THUY QUYEN

Vòng tuần hoàn nước là phương pháp lưu chuyển của nước trong thủy quyển, nó bao gồm nước có dưới bề mặt Trái đất, trong các lớp đất, đá thạch quyển (tức nước ngầm), nước trong cơ thể độn[r]

(1)

Chương THỦY QUYỂN

Thủy (thủy, phiên âm Hán Việt 水, nghĩa nước) địa vật lý, mô tả khối lượng chung nước tìm thấy dưới, bề mặt khí hành tinh

Thủy lớp vỏ lỏng không liên tục bao quanh Trái đất gồm nước ngọt, nước mặn ba trạng thái cứng, lỏng Thủy bao gồm đại dương, biển, ao hồ, sơng ngịi, nước ngầm băng tuyết

Khối lượng thủy khoảng 1,4.1018 Trong đại dương có khối lượng chiếm 97,4% tồn thủy Phần cịn lại băng núi cao hai cực Trái đất chiếm 1,98%; nước ngầm chiếm 0,6%; ao, hồ, sông, suối, nước chiếm 0,02% Ranh giới thủy mặt nước đại dương, ao, hồ Ranh giới thủy phức tạp, từ đáy đại dương có độ sâu hàng chục kilơmét, vài chục mét thấu kính nước ngầm vài chục xăngtimét vùng đất ngập nước Theo diện tích che phủ, thủy chiếm 70,8% hay 361 triệu km2 bề mặt Trái đất với độ sâu trung bình 3.800m

Nước chiếm 70,8% diện tích bề mặt Trái đất

(2)

1 Vịng tuần hồn nước * Nước:

Mơ hình phân tử nước

Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hiđrơ ngun tử ơxy Về mặt hình học phân tử nước có góc liên kết 104,45° Do cặp điện tử tự chiếm nhiều chỗ nên góc sai lệch so với góc lý tưởng hình tứ diện Chiều dài liên kết O-H 96,84 picômét

(3)

Là tồn vận động nước mặt đất, lịng đất bầu khí Trái đất Nước Trái đất vận động chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể thể rắn ngược lại Vịng tuần hồn nước diễn từ hàng tỉ năm tất sống Trái đất phụ thuộc vào nó, Trái đất hẳn nơi sống khơng có nước

Vịng tuần hồn nước phương pháp lưu chuyển nước thủy quyển, bao gồm nước có bề mặt Trái đất, lớp đất, đá thạch (tức nước ngầm), nước thể động vật thực vật (sinh quyển), nước bao phủ bề mặt Trái đất dạng lỏng rắn, nước khí dạng nước, đám mây dạng mưa, tuyết, mưa đá, sương

Sơ đồ vịng tuần hồn nước (do Cục Địa chất Mỹ vẽ) Mơ tả vịng tuần hồn nước:

Vịng tuần nước khơng có điểm bắt đầu đại dương

(4)

khí quyển, gặp nơi có nhiệt độ thấp nước bị ngưng tụ thành đám mây Những dịng khơng khí di chuyển đám mây khắp toàn cầu, phân tử mây va chạm vào nhau, kết hợp với nhau, gia tăng kích cỡ rơi xuống thành giáng thủy (mưa) Giáng thuỷ dạng tuyết tích lại thành núi tuyết băng hà giữ nước đóng băng hàng nghìn năm

Trong vùng khí hậu ấm áp hơn, mùa xuân đến, tuyết tan chảy thành dịng mặt đất, đơi tạo thành lũ Phần lớn lượng giáng thuỷ rơi đại dương; rơi mặt đất nhờ trọng lực trở thành dòng chảy mặt Một phần dòng chảy mặt chảy vào sông theo thung lũng sông khu vực, với dịng chảy sơng chảy đại dương Dịng chảy mặt, nước thấm tích luỹ trữ hồ nước Mặc dù vậy, khơng phải tất dịng chảy mặt chảy vào sông Một lượng lớn nước thấm xuống đất Một lượng nhỏ nước giữ lại lớp đất sát mặt thấm ngược trở lại vào nước mặt (và đại dương) dạng dòng chảy ngầm Một phần nước ngầm chảy thành dòng suối nước Nước ngầm tầng nông rễ hấp thụ thoát qua Một lượng nước tiếp tục thấm vào lớp đất sâu bổ sung cho tầng nước ngầm sâu để tái tạo nước ngầm (đá sát mặt bảo hoà), nơi mà lượng nước khổng lồ trữ lại thời gian dài Tuy nhiên, lượng nước luân chuyển theo thời gian, quay trở lại đại dương, nơi mà vịng tuần hồn nước “kết thúc” lại bắt đầu

2 Phân bổ nước Trái đất

Tài nguyên nước giới theo tính tốn 1,386 tỷ km3, tập trung thủy

quyển 97,2% (1,35 tỷ km3), cịn lại khí thạch 97% lượng nước nước

mặn, 2% nước tập trung băng hai cực, 0,6% nước ngầm, cịn lại nước sơng hồ Lượng nước khí khoảng 0,001%, sinh 0,002%, sơng suối 0,00007% tổng lượng nước Trái đất Lượng nước người sử dụng xuất phát từ nước mưa (lượng mưa Trái đất 105.000km3/năm).

Biểu đồ bảng số liệu bên giải thích cách chi tiết nước Trái đất có đâu Chú ý 1.386 triệu km3 tổng lượng nước Trái đất 96% nước mặn Và trong

tổng lượng nước Trái đất 68% băng sông băng; 30% nước ngầm; nguồn nước mặt nước sông hồ, chiếm khoảng 93.100 km3, 1/700 1% của

(5)

Ứớc tính phân bố nước tồn cầu Nguồn nước Thể tích nước

tính km3

Thể tích nước tính dặm

khối Phần trăm của nước ngọt Phần trăm của tổng lượng nước Đại dương, biển,

và vịnh 1.338.000.000 321.000.000 96,5

Đỉnh núi băng, sông băng, vùng tuyết phủ vĩnh cửu

24.064.000 5.773.000 68,7 1,74

Nước ngầm 23.400.000 5.614.000 1,7

Ngọt 10.530.000 2.526.000 30,1 0,76

Mặn 12.870.000 3.088.000 0,94

Độ ẩm đất 16.500 3.959 0,05 0,001

Băng chìm băng

tồn vĩnh cửu 300.000 71.970 0,86 0,022

Các hồ 176.400 42.320 0,013

Ngọt 91.000 21.830 0,26 0,007

Mặn 85.400 20.490 0,006

Khí 12.900 3,095 0,04 0,001

Nước đầm lầy 11.470 2.752 0,03 0,0008

Sông 2.120 509 0,006 0,0002

Nước sinh học 1.120 269 0,003 0,0001

(6)

