Nghiên cứu tính đa dạng thực vật đất ngập nước của sông nhuệ đáy (phần chảy qua tỉnh hà nam) và khả năng sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  - NGUYỄN THỊ VIỆT NGA NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG THỰC VẬT ĐẤT NGẬP NƢỚC CỦA SƠNG NHUỆ - ĐÁY (PHẦN CHẢY QUA TỈNH HÀ NAM) VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CHÚNG ĐỂ XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  - NGUYỄN THỊ VIỆT NGA NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG THỰC VẬT ĐẤT NGẬP NƢỚC CỦA SÔNG NHUỆ - ĐÁY (PHẦN CHẢY QUA TỈNH HÀ NAM) VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CHÚNG ĐỂ XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN VĂN THỤY Hà Nội – 2012 Luận văn thạc sĩ khoa học MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Thực vật đất ngập nƣớc 1.1.1 Khái niệm thực vật đất ngập nước 1.1.2 Các dạng sống thực vật đất ngập nước 1.1.3 Vai trò thực vật thủy sinh xử lý nước thải vùng đất ngập nước 1.2 Khái quát tình hình nghiên cứu thực vật đất ngập nƣớc việc sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trƣờng nƣớc giới Việt Nam 11 1.2.1 Trên giới 11 1.2.2 Đối với Việt Nam 15 1.3 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng ven sông Nhuệ, sông Đáy 16 1.3.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 16 1.3.2 Tình hình phát triển kinh tế xã hội dải ven sông Nhuệ, sông Đáy 18 1.3.3 Chất lượng môi trường nước sông Nhuệ - Đáy (phần chảy qua tỉnh Hà Nam) 19 1.3.4 Nguyên nhân tình trạng nhiễm mơi trường nước sơng Nhuệ, sông Đáy 21 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 24 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 24 2.2.1 Phương pháp kế thừa 24 2.2.2 Phương pháp phân tích thảm thực vật 24 2.2.3 Phương pháp phân tích đánh giá tính đa dạng hệ thực vật 25 2.2.4 Phương pháp xây dựng mơ hình sử dụng thực vật cho giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước 26 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29 Nguyễn Thị Việt Nga K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học 3.1 Hiện trạng loài thực vật bậc cao có mạch tồn vùng nghiên cứu 29 3.1.1 Đa dạng bậc taxon 29 3.1.2 Đa dạng tài nguyên thực vật 30 3.2 Đánh giá tính đa dạng thực vật hệ sinh thái thủy vực sông Đáy, sông Nhuệ hệ sinh thái lân cận ảnh hƣởng tƣơng tác lẫn .31 3.2.1 Đa dạng lồi thực vật bậc cao có mạch hệ sinh thái chịu ngập nước thường xuyên, tạm thời đất ướt chậm thoát nước ven sông 31 3.2.2 Giá trị sử dụng tài nguyên thực vật thuộc hệ sinh thái thủy vực 45 3.3 Khả sử dụng loài thực vật khu vực nghiên cứu cho mục đích xử lý ô nhiễm môi trƣờng nƣớc sông Nhuệ, sông Đáy 46 3.3.1 Các loài thực vật đất ngập nước khu vực nghiên cứu có khả xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy 46 3.3.2 Đặc tính sinh thái học số loài thực vật thủy sinh điển hình dùng để xử lý nhiễm mơi trường nước 47 3.3.3 Định hướng số mơ hình hợp lý sử dụng thực vật đất ngập nước để xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 69 Nguyễn Thị Việt Nga K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Tóm lược vai trị thực vật đất ngập nước xử lý Bảng 1.2: Một số loài thực vật đất ngập nước sử dụng phổ biến hệ thống xử lý nước thải giới 14 Bảng 