Nghiên cứu đánh giá lắng đọng axít ở vùng đồng bằng sông hồng việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ************************* PHẠM THỊ THU HÀ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ LẮNG ĐỌNG AXÍT Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG SƠNG HỒNG VIỆT NAM Chun ngành: Mơi trường phát triển bền vững Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MƠI TRƯỜNG Hà Nội, 2013 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Hoàng Xuân Cơ GS.TS Lê Trọng Cúc Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng cấp Nhà nước chấm luận án tiến sĩ họp vào hồi ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam; - Trung tâm Thông tin- Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận án Lắng đọng axit (Acid deposition) vấn đề nhiễm bẩn môi trường nghiêm trọng Lắng đọng axit tạo thành điều kiện khí bị nhiễm phát thải mức khí SO , NO x từ nguồn thải công nghiệp nguồn ô R R R R nhiễm khác, có khả lan xa tới hàng trăm, hàng ngàn kilomet Thuật ngữ “Lắng đọng axit” bao gồm hai hình thức: lắng đọng khơ (dry deposition) lắng đọng ướt (wet deposition) Lắng đọng ướt thể nhiều dạng mưa, tuyết, sương mù, nước có tính axít, cịn lắng đọng khơ bao gồm khí (gases), hạt bụi (particulates) sol khí (aerosols) có tính axít Mưa axít dạng thể lắng đọng axít ướt [10, 25, 33] Theo định nghĩa Uỷ ban Kinh tế Châu Âu (EEC) mưa có chứa axít H SO HNO với pH ≤ R R R R R R 5,5 mưa axít [45, 79] Mưa axit nước mưa có pH < 5,6 [25, 113] Lắng đọng axít thường xảy khu vực có mức độ cơng nghiệp hố cao Châu Âu, Bắc Mỹ phạm vi tác động mở rộng khu vực Châu Á Lắng đọng axít gây hậu nghiêm trọng người làm hư hại mùa màng, giảm suất trồng, phá hủy rừng cây, đe dọa sống loài sinh vật nước cạn, phá hoại cơng trình kiến trúc, xây dựng ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người Ở Việt Nam, nghiên cứu cho thấy lắng đọng axit xảy hầu hết tỉnh thành nước [ 7, 12, 17, 20 ] Đồng sông Hồng vùng kinh tế trọng điểm nước Đây nơi diễn nhiều hoạt động kinh tế sơi nổi, có nhiều khu cơng nghiệp phát triển mạnh, nơi sử dụng nhiều phương tiện giao thông nơi tiêu thụ nhiều loại nhiên liệu hóa thạch Các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội vùng gây gia tăng đáng kể phát thải khí gây mưa axit vấn đề nhiễm khơng khí [3, 29] Cùng với lượng lắng đọng axit lớn, cách trực tiếp hay gián tiếp ảnh hưởng tới hệ sinh thái, cơng trình kiến trúc sống người Do đó, việc nghiên cứu đánh giá lắng đọng axit quan trọng xây dựng lộ trình kiểm sốt phát thải khí gây lắng đọng axit, góp phần cải thiện chất lượng khơng khí khơng cho chỗ mà cịn tồn cầu, nhằm làm giảm chi phí việc xử lý thiệt hại lắng đọng axit gây mơi trường, cơng trình kiến trúc sức khỏe người Vì đề tài: "Nghiên cứu, đánh giá lắng đọng axit vùng đồng sông Hồng Việt Nam" thực Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá trạng tải lượng lắng đọng axit khu vực nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng mưa axit đến sinh trưởng phát triển đậu Cô ve (Phaseolus vulgaris L.) - Đề xuất số giải pháp đóng góp cho việc kiểm sốt lắng đọng axit khu vực nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 3.1 Đánh giá trạng tải lượng lắng đọng axit khu vực nghiên cứu bao gồm: - Đánh giá tần suất mưa axit, giá trị pH nồng độ ion nước mưa, biến đổi ion theo mùa, thành phần làm thay đổi giá trị pH nước mưa, biện luận trung hịa tính axit nước mưa thơng qua số pA i R R - Đánh giá tải lượng lắng đọng axit (tải lượng lắng ướt ion nước mưa, tải lượng lắng đọng S N) khu vực nghiên cứu 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng mưa axit đến sinh trưởng phát triển đậu Cô ve bao gồm: - Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng phối hợp thành tố mưa axit (pH, tần suất mưa lượng mưa) đến số tiêu sinh trưởng phát triển đậu Cô ve (tỷ lệ nảy mầm, thời gian nảy mầm, thời gian diệp lục hóa mầm, chiều dài rễ, chiều cao cây, số nhánh/cây, cường độ quang hợp, hàm lượng diệp lục thông qua số SPAD cường độ thoát nước), sở xác định mối quan hệ thành tố mưa axit với tiêu sinh trưởng phát triển đậu Cô ve - Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng phối hợp thành tố mưa axit (pH, tần suất mưa, lượng mưa) đến tính chất đất trồng đậu Cơ ve thông qua số tiêu pH KCl , pH H2O , CEC, Ca2+, Mg2+ trao R đổi (Ca 2+ P TĐ , Mg 3+ 3+ R P R P K dt ), Al , Fe , R R TĐ ), chất hữu SO 2-, Mn2+ 2+ P P P P R P R R RP P P R R R P P P P (OM), N, P, K dễ tiêu ( N dt , P dt , R R R R P 3.3 Đề xuất số giải pháp đóng góp cho việc kiểm sốt lắng đọng axit khu vực nghiên cứu bao gồm: - Xây dựng phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng axit khu vực nghiên cứu - Đánh giá khả áp dụng mơ hình Rains - Asia 7.52.2 nghiên cứu đánh giá, dự báo mức độ phát thải, chi phí giảm thiểu phát thải khí SO , lượng lắng đọng SO tỷ lệ phần trăm hệ sinh R R R R thái bị ảnh hưởng vùng đồng sông Hồng Việt Nam Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Luận án khu vực đồng sông - Hồng Việt Nam, giới hạn tỉnh/thành phố Hà Nội, Hải Phịng, Hải Dương, Ninh Bình Các thơng số đặc trưng cho lắng đọng ướt: pH, SO 2-, NO -, - R RP P R RP P HCO , NH , Cl , Ca , Na , Mg K Các thông số đặc trưng cho - R RP P + R RP P - 2+ P P P + P P 2+ P P lắng đọng khơ: Khí SO NO R - R R + P P P R Các nghiên cứu giới cho thấy họ đậu có đậu Cơ ve nhạy cảm với mưa axit [79, 91, 125, 126] Hải Dương tỉnh có diện tích đất nơng nghiệp tương đối lớn với diện tích đất trồng đậu Cơ ve chiếm khoảng diện tích khu trồng hoa màu [2] Bên cạnh đó, tỷ lệ xuất mưa axit cao qua năm Do vậy, đậu Cô ve đất trồng đậu Cô ve chọn làm đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tính tốn đặc trưng lắng đọng axit - Phương pháp bố trí thí nghiệm - Phương pháp phân tích phịng thí nghiệm - Phương pháp phân tích xử lý số liệu - Phương pháp mơ hình hóa mơi trường - Phương pháp xây dựng phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng axit Những đóng góp luận án - Phân tích, đánh giá cách có hệ thống trạng tải lượng lắng đọng axit khu vực nghiên cứu giai đoạn năm liên tục (từ năm 2006-2012) - Đây nghiên cứu khoa học nước đánh giá ảnh hưởng mưa axit đậu Cơ ve, góp phần bổ sung sở lý luận mối quan hệ ảnh hưởng mưa axit đến sinh trưởng, phát triển trồng nơng nghiệp thay đổi số tính chất hóa học đất trồng - Lần xây dựng phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng axit cho khu vực nghiên cứu Nguồn tài liệu số liệu nghiên cứu - Luận án sử dụng số liệu quan trắc hóa học nước mưa (pH, lượng mưa, nồng độ ion) Trung tâm KTTV Quốc gia trạm thuộc tỉnh/thành nghiên cứu (trạm Láng - Hà Nội, trạm Hải Dương, trạm Phủ Liễn - Hải Phòng, trạm Ninh Bình, trạm Cúc Phương) năm liên tục (từ năm 2006 - 2012) để đánh giá trạng tải lượng lắng đọng ướt khu vực nghiên cứu - Số liệu nồng độ trung bình khí SO , NO khơng khí để tính R R R R tốn lắng đọng khơ số liệu thu thập từ trạm quan trắc khơng khí tự động cố định thuộc trung tâm KTTV Quốc gia Bên cạnh đó, số liệu đo từ mạng lưới EANET, từ trạm khơng khí tự động cố định đặt Trung tâm Kỹ thuật Môi trường Đô thị Khu cơng nghiệp CEETIA, từ trạm quan trắc khơng khí tự động, cố định 556 Nguyễn Văn Cừ, Long Biên, Hà Nội, từ đề tài/dự án tham khảo để bổ sung cho chuỗi số liệu đánh giá - Số liệu đánh giá ảnh hưởng mưa axit đến đậu Cô ve đất trồng đậu Cô ve số liệu đo thực nghiệm đề tài luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Hiện nghiên cứu lắng đọng axít, đặc biệt khả ảnh hưởng lắng đọng axít đến hệ sinh thái Việt nam mẻ Đề tài nghiên cứu có ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn, góp phần bổ sung vào số lượng nghiên cứu cịn lắng đọng axít Việt Nam - Kết nghiên cứu luận án đưa tranh tổng thể trạng, tải lượng lắng đọng axít khu vực nghiên cứu nghiên cứu ảnh hưởng lắng đọng axít ướt (mưa axit) đến trồng khu vực nghiên cứu Luận án xây dựng phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng axit cho khu vực nghiên cứu - Kết nghiên cứu tài liệu tham khảo cho quan quản lý mơi trường, nhà hoạch định sách, nhà khoa học môi trường, việc kiểm sốt phát thải chất khí gây lắng đọng axit, kiểm soát khả ảnh hưởng lắng đọng axít đến hệ sinh thái khu vực nghiên cứu nhằm làm giảm chi phí việc xử lý thiệt hại lắng đọng axit gây môi trường, đề xuất giải pháp thích hợp để tăng suất trồng Đề tài tài liệu tham khảo cho nghiên cứu lắng đọng axít Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị tài liệu tham khảo, Luận án bố cục thành chương Luận án trình bày 147 trang A4, 33 bảng biểu, 52 hình vẽ, danh mục 10 cơng trình khoa học tác giả công bố, 128 tài liệu tham khảo tiếng Việt tiếng nước CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Các nghiên cứu nước Tổng quan nghiên cứu nước liên quan đến lắng đọng axit cho thấy lắng đọng axit vấn đề xảy nhiều quốc gia giới, đặc biệt quốc gia khu vực Châu Âu, Bắc Mỹ khu vực châu Á Trên giới, nghiên cứu lắng đọng axit thực từ nhiều thập kỷ qua thông qua thực nghiệm quan sát thiên nhiên cho thấy mưa axit gây nhiều tác động tiêu cực đến thảm thực vật, hệ động vật, trồng, cơng trình kiến trúc sức khỏe người Hình 1.1 Một khu rừng Đức năm 1970 Hình 1.2 Sự thiệt hại rừng Đức mưa axit năm 1986 Hình 1.3 Bức tượng đá lâu đài Herten, Quận Ruhr, Đức - khắc năm 1702 Ảnh chụp năm 1908 Hình 1.4 Bức tượng đá lâu đài Herten, Quận Ruhr Đức Ảnh chụp năm 1969 1.2 Các nghiên cứu nước Ở Việt nam, nghiên cứu năm qua tập trung chủ yếu vào việc đánh giá trạng mưa axit (lắng đọng ướt), nghiên cứu mưa axit nơi có số liệu quan trắc nghiên cứu thực quy mô khác Các nghiên cứu tác động lắng axit gây hệ sinh thái, vật liệu - cơng trình kiến trúc hay sức khỏe người hạn chế Tuy nhiên, có số nhà khoa học nước xem xét ảnh hưởng mưa axit đến thực vật, động vật Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng mưa axit lên tôm sú, lên rau cải xanh tác giả Nguyễn Thị Kim Lan cộng (2005) ví dụ Một nghiên cứu khác đánh giá diễn biến lắng axit đến hệ sinh thái số khu vực Bắc Bộ tác giả Nguyễn Hồng Khánh cộng (2006) thực công phu Nghiên cứu đạt số kết định Nhìn chung, số lượng nghiên cứu đối tượng nghiên cứu liên quan đến lắng đọng axit ít, kết nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng lắng đọng axit tới môi trường hệ sinh thái khiêm tốn từ năm 2006 đến khơng có nghiên cứu đánh giá cách hệ thống tình hình lắng đọng axit theo thời gian ảnh hưởng Chính vậy, hiểu biết lắng đọng axit ảnh hưởng tới mơi trường sống hệ sinh thái Việt Nam hạn chế Với xuất phát điểm vậy, luận án thực Đây hướng cần thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn góp phần vào nhiệm vụ bảo vệ môi trường quốc gia nhắc lại Sử dụng chương trình IRRISTAT 5.0 để tạo sơ đồ thí nghiệm Bảng 2.1 Các cơng thức thí nghiệm CT1 pH=3,0 TS 35% LM 200mm CT2 pH= 3,0 TS 66% LM 200mm CT5 pH= 4,0 TS 35 % LM 200mm CT6 pH= 4,0 TS 66% LM 200mm CT9 pH= 