Nguồn: Gleick, P H., 1996: Tài nguyên nước Bách khoa từ điển khí hậu thời tiết S.H Scheneide, Nhà xuất Đại học OXford, New york, 2, trang 817 - 823

3 Thành phần vịng tuần hồn nước

USGS (Cục Địa Chất Mỹ) định nghĩa 15 thành phần vịng tuần hồn nước sau:

 Nước đại dương  Nước khí  Bốc

 Sự thoát

 Sự ngưng tụ nước  Giáng thủy

 Nước băng tuyết  Dòng chảy tuyết tan  Dịng chảy mặt  Dịng chảy sơng  Trữ lượng nước  Thấm

 Lưu lượng nước ngầm  Suối

 Lượng trữ nước ngầm

3.1 Nước đại dương

(7)

Đại dương kho chứa nước 3.2 Nước khí quyển:

Nước trữ khí dạng hơi, đám mây độ ẩm

Trong khí chứa đầy nước

Mặc dù khí khơng kho chứa khổng lồ nước, “siêu xa lộ” để ln chuyển nước khắp tồn cầu Trong khí ln ln có nước: đám mây dạng nhìn thấy nước khí quyển, chí khơng khí chứa đựng nước - phần tử nước q nhỏ để nhìn thấy Thể tích nước khí thời điểm vào khoảng 12.900 km3 Nếu tất lượng nước khí rơi xuống lúc, bao phủ khắp bề mặt Trái đất với độ dày 2,5 cm

(8)

Bốc nước trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể khí Bốc nước đoạn đường vịng tuần hồn mà nước chuyển từ thể lỏng thành nước khí Nhiều nghiên cứu cho thấy đại dương, biển, hồ sông cung cấp gần 90% độ ẩm khí qua bốc hơi, với 10% cịn lại thoát

Bốc nước điều khiển chu trình tuần hồn nước:

Bốc nước từ đại dương cách để nước luân chuyển vào khí Diện tích lớn Đại Dương (trên 70% diện tích bề mặt Trái đất bao phủ đại dương) cung cấp hội lớn cho trình bốc diễn Trên phạm vi toàn cầu lượng nước bốc với lượng giáng thủy Mặc dù vậy, tỉ lệ lượng nước bốc lượng giáng thuỷ biến đổi theo vùng địa lý Thông thường đại dương lượng bốc nhiều lượng giáng thủy, mặt đất, lượng giáng thủy vượt lượng bốc

Phần lớn lượng nước bốc từ đại dương rơi đại dương qua trình giáng thủy Chỉ khoảng 10% nước bốc từ đại dương vận chuyển vào đất liền rơi xuống thành giáng thuỷ Khi bốc hơi, phân tử nước tồn khí khoảng 10 ngày

3.4 Thoát hơi:

Là q trình nước từ trồng vào khí

(9)

10% hàm lượng nước khí

Thốt thực vật q trình khơng nhìn thấy được, nước bốc bề mặt cây, khơng thể ngồi nhìn thấy bốc thoát Trong mùa phát triển trồng, bốc thoát nước nhiều lần trọng lượng Một mẫu Anh trồng ngơ bốc khoảng 11.400 - 15.100 lít nước/ngày, sồi lớn bốc 151.000 lít nước/năm

* Các nhân tố khí tác động đến bốc thoát nước

Lượng nước bốc thoát từ cối biến đổi lớn theo thời gian không gian Một số nhân tố tác động đến tốc độ bốc thoát nước:

- Nhiệt độ:Tốc độ bốc thoát tăng lên nhiệt độ tăng, đặc biệt mùa phát triển của trồng nhiệt độ khơng khí ấm

- Độ ẩm tương đối: Khi độ ẩm tương đối khơng khí xung quanh trồng tăng tốc độ bốc giảm Nghĩa nước bốc khơng khí khơ dễ dàng khơng khí bão hồ ẩm

- Gió di chuyển khơng khí: Sự di chuyển lớp khơng khí xung quanh tăng lên làm cho bốc thoát tăng cao

- Loại cây: Loại khác thoát nước với tốc độ khác Các loại sống vùng khơ cằn loại khác Ví dụ xương rồng để giữ lại lượng nước quý báu cách giảm bớt thoát trồng khác

3.5 Sự ngưng tụ nước:

(10)

Sự ngưng tụ nước trình nước khơng khí chuyển sang thể nước lỏng Ngưng tụ nước quan trọng chu trình tuần hồn nước hình thành nên đám mây Những đám mây tạo mưa, cách để nước quay trở lại Trái đất Ngưng tụ nước trình ngược với bốc nước

Sự ngưng tụ nước nguyên nhân tượng sương, nước mắt kính từ phịng lạnh ngồi ngày nóng, ẩm ướt, cịn ngày lạnh nước nhỏ giọt bên cốc uống nước

Sự ngưng tụ nước khơng khí:

Thậm chí bầu trời xanh không gợn mây, nước tồn hình thức nước giọt nước li ti khơng thể nhìn thấy Những phân tử nước kết hợp với phân tử nhỏ bé bụi, muối, khói khí để hình thành nên hạt nhân mây (giọt mây nhỏ, đám mây nhỏ), gia tăng khối lượng phát triển thành đám mây Khi giọt nước kết hợp với nhau, gia tăng kích thước, đám mây phát triển mưa xảy

(11)

3.6 Giáng thủy:

Sự rơi nước khỏi đám mây, thể lỏng rắn

Giáng thủy nước thoát khỏi đám mây dạng mưa, mưa tuyết, mưa đá, tuyết Nó cách để nước khí quay trở lại Trái đất Phần lớn lượng giáng thuỷ mưa

* Sự hình thành hạt mưa:

Ảnh bão

(12)

