CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.4. Thực nghiệm đánh giá vai trò của các sinh vật thuỷ sinh trong quá trình cải thiện chất lượng nước và trầm tích sông Nhuệ
3.4.3. Diễn biến các yếu tố chất lượng nước và trầm tích sông Nhuệ trong và
3.4.3.2. Sự cân bằng vật chất các chất ô nhiễm ở các bể thí nghiệm
Khối lượng của vật chất, kể cả các chất ô nhiễm, luôn được bảo toàn. Xem xét cân bằng khối lượng của các chất ô nhiễm sau khoảng thời gian thí nghiệm nhận thấy các chất ô nhiễm trong nước sông được chuyển hoá tạo thành các chất kết tủa, được lắng đọng một phần xuống trầm tích, hoặc chuyển hoá tạo thành các chất khí có thể đi ra khỏi nước, cũng có thể được thực vật hấp thụ tạo sinh khối hay bị hấp phụ vào phần rễ thực vật, một phần còn lại trong nước. Từ công thức 2.3 và 2.4, sự cân bằng vật chất đối với các chất ô nhiễm có hàm lượng cao cần phải làm sạch trong nước sông Nhuệ là nitơ tổng, photpho tổng, Fe tổng, Zn tổng đã được tính toán và phản ánh trong Bảng 3.20, Bảng 3.21, Bảng 3.22, Bảng 3.23.
- Sự cân bằng nitơ và photpho trong môi trường:
Bảng 3.20. Bảng cân bằng vật chất đối với các chất ô nhiễm là hợp chất của nitơ Bể TNG CTN bốc hơi(%) CTN lắng đọng(%) CTN cuối (%) CTNTV(%)
Bể 1a 28 12 60 0
Bể 1b 20 46,6 7 26.4
Bể 1c 25 36,3 18 24.7
Bể 1d 23 43,2 32 1.8
Bể 2a 25 9 66 0
Bể 2b 24 66,8 19 23.8
Bể 2c 22 27 30 21.0
Bể 2d 20 44,6 23 12.4
Bể 3a 27 11 62 0
Bể 3b 21 38,2 8 32.8
Bể 3c 17 50 6 27.0
Bể 3d 18 51,3 7 24.7
Bể 4a 31 8 61 0
Bể 4b 22,7 42 4 31.3
Bể 4c 18 48 3 25.0
Bể 4d 23 41,9 3 32.1
Phần lớn nitơ và phospho tồn tại trong môi trường dưới dạng chưa sử dụng được ngay cho sinh vật. Trong tự nhiên, do sự hoạt động của các vi sinh vật, nitơ và phospho được chuyển hoá thành các các muối hoà tan và được sinh vật sử dụng. Sự chuyển hoá của nitơ và photpho trong môi trường phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng như: pH, sự phân tầng nước, nhiệt độ, độ mặn…
Trong môi trường thí nghiệm, các hợp chất của nitơ có thể đi ra khỏi môi trường nước sau khi được các vi sinh vật chuyển hoá thành các chất khí, chất kết tủa, và được thực vật hấp thụ. Các hợp chất của nitơ trong môi trường nước sông Nhuệ bao gồm chủ yếu là amoni nên các quá trình chuyển hoá của amoni chiếm ưu thế trong các quá trình chuyển hoá của nitơ.
Bảng 3.21.Bảng cân bằng vật chất đối với các chất ô nhiễm là hợp chất của photpho Bể TNG CTP kết tủa(%) CTP cuối (%) CTP TV(%)
Bể 1a 29 71 0
Bể 1b 60 9.6 30,4
Bể 1c 21 55 23,9
Bể 1d 28,2 70 1,8
Bể 2a 26 74 0
Bể 2b 40 29,1 30,9
Bể 2c 33,2 40 26,8
Bể 2d 23 57,8 19,2
Bể 3a 18 82 0
Bể 3b 49 17,4 33,6
Bể 3c 42 29,8 27,2
Bể 3d 41,2 40 18,8
Bể 4a 24 76 0
Bể 4b 57 11,3 31,7
Bể 4c 64,6 5 30,4
Bể 4d 40 30,7 29,3
Phospho tồn tại trong môi trường nước chủ yếu dưới dạng orthophotphat (PO43-) có hóa trị 5+. Khả năng tồn tại của phosphat sinh học hoàn toàn phụ thuộc vào pH. Trong điều kiện pH cao, phospho hình thành các hợp chất không hoà tan.
Trong điều kiện hiếu khí có ion Fe thì phosphat tan nhiều nhất ở pH = 6÷7. Tuy nhiên, môi trường nước sông Nhuệ có hàm lượng oxy hoà tan thấp, thêm pH hơi kiềm là điều kiện thuận lợi để phosphat kết hợp với Fe tạo thành các chất kết tủa.
