TỔNG QUAN TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT
2.2. Đặc tính chung của nước mặt
Nước sơng: Là nguồn chủ yếu để cấp nước, nước sơng cĩ đặc điểm sau :
- Giữa các mùa cĩ sự chênh lệch lớn về mực nước, lưu lượng, hàm lượng cặn và nhiệt độ của nước.
- Hàm lượng muối khống và sắt nhỏ nên rất thích hợp khi sử dụng cho cơng nghiệp giấy, dệt và nhiệt điện.
- Độ đục cao nên việc xử lý phức tạp và tốn kém.
- Nước sơng cũng chính là nguồn tiếp nhận nước mưa và các loại nước thải vì vậy nĩ chịu ảnh hưởng trực tiếp của mơi trường bên ngồi.
Nước suối
Đặc điểm nổi bật của nước suối là khơng ổn định về chất lượng, mực nước, lưu lượng, vận tốc dịng chảy giữa mùa lũ và mùa kiệt. Về mùa lũ nước suối thường đục và cĩ những dao động đột biến về mực nước và vận tốc dịng chảy, mùa khơ nước suối rất trong nhưng mực nước lại thấp.
Thành phần nước mặt
Thành phần nước mặt bao gồm các yếu tố hĩa lí và vi sinh. Do đĩ để đánh giá chất lượng nước mặt chúng ta cĩ thể dựa vào các yếu tố hĩa lí và vi sinh này. Sau đây là một số thành phần chính của nước mặt :
Các chỉ tiêu hĩa lí
• Độ đục
Độ đục do sự hiện diện của các chất huyền trọc như đất sét, bùn, chất hữu cơ li ti và nhiều loại vi sinh vật khác. Nước cĩ độ đục cao chứng tỏ nước cĩ nhiều tạp chất chứa trong nĩ, khả năng truyền ánh sáng qua nước giảm.
• Độ màu (màu sắc)
Màu sắc của nước gây ra bởi lá cây, gỗ, thực vật sống hoặc đã phân hủy dưới nước, từ các chất bào mịn cĩ nguồn gốc từ đất đá, từ nước thải sinh hoạt, cơng nghiệp. Màu sắc của nước cĩ thể là kết quả từ sự hiện diện của những ion cĩ tính kim khí như sắt, mangan.
• Giá trị pH
pH cĩ ý nghĩa quan trọng về mặt mơi sinh, trong thiên nhiên pH ảnh hưởng hoạt động sinh học trong nước, liên quan đến một số đặc tính như tính ăn mịn, hịa tan, … chi phối các quá trình xử lý nước như : kết bơng tạo cợn, làm mềm, khử sắt, diệt
khuẩn. Vì thế, việc xét nghiệm pH để hồn chỉnh chất lượng và phù hợp với yêu cầu kĩ thuật đĩng một vai trị hết sức quan trọng trong kĩ thuật mơi trường.
• Chất rắn hịa tan
Trong những sự thay đổi về mặt mơi trường, cơ thể con người cĩ thể thích nghi ở một giới hạn. Với nhiều người khi phải thay đổi chỗ ở, hoặc đi đây đĩ khi sử dụng nước cĩ hàm lượng chất rắn hịa tan cao thường bị chứng nhuận tràng cấp tính hoặc ngược lại tùy theo thể trạng mỗi người. Tuy nhiên đối với dân địa phương, sự kiện trên khơng gây một phản ứng nào trên cơ thể. Trong ngành cấp nước, hàm lượng chất rắn hịa tan được khuyến cáo nên giữ thấp hơn 500 mg/l và giới hạn tối đa chấp nhận cũng chỉ đến 1000 mg/l.
• Chloride
Chloride là ion chính trong nước thiên nhiên và nước thải. Vị mặn của Chloride thay đổi tùy theo hàm lượng và thành phần hĩa học của nước. Với mẫu chứa 250 mgCl/l người ta đã cĩ thể nhận ra vị mặn nếu trong nước cĩ chứa ion Na+. Tuy nhiên khi mẫu nước cĩ độ cứng cao, vị mặn rất khĩ nhận biết dù cĩ chứa đến 1000 mgCl/l. Hàm lượng Chloride cao sẽ gây ăn mịn các kết cấu ống kim loại. Về mặt nơng nghiệp Chloride gây ảnh hưởng xấu đến sự tăng trưởng của cây trồng.
