20/07/2020
TÓM TẮT
Nghiên cứu xác định giá trị TLm (Lượng độc chất gây chết 50% sinh vật thí nghiệm sau một khoảng thời gian phơi nhiễm nhất định) để đánh giá mức độ độc hại của nước thải (Áp dụng cụ thể đối với cá cá rô phi phơi nhiễm nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê và dệt nhuộm Tương Giang, Bắc Ninh) được thực hiện theo các quy định của phương pháp độc học. Trên quan điểm là cần thiết xem xét để thực hiện phối hợp phương pháp độc học xác định giá trị TLm với các phương pháp/ công cụ truyền thống (QCVN 40 BTNMT/ 2011, mô hình chất lượng nước, chỉ số WQI). Để đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải nhằm nâng cao hiệu quả kiểm soát các nguồn thải hiệu quả, nghiên cứu đưa ra các nhận định như: Nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê và dệt nhuộm Tương Giang, Bắc Ninh bị ô nhiễm trong tất cả các mức độ pha loãng 10%, 25%, 50%, 75% và 100% nước thải; Giá trị Tlm 96 h nước thải làng dệt nhuộm Tương Giang là 36,1 %, Giá trị Tlm 96 h nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê là 55 %. Thông qua giá trị Tlm 96 h cho thấy, nước thải dệt nhuộm Tương Giang có độ độc với cá rô phi cao hơn so với nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê.
Bên cạnh đó, nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phương pháp độc học xác định giá trị TLm đối với cơ thể sinh vật nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải gây ảnh hưởng xấu tới môi trường và sức khỏe con người. Qua đó, cần tiếp tục nghiên cứu có hệ thống và chuyên sâu hơn, thực hiện cho nhiều đối tượng là sinh vật chỉ thị, nguồn thải sinh lẻ và đa hợp.
Từ khóa: Phơi nhiễm, mức độ độc hại, giá trị Tlm, nước thải làng nghề, cá rô phi.
Nhận bài: 1/6/2020; Sửa chữa:8/6/2020; Duyệt đăng: 12/6/2020
1. Mở đầu
Các phương pháp/ công cụ đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải công nghiệp bằng QCVN40:2011/BTNMT [1] đã thể hiện những hiệu quả như: Thực hiện nhanh, kết quả tương đối chính xác và đồng nhất.., song vẫn chưa phản ánh được đầy đủ về tổng hợp mức độc hại của các hợp chất đối với đời sống sinh vật và con người. Một trong những biểu hiện mức độ ô nhiễm nước thải đến đời sống sinh vật là xác định độ độc cấp tính thông qua các chỉ số gây chết 50% sinh vật thí nghiệm sau một khoảng thời gian phơi nhiễm nhất định là LD50 (liều gây chết, 50%"), LC50 (nồng độ gây chết, 50%) hay là TLm (khả năng chụi đựng trung bình) [2,3]. Để nâng cao hiệu quả quan trắc/ giám sát có thể phối hợp với việc sử dụng sinh vật chỉ thị xác định các chỉ số trên với việc so sánh theo QCVN về xả thải để đánh giá mức độ ô nhiễm của môi trường nước.
Nghiên cứu “Sử dụng phương pháp độc học về xác định giá trị TLm để đánh giá mức độ độc hại của nước thải “Áp dụng cụ thể đối với cá rô phi phơi nhiễm nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê và dệt nhuộm Tương Giang, Bắc Ninh’’ được thực hiện với mục đích nêu trên.
2. Tổng quan một số công trình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam thực hiện gần đây về xác định mức độ độc hại của các độc chất đến cơ thể sinh vật
Sajid abdullah muhammad Javed và nnk, 2007 [4] đã thực hiện nghiên cứu đối với Sắt, kẽm, chì, niken và mangan là những chất thải hay có trong nước thải sản xuất công nghiệp (khai thác, chế biến kim loại, dệt nhuộm, mạ …). Kết quả nghiên cứu cho thấy, loài cá rô phi có độ nhạy cao nhất với các độc chất được xác định giá trị LC50 niken, tiếp theo là chì, kẽm, sắt và mangan.
Mahnaz Sadat Sadeghi1 and Sadegh Peery và nnk, 2008 đã nghiên cứu về độc tính của bạc và selen trong các giai đoạn cá enualosa ilish anadromous (cá cháy Hilsa, cá trích Ấn Độ). Kết quả nghiên cứu cho thấy, độc tính có xu hướng tăng lên khi kích thước của cá giảm [5].
