Các chỉ tiêu thủy lý - hóa của từng vị trí thu mẫu thuộc LVS Nhuệ - Đáy đƣợc thể hiện trong bảng 3.1, 3.2, 3.3 và 3.4. Kết quả này đƣợc so sánh với QCVN 08:2008 - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt (loại A2 - bảo tồn động thực vật thủy sinh), và tiêu chuẩn của Claude E. Boyd áp dụng cho ao nuôi trồng thuỷ hải sản [20].
3.2.1. Đặc điểm hóa - lý trong môi trường nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy
Các chỉ tiêu hóa - lý trong môi trƣờng nƣớc ở từng vị trí thu mẫu trong khu vực nghiên cứu vào mùa thu và mùa xuân đƣợc thể hiện trong bảng 3.1 và bảng 3.2 dƣới đây.
46
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu hóa - lý trong môi trƣờng nƣớc sông Nhuệ - Đáy phân chia theo mặt cắt và theo mùa
Sông
Mùa thu Mùa xuân
pH Eh (mV) DO (mg/l) TOC % pH Eh (mV) DO (mg/l) TOC % MC1 7,6 1 2,7 0,007 7,2 24,3 3,2 0,002 MC2 7,4 11,8 0,12 0,006 7,2 27 0,83 0,0018 MC3 7,5 7,8 3,7 0,002 7,2 25,7 2,1 0,0006 MC4 7,7 14 3,2 0,009 7,06 30 5,2 0,0004 MC5 7,5 10 2,2 0,005 6,8 45,3 3,1 0,0004 TB 7,5 8,9 2,4 0,006 7,1 30,5 2,9 0,001 Max 7,7 14 3,7 0,009 7,2 45,3 5,2 0,002 Min 7,4 1 0,12 0,002 6,8 24,3 0,83 0,0004 QCVN 08:2008 (A2) 6 – 8,5 ≥ 5 6 – 8,5 ≥ 5 Claude E. Boyd -100 ÷ 100 -100 ÷ 100
47
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu hóa - lý trong môi trƣờng nƣớc ở ao nuôi thuộc LVS Nhuệ - Đáy phân chia theo mặt cắt và theo mùa
Ao
Mùa thu Mùa xuân
pH Eh (mV) DO (mg/l) TOC % pH Eh (mV) DO (mg/l) TOC % MC2 7,6 3,9 1,8 0,0044 7,3 20 3,1 0,0007 MC3 7,6 3,6 2,9 0,0052 7,2 21 4,2 0,0019 MC4 7,5 10 2,1 0,0027 7,1 30,3 3 0,0013 MC5 7,3 15,3 1,4 0,0021 6,7 48,7 1,9 0,0012 TB 7,5 8,2 2,0 0,0036 7,1 30,0 3,0 0,0013 Max 7,6 15,3 2,9 0,0052 7,3 48,7 4,2 0,0019 Min 7,3 3,6 1,4 0,0021 6,7 20 1,9 0,0007 QCVN 08:2008 (A2) 6 – 8,5 ≥ 5 6 – 8,5 ≥ 5 Claude E. Boyd -100 ÷ 100 -100 ÷ 100
Theo QCVN 08: 2008/BTNMT, độ pH lý tƣởng cho hầu hết động vật thủy sinh là 6,0 - 8,5. So sánh với kết quả nghiên cứu (bảng 3.1 và 3.2) có thể thấy, trong tất cả các đợt thu mẫu ở cả hai mùa, tất cả các vị trí đều có độ pH nằm trong khoảng tối ƣu cho sự phát triển của động - thực vật thủy sinh nói chung.
Thế ô xi hoá - khử (Eh): Theo tiêu chuẩn của Claude E. Boyd áp dụng cho ao nuôi thuỷ hải sản (Eh: -100 ÷ 100mV) thì giá trị Eh tại các điểm thu mẫu trong nƣớc LVS Nhuệ - Đáy dao động từ 1 - 45,3 mV và ở ao nuôi từ 3,6 - 48,7 mV, đều ở mức trung bình.
Ô xi hòa tan (DO) đƣợc sử dụng làm dƣỡng khí cho động vật thủy sinh và các hoạt động sinh hóa khác xảy ra trong thủy vực của vi sinh vật và thực vật. Qua bảng 3.1 và 3.2 cho thấy, hàm lƣợng ô xi hòa tan trung bình giữa các mặt cắt ở mức thấp. Ở
48
LVS, với 2,4 mg/l (mùa thu) và 2,9 mg/l (mùa xuân); ở ao nuôi với 2 mg/l (mùa thu) và 3 mg/l (mùa xuân), đều không đạt QCVN 08:2008/BTNMT ở mức A2 (≥ 5 mg/l).
