Đề tài Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và khả năng ô nhiễm một số kim loại nặng trong vùng trồng rau ven đô Hà Nội

là đại lượng dùng để chỉ tính bất đối xứng về tần suất của các số liệu trong tập hợp. 66 Nếu giá trị này gần bằng không thì tập số liệu có tính chất đối xứng. Nếu giá trị này nhỏ hơn không thì phân bố lệch trái âm. Nếu giá trị này lớn hơn không thì phân bố lệch phải dương. 2.2.4.2. Phân tích thống kê đa biến Phương pháp phân tích đa biến là tìm mối quan hệ giữa các biến trong tập số liệu. Nó cho phép giảm hoặc đơn giản hoá kích thước tập số liệu, sắp xếp hoặc nhóm các số liệu thành nhóm, tìm ra sự phụ thuộc và quan hệ giữa các biến, xây dựng hoặc kiểm tra các giả thiết thống kê Phân tích đa biến gồm các phương pháp chính như phân tích nhóm (cụm) (cluster analysis - CA), phân tích thành phần chính (principal component analysis – PCA). Phân tích nhóm: Phân tích nhóm (CA) là kỹ thuật phân tích đa biến nhằm phân loại số liệu thành các nhóm nhỏ hơn có tính chất giống nhau. Hai loại phân tích nhóm thường được sử dụng là nhóm theo bậc (hierarchical clustering) và nhóm k- trungbình (k-mean clustering). - Nhóm theo bậc nhằm tìm ra các nhóm trong tập số liệu bằng cách tạo ra cây phân nhóm (cluster tree). Theo phương pháp này, tập số liệu lớn được chia thành các tập số liệu nhỏ hơn nữa cho đến khi mỗi tập số liệu nhỏ chỉ còn một phần tử. Cây phân nhóm gồm nhiều bậc trong đó nhóm ở một mức được nối với với nhóm bên cạch ở mức cao hơn. Điều đó cho phép quyết định mức hoặc thang chia nào của nhóm là phù hợp hơn. -Nhóm theo k-trung bình: các phần tử trong tập số liệu được tách vào k nhóm, các phần tử cùng nhóm được kết hợp với nhau và các nhóm khác nhau được tách ra khỏi nhau. 67 Phân tích thành phần chính: Phân tích thành phần chính (principal component analysis- PCA) là công cụ hữu hiệu cho phép giảm số biến trong tập số liệu nhằm đạt được biểu diễn hai chiều từ tập số liệu đa chiều. Mục đích của PCA là nhằm tìm ra giá trị phương sai lớn nhất với số thành phần (PC) ít nhất. Nói cách khác PCA là thuật toán đa biến bằng cách quay các trục số liệu chứa các biến tối ưu. Khi đó, một tập hợp các biến liên quan với nhau được chuyển thành tập hợp các biến không liên quan và được sắp xếp theo thứ tự giảm độ biến thiên hay phương sai. Những biến không liên quan này là sự kết hợp tuyến tính các biến ban đầu. Dựa trên phương sai do mỗi biến mới gây ra có thể loại bỏ bớt các biến phía cuối dãy mà chỉ mất ít nhất thông tin về các số liệu thực ban đầu. Bằng cách này sẽ giảm được kích thước của tập số liệu trong khi vẫn có thể giữ nguyên thông tin. Việc quay các trục tồn tại trong tập số liệu ban đầu đến các vị trí mới trong không gian được định nghĩa bởi các biến ban đầu. Quá trình này có tên gọi là “varimax rotation”. Các biến mới tạo thành được gọi là các biến ảo (latent variables) trong đó biến ảo thứ nhất (PC1) có chứa phương sai lớn nhất. Biến ảo thứ hai (PC2) chứa sự dao động lớn nhất mà không giải thích được bởi PC thứ nhất và vuông góc với biến ảo thứ nhất. Trục thứ ba (PC3) chứa tổng biến thiên lớn nhất không được giải thích bởi biến ảo thứ nhất và thứ hai và có tính chất vuông góc với trục thứ nhất và thứ hai Trong thuật toán PCA, có thể có nhiều PC vì có nhiều biến trong tập số liệu. Số PC tối đa bằng số biến. Việc dùng PCA có thể tóm lược được cấu trúc đồng phương sai với tập số liệu có kích thước nhỏ hơn. 68 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng trồng rau 3.1.1. Hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới cây tại khu vực nghiên cứu Hiện trạng sử dụng nước tưới ở các khu vực nghiên cứu có nhiều điểm khác nhau. Với sản lượng rau đạt 45.604 tấn, địa phương có sản lượng rau cao nhất (chiếm 30,8% lượng rau của Hà Nội), nhu cầu về nước tưới của huyện Đông Anh là rất lớn. Tại Vân Nội, một số khu vực đặc biệt là các khu trồng rau an toàn, người dân đã đầu tư khai thác nước giếng khoan làm nước tưới. Tuy nhiên vẫn còn rất nhiều nơi sử dụng nước trong các mương nước dọc các ruộng rau. Trong đó có một số mương tiếp nhận trực tiếp nước thải sinh hoạt của khu dân cư lân cận. Điều tra thực tế cho thấy, theo cảm quan nước tưới các mương trong cánh đồng tương đối sạch, chỉ có một số mương tiếp nhận nước thải sinh hoạt của khu chợ gần đó thì nước đục, có mùi thối (VN N02). Tại Minh Khai, hệ thống tưới tiêu gồm có một mương bê tông to chạy dọc suốt cánh đồng. Nước trong mương này được bơm thẳng từ sông Nhuệ. Về mùa khô, nước trong mương rất cạn, nước có màu đen, mùi khó chịu và rất nhiều rác đặc biệt là nhiều bao bì của các loại hóa chất bảo vệ thực vật. Nước tại mương to này được cung cấp vào đồng qua một hệ thống các mương nhỏ. Tại Hoàng Liệt, nước tưới được bơm trực tiếp từ sông Tô Lịch vào cánh đồng qua hệ thống các mương bê tông dọc theo chiều dài cánh đồng. Nước tưới về mặt cảm quan có màu đen, mùi thối, dòng chảy từ trạm bơm vào ngầu bọt trắng xóa. Tại xã Vĩnh Quỳnh, các ruộng trồng rau nằm dải rác trên một diện tích tương đối lớn với hệ thống kênh mương phức tạp bao quanh các cánh đồng và rẽ nhánh vào các thửa ruộng. Nước tưới được bơm trực tiếp từ sông vào đồng thời một số mương nước cạnh khu dân cư còn tiếp nhận trực tiếp nước thải sinh hoạt và chăn nuôi nên nước rất bẩn, đen đặc và bốc mùi nồng nặc. Các mẫu nước được tiến hành đo pH, DO ngay tại hiện trường, axit hóa bằng HNO3 đặc và đưa về phòng thí nghiệm để phân tích hàm lượng các kim loại nặng. 69 Bảng 3.1. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong nước Đơn vị tính: mg/l TT Kí hiệu mẫu pH DO Cr Fe Ni Cu Zn As Cd Hg Pb 1 VN N01 HT 1 7,25 5,4 0,007 0,49 0,003 0,003 - 0,003 - 0,0006 - 2 VN N01 HT 2 7,12 5,6 0,009 0,50 0,003 0,009 - 0,008 - 0,0004 - 3 VN N02 HT 1 7,60 3,1 0,006 0,32 0,002 0,002 0,002 0,001 - 0,0002 - 4 VN N02 HT 2 7,67 3,5 0,008 0,04 0,003 0,002 0,001 0,003 - 0,0003 - 5 VN N03 HT 1 7,70 3,3 0,009 0,52 0,005 0,008 0,035 0,004 0,001 0,0001 0,001 6 VN N03 HT 2 7,75 3,1 0,010 0,05 0,004 0,011 0,039 0,005 0,002 0,0002 0,001 7 VN N04 HT 1 7,60 4,0 0,007 0,41 0,003 0,004 0,021 0,003 - 0,0004 - 8 VN N04 HT 2 7,68 4,2 0,007 0,04 0,003 0,004 0,022 0,004 - 0,0003 - 9 MK N01 HT 1 7,65 2,9 0,003 0,59 0,004 0,002 - 0,007 - 0,0001 - 10 MK N01 HT 2 7,71 3,1 0,005 0,61 0,005 0,002 - 0,009 - - - 11 MK N02 HT 1 7,58 4,4 0,008 0,33 0,004 0,007 - 0,005 - 0,0004 0,041 12 MK N02 HT 2 7,62 5,0 0,009 0,04 0,004 0,009 - 0,006 - 0,0003 0,023 13 MK N03 HT 1 8,09 5,5 0,003 0,13 0,002 0,018 0,017 0,014 - 0,0001 0,001 14 MK N03 HT 2 7,92 5,2 0,005 0,21 0,003 0,015 0,021 0,018 - 0,0002 0,009 15 HL N01 HT 1 7,71 3,3 0,014 0,91 0,004 0,001 0,019 0,006 0,006 0,0008 0,048 16 HL N01 HT 2 7,78 3,5 0,016 0,95 0,004 - 0,022 0,005 0,007 0,0009 0,045 17 HL N03 HT 1 7,64 1,8 0,021 0,45 0,005 0,002 0,007 0,020 - 0,0018 - 18 HL N03 HT 2 7,50 2,2 0,022 0,64 0,003 0,002 0,010 0,016 0,000 0,0015 - 19 HL N05 HT 1 8,04 3,0 0,022 0,56 0,007 0,003 0,022 0,019 0,001 0,0003 - 20 HL N05 HT 2 7,98 3,1 0,026 0,59 0,008 0,005 0,027 0,021 - 0,0004 - 21 VQ N01 HT 1 7,54 0,4 0,024 0,99 0,007 0,004 0,023 0,023 - 0,0001 - 22 VQ N01 HT 2 7,61 0,8 0,026 0,99 0,008 0,005 0,026 0,023 - 0,0002 0,002 23 VQ N02 HT 1 7,92 0,6 0,021 1,59 0,006 0,002 - 0,102 - 0,0019 0,001 24 VQ N02 HT 2 7,86 0,5 0,020 1,47 0,008 0,005 0,010 0,098 - 0,0008 0,001 25 VQ N03 HT 1 7,58 0,6 0,024 0,80 0,005 0,003 0,018 0,021 - 0,0002 - 26 VQ N03 HT 2 7,67 0,7 0,025 0,96 0,006 0,004 0,015 0,045 - 0,0005 - Trung bình 7,68 3,5 0,014 0,58 0,005 0,005 0,014 0,019 0,001 0,0010 0,007 Max 8,09 5.6 0,026 1,59 0,008 0,018 0,039 0,102 0,007 0,0019 0,048 Min 7,12 0,4 0,003 0,04 0,002 - - 0,001 - - - * RAT 99/2008 0,100 0,010 0,0010 0,100 * QCVN 08:2008 A1 6 - 8,5 ≥ 6 0,050 0,50 0,100 0,100 0,500 0,010 0,005 0,0010 0,020 * QCVN 08:2008 A2 6 - 8,5 ≥ 5 0,100 1,00 0,100 0,200 1,000 0,020 0,005 0,0010 0,020 * QCVN 08:2008 B1 5,5 - 9 ≥ 4 0,500 1,50 0,100 0,500 1,500 0,050 0,010 0,0010 0,050 * QCVN 08:2008 B2 5,5 - 9 ≥ 2 1,000 2,00 0,100 1,000 2,000 0,100 0,010 0,0020 0,050 * US EPA 1999, CMC 0,016 0,013 0,120 0,340 0,0043 0,065 * US EPA 1999, CCC 0,011 0,009 0,120 0,150 0,0022 0,0025 * RAT 99/2008 - Mức giới hạn tối đa cho phép của một số kim loại nặng trong nước tưới ban hành kèm theo Quyết định số 99/2008/QĐ-BNN ngày 15/10/2008 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. 