Đúng như dự đốn thì DO thường có mối tương quan nghịch với BOD, bởi vi sinh vật sử dụng oxy trong nước để phân huỷ các chất hữu cơ nên khi hàm lượng các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học càng cao thì DO càng thấp và ngược lại (Chi, 2001; Kumar & Parakash, 2020). Bên cạnh đó, điều đáng quan tâm là DO được tìm thấy có mối tương quan thuận rất chặt chẽ với Al³⁺ trong mơ hình Tràm tự nhiên (r = 0,95); ngược lại, COD cho thấy mối quan hệ nghịch với Al³⁺ (r = - 0,62). Điều này được giải thích tương tự với sự tương quan giữa BOD và Al³⁺ bởi một mối quan hệ tích cực giữa COD và BOD (r = 0,86) trong mơ hình Tràm tự nhiên cũng đã được xác định. Mối tương quan của COD và BOD cho thấy sự hiện diện của các chất hữu cơ hoạt động sinh học; được trình bày trong nhiều nghiên cứu trước đây về chất lượng nước (Monica and Choi, 2016; Haldar et al., 2020; Giao, 2020).
Bảng 4.10 Mức độ tương quan giữa các thông số chất lượng nước tại các mơ hình Tràm tự nhiên Tràm tự nhiên
pH DO EC BOD COD N-NH4+ N-NO3- Fe³⁺
DO -0,84 EC 0,94 -0,67 BOD 0,97 -0,84 0,96 COD 0,84 -0,65 0,87 0,86 N-NH4+ -0,08 -0,05 -0,11 0,02 -0,27 N-NO3- 0,57 -0,47 0,68 0,68 0,52 0,1 Fe³⁺ -0,66 0,55 -0,5 -0,57 -0,55 0,11 -0,58 Al³⁺ -0,8 0,95 -0,65 -0,81 -0,62 -0,13 -0,36 0,36 Tràm trồng
pH DO EC BOD COD N-NH4+ N-NO3- Fe³⁺
DO -0,05 EC -0,23 -0,2 BOD 0,06 -0,43 0,75 COD -0,3 0,02 0,39 0,05 N-NH4+ -0,28 -0,31 -0,22 -0,16 0,24 N-NO3- -0,15 -0,39 0,71 0,8 0,13 -0,23 Fe³⁺ -0,24 -0,34 -0,22 -0,15 0,48 0,62 -0,19 Al³⁺ -0,58 0,24 -0,05 -0,39 0,44 0,22 -0,28 0,32 Keo lai
pH DO EC BOD COD N-NH4+ N-NO3- Fe³⁺
DO 0,26 EC -0,27 0,05 BOD 0,14 0,1 0,73 COD 0,05 -0,23 0,38 0,08 N-NH4+ -0,69 -0,28 0,52 0,43 -0,03 N-NO3- 0,13 0,12 0,63 0,76 0,18 0,48 Fe³⁺ -0,79 -0,17 0,27 0,12 -0,33 0,63 -0,05 Al³⁺ -0,58 -0,01 -0,02 -0,31 0,07 0,27 -0,22 0,31
74
Lúa 2 vụ
pH DO EC BOD COD N-NH4+ N-NO3- Fe³⁺
DO -0,22 EC -0,17 0,81 BOD -0,38 0,73 0,36 COD -0,56 0,88 0,68 0,88 N-NH4+ -0,42 0,96 0,73 0,85 0,97 N-NO3- -0,49 0,95 0,80 0,76 0,96 0,98 Fe³⁺ 0,50 0,68 0,44 0,48 0,40 0,55 0,46 Al³⁺ -0,56 -0,53 -0,16 -0,50 -0,27 -0,42 -0,28 -0,95 Chú thích -1 0 1
Kết quả phân tích cho thấy có mối tương quan tích cực giữa N-NO3- với N-NH4+ (r = 0,48) trên mơ hình Keo lai; mối tương quan này cũng đã được báo cáo trong vùng đất ngập nước tương tự. Mặt khác, trên mơ hình Tràm tự nhiên, hàm lượng N-NO3- đã được phát hiện trong mối quan hệ tiêu cực với Fe3+ (r = -0,58); đây có thể được xem là kết quả của q trình oxy hoá khử nitrite và Fe2+ trong vùng đất ngập nước, Fe2+ hòa tan phản ứng với nitrite, dẫn đến việc tạo ra các khoáng Fe3+(Chen et al., 2020). Mặc dù vậy, đối với thơng số N-NH4+ có xu hướng ngược lại, khơng ghi nhận mối liên hệ với Fe3+ trên mơ hình Tràm tự nhiên; mối tương quan chặt chẽ này lại được xác định trong mơ hình Keo lai và Tràm trồng, với các hệ số là 0,63 và 0,62.
