8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.4.4.1. Diễn biến của các yếu tố chất lượng nước
Sau các giai đoạn thí nghiệm, giá trị pH của các bể thí nghiệmcó trồng TV giảm mạnh hơn hẳn so với các bể đối chứng không trồng TV (Bể số 1a, 2a, 3a,4a). Sự thay đổi pH khi trồng TV, đặc biệt là Thuỷ trúc (Bể số 1b, 2b,3b,4b) có sự thay đổi rõ rệt theo thời gian, dao động về mức trung tính và trong ngưỡng cho phép theo
QCVN 08- MT: 2015/BTNMT – B1, thích hợp cho sự phát triển của thực vậtthủy
sinh. Hình 3.26 biểu diễn các giá trị pH trong môi trường nước sông Nhuệ ở các giai đoạn thí nghiệm của các bể thí nghiệm.
Hình 3.26. pH trong môi trường nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm - Diễn biến của EC theo thời gian
Hình 3.27 biểu diễn các giá trị EC ở các giai đoạn thí nghiệm của các bể thí nghiệm. Giá trị EC ở các bể có trồng TV có xu thế giảm hơn nhiều so với EC ở các bể đối chứng. Cụ thể, trong giai đoạn 1, các bể đối chứng chỉ giảm được 1,96 ÷ 8,3% EC trong khi các bể thuỷ trúc giảm được 11,84 ÷ 29,4%, các bể rau muống giảm được 5,4÷26,6%, các bể ngổ trâugiảm được 2,3 ÷30,1%. Trong giai đoạn 2, ở các bể đối chứng giảm được 2,2 ÷ 4,95%, các bể thuỷ trúc giảm 5,4 ÷ 14,9%, các bể rau muống giảm 2,9÷ 21,24%, các bể ngổ trâu giảm 2,7 ÷15,7%. Theo thời gian do các ion có trong nước sông được vận chuyển theo mạch của TV lên thân và lá, cung cấp cho các quá trình sinh trưởng tổng hợp nên các thành phần tế bào, cho các mô TV để tăng sinh khối TV hay được dự trữ dưới dạng các tinh thể muối trong không bào hoặc đôi khi nằm ở vách tế bào [4].
Hình 3.27. EC trong môi trường nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm - Diễn biến của TSS theo thời gian
Rễ của các thực vật thuỷ sinh ở tất cả các bể thí nghiệm đều gia tăng đáng kể về độ lớn và chiều dài rễ nhằm đáp ứng vai trò làm tăng diện tích rễ, tăng diện tích tiết chất nhờn tạo môi trường bám dính các chất hữu cơ lơ lửng cũng như các chất ô nhiễm lơ lửng khác. Khi nước ô nhiễm đi qua hệthống rễ, mộtphần chất ô nhiễm là
các chất rắn lơ lửng sẽ bị lắng, các chất ô nhiễm dạng hòa tan sẽ được hấp thụ bởi rễ
bởi các cơthể sống bám ở rễ thực vật (các cơthể này sử dụng nguồn oxy do cây vận
chuyển từ không khí tới rễ thực vật và nguồn oxy do TV nhả ra trong quá trình quang hợp).
Theo thời gian, kết quả đo TSS ở tất cả các bể trồng thực vật đều giảm mạnh hơn hẳn các bể đối chứng. Điều này thể hiện tính ưu việt hơn hẳn của các loài TVTS trong việc loại bỏ các chất lơ lửng trong nước làm trong sạch nguồnnước. Hình 3.28 biểu diễn các giá trị TSS ở các giai đoạn thí nghiệm của các bể thí nghiệm. Trong giai đoạn 1 thí nghiệm, ở các bể đối chứng, TSS giảm từ 12.4 ÷13.5%, ít hơn hẳn so với các bể thuỷ trúc (58 ÷73%), các bể rau muống (60 ÷ 72%), các bể ngổ trâu (50 ÷ 75%). Ở giai đoạn 2, các bể đối chứng giảm 18,6 ÷ 21% TSS, còn các bể trồng thực vật hàm lượng giảm từ 16,6 ÷ 21,9% TSS ở các bể thuỷ trúc, 17,7 ÷ 18,8% TSS giảm ở các bể trồng rau muống và 13,8 ÷ 25% đối với các bể trồng ngổ trâu.
Hình 3.28. TSS môi trường nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm (mg/l) Như vậy nhờ có hệ rễ chùm phát triển của cả 3 loài TV cùng với khả năng tiết chất nhờn thu hút các chất ô nhiễm vào vùng rễ tạo môi trường cho các VSV có ích phân huỷ, hấp thu, chuyển hoá các chất ô nhiễm mà ở các bể có trồng TV có hàm lượng TSS giảm đi đáng kể, nước trong các bể có trồng TV
- Diễn biến của DO theo thời gian
Hình 3.29 biểu diễn các giá trị DO ở các giai đoạn thí nghiệm của các bể thí nghiệm.