1.3: Giá trị WQI sông Nhuệ 19 Bảng 1.4: Giá trị WQI sông Đáy 20 Bảng 1.5: Dự báo nguồn nước thải nội tỉnh đến năm 2015 23 Bảng 3.1: Thành phần lồi thực vật bậc cao có mạch thuộc khu vực nghiên cứu 29 Bảng 3.2: Tỉ lệ lồi thực vật có cơng dụng khu vực nghiên cứu 31 Bảng 3.3: Các loài thực vật có mạch phân bố hệ sinh thái chịu ngập nước thường xuyên tạm thời đất ướt ven sơng 32 Bảng 3.4: Các lồi thực vật chịu ngập nước thường xuyên tạm thời .39 Bảng 3.5: Giá trị sử dụng tài nguyên thực vật khu vực nghiên cứu 45 Bảng 3.6: Danh sách loài thực vật đất ngập nước khu vực nghiên cứu có khả xử lý ô nhiễm môi trường nước 46 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Thực vật Hình 1.2: Thực vật ngập nước Hình 1.3: Thực vật có rễ Hình 1.4: Thực vật trôi tự Hình 1.5: Lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy 17 Hình 2.1: Sơ đồ tuyến khảo sát 28 Hình 3.1: Quần xã Rong chó Hydrilla verticillata (L.f.) Royle (Tuyến 2) 37 Hình 3.2: Quần xã rau muống – Ipomoea aquatic Forssk (Tuyến 1) .38 Hình 3.3: Quần xã bèo tây – Eichhornia crassipes (Mares) Solms (Tuyến 3) .38 Hình 3.4: Quần xã gỗ ngập nước (Tuyến 2) 40 Hình 3.5: Quần xã bụi ngập nước (Tuyến 1) 41 Nguyễn Thị Việt Nga K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 3.6: Quần xã bụi ngập nước (Tuyến 2) 42 Hình 3.7: Quần xã Sậy – Phragmites australis (Cav.) Trin (Tuyến 3) 43 Hình 3.8: Lồi xâm lấn – Ma dương Mimosa pigra L (Tuyến 2) 44 Hình 3.9: Bèo tây – Eichhornia crassipes (Mares) Solms 47 Hình 3.10: Bèo Cái – Pistia stratiotes L 48 Hình 3.11: Bèo Tấm – Lemna perpusilla Torr 49 Hình 3.12: Rau muống – Ipomoea aquatic Forssk 50 Hình 3.13: Rau dừa nước – Ludwigia adscendens (L.) Hara 51 Hình 3.14 Rau ngổ trâu – Enydra fluctuans Lour 51 Hình 3.15: Sậy – Phragmites australis (Cav.) Trin 52 Hình 3.16: Rong chó Hydrilla verticillata (L.f.) Royle 53 Hình 3.17: Vị trí xây dựng mơ hình lưu vực sơng Nhuệ 55 Hình 3.18: Mơ hình cho dòng nước tĩnh tạm thời 56 Hình 3.19: Hướng dịng nước thải hệ thống xử lý 58 Hình 3.20: Mơ hình cho dịng nước chảy 60 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1.1: Giá trị WQI sông Nhuệ 19 Biều đồ 1.2: Giá trị WQI sông Đáy 20 Biểu đồ 3.1: Mức độ đa dạng bậc taxon 30 Nguyễn Thị Việt Nga K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học PHẦN MỞ ĐẦU Phân giới thực vật phận quan trọng cấu thành nên sinh giới Chúng phong phú đa dạng thành phần loài, khu vực phân bố môi trường sống Một phận thực vật q trình tiến hóa thích nghi với đời sống ẩm ướt chịu ngập gọi thực vật đất ngập nước Hiện nay, việc tìm hiểu nghiên cứu nhóm thực vật ngày thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học, đặc biệt nghiên cứu mức độ đa dạng, vai trò khả sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường nước Phương pháp xử lý ứng dụng phổ biến nhiều quốc gia giới với kết mang lại khả quan Đối với Việt Nam, loại hình cơng nghệ tương đối hướng bền vững lợi ích vượt trội mà mang lại: hiệu tốt, tính kinh tế cao thân thiện với môi trường Sông Nhuệ, sông Đáy chảy qua địa phận tỉnh Hà Nam nguồn tài nguyên phong phú góp phần vào phát triển kinh tế xã hội khu vực Hệ thống sông cung cấp nước sinh hoạt cho người dân, phục vụ tưới tiêu nông