Khả năng tự làm sạch lưu vực sông Đồng Nai

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN KHCN VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG ((( TIỂU LUẬN:

ĐỀ TÀI:
GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ SVTH : PHẠM THỊ THÁI MSSV : 07705311 TP.HCM, tháng 6, năm 2009 LỜI NÓI ĐẦU Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Việt Nam với tổng diện tích khoảng 44.612 km2. Với những thuận lợi về điều kiện tự nhiên và vị trí phân bố lãnh thổ, vùng này đang được xem như một vùng kinh tế giàu tiềm năng, vùng kinh tế động lực mạnh hàng đầu của Việt Nam. Đô thị hóa, công nghiệp hóa và sự hình thành ngày càng nhiều các làng cá trên sông là nguyên nhân chủ yếu của việc ô nhiễm môi trường nước. Khả năng khử được các chất ô nhiễm của nguồn nước được gọi là khả năng "tự làm sạch" (self purification) của nguồn nước. Khi xả nước thải vào sông thì trong dòng sông có cơ chế tự làm sạch qua quá trình lắng đọng, dòng chảy, vi sinh vật trong sông sẽ phân hủy chất thải. Nếu như thải trong khả năng tự làm sạch thì nước sông sẽ không bị ô nhiễm. Nếu thải vượt quá khả năng tự làm sạch hay còn gọi là sức chịu tải thì nước sông sẽ bị ô nhiễm. Nghĩa là nước thải được pha loãng với nước nguồn tiếp nhận đến một khoảng nào đó thì được xáo trộn hoàn toàn với nước nguồn. ở những điều kiện bình thường, trong nguồn nước sẽ diễn ra một chu trình kín sự cân bằng giữa sự sống của các loài động thực vật và vi sinh vật. Sự sống của chúng có quan hệ tương hỗ lẫn nhau. Khi nguồn nước bị ô nhiễm bởi nước thải sinh hoạt và công nghiệp, sẽ tạo thành một lượng dư chất gây phá vỡ chu trình. Sự ô nhiễm quá mức sẽ làm cho nhiều chất hữu cơ trở nên không ổn định, làm cho cơ chế cân bằng của sinh vật, sự cung cấp ôxy... diễn ra không bình thường. Tuy nhiên, tiếp theo một khoảng cách nào đó về hạ nguồn, tuỳ thuộc lượng các chất gây ô nhiễm, lưu lượng nước nguồn, các điều kiện thuỷ động của dòng chảy..., những chu trình bình thường sẽ được phục hồi trở lại. Trong quá trình thực hiện tiểu luận, vì điều kiện thời gian và kiến thức càng hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Mong thầy có những nhận xét và ý kiến để bài tiểu luận hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! 1. Tổng quan về lưu vực sông Đồng Nai: 1.1 Định nghĩa lưu vực: Lưu vực sông (Cachment hay Basin hay Watershed) là một vùng địa lý được giới hạn bởi đường ranh giới (Contour) phân thủy ; mà trong phạm vi đó, nước mặt chảy tràn lên mặt đất, rồi đổ ra hệ thống sông ngòi và cuối cùng đổ vào nơi tích nước (hồ, đầm, biển). Các thành phần trong lưu vực có liên quan chặt chẻ với nhau theo qui luật hệ sinh thái môi trường. 1.2 Vị trí địa lý của lưu vực sông Đồng Nai: Lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai có hình nan quạt kéo dài từ cuối sườn Tây của dãy Trường Sơn thuộc Nam Trung Bộ, qua hết vùng Đông Nam Bộ đến giáp vùng Đồng Tháp Mười thuộc Đồng bằng sông Cửu Long. Toàn bộ chiều dài sông Đồng Nai đến cửa Soi Rạp ước khoảng 586km. Và diện tích lưu vực cho đến ngã ba Lòng Tàu là 29.520 km2. Độ dốc trung bình của lưu vực là 0,064. Mật độ lưới sông thay đổi từ 0,64 km/km2 đến xấp xỉ 2 km/km2.  Dòng chính sông Đồng Nai phân bố theo trục Đông Bắc - Tây Nam và các nhánh sông lớn quan trọng cùng đổ nước vào dòng chính là sông La Ngà (nằm bên trái dòng chính theo hướng từ thượng nguồn ra cửa sông), sông Bé, sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ (nằm bên phải). Toàn bộ hệ thống các sông suối trong lưu vực tập trung về các cửa chính là Gành Rái và Soài Rạp. Điều kiện địa hình cũng hình thành nên các lưu vực sông ven biển khá độc lập.  Lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận ven biển nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có lưu vực tích thuỷ đi từ vùng cao nguyên Tây Nguyên đến hết đồng bằng miền Đông Nam Bộ với dân số năm 2004: 17.420.000 người. Tổng diện tích tự nhiên khoảng 43.450 km2 (không kể phần diện tích thuộc lãnh thổ Campuchia) nằm trải ra trên toàn bộ địa giới hành chính của các tỉnh Lâm Đồng, Bình Phước, Bình Dương, Tây Ninh, Đồng Nai, Thành phố Hồ Chí Minh, Bà Rịa - Vũng Tàu, Ninh Thuận, Bình Thuận và một phần địa giới hành chính của các tỉnh Đăk Lăk và Long An, ở vào vị trí địa lý: từ 105030'21'' đến 109001'20" kinh độ Đông và từ 10019'55" đến 12020'38" vĩ độ Bắc. 1.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội lưu vực sông Đồng Nai: 1.3.1 Tài nguyên đất,nước, sinh vật, khí hậu của lưu vực sông Đồng Nai: Đại bộ phận lưu vực này là đất phong hóa từ đá bazan có độ phì cao và có khả năng giữ độ ẩm đủ cho cây trồng trong mùa khô. Đây là vùng trồng cao su rất thích hợp và có diện tích trồng cao su lớn nhất của nước ta. Trên lưu vực cũng có những nông trường lớn trồng chè, cà phê, những trung tâm công nghiệp, khu nghỉ mát, v.v... Nguồn tài nguyên nước phong phú. Lưu vực sông Đồng Nai có lượng mưa tương đối phong phú với trung tâm mưa lớn nhất tại Bảo Lộc trên cao nguyên Di Linh. Lượng mưa đạt tới 2.876 mm mỗi năm. Ở thượng nguồn lưu vực phía nam cao nguyên Lang Biang, lượng mưa vào loại trung bình: 1.300 mm đến 1.800 mm. Sau cao nguyên Di Linh, lượng mưa có giảm, nhưng vẫn còn phong phú từ 2.000 đến 2.300 mm.  Tính trung bình, hằng năm trên lưu vực lượng mưa đạt xấp xỉ 2.300 mm. Mùa mưa trên lưu vực bắt đầu từ tháng V và kết thúc vào tháng XI. Có một số vùng mùa mưa bắt đầu sớm hơn, từ tháng IV, như Đà Lạt, Liên Khương, Di Linh, Bảo Lộc. Tháng có lượng mưa lớn nhất thay đổi theo vùng, có nơi là tháng VII tháng VIII, có nơi là tháng X. Trong biến trình lượng mưa tháng trong năm có một số vùng thể hiện thêm một cực đại vào tháng V, nhất là ở vùng phía nam cao nguyên Lang Biang. Lượng mưa phong phú đã cung cấp một lượng nước mặt phong phú. Hằng năm, lưu vực sông Đồng Nai, không kể hai sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ, tải ra biển khoảng trên 22 tỷ m3 nước, ứng với môđun dòng chảy khoảng 30 l/s.km2. Tuy nhiên, dòng chảy phân bố trên lưu vực rất khác nhau. Lưu vực sông La Ngà có dòng chảy phong phú nhất, đạt xấp xỉ 40 l/s.km2. Lưu vực sông Bé có dòng chảy trung bình, đạt xấp xỉ 30 l/s.km2. Vùng thượng nguồn sông Bé, sông Đồng Nai có dòng chảy nhỏ hơn hết, chỉ đạt 20 - 15 l/s.km2. Cá biệt có nơi như lưu vực Đa Quyn dòng