Vị trí nghiên cứu đƣợc lựa chọn dựa trên nguyên tắc vị trí các điểm giám sát chất lƣợng nƣớc nằm gần (trong phạm vi bán kính 2-5 km) với các trạm đo khí tƣợng cũng nhƣ trạm quan trắc đa dạng sinh học để khảo sát mức độ ảnh hƣởng, tƣơng tác của chúng với nhau. Mặt khác, các điểm nghiên cứu đều nằm ở thƣợng và hạ nguồn sông Hậu. Với các nguyên tắc trên, xác định giới hạn các khu vực nghiên cứu phù hợp đó là: tại Châu Đốc là trạm thủy văn và quan trắc nƣớc có kinh độ 105,15, vĩ độ 10,76667; trạm giám sát đa dạng sinh học có vĩ độ 10,74809, kinh độ 105,13438 và tại Cần Thơ là trạm thủy văn và quan trắc nƣớc có kinh độ 105,78333, vĩ độ 10,03333; trạm giám sát đa dạng sinh học có vĩ độ 10,01131, kinh độ 105,81263. (Hình 6)
32
Hình 6. Vị trí các điểm nghiên cứu tại khu vực Tứ Giác Tứ Xuyên 2.2. Thời gian nghiên cứu và các thông số đƣa vào tính toán hệ số tƣơng quan
Số liệu tính toán đƣợc thực hiện cho khoảng thời gian nghiên cứu giai đoạn từ 1985 đến 2010. Các thông số đƣợc lựa chọn trên cơ sở sự tƣơng đồng về thời gian và sự đầy đủ về số lƣợng các giá trị thu đƣợc giữa hai nhóm số liệu khí tƣợng và môi trƣờng.
33
2.2.1. Thông số khí tượng
Số liệu khí tƣợng sử dụng trong nghiên cứu này đƣợc thu thập từ kết quả đo đạc của các trạm khí tƣợng (do Trung tâm Khí tƣợng thủy văn quốc gia thực hiện tại vùng ĐBSCL).
Nhiệt độ không khí: là giá trị trung bình tháng đƣợc tính bằng trung bình cộng của số liệu nhiệt độ đo theo ngày của 30 ngày (hoặc 31 ngày tùy theo tháng) với đơn vị đo là °C.
Lƣợng mƣa: là tổng giá trị đo của các ngày trong tháng với đơn vị đo là mm.
2.2.2. Thông số chất lượng nước
Số liệu về chất lƣợng nƣớc sử dụng trong nghiên cứu đƣợc thu thập từ nguồn kết quả quan trắc chất lƣợng môi trƣờng nƣớc mặt vùng Tây Nam Bộ (chƣơng trình quan trắc chất lƣợng môi trƣờng nƣớc mặt vùng Tây Nam Bộ do Tổng cục Môi trƣờng thực hiện) và kết quả giám sát chất lƣợng môi trƣờng nƣớc sông Mê Kông (do Ủy ban sông Mê Kông thực hiện).
Các thông số chất lƣợng môi trƣờng nƣớc đƣợc xác định dựa trên kết quả đo đạc trung bình tại mỗi vị trí đƣợc thực hiện quan trắc 2 lần/tháng/năm và đều đƣợc lấy mẫu ở 2 bờ sông trái và phải.
pH: đƣợc xác định trực tiếp tại hiện trƣờng.
Độ dẫn (COND): liên quan đến sự có mặt của các ion trong nƣớc. Các ion này thƣờng là thành phần trong muối của kim loại nhƣ NaCl, KCl, SO42-, NO3-, PO43- v.v... Tác động ô nhiễm của nƣớc có độ dẫn điện cao thƣờng liên quan đến tính độc hại của các ion hòa tan trong nƣớc. Đơn vị đo là mS/m.
Oxy hòa tan (DO): DO là lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc và đƣợc sử dụng để đo lƣợng oxy cho hoạt động sinh hóa trong nƣớc. DO là một trong những thông số chất lƣợng nƣớc quan trọng nhất và là một yêu cầu cơ bản cho một hệ sinh thái thủy vực khỏe mạnh. DO thấp là một dấu hiệu của sự ô nhiễm có thể có trong một vùng nƣớc. Nếu DO trong nƣớc < 5,0 mg/l, đời sống thủy sinh đang trong tình trạng căng thẳng, còn khi nồng độ oxy hòa tan < 2mg/l đƣợc xem là thiếu oxy.
