tiểu luận sinh thái

sinh thái môi trường

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 2

1 Lý do chọn đề tài 2

2.Mục đích chọn đề tài 2

CHƯƠNG II: KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC .3

1 Khái niệm 3

2 Sự làm sạch chất ô nhiễm hữu cơ 4

3.Các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của nguồn nước 6

CHƯƠNG III: KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẤT .8

1 Khái niệm 8

2 Các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của môi trường đất 8

3 Điều kiện để tăng khả năng tự làm sạch của đất 11

PHỤ LỤC 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Tình trạng môi trường ở nước ta đang bị ô nhiễm nghiêm trọng vì thế việc tìm hiểu khả năng tự làm sạch môi trường của đất và nước là hết sức quan trọng

và cần thiết để ta có thể biết và chủ động hơn, làm cho môi trường được cải thiện

Đất và nước là nguồn tài nguyên quý giá đang được con người khai thác gần như là quá mức và ta chưa quan tâm đến tình trạng suy cấp của nó Khi đất và nước bị ô nhiễm cũng giống như con người lúc bị ốm, đau Khi con người ta bị

ốm đau, nếu nhẹ thì cơ thể ta có thể tự kháng sinh nhưng bệnh nặng thì phải nhờ đến bác sĩ, thuốc men, Vì vậy, đất và nước lúc ô nhiễm nhẹ có khả năng tự làm sạch; còn nếu như ô nhiễm quá nặng thì không thể tự làm sạch hoàn toàn được Khi đó, cần đến sự tác động của con người Con người sẽ tìm hiểu mật độ

ô nhiễm, khả năng tự làm sạch môi trường của đất và nước, đưa ra biện pháp thích hợp và cải thiện tình trạng ô nhiễm của đất và nước

2 Mục đích chọn đề tài:

Tìm hiểu về khả năng tự làm sạch môi trường của đất và nước nhằm:

+ Có biện pháp thích hợp bảo vệ cho môi trường luôn ở mức cân bằng + Biết được loại chất thải nào mà môi trường đất, nước có thể phân hũy, hấp thụ làm giàu dinh dưỡng thêm cho đất, nước Biết được loại chất thải nào cần xử lí trước khi thải ra môi trường để tránh ô nhiễm môi trường đất và nước

+ Giúp chúng ta biết được những loại rác thải nào có thể thích hợp làm nguồn thức ăn cho sinh vật thì được thải trực tiếp vào môi trường Ngược lại, nếu những loại rác thải mà các sinh vật hấp thụ không được thì ta phải xử lí rồi mới thải

ra môi trường

*KHÁI NIỆM KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH

Tự làm sạch là khả năng tự điều tiết trong hoạt động của môi trường thông qua một một số cơ chế đặc biệt để giảm thấp ô nhiễm bên ngoài vào hoặc làm cho chất độc thành chất không độc

CHƯƠNG II: KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC

1 Khái niệm :

Khi nguồn nước bị ô nhiễm bởi nước thải sinh hoạt và công nghiệp, sẽ tạo thành một lượng dư chất gây phá vỡ chu trình Sự ô nhiễm quá mức sẽ làm cho nhiều chất hữu cơ trở nên không ổn định, làm cho cơ chế cân bằng của sinh vật, sự cung cấp ôxy diễn ra không bình thường Tuy nhiên, tiếp theo một khoảng cách nào đó về hạ nguồn, tuỳ thuộc lượng các chất gây ô nhiễm, lưu lượng nước nguồn, các điều kiện thuỷ động của dòng chảy , những chu trình bình thường sẽ được phục hồi trở lại Sự phục hồi này được gọi là sự tự làm sạch

Khả năng đó được thể hiện qua hai quá trình:

• Quá trình xáo trộn (pha loãng) thuần tuý lý học giữa nước thải với nguồn nước

• Quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nguồn nước

Do hai quá trình trên nên nồng độ các chất ô nhiễm đưa vào nguồn nước sau một thời gian sẽ giảm xuống đến một mức nào đó

