IV. GIỚI THIỆU MỘT SỐ TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔ
1.2.1.truyền quang của ánh sáng vào môi trường nước
1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC
1.2.1.truyền quang của ánh sáng vào môi trường nước
1.2. Đặc điểm của nước mặt
1.2.1.truyền quang của ánh sáng vào môi trường nước
Ở một ngày trong lành, cường độ bức xạ mặt trời gia tăng từ 0 trước lúc bình minh và đạt cực đại vào lúc giữa trưa (14:00-16:00). Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh gia tăng khi cường độ bức xạ mặt trời gia tăng và sẽ giảm khi cường độ bức xạ mặt trời giảm. Khi chiếu tới mặt nước ánh sáng khơng hồn tồn xâm nhập vào cột nước mà một phần bị phản xạ lại khơng khí. Khả năng xâm nhập của ánh sáng vào môi trường nước phụ thuộc vào tính phẳng lặng của mặt nước và góc tới của tia sáng so với mặt nước. Những tia sáng chiếu gần thẳng góc với mặt nước sẽ xâm nhập vào nước nhiều nhất. Cường độ ánh sáng sẽ giảm khi xuyên qua cột nước vì bị phân tán và hấp thu bởi cột nước. Đối với nước tinh khiết, chỉ 53% cường độ ánh sáng biến đổi thành nhiệt và triệt tiêu khi xuyên qua một mét nước đầu tiên của cột nước. Các tia sáng có bước sóng dài (đỏ, cam) và ngắn (hồng ngoại, tím) thì bị triệt tiêu nhanh hơn các tia sáng có bước sóng trung bình (lục, lam và
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ môn: Công nghệ mơi trường
vàng). Nước thiên nhiên có nhiều tạp chất ngăn cản quá trình xâm nhập của ánh sáng vào mơi trường nước.
Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh không thể thực hiện được khi cường độ ánh sáng thấp hơn 1%. Độ sâu tối đa mà tảo và thực vật thủy sinh khác có thể phát triển được xác định thông qua cường độ áng sáng. Tầng nước nhận được hơn 1% cường độ ánh sáng được gọi là tầng ánh sáng hay tầng quang hợp (photic layer). Nước trong ao nuôi tôm, cá thường đục do thực vật phù du phát triển mạnh nên tầng ánh sáng của nó thường thấp. Giá trị này thông thường vào khoảng hai đến ba lần so với độ sâu xác định được bằng đĩa Secchi. Theo Boyd (1990) thì tầng ánh sáng thường gấp đơi độ trong của nước đo bằng đĩa Secchi.
Cường độ ánh sáng trên mặt nước thay đổi theo mùa và tỉ lệ mây che phủ, độ ẩm khơng khí và độ sâu của nước. Ở độ sâu mà ánh sáng có thể xâm nhập được thì quang hợp vẫn có thể xảy ra. Sinh vật quang hợp bao gồm tảo lơ lửng trong nước hay thực vật nổi, tảo bám hay tảo có rễ, các thực vật thủy sinh bậc cao hay thực vật lớn. Tỉ lệ ánh sáng giảm đi theo độ sâu phụ thuộc vào thành phần lơ lửng có khả năng hấp thụ ánh sáng (là hợp chất hữu cơ trong nước thải, tảo và cặn). Phần trăm ánh sáng bị hấp thụ hay tán xạ trong cột nước có chiều vào 1 m được gọi là hệ số tiêu thụ ánh sáng kí hiệu là k. Hồ thường có giá trị k thấp, sự xâm nhập ánh sáng tốt khi k cao. Hình sau mơ tả sự suy giảm ánh sáng theo độ sâu của hai hồ với hệ số tiêu thụ ánh sáng là 0.2 và 0.9/m. Khi quang hợp phụ thuộc vào ánh sáng thì sự thay đổi khả năng xâm nhập của ánh sáng vào trong hồ sẽ ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến các hoạt động sinh học và hóa học. Chắc chắn là độ trong của hồ phụ thuộc rất lớn vào các hoạt động của con người, thường xuyên nhất là hoạt động sử dụng đất trong lưu vực của hồ.
Hình 2.3. Sự suy giảm ánh sáng theo chiều sâu (k = 0,2 m-1) và đục (k = 0,9 m-1)
Mức độ hấp thụ ánh sáng của nước ở độ sâu x được tính theo cơng thức sau: % hấp thụ = 100 (Io – Ix)/Io
Trong đó: Io = Cường độ bức xạ trước khi xâm nhập vào mặt nước Ix = Cường độ bức xạ tại độ sâu x
Độ hấp thụ khởi đầu được sử dụng để nghiên cứu sự xâm nhập của ánh sáng đơn sắc, nhưng khái niệm này được mở rộng cho tổng bức xạ. Lượng ánh sáng xâm nhập vào độ sâu x nào đó được tính bằng phương trình Lambert:
Ix = Ioe-kx
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ mơn: Cơng nghệ mơi trường
Trong đó: Kx = Hệ số mất đi khi đi xuống độ sâu x