Tiểu luận Tìm hiểu về hiện tượng phú dưỡng trong các hồ ở thủ đô Hà Nội và các giải pháp chính để kiểm soát hiện tượng này

Năm 1999, Lê Hiền Thảo nghiên cứu quá trình sinh học xử lý ô nhiễm nước một số sông hồ Hà Nội cho thấy khả năng làm sạch của một số hồ có hiệu quả cao, trong đó Rong đuôi chó và Bèo tấm được sử dụng nghiên cứu tại hồ Bảy Mẫu. Năm 2008, Trần Đức Hạ và cs xây dựng mô hình hồ hai ngăn với đập tràn có nuôi trồng thực vật thủy sinh để xử lý nước hồ Yên Sở cho thấy các chỉ tiêu ô nhiễm (BOD, T – N , NH4+, PO43-, SS, kim loại nặng, coliform) giảm rõ rệt. Trong những năm gần đây, tại Viện Công nghệ môi trường ( Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam) đã và đang tiến hành các nghiên cứu một cách hệ thống một số loài thực vật thủy sinh như: Bèo Tây, Bèo Cái, Rau Muống, Bèo Tấm, một số vi tảo để đánh giá đặc điểm sinh học, tính chống chịu và khả năng loại bỏ Nitơ, Photpho, COD cũng như các kim loại nặng (Cr, Ni, Pb) từ nước thải công nghiệp. Kết quả cho thấy các loài thực vật này có độ tăng trưởng cao, khả năng chống chịu tương đối tốt và tham gia tích cực vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường.[16]

doc35 trang | Chia sẻ: tienthan23 | Ngày: 05/12/2015 | Lượt xem: 2036 | Lượt tải: 4download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tiểu luận Tìm hiểu về hiện tượng phú dưỡng trong các hồ ở thủ đô Hà Nội và các giải pháp chính để kiểm soát hiện tượng này, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ại: Trái đất của chúng ta, hơn 71% diện tích được bao phủ bởi nước. Nhưng trong số đó, đến 97% là nước mặn và không thể sử dụng được. Chỉ khoảng 3% là nước ngọt. Nhưng thực tế thì trong 3% ít ỏi đó có đến 68,7% nước ngọt dưới dạng núi băng, sông băng rất khó để khai thác và sử dụng. Nguồn cung cấp chính cho con người chính là 30,1% nước ngầm và 0,3% nước mặt ngọt. Chỉ với 0,3% lượng nước mặt được tích trữ dưới dạng hồ, ao, đầm lầy, sông suối(ao, hồ chiếm 87%, đầm lầy chiếm 11% và sông chỉ chiếm 2%) thì thật sự rất đáng lo ngại với tình hình và sự xuống cấp ngiêm trọng của chất lượng nước tại các ao, hồ hiện nay mà 1 trong những nguyên nhân chủ yếu là do hiên tượng phú dưỡng. Vậy “hiện tượng phú dưỡng” là gì? [1] 1.1.1.Khái niệm. Hiện tượng phú dưỡng (eutrophication)( xuất phát từ Hy lạp có nghĩa là “thừa dinh dưỡng”) là một dạng suy giảm chất lượng nước thường xảy ra ở các hồ chứa với hiện tượng nồng độ các chất dinh dưỡng trong hồ (đặc biệt là N và P) tăng quá cao làm bùng phát các loại thực vật nước (như rong, tảo, lục bình, bèo v.v...), gọi là hiện tượng nở hoa trong nước và làm tăng các chất lơ lửng, chất hữu cơ, làm suy giảm lượng ôxy trong nước, nhất là ở tầng dưới sâu gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước và hệ sinh thái trong nước. Hình 1. Hồ xảy ra hiện tượng phú dưỡng. Chúng ta có thể hiểu rõ hơn tại sao N và P lại là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng phú dưỡng trong ao hồ thông qua ví dụ về loài tảo: Tảo là loài thực vật phù du, đơn bào, có thể được mô tả bằng công thức:(CH2O)106(NH3)16H3PO4. Như vậy, tảo được cấu tạo từ các nguyên tố chính: C, N, P, O, H.. Từ công thức trên, tỷ số C:N:P là 106:16:1. Tỷ số N:P = 16: 1 được gọi là “ giá trị biên độ đỏ (redfield value)”. Giá trị này biểu thị lượng cần thiết N và P tạo nên rong tảo, từ đó có thể xác định được yếu tố nào là yếu tố hạn chế tiềm năng phát triển rong tảo.Khi N:P >16 thì P trở thành yếu tố giới hạn. Ngược lại, N:P <16 thì N trở thành yếu tố giới hạn. Trong các hệ sinh thái nước ngọt thì yếu tố giới hạn thường là P bởi vì: Các dòng chảy tràn trên mặt chứa một lượng lớn nitrat N dưới dạng nitrat dễ bị hòa tan do đó dễ bị rửa trôi ra các hệ sinh thái nước ngọt. Một số loài tảo lục và vi khuẩn có khả năng cố định nitơ dưới dạng N2 từ khí quyển.[2] 1.1.2.Phân loại. Hồ và hồ chứa có thể xếp loại theo mức độ phú dưỡng thành 4 loại: dinh dưỡng ít, dinh dưỡng trung bình, phú dưỡng và siêu phú dưỡng (Bảng 1. Phân loại các mức độ phú dưỡng). Sự phân loại này có được từ sự nghiên cứu và kiểm nghiệm nhiều về phú dưỡng ở các nước trong tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế (Organization for Economic Cooperation and Development (OECD)) trong những năm 1970 và đầu những năm 1980. Nó được dựa trên nồng độ Phốt pho, Ni tơ, và Diệp lục (Chlorophyll a). Chất diệp lục biểu thị nồng độ của sinh khối thực vật một cách sơ bộ (trung bình 1% của sinh khối tảo là chất diệp lục). Bảng 1. Phân loại các mức độ phú dưỡng.[3] Tham số Nghèo dinh dưỡng Dinh dưỡng trung bình Phú dưỡng Siêu phú dưỡng Tổng P trung bình (µg/l) 3-18 11-96 16-390 >200 Tổng N trung bình (µg/l) 310-1600 360-1400 390-6100 Cao Chlorophyll a trung bình (µg/l) 0.3-4.5 3-11 2.7-78 >100, khoảng 200-500 Ngoài phương pháp nêu trên, cũng có thể tính toán trạng thái phú dưỡng nước hồ và nồng độ chất dinh dưỡng trong hồ theo phương pháp chỉ số trạng thái phú dưỡng. Phương pháp đánh giá phú dưỡng nước hồ theo chỉ số trạng thái phú dưỡng TSI (Trophic State Index) Phương pháp đánh giá chất lượng nước hồ thông qua tính toán chất lượng nước hoặc giá trị chỉ số trạng thái phú dưỡng phát triển bởi Carlson năm 1977 và được Lillie sửa chữa cho các hồ ở Wisconsin (Mỹ) năm 1993. Giá trị TSI dựa trên nồng độ phốt pho (TSIP), nồng độ diệp lục (TSIC) và độ sâu đĩa secchi (TSID) được tính toán cho các mẫu với các phương trình (1) & (3) và được sử dụng để tính giá trị TSI. TSIP    =  14.42ln(TP)+ 4.15 [TP: microgram / lít]                 (1) TSIC = 9.81 ln (CHL) + 30.6      [CHL: microgam/lít]            (2) TSISD = 60 – 14.41 ln(Secchi depth)  [ Secchi depth: feet]    (3) Nếu nước hồ có giá trị TSIP nhỏ hơn 40 thì hồ thuộc loại nghèo dinh dưỡng, đặc điểm thường là nước hồ trong với ít tảo và nồng độ phốt pho nhỏ và ở những vùng nước sâu nước hồ có ô xy nhiều quanh năm (theo Cục bảo vệ môi trường Mỹ – DEP). Hồ dinh dưỡng trung bình (giá trị TSIP trong khoảng 40 đến 50) có lượng dinh dưỡng trung bình và là giai đoạn đầu, tảo cũng bắt đầu có nhiều, ở một số chỗ nước sâu có thể sảy ra hiện tượng thiếu ô xy. Đối với hồ đã bị phú dưỡng tương ứng là các vấn đề về chất lượng nước nghiêm trọng như hoa tảo nở theo mùa, thiếu hụt ô xy trong nước. Một số tài liệu xác định nước hồ phú dưỡng khi giá trị TSIP trong khoảng 50 đến 70. Tuy nhiên giá trị nào để xác định nước hồ bị phú dưỡng được lựa chọn còn tùy vào kinh nghiệm. Hiện tại Cục bảo vệ môi trường Mỹ (DEP) xác định tiêu chuẩn nước hồ bị phú dưỡng có TSIP ≥ 65 tương ứng với nồng độ phốt pho tổng ≥ 68 µg/l. 1.2 Nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng: 1.2.1 Nguyên nhân: Nguyên nhân gây phú dưỡng là sự thâm nhập một lượng lớn N, P từ các nguồn thải trong đô thị và nông thôn vào các hồ chứa. Trong đó ở đô thị việc xả nước thải sinh hoạt có chứa nitrat và photsphat được xử lí một phần hoặc chưa qua xử lí đã góp phần không nhỏ trong việc gây ra hiện tượng phú dưỡng. Tại khu vực Hà Nội, phần lớn lượng nước thải sinh hoạt (khoảng 600.000 m3/ngày) và lượng nước thải công nghiệp (khoảng 260.000 m3/ngày, khoảng 10% được xử lý) được đổ thẳng vào các sông, ao, hồ. Ngoài ra việc sử dụng bột giặt, các chất tẩy rửa có chứa P(photpho) ngày càng gia tăng và chúng được đưa trực tiếp vào ao hồ khiến lượng P(photpho) trong các hồ chứa này thừa dư càng nhiều. Bột giặt chứa P( photpho) sản xuất từ năm 1940. Giữa những năm 1950 – 1970 lượng bột giặt tiêu thụ tăng gấp 5 lần ở Mĩ và gấp 7 lần ở Anh. P từ bột giặt chiếm 47 -65% tổng số P trong nước cống từ 6 trạm xử lí ở Anh vào năm 1971. Hàng năm, chỉ tính riêng 2 thành phố Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh đã tiêu thụ trên 32.000 tấn bột giặt/năm và 17.141 tấn chất tẩy rửa/năm. Không chỉ nước thải sinh hoạt mà các nguồn thải từ các khu công nghiệp nhà máy chủ yếu là các ngành công nghiệp rượu bia, chế biến sữa, thực phẩm và ngành công nghiệp len cũng đã góp phần không nhỏ vào quá trình phú dưỡng. Một điều dễ dàng nhận thấy là các KCN tập trung đa số đều nằm gần các tuyến sông rạch và tất nhiên hệ thống sông rạch đó chính là nguồn tiếp nhận nước thải trực tiếp. Và khi các KCN hình thành thì các chất thải của các nhà máy, xí nghiệp trực tiếp đổ ra sông rạch, làm cho nguồn nước sông rạch ô nhiễm tầm trọng. Một ví dụ điển hình như sự tập trung số lượng lớn các KCN tập trung nằm dọc theo hệ thống lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai, làm cho chất lượng nước sông ở đây ô nhiễm tầm trọng (các kết quả tính toán cho thấy hiện tại các KCN hằng ngày thải vào hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai khoảng 130000m3 nước thải, trong đó có khoảng 23,2 tấn cặn lơ lửng (SS), 19,4 tấn BOD5, 41,3 tấn COD, 7,5 tấn Nitơ, 1 tấn Phospho và nhiều kim loại nặng cùng các chất độc hại khác, theo các tài liệu quy hoạch phát triển, dự báo vào năm 2010, các con số nói trên tương ứng sẽ là 1542000 m3 nước thải/ngày đêm, trong đó có khoảng 278 tấn cặn lơ lửng, 231 tấn BOD5, 493 tấn COD, 89 tấn Nitơ, 12 tấn Phospho, v.v (Triết và cộng sự, 2000) Ngành công nghiệp rượu bia ở Anh một ngày thải ra sông 11.000 m3 có nồng độ 156mg N/l và 20 mg P/l. Nghành chế biến thực phẩm và nghành công nghiệp len yêu cầu công đoạn rửa rất nhiều thường có nước thải chứa nhiều N(nito), P(photpho). . Ngành chế biến sữa, hàm lượng N(nito) trong nước thải là 50mg/l; còn ngành chế biến thịt hộp hàm lượng N(nito), P(photpho) cao gấp 2,3 lần so với ngành chế biến sữa. Nguyên nhân gây ra phú dưỡng còn xuất phát từ nông thôn. Hoạt động sản xuất nông nghiệp cũng là một trong những tác nhân rất quan trọng gây nên hiện tượng phú dưỡng. Trong trồng trọt, để tăng năng suất, người ta đã sử dụng một lượng lớn phân bón mà chủ yếu là phân đạm ( chứa N), phân lân ( chứa P). Tuy nhiên, chỉ có 30-40% lượng phân bón đưa vào cây có khả năng hấp thụ, còn lại sẽ bị tích tụ trong đất. Hiện tượng xói mòn xảy ra sẽ cuốn theo lượng phân bón dư thừa đó đổ ra nguồn nước gây ra phú dưỡng. Ngày nay, lượng phân bón sử dụng tăng lên nhanh chóng. Lượng phân bón sử dụng ở Việt Nam trung bình 73,5kg/ha (trung bình của thế giới là 95,4 kg/ha). Owen(1970) cho rằng nông nghiệp chiếm 71% khối lượng nitơ chảy xuống sông Great Ouse ở miền trung nước Anh.Còn ở Đắc Lắc nông dân bón lượng phân chứa nitơ là 600 kg/ha cho cà phê dất đỏ vẫn không cho năng suất cao hơn với việc bón 200kg/ha, lượng dư thừa sẽ đổ vào sông hồ và làm phú dưỡng hóa. Từ năm 1950 đến năm 1995, ước tính có khoảng 600.000.000 tấn phốt pho được áp dụng cho bề mặt trái đất, chủ yếu là trên đất canh tác. Con người đã sử dụng đất canh tác, đốt rừng: làm giảm diện tích đất che phủ bởi thực vật, làm đất bị trơ ra khiến hiện tượng xói mòn rửa trôi được tăng cường, khi xảy ra hiện tượng này một lượng lớn nitrat đã bị rửa trôi xuống ao, hồ gây ra phú dưỡng. Theo một thí nghiệm được tiến hành ở Hubard Brook ở vùng núi trắng ở New Hamphire trong vòng 3 năm từ năm 1960 đến năm 1963.Người ta tiến hành chặt trụi một thung lũng, rồi đo hàm lượng nitrat đi ra, rồi so sánh với một thung lung được giữ nguyên .Kết quả cho thấy, lượng nitrat tăng 50 lần so với thung lũng không bị chặt trụi. Còn trong chăn nuôi: Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi đã có bước trưởng thành nhanh chóng, góp phần vào sự phát triển chung của ngành nông nghiệp. Nhiều trang trại nuôi lợn, gia cầm quy mô lớn đã được thành lập, các hộ gia đình cũng tăng số lượng vật nuôi. Tuy nhiên hầu hêt các cơ sở chăn nuôi lớn cũng như nhỏ lẻ chưa quan tâm đến việc xử lý chất thải, Hiện cả nước có 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình, 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung, nhưng mới chỉ có 8,7% số hộ xây dựng công trình khí sinh học (hầm biogas). Tỷ lệ hộ gia đình có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ sinh cũng chỉ chiếm 10% và chỉ có 0,6% số hộ có cam kết bảo vệ môi trường. Vẫn còn khoảng 23% số hộ chăn nuôi không xử lý chất thải bằng bất kỳ phương pháp nào mà xả thẳng ra môi trường bên ngoàiMỗi năm trong cả nước có khoảng 60 triệu tấn chất thải chăn nuôi, tuy nhiên đa số chưa được xử lý mà được sử dụng trực tiếp làm phân bón hoặc làm thức ăn cho cá hoặc thải ra môi trường. Phế thải chăn nuôi chứa nhiều hợp chất Nito, Photpho trong đó chiếm 206mg/l Nito và 37mg/l Photpho trong các thành phần nước thải, là nguyên nhân gây ra phú dưỡng. [7] [2] 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng: Chất dinh dưỡng luôn là điều kiện tiên quyết gây ra hiện tượng phú dưỡng. Trong đó hàm lượng N-P là yếu tố quan trọng nhất , bởi hai nguồn này là cơ sở vật chất ban đầu, là xuất phát điểm quyết định chất lượng môi trường nước, bởi lẽ nó quyết định đến sự sinh sôi, phát triển của tảo. Nước giàu chất dinh dưỡng làm cho thực vật quang hợp và phát triển mạnh, sinh ra 1 lượng sinh khối lớn. Khi chúng chết đi thì tích tụ lại ở đáy hồ, phân hủy từng phần tiếp tục giải phóng các chất dinh dưỡng như CO2, phospho, nitơ, calci gây ra hiện tượng phú dưỡng. Chất dinh dưỡng còn ảnh hưởng bởi các yếu tố: 1.