đánh giá chất lượng nước hồ tây (hà nội) dựa vào sự phú dưỡng bằng mô hình toán học

Các nghiên cứu về Hồ Tây đã đợc nhiều nhà khoa học trong và ngoài nớctham gia, đặc biệt là sau ngày miền Bắc đợc hoàn toàn giải phóng 1954, trong đó các nghiên cứu tập trung chủ yếu về Đ

Trang 1

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368

CH số 11 - B1 - ĐH KTQD Chuyên Photocopy - Đánh máy - In Luận văn, Tiểu luận : 6.280.688

Mở đầu

Ngày nay, việc bảo vệ nguồn nớc, Đa dạng sinh học và sử dụng hợp lýcác nguồn tài nguyên thiên nhiên này đã và đang trở thành vấn đề vô cùng cầnthiết, đặc biệt khi sự ô nhiễm các nguồn nớc (nhất là nguồn nớc ngọt) đang trởnên ngày càng trầm trọng, đe dọa cuộc sống của loài ngời và gây ra nhiều khókhăn cho sản xuất, đời sống

Theo quan điểm sinh thái học ngời ta chia thủy quyển thành các cảnh

sống (biotop) đặc trng sau đây:

- Biển và đại dơng

- Thủy vực nội địa, gồm:

+ Thủy vực nớc chảy: dòng sông, dòng suối

+ Thủy vực nớc đứng: các hồ tự nhiên, hồ chứa, ao, đầm

Mỗi kiểu thủy vực đều có những nhóm sinh vật đặc trng, chúng tơng tácvới nhau và với môi trờng tạo nên vòng tuần hoàn vật chất và biến đổi của nănglợng theo phơng thức riêng của mình để cho những sản phẩm sinh học độc đáo

mà con ngời có thể thu đợc, thỏa mãn nhu cầu sống của mình

Tài nguyên sinh vật nớc rất đa dạng và phong phú Tuy là nguồn có khảnăng tái tạo, song chúng không phải là vô tận, khi sự tác động của con ngời vợtquá giới hạn thích nghi của chúng (đánh bắt quá mức, hủy hoại và làm ô nhiễmmôi trờng nớc bởi nhiều hình thức)

Trong các hệ sinh thái thủy vực nói chung và hệ sinh thái thủy vực n ớc

đứng nói riêng thì hệ sinh thái hồ có ý nghĩa vô cùng quan trọng Bên cạnh cácchức năng là cấp nớc, tới tiêu cho nông nghiệp, du lịch - giải trí, thủy điện và

phòng hộ thì hồ còn chứa nhiều nguồn tài nguyên phong phú, đó là một ngân“ngân

hàng gen” rất đa dạng, quý hiếm cần phải đợc bảo vệ Do vị trí địa lý, kinh tế xã

hội quan trọng của thủ đô Hà Nội nên các hồ ở Hà Nội còn có vai trò lớn hơnnhiều, trong đó đặc biệt là Hồ Tây đã đợc xếp vào danh sách các hồ cần đợc bảo

vệ trên thế giới Hệ thống hồ Hà Nội cũng đợc coi nh lá phổi xanh của thành

phố, là nhà máy“ngân ” điều hòa khí hậu tiểu khu vực

Chúng ta đều biết rằng, chất lợng nớc là hàm của các nhân tố vật lý, hóahọc, sinh học và nhiều nhân tố khác Theo quan điểm hiện nay, việc nghiên cứuchất lợng nớc trong các hệ sinh thái hồ không chỉ dừng lại ở việc khảo sát, phântích các số liệu về hóa, lý và sinh học mà cách tiếp cận toán học là một h ớngnghiên cứu, là cách để quản lý rất hiệu quả

Các nghiên cứu về Hồ Tây đã đợc nhiều nhà khoa học trong và ngoài nớctham gia, đặc biệt là sau ngày miền Bắc đợc hoàn toàn giải phóng (1954), trong

đó các nghiên cứu tập trung chủ yếu về Đa dạng sinh học“ngân ” và chất lợng nớc hồcũng nh sự phú dỡng của hồ

Trên thế giới, cách tiếp cận toán học trong sinh thái học đã ra đời từnhững năm 1920, trong giai đoạn này do thiếu công cụ xử lý nên mô hình giớihạn ở dạng tuyến tính với trạng thái tơng đối ổn định (mô hình Streeter và Phelps

đánh giá hàm lợng DO và BOD) Đến năm 1960, công cụ máy tính ra đời chophép tính toán và xử lý các vấn đề đợc dễ dàng và nhanh chóng, do vậy mô hình

đợc phát triển rất đa dạng, nhanh chóng Thêm vào đó, mô hình không những

đánh giá đợc chất lợng nớc mà còn đề cập đến hiệu quả kinh tế trong việc kiểmsoát chất lợng nớc (mô hình của Thomann và Sobal năm 1964; mô hình Ravellnăm 1967) Trong giai đoạn 1970 – 1977, vai trò khả năng tự làm sạch củanguồn nớc đợc các nhà mô hình học tập trung nghiên cứu, mở ra một hớng mớicho lịch sử phát triển mô hình sinh thái, nh mô hình của Chen, 1970 và mô hìnhChen – Orlop, 1975 Từ năm 1977, các mô hình tập trung nghiên cứu sự chuchuyển của các chất độc trong nớc, các mô hình này đã bao quát đợc các quátrình sinh lý, sinh hóa có liên quan đến xích, lới thức ăn (mô hình của Muller,mô hình Jorgensen )

1

Trang 2

Nghiên cứu về mô hình toán sinh thái chất lợng nớc hồ ở Việt Nam, đánhgiá sự phú dỡng là hớng mới mẻ và bắt đầu đợc quan tâm vào đầu năm 1990.Việc nghiên cứu chất lợng nớc hồ theo quan điểm toán học là công việc hết sứccần thiết nhằm tìm ra công cụ đánh giá, dự báo tình trạng chất lợng nớc và sinhthái của hồ Trên cơ sở đó đề xuất chiến lợc quy hoạch, bảo vệ và sử dụng hợp lýnguồn tài nguyên vô cùng quý giá này.

Theo hớng nghiên cứu đó, chúng tôi thực hiện đề tài: Đánh giá chất l“ngân ợng nớc Hồ Tây (Hà Nội) dựa vào sự phú dỡng bằng mô hình toán học” Đề tài

-bao gồm các công việc sau:

1 Phân tích các tài liệu liên quan đến chất lợng nớc Hồ Tây

2 Sử dụng mô hình Vollenweider để xác định hàm lợng P cho phép đổ vào hồhàng năm

3 Đánh giá và dự báo chất lợng nớc dựa vào tình trạng phú dỡng của Hồ Tâytheo thông số hóa học (Photpho, Nitơ) bằng mô hình Vollenweider, mô hìnhkinh nghiệm và mô hình Jorgensen

4 Đề xuất một số biện pháp bảo vệ, quản lý chất lợng nớc Hồ Tây

Hy vọng rằng đề tài này sẽ đóng góp một phần nhỏ vào công việc quản

lý, bảo tồn và phát triển bền vững Hồ Tây

Trang 3

1.1 Các mô hình chất lợng nớc

1.1.1 Các giai đoạn phát triển của mô hình

Hiện nay, việc đô thị hóa ngày càng tăng và sự phát triển của toàn cầuhóa trong phát triển kinh tế – xã hội của thế giới đã có ảnh hởng không nhỏ đếnmôi trờng Có thể thấy những chất ô nhiễm thải ra các hệ sinh thái gây tăng tr-ởng đột biến ở tảo hay vi khuẩn, đe dọa các loài và ảnh hởng đến cấu trúc của cả

hệ sinh thái Hệ sinh thái là một hệ vô cùng phức tạp với các thành phần và mốitơng tác đa dạng Chính vì thế, nhờ có sự phát triển nh vũ bão của máy tính cùngvới các phơng pháp toán học, ngời ta đã sử dụng mô hình nh một phơng pháp để

