Bài viết này cung cấp thông tin về hiện trạng chất lượng nước và mức phú dưỡng của 3 hồ ở thành phố Đông Hà (hồ Khe Mây – hồ lớn, nằm xa các khu dân cư và ít tiếp nhận nước thải; hồ Khe Sắn và hồ Đại An – hai hồ nằm ở trung tâm thành phố, phải tiếp nhận nhiều nước thải từ các hoạt động trong khu vực) nhằm đóng góp tích cực vào công tác quản lý và kiểm soát ô nhiễm môi trường ở địa phương.
Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên Tập 128, Số 1C, 63–68, 2019 pISSN 1859-1388 eISSN 2615-9678 LO LẮNG VỀ SỰ PHÚ DƯỠNG: NGHIÊN CỨU TRƯỜNG HỢP MỘT SỐ HỒ Ở THÀNH PHỐ ĐÔNG HÀ, TỈNH QUẢNG TRỊ Nguyễn Trung Hải1, Nguyễn Việt Hùng2, Nguyễn Văn Hợp3* Trung tâm Quan trắc Tài nguyên Môi trường Quảng Trị, Phường Đông Lương, Đông Hà, Quảng Trị Chi cục Bảo vệ Môi trường Thừa Thiên Huế, 115 Nguyễn Huệ, Thành phố Huế Khoa Hóa, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế, 77 Nguyễn Huệ, Thành phố Huế * Tác giả liên hệ Nguyễn Văn Hợp (Ngày nhận bài: 19-7-2019; Ngày chấp nhận đăng: 07-10-2019) Tóm tắt Ba hồ đại diện thành phố Đông Hà, tỉnh Quảng Trị (hồ Khe Sắn, Đại An Khe Mây) lựa chọn để lấy mẫu phân tích thơng số chất lượng nước: nhiệt độ, pH, DO, độ trong, TSS, độ dẫn điện (EC), COD, BOD5, TN, NH4+, NO3–, NO2–, TP, PO43– chlorophyll-a (Chl-a) thời gian từ tháng đến tháng năm 2017 Các kết cho thấy mức ô nhiễm chất hữu (BOD5, COD) chất dinh dưỡng (TN, TP) hồ Khe Sắn hồ Đại An cao so với hồ Khe Mây (p < 0,05); nồng độ Chl-a hồ cao, trung bình dao động khoảng 9–84 µg/L, biểu phú dưỡng Đối với hồ, photpho yếu tố định phú dưỡng (90 % trường hợp có tỷ số TN/TP ≥ 6) Mức phú dưỡng hồ đánh giá dựa vào số dinh dưỡng Carlson (TSI) Wollenweider (TRIX): hồ Đại An hồ Khe Sắn bị phú dưỡng (các giá trị TSI > 60 TRIX = 6÷ 8), riêng hồ Khe Mây mức phú dưỡng trung bình – phú dưỡng với TSI > 50 TRIX = 5÷6 Tương quan số TSI, TRIX thông số chất lượng nước đánh giá Từ khóa: phú dưỡng, hồ, số dinh dưỡng, Đông Hà Eutrophication concern: A case study on several lakes in Dong Ha city Nguyen Trung Hai1, Nguyen Viet Hung2, Nguyen Van Hop3* Quang Tri's Centre for Monitoring Resources and Environment, Dong Luong Ward, Dong Ha, Quang Tri, Vietnam Thua Thien Hue's Agency of Environmental Protection, 115 Nguyen Hue St., Hue, Vietnam Department of Chemistry, University of Scoences, Hue University, 77 Nguyen Hue St., Hue, Vietnam * Correspondence to Nguyen Van Hop (Received: 19 July 2019; Accepted: 07 October 2019) Abstract Three representative lakes in Dong Ha city, Quang Tri province (Khe San, Dai An and Khe May) were selected for sampling and analysis of water quality parameters, including temperature, pH, DO, transparency, TSS, conductivity (EC), COD, BOD5, TN, NH4+, NO3–, NO2–, TP, PO43–, and chlorophyll-a (Chl-a) during the period from June to August 2017 The results show that organic pollution levels (BOD5 and COD) and nutrients levels (Tuy nhiên, and TP) at Khe San and Dai An were higher than those at