nh ngh a
Trong những thập kỷ qua, các chuyên gia về môi trường và tài nguyên nước trên thế giới đã nỗ lực định nghĩa, mô tả và phân loại "tầng ẩm" (wetland) Theo thời gian và khái niệm, "tầng ẩm" được sử dụng để chỉ các vùng đất ngập nước, rừng ngập mặn, vùng trũng chứa nước, mảng phá, bãi lầy, vùng ngập lụt, vùng chứa than bùn, bãi ngập ven sông, và vùng bờ biển chịu ảnh hưởng thủy triều Tính chất của tầng ẩm, bất kể nguồn nước nào, làm cho chúng trở nên bão hòa hoặc cận bão hòa theo thống kê học, là đặc điểm chính của tầng ẩm.
Theo i u 1.1 c a Công c Ramsar v t ng p n c (the Ramsar Convention on
Wetlands), công b n m 1971 t i thành ph Ramsar (Iran), ã nh ngh a t “ t ng p n c” nh sau:
Tầng phong hóa là vùng tiếp giáp giữa môi trường tự nhiên và nhân tạo, bao gồm các yếu tố như đất, nước, không khí và sinh vật Đặc điểm của tầng phong hóa là sự hình thành đất và bãi than bùn, nơi có nước ngầm và các quá trình tự nhiên diễn ra Nước ngầm có thể đang chảy, ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ sinh thái và độ sâu của tầng phong hóa thường không vượt quá 6 mét.
• “ t ng p n c có th k t h p các vùng t ven sông và vùng ven bi n li n k , và các vùng o ho c vùng bi n có ! sâu d i 6 m so v i m c n c tri u th p”
Theo Mitsch và Gosselink (1986), một vùng tần ngập là môi trường "giao tiếp giữa các hệ sinh thái trên cạn và các hệ thống sinh thái nước", và hai hệ sinh thái này thực sự vận hành khác biệt gần như hoàn toàn.
Theo Liên đoàn các kỹ sư công binh M$ (1987), "tầng ngập nước" được định nghĩa là các vùng tầng ngập nước bão hòa bởi nước mưa và nước ngầm theo một tần suất và thời gian nhất định Những vùng này hình thành dựa trên các tình huống thông thường và có sự hiện diện phong phú của các loài thực vật tiêu biểu thích nghi với điều kiện bão hòa nước.
Theo Kadlec và Knight (1996), vùng ngập nước được định nghĩa là khu vực nằm giữa vùng đất cao và vùng nước Vùng đất cao là khu vực có độ cao lớn hơn mực nước biển trong suốt mùa lũ, trong khi vùng nước là khu vực có độ cao thấp hơn mực nước biển, tức là nơi mực nước thoát ra ngoài cạn trong mùa khô Hình 1.1 và Hình 1.2 minh họa cho khái niệm này.
Theo Richardson và Vepraskas (2001), ch# “ t ng p n c (wetland)” có th c&t ngh a ơn gi n g m 2 t là “s 'm t” (wetness) liên quan n các y u t th y v n và “ t” (land) liên quan n l p t th% nh (ng và a hình phong c nh
Hình 1.1 T%ng quan chung cho t ng p n c (Kadlec và Knight, 1996)
Hình 1.2 Minh h a c nh quan các ki u hình t ng p n c (Tinner, 1999)
Dòng ch y theo các ng m i tên.
c i m t ng p n c
Ngu n n c
t ng p n c ph i có s hi n di n c a n c, b t k ngu n n c có t âu nh n c
(c) Vùng dòng ch y trên s n d c (d) Vùng ng p l ven sông
(b) Vùng tr ng ch a n c ng m
Sông m a, n c do tuy t tan, n c trong ao h , m l y, sông su i, kênh m ơng, c)a bi n, vùng bi n c n, ho c n c ng m, n c ng trong t, n c trong các l p th% nh (ng
Sự biến đổi của nước có thể xảy ra thường xuyên hoặc theo mùa, thay đổi do các tác động của thiên nhiên hoặc con người Nước có thể chứa nhiều loại tạp chất khác nhau như mặn, kiềm, chua, ngọt, tùy thuộc vào nguồn gốc, thời tiết, sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, thủy sản, khai khoáng, và có thể chứa các chất vô cơ hoặc hữu cơ, cũng như bùn.
Mô t c i m th y v n ngu n n c có l* là m!t tiêu chí quan tr ng nh t cho vi c hình thành và qu n lý các lo i t ng p n c và ti n trình trong t ng p n c (Mitsch và Gosselink, 2000)
Ngu n n c hi n di n trong vùng t ng p n c có th : (a) Vùng tr ng ch a n c m t (Hình 1.3a); (b) Vùng tr ng ch a n c ng m % vào (Hình 1.3b); (c) Vùng dòng ch y trên s n d c (Hình 1.3c); và (d) Vùng t ng p l (Hình 1.3d)
Hình 1.3 Các vùng hình thành t ng p n c (Ngu n: http://www.epa.gov/region1/students/pdfs/wetch1.pdf )
Th c v t
Do s hi n di n c a t và n c, th c v t có th phát tri n trên vùng t ng p n c
Thực vật trong vùng tần ngập nước là nền tảng của chuỗi thức ăn và là yếu tố chính của dòng năng lượng trong toàn hệ thống tần ngập nước (Cronk và Siobhan, 2001) Sự hiện diện của các loài thực vật khác nhau trong vùng tần ngập nước rất phong phú Nhiều tác giả đã liệt kê và mô tả các loài thực vật này, như Sarah (1997) và Cronk cùng Siobhan.
Cây thủy sinh (Hydrophytes) là những loài thực vật sống trong môi trường nước, chúng thích nghi với điều kiện ẩm ướt và khí hậu ẩm ướt Các loài này thường xuất hiện trong các vùng đất ngập nước và có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái Thông tin chi tiết về các loài thực vật này có thể được tìm thấy trên trang web: http://botit.botany.wisc.edu/images/veg/Wetlands_I_Plants/.
• Nhi u loài có nh#ng túi khí c bi t g i là mô khí (aerenchyma) trong r, và thân cho phép oxygen khu ch tán t nh#ng mô hô h p c a cây vào r, c a chúng
• M!t s cây thân g+ bơm oxygen t lá (m!t s n ph'm c a quang h p) t i b! r, n"m trong t bão hòa n c Ti n trình này cho phép t o các ph n ng trao %i dinh d (ng c n thi t v i t chung quanh
• M!t s cây phát h th ng r, c n, thân phình ho c b! r, m c ra t thân xõa ra trên m t t
Các loài cây ăn quả trong môi trường ngập mặn có khả năng phát triển mạnh mẽ và chống chịu tốt với điều kiện mặn, đồng thời có các cơ chế sinh lý giúp kiểm soát mặn hiệu quả thông qua các gân lá.
Th c v t t ng p n c còn có th phân lo i d a vào s quan sát hình d ng c a chúng:
• Th c v t có thân lá, cành, hoa, trái v t trên m t n c (Emergent plants) i n hình là các cây c- uôi mèo (Cattails), cây cói (Rushes), cây th y trúc (Umbrella plant - Cyperus alternifolius)
• Th c v t có lá tr i r!ng n%i trên m t n c, thân và r, d i m t n c Hoa và trái v t trên m t n c (Floating plants) i n hình nh cây hoa súng (water lily), bèo t m (duckweed)
• Th c v t ng p chìm hoàn toàn d i m t n c (Submergent plants) i n hình nh các loài rong, t o
• Cây b.i (Shrubs) u th p, cho thân g+ m m v i nhi u cành nh-
Cây thân gỗ cao hơn 5 mét, có thể có một thân hoặc nhiều nhánh, thường gặp ở các loài như tràm, cẩm, bần, và mắm Nhóm cây này thường tạo thành một quần thể thảm thực vật phong phú, đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rừng ngập mặn.
t
Tầng đất ngập nước là một loại tài nguyên thiên nhiên không bền vững, thường hiện diện trên mặt đất, nơi cây trồng phân lẫn tự nhiên Tầng đất ngập nước được gọi là "đất có chứa nước" (hydric soil) và đóng vai trò quan trọng trong môi trường sinh thái Nó xuất hiện tại những khu vực có trạng thái bão hòa hoặc gần bão hòa do ngập nước Các vùng đất này thường là những nơi trũng, tụ tập hoặc có dòng chảy đi qua, nơi mà nước ngầm có thể dâng trào, phún xạ làm cho đất bị ngập, ngập nước hoặc ngập cục bộ Do đất bị ngâm trong nước một thời gian dài, trong điều kiện khí hậu nhất định, nó trở thành tầng đất ngập nước, nơi chứa đựng nhiều loài thực vật đặc biệt có thể sinh sống.
Có b n i u ki n t tr nên y m khí khu t ng p n c là:
• t ph i b bão hòa n i m không th ti p nh p oxygen trong không khí;
• t ph i ch a các ngu n h#u cơ có th b oxy hóa ho c phân h y c;
• t ph i có ch a m!t s qu n th vi khu'n hô h p có th oxy hóa ch t h#u cơ;
• N c trong t ph i b ng ho c di chuy n ch m
Khi đánh giá tổng quan về một hình ảnh, cần lưu ý mô tả chi tiết về màu sắc, ánh sáng và tính chất hình thể Ví dụ, trên hình 1.4, các chỉ số về hình thái cơ bản được thể hiện rõ ràng Điều này giúp người xem nhận diện đặc điểm của đối tượng một cách chính xác hơn Dưới đây là một số chỉ số tổng quát cần xem xét.
• S hi n di n các m, ng v"n trong t;
• S phân bi t ion s&t ho c mangan;
• M c gi m sulphur và carbon (ch/ng h n trong t phèn)
Hình 1.4 Mô t s thay %i tính ch t t t vùng tiêu n c t t n vùng khó tiêu n c
(Ngu n: http://www.epa.gov/region1/students/pdfs/wetch1.pdf)
Vùng m v n t tiêu n c t t t tiêu n c trung bình t tiêu n c h n ch t tiêu n c khó t tiêu n c r t khó
Nâu en Nâu en Nâu en m en H u cơ m v n m v n m v n m v n
Nâu hơi vàng Nâu hơi xám en
Phân lo i t ng p n c
Các h th ng phân lo i t ng p n c
Hệ thống phân loại tầng ngập nước được xây dựng dựa trên các yếu tố như nguồn nước, loại thực vật và địa hình Phân loại này giúp hiểu rõ hơn về các đặc điểm và chức năng của các hệ sinh thái ngập nước trên toàn cầu.
B ng 1.1 Các h th ng phân lo i t ng p n c
42 nhóm ph nh n d ng theo 3 nhóm chính ( t ng p n c vùng ven bi n và vùng bi n, t ng p n c n!i a, và t ng p n c do con ng i t o nên)
Danh b các vùng t ng p n c quan tr ng
42 nhóm ph nh n d ng theo 3 nhóm chính ( t ng p n c vùng ven bi n và vùng bi n, t ng p n c n!i a, và t ng p n c do con ng i t o nên)
1979) (B&c M$) 5 ki u t ng p n c (bi n, c)a sông, ven sông, h , m l y)
1 ki u t ng p n c: m l y B% sung: a m o, ngu n n c và v n chuy n, th y !ng h c
9 ki u t ng p n c: bi n, c)a sông, ven sông, h , m l y, t m n n!i a, á plutonic (nh á vôi), a nhi t và nival (nh vùng núi Alphine)
B% sung: ch ! n c, c u trúc th c v t, th c v t, l p t n n Blackman (1992)
5 ki u t ng p n c (bi n, c)a sông, ven sông, h , m l y) B% sung: ch ! n c, l p t n n, th c v t t ng p n c qu c t - Châu i d ơng
3 ki u t ng p n c (ven sông, h , m l y) 20 ki u ph B% sung: ! m n (n c ng t và n c m n), th c v t u th
B% sung: a m o, th y v n, ch t l ng n c, cây s ng trong n c, !ng v t không x ơng s ng, các loài chim
(Paroo Rivers, Qld) 7 lo i t ng p n c
5 ki u t ng p n c (bi n, c)a sông, ven sông, h , m l y) B% sung: d a vào cây th y sinh (bi n %i theo: ! m n, ! .c, ch ! n c)
(Duguid, 2002) 71 ki u t ng p n c theo các m.c: l u v c (17 ki u), mi n t ph/ng (4 ki u), kênh d0n (21 ki u), su i (18 ki u), ch y ng m (1 ki u) và nhân t o (10 ki u)
NSW (Green, 1997) 14 ki u t ng p n c theo các m.c: vùng ven bi n, vùng cao nguyên, vùng n!i a
WA (Hill et al., 1996) 13 ki u t ng p n c
2 ki u t ng p n c: ven sông, m l y 39 ki u ph
Phân lo i theo Công c t ng p n c Ramsar
Theo thông tin từ Công ước Ramsar (The Information Sheet for Ramsar Wetlands - RIS), phiên bản 2006 - 2008 hướng dẫn việc phân loại các loại tùng ẩm theo ba nhóm: nhóm tùng ẩm ven biển, nhóm tùng ẩm nội địa, và nhóm tùng ẩm do con người tạo nên Trong từng nhóm, các loại tùng ẩm được chỉ định tên gọi và ký hiệu cụ thể.