70 * QCVN 08:2008 - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt ban hành theo Quyết định số 16/2008/QĐ-BTNMT ngày 31/12/2008 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường, trong đó: A1 - Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác như loại A2, B1 và B2. A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2. B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2. B2 - Giao thông thuỷ và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp. * US EPA - US EPA (1999) National recommended water quality criteria. CMC - Criteria maximum concentration. CCC - Criteria continuous concentration. (-) Không phát hiện. Trong bảng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt của Việt Nam (QCVN 08: 2008), đối với pH đã đưa ra ngưỡng cho phép là 6,0 – 8,5 (loại A) và 5,5 – 9,0 (loại B). Như vậy, có thể thấy tất cả các mẫu nước đều đạt chỉ tiêu pH. Chỉ có một điểm lấy mẫu (MK N03) có giá trị pH tương đối cao đạt 8,09. Về hàm lượng ôxi hòa tan có thể thấy kết quả đo được tại nhiều điểm ở tất cả các khu vực nghiên cứu rất thấp kéo theo giá trị trung bình chỉ đạt 3,5mg/l trong khi đối chiếu với QCVN 08:2008 loại B cũng đã yêu cầu ≥ 4mg/l. Đặc biệt tại Vĩnh Quỳnh chỉ tiêu này nằm đều trong khoảng 0,4 – 0,8mg/l. Nhìn chung, hàm lượng kim loại nặng trong nước không cao, phần lớn chỉ xác định được lượng vết, thậm chí không phát hiện. Hàm lượng Cr trung bình đạt 0,014mg/l với tất cả các giá trị đều đạt tiêu chuẩn cho phép (dao động trong khoảng 0,003 – 0,026mg/l). Hàm lượng Fe trung bình đạt 0,58mg/l thấp hơn tiêu chuẩn quy định. Tuy nhiên đã có một mẫu (VQ N02 HT1 đạt 1,59mg/l) vượt tiêu chuẩn quy định đối với nước dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi (1,5mg/l). Ni chỉ phát hiện lượng vết ở tất cả các mẫu với giá trị rất nhỏ (<0,01mg/l). Giá trị này còn thấp hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn quy định tại QCVN 08:2008. Tương tự như vậy, hàm lượng Cu phát hiện được cũng rất thấp dao động trong khoảng 0 – 0,018mg/l đạt yêu cầu cả khi so sánh với tiêu chuẩn quy định nước cấp cho mục đích sinh hoạt. 71 Về nguyên tố Zn, chỉ phát hiện lượng vết rất nhỏ (dao động trong khoảng 0 – 0,039mg/l) thấp hơn khi so sánh với nhiều mức tiêu chuẩn, thậm chí thấp hơn rất nhiều ngay cả khi so sánh với tiêu chuẩn US EPA. Hàm lượng Cd có giá trị trung bình là 0,001 mg/l với tất cả các giá trị thành phần đều đạt tiêu chuẩn cho phép. Đối với một số nguyên tố kim loại nặng độc hại khác như As, Hg và Pb, kết quả phân tích cho thấy đã có một số dấu hiệu ô nhiễm. As trong khoảng 0,001 – 0,102mg/l. Tuy giá trị trung bình mới chỉ là 0,019mg/l thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn nhưng do phân bố không đều nên trong đó đã có một mẫu (VQ N02 HT1) vượt chỉ tiêu cho phép. Hàm lượng