2.5.1. Chỉ số chất lượng mơi trường
Phương pháp xác định các giá trị của chỉ số chất lượng mơi trường nước biển cho từng thơng số ơ nhiễm (SWQI: Chỉ số chất lượng nước biển ven bờ - Sea Water Quality Index) [2]:
Lớp KTMT 2014B-HP 31 Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường
i = 1, 2, 3... n: Là chỉ số đánh số các điểm quan trắc đối với mỗi vùng nước
biển ven bờ cụ thể.
Ci: Nồng độ hay hàm lượng thực
tế quan trắc được tại điểm i, thường là trị số trung bình năm.
Co: Nồng độ hay hàm lượng chất
ơ nhiễm tối đa cho phép được quy định
theo QCVN 10:2008/BTNMT.
n: Số lượng điểm quan trắc tại
nguồn nước cụ thể.
Trị số 100: là chỉ số chất lượng nước biển ven bờ quy ước, tương ứng với điều kiện nồng độ quan trắc thực tế bằng nồng độ giá trị giới hạn cho phép được quy định theo QCVN.
Xác định chỉ số chất lượng mơi trường nước biển ven bờ tổng hợp (SWQI0) như
Lớp KTMT 2014B-HP 32 Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường
Bảng 2.3. Phân loại chất lượng nước
STT Giá trị Phân loại chất lượng nước
1 SWQI0≤ 50 Mơi trường nước biển ven bờ cĩ chất lượng tốt
2 50<SWQI0 ≤100 Mơi trường nước biển ven bờ khơng bị ơ nhiễm 3 100 < SWQI0 ≤ 200 Mơi trường nước biển ven bờ bị ơ nhiễm 4 200<SWQI0 ≤300 Mơi trường nước biển ven bờ bị ơ nhiễm nặng 5 SWQI0> 300 Mơi trường nước biển ven bờ bị ơ nhiễm rất nặng
2.5.2. Xử lý số liệu thí nghiệm * Thí nghiệm quang hợp * Thí nghiệm quang hợp
Sau khi kết thúc thí nghiệm quang hợp sẽ cĩ kết quả quan trọng là sự tăng nồng độ oxy hồ tan (DO) trong bình trắng do quá trình quang hợp của tảo trong nước thí nghiệm đồng thời cĩ quá trình giảm nồng độ oxy hồ tan trong các bình đen do quá trình tiêu hao oxy do hơ hấp và phân hủy vật chất. Do đĩ, nồng độ oxy liên quan đến quá trình quang hợp sẽ là:
DOquang hợp = DObình trắng - DObình đen (1)
- Tính năng suất sơ cấp từng thủy vực theo lượng Cacbon hữu cơ (Ch/c) sinh
ra trong nước trong quá trình quang hợp dựa trên phương trình:
6CO2 + 6 H2O = 6(CH2O) +6O2 + H
Theo phản ứng quang hợp, cứ 6 * 32 = 192 gam oxy được sinh ra thì cũng kèm theo 6 x 12 = 72 gam Ch/c được sinh ra. Như vậy, từ nồng độ oxy hồ tan sinh
ra do quá trình quang hợp sẽ tính được lượng Cacbon hữu cơ (Ch/c) sinh ra.
- Trong quá trình quang hợp, thực vật thủy sinh sẽ sử dụng các dinh dưỡng khống trong nước gĩp phần làm giảm nồng độ của chúng trong nước (làm sạch mơi trường). Khả năng loại bỏ dinh dưỡng khống trong quá trình quang hợp của
tảo được xác định như sau: X quang hợp = X bình đen – X bình trắng (2)
Trong đĩ:
X quang hợp: nồng độ dinh dưỡng khống bị tiêu hao trong quá trình quang hợp. X bình đen: nồng độ dinh dưỡng khống phân tích được trong các bình đen. X bình trắng: nồng độ dinh dưỡng khống phân tích được trong các bình trắng.
Lớp KTMT 2014B-HP 33 Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường
Giá trị năng suất sơ cấp và tiêu hao dinh dưỡng khống từ quá trình quang hợp phụ thuộc vào độ sâu của thủy vực. Để tính tốn được năng suất sơ cấp và tiêu hao dinh dưỡng khống của tồn vụng, cần xác định năng suất sơ cấp ở từng độ sâu.
