) Nồng độ ơ nhiễm tăng
TỔNG QUAN VỀ ĐẤT NGẬP NƯỚC VÀ THỰC VẬT ĐẤT NGẬP NƯỚC
3.2.3 Chức năng xử lý nước thải của thực vật thủy sinh
a. Khả năng chuyển hĩa chất hữu cơ trong nước thải của thực vật thủy sinh
Các lồi thực vật thủy sinh thường rất nhạy cảm với pH, chất độc, nồng độ hữu cơ cao. Do đĩ, trong nước thải chứa nhiều độ tố pH quá trình kiềm hay quá trình axít đều ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của chúng.
Ngồi ra, sự phát triển của các lồi thực vật thủy sinh tuy nhanh hơn các lồi thực vật khác nhưng lại chậm hơn các lồi vi sinh vật. Do đĩ, nếu so sánh khả năng chuyển hĩa vật chất hĩa học cĩ trong nước thải giữa thực vật và vi sinh vật thì thực vật thường chậm hơn rất nhiều. Vì ngồi tốc độ sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật ra, cịn cĩ một đặc điểm rất quan trọng khác là tốc độ chuyển hĩa vật chất trong một ngày/đêm của vi sinh vật rất cao. Chúng cĩ thể chuyển hĩa
lượng vật chất gấp hàng ngàn lần khối lượng của chúng. Trong đĩ, thực vật chuyển hố lượng vật chất so với khối lượng của chúng thường khơng cao.
Tuy nhiên các lồi thực vật thủy sinh cĩ những ưu điểm rất đặc biệt mà ở vi sinh vật khơng cĩ được, đĩ là khả năng hấp thụ kim loại nặng, khả năng ổn định sinh khối trong điều kiện tự nhiên, khả năng ổn định sinh khối trong điều kiện tự nhiên, khả năng cộng sinh trong mơi trường nước và mức độ dễ dàng trong thu nhận sinh khối thực vật cũng như khả năng sử dụng sinh khối này trong nhiều mục đích khác nhau.
b. Khả năng làm giảm kim loại nặng và vi lượng trong nước thải
Các lồi thực vật thủy sinh cĩ khả năng xử lý kim loại nặng rất tốt. Kim loại nặng được tách khỏi mơi trường nước theo những hướng sau:
Thực vật nhận kim loại nặng từ mơi trường nước, đưa chúng vào sinh khối thực vật. Sinh khối thực vật được thu hoạch và đưa ra khỏi mơi trường nước. Do đĩ, kim loại nặng được chuyển từ mơi trường nước và chuyển vào sinh khối của thực vật, kết quả là nước giảm kim loại nặng.
Tham gia vào quá trình thay đổi ion, quá trình hấp thụ, lắng đọng xuống bùn đáy và chuyển thành các phức hữu cơ.
Kết tủa dạng oxyt hydroxyt, cacbonate, photphate và sulfit.
c. Thực vật thủy sinh và hiện tượng phú dưỡng hĩa
Hiện tượng phú dưỡng hĩa là hiện tượng phát triển mạnh các lồi rong, tảo và thực vật thủy sinh khi trong mơi trường nước chứa nhiều nitơ và photpho.
Khi xuất hiện hiện tượng phú dưỡng hĩa sẽ làm thay đổi rất lớn hệ sinh thái nước và ảnh hưởng xấu đến mơi trường nước. Khi đĩ nước sẽ nghèo oxy và các dưỡng khí khác, làm đảo lộn hệ sinh thái nước.
Hiện tượng phú dưỡng hĩa cĩ thể do con người gây ra (phú dưỡng nhân tạo) và cũng cĩ thể tự nhiên tự phát sinh (phú dưỡng tự nhiên)
Phú dưỡng tự nhiên cĩ thể xảy ra ngay cả trong mơi trường nước được coi là khá sạch. Trong trường hợp này, nước ở trạng thái nghèo dinh dưỡng chuyển sang trạng thái giàu dinh dưỡng, thời gian tồn tại hiện tượng này thường rất lâu. Đây là quá trình tích lũy chất dinh dưỡng trong nước. Phần lớn trầm tích hữu cơ được tạo ra do hiện tượng phú dưỡng hĩa này.
Phú dưỡng nhân tạo là hiện tượng phát triển mạnh bởi tảo, rong và thực vật thủy sinh do con người gây ra. Trong quá trình sống và hoạt động sống, con người thải vào mơi trường nước quá nhiều chất hữu cơ, chất vơ cơ. Các chất này làm tăng nhanh sự tích tụ vật chất và ở một thời điểm nào đĩ làm tăng nhanh các quá trình phát triển tảo, rong và sinh vật thủy sinh. Phú dưỡng nhân tạo thường tạo ra rất nhanh, chỉ trong khoảng một thời gian ngắn sinh khối mơi trường nước sẽ đạt tới mức tối đa. Ở mức độ tăng sinh khối này sẽ làm gia tăng hiện tượng giảm oxy hịa tan cĩ trong nước, dẫn đến hiện tượng suy giảm sinh khối và càng tăng nhanh mức độ phân giải sinh khối. Khi mơi trường nước thiếu dưỡng khí sẽ làm giảm khả năng tự làm sạch nước trong thiên nhiên. Kết quả là nước tăng mùi khĩ chịu, pH của nước giảm. Trong các nguyên nhân gây ra suy giảm oxy trong nước cĩ sự phân hủy của tảo. Do đĩ, khi trong mơi trường nước xuất hiện hiện tượng phú dưỡng hĩa là điềm báo hiệu nước ơ nhiễm nặng.
d. Khả năng chuyển hĩa một số chỉ tiêu quan trọng của mơi trường nước bởi thực vật thủy sinh
BOD5
Trong mơi trường nước, BOD5 khơng chỉ chuyển hĩa bởi vi sinh vật mà cịn chuyển hĩa bới thực vật thủy sinh.