1.3.2.1 Nhóm t ng p n c vùng ven bi n/ vùng bi n
• Vùng bi n n c nông ng p th ng xuyên (ký hi u là A, Permanent shallow marine waters): bao g m các vùng n c sâu d i 6 m lúc tri u th p, vùng này k c các v nh bi n và eo bi n
• Vùng n c áy d i tri u bi n (ký hi u là B, Marine subtidal aquatic beds): bao g m các vùng áy có t o b1, vùng áy c- bi n, bãi c- bi n vùng nhi t i
• Vùng r ng san hô (ký hi u là C, Coral reefs)
• Vùng bi n á r ng (ký hi u là D, Rocky marine shores): bao g m các r ng á các vùng o ngoài khơi, vùng vách á nhô ra bi n
Vùng biển có bãi cát, bãi á cu i ho c bãi á s i (ký hiệu là E, Sand, shingle or pebble shores) bao gồm các loại cát, các ổ cát và bãi cát ngầm, cùng với các hình dạng cát ven biển và các dải cát chứa nước.
• Vùng c a bi n (ký hi u F, Estuarine waters): bao g m các vùng c)a bi n ng p th ng xuyên và h c)a sông % ra bi n c a các vùng châu th%
• Các v a bùn vùng nh h ng tri u, v a cát ho c v a mu i (ký hi u là G,
Intertidal mud, sand or salt flats)
• Vùng m l y ch u nh h ng tri u (ký hi u là H, Intertidal marshes): bao g m các vùng m l y n c m n, vùng m mu i, m nhi,m m n, t c c vùng m l y n c l và n c ng t
• Vùng t ng p n c có r ng ch u nh h ng tri u (ký hi u là I, Intertidal forested wetlands): bao g m vùng m l y r ng sát, r ng c, r ng d a n c (Nipah) và các vùng r ng n c l và n c m n vùng tri u
• Vùng m phá n c m n/ l ven bi n (ký hi u là J, Coastal brackish/saline lagoons): bao g m các vùng m phá t m n sang l , có ít nh t m!t dòng ch y h1p n i thông v i bi n
• Vùng m phá n c ng t ven bi n (ký hi u là K, Coastal freshwater lagoons): bao g m các vùng m phá vùng châu th% n c ng t.
• Vùng á vôi và vùng có h sinh thái th y v n ng m khác (ký hi u Zk(a),
Karst and other subterranean hydrological systems) c a vùng bi n, ven bi n.
• Vùng châu th n i a th ng xuyên ng p (ký hi u là K, Permanent inland deltas)
• Vùng sông, r ch, dòng ch y th ng xuyên (ký hi u là M, Permanent rivers/streams/creeks): bao g m c các thác n c
• Vùng sông, r ch, dòng ch y theo mùa/ gián o n/ b t th ng (ký hi u là N -
Seasonal/intermittent/irregular rivers/streams/creeks)
• Vùng h! n c ng t th ng xuyên (Ký hi u là O, Permanent freshwater lakes): vùng này ph i r!ng trên 8 ha, bao g m các h hình “ách bò” (h hình cung)
• Vùng h! n c m n/ n c l / n c ch"a mu i alkaline th ng xuyên (Ký hi u là Q, Permanent saline/brackish/alkaline lakes)
• Vùng h! và tr ng n c m n/ n c l / n c ch"a mu i alkaline theo mùa/gián o n (Ký hi u là R, Seasonal/intermittent saline/brackish/alkaline lakes and flats)
• Vùng h!/ m n c m n/ n c l / n c ch"a mu i alkaline th ng xuyên
(Ký hi u là Sp, Permanent saline/brackish/alkaline marshes/pools)
• Vùng h!/ m n c m n/ n c l / n c ch"a mu i alkaline theo mùa/ gián o n (Ký hi u là Ss, Seasonal/intermittent saline/ brackish/ alkaline marshes/ pools)
Vùng nước ngọt thường xuyên (ký hiệu là Tp, Permanent freshwater marshes/pools) là những khu vực có diện tích từ 8 ha trở lên, nằm trong các vùng đất vô cơ Tại đây, các cây trồng thường phát triển mạnh mẽ trong mùa sinh trưởng, đặc biệt là trong điều kiện nước ngọt dồi dào.
• Vùng h!/ m n c ng t theo mùa/ gián o n trên vùng t vô cơ (Ký hi u là Ts, Seasonal/intermittent freshwater marshes/pools on inorganic soils): g m các v ng l y, h c n c, ng c- ng p l theo mùa, m cây lách
• Vùng t than bùn không có r ng (Ký hi u là U, Non-forested peatlands): bao g m bãi l y, m l y có cây b.i ho c tr ng
• Vùng t ng p n c vùng núi Alpine (Ký hi u là Va, Alpine wetlands): bao g m các vùng n c l y núi Alpine, các vùng n c t m th i hình thành t tuy t tan
Vùng tundra, ký hiệu là Va, bao gồm các hệ sinh thái vùng tundra, chủ yếu nằm ở những khu vực Bắc Cực và các vùng lạnh giá khác Các khu vực này trải dài qua nhiều châu lục như châu Âu, châu Á và Bắc Mỹ, với đặc trưng là khí hậu lạnh và đất đai bị đóng băng trong phần lớn thời gian trong năm Tundra cũng nổi bật với các vùng đất ngập nước, tạo ra môi trường sống độc đáo cho nhiều loài sinh vật.
• Vùng t ng p n c có u th v cây b#i (Ký hi u là W, Shrub-dominated wetlands): bao g m các vùng m l y cây b.i, các m n c ng t u th v cây b.i, cây b.i shurb-carr, cây s i (alder) m c dày trên t vô cơ
• Vùng t ng p n c ng t, có u th v cây b#i (Ký hi u là Xf, Shrub- dominated wetlands): bao g m các vùng m l y n c ng t, các khu r ng ng p n c trong mùa l , các m l y có r ng trên t vô cơ
• Vùng t than bùn có r ng (Ký hi u là Xp, Forested peatlands): bao g m các khu r ng vùng m l y than bùn
• Vùng su i n c ng t, c o (Ký hi u là Y, Freshwater springs, oases)
• Vùng t ng p n c a nhi t (Ký hi u là Zg, Geothermal wetlands)
• Vùng á vôi và vùng có h sinh thái th y v n ng m khác (ký hi u Zk(b),
Karst and other subterranean hydrological systems) c a vùng n!i a.
Các vùng ngập bậc (floodplain) thường xuyên hoặc theo mùa được coi là vùng tập trung nước mặn, còn được gọi là vùng ngập nước (floodplain wetlands) Tuy nhiên, những vùng này không nằm trong danh sách của Công ước Ramsar về các vùng ngập nước.
Các vùng t ng p n c nhân t o (Human-made wetlands) không có ký hi u riêng Các lo i t ng p n c này bao g m:
• Ao h nuôi tr ng th y s n
• Ao h trong các nông tr i, h tr# n c, b ch a,… (th ng d i 8 ha)
• t tr ng có t i, bao g m c các kênh th y l i và các cánh ng lúa
• t nông nghi p có t i theo mùa, nh t tr ng màu, t tr ng c-, …
• Các ru!ng mu i, cánh ng làm mu i, …
• Các vùng tr# n c, nh h ch a, ê p, b bao (th ng r!ng trên 8 ha)
• Các vùng ào x i ( l y t làm g ch ngói, khai khoáng, …)
• Các vùng t dùng làm x) lý n c th i nh vùng th i n c nông tr i, h l&ng, h oxy hóa, bãi th i n c th i khu dân c , …
• Các d ng kênh tiêu, m ơng, rãnh thoát n c, …
• Các h th ng ng m có ch a n c do con ng i t o ra.
Ch c n ng và giá tr c a t ng p n c
Chu trình th y v n và các bi n %i cơ b n
Trong chu trình thay vận nhâm, dòng chảy mặn và dòng chảy ngọt đóng vai trò quan trọng trong việc trao đổi dòng triều vào và ra vùng tiếp nhận, kết hợp với hiện tượng quang hợp có tác động tích cực trong việc tích tụ, tạo nguồn và chuyển đổi nhiều hoạt chất vô cơ và hữu cơ, đặc biệt là nitơ, phốt pho, carbon, lưu huỳnh, sắt và mangan Vùng tiếp nhận là nơi diễn ra quá trình chôn vùi các chất trầm tích, khử nitơ, làm giảm carbon dioxide trong không khí, bay hơi ammonia, methane, sulfur, và các khí khác Quá trình này là một phần thiết yếu trong tái khoáng hóa, di chuyển trong thực vật, và thay đổi trong tiềm năng oxy hóa và khử hóa các thành phần sinh học.
i u ti t dòng ch y l và b% sung n c ng m
Tăng pH trong đất có tác động làm suy giảm khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng của cây trồng, đồng thời làm chậm quá trình sinh trưởng Nước lũ và dòng chảy tràn có thể làm gia tăng diện tích mặt thoáng của đất, tạo điều kiện cho một phần nước được cây hấp thu, trong khi một phần khác lại bị thất thoát.
Các phần tử trong tần phủ và tổ nguyên liệu thô tùng p n c c được xem là vùng bồi và lưu giữ các hợp chất phù sa, chất dinh dưỡng và các chất hữu cơ qua trình vật lý Dòng chảy qua tần phủ bị suy giảm, dẫn đến sự giảm sút lượng chất phù sa, một trong những chất chính trong tần phủ, cùng với các hợp chất hóa học vô cơ và hữu cơ kết dính trong tần phủ cũng bị ảnh hưởng Thực vật và động vật trong tần phủ hấp thu các chất tích tụ này để tạo thành nguyên liệu thô Con người có thể khai thác một phần nguyên liệu thô này như rừng ngập mặn cung cấp cây cối làm nhà, làm than, và làm củi Rừng tràm trên vùng lung phèn cung cấp thân gỗ cho công trình xây dựng, trong khi tràm được sử dụng trong ngành công nghiệp làm bột giấy, tinh dầu lá làm dược liệu, và hoa cho ong mật Sen súng, lúa hoang mạc cùng với các động vật hoang dã như chim, cá, rắn, rùa sống trong tần phủ có thể làm thực phẩm cho con người Tuy nhiên, việc khai thác thiếu bền vững nguyên liệu thô có thể dẫn đến sự suy giảm chất lượng và giá trị của tần phủ.
1.4.4 Môi tr %ng s ng cho th y th c v t và &ng v t hoang dã
Các vùng tùng pên cũ là môi trường sống quan trọng, giữ vai trò thiết yếu trong việc duy trì và làm phong phú nguồn gen thực vật cũng như các loài động vật hoang dã Những khu vực này bảo tồn nhiều nguồn gen quý giá, hỗ trợ sự đa dạng sinh học Tuy nhiên, nhiều loài động vật hoang dã như cá, chim, rùa đang gặp nguy hiểm do sự suy giảm diện tích các vùng tùng pên cũ và các khu vực xung quanh.
1.4.5 Giá tr' giáo d(c và khoa h)c
Nhiều nhà khoa học và các tổ chức liên quan đến sinh thái và môi trường đang nỗ lực nâng cao giá trị giáo dục và khoa học tổng quát của tài nguyên thiên nhiên Các tài liệu giáo dục về tài nguyên thiên nhiên bao gồm giá trị nhận thức, giới thiệu luật lệ và các quy định bảo vệ tài nguyên, trao đổi khoa học về bảo tồn tính đa dạng sinh học của tài nguyên và quản lý tài nguyên thiên nhiên Tài nguyên thiên nhiên là nơi các nhà khoa học tập trung nghiên cứu cơ sở sinh học, sinh học quần thể, cấu trúc cộng đồng và chuỗi thức ăn.