Lượng giáng thuỷ trung bình hàng năm theo mm inch toàn cầu Vùng màu xanh nhạt sa mạc

3.7 Lượng nước trữ dạng băng tuyết:

Nước trữ sông băng, cánh đồng băng cánh đồng tuyết

Nước giử lâu dài băng, tuyết, sông băng thành phần vịng tuần hồn nước tồn cầu Vùng Nam cực chiếm 90% tổng lượng băng Trái đất, đỉnh núi băng Greenland chiếm 10% tổng lượng băng toàn cầu

(13)

- Băng hà bao phủ 10 - 11% lục địa Trái đất

- Nếu tất băng hà tan chảy ngày nay, mực nước biển tăng lên khoảng 70 m

- Trong kỷ băng hà cuối cùng, mực nước biển thấp ngày khoảng 122 m, dịng sơng băng bao phủ gần 1/3 lục địa Trái đất

- Trong thời kỳ ấm cuối cùng, cách 125.000 năm, mực nước biển cao ngày khoảng 5,5 m Khoảng triệu năm trước nước biển cao đến 50,3 m

3.8 Dịng chảy tuyết tan vào sơng:

Dòng chảy mặt từ tuyết băng chảy theo nước mặt

Tuyết tan

Dòng chảy tuyết phần ln chuyển nước tồn cầu Trong thời kỳ mùa xuân vùng khí hậu lạnh hơn, nhiều dịng chảy mặt dịng chảy sơng ngịi xuất phát từ tuyết băng Bên cạnh việc gây lũ lụt, tuyết tan nhanh gây sạt lở đất dòng chảy bùn đá

(14)

Dòng tuyết tan ảnh hưởng đến dòng chảy sơng ngịi

3.9 Dịng chảy mặt:

Dòng chảy mặt từ mưa lưu vực chảy bề mặt đất vào sông gần

Thông thường, phần nước mưa rơi thấm vào đất, đất đạt tới trạng thái bão hoà hay khơng thấm, bắt đầu chảy theo sườn dốc thành dịng chảy

(15)

3.10 Dịng chảy sơng ngịi

Mưa tác động tới dịng chảy lưu vực Mưa rơi làm tăng mực nước sông, mực nước sơng tăng mưa xa lưu vực sông Nước mưa rơi lưu vực cuối phải chảy mặt cắt cuối lưu vực Độ lớn sông phụ thuộc vào độ lớn lưu vực Sơng lớn có lưu vực sơng rộng, sơng nhỏ có lưu vực sơng nhỏ Tương tự vậy, sơng có kích thước khác tác động khác lượng mưa rơi Trong sông lớn mực nước lên xuống chậm sơng nhỏ Trong lưu vực nhỏ, mực nước sơng lên xuống tính theo phút Những sơng rộng vài ngày để biến đổi mực nước lên xuống thời gian lũ lên kéo dài vài ngày

3.11 Lượng trữ nước ngọt

Nước mặt đất, thành phần chu trình nước, yếu tố cần thiết cho sống Trái đất Nước mặt bao gồm nước dịng sơng, ao, hồ, hồ nhân tạo, đầm lầy nước

Lượng nước sông hồ luôn thay đổi phụ thuộc vào lưu lượng vào Dòng chảy vào từ mưa, dòng chảy tràn mặt đất, lượng nước ngầm đất, lượng nước gia nhập từ sơng nhánh Dịng chảy khỏi hồ sông bao gồm lượng bốc dung tích nước bổ sung cho nước ngầm Con người sử dụng nước mặt cho nhu cầu thiết yếu Lượng vị trí nước mặt thay đổi theo thời gian không gian, cách tự nhiên hay tác động người

3.12 Sự thấm:

Sự di chuyển nước từ mặt đất vào lòng đất hay khe nứt đá

Bất nơi giới, phần lượng nước mưa tuyết thấm xuống lớp đất đá bề mặt Lượng thấm phụ thuộc vào số nhân tố

(16)

Hình ảnh dịng sơng biến hang vùng Nam Georgia, Mỹ cho thấy sơng chảy trực tiếp vào nước ngầm.

Khi nước mưa thấm vào tầng đất sát mặt, hình thành vùng khơng bão hồ vùng bão hồ Trong vùng khơng bão hồ, nước tồn lỗ rỗng lớp đá bên mặt đất, tầng đất chưa đạt tới trạng thái bão hồ Phần phía tầng khơng bão hồ vùng đất Vùng đất có khơng gian phân bố tạo từ rễ trồng, nước mưa thấm vào tầng Cây trồng sử dụng nước tầng đất Bên vùng khơng bão hồ vùng bão hồ, nước chứa đầy khe rỗng phần tử đất đá Có thể khoan giếng vùng bơm nước lên

(17)

3.13 Lưu lượng nước ngầm:

Sự chuyển động nước ngầm khỏi mặt đất

Nước ngầm nước tồn di chuyển lòng đất, đóng góp lớn cho dịng chảy sơng ngịi nhiều sông

Một phần lượng mưa rơi mặt đất thấm vào đất trở thành nước ngầm Phần nước chảy sát mặt lộ nhanh chảy vào lịng sơng, trọng lực, phần lượng nước tiếp tục thấm sâu vào đất

Sơ đồ bên trình bày hướng tốc độ di chuyển nước ngầm tính thông qua đặc trưng tầng nước ngầm lớp cản nước (ở nước khó chảy qua) Sự chuyển động nước bên mặt đất phụ thuộc vào độ thấm (nước thấm khó khăn hay dễ dàng) khe rỗng đá bên mặt đất (số khe hở vật liệu) Nếu lớp đá cho phép nước chảy qua tương đối tự nước ngầm di chuyển khoảng cách đáng kể thời gian vài ngày Nhưng nước ngầm thấm sâu vào tầng nước ngầm sâu hàng ngàn năm để di chuyển trở lại vào môi trường

Cách thức lượng giáng thủy thấm di chuyển đất 3.14 Suối

Một tầng nước ngầm liên tục bổ sung nước đến nước chảy tràn mặt đất, kết hình thành suối Các suối nhỏ, có nước chảy có trận mưa đáng kể, đến dòng suối lớn chảy với hàng trăm triệu m3 nước ngày.

