Hiện tượng nàyphát sinh do nước bị phú dưỡng hóa gây ra sự phát triển bùng nổ của tảo.. Hình 1: Hiện tượng nước nở hoa Hiện tượng thủy triều đỏ có liên quan chặt chẽ đến sự phú dưỡng của
Trang 1A MỞ ĐẦU:
I Lý do chọn đề tài:
Việt Nam là một nước có hệ thống sông ngòi chằng chịt, do đó các ao,
hồ nước ngọt phân bố rất dày đặc và kéo dài khắp cả nước Ao, hồ có nhiệm
vụ chính là chứa nước sạch để nuôi trồng thủy sản, tạo cảnh quan và nó còn
có nhiệm vụ điều tiết nước mưa, điều hòa khí hậu, đặc biệt đó còn là môitrường sống của các sinh vật ở nước Cùng với sự phát triển của các ngànhcông nghiệp thì vấn đề ô nhiễm môi trường cũng trở nên cấp bách Đối vớinguồn nước thì cũng không ngoại lệ, các ao hồ hiện nay đang bị ô nhiễm trầmtrọng Các nguồn nước thải chưa qua xử lí vẫn ồ ạt đổ ra ngoài, một số ít tàn
dư của thuốc hóa học,…… đó trở thành những nguyên nhân chính làm ônhiễm nghiêm trọng nguồn nước
Ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe cũng như bệnh tậtcủa con người Nguồn nước bị ô nhiễm có thể làm lây lan và phát tán một sốloại bệnh nguy hiểm ở người Đối với một số sinh vật ở nước thì nguồn nước
bị ô nhiễm sẽ tác động rất lớn đến sự sống của các sinh vật ở nước
Vấn đề ô nhiễm nguồn nước ngày càng trở nên nghiêm trọng Đặc biệt
là ở các ao hồ đô thị, các sông và kênh dẫn nước thải, vấn đề ô nhiễm dinhdưỡng đang làm cho chất lượng nước thay đổi theo chiều hướng bất lợi kể cảcho các mục đích sử dụng nước và các hệ sinh thái Một trong những hậu quảchính của ô nhiễm dinh dưỡng là hiện tượng phú dưỡng Hiện tượng phúdưỡng biểu thị sự phát triển nhanh chóng của một số loài thực vât thủy sinhbậc thấp như tảo, rong, rêu… ảnh hưởng tới cân bằng sinh học nước Nhằmtìm hiểu tác động của phú dưỡng đên hệ sinh thái nước ngọt và đề ra biện
pháp khắc phục tình trạng này, do đó em chọn đề tài: “tác động của hiện tượng phú dưỡng lên hệ sinh thái nước ngọt”.
Trang 2II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:
-Tìm hiểm một số tác động của hiện tượng phú dưỡng lên hệ sinh tháinước ngọt
-Đề ra một số giải pháp khắc phục hiện tượng phú dưỡng và chươngtrình giám sát phú dưỡng
III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
-Tổng hợp tài liệu: giáo trình, sách tham khảo, tài liệu trên internet cóliên quan
IV PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:
Tác động của hiện tượng phú dưỡng lên hệ sinh thái nước ngọt
Trang 3B NỘI DUNG:
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU.
1.1 Hiện tượng phú dưỡng:
1.1.1 Khái niệm:
Phú dưỡng hóa (Eutrophicationl) là sự giàu quá mức bởi những chất
dinh dưỡng vô cơ, thông thường là nồng độ các chất dinh dưỡng N và P cao,
tỉ lệ P/N cao Sự dư thừa các chất dinh dưỡng này sẽ kéo theo sự phát triểnquá mức của các loại tảo, rong rêu, vi tảo,…làm mất cân bằng sinh học nước
Nước nở hoa hay tảo nở hoa là hiện tượng quá nhiều tảo sinh sản với sốlượng nhanh trong nước làm nước bị đục màu xanh (như giấm màu trắng) vàlàm nước bị ô nhiễm do không có sự cân bằng môi trường Hiện tượng nàyphát sinh do nước bị phú dưỡng hóa gây ra sự phát triển bùng nổ của tảo
Hình 1: Hiện tượng nước nở hoa
Hiện tượng thủy triều đỏ có liên quan chặt chẽ đến sự phú dưỡng củathủy vực.Hiện tượng thủy triều đỏ (red tides) là một dạng tảo nở hoa ( phúdưỡng ), ( algal bloom ) gây hại cho môi trường bởi chính độc tố của tảo, bởihoạt động phân hủy của vi khuẩn trên sinh khối tảo sau đó làm cạn kiệt O2 tạichổ
Trang 4
Hình 2:Hiện tượng thủy triều đỏ
Hiện tượng phú dưỡng làm thay đổi thành phần cũng như số lượng củacác loài sinh vật ở nước
Bảng 1: Đặc điểm chung của các hồ giàu và nghèo dinh dưỡng
Nghèo dinh dưỡng Phú dưỡng hóa
Độ sâuOxy trong nước mùa hè
Tảo
Hoa tảoNguồn dinh dưỡng thực vật
Động vật
Cá
SâuCóNhiều loại, mật độ vànăng suất thấp, chủ yếu
là Chlorophyceae.
