5 Nts 10TCN 377-99: Ntổng số – Phương pháp Kjeldahl
3.3. Biến động một số tính chất hóa-lý trong trầm tích và nước sông Tô Lịch 1 Động thái Eh trong trầm tích và nước sông Tô Lịch
Giá trị Eh theo chiều sâu của cột nước thể hiện rõ xu thế giảm dần về giá trị điện thế và tăng mức độ khử của môi trường. Eh của nước tầng đáy có giá trị trung bình nhỏ hơn tầng mặt tới 112 mV, ở lớp bùn trầm tích giá trị Eh tiếp tục giảm và thấp hơn so với giá trị Eh của nước tầng mặt tới 172 mV. Giá trị Eh của nước tầng mặt trung bình là -223 ± 5,4 mV, Eh tương ứng tại nước tầng đáy và lớp trầm tích là -331 ± 21,4 mV và -394 ± 54,1 mV. Như vậy, càng xuống sâu, mức độ dao động của Eh càng lớn, điều này thể hiện rõ ảnh hưởng của sự trao đổi chất giữa tầng nước mặt với lớp không khí trên bề mặt nước thải (Bảng 3.8). Nhờ quá trình trao đổi ô xy xảy ra giữa lớp không khí và nước tầng mặt đã duy trì mức độ dao động của Eh nước tầng mặt ổn định hơn so với lớp nước và trầm tích bên dưới. Tuy nhiên hàm lượng ô xy hòa tan trong nước tầng mặt (0,25 m) trên sông Tô Lịch cũng rất thấp. Hầu hết các kết quả quan trắc trong 4 thời điểm lấy mẫu từ 2009 đến 2013 đều có giá trị DO < 1 mgO2/L, kể cả các thời điểm vào mùa mưa (Phụ lục 3).
Bảng 3.8. Giá trị Eh trong nước và trầm tích trên sông Tô Lịch
Giá trị Eh (mV) Nước tầng mặt Nước tầng đáy Trầm tích
Số mẫu 8 8 8
Giá trị nhỏ nhất -232 -362 -489
Giá trị lớn nhất -216 -298 -311
Giá trị trung bình -223 -334 -394
87
Eh theo chiều sâu của từng mặt cắt cũng có xu hướng giảm từ tầng mặt (0,25m) đến tầng đáy và tầng trầm tích. Trong đó ở 4 vị trí ở hạ lưu sông (từ Cầu Khương Đình đến Đập Thanh Liệt) có mức chênh lệch trung bình về giá trị Eh giữa các tầng nước mặt và tầng nước đáy (+ 123 mV) cao hơn so với giá trị tương ứng (+ 101 mV) tại 4 vị trí quan trắc ở thượng lưu sông (từ Hoàng Quốc Việt đến Ngã Tư Sở). Mức chênh lệch về Eh giữa tầng nước mặt và tầng trầm tích cũng có xu hướng tương tự, các giá trị tương ứng là + 204 mV và +158 mV. Sự khác biệt này có thể là do độ sâu của sông ở phần hạ lưu sông Tô Lịch sâu hơn so với phần thượng lưu, do vậy khả năng xâm nhập của ô xy từ lớp không khí trên bề mặt nước thải vào các tầng nước và trầm tích ở đáy sông càng bị hạn chế (Hình 3.10).
Hình 3.10. Giá trị Eh trong trầm tích, nước tầng mặt và nước tầng đáy trên
sông Tô Lịch
Giá trị Eh của nước tầng mặt dao động từ -218 mV đến -232 mV, nằm trong ngưỡng môi trường thích hợp về Eh để VSV nhóm SRB phát triển. Mức dao động của các giá trị Eh của tầng nước mặt dọc theo chiều dài của sông chỉ là 16 mV, giá trị trung bình của Eh trong nước tầng mặt là -223 ± 5,4 mV, tuy nhiên giá trị Eh trong tầng nước mặt vẫn thể hiện được xu hướng giảm dần về phía hạ lưu (Hình 3.11). Trong khi đó mức dao động của tầng nước đáy và tầng trầm tích là cao hơn, đặc biệt là đối với Eh của tầng trầm tích.