Giá tr giáo d.c và khoa h c
Nhiều nhà khoa học và các tổ chức liên quan đến sinh thái và môi trường đang nghiên cứu giá trị giáo dục và khoa học của tài nguyên thiên nhiên Các tài liệu giáo dục về tài nguyên thiên nhiên bao gồm giá trị nhận thức, giới thiệu luật lệ và các quy định bảo vệ tài nguyên, trao đổi khoa học về bảo tồn tính đa dạng sinh học và quản lý tài nguyên thiên nhiên Tài nguyên thiên nhiên là nơi các nhà khoa học tập trung nghiên cứu cơ sở sinh học, sinh học cộng đồng, chuỗi thức ăn và cấu trúc cộng đồng.
t ng p n c c b o t n h l u sông Mekong và Vi t Nam
Sông Mekong chảy qua 6 quốc gia (Trung Quốc, Myanmar, Thái Lan, Lào, Campuchia và Việt Nam) và đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nhiều khu vực tùng p n c Các khu vực phía hạ lưu của sông Mekong có đa dạng sinh học phong phú và được phân loại theo Công ước Ramsar Việt Nam tham gia Công ước Ramsar từ năm 1989 và là thành viên thứ 50 Hiện nay, Việt Nam đã thống kê hơn 60 vùng nước ngập có tầm quan trọng quốc tế và quốc gia, trong đó Vườn Quốc gia Xuân Thủy (Nam Định) là khu Ramsar ưu tiên Tổng diện tích tùng p n c tại Việt Nam ước tính khoảng 5.810.000 hecta, chiếm khoảng 8% diện tích toàn bộ các vùng tùng p n c châu Á.
Hình 1.5 Các vùng t ng p n c c n b o t n và nghiên c u h l u sông Mekong
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng hạ lưu cuối cùng của sông Mekong trước khi đổ ra biển Đông và vịnh Thái Lan, trải rộng trên 4 triệu hecta, trong đó hơn 2,1 triệu hecta là đất canh tác chủ yếu dành cho trồng lúa và nuôi trồng thủy sản Dân số vùng đồng bằng này vào năm 2008 là hơn 18 triệu người, tập trung chủ yếu dọc theo các nguồn nước như ven sông, vùng trũng tứ giác Long Xuyên – Hà Tiên, vùng Đồng Tháp Mười, và khu vực ven biển ĐBSCL được coi là một trong những vùng tập trung nông nghiệp lớn nhất Việt Nam, với nhiều kiểu hình nông nghiệp đa dạng.
BSCL có diện tích 280.000 ha rừng, được chia thành hai nhóm theo sinh thái rừng ngập mặn (FAO, 1994): rừng tràm và rừng sát ven biển Hình 1.6 minh họa bản đồ các khu rừng ngập mặn của BSCL, với tên 11 vùng ngập mặn chính được ghi chú rõ ràng.
Hình 1.6 B n t ng p n c r ng BSCL (Nhan, 1997)
1.6 CÁC NGUY CƠ 0I V I H SINH THÁI T NG P N C
Các hệ sinh thái trên toàn cầu đang bị đe dọa nghiêm trọng bởi nhiều yếu tố như khai thác tài nguyên, biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường và sự xâm lấn của các loài ngoại lai Sự suy giảm đa dạng sinh học trong các khu vực này đang gia tăng do các tác động tiêu cực từ con người và các điều kiện tự nhiên thay đổi Nguy cơ từ việc biến đổi khí hậu, đặc biệt là sự dâng lên của mực nước biển, đang làm giảm khả năng sinh sống của các loài thực vật và động vật trong những khu vực nhạy cảm này.
Các nguy cơ i v i h sinh thái t ng p n c
S thay %i c a các i u ki n thu v n
Các hoạt động của con người như sản xuất nông nghiệp và kiểm soát lũ làm thay đổi các điều kiện thủy văn của các khu vực tĩnh lặng, dẫn đến sự giảm diện tích của những khu vực này (Mathias và Moyle, 1992) Các hoạt động như xây dựng, khai thác nước ngầm hay các dự án thủy lợi cũng làm thay đổi mức nước của các khu vực tĩnh lặng lân cận, ảnh hưởng đến thành phần thực vật trong khu vực tĩnh lặng Ở những khu vực khô hạn, các hoạt động của con người trực tiếp cạnh tranh nguồn nước với các thực vật tĩnh lặng Mặc dù nguồn nước ngầm xuống thấp do khai thác nước quá mức ở các khu tĩnh lặng ven sông, nhưng điều này làm giảm sự phong phú của các loài thực vật thân thảo một cách nhanh chóng (Stromberg và Patten, 1992) Các dự án đào kênh tưới tiêu cũng làm thay đổi chất lượng thủy văn của khu vực, làm thay đổi quần thể và giảm sự phong phú của thực vật khu tĩnh lặng lân cận (Carpenter et al., 1992) Sự phát triển quá mức của tình trạng ô nhiễm, phát triển giao thông, và việc san lấp các vùng đất trũng, ao hồ tự nhiên làm giảm diện tích tĩnh lặng.
4 BSCL nh#ng ho t !ng phá r ng ng p m n, khai thác n c ng m nuôi tôm ang và s* gây nh h ng nghiêm tr ng n các khu t ng p n c ven bi n.
S xâm chi m c a các sinh v t ngo i lai
Sinh vật ngoại lai có khả năng phát triển nhanh chóng và ảnh hưởng đến nhiều loại hệ sinh thái, bao gồm cả hệ sinh thái tự nhiên Chúng có thể làm thay đổi chu trình của các dòng chảy, gia tăng các hình thức cạnh tranh, và làm suy giảm nghiêm trọng tính đa dạng sinh học của khu vực Một số loài ngoại lai đáng chú ý bao gồm bèo cái (Eichhornia crassipes), mai dương (Mimosa pigra L.), cá lau kính (Loricariidae), và ốc bươu vàng (Pomacea caniculata), thường được con người đưa vào môi trường một cách vô tình hoặc có ý thức, sau đó phát triển tự nhiên.
Bèo L.c bình, một loài thực vật có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ, đã được du nhập vào Việt Nam từ năm 1902 Sự phát triển mạnh mẽ của bèo L.c bình tại các kênh rạch trong khu vực rừng quốc gia U Minh đã làm gia tăng khả năng thoát nước, đồng thời cải thiện khả năng lưu thông của các kênh rạch này, góp phần quan trọng trong việc phòng chống cháy rừng vào mùa khô.
Cây Mai dương, một loài thực vật quý hiếm tại khu bảo tồn Tràm Chim, đang phát triển mạnh mẽ Xuất xứ từ Nam Mỹ, cây Mai dương có chiều cao trung bình từ 30 đến 40 cm, nhưng tại Đồng bằng sông Cửu Long, cây có thể đạt chiều cao từ 3 đến 4 m và có tuổi thọ lâu dài Gai trên thân cây khiến việc di chuyển trở nên khó khăn Sự phân bố của cây Mai dương đã được ghi nhận tại 13 tỉnh thành ở Đồng bằng sông Cửu Long, được biết đến là các vùng ngập nước.
Cá lau kính là loài cá thường được nuôi trong các hồ kính và bám sát vào mặt kính để ăn rong rêu, từ đó có tên gọi này Trong quá trình nhân giống, nuôi dưỡng và buôn bán, cá lau kính đã trở thành loài xâm hại tại một số quốc gia Loài cá này có khả năng sinh tồn và phát triển trong điều kiện thiếu oxy, nước tù đọng và nhiệt độ cao Nó có thể cạnh tranh trực tiếp với các loài cá bản địa, gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái.
5c Bơu vàng, một loài sinh vật xâm hại, đã xâm nhập và nuôi thử nghiệm tại Việt Nam từ sau năm 1989 Sau đó, loài này đã phát tán mạnh mẽ, gây hại cho các vùng canh tác lúa, ao hồ, sông rạch và các khu vực nông nghiệp khác 5c Bơu vàng sinh trưởng nhanh, sinh sản nhiều và ăn hoa màu, lúa, rau xanh, gây thiệt hại cho cây trồng trong nông nghiệp, làm phá vỡ cấu trúc của chuỗi thực phẩm tự nhiên và gia tăng nguy cơ lai tạp với các loài khác Sự phát tán của loài này có thể gây ô nhiễm môi trường nước 5c Bơu vàng lan truyền chủ yếu theo dòng nước trong hệ thống kênh rạch và các vùng nông nghiệp.
S thay %i khí h u toàn c u
Hoạt động của con người đã làm gia tăng phát thải các khí gây hiệu ứng nhà kính như CO2, CH4 và N2O, dẫn đến sự thay đổi khí hậu toàn cầu, bao gồm nhiệt độ và mực nước biển Nhiều nghiên cứu từ các nhà khoa học và tổ chức quốc tế đã chứng minh rõ ràng về hiện tượng này (IPCC 2007; Kelly và Adger, 2000).
Theo các báo cáo, nếu xu hướng phát triển không được kiểm soát, biến đổi khí hậu sẽ gây ra tình trạng nước biển dâng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến các khu vực trồng lúa và các vùng ven biển Điều này có thể dẫn đến việc mất mát 15.000 - 20.000 km² đất canh tác, ảnh hưởng đến khoảng 3,5 đến 5 triệu người sống ở vùng đồng bằng.
Khái ni m
L ch s) nghiên c u t ng p n c ki n t o
Nghiên cứu về ô nhiễm môi trường và quản lý tài nguyên thiên nhiên sử dụng các công cụ quan trọng như phương trình chuyển vận chất ô nhiễm hòa tan trong nước (Schnoor, 1996) và mô hình mô phỏng kín trong lĩnh vực hóa học của tầng ngậm nước (Wynn và Liehr, 2000) Các nghiên cứu cũng xem xét ảnh hưởng của các chất ô nhiễm trong thiết kế tầng ngậm nước, bao gồm tác động của các yếu tố thời gian và hàm lượng chất ô nhiễm (Kadlec et al., 2000) Thí nghiệm tại vùng tầng ngậm nước Predo Riverside County, California, đã đánh giá và so sánh đường cong xuyên tuyến (breakthrough curve – BTC) của hai hóa chất Rhodamine WT® và Bromide để xác định tính thẩm thấu của tầng ngậm nước (Lin et al., 2003).
Phân lo i t ng p n c ki n t o
t ng p n c ki n t o ch y m t
Việc thiết kế vùng nước mặn cần phù hợp với các loại cây phát triển trong môi trường sống tự nhiên Độ sâu tối ưu cho khu vực này thường dao động từ 0.6 đến 1.0 mét, nhằm hạn chế dòng chảy tràn trên bề mặt Khi thiết kế, cần xem xét cách mô phỏng các yếu tố sinh thái trong môi trường, đảm bảo cân bằng hệ sinh thái với các loại thực vật và cây trồng phù hợp Lượng nước chảy và thoát hơi trong khu vực cũng cần được quản lý để duy trì độ ẩm và sự phát triển của thực vật Các dòng nước trong khu vực này thường được phân loại dựa trên loại thực vật sinh trưởng bên trong.
Mặc dù không phải tất cả các loại thực vật thủy sinh đều phù hợp cho một khu vực nhất định, nhưng chúng ta có thể tìm những loại thực vật thân lấn phổ biến như Sậy (Phragmites australis) và Lác hàn (Scripus spp.) để cải thiện môi trường sống.
N ng (Eleochris spp.) và c- uôi mèo (Typha spp.) là những thực vật nổi bật trên mặt nước, cùng với bèo L.c bình (Eichhornia crassipes) và bèo T m (Lemma spp.) Ngoài ra, các loài thực vật lá nổi như cây Súng tr&ng (Nymphaea spp.), Sen (Nelumbo spp.) và Súng vàng (Nuphar spp.) cũng rất phổ biến Những thực vật này tạo thành các hệ sinh thái phong phú trên mặt nước, góp phần vào sự đa dạng sinh học.
S y (Phragmites australis) và c- N n (Scripus spp.) là những loài thực vật sống ngập chìm trong nước, cùng với các loài thủy sinh như Th y th o (Elodea spp.), rong Kim ng (Myriophyllum spp.) và rong Th y ki u (Najas spp.).
t ng p n c ki n t o ch y ng m
Tăng cường khả năng sinh trưởng của cây trồng bằng cách sử dụng các kênh d0n Việc lót tấm nylon hoặc lót t sét sẽ giúp cải thiện độ thoáng khí và độ ẩm cho đất, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho cây phát triển Bên cạnh đó, việc áp dụng các biện pháp này sẽ giúp cây trồng thích ứng tốt hơn với môi trường, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
Có hai loại hệ thống chảy trong kiến trúc mặn, bao gồm hệ thống chảy ngang và hệ thống chảy dọc Việc lựa chọn kiểu chảy phụ thuộc vào hình dạng, điều kiện môi trường và lượng thời gian Nguyên tắc vận hành chung là nước sẽ chảy theo các cao trình của khu vực kiến trúc mặn qua lòng dẫn và các cây trồng thủy sinh Nước có thể được xử lý qua quá trình hóa lý và hóa sinh phức tạp, bao gồm hấp thụ, bốc hơi và thoái biến do vi sinh Cuối cùng, nước được xử lý sẽ được thải ra ngoài qua các lỗ sàn, ống dẫn, hoặc các hệ thống thoát nước khác Kiến trúc mặn còn được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau, tùy theo tác giả, như bãi lấp có cây trồng, phương pháp vùng rừng, và hệ thống lạc kết hợp giữa cây trồng và cát.