Giá trị DO của các bể thí nghiệm có trồng thực vật có xu hướng tăng nhanh theo thời gian, thể hiện qua giá trị DO vào thời điểm giữa và cuối thí nghiệm đều cao hơn so với giá trị DO đầu vào.
Hình 3.29. Hàm lượng oxy hòa tan môi trường nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm
Trong giai đoạn 1 thí nghiệm, DO trong các bể đối chứng tăng từ 0,3 ÷ 0,7, ở các bể trồng thuỷ trúc, rau muống, ngổ trâu lần lượt tăng 0,5÷2,1mg/l; 0,9÷ 1,2mg/l; 0,8÷0,9mg/l. Trong giai đoạn 2 thí nghiệm, DO trong các bể đối chứng tăng từ 0,4 ÷ 1,8 mg/l, ở các bể trồng thuỷ trúc, rau muống, ngổ trâu lần lượt tăng 1,1÷1,5mg/l; 0,5÷0,9mg/l; 0,7÷1,2mg/l. Quá trình quang hợp tổng hợp các chất hữu
cơ bởi diệp lục là một trong những tác nhân quan trọng nhất khiến lượng oxy trong các bể trồng thực vật cao hơn từ 66 đến 200% so với các bể không trồng thực vật.
- Diễn biến của các chất ô nhiễm hữu cơ theo thời gian
Khi thực vật sinh trưởng, chúng đã hấp thụ các chất hữu cơ có trong môi trường nước để tạo thành sinh khối tăng trưởng cơ thể. Hình 3.30 biểu diễn hàm lượng nhu cầu oxy hoá học COD ở các giai đoạn thí nghiệm của các bể thí nghiệm. Sau giai đoạn 1 thí nghiệm, trong các bể đối chứng, có 15÷20% COD có trong môi trường nước đã được làm sạch trong khi ở các bể trồng thuỷ trúc, rau muống và ngổ trâu lần lượt có 61 ÷ 81%, 35 ÷55, 31 ÷57 COD trong môi trường nước đã được hấp thụ bởi TV và làm sạch bởi các quá trình tự làm sạch của nước. Tổng cộng cả hai giai đoạn thí nghiệm, nếu trong các bể đối chứng, có 29 ÷68% COD được làm sạch thì trong các bể trổng thuỷ trúc, rau muống và ngổ trâu lần lượt có 80÷83%, 70 ÷ 86%, 65 ÷ 85% COD đã được làm sạch khỏi môi trường nước sông Nhuệ.
Hình 3.30. Nhu cầu oxy hoá học COD trong nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm
Hình 3.31. Nhu cầu oxy sinh hoá BOD5 trong nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm
- Diễn biến của Tổng Coliform theo thời gian thí nghiệm
Mật độ tổng coliform ở các giai đoạn thí nghiệm của các bể thí nghiệm được biểu diễn trong Hình 3.32.
Giá trị tổng coliform của các bể thí nghiệm thay đổi theo thời gian. Tốc độ giảm tổng coliform của các bể trồng thuỷ trúc là nhanh hơn các bể có trồng rau muống và ngổ trâu, có thể là do thuỷ trúc có bộ rễ dày và dài hơn tạo môi trường cho các VSV sống có ích phát triển hơn. Tổng coliform bị tiêu diệt bởi ánh sáng mặt trời và các VSV sống quanh rễ, hơn nữa hàm lượng oxy tăng trong môi trường bởi các TV cũng tiêu diệt một phần đáng kể các VSV vốn ưa sống trong môi trường kỵ khí này.
- Diễn biến của các chất gây phú dưỡng nguồn nước theo thời gian
Nhận thấy sự tương quan tỷ lệ nghịch giữa sinh khối TV và hàm lượng các chất gây phú dưỡng nguồn nước có trong môi trường nước sông. Trong 3 loài TV dùng cho thí nghiệm, thuỷ trúc thể hiện hiệu quả ổn định trong quá trình hấp thụ các hợp chất của nitơ và photpho ở các bể thí nghiệm hơn hẳn rau muống và ngổ trâu. Do ngổ trâu và rau muống có sinh khối tăng kém ở các bể Cầu Tó và Cầu Chiếc nên khả năng hấp thụ các hợp chất gây phú dưỡng nguồn nước ở các bể này rất kém. Bên cạnh sinh khối tăng đồng đều giữa các bể thí nghiệm dẫn đến hàm lượng TN, TP hấp thụ vào cơ thể TV ổn định, khả năng tạo môi trường cho các quá trình tự làm sạch nước như các quá trình chuyển hoá nitơ và của photpho để tạo ra các chất khí và các chất kết tủa của thuỷ trúc cũng hơn hẳn rau muống và ngổ trâu.