ÍtÍtÍt
Cá hồi và cá tráng
NôngKhông
Ít loại, mật độ và năngsuất cao, chủ yếu là
Cyanobacteria.
NhiềuNhiềuNhiều
Cá nước ngọt
( nguồn sinh thái môi trường ứng dụng)
1.1.2 Các nguồn dinh dưỡng gây phú dưỡng hóa:
Nguồn điểm (land point sources):
Các nguồn thải từ hệ thống cống rãnh trong các thị trấn, thành phố, cáckhu công nghiệp.Hàm lượng các chất dinh dưỡng từ nguồn này đổ trực tiếpvào hồ thường rất cao.Ngoài ra, việc sử dụng bột giặt, các chất tẩy rửa chứa P
Trang 5được đưa trực tiếp vào ao hồ cũng đang rất đáng báo động.Nguồn thải nàyphụ thuộc rất nhiều vào mức sống của nhân dân và chuẩn mực vệ sinh trongkhu vực.
Nguồn diện hay phân tán (land non-point or diffuse sources):
Khu vực này rất rộng lớn, bao gồm các khu vực sản xuất nông nghiệp,lâm nghiệp và các vùng chảy tràn Các dòng chảy tràn trên bề mặt cũng cókhả năng mang về hồ rất nhiều chất dinh dưỡng Dần dần hồ tích tụ nhiều chấthữu cơ và bùn đẩy nhanh sự phát triển của các vi sinh vật dưới nước làm cho
hồ trở nên giàu chất dinh dưỡng Hoạt động sản xuất nông nghiệp cũng là mộttrong những tác nhân rất quan trọng gây nên hiện tượng phú dưỡng Phân bónhóa học sử dụng ngày càng nhiều, nhất là phân đạm (chứa N), phân lân (chứaP)
1.1.3 Các dấu hiệu phú dưỡng:
a) Thay đổi hệ thực vật:
- Tăng sinh khối do phát triển mạnh thực vật lớn
- Xuất hiện nhiều tảo bám xung quanh
b) Thay đổi hệ động vật:
Phụ thuộc vào các điều kiện sinh địa như:
-Vùng triều ven biển
- Nền đáy
- Sinh vật nổi
c) Những thay đổi lý- hóa:
Trong quá trình phú dưỡng diễn ra nhiều thay đổi lý hóa tính nước.Dấuhiệu dễ nhận biết nhất của hồ bị phú dưỡng là sự thay đổi màu sắc nước.Nước ban đầu có màu trong suốt sẽ dần thay đổi, dẫn đến suy giảm nước sâutrong mùa hè và gia tăng hàm lượng P và N
Trang 61.1.4 Diễn biến phú dưỡng:
Trong hệ sinh thái nước ngọt luôn tồn tại sẵn các loại tảo và một hàmlượng các chất N và P để đảm bảo cho sự phát triển bình thường của hệ sinhthái này Tảo là thực vật phù du và được cấu tạo từ các nguyên tố chính là C,
P, O, N, H,…
Khi nồng độ P, N tăng cao, nó sẽ kích thích sự phát triển của tảo Ởđiều kiện bình thường tảo có 10-100 tb/ml nước còn trong điều kiện phúdưỡng, tảo có thể lên tới 104 -105 tb/ml nước.Sự phát triển của tảo có thể làmthay đổi màu nước hoặc không làm thay đổi màu nước.Trong hệ sinh tháinước ngọt, thường có tảo lục và tảo lam do vậy thường làm nước có màuxanh
Tảo phát triển bao nhiêu thì cũng có một lượng lớn tảo bị chết Khi tảochết đi thì cũng được vi khuẩn phân hủy, chúng lấy đi O2 khuếch tán trongmôi trường nước để phân hủy tảo chết.Để phân hủy 1 phân tử tảo thì vi khuẩn
đã lấy đi của môi trường 276 nguyên tử ôxi, làm giảm nồng độ ôxi làm chocác loài cá và sinh vật thủy sinh khác không đủ ôxi mà chết ngạt
Đồng thời tảo chết đi rơi xún đáy tạo thành lớp trầm tích ở đáy hồ, lâudần làm cho hồ nông dần Môi trường đáy có nồng độ O2 rất thấp, các vikhuẩn phân hủy trong điều kiện yếm khí, kết quả là sinh ra các khí như H2S,
… gây mùi hôi thối,làm nước bị vẩn đục
Trang 7
Hình 3: Sơ đồ phú dưỡng hóa.