Khe May lake (p < 0.05); Chl-a concentrations in the lake water were also high with an average of 9–84 µg/L, considered as the eutrophication level Phosphorus was a limiting factor for the eutrophication at the three lakes: 90% of the ratios of TN/TP is higher than The eutrophic status at the DOI: 10.26459/hueuni-jns.v128i1C.5450 63 Nguyễn Trung Hải CS lakes was assessed on the basis of Carlson trophic index (TSI) and Wollenweider trophic index (TRIX): Dai An and Khe San lakes are at the eutrophic status with the TSI values higher than 60 and TRIX values in the range of 6–8; Khe May lake is at the level from mesotrophic to eutrophic with TSIs higher than 50 and TRIX = 5÷6 The correlations between the TSI, TRIX, and the water quality parameters were also analyzed Keywords: eutrophication, lake, trophic index, Dong Ha Mở đầu cho ăn uống, bơi lội ăn cá đánh bắt từ hồ Mặt khác, trình phân hủy tảo (khi tảo chết thiếu Đông Hà thành phố tỉnh lỵ, trung tâm ánh sáng) làm giảm oxy hịa tan (DO) trị, kinh tế, văn hóa, xã hội tỉnh Quảng nước, gây mùi khó chịu cho khơng khí tảo phân Trị Thành phố Đơng Hà có hồ lớn nhỏ hủy điều kiện kỵ khí Các hồ bị phú dưỡng số kênh dẫn nước, phân bố khắp địa thường có DO cao tầng mặt, thiếu DO bàn thành phố [1] Các hồ có vai trò quan trọng tầng lớp đáy, làm chết cá loài động việc tạo cảnh quan thiên nhiên, điều hòa vi vật đáy khác Như vậy, hồ bị phú dưỡng, khí hậu, lưu giữ tiêu thoát nước, cung cấp nước người ta thường gọi “hồ chết” khó phục cho canh tác nông nghiệp, tưới cây… Đồng thời, hồi lại trạng thái nghèo dinh dưỡng phú hồ nơi tiếp nhận nguồn nước thải dưỡng mức thấp hồ ban đầu [2, 3] sinh hoạt từ khu dân cư, hoạt động sản xuất nhỏ dịch vụ (thương mại, y tế, giáo dục…) nước chảy tràn thành phố Do nguồn nước thải chưa xử lý hiệu công tác kiểm sốt nhiễm mơi trường cịn hạn chế, nên gây lo lắng ô nhiễm hồ, đặc biệt phú dưỡng vào mùa khô Thực tế có tượng cá chết hàng loạt hồ Đại An xảy vào cuối tháng 7/2016 Phú dưỡng (eutrophication) tượng phát triển mạnh thực vật nước (chủ yếu tảo), gây giàu chất dinh dưỡng nước, đặc biệt hợp chất nitơ (N) photpho (P), dẫn đến rối loạn không mong muốn cân thủy sinh gây lo lắng chất lượng nước [2] Sự phú dưỡng thường xuất hồ, làm cho nước hồ có màu xanh rêu đặc trưng Khi tảo phát triển bùng nổ, tượng “nở hoa tảo” (algal bloom) xuất kèm theo phát triển tảo độc, phóng thích vào nước số chất độc gây độc loài thủy sinh chuỗi thức ăn (kể cá), gây độc người sử dụng nước hồ 64 Trong nhiều năm qua, có số đề tài/dự án đề cập đến trạng mơi trường nước mặt, có hồ lớn tỉnh Quảng Trị (hồ Khe Mây, hồ Trung Chỉ…) Trong chương trình quan trắc mơi trường tỉnh Quảng Trị hàng năm, chất lượng nước hồ địa bàn tỉnh quan trắc Song, nay, chưa có nghiên cứu tình trạng dinh dưỡng (hay mức phú dưỡng) hồ thành phố Đông Hà Bài báo cung cấp thông tin trạng chất lượng nước mức phú dưỡng hồ thành phố Đông Hà (hồ Khe Mây – hồ lớn, nằm xa khu dân cư tiếp