Ứng dụng mô hình toán học mô phỏng chất lượng nước sông Đáy

Các kết quả đo đạc và tính toán dài năm tại các trạm thủy văn trên hệ thống sông Đáy cho thấy: Nhìn chung, khoảng 85% lượng nước của hệ thống sông Đáy-Nhuệ được cung cấp bởi sông Hồng, c

MỞ ĐẦU

Tài nguyên nước, nói chung và tài nguyên nước mặt, nói riêng là một trong

những yếu tố quyết định sự phát triển kinh tế xã hội của một vùng lãnh thổ hay một

quốc gia Sự gia tăng dân số, quá trình công nghiệp hoá và đô thị hoá diễn ra mạnh mẽ

làm tăng nhu cầu sử dụng nước trong khi nguồn tài nguyên nước không thay đổi

Chính vì vậy dẫn đến việc tài nguyên nước bị suy giảm nghiêm trọng cả về chất và

lượng Nước thải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt không những gây ô nhiễm

nguồn nước mặt mà chúng còn gây ô nhiễm các tầng nước dưới đất [13], gây ảnh

hưởng tới sức khoẻ con người và đồng thời ảnh hưởng tới chu trình sinh-địa-hoá trong

các hệ thống sông

Lưu vực sông Đáy- Nhuệ nằm ở hữu ngạn sông Hồng với diện tích tự nhiên là

7949 km2 chảy qua các tỉnh và thành phố Hòa Bình, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định và

Ninh Bình Đây là vùng lãnh thổ có điều kiện tự nhiên, môi trường phong phú đa dạng,

có vị trí địa lý đặc biệt quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của vùng

Đồng bằng sông Hồng trong đó có Thủ đô Hà Nội Do lưu vực sông Nhuệ - Đáy có

nhiều phụ lưu lớn chảy qua các thành phố, thị xã, thị trấn, tụ điểm dân cư, khu công

nghiệp, khu chế xuất, dịch vụ, làng nghề, nên đã nảy sinh hàng loạt các vấn đề môi

trường bức xúc như lũ lụt, úng ngập, thoái hóa đất, ô nhiễm môi trường đất, nước,

không khí, Lưu vực sông Nhuệ - Đáy hiện nay đang chịu tác động mạnh mẽ của các

hoạt động kinh tế, xã hội, nhất là của các khu công nghiệp, làng nghề, khu khai thác và

chế biến Sự ra đời và hoạt động của hàng loạt các khu công nghiệp thuộc các tỉnh,

thành phố, các hoạt động tiểu thủ công nghiệp trong các làng nghề, cùng với các hoạt

động khai thác, chế biến khoáng sản, canh tác trên hành lang thoát lũ, chất thải bệnh

viện, trường học, đã làm cho môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng của

lưu vực sông Nhuệ - Đáy bị biến đổi [60] Trong khi đó, nguồn nước từ hệ thống sông

này vẫn đang được sử dụng để cung cấp ngược lại cho các hoạt động sản xuất công -

nông nghiệp, và đặc biệt là được sử dụng như nguồn nước sinh hoạt ở một số khu vực

(thị xã Phủ Lý, Hà Nam) Vì vậy yêu cầu cấp thiết đặt ra là đánh giá hiện trạng chất

lượng nước sông để làm cơ sở dữ liệu cho việc bảo vệ, xử lý và quản lý nguồn nước và

nhằm đảm bảo cung cấp nguồn nước sạch phục vụ cho dân sinh

Tháng 12 năm 2005, Chủ tịch Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã kí

thoả thuận hợp tác khoa học với Cơ quan nghiên cứu khoa học Pháp và Đại sứ quán

Pháp tại Việt Nam về việc quan trắc và khảo sát môi trường nước lưu vực sông Đáy

Theo đó, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST) hợp tác với Cơ quan nghiên

cứu quốc gia Pháp (ANR) trong lĩnh vực quan trắc và khảo sát môi trường lưu vực

sông Đáy với các nội dung chính sau:

