lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy
3.3.3.1. Mô hình cho dòng nước tĩnh tạm thời
Như đã trình bày ở mục 1.2.4 (Chương I), có hai nguồn gây ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy (phần chảy qua địa phận tỉnh Hà Nam) là nguồn ô nhiễm nội tỉnh và nguồn ô nhiễm ngoại tỉnh. Nguồn ô nhiễm ngoại tỉnh là khối lượng nước thải của thành phố Hà Nội đổ về chủ yếu qua sông Nhuệ (do sông Nhuệ được nối với sông Tô Lịch). Khối lượng nước thải này bắt đầu chảy vào địa phận tỉnh Hà Nam được xác định tại cống Thần (đây là ranh giới sông Nhuệ giữa Hà Nội và Hà Nam). Dòng nước thải xuôi theo dòng sông khoảng 6 km sẽ đổ về cống Nhật Tựu và chảy về phía hạ du. Nồng độ các chất ô nhiễm đo tại vị trí này vượt QCVN 08:2008 nhiều lần, chứng tỏ mức ô nhiễm rất cao. Đặc biệt vào mùa nước kiệt, khi lượng nước thải không được pha loãng. Điều này không chỉ gây ảnh hưởng lớn đến đời sống của dân cư địa phương mà còn gây suy giảm đa dạng sinh học, trong đó có tài nguyên thực vật. Như vậy, để cải thiện chất lượng nước phía hạ du, yêu cầu đặt ra là phải xử lý nguồn nước trước khi chảy qua cống Nhật Tựu.
Hình 3.17: Vị trí xây dựng mô hình trên lƣu vực sông Nhuệ
Mô hình được chúng tôi đề xuất là mô hình đất ngập nước với dòng chảy bề mặt sử dụng các loài thực vật trôi nổi để xử lý ô nhiễm môi trường nước. Mô hình như sau:
Điểm giáp ranh Hà Nội – Hà Nam
Vị trí xây dựng mô hình
Hình 3.18 : Mô hình cho dòng nƣớc tĩnh tạm thời
- Vị trí xây dựng: Từ cống Thần đến cống Nhật Tựu, có chiều dài khoảng 6 km, chiều rộng của sông trung bình khoảng 10m, độ sâu khoảng 1,8 m. Tại đây, nước sông chảy chậm, rất phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của các loại bèo.
- Loài thực vật sử dụng: Bèo Tây Eichhornia crassipes (Mares) Solms , bèo
Cái Pistia stratiotes L., bèo Tấm Lemna perpusilla Torr..
- Cách bố trí: Dùng các phao cố định chắn ngang dòng nước chảy, chiều dài của phao chắn đúng bằng chiều rộng của lòng sông (10m), trung bình cách 40m sẽ
đặt 1 phao (Crites và Tchobanoglous, 1998) [36]. Ba loại thực vật được sử dụng sẽ thả xem kẽ nhau. Khoang bắt đầu và khoang kết thúc được thả bèo Tây (Điều này được lý giải là do loài thực vật này có kích thước lớn nhất, cho nên chúng sẽ ít bị ảnh hưởng bởi dòng chảy hoặc vận tốc gió, sử dụng bèo Tây ở hai đầu của hệ thống như tấm lá chắn giữ cho các khoang bèo kế tiếp được ổn định). Bèo Cái và bèo Tấm sẽ thả lẫn vào một khoang, điều này giúp cho khoang bèo không bị xáo trộn mạnh do gió và nước.
Mục đích chắn dòng chảy mặt là để tạo mặt nước tĩnh và môi trường sống cố định cho các cây bèo sinh trưởng và phát triển. Nguồn nước thải chứa các chất cặn lơ lửng và các chất ô nhiễm chảy luồn dưới các đám rễ bèo. Sự tiếp xúc giữa nguồn nước thải với hệ thống rễ bèo là cơ sở cho quá trình xử lý các hợp chất ô nhiễm trong nước. Rễ bèo làm giảm vận tốc dòng chảy, tạo điều kiện tốt cho quá trình lắng của các cặn, vụn hữu cơ. Rễ bèo làm giá thể cho các loài vi sinh vật sống sinh trưởng, phát triển và tạo màng sinh học. Hệ thống màng này có vai trò chính trong quá trình xử lý. Diện tích bề mặt giá thể càng lớn thì hiệu quả xử lý càng cao. Khi nước thải đi vào hệ thống xử lý, một phần BOD sẽ bị lắng cùng với TSS, phần BOD dạng hòa tan sẽ được hấp thụ bởi rễ bèo hoặc được loại bỏ do vi khuẩn trong nước, hoặc được hấp thụ và biến đổi bởi các cơ thể sống bám ở rễ bèo (các cơ thể này sử dụng nguồn oxy do cây vận chuyển từ không khí tới rễ bèo). Rễ bèo già khi chết đi chìm xuống đáy thủy vực mang theo chất rắn lơ lửng và các vi khuẩn. Các chất tích tụ ở đáy sẽ trải qua sự phân hủy kị khí lâu dài. Đối với bèo Tấm, so với bèo Tây và bèo Cái, chúng đóng một vai trò ít trực tiếp hơn trong quá trình xử lý vì chúng thiếu các hệ thống rễ lớn và do đó cung cấp một diện tích bề mặt nhỏ hơn cho sự phát triển của các vi sinh vật. Tuy nhiên, ưu điểm của bèo Tấm là thích hợp cho quá trình khử Nitơ do lớp bèo Tấm dày đặc trên bề mặt của nước ức chế sự hòa tan oxy vào nước, dẫn đến nước bị thiếu oxy. Bèo hấp thu các chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Tốc độ phát triển nhanh chóng là lợi thế trong việc xử lý nước thải của các loại bèo.