Năm 2015, Nguyễn Xuân Hoàn và nnk đã thực hiện nghiên cứu 6 mẫu nước thải công nghiệp chế biến thủy sản. Kết quả đánh giá độc tính trên sinh vật Branchionus calyciflorus cho thấy, mẫu nước thải có tỷ lệ gây chết 50% sinh vật thử nghiệm (LC50) rất thấp (< 6,25%), mặc dù các chỉ tiêu hóa lý được phân tích của 1/6 mẫu đều đạt cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT [6].
Nguyễn thị Nhân và nnk, 2017 đã nghiên cứu xác định giá trị LC50 chì của cá ngựa vằn (Danio rerio) theo 3 độ tuổi khác nhau. Kết quả thí nghiệm cho thấy ở cả 3 độ tuổi đều thấy xuất hiện các dị dạng ở cá sau khi phơi nhiễm chì [7].
Từ kết quả các nghiên cứu trên cho thấy, các độc chất hoặc dạng đơn chất hoặc dạng hợp chất trong nước thải đã gây ảnh hưởng tới thủy sinh vật ở mức tử vong. Theo kết quả LC50 xác định của nhiều nghiên cứu, các giá trị phụ thuộc vào kích thước sinh vật, loại và thời gian tác động của độc chất. Tuy nhiên, kết quả một số nghiên cứu cũng cho thấy, mặc dù nước thải đã xử lý đạt yêu cầu quy định (Hạng A theo QCVN 40:2011/BTNMT) song vẫn có nguy cơ nước thải gây tử vong cho sinh vật sau môt khoảng thời gian phơi nhiễm ngay cả khi ở nồng độ thấp. Điều này phần nào thể hiện cần có nghiên cứu xác định giá trị LC50 (TLm) để hỗ trợ cùng với các QCVN khi xem xét đánh giá độ độc của nước thải, nhất là đối với các loại nước thải chứa nhiều chất độc hại như: sản xuất giấy, dệt nhuộm, hóa chất, mạ...
3. Phương pháp và đối tượng nghiên cứu
a, Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích mẫu nước thải:
- Mẫu nước thải 2 làng nghề: tái chế giấy Phong Khê và dệt nhuộm Tương Giang được lấy mẫu để phân tích. Điểm lấy mẫu nước thải là kênh thoát nước chung của làng nghề trong điều kiện hoạt động sản xuất bình thường (trước khi đổ ra 2 nguồn tiếp nhận nước là sông Ngũ huyện Khê và sông Tiêu Tương)..
- Phương pháp phân tích: Thông số nhiệt độ, pH, DO được đo bằng máy WTW-Đức Model Cond 330i/sec theo phương pháp TCVN 7325:2004. Thông số BOD xác định - theo phương pháp SMEWW 5210B:2012 (cấy, pha loãng đo độ chênh DO). TSS theo phương pháp TCVN 6625:2000, COD theo phương pháp SMEWW 5220C.
- Phòng thí nghiệm phân tích: Phòng thí nghiệm khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội và Viện công nghệ môi trường.
- Thời gian lấy mẫu: 4 lần/ tháng 8 và tháng 9/2019.
Phương pháp xác định TLm (Tolerance limit median) (hay còn gọi là thí nghiệm thí nghiệm Biossay) - Lượng độc chất gây chết 50% sinh vật thí nghiệm sau một khoảng thời gian phơi nhiễm nhất định). [U2]
Trong lĩnh vực độc học môi trường, mức độ độc hại của độc chất thông qua quân hệ liều lượng đáp ứng được thể hiện qua các chỉ số LD50 , LC50 và TLm.
Mặc dù, liều gây chết của các chỉ số trên đều ở mức 50% sinh vật song có sự khác nhau trong điều kiện thực hiện thử nghiệm để đưa ra các chỉ số trên, cụ thể là: LD50 thể hiện sự phơi nhiễm trực tiếp tiếp qua bộ phân cụ thể của cơ thể sinh vật (da, miệng…), LC50 thể hiện sự phơi nhiễm tới sinh vật trong điều kiện hòa trộn độc chất trong môi trường (không khí, nước…). TLm được thực hiện động vật thủy sinh bị phơi nhiễm độc chất hòa trộn trong nước. Như vậy, về cơ bản TLm và LC50 được sử dụng như nhau.Trường hợp nghiên cứu sử dụng TLm thay vì LC50 là vì bên cạnh sự thể hiện về mức độ độc hại gây chết sinh vật, TLm muốn nhấn mạnh về sự chịu đựng của cơ thể sinh vật. Đây cũng là lý do, nhiều nghiên cứu sử dụng chỉ số TLm thay vì LC50.
Thông tư của Bộ công nghiệp số 12/2006/TT-BCN (ngày 22/12/2006) về Hướng dẫn thi hành nghị định 68/2005/NĐ-CP ngày 20/5/2005 của Chính phủ về an toàn hóa chất cũng đưa ra yêu cầu phân mức độ độc hại đối với cơ thể cá sau 96h phơi nhiễm.
Phương trình tuyến tính kết hợp phương trình dạng log
Ct = K + a.tb+1 (1)
Trong đó:
Ct: Nồng độ của độc chất với đơn vị thích hợp.
t : Thời gian phơi nhiễm
K: Hằng số nhạy cảm của sinh vật
a: Hằng số thể hiện độc tính
b : Hằng số thể hiện sự thay đổi tỉ lệ độc chất
Đây là phương trình đường thẳng tương quan giữa thời gian X và nồng độ Y. Dựa vào thực nghiệm sẽ xác định được giá trị các TLm dựa vào phương trình trên.
Mục đích của phương trình bậc nhất kết hợp phương trình dạng log là:
- Mục đích của phương trình bậc nhất Y= ax +b là: khi có giá trị thực nghiệm y và x sẽ xác định được giá trị TLm48.
- Mục đích khai triển phương trình logarit từ phương trình Ct = K + a.tb+1
(i)Vừa gắn kết được các hằng số thể hiện hiệu ứng sinh lí của sinh vật với nồng độ và thời gian. (ii) Ngược lại dựa vào số liệu thực nghiệm suy ra được giá trị nhạy cảm K đối với từng loại cá.
Dựa vào phương trình logarit trên sẽ có thể xác định được mối tương quan giữa nồng độ và thời gian gắn với các hằng số K, a, b. Đồng thời bằng vào số liệu thực nghiệm xác định được nồng độ và thời gian, có thể xác định ngược lại giá trị K nhạy cảm đối với từng loại cá.
b, Đối tượng nghiên cứu[U3]
- Cá rô phi được lựa chọn hoàn toàn đáp ứng với các tiêu chí yêu cầu lựa theo quy định (phương pháp Biosay): Nhạy cảm với môi trường sống, có tầm quan trọng về kinh tế hoặc sinh thái, phân bố rộng, thuận lợi phục vụ thí nghiệm (thành phần loài phong phú, dễ thu mẫu, cá nhỏ, dễ định danh, chỉ thị thay đổi chất lượng nước, có đời sống đủ dài (> 6 tháng). Trọng lượng cá/ nước thí nghiệm theo quy định từ 3 – 5 g/ 1 lít nước; Trọng lượng cá giống rô Phi trung bình 1,5 g/con.
- Cá không cho ăn và không sục khí trong suốt quá trình thí nghiệm. Điều kiện môi trường thí nghiệm được duy trì trong suốt quá trình thí nghiệm với nhiệt độ 26±1 ˚C và pH 6,5 - 7,5.
c, Thiết kế thí nghiệm
Các bước thực hiện thí nghiệm được thực hiện theo các hướng dẫn của EPA (Cơ quan BVMT Hoa Kỳ).
- Thí nghiệm được tiến hành gồm 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Giai đoạn thích nghi hóa: Cá được đưa về nuôi trong nước sạch (nước giếng, nước máy đã để sau 1 ngày để bay hơi chất triệt khuẩn) trước khi tiến hành thí nghiệm.
Giai đoạn 2: Giai đoạn xác định chỉ số TLm
Lô đối chứng: Cá đã được nuôi sau 1 tuần, đem cho vào nuôi 14 cá và lượng nước là 5 lít.
.
Hình 1. Sơ đồ thiết kế thí nghiệm xác định TLm
Lô đối chứng được đặt song song với các lô thí nghiệm.
Lô thí nghiệm: Cá Rô Phi được nuôi thả trực tiếp trong nước thải làng nghề với các độ pha loãng khác nhau: 10%, 25%, 50%, 75% 100% nước thải và lô đối chứng (100% nước sạch). Số lần thí nghiệm lặp lại mỗi lô thí nghiệm là 5 lần.Tổng số 6 lô thí nghiệm/ loại nước thải (lô đối chứng, 10%, 25%, 50%, 75% và 100% nước thải) (Hình 1).
Các chỉ số TLm sau các khoảng thời gian 24h, 48h, 72h và 96h. được xác định theo phương pháp nội suy trên đồ thị. Mức an toàn cho phép xác định dựa vào kết quả TLm48 thu được từ thí nghiệm. Hệ số an toàn là 100. Nồng độ an toàn cho phép là 1/100 TLm48 [8] .[U4]
đ,Vật liệu, hóa chất, dụng cụ thí nghiệm
- Các hóa chất phân tích nước thải: K2Cr2O7, H2SO4, Ag2SO4, FeSO4.7H2O , Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O, HgSO4, HOOCC6H4COOK (xác định COD), KH2PO4,Na2HPO4..7H2O, NH4Cl , KH2PO4, NaOH , MgSO4.7H2O, CaCl2 , FeCl3.6H2O, Na2SO3, C4H8N2S (xác định BOD)..
