3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.1. ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
2.1.1. Đối tượng
Nước mặt tại xã Cẩm Thanh: phân tích một số chỉ tiêu chất lượng nước bao gồm pH, độ mặn, độ đục, DO, N-NO3-, N-NH4+, N-NO2-, P-PO43- và Chl-a.
2.1.2. Thời gian
Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 10/2015 đến 05/2016 bao gồm nghiên cứu tài liệu, nghiên cứu thực nghiệm, viết và hoàn thành khóa luận.
Thời gian thu mẫu nước được thực hiện trong 2 đợt: - Đợt 1: tháng 12/2015.
- Đợt 2: tháng 03/2016.
2.1.3. Địa điểm nghiên cứu
Mẫu được lấy tại sông Đò thuộc thôn Võng Nhi và thôn Thanh Đông, sông Hóc Rộ thuộc thôn Cồn Nhàn và rừng dừa Bảy Mẫu thuộc thôn Vạn Lăng, xã Cẩm Thanh, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam.
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Đánh giá chất lượng nước xã Cẩm Thanh qua thông số lý hóa vào đợt 1 và đợt 2.
- Đánh giá nguy cơ phú dưỡng nguồn nước tại xã Cẩm Thanh vào đợt 1 và đợt 2 dựa vào chỉ số dinh dưỡng TRIX.
- Đánh giá sự tương quan giữa chỉ số dinh dưỡng TRIX với các thông số lý hóa và chrolophyll-a.
Hình 2.1. Địa điểm thu mẫu ngoài thực địa tại xã Cẩm Thanh. 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa
Dựa trên cơ sở các nguồn tài liệu thu thập được tiến hành kiểm chứng mức độ chính xác và nghiên cứu bằng cách khảo sát môi trường nước mặt tại một số vị trí; khảo sát những tác động của quá trình đô thị hóa đến môi trường nước mặt.
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu ngoài thực địa
Tiến hành lấy mẫu nước theo TCVN 6663-6:2008 (ISO 5667-6:2005) về Chất lượng nước – Lấy mẫu – Phần 6: Hướng dẫn lấy mẫu ở sông và suối.
Mẫu được lấy tại sông Đò thuộc thôn Võng Nhi và thôn Thanh Đông (khu vực nông nghiệp), sông Hóc Rộ thuộc thôn Cồn Nhàn (khu vực nuôi tôm) và rừng dừa Bảy Mẫu thuộc thôn Vạn Lăng (khu vực rừng dừa).
Mẫu được lấy bằng dụng cụ lấy mẫu nước wilco, sau đó cho vào chai thủy tinh và chai thủy tinh được bọc kín bằng bao ni lông màu đen để hạn chế các tác động từ bên ngoài, các quá trình phân hủy gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích mẫu. Lấy mẫu ở độ sâu cách mặt nước 0,5m. Sau đó cho vào thùng đựng mẫu, bảo quản lạnh theo TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3:2003) về Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu và di chuyển về phòng thí nghiệm để phân tích.
Bảng 2.1. Mô tả vị trí lấy mẫu
STT Kí hiệu Địa điểm Mô tả địa điểm lấy mẫu
1 NN1 Khu vực Thanh
Đông
Trên sông Đò gần cầu Cẩm Thanh.
2 NN2 Khu vực Võng Nhi
Trên sông Đò gần khu vực trồng lúa, có mương dẫn nước từ đồng ruộng ra sông.
3 NN3 Khu vực Võng Nhi Trên sông Đò, gần nhà hàng The Field.
4 NN4 Khu vực Võng Nhi Trên sông Đò, gần cầu nối giữa xã Cẩm Thanh và xã Cẩm Châu.
5 NN5 Khu vực Võng Nhi
Trên gần đầu nguồn sông Đò, vị trí khi sông Đế Võng (đoạn sông Cổ Cò) đổ vào xã Cẩm Thanh.
6 NT1 Khu vực Cồn Nhàn Tại đầu nguồn sông Hóc Rộ, Cồn Nhàn
tôm 1 tháng của chú Hoàng.
