III. Phương pháp nghiên cứu 1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu
PHẦN IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
I.2. Diễn biến chất lượng nước tại các địa điểm nghiên cứu
Nhìn chung tại cả 3 điểm lấy mẫu trên mương thuỷ lợi giá trị các thông số không chênh lệch nhau nhiều và có cùng một diễn biến chất lượng theo thời gian. Tại ao thuỷ sản sự chênh lệch các giá trị giữa điểm đầu và cuối cao chứng tỏ khả năng tự làm sạch của ao nhưng diễn biến theo thời gian của các thông số tại 2 điểm lấy mẫu lại gần giống nhau, do đó có thể nhận xét về diễn biến chất lượng nước tại 2 địa điểm nghiên cứu như sau
Hình 9: Đồ thị thể diễn biến thông số DO, pH, Eh trên 2 địa điểm nghiên cứu theo thời gian
Trên cả 2 địa điểm hàm lượng oxy hoà tan đều có xu hướng giảm dần vào nửa sau của thời gian quan trắc, DO lớn nhất đo được tại mương và ao đều lớn hơn 7 mg/l và vào cùng ngày 15/02/2008, DO thấp nhất tại mương là 2,25 mg/l ngày 11/04/2008 và thấp nhất tại ao là 2,37 mg/l ngày 6/10/2007. Như vậy cả 2 đối tượng đều có hàm lượng oxy hoà tan lớn vào mùa xuân và chiều hướng suy giảm hàm lượng DO theo thời gian quan trắc, do mùa xuân là mùa sinh trưởng phát triển của tảo và các sinh vật thuỷ sinh khác, đẩy mạnh quá trình quang hợp do đó cũng làm tăng hàm lượng oxy hoà tan, sau đó các sinh vật này chết đi, nhu cầu oxy để phân huỷ chúng cũng nhiều hơn, khiến hàm lượng oxy hoà tan giảm dần theo thời gian. Đặc biệt tại mương thuỷ lợi,
giai đoạn mương cạn có nhiều cây dại mọc ở đáy, khi ngập nước những cây này chết cũng là nguyên nhân khiến nhu cầu oxy giảm mạnh vào cuối thời kì quan trắc.
pH tại ao và mương đều nằm trong khoảng trung tính hơi kiềm, dao động từ 6,8 đến 7,6, vào cuối thời gian quan trắc giá trị này tăng tới 7,8 đến 8, điều này thể hiện chất lượng nước ở đây mang đặc điểm thuỷ vực nước đứng nhiều hơn của thuỷ vực nước chảy. pH tại ao luôn lớn hơn 7, là giá trị pH của nhiều ao nuôi thuỷ sản và gần với ngưỡng thích nghi của nhiều loài cá. Giá trị pH từ khoảng 15/02/08 tại cả 2 địa điểm đều có thay đổi lớn do các hoạt động bón vôi cho ruộng lúa và cho cây tại khu VAC, đồng thời liên quan tới nguồn nước thải sinh hoạt tại ao.
Nguồn nước thải sinh hoạt cũng là nguyên nhân khiến giá trị Eh tại ao luôn thấp hơn Eh tại mương. Dù diễn biến chung của cả 2 khu vực đều thể hiện sự ổn định của các giá trị Eh trước ngày 15/02/2008 và thay đổi lớn của Eh sau ngày 15/02/2008, nhưng khoảng dao động Eh tại ao luôn nhỏ hơn Eh tại mương (từ 100 đến 200 mV so với từ 100 đến 250 mV) do nước thải sinh hoạt mang tính khử cao và được xả thải liên tục vào ao.
Diễn biến các thông số dinh dưỡng trong thời gian nghiên cứu cho thấy rõ hơn ảnh hưởng của nguồn thải đối với chất lượng nước trong mương và ao, đặc biệt thể hiện qua các quá trình sinh học vì các chất dinh dưỡng tạo môi trường phát triển cho các loài sinh vật nổi, trong đó có tảo cát - đối tượng của nghiên cứu này.
