Luận án hóa phân tích Trương Minh Trí: Lan truyền ô nhiễm KCN Phú Yên

KCN An Phú nằm tại thành phố Tuy Hòa, là KCN lớn nhất tỉnh Phú Yên. Vị trí địa lý thuận lợi gần cảng và quốc lộ. Quy hoạch hoạt động chủ yếu tập trung vào ngành chế biến thực phẩm, dệt may và cơ khí. Nước thải KCN An Phú chứa hàm lượng kim loại nặng vượt ngưỡng cho phép. Các chỉ tiêu pH, độ dẫn điện (EC) cho thấy sự thay đổi rõ rệt tại vùng tiếp nhận. Hoạt động sản xuất phát sinh khí thải nhà máy với bụi mịn và khí SO2. Mức độ ô nhiễm không khí khu công nghiệp cần được quan trắc thường xuyên hơn.

KCN Đông Bắc Sông Cầu đặt tại thị xã Sông Cầu, gần vùng nuôi trồng thủy sản trọng điểm. Quy hoạch hướng đến ngành chế biến hải sản và sản xuất vật liệu xây dựng. Nước thải từ các nhà máy xả trực tiếp ra hệ thống kênh rạch. Ô nhiễm nguồn nước Phú Yên tại khu vực này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh kế người dân. Hàm lượng As và Cr trong mẫu nước vượt tiêu chuẩn nhiều lần. Sự khuếch tán chất ô nhiễm lan rộng theo dòng chảy tự nhiên. Nghiên cứu xác định phạm vi ảnh hưởng cách nguồn phát thải từ 2-5 km.

KCN Hòa Hiệp thuộc huyện Đông Hòa, là KCN mới được quy hoạch. Cơ cấu ngành công nghiệp dự kiến đầu tư bao gồm chế biến nông sản và sản xuất hóa chất. Vị trí gần sông Bàn Thạch đặt ra thách thức lớn về bảo vệ nguồn nước. Các cơ sở sản xuất tại KCN Hòa Hiệp bắt đầu hoạt động từ năm 2012. Lượng nước thải công nghiệp tăng nhanh theo tiến độ đầu tư. Công tác quan trắc môi trường KCN chưa được thực hiện đầy đủ. Cần xây dựng hệ thống xử lý chất thải công nghiệp đồng bộ trước khi mở rộng sản xuất.

Kết quả phân tích mẫu nước thải KCN Phú Yên cho thấy hàm lượng Cu dao động 0.5-3.2 mg/L. Hàm lượng Mn trong nước thải đạt mức 1.8-5.6 mg/L, vượt tiêu chuẩn Việt Nam. As được phát hiện với nồng độ 0.02-0.15 mg/L tại các điểm lấy mẫu gần KCN. Cr6+ trong nước thải có hàm lượng cao nhất, đạt 0.8-4.1 mg/L. Các chất ô nhiễm môi trường này tích lũy theo thời gian và khuếch tán ra vùng lân cận. Mối tương quan giữa pH và khả năng hòa tan kim loại được ghi nhận rõ ràng. Hàm lượng ion kim loại tăng cao tại các khu vực có pH thấp hơn 6.

Yếu tố pH đóng vai trò quyết định trong sự di chuyển của kim loại nặng trong môi trường. Khi pH giảm, khả năng hòa tan Cu2+ và Mn2+ tăng đáng kể. Môi trường acid hóa giải phóng kim loại từ trầm tích đáy nước. Ngược lại, pH cao tạo điều kiện kết tủa kim loại dạng hydroxit. Nghiên cứu ghi nhận pH nước thải KCN dao động từ 4.5 đến 8.9. Sự thay đổi pH đột ngột gây sốc cho hệ sinh thái thủy vực. Kiểm soát pH là bước quan trọng trong xử lý chất thải công nghiệp trước khi xả ra môi trường.