1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng phú dưỡng:
1.2.1 Chất dinh dưỡng:
Đây là yếu tố quan trọng quyết định tới sự sinh sôi, phát triển của tảo.Các hoạt động của con người cung cấp cho hệ sinh thái nước ngọt một lượnglớn N, P làm tăng quá trình phú dưỡng Ngoài ra, hiện tượng phú dưỡng trong
tự nhiên vẫn xảy ra, đó là trường hợp các ao - hồ nằm trên tầng đất có sảnsinh P
1.2.2 Độ sâu của hồ:
Hồ càng sâu thì các chất dinh dưỡng sẽ bị lắng xún tầng đáy, cách xaphạm vi sống với tầng mặt, do đó hạn chế được hiện tượng phú dưỡng
1.2.3 Khả năng lưu chuyển của nước:
Nước di chuyển càng nhanh thì kéo theo sự di chuyển của các chất dinhdưỡng, các chất dinh dưỡng di chuyển ra ngoài hệ sinh thái, làm các loài tảokhông kịp sử dụng các chất dinh dưỡng này, hạn chế sư phát triển của tảo
Trang 8Ở những hồ tù, đọng, không có nguồn nước dẫn vào hay ra mà nguồn cungcấp nước chính là các mạch nước ngầm, nước chảy tràn trên mặt hay nước đi
ra do ngấm vào đất, hay bốc hơi nước, có nguy cơ lớn dẫn đến hiện tượng phúdưỡng
1.2.4 Các điều kiện khí hậu:
Khi có các yếu tố về ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ thích hợp thì sẽ đẩynhanh quá trình phát triển của tảo gây ra hiện tượng phú dưỡng Hiện tượngphú dưỡng diễn ra chủ yếu vào mùa đông hơn mùa hè do mùa đông có nhiệt
độ thấp, khả năng bốc hơi nước kém đi nên lượng nitrat di chuyển vào khôngkhí ít
* Hiện tượng phú dưỡng có tiềm năng phát triển ở hệ sinh thái nước
ngọt khi hội tụ đủ các yếu tố:
- Hàm lượng N, P cao.( do con người hoặc tự nhiên)
- Độ sâu thấp
- Khả năng lưu chuyển nước kém
- Các điều kiện khí hậu thuận lợi
1.3 Hậu quả chung của hiện tượng phú dưỡng:
1.3.1 Đối với hệ sinh thái nước ngọt:
- Sự đa dạng của các loài sinh vật giảm đi, loài thống trị thay đổi
- Sinh khối thực vật và động vật tăng lên
- Độ đục tăng lên
- Tốc độ lắng tăng, tuổi thọ tối đa của hồ giảm
- Có thể dẫn đến thiếu oxy
1.3.2 Đối với con người:
- Xử lý nước uống khó khăn, nước có thể có mùi vị không chấp nhậnđược
- Nước có thể gây hại cho sức khỏe
- Làm mất môi trường cảnh quan, các hoạt động vui chơi
Trang 9- Thiệt hại kinh tế do làm mất giá trị thương mại của một số loài cácnuôi.