8 NT3 Khu vực Cồn Nhàn Tại Hóc Rộ, gần khu vực nuôi tôm Cồn Nhàn.
9 NT4 Khu vực Vạn Lăng Tại gần khu vực nuôi tôm Vạn Lăng.
10 NT5 Khu vực Vạn Lăng Tại hạ lưu gần Cửa Đại nằm gần ao nuôi tôm chú Thọ.
11 RD1 Khu vực Vạn Lăng
Tại khu du lịch Rừng dừa Bảy Mẫu và có nhiều hộ dân sinh sống dọc bờ sông.
12 RD2 Khu vực Vạn Lăng
Tại khu du lịch Rừng dừa Bảy Mẫu và có nhiều hộ dân sinh sống dọc bờ sông.
13 RD3 Khu vực Vạn Lăng Trong Rừng dừa Bảy Mẫu. 14 RD4 Khu vực Vạn Lăng Trong Rừng dừa Bảy Mẫu. 15 RD5 Khu vực Vạn Lăng Trong Rừng dừa Bảy Mẫu.
2.3.3. Phương pháp phân tích mẫu nước a. Hiện trường a. Hiện trường
Các chỉ tiêu pH, độ mặn, độ đục, DO được đo trực tiếp trong máy đo đa chỉ tiêu 6920V2.
b. Trong phòng thí nghiệm
Phương pháp ESS 150.1: Chlorophyll – Phương pháp quang phổ
Phương pháp ESS 150.1 là phương pháp đo quang phổ dựa trên sắc tố của tảo, được áp dụng phổ biến cho nước mặt. Nguyên tắc của phương pháp là sau khi cho một lượng nước nhất định qua giấy lọc (đường kính 47 mm và lỗ 0.7 μm), tế bào tảo sẽ được giữ lại trên bề mặt giấy lọc. Các sắc tố được
chiết từ mẫu tảo bằng dung dịch axeton. Các chiết xuất thu được tiến hành đo độ hấp thụ (mật độ quang) ở bước sóng khác nhau [37].
- Cách tiến hành [37]:
Lấy mẫu nước với thể tích 500 ml lọc qua giấy lọc bằng máy hút chân không, sau đó bỏ giấy lọc vào từng lọ thủy tinh tối có nắp đậy đựng trong tủ đông (có đánh kí hiệu mẫu) (1). Trong quá trình hút không được để khô giấy lọc.
Chiết mẫu ướt: lấy 15 ml axeton đổ vào mẫu giấy lọc chứa trong lọ thủy tinh (1), bỏ vào máy siêu âm trong 5 phút để phá vỡ thành tế bào tảo. Sau đó cho vào tủ lạnh trong vòng 12 giờ ở 4oC.
Lọc mẫu: chuyển mẫu qua ống ly tâm và quay 600 vòng/phút. Sau đó, gạn lấy mẫu và lọc mẫu qua đầu lọc Sartorius RC 0,45 μm (2).
Đo quang: dùng pipet chuyển một phần mẫu (2) vào cuvet và so màu ở bước sóng 663 nm.
Axit hóa mẫu: cho 0,01 ml axit clohydric vào 5 ml mẫu (2), lắc đều và đo độ hấp thụ ở 665 nm sau 5 phút.
Nồng độ Chl-a được tính toán dựa trên công thức:
Chlorophyll-a (μg/l) = 26.73∗(663b−665a)∗E(F) V(L)
Trong đó:
F: hệ số pha loãng
E: lượng axeton sử dụng để chiết xuất (ml) V: thể tích nước lọc (L)
L: độ dài của cuvet (cm)
665a: mật độ quang của mẫu đo ở bước sóng 665nm, sau khi axit hóa.
663b: mật độ quang của mẫu đo ở bước sóng 663nm, trước khi axit hóa.
