Luận án Tiến sĩ: Hydrosunfua sông Tô Lịch - Hình thành và phát tán

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Hữu Huấn NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TÁN HYĐROSUNEUA TỪ SÔNG TÔ LỊCH LUẬN ÁN TIEN SĨ KHOA HỌC MOI TRƯỜNG Hà Nội - 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Hữu Huấn NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TÁN HYĐROSUNEUA TỪ SÔNG TÔ LỊCH Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã số: 62 85 02 05 LUẬN ÁN TIEN SĨ KHOA HỌC MOI TRƯỜNG 1. Nguyễn Xuân Hải 2. Tran Yêm Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của tập thé cán bộ hướng dan. Các kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bat kỳ công trình nghiên cứu nao khác.

Các trích dẫn sử dụng trong luận án đã ghi rõ tên tài liệu tham khảo và tác giả của tài liệu đó. Tác giả luận án pt Nguyễn Hữu Huan LỜI CẢM ƠN Đề hoàn thành luận án này, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của PGS. Nguyễn Xuân Hải, và PGS. Trần Yêm, những người Thầy đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ dẫn những định hướng nghiên cứu, kiến thức chuyên môn, và hơn hết là truyền cho tác giả lòng đam mê khoa học và tỉnh thần tự giác trong học tập nghiên cứu.

Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự giúp đỡ quý báu này với các Thầy, những người đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn tới các Thầy, Cô và tập thể cán bộ trong Khoa Môi trường, Phòng Sau Đại học, Trường DHKHTN, ĐHQG Hà Nội đã đóng góp những ý kiến chân thành, bổ ích giúp tác giả nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến tập thê cán bộ Phòng thí nghiệm Nông nghiệp số 18, Viện Nước, Tưới tiêu và Môi Trường, và Trung tâm Nghiên cứu Quan trắc và Mô hình hóa Môi trường, Trường ĐHKHTN, ĐHQG Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện dé tác giả có thể hoàn thiện luận án này. Tac giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo các cơ quan nơi tác gia công tác, đồng nghiệp tại Công ty Cô phần tư van xây dựng điện 1, và Viện Nước, Tưới tiêu & Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu dé hoàn thành luận án này.

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người thân yêu trong gia đình, đã luôn ở bên cạnh và động viên tác giả cả về vật chat và tinh than dé tác giả vững tâm hoàn thành luận án của mình. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về tất cả sự giúp đỡ quý báu này! Tác giả luận án ~ Mua Nguyễn Hữu Huấn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HINH VE, DO THỊ MỞ ĐẦU No 12 1. Sự cần thiết nghiên cứu của luận án 12 2.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 14 3. Mục tiêu nghiên cứu 15 4.

Những đóng góp mới của luận án 15 Chương 1: TONG QUAN TÀI LIEU 17 1. Chu trình sunfua 17 1. Nguồn phát sinh sunfua 17 1. Các dạng sunfua trong môi trường nước 19 1.

Tính chất lý, hóa học của HS 20 1. Tinh chat lý, hóa học của H;S, SO, và VOSC 20 1. Quá trình ô xy hóa sunfua 22 1. Quá trình kết tủa sunfua 24 1.

Tác động môi trường của khí H;S 26 1. Độc tính của khí H;S 26 1. Quá trình ăn mòn có nguồn gốc sinh học trong HTTN 28 1. Ăn mòn kim loại và vật liệu sơn trong không khí có HạS 33 1.

Quá trình hình thành sunfua và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này trong HTTN thải 34 1. Quá trình hình thành sunfua trong HTTN thải 34 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành sunfua trong HTTN thai 38 1. Thế ô xy hóa khử 38 1.

Hàm lượng sunfat 42 1. Mô hình dự báo sự hình thành sunfua trong HTTN thải 42 1. Quá trình phát tán HạS trong HTTN thải 46 1. Tiếp cận lý thuyết 46 1.

Mô hình tiếp cận dựa trên lý thuyết màng kép 46 1. Phat thải H;S từ đất ngập nước 49 1. Các biện pháp xử lý ô nhiễm H;S trong HTTN thải 50 1. Quá trình chuyên hóa lưu huỳnh trong nước thải 50 1.

Các biện pháp xử lý 51 Chương 2: ĐÓI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 54 2. Đối tượng nghiên cứu 54 2. Hệ thống thoát nước thải trung tâm TPHN 54 2. Các hướng thoát nước chính lưu vực sông Tô Lịch 56 2.

Kênh thoát nước cấp I 56 2. Pham vi nghiên cứu 59 2. Phương pháp nghiên cứu 60 2. Phương pháp thực hiện 60 2.

Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 61 2. Phương pháp phân tích các mẫu nước, trầm tích và không khí 66 2. Phương pháp phân tích dự báo phát thải H;S 67 2. Phương pháp đánh giá chỉ số ô nhiễm môi trường nước mặt 68 2.

Phương pháp tính hệ số trầm tích 69 2. Mô hình METI-LIS 69 2. Mô hình cơ sở Gauss 69 2. Mô hình METI-LIS và hiệu chỉnh mô hình 70 2.

Thời gian và điều kiện khí tượng thời điểm lấy mẫu 72 Chương 3: KÉT QUÁ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 74 3. Hiện trạng HTTN thải TPHN 74 3. Chất lượng trầm tích và nước sông Tô Lịch 77 3. Chất lượng tram tích trên sông Tô Lịch 77 3.

Chất lượng nước trên sông Tô Lịch 79 3. Biến động một sé tinh chất hóa-lý trong tram tích và nước sông Tô Lịch 86 3. Động thái Eh trong trầm tích và nước sông Tô Lịch 86 3. Động thái pH trong tram tích và nước sông Tô Lich 92 3.