1.4 Hiện trạng phú dưỡng trên thế giới và ở Việt Nam.
1.4.1 Một số ví dụ điển hình của hiện tượng phú dưỡng trên thế giới :
Hồ Washington:
Hồ Washington nằm ở Tây Bắc nước Mỹ, có diện tích 87,6 km2 và chỗsâu nhất là 76,5m Hồ Washington nối với Thái Bình Dương ở eo biển Puget,thành phố Seattle với số dân 489000 người nằm giữa eo Puget và Tây bờ hồWashington Các dòng chảy vào hồ bị nhiễm bẩn bởi nước thoát ra từ các hố
tự hoại.Nước thải đã cung cấp 56% tổng số photpho chảy vào hồ
Năm 1950, hồ hầu như bị xuống cấp.Hàm lượng oxy ở giữa khối nước
hồ bị thiếu hụt Lương photphat vào mùa đông tăng đáng kể, mật độ các thựcvật trôi nổi vào mùa hè tăng vài lần, giống tảo lam Oscillatoria rubescens nởhoa dày đặc.Giá trị tiện nghi của hồ bị giảm đi nhiều Vào năm 1963, mộtphong trào ngăn chạn hiện tượng xuống cấp của hồ diễn ra Phần lớn nướcthải được chuyển từ hồ Washington đến eo Puget và đồng thời cải tiến chấtlượng nước đổ vào eo để làm giảm ô nhiễm.Hồ phản ứng nhanh chóng tới sựgiảm dinh dưỡng Lượng photphat mùa đông giảm nhanh,lượng diệp lục (số
đo mật độ tảo lục) giảm đáng kể Năm 1970, hồ đạt độ trong tương đối
Hồ Neagh:
Hồ Neagh nằm ở Bắc Alien có diện tích 383 km2, độ sâu trung bình đạt8,6m Hồ được tiếp do 6 con sông chính Năm 1967, nước trong hồ bị phúdưỡng hóa mạnh.Lượng photphat, nitrit, lượng diệp lục trong hồ cao.Hồ đượccoi là hồ có độ dinh dưỡng cao bậc nhất trên thế giới
Sau thời kỳ phát triển mạnh của thực vật trôi nổi vào mùa xuân, lượngphophat trong nước trở nên không đáng kể, trong khi lượng nitrat luôn luôn
có thể đo được
Trang 101.4.2 Hiện trạng phú dưỡng ở Việt Nam:
Ngày nay, hiện tượng phú dưỡng đã trở nên một hiện tượng phú dưỡng
đã trở nên khá phổ biến ở hầu hết các nước trên thế giới và Việt Nam khôngngoại lệ với lớn hơn 60% các sông ao, hồ,… bị phú dưỡng hóa Báo cáo “Hiện trạng môi trường quốc gia năm 2005” cho biết: khu vực nội thành củacác thành phố lớn (Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng,….) hệ thốngcác ao, hồ là nơi tiếp nhận và vận chuyển chất thải của khu công nghiệp, khudân cư, mức độ ô nhiễm cao gấp 5-10 lần, các hồ trong nội thành phần lớn ởtrạng thái phú dưỡng nhiều hồ bị phú dưỡng hóa đột biến và tái nhiễm hữucơ
Các hồ Bảy Mẫu (Hà Nội), An Biên (Hải Phòng), hồ Ðầm Vạc (VĩnhPhúc) đều có hàm lượng hữu cơ và phú dưỡng cao hơn tiêu chuẩn cho phéploại B
Kết quả quan trắc 36 điểm cho thấy chất lượng nước của tất cả cácdòng sông lớn như sông Hồng, sông Cầu đều không đạt tiêu chuẩn nướcmặt loại A (nguồn cấp nước sinh hoạt), mà chỉ đạt tiêu chuẩn loại B (phục vụtưới tiêu)
Sông Nhuệ (đoạn Hà Đông)còn không đạt tiêu chuẩn cho phép loại B
vì các thông số chất hữu cơ và phú dưỡng quá lớn Nước giữa hồ Tây đượccoi là sạch hơn cả (đạt loại B), tuy chưa bị ô nhiễm kim loại nặng và thuốcbảo vệ thực vật, chỉ bị ô nhiễm chất hữu cơ ở mức nhẹ, với hàm hượng N, Pbắt đầu cao, có nguy cơ bị ô nhiễm
Còn hồ Bảy Mẫu có có hàm lượng hữu cơ và phú dưỡng cao hơn tiêuchuẩn cho phép loại B Các hồ phú dưỡng thường nông dần theo thời gian,nhất là các vùng đầu hồ nơi trực tiếp đón nhận nước thải Hiện tượng lão hoálàm cạn dần hồ đã xuất hiện ở các hồ Hoàn Kiếm, hồ Tây, Bảy Mẫu, ThànhCông, Thiền Quang, Ba Mẫu… Hiện nay mực nước trong các hồ về mùa khôđang giảm dần, độ sâu trung bình từ 0,5 đến 1,3m Theo nghiên cứu, hàmlượng muối dinh dưỡng tích tụ khá lớn trong hồ gây hiện tượng ''phú dưỡng