nhận nước thải; hồ Khe Sắn hồ Đại An – hai hồ nằm trung tâm thành phố, phải tiếp nhận nhiều nước thải từ hoạt động khu vực) nhằm đóng góp tích cực vào cơng tác quản lý kiểm sốt nhiễm môi trường địa phương pISSN 1859-1388 eISSN 2615-9678 Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên Tập 128, Số 1C, 63–68, 2019 Phương pháp 2.1 Chuẩn bị mẫu 2.2 Đo phân tích thơng số chất lượng nước Áp dụng phương pháp tiêu chuẩn Tiến hành lấy mẫu hồ, hồ Khe Mây (KM), Việt Nam quốc tế (SMEWW, APHA, 1998) để hồ Khe Sắn (KS) hồ Đại An (DA) đợt vào đo/phân tích thơng số chất lượng nước (CLN) mùa khô (tháng 6, 7, năm 2017) – mùa lo lắng Đo trường năm thông số: nhiệt độ, pH, độ nhiều phú dưỡng hồ Tại hồ, tùy theo địa dẫn điện (EC), DO độ (SD) điểm hình hồ, chọn đến điểm đại diện để lấy mẫu, (điểm đo trùng với điểm lấy mẫu) đo 2–3 độ tương ứng ký hiệu KM1, KM2, KM3, KS1, KS2, sâu, lấy giá trị trung bình Mười thơng số: chất DA1 DA2 (các vị trí lấy mẫu trình bày rắn lơ lửng (TSS), nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu Hình 1) Tại điểm, mẫu thu mẫu tổ hợp cầu oxy sinh hóa (BOD5), PO43–, tổng photpho (TP), từ phần mẫu lấy đến độ sâu, tùy tổng nitơ (TN), NH4+, NO2–, NO3–, chlorophyll-a thuộc vào độ sâu hồ Quy cách lấy mẫu bảo (Chl-a) phân tích phịng thí nghiệm quản mẫu tuân theo quy định TCVN 59961995 Hình Các vị trí lấy mẫu nước hồ khảo sát DOI: 10.26459/hueuni-jns.v128i1C.5450 65 Nguyễn Trung Hải CS 2.3 Đánh giá chất lượng nước mức phú dưỡng hồ – Đánh giá chất lượng nước hồ qua so sánh Kết thảo luận 3.1 Chất lượng nước hồ với QCVN 08-MT:2015/BTNMT (mức A1, A2, B1 Về chất ô nhiễm hữu (hay mức ô nhiễm B2) [4] Áp dụng dẫn WHO [2] để xác hữu cơ): Hồ Khe Mây có mức nhiễm hữu thấp định yếu tố giới hạn phú dưỡng hồ so với hồ Đại An hồ Khe Sắn với p < 0,05: Đánh giá mức phú dưỡng (hay tình trạng dinh COD BOD5 trung bình hồ Khe Mây đạt mức dưỡng) hồ dựa vào Chỉ số dinh dưỡng Carlson [5] A2, nhiều giá trị COD hồ Đại An Khe Chỉ số dinh dưỡng Wollenweider [3] Sắn đạt mức B1 Nồng độ DO trung bình hồ đạt mức A2 (≥5 mg/L) – Chỉ số dinh dưỡng Carlson (TSI): Về chất dinh dưỡng (N P): Trong TSITP = 4,15 + 14,42 ln [TP] (1) TSIChl-a = 30,6 + 9,81 ln [Chl-a] (2) mg/L, vào tháng (đợt 3), có nhiều giá trị TSISD = 60 – 14,41 ln [SD] (3) vượt mức B1 (>0,05 mg/L); nồng độ N–NH4+ [TP] [Chl-a] nồng độ TP (µg/L) Chl-a (µg/L); [SD] độ (m); TSITP, TSIChl-a TSISD tương ứng số tình trạng dinh dưỡng theo TP, Chl-a SD Từ đó, tính giá trị TSI trung bình (TSItb): khoảng 0,02–0,51 mg/L; riêng hồ Khe Sắn hồ Khe Mây đạt mức B1 B2 (0,9 mg/L); nồng độ TN TP hồ tương ứng 0,44–2,66 mg/L 0,03–0,20 mg/L; đó, hồ Đại An hồ Khe Sắn có TN TP cao hồ Khe Mây (p < 0,05) TSItb = (TSITP + TSIChl-a + TSISD)/3 (4) 3.2 (5) trung bình theo thời gian (3 đợt) khoảng 25–63 – Chỉ số dinh dưỡng Wollenweider (TRIX): TRIX = hồ khảo sát, nồng độ N–NO2 khoảng 0,01–0,22 log ([Chl - a] aD% [DIN] [TP]) + 1,5 1,2 Mức phú dưỡng hồ Nồng độ Chl-a hồ cao, µg/L theo khơng gian (3 hồ) 9–84 µg/L, chứng [TP] [Chl-a] (1) (2); aD% độ tỏ mật độ tảo hồ cao, biểu lệch (%) nồng độ oxy hòa tan so với bão hòa phú dưỡng [5] Để khẳng định chắn nhiệt độ xác định; [DIN] tổng nồng độ nitơ vô mức phú dưỡng hồ, cần đánh giá qua số hịa tan (µg/L): TSI TRIX [DIN] (µ/L ) = [N–NO3–] + [N–NO2–] + [N–NH4+] (6) Mức phú dưỡng hồ xác định dựa vào thang phân loại TSI [3] TRIX [2] 2.4 Xử lý số liệu Áp dụng phương pháp thống kê, dùng phần mềm Microsoft-Excel với công cụ Data Analysis, để xử lý số liệu: tính đại lượng thống kê bản, phân tích phương sai phân tích tương quan Mức phú dưỡng theo số TSI Kết Hình cho thấy, hồ Đại An hồ Khe Sắn bị phú dưỡng (các giá trị TSI > 60), riêng hồ Khe Mây mức phú dưỡng trung bình với TSI > 50 Mức phú dưỡng theo số TRIX Kết Hình cho thấy hồ Khe Mây có mức phú dưỡng trung bình – phú dưỡng với TRIX = 5÷6, cịn hồ Đại An Khe Sắn mức giàu dinh dưỡng (hay phú dưỡng) với TRIX = 6÷8 Đối với hồ, số TSI TRIX có tương quan tuyến tính chặt với R = 0,81 p < 0,01 Như vậy, để theo dõi mức phú dưỡng 66 pISSN 1859-1388 eISSN 2615-9678 Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên Tập 128, Số 1C, 63–68, 2019 hồ, sử dụng số TSI, số TRIX Chỉ số TSI đơn giản hơn, số TRIX tính từ nhiều thơng số hơn, nên đại diện 3.3 Yếu tố giới hạn phú dưỡng Yếu tố giới hạn phú dưỡng (YTGH) xác định dựa vào tỷ số TN/TP [2] Kết Hình cho thấy: Hầu hết trường hợp (19/21 chiếm 90%) có tỷ số TN/TP ≥ 6, tức P YTGH; 5% (1/21) trường hợp có TN/TP ≤ 4,5 tức N YTGH 5% (1/21) N P YTGH với TN/TP = 4,5÷6 Hình Chỉ số TSI hồ khảo sát (6–8/2017); TB: trung bình (n = 3) Có thể cho rằng, hồ khảo sát, P YTGH phú dưỡng Như vậy, để kiểm soát phú dưỡng hồ, cần có giải pháp phù hợp để giảm (hay hạn chế) nguồn phát thải photpho vào hồ Nguồn thải P nhiều từ nước thải sinh hoạt nước thải khách sạn, nhà nghỉ… (do dùng chất tẩy rửa, xà phòng chứa nhiều P) nước chảy tràn qua vùng canh tác nông nghiệp (do dùng phân lân chứa P) Hình Chỉ số TRIX hồ khảo sát (6–8/2017) Tương quan số dinh dưỡng thông số chất lượng nước Do số TSI TRIX phụ thuộc vào nồng độ TN, TP chlorophyll-a, nên tìm tương quan chúng, dự đốn TSI TRIX hồ biết TN TP – thơng số phân tích nhanh so với tính tốn TSI TRIX Phân tích tương quan (dựa vào hệ số tương quan R) hồ cho thấy: – Có tương quan tuyến tính chặt TSI TP hồ Khe Mây, hồ Khe Sắn (với R tương Hình Biến động tỉ số TN/TP theo không gian thời gian hồ khảo sát (6–8/2017) ứng 0,87 với n = 0,99 với n = 6); TSI – Đối với hồ, có tương quan tuyến tính Chl-a hồ Đại An, hồ Khe Sắn (với R tương TRIX Chl-a với R = 0,65÷0,87; TRIX ứng 0,94 với n = 0,85 với n = 6) Chưa tìm tương quan thuận TSI TP hồ Đại An; TSI độ hồ khảo sát có tương quan nghịch Điều hiển nhiên, TSI lớn mức phú dưỡng tăng lên làm tăng mật độ tảo hồ vậy, làm giảm độ hồ DOI: 10.26459/hueuni-jns.v128i1C.5450 TN với R = 0,65÷0,88 – Có tương quan TSI TRIX hồ (Đại An, Khe Mây Khe Sắn), song không chặt với R