nghiệp, sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp… Đây nguồn lợi dồi cư dân sống hai bên lưu vực sông thông qua việc đánh bắt hay ni trồng thủy sản Ngồi cịn hệ thống tiêu thoát nước cho thành phố Hà Nội Tuy nhiên, phát triển kinh tế xã hội, tốc độ thị hóa, dân số tăng nhanh tỉnh Hà Nam khu vực lân cận gây tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái, khiến khơng cịn giữ ngun trạng thái cân ban đầu Các nguồn nước thải ngoại tỉnh nội tỉnh bao gồm nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp làng nghề chưa xử lý theo tiêu chuẩn quy định mà thải bỏ trực tiếp vào nguồn nước tiếp nhận nguyên nhân làm cho môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy ngày ô nhiễm nghiêm trọng, vào mùa nước kiệt Hậu ảnh hưởng đến mức độ đa dạng sinh học hệ sinh thái lưu vực sơng, có thực vật đất ngập nước Để phục vụ công tác quản lý sử dụng bền vững hệ sinh thái thủy vực, đề xuất giải pháp góp phần cải thiện chất lượng nguồn nước sơng Nhuệ, sông Đáy, Nguyễn Thị Việt Nga K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học chúng tơi thực đề tài “ Nghiên cứu tính đa dạng thực vật đất ngập nước sông Nhuệ - Đáy (phần chảy qua tỉnh Hà Nam) khả sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường” với mục tiêu: - Đánh giá trạng đa dạng sinh học thực vật đất ngập nước lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy (phần chảy qua tỉnh Hà Nam) giá trị sử dụng chúng - Tìm hiểu khả sử dụng số loài thực vật đất ngập nước việc xử lý ô nhiễm môi trường nước Định hướng số mơ hình hợp lý cho việc xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy Nguyễn Thị Việt Nga K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Thực vật đất ngập nƣớc 1.1.1 Khái niệm thực vật đất ngập nước - Công ước Ramsar định nghĩa: “Đất ngập nước vùng đầm lầy, than bùn vùng nước tự nhiên hay nhân tạo, thường xuyên hay tạm thời, có nước chảy hay nước tù, nước ngọt, nước lợ hay nước biển kể vùng nước biển có độ sâu khơng q mét triều thấp” [14] - Thực vật đất ngập nước: thuật ngữ sử dụng để định nghĩa cho thực vật thủy sinh, lồi thích nghi phát triển môi trường ẩm ướt chịu ngập sống nước 1.1.2 Các dạng sống thực vật đất ngập nước Theo Arber (1920) [31], dựa đặc điểm hình thái, chia dạng sống thực vật đất ngập nước bao gồm: 1) Thực vật 2) Thực vật ngập nước 3) Thực vật nổi: a) có rễ b) tự Phân loại sử dụng cho thực vật thân thảo, thân gỗ bụi 1.1.2.1 Thực vật Thực vật dạng chiếm ưu vùng đất ngập nước đầm lầy, phát triển phạm vi mực nước từ 0,5m mặt đất đến độ sâu 1,5m sâu (Hình 1.1) Nói chung, chúng có thân tiếp xúc với khơng khí hệ thống rễ lớn Thân thực vật có nhiều điểm tương đồng với loại thực vật mặt đất hình thái học sinh lý Các mầm, chẳng hạn lồi Sậy, Cỏ nến hình thành thẳng đứng từ hệ thống thân rễ rễ Thành cellulose tế bào dày, tạo độ cứng cần thiết Hệ thống rễ thân rễ loại tồn vĩnh viễn trầm tích kỵ khí phải lấy ơxy từ quan không để phát triển Tương tự, tán non nước phải có khả hơ hấp kị khí thời gian ngắn Nguyễn Thị Việt Nga K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học sống mặt nước Khi lên mơi trường khơng khí, kênh khí tế bào lỗ hổng tăng kích thước, tạo điều kiện trao đổi khí mơ rễ khí (Wetzel, 2001) [55] Các loại thích nghi để phát