Quan trắc các yếu tố dinh dưỡng vô cơ hoà tan như Amoni, Nitrat, Phosphat đều nhận thấy sự biến đổi khá lớn của các yếu tố này trong những thời điểm nhất định, thể hiện ảnh hưởng của nguồn thải tại 2 khu vực:
Hình 10: Đồ thị thể hiện diễn biến các thông số dinh dưỡng tại 2 địa điểm nghiên cứu theo thời gian
Trong 3 thông số về các chất dinh dưỡng hoà tan thì Nitrat là yếu tố được nhận xét là có giá trị trung bình không vượt quá tiêu chuẩn cho phép, thể hiện diễn biến khá ổn định trong thời gian đầu, nhưng vào giai đoạn cuối lại thấy hàm lượng NO3- tăng lên một cách bất thường, tại ao giá trị lớn nhất vào ngày 11/04/2008 lên tới 5,41 mg/l và 2,77 mg/l tại mương vào ngày 28/03/2008. Amoni là chất hoà tan dễ dàng đi vào trong nước và mất đi do các tác động ngoại cảnh cũng có hướng giảm dần khá ổn định trong khoảng từ tháng 8 – 11 năm 2007, nhưng trong khoảng từ tháng 2 – 4 năm 2008 lại có biến đổi bất thường, hàm lượng NH4+ cao nhất tại ao và mương lần lượt là 25,21 mg/l và 17,16 mg/l ngày 15/02/2008. Tương tự như vậy hàm lượng Phosphat tại 2 địa điểm cũng có giá trị cao nhất vào ngày 15/02/2008 đạt 4,36 mg/l ở ao và 12,25 mg/l ở mương, và đạt thấp nhất vào ngày 11/04/2008 là 1,46 mg/l (ở ao) và 0,74 mg/l (ở mương). Như vậy trong khoảng thời gian
tháng 2 – 4 2008, các thông số NH4+, NO3- và PO43- đều đạt các giá trị lớn nhất, có xu hướng cao hơn so với khoảng tháng 8 – 11 năm 2007, một phần do tác động của nguồn thải từ hoạt động sản xuất và nguồn thải sinh hoạt, một phần do ảnh hưởng của các hoạt động khoáng hoá và phân huỷ hợp chất hữu cơ trong thuỷ vực, đăc biệt xuất hiện nhiều vào mùa xuân.
Hàm lượng chất hữu cơ trong nước phản ánh khá rõ ràng đặc tính hoá sinh, nhu cầu oxy và tác động mạnh mẽ của nguồn thải đối với chất lượng nước của 2 thuỷ vực.
AO MƯƠNG
Hình 11: Đồ thị thể hiện diễn biến thông số BOD5 và COD tại 2 địa điểm nghiên cứu theo thời gian
Qua đồ thị có thể nhận thấy tại cả 2 địa điểm nhu cầu oxy sinh hoá đều có xu hướng giảm dần và nhu cầu oxy hoá hoá học biến đổi không đồng đều nhưng các giá trị này tại ao luôn cao hơn tại mương. Nguyên nhân là do mương nhận nguồn nước chảy tràn và thấm qua từ ruộng lúa, có hàm lượng hữu cơ dễ phân huỷ thấp, còn ao nhận nguồn thải sinh hoạt có hàm lượng hữu cơ dễ phân huỷ cao, có khi lên tới vài trăm mg/l. Khoảng thời gian tháng 2 năm 2008 có thể nhận thấy sự tăng đột biến của BOD5 tại mương đạt gần bằng tại ao do đây là thời điểm nước mới từ sông Cầu Bây được dẫn vào ruộng, nhiều cây mọc ở đáy mương bị ngập nước chết. Ngược lại nhu cầu oxy sinh
hoá của mương cao dù nhận nguồn thải có ít chất hữu cơ hơn có thể được giải thích bởi giả thuyết về sản phẩm các quá trình hoạt động của sinh vật.