tương ứng 0,72; 0,45 0,40 Sở dĩ số mẫu cịn ít, nên kết tương quan chưa đại diện cho hồ khảo sát Tuy vậy, 67 Nguyễn Trung Hải CS tăng cỡ mẫu để phân tích tương quan nguồn nước thải sinh hoạt, nước thải từ hồ (n = 21) coi hồ khu vực, khách sạn, nhà nghỉ… Để đánh giá tình trạng dinh có đặc điểm địa bị tác động dưỡng hồ, dựa vào số TSI hoạt động tự nhiên nhân tạo (vì số TRIX Mặt khác, cần tiếp tục quan trắc chúng nằm địa bàn thành phố Đơng Hà), đánh giá tình trạng dinh dưỡng hồ quan tìm tương quan chặt thơng số trọng địa bàn tồn tỉnh (dựa vào TSI số TSI, TRIX, tương quan TSI TRIX TRIX) để có giải pháp phù hợp bảo vệ môi trường Bảng hồ Tài liệu tham khảo Như vậy, đánh giá tình trạng dinh dưỡng hồ, áp dụng hai số TSI TRIX Song cho rằng, số TRIX có tính đến nhiều thơng số nên tính đại diện cao Tuy nhiên, số TSI (chỉ tính đến thông số) lại đơn giản nhanh đánh giá tình trạng dinh dưỡng hồ Kết luận Có sở để lo lắng phú dưỡng hồ khảo sát, đặc biệt hồ Khe Sắn hồ Đại An vào mùa khô Hồ Khe Mây mức dinh dưỡng trung bình đến phú dưỡng, nên đáng lo ngại Để kiểm soát phú dưỡng hồ, đảm bảo hồ xanh, sạch, đẹp, thiết phải kiểm soát nguồn phát thải photpho vào hồ, đặc biệt UBND tỉnh Quảng Trị Dự án thoát nước, thu gom xử lý nước thải thành phố Đông Hà, Quảng Trị (Dự án Ngân hàng Thế giới (WB) tài trợ) 2011 World Health Organization – European Commission Eutrophication and health, Office for official Publication of the European Communities, Luxembourg 2002 Vascetta M, Kauppila P, Furman E Indicating europhication for sustainability considerations by the trophic index TRIX Finnish Evironment Institute (SYKE) 2004 Bộ Tài nguyên Môi trường QCVN08:2015/ BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt 2015 Carlson RE, Simpson J A coordinator’s Duide to Volunteer Lake Monitoring Methods North American Lake Management Society 1996 Bảng Hệ số tương quan (R) số dinh dưỡng thông số chất lượng nước (a) pH EC DO COD Độ TN TP Chl-a pH EC 0,03 DO 0,29 –0,80 COD 0,01 0,94** –0,69 Độ 0,07 – 0,94 0,78** –0,90 TN –0,14 0,91** –0,81 0,81** –0,91 TP 0,37 0,67* –0,44 0,61* –0,66 0,67* Chl-a 0,08 0,89** –0,81 0,75** –0,79 0,83** 0,63* TSI 0,31 0,79** –0,63 0,70** –0,72 0,77** 0,93** 0,85** TRIX –0,13 0,88** –0,87 0,72** –0,85 0,95** 0,67* 0,90** (a) Ký hiệu ** ứng với p < 0,01; ký hiệu * ứng với p < 0,05 68 TSI TRIX 0,81** ... mức phú dưỡng) hồ thành phố Đông Hà Bài báo cung cấp thông tin trạng chất lượng nước mức phú dưỡng hồ thành phố Đông Hà (hồ Khe Mây – hồ lớn, nằm xa khu dân cư tiếp nhận nước thải; hồ Khe Sắn hồ. .. thông số) lại đơn giản nhanh đánh giá tình trạng dinh dưỡng hồ Kết luận Có sở để lo lắng phú dưỡng hồ khảo sát, đặc biệt hồ Khe Sắn hồ Đại An vào mùa khô Hồ Khe Mây mức dinh dưỡng trung bình đến phú. .. tràn thành phố Do nguồn nước thải chưa xử lý hiệu công tác kiểm sốt nhiễm mơi trường cịn hạn chế, nên gây lo lắng ô nhiễm hồ, đặc biệt phú dưỡng vào mùa khô Thực tế có tượng cá chết hàng lo? ??t hồ