4,5 TS 35 % LM 200mm CT10 pH= 4,5 TS 66% LM 200mm U U U U U U U U U U CT3 pH= 3,0 TS 35% LM 750mm U U CT4 pH= 3,0 TS 66% LM 750mm U U CT7 pH= 4,0 TS 35 % LM 750mm U U CT8 pH= 4,0 TS 66% LM 750mm U U U U CT11 pH= 4,5 TS 35 % LM 750mm U U CT12 pH= 4,5 TS 66% LM 750mm U U CT13 pH= 5,0 TS 35 % LM 200mm CT14 pH= 5,0 TS 66% LM 200mm CT17 pH= 5,5 TS 35 % LM 200mm CT18 pH= 5,5 TS 66% LM 200mm U U U U U U U U CT15 pH= 5,0 TS 35 % LM 750mm U U CT16 pH= 5,0 TS 66% LM 750mm U U CT19 pH= 5,5 TS 35 % LM 750mm U U CT20 pH= 5,5 TS 66% LM 750mm U U Đối chứng (ĐC) 2.3 Phương pháp phân tích xử lý số liệu Số liệu để đánh giá trạng lắng đọng axit khu vực nghiên cứu nhập, xây dựng công thức tính tốn chương trình Excel Số liệu đánh giá ảnh hưởng mưa axit đến đậu Cô ve phân tích xử lý chương trình Excel phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) hồi quy chương trình IRRISTAT 5.0 2.4 Phương pháp phân tích phịng thí nghiệm Các tiêu hóa học đất xác định theo phương pháp thông dụng phịng thí nghiệm phân tích đất [8, 18 ] 11 2.5 Phương pháp mơ hình hóa mơi trường Xem xét khả sử dụng mơ hình RAINS - ASIA 7.52.2 để đánh giá dự báo mức độ phát thải SO vùng đồng sông R R Hồng, đánh giá lượng lắng đọng SO x tỷ lệ phần trăm hệ sinh thái bị R R ảnh hưởng 2.6 Phương pháp xây dựng phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng axit Luận án sử dụng cơng cụ lập trình Microsoft Visual C# 2010 với hệ quản trị sở liệu (CSDL) Microsoft Access để xây dựng phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng mưa axit khu vực nghiên cứu CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá trạng lắng đọng axít số khu vực đồng sơng Hồng (Hà Nội, Hải Phịng, Hải Dương, Ninh Bình) 3.1.1 Hiện trạng mưa axit Kết tính tốn dựa chuỗi số liệu quan trắc đo đạc giai đoạn từ năm 2006 đến năm 2012 Trung tâm KTTV Quốc Gia cho thấy mưa axít (pH < 5,6) xuất trạm khu vực đồng sông Hồng với tần suất tương đối cao biến động lớn qua năm, cụ thể Hà Nội (25% - 54,5%), Hải Phòng (8,33% - 58,3 %), Hải Dương (8,3 – 63,6 %), Ninh Bình ( 8,3 % - 50 %) Cúc Phương (33 % - 81,8 %) Tỷ lệ mưa axít (%) số khu vực thuộc đồng sông Hồng - Việt Nam giai đoạn 2006 - 2012 biểu diễn Hình 3.1 Nhìn chung, tỷ lệ mưa axít (%) thay đổi khơng theo quy luật trạm thuộc khu vực nghiên cứu Mưa axit thường xuất vào 12 tháng mùa khô (tháng 4, 10,11) lượng mưa tháng cuối mùa mưa (tháng 8, 9) lượng mưa giảm Tỷ lệ xuất mưa axit tất trạm vào mùa khô lớn so với mùa mưa Hàm lượng anion cation nước mưa có chênh lệch đáng kể trạm khu vực nghiên cứu Nồng độ anion (SO 2-, NO -, Cl-, HCO -) nước mưa cao R RP P R RP P P P R RP P Trong đó, ion SO anion có nồng độ cao nước mưa so 2- R RP P với anion khác bốn trạm Hà Nội, Hải Phịng, Hải Dương Ninh Bình Ở Cúc Phương, nồng độ ion HCO - cao Giải thích cho R RP P nồng độ HCO cao nước mưa hoạt động hô hấp - R RP P thực vật khu vực Ngồi phần tạo HCO - nước R RP P mưa khí CO hòa tan vào nước nồng độ CO khác R R R R phụ thuộc vào nhiệt độ Sự tan CO nước đóng vai trị làm R R đệm nhạy pH cân bằng: HCO - + H+ R RP P P H O +CO P R R R R Nồng độ NO trạm Láng - Hà Nội lớn hẳn trạm khác - R RP P Ở tất trạm, nồng độ ion SO 2-, NO -, NH +, Ca2+ trung bình R RP P R RP P R RP P P P mùa khô (mg/l) cao giá trị mùa mưa nhiều lần Điều chứng tỏ mùa mưa, mưa nhiều dẫn đến làm thay đổi nồng độ ion H+ (theo chiều hướng giảm) hay nói cách khác làm P P tăng pH Bên cạnh xem xét thêm yếu tố rửa trơi Thành phần chủ yếu làm giảm giá trị pH nước mưa trạm nss-SO 2- qua năm mùa năm Thành phần chủ yếu R RP P làm trung hịa tính axit nước mưa trạm nghiên cứu nssCa2+ Giá trị