Động thái sunfua và HạS trong nước sông Tô Lich 95 3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành sunfua trong nước sông Tô Lịch 97 3. Quan hệ giữa hàm lượng sunfua và Eh 97 3. Quan hệ giữa Lg[S]/[SO,] và Eh 99 3.

Quan hệ giữa hàm lượng sunfua và sunfat 101 3. Quan hệ giữa hàm lượng sunfua và pH 104 3. Quan hệ giữa hàm lượng sunfua và ion kim loại 105 3. Quan hệ giữa hàm lượng sunfua va COD, BOD; 106 3.

Quan hệ giữa hàm lượng sunfua và nhiệt độ 107 3. Quan hệ giữa hàm lượng sunfua và DO 109 3. Mô hình dự báo khả năng hình thành sunfua trên sông Tô Lịch 112 3. Phát thải HạS trên sông Tô Lịch 115 3.

Kiểm định mô hình phát thải H;S 115 3. Thời gian tồn lưu của H;S trong môi trường nước và không khí 118 3. Kiểm định mô hình lan truyền khí H;S 119 3. Kết quả quan trắc hàm lượng H;S trong không khí 119 3.

Tỷ lệ phát thải HạS từ nước sông Tô Lịch 119 3. Kiểm định mô hình METI-LIS 120 3. Áp dụng mô hình METI-LIS cho sông Tô Lịch 123 3. Cơ sở khoa học và giải pháp kỹ thuật giảm thiểu 6 nhiễm H;S từ nước sông Tô Lịch 125 3.

Cơ sở khoa học 125 3. Đề xuất giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm H;S từ sông Tô Lịch 126 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 128 Kết luận 128 Kiến nghị 129 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐỀN LUẬN ÁN 130 TÀI LIEU THAM KHẢO TIENG VIET 131 TÀI LIEU THAM KHẢO TIENG ANH 133 PHỤ LỤC 150 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VA CHỮ VIET TAT TT | Từ viết tắt Y nghĩa 1 |BOD Nhu cầu ô xy sinh hóa 2 | CHC Chất hữu cơ 3 | COD Nhu câu 6 xy hóa học 4 |DO O xy hoa tan 5 |Eh Thé 6 xy hóa khử 6 | HTTN Hệ thong thoát nước 7 |KLN Kim loại nặng 8 | KPT Không phân tích 9 |KTT Khu tiêu thoát 10 | MIC An mòn bê tông có nguồn gốc sinh học II |MPB Vị sinh vật sinh khí mê tan 12 |NTBV Nước thải bệnh viện 13 |NTCN Nước thải công nghiệp 14 |NTDV Nước thải kinh doanh dịch vụ 15 |NTSH Nước thải sinh hoạt l6 |NTSX Nước thải sản xuất (tính băng NTCN + NTDV) 17 | SBOD Nhu câu ô xy sinh hóa của trầm tích 18 | SCOD Nhu cau 6 xy hóa học của tram tích 19 | SOB Vi sinh vat 6 xy hóa sunfua 20 | SOD Nhu cau 6 xy cua tram tich 21 | SRB Vi sinh vật khử sunfat 22 | TSS Chất ran lơ lửng 23 |TPHN Thành phố Hà Nội 24 | VOSC Chat hữu cơ bay hơi chứa lưu huỳnh 25 |VSV Vị sinh vật 26 | WQI Chi số chất lượng nước DANH MỤC CÁC BANG Bảng 1. Ước tính về nguồn khí HạS trên thế giới 17 Bảng 1. Thời gian tồn lưu trong không khí của một số loại khí (ngày) 19 Bảng 1.

So sánh tính chất vật ly và hóa của H;S, SO, và VOSC. Mức độ độc tiềm năng của một số chất độc hại quy đôi tương đương hợp chất para-Diclorobenzen 26 Bảng 1. Tốc độ ăn mòn bê tông do MIC gây ra 33 Bang 1. Khoảng giá trị Eh thích hợp dé sinh khí H;S và CH, do VSV trong HTTN thải 39 Bang 1.

Một sỐ công thức dự báo sự hình thành sunfua 44 Bang 1. Mức phát thai của HS từ một số nguồn khác nhau 50 Bảng 2. Thông tin chính về các con sông khu vực trung tâm TPHN 54 Bảng 2. Vị trí lay mẫu nước, trầm tích và quan trắc tỷ lệ phát thải khí H,S trên sông Tô Lịch 62 Bảng 2.

VỊ trí lây mẫu khí H;S khu vực Đập Thanh Liệt 62 Bảng 2. Các phương pháp phân tích chất lượng nước 66 Bảng 2. Các phương pháp phân tích chất lượng trầm tích, và không khí 67 Bang 2. Các thông số áp dụng tính tỷ lệ phát thải khí HạS 68 Bang 2.

Thông tin chung các đợt lay mẫu môi trường 72 Bảng 3. Lưu lượng xả nước thải (m”/ngày) khu vực trung tâm TPHN 74 Bảng 3. Phân vùng các tiêu KTT nước đọc theo sông Tô Lịch 77 Bảng 3. Một số thông số chất lượng trầm tích sông Tô Lịch 78 Bảng 3.

Hàm lượng và thải lượng một số chất ô nhiễm xả vào sông Tô Lịch 81 Bảng 3. Thải lượng một số chất ô nhiễm ở trầm tích và nước sông Tô Lịch 82 Bang 3. Chỉ số WQI của nước sông Tô Lịch giai đoạn 2009 + 2013 82 Bảng 3. Giá trị chỉ số WQI trên sông Tô Lịch giai đoạn 2003 đến 2013 85 Bảng 3.

Giá trị Eh trong nước và trầm tích trên sông Tô Lịch 86 Bảng 3.