Độ sâu của hồ: Hồ càng sâu thì các chất dinh dưỡng sẽ bị lắng xuống tầng đáy, cách xa phạm vi sinh sống ở tầng mặt do vậy hạn chế được hiện tượng “tảo nở hoa”. Nếu hồ không sâu lắm, loài thực vật có rễ ở đáy bắt đầu phát triển làm tăng quá trình tích tụ các chất rắn thúc đẩy sự phát sinh của tảo. 2.Khả năng lưu chuyển nước Nước mà lưu chuyển càng nhanh thì sẽ kéo các chất dinh dưỡng ra khỏi hệ sinh thái , khiến cho các loài tảo không đủ thời gian để sử dụng các chất dinh dưỡng này. Những ao, hồ tụ đọng – ao, hồ mà không có dòng nước dẫn vào mà nguồn cung cấp nước chủ yếu từ nước ngầm, nước chảy tràn trên mặt còn nước đi ra do ngấm qua đất hay bốc hơi nước, có nguy cơ lớn dẫn đến hiện tượng phú dưỡng. 3.Các điều kiên khí hậu Khi có các yếu tố về ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm thích hợp thì sẽ đẩy nhanh quá trình phát triển của tảo. Chính vì lẽ đó, hiện tượng phú dưỡng thường gặp vào mùa đông hơn mùa hè vì mùa đông có nhiệt độ thấp, khả năng bốc hơi nước kém đi nên lượng nitrat di chuyển vào không khí ít Tóm lại, hiện tượng phú dưỡng sẽ có tiềm năng phát triển ở hệ sinh thái nước ngọt mà hội tụ các yếu tố: Hàm lượng N(nito), P(photpho) cao. [2] 1.3.Tác hại của hiện tượng phú dưỡng: 1.3.1. Tác động của hiện tượng phú dưỡng tới hệ sinh thái Khi các hồ gia tăng chất dinh dưỡng, các loài tảo phát triển mạnh sẽ hạn chế ánh nắng mặt trời. Với hồ phú dưỡng, lượng oxy hòa tan đáng kể khi trời tối do sự hô hấp của tảo, gây thiếu oxy cho các sinh vật thủy sin. Hiện tượng cá chết nhiều ở hồ Dianchi và Thái Hồ ở Trung Quốc là một minh chứng cho hiện tượng này. Hiện tượng phú dưỡng có thể gây ra cạnh tranh giữa các loài trong hệ sinh thái, gây ra sự thay đổi trong thành phần loài của hệ sinh thái. Ngoài ra, một số tảo nở hoa có chứa các hợp chất độc hại, tác động lên chuỗi thức ăn, dẫn đến tử vong ở động vật. [2] Hậu quả của hiện tượng phú dưỡng là tảo nở hoa dày đặc và rất độc hại. thực vật phù du có mùi hôi làm giảm môi trường nước một cách rõ ràng và làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước. Tảo nở hoa làm giảm ánh sáng, làm giảm sự phát triển và làm thực vật và động vật chết dần trong vùng nước bị nhiễm tảo nở hoa, đồng thời làm giảm phần trăm thành công săn bắt mồi của các động vật ăn thịt khi chúng cần ánh sáng. Hơn nữa, tỉ lệ cao của nồng độ P cao với hiện tượng phú dưỡng có thể làm cạn kiệt nguồn CO2 và nồng độ pH tăng đến cùng cực. pH cao có thể làm sinh vật bị "mù", các hóa chất hòa tan có thể làm chúng mong chóng chết bằng cách làm suy yếu các giác quan của chúng. Khi tảo chết đi, phn hủy vi sinh vật làm cạn kiệt oxy hòa tan, làm thiếu oxy hoặc vùng đất chết thiếu oxy... vùng đất chết được tìm thấy tại nhiều hồ nước sạch bao gồm biển hồ Laurentian trong cả mùa hè. Hơn nữa, hiện tượng thiếu oxy đặc biệt phổ biến trong môi trường biển trên diện rộng, những con sông giàu dinh dưỡng đã được chứng minh làm ảnh hưởng đến hơn 245000 km. Chính vì lý do này, khiến cho các động vật thủy sinh ở vùng nước này cũng bị ảnh hưởng trên diện rộng. Thiếu hụt lượng oxy khiến chúng không thể sống và sinh sản. Dẫn đến hiện tượng các loài thủy sinh bị chết hàng loạt, ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn của chúng và một số loài có nguy cơ tuyệt chủng cao. Sự tiếp diễn của hiện tượng phú dưỡng đang đe dọa ngành thủy sản trên toàn thế giới. Tảo nở hoa đôi khi gây ra mối nguy hại bởi vì chúng sinh ra các chất độc hại (ví dụ: microcystin and anatoxin-a; Chorus and Bartram 1999). Đây cũng là nguyên nhân gây ra cái chết hay biến đổi của các loài thủy sinh trong khu vực bị tảo nở hoa. Trong thế kỉ qua, tảo độc hại đã gây nên sự xuống cấp của chất lượng nước, phá hủy ngành thủy sản và làm ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Trong hệ sinh thái nước ngọt, vi khuẩn lam là thực vật phù du chủ yểu liên quan đến tảo độc hại. Độc tố của vi khuẩn lam bao gồm Anabaena, Cylindrospermopsis, Microcystis and Oscillatorie (Planktothrix) có xu hướng chiếm thành phần dinh dưỡng cao trong hiện tượng phú dưỡng. Hầu hết các loài vi tảo biển nở hoa thường đưa đến hậu quả làm cho môi trường xấu đi, hàm lượng oxy hòa tan suy giảm nhanh chóng, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống thủy sinh vật. Tảo chết và chìm xuống đáy thủy vực và bị  hủy bởi các vi sinh vật khác đặc biệt là vi khuẩn. Kết quả gây nên hiện tượng thiếu ôxy trong các tầng nước làm chết các loài thủy sản. Quá trình này làm thay đổi thành phần hóa học trong nước, gây tăng các khí độc. Đến nay, các nhà khoa học đã xác nhận có khoảng trên 300 loài vi tảo đã hình thành sự nở hoa làm thay đổi màu nước. Trong đó có khoảng 1/4 loài (70 - 80 loài) gây hâiện tượng nở hoa có khả năng sản sinh độc tố đang là mối đe dọa đến khu hệ động vật và thực vật tự nhiên ở nước, nghề nuôi trồng thủy sản và sức khỏe của con người (nguyên nhân do độc tố tảo có thể được tích lũy trong vài loài động vật thân mềm sò, ốc hay cá và không bị phá hủy trong quá trình đun nấu, không ảnh hưởng đến mùi vị của thực phẩm. Do vậy cả ngư dân cũng như người tiêu dùng khó có thể xác định được các thực phẩm biển bị nhiễm độc do tảo gây ra. Hiện nay, có 5 loại triệu chứng ngộ độc do tiêu thụ thực phẩm biển nhiễm độc tố tảo xảy ra với con người. Trong đó, đặc biệt dạng ngộ độc gây tê liệt cơ (PSP) có thể gây tử vong và dạng ngộ độc Ciguatera rất phổ biến trong vùng nhiệt đới. Theo các nhà khoa học, trong vài thập kỷ qua, hiện tượng Thủy triều đỏ và nở hoa nước đang gia tăng ở cả 2 khía cạnh tần số/cường độ xuất hiện và phân bố địa lý.[5] 1.3.2. Tác hại của hiện tượng phú dưỡng với con người 1. Ảnh hưởng đến nguồn cung cấp nước Nhiều vùng đã xử lý nguồn nước ở các hệ sinh thái nước ngọt để cung cấp cho các hoạt động hàng ngày.