Dựa trên kết quả quan trắc chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy năm 2010-2014, nghiên cứu đã xác định sự ảnh hưởng nhiệt độ nước đến 2 thông số tổng Nitơ (TN) và tổng Phốtpho (TP) trong nước sông.
ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ TỚI GIÁ TRỊ TỔNG NITƠ VÀ PHỐTPHO TRONG NƯỚC SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY Cái Anh Tú(1), Lê Ngọc Cầu(2), Dương Hồng Sơn(3) (1) Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội (2) Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu (3) Viện Khoa học Tài nguyên nước Ngày nhận 19/8/2019; ngày chuyển phản biện 20/8/2019; ngày chấp nhận đăng 15/9/2019 Tóm tắt: Dựa kết quan trắc chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy năm 2010-2014, nghiên cứu xác định ảnh hưởng nhiệt độ nước đến thông số tổng Nitơ (TN) tổng Phốtpho (TP) nước sông Kết cho thấy, nhiệt độ TN nước sơng Nhuệ, sơng Đáy có mối liên quan nghịch chiều: Giá trị TN thấp điều kiện nhiệt độ nước sông cao ngược lại Trong mối liên quan khơng thể rõ thông số TP nước sông Kết nghiên cứu cho thấy, giá trị tỷ lệ TN/TP nước sơng Nhuệ sơng Đáy có xu hướng cao nhiệt độ nước thấp ngược lại Đa phần tỷ lệ TN/TP nước sông cao 6, thể Phốtpho yếu tố giới hạn phát triển tảo sơng Từ khóa: Ảnh hưởng nhiệt độ, tỷ lệ TN/TP Đặt vấn đề Sông Nhuệ sơng Đáy dòng sơng lưu vực sơng Nhuệ - Đáy có vai trò quan trọng phát triển kinh tế đất nước nói chung khu vực đồng sơng Hồng nói riêng Chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy bị ô nhiễm bị đánh giá lưu vực có chất lượng môi trường Việt Nam Trong báo cáo môi trường quốc gia (2018) đưa nhận định chất lượng nước số điểm quan trắc sông Nhuệ sông Đáy mức nhiễm nặng nề [1] Yếu tố gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước sông tiếp nhận loại chất thải (nước thải, chất thải rắn) từ hoạt động phát triển kinh tế - xã hội Tuy nhiên, chất lượng nước sơng bị ảnh hưởng yếu tố tự nhiên, có yếu tố khí hậu cực đoan, biến đổi khí hậu gây tác động xấu tới chất lượng nước Các tác động điều kiện khí hậu phụ thuộc vào mức độ nhạy cảm lưu vực với Liên hệ tác giả: Cái Anh Tú Email: caianhtu1984@gmail.com thay đổi đặc điểm khí hậu, nhiệt độ dẫn đến bốc Nhiệt độ khơng khí thay đổi kéo theo thay đổi nhiệt độ nước Các nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến dòng sơng thường thực dựa vào thay đổi dòng chảy chất dinh dưỡng nước Tuy nhiên, nghiên cứu gặp khó khăn yêu cầu cần có hệ thống liệu đầu vào đa dạng, chuyên ngành chuẩn xác Do vậy, nghiên cứu đề cập phạm vi thay đổi thông số (Nitơ Phốtpho) nước sông Nhuệ, sông Đáy điều kiện nhiệt độ nước khác giai đoạn liên tục năm 2010-2014 Nitơ Phốtpho chất dinh dưỡng cần thiết nguồn nước sử dụng để tưới trồng, nhiên hàm lượng Nitơ Phốtpho nước cao gây yếu tố bất lợi tạo điều kiện thực vật thủy sinh phát triển mức, gây bất lợi cho đời sống động vật thủy sinh chất lượng nguồn nước cấp cho nhà máy nước Nitơ Phốtpho thuộc thông số làm sở để đánh giá chất lượng nước sông Việc xác định Nitơ Phốtpho trở nên quan TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 11 - Tháng 9/2019 33 trọng việc đánh giá hiệu suất sinh học tiềm nước mặt Xác định hàm lượng Nitơ Phốtpho công việc thường xun q trình nghiên cứu nhiễm nguồn nước Mục tiêu nghiên cứu là: (i) Đánh giá thay đổi giá trị