chảy năm chỉ đạt xấp xỉ 18 l/s.km2. Mùa lũ trên lưu vực sông Đồng Nai thường là từ tháng VII đến tháng X hoặc XI và có lượng nước chiếm 80-85% tổng lượng nước cả năm. Tháng có lượng nước lớn nhất trong năm thường là tháng IX, có nơi tháng X, và có thể đạt từ 25 - 30% lượng nước năm.  1.3.2 Các hoạt động phát triển công nghiệp, giao thông vận tải trong lưu vực: Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Việt Nam và giữ vai trò vô cùng quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của đất nước. Hệ thống lưu vực sông Đồng Nai có tầm quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội hiện nay và cả trong tương lai của 12 tỉnh, thành phố trên lưu vực sông. Là vùng tập trung phát triển công nghiệp, thương mại, dịch vụ và đô thị hoá mạnh nhất trong số các vùng kinh tế lớn của Việt Nam mà trọng tâm là vùng kinh tế trọng điểm phía Nam (bao gồm thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương và Bà Rịa - Vũng Tàu). Lưu vực sông Đồng Nai có tiềm năng kinh tế lớn, có điều kiện thuận lợi về phát triển thủy lợi. Nguồn thủy năng tiềm tàng tính đến Trị An có thể đạt tới trên 31 tỷ kW/h, ứng với lưu lượng nước bình quân năm khoảng 553m3/s. Còn sông Bé có lưu lượng nước bình quân năm khoảng 389m3/s cho một nguồn thủy năng tiềm tàng trên 9 tỷ kWh. 1.4 Hiện trạng ô nhiễm môi trường và suy thoái tài nguyên tại lưu vực: Cùng với sự tăng trưởng về kinh tế trong khu vực, các hoạt động khai thác các dòng sông cho mục đích kinh tế - xã hội ngày càng gia tăng làm cho chất lượng nước sông cũng như đa dạng sinh học trong lưu vực ngày càng suy giảm. Trong xu thế phát triển kinh tế - xã hội của khu vực này đang và sẽ nảy sinh hàng loạt các vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước của hai con sông chính và quan trọng là sông Đồng Nai và sông Sài Gòn. Các khu đô thị, khu dân cư và khu công nghiệp tập trung được hình thành và phát triển mạnh mẽ dọc theo 2 con sông này từ thượng nguồn (Lâm Đồng, Bình Thuận, Bình Phước, Tây Ninh) đến trung lưu (Đồng Nai, Bình Dương) và hạ lưu (Thành phố Hồ Chí Minh, Bà Rịa - Vũng Tàu) đã, đang và sẽ là nguồn gây ô nhiễm nước cho 2 con sông này. Nếu không có các biện pháp hữu hiệu để sớm quản lý và giám sát các hoạt động dân sinh và sản xuất công nghiệp dọc theo lưu vực 2 con sông này thì trong tương lai không xa, nguồn nước của 2 con sông này sẽ bị ô nhiễm nặng với nhiều loại chất độc hại khác nhau, không thể sử dụng được (hoặc nếu sử dụng được phải tốn một khoản chi phí rất lớn cho việc xử lý nước), đe dọa sự sống của hơn 10 triệu dân trên lưu vực này khi không còn có nước sạch để ăn uống, sinh hoạt. Bên cạnh các nguồn ô nhiễm nước do các hoạt động dân sinh và công nghiệp, các hoạt động khai thác cát dưới lòng sông, giao thông vận tải thuỷ và các hoạt động khác như nông nghiệp, ngư nghiệp... cũng góp phần không nhỏ vào việc ô nhiễm nguồn nước 2 con sông này với nhiều lại chất thải hữu cơ, dầu mỡ, kim loại nặng, thuốc trừ sâu... rất nguy hại đối với sức khoẻ con người khi sử dụng nước để ăn uống, sinh hoạt. Do 2 con sông này chảy qua nhiều tỉnh khác nhau, cho nên đến nay vẫn chưa thống nhất được mục đích sử dụng và bảo vệ nguồn nước. Trong nhiều trường hợp, phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh này làm ảnh hưởng đến môi trường (cả không khí lẫn nguồn nước) trong phạm vi của tỉnh kia. Đặc biệt các tỉnh đầu nguồn như Lâm Đồng, Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai, Tây Ninh, Long An nếu gây ô nhiễm thì khu vực hạ lưu như thành phố Hồ Chí Minh, Bà Rịa - Vũng Tàu, kể cả Đồng Nai phải gánh chịu hậu quả. 2. Lý thuyết chung về khả năng tự làm sạch của hệ sinh thái lưu vực sông: 2.1 Dấu hiệu lưu vực sông bị ô nhiễm: Những dấu hiệu khi lưu vực sông bắt đầu bị ô nhiễm xuất hiện với việc giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước, các thực vật thủy sinh bản địa suy giảm, các tính chất vật lý thông thường của nước biến đổi, như biến đổi màu, độ đục tăng, có mùi vị lạ, bắt đầu xuất hiện các loại động thực vật ưa ô nhiễm như cỏ dại, rêu, v.v. Ở các mức độ cao hơn, xảy ra hiện tượng chết hoặc di cư hàng loạt các loài động vật bậc cao, hàm lượng vi sinh vật gia tăng, xuất hiện các loài nấm và vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn yếm khí, rêu tảo phát triển mạnh, độ đục, độ màu của nước tăng đáng kể, cuối cùng, xảy ra các hiện tượng lên men, thối rữa, hàm lượng ô xy hòa tan tiến tới 0, nhiều loài sinh vật bản địa biến mất. Về mặt tự nhiên, môi trường nước có khả năng tự làm sạch thông qua một loạt các quá trình biến đổi lý – hóa – sinh học như lắng, lọc, tạo keo, hấp phụ, phân tán, biến đổi có hoặc không xúc tác hóa học, sinh học, oxy hóa khử, phân ly, polyme hóa hay các quá trình trao đổi chất, và sau một thời gian bị ô nhiễm, nước có thể trở về trạng thái ban đầu. Cơ sở để quá trình này đạt hiệu quả cao phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng oxy hòa tan, và do vậy, quá trình tự làm sạch trong môi trường nước động (sông, suối) dễ thực hiện hơn so với môi trường nước tĩnh (hồ, ao) do quá trình đối lưu và khuếch tán oxy của khí quyển vào nước xảy ra dễ dàng hơn. Ngoài ra, nó cũng phụ thuộc vào hàm lượng tảo, vi tảo và các thực vật thủy sinh khác, đóng vai trò quyết định trong việc cung cấp oxy trong nước thông qua các phản ứng quang hợp. Khi các chất ô nhiễm được đưa vào nước quá nhiều, vượt quá giới hạn của quá trình tự làm sạch thì kết quả là nước sẽ bị ô nhiễm lâu dài. 2.2 Khái niệm khả năng tự làm sạch của HST lưu vực: Khả năng tự làm sạch là khả năng tự điều tiết trong hoạt động của môi trường thông qua một số cơ chế đặc biệt để giảm thấp ô nhiễm từ bên ngoài vào hoặc làm cho chất độc thành chất không độc. Tự làm sạch nguồn nước là quá trình phục hồi lại trạng thái chất lượng nước ban đầu nhờ các quá trình thuỷ động học, vật lý, hoá học, sinh hoá… diễn ra trong môi trường nước. 2.3 Các công thức tính toán của các quá trình tự làm sạch xảy ra của nguồn nước: Nguồn nước bị nhiễm bẩn là ở đó đã mất sự cân bằng sinh thái tự nhiên. Để có sự cân bằng như ban đầu, trong nguồn nước xảy ra một quá trình tái lập tự nhiên. Theo thời gian qua nhiều sự biến đổi sinh hóa, lí hóa và hóa học của nguồn nước, chất bẩn do nước thải mang vào tuần tự được giảm dần. Khả năng của nguồn nước tự giải phóng những chất nhiễm bẩn và biến đổi thao qui luật oxy hóa tự nhiên gọi là khả năng tự làm sạch nguồn nước, và diễn biến của nó được gọi là quá trình tự làm sạch. (Quá trình tự làm sạch của nguồn nước có thể xảy ra 2 giai đoạn:Xáo trộn và tự làm sạch Yếu tố đảm bảo khả năng tự làm sạch của nước mặt là tương quan giữa lưu lượng nước nguồn và lưu lượng nước thải. Xác định mức độ cần thiết để xử lý nước thải có tính đến tương quan lưu lượng sẽ cho phép đạt hiệu quả kinh tế và xử lý Tương quan lưu lượng là hệ số pha trộn n: n=
