Bài báo này giới thiệu một số kết quả nghiên cứu hiện trạng phân bố và những đánh giá mức độ ô nhiễm nước biển phía tây vịnh Bắc Bộ bởi chất hữu cơ trong những năm gần đây thông qua 3 ch
Trang 113 _
Chất hữu cơ trong môi trường nước biển
phía Tây vịnh Bắc Bộ
Đoàn Bộ*
Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN
Ngày nhận 02 tháng 01 năm 2009
Tóm tắt Tổng hợp số liệu khảo sát vịnh Bắc Bộ trong những năm gần đây cho thấy:
1 Ôxy hoà tan trong nước biển phía tây vịnh Bắc Bộ khá dồi dào, dao động chủ yếu trong khoảng
4-6 mg/l và chưa gặp thấy trường hợp thiếu hụt ôxy hoà tan Đây là điều kiện đảm bảo môi trường
nước biển phía tây vịnh Bắc Bộ không bị rơi vào tình trạng yếm khí
2 Thông qua các chỉ tiêu BOD5 và COD thấy rằng hàm lượng chất hữu cơ trong nước vùng biển
phía tây vịnh Bắc bộ khá thấp (giá trị trung bình BOD5 trong các đợt khảo sát biến đổi từ 0,60 đến
1,31 mgO/l, COD từ 1,25 đến 1,88 mgO/l) Hệ số RQ trung bình biến đổi từ 0,052 đến 0,097, nhỏ
hơn đơn vị 9-24 lần Các giá trị này khẳng định nước biển phía tây vịnh Bắc Bộ chưa bị ô nhiễm
bởi chất hữu cơ
1 Đặt vấn đề∗
Tuỳ theo mức độ bị phân hủy, các chất hữu
cơ trong môi trường nước biển được chia thành
hai loại: khó bị phân hủy và dễ bị phân huỷ
Các chất hữu cơ khó bị phân huỷ (chất hữu cơ
bền) chủ yếu có nguồn gốc từ lục địa còn các
chất hữu cơ dễ bị phân huỷ chủ yếu được thành
tạo ngay trong biển trong các giai đoạn khác
nhau của quá trình phân giải xác động thực vật
cùng các sản phẩm dư thừa của các hoạt động
sống của chúng Sản phẩm cuối cùng của quá
trình phân huỷ chất hữu cơ là các chất vô cơ
được hoàn lại cho môi trường
Quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong nước
biển có thể diễn ra trong điều kiện kỵ khí
(thường xuất hiện ở các lớp nước sâu và đáy,
nơi có sự thiếu hụt ôxy hòa tan) hoặc hiếu khí
(thường xảy ra ở các lớp nước bên trên) Trong điều kiện kỵ khí, sự phân hủy sẽ tạo ra các khí độc như hydrosunfua (H
∗ ĐT: 84-4-35586898
E-mail: bodv@vnu.edu.vn
2S), mêtan (CH4), trong điều kiện hiếu khí sẽ tiêu thụ ôxy hoà tan trong nước và giải phóng CO2 Sự ô nhiễm nước biển bởi các chất hữu cơ (hàm lượng vượt giới hạn cho phép) sẽ làm suy giảm chất lượng nước, tác động xấu đến sự sống trong thuỷ vực do khí ôxy bị tiêu hao, tạo ra các khí độc Để đánh giá mức độ ô nhiễm nước biển bởi các chất hữu cơ tiêu hao ôxy, người ta thường sử dụng các chỉ tiêu: nồng độ ôxy hoà tan (DO - Dissolved Oxygen), nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD - Biochemical Oxygen Demand) và nhu cầu ôxy hoá học (COD - Chemical Oxygen Demand) Bài báo này giới thiệu một số kết quả nghiên cứu hiện trạng phân bố và những đánh giá mức độ ô nhiễm nước biển phía tây vịnh Bắc Bộ bởi chất hữu cơ trong những năm gần đây thông qua 3 chỉ tiêu nêu trên Nghiên cứu này được hoàn thành với sự hỗ trợ kinh phí của
Trang 2Hội đồng Khoa học Tự nhiên giai đoạn
2006-2008 (đề tài Nghiên cứu cơ bản mã số 705206)