- Trang thiết bị thực hiện phân tích nước thải: Hệ thiết bị phá mẫu gia nhiệt COD, Tủ ủ, máy đo DO chuyên dụng, UV-VIS Labomed, model UVD 3500. Cân phân tích 05 số, hệ thống lọc chân không, tủ sấy, máy hấp thụ nguyên tử (Perkin-elmer – AA800 - Mỹ).
- Nước thải:
Thành phần nước thải phụ thuộc vào: đặc tính, bản chất của vật liệu nhuộm, các chất phụ trợ… Nguồn nước thải bao gồm từ các công đoạn chuẩn bị sợi, vải, nhuộm và hoàn tất. Các hóa chất sử dụng: hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3,…và các loại thuốc nhuộm... Các loại thuốc nhuộm là nguồn sinh ra các kim loại, muối và màu trong nước thải gây độc hại cho môi trường và gây ảnh hưởng xấu đến đời sống thủy sinh vật và sức khỏe con người
- Nước pha loãng: Nước pha loăng được sử dụng là nước máy lấy ra sau 1 ngày (để loại bỏ clo).
4. Kết quả nghiên cứu
4.1. Tính chất nước thải
Kết quả trung bình 5 đợt quan trắc nước thải cho mỗi lô thí nghiệm cho thấy:
- Trong các lô thí nghiệm không pha loãng nước thải (100% là nước thải) làng nghề tái chế giấy Phong Khê so với QCVN 12-MT:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy) [9] áp dụng đối với hạng mục cơ sở sản xuất giấy đang hoạt động cho thấy: nước thải làng nghề bị ô nhiễm nặng, hầu hết các thông số thể hiện tính chất nước thải đều cao hơn nhiều lần so với mức độ cho phép (Độ màu cao hơn 1,5 lần, TSS cao hơn 4 lần, BOD cao hơn 21 lân, COD cao hơn 10 lần so với mức độ cho phép) (Bảng 1).
Trong các lô thí nghiệm 100% là nước thải làng nghề dệt nhuộm Tương Giang cho thấy, so với QCVN 13-MT:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt nhuộm) [10] nước thải làng nghề bị ô nhiễm nặng, hầu hết các thông số thể hiện tính chất nước thải đều cao hơn nhiều lần so với mức độ cho phép (Độ màu cao hơn 8 lần, TSS cao hơn 3 lần, BOD cao hơn 9 lân, COD cao hơn 5,5 lần, Cr (VI) cao hơn 9 lân, CN- cao hơn 3,5 lân so với mức độ cho phép).
- Kết quả thí nghiệm còn cho thấy, nhìn chung, mức độ ô nhiễm nước thải tại các lô thí nghiệm của cả 2 làng nghề đều giảm theo mức tăng tỷ lệ pha loãng nước thải (từ 10% đến 100% nước thải) (Bảng 1).
Điều đáng chú ý là kết quả phân tích nước thải 2 làng nghề trong các lô thí nghiệm có pha nước thải cho thấy, tỷ lệ BOD/COD nước thải tại hầu hết các lô thí nghiệm đều ở mức <0,5 (Bảng 2). Điều này thể hiện chất hữu cơ khó phân hủy trong 2 loại nước thải đều ở mức cao gây độc hại cho cơ thể sinh vật. So sánh giá trị BOD/COD nước thải 2 làng nghề cho thấy nước thải làng nghề dệt nhuộm Tương Giang thấp hơn so với làng nghề tái chế giấy Phong Khê. Như vậy, mức độ độc hại tác động đến cá thông qua thông số chất hữu cơ khó phân hủy của làng nghề dệt nhuộm Tương Giang cao hơn so với làng nghề tái chế giấy Phong Khê.
