Ô NHIỄM NITRATE TRONG NƯ•C VÙNG CHÂU TH‘ SÔNG CỬU LONG
Mai Thanh Truyet Ph.D.
1. Abstract:
Water Nitrate pollution in the Mekong Delta. Mekong Delta is characterized by its dual monsoon climate, irrigated by crisscrossing river tributaries and canals draining into the South China Sea and into the Gulf of Thailand. The Mekong River Delta is also the greatest rice-producing region in Vietnam and consequently, an area of ever increasing population growth. This development naturally comes with pressing problems in city planning, communications, education, food supply and above all environmental pollution. An important issue of water pullution is Nitrate. The excessive use of Nitrate-containing fertilizers to boost agricultural production, the traditional (no sewer system) human and animal wastes disposal, the slow oxidation of underwater organic material in inundated areas, are the main sources of Nitrate pollution in the Basin. Nitrate under the form of its water soluble basic salt K, Na, Mg, Ca readily infiltrates soils and underground water and when ingested by humans, especially infants, can be harmful. The maximum allowable amount of Nitrate in water is 45 mg/L, the water biochemical oxygen demand BOD should not exceed 25 mg/L and the water total dissolved solids TDS not reach the value of 20. The transformation of Nitrate into Nitrite in the human body by bacteria leads to the rapid combination of Nitrite with blood Hemoglobin and the formation of Methemoglobin, a substance devoid of Oxygen-carrying capacity, thereby reducing the oxygen supply to body tissues. According to USEPA, Nitrate water pollution has a profound impact on pregnant women with damage to fetal nervous and cardiovascular system, prematurity and low birth-weight.. The prevention and treatment of nitrate-polluted water in the Mekong River Delta with its demographic explosion are more than ever urgent. Through this paper, the author raises the public awareness and concern on the current and future impacts of this problem. The author outlines the method involving an ion-exchange Chlorination and the injection of vegetable oil into the Nitrate polluted water bodies, underground water included to promote the transformation of Nitrate into Nitrogen. A series of preventive measures such as the adequate storage of fertilizers, the location of water supply sources away from Nitrate-containing materials, the remodeling of water wells and latrines, associated with the sanitation education of the population, have also been proposed.
MUC LUC:
Nhận dịnh.
Ðịnh nghỉa ô nhiểm Nitrate.
Nguồn gốc Nitrate.
Ảnh hưởng ô nhiễm Nitrate trên con người.
Ðề nghị xử lý.
1. Nhận định tình hình ô nhiễm Nitrate.
Vùng Châu Thổ Sông Cửu Long là vựa lúa lớn nhất ở Việt Nam, rộng 3.964.000 mẩu tây, chiếm 12% tổng diện tích Việt Nam. Với hình thể một bán đảo có ba mặt đều giáp biển, Châu Thổ Sông Cửu Long có một sắc thái khí hậu rất đặc biệt, một mặt chịu tác động của hệ thống biển phía Ðông và Tây, một mặt chịu ảnh hưởng của thủy triều khác nhau: phía Tây giáp với Vịnh Thái Lan và phía Ðông với Biển Nam Hải. Vì vậy, vùng nầy có một đặc điểm hiếm thấy là trên cùng một châu thổ có nhửng con sông chảy ngược chiều nhau: sông đổ ra biển phía Ðông, sông đổ ra biển phía Tây và nhửng sông khác nối liền biển Ðông và Tây.
Thêm vào đó, Châu Thổ Sông Cửu Long còn chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam từ tháng năm đến tháng mười một (mùa mưa); và mùa khô có gió Ðông Bắc từ tháng mười hai đến tháng tư. Lượng mưa trung bình khoảng 2.400 mm ở phía Tây và 1.600 mm ở phía Ðông. Vùng nầy là vùng duy nhất ở Ðông Nam Á không bị tác đông trực tiếp của giông bảo nhiệt đới, do đó khí hậu tương đối ổn định và có số giờ nắng trung bình hàng năm là 2.400 đến 2.800 giờ, rất thuận lợi cho việc trống trọt và chăn nuôi.
