Tài liệu Xây dựng bộ tiêu chí khoanh vùng kiểm soát ô nhiễm môi trường đất

TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG CỤC KIỂM SOÁT Ô NHIỄM --------------------- NHIỆM VỤ Điều tra, khảo sát, xây dựng các bộ tiêu chí khoanh vùng ô nhiễm và đề xuất dự án xây dựng bản đồ ô nhiễm trên phạm vi toàn quốc XÂY DỰNG BỘ TIÊU CHÍ KHOANH VÙNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT Hà nội, tháng 12 năm 2010 MỤC LỤC 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC XÂY DỰNG BỘ TIÊU CHÍ KHOANH VÙNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH ................................................ 3 3. PHƯƠNG PHÁP KHOANH VÙNG Ô NHIỄM ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG ĐẤT ..................................................................................................................... 7 4. XÂY DỰNG BỘ CHỈ TIÊU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT ĐỂ KHOANH VÙNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM .............................................................................. 10 4.1 Lựa chọn các chất ô nhiễm môi trường đất điển hình, đặc trưng để xác định bộ chỉ tiêu ô nhiễm ........................................................................................................ 10 4.2 Chỉ số chất lượng môi trường đất ..................................................................... 13 4.3 Lựa chọn các thông số chất lượng môi trường đất............................................ 14 4.4 Xây dựng bộ chỉ tiêu khoanh vùng kiểm soát ô nhiễm Đất của nước ta .......... 15 5. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 18 i 1. MỞ ĐẦU Kiểm soát ô nhiễm môi trường là một nhiệm vụ hết sức quan trọng trong công tác quản lý môi trường quốc gia, cũng như quản lý môi trường ở mỗi địa phương, nhằm mục đích theo dõi kịp thời tình hình ô nhiễm môi trường, xác định đúng nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường và đề xuất kịp thời các giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm, giảm thiểu ô nhiễm và cải thiện chất lượng môi trường để bảo vệ sức khỏe cộng đồng, bảo vệ các hệ sinh thái và đảm bảo phát triển bền vững. Tầm quan trọng của kiểm soát ô nhiễm trong công tác quản lý môi trường đã được xác định trong Luật bảo vệ môi trường (năm 2005), trong Chiến lược BVMT quốc gia đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020, đặc biệt là trong Quyết định số 328/2005/QĐ - TTg, ngày 12 tháng 12 năm 2005, của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt kế hoạch quốc gia kiểm soát ô nhiễm môi trường đến năm 2010. Kiểm soát ô nhiễm bao gồm: kiểm soát các nguồn thải gây ra ô nhiễm môi trường (nguồn thải khí ô nhiễm, nguồn thải nước ô nhiễm, nguồn thải chất thải rắn, nguồn thải tiếng ồn, nguồn thải bức xạ), kiểm soát ô nhiễm môi trường xuyên biên giới, kiểm soát ô nhiễm môi trường các ngành sản xuất công nghiệp, kiểm soát ô nhiễm môi trường xung quanh ở các khu vực đô thị, các khu công nghiệp, khu kinh tế, các làng nghề... và kiểm soát ô nhiễm (chất lượng) môi trường không khí, môi trường nước mặt, nước ngầm và môi trường nước biển ven bờ. Việc khoanh vùng ô nhiễm phục vụ cho công tác kiểm soát ô nhiễm trong Nhiệm vụ “Điều tra, khảo sát, xây dựng các bộ tiêu chí khoanh vùng ô nhiễm và đề xuất dự án xây dựng bản đồ ô nhiễm trên phạm vi toàn quốc” là khoanh vùng ô nhiễm (hay chất lượng) môi trường xung quanh mà con người và các hệ sinh thái trực tiếp sinh cư trong các điều kiện của môi trường này, đó là môi trường không khí xung quanh (không bao gồm môi trường tiếng ồn và môi trường bức xạ), môi trường nước mặt xung quanh, môi trường nước biển ven bờ và môi trường đất. Tình trạng ô nhiễm/hay chất lượng môi trường xung quanh thường biến thiên theo không gian (theo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội, đi theo là 1 phân bố các nguồn thải gây ra ô nhiễm môi trường) và biến thiên theo thời gian. Ở các nước trên thế giới người ta thường khoanh vùng ô nhiễm/chất lượng môi trường xung quanh vào một thời gian xác định, khoảng 5 năm hay 10 năm một lần, thí dụ như vào các năm 