IV. GIỚI THIỆU MỘT SỐ TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔ
1.2.2.Sự phân tầng của thủy vực
1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC
1.2.2.Sự phân tầng của thủy vực
1.2. Đặc điểm của nước mặt
1.2.2.Sự phân tầng của thủy vực
Hình 2.4. Sự phân tầng theo nhiệt độ của một hồ sâu
Đối với các thủy vực tự nhiên, đặc biệt là các thủy vực nước tĩnh, sự phân tầng thường xảy ra khi có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa các độ sâu đáng kể. Do tác động của gió, sóng… nhiệt độ từ mặt nước được truyền xuống sâu (1m đến vài trăm m) hình thành một tầng khá đồng nhất về nhiệt độ gọi là tầng mặt (surface mixed layer - Epilimnion). Từ độ sâu 200 – 300 m, nhiệt độ bắt đầu giảm mạnh cho đến không quá 1000m, tầng nước này gọi là tầng giữa (Thermocline), nhiệt độ có thể giảm đi 20oC khi đi qua tầng này. Sau khi đi qua tầng trung gian, nhiệt độ có thể giảm chậm hoặc ổn định, gọi là tầng đáy (Hypolimnion).
Sự phân tầng ngăn cản quá trình xáo trộn và trao đổi nhiệt trong tầng nước về mặt vật lý do đó làm giảm hàm lượng dinh dưỡng trên tầng mặt, ngăn cản sự trao đổi vật chất trong môi trường nước theo độ sâu. Về mặt sinh học, sự phân tầng giới hạn không gian sống, làm giảm năng suất sinh học đối với các thủy vực sản xuất. Tuy nhiên trong tự nhiên có nhiều nguyên nhân có thể phá vỡ sự phân tầng (xáo trộn – overturn):
•Thay đổi nhiệt độ •Gió/bão/mưa to
•Dịng chảy của nước/di chuyển của sinh vật
Khi nhiệt độ nước ở tầng mặt thay đổi (giảm dần đến 4oC hoặc tăng lên đến 4oC), lúc này tỉ trọng nước tầng mặt cao chúng sẽ chìm xuống và nước ở tầng dước nhẹ hơn sẽ nổi lên gây nên hiện tượng phá vỡ phân tầng. Tùy theo từng vùng trên trái đất mà sự phân tầng và phá vỡ phân tầng diễn 1 lần hay nhiều lần trong năm. Có thể chia sự phân tầng thành các kiểu sau:
•Amictic - bị phủ bởi lớp băng vĩnh cửu trên bề mặt, khơng có hiện tượng phá vỡ phân tầng. •Oligomictic – các hồ cạn ở vùng xích đạo hầu như ít xảy ra hiện tượng phân tầng hoặc thủy vực
lạnh nước
•Monomictic – phân tầng và phá vỡ phân tầng một lần trong năm vào mùa lạnh ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới vào mùa ấm ở vùng cực
•Dimictic – phân tầng và phá vỡ phân tầng đều đặn hai lần trong năm ở các hồ vùng ôn đối vào mùa xuân và mùa thu
•Polymictic – các thủy vực cạn thường xuyên xảy ra sự phân tầng và phá vỡ phân tầng (thường xảy ra theo chu kỳ ngày đêm).
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ môn: Công nghệ môi trường
+ Hồ phân tầng kiểu polymictic
Kiểu phân tầng và phá vỡ phân tầng polymictic xảy ra đối với các ao, hồ nông. Đối với các đối tượng ao, hồ kiểu này, sự phân tầng không tồn tại trong suốt giai đoạn mùa hè mà thường chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian rất ngắn trong mùa hè. Hồ xuất hiện nhiều lần phân tầng và phá vỡ phân tầng ngay trong một khoảng thời gian ngắn. Kiểu phân tầng này xuất hiện ở các hồ nơng cũng như các hồ có độ đục hoặc mật dộ thực vật cao, là những nhân tố dẫn tới tăng nhiệt độ cục bộ trên tầng mặt vào ban ngày.