pH lớn giá trị pA i trạm khu vực P P R R nghiên cứu cho thấy pH chịu ảnh hưởng ion khác SO 2- NO -, Ca2+ NH + ion khác K+, Na+, R RP P R RP P P P R RP 2+ Mg , P P 13 P P P P P Hình 3.1 (a, b, c, d, e) Tỷ lệ mưa axít (%) số khu vực thuộc đồng sông Hồng Việt Nam giai đoạn 2006 - 2012 14 3.1.2 Tải lượng lắng S N Để đánh giá ảnh hưởng có hại lắng đọng axít đến mơi trường người, cần tính tốn tải lượng lắng đọng axít (lắng khơ lắng ướt) Hình 3.2 biểu diễn tải lượng lắng đọng S N Hà Nội, Hải Dương, Hải Phịng, Ninh Bình Cúc Phương giai đoạn 2006-2012 Hình 3.2 Tải lượng lắng đọng S N Hà Nội, Hải Dương, Hải Phịng, Ninh Bình Cúc Phương giai đoạn 2006-2012 Kết nghiên cứu cho thấy Cúc Phương có tải lượng lắng đọng S thấp nhiều lần so với Hà Nội Hải Dương, xấp xỉ Hải Phòng lớn khơng đáng kể so với Ninh Bình, cịn tải lượng lắng N nhỏ so với tất bốn khu vực giai đoạn 2006-2012 Giải thích cho chênh lệch tương đối lớn tải lượng lắng axít Cúc Phương so với khu vực lại, đặc biệt Hà Nội Hải Dương trạm quan trắc đặt Vườn Quốc gia Cúc Phương, cách xa khu dân cư đường giao thông nên it chịu ảnh hưởng trực tiếp hoạt động công nghiệp, giao thông dân 15 sinh, lượng lắng khơ N thấp so với khu vực khác, lượng lắng ướt S thấp nồng độ ion SO 2- nước mưa thấp R RP P (như giải thích mục 3.1.1.3) dẫn đến tải lượng lắng axít thấp Ở trạm, tải lượng lắng S lớn tải lượng lắng N nhiều lần Nguyên nhân lưu huỳnh có mặt khơng khí với hàm lượng lớn chủ yếu từ hoạt động công nghiệp trình đốt cháy ngun liệu hóa thạch, từ phân hủy hợp chất hữu cơ, ngồi cịn có nguồn gốc tự nhiên, nguồn nhân tạo NO x chủ yếu từ hoạt động giao thông, hoạt động công nghiệp R R nhỏ nên lượng phát thải nhỏ 3.2 Đánh giá ảnh hưởng mưa axit đến sinh trưởng phát triển đậu Cô ve (Phaseolus vulgaris L.) a) Tỉ lệ nảy mầm Kết thí nghiệm ảnh hưởng phối hợp thành tố pH, tần suất mưa lượng mưa giai đoạn nẩy mầm hạt đậu Cơ ve cho thấy nhìn chung pH tăng, tần suất lượng mưa giảm cho tỉ lệ nảy mầm cao Tỷ lệ nẩy mầm công thức đối chứng cao công thức xử lý mưa axít (CT1-CT20) 16 Hình 3.3 Tỷ lệ nẩy mầm đậu Cơ ve cơng thức thí nghiệm Sự chênh lệch công thức pH = 3,0; 4,0; 4,5 5,0 cho thấy sai khác có ý nghĩa thống kê, nhiên pH = 5,5 cho thấy đồng nghiệm thức (LSD 0,05 = 4,88) R R Phương trình tuyến tính thể mối tương quan tỷ lệ nảy mầm hạt đậu Cô ve với thành tố mưa xác định thơng qua phân tích hồi quy nhiều biến sau: Y= 52,5 + 9,65 X – 0,086 X – 0,012X (R = 0,83; Multiple R = 0,91 ) R R R R R R R RP P R R Trong đó: Y: Tỉ lệ nảy mầm (%); X : Giá trị pH; X : Tần suất tưới nước axit R R R R (%); X : Lượng nước tưới (mm) R R Kết cho thấy hệ số tương quan bội (Multiple R) cao, thể mối quan hệ biến chặt chẽ pH nước mưa có mối tương quan thuận cịn tần suất lượng mưa có tương quan nghịch tỉ lệ nảy mầm hạt đậu Cô ve Hệ số xác định R2 0,83 cho thấy 100% biến động tỷ lệ nẩy mầm có 83% biến động giá trị pH, tần suất lượng nước tưới, phần trăm lại yếu tố ngẫu nhiên yếu tố khác khơng có mơ hình Xét mặt ý nghĩa thống kê, pH yếu tố có ý nghĩa thống kê (p < 0,001) có vai trị điều chỉnh quan trọng (với = 10,158), tiếp đến tần suất tưới (p < 0,05) lượng nước tưới (p < 0,001) ảnh hưởng yếu P R P R b) Kết nghiên cứu cho thấy mưa axit làm giảm chiều dài rễ, giảm tốc độ gia tăng chiều cao số nhánh/cây; kéo dài thời gian nảy mầm thời gian diệp lục hóa mầm Mưa axit ảnh hưởng tới cường độ quang hợp, cường độ thoát nước hàm lượng diệp lục đậu Cô ve thời kỳ có -7 lá, thời kỳ bắt đầu hoa thời kỳ Nhìn chung, với giá trị pH lớn, tần suất lượng mưa nhỏ cường độ quang hợp, cường độ thoát nước hàm lượng diệp lục cao Kết