- Kết hợp với các nhà khoa học Pháp trong công tác quan trắc và điều tra môi

- Tổ chức hội thảo, hội nghị khoa học về lĩnh vực điều tra môi trường nước và về các kết quả thu được Qua dự án này phía Pháp giúp đào tạo ngắn hạn các cán bộ nghiên cứu của Việt Nam và thông qua các buổi hội nghị, hội thảo nhiều cán bộ nghiên cứu trẻ được tiếp xúc trao đổi kinh nghiệm với các nhà khoa học hàng đầu của Pháp

Mục tiêu của Nhiệm vụ:

+ Có được cơ sở dữ liệu và thực hiện mô hình hoá chuyển tải các chất dinh dưỡng trong môi trường nước sông Đáy thông qua việc nghiên cứu chất lượng nước hệ thống sông Đáy, lấy trọng điểm là nghiên cứu mức độ ô nhiễm dinh dưỡng

+ Tăng cường tiềm lực cán bộ thông qua dự án hợp tác với Cộng hoà Pháp Đây là mục tiêu và nhiệm vụ thuộc dự án tổng thể về nghiên cứu xác định ảnh hưởng của chất thải đô thị và nông nghiệp đến quá trình phú dưỡng trong vùng lưu vực đồng bằng sông Hồng theo ký kết hợp tác giữa Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp

Nội dung nghiên cứu của Nhiệm vụ:

Nội dung I:

1 Khảo sát, thu mẫu và phân tích định kỳ hàng tháng: lấy mẫu và phân tích hàng tháng trong thời gian 2007-2008 tại ba điểm trên hệ sông Đáy-Nhuệ (Khe Tang, Cầu Quế và Cầu Đọ, xem ảnh phụ lục), để đánh giá chất lượng nước

2 Khảo sát và thu mẫu định kỳ dọc sông: lấy mẫu và phân tích tiến hành khảo sát dọc sông Đáy (4 lần/năm trong hai năm 2007-2008) tại 6 điểm để đánh giá chất lượng nước

3 Vận hành các trạm quan trắc tự động trên sông Nhuệ và sông Đáy, sử dụng thiết bị đo và lấy mẫu tự động ISCO 7200 và Hydrolab Sonde 4A– Các chỉ tiêu ghi đo

tự động ở các trạm như pH, DO, độ dẫn điện, độ đục, độ muối và nhiệt độ

4 Khảo sát, lấy mẫu và phân tích mẫu nước thải về mặt dinh dưỡng tại 44 nguồn thải nông nghiệp và 20 nguồn thải công nghiệp thuộc lưu vực sông Đáy

Nội dung II:

1 Xác định diễn biến dinh dưỡng trong môi trường nước sông Đáy dựa vào các kết quả phân tích của nội dung I

2 Đánh giá ảnh hưởng của chất lượng nước sông Nhuệ tới sông Đáy nhằm xác lập nguyên nhân của hiện trạng ô nhiễm

Nội dung III:

Xây dựng cơ sở dữ liệu cho môi trường nước lưu vực sông Đáy

Nội dung IV:

Ứng dụng mô hình toán học mô phỏng chất lượng nước sông Đáy

Các kết quả thu được sẽ góp phần vào việc đánh giá chất lượng môi trường nước hệ thống sông Đáy - Nhuệ và làm cơ sở dữ liệu cho việc xử lý nguồn ô nhiễm,

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯU VỰC SÔNG ĐÁY

1.1 Điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Việt Nam có mạng lưới sông ngòi dày đặc, trong đó có 13 hệ thống sông lớn có

diện tích lưu vực trên 10.000km2 Trong số 13 hệ thống sông lớn này, có 9 hệ thống

sông bao gồm Hồng (72.700 km2), Thái Bình (15.180 km2); Mêkông (70.520 km2),

Đồng Nai (36.261 km2), Cả-La (21.230 km2), Mã - Chu (17.600 km2), Ba (13.800

km2), Kỳ Cùng - Bằng Giang (11.200 km2) và Thu Bồn (10.350 km2) có tổng diện tích

lưu vực chiếm tới gần 93% tổng diện tích lưu vực sông toàn quốc và xấp xỉ 80% diện

tích quốc gia [61]

Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Đáy-Nhuệ [90]

Lưu vực sông Đáy-Nhuệ có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên Lưu vực sông Đáy-Nhuệ nằm ở hữu ngạn sông Hồng, thuộc phần Tây Nam của vùng đồng bằng Bắc Bộ, với diện tích tự nhiên 7.949 km2 (chiếm khoảng 2% diện tích tự nhiên của Việt Nam) (Hình 1.1)