Hình 2.5. Đặc điểm phân tầng kiểu polymitic trong các ao cạn
+ Hồ phân tầng kiểu dimictic
Mùa xuân: Tronng các hồ nhiệt đới (vùng trung đông, vùng á nhiệt đới có một mùa lạnh,
vùng thời tiết có 4 mùa rõ rệt), nước ở gần đáy thường xuyên vào khoảng 4°C trước khi băng bao phủ mặt hồ vào mùa xuân. Nước ở tầng trên lạnh hơn 0°C ngay dưới lớp băng. Khi thời tiết ấm lên, băng tan. Nước mặt nóng lên và khi đó nó giảm tỉ trọng. khi nhiệt độ của nước mặt cân bằng với nước tầng đáy, một ít gió là cần thiết để xảy ra q trình xáo trộn nước hồ hồn tồn, đó được gọi là Sự quay vòng. Sau đợt quay vòng mùa xuân, nước tầng mặt tiếp tục hấp thụ nhiệt và nóng lên. Khi nhiệt độ tăng cao, nước trở nên nhẹ hơn so với nước bên dưới. Khi có gió, nước hồ được đảo trộn từ dưới lên trên, nhưng cuối cùng là nước ở tầng trên trở lên q ấm và q nhẹ để hịa trộn hồn tồn với nước nặng hơn ở bên dưới. Trong một số trường hợp, q trình này có thể xảy ra với các hồ băng vào tháng 4, nước mặt ấm lên nhanh chóng do băng tan, nhưng do nhiều nguyên nhân nên nước trong hồ không được đảo trộn. Điều này làm cho oxy khí quyển khơng được cung cấp cho tầng đáy, q trình yếm khí xảy ra nghiêm trọng vào tháng 5.
Hình 2.6. Chu kỳ phân tầng theo nhiệt độ của một hồ kiểu dimictic
Mùa hè: Trong mùa hè, sự chênh lệch về nhiệt độ và tỉ trọng giữa nước tầng mặt và tầng
Bài giảng: Ô nhiễm mơi trường, 2012Bộ mơn: Cơng nghệ mơi trường
và đáy (hình 4). Tầng trên là tầng nơng nhất, ấm, có sự hịa trộn tốt. Bên dưới là tầng giữa hay tầng biến nhiệt, là một tầng nước có sự giảm nhiệt độ nhanh theo chiều sâu. Tầng đáy nằm dưới đáy hồ, là tầng nước lạnh hơn, được ngăn cách với tầng trên bằng tầng biến nhiệt. Sự thay đổi tỉ trọng của tâng trên là hoạt động vật lý tự nhiên xảy ra vài lần trong suốt mùa hè. Độ sâu xảy ra hịa trộn phụ thuộc vào phần mặt hồ có khả năng nhận gió, nhưng nó gần bằng kích thước của hồ. Hồ nhỏ và vừa (50 – 1000 a) có thể có độ sâu hịa trộn là 3 – 7 m với khí hậu nhiệt độ phía bắc. Những hồ rộng hơn thì có độ sâu hịa trộn là 10 – 15 m vào mùa hè.
Mùa thu: Khi thời tiết lạnh hơn trong mùa thu, nhiệt độ của tầng trên thấp đi làm chênh
lệch nhiệt độ giữa hai tầng giảm (hình). Sau thời gian này, gió lớn làm hộ sâu xáo trộn của hồ tăng lên và tầng đẳng nhiệt bị đẩy lùi xuống dưới. Khi nước tầng mặt và tầng đáy có nhiệt độ và tỉ trọng của nước gần như nhau, gió mùa thu có thể gây ra sự xáo trộn trên tồn bộ hồ; hồ khi đó có thể được gọi là "turn over". Khi khơng khí lạnh đi, tầng nước mặt có nhiệt độ thấp hơn khơng khí.
Mùa đơng: Phía trên cùng của một hồ á nhiệt đới ln có một lớp băng, lớp băng tồn tại
suốt mùa đông giữ cho tình trạng phân tầng ổn định trong thời gian này.