TN TP điều kiện nhiệt độ nước khác qua phần thể thay đổi nhiệt độ gây ảnh hưởng đến chất lượng nước lưu vực; (ii) Đánh giá tỷ lệ ô nhiễm TN TP điều kiện nhiệt độ nước thay đổi Phương pháp nghiên cứu số liệu sử dụng sản phẩm trung gian trình phân hủy vật chất hữu Trong môi trường nước, hợp chất Phốtpho tồn dạng: Hợp chất vơ khơng tan, hợp chất vơ có tan, hợp chất hữu tan hợp chất hữu không tan Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể Nitơ phốtpho chuyển đổi từ dạng sang dạng khác Để bao quát trạng giá trị chất dinh dưỡng nước sông Nhuệ, sông Đáy, nghiên cứu lựa chọn thơng só tổng Nitơ tổng Phốtpho để phân tích, đánh giá Kết thảo luận 2.1 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa Để đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ tới giá trị tổng Nitơ tổng Phốtpho nước sông cần thiết thực theo yêu cầu: Chương trình quan trắc cần tuân thủ theo quy trình chuẩn quy định (lựa chọn điểm lấy mẫu, thu mẫu, tần suất thu mẫu, bảo quản, cố định mẫu, vận chuyển mẫu, phân tích mẫu thực QA/QC) thực hệ thống theo thời gian cố định địa điểm lấy mẫu dọc sông - Phương pháp đánh giá nhanh qua hệ số tỷ lệ TN/TP WHO đề xuất Phương pháp đánh giá nhanh qua hệ số tỷ lệ TN/TP WHO đề xuất năm 2001 Dựa giá trị tỷ lệ Phốtpho chất dinh dưỡng giới hạn tỷ lệ TN/TP vượt Nitơ giới hạn dinh dưỡng tỷ lệ ≤ 4,5 [4] 2.2 Số liệu sử dụng Nghiên cứu sử dụng kết quan trắc chất lượng nước Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường thực để phân tích đánh giá Mẫu nước lấy 10 trạm quan trắc dọc sông Nhuệ 19 trạm quan trắc dọc sông Đáy Kết quan trắc thông số: Nhiệt độ nước, TN TP thực liên tục năm Do điều kiện tiếp cận thu thập số liệu nên nghiên cứu sử dụng số liệu giai đoạn quan trắc từ năm 2010 đến 2014 Mỗi năm đợt quan trắc, tương ứng đợt tháng 3, đợt tháng 5, đợt tháng đợt tháng 11 [3] Chất lượng nước, Nitơ thường quan trắc dạng ammoni (NH4+), nitrit (NO2), nitrat (NO3-), tổng Nitơ Riêng Nitơ dạng hữu quan trắc Nitơ hữu tồn sinh vật sống, đất mùn, a Ảnh hưởng nhiệt độ đến TN TP nước sông Trên sở kết quan trắc liên tục năm (2010-2014) 10 trạm quan trắc dọc sông cho thấy: Sông Nhuệ: Nhiệt độ trung bình nước sơng dao động khoảng từ 17,17-37,65oC Nhìn chung, nhiệt độ trung bình nước sơng đợt quan trắc có khác biệt lớn, thấp vào đợt (từ 17,17-30,6oC), trung bình 23,7oC cao vào đợt (từ 30,5-37,65oC), trung bình 33,2oC Kết tính tốn cho thấy, giá trị nhiệt độ nước sơng giá trị TN, TP có mối liên quan nghịch chiều rõ rệt, cụ thể là: Giá trị TN, TP thấp điều kiện nhiệt độ nước sơng cao ngược lại Điều nhận thấy rõ tất đợt quan trắc Ví dụ: Mức TN trung bình đợt có nhiệt độ nước thấp 18,4mg/l, đợt có nhiệt độ cao giá trị TN trung bình 6,9mg/l Mức chênh lệch lên tới 2,7 lần Mức TP trung bình đợt có nhiệt độ nước thấp 1,64mg/l, đợt có nhiệt độ cao giá trị TP trung bình 0,78mg/l Mức chênh lệch lên tới 2,1 lần (Hình 1) Sơng Đáy: Nhiệt độ trung bình nước sơng dao động khoảng từ 18,8-33oC Nhìn chung, nhiệt độ trung bình nước sơng đợt quan trắc có khác biệt lớn, thấp vào đợt (từ 18,8-24,4oC), trung bình 21,6oC cao vào đợt (từ từ 30,3-33oC), trung bình 31,46oC Kết tính tốn cho thấy, giá trị nhiệt độ nước sơng giá trị TN có mối liên quan nghịch chiều, cụ thể: Giá trị TN thấp điều kiện nhiệt độ nước sông cao ngược lại Nhìn chung, điều nhận