Bảng 1. Tính chất nước thải tại các lô thí nghiệm
|
TT |
Thông số |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
A |
B |
QCVN 13-MT:2015 BTNMT |
|
|
Các lô thí nghiệm the tỷ lệ pha loãng (%) |
|||||||||||||
|
10% |
25% |
50% |
75% |
100% |
|||||||||
|
1 |
pH |
7,5 |
7,8 |
7,8 |
7,5 |
8,2 |
7,8 |
8,5 |
8,2 |
9 |
9 |
5,5 - 9 |
5,5 - 9 |
|
2 |
Độ màu |
105 |
310 |
152 |
752 |
169 |
980 |
187 |
1025 |
220 |
1600 |
150 |
200 |
|
3 |
TSS |
105 |
97 |
175 |
102 |
278 |
157 |
352 |
220 |
400 |
300 |
100 |
100 |
|
4 |
BOD |
115 |
67 |
272 |
105 |
678 |
205 |
875 |
295 |
1054 |
450 |
50 |
50 |
|
5 |
COD |
205 |
195 |
572 |
415 |
950 |
512 |
1785 |
875 |
2020 |
1100 |
200 |
200 |
|
6 |
Cr (VI) |
- |
0,17 |
- |
0,2 |
- |
0,32 |
- |
0,5 |
- |
0,72 |
- |
0,1 |
|
7 |
CN- |
- |
0,08 |
- |
0,1 |
- |
0,17 |
- |
0,2 |
|
0,35 |
- |
0,1 |
Bảng 2. Tỷ lệ BOD/COD nước thải tại các lô thí nghiệm
|
Thông số |
A |
B |
||||||||
|
BOD |
115 |
272 |
678 |
875 |
1054 |
67 |
105 |
205 |
295 |
450 |
|
COD |
205 |
572 |
950 |
1785 |
2020 |
195 |
415 |
512 |
875 |
1100 |
|
BOD/COD |
0,34 |
0,47 |
0,71 |
0,49 |
0,52 |
0,34 |
0,25 |
0,4 |
0,34 |
0,41 |
Ghi chú:
4.2 Kết quả thí nghiệm xác định TLm đối với nước thải làng nghề
Tỷ lệ cá chết tại các khoảng thời gian phơi nhiễm theo mức độ pha loãng nước thải làng nghề
- Kết quả nghiên cứu thể hiện số lượng/tỷ lệ cá chết trong các điều kiện nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê pha loãng khác nhau trong các khoảng thời gian phơi nhiễm từ 24 h đến 96 h cho thấy:
Ở lô đối chứng và lô pha loãng nước thải 10% sau 96h thí nghiệm không có cá chết. Ở nồng độ 25%, phát hiện 1 cá đã chết sau 96 giờ phơi nhiễm, chiếm 7,1% số cá thí nghiệm. Ở các lô thí nghiệm pha loãng 50%, 75% cá chết ngay tại ngày đầu tiên phơi nhiễm: 2 và 6 cá chết. Đến 96h phơi nhiễm số cá chết là 6 và 11 con, chiếm 42,8% và 78,6% số cá thí nghiệm.
Riêng ở lô thí nghiệm không pha loãng (100% là nước thải) thì cả 14 cá thí thí nghiệm đều chết ngay thời điểm 24h phơi nhiễm, chiếm 100% số cá thí nghiệm.
- Kết quả nghiên cứu thể hiện số lượng/tỷ lệ cá chết trong các điều kiện nước thải làng nghề dệt nhuộm Tương Giang pha loãng khác nhau trong các khoảng thời gian phơi nhiễm từ 24 h - 96h cho thấy, ở lô đối chứng sau 96h thí nghiệm không có cá chết. Ở lô tỷ lệ pha loãng 10% nước thải đã phát hiện cá chết, cụ thể là có 1 cá chết sau 72h phơi nhiễm, đến 96 h số cá chết thêm là 1 con, chiếm 14,28% số cá thí nghiệm.
Theo thời gian phơi nhiễm, tỷ lệ cá chết tăng dần. Ở tỷ lệ pha loãng 25%, phát hiện 2 cá đã chết sau 48h phơi nhiễm, đến 96 h số cá chết thêm là 1 con, chiếm 21,5% số cá thí nghiệm. Các lô thí nghiệm tiếp theo số cá chết tăng dần, Ở các lô thí nghiệm pha loãng 75%, thì cá chết 100% sau 96h phơi nhiễm. Riêng lô thí nghiệm pha loãng 100%, cá chết 100% sau ngay sau 24 h phơi nhiễm.
- So sánh kết quả thí nghiệm cho thấy, tỷ lệ cá chết ở các lô pha loãng nước thải làng nghề dệt nhuộm Tương Giang cao hơn so với nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê như:
Khi tỷ lệ pha loãng 10% nước thải làng nghề dệt nhuộm Tương Giang đã phát hiện thấy 1 cá chết, trong khi đó không có cá chết đối với nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê. ở lô pha loãng 75% nước thải dệt nhuộm Tương Giang tất cả 14 cá thí nghiệm đều chết sau 96 h phơi nhiễm, trong khí đó ở cùng điều kiện thí nghiệm đối với nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê chỉ có 11 cá chết..