(18)

hoà tan, khoảng trống hình thành cho phép nước chảy qua Nếu dịng chảy theo phương ngang, chảy tới mặt đất, hình thành suối

Một suối tự nhiên * Nước suối sạch:

Nước từ suối thường Tuy nhiên, nước vài suối có màu trà Ảnh biểu diễn suối tự nhiên vùng Tây Nam Colorado Nước suối có màu đỏ sắt nước ngầm tiếp xúc với khoáng sản lòng đất Lưu lượng nước màu suối nước chảy nhanh kênh dẫn rộng tầng nước ngầm mà không lọc qua vùng đá vôi

(19)

Các suối nước nóng suối thơng thường nước ấm suối nước nóng xuất vùng gần núi lửa hoạt động, bổ sung nước nóng tiếp xúc với đá nóng sâu bề mặt đất Càng sâu tảng đá nóng hơn, nước sâu bề mặt đất chảy tới khe nứt rộng tạo dòng chảy lên lớp đất mặt, tạo suối nước nóng

Tắm suối nước nóng tự nhiên

3.15 Lượng trữ nước ngầm:

Lượng nước tồn bên bề mặt đất thời gian dài

Lượng nước thấm vào đất trữ tầng nước ngầm

(20)

và phần vịng tuần hồn nước Phần lớn nước ngầm mưa lượng nước thấm từ lớp đất mặt Tầng đất phía vùng khơng bão hồ, tầng lượng nước thay đổi theo thời gian, mà không làm bão hoà tầng đất Bên lớp đất vùng bão hoà, tất khe nứt, ống mao dẫn, khoảng trống phân tử đá lấp đầy nước Thuật ngữ “nước ngầm” dùng để mô tả cho khu vực Một thuật ngữ khác nước ngầm “bể nước ngầm”

4 Vấn đề môi trường liên quan đến tài nguyên nước:

Nước phân bố không bề mặt Trái đất Lượng mưa sa mạc 100mm/năm, nhiều vùng nhiệt đới đạt 5.000mm/năm Do vậy, có nơi thiếu nước, hạn hán, nhiều vùng lại mưa lụt thường xuyên Nhiều nước Trung Đông phải xây dựng nhà máy để cất nước mua nước từ quốc gia khác Các biến đổi khí hậu người gây làm trầm trọng thêm phân bố không tài nguyên nước Trái đất

Con người ngày khai thác sử dụng nhiều tài nguyên nước Lượng nước ngầm khai thác giới năm 1990 gấp 30 lần năm 1960, dẫn đến nguy suy giảm trữ lượng nước sạch, gây thay đổi lớn cân nước

Nguồn nước bị ô nhiễm hoạt động người Ô nhiễm nước mặt, nước ngầm, nước biển tác nhân NO3, P, thuốc trừ sâu hóa chất, kim loại nặng, chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh v.v Do vậy, vấn đề đảm bảo nguồn nước cho dân cư vùng giới nhiệm vụ hàng đầu tổ chức môi trường giới Trong khoảng từ 1980 - 1990, giới chi cho chương trình cung cấp nước tới 300 tỷ đô la, đảm bảo cung cấp cho 79% dân cư đô thị, 41% dân cư nông thôn

Các tác nhân gây ô nhiễm nước chia làm nhiều loại: Kim loại nặng (As, Pb, Cr, Sb, Cd, Hg, Mo, Al, Cu, Zn, Fe, Al, Mn ), anion (CN-, F-, NO3, Cl-, SO4), số hóa chất độc (thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, Dioxin), sinh vật gây bệnh (vi khuẩn, ký sinh trùng)

Kim loại nặng tích lũy theo chuỗi thức ăn thể người đạt liều lượng định gây bệnh Một số kim loại có khả gây ung thư Cr, Cd, Pb, Ni

(21)

nhưng nồng độ cao gây bệnh ung thư

Các thuốc trừ sâu có khả tích lũy chuỗi thức ăn gây độc Một số loại clo hữu 2,4D có khả gây ung thư

 Ơ nhiễm nước

Hiến chương châu Âu nước định nghĩa:

"Ơ nhiễm nước biến đổi nói chung người chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước gây nguy hiểm cho người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật ni lồi hoang dã"

Ơ nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào mơi trường nước chất thải bẩn, sinh vật vi sinh vật có hại kể xác chết chúng

Ơ nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Q trình thải chất độc hại chủ yếu dạng lỏng chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước

Theo chất tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân loại nhiễm nước: Ơ nhiễm vơ cơ, hữu cơ, nhiễm hóa chất, nhiễm sinh học, ô nhiễm tác nhân vật lý

 Độ cứng, độ dẫn điện nước

Độ cứng nước gây có mặt muối Ca Mg nước Độ cứng nước gọi tạm thời có mặt muối cacbonat bicacbonat Ca, Mg Loại nước đun sôi tạo kết tủa CaCO3 MgCO3 Độ cứng vĩnh cữu nước loại muối sunfat clorua Ca, Mg tạo Độ cứng vĩnh cửu nước thường khó xử lý tạo nhiều hậu kinh tế cho việc sử dụng chúng

Độ cứng nước xác định phương pháp chuẩn độ tính tốn theo hàm lượng Ca, Mg nước:

Độ cứng (mg CaCO3/lit) = 2,55 Ca (mg/l) + 3,58 Mg (mg/l) Hàm lượng CaCO3 (mg/l) < 50: Nước mềm

Hàm lượng CaCO3 (mg/l) 150: Nước cứng trung bình Hàm lượng CaCO3 (mg/l) > 300: Nước cứng

(22)

dẫn điện, người ta thường dùng máy đo điện trở cường độ dòng điện

 Độ pH

Nước tinh khiết điều kiện bình thường bị phân ly theo phương trình phản ứng: H2O => H+ +

OH-Giá trị pH nước xác định logarit số 10 nồng độ ion H+ theo công thức: pH = - lg (H+)

Đối với nước cất pH = 7, nước chứa nhiều ion H+, pH < ngược lại, nước nhiều OH- (kiềm), pH >

Như vậy, pH độ axit hay độ chua nước Độ pH có ảnh hưởng tới điều kiện sống bình thường sinh vật nước Cá thường không sống môi trường nước có độ pH < pH > 10 Sự thay đổi pH nước thường liên quan tới có mặt hóa chất axit kiềm, phân hủy chất hữu cơ, hòa tan số anion SO-24, NO-3, v.v