và nguồn tài liệu của đề tài cấp Nhà nước
KC-09-17 (Chương trình Biển KC-09)
2 Tài liệu và phương pháp
Trong các năm 2003-2004, đề tài nghiên
cứu khoa học (NCKH) cấp nhà nước KC-09-17
do Trung tâm Khí tượng Thủy văn Biển chủ trì
đã thực hiện 3 đợt khảo sát quy mô lớn ở nửa
phía tây vịnh Bắc Bộ (tháng 10, 11 năm 2003,
tháng 3, 4 năm 2004 và tháng 8 năm 2004) với
tổng số 106 lượt trạm hóa học môi trường biển
[1] Tại các trạm này, mẫu nước được thu theo
các tầng chuẩn bằng thiết bị Rosetle và các
batomet chuyên dụng; nhiệt độ, độ muối và DO
được đo trực tiếp bằng CTD và máy
Horiba-U10; BOD5 được xác định trực tiếp bằng việc
phân tích nồng ôxy hoà tan trong mẫu nước
trước và sau khi ủ 5 ngày ở nhiệt độ 200C ± 10C
(dùng phương pháp Vincler); COD được xác
định bằng phương pháp ôxy hoá chất hữu cơ
trong mẫu (dùng KMnO4) ở điều kiện môi
trường kiềm Tất cả công việc được thực hiện
theo đúng quy trình, quy phạm [2,3] Mặc dù
các trạm khảo sát không đồng bộ về thời gian,
song do tính ổn định tương đối của các điều
kiện môi trường nước biển khơi nên các kết quả
thu được vẫn phản ánh đúng những đặc điểm cơ
bản trong bức tranh phân bố chất hữu cơ vùng
nghiên cứu
Ngoài các số liệu thu được trong các đợt khảo sát nói trên, các số liệu lịch sử đối với DO, BOD5 và COD tại một số khu vực trong vịnh Bắc Bộ [2,4,5,6] cũng được sử dụng để so sánh, đối chiếu với các kết quả khảo sát Mức độ ô nhiễm môi trường nước biển bởi chất hữu cơ được đánh giá thông qua hệ số ô nhiễm RQ (Risk Quotient), là tỷ số của hàm lượng chất hữu cơ với giới hạn cho phép của chúng theo Tiêu chuẩn môi trường nước biển ven bờ Việt Nam (TCVN-5943-1995 [7])
3 Kết quả và thảo luận
3.1 Phân bố nồng độ ôxy hòa tan
Trong đợt khảo sát tháng 10, 11 năm 2003, nồng độ DO trong các tầng nước dao động chủ yếu trong khoảng trên dưới 5,50 đến trên dưới 6,50 mg/l, đạt 93% đến 113% độ bão hoà tương ứng với các điều kiện nhiệt-muối trong thời kỳ này (nhiệt độ tầng mặt 26oC đến trên 27oC, độ muối 30-32 ppt) Theo mặt rộng, nồng độ DO ở các tầng thể hiện rõ xu thế tăng dần từ bắc vào nam, phân hoá thành hai khu vực là phía bắc (từ Nghệ An trở ra) thấp hơn phía nam Khu vực biển ven bờ Hà Tĩnh - Quảng Bình là nơi có nồng độ DO cao hơn, thường đạt trên 100% độ bão hoà và có xu thế tăng từ bờ ra khơi (hình 1) Trong đợt khảo sát này, nồng độ DO giữa các tầng không có sự khác biệt nhiều bởi xáo trộn thẳng đứng đầu mùa đông xảy ra tương đối mạnh
Trang 3105 106 107 108 109 110
105 106 107 108 109 110
17
18
19
20
21
22
17 18 19 20 21
22 Trung Quèc
Lµo
Hµ Néi Qu¶ng Ninh
Tp.H¶i Phßng
Th¸i B×nh
Nam §Þnh
Thanh Hãa
NghÖ An
Hµ TÜnh
Qu¶ng Binh
Qu¶ng TrÞ Thõa Thiªn HuÕ
§¶o H¶i Nam
§.B¹ch Long VÜ
105 106 107 108 109 110
105 106 107 108 109 110
17 18 19 20 21 22
17 18 19 20 21
22 Trung Quèc
Lµo
Hµ Néi Qu¶ng Ninh
Tp.H¶i Phßng
Th¸i B×nh
Nam §Þnh
Thanh Hãa
NghÖ An
Hµ TÜnh
Qu¶ng Binh
Qu¶ng TrÞ Thõa Thiªn HuÕ
§¶o H¶i Nam
§.B¹ch Long VÜ
