Đánh giá ngưỡng chịu tải và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước sông nhuệ, khu vực qua thành phố hà nội

Đó là lý do đã có nhiều công trình nghiên cứukhoa học với nhiều hình thức từ đề tài cấp nhà nước, các dự án, cho đến các báo cáokhoa học của nghiên cứu sinh, sinh viên, đánh giá chất lượ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-Nguyễn Thị Phương Hoa

ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG CHỊU TẢI VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ,

KHU VỰC QUA THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

TS.Trần Hồng Thái

Hà Nội - 2011

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, trớc hết tôi xin chân thành cảm

ơn tới TS Trần Hồng Thái, ngời đã tận tình chỉ bảo và hớng dẫn tôi thực hiện tốt luận văn thạc sĩ này Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ths Nguyễn Thị Hồng Hạnh, Ths Đỗ Thị Hơng đã giúp đỡ,

đóng góp nhiều ý kiến và giúp đỡ nhiều tài liệu hữu ích phục vụ hoàn thành luận văn này

Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể anh, chị, em cán bộ Trung tâm T vấn Khí tợng Thủy văn và Môi trờng - Viện khoa học Khí t- ợng Thủy văn và Môi trờng đã nhiệt tình giúp đỡ, cổ vũ và động viên tôi trong quá trình thực hiện đề tài.

Tôi xin chân thành cảm ơn tới toàn thể thầy cô Khoa môi trờng, ờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Công nghệ Môi trờng đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa.

Tr-Đồng thời, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè luôn quan tâm động viên và đóng góp ý kiến trong quá trình hoàn thành luận văn này.

Tôi xin trân trọng sự giúp đỡ quý báu đó!

Tác giả

Nguyễn Thị Phơng Hoa

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

ASPT Chỉ số đa dạng sinh học

BOD5 Nhu cầu ôxy hóa sinh học (Biochemical Oxygen Demand)BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường

QCMTQG Quy chuẩn môi trường quốc gia

QUAL2E model The Enhanced Stream Water Quality Model

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG v

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU viii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ 1

1.2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGƯỠNG CHỊU TẢI NƯỚC SÔNG 5

1.2.1 Các khái niệm 5

1.2.2 Các nghiên cứu trên thế giới 6

1.2.3 Các nghiên cứu trong nước 9

1.3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG CHỊ TẢI NƯỚC SÔNG 13

1.3.1 Nước sông và các quá trình trong sông 13

1.3.2 Cơ sở phương pháp đánh giá ngưỡng chịu tải 18

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 23

2.1.1 Đặc điểm tự nhiên của lưu vực sông Nhuệ 24

2.1.2 Đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội 30

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.2.1 Phương pháp phân chia đoạn sông nghiên cứu 37

2.2.2 Phương pháp tính khả năng tiếp nhận các chất ô nhiễm của nước sông 38

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45

3.1 HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG 45

3.1.1 Nhiệt độ 45

3.1.2 Chất rắn lơ lửng 45

3.1.3 Oxy hòa tan (DO) 47

3.1.4 Hàm lượng các chất hữu cơ 48

3.1.5 Các hợp chất chứa N 50

3.1.6 Coliform 51

3.1.7 Hàm lượng Fe 51

3.2 ĐẶC TÍNH CÁC ĐOẠN SÔNG PHÂN CHIA 53

3.2.1 Kết quả phân chia các đoạn sông tính toán 53

3.2.2 Đặc điểm dòng chảy trên các đoạn sông 57

3.2.3 Đặc điểm nguồn thải trên các đoạn sông 58

3.3 KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN CHẤT Ô NHIỄM CỦA NƯỚC SÔNG 69

3.3.1 Khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của nước sông 69

3.3.2 Tải lượng ô nhiễm tối đa trên từng đoạn sông 69

3.3.3 Khả năng tiếp nhận chất thải của nước sông 73

3.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH CỦA SÔNG 75

3.5 BƯỚC ĐẦU NHẬN ĐỊNH NGƯỠNG CHỊU TẢI MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ 78

3.6 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG 80

3.6.1 Đề xuất xây dựng mục tiêu môi trường 80

3.6.2 Đề xuất cải tạo hoàn chỉnh hệ thống công trình thủy lợi 80

3.6.3 Đề xuất hoàn thiện mạng lưới quan trắc, giám sát chất lượng môi trường 81

3.6.4 Đề xuất các giải pháp tuyên truyền, giáo dục trong bảo vệ môi trường 84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

PHỤ LỤC 94

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học trung bình của nước sông 13

Bảng 2.1.Diện tích gieo trồng các loại cây chính tại các quận/huyện trong khu vực nghiên cứu 32

Bảng 2.2 Số lượng vật nuôi chính tại các quận/huyện trong khu vực nghiên cứu 33

Bảng 2.3 Số lượng và diện tích các Khu, Cụm Công nghiệp thành phố Hà Nội 34

Bảng 2.4 Công thức tính toán tải lượng ô nhiễm đưa vào nước sông 42

Bảng 3.1 Các đoạn phân chia trên sông Nhuệ 53

Bảng 3.2 Phần trăm diện tích xã/huyện thuộc các tiểu vùng phân chia ứng với mỗi đoạn sông 54

Bảng 3.3 Số liệu lưu lượng dòng chảy trên các đoạn sông nghiên cứu 57

Bảng 3.4 Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải sinh hoạt tính cho các quận/huyện trong khu vực nghiên cứu 58

Bảng 3.5 Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải chăn nuôi tính cho các quận/huyện trong khu vực nghiên cứu 59

Bảng 3.6 Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải một số bệnh viện trong khu vực nghiên cứu 60

Bảng 3.7 Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải một số làng nghề trong khu vực nghiên cứu 61

Bảng 3.8 Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 1 62

Bảng 3.9 Tải Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 2 63

Bảng 3.10 Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 3 64

Bảng 3.11 Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 4 65

Bảng 3.12 Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào vào đoạn 5 66

Bảng 3.13.Tổng tải lượng ô nhiễm ước tính theo các đoạn sông 68

Bảng 3.14 Số liệu lưu lượng thải đối với từng đoạn sông tiếp nhận nước thải 70

Bảng 3.15 Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông theo QCVN 08/2008TNMT loại B1 (kg/ngày) 70

Bảng 3.16 Tải lượng ô nhiễm tối đa cho các đoạn theo QCVN 08/2008TNMT loại B2 (kg/ ngày) 71

Bảng 3.17 Tải lượng ô nhiễm tối đa cho các đoạn sông theo QCVN 08/2008TNMT loại A2 (kg/ngày) 72

Bảng 3.18 Khả năng tiếp nhận nước thải của các đoạn sông theo mục đích sử dụng B1 (kg/ ngày) 73

Bảng 3.19 Khả năng tiếp nhận nước thải của các đoạn sông theo mục đích sử dụng B2 (kg/ ngày) 74

Bảng 3.20 Khả năng tiếp nhận nước thải của các đoạn sông sông theo mục đích sử dụngA2 (kg/ngày) 74Bảng 3.21 Kết quả tính toán khả năng TLS của sông 76Bảng 3.22 Danh sách trạm GSCLN hệ thống sông Nhuệ 84

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ mô phỏng các quá trình nhiệt động lực học trong nước sông 15

Hình 1.2 Sơ đồ mô phỏng chuyển hoá chất ô nhiễm trong môi trường nước 18

Hình 2.1 Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu 23

Hình 2.2 Bản đồ vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 24

Hình 2.3 Bản đồ hệ thống thủy văn lưu vực sông Nhuệ 28

Hình 2.4 Bản đồ mật độ dân số LVS Nhuệ - Đáy 31

Hình 2.5 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu 37

Hình 2.6 Sơ đồ áp dụng tính toán khả năng tiếp nhận nước thải (kg/ngày) 39

Hình 3.1 Giá trị TSS trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 2006 – 2009 46

Hình 3.2 Giá trị TSS trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 2006 - 2009 46

Hình 3.3 Giá trị DO trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm quan trắc 2006-2009 47

Hình 3.4 Giá trị DO trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm quan trắc 2006-2009 47

Hình 3.5 Giá trị COD trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 2006-2009 49

Hình 3.6 Giá trị COD trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 2006-2009 49

Hình 3.7 Giá trị BOD5 trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 2006 - 2009 50

Hình 3.8 Giá trị BOD5 trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 2006 - 2009 50

Hình 3.9 Giá trị NH4+ trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 2006-2009 51

Hình 3.10 Giá trị NH4+ trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 2006-2009 51

Hình 3.11 Bản đồ các đoạn sông và tiểu vùng tương ứng các đoạn được phân chia 55

Hình 3.12 Diễn biến lưu lượng dòng chảy trên các đoạn sông nghiên cứu 58

Hình 3.13 Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 1 62

Hình 3.14 Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 2 63

Hình 3.15 Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 3 65

Hình 3.16 Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 4 66

Hình 3.17 Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 5 67

Hình 3.18 Lưu lượng nước thải ước tính cho mỗi đoạn sông (m3/ngày) 68

Hình 3.19 Tải lượng các thông số ô nhiễm ước tính trên 5 đoạn sông (kg/ngày) 69

Hình 3.20 Tải Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông - B1 (kg/ngày) 71

Hình 3.21 Tải Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông – B2 (kg/ngày) 72

Hình 3.22 Tải Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông – A2 (kg/ngày) 73