Hình 3.19 : Hƣớng đi của dòng nƣớc thải trong hệ thống xử lý
- Mật độ thích hợp và thu hoạch sinh khối: Bèo sẽ phát triển nhanh chóng khi gặp điều kiện thuận lợi. Theo tính toán của một số nhà khoa học, mật độ tối ưu cho sự phát triển của các loài thực vật này như sau:
+ Đối với bèo Tây: Khuyến cáo mật độ cây trồng theo trọng lượng tươi từ 12
– 22 kg/m2
(khoảng 600 – 1000 g/m2 trọng lượng khô) (Wolverton, 1987) [56].
+ Đối với bèo Tấm: Mật độ tối ưu là 38 g/m2 theo trọng lượng khô (DeBusk
et al. 1981) [37]. Do bèo Tấm phát triển nhanh, khối lượng có thể tăng gấp đôi trong thời gian 2 – 3 ngày trong điều kiện tối ưu nên việc thu hoạch bèo Tấm là điều kiện cần thiết để duy trì tốc độ tăng trưởng cao và sự hấp thu chất ô nhiễm.
+ Đối với bèo Cái: Phạm vi tối ưu cho bèo Cái là 200 – 700 g/m2 trọng lượng
Việc thu hoạch bèo theo định kỳ là cần thiết. Điều này giúp duy trì sức chứa nước, tạo diện tích cho các thế hệ bèo mới sinh trưởng, phát triển tăng hiệu quả xử lý. Bèo Tây, bèo Cái, bèo Tấm đều có giá trị sử dụng trong thực tiễn như làm thức ăn chăn nuôi, làm phân bón… Riêng bèo Tây còn có giá trị sử dụng về mặt thương mại như làm các sản phẩm thủ công mỹ nghệ.
Để tăng hiệu quả xử lý nước thải, hai bên bờ của thủy vực có thể trồng Sậy xen vào. Đây là loài cây có biên độ sinh thái rộng, có thể phát triển tốt tại các thủy vực bị ô nhiễm. Hiệu quả xử lý nước thải của Sậy đã được chứng minh bởi rất nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học. Các loại cây rau mương, rau dừa nước để phát triển tự nhiên. Chúng cũng góp phần không nhỏ vào việc làm sạch thủy vực.
- Hiệu quả xử lý của mô hình được tính toán như sau: + Chiều dài của đoạn sông: l = 6 km = 6000 m
+ Chiều rộng: r = 10 m + Độ sâu: h = 1,8 m
Diện tích bề mặt: S = l x r = 6000 x 10 = 60.000 m2
Thể tích chứa nước thải của mô hình:
V = l x r x h = 6000 x 10x 1,8 = 108.000 m3
(Giả thiết: Mô hình xử lý nước thải với thể tích chứa tối đa 108.000 m3). Theo O‟Brien (1981) (trích dẫn bởi Chongral Polprasert, 1989) [20]: Trong một hệ thống xử lý nước thải sử dụng bèo Tây có mật độ thích hợp, cứ 1 đơn vị diện tích 0,4 (= 4000 m2), với thời gian lưu nước trong vòng 50 ngày có thể xử lý 10.000 m3 nước thảithô đạt tiêu chuẩn cho phép. Như vậy, nếu diện tích của hệ thống là 60.000 m2, thời gian lưu nước 50 ngày thì thể tích nước thải xử lý được là:
V50 = (60.000 x 10.000) : 4000 = 150.000 m3
Tuy nhiên, đối với mô hình trên, thời gian lưu nước chỉ đạt 20 ngày (do chu kỳ xả nước của cống Nhật Tựu trung bình 20 ngày).