34
Các giai đoạn kéo dài của trạng thái thiếu oxy có thể làm thay đổi chức năng của hệ sinh thái. Đơn vị đo DO là mg/l.
Hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng (tổng Nitơ TOTN, tổng Phốt pho TOTP): Chất dinh dƣỡng là nguyên tố hóa học hoặc các hợp chất cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật sống. Nitơ, phốt pho, carbon dioxide, và silic là những dƣỡng chất thiết yếu cần thiết cho sự phát triển và tồn tại của sinh vật thủy sinh. Hàm lƣợng TOTN, TOTP thể hiện mức độ ô nhiễm dinh dƣỡng của môi trƣờng nƣớc. Đơn vị đo là mg/l.
2.2.3. Chỉ số đa dạng sinh học Margalef
Khi đánh giá chất lƣợng nƣớc bên cạnh quan trắc các chỉ tiêu hóa lý trong môi trƣờng nƣớc, ngƣời ta còn sử dụng sinh vật chỉ thị hoặc chỉ số ĐDSH để đánh giá chất lƣợng nƣớc. Quan trắc sinh học đƣợc xác định nhƣ là một phần thống nhất của quan trắc chất lƣợng nƣớc để từ đó có thể đánh giá một cách đầy đủ hơn hiện trạng chất lƣợng nƣớc cần nghiên cứu. Quan trắc sinh học khảo sát 4 nhóm sinh vật bao gồm:
Tảo bám (Diatoms),
Động vật nổi (Zooplankton),
ĐVKXS cỡ lớn sống gần bờ (Littoral Macroinverterbrates) và ĐVKXS đáy cỡ lớn (Benthic Macroinvertebrates).
Sự đa dạng về số lƣợng loài và số lƣợng cá thể đối với 4 nhóm sinh vật trên có thể phản ánh biến động chất lƣợng môi trƣờng nƣớc.
2.3. Phƣơng pháp tính toán
2.3.1. Đánh giá biến động chất lượng nước và biến động về khí tượng
Sử dụng biểu đồ dạng boxplot để thể hiện mức độ biến động của các thông số thủy lý hóa phản ánh chất lƣợng môi trƣờng và biến động về lƣợng mƣa tại 2 khu vực nghiên cứu.
35
2.3.2. Tính toán hệ số tương quan giữa các thông số
Để đánh giá mối tƣơng quan tuyến tính giữa các biến số khí tƣợng và chất lƣợng nƣớc, phƣơng pháp phân tích tƣơng quan dựa vào hệ số Pearson (r) đƣợc áp dụng. Hệ số r đƣợc tính bằng cách chia hiệp phƣơng sai (covariance) của hai biến với tích độ lệch chuẩn (standard deviation) của chúng. Việc tính tƣơng quan Pearson đƣợc chạy trong phần mềm SPSS.
Việc tính toán đƣợc thực hiện theo các bƣớc cơ bản nhƣ đối với các bài toán xử lý thống kê. Cụ thể: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bước 1: Sàng lọc dữ liệu:
Các số liệu sau khi nhập vào máy đƣợc xử lý nhằm loại bỏ các giá trị cao hoặc thấp bất thƣờng, vô nghĩa. Các giá trị này cần đƣợc loại bỏ để tránh sai lệch kết quả phân tích. Có thể loại bỏ trực tiếp từ bảng số liệu dựa vào kinh nghiệm phân tích (các cực trị bất thƣờng, giá trị âm đối với biến số là số thực dƣơng, số lẻ đối với các biến có ngƣỡng phát hiện đến số nguyên…) hoặc nhờ vào các công cụ biểu đồ (nhƣ biểu đồ cột) và đồ thị (nhƣ đồ thị Scatter, Box plot).