Hình 3.23 Diễn biến giá trị DO 77

Hình 3.24 Diễn biến giá trị BOD5 77

Hình 3.25 Diễn biến giá trị NO3- 78

Hình 3.26 Diễn biến giá trị NH4+ 78

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, khái niệm Ngưỡng chịu tải môi trường các thủyvực mới được các nhà quản lý môi trường Việt Nam quan tâm và nghiên cứu ứngdụng trong quản lý môi trường Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu vềđánh giá ngưỡng chịu tải môi trường các thủy vực và đã được ứng dụng rộng rãi ởnhiều nước Việc nghiên cứu, đánh giá ngưỡng chịu tải của môi trường nước sôngmang một ý nghĩa lớn, là căn cứ quan trọng trong công tác quản lý, bảo vệ tàinguyên nước và làm cơ sở cho hoạch định chiến lược phát triển môi trường bềnvững Hơn thế, phát triển kinh tế - xã hội trên quan điểm phát triển bền vững luôn làmục tiêu quan trọng hàng đầu của tất cả các quốc gia trên thế giới

Sông Nhuệ nằm trong hệ thống sông ngòi của đồng bằng sông Hồng và đóngvai trò thoát lũ và điều hòa nước tưới tiêu nông nghiệp Thêm vào đó, sông là nơitiếp nhận và truyền tải một phần lớn lượng nước thải của thành phố Hà Nội qua cácsông, kênh trong nội thành, đặc biệt tiếp nhận dòng chảy từ sông Tô Lịch

Mặt khác, sau khi sát nhập tỉnh Hà Tây vào thành phố Hà Nội, với chiều dàikhoảng 74 km, sông Nhuệ gần như nằm chọn trong địa phận thủ đô, trung tâm kinh

tế – văn hóa – chính trị của cả nước Như vậy, sông Nhuệ không còn đơn thuầnmang giá trị về mặt cung cấp nguồn tài nguyên nước mà còn mang ý nghĩa về mặtsinh thái cảnh quan, giúp điều hòa khí hậu, tạo cảnh quan sinh thái mặt nước giữalòng đô thị, đem đến giá trị về mặt tinh thần cho bộ phận dân cư trong khu vực

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, môi trường nước sông Nhuệ đã vàđang phải đối mặt với nhiều thách thức lớn về mặt chất lượng và đang ở cấp độ báođộng Sự gia tăng dân số cùng với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đangdiễn ra mạnh mẽ dẫn đến sự ra đời hàng loạt các khu đô thị, khu công nghiệp, cụmcông nghiệp mới và các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản cũng được đẩymạnh phát triển…Chính những yếu tố này đã gây nên một áp lực khá lớn lên môitrường nước sông, làm cho chất lượng môi trường nước trên các con sông suy giảmnhanh chóng

Xuất phát từ thực tiễn trên, tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá ngưỡng

chịu tải và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước Sông Nhuệ, khu vực qua thành phố Hà Nội” với mục tiêu đưa ra một bức tranh tổng quát về hiện trạng

chất lượng nước sông Nhuệ, khả năng tiếp nhận, khả năng tự làm sạch và bước đầutiếp cận phương pháp luận để đánh giá ngưỡng chịu tải của môi trường nước sôngNhuệ Những kết quả này được coi là căn cứ quan trọng trong công tác quản lýnhằm bảo vệ và duy trì môi trường nước sông, góp phần duy trì chất lượng nước vàphát triển cảnh quan sông Nhuệ Cụ thể như sau:

 Đánh giá hiện trạng môi trường nước sông Nhuệ;

 Tính toán khả năng tiếp nhận các chất ô nhiễm của môi trường nước sông;

 Đánh giá khả năng tự làm sạch (TLS) các chất ô nhiễm của môi trường nướcsông dựa vào các quá trình trong sông;

 Đưa ra những nhận định bước đầu về ngưỡng chịu tải của môi trường nướcsông Nhuệ;

 Đề xuất một số giải pháp bảo vệ môi trường nước sông

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ

Sông Nhuệ là một trong hai sông chính trong hệ thống sông thuộc lưu vựcsông Nhuệ - sông Đáy, một trong những lưu vực sông đóng vị trí quan trong trongvùng kinh tế trọng điểm phía bắc Đó là lý do đã có nhiều công trình nghiên cứukhoa học với nhiều hình thức từ đề tài cấp nhà nước, các dự án, cho đến các báo cáokhoa học của nghiên cứu sinh, sinh viên, đánh giá chất lượng môi trường sông Nhuệnói riêng, hệ thống sông Nhuệ - Đáy nói chung và từ đó là cơ sở đề xuất xây dựngcác giải pháp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường nước hệ thống sông này, cụ thểnhư:

Các cam kết về bảo vệ môi trường sông Nhuệ - Đáy của Ủy ban nhân dâncác tỉnh/thành phố thuộc lưu vực từ nhưng năm 2003, hay các báo cáo kết quả quantrắc chất lượng môi trường nước sông cũng đã xây dựng Tuy nhiên, vẫn còn mangtính chất riêng lẻ, chỉ phục vụ riêng cho các mục đích nghiên cứu khác nhau, thiếu

sự liên kết để xây dựng một mục đích quản lý chung Điều đó cũng cho thấy đượcmặt trái trong công tác quản lý môi trường ở nước ta

Đề tài cấp nhà nước “Xây dựng đề án tổng thể bảo vệ môi trường sông Nhuệ-sông Đáy” của tác giả Nguyễn Văn Cư và nhóm nghiên cứu đã chỉ ra các nguyênnhân gây ô nhiễm môi trường trên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy Nhóm tác giảcũng đã bước đầu ứng dụng phương pháp mô hình toán để mô phỏng diễn biến ônhiễm trên hệ thống sông Nhuệ - sông Đáy.[7]

Dự án “Mô phỏng chất lượng nước 3 lưu vực sông: Cầu, Nhuệ - Đáy, SàiGòn – Đồng Nai” do tác giả Trần Hồng Thái và các cộng sự thực hiện nghiên cứu

về vấn đề mô phỏng và dự báo chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy.Nhóm tác giả đã ứng dụng mô hình toán hiện đại (MIKE11 – Viện Thủy lực ĐanMạch) áp dụng cho dòng chảy một chiều không ổn định để mô phỏng chế độ thủylực, diễn biến và dự báo chất lượng nước trên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy ứngvới các kịch bản phát triển kinh tế xã hội và xử lý nguồn thải trước khi đổ ra sông

Từ đó, nhóm tác giả đã sơ bộ đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môitrường trong khu vực.[37]

Nghiên cứu “Cơ sở khoa học và thực tiễn trong nghiên cứu cân bằng nướcmùa cạn và nâng cao hiệu quả khai thác hệ thống thủy lợi sông Nhuệ” do tác giả VũMinh Cát thực hiện năm 2007 có tính toán cân bằng nước mùa cạn hiện tại và tươnglai trên toàn hệ thống canh tác, lựa chọn các giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác

và sử dụng nguồn nước của hệ thống [3]

Nghiên cứu điển hình “Nhu cầu cấp nước, sử dụng nước và tính kinh tế củatài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy” do Cục Quản lý Tài nguyên nước

và Viện Sinh thái và Môi trường thực hiện năm 2005 đã xây dựng mối tương quangiữa các khía cạnh chính của cách tiếp cận kinh tế trong việc quy hoạch phân bổ tàinguyên nước Trong dự án này, tác giả đã xây dựng một quy trình hướng dẫn từngbước trong quy hoạch phân bổ tài nguyên nước phù hợp với điều kiện Việt Nam;ứng dụng thí điểm quy trình này ở lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy ở thời điểm hiệntại và dự báo trong tương lai; xây dựng các phương pháp đánh giá nhanh khía cạnhkinh tế về số lượng và chất lượng tài nguyên nước, hỗ trợ cho việc ra quyết định [4]

Đánh giá môi trường nước bằng chỉ số tổ hợp sinh học (IBI) và chỉ số đadạng sinh học dựa vào thành phần loài cá thu được ở sông Nhuệ và sông Tô Lịchcủa tác giả N.K Sơn (2005) đã dùng các chỉ số tổ hợp sinh học (IBI) và các chỉ số

đa dạng sinh học α và H’ tính từ số liệu về thành phần loài cá tại các thời điểm vàđịa điểm khác nhau để đánh giá mức độ ô nhiễm nước sông Nhuệ và sông Tô Lịch.Giá trị các chỉ số nêu trên tương ứng với mức độ ô nhiễm của từng đoạn sông.[23]

Dự án “Cải thiện chất lượng sông Nhuệ - Đáy: Xây dựng sức chịu tải vàkiểm kê các nguồn gây ô nhiễm” do Trung tâm quản lý môi trường quốc tế, Cụcquản lý tài nguyên nước tiến hành năm 2007 đã đưa ra một số phương pháp tiếp cậntrong nghiên cứu sức chịu tải và kiểm kê các nguồn gây ô nhiễm cũng như lantruyền các chất ô nhiễm trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy đồng thời cũng đề cập đếncác ảnh hưởng đến sức khỏe do ô nhiễm nguồn nước.[39]

Quy hoạch thoát nước và xử lý nước thải cho lưu vực sông Nhuệ - sông Đáyđang được Viện Kiến trúc, Quy hoạch Đô thị - Nông thôn thực hiện Trong đó, vấn

đề thoát nước và xử lý nước thải được điều tra khảo sát tỷ mỉ; lập quy hoạch cụ thể

và xem xét toàn diện trên nhiều khía cạnh.[38]

Báo cáo tổng hợp: Quy hoạch môi trường phục vụ phát triển bền vững kinh

tế - xã hội, quản lý, bảo vệ môi trường vùng phân lũ, chậm lũ sông Đáy do Trungtâm địa môi trường và tổ chức lãnh thổ - Liên hiệp hội khoa học và kỹ thuật ViệtNam thực hiện năm 2007 đã tổng quan tình hình phân lũ và chậm lũ vùng trọngđiểm sông Đáy, diễn biến môi trường đồng thởi đề xuất quy hoạch và các giải phápbảo vệ môi trường vùng phân lũ, chậm lũ trọng điểm sông Đáy.[31]