Độ dẫn điện (EC) phản ánh tổng ion hòa tan trong nước thải công nghiệp. EC của mẫu nước thải KCN Phú Yên đạt 1.200-3.800 µS/cm. Mức EC cao cho thấy hàm lượng muối và khoáng chất hòa tan lớn. Các thông số TSS, BOD, COD cũng vượt ngưỡng tại nhiều điểm quan trắc. Mối liên hệ giữa EC và hàm lượng kim loại nặng được thiết lập qua phân tích hồi quy. Nước thải chưa qua xử lý có EC cao gấp 3-5 lần nước mặt tự nhiên. Đây là chỉ báo quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước Phú Yên.

Nước thải KCN Phú Yên có thành phần phức tạp tùy theo ngành sản xuất. Ngành chế biến hải sản tạo nước thải giàu hữu cơ, hàm lượng BOD5 cao. Ngành cơ khí phát sinh nước thải chứa dầu mỡ và kim loại nặng. Ngành dệt may thải ra nước có màu và chất tẩy rửa. Nồng độ chất ô nhiễm biến động theo mùa và công suất sản xuất. Đặc trưng riêng biệt của từng KCN đòi hỏi phương pháp xử lý phù hợp. Phân tích định lượng bằng phương pháp AAS và NAA giúp xác định chính xác loại và nồng độ ô nhiễm.

Chất ô nhiễm từ nước thải KCN lan truyền qua hệ thống kênh mương ra sông suối. Hướng lan truyền phụ thuộc vào địa hình và chế độ thủy văn khu vực. Mùa mưa, lưu lượng nước lớn giúp pha loãng nhưng đồng thời mở rộng phạm vi ô nhiễm. Mùa khô, nồng độ chất ô nhiễm tăng cao tại các đoạn nước tù đọng. Kim loại nặng lắng đọng trong trầm tích đáy nước, tạo nguồn ô nhiễm thứ cấp. Quan trắc môi trường KCN cần thực hiện tại nhiều điểm dọc theo dòng chảy. Bản đồ lan truyền chất ô nhiễm được xây dựng bằng phần mềm MapInfo và Matlab.

Các nguồn phát thải khí tại KCN Phú Yên phân thành nguồn điểm và nguồn diện. Nguồn điểm gồm ống khói lò hơi, lò sấy và hệ thống xử lý khí thải. Nguồn diện phát sinh từ quá trình lưu kho, vận chuyển nguyên liệu sản xuất. Ngành chế biến hải sản phát sinh H2S và NH3 với nồng độ cao. Ngành sản xuất vật liệu xây dựng thải ra bụi xi măng và particulate matter. Lượng khí thải tăng theo công suất vận hành của nhà máy. Khí thải nhà máy chưa được xử lý triệt để trước khi xả ra môi trường.

Kết quả quan trắc cho thấy bụi mịn PM10 tại khu vực KCN đạt 120-180 µg/m³. Nồng độ SO2 trong không khí vượt tiêu chuẩn tại một số vị trí gần KCN. VOC từ ngành sơn phủ và hóa chất tạo mùi khó chịu trong bán kính 1-2 km. Người dân sống gần KCN phản ánh các triệu chứng hô hấp và dị ứng. Ô nhiễm không khí khu công nghiệp ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống cộng đồng. Cần đánh giá tác động sức khỏe cộng đồng trong các nghiên cứu tiếp theo. Giải pháp giảm phát thải phải được ưu tiên trong quy hoạch phát triển KCN.

Mẫu nước thải KCN được thu bằng bình polyetylen 500 ml, bảo quản bằng acid HNO3. Nhiệt độ bảo quản mẫu duy trì 4°C trong quá trình vận chuyển đến phòng thí nghiệm. Mẫu được lọc qua màng 0.45 µm để tách phần lơ lửng trước phân tích. Quá trình làm giàu kim loại sử dụng cột chứa than hoạt tính có phủ thuốc thử OCQN. Tốc độ dòng chảy qua cột tối ưu đạt 2-3 ml/phút. Hiệu suất hấp thu Cu2+ và Mn2+ trên than hoạt tính đạt 92-97%. Kỹ thuật tách As3+, As5+, Cr3+ và Cr6+ sử dụng phức chất APDC.