Sự biến động BOD5 trong mơi trường nước khi thực vật thủy sinh phát triển cĩ sự dao động rất lớn. Sự giao động của BOD5 phụ thuộc vào từng loại thực vật Trang 59
thủy sinh và phụ thuộc vào khí hậu trong năm, tức là phụ thuộc vào thời gian mà thực vật này phát triển.
Các lồi vi sinh vật bám vào rễ và thân, mầm thực vật thủy sinh ngập trong nước đĩng vai trị quan trọng nhất trong quá trình làm thay đổi BOD5 trong mơi trường nước. Thực vật làm giảm BOD5 trực tiếp rất khĩ xảy ra.
Chất rắn
Thực vật thủy sinh cĩ thời gian tồn tại trong nước rất lâu, do đĩ các chất rắn dạng keo được chuyển hĩa nhờ vi sinh vật bám vào đĩ trong mơi trường nước. Ngồi ra, chất rắn dạng keo bị biến đổi do sự va chạm vào thực vật thủy sinh, đáy hồ, sơng và các chất rắn lơ lửng khác. Các chất rắn lơ lửng được chuyển hĩa bởi sự thối rữa yếm khí.
Chuyển hĩa nitơ
Nitơ được chuyển hĩa trong mơi trường nước do một số nguyên nhân cơ bản sau:
Thực vật nhận từ các chất chứa nitơ cĩ trong mơi trường nước để tạo ra sinh khối, sau đĩ sinh khối được lồi người, động vật sử dụng.
Bị mất theo dạng amoniac.
Vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrit hĩa và phản ứng nitrit hĩa. Hai quá trình này xảy ra do vi sinh vật thực hiện.
Trong 3 hướng chuyển hướng nitơ, hướng nitrit hĩa và phản ứng nitrit hĩa bởi vi sinh vật đĩng vai trị lớn nhất. Quá trình phản ứng nitrit hĩa xảy ra trong điều kiện thiếu oxi. Khi đĩ nitơ được giải phĩng khỏi các hợp chất hĩa học và chuyện thành dạng khí, thốt vào khơng khí. Phản ứng chuyển hĩa thường xảy ra trong mơi trường trung tính. Phản ứng này xảy ra như sau:
Phản ứng trên xảy ra phụ thuộc vào:
Khả năng chuyển hĩa của vi khuẩn. Khả năng này khơng chỉ ở từng lồi vi khuẩn mà cịn phụ thuộc ở pH, nhiệt độ, nguồn cacbon cĩ trong mơi trường.
Khả hoạt động bề mặt bùn lắng trong lưu vực.
Tiềm năng nitơ được tạo ra thốt vào khơng khí và hấp thụ của thực vật. Ở những vùng nước thải mới, thực vật dễ nhận nitơ hơn nước thải tồn tại lâu trong thiên nhiên. Điều đĩ cĩ thể được hiểu là nước thải tồn tại lâu trong điều kiện tự nhiên thường chứa ít nitơ vơ cơ và trong loại nước thải này cĩ nhiều NO3,
trong khi đĩ, ở nước thải mới thải ra chứa nhiều NH4.
Chuyển hĩa Phốtpho
Phốtpho trong nước thải cĩ thể được chuyển hĩa bởi các nghuyên nhân sau:
Chuyển hĩa do VSV;
Chuyển hĩa do thực vật thủy sinh;
Chuyển hĩa do quá trình hấp thụ hĩa học;
Chuyển hĩa do hiện tượng mưa, tuyết.
Trong đĩ, chuyển hĩa phốtpho do vi sinh vật thường rất quan trọng, chuyển hĩa do thực vật thủy sinh cĩ một ý nghĩa rất lớn. Cả hai quá trình chuyển hĩa trên giống nhau ở chỗ là phốtpho khi được chuyển vào tế bào thực vật đều tham gia vào thành phần của ADN (Axit DeoxyriboNucleic); ARN (Axit RiboNucleic), ATP (Adenosine TriPhotphate); ADP (Adenosine DiPhotphate); AMP (Adesine MonoPhotphate). Các hợp chất khác chứa phốtpho và cả trong thành phần các enzim oxy hĩa cĩ trong tế bào. Tất cả hợp chất trên nằm trong tế bào, trong sinh Trang 61
khối của thực vật. Khi ta thu hoạch sinh khối của thực vật tức là ta tách phốtpho ra khỏi mơi trường nước.
Chuyển hĩa nitơ
Trong xử lý nước thải bằng vi sinh vật thủy sinh thấy lượng vi rút và vi sinh vật gây bệnh đều cĩ chiều hướng giảm dần theo thời gian, hiện tượng này thấy hầu hết ở các nơi xử lý. Nguyên nhân tạo ra hiện tượng này chưa cĩ 1 nguyên cứu nào đưa ra thật chính xác. Tuy nhiên, nhiều người đưa ra những tác động chính làm giảm lượng virut và vi sinh vật gây bệnh như sau:
Tác động do yếu tố vật lý, trong đĩ khả năng tác động của tia tử ngoại của tia ánh sáng mặt trời, các yếu tố tiềm ẩn trong bùn.
Tác động do yếu tố hĩa học, trong đĩ đáng lưu ý là các quá trình oxi hĩa, quá trình khử và các chất độc hĩa học.
Tác động do yếu tố sinh học, trong đĩ đáng lưu ý là do đấu tranh sinh học giữa các lồi VSV với nhau và các độc tố được tách ra từ thực vật trong quá trình phát triển của chúng.