Ðó có lẽ là lý do dân số phát triển nhanh chóng từ 2.9 năm 1954 đến 15.5 trong năm 1995 và củng vì vậy nẩy sinh ra một số vấn đề phục vụ cho nhu cầu đời sống không theo kịp với mức độ gia tăng dân số như việc phát triển đô thị, nhu cầu giao thông, giáo dục, lương thực và nhất là vấn đề môi sinh và ô nhiễm môi trường, trong đó nước sinh hoạt cho dân chúng có tầm quan trọng hàng đầu. Trong phạm vi bài viết hôm nay, người viết xin trình bày vấn đề ô nhiễm nước sinh hoạt trong vùng, đặc biệt là ô nhiễễm nitrate.
Ô nhiễm nitrate trong nguồn nước là một ưu tư rất lớn, nhất là trong các vùng sản xuất lúa gạo và nông phẩm cần đến việc xử dụng nhiều phân bón như ở vùng Châu Thổ Sông Cửu Long. Bản chất của nitrate (NO3-) tự nó không ảnh hưởng gì đến sức khỏe của con người và thú vật; nhưng khi xâm nhập vào cơ thể con người, Nitrate có thể biến dạng thành Nitrite (NO2-) và dưới dạng nầy có thể gây tử vong cho trẻ con dưới sáu tháng, trước khi hệ thống tiêu hóa của trẻ em được cấu tạo hoàn chỉnh.
Vì lý do đó, vấn đề Nitrate cần phải được lưu tâm nhiều hơn nửa trong đời sống hằng ngày. Nitrate thường hiện diện dưới dạng kiềm (Kalium và Natrium), kiềm thổ (Magnesium và Calcium), Nhôm, Sắt và một số kim loại nặng khác... Nitrate hòa tan dể dàng trong nước, thẩm thấu mau vào lòng đất và mạch nước ngầm. Nồng độ Nitrate cho phép có trong nước uống là 45mg/L (tiêu chuẩn của Bộ KHCN & MT 1995).
— nhửng vùng có nhiều Nitrate, nước có độ ỗ nhu cầu sinh hóa oxy (Biochemical Oxygen Demand - BOD) cao tùy theo cường độ xâm nhập của Nitrate. Nếu lượng BOD > 25 mg/L theo tiêu chuẩn Mỷ, thì có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người và thú vật. Sự hiện diện của Nitrate củng làm tăng lượng các chất rắn hòa tan trong nước (Total Dissolved Solids - TDS). Nếu lượng TDS > 20 (tiêu chuẩn VN 1995), nước trở thành nguy hại đến sức khỏe con người.
Ðể trả lời hai câu hỏi trên, nhìn lại bối cảnh Việt Nam, đặc biệt Vùng Châu Thổ Sông Cửu Long là nơi dân chúng sống chen chúc giửa hai Sông Tiền và Hậu, chen lẩn vô số kinh rạch chảy ngang dọc chằng chịt trong suốt mười một tỉnh trong vùng. Phía Bắc Sông Tiền gồm tỉnh Ðồng Tháp, Long An, Tiền Giang; giửa hai sông gồm Bến Tre, Trà Vinh, Vỉnh Long và sau cùng ở phía Tây Sông Hậu gồm tỉnh An Giang, Cần Thơ, Sóc Trăng, Kiên Giang và Minh Hải. Mật độ kinh rạch từ 0.4 đến 0.6 Km/Km2, có độ cao từ 0.0 m đến 1.5 m so với mặt biển. Ðặc biệt ở vùng trung tâm Châu Thổ có nơi thấp hơn trên mặt biển nhiều và là vùng có độ thoát thủy rất kém. Dân chúng trong vùng đa số theo nghề nông và sản xuất lúa gạo là nguồn lợi chính.