Để đưa vào sử dụng, người ta tiến hành các phương pháp lọc, tuy nhiên sự tăng trưởng của các loài thực vật trôi nổi đặc biệt là tảo trong quá trình phú dưỡng đã gây cản trở cho việc làm sạch nước.Số lượng tảo lớn đã làm tắc các bể lọc nước, nguồn nước sau khi lọc vãn chứa một lượng đáng kể các loại tảo có kích thước nhỏ.Sản phẩm phân hủy chúng đã tạo phức chất với Fe, Al dẫn đến tăng lượng kim loại trong nước, đồng thời các sản phẩm phân hủy đó còn thúc đẩy sự lớn mạnh của vi khuẩn, nấm và động vật không xương sống. 2. Ảnh hưởng đến sức khỏe Nguồn nước chứa nhiều nitrat tiềm ẩn mối nguy hại lớn đối với sức khỏe con người.Trẻ em dưới 6 tháng tuổi có thẻ mắc bệnh Methaemoglobinaemia do uống sữa bình chứa nhiều nitrat.Trẻ nhỏ có pH dịch vị rất thấp, dễ khử nitrat thành nitrit.Ion nitrit dễ dàng thâm nhập vào máu, ở đó chúng ion hóa sắt trong phân tử hemoglobin, làm giảm khả năng vận chuyển máu.Tỉ lệ tử vong của bện này khoảng 60- 80%. Viện Tiêu chuẩn sức khỏe Châu âu đề nghị tiêu chuẩn về nước uống nồng độ nitrat không quá 50 mg NO3-/ l.Tiêu chuản nước của Mỹ là 45 mg/l. [7] 3. Ảnh hướng đến giá trị du lịch, giải trí Khi nước bị phú dưỡng, giá trị này thường giảm đi đáng kể. Việc câu cá, bơi thuyền có thể bị cản trở do việc tạo váng trên bề mặt khi tảo nở hoa. Các loài tảo phân hủy thường bốc mùi khó chịu, gây ảnh hưởng cảnh quan xung quanh. Gần đây, lượng khách du lịch đến với hồ Xuân Hương, trái tim của Đà Lạt giảm nhanh mà nguyên nhân hồ đang bị rơi vào tình trạng này. [2] 2.Hiện trạng phú dưỡng các hồ ở Hà Nội: 2.1.Hiện trạng chất lượng nước hồ và phú dưỡng Hồ là tài sản vô cùng quý báu của các đô thị, là thắng cảnh, là di tích lịch sử mang lại nhiều giá trị tinh thần cho cộng đồng dân cư. Trong hệ thống cơ sở hạ tầng đô thị, hồ đô thị có chức năng tiêu thoát nước mưa, điều hòa khí hậu, là nơi giải trí của cộng đồng dân cư , khu vực xung quanh nhưng với quá trình đô thị hóa và chỉnh trang đô thị ở nước ta trong những năm gần đây làm giảm đáng diện tích mặt nước tự nhiên của các hồ cùng với việc tiếp nhận một lượng lớn các chất thải đã làm chất lượng nước hồ ngày càng xấu đi và nhiều lúc trở thành vấn đề bức xúc của xã hội. Hình 2: Ao ngõ Đặng Mai gần hồ Tây bị ô nhiễm nặng Phần lớn thành phố khác trên đất nước ta, hệ thống hồ đầm đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết lượng mưa điều hòa khí hậu và tạo cảnh quan cho cộng đồng sống dân cư. Tuy nhiên trong những năm gần đây hệ thống thu gom và xử lí nước thải đô thị chưa đáp ứng được tốc độ đô thị hóa; đặc điểm địa hình các hồ chủ yếu ở khu vực thấp, vào mùa hè, mực nước trong hồ thấp hơn mực nước trong các cống thoát nước nên có một lượng đáng kể nước thải đã rò rỉ chảy vào các hồ. Hoặc vào mùa mưa nước chảy tràn cũng mang một lượng lớn các chất thải rắn, cặn lắng đọng trong hệ thống cống xung quanh tràn vào hồ gây ô nhiễm và làm giảm giá trị chất lượng nguồn nước tại các hồ đô thị. Nước ta đang đứng trước thách thức về ô nhiễm môi trường nhất là tại khu đô thị và khu công nghiệp. Phú dưỡng lần đầu tiên được coi là ô nhiễm ở các hồ nhân tạo châu Âu và Bắc Mĩ. Từ đó đến nay hiện tượng này đã phổ biến trên pham vi toàn cầu. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiện tượng phú dưỡng xảy ra ở 545 các hồ ở châu Á, 53%ở châu Âu, 48%ở Bắc Mĩ, 41% ở Nam Mĩ, 28% ở châu Phi. Ngày nay hiện tượng phú dưỡng các hồ trên thế giới cũng không ngoại lệ với hơn 60% các sông hồ bị phú dưỡng. Hình 3: Một số ao hồ bị phú dưỡng Báo cáo “Hiện trạng môi trường quốc gia năm 2005” cho biết khu vực nội thành các thành phố lớn (Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Huế) hệ thống các ao, hồ, kênh, rạch là nơi tiếp nhận và vận chuyển chất thải của khu công nghiệp và khu dân cư, mức độ ô nhiễm phải cao hơn mức cho phép tiêu chuẩn từ 5-10 lần, các hồ trong nội thành Hà Nội phần lớn ở trạng thái phú dưỡng, nhiều hồ bị phú dưỡng hóa đột biến và tái nhiễm chất hữu cơ. Các hồ Bảy Mẫu (Hà Nội), An Biên(Hải Phòng), Hồ Đầm Vạc (Vĩnh Phúc) đều có hàm lượng hữu cơ cao hơn tiêu chẩn cho phép B. Kết quả quan trắc 36 điểm cho thấy lượng nước của tất cả 36 điểm cho thấy chất lượng của tất cả các dòng sông lớn đều không đạt tiêu chuẩn nước mặt loại A( Nguồn cung cấp nước sinh hoạt) mà chỉ đạt tiêu chuẩn loại B( phục vụ tưới tiêu). Sông Nhuệ(Hà Đông) không còn đạt tiêu chuẩn loại B vì thông số các chất hữu cơ, phú dưỡng quá lớn. Nước ở hồ Tây coi là sạch hơn cả( đạt loại tuy chưa ô nhiễm kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật nhưng bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ ở dạng nhẹ với hàm lượng N, P khá cao bắt đầu có nguy cơ ô nhiễm). Hồ Bảy Mẫu có hàm lượng hữu cơ cao hơn tiêu chuẩn phú dưỡng loại B. Các hồ phú dưỡng thường nông dần theo thời gian nhất là các vùng đầu hồ nơi đón nhận trực tiếp nước thải. Hiện tượng lai hóa đã làm cạn dần hồ xuất hiện ở hồ Hoàn Kiếm, hồ Tây, hồ Thiền Quang, hồ Bảy Mẫu, hồ Thành Công,...... Hiện nay mực nước các hồ về mùa khô đang giảm dần, độ sâu trung bình từ 0,5- 1,3m. Theo nghiên cứu hàm lượng muối dinh dưỡng tích tụ khá lớn trong hồ gây hiện tượng “ phú dưỡng hóa” ở hồ Xuân Hương tạo điều kiện cho tảo bùng phát về số lượng làm nước hồ hôi thối. Kết quả phân tích cho thấy có 14 loại tảo lam tham gia hiện tượng nở hoa của nước. Ngoài ra xác định được hai loại tảo lục có khả năng cho mùi hôi. Nồng độ NO3- trong các sông có xu hướng tăng lên rõ rệt như sông Cấm( Hải Phòng), sông Sài Gòn( thành phố Hồ Chí Minh). Trong khi đó trên sông Hương, sông Hàn lại có dấu hiệu giảm dần. Nhìn chung hàm lượng NO3- trong các sông trên cả nước vẫn nằm trong giới hạn cho phép của Việt Nam. Nồng độ PO43- đang có xu hướng tăng lên ở sông Hồng, Cấm, Hàn....nhưng lại có xu hướng giảm ở sông Hương. [8][9] 2.2. Nguyên nhân phú dưỡng tại Hà Nội Nguyên nhân gây phú dưỡng là sự thâm nhập một lượng lớn N, P từ nước thải sinh hoạt của các khu dân cư, sự đóng kín và thiếu đầu ra của môi trường hồ. Sự phú dưỡng nước hồ và các sông kênh dẫn nước thải gần các thành phố lớn đã trở thành hiện tượng phổ biến ở hầu hết các nước trên thế giới.Nguyên nhân của sự phú dưỡng được giải thích như sau: Nước không bị ô nhiễm thường có tỉ lệ N/P <10. Cống dẫn nước thải vào hồ sẽ làm giảm tỷ lệ trên vì N/P trong nước thải là 3 (nước thải đô thị 30mg/l.N; 10 mg/l.P). Do vậy nếu trồng tảo để hạn chế phú dưỡng sẽ càng làm cho tỷ lệ N/P giảm đi. Khi viết cân bằng vật chất cho N và P sẽ thấy phương thức tốt nhất để chống phú dưỡng là loại bỏ P từ nước thải chứ không phải trồng tảo để loại bỏ N. Khi nghiên cứu về môi trường và hệ sinh thái hồ, trong tổng lượng các nguồn nước thải đến hồ, nguồn dinh dưỡng tiềm năng chủ yếu là nguồn Photpho và Nitơ luôn được lưu tâm nhiều nhất bởi hai nguồn này là cơ sở vật chất ban đầu, là xuất phát điểm quyết định chất lượng môi trường nước và trầm tích đáy. Các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay về đầm hồ học đã tổng kết các nguồn dinh dưỡng tiềm năng đến hồ bao gồm: Nước thải sinh hoạt: Mỗi người một ngày thải 10,8g N và 2,18g P. Bột giặt chứa P cũng trở thành nguồn cung cấp P trong nước thải. Sự thâm nhập một lượng lớn nước thải từ khu dân cư, sự đóng kín và thiếu đầu ra của các hồ. Hiện tượng phú dưỡng tại các hồ trở thành vấn đề lớn của đô thị trong và ngoài nước. Nó đã gây tác động tiêu cực tới đời sống văn hóa dân cư đô thị, biến đổi sinh thái hồ làm tăng mức ô nhiễm không khí của đô thị. P là nguyên nhân chính gây phú dưỡng tại các hồ. Trong các hồ bình thường P là yếu tố giới hạn phát triển chung