Nghiên cứu tình trạng stress oxi hóa ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lại Ngọc Ca NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ, SỬ DỤNG VÀ HIỆU QUẢ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ BẰNG CƠNG NGHỆ CẤP KHÍ TẦNG SÂU LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lại Ngọc Ca NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ, SỬ DỤNG VÀ HIỆU QUẢ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ BẰNG CƠNG NGHỆ CẤP KHÍ TẦNG SÂU Chun ngành: Mã số: Kỹ thuật môi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Hà TS Phạm Thị Thúy XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Chủ tịch hội đồng chấm luận văn Giáo viên hướng dẫn thạc sĩ khoa học PGS.TS Nguyễn Thị Hà PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hoàn thành theo chƣơng trình đào tạo Cao học hệ quy tập trung khóa 21 (2013 - 2015) trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Hà TS Phạm Thị Thúy, hai cô hƣớng dẫn khoa học, nhiệt tình truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu dành tình cảm tốt đẹp cho tác giả trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Môi trƣờng, Bộ môn Công nghệ Môi trƣờng, thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp gia đình quan tâm giúp đỡ tác giả trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn Tập đồn Marsima Aqua System, Cơng ty Nikken, Viện Khoa học Công nghệ Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện, cung cấp liệu phối hợp triển khai công tác Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ, công nhân viên Viện Sinh thái Bảo vệ cơng trình - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam tạo điều kiện, giúp đỡ mặt để tác giả hồn thành luận văn Do điều kiện nghiên cứu cịn nhiều hạn chế nên luận văn tránh khỏi khiếm khuyết định, kính mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy giáo, nhà khoa học, đồng nghiệp quan tâm đến vấn đề nghiên cứu Học viên Lại Ngọc Ca MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN .3 1.1 Tổng quan hồ chứa mục đích sử dụng 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Tại Việt Nam 1.2 Hiện tƣợng suy giảm ôxy đập Việt Nam .7 1.3 Chất lƣợng nƣớc hồ chứa,các trình xảy hồ 11 1.3.1 Các vấn đề liên quan đến chất lƣợng nƣớc hồ chứa 11 1.3.2 Ơ nhiễm thiếu khí hồ chứa 14 1.4 Một số biện pháp cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ giới Việt Nam .16 1.4.1 Một số biện pháp cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ giới 16 1.4.2 Một số biện pháp cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ Việt Nam .18 Chƣơng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 21 2.2 Địa điểm nghiên cứu 21 2.2.1 Vị trí địa lý 21 2.2.2 Đặc điểm địa hình 22 2.2.3 Đặc điểm khí tƣợng - thuỷ văn 23 2.2.4 Dòng chảy 25 2.2.5 Hiện trạng quản lý, sử dụng nƣớc hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hịa Bình 25 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 2.3.1 Tổng quan tài liệu 27 2.3.2 Điều tra khảo sát thực địa, lấy mẫu 27 2.3.3 Thực nghiệm cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ phƣơng pháp cấp khí tầng sâu 29 2.3.4 Phƣơng pháp xử lý, bảo quản mẫu, phân tích 34 2.3.