Nước mưa có độ pH < 5,6 gọi mưa axít

Độ pH nước xác định phương pháp điện hóa, chuẩn độ loại thuốc thử khác

 Các chất DO, BOD, COD nước

DO (Dissolved Oxygen - nồng độ ôxy tự tan nước) lượng oxy hòa tan nước cần thiết cho hô hấp sinh vật nước (cá, lưỡng thê, thủy sinh, côn trùng v.v ) thường tạo hòa tan từ khí quang hợp tảo Nồng độ oxy tự nước nằm khoảng - 10 ppm dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, phân hủy hóa chất, quang hợp tảo Khi nồng độ DO thấp, loài sinh vật nước giảm hoạt động bị chết Do vậy, DO số quan trọng để đánh giá ô nhiễm nước thủy vực

BOD (Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hóa) lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa chất hữu theo phản ứng:

Vi khuẩn, chất hữu + O2 =>CO2 + H2O + tế bào + sản phẩm trung gian

(23)

COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) lượng oxy cần thiết để oxy hóa hợp chất hóa học nước bao gồm vơ hữu Như vậy, COD lượng oxy cần để oxy hóa tồn hợp chất hóa học nước, BOD lượng oxy cần thiết để oxy hóa phần hợp chất hữu dễ phân hủy vi sinh vật

Toàn lượng oxy sử dụng cho phản ứng lấy từ oxy hòa tan nước (DO) Do nhu cầu oxy hóa học oxy sinh học cao làm giảm nồng độ DO nước, có hại cho sinh vật nước hệ sinh thái nước nói chung Nước thải hữu cơ, nước thải sinh hoạt nước thải hóa chất tác nhân tạo giá trị BOD COD cao môi trường nước

5 Vai trò nước tự nhiên đời sống người

Nước tài nguyên quan trọng loài người sinh vật Trái đất Nước chiếm 99% trọng lượng sinh vật sống môi trường nước 44% trọng lượng thể người

Hơn 70% diện tích Trái đất bao phủ nước Lượng nước Trái đất có vào khoảng 1,386 tỉ km³, có 0,3% nước tồn giới (hay 3,6 triệu km³) sử dụng làm nước uống

Lượng nước người sử dụng năm khoảng 35.000 km3, 8% cho sinh

hoạt, 23% cho công nghiệp 63% cho hoạt động nông nghiệp

Ngồi chức tham gia vào chu trình sống trên, nước cịn có nhuiều tác dụng khác như:

- Là chất mang lượng (hải triều, thủy năng)

- Nước có ảnh hưởng định đến khí hậu nguyên nhân tạo thời tiết Năng lượng mặt trời sưởi ấm không đồng đại dương tạo nên dịng hải lưu tồn cầu Nước tác nhân điều hịa khí hậu, thực chu trình tuần hồn vật chất tự nhiên Có thể nói sống người sinh vật Trái đất phụ thuộc vào nước

- Nước thành phần quan trọng tế bào sinh học môi trường q trình sinh hóa quang hợp

(24)

6 Đại dương, biển vịnh sông 6.1 Đại dương

Các đại dương kết hợp với biển tạo thành hệ thống “đại dương giới”, khoảng nước rộng bao quanh Địa Cầu, chứa lượng nước muối Trái đất

Diện tích bề mặt Địa Cầu có diện tích 510 triệu km², mặt nước biển Đại dương giới có diện tích 361 triệu km² (70,8%) Như vậy, Đại dương giới có diện tích lớn gấp 2,5 lần diện tích lục địa

Đại dương giới chia thành đại dương, chia cắt đất liền thành lục địa Năm đại dương là:

 Thái Bình Dương (179,7 triệu km², 50% diện tích đại dương giới).

Thái Bình Dương

Là đại dương lớn giới, bao phủ phần ba bề mặt Trái đất, với diện tích 179,7 triệu km² (69,4 triệu dặm vng) Nó trải dài khoảng 15.500 km (9.600 dặm) từ biển Bering vùng Bắc cực đến gần biển Ross Nam cực

Thái Bình Dương có khoảng 25.000 đảo (hơn số đảo biển khác hợp lại), phần lớn nằm phía nam đường xích đạo

 Đại Tây Dương (106,2 triệu km², 25% diện tích đại dương giới)

(25)

dương Bắc Băng Dương Đại tây dương cịn ăn thơng với Thái bình dương qua cơng trình nhân tạo kênh đào Panama Đại Tây Dương có bờ biển khúc khuỷu với nhiều vịnh biển

 Ấn Độ Dương (74,9 triệu km², 21% diện tích đại dương giới)

Hướng Bắc giới hạn bán đảo Ấn Độ, Pakistan Iran, hướng Đông Đông Nam Á (cụ thể Myanma, Thái Lan, Malaysia, Indonesia) châu Đại Dương), phía Tây bán đảo Ả Rập châu Phi Ấn Độ Dương mở hướng Nam giáp Nam Băng Dương

Ấn Độ Dương

 Bắc Băng Dương (14,09 triệu km², 4% diện tích đại dương giới)

(26)

Là đại dương nhỏ năm đại dương Trái đất

Nó phần cực Bắc, nơi băng tuyết bao phủ quanh năm Có diện tích 14.090.000 km² có độ sâu trung bình 1.038 mét Bao quanh vùng đất Liên bang Nga, Hoa Kỳ (vùng Alaska), Canada, Na uy, Đan Mạch (vùng Greenland)

 Nam Băng Dương (20,33 triệu km²)

Là vùng nước bao quanh châu lục châu Nam Cực Nó đại dương lớn thứ tư

Nam Băng Dương

6.2 Biển

Các phần riêng biệt đại dương ăn sâu vào đất liền hay nhiều gọi biển

Biển nói chung vùng nước mặn rộng lớn nối liền với đại dương, hồ lớn chứa nước mặn mà khơng có đường thơng đại dương cách tự nhiên biển Caspi, biển Chết

Mỗi biển có chế độ thủy văn chi phối, mức độ khác với chế độ thủy văn phần đại dương tiếp cận

Biển chia ba loại chính: biển lục địa, biển ven lục địa biển đảo

 Biển lục địa

(27)