Cả thiên nhiên lẩn con người là nguyên nhân tạo ra ô nhiễm nitrate với nhửng tính chất đặc biệt như sau:
Phân bón cho nông nghiệp chứa nguồn Nitrate chính, số lượng Nitrate không được cây cỏ hấp thu hết sẽ tồn tại trên mặt đất hoặc theo đường nước thẩm thấu xâm nhập vào mạch nước ngầm. Ðể có một khái niệm về lượng phân bón được xử dụng ở vùng trên theo thống kê năm 1965, lượng phân bón được xử dụng trung bình là 63KG/Mẩu/Mùa và cho đến năm 1990 dân chúng đã xử dụng trung bình 74 KG/Mẩu/Mùa phân bón. Tuy không có số liệu chính xác về năng xuất lúa trong hai giai đoạn kể trên nhưng với năng xuất khoảng 8 Tấn/Mẩu/Mùa lúa cho năm 1965, thiết nghỉ năng xuất trong năm 1990 chắc chắn không tăng thêm (ở Mỷ tại Iowa trong vòng hai mươi năm từ 1960 đến 1980 lượng phân bón tăng hơn 80%, nhưng mức sản xuất bắp chỉ tăng được 10% mà thôi !). Các nơi bị nhiễễễm Nitrate theo tài liệu của Lê Huy Bá là hệ thống kinh Cái Sắn, kinh Tám Ngàn và Tứ Giác Long Xuyên (Môi Trường - Lê Huy Bá - Nhà Xuất Bản KHKT 1997 - VN).
Các điều kiện thiên nhiên từ trời mưa đến hiện tượng Oxid hóa các hợp chất hửu cơ trong thiên nhiên hay các chất hửu cơ phế thải từ các sinh hoạt hằng ngày của con người. Trong mùa mưa ở vùng nông thôn, nồng độ Nitrate có thể lên đến 80 mg/L.
Phân người và phân súc vật củng là một nguồn Nitrate quan trọng. — Vùng Châu Thổ Sông Cửu Long đa số dân chúng đi đại tiện trên sông hoặc trên đồng trống củng như trên các hồ nuôi cá... tạo điều kiện cho việc ô nhiễm Nitrate trầm trọng, nhất là về mùa nước lủ.
Hình 1. Cầu xí trên nước.
Ðặc biệt trên Vùng Châu Thổ Sông Cửu Long, Nitrate được tạo thành do các phản ứng oxid hóa chậm các hợp chất hửu cơ như cây cối, đất và các chất khác đã trầm tích lâu ngày dưới đất.. do bị dìm sâu đưới mặt nước.
Căn cứ trên các nguồn tạo ra Nitrate kể trên, con người đã dự phần đáng kể không kém thiên nhiên vào
việc tạo ra ô nhiễễm hóa chất nầy. Theo ước tính của US Geological Survey thì trên đất Mỷ, ô nhiễm Nitrate do con người tạo ra là 50% và các nguyên nhân khác gồm cả thiên nhiên là 50%. Nhưng trong điều kiện Việt nam, thiết nghỉ con người góp phần vào việc ô nhiễm trên nhiều hơn ước tính của Hoa kỳ !
4. Việc Nitrate ảnh hưởng đến con người được ghi nhận như sau:
Theo khuyến cáo của UNICEF Liên Hiệp Quốc, nitrate trong nguồn nước là một nguy cơ ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người và thú vật, nhất là trẻ con dưới sáu tháng tạo nên Hội Chứng Trẻ Xanh (Blue Baby Syndrome) có tên khoa học là methemoglobin huyết (Methe moglobinemia). Nitrate khi xâm nhập vào cơ thể trẻ em được các vi khuẩn trong cơ quan tiêu hóa hoán chuyển thành Nitrite và chất sau nầy hợp với Huyết Cầu Tố (Hemoglobin) trong máu tạo thành Methemoglobin, do đó giảm thiểu lượng Huyết Cầu Tố và khả năng chuyên chở Oxygen của chất nầy trong cơ thể. Do sự thiếu Oxygen trong cơ thể, da đổi màu xanh do đó có tên là Hội Chứng Trẻ Xanh.
Trẻ em dể bị nhiễễm Nitrate hơn người lớn. Ðối với trẻ em trên sáu tháng, bao tử bắt đầu tiết ra Acid Chlorhydric do đó tiêu diệt được các vi khuẩn trong bao tử và chặn đứng sự hoán chuyển Nitrate thành Nitrite. Số tử vong do hội chứng nầy tương đối hiếm, nhưng các di hại lâu dài cho đến hôm nay vẩn còn trong vòng nghiên cứu. Tuy nhiên một số trường hợp ung thư đường tiêu hóa đã được chứng minh là do sự tiêm nhiễễm Nitrate trong thời gian dài (Kross B.C. - Am. J. Public Health 83:270-272-1993).