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu 34 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Hiện trạng chất lƣợng nƣớc hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình 35 3.1.1 Biến thiên giá trị nhiệt độ, DO ORP 35 3.1.2 Biến thiên giá trị Fe Mn 41 3.2 Hiệu cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ cơng nghệ cấp khí tầng sâu hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình 46 3.2.1 Biến thiên nhiệt độ, DO ORP 46 3.2.2 Biến thiên Fe Mn 49 3.3 Nguy ô nhiễm nƣớc hồ tƣơng lai 56 3.4 Đề xuất giải pháp quản lý tổng hợp chất lƣợng nƣớc hồ 57 3.4.1 Giải pháp quản lý 57 3.4.2 Giải pháp sử dụng nguồn nƣớc 57 3.4.3 Giải pháp kỹ thuật 58 KẾT LUẬN 59 KIẾN NGHỊ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 64 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tổng số hồ chứa phân theo dung tích chứa .6 Bảng 1.2 Chỉ tiêu phân định trạng thái phân tầng dựa tỷ lệ thay nƣớc α hồ đập Bảng 1.3 Thống kê thông tin đập Việt Nam dự đốn số lƣợng đập có vấn đề Bảng 2.1 Một số đặc trƣng khí tƣợng vùng dự án 24 Bảng 2.2 Vận tốc gió theo hƣớng 24 Bảng 2.3 Thơng tin cụ thể vị trí lấy mẫu 29 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hồ Tchad vùng phía Tây châu Phi Hình 1.2 Hồ Volta Ghana Hình 1.3 Hồ Kariba Zimbabwe Hình 1.4 Hồ Rudolf phía Đơng châu Phi Hình 1.5 Số lƣợng đập lớn phân theo năm xây dựng .8 Hình 1.6 Ơ nhiễm mơi trƣờng nƣớc hồ Trị An, tỉnh Đồng Nai 12 Hình 1.7 Nƣớc thải rửa quặng đƣợc xả thẳng suối dẫn vào Hồ Ba Bể 13 Hình 1.8 Bè thực vật hồ Fish Fry (Mỹ) 18 Hình 2.1 Hồ Trọng nhìn từ đập 21 Hình 2.2 Sơ đồ quy trình nghiên cứu tổng thể luận văn 26 Hình 2.3 Sơ đồ vị trí lấy mẫu 28 Hình 2.4 Nguyên lý hoạt động thiết bị cấp khí tầng sâu 31 Hình 2.5 Chi tiết hình ảnh cấu tạo thiết bị 33 Hình 2.6 Các chai mẫu đƣợc bảo quản thùng chuyên dụng 34 Hình 3.1 Biến thiên giá trị nhiệt độ thời điểm trƣớc lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 36 Hình 3.2.Sự phân tầng xáo trộn khối nƣớc theo mùa (A) với đỉnh cao phát triển tảo (B) liên quan đến biến đổi nhân tố môi trƣờng 37 Hình 3.3 Sự phân tầng nhiệt khối nƣớc hồ vùng ơn đới mùa hè 37 Hình 3.4 Biến thiên giá trị DO thời điểm trƣớc lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 39 Hình 3.5 Biến thiên giá trị ORP thời điểm trƣớc lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 40 Hình 3.6 Biến thiên giá trị Fe thời điểm trƣớc lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 41 Hình 3.7 Biến thiên giá trị Fe vị trí lấy mẫu thời điểm trƣớc lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 43 Hình 3.8 Biến thiên giá trị Mn thời điểm trƣớc lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 44 Hình 3.9 Biến thiên giá trị Mn vị trí lấy mẫu thời điểm trƣớc lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 45 Hình 3.10 Biến thiên giá trị nhiệt độ thời điểm sau lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 47 Hình 3.11 Biến thiên giá trị DO thời điểm sau lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 48 Hình 3.12 Biến thiên giá trị ORP thời điểm sau lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 49 Hình 3.13 Biến thiên giá trị Fe thời điểm sau lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 50 Hình 3.14 Biến thiên giá trị Fe vị trí lấy mẫu thời điểm sau lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 52 Hình 3.15 Biến thiên giá trị Mn thời điểm sau lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 53 Hình 3.16 Biến thiên giá trị Mn vị trí lấy mẫu thời điểm sau lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu 55 Hình 3.17 Hoạt động nuôi cá lồng bè hồ Trọng 56 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD: Nhu cầu oxy sinh học (Biological Oxygen Demand) BYT: Bộ Y tế COD: Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen demand) DO: Nồng độ oxy hoà tan (Disssolved Oxygen) GPS: Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System) JICA: Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản (The Japan International Cooperation Agency) ORP: Thế oxy hóa khử (Oxidation Reduction Potential) PE: Nhựa nhiệt dẻo (Polyethylene) QCVN: Quy chuẩn Việt Nam Tb: Tế bào T-N: Tổng nitơ (Total nitrogen) TNHH: Trách nhiệm hữu hạn T-P: Tổng phôtpho (Total phosphorus) ĐẶT