đánh giá chất lợng nớc, mức độ ô nhiễm cũng nh xem xét các mối quan hệ củacác thành phần trong hệ sinh thái Có thể thấy một số đặc điểm gây ảnh h ởng

đến việc phát triển các mô hình chất lợng nớc hiện nay, đó chính là[9]:

+ Sức ép kinh tế: ở thời kỳ này, những khuyến khích các giải pháp hiệu quả đợcphát triển hơn bao giờ hết Ngày nay, rất cần các mô hình để nhằm tránh nhữnghình phạt nặng nề liên quan đến những quyết định sai lầm

+ Các nớc đang phát triển bắt đầu nhận thấy tầm quan trọng của phát triển bềnvững: bảo vệ môi trờng đi đôi với phát triển kinh tế Nh vậy các mô hình hiệuquả kinh tế sẽ cung cấp những công cụ để kiểm soát ô nhiễm và duy trì chất lợngcuộc sống trong khi vẫn phát triển kinh tế

+ Sự phát triển vợt bậc của phần cứng và phần mềm máy tính đã cho phép xâydựng đợc nhiều công cụ hiệu quả phục vụ cho việc ra quyết định Ngày nay cácmô hình 2 chiều, 3 chiều đợc tính toán nhanh hơn, hiệu quả và chính xác hơn.+ Đã có rất nhiều nghiên cứu về các tác động và ảnh hởng phức tạp trong quátrình trao đổi chất ở trong nớc, và kết hợp với rất nhiều yếu tố khác nh thủy lực,trao đổi bùn

Tùy theo cách nhìn nhận vấn đề và việc phụ thuộc vào sự phát triển củaphần cứng cũng nh phần mềm của máy tính, Chapra chia các giai đoạn phát triểnmô hình đánh giá chất lợng nớc nh sau:

 Giai đoạn 1: 1925 – 1960 (Streeter  Phelps)

Trong thời kỳ này, hầu hết các mô hình đều tập trung vào các vấn đề vềnguồn thải Mô hình đầu tiên do Streeter & Phelps phát triển vào năm 1925 chosông Ohio Sau đó, đã đợc nhiều tác giả khác phát triển tiếp nh Velz (năm 1938,1974), O, Connor (năm 1960, 1967) Trong giai đoạn này, O, Connor cũng đã

xây dựng mô hình cho vi khuẩn (bacteria).

Một đặc điểm quan trọng của thời kỳ này là do cha có các hệ thống máytính nên thờng thờng, các mô hình chỉ bao gồm động học tuyến tính với cácphân bố hình học đơn giản và các dòng ổn định BOD, DO là các tham số đợcmô hình hóa, mô hình 1 chiều, áp dụng cho sông và cửa sông

 Giai đoạn 2: 1960 – 1970 (máy tính)

Vào giai đoạn này, do các hệ thống máy tính lớn phát triển nên các môhình đã phức tạp hơn với các mô hình số, ví dụ mô hình của Thomann (1963).Ngoài oxy, các yếu tố khác đã đợc chú ý phân tích với những hình học động họcphức tạp kết hợp với việc mô phỏng theo thời gian Đã bắt đầu tính toán các môhình 2 chiều cho cửa sông và vịnh

Cũng trong thời kỳ này, ngời ta đã xem xét lu vực nh một hệ thống Các môhình đã đa ra nhiều lựa chọn khác nhau bởi nhiều nhà khoa học (nh Thomann &Sobal vào năm 1964; Deiniger năm 1965; Ravelle năm 1967 .)

 Giai đoạn 3: 1970 – 1977 (sinh thái)

Vào những năm 70, ngời ta bắt đầu quan tâm đến vấn đề môi trờng Vàvấn đề ô nhiễm trong thời kỳ này là sự phú dỡng với việc đa vào mô hình các mô

3

Trang 4

hình sinh thái Nhiều tác giả xây dựng mô hình mắt xích chất hữu cơ - thức ăn

nh Chen (1970), Di Toro (1971), Orlob  Chen (1975) Do có những phát triểnvợt bậc trong khoa học máy tính mà ngời ta có thể đa vào những mô hình phituyến, phản hồi, 3 chiều Một đặc điểm nữa của thời kỳ này là việc kiểm soátcác nguồn thải, các vấn đề về sự phú dỡng

 Giai đoạn 4: 1977 – đến nay (chất độc):

Trong thời kỳ này, ngời ta tập trung đến vai trò của các chất thải rắn gây

ô nhiễm, ví dụ nh các công trình của Thomann  Di Toro (1983), Chapra &Reckhow (1983), O, Connor (1988) Việc xem xét các quá trình lắng đọng và táilơ lửng của các hạt chất độc đã cho ta thấy quá trình cơ học chủ yếu kiểm soát

sự di chuyển và sự trao đổi của chúng trong nớc

Mục đích cơ bản của việc kiểm soát chất lợng nớc là dự đoán là dự đoáncác loại vấn đề liên quan đến chất lợng nớc đợc dùng với mục đích khác nhau và

áp dụng những biện pháp để điều chỉnh những tham số có thể kiểm soát đ ợcnhằm đạt đợc tiêu chuẩn đề ra Theo Thomann( 1987) thì sơ đồ kiểm soát chất l-ợng nớc đợc thể hiện nh trong Hình 1

Hình 1 Sơ đồ kiểm soát chất lợng nớc (Nguồn: [9]).

Một điều hiển nhiên là chúng ta đang còn ở xa mức phát triển mà ở đóchỉ cần có mô hình trong việc giải quyết các vấn đề môi trờng Nh vậy, mô hìnhkhông bao giờ đợc dùng nh một công cụ quyết định, mà chỉ nên dùng để hỗ trợviệc ra quyết định mà thôi Và khi đó, các kết quả của mô hình sẽ đợc xem xét

nh những yếu tố quan trọng để lựa chọn các quyết định

1.1.2 Các thành phần của mô hình hóa

Mô hình có thể bao gồm các thành phần sau:

 Các biến ngoại vi: là những yếu tố bên ngoài tác động lên hệ sinh thái, ví dụ

nh nhiệt độ, gió, các chất thải đổ vào hệ sinh thái, các chính sách đánh bắtthủy sản Trong mô hình, những biến ngoại vi này sẽ đợc dùng để tínhtoán, dự báo những thay đổi của hệ sinh thái khi những biến ngoại vi thay đổitheo thời gian

 Các biến trạng thái: là các biến biểu diễn trạng thái của hệ sinh thái, ví dụ

nh nồng độ BOD, DO, phytoplankton, các chất dinh dỡng Việc lựa chọncác biến trạng thái quyết định độ phức tạp của mô hình Nh vậy, trong môhình, ngời ta sẽ dự báo tính toán các biến trạng thái khi các biến ngoại vithay đổi

4

Sức khỏe cộng đồng và các tiêu chuẩn chất l ợng n ớc

Mục đích

sử dụng

Nồng độ chất l ợng n ớc (thực tế, mong muốn)

Hệ thống thủy sinh (sông, hồ …))Nguồn thải vào:

điểm, diện

Trao đổi, vận chuyển

Kiểm soát môi tr ờng

Xác định vấn đề

Lý thuyết tổng quát

Số liệu đo thực địa (quan trắc)

Xây dựng mô

hình về mặt lý thuyết

Các ph ơng trình tính toán.