* Các chất dinh dưỡng (NO2-, NO3-, NH4+, N-T) bị tiêu hao trong quá trình quang hợp được tính theo cơng thức:
Ldd = Kqhi . V (3)
Trong đĩ:
Ldd: Lượng chất dinh dưỡng bị tiêu hao trong quá trình quang hợp của thực vật nổi (kg/ngày)
V: thể tích khối nước (m3)
Kqhi: Hệ số tiêu hao chất dinh dưỡng bị tiêu hao trong quá trình quang hợp của chất i (kg/m3/ngày)
* Thí nghiệm phân hủy
- Tỷ lệ phân hủy hàng ngày được xem xét cho các chất hữu cơ (BOD5, COD) và
dinh dưỡng khống của P và N được tính tốn dựa trên các số liệu quan trắc được
trong các thí nghiệm về phân hủy theo cơng thức sau (JICA, 1999):
K2 = (Ci - Co)/ti / (n - 1) . Co (4)
Trong đĩ:
Co: Nồng độ chất ơ nhiễm ở thời điểm bắt đầu làm thí nghiệm (mg/l). Ci: Nồng độ chất ở các thời điểm 1, 5 , 10, 15 và 20 ngày (mg/l). ti: Thời gian phân hủy (0, 1, 5 , 10, 15 và 20 ngày).
n : Số lượng mẫu (6 mẫu). K2: Tỷ lệ phân hủy (1/ngày).
Từ tỷ lệ phân hủy ở điều kiện tiêu chuẩn (200C trong phịng thí nghiệm) xác
định tỷ lệ phân hủy ở điều kiện hiện trường (nhiệt độ trung bình mùa, trung bình năm) theo cơng thức sau:
KT = K20 . 1,07 T-20 (5)
* Tính lượng chất bị phân hủy trong thủy vực theo cơng thức:
Lphi = K2i.Ci.V (6)
Lớp KTMT 2014B-HP 34 Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường
Lphi: Lượng chất bị phân hủy trong thủy vực (kg/ngày) của chất i K2i: Hệ số phân hủy của chất i
Ci: Nồng độ hiện tại của chất i (kg/m3) V: Thể tích thủy vực (m3)
* Thí nghiệm lắng đọng
Từ số liệu phân tích được tại từng ống, tính trung bình rồi trừ đi nồng độ trong mẫu nền, sau đĩ chia cho số giờ thí nghiệm (72h) để được giá trị lắng đọng của các chất ơ nhiễm trong 1 giờ. Đây là nồng độ lắng đọng trung bình 1 giờ trong 1 lít nước phân tích.
- Tính giá trị lắng đọng trung bình trong 1 giờ trong tồn ống thí nghiệm:
C’ = C x 3,925 trong đĩ 3,925 là thể tích (lít) của mỗi ống.
(V = л x r2 x h = 3,14 x (0,05m)2 x 0,5m = 0,003925 m3 = 3,925 lit).
Đây chính là giá trị lắng đọng trên 1 giờ trên 1 đơn vị diện tích đáy ống (S =
5cm x 5 x 3,14 = 78,5 cm2).
- Tính giá trị lắng đọng trung bình trong 1 giờ trên 1 m2 là:
C’’ = C’ x 1m2/0,00785m2 (7)
- Tỷ lệ lắng đọng được tính bằng khoảng cách vật thể đi xuống đáy trong một
đơn vị thời gian được tính theo cơng thức (JICA, 1999):
K3 = F/C (8)
Trong đĩ:
K3: Tỷ lệ lắng đọng trầm tích (m/ngày). F: Lượng lắng đọng (g/m2/ngày).
C: Nồng độ chất gây ơ nhiễm trong nước (g/m3).
Tính tốn lượng vật chất lắng đọng trong thủy vực theo cơng thức:
Llđ = K3.C.As (9)
Trong đĩ:
Llđ: Lượng chất lắng đọng xuống trầm tích thủy vực (kg/ngày) K3: Hệ số lắng đọng (m/ngày)
C: Nồng độ chất ơ nhiễm (kg/m3)
Lớp KTMT 2014B-HP 35 Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường
* Thí nghiệm khuyếch tán
- Tỷ lệ khuyếch tán là lượng chất khuyếch tán trên một m2 bề mặt trầm tích
trên đơn vị thời gian. Trước tiên người ta tính lượng chất hồ tan trong nước bể thí
nghiệm bằng cơng thức sau, (JICA, 1999):
Fn = (V - Vi) . Cn + Vi Ci i = 1 n (10) Trong đĩ:
Fn: Lượng chất cĩ trong nước bể thí nghiệm (mg). n: Số lượng mẫu.