88
Hình 3.11. Diễn biến Eh tầng nước mặt dọc theo sông Tô Lịch
Đoạn sông phần hạ lưu từ vị trí Cầu Khương Đình đến vị trí Cầu Dậu của sông Tô Lịch thuộc phần tiểu khu tiêu có diện tích lưu vực thoát nước nhỏ hơn nhiều so với phần thượng lưu, tỷ lệ tiêu thoát tính theo diện tích lưu vực của đoạn sông này chỉ là 0,5 km2/km sông, tương đương với khoảng 2,4*1.000 m3 NTSH /km chiều dài sông/ ngày đêm, (Hình 2.1, Bảng 3.2). Do vậy đoạn sông này nhận nguồn nước thải bổ sung vào cũng ít hơn nhiều so với vùng thượng lưu. Như vậy nước thải trên đoạn sông này chủ yếu là từ phía thượng lưu chảy về có thời gian lưu nước trên đoạn sông này cũng dài hơn so với phần thượng lưu, quá trình khử chiếm ưu thế hơn, kết quả là giá trị Eh của tầng nước mặt có xu hướng giảm dần về phía hạ lưu. Tuy nhiên ở đoạn sông cuối từ Cầu Dậu đến Đập Thanh Liệt do sông Tô Lịch nhận thêm nguồn nước thải khá lớn từ hạ lưu sông Lừ do vậy đã làm thay đổi giá trị Eh tại vị trí Đập Thanh Liệt.
Vào mùa mưa, khi lượng nước mưa gia tăng làm pha loãng lượng nước thải trên sông Tô Lịch, Eh của nước tầng mặt có xu hướng tỷ lệ thuận với tỷ lệ tiêu thoát nước mưa vào sông (tính theo đơn vị km2 của tiểu KTT/km chiều dài sông). Vào mùa khô, khi không có ảnh hưởng của nước mưa, Eh có xu hướng phụ thuộc vào tỷ lệ tiêu thoát NTSH (tính theo đơn vị 1.000 m3 NTSH/km chiều dài sông). Khi tỷ lệ tiêu thoát NTSH vào sông thấp thì Eh có xu hướng tăng lên và ngược lại. Như vậy Eh trong nước tầng mặt trên sông Tô Lịch bị chi phối bởi yếu tố tỷ lệ tiêu thoát nước mưa và NTSH theo mùa (Hình 3.12 và Hình 3.13).
89
Hình 3.12. Diễn biến Eh tầng nước mặt theo tỷ lệtiêu thoát nước mưa trên sông Tô Lịch
Hình 3.13. Diễn biến Eh tầng nước mặt theo tỷ lệ tiêu thoát NTSH
trên sông Tô Lịch
Hình 3.13 mô tả diễn biến của Eh tầng nước mặt phụ thuộc vào tỷ lệ tiêu thoát NTSH trên 1 km chiều dài của sông. Trong đó thể hiện khá rõ ảnh hưởng của các nguồn NTSH bổ sung dọc theo chiều dài của sông vào mùa khô khi không có tác động của lượng nước mưa chảy tràn.
Đoạn sông số 1 từ Hoàng Quốc Việt đến Cầu Giấy tiêu thoát cho tiểu KTT rộng khoảng 6,64 km2, và tỷ lệ tiêu thoát của NTSH là 18.000 m3/km chiều dài sông.
Đoạn sông số 2 tiếp theo từ Cầu Giấy đến Trần Duy Hưng chịu cótiểu KTT nhỏ hơn khá nhiều so với đoạn sông số 1 (diện tích tiêu thoát chỉ là 2,27 km2, và tỷ lệ tiêu thoát NTSH chỉ là 4.900 m3/km chiều dài sông).
90
Đoạn sông số 3 từ Trần Duy Hưng đến Ngã Tư Sở có tiểu KTT rộng 7,95 km2, và có tỷ lệ tiêu thoát NTSH lớn nhất là 22.500 m3/km chiều dài sông. Tỷ lệ tiêu thoát NTSH dọc theo sông giảm ở các đoạn sông tiếp theo, nhưng đến đoạn sông cuối (đoạn sông số 7) từ Cầu Dậu đến Đập Thanh Liệt thì tỷ lệ tiêu thoát NTSH lại tăng lên do đoạn sông này ngoài việc tiêu thoát cho tiểu KTT của sông Tô Lịch còn chịu trách nhiệm tiêu thoát cho 1 phần lớn cho KTT nước hạ lưu của sông Lừ với tỷ lệ tiêu thoát NTSH là 12.700 m3/km chiều dài sông). Như vậy giá trị Eh của nước tầng mặt không chỉ phụ thuộc vào mức độ xâm nhập của ô xy từ lớp không khí trên bề mặt nước thải, thời gian lưu của nước thải trên sông mà còn phụ thuộc phần lớn vào nguồn thải bổ sung của NTSH dọc theo chiều dài của sông Tô Lịch.