Báo cáo “Quản lý tài nguyên nước và quản lý chất thải sinh hoạt của khu dân

cư ven sông Nhuệ” do Trần Hiếu Nhuệ và các cộng sự thực hiện đã đề xuất xâydựng các mô hình kết hợp giữa các biện pháp chính sách và kỹ thuật nhằm huyđộng cộng đồng tham gia xử lý chất thải sinh hoạt của các cụm dân cư dọc các lưuvực sông Nhuệ đồng thời Thiết kế chi tiết và thử nghiệm triển khai một mô hình xử

lý chất thải sinh hoạt của các cụm dân cư dọc lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy thuộcđịa bàn thành phố Hà Nội.[17]

Tổng cục Môi trường cũng đã xây dựng và thực hiện nhiệm vụ “Điều tra,kiểm kê các nguồn thải, hiện trạng môi trường và những tác động đến môi trườngtrên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy”, năm 2009 Đây là một nghiên cứu hết sức có ýnghĩa, mang tính thiết thực vì sẽ tạo ra một bộ cơ sở dữ liệu tổng hợp về hiện trạngmôi trường lưu vực sông, từng bước chuẩn hoá các quy trình quản lý thông tin môitrường, làm cơ sở để thống nhất một mô hình quản lý chung cho tất cả các cơ quanquản lý môi trường của các địa phương.[37]

Các báo cáo nghiên cứu khoa học của sinh viên như “Tiếp cận tổng hợpbước đầu trong đánh giá chất lượng sông Nhuệ”; “Bước đầu sử dụng phương phápDELHPI để đánh giá chất lượng môi trường nước sông Nhuệ”; “Vận dụng tiêuchuẩn môi trường Việt Nam vào đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ - sông Đáy(khu vực tỉnh Hà Nam) cho các mục đích sử dụng khác nhau”; hay “Đánh giá ảnh

hưởng của làng nghề tỉnh Hà Tây tới chất lượng nước sông Nhuệ - sông Đáy và đềxuất giải pháp quản lý” vv Các nghiên cứu này đã nêu lên được vai trò nguồnnước sông Nhuệ trong các hoạt động dân sinh, hoạt động sản xuất, đánh giá đượchiện trạng chất lượng môi trường nước sông Nhuệ, các nguôn xả thải tác động lênnguồn nước bằng một số các phương pháp khác nhau và trong thời gian đó, haybước đầu xác định được những vấn đề trong quản lý môi trường cũng như đề xuấtmột số giải pháp nhằm nâng cao quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước.[2,9,10,30]

1.2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGƯỠNG CHỊU TẢI NƯỚC SÔNG

 Sức tải của môi trường là giới hạn cho phép mà môi trường có thể tiếpnhận và hấp thụ các chất gây ô nhiễm (Luật BVMT, 2005)

 Ngưỡng chịu tải theo Điều 40 CFR, Khoản 130.2 (f) của Hoa Kỳ địnhnghĩa là lượng chất ô nhiễm lớn nhất môi trường nước có thể tiếp nhận được màkhông làm ảnh hưởng đến tiêu chuẩn chất lượng nước.[42]

Một số khái niệm được sử dụng trong Thông tư số 02/2009/TT-BTNMT quyđịnh đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước:

 Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước

có thể tiếp nhận được thêm một tải lượng ô nhiễm nhất định mà vẫn bảo đảm nồng

độ các chất ô nhiễm trong nguồn nước không vượt quá giới hạn được quy địnhtrong các quy chuẩn, tiêu chuẩn chất lượng nước cho các mục đích sử dụng củanguồn tiếp nhận

 Mục tiêu chất lượng nước là mức độ chất lượng nước của nguồn nướctiếp nhận cần phải duy trì để bảo đảm mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp nhận

 Tải lượng ô nhiễm là khối lượng chất ô nhiễm có trong nước thải hoặcnguồn nước trong một đơn vị thời gian xác định

 Tải lượng ô nhiễm tối đa là khối lượng lớn nhất của các chất ô nhiễm cóthể có trong nguồn nước tiếp nhận mà không làm ảnh hưởng đến khả năng đáp ứngmục tiêu chất lượng nước của nguồn tiếp nhận

1.2.2 Các nghiên cứu trên thế giới

Đã có rất nhiều nghiên cứu về ngưỡng chịu tải của nguồn nước được thựchiện trên thế giới và các phương pháp tính toán ngưỡng chịu tải thường sử dụngphương pháp sinh thái học kết hợp với mô hình toán học phù hợp cho từng đốitượng cần nghiên cứu Việc ứng dụng mô hình chất lượng nước đã được phát triểnngay từ những năm đầu của thế kỷ 20, gắn liền với mối quan tâm của xã hội về vấn

đề chất lượng nước và khả năng ứng dụng của công nghệ tính toán khoa học.[37]

Tại Hoa Kỳ, Luật nước sạch (Clean Water Act) yêu cầu các Bang xây dựng

kế hoạch làm sạch môi trường nước (Total Maximum Daily Loads - TMDLs) chocác nhánh sông, hồ và dòng chảy đang bị suy giảm chất lượng nước đối với các chỉtiêu xác định trong mục 303 (d) của Luật Căn cứ để đánh giá sự suy giảm chấtlượng nước ở đây là so sánh với Tiêu chuẩn chất lượng nước của Bang Washington.Tải lượng ô nhiễm tối đa theo ngày TMDL là tổng tải lượng từ các nguồn thải điểm(Wasteload Allocation - WLA), các nguồn thải diện (Load Allocation – LA) và cácnguồn thải tự nhiên khác, MOS (Margin of Safety) là hệ số an toàn TMDL đượctính theo công thức:

TMDL (loading capacity) = Σ WLAs + Σ LAs + MOS

Để thực hiện việc tính toán TMDL cho từng sông, từng lưu vực sông, theo

Cơ quan bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ (EPA) phải thực hiện những những công việc nhưsau:

 Mô tả vị trí vùng nghiên cứu TMDL

 Xác định chất lượng nước cho mục đích sử dụng tương ứng

 Đánh giá vấn đề môi trường, bao gồm cả những khu vực có sự chênh

lệch về tiêu chuẩn chất lượng nước

 Xác định những lý do, nguyên nhân gây ô nhiễm

 Xác định nguồn ô nhiễm điểm và nguồn ô nhiễm diện

 Xác định tải lượng ô nhiễm bao gồm cả đo đạc và tính toán dòng chảy

 Xác định tải lượng ô nhiễm của nguồn ô nhiễm điểm và tải lượng ô

nhiễm của nguồn diện

 Xác định số hạng an toàn (Margin of Safety)

Mô hình toán sử dụng phổ biến để tính toán TMDL và mô tả diễn biến chấtlượng nước gồm các phần mềm Qual2E và Qual2K (được cải tiến tháng 3/2006 -Mỹ) hoặc MIKE 11, MIKE 21 (Đan mạch) Mô hình QuaL2E là mô hình chấtlượng nước sông tổng hợp và toàn diện được phát triển do sự hợp tác giữa trườngĐại Học Tufts University và Trung Tâm Mô Hình Chất Lượng nước của Cục môitrường Mỹ Mô hình cho phép mô phỏng 15 thông số chất lượng nước sông baogồm nhiệt độ, BOD5, DO, tảo dưới dạng chlorophyl, nitơ hữu cơ, nitrit (NO2-),nitrat (NO3- ), phốt pho hữu cơ, phốt pho hòa tan, coliform, thành phần chất khôngbão hòa và 3 thành phần bảo toàn trong nước Qual2K sử dụng các đoạn chia khôngbằng nhau tùy thuộc vào nguồn thải nhiều hay ít Cơ chế vận truyền chính của dòng

là lan truyền và phân tán dọc theo hướng chính của dòng (trục chiều dài của dòng

và kênh) Mô hình cho phép tính toán với nhiều nguồn thải, các điểm lấy nước cấp,các nhánh phụ và các dòng thêm vào và lấy ra Qual2K sử dụng 2 dạng củaCarbonaceous BOD để mô phỏng carbon hữu cơ: dạng oxi hóa chậm (slow CBOD)

và dạng ô xi hóa nhanh (fast CBOD); Qual2K có thể mô phỏng tảo đáy; Qual2Ktính toán sự suy giảm ánh sáng như là một hàm của tảo, đất đá vụn và chất rắn vôcơ

Tại các nước Châu Âu, theo tổng quan của Jordan E.O nhiều công trìnhnghiên cứu liên quan đến quá trình tự làm sạch (TLS) nước sông đã được tiến hành

từ cuối thế kỷ XIX [51] Đó là các công trình nghiên cứu TLS nguồn nước dựa vàoquá trình đồng hóa chất thải hữu cơ nhờ hoạt động của vi khuẩn có trong nguồnnước Những công trình đầu tiên quan tâm đến quá trình ôxy hóa chất thải hữu cơ

do vi khuẩn Chẳng hạn, G Frank khi nghiên cứu TLS nước sông Spree (Đức) đãquan tâm đến số lượng vi khuẩn trong 1cm3 nước tham gia vào quá trình đồng hóachất thải trong nước sông Tác giả đã thấy rằng, trong nước sông Spree trước khichảy vào thành phố Berlin nồng độ vi khuẩn khoảng 10.000 VK/cm3, khi chảy qua