Lưu vực sông Đáy-Nhuệ có tọa độ địa lý từ 20000’ - 21020' vĩ độ Bắc và

105000’ - 106030' kinh độ Đông, được tính từ vùng núi cao Ba Vì- Hà Tây và vùng núi cao Hoà Bình kéo dài xuống đồng bằng hướng về phía Đông Nam, tới đường bờ biển của tỉnh Nam Định, Ninh Bình Lưu vực có dạng dài, hình nan quạt, bao gồm tỉnh 6

tỉnh Hà Tây (cũ), Hà Nam, Ninh Bình, Nam Định, Hoà Bình và thành phố Hà Nội [13]

Tỉnh Hòa Bình: gồm huyện Lương Sơn, Kim Bôi, huyện Lạc Thủy và huyện Yên Thủy Thành phố Hà Nội: gồm huyện Từ Liêm, huyện Thanh Trì và khu vực nội thành bên hữu ngạn sông Hồng Tỉnh Hà Tây(cũ): toàn bộ tỉnh Hà Tây gồm thị xã Hà

Đông và Sơn Tây, huyện Thạch Thất, huyện Quốc Oai, huyện Phúc Thọ, huyện Đan Phượng, huyện Hoài Đức, huyện Thường Tín, huyện Phú Xuyên, huyện Thanh Oai, huyện Ứng Hòa, huyện Chương Mỹ và huyện Mỹ Đức

Hình 1.2 Các trạm khí tượng trong vùng lưu vực sông Đáy và đồng bằng sông

Hồng [Cục Bảo vệ Môi trường, 2006]

Tỉnh Hà Nam: toàn bộ tỉnh Hà Nam gồm thị xã Phủ Lý, huyện Duy Tiên,

huyện Lý Nhân, huyện Kim Bảng, huyện Bình Lục và huyện Thanh Liêm

Tỉnh Nam Định: gồm thành phố Nam Định, huyện Nam Trực, huyện Vụ Bản,

huyện Trực Ninh, huyện Nghĩa Hưng và huyện Ý Yên

Tỉnh Ninh Bình: gồm thị xã Ninh Bình, thị xã Tam Điệp, huyện Gia Viễn,

Lưu vực được giới hạn như sau: Phía Bắc và phía Đông được bao bởi đê sông

Hồng kể từ ngã ba Trung Hà tới cửa Ba Lạt với chiều dài khoảng 242km Phía Tây

Bắc giáp với sông Đà từ Ngòi Lát tới Trung Hà với chiều dài khoảng 33km Phía Tây

và Tây Nam là đường phân lưu giữa lưu vực sông Hồng và lưu vực sông Mã bởi dãy

núi Ba Vì, Cúc Phương - Tam Điệp, kết thúc tại núi Mai An Tiêm (nơi sông Tống gặp

sông Cầu Hội) và tiếp theo là sông Càn dài 10km rồi đổ ra biển tại cửa Càn Phía Đông

và Đông Nam là biển Đông có chiều dài khoảng 95km từ cửa Ba Lạt tới Cửa Càn [86]

1.1.2 Đặc điểm thuỷ văn hệ thống sông Đáy-Nhuệ

Mạng lưới thủy văn trong lưu vực sông Đáy-Nhuệ

Mạng lưới sông ngòi trong lưu vực nghiên cứu tương đối phát triển, mật độ lưới

sông đạt 0,7 - 1,2 km/km2 Tổng lượng nước hàng năm của các sông suối trong lưu

vực sông Đáy khoảng 28,8 tỷ m3, trong đó lượng nước sông Đào Nam Định khoảng

25,7 tỷ m3 (chiếm 89,5%), sông Hoàng Long ở Hưng Thi chỉ có 0,68 tỷ m3 (chiếm

2,4%), sông Tích và sông Đáy ở Ba Thá khoảng 1, 35 tỷ m3 (chiếm 4,7%) [86]

Đặc trưng hình thái của các sông suối lưu vực sông Đáy - Nhuệ được trình bày

trong bảng sau:

Bảng 1.1 Đặc trưng hình thái sông suối lưu vực sông Đáy - Nhuệ [24]