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường nước khác
Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm được trình bày trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
STT Chỉ tiêu môi
trường Tiêu chuẩn
1 P-PO43-
TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004) Chất lượng nước – Xác định phosphat – Phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat
2 N-NO2-
TCVN 6178:1996 (ISO 6777:1984) Chất lượng nước – Xác định nitrit – Phương pháp trắc phổ hấp thụ phân tử.
3 N-NO3-
TCVN 6180:1996 (ISO 7890-3:1988 (E)) Chất lượng nước – Xác định nitrat – Phương pháp trắc phổ dùng axit sunfosalixylic
4 N-NH4+
TCVN 5988-1995 (ISO 5664-1984) Chất lượng nước – Xác định amoni – Phương pháp chưng cất và chuẩn độ
5 Chl-a Phương pháp ESS 150.1: Chlorophyll – Phương pháp quang phổ.
2.3.4. Phương pháp tính toán chỉ số dinh dưỡng TRIX
Tình trạng dinh dưỡng của nguồn nước được đánh giá dựa trên chỉ số dinh dưỡng TRIX. Sau khi phân tích các chỉ tiêu P-PO43-, N-NO2-, N-NO3-, N- NH4+, Chl-a và DO trong môi trường nước, tiến hành tính toán các TRIX theo công thức và so sánh với thang đánh giá mức dinh dưỡng, từ đó xếp các TRIX theo những tình trạng dinh dưỡng khác nhau.
Chỉ số này được tính toán dựa trên công thức [36]:
TRIX =
log[Chl-a * aD%O * DIN * DIP] + 1.5 m
Trong đó:
- Chl-a (mg/m3) là nồng độ Chlorophyll-a.
- aD%O = abs |100 - %O| là trị tuyệt đối của độ lệch giữa nồng độ oxy hòa tan đo được so với nồng độ oxy bão hòa.
- DIN (mg/m3) là nồng độ các dạng nitơ vô cơ hòa tan. DIN (mg/m3) = N-NO3- + N-NO2- + N-NH4+
- DIP (mg/m3) là nồng độ photpho vô cơ hòa tan (P-PO43-). - m: độ sâu trung bình của mực nước (m = 1.2)
Sau khi tính toán TRIX, sử dụng bảng 2.3 để xác định giá trị TRIX tương ứng với mức dinh dưỡng, cụ thể như sau [36]:
Bảng 2.3. Thang đánh giá các mức dinh dưỡng theo chỉ số dinh dưỡng TRIX Giá trị TRIX Chất lượng nước Mức độ dinh dưỡng 0 - 4 4 - 5 5 – 6 > 6 Sạch Vừa Bẩn Quá bẩn Nghèo Trung bình Phú dưỡng Quá giàu
2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu và biểu diễn kết quả nghiên cứu
Thống kê và xử lý các thông tin, số liệu bằng phần mềm Microsoft office excel 2010.
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
3.1. Kết quả phân tích chỉ tiêu lý, hóa của môi trường nước mặt tại xã Cẩm Thanh Cẩm Thanh
Qua phân tích chúng tôi thu được kết quả thể hiện trong bảng 3.1 và bảng 3.2. Nhìn chung, tại các khu vực vào đợt 2 và đợt 1 có hàm lượng N- NO3-, N-NO2-, N-NH4+ và P-PO43- đa số vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Nguyên nhân là do ở các khu vực này, môi trường nước chịu ảnh hưởng của chất thải nông nghiệp, sinh hoạt của người dân, dịch vụ lưu trú nhà hàng – khách sạn cùng với các hoạt động nuôi trồng thủy sản tại địa phương.
3.1.1 Hàm lượng N-NO3- môi trường nước mặt tại xã Cẩm Thanh
Nitrat là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các chất chứa nitơ có trong chất thải của người và động vật. Ở những vùng bị ô nhiễm do chất thải, phân bón, nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho rong tảo phát triển gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt và thủy sản. Theo quy định của WHO, nồng độ nitrat trong nước uống không quá 10 mg/l. TCVN 5492:1995 quy định nồng độ nitrat trong nước bề mặt là 10 mg/l (nguồn sử dụng cho cấp nước sinh hoạt) và 15 mg/l (các nguồn khác) [12]. Kết quả nghiên cứu được thể hiện ở bảng 3.1, bảng 3.2 và hình 3.1.