Hình 1 Phân bố DO (mg/l) tầng 10m (trái) và tầng đáy tháng 10, 11/2003
Trong đợt khảo sát tháng 3, 4 năm 2004
nước biển phía tây vịnh Bắc Bộ có nồng độ DO
đạt 4-5 mg/l và khá đồng nhất giữa các tầng (do
xáo trộn thẳng đứng mạnh mùa Đông-Xuân) và
có phân bố với xu thế giảm dần từ bắc vào nam
(hình 2 bên trái) Đợt khảo sát tháng 8-2004 có
nồng độ DO biến đổi từ 5-6 mg/l ở tầng mặt,
giảm dần còn cỡ 4-5 mg/l ở tầng đáy Xu thế
giảm nồng độ DO từ bờ ra khơi thể hiện tương
đối rõ (hình 2 bên phải)
Nhìn chung, hàm lượng ôxy hoà tan trong
nước vùng biển phía tây vịnh Bắc Bộ khá cao,
biến đổi từ 5-6 mg/l ở tầng mặt đến 4-5 mg/l ở
tầng đáy và không gặp thấy trường hợp thiếu
hụt ôxy Các kết quả nghiên cứu lịch sử trước
đây cũng khẳng định điều này [2,4,5] Đây là điều kiện thuận lợi đảm bảo môi trường nước biển vùng nghiên cứu không bị rơi vào tình trạng yếm khí
Đặc điểm chung nhất của BOD5 trong nước vùng biển phía tây vịnh Bắc Bộ qua các đợt khảo sát là có giá trị khá thấp và tương đối ổn định, giá trị trung bình theo các tầng biến đổi trong khoảng 0,43-1,48 mgO/l (bảng 1, hình 3) tương đương hàm lượng chất hữu cơ 165-569 mgC/m3, xu thế giảm từ mặt xuống đáy thể hiện khá rõ
TT Tầng
Trang 4105 106 107 108 109 110
105 106 107 108 109 110
17
18
19
20
21
22
17 18 19 20 21
22 Trung Quèc
Lµo
Hµ Néi Qu¶ng Ninh
Tp.H¶i Phßng
Th¸i B×nh
Nam §Þnh
Thanh Hãa
NghÖ An
Hµ TÜnh
Qu¶ng Binh
Qu¶ng TrÞ Thõa Thiªn HuÕ
§¶o H¶i Nam
§.B¹ch Long VÜ
105 106 107 108 109 110
105 106 107 108 109 110
17 18 19 20 21 22
17 18 19 20 21
22 Trung Quèc
Lµo
Hµ Néi Qu¶ng Ninh
Tp.H¶i Phßng
Th¸i B×nh Nam §Þnh
Thanh Hãa
NghÖ An
Hµ TÜnh
Qu¶ng Binh
Qu¶ng TrÞ Thõa Thiªn HuÕ
§¶o H¶i Nam
§.B¹ch Long VÜ
Hình 2 Phân bố DO (mg/l) tầng mặt tháng 3, 4/2004 (trái) và tháng 8/2004
0 0.4 0.8 1.2 1.6
Th¸ng 10.11/2003 Th¸ng 3.4-2004 Th¸ng 8-2004
MÆt
10 m
§¸y
mgO/l
Hình 3 Giá trị trung bình BOD5 qua các đợt khảo sát
Trong đợt khảo sát tháng 10, 11 năm 2003,
BOD5 có giá trị cao hơn so với 2 đợt khảo sát
còn lại Có thể xem thời kỳ này như giai đoạn
chuyển tiếp từ mùa hè sang mùa đông, là thời
kỳ cuối của một chu kỳ phát triển của thủy sinh
vật nên vùng biển có khả năng tích lũy chất hữu
cơ BOD5 trong các đợt khảo sát tháng 3, 4 và tháng 8 năm 2004 không có sự khác biệt nhau nhiều, xu thế phân bố cao hơn ở khu vực phía bắc và gần bờ, thấp hơn ở khu vực phía nam và
xa bờ (hình 4)
Trang 5105 106 107 108 109 110
17
18
19
20
21
22
17 18 19 20 21 22
0.84
0.67 0.60 1.14
0.98 0.81 0.84 0.78
1.040.90 0.74 0.62
0.92 0.59 0.77
0.84 0.82 0.56
Trung Quèc
Lµo
Hµ Néi Qu¶ng Ninh
Tp.H¶i Phßng
Th¸i B×nh
Nam §Þnh
Thanh Hãa
NghÖ An
Hµ TÜnh
Qu¶ng Binh
Qu¶ng TrÞ Thõa Thiªn HuÕ
§¶o H¶i Nam
§.B¹ch Long VÜ
17 18 19 20 21 22
17 18 19 20 21 22
0.70
0.36 0.41 0.77
0.65 0.45 0.51 0.48
0.770.63 0.42 0.27
0.56 0.30 0.21
0.52 0.42 0.34
Trung Quèc
Lµo
Hµ Néi Qu¶ng Ninh
Tp.H¶i Phßng
Th¸i B×nh
Nam §Þnh
Thanh Hãa
NghÖ An
Hµ TÜnh
Qu¶ng Binh
Qu¶ng TrÞ Thõa Thiªn HuÕ