Hg trung bình đạt 0,001mg/l đúng bằng giá trị quy định tại QCVN với khoảng dao động tương tối rộng 0 – 0,0019mg/l. Trong đó có 03 mẫu trong tổng số 26 mẫu nhận giá trị cao hơn so với tiêu chuẩn cho phép (HL N03 HT1 đạt 0,0018mg/l, HL N03 HT2 đạt 0,0015mg/l và VQ N02 HT1 đạt 0,0019mg/l) tập trung ở khu vực Hoàng Liệt và Vĩnh Quỳnh. Hàm lượng Pb dao động trong khoảng 0 – 0,048mg/l. Giá trị trung bình rất thấp, chỉ là 0,007mg/l. Tuy nhiên đã có một vài mẫu có hàm lượng xấp xỉ tiêu chuẩn cho phép. pH 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 VN N 01 H T 1 VN N 01 H T 2 VN N 02 H T 1 VN N 02 H T 2 VN N 03 H T 1 VN N 03 H T 2 VN N 04 H T 1 VN N 04 H T 2 MK N 01 H T 1 MK N 01 H T 2 MK N 02 H T 1 MK N 02 H T 2 MK N 03 H T 1 MK N 03 H T 2 HL N 01 H T 1 HL N 01 H T 2 HL N 03 H T 1 HL N 03 H T 2 HL N 05 H T 1 HL N 05 H T 2 VQ N 01 H T 1 VQ N 01 H T 2 VQ N 02 H T 1 VQ N 02 H T 2 VQ N 03 H T 1 VQ N 03 H T 2 QCVN 08:2008 B1 Hình 3.1a. Biểu đồ giá trị pH trong mẫu nước 72 DO 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 VN N 01 H T 1 VN N 01 H T 2 VN N 02 H T 1 VN N 02 H T 2 VN N 03 H T 1 VN N 03 H T 2 VN N 04 H T 1 VN N 04 H T 2 MK N 01 H T 1 MK N 01 H T 2 MK N 02 H T 1 MK N 02 H T 2 MK N 03 H T 1 MK N 03 H T 2 HL N 01 H T 1 HL N 01 H T 2 HL N 03 H T 1 HL N 03 H T 2 HL N 05 H T 1 HL N 05 H T 2 VQ N 01 H T 1 VQ N 01 H T 2 VQ N 02 H T 1 VQ N 02 H T 2 VQ N 03 H T 1 VQ N 03 H T 2 QCVN 08:2008 B1 Hình 3.1b. Biểu đồ giá trị DO trong mẫu nước Cr 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 VN N 01 H T 1 VN N 01 H T 2 VN N 02 H T 1 VN N 02 H T 2 VN N 03 H T 1 VN N 03 H T 2 VN N 04 H T 1 VN N 04 H T 2 MK N 01 H T 1 MK N 01 H T 2 MK N 02 H T 1 MK N 02 H T 2 MK N 03 H T 1 MK N 03 H T 2 HL N 01 H T 1 HL N 01 H T 2 HL N 03 H T 1 HL N 03 H T 2 HL N 05 H T 1 HL N 05 H T 2 VQ N 01 H T 1 VQ N 01 H T 2 VQ N 02 H T 1 VQ N 02 H T 2 VQ N 03 H T 1 VQ N 03 H T 2 QCVN 08:2008 A2 Hình 3.1c. Biểu đồ hàm lượng Cr trong mẫu nước Fe 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 VN N 01 H T 1 VN N 01 H T 2 VN N 02 H T 1 VN N 02 H T 2 VN N 03 H T 1 VN N 03 H T 2 VN N 04 H T 1 VN N 04 H T 2 MK N 01 H T 1 MK N 01 H T 2 MK N 02 H T 1 MK N 02 H T 2 MK N 03 H T 1 MK N 03 H T 2 HL N 01 H T 1 HL N 01 H T 2 HL N 03 H T 1 HL N 03 H T 2 HL N 05 H T 1 HL N 05 H T 2 VQ N 01 H T 1 VQ N 01 H T 2 VQ N 02 H T 1 VQ N 02 H T 2 VQ N 03 H T 1 VQ N 03 H T 2 QCVN 08:2008 B1 QCVN 08:2008 A2 Hình 3.1d. Biểu đồ hàm lượng Fe trong mẫu nước 73 As 0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 VN N 01 H T 1 VN N 01 H T 2 VN N 02 H T 1 VN N 02 H T 2 VN N 03 H T 1 VN N 03 H T 2 VN N 04 H T 1 VN N 04 H T 2 MK N 01 H T 1 MK N 01 H T 2 MK N 02 H T 1 MK N 02 H T 2 MK N 03 H T 1 MK N 03 H T 2 HL N 01 H T 1 HL N 01 H T 2 HL N 03 H T 1 HL N 03