Hình 3.1. Hàm lượng N-NO3- môi trường nước mặt trong đợt 1 và đợt 2
Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng N-NO3-có sự biến động tại các vị trí nghiên cứu, dao động từ 3,86 – 31,28 mg/l vào đợt 2 và từ 2,81 – 27,42 mg/l vào đợt 1. Vào đợt 2 cao nhất là vị trí NN2 (31,28 mg/l) gấp 3 lần so với QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1và thấp nhất là vị trí NT5 (3,86 mg/l), sự dao động giữa các vị trí tương đối cao. Tại các vị trí NN2, NN3, NN4 của khu vực nông nghiệp và NT2, NT3, NT4 của khu vực nuôi tôm, hàm lượng N- NO3- vượt giới hạn cho phép hạng B1 từ 1-3 lần. Nguyên nhân là do quá trình thất thoát của nitơ từ phân bón vào nước và thức ăn dư thừa từ các ao nuôi tôm thải ra môi trường. Tuy nhiên vào đợt 1, nồng độ N-NO3-thấp hơn nhiều so với đợt 2, đặc biệt giảm đáng kể tại khu vực nuôi tôm. Nguyên nhân là do trong thời gian này, các ao nuôi tôm chưa vào vụ và các chủ hộ ngừng nuôi từ tháng 10, 11 và 12. Riêng tại khu vực rừng dừa, ngoại trừ RD1 và RD2 là vị trí gần với khu dân cư và nhà hàng Tuấn Liên có hàm lượng N-NO3- trong 2 đợt đều vượt TCCP thì các vị trí nằm sâu trong rừng dừa đa số thấp hơn TCCP. 0 5 10 15 20 25 30 35 NN1 NN2 NN3 NN4 NN5 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 RD1 RD2 RD3 RD4 RD5 mg/l
3.1.2. Hàm lượng N-NO2-môi trường nước mặt tại xã Cẩm Thanh
Nitrit có nguồn gốc từ phân bón, là một giai đoạn trung gian, không bền vững trong chu kỳ nitơ và được hình thành trong nước bằng quá trình oxy hóa amoni hoặc chuyển hóa nitrat. Do đó, quá trình sinh hóa có thể gây nên sự biến đổi nhanh chóng về nồng độ nitrit trong mẫu nước. Trong nước tự nhiên, nitrit thường chỉ ở nồng độ thấp (vài phần mười miligam mỗi lít). Nồng độ cao hơn có trong nước cống và nước thải công nghiệp, trong nước thải được xử lý và trong nước bị ô nhiễm. Nitrit là ion độc đối với thực vật thủy sinh ở nồng độ nhỏ hơn 1 𝜇g/l. Giới hạn nồng độ cho phép của ion NO2- trong các nguồn nước dùng làm nước cấp sinh hoạt là 0,01 mg/L [12].
Hình 3.2. Hàm lượng N-NO2- môi trường nước mặt trong đợt 1 và đợt 2
Qua kết quả được trình bày ở bảng 3.1, bảng 3.2 và hình 3.2, chúng tôi thấy rằng nồng độ N-NO2- dao động từ 0,01 – 0,19 mg/l vào đợt 1 và 0,02 – 0,31 mg/l vào đợt 2. So với QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1 (0,05 mg/l) thì đa số các mẫu nước đều vượt giới hạn cho phép, ngoại trừ vị trí NN1, NN5, NT1, RD3 và RD4. Vào đợt 2, N-NO2- cao nhất là khu vực nông nghiệp
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 NN1 NN2 NN3 NN4 NN5 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 RD1 RD2 RD3 RD4 RD5 mg/l
và thấp nhất là ở rừng dừa, nhìn chung có sự biến động theo khu vực nghiên cứu và nồng độ N-NO2- vào đợt 2 cao hơn đợt 1. Đặc biệt, tại khu vực nuôi tôm hầu hết các mẫu nước đều cao và vượt TCCP từ 2-4 lần, nguyên nhân xuất phát từ việc xả nước của các ao nuôi sau khi thu hoạch vào đầu tháng 3 của một số hộ dân, khiến cho nồng độ N-NO2- tăng vọt so với đợt 1. Thức ăn dư thừa trong ao nuôi tôm chứa hàm lượng protein cao, các chất thải rắn được đào thải qua quá trình bài tiết của tôm kết hợp với tảo chết lắng xuống đáy ao và khuếch tán vào môi trường nước.
