IV. GIỚI THIỆU MỘT SỐ TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔ
4.MỘT SỐ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC
4.1. Hiện tượng phú dưỡng nguồn nước
Phú dưỡng là một vấn đề mơi trường phổ biến nhưng chưa có một định nghĩa thống nhất trong khi quan điểm của các nhà khoa học về bản chất, nguyên nhân và cơ chế của phú dưỡng cũng
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ mơn: Cơng nghệ mơi trường
có nhiều điểm khác biệt, những khác biệt này mang tính quốc gia hoặc khu vực. Khái niệm nghèo dinh dưỡng (oligotrophic) và phú dưỡng (eutrophic) được sử dụng đầu tiên vào đầu thế kỉ XX để chỉ mức độ dinh dưỡng của các bãi than bùn. Naumann (1919) là người đầu tiên sử dụng thuật ngữ này để phân loại ao, hồ theo mức độ dinh dưỡng và tảo. Trước đây phú dưỡng chỉ được sử dụng đối với các đối tượng nước đứng như hồ, hồ chứa, cửa sông, ven biển, tuy nhiên ngày nay phú dưỡng được công nhận đã xảy ra cả với những thủy vực nước chảy chậm (sơng, kênh mương…). Các đối tượng có khả năng bị phú dưỡng là những thủy vực tiếp nhận một lượng lớn dinh dưỡng tạo ra điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của thực vật (tảo nổi, tảo bám và cây ngập nước). Phú dưỡng là sự làm giàu quá mức bởi dinh dưỡng vơ cơ và dinh dưỡng có nguồn gốc thực vật. Với một cách hiểu khác, phú dưỡng có thể là một q trình tự nhiên trong các hồ, đầm khi bị lấp đầy theo thời gian do tổng hợp các hoạt động địa lý, hóa học, sinh học… Theo quan điểm này, phú dưỡng là sự già hóa và lấp đầy các thủy vực, và hình thành đầm lầy hay HST trên cạn trong diễn thế sinh thái. Cách tiếp cận của các nhà sinh thái học Đức được coi là quan điểm khách quan nhất về cơ chế phú dưỡng của các thủy vực nước ngọt. Để hiểu biết tốt hơn về nguyên nhân phú dưỡng trong HST nước ngọt thì cần phân biệt rõ ràng hai khái niệm “giàu dinh dưỡng” (tại đó có thể phân loại nước theo tình trạng dinh dưỡng, phú dưỡng theo nghĩa hẹp) và “phú dưỡng” (nhận thấy có các vấn đề về chất lượng nước dẫn tới các sự cố về sinh thái như nước đục, mùi khó chịu, mật độ tảo cao, phú dưỡng theo nghĩa rộng). Như vậy, có thể coi nước giàu dinh dưỡng là tiền phú dưỡng, là điều kiện cần cho quá trình phú dưỡng. Nói cách khác hiện tượng phú dưỡng được hiểu đơn giản là hậu quả của dư thừa dinh dưỡng (Likens, 1972; Vollenweider, 1990; Reynolds, 1992; Moss, 1996; Carpenter, 1998).
Quá trình phú dưỡng kênh mương thủy lợi ở Việt Nam hầu như chưa được đề cập đến trong các nghiên cứu về chất lượng nước trong khi vai trị của nó đối với sản xuất cũng như tác động tới chất lượng nước mặt các hệ thống lân cận là không thể phủ nhận. Nồng độ chất dinh dưỡng, hữu cơ của các kênh mương thủy lợi thường cao hơn so hệ thống sơng ngịi cấp nước cho nó do ảnh hưởng của phân bón và các loại hình sử dụng khác và do vậy cao hơn TCCP ở nhiều khu vực thuộc vùng ĐBSH. Mức dinh dưỡng phong phú đó khiến cho các tảo và thực vật khác phát triển ồ ạt, gây cản trở dòng chảy và nhiều tác hại khác. Nước kênh mương phục vụ mục đích nơng nghiệp cuối cùng đưa ra sơng, cửa sông và các vùng đất ngập nước quan trọng khác dẫn đến nguy cơ phú dưỡng dòng chảy trên diện rộng.