cho các sinh vật phù du vì nó tồn tại ở nồng độ thấp dưới dạng hợp chất tảo bị hấp thụ, lại tiếp tục tái sinh trở lại sinh vật phù du qua đường bài tiết từ cá động vật nổi và các hoạt động của vi khuẩn. Nguyên nhân căn bản là từ các nguồn nước thải có hàm lượng N, P cao. Nồng độ P ở nước mặt thường chỉ thị trạng thái dinh dưỡng của hệ. P là dinh dưỡng thiết yếu của tảo nó được xem là yếu tố hạn chế sinh học trong nước ngọt. Hệ thống cống rãnh tại các đô thị, khu công nghiệp phụ thuộc mức sống dân cư và tiêu chuẩn trong khu vực. Hình4: Ô nhiễm nguồn nước do rác và nước thải từ cống rãnh Nước thải từ khu sản xuất công nghiệp, chế biến sản xuất nông nghiệp. Việc xả nước thải( chứa nitrat và photphat) được xử lí một phần hay chưa xử lí trực tiếp xuống hồ cũng là nguyên nhân dẫn tới tình trạng ô nhiễm nguồn nước. Nước thải khu công nghiệp: hàm lượng các chất ô nhiễm thải trực tiếp ra các ao hồ thường rất cao, phần lớn nước thải sinh hoạt một ngày một ở Hà Nội khoảng 600000m3 và lượng nước thải công nghiệp là 260000m3, khoảng 10% được xử lí được đổ thẳng vào các sông ao hồ. Ngoài ra việc sử dụng bột giặt, các chất tẩy rửu chứu P được đưa trực tiếp vào ao hồ cũng đáng báo động. Hằng năm tại thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh tiêu thụ hơn 32000 tấn bột giặt/năm, 17414 tấn chất tẩy rửa/ năm. Đời sống con người ngày càng cao thì nguồn chất thải sinh hoạt ngày càng trở lên phong phú và phức tạp,hiện tượng ô nhiễm nguồn nước ngày càng tăng. Bên cạnh đó các nguồn thải khu công nghiệp, nhà máy cũng góp phần làm tăng quá trình phú dưỡng hóa. Ngành chế biến sữa chứa hàm lượng N trong nước thải khoảng 500mg/l, công nghiệp chế biến thịt hộp có hàm lượng N, P cao gấp 2,3 lần công nghiệp chế biến sữa. Nguyên nhân khác là từ các dòng chảy tràn trên bề mặt, có khả năng tích tụ nhiều chất hữu cơ và bùn đẩy nhanh sự phát triển của vi sinh vật dưới nước làm hồ giàu dinh dưỡng. Trong sản xuất nông nghiệp: phân bón sử dụng ngày càng nhiều nhất là phân đạm chưa nhiều N và phân lân chứa P và các thuốc bảo vệ thực vật. Chất thải từ động vật là cũng tham gia vào quá trình gây phú dưỡng. Lượng P do gia súc thải ra cao gấp 4 lần lượng P do con người thải ra chất dinh dưỡng theo nguồn thải vào hồ qua quá trình rửa trôi, xói mòn đất do mưa. Ô nhiễm do các làng nghề truyền thống: Các làng nghề chế biến nông sản, thực phẩm nước mặt ở nhiều nơi có hàm lượng COD, BOD5, NH4+...lên cao với lượng chất độc hại cao hơn quy định từ 2-3 lần. Hình 4: Vấn đề ô nhiễm môi trường tại các làng nghề ở Hà Nội đang ở mức báo động Các yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng, sự thoát nước chậm gây ứ đọng cũng có thể là nguyên nhân gây nên hiện tượng nở hoa trong các hồ. + Các hiện tượng biến đổi thời tiết do tác động của con người như: sử dụng nhiên liệu hóa thạch làm sinh các chất khí NO, NO2,....hay việc bốc hơi NH3 tạo thành mưa axit góp phần làm tăng hàm lượng N có trong ao hồ... [2][10] [11] [12] 3. Giải pháp kiểm soát phú dưỡng: 3.1.Giải pháp quản lý: Quản lý nguồn nước vào hồ là toàn bộ các hoạt động vận hành, pháp lý, quản lý thể chế và kỹ thuật cần thiết để quy hoạch, vận hành và quản lý nguồn nước. Theo số liệu của Trung tâm Nghiên cứu và Cộng đồng môi trường (CECR) công bố năm 2010. Hà Nội có 120 hồ, ao, đầm, thủy vực lớn nhỏ trong 6 quận nội thành Hà Nội. Nhưng 95% các hồ bị ô nhiễm chất hữu cơ. 71% hồ có yếu tố sinh hóa vượt quá tiêu chuẩn cho phép, trong đó 14% hồ ô nhiễm chất hữu cơ nặng, 25% hồ ô nhiễm nặng và 32% có dấu hiệu ô nhiễm. Vì vậy, có thể thấy rằng hồ Hà Nội đã và đang bị cơn lốc đô thị hóa chèn ép nặng nề. Hồ nước gánh chịu nước thải sinh hoạt và sản xuất tới mức ô nhiễm có thể nhận thấy bằng cảm quan chứ không phải qua xét nghiệm mẫu nước trong phòng thí nghiệm. Nếu như vào những năm 80 thế kỉ trước, nhiều người dám bơi tắm ở một số hồ nội thành thì nay chẳng còn ai dám “liều” như vậy. Nước hồ kết nối thẳng với các con sông nội thành giờ đã biến thành kênh thoát nước đen ngòm và hôi thối. Theo Sở TN & MT, tổng lượng nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất công nghiệp ở khu vực nội thành khoảng 500.000 m3/ngày, đều tiêu thoát qua hệ thống cống và 4 sông tiêu chính là Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu. Trong khi đó theo Sở Giao thông công chính, trên địa bàn 9 quận nội thành hiện có 110 hồ với tổng diện tích hơn 1.000 ha, nhưng mới chỉ có vài hồ được cải tạo, kè xung quanh, tách nước thải và nước mưa riêng như Hoàn Kiếm, Thiền Quang; vài hồ đang được cải tạo như Văn Chương, Kim Liên, Linh Quang và dự án kè xung quanh Hồ Tây đang ở giai đoạn cuối. [13] Như vậy có thể thấy, để trả lại sự trong lành cho nước hồ Hà Nội cần những giải pháp căn bản về quản lý nguồn nước rác là: 3.1.1. Tăng cường công tác kiểm tra, quản lý nguồn nước thải trước khi vào hồ, đưa ra các chính sách quản lý phù hợp: Để tăng cường công tác kiểm tra, quản lý nguồn nước thải trước khi vào hồ, điều luật nước thải đô thị đề ra các mục tiêu tham vọng: - Tất cả các khu dân cư trên 2000 người đều có hệ thống thu gom và xử lý nước thải. - Các hệ thống xử lý nước thải phải đạt trình độ bậc hai và xử lý dinh dưỡng nếu nước thải sau xử lý bậc hai chứa nồng độ nitrat cao hoặc có dấu hiệu gây ra hiện tượng phú dưỡng. Thời hạn cuối để đạt các mục tiêu trên là vào 1998, 2000, 2005 tương hợp với qui mô của hệ xử lý và nguồn nước nhận. Từ nội dung qui định của các điều luật trên cho thấy tầm quan trọng của việc kiểm soát chất dinh dưỡng trong nước thải và sự cấp bách của nó (chỉ có 7,5 năm thực hiện cho các hệ xử lý phục vụ cho 10.000 người). 3.1.2.Nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại cũng như cách phòng chống phú dưỡng: Tăng cường các công tác tuyên truyền, giáo dục và nâng cao nhận thức người dân về tác hại của hiện tượng phú dưỡng đối với con người và hệ sinh thái, đồng thời hướng dẫn họ cách phòng chống để mỗi người dân có thể tham gia bảo vệ môi trường nói chung và hạn chế hiện tượng phú dưỡng nói riêng. Đánh giá về việc thực hiện công tác này, Sở Tài nguyên và Môi trường cho rằng: Hiện nay nhận thức của cộng đồng về tầm quan trọng của công tác quản lý tài nguyên nước còn hạn chế và thiếu ý thức tự giác chấp hành pháp luật tài nguyên nước. Tình trạng khai thác, sử dụng tài nguyên nước, xả nước thải vào nguồn nước, hành nghề khoan nước dưới đất tự do, tuỳ tiện vẫn còn phổ biến. Công tác quản lý nhà nước về tài nguyên nước mặt đối với các công trình thuỷ lợi còn chưa có hướng dẫn rõ ràng. Đối với công tác bảo vệ nguồn nước thực sự khó khăn, nan giải bởi các đơn vị hoạt động trong lĩnh vực tài nguyên nước chưa xây dựng được hoặc xây dựng chưa hoàn chỉnh công trình xử lý nước thải. Với những tồn tại trên, thiết nghĩ trong thời gian tới các cấp, các ngành, đơn vị trên địa bàn Hà Nội cần tăng cường hơn nữa công tác tuyên truyền Luật Tài nguyên nước, tổ chức thanh tra, kiểm tra thường xuyên và có chế tài xử lý vi phạm nhằm thực hiện tốt công tác khai thác, bảo vệ nguồn nước, đảm bảo nước sản xuất, sinh hoạt cũng như phục vụ các mục đích khác cho nhân dân trong thành phố Hà Nội. [14] 3.2. Biện pháp kĩ thuật: 3.2.1.Xử lý nước thải trước khi vào hồ: 1. Đổi hướng dòng nước thải và cải tạo hệ thống tiêu nước, thoát nước cho các khu vực xung quanh hồ: Việc đổi hướng dòng nước thải và cải tạo hệ thống tiêu nước, thoát nước giúp giảm áp lực nước thải vào một hồ, hạn chế sự tập trung nước thải vào hồ giúp hạn chế nguy cơ gây phú dưỡng. 