V: Thể tích nước trong bể thí nghiệm trước khi kiểm tra (lít). Vi: Thể tích mẫu nước i (lít).
Ci: Nồng độ chất ở mẫu i (mg/lít). Cn: Nồng độ chất ở mẫu n (mg/lít).
Sau đĩ tính tỷ lệ khuyếch tán ở điều kiện thí nghiệm theo cơng thức, (JICA, 1999):
K4 = (Fi - VCo)/ti / (n-1) . A i = 1 n (11) Trong đĩ:
K4: Tỷ lệ khuyếch tán (mg/m2/ngày). C0: Nồng độ chất ở mẫu đầu tiên (mg/lít). ti : Thời gian phân hủy mẫu i (ngày).
Fi: Lượng chất cĩ trong nước bể thí nghiệm sau thời gian phân hủy ti (mg). A: Diện tích trầm tích đáy trong bể thí nghiệm (m2).
* Tính tốn cân bằng khối lượng và khả năng tự làm sạch
Phương pháp tính cân bằng khối lượng được mơ phỏng theo sơ đồ dưới đây.
Lớp KTMT 2014B-HP 36 Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường
Trong đĩ:
L: Tổng các chất ơ nhiễm cĩ trong thủy vực (kg/ngày).
C: Nồng độ các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong thủy vực (kg/m3). V: Thể tích nước trong thủy vực (m3).
Cvào: Nồng độ các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong dịng chảy vào (kg/m3). Cra: Nồng độ các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong dịng chảy ra (kg/m3). A: Diện tích trầm tích đáy trong thủy vực (m2).
Q: Lưu lượng dịng chảy (m3/ngày). K1: Tỷ lệ sản xuất sơ cấp (kg/m3/ngày). K2: Tỷ lệ phân hủy (1/ngày).
K3: Tỷ lệ lắng đọng trầm tích (m/ngày). K4: Tỷ lệ khuyếch tán (kg/m2/ngày). Khi L < 0: Khả năng tự làm sạch tốt. Khi L > 0: Khả năng tự làm sạch kém .
Lớp KTMT 2014B-HP 37 Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hiện trạng mơi trường nước vịnh Đà Nẵng
3.1.1. Các yếu tố hĩa lý cơ bản
Kết quả quan trắc tại 19 trạm trong 2 mùa (mùa mưa và mùa khơ) các yếu tố thủy lý, thủy hĩa trong nước vịnh Đà Nẵng được trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Giá trị trung bình các yếu tố thủy lý, thủy hĩa trong nước biển vịnh Đà Nẵng
Thời gian Nhiệt độ
(oC) pH Độ muối (‰) Độ đục (FTU) TSS (mg/l) Mùa mưa (n=38) Khoảng dao động 27,5-28,9 7,5-8,1 16-30 4-68 13,1-45,8 Trung bình 28,3±1,2 7,8±0,15 24,9±4,5 21±17 30,2±9,8 Mùa khơ (n=38) Khoảng dao động 26,3-30,3 7,8-8,3 25-32 3-61 17,5-54,4 Trung bình 28,0±0,4 8,1±0,11 29,1±2,4 18±14 23,0±7,3 QCVN10:2008/BTNMT 300C 6,5 - 8,5 - - 50
Ghi chú: (-): Khơng quy định
Nhiệt độ nước trong vịnh dao động trong khoảng 26,3 - 30,3oC, trung bình
28,10C và nằm trong giới hạn cho phép.