Diện tích lưu vực (km 2 )

4 Nhuệ Sông Hồng cống Liên Mạc 1070 Phủ Lý 80

5 Châu Sông Hồng (Hưng Yên) 368 Phủ Lý 27

Sông Đáy: Sông Đáy nguyên là một phân lưu lớn đầu tiên của sông Hồng, bắt

đầu từ cửa Hát Môn chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam Nhưng đến năm 1937, sau

khi xây dựng xong đập Đáy thì nước sông Hồng không thường xuyên đổ vào sông Đáy

qua cửa đập Đáy trừ những năm phân lũ Hiện nay, phần đầu nguồn sông Đáy (từ km 0

đến Ba Thá dài 71 km) coi như đoạn sông chết và sông Đáy trở thành con sông tiêu

nước, làm nhiệm vụ phân lũ khi có lũ lớn trên sông Hồng Lượng nước để nuôi sông

Sông Nhuệ: dài khoảng 74 km (diện tích lưu vực khoảng 1070km) lấy nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc (Từ Liêm, Hà Nội) với lưu lượng nước khoảng 30m3/s Sông Nhuệ cung cấp nước cho hệ thống thủy nông Đan Hoài Sông Nhuệ còn đóng vai trò tiêu nước cho thành phố Hà Nội và thị xã Hà Đông rồi đổ vào sông Đáy tại thị xã Phủ Lý, tỉnh Hà Nam Sông đô thị Tô lịch thường xuyên đổ nước vào sông Nhụê với lưu lượng nước trung bình từ 11 -17m3/s, lưu lượng cực đại đạt 30 m3/s

Nước sông Nhuệ bị ô nhiễm do nhận nước thải của thành phố Hà Nội Đã xuất hiện nhiều sự cố về môi trường trên sông Nhuệ như cá chết hàng loạt do xả nước thải thành phố vào mùa cạn với lưu lượng lớn

Chế độ thủy văn

Chế độ thuỷ văn của sông Đáy rất phức tạp, chịu ảnh hưởng đồng thời của nhiều yếu tố như: chế độ mưa, chế độ nhiệt, chế độ thuỷ triều vịnh Bắc Bộ, hệ thống kênh tưới - tiêu và đặc biệt là chế độ thuỷ văn của sông Hồng (chủ yếu thông qua sông Đào nhận nước sông Hồng tại Nam Định và sông Nhuệ nhận nước sông Hồng qua cống Liên Mạc, Hà Nội) Trong lưu vực có 8 trạm đo thủy văn và hầu hết các trạm đo mực nước sông (Hình 1.3) Các kết quả đo đạc và tính toán dài năm tại các trạm thủy văn trên hệ thống sông Đáy cho thấy:

Nhìn chung, khoảng 85% lượng nước của hệ thống sông Đáy-Nhuệ được cung cấp bởi sông Hồng, chỉ có khoảng 15% là do các dòng chảy trong lưu vực Tổng lượng nước hàng năm của các sông suối trong lưu vực sông Đáy - Nhuệ khoảng 28,8 tỷ m3, trong đó lượng nước sông Đào (Nam Định) khoảng 25,7 tỷ m3 (chiếm 89,5%), sông Hoàng Long ở Hưng Thi chỉ có 0,68 tỷ m3 (chiếm 2,4%), sông Tích và sông Đáy ở Ba Thá khoảng 1,35 tỷ m3 (chiếm 4,7%)

Hình 1 3: Các trạm thủy văn trong vùng đồng bằng sông Hồng và trong lưu vực sông Đáy- Nhuệ

[Cục Bảo vệ Môi trường, 2006]

Hình 1 4: Mực nước trung bình tháng tại một số trạm trên lưu vực sông Đáy giai

đoạn 1960-1997: Các trạm thuỷ văn Ba Thá, Bến Đục, Phủ Lý, Ninh Bình đo mực nước trên sông Đáy; trạm Gián Khẩu trên sông Hoàng Long và trạm Nam Định trên

sông Đào [90]