Đối với nguồn nước có dòng chảy (sông) nước thải được pha loãng với nguồn nước và theo dòng chảy đổ ra biển hay một nơi nào đó Quãng đường có thể chia thành những vùng như sau:

• Vùng ngay miệng cống xả nước thải

• Vùng phục hồi lại trạng thái bình thường Quá trình tự làm sạch đã kết thúc Hoặc:

• Vùng nhiểm bẩn nặng nhất Hàm lượng oxy hào tan trong nguồn đạt giá trị nhỏ nhất

• Vùng phục hồi lại trạng thái bình thường Quá trình tự làm sạch đã kết thúc

Để xác định mức độ cần thiết làm sạch nước thải trước khi cho xả ra nguồn nước, cần đánh giá chính xác khả năng tự làm sạch của nguồn nước bằng cách tiến hành nghiên cứu cẩn thận về thuỷ văn, thuỷ sinh và thành phần hoá lý của nguồn nước

2 Sự làm sạch chất ô nhiễm hữu cơ:

Khi chất ô nhiễm xuất hiện, 70-80 % bị lên men, oxy hóa tạo thành cacbonic, nước và amoniac

• Sự pha loãng: chất hữu cơ thải vào nước sông, pha loãng → có sự tham gia của nước sông suối

• Sự trầm tích: tách rời các chất rắn trong nước thải ở dạng cặn bùn

• Sự oxy hóa: nhờ vi sinh vật

• Sự thủy phân: các vi sinh vật yếm khí hóa lỏng, chia nhỏ hợp chất hữu cơ trong nước thải

• Ánh sáng mặt trời: tác động đến sự ổn định và hoạt động của vi sinh vật

- Các vùng biến đổi của chất thải:

• Khi sự ô nhiễm diễn ra bởi quá nhiều chất hữu cơ thì sẽ thấy rõ và phân biệt được các vùng ô nhiễm và vùng phục hồi Mỗi vùng được đặc trưng bởi các điều kiện hoá lý, sinh mà có thể quan sát kiểm tra đánh giá được Các vùng

đó là:

+ Vùng phân rã: Được hình thành ngay sau nguồn nước thải và được biểu hiện bởi độ đục và màu đen của nước Ở đây sẽ diễn ra sự phân huỷ

kỵ khí; sự tiêu thụ ôxy tăng nhanh, xuất hiện CO2và NH4 Các dạng sinh vật bậc cao, đặc biệt là cá sẽ bị chết hoặc là chúng phải rời đi nơi khác Nấm có thể hình thành và xuất hiện thành khối màu nâu trắng hoặc màu xám như những chiếc đũa nhỏ và chìm xuống; vi khuẩn xuất hiện ít hơn nấm Trong cặn lắng có một loài ấu trùng roi; loài này nuốt cặn và thải cặn ra ở dạng ổn định và lại được các sinh vật khác sử dụng

+ Vùng phân huỷ mạnh: Vùng này thấy rất rõ khi nước bị ô nhiễm nặng và đặc trưng bởi sự vắng mặt ôxy hoà tan, diễn ra sự phân huỷ kỵ khí Do kết quả của sự phân huỷ cặn, các bọt khí và bùn cặn có thể xuất hiện trên mặt nước tạo thành váng màu đen Nước sẽ có màu xám đen và

có mùi hôi thối của các hợp chất chứa lưu huỳnh Các vi sinh vật chủ yếu

là vi khuẩn kỵ khí, nấm hầu như đã biến mất; các loài động vật bậc cao cũng rất ít, chỉ có một ít loài ấu trùng, côn trùng

