Sunday, May 22, 2016


CÁC CƠ S KHOA HC          V X THI RA BIN
Trn Tam
Chonnam National University
SOUTH KOREA
22/5/2016 - Version 2
Ngưi viết có hơn 35 năm làm vic trong ngành chế biến và x lý tài nguyên khoáng sn và t cht thi công ngh ti công ty thép BHP (1980-1987), GS Đi Hc New South Wales (Úc) (làm vic trong khong 1987-2008) và CNU (2008-hin ti). Ông hin đang là Technical Director công ty Ecomag (www.ecomagnesium.com) trin khai d án thu hi magnesium (Mg) tc thi (bittern) sau khi sn xut mui bin ti Tây Úc (WA, Australia).  

Bài viết đưa ra nhng yếu t khoa hc cơ bn có th liên quan đến vn đ cá chết trên din rng b bin min Trung. Bài đưc viết sau khi tham kho vi mt ngưi bn Úc làm vic vi công ty thép Bluescope Steel hơn 40 năm.

 Mong nhn đưc ý kiến các bn t nhng ngành liên quan.

1. Nhn đnh tng quan v thm ha cá chết din rng?
Cá chết din rng (massive fish kill) đưc cho là t: (a) to n hoa (algae bloom), hoc (b) do tác đng môi trưng ca cht thi ra bin t các nhà máy hoc hot đng nông nghip, hay (c) nh hưng ca El Ninõ.
(a)    To n hoa - Xét v quan đim khoa hc, nhiu loi to (xem hình 1) n hoa (algae bloom) là do các lý do cng hưng (synergetic): (a) thay đi nhit đc hoc đ pH (đ axit), (b) c có nhiu cht dinh dưng (cht cha nitrogen N như NH4+ , nitrite NO2-, v,v) và phosphate PO43-. Các cht này có th hoc t phân bón cha NPK hoc t cht thi công nghiêp đ ra bin. (c) To n hoa gây thiếu oxy trm trng trong nưc và cũng có th to đc t giết cá. To cn ánh sáng đ sinh sôi nhiu lên và khi đúng điu kin thích hp như trên s n hoa. Tùy t các loi vi sinh vt khác nhau to s có đc tmàu đ, xanh lc hoc nâu, v.v.
Ngun:


2. J. Heisler et al. (2008). Eutrophication and harmful algae blooms: A scientific consensus, Harmful Algae 8: 3–13 (Report of a Round table Discussion sponsored by the US-EPA).










Hình 1: Các loi to đc hi và hu qu khi n hoa.
Thêm chi tiết t ngun:

To n hoa thưng xy ra vào mùa hè khi nhit đc bin hoc ao h lên cao. Cng vi ánh sáng,c tù hay khi dòng hi lưu chy chm và nng đ orthophate (dng hòa tan PO43-, soluble reactive phosphate, SRP <0 micron="" span="" style="font-family: "Calibri (Vietnamese)",sans-serif; mso-fareast-language: EN-AU; mso-no-proof: yes;" trong="">nư
c khong 0,03-0,1 mg/L (ppm) và t s N:P > 15:1 to s n nhanh trên din rng. Sau khi các sinh khi to lng xung đáy s b phân hy bi vi sinh (tác dng vi oxy) dn đến vic oxy gim đi rt nhiu (nng đ có th thp hơn 1 mg/L (ppm) oxy so vi lúc bình thưng 7-8 ppm oxy trong nưc 25 đ C và thp hơn chút ít trong nưc bin).
Các vi sinh vt (microorganisms) to ra “thy triu đ” (to n hoa có màu đ/nâu) các điu kin khác nhau, tùy v trí, nhit đ và điu kin nưc. Hơn 10 loi vi sinh có điu kin ti ưu to thy triu đ quanh vùng vnh Tolo (Hongkong) vi t s N:P t 6-15:1.
Ngun: Hodgkiss, I.J and Ho, K.C., 1997. Are changes to N:P ratios in coasteal waters the key to increased red tide algae blooms, Hydrobilogia, 352, 141-147.

C N và P trong môi trưng nưc phn ln là t phân bón NPK hoc các nhà máy chế biến phosphate t qung. C hai cũng có th trong nưc thi t nhà máy thép hoc hóa cht chng r như NaNO2, Na3PO4, phosphate km (Zn3(PO4)2 (chi tiết phn sau)). T cht thi sinh hot cũng có th có phosphate s làm ô nhim môi trưng sông, bin, ao h, vv nếu cha bt git dùng quy trình sn xut cũ.