Phương trình tuyến tính kết hợp phương trình dạng log
Mối tương quan giữa nồng độ nước thải gây chết 50% cá theo thời gian phơi nhiễm được xác định dựa theo xây phương trình tuyến tính và log. Mối tương quan giữa tỷ lệ pha loãng nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê và dệt nhuộm Tương Giang gây chết 50% cá theo thời gian phơi nhiễm được thể hiện tại các hình 2, 3, 4, 5.
Làng nghề tái chế giấy Phong Khê: Mối tương quan giữa tỷ lệ cá chết và nồng độ % nước thải theo logarit. Có thể nhận thấy rất rõ ràng, nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê có tác dụng độc hại và có thể gây chết cho cá. Mức độ gây chết sau cùng một khoảng thời gian có thể thấy sự khác biệt này. Tuy nhiên, giá trị TLm chỉ xuất hiện sau 48h và 96h tương ứng với nồng độ nước thải >50% thì cá mới bị chết từ 50% trở lên ở trong khoảng nồng độ 50% và 75%. Như vậy, ở 2 thời gian 48h và 96h, ta có thể xác định được giá trị TLm. Từ đồ thị của có thể thấy, tỉ lệ chết của cá phụ thuộc nhiều vào nồng độ hơn là thời gian, ở nồng độ 100%, tỉ lệ cá chết luôn là 100%.
|
|
|
|
Hình 2. Mối tương quan giữa tỷ lệ pha loãng nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê gây chết 50% cá 48 h phơi nhiễm |
Hình 3. Mối tương quan giữa tỷ lệ pha loãng nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê gây chết 50% cá 96 h phơi nhiễm |
Mục đích của xây dựng phương trình tuyến tính và log là để thể hiện mối tương quan giữa nồng độ nước thải gây chết 50% cá theo thời gian phơi nhiễm (ví dụ biết thời gian x phơi nhiễm =20 h thì thay vào phương trình tính được y). Phương trình log có thêm hệ số nhạy cảm K của cá thì ứng dụng được cho nhiều loại cá và chính xác hơn phương trình tuyến tính)
- Xây dựng phương trình đồ thị bậc nhất
Xác định mối tương quan giữa thời gian và nồng độ: y = cx + d[U5] (2)
Với y: nồng độ Ct
x: thời gian t
Ta có:
68.8 = 48 c + d
55 = 96c + d
a = - 0,28
b= 82,6[U6]
Phương trình có dạng: y = 82,6 - 0,28x[U7]
Phương trình y = 82,6 – 0,28x[U8] (3) có thể viết lại thành: Ct - K = a.tb+1
Tuy nhiên, vai trò của thời gian và nồng độ với các hiệu ứng sinh lí có thể xác định được trong xác định giá trị TLm, nên phương trình thể hiện mối tương quan phù hợp sẽ là:
Logarit cả 2 vế:
Ct = K + a.tb+1
Có: log (Ct -K) = loga + (b+1).logt
Thế 2 giá trị (48h; 68,8 ) và (96h;55) vào phương trình ta được hệ:
Log(68.8 - K) = loga + (b+1). Log48
Log(55 – K) = loga + (b+1). Log96
Trừ vế với vế của 2 phương trình:
Log (68,8 - K) – log(55 - K) = (b+1).log(48/96)
(3)
Thay (b+1) và a vào phương trình trên ta được:
(4)
Thông qua các đồ thị thể hiện mối tương quan giữa tỷ lệ pha loãng nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê gây chết 50% có thể nội suy giá trị TLm như:
- Kết quả nội suy từ đồ thị hình 3 cho thấy: Tlm 48 h nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê = 68,8 %.
- Kết quả nội suy từ đồ thị hình 4 cho thấy: Tlm 96 h nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê = 55%.
Làng nghề dệt nhuộm Tương Giang[U9] : Nước thải ở làng nghề có tác dụng độc hại và có thể gây chết cao hơn nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê cho cá. Giá trị TLm đã xuất hiện sau 48h và 72h tương ứng với nồng độ nước thải <50% thì cá đã bị chết từ 50% trở lên ở trong khoảng nồng độ 25% và 50% .
|
|
|
|
Hình 4. Mối tương quan giữa tỷ lệ pha loãng nước thải làng nghề dệt nhuộm Tương Giang gây chết 50% cá 48 h phơi nhiễm |
Hình 5. Mối tương quan giữa tỷ lệ pha loãng nước thải làng nghề dệt nhuộm Tương Giang gây chết 50% cá 96 h phơi nhiễm |
Xây dựng đồ thị dạng log ta được phương trình:
y = 41,7 - 0,06x
Kết quả xác định giá trị TLm tại các khoảng thời gian cá phơi nhiễm với tỷ lệ pha loãng nước thải làng nghề dệt nhuộm Tương Giang cho thấy: Tlm 48 h = 38,9 % (50% cá chết sau 48 h phơi nhiễm ở mức pha loãng 38,9 % nước thải làng nghề, Tlm 96 h = 36,1 % (50% cá chết sau 96h phơi nhiễm ở mức pha loãng 36,1 % nước thải làng nghề).