5ng d0n n c vào t th m nh- (a) t ng p n c ki n t o ch y m t v i th c v t thân l n
(c) t ng p n c ki n t o ch y m t v i th c v t lá n%i, r, trong t
(d) t ng p n c ki n t o ch y m t v i th c v t thân l n m c k t th m trên m t n c
(e) t ng p n c ki n t o ch y m t v i th c v t thân l n m c chìm d i n c
5ng d0n n c vào 5ng / p tràn d0n n c ra
5ng d0n n c vào 5ng / p tràn d0n n c ra
5ng d0n n c vào 5ng / p tràn d0n n c ra
5ng d0n n c vào 5ng / p tràn d0n n c ra áy tr i lót t th m nh - t th m nh-
Hình 2.3 Các ki u t ng p n c ki n t o ch y m t
Hình 2.4 Sơ t ng p n c ki n t o ch y ng m theo chi u ngang
Hình 2.5 Sơ t ng p n c ki n t o ch y ng m theo chi u ng
2.2.3 So sánh t ng p n c ki n t o ch y m5t và ch y ng"m
Bảng 2.1 liệt kê các ưu điểm và nhược điểm của hai kiểu tấm pin năng lượng mặt trời: tấm pin đơn tinh thể và tấm pin đa tinh thể Qua bảng so sánh này, có thể thấy tấm pin đơn tinh thể có nhiều ưu thế hơn tấm pin đa tinh thể Nó có khả năng chống lại sự bám bụi, phơi bày màu sắc tốt hơn, phát triển công suất hiệu quả hơn và ít bị ảnh hưởng bởi các mảnh bụi bẩn do nước Diện tích của khu tấm pin đơn tinh thể nhỉnh hơn tấm pin đa tinh thể so với cùng một điều kiện ánh sáng Nhiều nơi trên thế giới sử dụng tấm pin đơn tinh thể với chất lượng cao nhằm tối ưu hóa các nguồn năng lượng tái tạo Tuy vậy, cũng có nơi chọn phương án bố trí tấm pin đa tinh thể để xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường.
Hệ thống M$ thường chọn kiểu tổ chức ngang, trong khi châu Âu lại chuộng kiểu tổ chức dọc (Davis, 1995) Lý do cho sự khác biệt này là do châu Âu có mật độ dân số cao hơn, trong khi M$ lại thường gặp phải những thách thức về mặt chi phí Ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long, hệ thống tổ chức ngang có vẻ phù hợp hơn với kiểu tổ chức dọc do địa hình cao và cách biệt tự nhiên giữa các khu vực.
B ng 2.1 So sánh u i m và nh c i m c a hai ki u hình t ng p n c ki n t o
•Chi phí xây d ng, v n hành và qu n lý th p
•T i thi u hóa thi t b cơ khí, n ng l ng và k n ng qu n lý
•2n nh nhi t ! và 'm ! cho khu v c
• Kém lo i b- nitrogen, phosphorous và vi khu'n
• Gây mùi hôi do s phân h y các ch t h#u cơ
• Khó ki m soát mu+i, côn trùng và các m m b nh khác
• R i ro cho tr6 em và gia súc
•Lo i b- hi u qu nhu c u oxy sinh hóa (BOD), nhu c u oxy hóa h c (COD), t%ng các ch t r&n lơ l)ng (TSS), kim lo i n ng
•Gi m thi u mùi hôi, vi khu'n
•T i thi u hóa thi t b cơ khí, n ng l ng và k n ng qu n lý
•V n hành quanh n m trong i u ki n nhi t i
• T n thêm chi phí cho v t li u cát, s-i
• N c th i ch a TSS cao có th gây tình tr ng úng ng p
(Davis, 1995) Trong m!t báo cáo c a m!t s nhà khoa h c, hi u qu x) lý ch t ô nhi,m t i nhi u h th ng t ng p n c ki n t o khác nhau M$ ã c t%ng k t nh b ng 2.2
B ng 2.2 Hi u qu lo i b- BOD5 và TSS t i m!t s khu t ng p n c ki n t o a i m Ki u h th ng t ng p n óc ki n t o
Hệ thống tĩnh lặng kiểu lai là một phương pháp hiệu quả trong việc gia tăng khả năng xử lý ô nhiễm chất hữu cơ, đặc biệt trong quá trình nitrit hóa và nitrat hóa Theo nghiên cứu của Donald (2000), việc kết hợp giữa các hệ thống tĩnh lặng và dòng chảy có thể cải thiện đáng kể hiệu suất xử lý Hình 2.7 cho thấy rằng hệ thống xử lý kiểu lai có thể thu gom các chỉ tiêu ô nhiễm như BOD5, COD và TSS, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nitrat hóa (Vymazal, 2005).
T t nhiên, khu xây d ng t ng p n c ki n t o ki u lai s* làm gia t ng chi phí t ai, xây d ng, qu n lý v n hành và m!t s phi n toái v mùi hôi, m m b nh có th có
Hình 2.6 H th ng t ng p n c ki n t o k t h p gi#a ch y m t và ch y ng m
Hình 2.7 H th ng k t h p t ng p n c ki n t o ch y ng m theo ph ơng ngang
(tr c) và ph ơng ng (sau)
Hình 2.8 H th ng k t h p t ng p n c ki n t o ch y ng m theo ph ơng ng
(tr c) và ph ơng ngang (sau)
Hệ thống xử lý nước thải qua cây trồng áp dụng nhiều phương pháp khác nhau để phù hợp với các loại cây trồng thân lớn và có thể xử lý qua nhiều cấp độ khác nhau Các hệ thống này được phân chia thành ba bậc: (i) Làm sạch nước thải bằng các biện pháp xử lý bậc một; (ii) Lọc nước thải bằng thực vật thân lớn thông qua biện pháp xử lý bậc hai; và (iii) Lọc nước thải qua thực vật thân lớn bằng biện pháp xử lý bậc ba.
X) lý b c hai và b c ba s* ph thu!c vào nhi u y u t nh tính ch t n c th i, yêu c u x) lý, khí h u, di n tích t M!t h th ng t ơng t nh v y ã th) nghi m g i là H th ng Bãi c Ao- m l y (Marsh-Pond-Meadow System) H th ng này k t h p dùng các m l y, th c v t th y sinh và ng c- tr ng trên t cát ã làm gi m 77% ammonia nitrogen và 82% t%ng phosphorus theo trung bình n m (Conway và Murtha 1989)
Hệ thống xử lý nước thải M!t h th ng x) lý n c th i qua t tại Pháp, được phát triển bởi Ti n trình Vi n Max-Planck, C Lienard (1990) và B Brix (1993), bao gồm 5 cấp Mỗi cấp có nhiều chủng song song với cây trồng như Sậy (Phragmites australis), Lác (Scirpus lacustris) và Hương c (Iris pseudacorus) Dòng chảy đi qua cấp đầu tiên theo phương thẳng đứng và hai cấp sau theo phương ngang Cấp đầu tiên tập trung vào việc xử lý cơ học, trong khi các cấp tiếp theo kết hợp với cây trồng để xử lý hiệu quả chất rắn lơ lửng và BOD.
Hình 2.9 H th ng x) lý qua t - cây tr ng a c p, thi t k t i u gi nh (Brix, 1993)
2.4 ÁNH GIÁ TÍNH KINH T1 KHI S7 D8NG T NG P N C KI1N T O
X7 LÝ N C TH+I SO V I CÁC K9 THU T KHÁC
Việc đánh giá theo chỉ tiêu kinh tế xã hội là giải pháp quan trọng cho việc xử lý những vấn đề hiện tại, có thể khác nhau tùy theo địa phương, tính chất của vấn đề và yêu cầu xử lý cụ thể.
Vào năm 2003, nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các biện pháp tưới tiêu cho cây trồng, với lượng mưa từ 70 – 150 mm/ngày, là khả thi và phù hợp cho các thôn làng và cộng đồng nông thôn.
Theo Cueto (1993), khi so sánh giá trị hiện tại (present value) của chi phí tại Texas, một nhà máy xử lý có thể phục vụ cho một cộng đồng khoảng 50.000 người với một khu xử lý có thiết kế tương ứng trong vòng 20 năm và tỷ lệ chiết khấu 10% Điều này cho thấy rằng, với khả năng xử lý không dưới 7 triệu gallons mỗi ngày (MGD), hệ thống này có thể mang lại giá trị kinh tế cao hơn.
L & ng l c ch t r & n L o i S S , B O D N v à P h # u c ơ N it ra t h óa B O D K h ) n it ra t P v ô c ơ N p ox y K h ) N v à P v ô c ơ
Hình 2.10 So sánh giá tr hi n t i th c gi#a u t xây d ng m!t khu t ng p n c ki n t o và m!t nhà máy x) lý n c th i thông th ng (Hai tr.c chia theo logarit)
Trong bài báo của Fujie (1987), tác giả đã trình bày một mối tương quan giữa hiệu quả năng lượng và chỉ số BOD khi so sánh các phương án công nghệ xử lý nước thải Cụ thể, năng lượng trên mỗi kW cần thiết để xử lý 1 - 2 kg BOD có thể tạo ra khoảng 5 – 10 kg BOD cho mỗi mét vuông mỗi ngày.
Hình 2.11 Các ph ơng án ch n l a k$ thu t x) lý n c th i d a vào hi u qu n ng l ng và m c lo i b- BOD mong mu n (Yamagiwa, 2007)
Ngu n: Yamagiwa s)a %i t hình g c c a Fujie (1987), Chemistry và Chemical
Industry: 40(1), trang 168, (ti ng Nh t)
Ch ng 3 M:T S0 TH;C V T PHÁT TRI N - T
NG P N C VÙNG , NG B < NG SÔNG C7U LONG
Các thực vật sống trong môi trường ngập nước phân bố rộng rãi khắp thế giới, bao gồm các mảng lầy, khu vực than bùn, ven các ao, hồ, sông và cửa sông Những thực vật này thường được định nghĩa là "các thực vật phát triển trong nước hoặc trên các khu vực ngập nước thiếu oxy" (Cowardin et al., 1979) Nhóm thực vật này bao gồm nhiều loài thân thảo và thân gỗ Nhiều tác giả đã nghiên cứu và định nghĩa về thực vật khu vực ngập nước (Bảng 3.1).
B ng 3.1 Các nh ngh a v th c v t t ng p n c nh ngh&a Ngu!n
“Các th c v t phát tri n trên các khu v c n n t thi u oxy nh k ho c th ng xuyên do ch a m!t l ng l n n c”
“Các th c v t phát tri n trong n c hay trên các khu v c n n t thi u oxy nh k ho c th ng xuyên do ch a m!t l ng l n n c”
“Các th c v t có kích th c l n phát tri n trong n c hay trên các khu v c n n t thi u oxy nh k ho c th ng xuyên do ch a m!t l ng l n n c; các th c v t th ng g p các khu 'm t”
Các thực vật có kích thước lớn phát triển chủ yếu trong môi trường nước, đặc biệt ở những khu vực thiếu oxy, như các hệ sinh thái nước ngọt Điều này bao gồm các loài sinh vật và thực vật thích nghi với điều kiện nước.
Cá thích nghi với môi trường nước, đặc biệt là ở các khu vực tĩnh lặng hoặc bão hòa nước Chúng có thể di chuyển và sinh sống trong nhiều điều kiện khác nhau, cho thấy khả năng thích ứng cao của từng loài hoặc nhóm cá.
t ng p n c ki n t o ki u lai
Việc xây dựng kiểu tĩnh nhằm gia tăng hiệu quả khử nitơ trong nước thải, như đã nêu trong các hình 2.6, 2.7 và 2.8, là rất quan trọng (Donald, 2000) Một hệ thống tĩnh kết hợp với dòng chảy ngang có khả năng hỗ trợ quá trình nitrit hóa, sau đó tiếp tục là quá trình khử nitrat Hình 2.7 cho thấy rằng một hệ thống xử lý kiểu tĩnh phải phù hợp giữa hai hệ thống và dòng chảy ngang có thể thu gom các chỉ tiêu ô nhiễm như BOD5, COD, TSS, đồng thời cung cấp điều kiện cần thiết cho quá trình nitrat hóa (Vymazal, 2005).