Trang 5

Hình 2 Sơ đồ các bớc mô hình hóa (Nguồn: [9])

 Các phơng trình toán học: các quá trình hóa học, sinh học, vật lý trong hệ

sinh thái đợc biểu diễn dới dạng các phơng trình toán học Hay nói một cáchkhác, các phơng trình toán học chính là biểu diễn mối quan hệ giữa các biếnngoại vi và các biến trạng thái

 Các tham số: các tham số tham gia vào các phơng trình toán học, biểu thị sự

khác nhau của các hệ sinh thái khác nhau, ví dụ tốc độ nitrat hóa, tốc độ tăngtrởng của phytoplankton Một điều cần chú ý là trên thực tế chỉ có một số íttham số đợc biết chính xác, còn đối với tuyệt đại đa số, cần phải hiệu chỉnhtham số cho phù hợp với điều kiện cụ thể của từng hệ sinh thái

Hiện nay, cùng với nhiều phơng pháp khác nh thống kê, tối u trên thếgiới đã dùng tơng đối phổ biến các mô hình mô phỏng để tính toán, xem xét cácdiễn biến thay đổi môi trờng hồ qua thời gian, đặc biệt là tại các nớc châu Âu(Đan Mạch, Hà Lan, Anh, Đức ), các nớc Bắc Mỹ (Mỹ, Canada) và NhậtBản Ví dụ, từ năm 1973 một số nhà nghiên cứu ngời Mỹ đã dùng mô hình để

đánh giá chất lợng nớc của hồ Ontario, trong đó nhiều hệ số lần đầu tiên đợc

đem ra xem xét và đánh giá, vẫn còn có giá trị tới tận ngày nay [10]

1.1.3 Một số mô hình chất lợng nớc trên thế giới

Ngày nay, mô hình chất lợng nớc với các cân bằng các chất dinh dỡng

đ-ợc rất nhiều tác giả xây dựng và phát triển Dới đây là một số mô hình chất lợngnớc đang đợc ứng dụng rộng rãi trên thế giới hiện nay

5

Trang 6

 QUAL2E: do Cục Bảo vệ Môi trơng Mỹ (EPA) phát triển Mô hình cho phépmô phỏng các phản ứng chính của chu trình các chất hữu cơ, sản xuất tảo,nhu cầu bùn và cacbon, thông khí và những tác động của chúng đến cân bằngoxy hòa tan (DO) Ngời ta thờng dùng để lập quy hoạch về chất lợng nớc,

tính tổng tải lợng tối đa hàng ngày (total maximun daily loads, TMDL) và có

thể kết hợp với quan trắc tại thực tế để xác định tầm quan trọng và chất lợngnớc của các nguồn diện

 AQUATOX: của EPA, là mô hình mô phỏng hệ sinh thái nớc ngọt Nó cóthể đa ra dự báo phân tích về các chất ô nhiễm nh các chất hữu cơ và các chất

độc hữu cơ, những ảnh hởng của chúng đến hệ sinh thái nh cá, ĐVKXS, hệthực vật Là công cụ tốt cho các nhà sinh thái học, là mô hình đánh giá chấtlợng nớc và cho việc quan tâm đến đánh giá hệ thống sinh thái thủy vực nóichung cũng nh thủy vực nớc đứng nói riêng, cụ thể là hồ

 CORMIX: của EPA Đây là mô hình cho các vùng hỗn hợp đánh giá ảnh ởng của các nguồn điểm đến chất lợng nớc bề mặt hoặc dới bề mặt

h- MIKE: do Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) phát triển và đợc thơng mại hóa.Mô hình gồm các module sau đây:

- Thủy lực (HD = HyDranlics)

- Đối lu khuếch tán (DC = Diffuse Convection)

- Chất lợng nớc (WQ = Water Quality)

Mô hình tính toán cho các mức sau đây:

- BOD (Biochemical Oxygen Demand) và DO (Dissolved Oxygen)

- BOD với sự trao đổi với tầng lắng đọng và DO

- BOD, DO và quá trình nitrat hóa

- BOD với sự trao đổi với tầng lắng đọng; DO; quá trình nitrat hóa và khử nitrat

- BOD, DO bao gồm nhu cầu oxy chậm

- Bao gồm tất cả các quá trình trên

Các biến trạng thái của mô hình gồm: nhiệt độ, oxy (O2), amoni(NH4 ),nitrat (NO3-), BOD, BOD lơ lửng và BOD đáy

Các quá trình đợc xem xét trong mô hình:

- Hấp thụ bức xạ mặt trời (imbibe the solar radiation)

- Hô hấp ở tầng đáy (breath at the bottom stratum)

- Nitrat hóa (nitrification)

- Amoni trong phân hủy các chất hữu cơ.(NH4+in disintegrate organic substance)

- Hấp thụ Nitơ do thực vật (imbibe nitrogen by plants)

- Hấp thụ Nitơ do vi khuẩn.(imbibe nitrogen by bacteria)

Trang 7

Mô hình BASINS có thể dùng cho các mục đích sau:

- Mô phỏng các điều kiện của lu vực và đánh giá hiện trạng chất lợng nớc

- Mô phỏng các tác động của việc thay đổi sử dụng đất có tính toán đến sự cânbằng nớc

- Mô phỏng các kịch bản nguồn ô nhiễm điểm và diện

- Xây dựng và phát triển cách quản lý của cả lu vực rất hiệu quả

Các nhóm tham số của mô hình BASINS:

Qua bảng 1 dới đây ta có thể thấy đợc sự phức tạp của các mô hình chất lợngnớc

Các chấtdinh dỡng Phânđoạn chiềuSố

(D)haytầng(L) củamô

hình

Cáchằng số

tỷ lợng(CS) haychutrìnhdinh d-ỡng độclập (NC)

Hiệuchỉnh(C) và/hoặckiểmtra (V)

 Mô hình kinh nghiệm và mô hình Jorgensen: có thể dùng để

đánh giá sự phú dỡng của hồ Dựa vào các phơng trình cơ bản của mô hìnhkinh nghiệm và mô hình Jorgensen, đặc biệt lu ý đến hệ số xuất dinh dỡng,

ta có thể tính toán đợc tổng lợng Photpho, Nitơ mà các nguồn cung cấp cho

hồ, từ đó so sánh với tải lợng Photpho cực đại cho phép đổ vào hồ sẽ đánhgiá đợc tình trạng phú dỡng của hồ Cả hai mô hình này nhìn chung có sựtính toán giống nhau, nhng điểm khác biệt quan trọng nhất giữa hai mô hìnhnày là ở giá trị của hệ số xuất dinh dỡng

7

Trang 8

 WASP 6: do EPA phát triển nhằm đánh giá và mô phỏng chất lợng nớc hồkết hợp với tính toán thủy lực một chiều Trong mô hình rất nhiều biến đặctrng cho chất lợng đã đợc tính toán Đây là một mô hình tơng đối phổ biếntrong những năm vừa qua và liên tục đợc hoàn thiện.

 DELFT 3D: của Viện Nghiên cứu Thủy lực Hà Lan cho phép kết hợp giữamô hình thủy lực 1, 2, 3 chiều với mô hình chất lợng nớc Ưu điểm của môhình này là việc kết hợp giữa các module tính toán phức tạp để đa ra nhữngkết quả tính mô phỏng cho nhiều chất và nhiều quá trình tham gia

 MÔ HìNH CLEAN: là một tập hợp 28 phơng trình vi phân thuộc 9 tiểu môhình, bao gồm các tiểu mô hình về thực vật cỡ lớn, phytoplankton,zooplankton, sinh vật đáy (benthos), cá, quan hệ dinh dỡng, sự phân hủy, cânbằng nớc hồ và chu trình vật chất của hồ Mỗi tiểu mô hình tập trung vào mộtthành phần riêng của HST, lấy đó làm đối tợng chính trong mối tơng quanvới những đối tợng khác Nhiều tiểu mô hình là sự đơn giản hóa của mô hìnhcác quá trình rộng hơn Hiện nay, mô hình CLEAN ngày càng đợc hoànthiện và sử dụng rộng rãi

Qua khảo sát và đánh giá các mô hình sẵn có và hiện đang đợc sử dụngrộng rãi trên thế giới có thể có một số nhận xét sau đây:

+ Các mô hình đều là các mô hình động có thể dùng để phân tích sự thay đổi củachất lợng nớc tại các quần thể chứa nớc nh ao, hồ, sông, suối, cửa sông và dảiven biển

+ Phơng trình của các mô hình đều dựa trên nguyên tắc cơ bản là bảo toàn khối.Nguyên tắc này yêu cầu khối của mỗi thành phần chất lợng nớc đang nghiên cứuphải đợc tính bằng cách này hay cách khác Mô hình sẽ theo dõi mỗi thành phầnchất lợng nớc từ một điểm vào theo không gian đến điểm cuối cùng khi ra khỏi

hệ thống nớc trong khi phải bảo toàn khối về không gian và về thời gian

+ Các mô hình có thể đa dạng từ đơn giản đến phức tạp Có một số mô thình đợcphát triển trong thời gian gần đây nên đã kết hợp đợc nhiều thành phần, làm chomô hình ngày càng dễ sử dụng

+ Một vài mô hình (chủ yếu là của Cục Môi trờng Mỹ) đã đợc lu trên trang Web

để phổ biến rộng rãi cho tất cả mọi ngời hiểu biết và sử dụng Có thể dễ dàngnhận thấy rằng những mô hình này về mặt cơ sở khoa học rất chặt chẽ và tờngminh, tuy nhiên ít đợc cập nhật và nâng cấp về cách thể hiện trên máy tính, dovậy việc sử dụng hoàn toàn không dễ dàng Một số mô hình còn chạy trên môitrờng DOS của máy tính nên gây khó khăn cho ngời sử dụng

+ MIKE, DELFT 3D, phần mềm mô phỏng STELLA đã đợc nhiều nơi ứng dụngcho các công trình nghiên cứu thực tế Ngoài cơ sở khoa học vững chắc và minhbạch, chúng dễ dàng sử dụng hơn do thờng xuyên đợc nâng cấp từ môi trờngDOS lên môi trờng WINDOWS với những giao diện thân thiện cho ngời dùng(vào số liệu, in kết quả) Thực tế đã kiểm nghiệm một số mô hình này rất phùhợp với các bài toán phức tạp, nhiều thành phần

1.2 Chất lợng nớc hồ, các vấn đề ô nhiễm nớc hồ và khả năngchịu tải của hồ

1.2.1 Chất lợng nớc hồ

Chúng ta đều biết rằng chất lợng nớc hồ đợc đánh giá thông qua một hệcác thông số lý, hóa sinh của nớc hồ Các thông số đó đợc quy định cụ thể đốivới từng quốc gia dới dạng tiêu chuẩn môi trờng nớc (ví dụ nh tiêu chuẩn chất l-ợng nớc mặt ở Việt Nam là theo TCVN) Để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế,các tiêu chuẩn này thay đổi tùy theo mục đích sử dụng của hồ Nh vậy, quản lýmôi trờng nớc chính là nhằm kiểm soát chất lợng nớc hồ để đảm bảo các thông

số chất lợng nớc luôn luôn phải thấp và nhỏ hơn các tiêu chuẩn quy định

Một số các thông số chỉ thị chất lợng nớc:

 Tính chất vật lý cảm quang của nớc (màu, mùi vị )

 Tính chất vật lý của nớc: nhiệt độ (t0), cặn lơ lửng, độ dẫn điện, độ đục

Trang 9

 Chỉ số Hiđrô pH để biết đợc môi trờng của nớc (kiềm, axit, trung tính)

 Các thông số DO, BOD, COD

nổ sự phát triển của tảo, gây ảnh hởng có hại, đặc biệt là đối với cá

- Lu huỳnh: tồn tại dới dạng các muối sunfua (S2-) hay hiđrosunfua (H2S) , cácmuối sunfit (SO32-), các muối sunfat (SO42-), hay lu huỳnh hữu cơ (S – HC) và l-

u huỳnh tự do

 Các kim loại nặng: tồn tại chủ yếu dới dạng ion dơng (cation) bao gồm: Bari(Ba2+), Cadimi (Cd 2+), Crom (Cr2+; Cr3+), đồng (Cu2+), chì (Pb2+; Pb4+), thủyngân (Hg2+), niken (Ni2+), kẽm (Zn2+), mangan (Mn6+; Mn7+), bạc (Ag+), sắt(Fe2+; Fe3+), thiếc (Sn4+) Do kim loại nặng không phân rã nên chúng tích

tụ trong các chuỗi thức ăn của HST

 Nguồn gốc hữu cơ: cacbon hiđro (CH), dầu mỡ, thuốc trừ sâu, phenol(C6H5OH), protein, các chất hoạt động bề mặt

 Sinh học: các động vật, thực vật, sinh vật nguyên sinh, vi khuẩn

1.2.2 Vấn đề ô nhiễm nớc hồ

Hồ là một HST đặc biệt, có vai trò rất quan trọng đối với đời sống con

ng-ời Tuy vậy, không ít hồ trên thế giới đã và đang bị ô nhiễm nghiêm trọng và vấn

đề ô nhiễm nớc hồ chủ yếu liên quan đến việc sử dụng không hợp lý hoặc khaithác hồ quá mức Ta cũng có thể thấy có rất nhiều nguyên nhân gây ra ô nhiễm

hồ nh đổ bừa bãi các chất thải rắn vào hồ; thải vào hồ nớc thải chứa các chất hữucơ và kim loại nặng từ các nơi ô nhiễm điểm và diện, đặc biệt là từ các hoạt

động nông nghiệp; bồi lắng do xói mòn, chuyển đổi mục đích sử dụng trong luvực hồ; thay đổi khí hậu và đặc biệt là sự lỏng lẻo và thiếu phối hợp trong quản

lý lu vực hồ

Sự ô nhiễm thể hiện ở những điểm cơ bản sau:

 Giảm chỉ số pH do ô nhiễm H2SO4, HNO3 từ khí quyển, nớc ma và từ nớcthải vào trong hồ, làm môi trờng nớc hồ chuyển dịch về tính axit, chua

 Tăng hàm lợng các ion Ca2+; Mg2+; Si4+ do nớc ma hòa tan, phong hóa cácquặng Cabonat (CO32-)

 Tăng hàm lợng các ion kim loại nặng (Pb; Cd; Hg; Zn; Cu; ) gây ô nhiễmkim loại nặng; tăng các anion (PO43-; PO33-; NO3-; NO2- ) gây phú dỡng

 Tăng hàm lợng các muối

 Giảm độ trong, đồng thời làm tăng độ đục của nớc

 Làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong nớc (DO), đồng thời làm tăng hàm ợng các chất chứa P; N gây ra sự nở hoa của tảo

l-Khi photpho, nitơ đợc cung cấp vào hồ với lợng lớn hàm lợng cực đại chophép và bị d thừa so với nhu cầu sinh thái thì sẽ dẫn đến việc phát triển bùng nổquá mức không kiểm soát đợc của tảo, đó chính là sự phú dỡng hay hiện tợngtảo nở hoa, gây nguy cơ phá vỡ trạng thái cân bằng của HST hồ Sự tích tụ bùnlắng do trong một thời gian dài không đợc nạo vét, đồng thời các hoạt động thảicác chất thải vào hồ và hàm lợng cao các chất hữu cơ trong hồ cũng là một trongnhững nguyên nhân gây nên sự phú dỡng

1.2.3 Khả năng chịu tải của hồ

Khả năng chịu tải của hồ là khả năng tiếp nhận chất thải tối đa mà vẫn

đảm bảo yêu cầu chất lợng nớc hồ đối với mục tiêu sử dụng nớc, hay nói một

9

Trang 10

cách khác là khả năng tiếp nhận tới mức cao nhất có thể của hồ mà vẫn khônglàm mất cân bằng HST hồ Khả năng chịu tải của hồ phụ thuộc vào [10]:

- Khả năng tự làm sạch của hồ: hồ có thể phục hồi tình trạng sau một khoảngthời gian nhất định