1990, 2000, 2005. Đối với hiện trạng quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội và thời gian khoanh vùng ô nhiễm đã xác định thì sự biến thiên tình trạng ô nhiễm môi trường xung quanh phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện tự nhiên. Như là đối với môi trường không khí xung quanh thì sự biến thiên, mức độ ô nhiễm môi trường chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện khí hậu (hướng gió và tốc độ gió), mưa, nắng .v.v..); Đối với ô nhiễm môi trường các dòng sông thì chủ yếu phụ thuộc vào lưu lượng dòng chảy, tốc độ và hướng dòng chảy, nhiệt độ nước.v.v.). Đối với ô nhiễm môi trường nước biển ven bờ thì chủ yếu phụ thuộc vào các dòng hải lưu và tình trạng thủy triều; Đối với ô nhiễm môi trường đất thì chủ yếu phụ thuộc tính thẩm thấu, khuyếch tán ô nhiễm môi trường đất và điều kiện địa chất thủy văn. Vì vậy, ở các nước trên thế giới, người ta thường sử dụng 2 phương pháp tiếp cận để khoanh vùng ô nhiễm/chất lượng môi trường xung quanh như sau: - Phương pháp tính toán theo mô hình khuyếch tán ô nhiễm môi trường bằng hệ thống thông tin địa lý (GIS). Phương pháp tiếp cận này đòi hỏi phải có đầy đủ các thông số về các nguồn thải gây ra ô nhiễm môi trường (vị trí không gian, lưu lượng thải, chất thải, phương thức thải và các tính chất vật lý của nguồn thải) và phải có đầy đủ các thông số về điều kiện khí hậu, thủy văn, hải văn, địa hình, địa chất thủy văn... của khu vực nghiên cứu. Phương pháp tiếp cận tính toán phân bố ô nhiễm theo mô hình có thể vẽ được các đường đồng mức ô nhiễm tương đối chính xác, tức là có thể khoanh chia vùng nghiên cứu thành các khu vực có mức độ ô nhiễm môi trường khác nhau. Tuy vậy, phương pháp tính toán mô hình khuyếch tán ô nhiễm không phải là phương pháp vạn năng. Thí dụ đối với ô nhiễm môi trường không khí chỉ đảm bảo độ chính xác tin cậy đối với các nguồn ô nhiễm công nghiệp và nguồn ô nhiễm giao thông. Còn ô nhiễm môi trường không khí do các nguồn khác gây ra, như là nguồn ô nhiễm không khí từ các hoạt động xây dựng và sinh hoạt dịch vụ đun nấu của nhân dân..., nói chung không thể hoặc rất khó 2 khăn xác định bằng phương pháp tính toán theo mô hình khuyếch tán ô nhiễm. - Phương pháp tổng hợp, phân tích, thống kê số liệu quan trắc môi trường thực tế. Phương pháp này đòi hỏi phải có hệ thống các trạm quan trắc môi trường xung quanh hoàn thiện, phân bố các điểm đo bao trùm cả khu vực nghiên cứu, phân bố các điểm đo càng dày càng đạt được độ chính xác của khoanh vùng ô nhiễm. Thời gian quan trắc phải phù hợp để kết quả quan trắc phản ánh đúng thực trạng ô nhiễm môi trường. Việc khoanh vùng ô nhiễm trên cơ sở phân tích, thống kê các số liệu quan trắc môi trường thường chỉ có giá trị gần đúng, nhưng là phương pháp cơ bản, có tính khả thi, thường được sử dụng phổ biến ở các nước trên thế giới. Trong nhiều trường hợp thiếu số liệu quan trắc môi trường thực tế thì người ta kết hợp thêm với phương pháp tính toán theo mô hình khuyếch tán ô nhiễm để khoanh vùng ô nhiễm/hay chất lượng môi trường xung quanh. 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC XÂY DỰNG BỘ TIÊU CHÍ KHOANH VÙNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH Thực chất của việc khoanh vùng ô nhiễm/hay chất lượng môi trường xung quanh là việc phân chia một vùng không gian địa lý của các tỉnh/thành hay toàn quốc gia thành các khu vực có mức độ ô nhiễm môi trường thực tế khác nhau bằng bộ chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm của môi trường đã được xác định. Ở hầu hết các nước trên thế giới đều đã ban hành các tiêu chuẩn/quy chuẩn chất lượng môi trường quốc gia, như là chất lượng môi trường không khí, chất lượng môi trường nước mặt, chất lượng môi trường nước biển ven bờ... Trong các tiêu chuẩn/quy chuẩn chất lượng môi trường đều quy định giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong môi trường tối đa cho phép, tương xứng với điều kiện khi mà con người sinh cư, tiếp xúc với môi trường đó thường xuyên, lâu dài, cũng không gây ra tổn hại đến sức khỏe và điều kiện sinh tồn, không gây ra bất cứ một triệu chứng bệnh