§¶o H¶i Nam
§.B¹ch Long VÜ
3.3 Nhu cầu ôxy hóa học (COD)
Tương tự như BOD5, COD trong nước vùng
biển phía tây vịnh Bắc Bộ khá thấp và cũng
không có sự khác biệt nhiều qua các thời kỳ
khảo sát Giá trị COD trung bình các tầng nước khá ổn định, dao động trong khoảng 1,14-1,97 mgO/l (bảng 2, hình 5) tương đương hàm lượng chất hữu cơ 438-757 mgC/m3
Bảng 2 COD (mgO/l) trong nước biển vịnh Bắc Bộ qua các đợt khảo sát
TT Tầng
Trang 60.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Th¸ng 10.11-2003
Th¸ng 3.4-2004
Th¸ng 8-2004
MÆt
10 m
§¸y
mgO/l
Hình 5 Giá trị trung bình COD qua các đợt khảo sát
Mặc dù không có sự khác biệt nhiều, song
trong tháng chuyển tiếp (tháng 10, 11) COD
vẫn đạt giá trị cao hơn Phân bố COD có xu thế
tương tự BOD5, cao hơn ở khu vực phía bắc và gần bờ, thấp hơn ở khu vực phía nam và ngoài khơi (hình 6)
17
18
19
20
21
22
17 18 19 20 21 22
2.59
2.07 1.86 2.96
1.82 1.72 1.79
1.11
0.96
1.79 1.83 1.74 1.90
1.68 1.57 1.88
Trung Quèc
Lµo
Hµ Néi Qu¶ng Ninh
Tp.H¶i Phßng
Th¸i B×nh
Nam §Þnh
Thanh Hãa
NghÖ An
Hµ TÜnh
Qu¶ng Binh
Qu¶ng TrÞ Thõa Thiªn HuÕ
§¶o H¶i Nam
§.B¹ch Long VÜ
17 18 19 20 21 22
17 18 19 20 21 22
2.29 1.53 1.61 2.62
2.96 2.89 1.89 1.75
3.202.76 1.50 1.55
2.30 1.36 1.73
1.74 0.79 1.27
Trung Quèc
Lµo
Hµ Néi Qu¶ng Ninh
Tp.H¶i Phßng
Th¸i B×nh
Nam §Þnh
Thanh Hãa
NghÖ An
Hµ TÜnh
Qu¶ng Binh
Qu¶ng TrÞ Thõa Thiªn HuÕ
§¶o H¶i Nam
§.B¹ch Long VÜ
Hình 6 Phân bố COD (mgO/l) nước biển tầng đáy tháng 10, 11/ 2003 (trái) và tầng mặt tháng 8/2004 (phải)
Trang 73.4 Đánh giá mức độ ô nhiễm nước biển bởi
chất hữu cơ tiêu hao ôxy
Kết quả tính hệ số ô nhiễm RQ của BOD5
và COD trong nước biển phía tây vịnh Bắc Bộ
trong 3 đợt khảo sát được cho trong bảng 3 cho
thấy chúng có giá trị khá thấp Hệ số RQ trung
bình của tổng lượng chất hữu cơ trong đợt khảo
sát tháng 10, 11 năm 2003 tuy cao hơn cả song cũng chỉ dao động từ 0,085 ở tầng đáy đến 0,107 ở tầng mặt, nhỏ hơn đơn vị từ 9 đến 12 lần, các đợt khảo sát còn lại nhỏ hơn từ 14 đến
24 lần Điều này khẳng định nước vùng biển phía tây vịnh Bắc Bộ chưa bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ
Hệ số
của
của
COD
Của
tổng
BOD và
Một số kết quả nghiên cứu trước đây mà
chúng tôi tổng hợp được cũng cho thấy nước
biển ở các khu vực ven bờ mặc dù có BOD5 và
COD cao hơn nước biển khơi song cũng thường nhỏ hơn giới hạn cho phép khoảng 6-15 lần (bảng 4)
Ven bờ Quảng Ninh (1994)
Ven bờ Hải Phòng (1994)
Ghi chú: (*) - theo đề xuất của đề tài KT.03.07 (1995)
4 Kết luận chung
Qua kết quả khảo sát hóa học-môi trường
nước vùng biển phía tây vịnh Bắc Bộ trong các
năm 2003-2004 và những số liệu khảo sát các vùng biển ven bờ trong những năm gần đây cho phép đưa ra một số nhận xét sau về đề chất hữu cơ:
Trang 81 Hàm lượng ôxy hòa tan trong nước vùng
biển phía tây vịnh Bắc bộ tương đối dồi đào, biến
đổi chủ yếu trong khoảng 4-6 mg/l và chưa gặp
thấy trường hợp thiếu hụt ôxy hoà tan Đây là điều
kiện đảm bảo môi trường nước biển vùng nghiên