VẤN ĐỀ Hồ chứa thủy lợi có nhiệm vụ cấp nƣớc phục vụ sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, cắt lũ hạ du, cải tạo môi trƣờng nhiệm vụ kết hợp khác Theo số liệu thống kê Tổng cục Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp Phát triển nơng thơn, nƣớc có 6.663 hồ chứa với tổng dung tích khoảng 11 tỷ m [8] Phần lớn hồ chứa thủy lợi thƣờng có độ sâu 10 m vào mùa khô Ở tầng nƣớc có độ sâu lớn 10 m, nƣớc chịu ảnh hƣởng phân tầng nhiệt làm giảm hàm lƣợng oxy hòa tan, dẫn đến tƣợng thiếu khí tầng sâu hồ chứa Điều kiện thiếu khí tầng nƣớc sâu hồ chứa thủy lợi tác động nghiêm trọng đến chất lƣợng nƣớc hồ, bao gồm phú dƣỡng đặc biệt giải phóng kim loại nặng tồn trầm tích Sự suy giảm nồng độ oxy tới mức thiếu hụt cho chu trình hiếu khí kéo theo thay đổi hàm lƣợng ion kim loại tầng nƣớc, đáng kể gia tăng đột ngột hàm lƣợng Fe Mn Chất lƣợng môi trƣờng nƣớc hồ bị ảnh hƣởng dẫn đến thay đổi chất lƣợng môi trƣờng nƣớc sơng phía dƣới hạ lƣu trực tiếp cấp nƣớc cho mục đích sử dụng Vì vậy, việc làm giàu oxy tầng sâu hồ chứa thủy lợi nhằm cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ chứa nƣớc sông dƣới hạ nguồn chịu ảnh hƣởng từ việc thiếu oxy, giúp bảo đảm cung cấp nguồn nƣớc vệ sinh, hoạt động ngƣ nghiệp môi trƣờng sinh hoạt sông dƣới hạ nguồn nhu cầu cần thiết hồ chứa Việt Nam Cơng nghệ cấp khí tầng sâu (Deep layer aeration system) đƣợc sử dụng để cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ nhiều quốc gia Ở Việt Nam, khuôn khổ hợp tác JICA Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, công nghệ đƣợc bắt đầu thử nghiệm hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hịa Bình Tuy nhiên, hiệu cơng nghệ chƣa đƣợc kiểm chứng, đánh giá Việt Nam Mặt khác, vấn đề chất lƣợng nƣớc hồ chứa cần có giải pháp quản lý tổng hợp đáp ứng yêu cầu chất lƣợng nƣớc cấp STT Tỉnh 13 Vĩnh Phúc 14 Hà Nội 15 Bắc Giang 16 Quảng Ninh 17 Hịa Bình 18 Thanh Hóa 19 Nghệ An 20 Hà Tĩnh 21 Quảng Bình 22 Quảng Trị 23 Thừa Thiên Huế 24 Đà Nẵng 25 Quảng Nam 26 Quảng Ngãi 27 Bình Định 28 Phú Yên 29 Khánh Hòa 30 Kon Tum 31 Gia Lai 32 Đắk Lắk 33 Đắk Nông 34 Lâm Đồng 35 Ninh Thuận 36 Bình Thuận 37 Tây Ninh 38 Bình Phƣớc 39 Bình Dƣơng 40 Đồng Nai 41 Vũng Tàu Tổng cộng Nguồn: Shinya Fukuju (2016) [2] Ghi chú: Bao gồm đập hữu đập khác (đang xây dựng, có quy hoạch, v.v…) 10 1.3 Chất lƣợng nƣớc hồ chứa, trình xảy hồ 1.3.1 Các vấn đề liên quan đến chất lượng nước hồ chứa Hồ chứa có vai trị quan trọng, nhiên, chất lƣợng nƣớc hồ chứa ngày suy giảm ảnh hƣởng hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản,… làm gia tăng chất ô nhiễm nƣớc, gây tình trạng phú dƣỡng, làm phát triển tảo độc thực vật phù du, làm suy giảm oxi nƣớc, gây chết loài động vật thủy sinh, ảnh hƣởng xấu tới hoạt động nuôi trồng thủy sản, gây mùi nƣớc làm ảnh hƣởng tới hoạt động cấp nƣớc [30] Đặc biệt tƣợng suy giảm ôxy số hồ đập có độ sâu lớn gây nhiều vấn đề nghiêm trọng Hiện tƣợng ô nhiễm hồ chứa kể đến bao gồm hai dạng chính: nhiễm hữu cơ, chất dinh dƣỡng nhiễm vơ Ơ nhiễm hữu cơ, chất dinh dƣỡng: chủ yếu hydrocarbon, hàm lƣợng nitơ, photpho vƣợt mức cho phép điển hình hồ Trị An, tỉnh Đồng Nai hồ Dầu Tiếng, tỉnh Tây Ninh.Hồ Trị An với diện tích mặt nƣớc 323 km tổng dung tích hồ lên đến 2,76 tỷ m , góp phần lớn vào việc sản xuất điện (1,7 tỷ kWh năm), cấp nƣớc cho nông nghiệp, sinh hoạt, đẩy mặn, điều tiết lũ,… góp phần lớn việc phát triển kinh tế, xã hội cho tỉnh miền Đông Nam Bộ Tuy nhiên môi trƣờng nƣớc hồ bị ô nhiễm với hàm lƣợng sắt nƣớc cao, hàm lƣợng tổng P có trị số trung bình khoảng 0,6 mg/l Hàm lƣợng tổng N có trị số trung bình khoảng 0,65 mg/l, lớn 0,80 mg/l, vƣợt giới hạn cho phép nhiều lần Nguyên nhân q trình bồi lắng lịng hồ, q