tật nào. Môi trường bị ô nhiễm là môi trường hàm chứa một hay nhiều chất ô nhiễm có nồng độ vượt quá giới hạn tối đa cho phép được quy định trong tiêu chuẩn/quy chuẩn môi trường. Mức độ ô nhiễm cao hay thấp được xác định theo tỷ lệ giữa nồng độ chất ô nhiễm thực tế và trị số nồng độ cho phép. 3 Tiêu chí để khoanh vùng ô nhiễm môi trường chính là các chỉ tiêu cụ thể (định lượng) để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường khác nhau, các vùng ô nhiễm khác nhau, được phân chia bằng đường danh giới có mức ô nhiễm môi trường khác nhau. Để đánh giá mức độ của ô nhiễm môi trường hay phân loại chất lượng môi trường ở các nước trên thế giới, người ta thường sử dụng “Chỉ số chất lượng môi trường (Evironment Quality Index - EQI), như là đối với môi trường không khí là AQI (Air Quality Index), đối với môi trường nước mặt là WQI (Water Quality Index), đối với môi trường nước biển ven bờ là SWQI (Sea water Quality Index), đối với môi trường đất là SoQI (Soil Quality Index) [5,6,7,8,9,10]. Chỉ số chất lượng môi trường (EQI) vào các năm khoảng 1990 về trước người ta thường dùng là các chỉ số chất lượng môi trường đối với từng thông số ô nhiễm (chất ô nhiễm) riêng biệt, vào những năm sau 1990 người ta thường dùng các chỉ số chất lượng môi trường chung hay tổng quát, tổng hợp đối với nhiều chất ô nhiễm đặc trưng của mỗi môi trường xác định, như là EQI tổng hợp đối với môi trường không khí, môi trường nước mặt hay môi trường nước biển ven bờ. Công thức xác định bộ chỉ số để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường theo từng chất ô nhiễm ở các nước (Nga, Anh, Mỹ, Pháp, Canada...) hay ở nước ta [10, 11] thường dùng đối với chất ô nhiễm i trong môi trường có dạng như sau: EQI i = 1 Ci , j ∑ n Ci ,o (1) Trong đó: Ci, j : nồng độ chất ô nhiễm i thực tế trong môi trường tại điểm j; j : là chỉ số đánh số các điểm quan trắc môi trường, j = 1, 2, ... n, của khu vực nghiên cứu; Ci,o: là nồng độ tối đa cho phép đối với chất ô nhiễm i theo tiêu chuẩn/quy chuẩn môi trường quốc gia; EQIi : là chỉ số chất lượng môi trường, chính là chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm đối với chất ô nhiễm i trong môi trường, nếu lựa chọn số lượng các chất ô nhiễm điển hình, đặc trưng của môi trường là i = 1, 2, 3 ....m, thì ta 4 sẽ có 1 bộ chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường là EQI1, EQI2,..... EQIm, chính là số lần nồng độ chất ô nhiễm trung bình quan trắc thực tế của khu vực nghiên cứu vượt trị số quy chuẩn cho phép đối với chất đó. Các phân loại mức độ ô nhiễm theo từng chất ô nhiễm này có nhiều nhược điểm, theo tài liệu [11] đã phân tích các nhược điểm của chỉ số này là: (1) Khó phân loại chất lượng môi trường cho một mục đích sử dụng nào đó. Thí dụ đối với môi trường nước mặt: QCVN 08:2008 quy định chất lượng nước sông cột A (loại A1 - đạt tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt) và cột B (loại B1 - không đạt tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt) đối với các thông số oxy hòa tan (DO), tổng chất rắn lơ lửng (SS) và tổng coliform (TC) tương ứng như sau: DO ≥ 6mg/l và 4 mg/l; TSS = 20mg/l và 50mg/l, TC = 2500MPN/100ml và 7500MPN/100ml. Tuy nhiên trong thực tế, con sông này đạt yêu cầu loại A1 về TSS và TC, còn con sông khác đạt yêu cầu loại A1 về TSS, nhưng không đạt cả loại A1 về DO và TC, hoặc cũng có thể đạt loại A1 về DO và TSS, nhưng TC không đạt cả loại A1 và B1... Như vậy, sông này (hoặc sông khác) đạt chất lượng đối với nguồn loại nào? Điều này không thể trả lời nếu dựa theo kết quả phân tích chỉ số chất lượng môi trường đối với từng thông số. (2) Mặt khác, đối với một mục đích sử dụng, mỗi thông số có tầm quan trọng khác nhau, chẳng hạn: độ đục và TC rất quan trọng cho mục đích tiếp xúc trực tiếp (tắm, bơi lội), nhưng lại không quan trọng cho mục đích cấp nước cho nông nghiệp; Nhiệt độ, độ mặn, NH4+ không quan trọng lắm với nước bãi tắm nhưng rất quan trọng với nước nuôi thủy sản... Rõ ràng, trong những trường hợp trên, rất khó kết luận chất lượng nước của một con sông (hay đoạn sông) đạt loại A1, A2, B1 hay B2 và