• Sắt
Sắt là nguyên tử vi lượng cần thiết cho cơ thể con người để cấu tạo hồng cầu. Vì thế, sắt với hàm lượng 0.3 mg/l là mức ấn định cho phép đối với nước sinh hoạt. Vượt qua giới hạn trên, sắt cĩ thể gây nên những ảnh hưởng khơng tốt :
- Sắt cĩ mùi tanh đặc trưng, khi tiếp xúc với khí trời kết tủa Fe (III) hydrat hình thành làm nước trở nên cĩ màu đỏ gạch tạo ấn tượng khơng tốt cho người sử dụng.
- Cũng với lý do trên, nước cĩ sắt khơng thể dùng cho một số ngành cơng nghiệp địi hỏi chất lượng cao như tơ, dệt, thực phẩm, dược phẩm,…
- Kết tủa sắt lắng đọng thu hẹp dần tiết diện hữu dụng của ống dẫn mạng lưới phân phối nước.
• Nitrogen-Nitrit (N-NO2-)
Nitrit là một giai đoạn trung gian trong chu trình đạm hĩa do sự phân hủy các chất đạm hữu cơ. Vì cĩ sự chuyển hĩa giữa nồng độ các dạng khác nhau của nitrogen nên các vết nitrit được sử dụng để đánh giá sự ơ nhiễm hữu cơ. Trong các hệ thống xử lý hay hệ thống phân phối cũng cĩ nitrit do những hoạt động của vi sinh vật. Ngồi ra nitrit cịn được dùng trong ngành cấp nước như một chất chống ăn mịn. Tuy nhiên trong nước uống, nitrit khơng được vượt quá 0.1 mg/l.
• Nitrogen – Nitrat (N-NO3-)
Nitrat là giai đoạn oxy hĩa cao nhất trong chu trình của nitrogen và là giai đoạn sau cùng trong tiến trình oxy hĩa sinh học. Ở lớp nước mặt thường gặp nitrat ở dạng vết nhưng đơi khi trong nước ngầm mạch nơng lại cĩ hàm lượng cao.
Nếu nước uống cĩ quá nhiều nitrat thường gây bệnh huyết sắc tố ở trẻ em. Do đĩ trong nguồn nước cấp cho sinh hoạt giới hạn nitrat khơng vượt quá 6 mg/l.
• Amoniac (N-NH4+)
Amoniac là chất gây nhiễm độc cho nước. Sự hiện diện của amoniac trong nước mặt hoặc nước ngầm bắt nguồn từ hoạt động phân hủy hữu cơ do các vi sinh vật trong điều kiện yếm khí. Đây cũng là một chất thường dùng trong khâu khử trùng nước cấp, chúng được sử dụng dưới dạng các hĩa chất diệt khuẩn chloramine nhằm tạo lượng clo dư cĩ tác dụng kéo dài thời gian diệt khuẩn khi nước được lưu chuyển trong các đường ống dẫn.
Sulfate thường gặp trong nước thiên nhiên và nước thải với hàm lượng từ vài cho đến hàng ngàn mg/l. Những vùng đất sình lầy, bãi bồi lâu năm, sulfur hữu cơ bị khống hĩa dần dần sẽ biến đổi thành sulfate. Nước chảy qua các vùng đất mỏ mang nhiều sulfate sẽ cĩ hàm lượng sulfate khá cao do sự oxy hĩa quặng thiếc, quặng sắt. Sulfate là một trong những chỉ tiêu tiêu biểu của những vùng nước nhiễm phèn. Vì natri sulfate và mangan sulfate cĩ tính nhuận tràng nên trong nước uống, sulfate khơng được vượt quá 200mg/l.
