắng

Sedimentation (lắng sơ cấp): nước thải được dẫn vào bể lắng sơ cấp, nơi các hạt nặng lắng xuống đáy tạo thành bùn (sludge).
Phần chất nổi (scum) được gạt bỏ ở trên mặt.
Kết quả: loại bỏ được khoảng 50–60% chất rắn lơ lửng (SS) và 30–40% BOD.
Nước sau bước này gọi là primary effluent.

Secondary Treatment (Xử lý cấp II – sinh học): loại bỏ chất hữu cơ hòa tan (BOD, COD) nhờ vi sinh vật phân hủy sinh học

Các quá trình phổ biến:

Phương pháp	Mô tả ngắn	Ghi chú
Activated Sludge Process (bùn hoạt tính)	Dùng vi sinh vật hiếu khí trong bể sục khí để phân hủy chất hữu cơ.	Hiệu quả cao, phổ biến nhất.
Trickling Filter (bộ lọc sinh học)	Nước thải nhỏ giọt qua lớp vật liệu có vi sinh vật bám dính.	Đơn giản, dùng cho thị trấn nhỏ.
Oxidation Pond (hồ sinh học)	Dùng hồ nước lớn, ánh sáng và tảo để oxy hóa tự nhiên.	Chi phí thấp, cần diện tích lớn.

Sau đó, nước được đưa qua bể lắng thứ cấp để loại bỏ bùn sinh học (secondary sludge).
Kết quả: loại bỏ thêm 85–95% BOD và SS → nước sau xử lý có thể xả ra sông hồ (nếu đạt chuẩn).

Tertiary Treatment (Xử lý cấp III – bậc cao): loại bỏ các chất còn sót lại như nitrogen (N), phosphorus (P), kim loại nặng, vi khuẩn

Các công nghệ:

Chemical precipitation: loại bỏ photpho.
Nitrification–denitrification: chuyển hóa và loại bỏ nitơ.
Filtration (lọc cát, than hoạt tính): loại bỏ cặn nhỏ.
Disinfection (khử trùng): bằng chlorine, ozone, hoặc UV để tiêu diệt vi khuẩn, virus.
Kết quả: nước thải sau cùng (treated effluent) có thể được xả ra môi trường hoặc tái sử dụng (tưới cây, công nghiệp, thậm chí sau xử lý nâng cao là nước sinh hoạt).

Sludge Treatment (Xử lý bùn thải)

Thickening (làm đặc)
Digestion (phân hủy kỵ khí) → tạo biogas
Dewatering (tách nước)
Disposal (thải bỏ hoặc dùng làm phân bón)

Hệ thống bể tự hoại

Hệ thống bể tự hoại (septic tank) là một hệ thống xử lý nước thải riêng biệt cho các hộ gia đình ở nông thôn và thậm chí cả ở một số khu vực đô thị.

Schematic of a septic tank. Source: [Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, Ph., Zurbrügg, C./Wikipedia](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schematic_of_a_septic_tank_2.png) — Schematic of a septic tank. Source: Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, Ph., Zurbrügg, C./Wikipedia

Các thực hành bền vững khác

Các biện pháp giảm dòng chảy mặt có chứa chất ô nhiễm

Canh tác không cày xới và bẫy lắng cặn.
Sục khí nhân tạo hoặc trộn cơ học có thể khắc phục tình trạng thiếu oxy ở các hồ.
Những việc cụ thể chúng ta có thể làm để giảm dòng chảy đô thị bao gồm:
- Không đổ đất, lá cây và cỏ cắt vào đường lái xe, vỉa hè và đường phố;
- Không đổ dầu động cơ đã qua sử dụng, chất chống đông, sơn, thuốc trừ sâu hoặc bất kỳ hóa chất gia dụng nguy hại nào xuống cống thoát nước mưa;
- Tái chế dầu động cơ đã qua sử dụng;
- Sử dụng các chương trình xử lý chất thải nguy hại do cộng đồng cung cấp;
- Ủ phân hữu cơ;
- Không sử dụng phân bón và thuốc diệt cỏ trên bãi cỏ của bạn;
- Không xả chất thải của vật nuôi xuống bồn cầu.

👉 Theo dõi page Thầy Tùng HANU: GIS / Data Analysis https://www.facebook.com/thayTungHANU để trao đổi thông tin và nhận thông báo các bài viết mới về GIS, Sustainability & Climate Change, Data Analysis!