Từ kết quả phân tích trên cho thấy, phân tích tương quan Pearson đã chỉ ra những mối tương quan phù hợp với đặc điểm tại mỗi mơ hình trong nghiên cứu. Mơ hình Tràm tự nhiên cho thấy mối tương quan chặt chẽ với các thông số, tiếp đến là mơ hình Tràm trồng và cuối cùng là mơ hình Keo lai. Bên cạnh các ảnh hưởng từ việc thay đối mơ hình đối với mơi trường đất, nghiên cứu cũng đã ghi nhận những tác động đối mới môi trường nước. Chất lượng nước tại mơ hình Tràm trồng, Keo lai và Lúa hai vụ bị tác động bởi nhiều nguồn điểm và không điểm so với mơ hình Tràm tự nhiên; do chịu ảnh hưởng từ việc gia tăng sử dụng hố chất nơng nghiệp. Mặt khác, vấn đề điều tiết nước trong mơ hình Tràm trồng và Keo lai cũng ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng nước của hai mơ hình này.
4.3.4 Đánh giá sự tương đồng chất lượng nước tại các mơ hình 4.3.4.1 Đánh giá sự tương đồng của các mơ hình theo tầng phèn 4.3.4.1 Đánh giá sự tương đồng của các mơ hình theo tầng phèn
Kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng nước ở các mơ hình canh tác được chia thành 3 nhóm. Nhóm I là khu vực Tràm tự nhiên, nhóm II gồm có khu vực Tràm trồng cấp tuổi < 5 và Keo lai cấp tuổi < 3, nhóm III là khu vực Tràm trồng cấp tuổi >5 và Keo lai cấp tuổi >3. Như vậy kết quả phân nhóm cho thấy chất lượng nước có sự khác biệt rõ giữa có sự tác động của con người và khơng có sự tác động; giữa thời gian canh tác (Hình 4.22). Trong khi đó, sự tương đồng của các yếu tố chất lượng đất khác nhau rõ ràng hơn (Hình 4.6) ở các mơ hình theo tầng phèn, điều này cho thấy quản lý môi trường
75
nước phục vụ công tác bảo tồn đa dạng sinh học cũng như cá tự nhiên ở vùng nghiên cứu sẽ khó khăn hơn việc tập trung vào quản lý và qui hoạch sử dụng đất.
Hình 4.22 Sự tương đồng chất lượng nước của các mơ hình trong tầng phèn nơng
Tuy nhiên, chất lượng nước tổng thể ở các mơ hình canh tác thuộc tầng phèn sâu (Hình 4.23) có sự phân hóa hơn so với chất lượng nước ở tầng phèn nơng. Chất lượng nước được phân thành 4 nhóm. Nhóm I là khu vực Tràm tự nhiên, điều này cũng tương tự như ở tầng phèn nơng. Nhóm II là khu vực Tràm trồng có cấp tuổi < 5. Nhóm III là mơ hình trồng Keo lai ở cả hai cấp tuổi. Nhóm IV là mơ hình Tràm trồng có cấp tuổi > 5. Như vậy, chất lượng nước ở mơ hình Keo lai tương đồng nhau ở tầng phèn sâu, điều này ngược lại với kết quả ghi nhận ở tầng phèn nông. Điều này cho thấy chất lượng nước ở các mơ hình canh tác có sự biến động do độ sâu tầng phèn. Chất lượng nước ở khu vực Tràm tự nhiên ít có sự biến động. Điều này chứng tỏ tác động của mơ hình Tràm trồng và Keo lai đến chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu. So với sự tương đồng chất lượng đất thì tính tương đồng chất lượng nước phân hóa nhiều hơn, điều này cho thấy ngay cả các mơ hình sản xuất ở khu vực phèn sâu cũng cần ưu tiên đến công tác qui hoạch sử dụng đất cho mục đích bảo tồn cá và đa dạng sinh học ở vùng nghiên cứu.
76
Hình 4.23 Sự tương đồng chất lượng nước của các mơ hình trong tầng phèn sâu
4.3.4.2 Đánh giá sự tương đồng của các mơ hình theo mùa
Bốn nhóm chất lượng nước được thiết lập thơng qua phân tích CA với khoảng cách liên kết nhỏ hơn 3, trong đó chất lượng nước có sự biến đổi giữa các mơ hình khá rõ ràng đối với mùa mưa và mùa khơ (Hình 4.24 và Hình 4.25). Vào mùa khơ, Nhóm I gồm có khu vực Tràm tự nhiên và khu vực trồng Keo lai có cấp tuổi < 3. Nhóm II là khu vực trồng lúa 2 vụ. Nhóm III là khu vực trồng Tràm có cấp tuổi < 5. Nhóm IV bao gồm khu vực Tràm trồng có cấp tuổi > 5 và khu vực Keo lai có cấp tuổi > 3. Như vậy, chất lượng nước vào mùa khô tại khu vực nghiên cứu có sự thay đổi rất lớn, có thể là do hoạt động canh tác và sự cô đặc nồng độ các chất ô nhiễm do bốc, thốt hơi nước.