đổi nước với đại dương thật dễ dàng

Những biển có chế độ thủy văn bật như: thủy triều không lớn, nhiệt độ nước từ độ sâu tới đáy biển có tính chất đồng kiểu Độ sâu thường nơi có sống ngầm (đỉnh dãy đồi, núi ngầm), phân cách độ sâu lớn đại dương

Eo biển Gibranta nhìn từ khơng gian,

phân cách lục địa châu Âu châu Phi, nối Địa Trung Hải với Đại Tây Dương. Các loại biển lục địa hiểu bao gồm biển lục địa (giữa hay lục địa) Địa Trung Hải, hay biển nằm lục địa biển Catxpien, biển Aral, biển Baltic

(28)

 Biển ven lục địa

Biển ven lục địa tách với đại dương chuỗi đảo, bán đảo Quan hệ biển với đại dương chặt chẽ so với bBiển lục địa

Tại biển này, thủy triều từ đại dương vào thật dễ dàng, khối nước biển có tính chất phù hợp nhiều với khối nước đại dương tiếp cận, hải lưu phụ thuộc nhiều vào hải lưu đại dương

Một số biển ven lục địa: biển Nhật Bản, biển Bering, biển Đông Việt Nam

Bản đồ địa hình biển Đơng  Biển đảo

Biển đảo biển bao bọc vành đai đảo dày thưa Chế độ thủy văn biển đảo xác định tùy theo mức độ trao đổi nước tự biển thông qua eo biển có bị ngăn cản sống ngầm hay khơng

Trên đại dương giới có khoảng 50 biển loại này, số biển Xelep, biển Bangđa, Xulu, Java

6.3 Vịnh

Vịnh vùng nước nằm sâu nhoi vào đất liền, đất liền bao bọc ba phía Vịnh nằm biển hay đại dương

Những vịnh tếng Việt Nam:

(29)

Kích thước khoảng 480km 240km, nằm Trung Quốc Việt Nam Vịnh tương đối nông (sâu chưa tới 60m), nhánh tây bắc Biển Đông phần Thái Bình Dương Sơng Hồng chảy vào vịnh

Vịnh Bắc Bộ  Vịnh Hạ Long :

Là vịnh nằm vùng Đông Bắc Việt Nam, phần bờ tây vịnh Bắc Bộ, bao gồm vùng biển thành phố Hạ Long, thị xã Cẩm Phả phần huyện đảo Vân Đồn Phía tây nam vịnh giáp đảo Cát Bà, phía đơng giáp biển, phía tây giáp đất liền với đường bờ biển dài 120 km, giới hạn tọa độ từ 1060°58’-1070°22’ Đơng 200°45’-200°50’ Bắc, với tổng diện tích 1553 km², gồm 1969 hịn đảo lớn nhỏ, 989 đảo có tên 980 đảo chưa có tên

(30)

Là cảng biển nước sâu Việt Nam Một vịnh nhỏ thuộc biển Đông nằm bờ biển phía đơng nam Việt Nam, Phan Rang Nha Trang, thường coi cảng tốt giới

Vịnh Cam Ranh

6.4 Sơng

Sơng dịng nước lưu lượng lớn thường xuyên chảy, có nguồn cung chủ yếu từ hồ nước, từ suối hay khe núi hay từ sơng nhỏ nơi có độ cao nguồn nước có nước mưa

Ssông chia làm loại sông chính sơng nhánh (hay nhánh sơng) Sơng sơng có độ dài lớn có diện tích lưu vực hay lượng nước lớn Sông nhánh sơng chảy vào sơng

10 sơng dài giới: Nil (6.690 km) Amazon (6.452 km)

(31)

6 Yenisey –Angara (5.550 km) Hoàng Hà (5.464 km) Hắc Long Giang (4.410 km) Congo (4.380 km hay 4.670 km)[1]

10.Lena (4.260 km)

Lưu vực hệ thống sơng Sài Gịn - Đồng Nai dải phụ cận ven biển Đông

Lưu vực sơng Sài Gịn - Đồng Nai có hình nan quạt kéo dài từ cuối sườn Tây dãy Trường Sơn thuộc Nam Trung Bộ, qua hết vùng Đông Nam Bộ đến giáp vùng Đồng Tháp Mười thuộc Đồng sơng Cửu Long Dịng sơng Đồng Nai phân bố theo trục Đông Bắc - Tây Nam nhánh sơng lớn quan trọng đổ nước vào dịng sơng La Ngà (nằm bên trái dịng theo hướng từ thượng nguồn cửa sông), sông Bé, sơng Sài Gịn sơng Vàm Cỏ (nằm bên phải) Tồn hệ thống sơng suối lưu vực tập trung cửa Gành Rái Sồi Rạp Điều kiện địa hình hình thành nên lưu vực sông ven biển độc lập

7 Nước biển đại dương 7.1 Nước biển

(32)

trên giới có độ mặn khoảng 3,5% Điều có nghĩa lít (1.000 mL) nước biển chứa khoảng 35 gam muối, phần lớn (nhưng khơng phải tồn bộ) natri clorua (NaCl) hịa tan Nó biểu diễn 0,6 M NaCl Nước với mức độ nồng độ thẩm thấu tất nhiên uống Nếu muối lấy từ tất đại dương, người ta có tường muối cao 288 km dầy 1.6 km phủ toàn chu vi Trái đất dọc theo xích đạo

Nước biển có độ mặn khơng đồng toàn giới Nước biển nhạt có vịnh Phần Lan, phần biển Ban Tích Nước biển mặn biển kín có Hồng Hải nhiệt độ cao tuần hoàn bị hạn chế tạo tỷ lệ bốc cao nước bề mặt có nước từ cửa sông đổ vào.Độ mặn cao nước biển biển cô lập (biển kín) biển Chết (Trong tiếng Hêbrơ, biển Chết gọi Yam ha-Melah - có nghĩa "biển muối) cao cách đáng kể

Tỷ trọng nước biển nằm khoảng 1.020 tới 1.030 kg/m³ , độ pH nước biển bị giới hạn khoảng 7,5 tới 8,4

* Thành phần nước biển Trái đất theo nguyên tố:

 Độ mặn

Độ mặn hay độ muối ký hiệu S‰ (S viết tắt từ chữ salinity - độ mặn)