chất lượng nước đạt yêu cầu cho mục đích này, nhưng lại không đạt yêu cầu cho mục đích khác. Nhưng điều đó dẫn đến rất khó phân vùng và phân loại chất lượng nước sông, khó quyết định về khả năng khai thác sông (hoặc đoạn sông) cho một hoặc một số mục đích sử dụng nào đó... (3) Khi đánh giá chất lượng nước qua nhiều thông số riêng biệt, sẽ không thể nói đến diễn biến chất lượng nước tổng quát của một con sông (hay đoạn sông) và do vậy, khó so sánh chất lượng nước thời gian này với thời gian khác (theo tháng, mùa), chất lượng nước hiện tại so với tương lai... Như 5 vậy sẽ khó khăn cho công tác giám sát diễn biến chất lượng nước, khó đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước... (4) Khi đánh giá qua các chỉ số chất lượng nước riêng biệt, chỉ có các nhà khoa học hoặc nhà chuyên môn quản lý nước mới hiểu được, như vậy khó thông tin về chất lượng nước cho cộng đồng và các cơ quan quản lý Nhà nước, các nhà lãnh đạo để ra các quyết định phù hợp về bảo vệ và khai thác nguồn nước... Để khắc phục những khó khăn trên, cần phải có một hoặc một hệ thống chỉ số cho phép lượng hóa được chất lượng tổng hợp của môi trường (tức là biểu diễn chỉ số chất lượng môi trường theo một thang điểm thống nhất), có khả năng mô tả tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần hóa - lý - sinh trong môi trường và tầm quan trọng của mỗi thông số chất ô nhiễm đối với một mục đích sử dụng nào đó. Một trong những chỉ số đó là Chỉ số chất lượng môi trường tổng hợp được ký hiệu là EQI0. EQI0 là một chỉ số được tính toán từ nhiều thông số ô nhiễm môi trường riêng biệt theo một phương pháp xác định (hay theo một công thức toán học xác định). Mô hình EQI được đề xuất và áp dụng đầu tiên ở Mỹ vào những năm 1965 - 1970 và đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều bang [5,6,7,8,9,10]. Hiện nay nhiều mô hình EQI đã được triển khai nghiên cứu áp dụng ở nhiều quốc gia: Ấn Độ, Canada, Chilê, Anh, Wales, Đài Loan, Úc, Malaixia, EQI được xem là một công cụ hữu hiệu đối với các nhà quản lý môi trường trong giám sát, kiểm tra, quản lý chất lượng môi trường, đánh giá hiệu quả của các nhà hoạch định chính sách... Với EQI, dễ áp dụng tin học để quản lý chất lượng môi trường và bản đồ hóa khoanh vùng ô nhiễm môi trường (chẳng hạn, màu hóa các vùng ô nhiễm theo các thang điểm xác định). Đối với mỗi loại môi trường (môi trường không khí, môi trường nước mặt, môi trường nước biển ven bờ, môi trường đất v.v...) người ta thường chọn lựa ra một số chất ô nhiễm điển hình i đặc trưng, có ý nghĩa quan trọng nhất của môi trường đó, để tính toán đánh giá mức độ ô nhiễm (chỉ số chất lượng) của một môi trường nào đó, không có nước nào tính toán với tất cả các thông số ô nhiễm trong bảng thông số tiêu chuẩn/quy chuẩn chất lượng môi trường. Trong trường hợp các tác dụng sinh học của các chất ô nhiễm i trong một môi trường tương tự hay xấp xỉ như nhau thì người ta có thể xác định một 6 chỉ số chất lượng môi trường tổng hợp để đánh giá mức độ ô nhiễm của môi trường như sau: EQIo = 1 m 1 m ⎛1 n C EQI i = ∑ ⎜ ∑ i , j ∑ m i =1 m i =1 ⎜⎝ n j =1 Ci ,o ⎞ ⎟⎟ , ⎠ (2) Trong đó: i = 1, 2, 3 ...m - là chỉ số ký hiệu các chất ô nhiễm được chọn lựa xem xét để đánh giá mức độ ô nhiễm của môi trường; j = 1, 2, 3... n - là chỉ số ký hiệu các điểm quan trắc đối với chất lượng ô nhiễm i trong một môi trường đã được xác định; EQI0 - là chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm tổng quát của môi trường, số lần chúng vượt trị số tiêu chuẩn/quy chuẩn môi trường cho phép. Trong trường hợp các tác dụng sinh học của các chất ô nhiễm i trong một môi trường khác nhau nhiều thì người ta có thể xác định một chỉ tiêu tổng quát có tính đến trọng số đối với từng chất ô nhiễm để đánh giá mức độ ô nhiễm tổng quát của một môi trường đã được xác định như sau: EQI0 = 1 x ∑ ki EQI i = ∑ ki ⎛ 1 n Ci , j ⎞ 1 x ∑ ki ⎜ ∑ ⎟, ∑ ki ⎝ n j =1 Ci, o ⎠ (3) Trong đó: ki là trọng số tính đến tác dụng sinh học khác nhau của chất ô nhiễm i trong môi trường, thông thường ki đối với môi trường không khí thường có giá trị 1.0, 1.5 và 2.0. 