36
Bước 2: Phân tích diễn biến của các thông số:
Việc xác định sự phân bố các giá trị của từng thông số theo không gian và thời gian cho phép xác định xu hƣớng biến đổi, các cực trị theo mùa/năm cũng nhƣ tìm ra quy luật của chuỗi số liệu làm căn cứ để diễn giải các kết quả phân tích dựa trên chuỗi số liệu đó. Bƣớc này cũng giúp xác định phân phối của chuỗi số liệu và từ đó xác định đƣợc mối quan hệ giữa các cặp thông số trong nghiên cứu.
Bước 3: Tính toán tương quan: sử dụng phần mềm thống kê SPSS
Để tính hệ số tƣơng quan tuyến tính của các cặp thông số, thông số đầu vào cần nhập là giá trị các cặp biến. Phần mềm cho phép tính giá trị tƣơng quan Pearson với nhiều cặp biến cùng một lúc thông qua việc lựa chọn nhiều giá trị đầu vào.
Để tính hệ số tƣơng quan tuyến tính đa biến, sử dụng phƣơng pháp đƣa toàn bộ biến độc lập vào mô hình tính toán cùng lúc. Từ đó, tính toán mức tƣơng quan với từng biến phụ thuộc.
Bước 4: Diễn giải kết quả đầu ra:
Kết quả phân tích mối tƣơng quan giữa các cặp biến độc lập có phân bố ngẫu nhiên theo quy luật đƣợc thể hiện theo 5 mức là tƣơng quan rất cao, cao, khá, thấp và không đáng kể (Bảng 4). Giá trị hệ số tƣơng quan r dƣơng sẽ thể hiện tƣơng quan thuận và âm thể hiện tƣơng quan nghịch. Giá trị |r| càng cao thể hiện mức tƣơng quan tốt trong khi r = 0 biểu thị hai đại lƣợng không tƣơng quan. Hai độ tin cậy đƣợc sử dụng là p = 0,05 và p = 0,01 trong đó p càng nhỏ thì độ tin cậy của giá trị r càng cao.
Bảng 4. Quy ƣớc chung về ý nghĩa của hệ số tƣơng quan
Hệ số tƣơng quan Ý nghĩa
±0,01 đến ±0,1 Mối tƣơng quan không đáng kể ±0,2 đến ±0,3 Mối tƣơng quan thấp
±0,4 đến ±0,5 Mối tƣơng quan khá ±0,6 đến ±0,7 Mối tƣơng quan cao
37
2.3.3. Giám sát chất lượng nước thông qua kết quả quan trắc sinh học
Các quần thể sinh vật thƣờng không phản ứng với từng yếu tố môi trƣờng riêng lẻ mà phản ứng với toàn bộ các tác động môi trƣờng. Vì vậy các quần thể sinh vật hiện diện có thể đánh giá tính chất của chất lƣợng nƣớc theo từng mức độ khác nhau, môi trƣờng khác nhau với sự có mặt của các quần thể sinh học khác nhau. Trong khi đó các phân tích hóa-lý với các chỉ tiêu riêng rẽ nhƣ pH, SS, BOD5, COD, N-NH4+, N-NO2-, PO43-… thƣờng không thể tổng hợp đƣợc các tác động môi trƣờng một cách tổng quát. Kết quả quan trắc sinh học cùng với kết quả quan trắc hóa-lý sẽ cho phép đánh giá một cách toàn diện tính chất của môi trƣờng nƣớc trên các tuyến khảo sát.
Các chỉ số sinh học đƣợc tính toán từ mật độ và số lƣợng loài. Dấu hiệu của hệ sinh thái nghèo đƣợc xác định bởi mật độ thấp, độ đa dạng trung bình thấp (ĐDSH thấp) và liên quan đến các điều kiện môi trƣờng ở địa điểm khảo sát. Mỗi chỉ số đƣợc tính cho các mẫu riêng biệt của từng nhóm sinh vật đƣợc thu thập tại một vị trí. Tập hợp các chỉ số này cho phép đánh giá sự biến động về chất lƣợng nƣớc giữa các vị trí khảo sát cũng nhƣ tại cùng 1 vị trí trong thời gian nhiều năm. Để đánh giá tổng thể tại 1 vị trí, các giá trị của mỗi chỉ số từ các mẫu riêng lẻ đƣợc tính trung bình.