Độ mặn hay độ muối định nghĩa tổng lượng (tính theo gram) chất hịa tan chứa kg nước

Nguyên tố Phần trăm (tính theo khối lượng)

Ơxy 85,7

Hiđrô 10,8

Clo 1,9

Natri 1,05

Magiê 0,1350

Lưu huỳnh 0,0885

Canxi 0,04

Kali 0,0380

Brôm 0,0065

(33)

Căn vào độ muối, năm 1934, Zernop phân chia giới hạn loại nước tự nhiên sau: Nước : S‰ = 0.02 - 0.5 ppt

Nước lợ : S‰ = 0.5 - 16 ppt Nước mặn : S‰ = 16 - 47 ppt Nước mặn: S‰ = 47 ppt

Sau A.F.Karpevits bổ sung chi tiết hóa sau: Nước : 0.01 - 0.5 ppt (các sông hồ, hồ chứa) Nước nhạt: 0.01 - 0.2 ppt

Nước lợ : 0.2 - 0.5 ppt

Nước lợ : 0.5 - 30 ppt (các hồ, biển nội địa, cửa sông) Nước lợ nhạt : 0.5 - ppt

Nước lợ vừa : - 18 ppt Nước lợ mặn : 18 - 30 ppt Nước mặn : 30 ppt

Nước biển : 30 - 40 ppt (Đại dương, biển nội địa, vịnh vũng, cửa sông) Nước mặn: 40 - 300 ppt (một số hồ, vịnh, vũng)

7.2 Sóng biển

Sóng biển sóng bề mặt xuất tầng biển hay đại dương Chúng thường tạo tác dụng gió, hoạt động địa chấn, lan truyền hàng nghìn kilơmét

Chuyển động phân tửnước biển sóng biển.

(34)

hình trịn gần đáy).

1=Chiều lan truyền, 2=Đỉnh sóng, 3=Đáy sóng.

Độ cao sóng nhỏ cỡ chục centimét lớn tới cỡ sóng thần Các phân tử nước biển tham gia vào chuyển động sóng xoay vịng chỗ có chuyển động tịnh tiến theo hướng lan truyền sóng; lượng lượng lớn lan truyền theo sóng,

7.3 Sóng thần:

Sóng thần chuỗi đợt sóng lớn có bước sóng dài sinh biến động địa chất mạnh mẽ xảy đáy biển đại dương gần bờ khơi Khi di chuyển đột ngột cột nước lớn xảy ra, đáy biển đột ngột nâng lên hay hạ xuống tác động động đất, sóng thần hình thành tác động trọng lực Các đợt sóng nhanh chóng lan truyền môi trường nước trở nên vô nguy hiểm với khả tàn phá lớn chúng tiến vào bờ biển nông

Tên gọi quốc tế sóng thần Tsunami Từ Tsunami có xuất xứ từ tiếng Nhật, “tsu” nghĩa “cảng” “nami” nghĩa “sóng”

 Sự hình thành sóng thần:

(35)

* Sóng thần tạo động đất:

Hầu hết đợt sóng thần có sức phá hủy lớn hình thành từ trận động đất lớn nông (chấn tâm gần mặt đất) Các trận động đất sinh từ chấn tâm đứt gãy hoạt động gần hay bề mặt đáy biển Những vị trí thường vùng có hoạt động sụt lún kiến tạo dọc theo ranh giới mảng kiến tạo Khi mảng kiến tạo va chạm vào (nguyên nhân gây trận động đất lớn) chúng làm nghiêng, gây sụp hay dịch chuyển diện tích lớn thềm đại dương từ vài km đến 1000km nhiều

(36)

hình thành khối lượng nước bị dịch chuyển vị trí chuyển động ảnh hưởng trọng lực để lấy lại thăng tỏa khắp đại dương gợn sóng mặt ao tạo nên sóng thần Các đợt sóng di chuyển xa từ vị trí chúng hình thành, đồng thời reo rắc phá hủy quãng đường mà chúng qua

Năm 1960 Chilê, trận động đất lớn với cường độ 9,5 độ Richter làm cho vùng rộng 1000km bị biến dạng, từ sinh đợt sóng thần lớn Các sóng chúng phá hủy vùng đất Chilê mà nơi khác xa Hawai, Nhật Bản khu vực khác Thái Bình Dương Lưu ý khơng phải tất trận động đất dẫn đến sóng thần Thơng thường, có trận động đất lớn 7,5 độ Richter tạo sóng thần

1- Động đất phát sinh hai mảng thạch đẩy lượng nước khổng lồ lên cao. 2- Khối nước nông khổng lồ chạy qua đại dương với tốc độ đến 500 km/giờ

(37)

Sóng thần động đất gây ra * Sóng thần tạo q trình phun trào núi lửa :

Mặc dù xảy đợt phun trào núi lửa mạnh gây xáo trộn khối nước lòng đại dương tạo đợt sóng thần khu vực Trong trình này, sóng thần tạo di chuyển đột ngột nước núi lửa phun nổ, trượt lở sườn núi lửa, magma núi lửa đột ngột phun lên chiếm thể tích nước biển, cuối bể magma bị sụt lún

Một trận sóng thần lớn ghi lại vào ngày 26/08/1883 sau vụ nổ lớn sụt lún núi lửa Krakatau Indonesia Vụ nổ tạo sóng thần có độ cao đến 40m, phá hủy nhiều thị trấn làng ven biển dọc theo eo biển Sunda đảo Java Sumatra, khiến số người thiệt mạng lên tới 36.417 người Ngồi cịn có dẫn chứng cho núi lửa Santorin vùng biển Aegean phun nổ vào năm 1490 trước Công Ngun nhấn chìm tồn văn minh Minoan, Hy lạp

* Quá trình trượt đất vùng biển nông, đá lở, sụt lún nước ngầm gay sóng thần Một tượng xảy sóng thần sinh q trình đá lở, băng lở, trình trượt sụt lún đất đáy vùng biển nông cách đột ngột mà thường di chuyển biển có trận động đất mạnh