(a)    Tác đng do kim loi nng: Vic xc thi ra bin hoc môt môi trưng nưc nào khác s xy ra khi các kim loi nng (Cd, Cr, Cu, Zn, Hg, Cr, v.v) hoc, N hoc phosphate, cyanur (CN), hóa cht hu cơ cha gc phenol,  PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons) v.v., có nng đ cao hơn gii hn cho phép. Các cht này thưng đưc thi t nhà máy thép hoc các nhà máy chế biến kim loi (metal/mineral processing), m kim loi (metal/mineral mining), m kim (metal plating), v.v.

Nếu cht thi x ra bin, (a) không qua x lý hay (b) x lý không đúng quy trình và còn đ li các cht ô nhim nng đ khá cao quá quy chun cho phép, hoc (c) mc đ pha loãng t các dòng hi lưu không đ đ đưa nng đ các cht này dưi mc an toàn cho cá s dn đến vic cá chết hàng lot. Cá chết trên din tích rng t các nguyên do này cn yếu t thi gian lâu dài.

(b)   Yếu t El Ninõ - Nhìn xa hơn, hin nay có dư lun cho rng hin tưng cá chết hàng lot đang din ra nhiu nưc trên thế gii là do El Ninõ.
Ti Chile hơn 300 cá ông (whales) chết năm ngoái và dt vào b bin Chile. Vài tháng ri cá hi (salmon) và cá mi (sardine) chết hàng nghìn tn đy. Các chuyên gia Chile cho rng hin tưng có th do nưc bin nóng dn vì El Ninõ cng vi cht dinh dưng (N, P) thi ra bin to điu kin thích hp cho “thy triu đ” và các to đc khác n hoa. Nưc bin nóng dn cũng dn đến nng đ oxy càng ngày càng thp nhưng đây ch là yếu t ph vì tăng 1.5- 2 oC ch dn đến nng đ oxy trong nưc bin gim t 5-6 ppm xung 3-4 ppm O2 là nhiu.Yếu t đơn thun (nưc bin nóng dn) t El Ninõ không thuyết phc lm vì mi đây NASA công b là nhit đ 4 tháng đu năm 2016 ch tăng trung bình 1.2 oC trên toàn thế gii. Thy triu đ trên din rng khi phân hy s dit oxy trong nưc.
Tt c 3 yếu t trên đu gây cng hưng (synergy): (a) nhit đ tăng trong nhng tháng mùa hè hoc do El Ninõ, (b) nng đ N, P cao trong nưc, (c) to n hoa và sau khi phân hy làm gim oxy trm trng trong nưc, dn đến hu qu cui cùng là cá chết trong din tích rng.
Các điu tra v nguyên nhân cá chết hoc phương thc x lý lâu dài do đó phi kèm theo các kho sát toàn din nhng nhà máy nào đang hot đng gn bin, trưc khi khoanh vùng có th gây tác đng môi trưng cao nht. Các kho sát nguyên nhân và phương thc x lý đ tránh tác đng lâu dài lên môi trưng bin và cá cn nhiu chuyên gia liên ngành t x lý cht thi, môi trưng bin, thy/hi sn, đa thy văn (hydrogeology), thy đng hc (marine hydrodynamics) và sinh thái hc (ecology).
2.   Đc t t hóa cht trong nưc bin và nh hưng
Các đc t trong nưc bin thưng t hai ngun:
1.       Đc t hóa hc: vô cơ như kim loi nng và hu cơ (DDT, etc.). N và P không có đc tính cao nhưng s gây nh hưng nhiu khi nng đ cao do giúp phát trin to n hoa dit oxy trong nưc,
2.       Đc t sinh hc: do to n hoa.
Các kim loi nng (KLN) nng đ cao trong nưc có th làm chết cá và các thy/hi sn khác. Do đó, các nưc trên thế gii thưng đt quy chun rt khc khe cho KLN k c Vit Nam (chi tiết phn sau). Tùy theo nng đ khác nhau ca các KLN khác nhau s làm cá chết (thay đi tùy loi cá, tùy đ ln ca cá, v.v.)
Nng đ KLN làm cá chết thưng đưc đo trong phòng thí nghim cho các loi cá khác nhau và công b theo “Nng Đ gây T Vong” (Lethal Concentration LC). Thưng nng đ (ppm = mg KLN/L nưc) gây chết 50 hoc 100% cá, LC50 hay LC100  s đưc đo mc 24, 48, 72 và 96 h (gi). Ví d mt nghiên cu ca vin Môi Trưng và Tài Nguyên Bin (2005) cho thy cá giò/cá bp bin (Cobia) 40 ngày tui có LC50 ti 96 h là 0.24 ppm Cu (đng) và 0.8 ppm Zn (km). Đây là loi cá Vit Nam xut khu hơn 1500 tn năm 2008.
Ngun: Le Quang Dung, Nguyen Manh Cuong, Nguyen Thanh Huyen and Nguyen Duc Cu, 2005. Acute toxicity test to determine the effect of copper, zinc and cyanide on Cobia (Rachycentron Canadum), Australasian J. of Ecotoxicology, 11, 163-166.
Thy ngân là KLN đc hi cao cho cá và c sinh vt 2 v (mollusc) như sò, hào, hến. v.v. Nng đ LC50 ti 24 h là 0.16 ppm Hg và ~2 ppm Cu.
Ngun: Ramarikritinan, C.., Chandurvelan, R., Kumaraguru, A.K., 2012. Toxicity of metals: Cu, Pb, Cd, Hg and Zn on marine mollusc, Indian J. of Marine Sci., 41(2), 141-145.