Berlin nơi nước bị ô nhiễm con số này tăng lên đến hàng ngàn, thậm chí hàng triệunhưng khi quá trình TLS kết thúc thì lượng vi khuẩn giảm đi một cách đáng kể Cáctác giả Girard và Bordas đã nghiên cứu TLS trên sông Seine Đặc biệt, Golschmidt

và Pransmidt khi nghiên cứu quá trình TLS trên sông Isar ở Munich đã tính toán vàđưa ra khoảng cách cần thiết cho quá trình TLS là khoảng 27 km và trong khoảngthời gian 8 giờ Kluse và Lossen khi nghiên cứu trên sông Rhine đã đưa ra khoảngcách là từ 25-26 km và thời gian là 5,5-6 giờ Trong các công trình nghiên cứu khác

đã quan sát kết quả TLS đối với từng loại chất thải khác nhau khi thâm nhập vàonguồn nước sông [47,52] Ifabiyi (2008) đã nghiên cứu quá trình TLS trên kênh Ile-Ife (Nigeria) Tác giả đã thu mẫu nước tại 7 vị trí dọc theo kênh, phân tích sự thayđổi hàm lượng các chất thải qua các điểm Trong quá trình phân tích kết quả, tác giả

đã rút ra khả năng TLS của dòng kênh cũng như nguyên nhân thay đổi của hàmlượng từng chất thải [47] Seki và Ebara (1980) đã nghiên cứu quá trình TLS trênsông Teshio, bang Hokkaido, Nhật Bản Các tác giả đã phát hiện rằng các chất thảiđược làm sạch ở mức độ khác nhau trong các lớp nước khác nhau của dòng sôngtrước khi đổ ra biển [52] Tại Nga, cũng có rất nhiều các công trình nghiên cứu về

sự TLS nước do vi sinh vật Chẳng hạn, Makushkin E.O và Kosunov V.M (2005)

đã nghiên cứu quá trình TLS nước trong hệ thống sông Selenga và lưu vực và vaitrò chuyển hóa của vi sinh vật đối với chất thải hữu cơ trước khi dòng chảy củasông đổ vào hồ Bai Kan [34]; Kryutchkova nghiên cứu vai trò của thực vật trongTLS nước [48]; Degermendzhi N nghiên cứu vai trò của cả vi sinh vật và cả độnglực dòng sông trong TLS nước [43] v.v Đáng chú ý, trong công trình của Munoz

R và nnk (1969) đã nêu ra bài toán từ phương diện lý thuyết để tính toán hệ số thayđổi độ thiếu hụt ôxy trong nước do quá trình oxy hóa chất thải hữu cơ tại một consông của Nigeria Tác giả đã xác định được các giá trị của hệ số từ thực nghiệm và

lý thuyết, sau đó đã tính được hệ số tương quan giữa hệ số tính toán theo lý thuyết

và hệ số theo thực nghiệm [50] Kết quả cho thấy các giá trị của hệ số thu được làhợp lý và tương tự kết quả của các tác giả khác trong khu vực

1.2.3 Các nghiên cứu trong nước

Trong hơn một thập kỷ qua, các nghiên cứu về mô hình chất lượng nước tạiViệt Nam chủ yếu phát triển theo các hướng sau:

- Sử dụng mô hình chất lượng nước được nước ngoài chuyển giao hoặc từcác nguồn khác nhau;

- Xây dựng mô hình tính toán lan truyền và chuyển hoá chất ô nhiễm chomột đối tượng cụ thể trên cơ sở các dữ liệu đầu vào khảo sát và thu thập được

Trong cả hai trường hợp trên, mô hình chất lượng nước chủ yếu tập trungcho các con sông chính của Việt Nam như mô hình WQ97 mô phỏng sự thay đổiBOD&DO trên hệ thống kênh Sài Gòn; sử dụng mô hình STREAM II xác địnhngưỡng chịu tải ô nhiễm của dòng chảy sông Hồng; sử dụng mô hình Qual2E tínhtoán sự lan truyền và phân bố các chất ô nhiễm từ các hoạt động phát triển trên lưuvực sông Thị Vải; sử dụng mô hình một chiều để tính toán thay đổi BOD trong hệthống kênh rạch Tp.HCM; nghiên cứu mô phỏng sinh thái - chất lượng nước phục

vụ hợp lý nguồn nước sông, trên cơ sở mô hình Qual2E để mô phỏng chất lượngnước sông; ứng dụng mô hình chất lượng nước WASP5 để đánh giá các điều kiệnthuỷ lực và tính toán khả năng lan truyền chất trên trục chính sông Nhuệ củaNguyễn Quang Trung (2000); nghiên cứu mô hình chất lượng nước sông Hươngtheo các chất dễ phân huỷ…Các mô hình chất lượng nước sông chủ yếu tập trung

mô phỏng quá trình chủ đạo trong sông là lan truyền chất ô nhiễm thông qua quátrình pha loãng và xáo trộn Ảnh hưởng của quá trình sinh thái ít được đề cập hoặcchỉ đề cập dưới dạng hệ số ảnh hưởng mà chưa mô phỏng bản chất của quá trình

Để tính toán lan truyền ô nhiễm môi trường nước trên các sông, hồ, thường sử dụngmột số mô hình như: Qual2, SWAT, CORMIX, Modflow… Hiện nay, một số môhình như MIKE, SMS đang được nghiên cứu đưa vào áp dụng tính toán chất lượngnước cho các sông

Khi nghiên cứu về khả năng TLS nước trong các thủy vực, các công trìnhtrong nước tập trung theo các hướng nghiên cứu quá trình đồng hóa chất thải bằng

thực vật và động vật thủy sinh cũng như quá trình pha loãng xáo trộn bởi dòng chảytrong sông nói riêng và các thủy vực khác nói chung Nguyễn Kỳ Phùng và NguyễnThị Bảy [18] đã nghiên cứu khả năng TLS nước các con sông chính tại huyện CầnGiờ khi có nước thải từ các hồ nuôi tôm Các tác giả đã sử dụng mô hình thủy lực

và lan truyền chất ô nhiễm trong sông, đã tính toán cho các kịch bản hiện tại và kịchbản phát triển trong tương lai Kết quả tính là thời gian TLS của sông sau khi bơmnước thải từ các hồ nuôi tôm Các tác giả quan tâm chủ yếu đến quá trình TLS dopha loãng giữa nước sông và nước thải

Các công trình [1,16,20,33] tập trung nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loạinặng trong nước thải của các loài thực vật thủy sinh như các loại bèo, cỏ,…Về khảnăng hấp thụ kim loại nặng của các tế bào vi tảo được nghiên cứu trong các côngtrình [34,35] Khả năng của các loài cá về hấp thu kim loại nặng được nghiên cứutrong [1,22] Trên thế giới, theo giới thiệu trong [14] cũng đã có rất nhiều công trìnhnghiên cứu sự hấp thụ các loại kim loại nặng như Cd, Cu, Cr, Pb, Zn của các loàiđộng thực vật thủy sinh [8,1] Trong các công trình này đã xác định được khả nănghấp thụ và đồng hóa một số hợp chất hữu cơ có trong nguồn thải của các loài độngthực vật thủy sinh Như vậy nếu biết chính xác được sinh khối của từng loài độngthực vật thủy sinh hiện có trên khu vực sông đang nghiên cứu ta có thể tính đượclượng chất thải cụ thể bị đồng hóa trong một khoảng thời gian nhất định Hiển nhiên

là trong nước luôn xảy ra các phản ứng hóa học, hóa sinh trên cả các chất thải vô cơ

và hữu cơ nhờ hoạt động của các loài vi khẩn có trong nguồn nước Các quá trìnhnày biến đổi các chất thải từ dạng này sang dạng khác làm thay đổi tính chất hóa lýtrong nguồn nước

Ở Việt Nam quan sát thấy rất đa dạng các hệ sinh thái thủy vực (HSTTV),trong mỗi hệ lại rất đa dạng loài Có nhiều loài thủy sinh vật quý hiếm cần được bảo

vệ Theo tác giả Đặng Huy Huỳnh, việc nghiên cứu đa dạng sinh học không táchkhỏi việc nghiên cứu các HST và diễn thế phát triển của hệ dưới tác động tự nhiên

và con người Tác giả cũng đã đề xuất phương pháp đánh giá hiện trạng và dự báo

diễn biến đa dạng sinh học theo các bước như sau: (1) Điều tra thực địa; (2) Phân

tích xử lý các vật mẫu và số liệu vừa thu thập được; (3) Hồi cứu các dẫn liệu, tài liệu đã có; (4) Tổng hợp, đánh giá và dự báo [11] Trên thực tế, hầu hết các công

trình nghiên cứu diễn biến HSTTV trong thời gian qua chủ yếu tập trung cho mụcđích đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường thủy vực tại khu vực nghiên cứu Các tácgiả Nguyễn Vũ Thanh và Đoàn Cảnh [28] đã đề xuất ứng dụng phương pháp nghiêncứu đa dạng sinh học HSTTV vào quan trắc chất lượng môi trường nước Nhóm tácgiả đã thiết lập danh mục các chỉ số đa dạng, chỉ số sinh học với các thang điểmkhác nhau ứng với các cấp ô nhiễm môi trường nước khác nhau Từ số liệu điều trakhảo sát sinh vật thủy sinh, tính các chỉ số, tra bảng ta có thể xác định được mức độ