- Các biện pháp công nghệ do chính con ngời thực hiện

Ta có thể dễ dàng nhận thấy rằng, những hợp chất đổ xuống hồ cơ bảnbao gồm những hợp chất có khả năng dễ phân hủy và những hợp chất khó phânhủy (nh kim loại nặng, các chất hữu cơ mà các sinh vật phân hủy rất khó phânhủy chúng ) Đối với những loại chất khó phân hủy, do chúng không phân rãnên đợc tích tụ dần dần trong chuỗi thức ăn, ảnh hởng đến HST của hồ Vì vậy,trong chừng mực nào đó, khả năng tự làm sạch của hồ liên quan chủ yếu đến khảnăng tự điều chỉnh đối với những chất có khả năng phân hủy trong điều kiện tựnhiên Còn đối với các chất khó phân hủy, để giảm thiểu ô nhiễm hồ, cần phải

có tác động của chính con ngời

Trong thủy vực nói chung và trong thủy vực nớc đứng nói riêng, cụ thể là

hồ, khả năng tự làm sạch thể hiện qua chu trình sinh vật cho phép tự điều chỉnhtrong một mức độ có thể trong điều kiện môi trờng cụ thể Trong điều kiện ítchất hữu cơ, sẽ tồn tại một lợng nhỏ chất dinh dỡng nhằm duy trì sự sống saocho mặc dù có nhiều loại sinh vật nhng mỗi loại chỉ có một số ít về số lợng.Trong điều kiện nhiều chất hữu cơ thì hàm lợng oxy hòa tan trong nớc hồ (DO)

sẽ bị giảm đi và các điều kiện sinh sống sẽ không phù hợp với nhiều loại động,

thực vật cấp cao Khi đó, cac bacteria sẽ hoạt động mạnh mẽ, nhu cầu oxy sẽ

giảm và sự sống lại đợc khôi phục dần dần

Quá trình tự làm sạch cơ bản sẽ bao gồm:

- Bùn hóa với sự hỗ trợ của sự kết bông sinh học hoặc cơ học Các chất rắn trầmtích sẽ tạo ra trầm tích đáy và nếu là chất hữu cơ sẽ bị phân hủy trong điều kiệnhiếm khí, và nếu là tái lơ lửng do dòng chảy thì có thể sử dụng nhiều hơn oxytrong nớc

- Oxy hóa hóa học, luôn luôn đảm bảo cân bằng giữa oxy sử dụng bởi COD và ợng oxy cung cấp qua các quá trình hóa học, các phản ứng oxy hóa khử

l Phân hủy các vi trùng do môi trờng không phù hợp trong nớc

- Oxy hóa sinh học, để tránh đợc ô nhiễm trầm trọng, cần phải duy trì các điềukiện hiếu khí, có nghĩa rằng phải luôn luôn cung cấp oxy và đảm bảo cân bằnggiữa oxy sử dụng bởi BOD và lợng oxy đợc cung cấp qua thoáng khí

1.3 Sự phú dỡng của hồ

1.3.1 Một số khái quát về sự phú dỡng của hồ

Năm 1919, Nauman đã đa ra khái niệm nghèo dỡng (oligotrophy) và giàudỡng (eutrophy) để phân biệt giữa hồ nghèo dỡng-chứa ít tảo trôi nổi (plantonicalage) và hồ giàu dỡng-chứa nhiều Phytoplankton Trong thập kỷ 70, sự phú d-ỡng (eutrophication) của hệ thống hồ ở Châu Âu và Bắc Mỹ đã trở thành mộthiện tợng phổ biến, nh là hậu quả của đô thị hóa và việc sử dụng phân bón nôngnghiệp bừa bãi [14] Khái niệm về sự phú dỡng ngày càng định hình rõ nét

Định nghĩa 2: Sự phú dỡng là quá trình già đi của hồ, qua đó các hồ cạndần, trở thành đất khô do sự tích tụ bùn và chất hữu cơ Sự màu mỡ chất dinh d-ỡng đóng vai trò trong quá trình phú dỡng, vì nó gây nên sự tăng trởng bùng nổ

Trang 11

của tảo và thực vật thủy sinh Quá trình này diễn ra trong tự nhiên nhng có thể

đ-ợc tăng cờng mạnh bởi hoạt động của con ngời ở lu vực sông, hồ [19]

Tuy vậy, trong những thập kỷ gần đây, do hàm lợng dinh dỡng mà hồnhận đợc chủ yếu bắt nguồn từ các hoạt động của con ngời, khái niệm phú dỡng

đợc hiểu ngầm là sự giàu dỡng nhân tạo

1.3.1.2 Nguyên nhân phú dỡng của hồ

Khi nghiên cứu về môi trờng và hệ sinh thái hồ, trong tổng lợng cácnguồn dinh dỡng vào hồ, nguồn dinh dỡng tiềm năng chủ yếu là nguồn Photpho

và Nitơ luôn đợc lu tâm nhiều nhất Hai chất dinh dỡng này là cơ sở vật chất ban

đầu của chu trình thức ăn tự nhiên trong thủy vực, là xuất phát điểm quyết địnhchất lợng môi trờng nớc và trầm tích đáy Các nguồn dinh dỡng tiềm năng đến

hồ bao gồm :

1 Nguồn dinh dỡng nội tại (external sources)

2 Nguồn dinh dỡng ngoại lai (internal sources)

Nguồn ngoại lai đợc phân biệt bởi:

- Nguồn dinh dỡng điểm (point sources) bao gồm nớc thải công nghiệp,nớc thải sinh hoạt Bản chất của các dạng này khá giống nhau, do đó có thể quản

lý cũng nh định lợng khá dễ dàng nhờ những phơng pháp đặc biệt

- Nguồn dinh dỡng phân tán (diffuse sources) là nguồn không có vị trí cụthể Nhiều hoạt động ở khu vực xung quanh hồ đã cung cấp dinh dỡng cho hồ,bao gồm: dòng chảy qua phân bón ở các cánh đồng, các loại hố rác và hệ thốngnớc thải sinh hoạt, nớc thải chăn nuôi, sự lắng đọng các chất từ không khí Quản

lý sự bổ sung dinh dỡng hồ từ nguồn này khó hơn nhiều so với nguồn dinh dỡng

điểm [3]

Trong khi phần lớn lợng muối Photpho có nguồn gốc từ các hoạt độngnông nghiệp và dân sinh ở khu vực quanh hồ, nguồn muối Nitơ chủ yếu bắtnguồn từ hoạt động nông nghiệp và giao thông Chẳng hạn, Nitơ kết tủa từ dạngkhí (đợc thải ra từ các phơng tiện giao thông) chính là yếu tố gây phú dỡng quantrọng nhất của biển Baltic và các vực nớc nội địa ở khu vực lân cận [20]

Mặc dù hồ phú dỡng thờng chịu ảnh hởng của cả lợng muối Photpho vàNitơ xâm nhập vào hồ, nhng theo đánh giá chung thì vai trò của muối Photphoquan trọng hơn [21] Bên cạnh muối Nitơ và Photpho, một số chất dinh dỡngkhác cũng góp phần vào việc làm giàu dỡng hồ, đó chính là: các kim loại vi l-ợng, vitamin, các axit amin [5]

Khả năng phú dỡng của các hồ khác nhau là khác nhau Theo điều tra,các hồ phú dỡng thờng là các hồ nông có vùng bờ rộng lớn với sự phát triểnmạnh của các loài thực vật Hàm lợng Nitơ vô cơ trung bình năm của những hồphú dỡng thờng lớn hơn 0,3mg/l và hàm lợng Photpho vô cơ trung bình năm lớnhơn 0,02mg/l [5]