nghiên 17 cứu mối tương quan thuận cường độ quang hợp cường độ thoát nước, cường độ quang hợp hàm lượng diệp lục đậu Cô ve 3.3 Đánh giá ảnh hưởng mưa axit đến số tính chất đất trồng đậu Cơ ve (Phaseolus vulgaris L.) Mưa axit làm thay đổi số tính chất hóa học đất trồng đậu Cơ ve, thơng qua việc làm giảm giá trị pH đất, giảm chất hữu (OM), giảm số số dinh dưỡng đất Ca2+, Mg2+ trao đổi, N, P, K dễ tiêu làm tăng số độc hại Al3+, Fe3+, SO 2-, Mn2+ Hình 3.26 biểu diễn số ảnh hưởng có hại mưa axit đến sinh trưởng phát triển P P P P R RP P P P P P P P a Rễ ngắn, hoá nhầy màu nâu b Lá đậu Cô ve bị chuyển màu vàng đốm trắng Hình 3.26 Triệu chứng quan sát đậu Cơ ve thí nghiệm 3.4 Đề xuất số giải pháp đóng góp cho việc kiểm sốt lắng đọng axít 3.4.1 Khả ứng dụng mơ hình Rains - Asia 7.52.2 để nghiên cứu đánh giá, dự báo mức độ phát thải khí SO R R lượng lắng đọng S vùng đồng sông Hồng Việt Nam Nghiên cứu lựa chọn mơ hình Rains -Asia để xem xét khả ứng dụng đánh giá kiểm soát lượng lắng đọng axit mơ hình xây dựng từ kết nghiên 18 P cứu, rút kinh nghiệm mô hình tương tự cho Châu Âu, có sẵn số liệu lượng thải dùng để mô cho thời kỳ 1990-2030 sở phương án phát triển kinh tế 200 đơn vị hành với 400 nguồn thải đơn lớn khu vực Đông Nam Á, có sẵn số liệu khí tượng năm 1990-1995, khơng địi hỏi số liệu đầu vào q chi tiết Kết cho thấy mơ hình khả thi phù hợp điều kiện số liệu đầu vào Việt Nam 3.4.2 Xây dựng phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng axit vùng đồng sông Hồng Việt Nam Luận án xây dựng phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng axit khu vực nghiên cứu thông qua công cụ lập trình Microsoft Visual C# 2010 với hệ quản trị sở liệu (CSDL) Microsoft Access Quá trình xây dựng phần mềm thực qua 03 bước sau: - Tạo giao diện cho phần mềm, - Xử lý với Cơ sở liệu, - Xây dựng chức hỗ trợ quản lý CSDL đánh giá trạng lắng đọng axit qua biểu đồ Hình 2.1 Cửa sổ phần mềm Rain 19 Sau kết nối thành công tới sở liệu địa bàn nghiên cứu, phần mềm có chức hiển thị biểu đồ thông qua thư viện Zedgraph.dll để hiển thị đồ thị như: Tỷ lệ mưa axit, giá trị pH nước mưa trung bình năm (từ năm 2006 đến 2012), biến động pH nước mưa qua tháng, nồng độ trung bình ion nước mưa theo tháng, nồng độ ion nước mưa qua mùa, giá trị pA i nước R R mưa qua tháng năm, tải lượng lắng đọng S, N, nhiều chức khác Hình 2.2 Danh mục biểu đồ/đồ thị phần mềm Hình 2.3 Tỷ lệ mưa axít Cúc Phương 20 Như vậy, với việc quản lý CSDL cách trực quan, phần mềm cho phép hiển thị nhiều mối quan hệ để đánh giá trạng lắng đọng axit khu vực nghiên cứu, liệu in ấn, xuất sang định dạng MS Excel Các đồ thị lưu trữ riêng biệt từ phần mềm với độ phân dải cao sang file ảnh jpg Phần mềm đóng gói chạy thử nghiệm Kết tương thích với hệ điều hành từ MS Window XP đến MS.Window Phần mềm có chức lưu trữ CSDL, hiển thị biểu đồ tự động cập nhật có liệu năm nghiên cứu tiếp theo, hữu ích để lưu trữ dự báo lắng đọng axit thời gian dài Ngồi xây dựng theo hướng mơ đun hóa nên phần mềm dễ dàng nâng cấp, chỉnh sửa, thêm chức đọc CSDL online sử dụng để mở rộng cho nhiều khu vực khác nước KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu trạng lắng đọng axit số khu vực thuộc đồng sơng Hồng, rút kết luận sau: - Mưa axít (pH < 5,6) xuất trạm khu vực đồng sông Hồng với tần suất tương đối cao biến động lớn qua năm, trạm Cúc Phương trạm xuất mưa axit với tần suất cao so với khu vực khác địa bàn nghiên cứu Nhìn chung, tỷ lệ mưa axít (%) thay đổi khơng theo quy luật trạm thuộc khu vực nghiên cứu Mưa axit thường xuất vào tháng mùa khô ( tháng 4, 10,11) lượng mưa tháng cuối mùa mưa (tháng 8, 9) 21 lượng mưa giảm Tỷ lệ xuất mưa axit tất trạm vào mùa khô lớn so với mùa mưa - Hàm lượng anion cation nước mưa có chênh lệch đáng kể trạm khu vực nghiên cứu Nồng độ anion (SO 2-, NO -, Cl-, HCO -) nước mưa cao Trong R RP P R RP P P P R RP P đó, ion SO anion có nồng độ cao nước mưa so với 2- R RP P anion khác bốn trạm Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương Ninh Bình Ở Cúc Phương, nồng độ ion HCO - cao Nồng độ cation trung R RP P hịa tính axit nước mưa Ca2+ NH + cao so với P P R RP P cation K , Na , Mg tất trạm Ở tất trạm, nồng độ + + P P P 2+ P P P ion SO , NO NH +, Ca2+ trung bình mùa khơ cao giá trị 2- R RP - P R RP P R RP P P P mùa mưa nhiều lần - Thành phần chủ yếu làm giảm giá trị pH nước mưa trạm nss-SO 2- qua năm mùa năm Còn NH +, nss-Ca2+ R RP P R RP P P P hai ion làm trung hịa tính axít nước mưa Ở Hà Nội, tùy theo năm mà ion NH + hay ion nss-Ca2+ đóng vai trò chủ yếu R RP P P P trung hịa tính axit nước mưa Ở Hải Phịng, Hải Dương, Ninh Bình, Cúc Phương nss-Ca2+ thành phần chủ yếu việc trung P P hịa tính axit nước mưa khu vực - Giá trị pH lớn giá trị pA i trạm khu vực nghiên R R cứu cho thấy pH chịu ảnh hưởng ion khác SO 2- R RP P NO , Ca NH ion khác - R RP 2+ P P + P R RP P - Tải lượng lắng đọng ướt ion NO -, HCO -, Cl-, SO 2-, NH +, R RP P R RP P P P R RP P R RP P Na , K , Ca , Mg nước mưa có khác lớn + P + P P 2+ P P 2+ P P P khu vực Tại trạm quan trắc, tải lượng lắng đọng HCO - R RP P SO cao so với ion khác, tải lượng lắng đọng hai ion 2- R RP P NH , Ca2+ cao so với Na+, K+, Mg2+ + R RP P P P P P P 22 P P P - Tải lượng lắng S N bốn khu vực Hà Nội, Hải Phịng, Hải Dương, Ninh Bình thay đổi khơng có quy luật qua năm giai đoạn từ 2006-2012 Cúc Phương có tải lượng lắng đọng S thấp nhiều lần so với Hà Nội, Hải Dương, xấp xỉ Hải Phịng, lớn khơng đáng kể so với Ninh Bình, cịn tải lượng lắng N nhỏ so với tất bốn trạm lại giai đoạn 2006-2012 Ở trạm khu vực nghiên cứu, tải lượng lắng đọng S lớn tải lượng đọng lắng N nhiều lần Kết nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng mưa axit đến sinh trưởng phát triển đậu Cô ve cho thấy: - Mưa axit làm giảm tỉ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, giảm tốc độ gia tăng chiều cao số nhánh/cây; kéo dài thời gian nảy mầm thời gian diệp lục hóa mầm Kết nghiên cứu cho thấy mưa axit ảnh hưởng tới cường độ quang hợp, cường độ thoát nước hàm lượng diệp lục đậu Cô ve thời kỳ có -7 lá, thời kỳ bắt đầu hoa thời kỳ Nhìn chung, với giá trị pH lớn, tần suất lượng mưa nhỏ cường độ quang hợp, cường độ nước hàm lượng diệp lục cao.Kết nghiên cứu mối tương quan thuận cường độ quang hợp cường độ thoát nước, cường độ quang hợp hàm lượng diệp lục đậu Cô ve - Mưa axit làm thay đổi số tính chất hóa học đất trồng đậu Cô ve, thông qua việc làm tăng số độc hại làm giảm số số dinh dưỡng đất Những kết nghiên cứu cho thấy tác động mưa axit cần xem xét đến công tác quản lý bảo vệ đất canh tác 23 Kết nghiên cứu số giải pháp đóng góp cho việc kiểm sốt lắng đọng axit bao gồm: - Kết nghiên cứu cho thấy khả áp dụng mơ hình Rains Asia 7.52.2 nghiên cứu đánh giá, dự báo mức độ phát thải, chi phí giảm thiểu phát thải khí SO , lượng lắng đọng SO tỷ lệ R R R R phần trăm hệ sinh thái bị ảnh hưởng vùng đồng sông Hồng Việt Nam khả thi phù hợp điều kiện số liệu đầu vào Việt Nam - Nghiên cứu xây dựng phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng axit vùng đồng sông Hồng Việt Nam phục vụ cho công tác lưu trữ dự báo lắng đọng axit thời gian dài KIẾN NGHỊ - Cần tiến hành nghiên cứu chuyên sâu lắng đọng axit đánh giá ảnh hưởng lắng đọng axít