(1.1) Trong đó: Q: Lưu lượng nước nguồn tham gia vào quá trình xáo trộn, m3/s q : Lưu lượng nước thải xả vào nguồn, m3/s C : Hàm lượng chất bẩn của nước thải, mg/l Cng : Hàm lượng chất bẩn của nước nguồn, mg/l Cgh : Hàm lượng giới hạn của hỗn hợp nước thải với nước nguồn sau khi đã xáo trộn kĩ, mg/l Thực tế, thì không phải lưu lượng nước nguồn tham gia vào quá trình xáo trộn mà chỉ có một phần nào đó mà thôi. Phần nước nguồn tham gia vào quá trình được đặc trưng bởi hệ sổ pha trộn. Công thức (1.1) viết lại thành: n =
(1.2) Hệ số pha trộn
(phần nước nguồn tham gia vào quá trình ) phụ thuộc vào đặc tính thủy lực và hình dạng dòng chảy, đối với sông ta xác định theo công thức:
=
(1.3) Trong đó: L : Khoảng cách từ cửa xả nước thải tới mặt cắt tính toán (tính theo chiều dòng chảy),m;
: Hệ số tính đến ảnh hưởng thủy lực :
(1.4) Với
: Hệ số cong- tính bằng tỉ số giữa khoảng cách theo chiều dòng sông L và khoảng cách theo đường thẳng L1 E : Hệ số khuếch tán Trường hợp dòng chảy phức tạp thì hệ số E được xác định theo công thức của Makaveev (1.5), còn đối với dòng chảy êm thì dùng công thức của Potonov (1.6) E =
(1.5) Hay E =

(1.6) Trong đó : g : Gia tốc rơi tự do, m/s2 Vtb : tốc độ trung bình của dòng chảy, m/s Htb : Độ sâu trung bình của dòng chảy, m m : Tỉ số giữa tốc độ dòng chảy của nước trong nguồn và nước thải qua miệng xả c : Nồng độ bẩn của nước nguồn
: Hệ số bằng 1 khi cửa xả đặt gần bờ, bằng 1,5 khi cửa xả đặt xa bờ Từ công thức (1.3) thấy hệ số
tiến tới 1 khi khoảng cách dài vô hạn. Trong thực tế , một khoảng cách như thế là không thế có. Chính vì vậy, người ta chỉ xác định một khoảng cách nào đó để nguồn nước có thể tham gia được 70-80% lưu lượng vào quá trình xáo trộn đối với nguồn nước mặt công suất nhỏ và 25-30% đối với nguồn nước mặt cở trung bình và lớn . Bảng xác định vị trí xáo trộn toàn phần, khoảng cách L: Tỉ lệ giữa lưu lượng nước nguồn và nước thải Q:q  Khoảng cách (km) từ cửa xả nước thải tới mặt cắt xáo trộn Hoàn toàn với lưu lượng nước nguồn , m3/h    Đến 5  5
 50
0  >500   1:1
5:1 5:1
25:1 25:1
125:1 125:1
600:1 >600  0,54 0,54 10 25 50  0,72 4 12 30 60  0,9 6 15 35 70  1,35 9 20 50 100   Sự xáo trộn khuếch tán chủ yếu là do lực gió, sóng, đuổi về mọi hướng và do chênh lệch áp suất, nhiệt độ, ở các lớp nước tạo nên. Để quá trình tự làm sạch diễn ra bình thường cần đảm bảo các điều kiện sau: Sau khi xả nước thải vào nguồn, nước hỗn hợp còn lượng oxi dự trữ Trong nước nguồn xảy ra cùng lúc 2 quá trình: Tiêu thụ oxi và hòa tan oxi Quá trình tiêu thụ oxi hay oxy hóa chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật diễn ra 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: oxy hóa các hợp chất hữu cơ chứa cacbon tạo CO2 và H2O Giai đoạn 2: oxy hóa các hợp chất hữu cơ chứa nito, ban đầu thành nitrit sau dó là nitrat Nếu lượng oxy đầy đủ, thì giai đoạn 1 tuân theo qui luật “ tốc độ tiêu thụ oxy (tốc độ oxy hóa) ở nhiệt độ không đối, tại một thời điểm cho trước tỉ lệ lượng chất hữu cơ có trong nước thải “ Từ đó có thể thiết lập phương trình đặc trưng cho quá trình tiêu thụ oxy. Kí hiệu S0 là nhu cầu oxy cho quá trình sinh hóa lúc ban đầu ; S là lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ sau thời gian t. Ta có công thức: S = S0 10 –k1t (1.7) S0 – S = S0(1-10k1t) (1.8) Hệ số k1 phụ thuộc vào nhiệt độ của nước. Khi nhiệt độ của nước thải tăng thì k1 cũng tăng. Bằng thực nghiệm người ta đã thiết lập công thức tính toán k1 như sau: k1(T2) = k1(T1)1.047(T2-T1) (1.9) Trong đó: k1(T2) , k1(T1) là hệ số phân hủy ở nhiệt độ tương ứng T1 và T2 Vì BOD thường được xác định trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ 200C nê n biểu thức (1.9) có thể viết thành : k1(T2) = k1(T1)
(T2-T1) trong đó
nằm trong khoảng 1,056
1,135 Các giá trị k1 đối với nước thải sinh hoạt lấy theo nhiệt độ, và căn cứ vào bản sau : Nhiệt độ nước thải 0C  10  15  20  25  30   Giá trị k1  0,063  0,08  0,1  0,126  0,158   Song song với quá trình tiêu thụ oxy, trong nguồn nước luôn bổ sung lượng oxy mới . Nguồn bổ sung oxy chủ yếu là oxy không khí thâm nhập vào nước. Ngoài ra oxy còn được bổ sung do quá trình quang hợp của thực vật nước. Thực vật nước đồng hóa cacbon từ axit cacbonat giải phóng oxy tự do. Tuy nhiên, oxy cũng như các khí khác đều có thể hòa tan vào trong nước tới giá trị bão hòa, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha khí và nước Nếu lượng oxy hòa tan trong nước nguồn nước nhỏ hơn lượng oxy ứng với độ bão hòa hoàn toàn ở nhiệt độ cho trước thì trong nguồn nước bị thiếu oxy Nếu kí hiệu Da là độ thiếu hụt oxy lúc ban đầu , Dt là độ thiếu hụt sau thời gian t, thì quá trình hòa tan oxy có thể được biểu diễn bởi công thức sau: Dt = Da 10 –k2t (1.10) Với k2 là hệ số tốc độ hòa tan, phụ thuộc vào bản chất không khí, nhiệt độ môi trường, trạnh thái bề mặt tiếp xúc và điều kiện khuấy trộn không khí với nước , tham khảo bảng sau Đặc điểm nguồn nước  Giá trị k2 khi nhiệt độ của nước nguồn    100C  150C  200C  250C   Nguồn nước không có dòng chảy hoặc chảy chậm   0,11  0,15    Nguồn nước với tốc độ dòng chảy <0,5m/s  0,17  0,185  0,02  0,215   Nguồn nước với tốc độ dòng chảy mạnh  0,425  0,46  0,05  0,54   Nguồn nước nhỏ với dòng chảy mạnh  0,684  0,74  0,08  0,865   Nếu đề cập quá trình tiêu thụ oxy xảy ra đồng thời với quá trình hòa tan oxy, thì độ thiếu hụt oxy sau thời gian t sẽ là: Dt =
Trong đó: Shh : BOD của hỗn hợp nước nguồn và nước thải ở thời điểm xả nước thải vào nguồn, nghĩa là thời điểm ban đầu của quá trình tiêu thụ oxy. (Xét về khả năng tự làm sạch của dòng sông, về mặc cơ học sự biến đổi của 2 yếu tố BOD và DO- ô nhiễm hữu cơ dòng chảy được mô tả bởi những công thức sau: ( Với BOD có nồng độ B:
( Với DO có nồng độ D:
Trong đó: Bq,Dq tương đương là nồng độ BOD và DO trong dòng gia nhập với lưu lượng q Ds là độ bão hòa oxy K1 hằng số giảm BOD K2 hằng số thấm khí K3 hằng số biến đổi BOD do lắng đọng U vận tốc trung bình của dòng chảy F(At, N1, N2) là hàm số phụ thuộc sinh khối tảo, nồng độ amoni N1va nitonitrit E hệ số phân tán không đều của vận tốc trên mặt cắt ngang so với vận tốc trung bình Ds là hàm số nhiệt độ. Nhiệt độ dòng chảy cao thì nhiệt độ bão hòa oxy giảm Chúng ta có các hệ số thực nghiệm sau: K2 = 5,344U0,67 d-1,85 đối với 0,12<d<3,3 và 0,03<U<1,5m/s K2 = 5,15Ud-1,33 K2 = 3,95U0,5d-1,5 2.4 Cơ chế tự làm sạch của HST lưu vực sông : 2.4.1 Các quá trình tự làm sạch: 2.4.1.1 Sự pha loãng, bốc hơi, phân tán: Quá trình xáo trộn (pha loãng ) thuần tuý lý học giữa nước thải với nguồn nước. Quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nguồn nước. Do hai quá trình trên nồng độ các chất ô nhiễm đưa vào nguồn nước sau một thời gian sẽ giảm xuống đén một mức nào đó. Đối với nguồn nước có dòng chảy (sông) nước thải được pha loãng với nguồn nước và theo dòng chảy đổ ra biển hay một nơi nào đó. Quá trình xáo trộn nước thải với nước nguồn: Khi xác định mức độ xáo trộn giữa nước thải với nước sông không lấy toàn bộ lưu lượng nước sông để tính vì ở khía cạnh cống xả quá trình xáo trộn chưa thể đạt hoàn toàn chỉ đạt mà chỉ đạt hoàn toàn ở một khoảng cách nào đó xa cống xả. Mặc khác, tỉ lệ giữa lưu lượng nước thải và lưu lượng nước nguồn càng lớn thì khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán (là nơi đã thực hiện quá trình xáo trộn hoàn toàn) sẽ càng lớn. 2.4.1.2 Sự phân hủy chất hữu cơ: Sự phân huỷ chất bẩn có ý nghĩa lớn nhất trong quá trình tự làm sạch của nguồn nước là sự sinh chuyển hoá chất bẩn. Khi chất ô nhiễm xuất hiện, 70-80 % bị lên men, oxi hóa tạo cacbonic, nước, và ammoniac.Cơ chế: vi khuẩn là nhân tố chính trong quá trình sinh hoá bình thường trong nguồn nước thiên nhiên. Chúng biến các chất hữu cơ hoà tan thành tế bào của mình và các chất vô cơ. Các chất vô cơ lại được tảo sử dụng. Động vật hạ đẳng, vi khuẩn làm thức ăn cho cá bé, rồi cá lớn. Cá lại là nguồn thức ăn cho con người. Vi khuẩn và nấm phân huỷ chất hữu cơ để giải phóng CO2 , H2O và một số muối khoáng. Trong quá trình này chúng sử dụng một lượng oxy rất lớn nên thường gây ra hiện tượng thiếu hụt oxy ngay sau khi xả nước thải vào sông hồ. Qúa trình này diễn ra càng mạnh thì hiệu quả tự làm sạch nguồn nước càng cao. Vi khuẩn đóng vai trò chính trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong thiên nhiên và được coi là tác nhân thu gom có hiệu quả chất hữu cơ trong dung dịch loãng. Vi khuẩn oxy hoá chất hữu cơ để tự cung cấp đủ năng lượng nhằm tổng hợp các phân tử hữu cơ phức tạp cần cho sự hình thành các tế bào mới. Sự hấp thụ thức ăn của vi khuẩn diễn ra trên toàn bộ bề mặt của nó.Lượng vi khuẩn và nấm trong nước tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố. Trong nước sạch thường không đủ chất hữu cơ (chất dinh dưỡng) cho các loại hoại sinh. Khi các chất hữu cơ lẫn vào nước nguồn thì các vi sinh vật phát triển nhảy vọt. Trong quá trình sinh trưởng phát triển các vi sinh vật tiêu thụ càng nhiều oxy. Kết quả nồng độ oxy trong nước giảm, thậm chí bị tiêu thụ hoàn toàn, tạo điều kiện yếm khí trong môi trường.Thực vật phù du: là thực vật sống trôi nổi trong nước, có thể tự dưỡng qua quá trình quang hợp góp phần phân giải chất hữu cơ hạn chế ô nhiễm nước.Nó làm giàu oxy trong nước, oxy rất cần cho quá trình phân huỷ chất hữu cơ, làm giảm các nguyên tố dinh dưỡng trong nước. Nó là nguồn thức ăn cho các loại sinh vật ăn thực vật. Tuy nhiên, thực vật phù du phát triên quá mạnh thì lại làm nguồn nước biến đổi lần thứ hai. Bèo hoa dâu, bèo tây, bèo tấm… bộ rễ phát triển lơ lửng trong nước và hút các chất ô nhiễm làm thức ăn trong quá trình sinh trưởng. Những loài thực vật lớn cũng làm giàu oxy trong nước và làm giảm lượng các chất dinh dưỡng; tham gia tích cực vào việc khử các sản phẩm dầu, các chất độc; dễ tách khỏi bùn nước. Ở những nơi ít nước, chúng sẽ biến hồ thành đầm lầy.Lau sậy, cỏ năng… không những hút các chất hữu cơ có trong đất trong nước mà còn hấp thu cả kim loại nặng làm giảm bớt ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng; cây tràm có cấu tạo sinh lý đặc biệt không những có khả năng sống ở trong độ phèn cao giảm lân cho đất mà còn giảm phèn cho nước.Có thể tách các chất lơ lửng và làm cho nước trong. Chúng làm giảm lượng oxy trong nước do hô hấp cũng như do chúng ăn động vật phù du; làm xáo trộn nước và hấp thu các vi sinh vật gây bệnh, có thể dùng khử trùng trong nước.Các loại động vật phù du lớn ăn thực vật phù du, tham gia quá trình phân huỷ chất hữu cơ, ở mức độ nào đó cũng ảnh hưởng tới chế độ oxy trong nước.Những loài cá ăn thực vật sẽ làm cản trở hiện tượng “nở hoa” trong nguồn nước. 2.4.1.3 Sự trầm tích: Là sự tách rời các chất rắn trong nước thải dưới dạng cặn bùn. Khả năng tự làm sạch còn có sự giúp đỡ của sự tách rời các chất rắn xác định trong nước thải ở dạng bùn lắng. Có thể nêu ra 4 dạng chất rắn trong nước thải đó là: Dạng lơ lửng, dạng keo tụ, dang bị phân hủy, và dạng lắng xuống. Đây là những loại ổn định và dễ tách. Đối với những nước bị phèn sự tương tác giữa các hạt keo sắt (keo âm) trong phù sa lơ lửng trong nước gặp các cation Al3+, Fe3+ chúng tạo ra phức dạng càng cua lắng tụ xuống, vừa làm sạch nước,giảm phèn, vừa tăng phù sa màu mỡ cho đất. 2.4.1.4 Quá trình hấp thụ sinh học: Là hiện tượng nhiều loài sinh vật (thực vật thủy sinh, tảo, nấm, vi khuẩn...) có khả năng giữ lại trên bề mặt hoặc thu nhận vào bên trong các tế bào của cơ thể chúng các kim loại nặng tồn tại trong đất và nước (hiện tượng hấp thu sinh học-biosorption). Sự hấp thu sinh học các kim loại nặng có thể được biểu diễn bằng các đường đẳng nhiệt Freundlich hoặc Langmuir thể hiện một mối tương quan theo cân bằng tuyến tính giữa nồng độ kim loại nặng trong dung dịch và nồng độ kim loại nặng liên kết với bề mặt tế bào. ở tảo có nhiều vị trí liên kết tiềm tàng nằm trên thành tế bào và các khuôn ngoại bào do chúng được cấu tạo từ polysaccharid, celluose, acid uronic và các protein. Cả hai loại liên kết ion và cộng hóa trị đều tham gia vào việc hấp thu sinh học lên các protein và các polysaccharid quan trọng. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hấp thu sinh học có thể bị ảnh hưởng của các cation khác, bởi pH, bởi mật độ tế bào. Tuy nhiên, độc tính và sự chết của tế bào có thể dẫn đến sự hấp thu nội bào không đặc hiệu. Tỷ lệ hấp thu sinh học trên hấp thu toàn phần và năng lực hấp thu có thể dao động giữa các loài tảo rất khác nhau. ở Ankistrodesmus braunii và Chlorella vulgaris, sự liên kết Cd lên thành tế bào có thể chiếm tới 80% hấp thu toàn phần. Tuy nhiên ở Eremosphaera viridis sự hấp thu nội bào lại chiếm phần lớn trong hấp thu toàn phần. 2.4.1.5 Sự tác động của ánh sáng mặt trời: Một trong hai khía cạnh: Hóa học và sinh học có thích hợp cho sự thủy phân chất hữu cơ. Các sinh vật yếm khí hóa lỏng, chia nhỏ thành phần các hợp chất hữu cơ Đó là sự hữu dụng trong khả năng tự làm sạch thông qua sự ổn định tẩy tráng trên vi khuẩn và xuyên qua tác động sinh học của các vi sinh vật, nguồn năng lượng từ mặt trời, chúng tự chuyển đổi thành chất dinh dưỡng cho các loại hình sóng khác nhau. Hấp thụ oxi và thải CO2 quá trình này được biết như sự quang hợp. 2.4.2 Các vùng biến đổi của chất thải: Vùng phân rã:Vùng này xảy ra ở nơi thấp hơn của cống, khi lượng nước chảy vào sông. Tiêu biểu của vùng này là nước trở nên đậm và đục với sự hình thành các cặn lắng. Hàm lượng oxy hòa tan giảm xuống 40%, hàm lượng CO2 tăng lên, xảy ra sự thông khí trở lại nhưng chậm hơn khử oxit. Tình trạng này không thuận lợi cho sự phát triển của thủy sinh vật. Nấm phát triển ở những điểm cao hơn, vi khuẩn phát triển ở những điểm thấp hơn, sinh ra những côn trùng nhỏ chiếm ưu thế sống ổn định trong nước cống. Vùng phân huỷ mạnh: Vùng này thấy rất rõ khi nước bị ô nhiễm nặng và đặc trưng bởi sự vắng mặt ôxy hoà tan, diễn ra sự phân huỷ kỵ khí. Do kết quả của sự phân huỷ cặn, các bọt khí và bùn cặn có thể xuất hiện trên mặt nước tạo thành váng màu đen. Nước sẽ có màu xám đen và có mùi hôi thối của các hợp chất chứa lưu huỳnh. Các vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn kỵ khí, nấm hầu như đã biến mất; các loài động vật bậc cao cũng rất ít, chỉ có một ít loài ấu trùng, côn trùng... Vùng phục hồi: ở vùng này nhiều chất hữu cơ đã lắng đọng xuống ở dạng cặn. Cặn bị phân huỷ kỵ khí dưới đáy hoặc trong dòng nước chuyển động. Vì nhu cầu tiêu thụ ôxy của nước nhỏ hơn tốc độ làm thoáng bề mặt nên tình trạng được cải thiện, nước được trong hơn. Lượng CO2, NH4 giảm và ôxy hoà tan, NO2-, NO3- tăng lên. Vi khuẩn có xu hướng giảm về số lượng vì việc cung cấp thức ăn bị giảm, chúng chủ yếu là loài hiếu khí. Nấm xanh, tảo xuất hiện đã sử dụng các hợp chất chứa nitrơ và CO2 rồi giải phóng ôxy giúp cho việc làm thoáng và hoà tan ôxy mạnh mẽ hơn. Tiếp theo, nhu cầu tiêu thụ ôxy giảm; các loài khuê tảo cũng ít hơn; xuất hiện các loài nguyên sinh động vật, nhuyễn thể, các thực vật nước; quần thể cá cũng ổn định dần và tìm thức ăn trong vùng này. Vùng nước trong: ở đây dòng chảy đã trở lại trạng thái tự nhiên và có các loài phù du thông thường của nước sạch. Do ảnh hưởng của độ phì dưỡng do ô nhiễm trước đây cho nên các loài phù du sẽ xuất hiện với số lượng lớn. Nước trở lại trạng thái cân bằng ôxy - lượng ôxy hoà tan lớn hơn lượng ôxy tiêu thụ - trạng thái ban đầu của nước đã được phục hồi hoàn toàn Sơ đồ 4 vùng biến đổi nước ô nhiễm trong quá trình tự làm sạch của dòng sông Đường cong độ hụt oxy hòa tan(DO)       Vùng ô nhiễm Chỉ thị vật lý Sự tồn tại của cá  Vùng phân rã -Cặn bả lắng xuống đáy -Thay đổi chất rắn Tổn hại đến cá chép  Vùng phân hủy -Cặn lắng xuống đáy -Đục do khí độc hại không  Vùng thu hồi -Đục -Cặn lắng xuống đáy Tổn hại đến cá chép  Vùng làm sạch -Sạch Cặn không có dưới đáy   2.5 Vai trò của giới thủy sinh vật trong quá trình tự làm sạch của nước: Quá trình tự làm sạch của nước lien quan tới hoạt động sống của thủy sinh vật. Quá trình hoạt động sống của chúng dựa trên mối quan hệ cộng sinh(hoặc hội sinh) của toàn bộ quần thể sinh vật có trong nước. Phần chất không tan của hợp chất hữu cơ khi vào nước sẽ lắng xuống đáy, phần hòa tan sẽ được pha loãng ở trong nước. Theo chiều sâu của sông sẽ chia làm 3 khu vực: vùng kỵ khí ở đáy, vùng kỵ khí tùy nghi là lớp nước ở giữa, và vùng trên mặt là vùng hiếu khí. Vùng kỵ khí sẽ xảy ra quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ ở điều kiện kỵ khí có trong bùn hoặc lớp nước ở đáy. Các sản phẩm phân hủy kỵ khí trước tiên là các axit hữu cơ sau đó thành NH3,H2S, CH4 , CO2,.. Trên vùng kỵ khí là vùng kỵ khí tùy nghi với hệ vi sinh vật khá phong phú, gồm các giống Pseudomonas, Bacillus, Flavobactarium, Achromobacter,…Các vi khuẩn này phân hủy chất hữu cơ thành nhiều chất trung gian khác, cuối cùng là CO2 và H2O, đồng thời tạo ra các tế bào mới, chúng sử dụng oxi do tảo và các loài thực vật trong nước sinh ra. Các sinh vật nitrat hóa sẽ oxi hóa amon thành nitrat. Một nhóm khác có tác dụng khử nitrat như loài vi khuẩn Pseudomonas, Denitrificans, Bacillus lichenniformis, Thiobacillus Denitrificans,..khử nitrat thành nito phân tử. Các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ thành chất vô cơ (khoáng hóa) cung cấp cho thực vật thủy sinh, trước hết là tảo. Tảo và các thực vật thủy sinh khác lại cung cấp oxi cho vi khuẩn. Các loại thực vật thủy sinh, như tảo, rong đuôi chó, rong xương chó, rau lác, các loại bèo ,…có rễ, thân tạo điều kiện cho vi sinh vật bám vào mà không bị chìm xuống đáy. Chúng cung cấp oxi cho vi khuẩn hiếu khí, ngoài ra còn cung cấp cho vi sinh vật những hoạt chất sinh học cần thiết, ngược lại vi khuẩn cung cấp ngay tại chỗ cho thực vật những sản phẩm trao đổi chất của mình , đồng thời thực vật cũng che chở cho vi khuẩn khỏi bị chết dưới ánh sang mặt trời. Tảo khi sống còn là nguồn thức ăn cho cá và các loại thủy sản khác , khi chết sẽ là dinh dưỡng cho vi sinh vât. Các quá trình biến đổi hóa sinh trong nước được mô tả dưới sơ đồ sau: Các tế bào vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn trong nước cùng với tảo là thức ăn của các động vật bậc thấp (động vật nguyên sinh). Các động vật bậc thấp và tảo cũng là thức ăn của các loại cá bé. Các loại cá bé, cá lớn lại là nguồn thức ăn cho con người. Con người ăn và bài tiết chất thải làm nhiễm bẩn nguồn nước. Chu trình nhiễm bẩn và tự làm sạch lại trở lại như ban đầu . Chu trình được minh họa dưới sơ đồ sau:
Tóm lại, vai trò của thủy sinh vật trong quá trình tự làm sạch được tóm tắt như sau: Vi khuẩn đóng vai trò chủ yếu trong quá trình phân hủy chất hữu cơ. Chúng có khả năng phân hủy bất kỳ trong tự nhiên, các chất đường bột, protein, chất béo sẽ sớm được phân hủy ; xenlulozo, hemixenlulozo bị phân hủy muộn hơn; cao su; chất dẻo; chất hóa học phân hủy chậm và rất chậm (có khi vài trăm năm). Các chất hữu cơ hydratcacbon, protein, chất béo, cùng với nguồn nito, photpho,…là chất dinh dưỡng của vi khuẩn. Bản thân tế bào vi khuẩn, kể cả vi khuẩn gây bệnh, là nguồn thức ăn cho nguyên sinh động vật. Trong quá trình sống của vi khuẩn CO2 được sinh ra làm nguồn cacbon dinh dưỡng choc ho tảo và các thực vật nổi khác. Tảo và thực vật khác sử dụng chất khoáng, trong đó có CO2 ,NH4+ do vi khuẩn tạo thành , để phát triển tăng sinh khối và sinh ra oxy. Oxy phân tử làm giàu oxy hòa tan trong nước tạo điều kiện cho vi khuẩn hiếu khí phát triển và được sử dụng cho các phản ứng oxy hóa khử trong quá trình phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ. Thực vật phù du , trong đó tảo là thức ăn cho động vật nguyên sinh và cá nhỏ . Các thực vật bậc cao hơn, như rong, rêu, cỏ, bèo,..cũng tham gia vào chu trình này , khử các sản phẩm phân hủy các hợp chất hữu cơ do vi khuẩn, sử dụng CO2 cùng với nguồn amon, photphat, để tăng sinh khối và tạo thải oxy. Động vật phù du ăn thực vật phù du và vi khuẩn, đồng thời cũng tham gia vào quá trình phân hủy chất hữu cơ. Chúng có thế tách các chất lơ lửng ra khỏi nước và làm nước trong. Chúng làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước. Như vậy, việc làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ chủ yếu là do vi khuẩn có trong nước, tảo và thực vật nổi khác chỉ sinh O2 và có rễ để vi khuẩn bám vào, cùng tán lá che ánh nắng để vi khuẩn khỏi chết. Vai trò chính của tảo và thực vật là khử nguồn nito amon hoặc nitrat, nguồn photpho có trong nước. 3. Khả năng tự làm sạch của lưu vực sông Đồng Nai: 3.1 Các yếu tố tự nhiên và xã hội ảnh hưởng tới khả năng tự làm sạch của lưu vực sông Đồng Nai: 3.1.1 Dòng chảy: Môđun dòng chảy trung bình trên toàn lưu vực hệ thống sông Đồng Nai khoảng 25 1/s/km2, tương ứng với dòng chảy 800mm trên tổng lớp nước trung bình 2100mm, hệ số dòng chảy 0,83 thuộc vào loại dòng chảy trung bình ở nước ta. Do sự phân bố lượng mưa không đều ở các vùng nên dòng chảy cũng không giống nhau ở các vùng. Số liệu của một số vùng như sau: Lưu vực có môđun dòng chảy nhỏ: Sông Vàm Cỏ, hạ lưu sông Đồng Nai- Sài Gòn có môđun dòng chảy khoảng 15-20 1/s/km2 . Đây là những vùng có hiệu suất dòng chảy thấp(từ 22-33% lượng mưa) vì thế khu vực này khả năng tự làm sạch rất thấp do sự pha loãng chất ô nhiễm không hiệu quả. Lưu vực có môđun dòng chảy trung bình: Lưu vực sông Bé, ven biển Vũng Tàu, Tp.HCM, thượng lưu sông Sài Gòn: môđun dòng chảy khoảng 18-28 1/s/km2 . Khu vực này khả năng tự làm sạch thấp. Lưu vực có môđun dòng chảy lớn: Trung lưu sông Đồng Nai, thượng lưu sông Bé, sông La Ngà có môđun dòng chảy khoảng 38-43 1/s/km2 . môđun dòng chảy khoảng 18-28 1/s/km2 . môđun dòng chảy khoảng 18-28 1/s/km2 .Vì thế vùng này có khả năng tự làm sạch lớn nhất. 3.1.2 Ảnh hưởng của chế độ thủy văn từ thượng lưu: Lưu lượng của dòng sông phụ thuộc rất lớn vào lượng mưa trên lưu vực. Lượng mưa trung bình hàng năm trong khu vực vào khoảng 1700 – 1800 mm, ở vùng ven biển Vũng Tàu và Đà Lạt là nơi thấp nhất, ở vùng Bình Phước, Bảo Lộc là cao nhất. Trên 80% lượng mưa tập trung chủ yếu vào các tháng 5-11. Lưu lượng sông phụ thuộc rõ rệt vào lượng mưa. Giá trị này thấp vào mùa khô, và cao vào mùa mưa. Do đó khả năng tự làm sạch cao nhất vào mùa khô. Hoạt động của hồ Dầu Tiếng, hồ Thác Mơ, hồ Hàm Thuận – Đa Mi đặc biệt là hồ Trị An đã ảnh hưởng đến lưu lượng của sông và thay đổi đặc tính thủy van dẫn đến khả năng tự làm sạch ở những vùng này ngày một suy giảm. Trong thập kỷ tới, khi đưa vào thêm hoạt động của các hồ chứa trên thượng nguồn, sẽ làm thay đổi lưu lượng nước sông ở vùng hạ lưu. Thí dụ, việc chuyển một phần khá lớn lưu lượng nước từ sông Bé (65-75m3/s) vào sông Sài Gòn (dự án thủy lợi Phước Hòa) chế độ thủy văn trong lưu vực tiếp tục bị thay đổi. Từ đó có thể làm giảm ô nhiễm sông Sài Gòn nhưng sẽ tăng mức độ ô nhiễm sông Đồng Nai do lưu lượng sông Đồng Nai bị mất đến 20-30% vào mùa khô. 3.1.3 Ảnh hưởng của khí hậu: 3.1.3.1 Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước nguồn cũng có ảnh hưởng đáng kể đến chế độ oxy của nguồn nước. Về mùa hè khi nhiệt độ của nước nguồn tăng, quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ xảy ra với cường độ mạnh hơn. Trong khi đó độ hòa tan của oxy vào nước lại giảm xuống. Vì vậy về mùa hè, độ thiếu hụt oxy tăng nhanh hơn so với mùa đông. Về mùa đông nhiệt độ nước nguồn thấp nên độ hòa tan tăng, tuy nhiên với nhiệt độ thấp các vi khuẩn hiếu khí tham gia vào quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ sẽ hoạt động yếu. Do đó quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ xảy ra chậm chạp. Nói một cách khác, về mùa đông quá trình tự làm sạch của nước nguồn xảy ra một cách chậm chạp. Do ảnh hưởng của chế độ chuyển động biểu kiến của mặt trời nên mỗi địa điểm trên lưu vực sông Đồng Nai mỗi năm đều có 2 lượt mặt trời qua thiên đỉnh và khoảng cách giữa 2 lần qua đỉnh này là khá dài (khoảng 118-128 ngày), cho nên nền nhiệt của lưu vực này khá cao và ổn định. Tuy nhiên, do trong lớp khí quyển dưới thấp (tầng đối lưu), theo qui luật nhiệt độ giảm theo độ cao, cho nên một số nơi trên phần phía Bắc của lưu vực như Đà Lạt (1500m), Bảo Lộc (800m), Phước Long (250m) nhiệt độ trung bình tháng và năm đều thấp hơn các trạm phía Nam lưu vực. Do vậy, phía Nam lưu vực khả năng tự làm sạch cao hơn các khu vực còn lạiTrên lưu vực sông Đồng Nai nhiệt độ thấp nhất TB năm khoảng 140C- 17,50CNhiệt độ TB thấp nhất trung bình hầu hết đều xuất hiện vào tháng 1, và cao nhất vào tháng tư hoặc tháng 5. Điều này cũng giải thích nguyên nhân tại sao khả năng tự làm sạch của lưu vực cao nhất vào mùa khô. 3.1.3.2 Bốc hơi: Trong lưu vực, khu vực Bảo Lộc- Đà Lạt có độ cao 850-1500 m, nên nhiệt độ thấp và độ ẩm cao tức là độ chênh lệch ở đây nhỏ, áp suất khí quyển nhỏ và lượng bốc hơi nhỏ (33mm/tháng -198mm/tháng). Lượng bốc hơi trung bình tháng ở Phước Long nhỏ hơn Biên Hòa nhưng lại cao hơn Bảo Lộc- Đà Lạt. Lượng bốc hơi TB năm cũng chia thành 2 vùng khá rõ rệt: trên các vùng cao (Bảo Lộc- Đà Lạt, Phước Long) tổng lượng bốc hơi TB năm chỉ từ 600mm – 872mm, các vùng thấp(phía Nam lưu vực) tổng lượng bốc hơi TB năm xấp xỉ 1193mm – 1512mm. Khi lượng bốc hơi cao thì giải phóng các khí độc và mùi hôi tăng khả năng tự làm sạch cho nguồn nước. Do đó, phía Nam lưu vực cũng có khả năng tự làm sạch cao hơn các vùng khác. 3.1.4 Ảnh hưởng của thủy triều: Thủy triều biển Đông xâm nhập sâu vào đất liền thông qua các cửa sông của lưu vực sông Đồng Nai. Tại Vũng Tàu, dao động mực nước hàng ngày có 2 lần nước lên, 2 lần nước xuống với biên độ không điều nhau. Trước ngày trăng tròn hoặc trăng non khoảng 3 ngày và kéo dài khoảng 5 ngày, độ cao nước lớn thấp hơn độ cao nước lớn cực đại trong vòng nửa tháng 10-15cm. Độ cao nước ròng thấp hơn độ cao nước ròng cực tiểu 30-40cm. Trong dao động này, khi nước lên, khối nước ô nhiễm được đẩy vào bờ hoặc xâm nhập lên thượng nguồn. Khi nước xuống, khối nước ô nhiễm này đẩy xuống phía hạ lưu. Với vận tốc dòng chảy TB khoảng 0,5m/s chảy vô và 0,6m/s chảy ra và thời gian 6h thì cự ly lan truyền khoảng 11- 13km, khá đều theo cả 2 hướng. Ảnh hưởng của thủy triều đáng kể vào các tháng 12, 1, 2 trong năm và giảm một ít vào tháng 6, 7. Thủy triều tại ven biển TP.HCM, Bà Rịa Vũng Tàu, mang tính nhật triều. Biên độ thủy triều tại cửa sông rất cao(3-4m). Các khu vực xuất hiện thủy triều là: ven biển TP.HCM, Bà Rịa Vũng Tàu, Thủ Dầu Một,… Thủy triều đóng vai trò quan trọng trong việc phát tán, lan truyền, pha loãng chất ô nhiễm nên ở những vùng có xuất hiện thủy triều thì khả năng tự làm sạch tốt hơn những vùng không có thủy triều. 3.1.5 Các chất ô nhiễm trong lưu vực: 3.1.5.1Các chất rắn: (Ở sông Đồng Nai, La Ngà: Chất rắn lơ lửng (SS) trong nguồn nước tạo ra do bào mòn, rửa trôi đất đá trong lưu vực, chất thải sinh hoạt công nghiệp, nông nghiệp,… Sông La Ngà có SS khá thấp (10 -15mg/l) vào cả 2 mùa khô và mùa mưa. Chất rắn lơ lửng ở sông Đồng Nai có chiều hướng tăng dần từ phía thượng nguồn đến hạ nguồn. Hàm lượng này tăng nhanh trong mùa mưa và hầu như suốt các tháng 6 -9 có giá trị 50 -150mg/l. (Sông Sài Gòn: Chất rắn lơ lửng trong nước sông Sài Gòn có xu hướng gia tăng dần từ phía thượng nguồn đến hạ nguồn (cụ thể từ hồ Dầu Tiếng đến cửa sông Sài Gòn). Điều này là phù hợp với qui luật tự nhiên (do quá trình sa lắng phù sa ở cửa sông). Từ hồ Dầu Tiếng đến cầu Bình Phước hàm lượng chất rắn lơ lửng vào mùa khô là 10- 30mg/l . Tuy nhiên, hàm lượng chất rắn lơ lửng nhiều vào mùa mưa (30 -100mg/l). Từ tháng 6, 7, 8 hàm lượng chất rắn tăng cao. ( Các con sông khác: Sông Bé về mùa mưa hàm lượng chất rắn lơ lửng khá cao(150 -400mg/l) Sông Thị Vải có lượng phù sa thấp: Hàm lượng SS ở Cái Mép chỉ khoảng 20 -50 –mg/l vào mùa khô và mùa mưa 100 -150 mg/l. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của Vedan có thời điểm giá trị này là 200mg/l. Hàm lượng chất rắn cao lắng cặn, làm giảm dòng chảy, vi sinh vật hoạt động, giảm oxy hòa tan, tăng phân hủy yếm khí. Do đó, các con sông ở thượng nguồn và vào mùa khô khả năng tự làm sạch cao do ít chất rắn lơ lửng(sông La Ngà khả năng tự làm sạch cao nhất). 3.1.5.2 Ô nhiễm hữu cơ: Theo thống kê, hiện nay khoảng 70% lượng nước thải từ lưu vực sông Sài Gòn đưa vào sông rạch là nước thải sông rạch. Các tác nhân ô nhiễm chính trong nước thải sinh hoạt là chất hữu cơ kém bền vững thể hiện qua BOD. Các chất hữu cơ gây tác hại đến chất lượng nước sông do giảm DO trong nước dẫn tới tác hại các loại thủy sinh cần dưỡng khí. Tốc độ ổn định sinh học là hàm số thời gian – nhiệt độ đối với sự khử oxy. Sự khử oxy càng tăng khi nhiệt độ càng tăng. DO chủ yếu được bổ sung từ khí quyển. Do vậy, lưu lượng dòng sông, thời gian, nhiệt độ, và sự thông khí là 4 yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới khả năng tự làm sạch của dòng sông đối với chất thải hữu cơ. (Diễn biến DO của các dòng sông trong lưu vực: Dựa vào diễn biến DO của các dòng sông có thể thấy sông Sài Gòn có mức độ ô nhiễm hữu cơ hơn hẳn sông Đồng Nai. Trên sông Sài Gòn khu vực ô nhiễm nặng nhất từ cầu Bình Triệu đến cảng Tân Thuận (giá trị DO thấp hơn 1mg/l có điểm thấp hơn 0,5mg/l, nhất là các điểm trực tiếp nhận nước thải từ kênh rạch hoặc một số nhà máy sản xuất thực phẩm) Từ cầu Bình Phước đến Thủ Dầu Một , Củ Chi, hồ Dầu Tiếng và cảng Tân Thuận đến điểm hợp sông Đồng Nai giá trị tăng dần. Sông Sài Gòn ở khu vực Thủ Dầu Một đến hồ Dầu Tiếng mặc dầu mức độ ô nhiễm hữu cơ không nghiêm trọng nhưng vẫn rõ rệt: Giá trị DO chỉ 3 -5 mg/l. Tại hồ Dầu Tiếng ở thượng lưu giá trị DO tăng 5 -7mg/l. Sông Vàm Cỏ Đông bị ô nhiễm hữu cơ nặng nhất là khu vực Châu Thành đến Gò Dầu – Tây Ninh. Trên sông Đồng Nai giá trị DO hơn hẳn sông Sài Gòn, từ Cát Lái đến Thiện Tân DO tăng từ 5 -6mg/l; ở một số điểm DO giảm đột ngột (khu vực Long Bình Tân – TP Biên Hòa) nhưng đều nằm trong 4,8 -6 mg/l. Với giá trị này thì có thể đánh giá hiện nay mức độ ô nhiễm hữu cơ ở sông Đồng Nai còn nhẹ hơn sông Sài Gòn, Thị Vải, Vàm Cỏ, các sông ở ven biển Cần Giờ. Và đương nhiên khả năng tự làm sạch của Đồng Nai hơn các con sông này. Khảo sát liên tục chất lượng 5 dòng sông chính trong lưu vực tổng chiều dài 250km cho thấy phần lớn các điểm trên sông này (từ Thiện Tân trên sông Đồng Nai; từ Củ Chi trên sông Sài Gòn về hạ lưu) đều có DO <6mg/l; tỉ lệ các đoạn sông có DO 4-6mg/l chiếm 39,3% , đoạn sông DO 3- 4mg/l chiếm 33,4% , đoạn sông có DO <3 chiếm 27,3%. Điều này cho thấy các sông ở vùng hạ lưu ở khu vực Đồng Nai- Sài Gòn đang bị ô nhiễm hữu cơ từ mức trung bình đến nghiêm trọng. Đây cũng là nguyên nhân làm giảm khả năng tự là sạch ở khu vực này. Sông Đồng Nai ở thượng lưu có mức độ ô nhiễm hữu cơ khác nhau. Ở khu vực thành phố Đà Lạt ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng ở các hồ khá nặng, hồ Xuân Hương có DO từ 3 -5mg/l, trong khi đoạn sông từ Đức Trọng đến hồ Trị An ô nhiễm hữu cơ nhẹ 5 -7 mg/l. Sông La Ngà DO có thường 5 -6,5mg/l. Sông Thị Vải đang ô nhiễm ở mức độ khác nhau: khu vực Gò Dầu- cảng Vedan về