ô nhiễm môi trường thủy vực khu vực đang nghiên cứu Đỗ Thị Bích Lộc và nnk(2005) đã nghiên cứu đánh giá độ đa dạng sinh học và diễn biến tài nguyên thủysinh vật ở lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai trên cơ sở số liệu điều tra khảo sát tạicác thời kỳ khác nhau, chủ yếu là số liệu trước và sau thời kỳ công nghệp hóa củanhững năm 1990-2003 [15] Các tác giả đã so sánh và xác định mức độ biến đổi loài

và số lượng từng loài của các dạng thủy sinh vật (thực vật nổi, động vật nổi, độngvật đáy) tại lưu vực đang nghiên cứu; Đã phân tích kết quả tính toán chỉ số đa dạngcủa thủy sinh vật tại từng con sông Các tác giả đi đến kết luận rằng dưới tác độngcủa các nguồn thải các khu hệ thủy sinh vật bị biến đổi mạnh cả về cấu trúc thànhphần loài, cấu trúc số lượng, loài phát triển ưu thế và chỉ số đa dạng Biểu hiện của

sự thay đổi là giảm số loài ưu thế, giảm kích thước sinh vật, số lượng của loài thíchnghi tăng vọt còn số lượng của loài không thích nghi thì suy giảm hoặc biến mất.Cũng các tác giả nêu trên đã nghiên đánh giá tác động của hoạt động kinh tế xã hộiđến đa dạng sinh học của thủy sinh vật sông Thị Vải Dựa trên sự phân tích độ biếnthiên của chỉ số đa dạng, các tác giả đã nhận thấy nước sông Thị Vải ngày càng bị ônhiễm, song mức độ ô nhiễm có khác nhau giữa nước tầng bề mặt và nước tầng đáy

Tác giả Nguyễn Kiêm Sơn (2005) đã dùng các chỉ số tổ hợp sinh học (IBI)

và các chỉ số đa dạng sinh học α và H’ tính từ số liệu về thành phần loài cá tại cácthời điểm và địa điểm khác nhau để đánh giá mức độ ô nhiễm nước sông Nhuệ vàsông Tô Lịch [37] Giá trị các chỉ số nêu trên tương ứng với mức độ ô nhiễm củatừng đoạn sông Cũng với phương pháp nêu trên, chính tác giả này đã nghiên cứu

xác định mức độ ô nhiễm môi trường tại khu hệ cá trong các thủy vực thuộc tỉnhCao Bằng.[24]

Để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước sông Cầu, các tác giả Nguyễn

Vũ Thanh và T H Thịnh (2005) đã sử dụng chỉ số sinh học ASPT tính được trên cơ

sở số liệu quan trắc của 28 trạm trên lưu vực sông [29] Các chỉ số ASPT được tínhtrên cơ sở sử dụng hệ thống điểm Việt Nam đã được sửa đổi, bổ sung Phân tích kếtquả cho thấy một số loài côn trùng thủy sinh ưa môi trường sạch giảm hẳn nhưng lạiquan trắc được các loại côn trùng ưa môi trường bẩn Giá trị các chỉ số thu được chophép kết luận môi trường nước sông Cầu thuộc loại ô nhiễm vừa đến ô nhiễm nặng.Trong các công trình của Nguyễn Vũ Thanh, tác giả lại sử dụng các chỉ số đa dạngsinh học H’ và chỉ số đa dạng loài λ tính toán được trên cơ sở số liệu điều tra khảosát về quần xã tuyến trùng (giun tròn) trên sông Nhuệ và sông Đáy Qua phân tíchnghiên cứu sự biến đổi các chỉ số đa dạng sinh học các tác giả xác định được mức

độ ô nhiễm môi trường khu vực nghiên cứu.[26,27]

Xem xét các công trình nghiên cứu nêu trên thấy rằng các tác giả đều nghiêncứu cấp độ ô nhiễm môi trường thủy vực trên cơ sở phân tích quá trình biến đổitheo thời gian và không gian của các chỉ số đa dạng sinh học, đa dạng loài thủy sinhvật tại khu vực nghiên cứu Môi trường càng ô nhiễm dẫn đến việc các giá trị củachỉ số đa dạng sinh học càng giảm Xem xét sự biến thiên về số lượng loài, số lượng

cá thể và kích thước của từng loài các nhà khoa học có thể kết luận được sự thay đổi

về cấu trúc của HSTTV đang nghiên cứu Với việc xem xét cả trên thực vật nổi,động vật nổi, động vật đáy, ta có thể biết được sự thay đổi cấu trúc HST trong cáctầng nước cụ thể và của cả HSTTV tại khu vực nghiên cứu Sản phẩm của các côngtrình nghiên cứu trên là những tài liệu tổng hợp có giá trị tham khảo để thực hiệnnhiệm vụ Tuy nhiên, các công trình nêu trên mới chỉ tập trung vào việc giải quyếtcác vấn đề môi trường và kiểm soát ở mức độ nhất định các nguy cơ môi trường vàmang tính riêng lẻ Bên cạnh đó, tính gắn kết và hỗ trợ lẫn nhau giữa các dự án,nhiệm vụ hiện có vẫn chưa được thể hiện một cách rõ nét

1.3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG CHỊ TẢI NƯỚC SÔNG

1.3.1 Nước sông và các quá trình trong sông

Sông ngòi là sản phẩm của khí hậu có dòng nước chảy tự nhiên Hệ thốngsông ngòi được hình thành dưới tác động bào mòn của dòng chảy do nước mưahoặc tuyết tan cung cấp Nước mưa rơi xuống đất, một phần bị tổn thất do bốc hơi,đọng vào các chỗ trũng và ngấm xuống đất, một phần dưới tác dụng của trọng lựcchảy dọc theo sườn dốc tập trung tạo thành các lạch nước rồi sau đó tạo thành cáckhe suối hợp lưu với nhau tạo thành mạng lưới sông ngòi Nước sông là nguồn nướcngọt tự nhiên và đóng một vai trò quan trọng trong hệ cân bằng nước tự nhiên, gắn

bó chặt chẽ đối với đời sống và các hoạt động sinh kế của con người

Đặc điểm thành phần của nước sông là rất phức tạp và phụ thuộc vào đặcđiểm tự nhiên (địa chất, khí hậu) và hệ thống thủy văn của khu vực con sông chảyqua Bảng 1.1 trình bày thành phần hóa học trung bình của một số thành phần trongnước sông tự nhiên.[4]

Bảng 1.1 Thành phần hóa học trung bình của nước sông

Sự biến đổi của chất sẵn có trong nước sông hay các chất ô nhiễm sau khiđược xả thải vào sông phụ thuộc vào nhiều quá trình như: hoá sinh học (sựphân huỷ, kết hợp các chất khác, lắng đọng xuống thành trầm tích), vật lý, (sựchuyển trạng thái, sự hấp thụ, tích tụ đông đặc), thuỷ động lực (truyền tải vàphân tán trong quá trình khuếch tán rối)

1.3.1.1 Vai trò của oxy và các quá trình hóa học trong sông

Oxy có mặt trong nước một mặt là do hòa tan từ oxy không khí, một mặt đượcsinh ra từ các phản ứng tổng hợp quang hóa của tảo và các thực vật sông trongnước Sự hòa tan oxy trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp xuất khí quyển, dòng

chảy, vị trí và địa hình của sông Oxy không tham gia phản ứng với nước, tuy nhiênoxy có thể tham gia vào các quá trình sau:

Ôxy hóa các chất hữu cơ bằng các vi sinh vật:

Vi sinh vật

(CH2O) + O2 CO2 + H2O

Ôxy hóa các hợp chất ni tơ bằng các vi sinh vật, ví dụ:

NH4+ + 2O2 Vi sinh vật 2H+ + NO3- + H2O Ôxy hóa các chất hóa học khác, ví dụ:

4Fe+2 + O2 + 10H2O 4Fe(OH)3(r) + 8H+

2SO3-2 + O2 2SO4-2

Như vậy, việc tham gia các phản ứng hóa học khử các chất ô nhiễm hữu cơcủa lượng ôxy thường xuyên có trong nước sông đóng vai trò quan trọng trong quátrình cân bằng hệ sinh thái nước, đặc biệt trong quá trình TLS chất ô nhiễm trongnước sông

Ngoài ra, nước sông tự nhiên tồn tại nhiều chất có khả năng tham gia tạo phứcnhư sự dư thừa Cl trong nước dẫn tới sự hình thành một số phức chất của Cl, cáchợp chất như Na5P3O10, EDTA, NTA có trong nước thải thải vào hệ thống nước cókhả năng tạo phức với các ion kim loại như: Mg+2, Ca+2, Mn+2, Fe+2, Fe+3, Zn+2, Co+2,

Ni+2…Các phức kim loại có ảnh hưởng lớn tới thế ôxy hóa khử, cân bằng hòa tan,cân bằng sinh học trong nước Bên cạnh đó, trong nước còn có mặt tất cả các chấtkhí có trong khí quyển do kết quả của các quá trình khuếch tán, hòa tan và đối lưu

Độ hòa tan của các chất khí phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, áp suất môi trường, nồng

độ muối, chiều sâu của lớp nước và mức độ ô nhiễm Trong số các chất khí thì khíôxy và CO2 có ý nghĩa lớn nhất cho quá trình hô hấp và quang hợp của các loại sinhvật sống dưới nước

1.3.1.2 Các quá trình thủy động lực học trong sông

Do sông là dòng chảy liên tục nên trong sông luôn diễn ra các quá trình thủyđộng lực học như truyền tải, khuếch tán và phân tán các chất trong sông, hay quá

trình xáo trộn, pha loãng giữa dòng nước thải với nước sông và đóng một vai tròquan trọng trong quá trình phân hủy, đồng hóa các hợp chất ô nhiễm nhằm đảm bảoduy trì hệ sinh thái nước sông luôn ổn định Một số các quá trình tiêu biểu như:

- Quá trình truyền tải (advection): là chuyển động học dọc theophương dòng chảy hay chuyển động tịnh tiến: là sự vận chuyển vật chất dạnghòa tan hay dạng hạt mịn do sự di chuyển của khối lưu chất với vận tốc bằngvận tốc dòng chảy;

- Quá trình khếch tán (diffusion): là quá trình lan tỏa không phảitruyền tải, do sự di chuyển chất hòa tan nhằm phản ứng lại sự thay đổi nồng

độ Điều này có thể diễn ra ở mức độ phân tử do sự chuyển động Brow gây nên

do những chuyển động ngẫu nhiên của phân từ hòa tan, hoặc ở mức độ vĩ mô

do các xoay rối, và sự dịch chuyển vận tốc

- Quá trình phân tán (dispersion): Chuyển động ngẫu nhiên gây

ra do các đường dòng chảy khác nhau hay do các vận tốc khác nhau trongtrường

Hình 1.1 Sơ đồ mô phỏng các quá trình nhiệt động lực học trong nước sông

Có nhiều mô hình được xây dựng và sử dụng nhằm mô phỏng các quá trìnhnhiệt động lực học trong sông, và đã có nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoàinước xem xét những ứng dụng này [10,18,43] Các kết quả chạy kiểm nghiệm hayứng dụng trên một số thủy vực là khá khả quan, đều cho thấy các quá trình xáo trộn,khuếch tán trong sông làm cho chất thải được pha loãng với nước sông, sau mộtkhoảng thời gian và khoảng cách nhất định giữa điểm xả thải và khu vực hạ lưudòng chảy nồng độ chất thải được giảm xuống đáng kể

1.3.1.3 Vai trò hệ động thực vật thủy sinh trong sông

Sinh vật thủy sinh đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình vận độngcủa các con sông Chúng tồn tại trong sông, cùng tương tác lẫn nhau, cùng tươngtác với môi trường nước sông và cùng tạo nên trạng thái cân bằng của hệ sinh tháisông Bên cạnh đó, môi trường nước sông là nơi trú ngụ và tìm kiếm các chất cầnthiết cho sự tồn tại của mỗi một cơ thể sống, nơi đó diễn ra các quá trình trao đổichất cơ bản nhằm duy trì nhịp độ các hoạt động sống của cá thể Và các mối tươngtác đó được thể hiện qua các chuỗi thức ăn, lưới thức ăn

Trong môi trường nước, một số sinh vật có khả năng tự tổng hợp các chất từcác thành phần khoáng chất Đó là các sinh vật tự dưỡng, chúng thu nhận nhữngnăng lượng cần thiết từ môi trường ngoài như năng lượng ánh sáng hoặc năng lượnghoá học để tổng hợp các chất cần thiết cho sinh trưởng và phát triển và tạo nên nănglượng dự trữ Ngược lại, các sinh vật dị dưỡng không tự tổng hợp được các yếu tốcần thiết cho sự phát triển của nó, chúng lấy các chất dinh dưỡng có sẵn trong môitrường, qua quá trình oxy hoá tạo thành các hợp chất đơn giản hơn mà cơ thể có thể

sử dụng được Các quá trình đồng hóa và dị hóa diễn ra trong cơ thể sinh vật, sựchuyển hóa các chất trong môi trường tạo nên một chu trình khép kín, hay gọi làvòng tuần hoàn vật chất Trong môi trường tồn tại rất nhiều các vòng tuần hoàn vậtchất và chúng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo trạng thái cân bằng vậtchất trong môi trường Ngoài ra, có nhiều loài thủy sinh vật sử dụng các chất hữu

cơ, vô cơ tồn tại trong nước để tạo ra sinh khối sinh học và khi thủy sinh vật đưa các

chất này từ môi trường nước vào trong cơ thể của chúng cũng đồng nghĩa với việclàm giảm bớt các chất gây ô nhiễm hay chính cơ thể thủy sinh vật đã tự đồng hóacác chất ô nhiễm này làm cho nước sạch hơn, thường các loài có khả năng ăn cácchất ô nhiễm sống được ở môi trường nước bị nhiễm bẩn là cao

Như vậy, khả năng tự làm sạch của nguồn nước dựa vào hệ sinh thái thủysinh là một quá trình khá phức tạp, có sự giao thoa giữa hai quá trình trong sông với

hệ sinh thái thủy sinh tồn tại trong nó Khảo sát sự phân bố đa dạng sinh học trênlưu vực sông Nhuệ cho thấy thủy sinh vật trên lưu vực là khá đa dạng, có nhiều loài

có khả năng thích nghi trong môi trường nước bị nhiễm bẩn và đặc biệt góp phầntham gia vào quá trình trao đổi chất trong sông

Việc sử dụng hiệu quả thực vật thủy sinh trong việc giảm thiểu mức độ ônhiễm nguồn nước là một minh chứng điển hình thể hiện vai trò của sinh vật thủysinh trong quá trình tự làm sạch của sông Hiệu quả xứ lý ô nhiễm của một số loàithực vật thủy sinh và tảo đã được kiểm chứng trong các nghiên cứu thí nghiệm hay

áp dụng thực tiễn cũng đã chỉ ra được tiềm năng của chúng trong xử lý nguồn nước

bị ô nhiễm Các nghiên cứu cũng mô phỏng được quá trình vận chuyển ôxi từ khôngkhí vào trong nước nhờ bộ rễ, cho phép hình thành nhóm sinh vật hiếu khí quanh bộ

rễ của thực vật thủy sinh và các vi sinh vật hiếu khí đó là rất thích hợp cho việcphân giải sinh học các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản và sảnphẩm của quá trình này sẽ được thực vật sử dụng cho quá trình sinh trưởng và pháttriển Hơn thế, sự kết hợp giữa thực vật thủy sinh và các vi sinh vật có thể đạt hiệuquả xử lý cao hơn khi chúng hoạt động riêng lẻ

Một yếu tố quan trọng khác trong việc đánh giá khả năng tự làm sạch củamôi trường nước là vai trò của tảo và vi sinh vật Vi tảo là những cơ thể tự dưỡng cókích thước hiển vi nhưng trong một thời gian ngắn có thể tạo ra một sinh khối lớn,giàu hoạt chất sinh học hoặc có khả năng cố định nitơ khí quyển Trong nước, vi tảo

là sinh vật đầu tiên tạo ra năng suất sơ cấp, đồng thời tham gia vào quá trình làmsạch nước, do đó việc sử dụng vi tảo để làm sạch nước đã được nhiều người chú ý

Lê Xuân Tuấn và cộng sự, 2008 nghiên cứu khả năng làm giảm hàm lượng nitơ và

phôtpho trong môi trường nước của hai loài vi tảo (Platymonas sp và

Nanochloropsis oculata) trong điều kiện phòng thí nghiệm cho thấy cả 2 loài tảo

đều có khả năng làm sạch nước tốt Tảo Platymonas sp làm giảm hàm lượng PO4

3-đạt 27,42% đến 76,42%; NH4 đạt 29% đến 82,01%; NO3- đạt 33,78% đến75,78% Tảo Nanochloropsis oculata làm giảm hàm lượng PO43- đạt 30% đến52,08%; NH4+ đạt 37% đến 78,67%; NO3- đạt 42,16% đến 61,26%

Hình 1.2 Sơ đồ mô phỏng chuyển hoá chất ô nhiễm trong môi trường nước 1.3.2 Cơ sở phương pháp đánh giá ngưỡng chịu tải

Hệ sinh thái sông là tổng hợp các quá trình sinh – lý – hóa học phức tạp,chúng đồng thời diễn ra trong môi trường nước sông, cùng tương tác lẫn nhau nhằmduy trì trạng thái cân bằng của hệ sinh thái sông đó Tuy nhiên, các quá trình nàyluôn có xu thế thay đổi theo không gian (địa hình, địa chất, dòng chảy…) và thờigian và chính vì thế trạng thái cân bằng là không bền vững Như vậy, hệ sinh tháisông là rất nhạy cảm, rất dễ thay đổi khi có một yếu tố nào đó trong nó thay đổi hay

bị tác động bởi một yếu tố lạ từ môi trường bên ngoài vào Tuy nhiên, hệ sinh tháisông có khả năng tự điều chỉnh để trở về trạng thái cân bằng ban đầu hoặc thiết lậpmột trạng thái cân bằng mới để thích nghi với sự thay đổi đó Nhưng khả năng này

Lắng đọng

CH4

H

2S

DO

là giới hạn, khi sự thay đổi hay tác động là lớn, vượt quá giới hạn chịu đựng thìtrạng thái cân bằng của hệ sinh thái sông sẽ bị phá vỡ

Để lấy lại trạng thái cân bằng ban đầu, theo thời gian, qua nhiều biến đổi lýhọc, hóa học và sinh học xảy ra trong nguồn nước, các chất ô nhiễm do nước thảimang vào được giảm dần Hay còn gọi là khả năng tự làm sạch (TLS) của nguồnnước sông Như vậy, khả năng TLS của sông là khả năng loại bỏ, giảm thiểu cácchất ô nhiễm thông qua các quá trình biến đổi vật lý, hóa học, sinh học xảy ra trongdòng lòng sông và là cơ sở đánh giá năng lực môi trường (GESAMP, 1986) hay sứctải của môi trường nước (Luật BVMT, 2005) Khả năng TLS các chất ô nhiễm củasông phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm đặc điểm, hình thái của dòng sông; chế

độ thủy văn, đặc điểm khí hậu trong lưu vực (diện tích bề mặt, độ nông sâu, cacbonlớp trầm tích, vận tốc dòng chảy, nhiệt độ, độ pH, độ mặn, hàm lượng các chất lơlửng, thành phần hóa sinh trong sông…)