Thể tích nước thải được xử lý trong 20 ngày là:
V20 = (20 x 150.000) : 50 = 60.000 m3
Nhận xét: Như vậy, mô hình xử lý nước thải sử dụng thực vật thủy sinh (bèo
Tây, bèo Cái, bèo Tấm) có diện tích 60.000 m2, được chia thành các khoang nhỏ với
diện tích 400 m2, thể tích nước thải nạp vào 108.000 m3, thời gian lưu nước 20 ngày thì hiệu quả xử lý đạt 55,56 % .
3.3.3.2. Mô hình cho dòng nước chảy
Phạm vi áp dụng: Mô hình này áp dụng cho phần thủy vực còn lại, bao gồm: lưu vực sông Đáy, lưu vực sông Nhuệ từ cống Nhật Tựu đến Cầu Hồng Phú – nơi hợp dòng với sông Đáy.
Mô hình được đề xuất phỏng theo quần xã thực vật tự nhiên vốn có tại khu vực nghiên cứu. Sử dụng các tập đoàn cây trồng thích hợp theo mô hình rừng ngập ven sông có nhiều tầng cây có giá trị trong việc phân giải các chất ô nhiễm, ngăn ngừa bụi trong không khí, làm sinh vật chỉ thị cho môi trường nước…
- Giữ nguyên các tập đoàn cây gỗ trồng ven sông như Sung, Lộc vừng, Sang tràng, Gáo vàng. Đây là các loài thực vật rất quan trọng, chúng chỉ thị cho môi trường nước sạch. Sự sinh trưởng và phát triển tự nhiên của chúng là cơ sở phản ánh chất lượng môi trường nước tại khu vực. Tuy nhiên hiện nay, ngoài nguyên nhân ô nhiễm môi trường nước thì tác động của con người như việc chặt phá đã thu hẹp đáng kể diện tích này. Vì vậy, các bộ phận quản lý cần nâng cao nhận thức của người dân về vấn đề bảo tồn đa dạng sinh học. Bên cạnh việc giữ nguyên các tập đoàn cây gỗ, cần có chương trình trồng mới và nhân rộng diện tích.
- Trồng ở dải bán ngập các quần xã Sậy. Đây là quần xã có khả năng phân giải các chất ô nhiễm cho môi trường nước và cố định phù sa khá hiệu quả nhờ hệ rễ phát triển mạnh. Chúng có biên độ sinh thái rộng, có thể thích nghi tốt từ diện tích thủy vực chưa bị ô nhiễm đến vùng bị ô nhiễm nặng.
- Hai bên bờ sử dụng xen kẽ các bè cố định để thả rau muống, bèo lục bình, rau ngổ trâu, rau dừa nước. Sự phát triển của các loài cây thủy sinh này tạo thành các tấm thảm nổi có tác dụng tích cực cho việc xử lý nước thải nhờ hệ rễ. Mục đích của việc cố định các bè thực vật này giúp chúng không bị trôi theo dòng nước, gây cản trở dòng chảy và giao thông thủy của lưu vực.
- Trồng thêm các loại cây có khả năng phát triển nhanh, dễ sống như Keo tai tượng dọc khu vực bờ sông để ngăn bụi phế thải.
sử dụng cho mô hình này tính từ mép bờ ra khoảng 5 – 6 mét để không làm cản trở các phương tiện lưu thông trên sông. Mô hình áp dụng song song cho cả hai bên bờ.
- Duy trì các quần xã thực vật sống chìm như Rong mái chèo, Rau mác thon, Rau bát, Rong đuôi chó… ở một số vị trí ở thượng nguồn sông Đáy, nơi môi trường nước còn chưa bị tác động mạnh. Đây cũng là các loài thực vật chỉ thị cho môi trường nước sạch. Phạm vi phân bố của chúng là dấu hiệu nhận biết chất lượng nước. Khi nguồn nước được cải thiện tốt sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các loài thực vật này phát triển trở lại.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
- Trong toàn khu vực nghiên cứu đã thống kê được 197 loài thực vật bậc cao có mạch của 70 họ thuộc 3 ngành thực vật là Cỏ Tháp bút, Dương xỉ và Hạt kín. Rất nhiều loài trong số chúng được xác định giá trị sử dụng trong thực tiễn, trong đó những loài có công dụng làm thuốc và làm lương thực cho con người chiếm số lượng đông đảo nhất (tương ứng là 80 loài và 73 loài).