Trang 11hóa'' ở hồ Xuân Hương, tạo môi trường thuận lợi cho một 9 số loài tảo bùngphát về số lượng, làm nước hồ Xuân Hương hôi thối Kết quả phân tích tìmthấy 14 loài tảo lam tham gia hiện tượng nở hoa của nước Ngoài ra, đã xácđịnh hai loài tảo lục có khả năng cho mùi hôi Tuy nhiên, nồng độ NO3- trêncác sông trong cả nước vẫn nằm trong giới hạn tiêu chuẩn nước loại A theoTCVN5942-1995 Hàm lượng NO3- trong các sông Cấm (Hải Phòng), sôngSài Gòn (TP HCM) có xu hướng ngày càng tăng lên rõ rệt Trong khi đó trênsông Hương, sông Hàn lại có dấu hiệu giảm dần Nhìn chung hàm lượng NO3
- trong các sông trong cả nước vẫn nằm trong giới hạn cho phép theo tiêuchuẩn Việt Nam quy định Nồng độ PO43- đang có xu hướng tăng lên ở cácsông Hồng, Cấm, Hàn Trên các sông Hương, sông Sài lại có xu hướng giảm
đi Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng phú dưỡng ở các ao, hồ Việt Namcũng là việc các chất thải từ các nhà máy, các cơ sở chăn nuôi, lượng phânbón dư thừa trong sản xuất nông nghiệp… đổ ra các hệ sinh thái nước ngọtlàm phú dưỡng hoá, gây nhiều hậu quả nghiêm trọng.Trong đó, một nguyênnhân không thể không đề cập đến đó chính là ý thức người dân, việc vứt rácbừa bãi, đổ các chất thải sinh hoạt trực tiếp ra ao, hồ
Trang 12CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
2.1 Tác động của hiện tượng phú dưỡng lên hệ sinh thái nước ngọt.
2.1.1 Tác động đến các sinh vật trôi nổi:
Bảng2: Các nhóm sinh vật đặc trưng trong nghèo dinh hồ giàu và dưỡng
Hồ ngèo dinh dưỡng
DesmidChrysophyceanDiatomDinoflagellateChlorocoal
Staurodesmus,StaurastrumDinobryonCyclotella, TabellariaPeridinium, Ceratium
Asterionella, Fragillariacrotonensis
Stephanodiscus astraeaMelosirab granulataPeridinium bipesCeratium, GlenodiniumPediastrum, Scenedesmus
Anacystis,AphanizomenonAnabaena
(nguồnsinh thái môi trường ứng dụng)
Desmind là nhóm quan trọng đặc biệt ở hồ nghèo dinh dưỡng và phú
dưỡng hóa Cyanobacteria thường là nhóm thống trị ở hồ có nồng độ dinh
dưỡng cao Tập đoàn tảo cát cũng thay đổi Hồ nghèo dinh dưỡng có các loài
tảo các Cyclotella và Tabellaria, trong khi hồ phú dưỡng hóa có các loại
Asterionella, Fragillaria crotonensis, Stephanodiscus astraea và Melosirab granulata thống trị
Các nhóm thực vật thống trị ở hồ phú dưỡng hóa, có sự thay đổi theomùa Các loại tảo cát chiếm ưu thế vào mùa đông, vào đầu mùa xuân được kế
Trang 13tiếp là nhóm tảo lục Cryptomonas và Chlorophyte Vào đầu hè, nhóm tảo
Anabaene và Aphanizomenon thống trị cùng với Chlorophyte.
Bằng con đường thực nghiệm De Paw (1979) đã thiết lập mối quan hệgiữa các sinh vật nổi chỉ thị với tình trạng dinh dưỡng trong các hồ ở nước Bỉ:
Bảng3 : Sinh vật nổi chỉ thị cho tình trạng dinh dưỡng của hồ.
Kiệt dinh dưỡng Dinh dưỡng
trung bình Phú dưỡngTảo/ml (Algae)
Chất diệp lục (mg/
m3)
Sản xuất sơ cấp
( gC/m2/ ngày)
-sinh khối (mg/lit)
-khối lượng tế bào
0-10-51-100-1Thấp
2000-150003-200,2-0,75
1-105-3010-2501-25Cao
Tảo cát (Diatom) là nhóm tảo rất lý thú vì chúng có lớp vỏ sillic mà sau
khi tế bào chết sẽ rơi xuống đáy hồ.Mật độ tổng cộng của các loài tảo cát gần
bề mặt trầm tích gấp 50 lần ở các lớp gần mặt nước hơn Sự phát triển và giatăng của các nhóm tảo làm gia tăng sự lắng đọng trong hồ, làm hồ nông dần