cứu không bị rơi vào tình trạng yếm khí
2 Giá trị trung bình BOD5 trong nước vùng
biển phía tây vịnh Bắc Bộ biến đổi trong
khoảng 0,60-1,31 mgO/l, COD biến đổi trong
khoảng 1,25-1,88 mgO/l, hệ số RQ trung bình
của tổng lượng chất hữu cơ tiêu hao ôxy biến
đổi trong khoảng 0,052 đến 0,097, nhỏ hơn đơn
vị từ 9 đến 24 lần Các giá trị này cho thấy hiện
trạng môi trường nước vùng biển phía tây vịnh
Bắc Bộ chưa bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ, chất
lượng nước biển còn khá tốt
Tài liệu tham khảo
[1] Nguyễn Thế Tưởng và công ty, Báo cáo tổng kết
đề tài KC-09-17-2001-2004 “Điều tra tổng hợp
điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên và môi
trường vịnh Bắc Bộ”, Trung tâm Thông tin-Tư
liệu Quốc gia, Hà Nội, 2005
[2] Lưu Văn Diệu, Nghiên cứu đặc điểm thuỷ hoá và
chất lượng nước vùng biển ven bờ Quảng
Ninh-Hải Phòng (từ vịnh Hạ Long đến bán đảo Đồ
Sơn), Luận án PTS khoa học Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia
Hà Nội, 2006
[3] APHA, AWWA, WEF, Standard methods for the examination of water and wastewater, 19th
edition, Washington, DC 2005
[4] Đoàn Bộ, Trịnh Lê Hà, Đặc điểm phân bố một
số yếu tố hóa học và môi trường nước vùng biển
Quảng Ninh trong mùa hè, Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên
và Công nghệ, TXIX, No1 (2003) 1
[5] Trần Lưu Khanh, Trần Quang Thư, Hiện trạng chất lượng môi trường nước vùng biển ven bờ tây vịnh Bắc Bộ, Kỷ yếu hội thảo khoa học”
Công nghệ và kinh tế biển phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, Hải Phòng tháng 10-2006, Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam, 2006
[6] Bùi Thanh Tùng, Hiện trạng ô nhiễm môi trường nước biển ven bờ Hải Phòng và các định hướng hoạt động bảo vệ môi trường ven biển, Kỷ yếu hội
thảo khoa học” Công nghệ và kinh tế biển phục vụ
sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, Hải Phòng tháng 10-2006, Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam 2006
[7] Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, Các tiêu chuẩn Nhà nước Việt Nam về môi trường,
NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1995
Organic matter in the seawater environment
of the West tonkin bay
Doan Bo
Faculty of Hydro-Meteorology & Oceanography, College of Science, VNU
This study shows that:
1 The concentration of dissolved oxygen (DO) in seawater of the west Tonkin Bay is relatively hight and varies from about 4-6 mg/l There are not any cases which DO is insufficient This condition shows that the seawater environment of the west Tonkin Bay is not anaerobic
2 The concentration of organic matter in seawater is very low (BOD5 varies from 0,06 - 1,31 mgO/l, COD is from 1,25 - 1,88 mgO/l) The mean value of coefficient of Risk Quotient varies from 0,052 - 0,097, which is 9-24 times less than one unit This values prove that seawater environment of the west Tonkin Bay is not polluted by organic matter