Cơ quan Bảo Vệ Môi Trường (USEPA) củng đã khuyến cáo dân chúng biết là hai nguồn nguy hại căn bản trong nước sinh hoạt hàng ngày là Vi Khuẩn và Nitrate. Khi phụ nử mang thai dùng nước chứa nhiều Nitrate, thai nhi sẽ bị ảnh hưởng. Một số phát hiện đã được kiểm chứng như sau: hệ thống thần kinh của trẻ so sinh bị đảo lộn, mầm ung thư có từ trong bào thai, tim bị tổn thương, sinh thiếu tháng và không đủ cân lượng.
Ðứng trước hiểm họa Nitrate trên, với mật độ dân chúng trong vùng gấp đôi so với mật độ của cã nước (385 người/Km2 và 209 người/Km2 theo thống kê năm 1992), với tỉ lệ sinh sản ở mức 2.2% và với dư kiến tăng trưởng dân số đạt đến 18 triệu năm 2000 (theo thống kê 1995, dân số trong vùng là 16.5 triệu), và đa số dân chúng trong vùng ở lứa tuổi thiếu niên và thanh niên, nếu không có biện pháp phòng ngừa hay giảm thiểu lượng Nitrate ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt hiện tại trước mắt....thì tương lai sức khoẻ dân chúng Việt Nam sẽ bị ảnh hưởng khá nặng nề.
Tuy có khó khăn và trở ngại trong việc suy tầm dử kiện và nghiên cứu ở Việt Nam, người viết xin đóng góp vài ý kiến sau đây về vấn đề trên, ngỏ hầu dóng lên tiếng chuông báo động đến đồng bào Vùng Châu Thổ Sông Cửu Long.
— các nước tiền tiến như Mỷ, một số biện pháp xử lý Nitrate đã chứng tỏ rất hửu hiệu, nhưng chi phí xử lý rất cao và đòi nhiều kỷ năng chuyên môn: đó là các phương pháp chưng cất, trao đổi ion và thẩm thấu ngược (reverse osmosis)
Phương pháp chưng cất và kết tụ đòi hỏi độ năng lượng lớn lao và hệ thống chưng cất quy mô, do đó khó áp dụng trong điều kiện của dân chúng Vùng Châu Thổ.
Phương pháp trao đổi ion bằng Chlor hóa nước bị nhiễm và ion Chlor sẽ thay thế ion Nitrate trong nước. Phương pháp nầy có ba lợi điểm là: vừa diệt vi khuẩn trong nước vừa thay thế Nitrate và làm giảm thiểu lượng chất rắn hòa tan trong nước (TDS). Về tính khã thi của phương pháp nầy, thiết nghỉ có thể thực hiện được, vì Chlor đã được sản xuất trong nước và Chính Quyền có thể góp sức để thiết bị hệ thống đơn giản để đem Chlor vào nguồn nước sinh hoạt.
Phương pháp xuyên thẩm thấu đòi hỏi chuyển vận nước cần xử lý xuyên qua hệ thống áp suất và màng thẩm thấu (đắt tiền và không tự sản xuất trong nước được), do đó chỉ liệt kê ra đây với tính cách thông tin và tham khảo hơn là một phương pháp đề nghị để xử lý Nitrate ở Việt Nam.