Từ các giá trị về mật độ và số lƣợng loài, tính toán chỉ số Margalef
N S D ln 1
Trong đó: D là chỉ số đa dạng Margalef; S là tổng số loài trong mẫu; N là tổng số lƣợng cá thể trong mẫu.
Đây là một chỉ số đƣợc sử dụng rộng rãi để xác định tính đa dạng hay độ phong phú về loài. Ngoài ƣu điểm dễ sử dụng để tính đa dạng cho các nhóm sinh vật khác nhau của quần xã, chỉ số Margalef còn đƣợc áp dụng để phân loại mức độ ô nhiễm của thuỷ vực.
Từ kết quả chỉ số đa dạng Margalef tính đƣợc, ta có thể đánh giá tính ĐDSH của hệ sinh thái theo các bậc (Bảng 5).
38
Bảng 5. So sánh giá trị của chỉ số Margalef với mức độ ĐDSH
Giá trị D Mức ĐDSH
> 3,5 Tính đa dạng rất phong phú
2,6 – 3,5 Tính đa dạng phong phú
1,6 – 2,5 Tính đa dạng tƣơng đối tốt 0,6 – 1,5 Tính đa dạng bình thƣờng
< 0,6 Tính đa dạng kém (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chỉ số Margalef (D) còn đƣợc dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm một thuỷ vực căn cứ vào hiện trạng tính đa dạng của quần xã thuỷ sinh vật sống trong đó (Bảng 6).
Bảng 6. Phân loại mức độ ô nhiễm theo chỉ số Margalef (D)
(theo Staub và cộng sự, 1970)[102]
Chỉ số đa dạng (D) Chất lƣợng nƣớc
0,0 – 1,0 Ô nhiễm nghiêm trọng (Polysaprobic) 1,0 – 2,0 Ô nhiễm nặng (-mesosaprobic) 2,0 – 3,0 Ô nhiễm trung bình (-mesosaprobic) 3,0 - 4,5 Tƣơng đối sạch (Oligosaprobic)
39
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Điều kiện tự nhiên và chất lƣợng nƣớc tại khu vực nghiên cứu
3.1.1. Điều kiện tự nhiên
Đồng bằng sông Cửu Long có vị trí chiến lƣợc rất quan trọng về kinh tế, chính trị, an ninh quốc phòng và bảo vệ môi trƣờng. ĐBSCL đã trở thành vùng kinh tế-sinh thái quan trọng trong khu vực và cả nƣớc với khả năng khai thác, chế biến các sản phẩm rất đa dạng cho nhu cầu tiêu dùng và xuất khẩu, phong phú và năng động trong quá trình mở cửa hội nhập với thị trƣờng quốc tế. Tuy nhiên, ĐBSCL là vùng đất ngập nƣớc điển hình của quốc gia với chế độ ngập lũ, ngập mặn và hệ thống sông rạch chằng chịt chi phối đất đai trong toàn vùng. Nơi đây có các hệ sinh thái rừng ngập mặn, hệ sinh thái rừng Tràm và các hệ sinh thái nông nghiệp rất phát triển và rất nhạy cảm với các tác động môi trƣờng. Tác động của các hoạt động canh tác Nông-Lâm-Ngƣ, sản xuất công nghiệp, phát triển đô thị và các cụm dân cƣ... làm biến đổi chất lƣợng nƣớc trên sông rạch đã làm ảnh hƣởng đến sự phát triển bền vững của vùng ĐBSCL trong quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa.
3.1.1.1. Đặc điểm địa chất
Cấu tạo địa chất vùng Tây Nam Bộ tƣơng đối đơn giản, gồm lớp phù sa cổ có tuổi khoảng 100 ngàn năm nằm dƣới lớp phù sa mới bao gồm các trầm tích của sông và biển với bề dày trung bình thay đổi vào khoảng 10 - 20 m đến 100 m.
Địa hình thấp và phẳng, ít đồi núi (trừ một số nơi ở vùng Thất Sơn – tỉnh An Giang), độ dốc trung bình 1 cm/km (1/100.000), đặc biệt có những vùng trũng nhƣ vùng Đồng Tháp Mƣời.