thượng lưu ô nhiễm nghiêm trọng (DO thường < 2mg/l), từ cảng Vedan về hạ lưu mức độ ô nhiễm giảm nhanh giá trị DO tăng dần từ 3 – 5,5 mg/l. Sông Dinh có mức độ ô nhiễm nặng ở khu vực nhà máy nước (DO dưới 4,5mg/l) nhựng giảm rõ rệt về phía cửa sông. Tóm lại, khả năng tự làm sạch của sông La Ngà, sông Dinh (phía cửa sông), sông Đồng Nai( Cát Lái đến Thiện Tân), hồ Dầu Tiếng (ở thượng lưu) tốt hơn so với các khu vực còn lại. (Diễn biến BOD: Sông Đồng Nai, La Ngà: Nhìn chung sông Đồng Nai ở thượng lưu (Lâm Đồng) có mức độ ô nhiễm hữu cơ nhẹ(BOD = 1 -4mg/l). Tuy nhiên, ở hồ Xuân Hương (Đà Lạt) đã bị ô hiễm hữu cơ (BOD = 5-12mg/l). Đến Tà Lài, giá trị BOD 3 -6mg/l. Từ Long Bình Tân đến Hóa An phải tiếp nhận nước thải từ thành phố Biên Hòa và các khu công nghiệp nên BOD là 5 -10mg/l. Ở Cát Lái, nơi Đồng Nai hợp với lưu vực sông Sài Gòn có BOD tới 7 -15mg/l Sông La Ngà mặc dầu không chảy qua các đô thị lớn nhưng cũng bị ô nhiễm hữu cơ với mức nhẹ (BOD = 4 -8 mg/l) Sông Sài Gòn: giá trị BOD trung bình của sông Sài Gòn ở khu vực TP.HCM dao động từ 6 -30mg/l . Giá trị BOD cao nhất ở đoạn cầu sông Sài Gòn đến Tân Thuận (20 -30 mg/l). Sau khi hợp lưu với sông Đồng Nai khả năng tự làm sạch được gia tăng, Giá trị BOD ở Nhà Bè, Soài Rạp, giảm rõ rệt chỉ còn 6 -10mg/l. Các sông khác: Giá trị BOD của sông Thị Vải là 10- 20mg/l, ở thời điểm lên đến 50mg/l, các sông Cần giờ mức độ ô nhiễm giảm rõ rệt so với các vùng khác (BOD= 4 -8mg/l) Vậy sông Đồng Nai ở thượng lưu (Lâm Đồng), sông La Ngà khả năng tự làm sạch cao hơn sông Sài Gòn ở đoạn cầu sông đến Tân Thuận, sông Thị Vải. 3.1.5.3 Ảnh hưởng của cặn lắng: Khi xả nước thải chưa xử lý vào nguồn nước, các chất lơ lửng sẽ lắng xuống đáy nguồn và khi tốc độ dòng chảy trong nguồn không lớn lắm thì các chất đó sẽ lắng ở ngay cạnh cống xả.Các chất hữu cơ của cặn lắng bị phân hủy bởi vi khuẩn. Nếu lượng cặn lắng lớn và lượng oxy trong nước nguồn không đủ cho quá trình phân hủy hiếu khí thì oxy hoà tan của nước nguồn cạn kiệt (DO = 0). Lúc đó quá trình phân giải yếm khí sẽ xảy ra và sản phẩm của nó là chất khí H2S, CO2, CH4. Các chất khí khi nổi lên mặt nước lôi kéo theo các hạt cặn đã phân hủy, đồng thời các bọt khí vỡ tung và bay vào khí quyển. Chúng làm ô nhiễm cả nước và không khí xung quanh.Cần chú ý rằng quá trình yếm khí xảy ra chậm hơn nhiều so với quá trình hiếu khí. Bởi vậy khi đưa cặn mới vào nguồn thì quá trình phân giải yếm khí có thể xảy ra liên tục trong một thời gian dài và quá trình tự làm sạch nguồn nước có thể coi như chấm dứt. Nguồn như vậy không thể sử dụng vào mục đích cấp nước, cá sẽ không thể sống và có thể có nhiều thiệt hại khác nữa. Vì vậy trước khi xả vào sông hồ, cần phải loại bỏ bớt chất rắn lơ lửng có trong nước thải 3.2 Các vùng biến đổi chất ô nhiễm của lưu vực sông Đồng Nai: (Vùng phân rã: Vùng này nằm ngay điểm thải chính(hoặc giáp kênh dẫn nước thải như đoạn từ cầu Sài Gòn đến bến Nhà Rồng, hoặc đoạn sông Cái TP. Biên Hòa). Tại vùng suy giảm, BOD và DO đều giảm nhanh. (Vùng phân hủy tích cực: đây là vùng có DO đạt cực tiểu và thường xảy ra phân hủy kỵ khí ở vùng đáy tạo mùi khó chịu. Tại vùng này đời sống thủy sinh bị tác hại nặng nhất do DO giảm, hàm lượng một số tác nhân độc hại tăng nhanh(NH3, H2S,..) Tại đây vi khuẩn và nấm cũng phát triển mạnh làm giảm BOD và tăng ammoniac. Đoạn từ bến Nhà Rồng đến Tân Thuận có thể được xem là vùng phân hủy tích cực. (Vùng phục hồi: Tại đây DO tăng dần có lượng nitrat cực đại do vi sinh vật chuyển hóa amoni. Giá trị BOD tiếp tục giảm. Các loại tôm, cá, giáp xáp, xuất hiện trở lại, rong tảo cũng phát triển do tăng chất dinh dưỡng vô cơ (N). Đoạn từ sau Tân Thuận đến điểm hợp lưu giữa sông Sài Gòn và sông Đồng Nai cho đến sông Nhà Bè và các nhánh phía bắc huyện Cần Giờ có thể được xem là vùng phục hồi. (Vùng nước sạch: Chất lượng nước trở lại như dòng sông trước khi nhận chất thải: nồng độ DO tăng, BOD giảm rõ rệt, các chất dinh dưỡng cũng giảm. Các vi sinh vật nhạy cảm với chất ô nhiễm có thể phát triển trở lại. Như vậy quá trình làm sạch được hoàn tất. Đây là khu vực sông Soài Rạp, cửa sông Lòng Tàu, Ngã Bảy, Đồng Tranh ở Cần Giờ. KẾT LUẬN Khả năng tự làm sạch nguồn nước phụ thuộc vào nhiều nhân tố: quan trọng nhất là lưu lượng của nguồn nước, mặt thoáng nguồn nước, độ sâu của nguồn nước, nhiệt độ,… Về cơ bản, môi trường nước ở lưu vực hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai chịu tác động bởi hai nhóm yếu tố: các yếu tố tự nhiên và các yếu tố nhân tạo. Các yếu tố tự nhiên tác động trực tiếp đến nguồn nước ở lưu vực này bao gồm: Chế độ mưa và lượng bốc hơi nước bề mặt ;Chế độ nhiệt độ; Đặc điểm địa hình (ảnh hưởng đến sự phân bố dòng chảy theo không gian, hiệu suất dòng chảy và xói mòn bề mặt, ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của từng con sông); Đặc điểm địa chất – thủy văn (ảnh hưởng đến sự hình thành các tầng chứa nước dưới đất và chất lượng nước dưới đất, ảnh hưởng đến mối quan hệ tương hỗ giữa nước mặt và nước dưới đất) Đặc điểm thổ nhưỡng ; Đặc điểm thảm phủ thực vật tự nhiên; Đặc điểm thủy văn và chế độ dòng chảy vùng hạ lưu. Các hoạt động của con người có tác động đến nguồn nước ở lưu vực chủ yếu bao gồm: Gia tăng dân số và đô thị hóa với mức độ tập trung cao, Những thay đổi cơ bản trong việc sử dụng đất, hoạt động sản xuất nông nghiệp trên lưu vực, việc xây dựng và vận hành các công trình thủy điện – thủy lợi,.. Bản thân em là một sinh viên ngành Quản Lý Môi Trường thì việc tìm hiểu nghiên cứu về khả năng tự làm sạch của môi trường lưu vưc sông Đồng Nai là điều kiện cần và đủ để em hoàn thiện hơn những kiến thức về môi trường mặc khác đó còn là nền tảng kiến thức để khi ra trường vận dụng thực tế vào công việc như: Phát hiện khu vực ô nhiễm, dự báo lan tràn ô nhiễm để có biện pháp quản lý thích hợp,…Cuối cùng, điều em gửi gắm trong bài tiểu luận này là muốn cung cấp cho mọi người những kiến thức cơ bản xung quanh khả năng tự làm sạch của môi trường lưu vưc sông Đồng Nai. Qua đây, mong muốn mọi người có ý thức cao trong bảo vệ môi trường. Góp phần vào sự phát triển kinh tế của đất nước, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ cuộc sống của chính chúng ta. TÀI LIỆU THAM KHẢO Le Huy BÁ- Sinh Thái Môi Trường Cơ Bản – NXB ĐH Qu ốc Gia