trình khai thác vùng bán ngập lịng hồ vào sản xuất nơng nghiệp, nuôi thủy sản cách ạt, chất thải từ nguồn dân cƣ, chợ xung quanh hồ Hồ bị ô nhiễm ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng nƣớc sinh hoạt, hoạt động ni cá lịng hồ bị ngƣng trệ [9] 11 Hình 1.6 Ơ nhiễm môi trƣờng nƣớc hồ Trị An, tỉnh Đồng Nai Nguồn: Bùi Đức Tuấn (2007) [9] Hồ Dầu Tiếng, tỉnh Tây Ninh có dung tích 1.580 triệu m , có vai trị điều tiết nhiều năm nƣớc sơng Sài Gịn, tƣới 93.000ha đất nơng nghiệp huyện Tân Biên, Châu Thành, Bến Cầu, Dƣơng Minh Châu, Phú Khƣơng, Gò Dầu, Trảng Bảng, thị xã Tây Ninh, cấp nƣớc cho nhu cầu sinh hoạt công nghiệp vùng năm khoảng 100 triệu m³ Hiện chất lƣợng nƣớc hồ không đảm bảo, tiêu chất lƣợng nƣớc nhƣ amoniac, chì vƣợt cho phép Hàm lƣợng nitơ, photpho mức cao, tổng P có trị số trung bình khoảng 0,6 mg/l, lớn 1,8 mg/l Hàm lƣợng tổng N có trị số trung bình khoảng 7,2 mg/l, lớn 23 mg/l Hồ bị ô nhiễm phú dƣỡng nghiêm trọng Vi khuẩn lam hồ Dầu Tiếng có chứa độc tố cao, tiềm ẩn nguy ngộ độc nguồn nƣớc cho ngƣời dân địa phƣơng khu vực hạ du sơng Sài Gịn Bên cạnh đó, tƣợng cá chết vi khuẩn lam bùng phát đƣợc ghi nhận ven hồ Dầu Tiếng Nguyên nhân đƣợc xác định lịng hồ có gần 1.500 bè cá, 20 trại heo xả trực tiếp chất thải chăn ni xuống lịng hồ [6] Ơ nhiễm vơ cơ: chủ yếu chất thải từ ngành công nghiệp luyện kim công nghiệp khác chứa chất Zn, Cr, Ni, Cd, Mn, Cu, Hg,… điển hình nhƣ 12 hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn Hồ Ba Bể mƣời hồ nƣớc có trữ lƣợng lớn giới Hồ có bề mặt rộng 500 ha, nơi dài đo đƣợc km, độ sâu trung bình từ 20 đến 35m, dung tích 90 triệu m khối nƣớc [30] Chất lƣợng nƣớc hồ Ba Bể nhìn chung tốt, nhiên khai thác quặng quanh khu vực hồ Ba Bể dẫn đến tiềm ẩn nguy ô nhiễm nƣớc cao, từ tháng năm 2008, công ty Narihamico tiến hành khai thác khoáng sản mỏ sắt Pù Ổ Khuổi Giang (xã Đồng Lạc), gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sống ngƣời dân nhƣ cảnh quan sinh thái hồ Ba Bể Pù Ổ khu mỏ đầu nguồn khe Khuổi Giang - nơi cung cấp nƣớc cho suối Bó Lù chảy vào hồ Ba Bể Việc khai thác quặng máy với công suất lớn đẩy khối lƣợng bùn đất lớn dồn xuống chân núi, đổ vào khe Khuổi Giang, theo suối Bó Lù chảy vào hồ Ba Bể gây nhiễm cục bộ, tƣợng bồi lắng làm diện tích hồ bị thu hẹp Hình 1.7 Nƣớc thải rửa quặng đƣợc xả thẳng suối dẫn vào Hồ Ba Bể Nguồn: RFA, 2011 [30] 13 1.3.2 Ô nhiễm thiếu khí hồ chứa 1.3.2.1 Trên giới Theo nghiên cứu Zaw Chiswell (1995), nghiên cứu thay đổi Fe Mn tầng nƣớc hồ chứa phân tích dựa quang phổ điện tử [23] Theo đó, mẫu đƣợc lấy độ sâu thời gian khác hồ chứa Bắc Pine Australia Các mẫu đƣợc lấy mẫu đại diện với số lƣợng lớn Kết cho thấy, Fe 3+ nƣớc hồ chiếm hàm lƣợng ƣu mùa năm 2+ Fe đƣợc tìm thấy nhiều lớp đáy hồ (lớp nƣớc phía dƣới hồ) Vào mùa hè, 2+ tỉ lệ hợp chất chứa Mn , Mn 3+ Mn 4+ khác hồ, Mn thếở lớp nƣớc (lớp epilimnion cảMn 2+ 4+ Mn 4+ chiếm ƣu chiếm ƣu lớp (lớp metalimnion) lớp dƣới (lớp hypolimnion) Phần lớn 4+ Mn đƣợc tìm thấy suốt thời gian nghiên cứu sau đợt mƣa lớn mùa đông [23] Phát triển nghiên cứu Fe Mn nƣớc hồ, Zaw Chiswell (1999) tiến hành nghiên cứu thay đổi phân đoạn hợp chất Fe Mn tầng nƣớc từ mẫu nƣớc hồ chứa Hinze Australia, sử dụng quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), cộng hƣởng quang phổ (EPRS), lọc gen, trao đổi sắc ký, siêu lọc…[24] Mẫu nƣớc phân tích đƣợc lấy độ sâu thời gian khác năm, mẫu nƣớc đƣợc lọc tạp chất mẫu cột nƣớc, mẫu trầm tích đƣợc phân tích Thơng số liên quan chất lƣợng nƣớc nhƣ nhiệt độ, DO, pH, độ màu, độ đục, độ dẫn điện độ kiềm đƣợc xác định Sau thời gian mƣa lớn, xói mịn, nƣớc xáo trộn liên tục làm tăng oxi tầng mặt, kết thu đƣợc trƣớc sau q trình thơng khí nhân tạo cho thấy phân cấp