+ Vùng phục hồi: ở vùng này nhiều chất hữu cơ đã lắng đọng xuống ở dạng cặn Cặn bị phân huỷ kỵ khí dưới đáy hoặc trong dòng nước chuyển động Vì nhu cầu tiêu thụ ôxy của nước nhỏ hơn tốc độ làm thoáng bề mặt nên tình trạng được cải thiện, nước được trong hơn LượngCO2, NH4

giảm và ôxy hoà tan, NO2-NO3tăng lên Vi khuẩn có xu hướng giảm về số lượng vì việc cung cấp thức ăn bị giảm, chúng chủ yếu là loài hiếu khí Nấm xanh, tảo xuất hiện đã sử dụng các hợp chất chứa nitrơ và CO rồi

giải phóng ôxy giúp cho việc làm thoáng và hoà tan ôxy mạnh mẽ hơn Tiếp theo, nhu cầu tiêu thụ ôxy giảm; các loài khuê tảo cũng ít hơn; xuất hiện các loài nguyên sinh động vật, nhuyễn thể, các thực vật nước; quần thể cá cũng ổn định dần và tìm thức ăn trong vùng này

+ Vùng nước trong (nước sạch): ở đây dòng chảy đã trở lại trạng thái

tự nhiên và có các loài phù du thông thường của nước sạch Do ảnh hưởng của độ phì dưỡng do ô nhiễm trước đây cho nên các loài phù du sẽ xuất hiện với số lượng lớn Nước trở lại trạng thái cân bằng ôxy - lượng ôxy hoà tan lớn hơn lượng ôxy tiêu thụ - trạng thái ban đầu của nước đã được phục hồi hoàn toàn

- Trong quá trình phục hồi, coliforms và các sinh vật gây bệnh cũng đã giảm về số lượng vì môi trường không thuận lợi cho chúng và xuất hiện những sinh vật chủ đạo Tuy nhiên một số loài gây bệnh còn tồn tại trong vùng nước trong, do đó có thể nước vẫn còn bị ô nhiễm bởi vi khuẩn gây bệnh và không thể dùng cho ăn uống, sinh hoạt nếu không được sử lý Khả năng tự làm sạch của nước sẽ diễn ra không đạt kết quả khi trong nước thải có chứa các chất độc hại đối với sự sống của các sinh vật; quá trình tự làm sạch của nước chỉ diễn ra khi các chất độc hại trong nước bị tiêu tan hoặc pha loãng hay lý do nào khác Vì vậy cần phải giám sát chặt chẽ hàm lượng các chất độc hại trong nước thải

Khả năng tự làm sạch của môi trường nước cũng phụ thuộc vào những thực vật phù du, rong, tảo, bèo ( giúp hút các chất hữu cơ phân giải, làm giàu oxy cho nước, ), các động vật thủy sinh, vi sinh vật ( hấp thụ kim loại nặng)

3 Các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của nguồn nước:

- Khả năng tự làm sạch nguồn nước phụ thuộc vào nhiều nhân tố:

• Nồng độ oxy hòa tan trong nước Nếu càng cao thì nước sông càng dễ làm sạch

• Mùa: mùa hè làm sạch tốt hơn do nhiệt độ cao, tăng hoạt động của vi sinh và ánh sáng tăng quang hợp, tăng oxy hòa tan

• Loại và lượng các chất ô nhiễm trong nước: phải là chất ô nhiễm hữu cơ để phân hủy sinh học và lượng chất ô nhiễm không quá nhiều vượt khả năng phân hủy của các vi khuẩn trong nước

• Loại và số lượng của các vi khuẩn và vi sinh vật trong nước nếu phong phú thì sẽ tăng nhanh tốc độ phân hủy sinh học các chất ô nhiễm và tăng khả năng tự làm sạch của nước

• Nhiệt độ, gió nhiệt độ của nước càng cao càng thuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học, tốc độ gió lớn sẽ tăng sự xáo trộn trên bề mặt nước, tạo điều kiện cho oxy không khí khuyếch tán vào nước, từ đó tăng khả năng tự làm sạch của nước

• Điều kiện chuyển động của nước mạnh làm tăng nồng độ oxy trong nước

• Điều kiện mặt cắt sẽ làm tăng hoặc giảm lượng oxy thâm nhập vào trong nước, đồng thời làm tăng hặc giảm khả năng tự làm sạch của nước

CHƯƠNG III: KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẤT

1 Khái niệm :

Khả năng tự làm sạch của môi trường đất là khả năng tự điều tiết của đất trong hoạt động của môi trường đất thông qua một số cơ chế đặc biệt để giảm thấp