Độ muối của nước được xem là một trong những thơng số mơi trường sinh thái quan trọng, quyết định giới hạn phân bố của các lồi sinh vật thuỷ sinh, cĩ ảnh hưởng đến sự tồn tại, phát triển của sinh vật trong thuỷ vực. Độ muối của nước biển trong vịnh biến đổi theo hai mùa khơ và mưa rõ nét và khơng thay đổi qua nhiều năm, dao động trong khoảng từ 16 - 32‰.
pH là một thơng số thuỷ hố quan trọng, cĩ quan hệ đến các quá trình hố học, vật lý và đời sống sinh vật trong thuỷ vực. Hoạt động sống của sinh vật, sự tồn tại của các dạng hợp chất hố học khác nhau trong nước, sự tác động của nước đối với các cơng trình biển cĩ quan hệ rất lớn đến pH của nước.
pH của nước vịnh biến động theo mùa nhưng khơng lớn, dao động từ 7 - 8 và luơn nằm trong giới hạn cho phép theo quy chuẩn chất lượng nước biển ven bờ của Việt Nam. pH mùa khơ cao hơn mùa mưa do mùa mưa khu vực cĩ lượng nước từ lục địa đổ vào Vịnh cao hơn mùa khơ và làm giảm pH của nước.
Lớp KTMT 2014B-HP 38 Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường
Chất rắn lơ lửng trong nước biển cĩ thành phần rất phức tạp, bao gồm các mảnh vụn và các tiểu phân lơ lửng trong nước, chúng tồn tại ở dạng các hợp chất hữu cơ,vơ cơ hoặc hỗn hợp vơ cơ/ hữu cơ.
Nguồn tự nhiên của chất rắn lơ lửng trong nước biển ven bờ là phù sa sơng, vụn đất đá bị phong hố, các nguồn nước thải cơng nghiệp, sinh hoạt, sản xuất nơng nghiệp...
Các sinh vật biển như san hơ, rong cỏ biển, tơm cá....bị tác động trực tiếp bởi chất rắn lơ lửng. Các tiểu phân lơ lửng bám vào cơ thể sinh vật, đặc biệt là bộ phận hơ hấp như mang cá, làm cho sinh vật bị ngạt, nếu mức độ nặng cĩ thể bị tử vong. Một cách gián tiếp, chất rắn lơ lửng trong nước hấp thụ một phần hoặc tán xạ ánh sáng mặt trời, giảm khả năng xuyên thấu xuống các lớp nước dưới sâu, hạn chế quá trình quang hợp của thực vật, dẫn đến làm giảm năng suất vực nước.
Nồng độ tổng chất rắn lơ lửng trong nước vịnh dao động trong khoảng từ 17,30 đến 33,58 mg/l. Nhìn chung, nồng độ TSS trong nước vịnh nằm trong giới hạn cho phép của Quy chuẩn chất lượng nước biển ven bờ Việt Nam (50mg/l).
Độ đục trong nước vịnh dao động từ 3 - 68 FTU. Độ đục của nước ven bờ Vịnh Đà Nẵng tăng cao ở phía Tây Bắc nơi cĩ các cơng trình hoạt động liên quan đến bến cảng.
3.1.2. Các chất hữu cơ tiêu hao oxy
Chất hữu cơ khi xâm nhập vào vùng nước, bị vi sinh vật phân huỷ, trong quá trình đĩ, oxy trong nước bị tiêu hao, do đĩ làm giảm nồng độ oxy hồ tan nước. Nếu nồng độ chất hữu cơ cao cĩ thể gây ra hiện tượng thiếu hụt oxy nghiêm trọng, tác động xấu đến sự sống của sinh vật trong vực nước, thậm chí cĩ thể gây chết đối với động vật thuỷ sinh. Để đánh giá mức độ ơ nhiễm nước bởi chất hữu cơ, người ta dựa vào nồng độ oxy và các thơng số như nhu cầu oxy hố học (COD) và nhu cầu
oxy sinh hố (BOD5).