Bảng 2.28. Tương quan giữa dinh dưỡng, mật độ tảo và mức độ phú dưỡng
Mức phú dưỡng Photpho dễ tiêu (mg/l)
Nitơ vô cơ (mg/l)
Mật độ tảo (106 cá thể/l)
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ môn: Công nghệ môi trường Atrophic Ultra-oligotrophic Oligotrophic Oligo-mesotrophic Mesotrophic Meso-eutrophic Eutrophic Eu-polytrophic Polytrophic Hypertrophic ≈ 0 < 0,002 0,002 – 0,005 0,005 – 0,01 0,01 – 0,02 0,02 – 0,04 0,04 – 0,06 0,06 – 0,1 > 0,1 ≈ 0 < 0,1 0,1 – 0,2 0,2 – 0,4 0,3 – 0,5 0,4 – 0,7 0,5 – 0,8 0,8 – 1,5 > 1,5 0 < 0,01 0,01 – 0,05 0,05 – 0,1 0,1 – 0,5 0,5 – 1 1 – 10 10 – 100 100 – 500 > 500 Nguồn: Topachevski, 1975
Trong số các chất dinh dưỡng, P thường được quan tâm nhiều hơn vì nó là thủ phạm gây ra vấn đề phú dưỡng ở các hồ, hồ chứa do ơ nhiễm từ các dịng thải. Một đường đi quan trọng của P từ HST trên cạn vào nước là thơng qua chảy tràn và xói mịn nhưng lượng này rất hạn chế do khả năng giữ chặt P của đất. Dạng tồn tại chủ yếu của P trong nước là ở trong dạng hạt và một lượng lớn bị kéo theo trầm tích, nó được sử dụng nhanh chóng bởi tảo cát sống đáy và thực vật lớn. Tóm lại, nhu cầu P trong HST cao mà khả năng cung cấp hay tái tuần hồn nó lại thấp, chính vì vậy nó trở thành nhân tố giới hạn phát triển sinh trưởng của tảo. Do đó nồng độ P dễ tiêu trong tầng mặt thường được sử dụng như một chỉ thị cho tình trạng phú dưỡng. Tuy nhiên trong mơi trường nước nhận nước thải, P được đưa vào HST thủy vực ngày càng lớn do chất thải hữu cơ có nguồn gốc nước thải, chất thải, nước chảy tràn khu vực đơ thị; nguồn gốc vơ cơ do phân bón tại các vùng canh tác nơng nghiệp. Hoạt động của con người làm tăng tỉ lệ P giải phóng trong vịng tuần hồn của nó lên gấp 4 lần, chủ yếu là do sản xuất và sử dụng phân bón. Từ năm 1950 đến 1955 đã có 600 tỉ tấn P được sử dụng trên mặt đất, trước hết là đối với các vùng đất canh tác.
Cơ chế tác động đầu tiên của phú dưỡng tới chất lượng môi trường là tác động gia tăng biên độ biến động của oxy hòa tan trong ngày. Oxy được sử dụng bởi hô hấp của tất cả các loại thực vật và động vật thủy sinh, nó được bổ sung vào ban ngày bởi q trình quang hợp của cây thủy sinh và tảo, nhưng giảm đi rất nhanh vào ban đêm khi tảo hô hấp đồng thời giảm đi khi vi sinh vật (VSV) phân hủy sinh khối tảo chết đi. Khi nồng độ oxy hịa tan giảm tới mức yếm khí thì cá và động vật khác bị ngạt thở, kết quả là thủy sinh vật như cá tôm và đặc biệt là các lồi sống đáy khơng có khả năng di chuyển bị chết. Tình trạng thiếu oxy kéo dài sẽ dẫn đến sự phát triển của VSV yếm khí như
Clostridium tạo ra các chất độc có khả năng gây chết cả chim, thú, khi đó thủy vực trở thành một
vùng chết. Tác động của phú dưỡng đối với các thủy vực là rất lớn, tùy vào đặc điểm của thủy vực mà q trình này có mức độ ảnh hưởng khác nhau. Các thủy vực nước đứng, nông và đục chịu ảnh hưởng của phú dưỡng mạnh mẽ hơn so với hệ thống nước chảy, sâu và trong hơn. Điều này một lần nữa cho thấy tác động của phú dưỡng tới chất lượng môi trường kênh mương thậm chí nghiêm trọng hơn cả các đối tượng truyền thống của quá trình này (như các ao, hồ và hồ chứa). Ảnh hưởng của quá trình phú dưỡng đối với các hệ thống thủy vực bao gồm:
• Tăng sinh khối thực vật nổi đồng thời xuất hiện các loại tảo độc, thay đổi thành phần và sinh khối các loài thực vật lớn.