ô nhiễm từ ngoài vào, tự làm trong sạch và loại trừ các chất độc hại cho đất

Chất ô nhiễm đi vào đất nhiều nhưng đi ra rất ít, vì sau khi thấm vào trong đất, chất ô nhiễm sẽ ở lại và lưu tồn trong đất Yếu tố này phụ thuộc nhiều vào khả năng tự làm sạch của đất

Môi trường đất có khả năng tự làm sạch cao hơn các môi trường khác (môi trường nước và không khí) do môi trường đất có các hạt keo đất có đặc tính mang điện, tỷ lệ diện tích hấp phụ lớn, khả năng trao đổi ion và hấp phụ chúng lớn mà các môi trường khác không có Nhưng nếu mức độ ô nhiễm vượt quá khả năng tự làm sạch của đất thì sự nhiễm bẩn trở nên nghiêm trọng Khi đó, khả năng lây truyền ô nhiễm từ môi trường đất sang môi trường đất, nước mặt và nước ngầm và khuếch tán vào không khí rất nhanh

2 Các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của môi trường đất:

Mức độ làm sạch phụ thuộc vào các nhân tố như: tính đệm của môi trường khả năng hấp phụ hóa học, khả năng hấp phụ hóa lý,

a.Tính đệm của môi trường đất:

Là khả năng của đất chống lại sự thay đổi phản ứng của dung dịch đất về

phía axít hoặc kiềm

Tính đệm do khả năng trao đổi ion giữa keo đất và dung dịch đất Các chất ô nhiễm dưới con mắt hóa học là các ion (+) và (-), mà keo đất có bản chất là hạt keo âm/dương Vậy thì tương ứng với keo âm sẽ hút hạt ion (+), keo dương sẽ hút hạt ion (-), do đó chất mới hình thành sẽ ít/ không ô nhiễm

Hạt keo đất có tính đặc thù: mang điện, hấp thụ vật chất, trao đổi thức ăn, giữ thức ăn cho sinh vật Có thể coi keo đất như là "quả tim" của cơ thể sống đất Trong

cơ thể đó lại có dung dịch, đất, đóng vai trò quan trọng vận chuyển thức ăn, điều hoà thân nhiệt, hoà tan vật chất, liên kết hữu cơ và vô cơ

Trong dung dịch đất có sẵn các axit amin, axit humic, fulvic Khi axit, kiềm xâm nhập xảy ra phản ứng cộng hoặc trao đổi với các nhóm chứa của các axit này trong đất:

+ Axit amin:

HOOC-RCH-NH2 + HCL → HOOC-RCH-NH3CL HOOC-RCH-NH2 + NaOH → NaOOC-RCH-NH2+HOH + Axit humic:

HOOC-R-OH + HCL → HOOC-R-CL HOOC-R-OH + NaOH → NaOOC-R-OH+HOH Trong đất có chứa các hệ đệm gồm các axit yếu (H2CO3, ) và muối của nó để trung hòa các chất kiềm xâm nhập

Môi trường có chất kiềm, có khả năng trung hòa axit

b Khả năng hấp phụ:

- Khái niệm:

• Quá trình hấp phụ là quá trình tập hợp các chất hòa tan trong dung dịch lên

bề mặt chung của chất lỏng và khí, hai chất lỏng hoặc giữa chất lỏng và chất rắn thích hợp

Quá trình hấp phụ:tùy thuộc dặc điểm hấp phụ mà chia ra làm 5 loại: + Hấp phụ sinh học:là khả năng sinh vật hút các ion trong đất,liên quan tới đời sống trong đất của các sinh vật sống trong đất, visinh vật sống trong đất tham gia thực hiện quá trình này,liên quan tới rễ cây đang sống.Chúng hút dinh dưỡng khoáng trong đất hay là từ phân bón,tạo thành các hợp chất hữu cơ trong cơ thể chúng Kết quả của quá trình hấp phụ sinh học là tạo thành các hợp chất hữu cơ trong đất Đây là dạng hấp phụ có chọn lọc, dạng hấp phụ này có vai trò đặc biệt quan trọng đối với việc chuyển hóa các dạng phân đạm trong đất