3.2.2. Đặc điểm hóa - lý trong trầm tích lưu vực sông Nhuệ - Đáy
Các chỉ tiêu hóa - lý trong trầm tích ở từng vị trí thu mẫu trong khu vực nghiên cứu vào hai mùa thu và xuân đƣợc thể hiện trong bảng 3.3 và 3.4 dƣới đây.
Bảng 3.3: Các chỉ tiêu hóa - lý trong trầm tích sông Nhuệ - Đáy phân chia theo mặt cắt và theo mùa
Sông Mùa thu Mùa xuân
pH Eh (mV) TOC % pH Eh (mV) TOC % MC1 7,4 16,3 1,3 7,2 35,3 0,98 MC2 7 33 3,3 7,4 26,3 3,6 MC3 6,7 46,8 2,04 7,02 45,7 1,5 MC4 6,8 43,7 1,6 7,3 31 0,5 MC5 7,3 20,5 0,78 7,4 28,7 0,5 TB 7,04 32,1 1,8 7,3 33,4 1,4 Max 7,4 46,8 3,3 7,4 45,7 3,6 Min 6,7 16,3 0,78 7,02 26,3 0,5 Claude E. Boyd 5,5 - 8,5 (6,5 - 7,5) -100 ÷ 100 0,5 ÷ 2,5 (1,5 - 2,5) 5,5 - 8,5 (6,5 - 7,5) -100 ÷ 100 0,5 ÷ 2,5 (1,5 - 2,5)
Chú thích: Giá trị giới hạn tiêu chuẩn trong ngoặc đơn biểu thị cho khoảng giá trị tối ƣu nhất cho ao nuôi thủy sản.
49
Bảng 3.4: Các chỉ tiêu hóa - lý trong bùn đáy ao phân chia theo mặt cắt và theo mùa
Ao
Mùa thu Mùa xuân
pH Eh (mV) TOC% pH Eh (mV) TOC% MC2 6,96 36,8 3,9 7,1 43 1,2 MC3 7,1 30 3,4 7,2 38 2,7 MC4 6,89 38 1,9 7,2 33,5 0,73 MC5 7,1 30 1,8 7,2 33,0 0,72 TB 7,0 33,7 2,7 7,2 36,8 1,3 Max 7,07 38 3,9 7,2 43,3 2,7 Min 6,89 30 1,8 7,1 33,0 0,72 Claude E. Boyd 5,5 - 8,5 (6,5 - 7,5) -100 ÷ 100 0,5 ÷ 2,5 (1,5 - 2,5) 5,5 - 8,5 (6,5 - 7,5) -100 ÷ 100 0,5 ÷ 2,5 (1,5 - 2,5)
Chú thích: Giá trị giới hạn tiêu chuẩn trong ngoặc đơn biểu thị cho khoảng giá trị tối ƣu nhất cho ao nuôi thủy sản.
a) Giá trị pH
Qua bảng 3.3 và 3.4 cho thấy, giá trị pH trong trầm tích LVS Nhuệ - Đáy dao động trong khoảng 6,7 - 7,4; trong bùn ao nuôi khoảng từ 6,89 - 7,2, so với tiêu chuẩn của Claude E. Boyd áp dụng cho ao nuôi thủy sản thì pH ở bùn ao và sông đặc trƣng cho môi trƣờng trung tính ở cả hai mùa và nằm trong khoảng tối ƣu cho sự phát triển của động - thực vật thủy sinh đáy. Giá trị pH biến đổi không nhiều dọc theo LVS và trong các ao nuôi. Tuy nhiên, giá trị pH trong LVS thấp nhất ở MC3, là nơi hợp lƣu của sông Nhuệ, sông Đáy, khu vực chịu ảnh hƣởng nặng nề bởi nguồn nƣớc ô nhiễm từ sông Nhuệ.
b) Thế ô xi hóa - khử (Eh)
Theo tiêu chuẩn của Claude E. Boyd áp dụng cho ao nuôi thuỷ hải sản (Eh: - 100 ÷ 100mV) thì giá trị Eh tại các điểm thu mẫu trong trầm tích LVS Nhuệ - Đáy
50
dao động từ 16,3 - 46,8 mV (bảng 3.3) và ở bùn ao nuôi từ 30 - 43,3 mV (bảng 3.4) đều ở mức trung bình.