T t nhiên, khu xây d ng t ng p n c ki n t o ki u lai s* làm gia t ng chi phí t ai, xây d ng, qu n lý v n hành và m!t s phi n toái v mùi hôi, m m b nh có th có
Hình 2.6 H th ng t ng p n c ki n t o k t h p gi#a ch y m t và ch y ng m
Hình 2.7 H th ng k t h p t ng p n c ki n t o ch y ng m theo ph ơng ngang
(tr c) và ph ơng ng (sau)
Hình 2.8 H th ng k t h p t ng p n c ki n t o ch y ng m theo ph ơng ng
(tr c) và ph ơng ngang (sau)
Hệ thống xử lý nước thải qua cây trồng là một phương pháp hiệu quả để xử lý nước thải từ nhiều loại cây trồng thân lớn Theo Brix (1993), Conway và Murtha (1989), cũng như Lienard et al (1990), các hệ thống này có thể được phân loại theo ba cấp độ: cấp độ một là làm sạch nước thải bằng các kỹ thuật cơ học; cấp độ hai là xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học; và cấp độ ba là xử lý nước thải thông qua các kỹ thuật sinh học nâng cao.
X) lý b c hai và b c ba s* ph thu!c vào nhi u y u t nh tính ch t n c th i, yêu c u x) lý, khí h u, di n tích t M!t h th ng t ơng t nh v y ã th) nghi m g i là H th ng Bãi c Ao- m l y (Marsh-Pond-Meadow System) H th ng này k t h p dùng các m l y, th c v t th y sinh và ng c- tr ng trên t cát ã làm gi m 77% ammonia nitrogen và 82% t%ng phosphorus theo trung bình n m (Conway và Murtha 1989)
Mô hình xử lý nước thải qua cây trồng đã được nghiên cứu tại Pháp, với sự tham gia của Tiến sĩ Vin Max-Planck, các nhà khoa học Lienard (1990) và Brix (1993) Mô hình này bao gồm 5 cấp, với các loại cây trồng như Sậy (Phragmites australis), Lác (Scirpus lacustris), và Hương c (Iris pseudacorus) được trồng song song Dòng chảy đi qua cấp đầu tiên theo phương thẳng đứng và hai cấp tiếp theo theo phương ngang Cấp đầu tiên hoạt động như bể tiếp nhận xử lý cơ học, trong khi các cấp sau kết hợp với cây trồng để xử lý hiệu quả chất rắn lơ lửng và BOD Hệ thống này đã xử lý rất tốt các chất ô nhiễm trong nước.
Hình 2.9 H th ng x) lý qua t - cây tr ng a c p, thi t k t i u gi nh (Brix, 1993)
2.4 ÁNH GIÁ TÍNH KINH T1 KHI S7 D8NG T NG P N C KI1N T O
X7 LÝ N C TH+I SO V I CÁC K9 THU T KHÁC
Việc đánh giá theo chỉ tiêu kinh tế chính là giải pháp hiệu quả cho việc xử lý nước thải, có thể áp dụng theo nhiều phương pháp khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm, tính chất nước thải và yêu cầu xử lý cụ thể.
Vào năm 2003, nghiên cứu cho thấy việc áp dụng công nghệ tưới nhỏ giọt với mức độ nước từ 70 – 150 mm/ngày là hoàn toàn khả thi và phù hợp cho các thôn làng, cộng đồng nông thôn Công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm nước mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất cây trồng, đặc biệt là với cây sầu riêng và cây mèo.
Theo nghiên cứu của Cueto (1993), khi so sánh giá trị hiện tại (present value) của một nhà máy xử lý nước tại Texas, với một cộng đồng 50.000 người và khu xử lý có thời gian thiết kế 20 năm cùng tỷ lệ chiết khấu 10%, cho thấy rằng nếu nhà máy có khả năng xử lý không dưới 7 triệu gallons mỗi ngày (MGD), thì hệ thống xử lý nước sẽ có giá trị kinh tế cao hơn.
L & ng l c ch t r & n L o i S S , B O D N v à P h # u c ơ N it ra t h óa B O D K h ) n it ra t P v ô c ơ N p ox y K h ) N v à P v ô c ơ
Hình 2.10 So sánh giá tr hi n t i th c gi#a u t xây d ng m!t khu t ng p n c ki n t o và m!t nhà máy x) lý n c th i thông th ng (Hai tr.c chia theo logarit)
Trong một bài báo bằng tiếng Nhật, Fujie (1987) đã trình bày một thực nghiệm quan trọng về việc so sánh hiệu quả năng lượng và việc thải loại BOD khi so sánh các phương án công nghệ xử lý nước thải Kết quả cho thấy rằng năng lượng trên mỗi kWh cần thiết để xử lý 1 - 2 kg BOD thì tổng lượng BOD có thể thải ra là từ 5 - 10 kg cho mỗi mét vuông mỗi ngày.
Hình 2.11 Các ph ơng án ch n l a k$ thu t x) lý n c th i d a vào hi u qu n ng l ng và m c lo i b- BOD mong mu n (Yamagiwa, 2007)
Ngu n: Yamagiwa s)a %i t hình g c c a Fujie (1987), Chemistry và Chemical
Industry: 40(1), trang 168, (ti ng Nh t)
Ch ng 3 M:T S0 TH;C V T PHÁT TRI N - T
NG P N C VÙNG , NG B < NG SÔNG C7U LONG
Các thực vật sống ngập nước phân bố rộng rãi khắp thế giới, bao gồm các mảng lầy, các khu vực than bùn, ven các ao, hồ, sông, và cửa sông Chúng thường được định nghĩa là "các thực vật phát triển trong nước hay trên các khu vực ngập nước thiếu oxy" (Cowardin et al., 1979) Thực vật này bao gồm nhiều loài thân thảo và thân gỗ, và có nhiều tác giả đã nghiên cứu về thực vật khu vực ngập nước (Bảng 3.1).
B ng 3.1 Các nh ngh a v th c v t t ng p n c nh ngh&a Ngu!n
“Các th c v t phát tri n trên các khu v c n n t thi u oxy nh k ho c th ng xuyên do ch a m!t l ng l n n c”
“Các th c v t phát tri n trong n c hay trên các khu v c n n t thi u oxy nh k ho c th ng xuyên do ch a m!t l ng l n n c”
“Các th c v t có kích th c l n phát tri n trong n c hay trên các khu v c n n t thi u oxy nh k ho c th ng xuyên do ch a m!t l ng l n n c; các th c v t th ng g p các khu 'm t”
Các thực vật có kích thước lớn phát triển chủ yếu trong môi trường nước, đặc biệt ở những khu vực nước thiếu oxy hoặc thường xuyên bị ô nhiễm Điều này bao gồm các hệ sinh thái thực vật và thực vật thủy sinh.
Cá thích nghi với môi trường nước, bao gồm các khu vực nước ngọt và khu vực bão hòa nước Chúng có khả năng di chuyển rộng rãi, cho phép một loài hoặc các nhóm cá thích nghi với các điều kiện sống khác nhau.
Các thực vật có kích thước lớn phát triển chủ yếu trong môi trường nước, thường gặp ở các khu vực nước thiếu oxy hoặc ngập lụt do mực nước dâng cao Những thực vật này thường xuất hiện tại các khu vực ngập nước hay môi trường nước.
(Federal Interagency Committee for Wetland Delineation
“Các th c v t phát tri n trong i u ki n môi tr ng c c
'm… các th c v t có kích th c l n phát tri n trong n c hay các ch t n n ng p n c hay t hay các ch t n n có i u ki n y m khí theo chu k ”
Các thực vật trong môi trường nước có thể được phân loại thành nhiều nhóm khác nhau, bao gồm thực vật nước ngọt (limnophyte), thực vật thủy sinh lớn (aquatic macrophyte), thực vật sống ở cả nước và trên cạn (amphiphyte), và thực vật nổi (helophyte) Bài viết này sẽ tập trung vào các loài thực vật thường gặp trong hệ sinh thái ngập nước thuộc vùng sông Cửu Long (BSCL) và những loài thực vật đặc trưng trong môi trường ngập nước.
3.2 VAI TRÒ C A TH;C V T TRONG X7 LÝ N C TH+I
Thực vật trong vùng ngập nước đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải, là tác nhân làm sạch môi trường tự nhiên Chúng liên kết môi trường vô cơ và hữu cơ, giúp cải thiện chất dinh dưỡng trong quá trình chuyển đổi và cung cấp oxy cho bùn, phát triển trong điều kiện bão hòa hoặc gần bão hòa Thực vật tham gia vào chu trình tuần hoàn nước và các chất dinh dưỡng, với vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh thái Chúng tạo ra các tác động lý học, giảm tốc độ dòng chảy và giữ lại các chất rắn trong nước Thực vật cũng góp phần tăng cường khả năng hấp thụ carbon thông qua quá trình quang hợp, cung cấp nguồn carbon cho vi sinh vật Ngoài ra, chúng tạo môi trường bám cho vi khuẩn phát triển thành màng sinh học, hỗ trợ phân hủy các chất ô nhiễm Thực vật còn cung cấp oxy cho các quá trình phân hủy của vi sinh vật, đặc biệt là các loài thích nghi như Sậy, giúp tăng cường quá trình nitrate hóa Cuối cùng, vùng ngập nước tạo môi trường sống cho các sinh vật hoang dã, góp phần quan trọng vào sự đa dạng sinh học trong khu vực.
Các loài thực vật nổi (emergent plant) phổ biến nhất trong các khu tả ngập nước là các loài thuộc họ một lá mầm (monocotyledons) Những loài này thường chiếm ưu thế trong các môi trường ngập nước như họ Hòa bông (Poaceae), họ Cói (Cyperaceae) và họ Bạc.
(Juncaceae), h B H ơng (hay còn g i là h c- n n, h B n b n - Typhaceae), h Tr ch t (hay còn g i là h Mã n c – Alismataceae), h Rau r m
(Polygonaceae), h Ráy (h Chân bê, h Môn –
Araceae), h Hoa Môi (Lamiaceae), h H&c tam l ng
(Sparganiaceae) Th c v t hai là m m có h Cúc (còn g i là H ng d ơng, h Cúc tây – Asteraceae)
Hình 3.1 Cây cói Ngu n: http://www.vncreatures.net/pictures/plant/3255.JPG
Phragmites australis) (Hình 3.2) là m!t th c v t n%i ph% bi n
nh ngh a
Thực vật sống trong các khu vực ngập nước được phân bố rộng rãi khắp thế giới, bao gồm các mảng lầy, khu vực than bùn, ven ao, hồ, sông và các vùng ngập nước khác Những thực vật này thường được định nghĩa là “các thực vật phát triển trong nước hoặc trên các khu vực nền tảng thiếu oxy, đặc biệt là trong môi trường ngập nước” (Cowardin et al., 1979) Chúng bao gồm nhiều loài thân thảo và thân gỗ, với nhiều tác giả đã nghiên cứu và định nghĩa về thực vật khu vực ngập nước.
B ng 3.1 Các nh ngh a v th c v t t ng p n c nh ngh&a Ngu!n
“Các th c v t phát tri n trên các khu v c n n t thi u oxy nh k ho c th ng xuyên do ch a m!t l ng l n n c”
“Các th c v t phát tri n trong n c hay trên các khu v c n n t thi u oxy nh k ho c th ng xuyên do ch a m!t l ng l n n c”
“Các th c v t có kích th c l n phát tri n trong n c hay trên các khu v c n n t thi u oxy nh k ho c th ng xuyên do ch a m!t l ng l n n c; các th c v t th ng g p các khu 'm t”
Các thực vật có kích thước lớn phát triển chủ yếu trong môi trường nước, đặc biệt là ở các khu vực nghèo oxy hoặc thường xuyên bị ngập Điều này bao gồm các loài sinh vật thủy sinh và thực vật thích ứng với nước.
Cá thích nghi với môi trường nước ngọt hoặc các khu vực bão hòa nước, cho phép chúng di chuyển và sinh sống trong nhiều điều kiện khác nhau Các loài cá này có khả năng thích ứng cao, giúp chúng tồn tại và phát triển trong các hệ sinh thái đa dạng.
Các thực vật có kích thước lớn phát triển chủ yếu trong môi trường nước, đặc biệt là ở những khu vực nghèo oxy hoặc thường xuyên ngập lụt Những thực vật này thường gặp trong các khu vực trũng, nơi có môi trường nước đặc trưng.
(Federal Interagency Committee for Wetland Delineation
“Các th c v t phát tri n trong i u ki n môi tr ng c c
'm… các th c v t có kích th c l n phát tri n trong n c hay các ch t n n ng p n c hay t hay các ch t n n có i u ki n y m khí theo chu k ”
Các thực vật nước ngọt bao gồm nhiều loại khác nhau như thực vật thủy sinh (limnophyte), thực vật có kích thước lớn (aquatic macrophyte), thực vật sống trong nước hoặc trên cạn (amphiphyte), và thực vật nổi (helophyte) Bài viết này tập trung vào các loài thực vật thường gặp trong khu vực thuộc sông Cửu Long (BSCL) và những loài thực vật đặc trưng trong hệ sinh thái nước ngọt.