Như vậy, với mỗi dòng sông khác nhau sẽ được đặc trưng bởi khả năng TLS,sức chịu tải khác nhau và tương ứng một lượng chất ô nhiễm tối đa nước sông cóthể tiếp nhận mà vẫn đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng môi trường nướcsông đó, hay còn gọi là ngưỡng chịu tải của môi trường nước sông

Dựa vào phương pháp luận xác định ngưỡng chịu tải của môi trường nướcsông, Bộ tài nguyên và môi trường (BTN&MT) đã bước đầu xây dựng phương phápđánh giá ngưỡng chịu tải môi trường nước sông thông qua tính toán khả năng tiếpnhận chất thải của nguồn nước bằng áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượngthông qua ban hành thông tư số 02/2009/TT-BTNMT ngày 19/03/2009, quy địnhđánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của các thủy vực Phương pháp được môphỏng dựa trên phương trình sau:

Khả năng tiếp nhận Tải lượng ô nhiễm Tải lượng ô nhiễm sẵn

của nguồn nước đối ≈ tối đa của chất ô – có trong nguồn nước

với chất ô nhiễm nhiễm của chất ô nhiễm

(1.1)

Phương trình (2.1) có thể được viết lại như sau:

Ec = ( Cmax - Co ) x ( V + v ) (1.2)

Trong đó: Ec – là khả năng tiếp nhận của môi trường nước sông đối với chất

ô nhiễm;

V – là thể tích nước của thủy vực (khúc sông)

Co – là nồng độ chất ô nhiễm tại thời điểm ban đầu;

Cmax – tải lượng tối đa theo tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam đối với

mục đích sử dụng nước của thủy vực (khúc sông)

d = V v - là tỉ lệ giữa lượng thể tích nước trao đổi với các thủy

vực khác (v) và thể tích nước của lưu vực đang nghiên cứu (V).Thể tích nước trao đổi (v) là lượng nước chảy vào (dòng vào - DV) khúcsông đang nghiên cứu trong khoảng thời gian tính toán lượng chất ô nhiễm – nănglực môi trường (thường là một ngày đêm) Quy chuẩn của Việt Nam tương ứng vớimục đích sử dụng nước từ thủy vực đang nghiên cứu Khi nghiên cứu tính toán tảilượng chất ô nhiễm đối với dòng sông, do mục đích sử dụng nước đối với từng đoạnsông có thể khác nhau nên nồng độ tối đa Cmax cũng khác nhau

Hay có thể biểu diễn dưới dạng phương trình tương đương như sau:

Ec = ( Cmax - Co ) x ( V + v ) (1.3)

Ta có thể thấy rằng, năng lực môi trường của khúc sông đang nghiên cứubằng tích của phần chênh lệch giữa nồng độ tối đa Cmax và nồng độ ban đầu Co củachất ô nhiễm và tổng thể tích nước lưu vực và thể tích nước bổ sung từ thượng lưu

đổ về trong một đơn vị thời gian nghiên cứu Đó chính là lượng chất ô nhiễm được

bổ sung thêm vào để nồng độ ô nhiễm tăng từ giá trị ban đầu (Co) đến giá trị tối đa(Cmax) có thể chấp nhận được theo quy chuẩn môi trường Việt Nam Như vậy, nănglực môi trường cao khi độ chênh lệch nồng độ và thể tích thủy vực càng lớn vàngược lại

Từ đó xây dựng phương trình tính toán như sau:

L tn = (L tđ – L n – L t ) * F s (2.4)

Trong đó: L tn (kg/ngày): Khả năng tiếp nhận tải lượng chất ô nhiễm của

nguồn nước;

L tđ (kg/ngày): Tải lượng ô nhiễm tối đa của nguồn nước đối với

chất ô nhiễm đang xem xét;

L n (kg/ngày): Tải lượng ô nhiễm có sẵn trong nguồn nước sông;

L t (kg/ngày): Tải lượng ô nhiễm của chất ô nhiễm đưa vào nguồn

nước sông;

F s: Hệ số an toàn, có giá trị trong khoảng 0,3<Fs<0,7

* Các nguyên tắc chung của phương pháp

- Quá trình đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồnnước tại đoạn sông có điểm xả nước thải phải xem xét tổng thể các yếu tốsau:

+ Mục đích sử dụng nguồn nước cho các hoạt động kinh tế - xã hội và môitrường;

+ Đặc điểm của nguồn nước, bao gồm các đặc điểm về dòng chảy và chấtlượng nước;

+ Đặc điểm của nguồn xả thải, bao gồm lưu lượng, phương thức, chế độ xảnước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải;

+ Ảnh hưởng do nước thải từ các nguồn thải thượng lưu đến đoạn sông đượcđánh giá;

+ Việc sử dụng nước và đặc điểm các nguồn xả nước thải phía hạ lưu đoạnsông được đánh giá;

+ Các quá trình xảy ra trong dòng chảy, bao gồm quá trình pha loãng lắngđọng và biến đổi các chất trong dòng chảy

- Trong quá trình đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải củanguồn nước cần xem xét, cân nhắc đầy đủ các tác động tiêu cực ở mức độ

cao nhất mà việc xả thải có thể gây ra đối với các mục đích sử dụng nguồnnước ở đoạn sông được đánh giá; việc sử dụng nước và các rủi ro do việc xảnước thải ở hạ lưu đoạn sông được đánh giá.

- Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước phải được đánhgiá trong điều kiện nguồn nước mùa kiệt

* Điều kiện áp dụng

Việc áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng được trình bầy trong thông

tư 02/2009/TT-BTNMT, ngày 19/03/2009 phải tuân theo một số giả thiết sau:

- Khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm được đánh giá đối với mộtnguồn xả thải trên đoạn sông với giả thiết là không có sự thay đổi về tốc độdòng chảy lẫn chất lượng nguồn nước tiếp nhận phía thượng lưu trongkhoảng thời gian đánh giá;

- Khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm là đồng đều trên toàn đoạnsông;

- Quá trình hòa tan, xáo trộn chất ô nhiễm trong nguồn nước tiếpnhận là hoàn toàn và xảy ra ngay sau khi xả thải;

- Mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp nhận đã được xác định

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.4 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng: môi trường nước sông.

Phạm vi: Đoạn sông Nhuệ chảy qua thành phố Hà Nội (từ cống Liên Mạc tới Cống

Thần)

Trung tâm TVKTTV và MT, 2010

Hình 2.3 Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu

1.4.1 Đặc điểm tự nhiên của lưu vực sông Nhuệ

1.4.1.1 Vị trí địa lý

Hệ thống sông Nhuệ, nằm trong vùng châu thổ sông Hồng với chiều dài trụcchính là 74 km Sông Nhuệ bắt đầu từ cống Liên Mạc (tại xã Thuỵ Phương, Hà nội)lấy nước từ sông Hồng và kết thúc là cống Phủ Lý (Hà Nam) đổ vào sông Đáy.Phía Đông Bắc là sông Hồng, phía Tây là sông Đáy, phía Nam là sông Châu Giang.Nhìn chung, lưu vực sông Nhuệ có hướng dốc từ Bắc xuống Nam, vùng cao nằmven sông Hồng và sông Đáy, thấp dần về phía Nam khoảng đoạn giữa sông Nhuệ

Trung tâm TVKTTV và MT, 2010

Hình 2.4 Bản đồ vị trí địa lý khu vực nghiên cứu

1.4.1.2 Khí hậu

Khí hậu khu vực nghiên cứu mang đầy đủ những thuộc tính cơ bản của khíhậu miền Bắc Việt Nam đó là nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mùa đông khá lạnh và ít

mưa, mùa hè nắng nóng nhiều mưa tạo nên bởi tác động qua lại của các yếu tố: bức

xạ mặt trời, địa hình, các khối không khí luân phiên khống chế

 Chế độ nắng

Khu vực nghiên cứu nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, với lượngbức xạ tổng cộng trung bình năm khoảng 105 - 120 Kcal/cm2 và có số giờ nắngthuộc loại trung bình, đạt khoảng 1600 - 1750 giờ/năm, trong đó tháng VII có số giờnắng nhiều nhất đạt 200 - 230 giờ/tháng và tháng II, III có số giờ nắng ít nhấtkhoảng 25 - 45 giờ/tháng

Chế độ nắng cũng giống như chế độ nhiệt, nó ảnh hưởng đến tốc độ và dạngphân huỷ các hợp chất hữu cơ và hàm lượng ôxy hoà tan trong nước

 Chế độ nhiệt

Nhiệt độ trung bình năm đạt từ 25 - 27oC Mùa đông nhiệt độ trung bình 18

-20oC, mùa hè từ 27 - 30oC Chế độ nhiệt của nước phụ thuộc vào chế độ nhiệt củakhông khí đã ảnh hưởng đến các quá trình hoá lý xảy ra trong nước, nó ảnh hưởngđến đời sống các vi sinh vật và vi khuẩn sống trong nước

 Chế độ gió

Mùa đông gió có hướng thịnh hành là Đông Bắc, tần suất đạt 60 - 70% Mùahè các tháng V, VI, VII hướng gió ổn định, thịnh hành là Đông và Đông Nam, tầnsuất đạt khoảng 60 - 70% Tháng VIII hướng gió phân tán, hướng thịnh hành nhấtcũng chỉ đạt tần suất 20 - 25%

Các tháng chuyển tiếp hướng gió không ổn định, tần suất mỗi hướng thay đổitrung bình từ 10 - 15%

 Chế độ mưa ẩm

Phần tả ngạn lưu vực lượng mưa từ 1500 - 1800 mm, nhỏ nhất ở thượngnguồn sông Nhuệ