tới cơng trình lộ thiên, hệ sinh thái, đặc biệt hệ sinh thái nông nghiệp sức khoẻ cộng đồng Qua lường trước vấn đề, dự báo đề xuất biện pháp giảm thiểu tác hại, góp phần thực thi chiến lược bảo vệ môi trường phát triển bền vững đất nước - Phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng axit vùng đồng sông Hồng Việt Nam xây dựng luận án sử dụng để mở rộng cho nhiều khu vực khác nước Bên cạnh phần mềm nâng cấp mở rộng chức kết nối với cảm biến đo độ pH, lượng mưa, để theo dõi giám sát trực tuyến tự động điểm đo địa bàn nghiên cứu 24 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Phạm Thị Thu Hà (2006), "Ảnh hưởng mưa axít đến ăn mịn vật liệu, cơng trình kiến trúc" Tuyển tập báo cáo hội thảo khoa học Nghiên cứu công nghệ chế tạo đồng hợp kim có độ bền ăn mịn cao dùng để xây dựng phục chế tượng đài đặt Hà Nội Hội đúc luyện kim Hà Nội, tr 23-32 Phạm Thị Thu Hà (2008), “Bước đầu đánh giá lắng đọng axít khu vực Hà Nội Hồ Bình”, Tạp chí Khoa học, Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Tập 24 (1S), tr 49-55 Phạm Thị Thu Hà (2008), " Đánh giá trạng lắng đọng axít khu vực Hà Nội" Tuyển tập hội thảo khoa học Duy trì nâng cao chất lượng khơng khí Việt Nam (lần thứ 2) Dự án AIRPET chương trình khơng khí Việt Nam - Thuỵ Sỹ, tr 150-158 Phạm Thị Việt Anh, Hoàng Xuân Cơ, Phạm Thị Thu Hà, Cấn Anh Tuấn (2010), “Nghiên cứu sử dụng mơ hình ISC3 đánh giá ô nhiễm môi trường không khí Hà Nội nguồn thải cơng nghiệp”, Tạp chí khoa học, Đại học Quốc Gia Hà Nội, Tập 26 (5S), tr.673 - 677 Phạm Thị Thu Hà, Phạm Thị Việt Anh, Cấn Anh Tuấn (2010), “ Đánh giá trạng mưa axít số khu vực thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc Việt Nam (Hà Nội, Hải Phịng, Hải Dương, Quảng Ninh)”, Tạp chí khoa học, Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Tập 26 (5S), tr.710-718 Phạm Thị Thu Hà, Hoàng Xuân Cơ, Phạm Thị Việt Anh (2010), “So sánh lượng phát thải chất tiền axít tổng lượng lắng đọng axít khu vực Hà Nội”, Tạp chí khoa học, Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Tập 26 (5S), tr.719-724 Phạm Thị Thu Hà, Phạm Thị Việt Anh, Trần Thị Nga, Nguyễn Thị Hiền (2011), “Đánh giá trạng mưa axit tỉnh Ninh Bình”, Tạp chí khoa học, Đại Học Quốc Gia Hà, Tập 27 ( 5S), tr 45- 52 Phạm Thị Thu Hà, Trần Thị Nga (2011), “Đánh giá tổng lượng lắng đọng axit số khu vực thuộc đồng sông Hồng, Việt Nam (Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Ninh Bình)”, Tạp chí khoa học, Đại Học Quốc Gia Hà, Tập 27 (5S), tr 53- 60 Cấn Anh Tuấn, Hoàng Xuân Cơ, Phạm Thị Việt Anh, Phạm Thị Thu Hà (2011), " Những vấn đề thiệt hại bồi thường thiệt hại nhiễm khơng khí", Tạp chí Mơi trường, Bộ Tài ngun Mơi trường (9), tr 48-52 10 Phạm Thị Thu Hà, Lê Trọng Cúc, Đỗ Thị Ngọc Ánh (2012), “Nghiên cứu ảnh hưởng mưa axit đến cường độ quang hợp, hàm lượng Chlorophyll cường độ nước đậu Cơ ve (Phaseolus vulgaris L.) tỉnh Hải Dương”, Tạp chí Khoa học, Đại học Quốc Gia Hà Nội, Tập 28 (4S), tr 45-52 25 ... thiệt hại lắng đọng axit gây môi trường, cơng trình kiến trúc sức khỏe người Vì đề tài: "Nghiên cứu, đánh giá lắng đọng axit vùng đồng sông Hồng Việt Nam" thực Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá trạng... hưởng lắng đọng axít đến hệ sinh thái Việt nam mẻ Đề tài nghiên cứu có ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn, góp phần bổ sung vào số lượng nghiên cứu cịn lắng đọng axít Việt Nam - Kết nghiên cứu. .. tải lượng lắng đọng axít khu vực nghiên cứu nghiên cứu ảnh hưởng lắng đọng axít ướt (mưa axit) đến trồng khu vực nghiên cứu Luận án xây dựng phần mềm quản lý sở liệu đánh giá trạng lắng đọng axit