Phân tích kích hoạt nơtron dụng cụ (INAA) được sử dụng cho mẫu có hàm lượng cao. Phân tích kích hoạt nơtron có xử lý hóa (RNAA) áp dụng cho mẫu nồng độ thấp. Mẫu được chiếu xạ tại lò phản ứng với thông số thời gian tối ưu. Phương pháp có độ nhạy phát hiện Cu ở mức 0.01 µg và Mn ở mức 0.005 µg. Sai số phân tích NAA phụ thuộc vào thời gian chiếu xạ và hoạt độ nền. Kết quả NAA được so sánh với phương pháp AAS để kiểm chứng độ chính xác. Ưu điểm lớn nhất là khả năng phân tích đa nguyên tố cùng lúc.

Phương pháp AAS sử dụng nguồn bức xạ trống cathode đặc trưng cho từng nguyên tố. Nguyên tử hóa bằng ngọn lửa acetylen-khí nén cho phép đo Cu, Mn, Cr. As được đo bằng kỹ thuật tạo hidrua (hydride generation AAS). Đường chuẩn hiệu chuẩn được xây dựng với nồng độ 0.1-5.0 mg/L. Giới hạn phát hiện của AAS đạt 0.005 mg/L cho hầu hết kim loại nặng. Phương pháp AAS có ưu điểm chi phí thấp, thao tác đơn giản. Kết quả phân tích mẫu chuẩn Merck bằng AAS phù hợp với giá trị chứng nhận.

Xử lý nước thải KCN Phú Yên áp dụng quy trình nhiều giai đoạn. Giai đoạn tiền xử lý tách dầu mỡ và chất rắn thô bằng song chắn rác. Giai đoạn xử lý hóa lý sử dụng keo tụ FeCl3 và polymer trợ keo tụ. Giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí khử BOD và COD hiệu quả 85-92%. Giai đoạn khử trùng bằng chlorine trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Xử lý kim loại nặng bằng phương pháp kết tủa hydroxit ở pH 8.5-9.5. Hệ thống xử lý chất thải công nghiệp cần vận hành ổn định và giám sát thường xuyên.

Giảm khí thải nhà máy bằng cách cải tiến công nghệ và thay thế nhiên liệu sạch. Lắp đặt hệ thống lọc bụi tĩnh điện và scrubber cho nguồn phát thải lớn. Kiểm soát mùi hôi bằng biofilter hoặc than hoạt tính hấp phụ VOC. Xây dựng vành đai cây xanh cách ly giữa KCN và khu dân cư rộng tối thiểu 100 m. Quan trắc môi trường KCN phải thực hiện định kỳ và công khai kết quả. Áp dụng hệ thống quản lý môi trường ISO 14001 cho các nhà máy trong KCN. Tăng cường xử lý chất thải công nghiệp ngay tại nguồn phát sinh.

Chính quyền tỉnh Phú Yên cần tăng cường kiểm tra định kỳ hoạt động xả thải. Xây dựng mạng lưới quan trắc môi trường tự động tại các KCN trọng điểm. Công khai dữ liệu chất lượng môi trường để cộng đồng giám sát. Áp dụng cơ chế phí ô nhiễm để khuyến khích doanh nghiệp giảm phát thải. Hỗ trợ kỹ thuật và tài chính cho doanh nghiệp đầu tư xử lý chất thải công nghiệp. Đánh giá tác động môi trường phải là điều kiện bắt buộc trước khi cấp phép hoạt động. Bảo vệ ô nhiễm nguồn nước Phú Yên đòi hỏi sự hợp tác liên vùng và liên ngành.