Sự phú dỡng cũng đợc tăng cờng khi chịu các tác động khác nh: sự tăngnhiệt độ nớc, sự suy thoái hệ sinh thái thủy vực dẫn đến giảm khả năng tái tạocủa hồ, sự thoát nớc chậm chạp dẫn đến ứ đọng nớc Mức độ phú dỡng của

hồ còn phụ thuộc vào đặc điểm tự nhiên của hồ, đó là các yếu tố: đặc điểm địahóa của thủy vực, kiểu đất, kích thớc của thủy vực, thời gian lu trữ nớc trong hồ,thành phần nớc và các yếu tố khác nh: nớc ngầm và điều kiện khí hậu [5].Các yếu tố này khi tác động tổng hợp sẽ gây hiệu quả cao hơn nhiều do chúngcòn có ảnh hởng qua lại, kích hoạt lẫn nhau

1.3.1.3 Hậu quả của sự phú dỡng

Sự phú dỡng có thể gây ra những tác hại vô cùng nghiêm trọng, ảnh hởng

đến hệ sinh thái hồ, nó còn có ảnh hởng cả về mặt du lịch, kinh tế xã hội Các

ảnh hởng quan trọng nhất có thể thấy là:

- Sự tăng trởng quá mức của tảo và các thực vật thủy sinh khác làm giảmdiện tích nớc bề mặt, ảnh hởng đến lợng oxy và ánh sáng trong nớc, do đó sẽ

11

Trang 12

gián tiếp ảnh hởng đến sự sinh trởng và phát triển của các thủy sinh vật Nghiêmtrọng hơn, khi thực vật thủy sinh chết, vi sinh vật phân hủy chúng và quá trìnhnày sẽ tiêu thụ rất nhiều oxy hòa tan trong nớc Sự giảm hay loại bỏ oxy trong n-

ớc vào ban đêm có thể gây hại, thậm chí giết chết cá và các thủy sinh vật khác[19, 21]

- Sự phú dỡng tạo điều kiện cho nhiều loài tảo độc phát triển (dạng bọt,

có mùi và vị, nhìn thấy đợc), chúng có thể tiết các chất độc ra môi trờng nớc.Dạng tảo này còn làm giảm hiệu suất của các chuỗi thức ăn, vì những sinh vật ăntảo bình thờng không thể ăn chúng đợc [21]

- Khi hồ bị phú dỡng, tơng quan giữa các thành phần sinh vật trong hồ(đặc biệt là cá) bị thay đổi, gây nguy cơ phá vỡ trạng thái cân bằng của hệ sinhthái hồ [20]

- Nớc của hồ phú dỡng khi đợc sử dụng cho các mục đích của con ngời cóthể gây một số hậu quả nghiêm trọng: tắc các ống lọc nớc, giảm tuổi thọ của các

hệ thống ống dẫn nớc, tạo ra các mùi, vị khó chịu Sự nở hoa của tảo và sự cómặt của một số tảo gây độc, vi sinh vật gây bệnh sẽ làm ảnh h ởng đến sức khỏecủa ngời và gia súc, thậm chí có thể gây tử vong [5]

- Làm giảm giá trị thẩm mỹ của hồ và ảnh hởng đến các hoạt động giải trính: bơi thuyền, câu cá [5,21]

Sự phú dỡng có thể gây ra những hậu quả hết sức nghiêm trọng, phá hủymôi trờng sinh thái của hồ, đồng thời còn gây ảnh hởng tới cả vấn đề kinh tế xãhội Qua đó chúng ta thấy đợc tầm quan trọng của việc đánh giá sự phú dỡngcủa hồ để có thể kịp thời bảo vệ HST hồ

1.3 2 Phơng pháp xác định sự phú dỡng của hồ

Có nhiều phơng pháp xác định tình trạng phú dỡng của hồ, đó là:

+ Dựa vào sinh khối Phytoplankton của hồ Sự phú dỡng gây ảnh hởng trựctiếp và đợc biểu hiện rõ nét qua sự tăng trởng của Phytoplankton chính là mộtthông số quan trọng để đánh giá sự phú dỡng Phơng pháp trực tiếp là sử dụngbuồng đếm Goriae, sau đó tính ra sinh khối (số cá thể hoặc số mg) trong 1 lít n-

ớc hay trong 1m3 [5] Phơng pháp gián tiếp sẽ xác định sinh khối Phytoplankton

thông qua hàm lợng chl-a: Đầu tiên đa một thể tích nớc vào dụng cụ lọc bằng tơ thủy tinh để thu đợc tất cả các vật chất có kích thớc lớn hơn 1m Chl-a sẽ đợc

tách chiết khi đa vào một dung môi hữu cơ (axeton hoặc ancol), sau đó, hàm

l-ợng chl-a sẽ đợc đo bằng máy đo quang phổ hay máy đo huỳnh quang [21] Hồ

sẽ bị phú dỡng khi hàm lợng chl-a vợt giới hạn cho phép (10g/l) [15,16].

Trang 13

Hình 3 Thớc đo sự phú dỡng [16]

+ Dựa vào các nhóm sinh vật chỉ thị cho sự phú dỡng, đặc biệt là tảo Nớc làmôi trờng sống, nơi cung cấp thức ăn cho tảơ, bởi vậy, mức độ dinh dỡng củathủy vực đợc biểu hiện không chỉ qua sinh khối tảo (phơng pháp 1), mà còn quathành phần loài Các chất dinh dỡng khác nhau thờng có các sinh vật chỉ thịkhác nhau Điển hình là một số tảo lam dùng chỉ thị cho sự phú dỡng của hồ nh:

Oscillatoria princeps, O limosa, O tenuis và một số đại diện của các nhóm tảo

khác nh: Euglena viridis, Nitzschia palea [5,18].

+Xác định độ trong của nớc hồ cũng là một chỉ thị của tình trạng phú ỡng [17] Phổ biến và hiệu quả là đo độ trong bằng đĩa Secchi- một đĩa có đ ờngkính khoảng 20cm, đợc chia thành 4 giải quạt đều nhau, sơn đen, trắng xen kẽ.Phơng pháp dựa vào tơng quan giữa độ trong và sự phú dỡng để sử dụng làm th-

d-ớc đo phú dỡng chỉ áp dụng hiệu quả với những hồ có độ sâu Secchi lớn hơn1,5m Với những hồ có độ sâu Secchi thấp hơn, quan hệ giữa độ trong và tìnhtrạng dinh dỡng không tuân theo một quy luật nhất định nào [16]

+ Xác định các thông số chất lợng nớc khác [20],ví dụ: thông số BOD(Biochemical oxygen Demand-Nhu cầu oxy hóa sinh) Khi hồ ở tình trạng phúdỡng, hàm lợng chất hữu cơ trong hồ rất lớn Lợng chất hữu cơ này có thể xác

định đợc thông qua lợng oxy cần thiết để oxy hóa chúng Càng cần nhiều oxy thìhàm lợng chất hữu cơ càng lớn và do đó, mức độ giàu dỡng càng cao Thông số

DO (Dissolved oxygen-Hàm lợng oxy hòa tan) cũng là một chỉ thị phú dỡnghiệu quả [21]

+ Dựa vào cân bằng dinh dỡng của hồ: Là phơng pháp trực tiếp xác địnhnồng độ các chất cơ bản nh Nitơ và Photpho trong hồ Hồ sẽ ở trong tình trạngphú dỡng khi nồng độ dinh dỡng vợt giới hạn cho phép [16,21] Ví dụ tiêu chuẩnnồng độ Nitơ là 0,3mg/l; Photpho là 0,02mg/l [5] Liên quan đến phơng phápnày còn có mô hình đánh giá khả năng gây phú dỡng hồ do Photpho củaVollenweider Trong mô hình này, các nguồn gây phú dỡng cho hồ (nguồn cungcấp Photpho) đợc phân loại và đợc gắn với các trọng số (giá trị thể hiện khả nănggây phú dỡng) Sau khi định lợng nguồn Photpho xâm nhập hàng năm và so sánhvới khả năng tiếp nhận Photpho mỗi năm của hồ có thể rút ra kết luận về tìnhtrạng phú dỡng