3.2 VAI TRÒ C A TH;C V T TRONG X7 LÝ N C TH+I
Thực vật vùng ngập nước đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải, là tác nhân làm sạch môi trường Nhờ tác động của ánh sáng mặt trời, cây cối trong vùng ngập nước đã liên kết môi trường vô cơ và hữu cơ Thực vật trong vùng ngập nước tham gia vào quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng và cung cấp oxy cho bầu r, phát triển trong điều kiện bão hòa hoặc cận bão hòa Chúng có vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng nước, giảm tốc độ dòng chảy và giữ lại các chất ô nhiễm Cây phát triển theo chiều sâu và chiều ngang, tạo thành một mạng lưới liên kết, giúp thu gom và giữ lại các ion Các khí khổng trong cây giúp vận chuyển oxy từ lá xuống rễ, cung cấp oxy cho các hoạt động phân hủy chất ô nhiễm của vi sinh vật Thực vật cũng có khả năng phóng thích một lượng lớn chất hữu cơ, góp phần cung cấp carbon cho quá trình khử nitrate của vi sinh vật Chúng tạo ra môi trường bám cho vi khuẩn phát triển thành các màng sinh học, giúp phân hủy các chất ô nhiễm Hơn nữa, thực vật còn tạo nên môi trường hiếu khí, cung cấp oxy cho các quá trình phân hủy của vi sinh vật Sậy là loài thực vật thích hợp nhất cho quá trình khử nitrate, do khả năng vận chuyển oxy vượt trội Cuối cùng, thực vật vùng ngập nước tạo môi trường sống cho các sinh vật hoang dã, góp phần quan trọng cho khu vực sinh thái.
Các loài thực vật nổi (emergent plant) phổ biến nhất trong các khu vực ngập nước là các loài thuộc họ một lá mầm (monocotyledons) Những loài này thường chiếm ưu thế trong các môi trường nước ngọt, ví dụ như họ Hòa bình (Poaceae), họ Cói (Cyperaceae) và họ Bạc.
(Juncaceae), h B H ơng (hay còn g i là h c- n n, h B n b n - Typhaceae), h Tr ch t (hay còn g i là h Mã n c – Alismataceae), h Rau r m
(Polygonaceae), h Ráy (h Chân bê, h Môn –
Araceae), h Hoa Môi (Lamiaceae), h H&c tam l ng
(Sparganiaceae) Th c v t hai là m m có h Cúc (còn g i là H ng d ơng, h Cúc tây – Asteraceae)
Hình 3.1 Cây cói Ngu n: http://www.vncreatures.net/pictures/plant/3255.JPG
Phragmites australis) (Hình 3.2) là m!t th c v t n%i ph% bi n
Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực BSCL Trong điều kiện tươi tốt hoặc bán tươi tốt, cây sậy có thể cao tới 4 mét Rễ của cây sậy phát triển mạnh mẽ với chiều dài lên tới 70 cm và sâu từ 30 đến 60 cm.
Hình 3.2 Cây s y khu th c nghi m t ng p n c ki n t o tr ng i h c C n Thơ (khu I)
Các loài thân g+ khu t ng p n c nhân t o bao g m các cây thân g+ và thân b.i các khu t ng p n c ven sông, r ng khu m l y và các khu t than bùn
Ví d nh cây B.t m c (Taxodium distichum), cây c (Rhizophora apiculata) (Hình 3.3), cây Tràm (Melaleuca)
Các cây thân b.i bao g m các loài thu!c h Hoa H ng (Rosaceae), h Sơn thù du (Cornaceae), h Cà phê (Rubiaceae), h Cáng lò (Bettulaceae), h + quyên (Ericaceae)…
Hình 3.3 Cây c Ngu n: http://www.phylodiversity.net/borneo/delta/ Itemscan/rhizoph.gif
Thực vật sống chìm có khả năng sinh trưởng phía dưới mặt nước, chúng hấp thụ oxy hòa tan trong nước để phục vụ cho quá trình hô hấp và carbonic trong nước cho quá trình quang hợp Nhiều loài còn sử dụng bicarbonate hòa tan trong nước để hỗ trợ quang hợp Hầu hết các loài thực vật sống chìm có rễ bám vào lớp bùn, tuy nhiên, có một số loài không có rễ và trôi nổi trong nước như rong đuôi chồn (Coon’s tail).
Ceratophyllum demersum là một loài thực vật sống chìm có vai trò quan trọng trong việc quang hợp và cải thiện chất lượng nước (Cook, 1996) Thân và lá của nó mềm mại, không chứa lignin, giúp chúng có khả năng linh hoạt cao và dễ dàng di chuyển theo dòng nước mà không bị cản trở Các loài thực vật sống chìm này thường bám vào lớp bùn, thu hút các chất dinh dưỡng cần thiết để phát triển, đồng thời giúp cải thiện chất lượng nước nhờ vào khả năng hấp thu các chất dinh dưỡng.
Ngu n: http://aquat1.ifas.ufl.edu/cerdem2.jpg
3.3.3 Các th c v t có lá n i trên m5t n c
Các loài thực vật thủy sinh như H Súng (Nymphaeaceae) và Rong Mái chèo (Potamogetonaceae) có lá nổi trên mặt nước, với hình dạng tròn, oval hoặc hình tim Lá của chúng được bao bọc bởi lớp vỏ bên ngoài chắc chắn, giúp tránh bị rách và có cấu trúc dai nhờ vào đặc điểm sinh học của chúng.
Các khí khổng (stoma) trên bề mặt lá giúp cây tiếp xúc với khí quyển, cho phép quá trình hô hấp diễn ra Lá của các cây thuộc họ Súng dài và linh hoạt, giúp cho lá vươn lên và trải ra khắp mặt nước, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bốc hơi nước qua bề mặt.
Hình 3.5 Cây súng Ngu n: http://herba.msu.ru/shipunov/ else/images/nymph.png
Các loài thực vật trôi nổi, như H bèo t m (Lemnaceae) với các chi nh Lemna, Spirodela, Wolffia, có lá và thân nổi trên mặt nước, không bám xuống đáy Ngoài ra, còn có các loài lớn hơn như L.c bình (Eichhornia crassipes) và bèo Cái (Pista stratiotes) với rễ dài, giúp chúng thu nhận chất dinh dưỡng từ môi trường nước.
Các vùng đất ngập nước là những hệ sinh thái có năng suất sinh khối cao nhất trên thế giới (Mitsch và Gosselink, 2000) Việc sản xuất sinh khối và thải ra carbon hữu cơ từ các khu vực này khiến chúng trở thành một bộ phận quan trọng của hành tinh Các sản phẩm từ các khu đất ngập nước bao gồm gỗ (khu đất ngập nước ven sông – bottomland wetland), than bùn (từ các mảnh đất – bog) và các cây lương thực như lúa nước (Oryza sativa), bù (Trapa bispinosa) và nhiều loài cây thuộc chi Việt quốc (Vaccinium).
H th c v t t ng p n c b e d a b i vi c thay %i các y u t th y v n, do quá trình phú d (ng hóa và xâm chi m c a các loài ngo i lai và b i các ho t !ng c a con ng i
Sự phân bố của các thực vật ngập mặn phụ thuộc vào sự phân bố của hệ sinh thái ngập mặn, và các yếu tố môi trường chủ yếu ảnh hưởng đến sự phân bố và loài của các thực vật ngập mặn trên thế giới bao gồm: thời tiết, địa hình, địa chất, thủy triều và các khu vực ven biển Một vài loài thực vật ngập mặn được tìm thấy ở nhiều châu lục nên được xếp loại là những loài có phân bố “toàn cầu” (cosmopolitan) Có khoảng 60% các loài thủy sinh thực vật có phân bố hơn một lục địa.
Các nhóm th c v t t ng p n c
Th c v t n%i
Các loài thực vật nổi (emergent plant) chủ yếu xuất hiện trong các khu vực ngập nước là các loài thuộc họ một lá mầm (monocotyledons) Những loài này thường chiếm ưu thế trong các môi trường ngập nước, chẳng hạn như họ Hòa b n (Poaceae), họ Cói (Cyperaceae), và họ B c (Typhaceae).
(Juncaceae), h B H ơng (hay còn g i là h c- n n, h B n b n - Typhaceae), h Tr ch t (hay còn g i là h Mã n c – Alismataceae), h Rau r m
(Polygonaceae), h Ráy (h Chân bê, h Môn –
Araceae), h Hoa Môi (Lamiaceae), h H&c tam l ng
(Sparganiaceae) Th c v t hai là m m có h Cúc (còn g i là H ng d ơng, h Cúc tây – Asteraceae)
Hình 3.1 Cây cói Ngu n: http://www.vncreatures.net/pictures/plant/3255.JPG
Phragmites australis) (Hình 3.2) là m!t th c v t n%i ph% bi n
Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực BSCL Trong điều kiện tươi tốt hoặc bán tươi tốt, cây sậy có thể cao lên đến 4 mét Rễ sậy phát triển mạnh mẽ, với chiều dài có thể đạt tới 70 cm và độ sâu từ 30 – 60 cm.
Hình 3.2 Cây s y khu th c nghi m t ng p n c ki n t o tr ng i h c C n Thơ (khu I)
Các loài thân g+ khu t ng p n c nhân t o bao g m các cây thân g+ và thân b.i các khu t ng p n c ven sông, r ng khu m l y và các khu t than bùn
Ví d nh cây B.t m c (Taxodium distichum), cây c (Rhizophora apiculata) (Hình 3.3), cây Tràm (Melaleuca)
Các cây thân b.i bao g m các loài thu!c h Hoa H ng (Rosaceae), h Sơn thù du (Cornaceae), h Cà phê (Rubiaceae), h Cáng lò (Bettulaceae), h + quyên (Ericaceae)…
Hình 3.3 Cây c Ngu n: http://www.phylodiversity.net/borneo/delta/ Itemscan/rhizoph.gif
Th c v t chìm
Thực vật sống chìm có khả năng sinh trưởng mạnh mẽ nhờ vào sự cung cấp oxy hòa tan trong nước cho quá trình hô hấp và carbonic cho quá trình quang hợp Nhiều loài thực vật này còn sử dụng bicarbonate hòa tan để hỗ trợ quang hợp Mặc dù hầu hết các loài thực vật sống chìm có rễ bám vào lớp bùn, một số loài lại không có rễ và có thể trôi nổi trong nước, như nhung rong Coon’s tail.
Ceratophyllum demersum là một loài thực vật sống chìm có vai trò quan trọng trong việc quang hợp và cải thiện chất lượng nước (Cook, 1996) Thân và lá của nó mềm mại do không có lignin, giúp chúng linh hoạt trong việc di chuyển theo dòng nước mà không bị cản trở Các loài thực vật sống chìm thường bám vào lớp bùn, giúp thu thập dinh dưỡng cần thiết từ môi trường xung quanh, đồng thời hỗ trợ quá trình hấp thụ nước.
Ngu n: http://aquat1.ifas.ufl.edu/cerdem2.jpg
Các th c v t có lá n%i trên m t n c
Các loài thực vật nổi như H Súng (Nymphaeaceae) và Rong Mái chèo (Potamogetonaceae) có lá hình tròn, oval hoặc hình tim, với lớp vỏ bên ngoài giúp chống rách Chúng bám vào chất nền dưới nước, tạo nên sự phong phú cho hệ sinh thái thủy sinh.
Các khí khổng (stoma) trên bề mặt lá giúp cây thực hiện quá trình trao đổi khí với môi trường Lá của các cây thuộc họ Súng dài và linh hoạt, cho phép chúng vươn lên và trải ra khắp mặt nước, từ đó tối ưu hóa quá trình bốc hơi nước qua bề mặt.
Hình 3.5 Cây súng Ngu n: http://herba.msu.ru/shipunov/ else/images/nymph.png
Các th c v t trôi n%i
Lá và thân của các loài thực vật nổi trên mặt nước, như bèo tấm (Lemnaceae) gồm các chi Lemna, Spirodela, Wolffia, thường không bám xuống đáy Ngoài ra, còn có các loài lớn như lục bình (Eichhornia crassipes) và bèo cái (Pistia stratiotes), chúng có rễ dài và đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập chất dinh dưỡng từ môi trường nước.