lƣợng Fe Mn hòa tan tầng nƣớc, nồng độ kim loại gia tăng ổn định qua năm Theo độ sâu hồ hàm lƣợng Fe Mn tăng hàm lƣợng oxi giảm dẫn đến tồn dạng khử (Fe 2+ 2+ Mn ) kim loại tầng đáy Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trình quản lý nguồn nƣớc xử lý nƣớc từ việc giảm hàm lƣợng Fe Mn nƣớc hồ tầng đáy thơng qua cấp khí [24] 14 Theo nghiên cứu Htiti cộng (2015), nghiên cứu suy thoái chất lƣợng nƣớc hồ đập Smir thông qua đánh giá khả linh động Fe Mn tầng nƣớc mặt tầng đáy [15] Trong thời gian khảo sát từ 2007 - 2008, hàm lƣợng Fe Mn đƣợc nghiên cứu phân tích biến động theo thời gian (theo mùa) khơng gian (theo chiều thẳng đứng) Giá trị trung bình đo đƣợc khu vực đập tƣơng đối thấp, cụ thể giá trị Fe 0,2 mg/l Mn 0,05 mg/l Giá trị cao Fe Mn đƣợc tìm thấy nƣớc tầng đáy hồ, số vị trí vƣợt tiêu chuẩn cho phép Nguyên nhân chênh lệch giá trị tầng mặt tầng đáy theo nghiên cứu khác nồng độ oxi tầng nƣớc di chuyển kim loại Fe Mn theo dịng chảy sơng từđầu nguồn tới đập hồ Smir Cụ thể, hồ chứa, hàm lƣợng oxi tầng đáy thấp nhiều so với tầng mặt Các thành phần Fe Mn đất, trầm tích lịng hồ nhƣ khống chất khơng bị oxi hóa nên tồn dƣới dạng khử Fe 2+ 2+ Mn [15] 1.3.2.2 Tại Việt Nam Hiện tƣợng ô nhiễm thiếu khí thƣờng xảy hồ chứa có độ đâu sâu lớn, thƣờng lớn 10m vào mùa khơ Các tầng nƣớc có độ sâu lớn 10m, nƣớc chịu ảnh hƣởng phân tầng nhiệt làm giảm hàm lƣợng oxy hòa tan, dẫn đến tƣợng thiếu khí tầng sâu hồ chứa Điều kiện thiếu khí tầng nƣớc sâu hồ chứa tác động nghiêm trọng đến chất lƣợng nƣớc hồ, bao gồm phú dƣỡng đặc biệt giải phóng kim loại nặng tồn trầm tích đáy hồ Mơi trƣờng dƣới đáy hồ đƣợc chuyển từ ơxy hóa sang mơi trƣờng khử mà Fe Mn gắn kết bị tách thành trạng thái ion hòa tan nƣớc Sự suy giảm nồng độ oxy tới mức thiếu hụt cho chu trình hiếu khí kéo theo thay đổi hàm lƣợng ion kim loại cột nƣớc, đáng kể gia tăng đột ngột hàm lƣợng Fe Mn nƣớc Nếu đập xả nƣớc tầng sâu gây ảnh hƣởng lớn tới chất lƣợng nƣớc cấp cho nhà máy nƣớc, sở sản xuất môi trƣờng sống động thực vật hạ lƣu Ví dụ đơn giản nhà máy nƣớc phải áp dụng quy trình xử lý phức tạp sử dụng loại hóa chất để loại bỏ Fe, Mn cao nƣớc Bên 15 cạnh gánh nặng kinh tế phải áp dụng quy trình lọc nƣớc phức tạp tốn kém, việc cung cấp nguồn nƣớc an toàn cho ngƣời dân bị đe dọa Thực tế, vào tháng 12 năm 2010, Fe Mn với nồng độ cao đƣợc phát nhà máy nƣớc nhƣ Quảng Tế II hạ lƣu sông Hƣơng, thành phố Huế mà nguyên nhân đƣợc nhận định tƣợng suy giảm ơxy đập Bình Điền Hƣơng Điền thƣợng lƣu Mặt khác, việc cá bị chết nhiều đƣợc phát hạ lƣu sông Hƣơng cho thấy hệ sinh thái bị ảnh hƣởng [2] Tại Việt Nam, chƣa có nhiều nghiên cứu ô nhiễm thiếu khí hồ chứa Việt Nam Tuy nhiên, có dấu hiệu cho thấy ô nhiễm tầng sâu số hồ chứa có độ sâu 25 m Nghiên cứu đƣợc công bố trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội cho thấy mối tƣơng quan nồng độ oxy nồng độ kim loại nặng tầng nƣớc khác hồ Thƣợng Hiền, Thừa Thiên - Huế Theo đó, xuống sâu, nồng độ oxy giảm, nồng độ Fe tổng số Mn tăng lên đáng kể Nhƣ thấy chất lƣợng nƣớc hồ chứa Việt Nam ngày suy giảm chất thải từ sinh hoạt, sản xuất chảy xuống hồ, trạng suy giảm ôxy gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc cấp 1.4 Một số biện pháp cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ giới Việt Nam 1.4.1 Một số biện pháp cải thiện chất lượng nước hồ giới Phương pháp hóa học: Là biện pháp kết tủa hợp chất phốt phát amoni ion sắt, nhôm, canxi, magie tạo muối có độ tan thấp lắng xuống đáy 2+ Mg + 2- - + NH4 + HPO4 + OH + 5H2O MgNH4PO4.6H2O Al 3+ 3- + PO4 AlPO4 Hồ Horseshoe Wisconsin, Mỹ với diện tích khoảng 22 mẫu Anh (8,9 ha) độ sâu 16,7 m, xử lý phèn nhôm với nồng độ phèn nhôm, sử dụng từ - 27 mg/l, kết P tổng bị