c) Giá trị TOC%
Giá trị TOC% trong trầms tích sông dao động từ 0,5% - 3,6%, trong bùn ao từ 0,72% - 3,9%. TOC trong trầm tích sông ở hầu hết các mặt cắt nằm trong phạm vi cho phép đối với NTS (Claude E. Boyd, 1990), chỉ có MC2 có TOC cao gấp gần 1,5 lần tiêu chuẩn cho trầm tích trong ao NTS, trong mùa thu và mùa xuân. Các ao NTS tại MC2, MC3 vào mùa thu và MC3 (mùa xuân) có TOC cao hơn tiêu chuẩn của trầm tích ao NTS từ 1,08 - 1,6 lần (Boyd, 1990); còn các mặt cắt khác có TOC nằm trong khoảng trung bình.
3.2.3. Tương quan giữa các yếu tố hoá - lý trong môi trường với hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích lưu vực sông Nhuệ - Đáy
Sự tích lũy của kim loại trong trầm tích hay nói cách khác khả năng lắng đọng của các ion kim loại trƣớc hết phụ thuộc vào các thông số địa hóa môi trƣờng cơ bản nhƣ pH - Eh. Đây là yếu tố quyết định đến dạng tồn tại của ion kim loại trong các pha khác nhau của môi trƣờng và từ đó ảnh hƣởng đến độ hòa tan và sự lắng đọng kim loại. Bên cạnh đó, oxi hòa tan (DO) và cacbon hữu cơ tổng số (TOC) cũng là yếu tố quan trọng ảnh hƣởng trực tiếp hay gián tiếp đến sự tích lũy kim loại trong trầm tích thông qua sự ảnh hƣởng của chúng đến sự thay đổi của giá trị pH và Eh.
Mối tƣơng quan giữa các yếu tố hoá - lý trong môi trƣờng với hàm lƣợng KLN trong trầm tích LVS Nhuệ - Đáy sẽ đƣợc biểu diễn dƣới dạng phƣơng trình:
y0 = a + bx1 + cx2 + dx3 + ex4 + fx5 + gx6 + hx7 Trong đó:
y0 : biểu diễn hàm của KLN (Cu, Zn, Cd, Pb) x: là biến với các giá trị
x1: pH (nƣớc); x5: pH (đất); x2: Eh (nƣớc); x6: Eh (đất); x3: DO (nƣớc); x7: TOC% (đất)
51 x4:TOC% (nƣớc);
a, b, c, d, e, f, g, h là các hệ số
Sử dụng chƣơng trình thống kê với mô hình hồi quy bội (Multiple Regression) (0,05 ≥ P ≥ 0,01) để xác định mối tƣơng quan giữa các yếu tố hoá - lý trong môi trƣờng nƣớc và trầm tích với sự tích tụ của các KLN Cu, Zn, Cd, Pb trong trầm tích. Kết quả tổng hợp đƣợc thể hiện trong bảng 3.5, 3.6 và phụ lục 6 và 7.
a) Tương quan giữa các yếu tố hoá - lý trong môi trường nước và trầm tích với hàm lượng KLN trong trầm tích sông Nhuệ - Đáy
Bảng 3.5: Tổng hợp mối tƣơng quan giữa các yếu tố hoá - lý trong môi trƣờng nƣớc và trầm tích với hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích sông Nhuệ - Đáy Biến số Cd Pb Cu Zn pH (nƣớc) - - - - Eh (nƣớc) - - - - DO (nƣớc) - - - - TOC% (nƣớc) - - - - pH (trầm tích) P = 0,0059 P < 0,0001 - P = 0,0297 Eh (trầm tích) P = 0,0042 P < 0,0001 - P = 0,0166 TOC% (trầm tích) - - - - Kết luận P = 0,0047 (0,01 ≥ P ≥ 0,001) P < 0,0001 P = 0,052 (P>0,05) P = 0,0022 (0,01 ≥ P ≥ 0,001)
Từ bảng 3.5 cho thấy, các yếu tố hóa - lý trong nƣớc và trầm tích có mối tƣơng quan chặt nhất với kim loại Pb (P<0,0001), tiếp đó là Zn và Cd (0,01 ≥ P ≥ 0,001). Còn kim loại Cu thể hiện mối tƣơng quan yếu với các yếu tố hóa - lý
52
(P>0,05). Xét cụ thể với từng KLN trong trầm tích sông đƣợc biểu diễn bằng các phƣơng trình dƣới đây.