Hấp phụ sinh học phụ thuộc váo độ ẩm,độ thoáng khí,nhiệt độ,các tính chất đất và

cả chất hữu cơ có trong đất

+ Hấp phụ cơ học:đây là dạng hấp phụ theo kiểu đất giữ lại các hạt vật chất nhỏ (xác hữu cơ, hạt sét) trong khe hở hoặc trên bề mặt gồ ghề của mình (kích thước của khe hở phải nhỏ hơn kích thước của hạt vật chất, bề mặt của hạt đất càng

gồ ghề thì hấp phụ càng lớn)

+ Hấp phụ lý học: đây là dạng hấp phụ theo kiểu tăng lên hoặc giảm đi nồng

độ phân tử trên bề mặt hạt đất so với dung dịch tiếp xúc, dạng hấp phụ này xảy ra

do đất có năng lượng bề mặt, hay còn gọi là hấp phụ phân tử

Hấp phụ lý học có thể là hấp phụ dương, làm tăng nồng độ các chất trên bề mặt nhưng cũng có thể là hấp phụ âm, làm giảm nồng độ các chất trên bề mặt.Đây

là cơ sở khoa học để giải thích hiện tượng giữ đạm,giúp cây trồng cạn chịu được hạn→ hiện tượng ngưng tụ các phân tử nước

+ Hấp phụ hóa học: là khả năng của đất chuyển các chất ở dạng hòa tan thành dạng kết tủa không tan hay ít tan, thông qua phản ứng hóa học tạo nên chất kết tủa cố định cho đất Khi chất gây ô nhiễm chứa nhiều kim loại nặng là các độc chất chúng sẽ bị các ion của lớp khuyếch tán trên mặt keo đất trao đổi, chúng hấp thụ trên bề mặt keo, không còn trong dung dịch Độc chất liên kết với mùn, chất hữu cơ thành các chelat không độc.Nước hòa tan, pha loãng, tẩy rửa chất độc

+ Hấp phụ lý hóa học: (Dạng hấp phụ trao đổi ion) là đặc tính của keo đất có thể trao đổi ion với ion trong dung dịch đất Thực chất đây là sự trao đổi ion giữa keo đất với cation trong dung dịch đất

VD: Dạng này xảy ra khi co sự chênh lệch nồng độ giữa keo đất và dung dịch đất bao quanh Do trong đất, keo âm chiếm ưu thế hơn cho nên hiện tượng hấp phụ cation là chủ yếu Nhờ đặc tính này của đất mà đất ó khả năng giữ lại được các chất dinh dưỡng cần thiết khi cây không sử dụng hết, đồng thời lại có khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây bằng cách trao đổi ion Để đánh giá khả năng này thì người ta dung đại lượng CEC (dung tích hấp phụ)CEC=S+H.Đất mà có CEC lớn thì khả năng trao đổi ion lớn→đất

c Hoạt động của vi sinh vật:

Vi sinh vật oxy hóa các chất phức tạp thành đơn giả, góp phần làm sạch môi trường

3.Điều kiện để tăng khả năng tự làm sạch của môi trường đất:

- Số lượng và chất lượng hạt keo trong đất, càng nhiều hạt keo (keo mùn) thì khả năng tự làm sạch cao

- Đất nhiều mùn, nhiều acid humic

- Trạng thái hiện tại của môi trường đất, đất chưa bị ô nhiễm hoặc ô nhiễm ít thì khả năng tự làm sạch tốt hơn

- Sự thoát nước và giữ ẩm

- Cấu trúc đất tốt

- Các chủng loại vi sinh vật phong phú, số lượng nhiều sẽ giúp đất đào thải chất độc chất ô nhiễm nhanh chóng

- Điều kiện môi trường tốt ( nhiệt độ từ 30 - 350C và độ ẩm 70 - 80%)

- Khả năng oxy hóa tốt, chưa bị nhiễm mặn, nhiễm phèn hoặc lầy, yếm khí

- Các chất thải không quá lớn, thành phần không quá phức tạp