2. Xử lý nước thải trước khi đổ ra hồ: Như chúng ta đã biết, khả năng tự làm sạch các chất dinh dưỡng của nguồn nước bị hạn chế vì vậy cần phải có những phương pháp thích hợp để hạn chế hiện tượng phú dưỡng. Phương pháp hiệu quả nhất là xử lí nước thải chứa các dinh dưỡng với hàm lượng N, P lớn trước khi đổ ra nguồn nước. Các nhà máy cần phải có hệ thông để xử lí nước thải: + Xử lí sơ cấp: vật thể rắn được lấy ra từ các màn chắn, chỉ loại bỏ được 5 – 15% lượng dinh dưỡng có trong nước thải. + Xử lí thứ cấp: loại bỏ 30 -50% các chất dinh dưỡng, vẫn còn các muối photphat, nitrat và amôn được thải ra sông, hồ. + Xử lí tam cấp: cần thiết để loại bỏ phần lớn photpho co trong nước thải, có các biện pháp xử lí hóa học, vật lí hoặc sinh học. Photphat có thể kết tủa bằng vôi tôi, hợp chất nhôm, hoặc sắt. Kết tủa được tách ra ở các bể lắng động. Quá trình này loại bỏ 90 – 95% lượng P. Xử lí sinh học sử dụng khả năng một vài vi sinh vật hút P nhiều hơn nhu cầu dinh dưỡng của chúng và dự trữ trong tế bào dưới dạng poly photphat. Những vi sinh vật này có thể tách khỏi nước cùng với bùn. [15] 3.2.2.Xử lý hồ đã bị phú dưỡng: (Theo Nguyễn Trung Kiên - Luận văn TSKH - Nghiên cứu sử dụng Bèo Cái và Rau muống trong xử lý nước phú dưỡng – ĐHBKHN - 2012) 3.2.2.1. Các biện pháp xử lý cặn lắng và bất hoạt P tại hồ: - Loại bỏ cặn đáy: là phương pháp khá hữu hiệu để giảm lượng dinh dưỡng trong hồ. Việc loại lớp cặn phía trên giàu P sẽ phơi bày lớp cặn phía dưới có khả năng gắn kết P, đồng thời cũng loại bỏ khá nhiều mầm vi khuẩn lam trong lớp cặn. Giải pháp này có thể hạn chế việc tái hòa tan bùn cặn vào cột nước nhưng lại phải vận chuyển một lượng nước rất lớn ( chiếm tới 90% khối lượng cặn đáy ) và khá tốn kém. - Lát đáy hồ: Lát đáy hồ là phương pháp rẻ tiền hơn loại bỏ cặn đáy. Phương pháp này thường được ứng dụng khi xử lý cặn bùn chứa nhiều kim loại nặng hoặc các độc tố bền vững khác nhưng cũng có thể sử dụng để giảm thiểu dinh dưỡng hoặc sự tái xuất vi khuẩn lam vào cột nước. Nguyên tắc của phương pháp này là phủ bề mặt đáy để ngăn cách hoặc giảm thiểu sự tái xuất chất ô nhiễm vào nước hồ. Vật liệu để lát hồ có thể là vách ngăn cơ học ( cát , sỏi ) hoặc vách ngăn tích cực ( Zeolites, đất sét, calcite – CaCO3,). Tuy nhiên, phương pháp này ít được sử dụng do khó có thể lát được lớp vật liệu đồng đều dưới đáy nước. - Loại bỏ lớp nước hypolimnion: Phương pháp này dựa trên việc loại bỏ có chọn lọc lớp nước hypolimnion ( chứa ít oxy, giàu PO43- , Fe và Mn) thay vì loại lớp nước ít dinh dưỡng phía trên. Việc làm giảm hàm lượng P và tăng O2 có thể hạn chế sinh trưởng của vi khuẩn lam đặc biệt là tại các thủy vực nơi nguồn P nội tại chiếm ưu thế. Lớp nước hypolimnion có thể được loại bỏ bằng ống oxy phông, bơm (đối với hồ) hoặc loại bỏ chọn lọc (đối với hồ chứa). Ưu thế của phương pháp này là giá thành tương đối thấp. Phương pháp này thường được sử dụng cho những hồ hay hồ chứa nhỏ và sâu. - Kết tủa và bất hoạt P: Kỹ thuật này nhằm làm giảm lượng P trong hồ bằng cách loại P từ cột nước và làm chậm quá trình tái xuất P từ cặn bùn bằng cách sử dụng các chất đông tụ (coagulants). Khi cho vào nước các chất này kết tủa tạo thành các cụm (flocks), kết dính P lại và chuyển thành dạng mà vi tảo không thể sử dụng được. Nhiều chất đông tụ có thể gắn kết cả những phần tử nhỏ kể cả các tế bào tảo trong nước. Những cụm kết dính này sau đó chìm xuống đáy hồ, do vậy loại P khỏi cột nước, chúng cũng làm tăng khả năng gắn P của cặn đáy. Phương pháp này có hiệu quả cao tại những hồ có thời gian lưu lớn, sau khi giảm thiểu lượng P từ ngoài vào và khi lượng P trong hồ lấy chủ yếu từ nguồn cặn đáy. Có nhiều hợp chất hiện được sử dụng làm chất đông tụ như Al, Fe, các muối Ca, các vật liệu từ đất sét. - Oxy hóa cặn lắng – Riplox: Phương pháp này bao gồm xử lý bề mặt cặn đáy bằng Ca(NO3)2, FeCl3 và CaCO3. Khi được đưa vào cặn bùn, FeCl3 làm tăng khả năng gắn kết P của bùn ở dạng Fe(OH)3 hoặc Fe trực tiếp để tạo thành FePO4. CaCO3 được bổ sung để duy trì pH tối ưu cho quá trình phản nitrit hóa (denitrification), qua đó các hợp chất hữu cơ trong bùn bị phân hủy đến sản phẩm cuối cùng là N2, CO2 và H2O. - Khoáng hóa bùn cặn: Sự khoáng hóa các chất hữu cơ trong cặn đáy có hai tác dụng: một mặt, khi giảm hàm lượng chất hữu cơ trong bùn, sự tiêu thụ oxy của vi khuẩn xảy ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ tăng lên. Bởi vậy, hiện tượng thiếu oxy (anoxy) dưới đáy hồ kéo theo sự tăng lượng P đi vào cột nước ít xảy ra hơn. Mặt khác, các chất hữu cơ có trong cặn bùn thích hợp để tế bào tảo sống sót qua mùa đông, bởi vậy, khoáng hóa bùn cặn còn làm giảm tảo tiềm ẩn trong bùn. 3.2.2.2. Các biện pháp vật lý, cơ học và sử dụng các chất diệt tảo: - Hòa loãng và rửa xối: đôi khi chất lượng nước trong hồ được cải thiện bằng cách hòa loãng với nước lấy từ nguồn khác, lượng chất dinh dưỡng cần cho vi tảo trong hồ bị làm loãng, sự trao đổi nước tăng lên cũng dẫn đến việc tảo bị xối sạch khỏi hồ. Tuy nhiên, do cần lượng nước rất lớn nên phương pháp này ít được áp dụng. - Phá hủy sự phân tầng (khuấy trộn): Sự phân tầng nhiệt tại cột nước trong hồ là điều kiện thích hợp cho các vi khuẩn lam có không bào khí phát triển. Nhờ khả năng di chuyển trong cột nước chúng có thể sử dụng cả lớp nước giàu dinh dưỡng ở phía dưới và ánh sáng ở lớp nước trên cho quá trình quang hợp. Khi sự phân tầng bị phá hủy, ưu thế này không còn, sự phát triển của vi khuẩn lam bị hạn chế nhường chỗ cho tảo lục và những vi khuẩn lam không có không bào phát triển (Reynolds & cs. 1984). Tốc độ khuấy sục phải đủ lớn để tránh sự kết bông của vi khuẩn lam có không bào khí trong hồ. Thông thường, sự khuấy sục được thực hiện bằng cách đưa bọt khí xuống đáy hồ qua vòi phun hoặc bơm. - Siêu âm: Nhiều vi khuẩn lam gây ra hiện tượng nở hoa nước có không bào khí như Microcystis, Anabaena, Planktothrix, Aphanizomenon và Woronichinia. Khi sử dụng siêu âm (3 giây, 120W, 28kHz), các không bào khí của những vi khuẩn lam này bị phá vỡ, do đó tế bào bị chìm xuống đáy hồ nhưng không bị phá vỡ nên không thải độc tố vào môi trường. Có thể áp dụng siêu âm trực tiếp xuống nước. Tuy nhiên, những không bào bị vỡ có thể được tái tạo khá nhanh (chỉ sau 20h) sau khi dừng siêu âm. Mặt khác, siêu âm có thể ảnh hưởng tới hệ sinh thái trong nước. Bởi vậy siêu âm cần được sủ dụng trong hệ thống có dòng chảy qua kín. - Loại bỏ cơ học sinh khối tảo: Khi có hiện tượng tảo nở hoa dày đặc, có thể sử dụng hàng rào gỗ nổi (giống như khi ngăn dầu loang) được neo phao lại rồi bơm hút bỏ lớp váng tảo. Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ sinh khối tảo được loại bỏ theo cách này vì vi khuẩn lam có mặt trong toàn cột nước và đáy hồ. Giải pháp loại bỏ váng tảo bằng cơ học còn đòi hỏi phải đốt hoặc xử lý sinh khối tảo đã vớt. - Sử dụng các chất diệt tảo: xử lý nước nở hoa bằng các chất diệt tảo cũng thường được sử dụng. Các chất này hoặc là giết chết tảo, hoặc là ức chế sinh trưởng của tảo. Hạn chế của những chất này là tác động không chọn lọc do vậy chúng gây chết không chỉ tảo mà còn cả các thủy sinh vật khác.Thậm chí, ngay cả khi có hợp chất nào đó có tác động chọn lọc lên tảo thì hậu quả của việc sử dụng những chất này cũng còn là vấn đề cần bàn cãi như khả năng tiết độc tố ra môi trường từ sinh khối tảo bị diệt, hoặc sự thiếu oxy do quá trình phân hủy sinh khối này gây ra dẫn đến việc cá chết hàng loạtBởi vậy, giải pháp này thường được thực hiện vào thời điểm đầu mùa khi tảo chưa tạo nước nở hoa. Mặc dù có nhiều hạn chế, đôi khi đây là giải pháp duy nhất để lựa chọn, đặc biệt là tại những hồ siêu phú dưỡng (hypereutrophic) có lượng N, P đầu vào quá cao. Do đó, việc tiếp tục tìm kiếm những chất diệt tảo có tác động chọn lọc và ít tác động xấu lên môi trường là nhiệm vụ rất cần thiết. 3.2.2.3.Các biện pháp sinh học: - Can thiệp sinh học: Nguyên tắc của giải pháp này dựa trên việc điều chỉnh tháp thức ăn (chuỗi dinh dưỡng). Khi giảm áp lực thức ăn của cá lên động vật phù du, những loài động vật phù du, những loài động vật phù du lớn sẽ chiếm ưu thế, do vậy sẽ giữ thực vật phù du ở mức thấp. Tuy nhiên, giải pháp này chỉ có thể áp dụng tại những thủy vực nhỏ do khó có thể điều hòa liên tục quần xã cá trong thủy vực lớn (Cookie, 2005). - Sử dụng cá ăn thực vật phù du: Thực vật phù du làm thức ăn chính của một số loài như cá chép (Hypophthalmichthys molitrix ) hay cá mè (Aristichthys nobilis ). Tuy nhiên, nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy hoạt tính trao đổi chất của thực vật phù du không thay đổi, thậm chí còn tăng lên sau khi đi qua hệ tiêu hóa của cá (Friedland, 2005; Kolmakov, 2003; Gavel, 2004). Cũng cần lưu ý rằng thủy vực có nhiều cá ăn cỏ dễ bị ô nhiễm bởi chính chất thải do cá gây ra, ngoài ra việc cá thích ăn những thực vật phù du khác ngoài vi khuẩn lam cũng tạo điều kiện để vi khuẩn lam chiếm ưu thế. - Sử dụng vi sinh vật: Nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy một số virut của vi khuẩn lam (cyanophages) có khả năng kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn lam (Yoshida, 2006; Turker & Pollard, 2005). Các loài vi khuẩn như Alcaligenes denitrificant, Bacillus sp, Myxococcus sp, Flexibacterium, Pseudomonas sp hay Spingomonas sp có thể sản ra chất phân hủy Argimicin a tác động lên các vi khuẩn lam gây nở hoa nước (Manage, 2000; Daft, 1985; Imamura, 2000-2001). Ngoài ra, nhiều vi khuẩn tiết ra các chất trao đổi chất ngoại bào gây ức chế sinh trưởng, quang hợp hay trao đổi chất của vi khuẩn lam (Ahn và cs.2003; Nakamura và cs.2003; Shi.2006). Một số loài nấm như Rhizophidium planktonicum sống kí sinh trên vi khuẩn lam gây ức chế sinh trưởng của vi khuẩn lam. Nhiều động vật phù du như mao trùng Furgasonia, Nassula và Psedomicrothorax, trùng amip Amoeba hay flagellate Monas guttula được cho là những động vật phù du ăn tảo bởi vậy có thể làm giảm mật độ vi khuẩn lam trong thủy vực. Tuy vậy, hạn chế lớn nhất của giải pháp này là việc nuôi cấy diện rộng những cơ thể trên ít khả thi. 3.2.2.4.Công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý ô nhiễm nước phú dưỡng: a.Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước phú dưỡng: Thực vật thủy sinh là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước. Trong quá trình xử lý nước ô nhiễm nói chung và loại bỏ N và P nói riêng thực vật thủy sinh đóng vai trò rất quan trọng. Các loài thực vật không những có thể được sử dụng một cách hiệu quả trong việc giảm thiểu mức độ ô nhiễm nguồn nước mà sinh khối sau khi xử lý của chúng còn có thể được sử dụng để sản xuất biogas, thức ăn gia súc, sản xuất sợi hoặc phân bón. Hiệu quả xử lý ô nhiễm của một số loài thực vật thủy sinh và tảo đã được kiểm chứng trong các điều kiện thí nghiệm và cho thấy chúng có tiềm năng trong xử lý nước ô nhiễm (Wolverton & McDonal, 1979; Reddy & Sutton, 1984; Reddy, 1983). Trong công nghệ sinh thái, vai trò chủ yếu của thực vật thủy sinh là: - Làm giá thể cho sinh vật sống: Quần thể sinh vật là động lực cho quá trình xử lý. Các vi sinh vật sống trên rễ và phần thân, lá có vai trò chính trong quá trình xử lý. - Tạo điều kiện cho quá trình nitrat hóa và phản nitrat hóa: Trong nước ô nhiễm, lượng oxy hòa tan rất thấp hoặc đôi khi bằng không. Do đó nitơ trong nước chủ yếu tồn tại dưới dạng nitơ hữu cơ hoặc NH3. Sự chuyển hóa từ NH3 thành NO3- không thể xảy ra trừ khi nước thải phải được sục khí, khi đó, các vi khuẩn hiếu khí sẽ thực hiện chuyển hóa này. Nếu như ở điều kiện kị khí thì sẽ tạo ra quá trình ức chế khí NH3 thành dạng NO3-. Tuy nhiên, một lượng oxy khuếch tán từ rễ thực vật sẽ tạo ra một vùng hiếu khí, tạo điều kiện cho sinh trưởng của các vi sinh vật hiếu khí, vi sinh vật nitrat hóa sẽ chuyển NH3 thành NO3-. Trong vùng kị khí, một số loài sinh vật phản nitrat hóa sử dụng NO3- như là nguồn oxy cho quá trình hô hấp, nó sẽ chuyển NO3- thành N2, chất này sẽ chuyển từ đất hoặc trầm tích vào trong nước và sau đó vào không khí. - Chuyển hóa nước và chất ô nhiễm: Thực vật hấp thu các chất và ion gây ra ô nhiễm vào trong cơ thể của chúng. Trong quá trình xử lý, các chất có tiềm năng gây ô nhiễm có thể ở trạng thái không hoạt động qua sự trao đổi, kết tủa, bám dính, tích tụ, oxy hóa và sự biến đổi các ion. - Sử dụng dinh dưỡng: Thực