Gần đây nhất Bộ Năng Lượng Mỷ (US Dept of Energy) có công bố một phương pháp mới và đang được áp dụng ở Mỷ từ đầu năm 1996, đó là phương pháp dùng dầu thực vật để khử Nitrate ! Phương pháp nầy đặc biệt được dùng để khử Nitrate ô nhiểm trong các mạch nước ngầm. Bôm dầu thực vật vào mặt đất chung quanh nguồn nước như giếng, ao, hồ, suối.... Khi thẩm thấu sâu vào đất chung quanh và tùy theo điều kiện cấu tạo thổ nhưởng, dầu sẽ tích tụ ở nhiều lớp khác nhau. Khi nước chứa Nitrate đi xuyên qua lớp dầu trên, các vi sinh vật trong thiên nhiên sẽ hấp thụ Carbon trong dầu và phát triển mạnh biến Nitrate thành khí Nitrogen, khí nầy sẽ được hấp thụ lại trong nước. Và nước đã được khử Nitrate sẽ theo dòng chảy mà đi vào ao hồ giếng...trở lại.
Hình 3. Một phương pháp khử và lọc Nitratẹ
Với phương pháp nầy ta có thể xử lý Nitrate từ nồng độ trên 800 mg/L xuống thấp hơn tiêu chuẩn cho phép là 45 mg/L.
Phương pháp sau cùng trên đây có vẽ khả thi hơn hết vì dầu thực vật là loại dầu ăn không độc hại tự hủy trong lòng đất sau một thời gian, giá rẽ và được sản xuất ở khắp miền Nam. Một điểm lợi khác của phương pháp nầy là một số ô nhiểm hửu cơ trong nước như xăng dầu và một số chất dung môi dùng trong thuốc trừ sâu rầy, thuốc diệc cỏ dại củng được hấp thụ theo.
Trên đây là bốn giải pháp đề nghị về việc xử lý ô
nhiễm Nitrate trong nguồn nước sinh hoạt. Tuy nhiên phòng ngừa ô nhiễm hay giảm thiểu ô nhiễm vẩn là một phương pháp tối ưu trước khi phải xử lý ô nhiễm.
Mặt khác các đề nghị sau đây có tính cách thiết thực và nằm trong khả năng của mọi người dân ngỏ hầu có thể bảo vệ chính mình và thế hệ tương lai của Việt Nam.
1.Trước hết, vị trí các nguồn nước uống (giếng, hồ, ao, suối...) phải ở trên vùng cao, và ít nhất phải ở cách xa các chuồng nuôi súc vật củnh như các hố ủ phân các xa khoảng 50 m.
2.Bảo quản thật kỷ các bao phân hóa học và để cách xa nguồn nước. Nên lưu ý chỉ một vài gram phân bón củng có thể làm ô nhiễm nước được.
3.Giếng nước phải có thành cao hơn mặt đất để cho nước trên mặt đất không tràn vào được.
4.Các hố xí gia đình phải được bảo quản đúng tiêu chuẩn vệ sinh và phải xa cách nguồn nước.
5.Cần phải tổ chức việc giáo dục người dân miền Châu Thổ Sông Cửu Long về các tai hại của thói quen đại tiện trên sông hay các hồ nuôi cá để tránh ô nhiễm.
6.Hướng dẩn cho người dân xử dụng đúng cách và đúng liều lượng thuốc trừ sâu rầy, thuốc diệt cỏ dại, phân bón.... Cần nhấn mạnh rằng bón nhiều phân chưa hẳn làm tăng năng suất thu hoạch mà có thể làm cho đất chứa thêm nhiều hóa chất dư thừa, và các chất nầy xâm nhập vào nguồn nước sinh hoạt.
7.Sau hết phổ biến đến người dân ý niệm thăm canh phải phối hợp với luân canh vì đó là phương pháp tốt hơn để cải tạo đất và tăng năng suất thu hoạch so với việc tăng thêm lượng phân bón.
Với biện pháp giản dị được đề nghị trên đây và với sự lưu tâm thực hành đúng của tất cả, hy vọng nạn ô nhiễm Nitrate trong nguồn nước sinh hoạt sẻ được đề phòng củng như giảm thiểu và đạt đến tiêu chuẩn chấp nhận được.
Mai Thanh Truyet
Orange, CA 10/97 For suggestions please contact:Thank you.
The author, Mai Thanh Truyet Ph.D. is currently:
QA Manager at Weck Laboratories Inc., Industry, CA.
Laboratory Manager and Leachate Treatment Plant Manager at BKK Laboratories, West Covina, CA.
Specialist in Toxic and Hazardous Waste Management and Air Monitoring.