Từ kết quả về giá trị TLm 96h đối với cá Rô phi có thể nhận tháy: Tính độc của nước thải nước thải làng dệt nhuộm Tương Giang cao hơn so với nước thải tái chế giấy Phong Khê
4.3 Sử dụng kết quả TLm trong xác định mức độ độc hại và mức độ an toàn của nước thải đối với cá rô phi
Sử dụng kết quả TLm trong xác định mức độ độc hại của nước thải đối với cá rô phi
Theo quy định, tính độc của độc chất đến sinh vật cần được đánh giá thông qua giá trị TLm trong 96h. Theo kết quả nghiên cứu, giá trị TLm 96h đối với cá Rô phi thu được từ 2 làng nghề cho thấy, giá trị TLm 96h nước thải tái chế giấy Phong Khê (55%) cao hơn so với nước thải làng dệt nhuộm Tương Giang. Điều này đồng nghĩa là tính độc nước thải tái chế giấy Phong Khê thấp hơn so với nước thải làng dệt nhuộm Tương Giang và ngược lại.
Sử dụng kết quả TLm trong xác định mức độ an toàn của nước thải đối với cá rô phi
Theo quy định trong lĩnh vực độc học thì giá trị TLm 48h thu được từ thí nghiệm có ý nghĩa quan trọng để xác định mức độ độc hại an toàn cho phép của độc chất đối với cơ thể sinh vật. [U10]
Mức độ an toàn cho phép của độc chất được quy định từ 1/10 TLm 48h đối với nhóm chất có tính độc yếu đến 1/100 TLm 48h với nhóm chất có tính độc mạnh [21] . Hay nói cách khác hệ số an toàn là 1/10 đối với nhóm chất có tính độc yếu và 1/100 đối với nhóm chất có tính mạnh.[U11] Để có được giá trị cụ thể về hệ số an toàn cần có nghiên cứu hệ thống về phân hạng mức độ các loại nước thải. Cơ sở để đưa ra giá trị hệ số an toàn dựa vào Thông tư số 12/2006/TT-BCN của Bộ công nghiệp (ngày 22/12/2006) về Hướng dẫn thi hành Nghị định 68/2005/NĐ-CP ngày 20/5/2005 của Chính phủ về an toàn hóa chất, Phụ lục 1 có đưa ra 3 mức độ “Độc tính cấp tính đối với môi trường thủy sinh” dựa vào giá trị LC50 độc chất và các hỗn hợp.
Nếu giả sử nước thải làng dệt nhuộm Tương Giang và nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê thuộc nhóm có tính độc mạnh ta có:
Tlm 48 h nước thải làng dệt nhuộm Tương Giang là tỷ lệ pha loãng 38,9% và nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê là tỷ lệ pha loãng 68,8% .
Như vậy, tỷ lệ pha loãng an toàn cho phép đối với nước thải làng dệt nhuộm Tương Giang là 0,4% và nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê là 0,7%.
Tóm lại, từ kết quả nghiên cứu trên cho thấy, phương pháp xác định giá trị có ý nghĩa nhất định để hỗ trợ với việc đánh giá chất lượng nước thải khi chỉ dựa trên các phương pháp/ công cụ truyền thống (QCVN 40 BTNMT/ 2011).
Sự phối hợp này sẽ có ý nghĩa đối với các nguồn thải đa hợp (kênh, cống thoát nước thải sản xuất công nghiệp) quy mô lớn, có chứa các độc chất với độc tính cao đối với việc cấp phép xả thải, kiểm soát ô nhiễm nước thải, phòng chống sự cố xả thải…
5. Kết luận và kiến nghị
Nghiên cứu đưa ra kết luận:
Nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê và dệt nhuộm Tương Giang, Bắc Ninh bị ô nhiễm trong tất cả các mức độ pha loãng 10%, 25%, 50%, 75% và 100% nước thải.
Giá trị Tlm 96 h nước thải làng dệt nhuộm Tương Giang là 36,1 %, Giá trị Tlm96 h nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê là 55%. Thông qua giá trị Tlm96 h cho thấy, nước thải dệt nhuộm Tương Giang có độc tính với cá rô phi cao hơn so với nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê.
Đề xuất một số kiến nghị:
Để nâng cao hiệu quả sử dụng phương pháp độc học xác định giá trị TLm đối với cơ thể sinh vật nằm đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải gây ảnh hưởng xâu tới môi trường và sức khỏe con người cần thiết thực hiện nghiên cứu tiếp một cách hệ thống và chuyên sâu hơn như: Thực hiện cho nhiều đối tượng là sinh vật chỉ thị, nhiều đối tượng nguồn thải phát sinh đơn lẻ và đa hợp.