3.1.3. Hàm lượng N-NH4+môi trường nước mặt tại xã Cẩm Thanh
Amoni là một trong những sản phẩm của quá trình khoáng hóa chất hữu cơ, thành phần góp phần gây nên hiện tượng phú dưỡng nguồn nước. Trong nước giá trị chỉ tiêu amoni được xem là tổng của amoni (NH4+) và amoniac (NH3). Theo FAO (1987) khi pH = 7,5 ở 30oC amoniac chiếm khoảng 2,5% trong amoni tổng số, phần trăm amoni tăng cao khi pH tăng từ 8,5 ở 30oC (20%) đến 10 ở 30oC (khoảng 90%). Trong nuôi trồng thủy sản nồng độ amoni được khuyến cao nên nhỏ hơn 0,1 ppm, tuy nhiên cũng có một số loài cá có thể chịu đựng nồng độ amoni cao hơn 0,1 ppm [1], [10]. Kết quả nghiên cứu được thể hiện ở bảng 3.1, bảng 3.2 và hình 3.3.
Hình 3.3. Hàm lượng N-NH4+ môi trường nước mặt trong đợt 1 và đợt 2
Qua kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ N-NH4+ trong nước mặt có sự biến động theo khu vực nghiên cứu. N-NH4+ dao động từ 0,5 – 4,23 mg/l vào đợt 2 và 0,34 – 4,98 mg/l vào đợt 1. Tại vị trí NN2, NN3, NN4 thuộc khu vực nông nghiệp có nồng độ N-NH4+ vào đợt 1 và đợt 2 cao hơn QCVN 08- MT:2015/BTNMT cột B1 từ 1 – 4 lần. Nguyên nhân là do khu vực này thuộc thôn Võng Nhi và thôn Thanh Đông, là 2 thôn chuyên sản xuất nông nghiệp trên địa bàn xã Cẩm Thanh, do vậy lượng phân bón sử dụng trong các mùa vụ thất thoát vào đất và nước làm gia tăng hàm lượng nitơ trong môi trường. Đối với khu vực rừng dừa tại vị RD3, RD4, RD5 do nằm sâu trong rừng dừa Bảy Mẫu nên ít chịu tác động của các chất thải từ quá trình đô thị hóa, đồng thời cũng thể hiện phần nào khả năng lọc sạch chất bẩn của cây dừa nước.
0 1 2 3 4 5 6 NN1 NN2 NN3 NN4 NN5 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 RD1 RD2 RD3 RD4 RD5 mg/l
3.1.4. Hàm lượng P-PO43- môi trường nước mặt tại xã Cẩm Thanh
Cũng như nitrat, photphat là chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của rong tảo. Nồng độ photphat trong nguồn nước không ô nhiễm thường <0,01 mg/l. Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại với con người. Tuy nhiên đây lại là yếu tố chính kiểm soát sự phát triển của tảo dựa trên tỷ lệ biên độ đỏ N:P = 16:1. Chính vì vậy, kiểm soát hàm lượng photpho trong nước là nhu cầu cấp bách hiện nay để hạn chế nguy cơ bùng phát tảo trong các HST thủy sinh [10].
Hình 3.4. Hàm lượng P-PO43-môi trường nước mặt trong đợt 1 và đợt 2