Các phơng pháp trên đã đợc sử dụng và thu đợc những kết quả nhất định.Tuy vậy, việc xác định mức độ phú dỡng của hồ không hề đơn giản, đòi hỏi sự

đánh giá tổng hợp, với những tiêu chuẩn cụ thể có thể áp dụng cho tất cả các hồvới điều kiện tự nhiên khác nhau

Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng mô hình kinh nghiệm (emprical

watershed model) và mô hình Jorgensen để tính toán lợng dinh dỡng từ lu vực

đổ vào hồ Bên cạnh đó là mô hình Vollenweider với mục đích xác định tải lợngPhotpho cực đại hồ có thể nhận đợc mà vẫn đảm bảo không bị phú dỡng Sau khi

áp dụng mô hình Vollenweider để tìm ra tiêu chuẩn dinh dỡng của hồ, so sánhvới lợng dinh dỡng xâm nhập vào hồ đợc xác định qua mô hình kinh nghiệm,mô hình Jorgensen để đánh giá tình trạng dinh dỡng của hồ

1.4 Một số kết quả nghiên cứu về hồ Tây

Có thể nói không quá rằng nếu thiếu các hồ, Hà Nội sẽ không còn là HàNội cổ kính ngàn năm văn hiến nữa Nói nh vậy để thấy hồ đối với Hà Nội quantrọng đến nhờng nào

Hệ thống hồ Hà Nội là một trong những nét đặc sắc của Thủ đô Hà Nội

có hệ thống khoảng 31 hồ tự nhiên và nhân tạo với tổng diện tích mặt nớckhoảng 1783ha, có sức chứa xấp xỉ 12 triệu m3 Trong số đó có 19 hồ thuộc nộithành chiếm diện tích 547ha (69,8%) Một số hồ thuộc loại tự nhiên nh: hồ Tây,

hồ Hoàn Kiếm và hồ thuộc loại nhân tạo nh: hồ Yên Sở Các hồ đợc nốivới nhau bởi các kênh mơng thành một hệ thống thống nhất, tạo nên cảnh quansinh động cho Thủ đô

Hồ Hà Nội không những là các danh lam thắng cảnh mà còn góp phầnkhông nhỏ trong việc điều hòa nớc ma và tiểu khí hậu vùng Hồ có nhiều tác

13

Độ trong

(cm)

Trang 14

dụng trong việc nuôi trồng thủy sản và xử lý nớc thải Theo một số tài liệu trongmột ngày đêm tổng lợng nớc thải vào các ao hồ Hà Nội lên tới 300.000m3 -400.000m3 trong đó nớc thải công nghiệp khoảng 100.000 m3 - 130.000 m3, rácthải sinh hoạt 170.000 m3 - 200.000 m3 của gần 300 nhà máy, xí nghiệp, hơn 40bệnh viện và khoảng 3 triệu dân Hiện nay hầu hết các hồ Hà Nội đều nhận n ớcthải sinh hoạt, dịch vụ và sản xuất không qua xử lý và với một lợng nớc thải lớn

nh vậy không đợc xử lý sơ bộ khi đổ vào hồ thì dù cho các hồ Hà Nội vốn cókhả năng tự làm sạch cũng không thể tránh khỏi việc bị ô nhiễm [11]

Hồ Tây là một trong những hồ tự nhiên lớn nhất ở thủ đô Hà Nội Và chỉ

đến sau ngày hòa bình lập lại - năm 1954 - thì những nghiên cứu về hồ mới đ ợc

đặc biệt chú ý

Theo Hoàng Dơng Tùng (2003 - 2004), một đặc điểm quan trọng củachất lợng nớc Hồ Tây là sự khác nhau giữa mùa khô và mùa ma, đó là:

- Ngoài pH, các yếu tố thủy lý hóa đều khác nhau theo mùa

- Tuy hàm lợng oxy hòa tan DO không chênh lệch nhau nhiều, nhng mùa

ma tầng đáy đạt 2mg/l

- Vào mùa khô nớc thải đổ vào trong hồ từ các cống có mức độ ô nhiễmhơn so với mùa ma và có sự chênh lệch về hàm lợng một số yếu tố thủy, lý hóagiữa các khu vực của hồ [10]

Khi nghiên cứu về thành phần và số lợng các loài ĐVKXS ở Hồ Tây,Nguyễn Xuân Quýnh (1991) đã cho thấy rằng Hồ Tây có một khu hệ ĐVKXSgồm 52 loài, hơn hẳn các hồ khác về thành phần loài và trên cơ sở đó, tác giảcũng nhận xét về cơ sở thức ăn của cá Hồ Tây [6]

Khi nghiên cứu về thực trạng sông hồ Hà Nội, Đặng Thị Sy (1991) đã đa

ra một số dẫn liệu về đặc tính lý hóa của Hồ Tây và mức độ ô nhiễm của nó, bêncạnh đó tác giả cũng đa ra một số nét về nghề cá với nớc thải ở Hà Nội [7]

Qua các số liệu nghiên cứu từ những năm trớc trở lại đây cho thấy [10]:

- Về thực vật nổi: có xu hớng giảm thành phần loài và mật độ, trong đóthời kỳ từ 1997 đến nay có tốc độ giảm mạnh hơn so với các thời kỳ trớc Về cơcấu thì tảo lục, tảo lam và tảo mắt chiếm u thế cho thấy Hồ Tây có khuynh hớnggiàu chất dinh dỡng

- Về động vật nổi: xu hớng là giảm dần về số loài cũng nh mật độ, trong

đó nhóm trùng bánh xe (Rotatoria) ngày càng chiếm u thế Điều này chứng tỏ

hồ Tây có ô nhiễm hữu cơ

- Động vật đáy: những năm trớc còn thấy một số trai họ Unionidae nh

Cristaria plicata, Sinanodonta jourdyi, Oxynia jourdyi, nhng nay còn lại là

không nhiều Số lợng động vật đáy cũng giảm mạnh

Theo kết quả nghiên cứu thì hàm lợng amoni (NH4 ) có giá trị trongkhoảng 0,078mg/l đến 0,4mg/l Hàm lợng nitrat (NO3-)dao động trong khoảng

từ 0,53mg/l đến 3,15mg/l Hàm lợng photphat (PO43-) năm 1960 có giá trịkhoảng 0,04mg/l, đến năm 2004 hàm lợng đã tăng tới xấp xỉ 0,8mg/l Điều nàychứng tỏ lợng Photphat tăng[10]

Theo kết quả tính toán đợc thì hiện nay tải lợng Photpho vào hồ hàng năm

là 3,7-3,86g/m2/năm và cho đến năm 2010 nếu nớc thải không đợc xử lý và giữnguyên tình trạng hiện nay thì tải lợng Photpho vào hồ sẽ là 3,939g/m2/năm [9].Tuy nhiên do không cải tạo đáy hồ nên một phần Photpho sẽ xâm nhập trở lại

Nh vậy ta thấy rằng hàm lợng Phot pho trong Hồ Tây theo kết quả nghiên cứutrên là tơng đối cao, đã hơi vợt quá giới hạn gây phú dỡng (0,02mg/l) [5], làmcho thực vật phù du phát triển, giảm độ trong, độ tiêu thụ oxy ở lớp đáy tăng

Đây cũng chính là một trong những nguyên nhân gây nên sự nở hoa trong hồ

Qua phân tích ta thấy rằng việc đánh giá và dự báo chất lợng nớc hồ làrất cần thiết và vô cùng quan trọng, để từ đó có thể góp phần quản lý hệ sinh thái

hồ một cách có hiệu quả

Trang 15

Hồ [10] Từ lâu Hồ Tây đã gắn với các vờn đào, các vờn hoa và làng hoa.Trải qua hàng nghìn năm, môi trờng khí hậu cảnh quan và các di tích lịch sử,văn hóa của Hồ Tây đã là một tài sản vô giá của thủ đô Hà Nội