1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội

Tài nguyên nước nói chung và tài nguyên nước mặt nói riêng là một trong những yếu tố quyết định sự phát triển kinh tế - xã hội của một vùng lãnh thổ hay một quốc gia Sự gia tăng dân số, quá trình công nghiệp hoá và đô thị hoá diễn ra mạnh mẽ làm tăng nhu cầu sử dụng nước trong khi nguồn tài nguyên nước không thay đổi Chính vì vậy dẫn đến việc tài nguyên nước bị suy giảm nghiêm trọng cả

về chất và lượng Nước thải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt không những gây

ô nhiễm nguồn nước mặt mà chúng còn gây ô nhiễm các tầng nước dưới đất [13],

gây ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và đồng thời ảnh hưởng tới chu trình địa-hoá trong các hệ thống sông

sinh-Lưu vực sông Đáy-Nhuệ có phạm vi không gian rộng, quá trình phát triển kinh tế với nhiều ngành nghề đa dạng thuộc hầu hết các lĩnh vực sản xuất Các hoạt động kinh tế xã hội đã và đang ngày càng trở thành tác nhân chủ yếu gây ra các vấn

đề về môi trường Lưu vực sông Đáy- Nhuệ nằm trong vùng kinh tế trọng điểm của vùng đồng bằng Bắc bộ, đây cũng là khu vực tiềm ẩn những nguy cơ gây ô nhiễm môi trường lớn nhất vùng đồng bằng sông Hồng bởi nhiều nguyên nhân Dưới đây trình bày một số yếu tố kinh tế - xã hội trong lưu vực, ảnh hưởng tới chất lượng môi trường trong lưu vực

0 50 100 150 200 250 300 350

1.2.1 Gia tăng dân số và phát triển đô thị

Lưu vực sông Đáy - Nhuệ là khu vực có dân cư, kinh tế - xã hội phát triển

liên tục từ rất lâu đời và hiện nay vẫn là vùng kinh tế - xã hội phát triển nhất đồng

bằng sông Hồng Lưu vực có số dân tổng cộng ước tính đến năm 2005 khoảng 8.7

triệu người người trong đó dân số đô thị chiếm khoảng 25% Tốc độ phát triển của

dân số thành thị đã tác động mạnh tới môi trường dân cư - đô thị của vùng cũng như

tính bền vững của môi trường

Đô thị hoá và thực trạng phát triển đô thị

Quá trình đô thị hoá diễn biến liên quan mật thiết đến môi trường đô thị,

lượng chất thải, tệ nạn xã hội, Trong vùng đã hình thành một mạng lưới đô thị, với

Hà Nội là thủ đô, thành phố Nam Định là đô thị loại 2, các thị xã tỉnh lị và thị xã

công nghiệp Diễn biến dân số thành thị của vùng nghiên cứu chịu sự tác động

nhiều của các yếu tố điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội, các chính sách kinh tế của

Trung ương và địa phương Với sự biến động dân số này, mức tăng dân số thành thị

bình quân /năm giai đoạn 1996 - 2006 là khoảng 4%

1.2.2 Phát triển sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp trong lưu vực

Theo báo cáo Môi trường quốc gia năm 2006 [14] thống kê đến năm 2004,

trong lưu vực sông Đáy có khoảng 4113 cơ sở sản xuất lớn, được phân bố không

đều tại 6 tỉnh trong lưu vực Các khu công nghiệp chính liên quan đến môi trường

nước sông là các khu công nghiệp có nguồn thải nguy hiểm như khu công nghiệp

Thượng Đình (Hà Nội), Vĩnh Tuy (Hà Nội), Cầu Diễn (Hà Nội), Cầu Bươu (Thanh

Trì), Văn Điển (Thanh Trì), Phú Xuyên, Thường Tín, thị xã Hà Đông (Hà Tây

cũ),

Các làng nghề với những sản phẩm truyền thống mang tính chất hàng hóa

cao và ngày càng tinh xảo đang được hồi phục, phát triển [74] Tuy nhiên, phần lớn

công nghệ và kỹ thuật áp dụng cho sản xuất nghề ở nông thôn lạc hậu, trình độ cơ

khí hóa còn thấp, thiết bị phần lớn đã cũ, không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, an toàn

và vệ sinh môi trường Các làng nghề chủ yếu tập trung sản xuất hàng hoá mà thiếu

đầu tư công nghệ, giải pháp thích hợp để xử lý chất thải

1.2.3 Hiện trạng sử dụng đất và phát triển nông nghiệp trong lưu vực

Trong lưu vực sông Đáy - Nhuệ, theo thống kê, diện tích đất nông nghiệp

chiếm phần lớn (49,5%) Đất rừng và đất trồng cây công nghiệp chiếm 19,1% và

13,8% Đất đô thị chỉ chiếm phần nhỏ, khoảng 4,9% (Hình 1.5)

