CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Giá trị các indicator
3.1.3. Exergy và structuralexergy
Exergy và structural exergy là hai thông số nhiệt động học đã được sử dụng rộng rãi như những indicator sinh thái dùng để đánh giá sức khỏe của hệ sinh thái thủy vực, bao gồm cả hệ sinh thái hồ và hệ sinh thái biển [56]. Những nghiên cứu của Jorgensen (1995), Xu và cộng sự (1999, 2001, 2002, 2004) đã chứng minh rằng giá trị exergy cung cấp thơng tin để xác định các tiêu chí (1), (2) và một phần các tiêu chí (3), (4), (5), và giá trị Structural exergy thể hiện các tiêu chí (3) và (6) trong định nghĩa của Costanza về sức khỏe hệ sinh thái [23, 52, 54, 55].
Kết quả tính tốn hai thơng số Exergy và Structural exergy được thể hiện trong bảng 3.3, 3.4 và hình 8, 9
Bảng 3.3. Exergy qua hai đợt thu mẫu Bảng 3.4. Structural exergy qua hai đợt thu mẫu
Vị trí thu mẫu Exergy đợt 1 (kJ/l) Exergy đợt 2 (kJ/l) DN1 - 0.631 DN2 0.581 0.438 DN3 0.364 0.949 DN4 - 0.785 DN5 - 0.941 DN6 0.463 1.336 DN7 2.089 2.524 DN8 1.650 0.954 DN9 0.881 0.809 DN10 0.858 4.232 Trung bình 0.984 ± 0.599 1.36 ± 1.101 Vị trí thu mẫu Structural Exergy đợt 1 (kJ/mg) Structural Exergy đợt 2 (kJ/mg) DN1 - 0.622 DN2 0.217 0.539 DN3 0.216 1.270 DN4 - 0.894 DN5 - 1.938 DN6 0.285 1.495 DN7 2.121 1.878 DN8 1.487 1.718 DN9 0.445 1.432 DN10 1.060 2.443 Trung bình 0.833 ± 0.692 1.423 ± 0.577
Kết quả ở bảng trên cho thấy, giá trị exergy trung bình của hồ Đồng Nghệ qua hai đợt thu mẫu lần lượt là 0.984 ± 0.599 kJ/l và 1.36 ± 1.101 kJ/l. Trong đợt 1, giá trị exergy dao động trong khoảng từ 0.364 kJ/l đến 2.089 kJ/l. Giá trị exergy cao nhất được ghi nhận tại vị trí DN7 (2.089 kJ/l), thấp nhất tại vị trí DN3 (0.364 kJ/l). Ở đợt thu mẫu thứ 2, giá trị của exergy dao động trong khoảng 0.438-4.232 kJ/l, giá trị exergy cao nhất được ghi nhận tại vị trí DN10 (4.233 kJ/l) và thấp nhất tại vị trí DN2 (0.438 kJ/l).
Giá trị của exergy thay đổi phụ thuộc vào cấu trúc sinh học của hệ sinh thái [55]. Nhiều mơ hình và nghiên cứu sinh thái đã cho thấy rằng khi sự đa dạng sinh học tăng hay trạng thái dinh dưỡng giảm, khả năng sử dụng năng lượng (thể hiện qua giá trị exergy) của hệ sinh thái là cao hơn [58]. Do exergy được tính dựa trên sinh khối và số lượng thông tin chứa trong gene của các thành phần sinh học, nên hệ sinh thái càng có nhiều sinh vật bậc cao và có cấu tạo phức tạp (càng nhiều gene) thì exergy càng lớn [58].
Trong nghiên cứu này, hai thành phần được dùng để tính exergy của hệ sinh thái là thực vật phù du và động vật phù du. Động vật phù du có số gene mang thơng tin nhiều hơn hẳn so với thực vật phù du, nên động vật phù du đa số đóng góp một phần lớn hơn vào giá trị exergy. Do đó, những vị trí có sinh khối động vật phù du cao đều tương ứng có giá trị exergy cao (ví dụ ở đợt 1 là vị trí DN7, DN8; ở đợt 2 là vị trí DN7, DN10).
Trong đợt 1, giá trị structural exergy cao nhất tính được là 2.121 kJ/mg, thấp nhất là 0.216 kJ/mg, trung bình là 0.833 ± 0.692 kJ/mg. Trong đợt 2, tất cả các vị trí thu mẫu đều cho giá trị structural exergy cao hơn đợt 1 với giá trị cao nhất đạt 2.443 kJ/mg và thấp nhất là 0.539 kJ/mg, giá trị trung bình là 1.423 ± 0.577 kJ/mg.
Do structural exergy bằng exergy chia cho tổng sinh khối (nồng độ) các thành phần sinh học, nên giá trị structural exergy thu được sẽ phản ánh được sự bền vững là phụ thuộc chủ yếu vào sinh khối hay vào lượng thông tin trong gene. Hệ sinh thái có càng nhiều hơn sinh vật bậc cao sẽ có giá trị structural exergy càng cao. Sự kết hợp giữa exergy và structural exergy mang lại những thông tin đầy đủ, đáng tin cậy về sức khỏe hệ sinh thái hơn việc chỉ sử dụng một mình giá trị exergy, bởi vì sự kết hợp này đề cập đến cả tính đa dạng sinh học và tình trạng của những sinh vật bậc cao hơn. Nếu một hệ sinh thái duy trì được exergy và structural exergy cao, ổn định theo thời gian thì có thể kết luận rằng hệ sinh thái đó đang khỏe mạnh và bền vững [22].
Hồ Đồng Nghệ là một hồ chứa có diện tích khơng q lớn (khoảng 125ha) và không bị chia cắt mạnh bởi các yếu tố địa lý, nên mặc dù có sự sai khác về structural exergy tại các vị trí thu mẫu trong cùng 1 đợt nhưng sự sai khác này là không đáng kể.