vật thủy sinh sử dụng nitơ, photpho và các nguyên tố vi lượng khác. Mặt khác, phần lớn các chất dinh dưỡng được hấp thu bởi thực vật sẽ quay trở lại hệ thống qua các phần thân, lá, rễ bị chết. Do vậy, việc thu hái thường xuyên sinh khối thực vật là hết sức quan trọng để loại bỏ các chất dinh dưỡng ra khỏi hệ thống. - Lọc: Thân và lá của thực vật nửa ngập nước và rễ của thực vật nổi như là một lớp ngăn chặn một số chất lơ lửng. Bởi vậy, thực vật tạo điều kiện cho sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bằng cách kéo dài thời gian cho quá trình biến đổi sinh hóa. - Nguồn che sáng: Sự có mặt của thực vật thủy sinh giúp điều hòa nhiệt độ của nước và ngăn chặn sự phát triển của các nhóm tảo, qua đó hạn chế được sự dao động lớn của pH và lượng oxy hòa tan giữa ban ngày và ban đêm. - Cung cấp lớp đất và lớp trầm tích mới: Theo thời gian, một lớp giống như bùn được tích tụ dần trên mặt nền đáy. Các chất này đôi khi tạo ra một lớp đất hoặc trầm tích lắng đọng mới, chứa cặn bã thực vật, sản phẩm từ quá trình trao đổi chất của vi sinh vật và phần chậm hoặc không phân giải của chất rắn được thực vật giữ lại (U.S.Environmental Protection Agency, 1998). Việc làm sạch nước bắt đầu bằng vi sinh vật tạo thành lớp màng sinh học (biofilms) trên bề mặt của rễ thực vật thủy sinh. Vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ trong nước và làm trong nước, sau đó thực vật thủy sinh hấp thu chất dinh dưỡng như N và P. Trong tự nhiên, việc sử dụng thực vật thủy sinh cho xử lý nước thải có thể tiến hành trong các kênh rạch với độ sâu từ 20 – 50 (cm) hoặc trong các ao hồ có độ sâu từ 50 (cm) – 2 (m). Để xác định loài thực vật cho xử lý nước thải cần phải xem xét đến đặc điểm sinh trưởng, khả năng chống chịu của thực vật, các nhân tố môi trường. Ngoài ra, cần xem xét đến đặc điểm của nước thải, yêu cầu về chất lượng dòng thải, loại hệ thủy sinh, cơ chế loại bỏ ô nhiễm, lựa chọn quy trình, thiết kế quy trình, độ tin cậy của quá trình (Greenway, 2003; Silvana, 1994). b. Các loại hình công nghệ sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý ô nhiễm nước: Các loại hình công nghệ chủ yếu xử lý ô nhiễm nước có sử dụng loài thực vật thủy sinh gồm: 1. Sử dụng hồ có mặt thoáng tự do, thực vật thủy sinh trong trường hợp này có rễ bám đất, thân và lá nổi lên trên mặt nước. Độ sâu của nước khoảng 10 – 45 (cm). Các loại thực vật thủy sinh điển hình được sủ dụng là Lau, Sậy, cỏ Lác, cỏ Nến, Cải Soong. Trong trường hợp này thực vật thủy sinh tham gia trực tiếp vào giai đoạn xử lý bậc hai hoặc giai đoạn cuối của quy trình. 2. “Phương pháp vùng rễ” hoặc công nghệ xử lý nước thải qua vùng rễ của thực vật thủy sinh. Ưu thế của công nghệ là không cần diện tích lớn và khử được mùi hôi. Trong trường hợp này, thực vật thủy sinh thường là lau, sậy, cỏ lác đâm rễ chìm trong nền cát, sỏi với độ sâu khoảng 0,5 – 1 (m). Nước thải chảy qua hệ thống lỗ trong nền cát, sỏi và khử độc nhờ hệ thống rễ cây và hệ vi sinh vật bám quanh rễ. Trong phương pháp vùng rễ có hai dạng công nghệ là dòng chảy ngang và dòng thẳng đứng. 3. Hệ thống thực vật nổi. Đây là công nghệ được nghiên cứu kỹ và được ứng dụng nhiều nhất. Thực vật thủy sinh điển hình tham gia quy trình xử lý ô nhiễm là bèo Tây, bèo Cái, bèo Tấm , rau muống. Ngoài việc tham gia loại bỏ các chất hữu cơ, chất thải rắn, nitơ, photpho, kim loại nặng, các tác nhân gây bệnh. các loài thực vật thủy sinh này tham gia trực tiếp việc hạn chế phát sinh hiện tượng tảo nở hoa trong ao hồ do cạnh tranh ánh sáng với thực vật phù du. c.Một số nghiên cứu sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước phú dưỡng ở Việt Nam: Ở Việt Nam, nghiên cứu xử lý nước ô nhiễm bằng công nghệ sinh thái đã được quan tâm từ lâu. Năm 1999, Lê Hiền Thảo nghiên cứu quá trình sinh học xử lý ô nhiễm nước một số sông hồ Hà Nội cho thấy khả năng làm sạch của một số hồ có hiệu quả cao, trong đó Rong đuôi chó và Bèo tấm được sử dụng nghiên cứu tại hồ Bảy Mẫu. Năm 2008, Trần Đức Hạ và cs xây dựng mô hình hồ hai ngăn với đập tràn có nuôi trồng thực vật thủy sinh để xử lý nước hồ Yên Sở cho thấy các chỉ tiêu ô nhiễm (BOD, T – N , NH4+, PO43-, SS, kim loại nặng, coliform) giảm rõ rệt. Trong những năm gần đây, tại Viện Công nghệ môi trường ( Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam) đã và đang tiến hành các nghiên cứu một cách hệ thống một số loài thực vật thủy sinh như: Bèo Tây, Bèo Cái, Rau Muống, Bèo Tấm, một số vi tảođể đánh giá đặc điểm sinh học, tính chống chịu và khả năng loại bỏ Nitơ, Photpho, COD cũng như các kim loại nặng (Cr, Ni, Pb) từ nước thải công nghiệp. Kết quả cho thấy các loài thực vật này có độ tăng trưởng cao, khả năng chống chịu tương đối tốt và tham gia tích cực vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường.[16] KẾT LUẬN Từ những tìm hiểu và phân tích trên, chúng ta thấy được tầm quan trọng và cấp bách của việc quan tâm xử lý các hồ bị ô nhiễm do hiện tượng phú dưỡng gây ra ở thủ đô Hà Nội nói riêng và ở nước ta nói chung. Để làm được việc đó cần sự can thiệp của các cấp, các ngành và quan trọng hơn là xuất phát từ ý thức của mỗi cá nhân, doanh nghiệp trong quá trình bảo vệ nguồn nước, bảo vệ chính cuộc sống của mỗi chúng ta. Với mục đích chính là bổ sung kiến thức chuyên ngành, tìm hiểu thực tế hiện trạng ô nhiễm các hồ ở khu vực thủ đô Hà Nội do hiện tượng phú dưỡng gây ra nên bài tiểu luận của chúng em không tránh khỏi thiếu sót và tồn tại các nội dung chưa hợp lý. Chúng em mong nhận được thêm những lời bổ sung của cô. Chúng em chân thành cảm ơn cô! TÀI LIỆU THAM KHẢO A. Sách tham khảo: [2].PGS. TS Lưu Đức Hải - Phú dưỡng ở các hệ sinh thái nước ngọt [3].TS. Nguyễn Thanh Hùng, KS. Nguyễn Thị Thu Huyền: Nghiên cứu diễn biến chất lượng nước hồ Đại Lải tỉnh Vĩnh Phúc qua một năm đo đạc và thu thập dữ liệu. (8:00pm 10/11/2013) [4].Hiện tượng phú dưỡng tại ao hồ- Một vấn đề lớn tại các đô thị cần được quan tâm [9].Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia- 2005 [13].Lưu Đức Hải - Cẩm nang quản lý môi trường – NXB Giáo dục - 2006 [15]. Lê Văn Cát - Xử lý nước thải giàu hợp chất N và P - NXB KHTN & CN Hà Nội - 11/2007. [16]. Nguyễn Trung Kiên - Luận văn TSKH - Nghiên cứu sử dụng Bèo Cái và Rau muống trong xử lý nước phú dưỡng - ĐHBKHN - 2012 B. Các trang web: [1]. Sự phân phối của nước trên trái đất.(8:00 10/11/2013) [5]. 9-11-2013 1:41PM [6]. 9-11-2013 12:23PM [7]. 9-11-2013: 2:05AM [8]. [10]. [11]. [12]. [14]. (6:45PM,14/11/2013).

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • doctieu_luan_phu_duong_11_2013_3548_9564.doc