3. PHƯƠNG PHÁP KHOANH VÙNG Ô NHIỄM ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG ĐẤT Không giống như môi trường nước được khu trú theo các thủy vực, theo các dòng sông, đầm phá, hồ ao, .v.v..., Đối với ô nhiễm môi trường đất thì chủ yếu phụ thuộc tính thẩm, thấu khuyếch tán ô nhiễm môi trường đất và điều kiện địa chất thủy văn. Ở Canada, để đánh giá chỉ số chất lượng đất sử dụng 03 nhân tố để tính toán đó là (1) phạm vi của các chất gây ô nhiễm, (2) tần số của các chất gây ô nhiễm và (3) biên độ giao động của các chất gây ô nhiễm. Chỉ số chất lượng đất đưa ra cách đánh giá định lượng cho các điểm ô nhiễm với một giá trị từ 0 7 đến 100. Giá trị đó được chia thành 5 lớp ô nhiễm khác nhau dựa vào sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. 5 lớp ô nhiễm khác nhau đó là vùng đất ô nhiễm rất thấp (90-100), vùng đất ô nhiễm thấp (70-90), vùng đất ô nhiễm ở mức trung bình (50-70), vùng đất ô nhiễm cao (30-50) và vùng đất ô nhiễm rất cao (0-30) [10]. Vì vậy việc khoanh vùng ô nhiễm để kiểm soát ô nhiễm môi trường đất trong toàn bộ lãnh thổ quốc gia có thể căn cứ vào các chỉ tiêu ô nhiễm tổng quát của khu vực tiến hành khoanh vùng khu vực đó thành 5 loại như sau: - Vùng đất đạt chất lượng tốt; - Vùng đất không bị ô nhiễm; - Vùng đất bị ô nhiễm; - Vùng đất bị ô nhiễm nặng; - Vùng đất bị ô nhiễm rất nặng. Việc khoanh vùng ô nhiễm đất có thể phân theo tính thẩm thấu, khuyếch tán của từng loại đất sau: - Đất có nguy cơ ô nhiễm do tổng hợp các tác động; - Đất chịu ô nhiễm do hoạt động chôn lấp chất thải đô thị; - Đất chịu ô nhiễm do nguồn nước thải của các nhà máy hóa chất công nghiệp; - Đất có nguy cơ ô nhiễm do phân bón, thuốc bảo vệ thực vật; - Đất có nguy cơ thoái hóa do xói mòn và rửa trôi; - Đất mặn ven biển, đất lấn biển và đất ảnh hưởng của nước mặn; - Đất bạc màu có độ phì nhiêu thấp, ảnh hưởng của thâm canh; - Đất cát ven biển; - Đất phù sa sông; - Đất có hoạt động nông lâm kết hợp; - Đất phèn. 8 Ở mỗi khu vực ô nhiễm môi trường đất việc lấy mẫu chính được xác định và 4 điểm lấy mẫu phụ bố trí xung quanh điểm chính trên cùng một thửa ruộng hoặc một khu vực được coi là đồng nhất. - Mẫu chính: Lấy theo phẫu diện ở tầng đất ( 0-30 cm và 30-60 cm). - Các mẫu phụ: Lấy 1 tầng đất mặt, độ sâu lấy mẫu 0-30cm. Tùy theo mục đích nghiên cứu, chiều sâu lấy mẫu theo phẫu diện có thể dao động từ 0-150 cm. Số lượng tầng lấy mẫu phụ thuộc vào sự phân tầng cụ thể trong suốt phẫu diện, có thể lấy đến 4-5 tầng trong một phẫu diện. - Đối với vùng đất bạc màu, lấy mẫu tầng mặt ở độ sâu 0-15cm và 1540 cm ở tầng 2; - Đối với vùng đất bị nhiễm phèn, nhiễm mặn, ô nhiễm kim loại nặng phải lấy mẫu suốt chiều sâu phẫu diện để đánh giá. Để xác định các kim loại nặng độc hại trong đất dựa trên QCVN 03: 2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về giới hạn của kim loại nặng trong đất. Tổng hợp hoạt động lấy mẫu và phân tích kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, As) cho các đối tượng đất: - Đất có nguy cơ ô nhiễm do tổng hợp các tác động (loại A); - Đất chịu ô nhiễm do hoạt động chôn lấp chất thải đô thị (loại B); - Đất chịu ô nhiễm do nguồn nước thải của các nhà máy hóa chất công nghiệp (loại C); - Đất có nguy cơ ô nhiễm do phân bón, thuốc bảo vệ thực vật (loại D). Đất ở tại một số điểm thâm canh cao, đất có nguy cơ ô nhiễm do các nguyên nhân tổng hợp (sinh hoạt, công nghiệp và đô thị) được chia thành 5 mức độ ô nhiễm như sau: Khu vực có chất lượng tốt, không bị ô nhiễm, bị ô nhiễm, bị ô nhiễm nặng và bị ô nhiễm rất nặng. Vùng đất đồi do xói mòn, rửa trôi kéo theo các cation kiềm, kiềm thổ bị rửa trôi nên đất ngày càng chua hóa được chia thành 4 mức độ ô nhiễm như sau: vùng đất không bị ô nhiễm, vùng đất bị ô nhiễm, vùng đất bị ô nhiễm nặng và vùng đất bị ô nhiễm rất nặng. Vùng đất có nguy cơ ảnh hưởng của phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật và khu công nghiệp được chia thành 5 mức độ ô nhiễm như sau: Khu vực có 9 chất lượng tốt, không bị ô nhiễm, bị ô nhiễm, bị ô nhiễm nặng và bị ô nhiễm rất nặng. Đất mặn, đất phèn và đất chịu ảnh hưởng của công nghiệp và đất thâm