Hình 4.24 Sự tương đồng chất lượng nước của các mơ hình vào mùa khơ
Chất lượng nước vào mùa mưa tại các kiểu sử dụng đất cũng được chia thành 4 nhóm. Nhóm I gồm có khu vực Tràm trồng. Nhóm II là khu vực trồng lúa. Nhóm 3 bao
77
gồm khu vực trồng Keo lai ở hai cấp tuổi và Tràm với cấp tuổi < 5. Nhóm IV là khu vực trồng Tràm với cấp tuổi > 5. Kết quả nghiên cứu cho thấy mùa mưa có tác động lớn đến chất lượng nước, đã làm thay đổi tính chất nước ở khu vực Tràm tự nhiên, Tràm trồng và Keo lai. Nguyên nhân chính dẫn đến sự thay đổi chất lượng nước vào mùa mưa chủ yếu là do q trình rửa trơi (chất hữu cơ, các độc tố có trong đất phèn, phân bón) và pha lỗng (do thể tích nước tăng do ảnh hưởng của lượng mưa). Có thể kết luận rằng, chất lượng nước chịu tác động mạnh bởi mùa hơn là độ sâu tầng phèn. Yếu tố mùa dẫn đến sự biến đổi chất lượng nước cũng đã được báo cáo tại một số thuỷ vực tương tự (Giao, 2020). Thực tế quan sát thấy rằng sự thay đổi chất lượng nước của các mơ hình được tìm thấy là do ảnh hưởng của sự xác trộn đất, tác động của lượng mưa và các dòng chảy tràn.
Hình 4.25 Sự tương đồng chất lượng nước của các mơ hình vào mùa mưa
4.3.5 Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước
4.3.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng nước theo tầng phèn
Phân tích PCA được thực hiện để tìm ra các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong các thuỷ vực trên đất phèn nơng (Hình 4.26) và phèn sâu (Hình 4.27). Phân tích dựa trên giá trị trung bình của 9 thông số đánh giá chất lượng nước trong đất phèn nông/phèn sâu và mùa mưa/mùa khơ. Việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu được thực hiện tương tự như phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đất. Phân tích đã giải thích lần lượt khoảng 83,03% và 84,15% sự biến động đối với thuỷ vựa thuộc đất phèn nơng và phèn sâu.
78
Hình 4.26 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong tầng phèn nông
Hình 4.27 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong tầng phèn sâu
Tại các thuỷ vực trên đất phèn nơng, tất cả các thơng số đã đóng góp vào sự biến động chất lượng ở ba thành phần đầu tiên. Trong đó, các thơng số pH, BOD, N-NO³ˉ và Al³⁺ đã giải thích 35,35% sự biến động đối với PC1. Nguồn PC2 giải thích 21,47% sự biến động bởi các thông số DO, COD, N-NH₄⁺ và Fe³⁺. Trong khi đó, nguồn PC3 được giải thích bởi các thơng số tương tự PC2; và có bổ sung thêm thơng số EC. Cuối cùng, PC4 đã xác định nguồn gây biến động chất lượng nước tại thuỷ vực có liên quan đến thơng số Al³⁺, giải thích khoảng 10,18% sự biến đổi. Sự biến động chất lượng nước của các thuỷ vực trên đất phèn nông bị ảnh hưởng chủ yếu bởi nguồn từ các dòng chảy mặt. Các nghiên cứu của Ahmed & Khan (2010) và Vuai et al. (2003) cũng phát hiện ra rằng nhôm (Al), sắt (Fe) là những thành phần chính trong dịng chảy đất phèn.
Đối với thuỷ vực thuộc đất phèn sâu, PC1, PC2 và PC3 là các yếu tố chính dẫn đến sự biến động chất lượng nước, giải thích được 75,12% sự biến động. Bên cạnh đó, COD và N-NH₄⁺ đã giải thích đáng kể sự biến động đối với nguồn PC4; do đó, PC này đã được giữ lại để giải thích sự biến động chất lượng nước trong thuỷ vực trên đất phèn sâu. Cụ thể, các thông số trong nghiên cứu đều được xác định có đóng góp vào việc giải
79
thích sự biến động chất lượng nước của PC1 (ngoại trừ DO và COD). Trong khi đó, PC3 và PC4 được giải thích sự biến động chủ yếu bởi các thông số hữu cơ và dinh dưỡng trong nước. Hai PC này có thể được dự đốn là nguồn từ các quá trình phân huỷ chất hữu cơ tại chỗ hoặc sự tác động của con người thông qua các hoạt động canh tác.