Nhìn chung qua giá trị các thông số đo đạc phân tích tại 2 địa điểm có thể nhận thấy sự biến động không đồng đều của chất lượng nước trong suốt thời gian quan trắc, nước có dấu hiệu của sự ô nhiễm do sự biến đổi của các giá trị BOD5, COD, NH4+ và PO43- là rất lớn và vượt quá tiêu chuẩn nhiều lần, gây nguy cơ phú dưỡng. Sự thay đổi chất lượng nước phụ thuộc lớn vào tính chất nguồn thải và đặc điểm tự nhiên của khu vực. Như ban đầu đã mô tả, 2 khu vực nghiên cứu đều có đặc điểm của thuỷ vực nước đứng, giá trị pH trung tính hơi kiềm, đặc biệt là tại ao thích hợp cho các loài cá. Giá trị các thông số về chất dinh dưỡng thay đổi lớn bởi tác động của hoạt động sản xuất nông nghiệp và nước thải sinh hoạt, đồng thời trong giai đoạn quan trắc từ tháng 2 đến tháng 4 năm 2008, vào mùa xuân và đầu hè, thời điểm thích hợp cho nhiều loài thuỷ sinh vật phát triển, khiến các hoạt động sinh học tăng, các thông số như BOD5 hay COD tăng cao, DO tăng trong thời gian đầu rồi sau đó giảm dần do các quá trình hoạt động của vi sinh vật. Nồng độ các chất vô cơ hoà tan NH4+, NO3-, PO43- trong các tuần có xu hướng biến động đều đặn đối với cả 2 địa điểm nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của nguồn thải với các thông số khác nhau là như nhau. Qua các tuần quan trắc nhận thấy chất lượng nước cơ bản là thể hiện được tính chất của nguồn thải, tuy nhiên vẫn có những sai khác do ảnh hưởng từ các biến động bên ngoài như điều kiện thời tiết hay quản lý chăm sóc tại các khu vực nghiên cứu.
Với những đánh giá nhận xét như trên, chất lượng nước phần nào được thể hiện, nhưng diễn biến không đồng đều của các thông số không cho phép đánh giá tổng thể chất lượng để so sánh đối chứng kết quả thu được với các thuỷ vực khác. Để khắc phục điều này, nhiều phương pháp được ứng dụng nhằm đánh giá chất lượng nước thích hợp với tính chất ô nhiễm và mục đích của quan trắc, trong số đó có chỉ số chất lượng nước CCME WQI. Chỉ số CCME WQI được tính toán qua phần mềm sử dụng khá đơn giản, bằng cách thu thập giá trị các thông số tại thời điểm quan trắc, và tiêu chuẩn chất lượng
nước tuỳ mục đích quan trắc, qua các phép tính toán đã định sẵn (công thức 1 đến 8 phần II) kết quả thu được là điểm số chất lượng ứng với thời điểm quan trắc. Điểm số thu được chia làm 5 bậc tương ứng với chất lượng nước
• Từ 95 – 100 Nước không ô nhiễm hoặc ô nhiễm nhẹ
• Từ 80 – 94 Nước ô nhiễm nhẹ.
• Từ 65 – 79 Nước ô nhiễm trung bình.
• Từ 45 – 64 Nước ô nhiễm.
• Từ 0 – 44 Nước ô nhiễm nặng.
Kèm theo khoảng điểm số như trên có các đánh giá về chất lượng nước và điều kiện nước so với tiêu chuẩn (bảng II.5). Như vậy với mục đích quan trắc đánh giá chất lượng nước, xây dựng chỉ thị đối với tảo cát cho nước chịu ảnh hưởng của ô nhiễm hữu cơ, các thông số dinh dưỡng, hữu cơ có biến động lớn và các điều kiện thuỷ hoá liên quan tới sự sinh trưởng và phát triển của tảo cát được lấy làm dữ liệu đầu vào ( bao gồm NH4+, NO3-, PO43-, BOD5, COD, DO, pH), tiêu chuẩn chất lượng nước mặt TCVN 5942 – 1995 và OECD được sử dụng trong phần tính toán CCME WQI đánh giá chất lượng nước tại 2 địa điểm nghiên cứu, kết quả như sau:
Chất lượng nước tại 2 địa điểm nghiên cứu hầu như đều nằm trong khoảng điểm số nhỏ hơn 45 thể hiện nước có mức độ ô nhiễm nặng, và trong điều kiện các tiêu chuẩn đưa vào tính toán chỉ số thì ô nhiễm xảy ra được đánh giá là ô nhiễm hữu cơ. Đánh giá qua chỉ số chất lượng nước có thể nhận thấy rõ sự khác biệt giữa nước tại ao thuỷ sản và mương thuỷ lợi, thể hiện qua đặc điểm sau:
Bảng 8: Điểm số CCME WQI tại 2 địa điểm trong thời gian nghiên cứu
Ngày Mương Ao
11/8/2007 32.02 P 21.10 P25/8/2007 47.02 M 34.55 P 25/8/2007 47.02 M 34.55 P 8/9/2007 43.60 P 30.75 P 21/9/2007 40.08 P 29.65 P 6/10/2007 55.01 M 34.85 P 15/2/2008 34.02 P 36.50 P 28/2/2008 34.90 P 32.55 P 15/3/2008 35.46 P 30.30 P 28/3/2008 34.41 P 32.65 P 11/4/2008 36.32 P 34.95 P
Hình 12 : Đồ thị phân bố điểm số CCME WQI tại 2 địa điểm nghiên cứu theo thời gian.