canh rau quả cường độ cao được chia thành 5 mức độ ô nhiễm như sau: Khu vực có chất lượng tốt, không bị ô nhiễm, bị ô nhiễm, bị ô nhiễm nặng và bị ô nhiễm rất nặng. Việc khoanh vùng ô nhiễm được thể hiện trên bản đồ GIS riêng đối với các loại đất, thể hiện mức độ ô nhiễm không khí bằng các gam màu khác nhau: - Khu vực có chất lượng đất tốt - màu xanh nước biển; - Khu vực không bị ô nhiễm - màu xanh da trời; - Khu vực bị ô nhiễm - màu vàng; - Khu vực bị ô nhiễm nặng - màu đỏ; - Khu vực bị ô nhiễm rất nặng - màu tía. Đồng thời kèm theo các bảng số liệu cơ bản về khu vực đó. 4. XÂY DỰNG BỘ CHỈ TIÊU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT ĐỂ KHOANH VÙNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM 4.1 Lựa chọn các chất ô nhiễm môi trường đất điển hình, đặc trưng để xác định bộ chỉ tiêu ô nhiễm Chất lượng/ô nhiễm môi trường đất ở mỗi địa phương hay toàn quốc gia biến đổi chủ yếu phụ thuộc vào các nguồn thải khí từ các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, phụ thuộc vào tính thẩm thấu, khuyếch tán ô nhiễm môi trường đất và điều kiện địa chất thủy văn. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường đất chủ yếu là: - Các chất thải sinh hoạt bao gồm nước thải và hoạt động xử lý chất thải sinh hoạt; - Chất thải công nghiệp bao gồm nước thải và chất thải công nghiệp; - Sử dụng phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật; - Khai thác khoáng sản; 10 - Tác nhân hóa học: Bao gồm phân bón N, P (dư lượng phân bón trong đất), thuốc trừ sâu (clo hữu cơ, DDT, linden, aldrin, photpho hữu cơ…), chất thải công nghiệp và sinh hoạt (kim loại nặng, độ kiềm, độ axit…); - Tác nhân sinh học: Trực khuẩn lỵ, thương hàn, các loại ký sinh trùng (giun, sán…); - Tác nhân vật lý: Nhiệt độ (ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy chất thải của sinh vật), độ lèn chặt của đất, chất phóng xạ (Uran, Thori, Sr90, I131, Cs137). Chất lượng/ô nhiễm đất được đặc trưng bằng nồng độ các chất ô nhiễm trong môi trường đất. - Theo QCVN 03: 2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất quy định giới hạn hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong một số loại đất (đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất dân sinh, đất thương mại, đất công nghiệp, tầng đất mặt) cho phép 5 kim loại nặng: Asen (As), Cadimi (Cd), Đồng (Cu), Chì (Pb) và Kẽm (Zn). - QCVN 15: 2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất quy định 39 hóa chất bảo vệ thực vật trong tầng đất mặt. Hoá chất BVTV đa số là các chất hữu cơ tổng hợp chứa các nguồn gốc phospho, clo, cacbamat và pyrothroid; người ta phân biệt chúng theo mục đích sử dụng như sau: - Thuốc sát trùng (insecticides); - Thuốc diệt nấm (fongicides); - Thuốc diệt cỏ (herbicides); - Thuốc diệt chuột ( diệt gậm nhấm = rođenticdes); - Thuốc diệt tuyến trùng (nematocides). Do đối tượng đất được lựa chọn để quan trắc đa dạng nên thông số phân tích và tần suất lấy mẫu cũng khác nhau. Tần suất lấy mẫu và thông số quan trắc cho từng đối tượng đất như sau: - Vùng đất có nguy cơ ô nhiễm tổng hợp (chất thải công nghiệp, thành phố, hạ lưu các dòng chảy trong thành phố): + pH, Tổng số muối tan (TSMT), NO 3− , NH +4 , các Cation trao đổi, các kim loại (Cu, Zn, Pb, Cd, As…): 1 năm/ lần + OC, N, P, K tổng số , CEC, thành phần cơ giới, phenol: 3 năm/lần 11 + Các chất hữu cơ đặc thù, VSV tổng số phân tích theo chỉ định… - Vùng đất dốc có nguy cơ thoái hóa do xói mòn, rửa trôi + Tổng lượng đất trôi, hàm lượng dinh dưỡng (N, P, K, Ca, Mg) trong đất trôi (theo trận mưa) + OC, N, P, K tổng số, CEC, thành phần cơ giới: 3 năm/lần - Vùng đất mặn do quá trình mặn hóa + pH, EC, TSMT, Cl − , SO 4 , Na + , SAR, P 2 O5 dễ tiêu, K2O dễ tiêu: 1 năm/1 lần + OC, N, P, K tổng số, CEC, thành phần cơ giới: 3 năm/1 lần - Vùng đất bạc màu có độ phì nhiêu tự nhiên thấp + pH, Ca2+, Mg2+, P 2 O5 dễ tiêu, K2O dễ tiêu: 1 năm/lần + OC, N, P, K tổng số, CEC, thành phần cơ giới: 3 năm/lần - Đất bị ảnh hưởng của quá trình sa mạc hóa + Sức chứa ẩm tối đa, độ ẩm cây héo, pH, P 2 O5 và K2O dễ tiêu, Ca2+, Mg2+, Na + : 1 năm/1 lần + OC, N, P, K, tổng số, CEC, thành phần cơ giới: 3 năm/1 lần - Đất phèn hóa + pH, TSMT, Cl − , SO 4 , BS, SAR, ESP: 1 năm/lần + OC, N, P, K tổng số, S tổng số, CEC, thành phần cơ giới: 3 năm/lần - Vùng đất do đầu tư thâm canh trong nông nghiệp + pH, TSMT, P 2 O5 và K2O dễ tiêu, Ca2+, Mg2+, kim loại nặng, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật: 1 năm/lần + OC, N, P, K tổng số, CEC, thành phần cơ giới: 3 năm/lần. Tiêu chuẩn chất lượng đất ở nước ta cũng như ở tất cả các nước trên thế giới, chủ yếu được xác lập trên cơ sở nghiên cứu ảnh hưởng của ô nhiễm ảnh hưởng của ô nhiễm đất đối với ảnh hưởng xấu tới sản xuất nông nghiệp, và chất lượng nông sản, mà còn thông qua lương thực, rau quả… ảnh hưởng gián tiếp tới sức khỏe con người và động vật. Vì vậy bộ chỉ tiêu khoanh vùng ô nhiễm đất là thống nhất và dùng chung cho quốc gia. 12 Việc chọn lựa các chất ô nhiễm điển hình đặc trưng trong việc xây dựng bộ chỉ tiêu ô nhiễm để khoanh vùng ô nhiễm môi trường đất thực tế phụ thuộc vào 2 điều kiện sau: - Lựa chọn các thông số đặc trưng điển hình nhất trong số các thông số cơ bản mà tiêu chuẩn/quy chuẩn môi trường đã xác định; - Kết quả quan trắc môi trường thực tế có thể cung cấp số liệu các thông số cơ bản nào. Căn cứ vào tình hình quan trắc môi trường đất ở các địa phương và ở toàn quốc nước ta. 4.2 Chỉ số chất lượng môi trường đất Hiện nay, ở nước ta phổ biến nhất chỉ quan trắc được các thông số pH, một số kim loại nặng (As, Pb, Cr, Cu, Zn), Ca2+, Mg2+, N, P2O5, K2O, TSMT, độ mặn. Đặc tính vật lý, hóa học và sinh học của các thông số cơ bản của ô nhiễm trong đất như sau: a) pH trong đất Do chứa các muối có gốc acid hay baze mà đất có dạng chua (pH < 7) hoặc kiềm (pH > 7), tuy nhiên nhờ sự có mặt phong phú của muối cacbonat, giá trị pH trong đất thường khá ổn định và dạng trung tính.. Độ pH có ảnh hưởng đến sự phân bố của các loài sinh vật sống trong đất. Dung dịch đất chứa nhiều muối dinh dưỡng quan trọng làm nền tảng để thực vật tạo ra năng suất và đáp ứng được nhu cầu sống đối với các loài động vật đất. b) Kim loại nặng (As hoặc Zn, Pb, Cu, Cd): . - Asen (As) Asen là kim loại nặng rất độc hại, nó gây độc khi vào cơ thể qua con đường ăn uống, hô hấp và tiếp xúc qua da. Tuy nhiên, nhiễm độc có thể xảy ra nhiều hơn khi ăn thức ăn, sản xuất nông nghiệp bị nhiễm asen. Nguyên nhân của ô nhiễm asen trong đất là do: - Quá trình sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón có chứa asen trong nông nghiệp và quá trình bảo quản gỗ. - Quá trình hoà tan các chất khoáng chứa asen trong tự nhiên và lắng đọng asen trong khí quyển. 13 - Quá trình sản xuất công nghiệp, các chất sử dụng trong sinh hoạt cũng gây ô nhiễm asen lớn. - As (III) thể hiện tính độc khi nó tấn công vào nhóm hoạt động làm cản trở hoạt động của enzim. AsO43- có tính chất tương tự như PO43- gây ức chế enzim, ngăn cản quá trình tạo ra ATP - là chất sản ra năng lượng. As (III) làm đông tụ các protein do tấn công vào liên kết sunfua. Asen có trong nước uống gây ung thư da, tăng rủi ro các bệnh tim mạch, phổi... c) Ca+, Mg+: Thường mất đi trong đất rửa trôi xói mòn vùng, hàm lượng chất bị rửa trôi tương ứng trong cặn xói. d) N: Hàm lượng bị rửa trôi trong cặn xói đ) P2O5 : Chất này có trong lân, thường mất đi trong quá trình xói mòn đất gây ảnh hưởng đến việc sinh trưởng của cây trồng. e) Tổng số muối tan (TSMT): Do ảnh hưởng trực tiếp của nước biển và nước biển xâm nhập vào đồng ruộng theo sông ngòi khi thủy triều dâng cao, hoặc mưa bão làm vỡ đê biển. Do ảnh hưởng của mạch nước ngầm: Trên lục địa do khí hậu khô hanh khô mực nước nông nên muồi được di chuyển tập trung lên mặt đất thành một lớp vỏ muối trắng xóa làm đất nhiễm mặn. Do tác động độc hại của các ion phân ly:Cl , SO, HCO3, Na, Mg2… Vì thế trong đất chứa nhiều muối tan. g) Độ mặn: Đất bí chặt, thấm nước kém. Khi khô: đất co lại, nứt nẻ, rắn chắc. Khi ướt: đất dẻo, dính làm cho vùng rễ cây hoạt động kém, đất khó làm. 4.3 Lựa chọn các thông số chất lượng môi trường đất Như phần 4.1 đã đưa ra tiêu chí lựa chọn các chỉ thị chất lượng đất dựa theo 2 điều kiện đó là Quy