Mối tƣơng quan giữa các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng với sự tích tụ của Cd trong trầm tích sông:
Y(Cd) = 42,371 - 1,819x1 - 0,03067x2 + 0,1395x3 + 27,097x4 + 7,463x5 + 0,1584x6 + 0,2378x7
Qua bảng 3.5 và phụ lục 6 nhận thấy, khi xét riêng rẽ từng thông số thì các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng gồm pH (trầm tích) và Eh (trầm tích) có tƣơng quan rất chặt với kim loại Cd trong trầm tích sông (0,01 ≥ P ≥ 0,001). Còn các yếu tố còn lại không có tƣơng quan với kim loại Cd trong trầm tích (P>0,05). Trong đó, TOC% (nƣớc) là ít ảnh hƣởng tới sự tích lũy kim loại Cd nhất (P = 0,69). Khi xét tổng thể các mối tƣơng quan lại thì cho thấy có sự tƣơng quan rất chặt giữa các yếu tố hóa - lý với sự tích tụ KLN Cd trong trầm tích sông (0,01 ≥ P ≥ 0,001) với sự đóng góp chủ yếu từ hai chỉ tiêu pH (trầm tích) và Eh (trầm tích), các chỉ tiêu khác ảnh hƣởng rất ít tới sự tích tụ của KLN trong trầm tích.
Mối tƣơng quan giữa các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng với sự tích tụ của Pb trong trầm tích sông:
Y(Pb) = 5833,7 + 42,92x1 + 1,103x2 - 14,94x3 - 4538,4x4 + 741,3x5 + 14,49x6 - 7,3x7
Qua bảng 3.5 và phụ lục 6 cho ta thấy, khi xét riêng rẽ từng thông số thì các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng gồm pH (trầm tích) và Eh (trầm tích) có tƣơng quan cực kỳ chặt với kim loại Pb trong trầm tích sông (P ≤ 0,001). Còn các yếu tố hóa - lý còn lại không có tƣơng quan với kim loại Pb trong trầm tích (P>0,05). Trong đó, yếu tố TOC% (trầm tích) là ít ảnh hƣởng tới sự tích lũy kim loại Pb nhất (P = 0,5). Tổng hợp mối tƣơng quan lại, cho thấy có sự tƣơng quan rất chặt giữa các yếu tố hóa - lý với sự tích tụ KLN Pb trong trầm tích sông (P ≤ 0,001) với hai nhân tố chi phối là pH (trầm tích) và Eh (trầm tích).
53
Mối tƣơng quan giữa các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng với sự tích tụ của Cu trong trầm tích sông:
Qua bảng 3.5 và phụ lục 6 cho thấy, khi xét riêng rẽ, tất cả các yếu tố hóa - lý đều không có ảnh hƣởng tới sự tích lũy Cu trong trầm tích sông (P>0,05). Trong đó, TOC% (trầm tích) là ít ảnh hƣởng tới Cu nhất (P = 0,8). Và khi xét tổng hợp các mối tƣơng quan lại cũng không thấy có sự tƣơng quan có ý nghĩa giữa các yếu tố hóa - lý với sự tích tụ KLN Cu trong trầm tích sông (P>0,05), mối tƣơng quan này khá lỏng lẻo (P=0,52).
Mối tƣơng quan giữa các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng với sự tích tụ của Zn trong trầm tích sông:
Y(Zn) = 4373,2 - 278,09x1 - 5,74x2 - 61,03x3 - 3737,3x4 + 901,8x5 + 20,25x6 + 32,17x7
Từ bảng 3.5 và phụ lục 6 cho thấy, khi xét riêng rẽ từng thông số thì các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng gồm pH (trầm tích) và Eh (trầm tích) có tƣơng quan với kim loại Zn trong trầm tích sông (0,05 ≥ P ≥ 0,01). Còn các yếu tố còn lại không có tƣơng quan với kim loại Zn trong trầm tích (P>0,05). Trong đó, yếu tố TOC% (nƣớc) là ít ảnh hƣởng tới sự tích lũy kim loại Zn nhất (P = 0,74). Khi xét tổng thể các mối tƣơng quan lại thì nhận thấy có sự tƣơng quan rất chặt giữa các yếu tố hóa - lý với sự tích tụ Zn trong trầm tích sông (0,01 ≥ P ≥ 0,001) và hai yếu tố pH (trầm tích) và Eh (trầm tích) chi phối chủ yếu trong mối tƣơng quan này.