Các vùng đất ngập nước là những hệ sinh thái có năng suất sinh khối cao nhất trên thế giới (Mitsch và Gosselink, 2000) Việc sản xuất sinh khối và thải ra carbon hữu cơ từ các khu vực này khiến chúng trở thành một bộ phận quan trọng của lưới thực ăn Sản phẩm từ các khu đất ngập nước bao gồm gò (khu đất ngập nước nông – bottomland wetland), than bùn (từ các mạch nước – bog) và các cây lương thực như lúa nước (Oryza sativa), bồ ngót (Trapa bispinosa) và nhiều loại cây thuộc chi Việt quốc (Vaccinium).
H th c v t t ng p n c b e d a b i vi c thay %i các y u t th y v n, do quá trình phú d (ng hóa và xâm chi m c a các loài ngo i lai và b i các ho t !ng c a con ng i
Sự phân bố của các thực vật ngập mặn phụ thuộc vào sự phân bố của hệ sinh thái ngập mặn, trong đó các yếu tố môi trường như thời tiết, địa hình, địa chất, thủy triều và các khu vực ven biển có ảnh hưởng lớn đến sự phân bố và loài của các thực vật ngập mặn trên thế giới Một số loài thực vật ngập mặn được tìm thấy ở nhiều châu lục nên được xếp loại là những loài có phạm vi phân bố "toàn cầu" (cosmopolitan) Khoảng 60% các loài thủy sinh thực vật có phân bố hơn một lục địa.
Các loài có phân b r!ng th ng là m!t lá m m, và sự phát tán của chúng phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên như gió, n c, chim di trú và hoạt động của con ng i Các cơ ch phát tán này giúp tăng cường khả năng sinh sản và phân bố của các loài thực vật.
Hình 3.6a (trái) Bèo t m (Ngu n: http://herba.msu.ru/shipunov/else/images/lemnac.png) Hình 3.6b (ph i) L.c bình (Ngu n: http://aquat1.ifas.ufl.edu/seagrant/eichh3.jpg)
Các i u ki n môi tr ng và s phát tri n c a th c v t t ng p n c
i u ki n sinh tr ng c a th c v t t ng p n c
!ng r t l n n qu n th th c v t c a các khu này Tính a d ng c a th c v t s* thay
Các yếu tố hóa học như pH, độ dẫn điện và các cation hòa tan trong nước có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của quần thể thực vật Khi các yếu tố này tăng, sự đa dạng của quần thể thực vật cũng tăng theo Tuy nhiên, sự hiện diện của các nguyên tố có tính tích cực trong thực vật có thể làm giảm tính đa dạng của quần thể Nghiên cứu cho thấy sự đa dạng của thực vật ở các khu vực bị ảnh hưởng bởi ion như Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄²⁻, CO₃²⁻, HCO₃⁻, Cl⁻ và Na⁺ có xu hướng giảm khi nồng độ của chúng gia tăng.
3.4.3 i u ki n sinh tr >ng c a th c v t t ng p n c
Bên c nh ch ! th y v n, các y u t môi tr ng t o nên i u ki n sinh tr ng cho t ng lo i t ng p n c tác !ng ch y u lên th c v t khu t ng p n c s* c trình bày trong ph n d i ây
Khi đất bị ngập nước, nồng độ oxy trong khí quyển giảm xuống còn 21%, dẫn đến tình trạng thiếu oxy cho cây và vi sinh vật Sự phân hủy của các chất hữu cơ trong điều kiện này tạo ra khí metan, và khi nồng độ oxy giảm xuống dưới 2 mg/L, môi trường trở nên thiếu khí (anoxic) Trong quá trình này, lớp đất phía trên sẽ có oxy hóa, tạo điều kiện cho sự xâm chiếm của các thực vật sống trong môi trường ngập nước Ngay cả trong điều kiện ngập nước kéo dài, lớp đất phía trên vẫn có thể cung cấp oxy cho quá trình oxy hóa nhờ vào sự quang hợp của thực vật hoặc sự trao đổi khí với khí quyển.
Chính vì th , nh#ng loài th c v t s ng trong khu v c t ng p n c ph i thích nghi c v i i u ki n thi u oxy
Trong các khu vực có điều kiện khô ráo, vi sinh vật sử dụng oxy để chuyển hóa chất dinh dưỡng trong quá trình hô hấp Ngược lại, ở những khu vực ngập nước, vi sinh vật yếm khí (tùy nghi hoặc bắt buộc) sử dụng các chất khác như NO3-, Mn4+, Fe3+, SO4^2-, CO2 và một số hợp chất hữu cơ để thực hiện hô hấp Khi thời gian ngập kéo dài, hiệu suất oxy hóa khử sẽ giảm, được biểu thị bằng giá trị mV, phản ánh khả năng oxy hóa của một chất mang điện tích Hiệu suất oxy hóa khử có giá trị âm cho thấy các chất mang điện tích dương khử Khu vực có hiệu suất oxy hóa khử từ +400 đến +700 mV thường xuyên, trong khi các loại đất có hiệu suất oxy hóa khử trung bình là +100 mV và cao là -300 mV Khi hiệu suất oxy hóa khử giảm, một loạt các phản ứng oxy hóa khử sẽ diễn ra, với oxy cần thiết cho hiệu suất oxy hóa khử là +330 mV Sự hiện diện của nitrate giảm khi hiệu suất oxy hóa khử dưới +250 mV, ion mangan ở +225 mV và ion sulfide ở +120 mV.
Các phản ứng khử trong môi trường có thể xảy ra đồng thời, với các giá trị điện thế từ 75 n - 150 mV cho oxy và -250 n - 350 mV cho CO2 (Kadlec và Knight, 1996) Những phản ứng này không diễn ra độc lập mà có thể tương tác lẫn nhau, tạo thành một chu trình liên tục trong quá trình khử oxy và CO2.
D ng kh) c a các nguyên t s* nh h ng, th m chí gây !c cho th c v t s ng trong i u ki n t ng p n c (Laanbroek, 1990; Pezeshki, 1994; Ponnamperuma, 1984)
Nitơ là một nguyên tố thiết yếu đối với sự sống của thực vật Trong môi trường có tính oxy hóa cao (với giá trị từ +400 đến +700 mV), nitơ thường tồn tại dưới dạng nitrát Khi hàm lượng oxy giảm xuống dưới +250 mV, nồng độ nitrát sẽ giảm dần và có thể biến mất trong vòng 3 ngày (Ernst, 1990) Nitrate có thể chuyển hóa theo hai cách: khử nitrate và amôn hóa nitrate Khử nitrate là quá trình vi sinh vật chuyển hóa nitrate thành NO2-, sau đó thành N2O và cuối cùng là khí nitơ (N2) Trong khi đó, amôn hóa nitrate là quá trình vi khuẩn chuyển hóa nitrate thành amôn, trong đó vi khuẩn sẽ sử dụng một số lượng carbon hữu cơ nhất định Quá trình amôn hóa nitrate xảy ra mạnh mẽ khi tỉ lệ carbon hữu cơ/nitrate cao, giúp bảo toàn tổng nitơ trong hệ thống, trong khi khử nitrate làm mất đi nitơ trong môi trường (Laanbroek, 1990).
Mangan là m!t lo i vi d (ng ch t i v i cây tr ng, mangan s* b kh) t Mn 4+ thành
Mn 2+ có khả năng oxy hóa ở mức +225mV, ảnh hưởng đến các vi sinh vật Mangan dưới dạng Mn 2+ được thực vật hấp thu hiệu quả hơn so với Mn 4+ Các thực vật cần một lượng mangan nhất định, vì vậy khi nồng độ Mn 2+ cao sẽ tác động đến cấu trúc của enzyme và ảnh hưởng đến khả năng hấp thu dinh dưỡng của thực vật Một số loài thực vật có khả năng chịu nồng độ mangan cao hơn so với các thực vật ở vùng thấp (Ernst, 1990).
Quá trình oxy hóa sắt (Fe 3+) thành sắt hai (Fe 2+) diễn ra trong môi trường khử và có thể được coi là quá trình sinh hóa Một số vi sinh vật tham gia vào quá trình khử sắt có khả năng khử nitrát, với đặc điểm là có ái lực với nitrát cao hơn, dẫn đến quá trình khử sắt xảy ra sau khi khử nitrát đã hoàn tất (Laanbroek, 1990) Sắt hai (Fe 2+) được hấp thu sinh học, do đó nồng độ sắt trong các thực vật tích lũy có thể cao hơn so với các loài thực vật ở vùng đất cao Mặc dù sắt có thể gây độc cho thực vật với nồng độ vượt quá 0,07 mmol/L, vẫn có một số thực vật chịu được nồng độ sắt lên đến 1 mmol/L mà không gặp vấn đề nghiêm trọng Thực vật hấp thụ sắt thường có biểu hiện như lá biến màu, hoạt động quang hợp bị hạn chế và giảm khả năng hô hấp Nếu hiện tượng oxy hóa sắt xảy ra trong khu vực rễ, cây sẽ tích tụ Fe 3+ không tan, làm hạn chế khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây.
Lưu huỳnh là một vi chất quan trọng trong quá trình sinh trưởng của thực vật, thường hấp thu dưới dạng sulfate Nồng độ lưu huỳnh trong tế bào thực vật thường khoảng 0,1% trọng lượng khô Có hai nhóm vi khuẩn khử sulfate: nhóm thứ nhất oxy hóa các hợp chất hữu cơ thành acid béo, trong khi nhóm thứ hai oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ thành CO2 Nhóm thứ nhất thường gặp trong môi trường nước, còn nhóm thứ hai tìm thấy trong môi trường đất Khi sulfate bị khử thành sulfide, nó có thể tạo thành các phức kim loại với sắt, đồng, hoặc mangan, tạo ra dung sulfide vô cơ không hòa tan Việc hấp thu sulfate của thực vật giúp kiểm soát quá trình biến dưỡng, trong khi sulfide có thể xâm nhập vào thực vật một cách tự do Thực vật sống trong các khu vực có nồng độ lưu huỳnh cao thường phát triển mạnh mẽ hơn.
Sulfide đóng vai trò quan trọng trong cơ thể thực vật, khi được hấp thu, nó kích hoạt các enzyme tham gia vào quá trình quang hợp và làm giảm khả năng hô hấp hiệu khí của cây Điều này cho thấy sulfide có ảnh hưởng tích cực đến sản xuất sơ cấp của thực vật, đồng thời làm giảm sinh khối của các loài thực vật, thậm chí là các loài có khả năng chống chịu tốt.
Trong môi trường có oxy hóa khử từ -250 đến -350 mV, CO2 và carbon hữu cơ (các hợp chất methyl) được vi sinh vật chuyển hóa thành methane Methane sau đó được khuếch tán từ khu vực rễ cây thông qua các khí khổng bên trong thực vật và được phóng thích vào khí quyển Nghiên cứu cho thấy các khu vực thực vật ngập nước phóng thích methane nhiều hơn, có thể lên đến 500 mgC/m².ngày, so với các khu vực thực vật không ngập nước, chỉ khoảng 100 mgC/m².ngày.
3.4.3.2 L ng d ng ch t các khu v c t ng p n c
Lượng đất (nguyên liệu) có thể hấp thu các khu vực tiềm năng Tùy thuộc vào lượng trầm tích, độ màu mỡ của đất và các yếu tố khác, sự phát triển của khu vực sẽ được cải thiện Các khu vực tiềm năng có lượng nước tưới tiêu qua cao, giúp tăng cường sản xuất nông nghiệp.
Lượng dinh dưỡng mà cây hấp thụ phụ thuộc vào hiệu suất oxy hóa Trong các loại oxy hóa, thực vật có ít phosphate hấp thụ hơn do PO4 3- bị hấp phụ bởi các ion oxyhydroxides Tuy nhiên, trong môi trường có tính khan hiếm, việc chuyển đổi Fe 3+ thành Fe 2+ giúp phóng thích phosphate, làm tăng lượng phosphate mà thực vật hấp thụ Các loại khoáng như K, Ca, Mg thường có mặt nhiều hơn trong điều kiện khan hiếm, nhưng các cation gây ảnh hưởng như nhôm, kẽm, mangan cũng xuất hiện với số lượng lớn hơn (Laanbroek, 1990).
3.4.3.3 Các c t i v i th c v t trong khu t ng p n c
Rễ thực vật trong khu vực ngập nước thường chứa các hợp chất hữu cơ hòa tan, chủ yếu hình thành từ quá trình phân hủy cellulose và lignin Các hoạt động biến đổi của vi sinh vật dẫn đến sự tích tụ acid acetic và acid butyric, đồng thời thúc đẩy quá trình biến đổi yếm khí tạo ra ethanol Những hợp chất này, cùng với các yếu tố dinh dưỡng như nitrat và mangan, cũng như H2S và các sulfide hòa tan, tạo nên một môi trường bùn lầy thuận lợi cho sự phát triển của thực vật Thực vật điều chỉnh sự tồn tại của chúng trong môi trường bùn lầy bằng cách khuếch tán oxy từ vùng rễ, giúp oxy hóa và giảm nồng độ các chất độc hại.