chuẩn kỹ thuật môi trường quốc gia và thông số quan trắc. Đại diện cho các thông số kim loại nặng không nên dùng quá nhiều thông số, làm mất cân bằng đánh giá. Chúng tôi kiến nghị sẽ chọn lọc một trong những thông số sau:Asen (As) hay kẽm (Zn) hoặc chì (Pb). Bởi vì hiện nay chưa tìm thấy thông số Cadimi (Cd) trong đất và thông số Cu thì kết quả quan trắc cho thấy hàm lượng Cu trong đất thấp hơn mức cho phép quy định trong Quy chuẩn kỹ thuật môi trường quốc gia (QCVN 03: 2008/BTNMT). Từ đó, các phân tích ở trên chúng tôi lựa chọn các thông số để khoanh vùng ô nhiễm môi trường đất như sau: pH, As hoặc Pb, Zn, Ca2+, Mg2+, N, P2O5, K2O, TSMT, độ mặn. 14 4.4 Xây dựng bộ chỉ tiêu khoanh vùng kiểm soát ô nhiễm Đất của nước ta Như ở mục 2 đã trình bày cơ sở khoa học của việc xây dựng bộ chỉ tiêu khoanh vùng ô nhiễm, các công thúc cơ bản để xác định chỉ tiêu ô nhiễm là các công thức (1), (2) và (3), để hòa nhập với quốc tế ta ký hiệu đại lượng đánh giá mức độ ô nhiễm/hay chất lượng môi trường đất là chỉ số chất lượng đất (Soil Quality Index) viết tắt là SoQI và lấy SoQI quy ước là 100 như là ở Canada. a) Trình tự tiến hành chỉ số chất lượng môi trường đất như sau: Trước hết là xác định chỉ tiêu ô nhiễm “q” đối với từng chất ô nhiễm, tức là đối với nồng độ từng chất ô nhiễm pH, As hoặc Pb, Zn, Ca2+, Mg2+, N, P2O5, K2O, TSMT, độ mặn, tính trung bình cho số lượng điểm đã quan trắc. 1 n C i ( pH ) x100 ∑ SoQI (pH) = n i =1 C 0 ( pH ) (4a) 1 n C i ( As ) x100 ∑ SoQI (As) = n i =1 C 0 ( As ) (4b) ( ( ) ) 1 n C i Ca 2+ x100 2+ (4c) SoQI (Ca ) = n ∑ i =1 C 0 Ca 2+ ( ( ) ) 1 n C i Mg 2+ x100 2+ SoQI (Mg2+) = n ∑ (4d) i =1 C 0 Mg 1 n Ci (N ) x100 ∑ SoQI (N) = n i =1 C 0 ( N ) (4e) 1 n C i (P2 O5 ) x100 ∑ SoQI (P2O5) = n i =1 C 0 (P2 O5 ) (4g) 1 n C i (K 2 O ) x100 ∑ (4h) SoQI (K2O) = n i =1 C 0 (K 2 O ) 15 1 n Ci (TSMT ) x100 ∑ SoQI (TSMT) = n i =1 C 0 (TSMT ) SoQI (Độ mặn) = 1 n n ∑ i =1 C i (Dm C 0 (Dm ) x 100 ) (4k) (4l) Trong đó: Ci - là nồng độ chất ô nhiễm trung bình năm hoặc trung bình ngày đặc trưng quan trắc được tại địa điểm quan trắc i trong phạm vi nghiên cứu; i = 1,2,3...n C0 - là trị số nồng độ chất ô nhiễm cho phép, tương ứng với giá trị tối đa cho phép theo QCVN 03: 2008/BTNMT và QCVN 15: 2008/BTNMT. - Xác định chỉ tiêu ô nhiễm tổng quát của môi trường đất theo cách tính trung bình không có hoặc có trọng số, chúng tôi kiến nghị là xác định chỉ tiêu ô nhiễm đất theo phương pháp tính trung bình trên tổng các thông số. Do đó công thức để xác định chỉ tiêu tổng quát đánh giá mức độ ô nhiễm của một khu vực nghiên cứu như sau đây: Nếu tính toán trung bình với điều kiện không có trọng số thì: ( ) ( ) 2+ 2+ ⎞ 100 ⎛ SoQI ( pH ) + SoQI ( As ) + SoQI ( Ca + SoQI Mg ⎜ ⎟ (5) SoQIo= ⎜ 9 ⎝ + SoQI ( N ) + SoQI (P2 O5 ) + SoQI (K 2 O ) + SoQI (TSMT ) + SOQI (Dm )⎟⎠ b) Các mức khoanh vùng ô nhiễm Tương tự như cách phân khoảng (phân mức) chất lượng /hay ô nhiễm không khí của EPA (Mỹ), Canada và ở nhiều thành phố khác trên thế giới, chúng tôi kiến nghị khoanh vùng ô nhiễm môi trường đất ở nước ta theo 5 mức hay 5 vùng: có chất lượng tốt, không bị ô nhiễm, bị ô nhiễm, bị ô nhiễm nặng và ô nhiễm rất nặng, tương ứng với 5 khoảng chỉ tiêu ô nhiễm tổng quát như sau: - Môi trường đất có chất lượng tốt SoQIo ≤ 50; (6a) - Môi trường đất không bị ô nhiễm khi 50 < SoQIo ≤ 100; (6b) - Môi trường bị ô nhiễm, khi 100 < SoQIo ≤ 200; (6c) - Môi trường bị ô nhiễm nặng, khi 200 < SoQIo ≤ 300; (6d) - Môi trường bị ô nhiễm rất nặng, khi SoQIo > 300; (6e) 16 5. KẾT LUẬN Bộ tiêu chí khoanh vùng ô nhiễm môi trường đất sẽ cơ sở để đánh giá chất lượng đất của từng vùng và mức độ ô nhiễm môi trường đất ở 5 mức độ: Môi trường đất có chất lượng tốt, Môi trường đất không bị ô nhiễm, Môi trường bị ô nhiễm, Môi trường bị ô nhiễm nặng, Môi trường bị ô nhiễm nặng. Bộ tiêu chí khoanh vùng ô nhiễm đất không những giúp cho các nhà quản lý đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường mà còn chỉ ra cho các doanh nghiệp, các khu công nghiệp, ngành nông nghiệp về hiện trạng ô nhiễm môi trường đất của từng vùng miền trên cả nước. 17