thấy tất 34 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 11 - Tháng 9/2019 đợt quan trắc Ví dụ: Mức TN trung bình đợt có nhiệt độ nước thấp 3,15mg/l, đợt có nhiệt độ cao giá trị TN trung bình 2,6mg/l Mức chênh lệch 1,2 lần Để lý giải kết nêu lý giải nhiệt độ nước tăng điều kiện thuận lợi để tăng cường trình khử Nitơ, từ kéo theo làm giảm nồng độ Nitơ nước sông Nghiên cứu cho thấy, TN nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ nước so với TP Ví dụ: Mức TP trung bình đợt có nhiệt độ nước thấp 0,27mg/l, đợt có nhiệt độ cao giá trị TP trung bình 0,25mg/l Mức chênh lệch 1,08 lần (Hình 2) Kết nghiên cứu phù hợp với số nghiên cứu thực giới ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến chất lượng nước sơng, tiêu biểu nghiên cứu EPA Wuxia Bi, Baisha Weng (Trung Quốc) Năm 2014, EPA đưa báo cáo “Đánh giá Khí hậu Quốc gia năm 2014” việc tăng nhiệt độ khơng khí nước, làm giảm chất lượng nước sông hồ theo nhiều cách, bao gồm tăng trầm tích, nitơ chất ô nhiễm khác Năm 2018, Wuxia Bi, Baisha Weng nnk nghiên cứu phân tích tác động chế động lực suy giảm chất lượng nước mặt biến đổi khí hậu lưu vực sông Luanhe (Trung Quốc) Nghiên cứu đánh giá định tính định lượng phản ứng tổng Nitơ (TN) tổng Phốtpho (TP) kịch khí hậu khác Kết cho thấy từ năm 1963 đến 2017, tải lượng TN TP thể mối tương quan nghịch với thay đổi nhiệt độ Nghiên cứu cho thấy, mức ô nhiễm TN nhạy cảm với gia tăng nhiệt độ biến đổi khí hậu [5] Hiện tại, Việt Nam chưa có cơng trình nghiên cứu theo định hướng này, nghiên cứu chưa có sở dòng sơng để so sánh b Tỷ lệ TN/TP nước sơng Kết tính tốn giá trị quan trắc TN TP dọc sông giai đoạn 2010-2014 cho thấy, giá trị trung bình TN/TP sông Nhuệ mức 6,7 cao mức 15,6, tương ứng sông Đáy 5,1 11,8 So sánh điều kiện nhiệt độ nước sông khác nhận thấy, giá trị tỷ lệ TN/ TP có xu hướng cao nhiệt độ nước thấp ngược lại (Hình Hình 4) Theo WHO (2001) Phốtpho chất dinh dưỡng giới hạn tỷ lệ TN/TP vượt 6, Nitơ giới hạn dinh dưỡng tỷ lệ ≤ 4,5 Với tỷ lệ TN/TP từ 4,5 đến hai nguyên tố Phốtpho Nitơ chất dinh dưỡng giới hạn hai Kinh nghiệm cho thấy tượng nước phú dưỡng (dự thừa Nitơ Phốtpho) xảy hàm lượng Nitơ Phốtpho hai bị giới hạn Trong nguồn nước, hàm lượng N > 30-60mg/l, P > 4-8mg/l xảy tượng phú dưỡng Từ kết tính tốn nhận thấy, đa phần tỷ lệ TN/TP đợt quan trắc/năm năm sông Nhuệ sông Đáy cao Điều thể Phốtpho yếu tố giới hạn phát triển tảo sông Hay nói cách khác nước sơng chưa bị phú dưỡng Từ đưa dự đốn ngun nhân Phốtpho yếu tố giới hạn phát lượng phốt giải phóng từ trầm tích tải vào sông không cao Nghiên cứu Lưu Đức Điền, Mã Tú Lan, Nguyễn Đinh Hùng [2] tỷ lệ TN/TP sông Tiền, sông Hậu cho thấy, tỷ lệ TN/TP theo khu vực sông dao động khoảng hẹp từ 5,1-7,3 (sông Hậu) 5,2 -6,2 (sông Tiền) [2] Kết nghiên cứu tác giả đưa nhận định nhìn chung, yếu tố giới hạn phú dưỡng phụ thuộc vào khơng gian thời gian, phần lớn Phốtpho yếu tố giới hạn Kết luận Nhiệt độ TN nước sơng Nhuệ, sơng Đáy có mối liên quan nghịch chiều: Giá trị TN thấp điều kiện nhiệt độ nước sông cao ngược lại Trong mối liên quan khơng thể rõ thông số TP nước sông Giá trị tỷ lệ TN/TP nước sơng có xu hướng cao nhiệt độ nước thấp ngược lại Giá trị trung bình TN/TP sơng Nhuệ cao mức 6,7 cao mức 15,6, tương ứng sông Đáy 5,1 11,8 Đa phần tỷ lệ N/P nước sông cao 6, thể