triển đất ngập nước nhờ khoảng trống lớn để vận chuyển ôxy cho rễ thân rễ Một phần oxy rị rỉ vào vùng rễ xung quanh, tạo điều kiện oxy hóa mơi trường thiếu ơxy khác kích thích phân hủy chất hữu vi khuẩn nitrat phát triển (Brix Schierup, 1989) [33] Hình 1.1: Thực vật [54] Thực vật đồng hóa chất dinh dưỡng từ trầm tích hoạt động máy bơm chất dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng thay đổi N, P, K theo mùa (Atwell cộng sự, 1980; Agami Waisel, 1986) [32, 30] Quá trình xảy giống thực vật cạn, nhiều chất dinh dưỡng (thường > 90%) sử dụng, tái sử dụng trình tăng trưởng, lưu giữ mô mặt đất thực vật đất ngập nước di chuyển trở lại lưu trữ Nguyễn Thị Việt Nga K18 – Cao học Môi trường 36 E 37 E 38 E 39 C 40 P 13 Nguyễn Thị Việt Nga 70 K18 – Cao học Môi trường B Luận văn thạc sĩ khoa học 41 B 42 C 14 B 43 B 44 B 45 va 46 va 15 C 47 C 16 C 48 L 17 C 49 Te 18 C 50 Ip 51 Ip 52 Ip 53 Ip 19 C 54 B 55 C 56 C 57 L 58 M 59 M S 20 C 60 C 21 E 61 D 62 D 22 E Nguyễn Thị Việt Nga 71 63 A 64 E K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học 65 E 66 E 67 M A 68 M 69 P 70 R 71 S 23 F 72 A 73 G 24 L 74 C 75 C 76 M 77 O 78 O 25 L 79 C 26 L 80 B 27 L 81 L 28 L 82 L 83 R 29 M 84 M 30 M 85 Nguyễn Thị Việt Nga 72 H K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học 86 S 87 U 31 M 88 M 32 M 89 K 90 M 33 M 91 A B 92 A 93 M 94 M 34 M 95 96 A B V 97 F 98 F 99 F 100 F 101 F 102 F 103 M 104 S 35 M 105 E 106 P 107 S 36 N 108 B 37 O 109 Nguyễn Thị Việt Nga F 73 K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học 38 O 110 L 111 L 39 O 112 A 113 O 40 P 114 S 41 P 115 P 116 P 42 P 117 P 43 P 118 P 119 P 120 P 121 P 122 P 44 P 123 P 45 R 124 Z 46 R 125 R 126 R 47 R 127 N 128 P C 129 B 48 R Nguyễn Thị Việt Nga 74 130 C 131 C K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học 132 C 133 C 134 C 135 F 49 S 136 S 50 S 137 D 138 L 51 S 139 M 52 S 140 H 53 S 141 L 142 L 54 S 143 C 144 L 145 S 146 S 55 V 147 C 148 C 149 C 150 L 151 S B 56 A S 152 le 57 A 153 Nguyễn Thị Việt Nga 75 A K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học 154 A 155 A 58 A 156 C 157 Z 59 A 158 A 60 A 159 C 160 P 61 A 161 A 162 C 163 L 62 C 164 C 165 C 166 E 63 E 167 E 168 E 64 H 169 H 170 O 65 M 171 M 66 P P 172 S 67 P Nguyễn Thị Việt Nga 76 173 A 174 B 175 C K18 – Cao học Môi trường Luận văn thạc sĩ khoa học 176 C 177 D 178 E 179 E 180 E 181 E S 182 Im 183 M 184 M 185 O 186 P 187 P 188 P 189 P 190 S 191 S 192 Z 68 P 193 E 194 M 69 P 195 P 70 Z 196 A 197 Z Ghi chú: G G T D T T Nguyễn Thị Việt Nga 77 K18 – Cao học Môi trường ... học thực vật đất ngập nước lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy (phần chảy qua tỉnh Hà Nam) giá trị sử dụng chúng - Tìm hiểu khả sử dụng số loài thực vật đất ngập nước việc xử lý ô nhiễm môi trường nước. .. học thực đề tài “ Nghiên cứu tính đa dạng thực vật đất ngập nước sông Nhuệ - Đáy (phần chảy qua tỉnh Hà Nam) khả sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường? ?? với mục tiêu: - Đánh giá trạng đa dạng. .. đích xử lý nhiễm môi trƣờng nƣớc sông Nhuệ, sông Đáy 46 3.3.1 Các loài thực vật đất ngập nước khu vực nghiên cứu có khả xử lý nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy 46 3.3.2 Đặc tính