Mùa mưa trùng với thời kỳ mùa hè, từ tháng V X, lượng mưa chiếm 80 85% tổng lượng mưa năm, đạt từ 1200 - 1800 mm với số ngày mưa vào khoảng 60 -

-70 ngày

Lượng mưa các tháng mùa khô đều dưới 100 mm/tháng, trong đó tháng XII,

I, II, III dưới 50 mm/tháng Trong thời kỳ này dòng chảy nhỏ, chủ yếu phụ thuộcvào thời gian mở cống Liên Mạc

Sở được xây dựng và đưa vào hoạt động thì khi đập Thanh Liệt đóng, nước chuyển

về hồ Yên Sở, hệ thống bơm tiêu chủ động bơm nước ra sông Hồng, tiêu thoát nướccho nội thành

Cao độ của lưu vực sông Nhuệ thay đổi từ +1,0m đến 9,0m với địa hìnhdạng lòng máng cao ở phần sông Hồng, sông Đáy và thấp dần vào sông Nhuệ vớiđiểm lấy nước chính là hệ thống cống Liên Mạc ở phía Bắc

Hệ thống sông Nhuệ được ngăn cách với các lưu vực khác bởi hệ thống đêsông Đáy ở phía Tây, hệ thống đê sông Hồng ở phía Bắc và phía Đông Bên tronglưu vực cũng hình thành các tiểu khu được phân chia theo địa hình, hệ thống giaothông (đường sắt, đường liên huyện), hệ thống đê bao của các sông La Khê, sôngVân Đình, sông Châu, sông Tô Lịch, sông Hồng, sông Đáy …

Chế độ thuỷ văn các sông, kênh trong hệ thống có mối liên hệ chặt chẽ vớicác sông bao ngoài hệ thống Trên lưu vực, mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 cho đến tháng

10 hàng năm, đóng góp từ 70 đến 80 % lượng dòng chảy cả năm Vào mùa kiệt, từtháng 11 tới tháng 5, nước trong lưu vực được cung cấp chủ yếu từ sông Hồng.[8]

Vào mùa lũ, khi mực nước sông Hồng, sông Đáy và sông Châu cao thì khảnăng tiêu tự chảy của hệ thống rất hạn chế Nguồn nước mặt cung cấp cho hệ thống

trong mùa cạn chủ yếu từ sông Hồng qua cống Liên Mạc và trạm bơm lấy nước từsông Hồng chẳng hạn như Hồng Vân, Đan Hoài

Nước dưới đất là nguồn cung cấp chủ yếu cho sinh hoạt ở nông thôn bằngcác hệ thống giếng gia đình

Thêm vào đó, với vị trí và vai trò quan trọng của của sông Nhuệ trong hệthống sông Hồng, hệ thống các công trình thủy lợi cũng ảnh hưởng khá lớn đến chấtlượng môi trường nước sông Nhuệ Cụ thể như sau:

- Việc vận hành đóng, mở cống Liên Mạc nhằm mục đích bổ sung nước từsông Hồng, phục vụ tưới tiêu nông nghiệp có thể làm giảm đáng kể hàm lượng cácchất ô nhiễm do quá trình pha loãng Tuy nhiên, những năm gần đây mực nướcsông Hồng xuống xuống quá thấp, lưu lượng nước đi qua cống Liên Mạc sẽ nhỏ,không đủ để pha loãng nên mức độ ô nhiễm giảm không đáng kể

- Chế độ vận hành đập Thanh Liệt cũng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượngnước sông Sông Nhuệ phải tiếp nhận một lưu lượng nước lớn từ sông Tô Lịch quađập Thanh Liệt, dẫn đến ô nhiễm trên một đoạn sông dài

- Trạm bơm Yên Sở có nhiệm vụ bơm nước thải của khu vực thành phố đổvào sông Hồng, góp phần làm giảm hàm lượng các chất gây ô nhiễm nước sôngNhuệ Tuy nhiên hiện nay do trạm bơm Yên Sở đang được nâng cấp công suất, nêntại nhiều thời điểm trạm bơm Yên Sở không hoạt động hoặc hoạt động cầm chừng,

do vậy một lượng lớn lượng nước thải từ Thành phố Hà Nội vẫn được xả trực tiếp

ra sông

Hình 2.5 Bản đồ hệ thống thủy văn lưu vực sông Nhuệ

1.4.1.4 Đặc điểm hệ sinh thái thủy sinh

Dựa vào sự phân bố đa dạng sinh học các loài thủy sinh vật trên lưu vực sôngNhuệ - Đáy cho thấy thủy sinh vật trên lưu vực sông có nhiều chủng loài có khảnăng sống trong môi trường nước bị nhiễm bẩn và đặc biệt góp phần tham gia vàoquá trình làm sạch của sông, bao gồm các loài sau:

Thực vật thuỷ sinh: là nhóm hấp thụ các chất vô cơ và hữu cơ, TLS chúng

nhờ quá trình quang hợp chuyển thành các dạng chất phức tạp trong tế bào sống Cóthể chia thực vật thủy sinh thành các nhóm như sau:

* Thực vật lá nổi: Có rễ hoặc thân ngầm mọc trong đáy bùn đáy, bé, nhỏ, trôinổi trên mặt nước Khu vực phân bố tới độ sâu 3m có khi còn phân bố tại khu vựcsâu hơn Những loài này phần sinh trưởng ở trong nước (chủ yếu là thân rễ và thânngầm) Lá bao gồm lá chìm trong nuớc và lá nổi và đặc trưng của hai loại lá là khácnhau Điển hình trong nhóm này có các loài như cây ấu, trang súng, súng, sen Cácloại thực vật này chủ yếu phân bố trên sông Nhuệ tại khu vực cống Liên Mạc, cầuHồng Phú…Ngoài ra còn có nhóm có tính mọc trên cạn mạnh hơn mọc dưới nước,nên khi nước rút xuống, nơi sinh trưởng hoàn toàn không bị nhô lên khỏi mặt nước

Sông Nhuệ

chúng vẫn sống và sinh trưởng được Vì vậy ở khu vực ẩm ướt cách xa bờ cũngthấy loài này xuất hiện Thường gồm các loài rau ngổ, rau dệu, đồng thời xuất hiệnmột số loài sống dưới nước điển hình như cỏ nhãn tử Mã lai, rong duôi chồn, rongđuôi chồn vòng và thực vật lá nổi như rau bợ với hình thái có sự thay đổi cũng cóthể sinh trưởng trong khu vực sông.

* Thực vật sống nổi: Là những loài nổi trên mặt nước hoặc trong nước Rễcủa chúng nói chung thoái hoá hoặc thiếu Lá của chúng mang đặc trưng của thựcvật lá nổi Những loài chìm dưới nước như rong đuôi chó, bèo Ba náng (thuộc họbèo tấm) Các loài này xuất hiện một phần trên sông Nhuệ như: cống Liên Mạc,Đồng Quan, cống Thần

Thực vật nổi (Phytoplankton): (Tảo) là sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng

CO2 và bicacbonat làm nguồn C, nguồn N và P vô cơ thường tồn tại dưới dạng NH4

và PO43- để cấu tạo nên tế bào dưới tác dụng của ánh sáng làm tăng sinh khối và giảiphóng O2

* Nhóm tảo Lam dạng sợi và dạng tập đoàn: Các loài thuộc chi Mirosystisthuộc họ Chroococcaceae bao gồm các loài như M.aeruginosa M.pulverea có dạnghình cầu, phân bố không có quy luật ở bên trong tập đoàn hình cầu, elip hay hìnhcầu trải dài với những lỗ thủng là loài thường xuất hiện trên sông nhưng chúngkhông gây nên hiện tượng nở hoa nếu như nước sông luôn có dòng chảy được traođổi Tuy nhiên khi hồ chứa trên sông hình thành thì chúng là loài thường gây ra hiệntượng nở hoa Nhóm thực này phân bố là khá phổ biến trên sông Nhuệ

* Nhóm tảo Lục dạng sợi: Các loài trong chi Spirogyra thuộc họZygnemataceae là thể hình sợi, không phân nhánh, thể sắc tố mọc ở biên từ một đếnnhiều, hình đai xoắn ốc dài, mỗi cái có một hàng đản bạch phân bố tại các khu vực

ô nhiễm

* Nhóm tảo Silíc dạng sợi: Các loài thuộc chi Melosira, họ

Coscinodiscaceae cũng có hiện tượng như trên Là tập đoàn gồm các tế bào hình trụ

tròn do mặt vỏ nối liền nhau thành thể dạng sợi Phân bố tập trung khá nhiều trênsông Nhuệ.

Động vật Đáy (Zoobenthos): Nhóm Thân mềm chân bụng Mollusca

-Gastropoda có họ ốc Viviparidae gồm các loài: Ốc vặn Angulyagra polyzonata và

Ốc đá Sinotaia aeruginosa sống trong các thuỷ vực sông hồ, ao, ruộng Nhóm Thân mềm hai mảnh vỏ Mollusca - Bivalvia có họ Hến Corbiculidae với loài Corbicula

baudoni sống tại sông, hồ, ao, ruộng.

1.4.2 Đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội

Dân số các quận, huyện của thành phố Hà Nội thuộc LVS Nhuệ - Đáy tínhđến hết năm 2008 là 3.397.200 người, trong đó dân số tập trung đông ở các quậntrong nội thành Mật độ dân số trung bình trong khu vực là 3431,3 người/km2, caohơn cả mật độ dân số trên toàn thành phố Hà Nội (1.939,5 người/km2) Qua bản đồmật độ phân bố dân cư (Hình 1.5) nhận thấy rằng mật độ dân số là cao nhất cũngchủ yếu ở khu vực các quận nội thành