Trong những năm gần đây, do quá trình đô thị hoá diễn ra mạnh mẽ, diện tích đất nông nghiệp trong lưu vực đã dần bị thay thế bởi diện tích đô thị hoặc các khu công nghiệp mới

Nông nghiệp vẫn là ngành sản xuất chính có đóng góp lớn vào kinh tế lưu vực sông Đáy Trong những năm qua sản xuất nông nghiệp tăng trưởng khá ổn định Trong nội bộ ngành nông nghiệp tỷ trọng ngành trồng trọt giảm dần trong khi

ngành chăn nuôi tăng dần trong giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2005 [74]

49.5

12.7 13.8

4.9 19.1

N«ng nghiÖp Rõng C©y c«ng nghiÖp

§« thÞ Kh¸c

Hình 1.5: Diện tích đất phân bố trong lưu vực sông Đáy -Nhuệ (tính theo %) [60]

Trong toàn bộ lưu vực, số dân tham gia hoạt động sản xuất nông nghiệp chiếm khoảng 60-70% tổng dân số thuộc lưu vực Hệ thống kênh tưới, tiêu dày đặc trong lưu vực đã và đang phục vụ đắc lực cho các hoạt động sản xuất nông nghiệp trong vùng Song song với việc phát triển kinh tế, các hoạt động canh tác phát triển mạnh cũng gây những ảnh hưởng đáng kể cho môi trường nước sông Đáy

Các hoạt động chăn nuôi và nuôi trồng thuỷ sản: Bên cạnh trồng trọt canh tác thì

chăn nuôi và nuôi trồng thuỷ sản đang được khuyến khích đầu tư phát triển trong lưu vực Trong nội bộ ngành nông nghiệp, tỷ trọng ngành trồng trọt giảm dần trong khi ngành chăn nuôi tăng dần trong giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2005

Hình 1 6 : Một số hoạt động canh tác nông nghiệp trong lưu vực

Số lượng gia súc, gia cầm chăn nuôi tại các tỉnh thuộc lưu vực được trình bày trong

bảng 1.2 [80]

Bảng 1.2 Số lượng gia súc, gia cầm thuộc 6 tỉnh trong lưu vực

năm 2005 (đơn vị: 1000 con)

Hà Nội Hà Tây Hà Nam Nam Định Ninh Bình Hòa Bình

2.1.1 Lấy mẫu và đo đạc tại hiện trường

Vị trí và thời gian thu mẫu

Các mẫu nước được lấy trong thời gian từ tháng 1 năm 2007 đến tháng 12

năm 2008 Cụ thể như sau:

- Lấy mẫu hàng tháng tại 3 điểm: Tiến hành lấy mẫu hàng tháng (mỗi tháng

lấy mẫu một lần) tại 3 điểm Cầu Quế, Cầu Đọ trên sông Đáy và tại điểm Khê Tang trên sông Nhuệ

- Lấy mẫu dọc sông theo đợt tại 6 điểm: Tiến hành lấy mẫu dọc sông vào các

tháng 6, 8 và tháng 11 năm 2007 Các điểm được quan tâm bao gồm: Đập Phùng, Cầu Mai Lĩnh, Cầu Tế Tiêu, Cầu Quế, Cầu Đọ (Hình 2.1, Hình 2.2 và Bảng 2.1)

Vị trí lấy mẫu trên sông Đáy:

- Đập Phùng: xã Hiệp Thuận, huyện Phúc Thọ, tỉnh Hà Tây, điểm lấy mẫu đại diện

cho chất lượng nước sông Đáy ở thượng nguồn

- Cầu Mai Lĩnh: Cầu Mai Lĩnh, xã Đồng Mai, huyện Thanh Oai, tỉnh Hà Tây, điểm lấy mẫu đánh giá chất lượng nước sông Đáy trước khi nhận nước sông Thanh Hà