Theo nghiên cứu thì Hồ Tây là hồ có nguồn gốc từ sông Hồng Cũng nhnhiều hồ khác bắt nguồn từ sông, Hồ Tây đợc hình thành và phát triển qua bagiai đoạn: hình thành (cách đây khoảng 3000-2500năm), phát triển (cách đâykhoảng 2000-1000năm) và thoái hóa (từ nay trở đi) Trong giai đầu của sự hìnhthành, Hồ Tây còn là một khúc của sông Hồng Sau đó, sông Hồng chuyển dònglên phía Đông Bắc bỏ lại Hồ Tây cổ – một khúc sông của mình Khoảng 1000năm trớc đây, ngời ta đã tiến hành đắp đê sông Hồng để bảo vệ Hà Nội và do đó

đã đẩy Hồ Tây vào thế cô lập hoàn toàn với sông Hồng Hồ Tây đã nhiều lần đợc

đổi tên nh: Dâm Đàm (sơng mù), Lãng Bạc (bến sóng), Xác Cáo, Trâu Vàng Năm 1573, để tránh tên húy vua Lê Thế Tôn (Duy Đàm), hồ đợc đổi tên là Tây

Hồ, sau đó đổi thành Đoái Hồ và sau lại là Tây Hồ [9]

Mặc dù lu vực hồ cha có các khu công nghiệp trực tiếp đổ nớc thải vào

hồ, nhng các nguồn phân tán từ đất nông nghiệp và khu dân c cũng đang cungcấp cho hồ một nguồn muối Nitơ, Photpho đáng kể, Do đó, việc tính toán lợngdinh dỡng xâm nhập vào hồ để đánh giá và dự báo chất lợng nớc của hồ là mộtcông việc quan trọng để có thể quản lý hiệu quả HST này

2.2 Phơng pháp nghiên cứu

Để đánh giá chất lợng nớc của Hồ Tây hiện nay, từ đó có thể đa ra dự báo

về chất lợng nớc của hồ, chúng tôi đã sử dụng các phơng pháp nghiên cứu sau

đây:

2.2.1 Lấy mẫu

Một số chỉ tiêu nh DO, độ đục, pH các mẫu nớc đợc đo bằng các thiết

bị đo nhanh bằng sensor ngay tại vị trí đo Đối với các mẫu nớc, mẫu vi sinh vật,mẫu bùn lắng đọng chúng tôi thực hiện các phép phân tích trong phòng thínghiệm đợc lấy theo những mặt cắt và theo những địa điểm đại diện về phơngdiện địa hình của lòng hồ (dựa theo những đờng đồng mức so với độ cao của mặtbiển) Do yêu cầu của việc phân tích, một số mẫu đợc cố định trớc khi đa vềphòng thí nghiệm Để đảm bảo độ chính xác giữa các cuộc khảo sát, thiết bị

định vị tọa độ điểm đo theo hệ thống định vị tọa độ (GPS) cũng đợc sử dụng

đúng tiêu chuẩn chất lợng nớc Việt Nam hiện hành (TCVN 5592; 5593 – 1995;

5942 – 1995) và đợc thực hiện tại Viện Sinh thái  Tài nguyên Sinh vật

2.2.3 Các phơng pháp khác

- Phơng pháp kế thừa: áp dụng tất cả các kiến thức trong các lĩnh vựctoán, lý, hóa, sinh, tin học làm cơ sở lý luận trong quá trình nghiên cứu vàthực hiện khóa luận

- Phân tích và tổng hợp các tài liệu về vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, xãhội của khu vực hồ, các dữ liệu quan trắc của hồ, và các số liệu về đa dạng sinhhọc, chất lợng môi trờng nớc của Hồ Tây

15

Trang 16

- Sử dụng mô hình Vollenweider để tìm giới hạn tiêu chuẩn cho phéphàm lợng muối Photpho xâm nhập vào Hồ Tây hàng năm.

- Sử dụng mô hình kinh nghiệm và mô hình Jorgensen để tính toán lợngdinh dỡng bổ sung vào Hồ Tây hàng năm từ vùng lu vực

- Xác định hàm lợng Phôtpho tổng số trong hồ và so sánh với hàm lợngtiêu chuẩn cực đại cho phép để đánh giá hiện trạng dinh dỡng của Hồ Tây

- Xem xét mối quan hệ giữa nồng độ Chllorophyl–a và nồng độ Photphocủa Hồ Tây, thiết lập phơng trình thể hiện mối tơng quan này

- Xem xét sự thay đổi hàm lợng Photpho theo thời gian dựa vào phơngpháp hồi quy, vẽ đồ thị sự thay đổi hàm lợng Photpho theo thời gian (năm)

- Các phơng pháp cơ bản khác nh phân tích, thống kê, xử lý số liệu vàứng dụng tin học cũng đợc áp dụng trong khóa luận

Trang 17

3.1 Đặc điểm của hồ tây

3.1.1 Vị trí địa lý, điều kiện khí hậu, thủy văn, địa chất của Hồ Tây

Hồ Tây nằm ở phía Tây Bắc Hà Nội, thuộc quận Tây Hồ Phía Bắc giáp

đê bao Yên Phụ-Tứ Liên; phía Nam giáp đờng Thụy Khê; phía Đông giáp đờngThanh Niên; phía Tây giáp đờng Lạc Long Quân Xung quanh hồ có 6 phờngcủa quận Tây Hồ là: Yên Phụ, Quảng An, Nhật Tân, Xuân La, Thụy Khê, Bởi vàmột phờng của quận Ba Đình là phờng Quán Thánh Bên cạnh Hồ Tây cáchkhoảng 30m còn có hồ Trúc Bạch với diện tích nhỏ hơn so với Hồ Tây và thôngvới Hồ Tây bởi hai cống

Hồ Tây với diện tích hơn 500ha gần nh đợc chia làm 2 phần: phần từcống Đõ sang bán đảo Quảng An (Phủ Tây Hồ) trở lên phía Bắc gọi là hồ trên;phần còn lại là hồ dới Xung quanh hồ có 12 cống chính đổ nớc thải vào hồ.Ngoài ra còn có các hệ thống thoát nớc thải vào hồ từ các hộ dân xung quanh.Các cống thải chủ yếu là cống Tàu Bay, Cây Si, Nhật Tân Các cống khác làcống thoát nớc của lu vực hồ, cống thoát chủ yếu là cống Xuân La

Bảng 2 Nhiệt độ trung bình theo tháng tại Hà Nội (Nguồn:[12])

160C-230C Nhiệt độ không khí tại khu vực ven hồ nhìn chung thấp hơn các khuvực khác trong thành phố Nhiệt độ của nớc hồ cao hơn nhiệt độ không khí từ

10C-1,50C vào mùa đông và ít biến động hơn so với nhiệt độ không khí nên ởkhu vực giữa hồ nhiệt độ không khí thờng cao hơn các khu vực xung quanh hồ.Nhiệt độ của nớc hồ nằm trong khoảng 170C-290C tùy theo tháng Độ ẩm khôngkhí trung bình tháng dao động từ 80%-89% và thay đổi theo mùa

Lợng ma tại hồ biến đổi mạnh theo các mùa trong năm (bảng 3) Lợng

m-a bắt đầu tăng từ tháng 5 cho đến hết tháng 10 (mùm-a mm-a) Tháng 8 có lợng mm-acao nhất khoảng 309mm/tháng Trong mùa khô, từ tháng 12 đến tháng 4 lợng

ma trung bình thấp Thấp nhất là tháng 12 và tháng 1 với lu lợng trung bìnhkhoảng 18-19mm/tháng

Bảng 3 Lợng ma trung bình theo tháng (Nguồn:[12])

17

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	554 KB