Hào (oysters) có th hp thu và cha hóa cht vô cơ nhiu nht. Loi sinh vt bin này có th hp thu và cha 6 – 7000 ppm Ca, P, Mg, và 2000 ppm Zn (ppm = mg/kg hào) như trong vùng Savanah (USA), nhưng cht vô cơ Ca, Mg, Zn này đu có li cho con ngưi. 

Ngun:
Kumar, K.M., Sajwan, K.S., Richardson, J.P., Kannan, K., 2008. Contamination profiles of heavy metals, organochlorine pesticides, polycyclic aromatic hydrocarbons and alkylphenols in sediment and oyster collected from marsh/estuarine Savannah GA, USA, Marine Pollution Bulletin, 56, 136–162.
Trong nưc bin, N thưng t phân bón NPK theo dòng nưc ra bin hoc nhà máy chế biến kim loi dùng hóa cht thi ra ngoài. Dưi nhiu dng hòa tan như ammonia NH4+ , nitrite NO2-, nitrate NO3-, v.v) các cht này có th biến đi thành khí nitơ (nitrogen N2) thoát ra khi nưc bin trong thi gian dài do các phn ng hóa và sinh hc (denitrification). N hu cơ dùng trong công ngh chế biến kim loi hoc cht chng r (amine) thưng rt bn nhưng không tan trong nưc và nếu không x lý chun ti nhà máy s tn ti lâu trong nưc.

P trong nưc bin cũng thưng t phân bón NPK theo dòng t rung nông nghip, nưc thi công ngh chế biến phân bón, gang thép, v.v không x lý đúng chun, hoc t hóa cht chng r sét. P i dng phosphate hòa tan PO43- (soluble reactive phosphate SRP) gây tác đng nhiu nht. Cũng cn nhn mnh là phosphate cũng có th s dng ht rn (>0,2 microns) khi kết hp vi st (Fe), nhôm (Al) hoc  canxi (Ca) và lng dưi đáy hoc phosphate hu cơ (phosphonate). Do đó, khi làm phân tích tng P (Ptotal) các loi phosphate phi đưc phân chia thành phn (%) P hòa tan, P dưi dng colloid (0,003-0,2 microns) và ht (>0,2 microns).
Ngun: 
CSIRO Land and Water Report (1988): Catchment phosphorus sources and algae blooms – An interpretative review,  Donnelli and co-workers (Technical Report 18/98)
Chi dng hòa tan P mi có tác đng mnh trong vic giúp  to n hoa (algae bloom). Quy trình biến đi các dng P s theo như hình 3. Khi có thay đi nhit đ hoc pH, các cht kết ta này s nh phosphate hòa tan li vào nưc. Các phosphate hu cơ thưng bn hơn và ít có th b hy hoi nhanh đ cho li phosphate hòa tan nếu không có tác dng vi sinh.
 











Hình 3: Quy trình biến đi phosphate trong nưc.
Ngun: 
Shaw, G.R., Moore, D.P., Garnett, C. (2004). Eutrophication and algae blooms, Environmental and Ecological Chemistry, Vol 2.
3.   Công ngh thép hin nay thi ra nhng cht đc hi như thế nào?
3.1 Quy trình công ngh thép







Hình 3 (a): Quy trình chế biến gang thép và các cht thi
Đ sn xut 1 tn gang cn 1,5 tn qung st, 0,5-0,65 tn than đá và than, 0,25 tn đá vôi hoc dolomit và 1,8-2,0 m3 không khí. Sau đó, nhà máy gang s thi 0,2-0,4 tn x, 2.500-3.500 m3 khí thi cha 50 kg bi ht.




Sơ Đ Nhà Máy Liên Hp (ngun: http://www.ilocis.org/documents/chpt73e.htm)



 








Quy trình nhà máy thép liên hp (integrated steel mills) như hình dưi đây (Hình 3 a&b) cho thy các tác đng môi trưng có th t: (a) nưc thi (liquid effluents), (b) khí thi và (c) x gang/thép. Hai nguyên nhân đu gây nh hưng nhiu nht, vì x gang/thép có th đưc tái x dng như đá làm đưng hoc chế biến xi măng.

























No comments:

Post a Comment