- Trong hệ sinh thái chịu ngập nước ngọt thường xuyên, tạm thời và đất ướt chậm thoát nước ven sông đã thống kê được 52 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 32 họ có biên độ sinh thái khác nhau. Đây là các loài đóng vai trò chính trong cấu trúc quần xã thực vật thuộc các sinh cảnh này. Đã phân tích cấu trúc và phân bố của những nhóm cây theo biên độ sinh thái khác nhau và các quần xã điển hình do chúng tạo thành.
- Mức độ đa dạng sinh học đang bị suy thoái mạnh. Biểu hiện là sự suy giảm hoặc biến mất các loài mẫn cảm với môi trường ô nhiễm và tăng mật độ cá thể các loài chịu được môi trường thoái hóa và có biên độ sinh thái rộng. Thảm thực vật hai bên bờ sông đơn điệu và đang có xu hướng giảm dần về diện tích do tác động của mức độ ô nhiễm thủy vực ngày càng tăng, ảnh hưởng của khu dân cư được mở rộng và tiến sát đến bờ sông, ảnh hưởng của các hoạt động công nghiệp như khu vực khai thác đá, sản xuất vôi dọc theo bờ nam sông Đáy từ Kiện Khê đến Bồng Lạng.
- Các nguyên nhân dẫn tới suy giảm đa dạng sinh học được xác định bao gồm: Các hoạt động sống của người dân hai bên lưu vực sông không hợp lý như việc khai thác lạm dụng các loài cây gỗ, phát triển các thảm thực vật khác (ví dụ như quần xã cây trồng) nhằm phục vụ nhu cầu sống của người dân; Ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy do nguồn nước thải nội tỉnh và ngoại tỉnh chưa được xử lý đúng theo quy định.
- Bước đầu đã lựa chọn được 18 loài thực vật đất ngập nước (thuộc 14 họ) trong khu vực nghiên cứu có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường nước. Trong số đó,
Bèo Cái – Pistia stratiotes L., Bèo Tấm – Lemna perpusilla Torr., Rau muống –
Ipomoea aquatic Forssk., Rau ngổ trâu – Enydra fluctuans Lour., Rau dừa nước –
Ludwigia adscendens (L.) Hara, Sậy – Phragmites australis (Cav.) Trin.…
- Định hướng hai mô hình chính dùng để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm trên sông Nhuệ, Đáy:
+ Mô hình cho dòng nước tĩnh tạm thời áp dụng cho nguồn nước thải gây ô nhiễm trên lưu vực sông Nhuệ (đoạn từ cống Thần đến cống Nhật Tựu).
+ Mô hình rừng ngập ven sông có tầng cây gỗ đến thảm thủy sinh có các chức năng phân giải các chất ô nhiễm trong nước. Mô hình này được xây dựng theo hệ sinh thái tự nhiên vốn có và quy hoạch hợp lý trên những đoạn sông có đủ điều kiện.
KIẾN NGHỊ
Cần có các dự án nghiên cứu tiếp theo về hệ sinh thái dải ven sông Nhuệ, sông Đáy để làm cơ sở dữ liệu phục vụ cho việc quản lý và duy trì tốt đa dạng sinh học, phục vụ phát triển hợp lý kinh tế - xã hội của địa phương. Bên cạnh đó, cần có các nghiên cứu đầy đủ hơn để các mô hình xử lý nước có thể đạt kết quả cao khi đưa vào sử dụng, góp phần cải thiện chất lượng môi trường nước sông Nhuệ - Đáy./.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Việt Anh và cs (2006), Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp (CEETIA), ĐH Xây dựng Hà Nội.
2. Nguyễn Tiến Bân (1997), Cẩm nang tra cứu và nhận xét các họ thực vật hạt kín
ở Việt Nam, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
3. Bộ Khoa học và Công nghệ, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (2007),
Sách đỏ Việt Nam, Phần II – Thực vật, NXB Khoa học tự nhiên & Công nghệ, Hà Nội.
4. Võ Văn Chi (1997), Từ điển cây thuốc Việt Nam, NXB Y học, Hà Nội.
5. Võ Văn Chi, Dương Đức Tiến (1978), Phân loại thực vật học, NXB Đại học và
THCN, Hà Nội.
6. Phạm Hoàng Hộ (1991 – 1993), Cây cỏ Việt Nam, 3 tập 6 quyển, Montre‟al.
7. Võ Thị Mai Hương, Trần Thanh Tùng (2008), “Nghiên cứu chỉ tiêu sinh lý – hóa sinh và khả năng xử lý nước thải lò mổ của rau Dừa nước – Jussiaea repens
L.”, Tạp chí Khoa học, ĐH Huế, số 48, tr. 80-82.
8. Lê Khả Kế (chủ biên) và một số tác giả (1969 – 1975), Cây cỏ thường thấy ở Việt