• Phosphat (P-PO43-)
Trong thiên nhiên phosphat được xem là sản phẩm của quá trình lân hĩa, và thường gặp dưới dạng vết đối với nước thiên nhiên. Khi hàm lượng phosphat phát triển mạnh sẽ là một yếu tố giúp rong rêu phát triển mạnh.
• Oxy hịa tan (DO)
Giới hạn lượng oxy hịa tan (dissolved oxygen) trong nước thiên nhiên và nước thải tùy thuộc vào điều kiện hĩa lý và hoạt động sinh học của các loại vi sinh vật. Việc xác định hàm lượng oxy hịa tan là phương tiện kiểm sốt sự ơ nhiễm do mọi hoạt động của con người và kiểm tra hiệu qủa việc xử lý nước thải.
• Nhu cầu oxy hĩa học (COD)
Nhu cầu oxy hĩa học (COD) là lượng oxy tương đương của các cấu tử hữu cơ trong mẫu nước bị oxy hĩa bởi tác nhân hĩa học cĩ tính oxy hĩa mạnh. Đây là một phương pháp xác định vừa nhanh chĩng vừa quan trọng để khảo sát các thơng số của dịng nước và nước thải cơng nghiệp, đặc biệt trong các cơng trình xử lý nước thải. Phương pháp này khơng cần chất xúc tác nhưng nhược điểm là khơng cĩ tính bao quát đối với các hợp chất hữu cơ (thí dụ axit axetic) mà trên phương diện sinh học thực sự cĩ ích cho nhiều loại vi sinh trong nước. Trong khi đĩ nĩ lại cĩ khả năng oxy hĩa vài loại chất hữu cơ khác như celluloz mà những
chất này khơng gĩp phần làm thay đổi lượng oxy trong dịng nước nhận ở thời điểm hiện tại.
• Nhu cầu oxy sinh hĩa (BOD)
Nhu cầu oxy sinh hĩa (BOD) được xác định dựa trên kinh nghiệm phân tích đã được tiến hành tại nhiều phịng thí nghiệm chuẩn, trong việc tìm sự liên hệ giữa nhu cầu oxy đối với các hoạt động sinh học hiếu khí trong nước thải hoặc dịng chảy bị ơ nhiễm.
Các chỉ tiêu vi sinh
• Fecal coliform (Coliform phân)
Nhĩm vi sinh vật Coliform được dùng rộng rãi làm chỉ thị của việc ơ nhiễm phân, đặc trưng bởi khả năng lên men lactose trong mơi trường cấy ở 35 – 37oC với sự tạo thành axit aldehyd và khí trong vịng 48h.
• Escherichia Coli (E.Coli)
Escherichia Coli, thường gọi là E.Coli hay trực khuẩn đại tràng, thường sống trong ruột người và một số động vật. E.Coli đặc hiệu cho nguồn gốc phân, luơn hiện diện trong phân của người và động vật, chim với số lượng lớn. Sự cĩ mặt của E.Coli vượt quá giới hạn cho phép đã chứng tỏ sự ơ nhiễm chỉ tiêu này. Đây được xem là chỉ tiêu phản ánh khả năng tồn tại của các vi sinh vật gây bệnh trong đường ruột như tiêu chảy, lị,…
2.3. Vịng tuần hồn nước trên trái đất
Vịng tuần hồn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lịng đất và trong bầu khí quyển của trái đất. Nước trái đất luơn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và ngược lại. Vịng tuần hồn nước đã và đang diễn ra từ hàng tỉ năm và tất cả cuộc sống trên trái đất đều phụ thuộc vào nĩ, trái đất chắc hẳn sẽ là một nơi khơng thể sống được nếu khơng cĩ nước.