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ mơn: Cơng nghệ mơi trường
•Tăng q trình sinh sản của động vật nổi (ĐVN) cỡ nhỏ (Rotifera) và hạn chế hay gây nguy hại đến sinh trưởng phát triển của các loài ĐVN cỡ lớn như Cladocera và Copepoda.
• Suy giảm độ trong, oxy hịa tan, tạo mùi vị khó chịu và các chất độc.
• Tăng các vấn đề về cá hoặc giết chết nhiều loài cá, làm mất một số lồi cá có giá trị sinh thái và kinh tế.
• Phú dưỡng đồng thời làm suy giảm sinh khối cá nhỏ, tôm cua, thân mềm, côn trùng và các dạng ấu trùng của chúng.
• Làm giảm các giá trị sử dụng, thẩm mĩ, vui chơi… của các thủy vực khai thác nước sinh hoạt và giải trí.
Hình 2.14. Diễn thế một hồ từ nghèo dinh dưỡng đến phú dưỡng
Hiện tượng đầm lầy hóa: Trong diễn thế của một hồ giàu dinh dưỡng, sau quá trình bùng
nổ của rêu tảo, quá trình lấp đầy các thủy vực cùng lúc diễn ra có thể dẫn tới việc thu hẹp diện tích và độ sâu mực nước của một hồ, đầm.
Hiện tượng thủy triều đen: Tình trạng chất lượng nước hồ giảm đột ngột nghiêm trọng và
tình trạng cá chết hàng loạt trong nhiều ngày kể từ thập niên 1970. Hiện tượng này được các nhà khoa học gọi tên là “thủy triều đen”. Phân tích các mẫu nước hồ lấy từ nhiều nước trên thế giới cho thấy hiện tượng “thủy triều đen” thường xảy trong hồ nước vào mùa thu. Khi đó, chất hữu cơ dưới đáy hồ bắt đầu phân hủy dưới tác dụng của các vi sinh vật, làm thiếu ôxy dưới đáy hồ, giảm hàm lượng pH và tăng nồng độ các gốc axít kali nitrat. Chu kỳ này làm tăng tình trạng thiếu ơxy trong nước và lây lan hợp chất sunfua, biến nước hồ có màu đen và mùi hơi. Trong q trình thay đổi chất lượng nước, các hoạt động của con người như thải chất thải công nghiệp và sinh hoạt vào hồ cũng có thể tạo ra “thủy triều”.
Hiện tượng thủy triều đỏ: Sự phát triển quá mức của nền công nghiệp hiện đại đã kéo theo
những hậu quả nặng nề về môi trường, làm thay đổi hệ sinh thái biển. Mặt khác, sự ô nhiễm nước biển do các chế phẩm phục vụ nuôi tôm, dư lượng các loại thuốc kích thích, thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật... góp phần làm tăng vọt tần suất xuất hiện thuỷ triều đỏ ở nhiều nơi trên thế giới và ở Việt Nam. Không chỉ ảnh hưởng nghiêm trọng đến nền kinh tế biển, thuỷ triều đỏ còn làm mất cân bằng sinh thái biển. Khi gặp những môi trường thuận lợi như điều kiện nhiệt độ, sự ưu dưỡng của vực nước... các loài vi tảo phát triển theo kiểu bùng nổ số lượng tế bào, làm thay đổi hẳn màu nước. Các nhà khoa học gọi đó là sự nở hoa của tảo hay “thuỷ triều đỏ”. Thuỷ triều đỏ phá vỡ sự cân bằng sinh thái biển, gây hại trực tiếp đối với sinh vật và con người. Một số loài vi tảo sản sinh ra độc tố. Vì vậy, con người có thể bị ngộ độc do ăn phải những sinh vật bị nhiễm độc tố vi tảo. Thuỷ triều đỏ là tập hợp của một số lượng cực lớn lồi tảo độc có tên gọi Alexandrium
Bài giảng: Ơ nhiễm mơi trường, 2012Bộ mơn: Cơng nghệ môi trường
Atlantic, vào năm 1987.
4.2. Phát thải ô nhiễm tại một số hoạt động điển hình