4.3.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng nước theo mùa
Vào mùa khơ, PC1 và PC2 giải thích lần lượt khoảng 37,10% và 23,31% sự biến động chất lượng nước. Hai PC này có mối tương quan trung bình với tất cả các thông số chất lượng nước, ngoại trừ N-NO₃ˉ. Sự biến động chất lượng nước vào mùa khơ của PC1 và PC2 có thể được xem là đặc tính chế độ thủy văn tại khu vực nghiên cứu. Sự tương quan thuận của EC, Al³⁺ và Fe³⁺ có thể giải thích được nhận định này bởi q trình oxy hóa các vật liệu sinh phèn xảy ra. Sự tương quan ở mức trung bình đến cao của DO, BOD, COD và N-NO₃ˉ với PC3 đã cho thấy sự phân hủy các vật chất hữu cơ, vô cơ của khu vực nghiên cứu. Bên cạnh đó, sự tương quan của DO và N-NO₃ˉ đối với PC4 (0,44 và 0,77). Điều này có thể được xem là cách giải thích cho mối tương quan thuận của DO và N-NO₃ˉ trong việc giải thích sự biến động chất lượng nước của PC4.
Hình 4.28 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước vào mùa khơ
Trong khi đó, vào mùa mưa các PCs đã giải thích được 77,50% sự biến động chất lượng nước. Có khoảng 35% sự thay đối chất lượng nước đã được giải thích bởi PC1 với sự đóng góp của các thơng số như pH (-0,48), độ dẫn điện (0,49), BOD (-0,40), Al³⁺ (0,39) và Fe³⁺ (0,41). Sự tương quan cao của pH, EC, Al³⁺ và Fe³⁺ trong PC1 có thể đại diện cho đặc tính trong mơi trường nước thuộc khu vực đất phèn nặng. Yếu tố này có thể được gây ra bởi lượng nước mưa và các nguồn nước bổ sung khác. Bởi tác động của nước mưa đến sự phóng thích độ chua, có nghĩa là các độc tố được hình thành bởi sự oxy hóa của đất vào mùa khơ nhưng chưa phóng thích ra các kênh/mương nhiều nên vào mùa mưa, lượng nước mưa đã góp phần phóng thích độ chưa dẫn đến nồng độ pH giảm thấp (Nga và Thủy, 2012). Thêm vào đó, các ion hịa tan chủ yếu là hàm lượng Al3+, Fe2+, Fe3+, SO42-, Cl-, H+ trong mơi trường nước phèn. PC2 đã được góp bởi DO (-
80
0,43), COD (0,68), Al³⁺ (0,41) và Fe³⁺ (-0,30), các thơng số này đã giải thích 16,40% sự biến động chất lượng nước. Mối tương quan nghịch của COD và DO được đánh giá là phù hợp thơng qua q trình oxy hố các hợp chất hữu cơ trong nước (Chi, 2001). Tại khu vực nghiên cứu, q trình tiêu tốn oxy được ghi nhận thơng qua việc sử dụng oxy để phân huỷ các chất hữu cơ sinh ra từ các vật rụng của rừng hay q trình oxy hố các vật liệu phóng thích từ đất phèn. Mặt khác, hệ số loading cho thấy sự tương quan thuận của N-NO₃ˉ đối với PC3 và PC4; điều này có thể được giải thích bởi bổ sung các chất có nguồn gốc nitơ vào trong nước. Sự đóng góp của COD, N-NH₄⁺ và N-NO₃ˉ trong PC3 và PC4 cũng đã cho thấy yếu tố con người đã tác động đến chất lượng môi trường nước; tuy nhiên, sự biến động được ghi nhận bởi yếu tố này có xu hướng thấp hơn so với mùa khơ.
Qua phân tích PCA vào mùa mưa và mùa khơ cho thấy chất lượng nước chịu tác động chủ yếu bởi các thông số pH, EC, Al³⁺ và Fe³⁺. Chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu bị tác động chủ yếu bởi các quá trình tự nhiên giữa hai mùa, đặc biệt là tác động quá trình oxy hố trong đất phèn. Bên cạnh đó, các hoạt động nơng nghiệp (chủ yếu là việc bổ sung phân lân và đạm) cũng đã một phần tác động đến chất lượng nước nơi đây. Nhiều nghiên cứu trước đây cũng đã xác định rằng chất lượng nước tại khu vực đất ngập nước bị ảnh hưởng đáng kể do tiếp xúc với trầm tích, mùa, tốc độ tải thủy văn, loại đất ngập nước và việc sử dụng đất chủ yếu ở lưu vực xung quanh (Haidary et al., 2017). Trong đó, lượng mưa cũng được coi là có ảnh hưởng đến chất lượng nước (Cao et al., 2016; Nong et al., 2021; Wang et al., 2019; Zhao et al., 2018).
Hình 4.29 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước vào mùa mưa