Hình 3.33. N- NH4+ trong nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm
Sau giai đoạn 1 thí nghiệm, trong các bể đối chứng, có 34÷40% amoni có trong môi trường nước đã được chuyển hoá trong khi ở các bể trổng thuỷ trúc, rau muống và ngổ trâu lần lượt có 73 ÷ 76%, 61 ÷80, 51 ÷79 amoni trong môi trường nước đã được hấp thụ bởi TV và chuyển hoá bởi các quá trình tự làm sạch của nước. Tổng cộng cả hai giai đoạn thí nghiệm, nếu trong các bể đối chứng, có 49 ÷65% amoni được chuyển hoá thì trong các bể trổng thuỷ trúc, rau muống và ngổ trâu lần lượt có 89÷93%, 84 ÷ 96%, 80 ÷ 95% amoni đã được làm sạch khỏi môi
trường nước sông Nhuệ. Hình 3.33 biểu diễn hàm lượng N- NH4+của môi trường
nước thí nghiệm theo thời gian.
Sau giai đoạn 1 thí nghiệm, trong các bể đối chứng, có 18÷20% phosphat có trong môi trường nước đã được chuyển hoá trong khi ở các bể trổng thuỷ trúc, rau muống và ngổ trâu lần lượt có 73 ÷ 90%, 45 ÷79, 30 ÷79 phosphat trong môi trường nước đã được hấp thụ bởi TV, chuyển hoá và lắng đọng bởi các quá trình tự làm sạch của nước.
Hình 3.33. P- PO43- trong nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm (mg/l)
Tổng cộng cả hai giai đoạn thí nghiệm, nếu trong các bể đối chứng, có 49 ÷60% phosphat được chuyển hoá, lắng đọng khỏi nước thì trong các bể trồng thuỷ
trúc, rau muống và ngổ trâu lần lượt có 88÷91%, 80÷ 95%, 82 ÷ 96% phosphat đã được làm sạch khỏi môi trường nước sông Nhuệ. Hình 3.34 biểu diễn hàm lượng P-
PO43-của môi trường nước thí nghiệm theo thời gian.
Như vậy, sau 14 ngày tự làm sạch, ở các bể đối chứng, nước vẫn không đủ tiêu chuẩn để cấp nước tưới tiêu thuỷ lợi còn ở các bể trồng TV, ngoại trừ các bể trồng rau muống và ngổ trâu ở Cầu Tó và Cầu Chiếc, các bể trồng TV còn lại đều có chất lượng nước thoả mãn tiêu chuẩn nước tưới tiêu về thông số amoni và phosphat.
- Diễn biến của các KLN Fe, Zn theo thời gian
Các KLN Fe và Zn vốn có hàm lượng cao trong nước sông Nhuệ, đặc biệt ở Cầu Tó. Sau 7 ngày thí nghiệm, hàm lượng Fe giảm từ 6%÷ 9% ở các bể đối chứng. Ở các bể trồng Thuỷ trúc, Rau muống và ngổ trâu lần lượt giảm 53 ÷ 68%, 44÷69%, 38 ÷71% hàm lượng Fe. Đến cuối thí nghiệm, tổng lượng sắt giảm trong cả thí nghiệm là 17 ÷ 29% ở các bể đối chứng, còn ở các bể trồng thuỷ trúc, rau muống và ngổ trâu, số lượng sắt giảm từ 77 ÷ 89%, 65÷90%, 61÷91%. Hình 3.34 biểu diễn hàm lượng Fe ở các giai đoạn thí nghiệm của các bể thí nghiệm.
Hình 3.34. Hàm lượng Fe ở các giai đoạn thí nghiệm (mg/l)
Hàm lượng Zn ở các giai đoạn thí nghiệm của các bể thí nghiệm được biểu diễn qua Hình 3.35.
Hình 3.35. Hàm lượng Zn ở các giai đoạn thí nghiệm (mg/l)
Sau 7 ngày thí nghiệm, hàm lượng Zn giảm rất ít, chỉ từ 1%÷ 12% ở các bể đối chứng trong khi các bể trồng thuỷ trúc, rau muống và ngổ trâu lần lượt giảm 21 ÷ 48%, 14÷47%, 16 ÷57% hàm lượng Zn. Đến cuối thí nghiệm, tổng lượng Zn giảm trong cả thí nghiệm là 3 ÷ 16% ở các bể đối chứng, còn ở các bể trồng thuỷ trúc, rau muống và ngổ trâu, số lượng Zn giảm lần lượt 60÷83%, 44 ÷ 80%, 45÷82%.
Hàm lượng các KLN giảm đi trong môi trường nước một phần do các thực vật thuỷ sinh hấp thụ xây dựng cấu trúc cơ thể thực vật, một phần được rễ thực vật thuỷ sinh hút vào vùng rễ, một phần bị lắng đọng kết tủa xuống trầm tích đáy.