Tương tự như xu hướng giảm dần về phía hạ lưu của giá trị Eh trong nước tầng mặt trên sông Tô Lịch, giá trị Eh của tầng nước đáy và trầm tích sông cũng thể hiện xu hướng giảm dần về phía hạ lưu. Nước ở tầng đáy không chỉ có thời gian lưu trên sông dài hơn mà còn do dòng chảy của sông càng về hạ lưu càng có cột nước cao hơn, sự xâm nhập của ô xy từ không khí càng bị suy giảm, do vậy quá trình khử càng chiếm ưu thế. Phạm vi dao động của Eh ở tầng nước đáy và tầng trầm tích cũng lớn hơn nhiều so với tầng nước mặt, các dải phạm vi dao động tương ứng thể hiện qua độ lệch chuẩn là 21,4 mV và 54,1 mV, trong khi giá trị độ lệch chuẩn tương ứng ở tầng nước mặt chỉ là 5,4 mV (Bảng 3.8).
Đối với đất ngập nước, khi bắt đầu ngập nước thì chỉ cần ngập nước trong khoảng 2 tuần là Eh có thể giảm từ 245 mV xuống -220 mV trở thành môi trường khử thuận lợi cho hoạt động của VSV nhóm SRB [103]. Trầm tích sông Tô Lịch là trầm tích ngập nước lâu ngày nên giá trị Eh của tầng trầm tích bị giảm mạnh, mức độ khử cao. Eh tầng trầm tích dao động từ -311 mV đến -429 mV. Giá trị Eh của tầng nước đáy cũng thấp, và cũng thể hiện mức độ khử cao. Eh tầng nước đáy dao động trong khoảng từ -298 mV đến -362 mV. Như vậy giá trị Eh của tầng nước đáy và tầng trầm tíchnằm trong khoảng giá trị Eh mà nhiều nghiên cứu trước đây đã chỉ ra là không thuận lợi cho quá trình sinh trưởng của VSV thuộc nhóm SRB để hình
91
thành sunfua (Bảng 1.6). Với khoảng giá trị Eh như vậy, tầng nước đáy và tầng trầm tích sông được xem là môi trường không thuận lợi cho việc hình thành nên sunfua mà lại là môi trường thuận lợi cho việc khử CHC sinh khí mê tan [96].
Eh trong các tầng nước trên sông Tô Lịch có phạm vi dao động lớn từ -362 mV đến -216 mV. Trong đó có khoảng giá trị Eh thấp hơn -300 mV được nhiều nghiên cứu trước đây xem là khoảng Eh không thích hợp để hình thành sunfua (Bảng 1.6). Quan hệ giữa Eh và nồng độ sunfua trên hình 3.14 cho thấy tồn tại 3 vùng giá trị khá biệt lập:
Hình 3.14. Quan hệ Eh và nồng độ sunfua
x Vùng 1 có nồng độ sunfua của các mẫu trong vùng này thấp, nằm ngoài biên độ dao động của độ lệch chuẩn, và có giá trị Eh thấp hơn - 340 mV;
x Vùng 2, là vùng nằm trong khoảng dao động với biên độ là độ lệch chuẩn của các mẫu quan trắc được ([sunfua] = 0,17 ± 0,075 mmol/L); x Vùng 3 có nồng độ sunfua của các mẫu trong vùng này cao, nằm
ngoài biên độ dao động của độ lệch chuẩn, và có giá trị Eh trong khoảng từ -250 mV đến -200 mV.
92
Nồng độ sunfua hình thành ở vùng 2 là vùng nằm trong phạm vi biên độ đúng bằng độ lệch chuẩn. Vùng 1 và vùng 3 là các vùng có hàm lượng sunfua vượt quá hoặc thấp hơn so với biên độ dao động trung bình của các quan trắc. Lượng sunfua được hình thành với mức độ thiên cao chỉ xẩy ra ở vùng 3, với giá trị Eh dao động từ -250 mV đến -200 mV. Và lượng sunfua được hình thành ở mức độ thấp ở giá trị Eh thấp hơn -340 mV. Hay nói cách khác ngưỡng Eh thích hợp để sunfua hình thành với số lượng lớn trong nước sông Tô Lịch là từ -250 mV đến -200mV. Khoảng giá trị này cũng phù hợp với các nghiên cứu trước đây (Bảng 1.6).