Cần thiết xem xét để thực hiện phối hợp phương pháp độc học xác định giá trị TLm với các phương pháp truyền thống để đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải nhằm nâng cao hiệu quả kiểm soát các nguồn thải hiệu quả hơn.
Cái Anh Tú1
1Khoa Môi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng việt 2/2020)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tổng cục Môi trường, 2015. QCVN40:2011/BTNMT. Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp.
2. EPA-430/1-78-001, 1978. Bioassay for toxic and hazardous material
3. Thủ tướng Chính phủ, 2006. Thông tư của Bộ Công nghiệp số 12/2006/TT-BCN ngày 22/12/2006 Hướng dẫn thi hành nghị định 68/2005/NĐ-CP ngày 20/5/2005 của Chính phủ về an toàn hóa chất.
4. Sajid abdullah muhammad Javed, Arshad Javid, 2007. Studies on Acute Toxicity of Metals to the Fish (Labeo rohita). Fisheries Research Farms, Department of Zoology and Fisheries, University of Agriculture, Pakistan. Intenational Journal of Agriculture and biology. 1560–8530/2007/09–2–333–337
5. Mahnaz Sadat Sadeghi1 and Sadegh Peery, 2018. Evaluation of toxicity and lethal concentration (LC50) of silver and selenium nanoparticle in different life stages of the fish Tenualosa ilish. Department of Marine Biology, Islamic Azad University, Iran 2 Department of Marine Biology, Khoramshahr University, Iran. June 14, 2018
6. Nguyễn Xuân Hoàn, Nguyễn Khánh Hoàng, 2015. Đánh giá tính độc 1 số nước thải công nghiệp trên địa bàn tỉnh An Giang dựa vào đáp ứng của động vật vi giáp xác, Tạp chí khoa học công nghệ và thực phẩm 16 (1) (2018) 30 - 37
7. Nguyễn thị Nhân, Nguyễn Lai Thành, Lê Thu Hà, 2017. Xác định giá trị LC50 của Chì đối với cá Ngụa Vằn (Danio rerio) ở giai đoạn ấu trùng. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Hội nghị Khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật lần thứ 6.
8 Jes Jessen Rasmussen, Peter Wiberg-Larsen, Nikolai Friberg, Dean Jacobsen & Annette Baattrup-Pedersen, 2019. Testing biological pesticedes indices for Danish tream. The Danish Environmental Protection Agency. Pesticedes rearch 180. P.59 (April, 2019) ISBN: 978-87-7038-061-4.
9. Tổng cục Môi trường, 2015. QCVN 12-MT:2015 BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy
10. Tổng cục Môi trường, 2015. QCVN 13-MT:2015 BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt nhuộm
|
Determining the TLm value of Tilapia to assess the toxic level of wastewater of recycling paper from Phong Khe craft village and of dyeing fromTuong Giang craft village, Bac Ninh province Cái Anh Tú Faculty of Environmental Sciences, VNU University of Science Abstract: The study determined the TLm value (The amount of toxin lethal 50% of test organisms after a certain exposure time) to assess the toxic level of wastewater. (Specific application to Tilapia fish exposed to wastewater from the trade villages of Phong Khe paper recycling and textile dyeing in Tuong Giang, Bac Ninh) implemented on the basis of the toxicological method. From the point of view, it is necessary to consider to coordinate the toxicology method to determine the TLm value with the traditional methods/tools (QCVN 40: BTNMT/2011, water quality model, WQI indicator) to assess the pollution level of wastewater and in order to improve the effectiveness of more effective control of waste sources, the study has made specific comments such as (i) Wastewater from Phong Khe and Tuong Giang craft villages and weaving industries are polluted in all dilution levels of 10%, 25%, 50%, 75% and 100% of wastewater. (ii) The value of 96m of wastewater from textile dyeing in Tuong Giang village is 36.1%, the value of 96 h of wastewater of Phong Khe paper recycling village is 55%. Through the Tlm value of 96 h, it shows that Tuong Giang textile dyeing wastewater is more toxic to Tilapia than Phong Khe paper recycling village wastewater. In addition, the proposed study is to improve the efficiency of using toxicology method to determine TLm value for organism to assess the pollution level of wastewater causing bad impact on the environment and health. It is necessary to carry out more systematic and in-depth researches such as: Implementing for many indicator organisms, odd and multiple sources of waste. Keywords: Exposure, toxic level, Tlm value, craft village waste water, Tilapia. |