loại bỏ tƣơng ứng 38 - 66% Tuy nhiên phƣơng pháp tốn [17] 16 Xử lý ức chế sinh trưởng tảo: Năm 1986 - 1987, nhóm chuyên gia Viện Môi trƣờng Phát triển Bền vững xử lý tƣợng nở hoa ao nuôi cá vùng Cần Thơ, Tiền Giang, ao nuôi Artemia ruộng muối Sóc Trăng, Quảng Ngãi superphosphate liều lƣợng kg/ha mặt nƣớc ao Tiếp theo áp dụng biện pháp sinh học nuôi tảo Chlorella - chi tảo sử dụng lƣợng lớn chất hữu nƣớc cho sinh trƣởng phát triển, chất tiết Chlorella có khả ức chế sinh trƣởng tảo khác Khi đạt mật độ 500 tb/ml đổ nƣớc nuôi tảo cho 10 m nƣớc ao [26] Phương pháp sử dụng thực vật thủy sinh: Thực vật thủy sinh hấp thu đồng - + 3- hoá hợp chất vô dạng NO , NH4 , PO4 Hiện nay, thực vật thủy sinh đối tƣợng đƣợc quan tâm đến xử lý nƣớc bị phú dƣỡng ƣu điểm chúng nhƣ: Tăng trƣởng nhanh nên hấp thu mạnh chất ô nhiễm, thân thiện với mơi trƣờng, chi phí xử lý thấp, sinh khối sau xử lý tận dụng cho mục đích khác nhƣ chăn ni, làm phân bón, sản xuất protein, khí metan, Cách năm, hồ Fish Fry (Mỹ) chết nguồn nƣớc ngầm chảy vào hồ nằm cách 30 dặm phía Đông Bắc Billings, Montana, Mỹ chứa hàm lƣợng cao photpho nitơ Một giải pháp đƣợc đƣa nối bè thực vật với đặt mặt nƣớc, gọi đảo BioHaven Hòn đảo đƣợc xây dựng với lớp lƣới đƣợc làm từ nhựa tái chế Chiếc lƣới đƣợc lắp thành bè làm nhỏ nhƣ hồ cá to nhƣ sân bóng đá đất trồng Bè đƣợc hạ xuống ao, hồ, suối, đầm phá, neo đậu cố định Theo thời gian, rễ phát triển xuyên qua lỗ hổng bè, xuống dƣới nƣớc Đồng thời, vi khuẩn tập hợp lại, tạo thành lớp màng sinh học mỏng bám vào bè rễ Lớp màng sinh học bí mật tạo nên sức mạnh làm bè Vi khuẩn màng sinh học tiêu thụ nitơ photpho, dịng nƣớc nhiễm chảy xung quanh bè nổi, vi khuẩn chuyển đổi chất gây nhiễm thành chất độc hại Không vi khuẩn làm việc, rễ xuyên qua lỗ hổng bè xuống nƣớc làm phần việc hấp thụ Nitơ photpho thông qua rễ chúng Trong suốt bốn năm, bè giúp làm giảm 95% nồng độ nitơ 40% nồng độ photpho [31] 17 Hình 1.8 Bè thực vật hồ Fish Fry (Mỹ) Nguồn:Emily Anthes (2012) [25] Một mơ hình xử lý bè thực vật khác hồ Yingri, Tế Nam, Sơn Đơng, Trung Quốc, sau áp dụng mơ hình bè thực vật kết đạt đƣợc: hàm lƣợng COD giảm từ 63mg/l xuống 30mg/l đạt hiệu suất 52%, BOD giảm từ 20mg/l xuống 11mg/l đạt hiệu suất 45%, T-P giảm từ 0,93% xuống 0,10% đạt hiệu suất 89%, T-N giảm từ 11% xuống 3,9% đạt hiệu suất 65% [28] 1.4.2 Một số biện pháp cải thiện chất lượng nước hồ Việt Nam 1.4.2.1 Cải thiện chất lượng nước hồ thực vật thủy sinh Cơng trình nghiên cứu Trần Văn Tựa cộng (2010) [10] Viện Công nghệ môi trƣờng triển khai thực nghiên cứu nƣớc hồ bị phú dƣỡng thuộc khu thực nghiệm Cổ Nhuế, Hà Nội Thực vật thủy sinh đƣa vào hệ thống xử lý bao gồm non, khỏe nhƣ: Bèo tây (Eichhornia crassipes), ngổ trâu (Enydra fluctuans), rau muống (Ipomoea aquatica) cải soong (Rorippa nasturtium aquaticum) Hệ thống xử lý pilốt xây dựng gồm mƣơng song song có kích thƣớc dài, rộng, sâu tƣơng ứng 4,6m, 0,8m, 0,2m Mỗi mƣơng trồng loài nêu mực nƣớc mƣơng bình quân 10cm Nƣớc phú dƣỡng từ hồ đƣợc bơm lên bể chứa, phân phối qua mƣơng Hệ thống hoạt động liên tục, 18 lấy mẫu hàng tuần để đánh giá số phú dƣỡng phân tích tiêu chất lƣợng nƣớc nhƣ TN, TP, TSS, COD Chlorophin a (Chla) theo phƣơng pháp chuẩn trƣớc sau xử lý Từ số liệu thu đƣợc, nhà khoa học tiến hành phân tích, đánh giá vai trò thực vật thủy sinh loại bỏ yếu tố phú dƣỡng, hiệu suất xử lý yếu tố phú dƣỡng tải lƣợng nƣớc khác hiệu xử lý vi tảo vi khuẩn lam hệ thống thực vật thủy sinh Kết nghiên cứu cho thấy, công nghệ sinh thái sử dụng hệ thống thực vật thủy sinh nhƣ ngổ trâu, bèo tây, cải xoong rau muống không loại bỏ yếu tố phú dƣỡng môi trƣờng nƣớc nhƣ TN, TP, Chla, TSS, COD mà vi tảo vi khuẩn lam độc Trong loài thực vật thủy sinh