Nước trên mương có 2 khoảng điểm số: hầu hết các tuần chất lượng nước được đánh giá từ 30 đến 45 điểm - thuộc khoảng nước ô nhiễm nặng, có 2 tuần ( 25/08/2007 và 6/10/2007) nước nằm trong khoảng 45 đến 60 điểm - nước ô nhiễm. Từ tháng 8 – 10/2007 nước mương nhận nguồn thải từ ruộng lúa, 2 đợt bón phân cuối tháng 7 và giữa tháng 9 khiến điểm số WQI trong 2 ngày 11/08/2007 và 21/09/2007 giảm rõ rệt, cách xa thời điểm bón phân, điểm WQI lại tăng tương ứng với 2 lần xuất hiện điểm số lớn hơn 45,chất lượng nước ở mức ô nhiễm. Vụ Xuân có thời gian ngắn hơn vụ mùa, trong khoảng thời gian tháng 2 – 4/2008 có 1 đợt bón lót, 1 đợt bón thúc, chất lượng nước luôn bị ảnh hưởng của hoạt động này, điểm số WQI luôn chỉ ở mức 35 điểm tương ứng với chat lượng nước luôn ở mức xấu nhất. Tương ứng với những nhận xét ở phần trên, chất lượng nước mương trong giai đoạn 2 có biểu hiện suy giảm rõ rệt, phụ thuộc vào sự chảy tràn từ ruộng, nguồn nước đầu vào từ sông Cầu Bây, và đặc điểm của mương rất rõ rệt.
Điểm số CCME WQI trên ao chỉ nằm trong khoảng 20 đến 38, thấp hơn trên mương khá nhiều biểu thị sự suy giảm chất lượng nước lớn hơn. Nguồn thải sinh hoạt được đưa vào ao liên tục và các hoạt động nuôi thuỷ sản đều là các nguồn nhiều chất hữu cơ dư thừa, do đó chất lượng nước ở ao luôn nằm dưới tiêu chuẩn khi đánh giá bằng chỉ số WQI. Tuy nhiên diễn biến của chất lượng nước ao theo điểm số WQI lại cho thấy khả năng tự làm sạch của ao, sự giảm và tăng theo hình sin cho thấy ao cũng tương tự như mương, vào thời điểm được phát quang, vớt bèo, hay vào thời điểm sinh trưởng phát triển của các sinh vật nổi tiêu thụ nhiều chất dinh dưỡng, quag hợp làm hàm lượng oxy tăng cao, các quá trình của vi sinh vật cũng được đẩy nhanh hơn góp phần làm chất lượng nước tốt, sau đó lại suy giảm. Nhưng do đặc điểm của nguồn thải với hàm lượng chất hữu cơ lớn và liên tục nên chất lượng nước ao không vượt quá mức độ ô nhiễm nặng.
Đánh giá bằng điểm số CCME WQI là sự khẳng định ảnh hưởng của nguồn thải đối với chất lượng nước mương và ao thể hiện qua diễn biến chất lượng nước tại 2 địa điểm này. Các tiêu chuẩn về giá trị các thông số lý hoá của nước là cơ sở để đánh giá mức độ ô nhiễm gây ra do dư thừa chất hữu cơ tại 2 thuỷ vực.