Phốtpho yếu tố giới hạn phát triển tảo sơng TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 11 - Tháng 9/2019 35 Hình Giá trị trung bình nhiệt độ (ToC), tổng Nitơ (TN), tổng Photpho (TP) nước dọc sơng Nhuệ năm (2010-2014) TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 11 - Tháng 9/2019 36 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 11 - Tháng 9/2019 37 Hình 2.Giá trị trung bình nhiệt độ (ToC), tổng Nitơ (TN), tổng Photpho (TP) nước dọc sơng Đáy năm (2010-2014) Hình Giá trị TN/TP nước dọc sông Nhuệ năm (2010-2014) TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 11 - Tháng 9/2019 38 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 11 - Tháng 9/2019 39 Hình Giá trị TN/TP nước dọc sông Đáy năm (2010-2014) Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trường (2018), Báo cáo trạng môi trường quốc gia: “Chuyên đề môi trường nước lưu vực sông” Lưu Đức Điền, Mã Tú Lan, Nguyễn Đinh Hùng (2012), “Hiện trạng chất lượng nước kênh rạch sông Tiền, sông Hậu (2011-2012)”, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường (2010-2014), “Kết quan trắc môi trường nước lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy 2010-2014” Tài liệu tiếng Anh World Health Organization (2001), “WHO Water Quality: Guidelines, Standards and Health” Wuxia Bi, Baisha Weng et al (2018), “Evolution Characteristics of Surface Water Quality Due to Climate Change and LUCC under Scenario Simulations: A Case Study in the Luanhe River Basin”, Int J Environ Res Public Health THE EFFECT OF TEMPERATURE ON TOTAL NITROGEN AND TOTAL PHOSPHORUS IN NHUE AND DAY RIVERS Cai Anh Tu(1), Le Ngoc Cau(2), Duong Hong Son(3) (1) Faculty of Environmental Sciences, VNU University of Science (2) Viet Nam Insititute of Meteorology, Hydrology and Climate Change Received: 19/8/2019; Accepted: 20/9/2019 Abstract: Using water quality monitoring data of Nhue and Day rivers in 2010-2014, the study has determined the influence of water temperature on total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) Results showed that temperature and TN in Nhue and Day rivers are inversely correlated, i.e.: TN value is low in high water temperature and vice versa The relationship between TP parameters inand temperature is not so apparent The study results also showed that the TN/TP ratio in Nhue and Day rivers tends to be higher when the water temperature is low and vice versa Most of the N/P ratio in river water is higher than 6, showing that phosphorus is the limiting factor of algae growth in the river Keywords: Effect of temperature, TN/TP ratio 40 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 11 - Tháng 9/2019 ... sơng Đáy có mối liên quan nghịch chiều: Giá trị TN thấp điều kiện nhiệt độ nước sông cao ngược lại Trong mối liên quan rõ thông số TP nước sông Giá trị tỷ lệ TN/TP nước sông có xu hướng cao nhiệt. .. bình 31,46oC Kết tính tốn cho thấy, giá trị nhiệt độ nước sông giá trị TN có mối liên quan nghịch chiều, cụ thể: Giá trị TN thấp điều kiện nhiệt độ nước sông cao ngược lại Nhìn chung, điều nhận... thảo luận 2.1 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa Để đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ tới giá trị tổng Nitơ tổng Phốtpho nước sông cần thiết thực theo yêu cầu: Chương trình quan trắc cần tuân