3.4.4 Ch t n n > nh#ng khu t ng p n c m5n
Mặt khu vực tần ngập mặn được coi là khu vực có độ mặn lớn hơn 0,5 ppt (phần nghìn) Độ mặn được phân chia thành hai loại: nước ngọt (độ mặn từ 0,5 - 3,0 ppt) và nước mặn (độ mặn lớn hơn 3,0 ppt), chung được gọi là vùng tần ngập mặn Vùng đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 0,74 triệu ha tần ngập mặn, chiếm 18% diện tích toàn đồng bằng Tần ngập mặn phân bố ở vùng bán đảo Cà Mau, với sự ảnh hưởng của các tỉnh Bến Tre, Tiền Giang, Sóc Trăng.
Trà Vinh, Bạc Liêu, và Kiên Giang là những khu vực có mức độ nhiễm mặn cao hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc vào khoảng cách và vị trí địa lý Nguồn nước mặn hay ngọt trong các khu vực này có thể làm loãng nồng độ muối, trong khi quá trình bốc hơi lại làm gia tăng nồng độ muối Mức độ nhiễm mặn cũng thay đổi theo mùa, với mùa khô thường có nồng độ cao hơn và mùa mưa thì nồng độ giảm.
i u ki n sinh tr ng c a th c v t chìm
T%ng quát vi c lo i b- ch t ô nhi,m trong n c th i
Nước ô nhiễm có thể phân thành ba nhóm chính: Thứ nhất, nhóm nước ô nhiễm từ các chất thải rắn, bãi rác và các chất lỏng khác trên mặt đất, bao gồm các chất hữu cơ, vô cơ, muối và acid Thứ hai, nhóm nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, làng mạc, cao ốc, doanh trại, trường học, chợ và siêu thị, trong đó có nước thải từ nhà vệ sinh, bếp và các hoạt động sinh hoạt hàng ngày Thứ ba, nước thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp (chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản, lò sát sinh), công nghiệp (nhà máy dệt, giấy, nhựa, luyện kim, đóng tàu, cơ khí) và các khu khai thác khoáng sản.
Ô nhiễm môi trường là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh tật cho con người và gia súc, đồng thời làm suy thoái hệ sinh thái, ảnh hưởng tiêu cực đến các hoạt động kinh tế - xã hội Để cải thiện chất lượng không khí nhanh chóng, cần áp dụng nhiều biện pháp kỹ thuật xử lý và bảo vệ môi trường Xử lý ô nhiễm không khí là một trong những phương án được các nhà khoa học đặc biệt chú ý.
Chất ô nhiễm trong nước thải khi đi qua tầng lọc cần được làm sạch một phần hóa học toàn bộ các tiến trình vật lý, hóa học và sinh học bên trong tầng lọc phải hợp lý Hiểu các tiến trình các tác nhân lý – hóa – sinh của dòng chảy nước thải vào khu tầng lọc là nền tảng quan trọng giúp cho việc thiết kế hệ thống tầng lọc một cách hiệu quả về kinh tế Theo lý thuyết, chất ô nhiễm trong nước thải bị loại bỏ khi nó di chuyển qua môi trường xốp của tầng và vùng rễ của cây trồng Các màng mỏng bao quanh tầng cát là nơi duy trì oxygen từ không khí thâm nhập vào cây trồng Các chất rắn lơ lửng bị loại bỏ nhờ quá trình lắng đọng khi đi vào vùng nước tương đối tĩnh lặng của khu tầng lọc Các hợp chất hữu cơ bị phân hủy trong tầng lọc do sự hiện diện của các vi khuẩn hiếu khí Sự nitrát hóa với sự hiện diện của vi khuẩn và tiếp theo sau đó là quá trình khử nitrát phóng thích nitrogen dưới dạng hơi ra không khí Chất phosphorus kết tủa cùng với hợp chất sắt, nhôm và canxi lắng đọng trong vùng rễ của tầng Các vi trùng, vi khuẩn nguy hại bị suy giảm do quá trình lắng và hút bám của các màng sinh học trong môi trường tác động của hệ thống lọc.
c tr ng dòng ch y trong t
Kích th c h t
Môi trường trong khu vực tập trung là một hệ thống phức hợp bao gồm nhiều thành phần như đất, nước, không khí và các yếu tố sinh vật Việc chọn lựa kiểu môi trường đóng vai trò quan trọng bởi nó ảnh hưởng đến kích thước hạt, hiệu quả, độ đồng đều và chi phí xây dựng khu vực Kích thước hạt cũng liên quan đến sản lượng và sự phát triển của cây trồng Đây là một trong những yếu tố quyết định dòng chảy trong khu vực Nếu kích thước hạt quá nhỏ, sẽ không tạo ra sản lượng cho dòng chảy ngầm, trong khi nếu kích thước hạt quá lớn sẽ hạn chế dòng chảy và ảnh hưởng đến cây trồng cũng như môi trường sinh vật Kích thước hạt thường được xác định bằng phương pháp rây sàng và phương pháp lắng nghịch Bảng 4.1 cung cấp kích thước tham khảo cho các loại cát.
B ng 4.1 Phân lo i v t li u t theo k t c u
Lo i t Lo i k t c u Kích th c u th t á s-i: t cát: t th t: t sét:
+ á + S-i thô + S-i nh- + Cát thô + Cát trung + Cát m n + Bùn t + Sét
2 - 6 mm 0.5 - 2.0 mm 0.125 - 0.500 mm 0.0.63 - 0.125 mm 0.002 - 0.063 mm
Đất là một yếu tố quan trọng cần xem xét vì nó ảnh hưởng đến dòng chảy và khả năng truyền nước cho cây trồng Đất phụ thuộc vào thành phần, kết cấu và cấu trúc của nó (Kutílek và Nielsen, 1994) Đất trong môi trường xếp lớp (như cát hoặc bùn t) thể hiện tính chất không gian của vật liệu, bao gồm không khí và nước Các hạt có kích thước lớn sẽ tăng giá trị đất và khả năng di chuyển của nước nhanh hơn trong các tầng của nó Tầng đất cần được xây dựng với thành phần là cát và sét Loại cát lấp sông là một chất liệu tự nhiên không chỉ tiềm năng mà còn khá thuận tiện cho dòng chảy và cây trồng.
Th tích c a m!t kh i t (Vsoil) bao g m th tích c a v t li u t (Vsolid), th tích ch t l-ng (Vliquid) và th tích kh i không khí ch a trong ó
Vsoil = Vsolid + Vliquid + Vgas = Vsolid + Vp (m 3 ) (4.1)
Vp là tổng thể tích của phần chất lỏng và chất khí trong tầng, thường được gọi là thể tích phần rỗng Tỷ số giữa Vp trên Vsoil thường được ký hiệu là ! rỗng của đất ! rỗng được xác định dựa vào đặc điểm dòng chảy thực trong không gian rỗng ! rỗng thường được thể hiện bằng phần trăm (%) Phương trình (4.1) có thể viết lại thành: θ a.
Trong nghiên cứu về thành phần không khí và nước trong đất, tỷ lệ phần trăm (%), được tính bằng cách nhân với 100, thể hiện tỷ lệ thể tích không khí (a) và thể tích nước (θ) trong đất Giá trị a (m³/m³) đại diện cho thành phần không khí theo thể tích, trong khi θ (m³/m³) là thành phần nước theo thể tích (Bear, 1988; Jury và Horton, 2004).
Trong khu tập trung kiến trúc, khi đạt trạng thái bão hòa, các lô đất trở nên không còn không khí và có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường Do đó, trong trạng thái bão hòa, giá trị của các lô đất và thành phần xung quanh là tương đồng.
1979) T s gi#a Vp và Vsolid c g i là th tích r+ng e (m 3 /m 3 ): solid p
K t n i hai ph ơng trình (4.2) và (4.3) cho ra: e 1 n e
Các phương pháp cải tiến cấu trúc cho giá trị tầng rừng và phân bố kích thước hạt rừng (Danielson và Sutherland, 1986) cho thấy rằng, trong lớp tầng dưới, tỷ lệ thưa hơn lớp tầng trên một cách đáng kể do tác động nén chất bẩn lấp Trong các vùng tầng ngập nước, tỷ lệ thưa của rừng có thể giảm từ 30 – 40% so với tỷ lệ trên mặt cho trường hợp là cát và sét sỏi (Kadlec et al., 2000).
Đo lường mức độ bão hòa của nước trong đất là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu địa chất Có thể xác định mức độ này bằng các phương pháp như phương pháp khoan lỗ (auger-hole method), phương pháp áp kế (piezometer method) hoặc thử nghiệm nước ngầm (slug test) Những phương pháp này giúp hiểu rõ hơn về tính chất và khả năng giữ nước của đất, từ đó hỗ trợ trong các ứng dụng xây dựng và quản lý tài nguyên nước.
B ng 4.2 cho giá tr ! d0n th y l c tiêu bi u cho các lo i t khác nhau
Trong hệ thống dòng chảy, các yếu tố như độ dốc và cấu trúc của dòng chảy ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng vận chuyển của nó Các yếu tố như sét và bùn khi bị nén có thể làm giảm tốc độ dòng chảy do độ dốc thấp Ngược lại, các yếu tố như cát và sỏi với kích thước lớn giúp tăng khả năng mang dòng chảy lên cao hơn nhờ vào độ dốc lớn.
B ng 4.2 M!t s c tr ng tiêu bi u cho các lo i t (US-EPA 1993)
Lo i t Kích th c hi u qu d 10 (mm) r(ng n (%) d)n th y l c
Nú giá trị đơn thể là cấu trúc bên trong của một chất, trong đó sự hình thành là đồng nhất (homogeneous) Ngược lại, nếu nó có cấu trúc phân tán, thì sự hình thành sẽ là bất đồng nhất (heterogeneous) Nếu chúng ta tìm một hệ thống XYZ cho sự hình thành đồng nhất, thì
Ks(x,y,z) = constant; còn v i s hình thành b t ng nh t thì Ks(x,y,z) : constant
! d0n th y l c Ks có th tính theo công th c kinh nghi m sau (Kadlec et al., 2000):
K = (cm/s) (4.5) trong ó dp – là ng kính ph n t) (mm) c a v t li u t Trong trường hợp này, s n s-i h t l n ho c á dùng cho môi trường d0n, ta có thể đánh giá mối quan hệ giữa r+ng n và d0n theo công thức Ergun.
nh lu t Darcy
Mô hình môi trường xếp chồng là một ma trận các hạt có các ô rỗng Ví dụ, một cát là hình ảnh của môi trường xếp Năm 1856, tại thành phố Dijon của Pháp, Henry Darcy đã thực hiện thí nghiệm trong một cát để nghiên cứu dòng chảy của nước trong môi trường cát ngậm chất Nhận thức Darcy thuần túy là một phát biểu mang tính toán học đơn giản cho sự quan hệ giữa lưu lượng dòng chảy và áp suất rơi giữa hai mặt cát chồng lên nhau Hình 4.1 minh họa cho thí nghiệm của Darcy.
Hình 4.1 Sơ th c nghi m c a nh lu t Dracy nh lu t Darcy có th vi t nh sau:
Q - T%ng l u l ng hay l u kh i (volumetric flux): là th tích n c ch y trong m!t ơn v th i gian qua m!t c!t cát kín bão hòa n c (m 3 /s)
Ks là hệ số thấm, có đơn vị là m/s, và giá trị của nó phụ thuộc vào khả năng thấm của môi trường xung quanh và tính chất của chất lỏng Giá trị của Ks là hằng số khi tính đến chất lỏng và tình trạng bão hòa trong một cấu trúc hình học nhất định.
∆h - T%n th t u áp (m); ∆h = (h2 – h1) Chi u cao h1 và h2 c o t m c cao
! chu'n n"m ngang n m c n c trong các ng o áp Giá tr ∆h là âm b i vì dòng ch y luôn i t ng nơi có áp su t cao n nơi áp su t th p, ( h2 < h1)
Chia hai v c a ph ơng trình (4.7) cho di n tích Ac s* có:
Dòng chảy trong môi trường chất lỏng được mô tả bằng dòng Darcy, trong đó ∆P là gradient áp lực cho dòng chảy theo phương ngang Gradient áp lực ∆P thể hiện sự thay đổi áp lực xung quanh vị trí phần tử, được đo bằng Pascal trên mét (Pa/m) Dòng Darcy cho phép tính toán lưu lượng qua một diện tích cụ thể, đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng thủy lực và kỹ thuật.