Vịng tuần nước khơng cĩ điểm bắt đầu nhưng chúng ta cĩ thể bắt đầu từ các đại dương. Mặt trời điều khiển vịng tuần hồn nước bằng việc làm nĩng nước trên những đại dương, làm bốc hơi nước vào trong khơng khí. Những dịng khí bốc lên đem theo hơi nước vào trong khí quyển, gặp nơi cĩ nhiệt độ thấp hơn hơi nước bị ngưng tụ thành những đám mây. Những dịng khơng khí di chuyển những đám mây khắp tồn cầu, những phân tử mây va chạm vào nhau, kết hợp với nhau, gia tăng kích cỡ và rơi xuống thành giáng thủy (mưa). Giáng thuỷ dưới dạng tuyết được tích lại thành những núi tuyết và băng hà cĩ thể giữ nước đĩng băng hàng nghìn năm. Trong những vùng khí hậu ấm áp hơn, khi mùa xuân đến, tuyết tan và chảy thành dịng trên mặt đất, đơi khi tạo thành lũ. Phần lớn lượng giáng thuỷ rơi trên các đại dương; hoặc rơi trên mặt đất và nhờ trọng lực trở thành dịng chảy mặt. Một phần dịng chảy mặt chảy vào trong sơng theo những thung lũng sơng trong khu vực, với dịng chảy chính trong sơng chảy ra đại dương. Dịng chảy mặt, và nước thấm được tích luỹ và được trữ trong những hồ nước ngọt. Mặc dù vậy, khơng phải tất cả dịng chảy mặt đều chảy vào các sơng. Một lượng lớn nước thấm xuống dưới đất. Một lượng nhỏ nước được giữ lại ở lớp đất sát mặt và được thấm ngược trở lại vào nước mặt (và đại đương) dưới dạng dịng chảy ngầm. Một phần nước ngầm chảy ra thành các dịng suối nước ngọt. Nước ngầm tầng nơng được rễ cây hấp thụ rồi thốt hơi qua lá cây. Một lượng nước tiếp tục thấm vào lớp đất dưới sâu hơn và bổ sung cho tầng nước ngầm sâu để tái tạo nước ngầm (đá sát mặt bảo hồ), nơi mà một lượng nước ngọt khổng lồ được trữ lại trong một thời gian dài. Tuy nhiên, lượng nước này vẫn luân chuyển theo thời gian, cĩ thể quay trở lại đại dương, nơi mà vịng tuần hồn nước “kết thúc” … và lại bắt đầu.
Hình 2: Vịng tuần hồn nước
Trong 1.386 triệu km3 tổng lượng nước trên trái đất thì trên 96% là nước mặn. Và trong tổng lượng nước ngọt trên trái đất thì 68% là băng và sơng băng; 30% là nước ngầm; nguồn nước mặt như nước trong các sơng hồ, chỉ chiếm khoảng 93.100 km3, bằng 1/700 của 1% của tổng lượng nước trên trái đất. Nhưng nước sơng và hồ là nguồn nước chủ yếu mà con người sử dụng hàng ngày.
Bảng9: Ước tính phân bố nước tồn cầu Ứớc tính phân bố nước tồn cầu
Nguồn nước Thể tích nướctính bằng km3
Thể tích nước tính bằng dặm khối Phần trăm của nước ngọt Phần trăm của tổng lượng nước Đại dương, biển, và vịnh 1.338.000.000 321.000.000 -- 96,5 Đỉnh núi băng, sơng băng, và vùng tuyết phủ vĩnh cửu 24.064.000 5.773.000 68,7 1,74 Nước ngầm 23.400.000 5.614.000 -- 1,7 Ngọt 10.530.000 2.526.000 30,1 0,76
Mặn 12.870.000 3.088.000 -- 0,94 Độ ẩm đất 16.500 3.959 0,05 0,001 Băng chìm và băng tồn tại vĩnh cửu 300.000 71.970 0,86 0,022 Các hồ 176.400 42.320 -- 0,013 Ngọt 91.000 21.830 0,26 0,007 Mặn 85.400 20.490 -- 0,006 Khí quyển 12.900 3,095 0,04 0,001 Nước đầm lầy 11.470 2.752 0,03 0,0008 Sơng 2.120 509 0,006 0,0002 Nước sinh học 1.120 269 0,003 0,0001 Tổng số 1.386.000.000 332.500.000 - 100
Nguồn: Gleick, P. H., 1996: Tài nguyên nước. Bách khoa từ điển về khí hậu và thời tiết. S.H Scheneide, Nhà xuất bản Đại học OXford, New york, quyển 2, trang 817 - 823.