sử dụng, bèo tây cho hiệu xử lý cao Hiệu suất loại bỏ tiêu TN, TSS, TP, COD Chla tăng so với đối chứng 2,10 - 3,19; 2,85 - 3,32; 1,87 - 2,14; 2,03 - 4,88 2,54 - 2,89 lần tƣơng ứng Với mật độ vi tảo cao nƣớc đầu vào bèo tây loại đƣợc 79,33% vi tảo tổng số 82,80% vi khuẩn lam Các mƣơng lại cho số ý nghĩa dao động từ 49,83-65,25% tổng số vi tảo 52,37 - 62,80% vi khuẩn lam Hơn nƣớc đầu có lƣợng tổng Coliform giảm 6-10 lần đạt mức A1 chất lƣợng nƣớc mặt theo QCVN 08:2008/BTNMT (nay QCVN 08-MT: 2015/BTNMT) Bộ Tài nguyên Môi trƣờng Coliform đáp ứng tốt cho việc cấp nƣớc sinh hoạt Về giá trị sử dụng dùng làm thức ăn cho chăn nuôi nhƣ bèo tây rau xanh trƣờng hợp ngổ trâu, rau muống cải xoong [10] 1.4.2.2 Sử dụng tảo Chlorella pyrenoidosa thực vật bậc cao Theo cơng trình nghiên cứu Lê Thị Hiền (1999) [3], hồ Hà Nội bị ô nhiễm nghiêm trọng, thứ tự ô nhiễm giảm dần nhƣ sau: hồ Văn Chƣơng, hồ Giám, Nghĩa Đô, Thủ Lệ, Trúc Bạch, Thuyền Quang, Thanh Nhàn, Giảng Võ, Thành Công, Ba Mẫu, Bảy Mẫu, Ngọc Khánh, Trung Tự, Huy Văn Kết mơ hình sử dụng tảo Chlorella pyrenoidosa có khả làm hồ: sau thời gian 10 + ngày nuôi cấy tảo, hiệu làm NH4 , BOD5, COD trung bình đạt 92,3 100% Độ chênh lệch hiệu xử lý mẫu thí nghiệm mẫu đối chứng 19 + - đƣợc nhƣ sau: với NH 28,5%; Cl 11,35%; BOD5 9,3%; COD 10%; 3- PO4 15% Hồ Tây có hiệu xử lý cao nhất, sau đến hồ Hồn Kiếm thấp hồ Bảy Mẫu Mơ hình sử dụng số lồi thực vật thủy sinh: Bèo (Lemna minor) rong chó (Ceratophyllum demersum) có khả làm giảm chất ô nhiễm Sau 30 ngày nuôi thả thực vật nƣớc, hàm lƣợng BOD giảm từ 14,2 xuống 10,8+ 12,7 mg/l, CODKMnO4 giảm từ 10,8 xuống 8,57-9,43mg/l, NH4 giảm từ xuống 0,25mg/l dạng vết, DO tăng từ 5,45 tới 5,52 - 5,83mg/l [3] 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2015), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt (QCVN 08-MT: 2015/BTNMT) Shinya Fukuju, Masataka Yamagishi, Takaya Yanobu, Akihiko Nonaka, Trần Đình Hịa, Trịnh Văn Hạnh, Hoàng Thị Thu Hƣơng, Văn Anh Tuấn (2016), “Kết nghiên cứu đánh giá trạng suy giảm ôxy số hồ đập Việt Nam”, Tạp chí Khoa học công nghệ Thủy lợi, 02(31), tr.102-108 Lê Thị Hiền (1999), Nghiên cứu trình xử lý sinh học ô nhiễm nước số hồ Hà Nội, Luận án Tiến sỹ Sinh học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Bùi Quốc Lập (2015), Quản lý chất lượng nước, Trƣờng Đại học Thủy lợi, Hà Nội Phạm Ngọc Quý (2009), Tràn cố- Một giải pháp an toàn cho hồ chứa Thuỷ lợi, thuỷ điện, Tuyển tập Báo cáo Khoa học - Trƣờng Đại học Thủy Lợi, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Đào Thanh Sơn, Trần Trúc Ly, Phạm Thanh Lƣu (2013), “Nguy ngộ độc độc tố vi khuẩn lam hồ Dầu Tiếng”, Tạp chí Thơng tin Khoa học Cơng nghệ, 1&2, tr.1-3 Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn tỉnh Hịa Bình (2012), Báo cáo xây dựng quy trình vận hành, điều tiết hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hịa Bình, Hịa Bình Tổng cục Thủy lợi (2014), Báo cáo kiểm tra an toàn hồ chứa, Hà Nội Bùi Đức Tuấn (2007), Một số nhận xét tình hình phú dưỡng hồ Trị An, Dầu Tiếng, Thác Mơ, Tuyển tập Báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10Phân viện Khí tƣợng Thuỷ văn Mơi trƣờng phía Nam, NXB KHKT 10 Trần Văn Tựa, Nguyễn Trung Kiên, Đỗ Tuấn Anh, Vũ Thị Nguyệt, Hồng Trung Kiên, Lê Thị Thu Thủ, Đặng Đình Kim, Lê Đức (2010), Công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh xử lý nước phú dưỡng, Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học kỷ niệm 35 năm Viện Hàn lâm Khoa học công nghệ Việt Nam, NXB KHTN Công nghệ, Hà Nội 61 Tiếng Anh 11 FAO (2003), Review of the state of world fishery resources: inland fisheries, Rome, Italia 12 Gritzner J A , (2016), Lake Tchad, Africa 13 Hiyoshi Dam Control Office (2014), Control Situations of the Hiyoshi Dam, Incorporated Administrative Agency, Japan Water Agency 14 Hoang Thi Thu Huong,Shinya Fukuju, Pham Ngoc Hai, Kenta Fujio, Huynh Trung Hai and Akihiko Nonaka, “Effect of anaerobic conditions in hydropower dams on river water quality in Hue city", Journal of Science and Technology, 51(3B), pp.75-81 15 Htiti, M., Fekhaoui, M., Abidi, A E., Bellaouchou, A (2015), “Study of phisico-chemical characteristics of Iron and Manganese in Smir Lake Dam”, J Mater Environ Sci, 6(10), pp.2878-2885 16 International Committee on Large Dams (2005), Statistics the largest dams on the world 17 James O Peterson, J Peter Wall, Thomas l Wirth and Stephen M Born(1973), Eutrophication control Nutrient inactivation by chemical precipitation at Horseshoe lake, Wisconsin, Technical Bulletin, No 62 department of natural resources Madison, Wisconsin, American 18 Magadza, H D (2006), “Kariba Reservoir”, Academic Journal, 11(4), pp.271-286 19 Ministry of land, infrastructure, transport and tourism of Japan (2005), Guidelines cyclic operating equipment aeration equipment for water supply and choice - draff 20 Ntow, W.J, (2003), “The limnochemical conditions of the northern portion (Yeji area) of the Volta Lake 30 years after impoundment”,Tropical Ecology, 44(2), pp.265-267 21 Takeshi Sakai (2014), Dam reservoir water quality control, United Engineering Center, Incorporated Administrative Agency, Japan Water Agency 22 Tanaka, M., Adjadeh, T.A., Tanaka, S & Sugimura, T (2002), “Water surface area measurement of Lake Volta using SSM/I 37-GHz polarization difference in rainy season”, Pergamon, 30(11), pp.2501-2504 62 23 Zaw, M., Chiswell, B (1995), “Speciation of iron and manganese in dam water particles using electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA)”, Talanta, 42(1), pp.27-40 24 Zaw, M., Chiswell, B (1999), “Iron and manganese dynamics in lake water”, Water Research, 33(8), pp.1900-1910 25 Nature ’s water purifiers help clean up lakes http://www.bbc.com/future/story/20120925-natures-water-purifiers 26 Lake Rudolf https://www.britannica.com/place/Lake-Rudolf 27 Con số bình luận: 6.500 hồ chứa thủy lợi http://dwrm.gov.vn/index.php? language=vi&nv=news&op=Tai-nguyen-nuoc/Con-so-binh-luan-6500-ho-chua-thuy-loi-4543 28 Floating Island International http://www.floatingislandinternational.com/wp- content/plugins/fii/ casestudies/floatingtreatmentwetlandsremovenutrientloadsfromeutrophied lake 29 Một số thông tin trạng giải pháp giảm thiểu ô nhiễm Hồ Xn Hƣơng http://lamdongdost.gov.vn/home/thong-tin-khcn/hoi-thao-khoahoc/type/detail/id/252 30 Báo động tình trạng nhiễm hồ Ba Bể http://www.rfa.org/vietnamese/programs/ScienceAndEnvironment/ba-belake-contaminnation-gm-05312011105958.html 31 Nghiên cứu hồ chứa theo quan điểm sinh thái, cách tiếp cận bền vững xây dựng cơng trình chứa nƣớc Việt Nam http://www.vawr.org.vn/index.aspx?aac=CLICK&aid=ARTICLE_DETAIL &ari=1286&lang=1&menu=khoa-hoc-congnghe&mid=995&parentmid=0&pid=1&title=nghien-cuu-ho-chua-theo-quandiem-sinh-thai-cach-tiep-can-ben-vung-trong-xay-dung-cac-cong-trinh-chuanuoc-o-viet-nam 63 ... cấp Từ sở thực tiễn nêu trên, luận văn thực đề tài ? ?Nghiên cứu trạng quản lý, sử dụng hiệu cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ cơng nghệ cấp khí tầng sâu” Mục tiêu nghiên cứu luận văn: Nghiên cứu đƣợc... lƣợng nƣớc hồ Việt Nam .18 Chƣơng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 21 2.2 Địa điểm nghiên cứu 21 2.2.1 Vị trí địa lý 21 2.2.2... hƣởng [2] Tại Việt Nam, chƣa có nhiều nghiên cứu nhiễm thiếu khí hồ chứa Việt Nam Tuy nhiên, có dấu hiệu cho thấy ô nhiễm tầng sâu số hồ chứa có độ sâu 25 m Nghiên cứu đƣợc công bố trƣờng Đại