Như vậy, các hợp chất của photpho trong môi trường nước thí nghiệm mà chủ yếu là các orthophotphat có thể bị chuyển hoá thành các chất kết tủa, bị lắng đọng tạo trầm tích, hoặc bị TV hấp thu, phần còn lại vẫn tồn tại trong môi trường nước. Nhận thấy ở các bể đối chứng, photpho bị kết tủa, bị lắng đọng ít hơn hẳn so với các bể trồng TV. Như vậy ở các bể trồng TV, photpho không chỉ được lấy khỏi môi trường nước bởi sự hấp thu, hấp phụ của các TV, sự có mặt của TV còn tăng cường quá trình kết tủa lắng đọng xuống trầm tích đáy các hợp chất của photpho.
Sắt là một trong số ít những kim loại thiết yếu cần thiết cho sức khoẻ con người do sắt là nhân tố quyết định đến việc vận chuyển oxi trong máu. Thiếu sắt sẽ dẫn đến sự đình trệ của chuỗi phản ứng oxy hoá, tạo điều kiện cho bệnh thiếu máu phát triển. Kẽm giúp tăng cường phân chia tế bào, thúc đẩy sự tăng trưởng của cơ thể. Nếu thiếu kẽm sẽ gây ra chậm lớn, suy dinh dưỡng thấp còi.
Thế nhưng các kim loại nặng sắt, kẽm cũng giống như chì, cadimi, thuỷ ngân, nhôm, và mangan, là những KLN có khả năng tích luỹ sinh học cao, chúng rất dễ được các cơ thể sống hấp thụ và tích luỹ. Nên nếu trong môi trường nước có nhiều sắt, kẽm được dùng làm nước tưới sẽ có thể gây nên bệnh thừa sắt, kẽm ở những sinh vật trong chuỗi thức ăn. Thừa sắt, kẽm sẽ dễ phát triển các bệnh ung thư gan, ruột thừa do cơ thể có khả năng hạn chế trong bài tiết sắt, kẽm.
Bảng 3.22. Bảng cân bằng vật chất đối với chất ô nhiễm là KLN Fe Bể TNG CFe kết tủa(%) CFe cuối (%) CFeTV(%)
Bể 1a 7 93 0
Bể 1b 32 65,8 2,2
Bể 1c 3 92,7 4,3
Bể 1d 4 94,9 1,1
Bể 2a 3 97 0
Bể 2b 24 74,95 1,05
Bể 2c 9 86,03 4,97
Bể 2d 8 88,9 3,1
Bể 3a 6 94 0
Bể 3b 25 74,17 0,83
Bể 3c 22 74,34 3,66
Bể 3d 16 70,3 13,7
Bể 4a 8 92 0
Bể 4b 31 68 1
Bể 4c 32 56,76 11,24
Bể 4d 34 37,2 28,8
Kết quả tính toán sự cân bằng Zn trong các bể thí nghiệm được trình bày trong Bảng 3.23
Bảng 3.23. Bảng cân bằng vật chất đối với các chất ô nhiễm là KLN Zn Bể TNG CZn kết tủa(%) CZn cuối (%) CZn TV(%)
Bể 1a 3 97 0
Bể 1b 15 43,69 41,31
Bể 1c 5 91,48 3,52
Bể 1d 2 86,3 11,7
Bể 2a 8 92 0
Bể 2b 18 79,92 2,08
Bể 2c 7 87,56 5,44
Bể 2d 11 83,5 15,5
Bể 3a 7 93 0
Bể 3b 19 89,49 2,51
Bể 3c 12 84,44 3,66
Bể 3d 15 59,2 25,8
Bể 4a 10 90 0
Bể 4b 19 79,43 2,57
Bể 4c 17 72,84 11,16
Bể 4d 16 19,9 65,1
Các hợp chất của các KLN Fe, Zn có trong môi trường nước, gặp điều kiện thuận lợi có thể bị chuyển hoá thành các hợp chất kết tủa lắng đọng xuống trầm tích, hoặc vẫn tồn tại ở dạng các hợp chất lơ lửng trong nước. Trong môi trường thí nghiệm, các hợp chất của Fe và Zn bị các TV hấp thu một phần đáng kể (từ 1,1 đến 28,8% Fe, 1,31 đến 41,31% Zn), phần còn lại thì được chuyển hoá tạo thành các chất kết tủa lắng đọng xuống trầm tích đáy, một phần vẫn ở lại trong nước. Không giống như nitơ, các hợp chất của các KLN này không thể chuyển hoá thành các chất khí để đi ra khỏi môi trường nước, chúng chỉ có thể ra khỏi nước bởi sự hấp thụ của thực vật và lắng đọng kết tủa xuống trầm tích đáy.