Tóm lại, hầu nhƣ sự tích tụ của các KLN trong trầm tích sông (trừ Cu) đều chịu sự ảnh hƣởng lớn từ các yếu tố hóa - lý trong trầm tích nhƣ pH và Eh và ít chịu ảnh hƣởng của các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng nƣớc. Điều này có thể đƣợc hiểu là môi trƣờng nƣớc không có nhiều tác động trực tiếp tới các quá trình trong trầm tích và chỉ có các yếu tố trong trầm tích tác động trực tiếp tới các quá trình diễn ra tại đó. Cụ thể, khi pH trong trầm tích càng thấp thì khả năng hòa tan KLN và độ hoạt động của ion kim loại trong trầm tích càng cao, sẽ làm tăng quá trình vận động của kim loại trong trầm tích vào các cột nƣớc, dẫn đến hàm lƣợng kim loại tích lũy trong trầm tích sẽ giảm đi. Đối với yếu tố Eh thƣờng đƣợc dùng để đánh giá
54
mức độ thoáng khí của đất. Đất thoáng khí giữ đƣợc hàm lƣợng ô xi cao, có thể sinh ra điện thế cao. Trong điều kiện này, các hệ kim loại trong đất sẽ bị hệ ô xi mạnh hơn che lấp, dẫn đến hàm lƣợng kim loại trong đất sẽ có xu hƣớng giảm đi và ngƣợc lại.
Nhìn chung, từ kết quả phân tích thống kê có thể nhận định sơ bộ rằng, khi xét riêng rẽ các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng nƣớc thì chúng có thể không có ảnh hƣởng lớn đến quá trình tích lũy KLN trong bùn lắng. Tuy nhiên, khi xét chung tất cả các yếu tố lý - hóa thì sự tƣơng tác giữa chúng tạo nên sự ảnh hƣởng qua lại, tạo nên sự tác động lớn hơn đối với sự tích tụ của các KLN trong trầm tích sông. Không ghi nhận đƣợc sự ảnh hƣởng của các thông số hóa - lý trong môi trƣờng với sự tích tụ kim loại Cu trong trầm tích sông.
b) Tương quan giữa các yếu tố hoá - lý trong môi trường nước và trầm tích với hàm lượng kim loại nặng trong bùn ao nuôi thủy sản
Bảng 3.6: Tổng hợp các mối tƣơng quan giữa các yếu tố hoá - lý trong môi trƣờng nƣớc và trầm tích với hàm lƣợng kim loại nặng trong bùn ao nuôi thủy sản
Biến số Cd Pb Cu Zn pH (nƣớc) - - P = 0,0205 - Eh (nƣớc) P = 0,0442 - P = 0,0464 - DO (nƣớc) - - - - TOC% (nƣớc) - - - - pH (trầm tích) - - P = 0,0028 - Eh (trầm tích) - - P = 0,0045 P = 0,0409 TOC% (trầm tích) - - - - Kết luận P = 0,2696 (P>0,05) P = 0,4433 (P >0,05) P = 0,0001 (P ≤ 0,001) P = 0,1671 (P>0,05)
55
Từ bảng 3.6 cho thấy, các yếu tố hóa - lý trong nƣớc và trầm tích có mối tƣơng quan chặt nhất với kim loại Cu (P ≤ 0,001). Không tìm thấy mối tƣơng quan nào giữa các yếu tố hóa - lý với ba kim loại Zn, Cd và Pb (P>0,05). Xét cụ thể với từng KLN trong bùn ao đƣợc biểu diễn bằng các phƣơng trình dƣới đây.
Mối tƣơng quan giữa các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng với sự tích tụ của Cd trong bùn đáy ao:
Từ bảng 3.6 và phụ lục 7 cho thấy, khi xét riêng rẽ từng thông số, chỉ tìm thấy mối tƣơng quan của yếu tố Eh (nƣớc) với hàm lƣợng Cd trong bùn ao (0,05 ≥ P ≥ 0,01). Còn các yếu tố hóa - lý còn lại lại không tìm thấy mối tƣơng quan nào với Cd trong bùn ao (P>0,05). Trong đó thì có TOC% (nƣớc) là yếu tố ít ảnh hƣởng tới hàm lƣợng Cd nhất (P = 0,998). Nhƣng khi xét tổng hợp các mối tƣơng quan lại thì cho thấy không có sự tƣơng quan giữa các yếu tố hóa - lý với sự tích tụ Cd trong bùn ao với P>0,05.
Mối tƣơng quan giữa các yếu tố hóa - lý trong môi trƣờng với sự tích tụ của Pb trong bùn đáy ao:
Qua bảng 3.6 trên và phụ lục 7 cho thấy, khi xét riêng rẽ, tất cả các yếu tố hóa - lý đều không có ảnh hƣởng tới sự tích lũy Pb trong bùn đáy ao (P>0,05). Trong