(38)

năng lượng đột cao sóng thần giảm nhanh,

Sóng thần Inđơnêxia ngày 26/12/2004

Ảnh chụp sóng thần từ cao từ vệ tinh * Dấu hiệu đợt sóng thần tới

Những dấu hiệu sau thường báo trước sóng thần : - Cảm thấy động đất

- Nước sóng nóng bất thường

- Nước có mùi trứng thối (khí hidro sunfuric) hay mùi xăng, dầu - Nước làm da bị mẩn ngứa

- Nghe thấy tiếng nổ là:

+ tiếng máy nổ máy bay phản lực

(39)

+ tiếng huýt sáo

- Mặt biển dao động nhiều bình thường, sau bong bóng chứa khí gas lên mặt nước làm ta có cảm giác nước bị sơi Tiếp theo nước biwển rút xuống thật nhanh

- Vệt sáng đỏ đường chân trời

 Sự khác sóng thần sóng thơng thường :

Sóng, mà nhìn bờ biển, hình thành gió thổi mặt biển Độ mạnh sóng tùy thuộc vào độ mạnh gió khoảng cách mà gió thổi Thơng thường bước sóng khoảng từ vài chục cm đến vài chục mét Tốc độ dịch chuyển qua đại dương từ vài km/giờ đến 100km/giờ

Sóng thần có đặc điểm khác biệt so với sóng thơng thường, cường độ chấn động yếu tố định kích thước lượng sóng Độ cao sóng lúc hình thành nhỏ, thường nhỏ vài cm Mặc dù vậy, bước sóng lại lớn nhiều so với sóng thơng thường, lên đến vài trăm km Tùy thuộc vào độ sâu mực nước nơi sóng truyền qua, đạt đến 800km/giờ

Sóng thần khơng giống dạng sóng gió hay bão tạo mà quan sát mặt ao hồ hay bãi biển mơ tả sóng nước cạn với thời gian xuất độ 10 giây sóng dài khoảng 150 m Trong đó, Sóng thần đạt bước sóng 100 m thời gian kéo dài khoảng Do có bước sóng dài nên sóng thần mang đặc điểm sóng nước sâu Sóng gọi sóng nước sâu tỷ lệ độ sâu nước biển bước sóng thấp Chẳng hạn Thái Bình Dương nơi độ sâu nước biển trung bình khoảng 4.000 m, sóng thần di chuyển với vận tốc 700 km/giờ (khoảng 200m/giây)

Không di chuyển với vận tốc cao, sóng thần cịn xun đại dương vượt khoảng cách nghìn trùng, đợt sóng thần ngày 26/12/2004 quét dài từ Đông Nam Á đến tận Đông Phi cách xa đến 7.000 km Hay trận sóng thần động đất Chile năm 1960 vượt Thái Bình Dương lan đến tận Nhật Bản với khoảng cách 17.000 km

7.4 Thủy triều

(40)

Nguyên nhân thủy triều thủy có hình cầu dẹt bị kéo cao lên hai miền đối diện tạo thành hình elípsoid Một đỉnh elipsoid nằm trực diện với mặt Trăng - miền nước lớn thứ nhất, lực hấp dẫn mặt Trăng gây Còn miền nước lớn thứ hai nằm đối diện với miền nước lớn thứ qua tâm Trái đất, lực li tâm tạo Giữa hai nước lớn liên tiếp nước ròng Một tốc độ góc (tốc độ quay) Quả Đất khơng đổi lực li tâm lớn nằm nơi có bán kính quay lớn nhất: Đó miền Xích đạo Trái đất Tuy nhiên bán kính quay chưa bán kính Quả đất Xích đạo, vì: Quả đất khơng hồn tồn quay quanh trục nó, Mặt Trăng khơng hồn toàn quay quanh Trái đất, mà là: Hệ Quả Đất-Mặt Trăng quay xung quanh điểm trọng tâm hệ Do khối lượng Trái đất lớn Mặt Trăng nhiều nên Trọng điểm hệ Trái đất-Mặt Trăng nằm lòng Trái đất, đường nối tâm chúng Tóm lại: Trái đất vừa quay, vừa lắc

Thủy triều cực đại đạt mà Mặt Trăng Mặt Trời nằm phía với Trái đất - lực hấp dẫn đạt cực đại, Mặt Trăng Mặt Trời nằm đối diện so với Trái đất mức triều lên đạt cực tiểu

Người xưa, sống bao đời gần sông biển chủ yếu họ tính theo nước, theo chu kì (nước triều lên nước triều xuống) nhờ vào tượng thủy triều, nên nguời sống thời Họ biết cách bắt hải sản tôm, cua, cá

Ngày người biết sử dụng thủy triều để phục vụ cho công nghiệp (như sản xuất điện), ngư nghiệp, đánh bắt hải sản, khoa học, nghiên cứu thủy văn

Một số nơi giới cư dân vùng ven biển nhận biết có hai loại thủy triều: nhật triều bán nhật triều Nhật triều nước thủy triều lên xuống lần ngày (24 giờ) Bán nhật triều nước lên xuống lần ngày, vùng chịu ảnh hưởng loại triều thường nằm vĩ tuyến gần xích đạo

7.5 Hải lưu

Dòng hải lưu chuyển động trực tiếp, liên tục tương đối ổn định nước biển lưu thông đại dương Trái đất Các dòng hải lưu lưu thơng qng đường dài hàng ngàn kilômét Chúng quan trọng việc xác định khí hậu lục địa, đặc biệt khu vực gần biển

(41)

khu vực có vĩ độ nhiệt đới với dòng hải lưu California gây

Các hải lưu (màu cam: dịng nóng, màu xanh: dịng lạnh)

Các dịng hải lưu bề mặt nói chung lưu thơng gió có xu hướng chảy theo xoắn ốc chiều kim đồng hồ bắc bán cầu ngược chiều kim đồng hồ nam bán cầu hiệu ứng Coriolis (xem chương 2) Trong dịng hải lưu chuyển động gió hiệu ứng xoắn ốc Ekman làm cho dòng chảy tạo góc so với hướng gió

Các dịng hải lưu sâu lưu thông độ chênh lệch (gradient) mật độ nhiệt độ Các dòng hải lưu sâu chảy lưu vực đáy đại dương Nên khó phát hiện, chúng cịn gọi sông ngầm đáy biển

Các dịng hải lưu đóng vai trị quan trọng trình di cư phân tán sinh vật

(42)

Hiệu ứng xoắn ốc Ekman