Kết quả quan trắc các thơng số DO, BOD5 và COD trong nước vịnh Đà Nẵng
Lớp KTMT 2014B-HP 39 Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường
Bảng 3.2. Nồng độ DO, BOD5, COD trong nước vịnh Đà Nẵng
Thời gian DO (mg/l) BOD5 (mg/l) COD (mg/l)
Mùa mưa (n=38) Khoảng dao động 4,95-6,05 0,72-1,55 1,41-3,03 Trung bình 5,5±0,25 1,21±0,22 2,4±0,42 Mùa khơ (n=38) Khoảng dao động 7,88-10,5 0,78-1,53 1,18-2,34 Trung bình 9,5±0,85 1,2±0,21 1,9±0,31 QCVN10:2008/BTNMT >5 Khơng quy định <3
Nồng độ oxy hịa tan (DO) trong nước vịnh dao động từ 4,95 - 10,5 mg/l, trung bình 7,50 mg/l và đều nằm trong giới hạn cho phép trong quy chuẩn chất lượng nước biển ven bờ của Việt Nam. Mùa khơ, nồng độ oxy hịa tan trong nước vịnh cao hơn mùa mưa do trong mùa mưa lượng chất ơ nhiễm từ lục địa đổ ra nhiều hơn làm giảm lượng oxy hịa tan trong nước, đạt giá trị trung bình 9,5 mg/l.
BOD5 trong nước vịnh dao động từ 0,72 - 1,55 mg/l, trung bình 1,2 mg/l.
Nồng độ BOD5 trong nước vịnh khơng chênh lệch nhau nhiều giữa 2 mùa.
COD của nước trong vịnh dao động từ 1,18 - 3,03 mg/l, trung bình 2,12 mg/l; nồng độ COD trong nước vịnh nằm trong giới hạn cho phép của Việt Nam. Biến động COD mùa mưa cao hơn mùa khơ, do lượng chất thải đổ ra Vịnh mùa mưa nhiều hơn mùa khơ (quá trình rửa trơi chất ơ nhiễm từ lục địa ra vịnh).
3.1.3. Các chất dinh dưỡng
Kết quả quan trắc các muối dinh dưỡng trong nước vịnh Đà Nẵng được trình bày trong bảng 3.3.
Bảng 3.3. Nồng độ các muối dinh dưỡng trong nước vịnh Đà Nẵng (n=38)
Thơng số Đơn vị Mùa khơ Mùa mưa GHCP
N-NH4+ µg/l 40,6±8,6 56,6±11,9 QCVN 10: 2008 (< 100)
N-NO3- µg/l 110,0±23,5 164,1±34,4 Asean (60)
N-NO2- µg/l 7,1±2,6 10,2±3,7 Asean (55)
P-PO43- µg/l 20,9±5,7 25,3±6,1 Asean (45)
Si-SiO32- µg/l 944±200 1539±259 Khơng quy định
TN mg/l 2,48±0,90 3,76±1,17 ASEAN (<0,22)
TP mg/l 0,21±0,13 0,29±0,16 Khơng quy định
Amoni là một hợp chất dinh dưỡng nitơ cần thiết đối với thực vật, nhưng độc hại đối với động vật. Nồng độ amoni của nước vịnh dao động từ 34,68 - 61,45 µg/l, trung bình 48,60 µg/l. Nồng độ amoni trong nước biển mùa mưa cao hơn mùa khơ.
Lớp KTMT 2014B-HP 40 Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường
So với quy chuẩn Việt Nam thì nồng độ amoni trong nước vịnh nằm trong giới hạn cho phép.
Nitrit là sản phẩm trung gian của quá trình oxy hố amoniac cĩ sự tham gia của vi sinh vật. Nitrit là một chất dinh dưỡng nitơ cần thiết đối với thực vật nhưng độc hại đối với động vật. Nồng độ nitrit trong nước vịnh dao động từ 4,71 - 13,45 µg/l, trung bình 8,64 µg/l, nằm dưới giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn ASEAN.
Nitrat là sản phẩm cuối cùng của quá trình oxy hố các hợp chất nitơ trong tự nhiên với sự tham gia của vi sinh vật. Nitrat là một chất dinh dưỡng thiết yếu đối
với thực vật nhưng độc hại đối với động vật. Nồng độ nitrat của nước vịnh dao động
từ 94,58 - 187,28 µg/l, trung bình 137,05 µg/l vượt giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn của ASEAN (60 µg/l).
Trong nước biển, phospho tồn tại ở các dạng hợp chất hồ tan, dạng keo, chất rắn lơ lửng ( hữu cơ và vơ cơ), trong đĩ các ion phosphat cĩ vai trị quan trọng hơn cả, được thực vật hấp thu trong quá trình quang hợp và do đĩ chúng được xem là