Vùng Tây Nam Bộ có một mạng lƣới sông ngòi, kênh rạch chằng chịt bao gồm các hệ thống sông rạch tự nhiên và các kênh mƣơng nhân tạo kích thƣớc khác nhau với tổng chiều dài trên 5.000 km.
Về thổ nhƣỡng, vùng Tây Nam Bộ có thể tạm chia ra 4 nhóm đất chính: đất phèn, đất phù sa, đất nhiễm mặn và đất phù sa cổ. (Hình 7)
40
Hình 7. Phân bố các dạng đất của Lƣu vực sông Mê Kông Đất phèn
Diện tích của đất phèn tập trung chủ yếu ở hai vùng: vùng Đồng Tháp Mƣời và vùng Tứ Giác Long Xuyên, với đặc điểm thƣờng bị ngập lũ hằng năm vào giai đoạn mùa mƣa và có giá trị pH thấp, nồng độ các độc chất cao.
Đây là khu vực có hoạt động nông nghiệp phát triển. Việc tạo thành các hệ thống kênh, rạch nhằm để dẫn nƣớc và thoát phèn phục vụ cho canh tác nông nghiệp đã làm ảnh hƣởng rất nhiều đến chất lƣợng nƣớc mặt, hệ sinh thái thủy vực ở vùng hạ lƣu.
Đất phù sa
Đất phù sa tập trung chủ yếu dọc theo hai bên bờ sông Tiền và sông Hậu, với tổng diện tích vào khoảng 1,2 triệu ha. Đây là vùng đất rất màu mỡ, thích hợp cho canh tác nông nghiệp.
41
Vào những năm cuối của thập niên 1980, áp dụng các biện pháp thâm canh tăng vụ đã làm cho năng suất lúa tăng đáng kể. Song song với quá trình gia tăng năng suất, hiện tƣợng suy thoái đất và sử dụng phân bón hoá học, thuốc trừ sâu, diệt cỏ ngày càng nhiều, làm ảnh hƣởng đến môi trƣờng, tính ĐDSH của hệ sinh thái thủy vực.
Đất mặn
Đất mặn vùng Tây Nam Bộ nói riêng và cả vùng ĐBSCL (đạt khoảng 1,4 triệu ha) tập trung chủ yếu ở vùng Bán Đảo Cà Mau. Đây là vùng đất rất thích hợp cho nuôi trồng thủy sản và các mô hình canh tác nhƣ lúa – cá, lúa – tôm.
Việc khai thác đất để tạo ao nuôi và cải tạo đáy ao đã làm ảnh hƣởng đến môi trƣờng nƣớc vùng cửa sông (vùng có tính ĐDSH rất cao) và vùng ven biển.
Đất phù sa cổ
Đất phù sa cổ tập trung chủ yếu ở thƣợng nguồn lƣu vực sông Mê Kông chảy qua tỉnh Đồng Tháp.
3.1.1.2. Đặc điểm khí tượng - thủy văn
Đặc điểm khí tƣợng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khí hậu vùng Tây Nam Bộ mang tính nhiệt đới, nóng, ẩm, chịu ảnh hƣởng của gió mùa khá toàn diện, mỗi năm có 2 mùa chính là mùa mƣa và mùa khô.
Nhiệt độ trung bình năm của khu vực dao động từ 26 - 27°C, biến thiên nhiệt độ trung bình từ 3 - 3,5°C. Tổng số giờ nắng hàng năm có 2000 giờ, độ bốc hơi khoảng 1000 - 1100 mm/năm; ẩm độ tƣơng đối trung bình nhiều năm là 82 - 83%; mùa mƣa chịu ảnh hƣởng của gió mùa Tây Nam, trong khi vào mùa nắng, gió mùa Đông Bắc lại chiếm ƣu thế.
Tốc độ gió cao nhất vào tháng 2, tháng 3, khoảng 2,5 – 3,3 m/s; tốc độ gió thấp nhất vào tháng 10 là 1,5 - 2 m/s. Khoảng tháng 12 là giai đoạn chuyển mùa, gió thổi ngƣợc chiều dòng chảy sông Cửu Long (hƣớng Tây Bắc - Đông Nam) đẩy