- Cầu Tế Tiêu: Cầu Tế Tiêu, thị trấn Tế Tiêu, huyện Mỹ Đức, tỉnh Hà Tây, điểm lấy mẫu đánh giá chất lượng nước sông Đáy vùng trung lưu

- Cầu Quế: thị trấn Quế, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam, điểm lấy mẫu đánh giá chất lượng nước sông Đáy trước khi nhận nước sông Nhuệ

- Cầu Đọ: Xã Thanh Châu, thị xã Phủ Lý, tỉnh Hà Nam, điểm lấy mẫu đại diện cho chất lượng nước sông Đáy sau khi nhận nước sông Nhuệ

Vị trí lấy mẫu trên sông Nhuệ

- Khê Tang: Xã Cự Khê, huyện Thanh Oai, tỉnh Hà Tây Đây là điểm sau hợp lưu với sông Tô Lịch, đại diện cho chất lượng nước sông Nhuệ trước khi đổ vào sông

Đáy

Hình 2.1: Vị trí các điểm lấy mẫu nước trên hệ thống sông Đáy-Nhuệ

Hình 2.2: Hình ảnh các điểm lấy mẫu trên hệ thống sông Đáy-Nhuệ

Bảng 2.1: Toạ độ các điểm lấy mẫu trên hệ thống sông Đáy-Nhuệ

Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu

Thu mẫu nước

Các mẫu nước được lấy theo đúng tiêu chuẩn Việt nam 5996-1995 và được

lọc ngay bằng giấy lọc GF/F (Whatman) Phần mẫu nước lọc được bảo quản riêng

biệt trong lọ nhựa (PE) để phân tích các chất dinh dưỡng; bảo quản trong lọ thủy

tinh với axit HNO3 để phân tích cácbon hữu cơ hòa tan Mẫu nước không lọc dùng

để phân tích phốtpho tổng, nitơ tổng số, BOD và coliforms Các mẫu khi chưa có

điều kiện được phân tích ngay thì được bảo quản lạnh sâu

Thu mẫu thuỷ sinh vật

- Thu mẫu động vật nổi bằng lưới vớt hình chóp nón (kiểu Juday), đường

kính miệng lưới 25 cm, chiều dài lưới 90 cm, lưới vớt động vật nổi cỡ N046 (1/46 ô

trong 1 cm)

- Thu mẫu thực vật nổi: mẫu định tính được thu bằng lưới thực vật phù du

kích thước mắt lưới 40µm Lưới được kéo nhiều lần trên bề mặt nước Mẫu định

lượng được thu bằng cách lọc một thể tích nhất định qua lưới thực vật phù du

- Thu mẫu tảo silic bám: Các mẫu tảo silic bám trên giá thể cố định trong cột

nước như thực vật nổi, đá, sỏi được thu bằng cách cạo nhẹ trên bề mặt Các mẫu

sinh vật nổi (gồm cả các mẫu định tính và định lượng) và tảo silic bám được cố

định bằng dung dịch formol (4%)

Đo đạc tại hiện trường

Các chỉ tiêu hóa lý được đo tại thực địa bao gồm: nhiệt độ(0C), pH, độ dẫn

điện (µS/cm), độ đục (NTU), độ muối (‰) và hàm lượng ôxy hoà tan DO (mgO2/l)

và thế oxy hóa - khử được đo trực tiếp tại hiện trường sử dụng thiết bị Hydrolab

Multi-sonde 4a Surveyors (Hach, USA)

hệ thiết bị Các thông số lý, hóa của môi trường nước được đo liên tục tù theo mục đích của chương trình quan trắc đã được lựa chọn Thiết bị lẫy mẫu tự động bao gồm 24 bình, có thể lấy mẫu theo chương trình đặt sẵn tùy vào mục đích quan trắc, mẫu sau khi lấy được bảo quản lạnh

Cấu hình của thiết bị bao gồm:

+ Đầu đo đa năng: Dùng để đo nhanh các chỉ số hóa lý của môi trường nước, bao gồm 7 thông số sau: pH, ôxi hòa tan (DO), độ đục (turbidity), độ dẫn (conductivity), độ muối (salinity), thế ôxi hóa khử (ORP), nhiệt độ

+ Thiết bị tự động lấy mẫu: Gồm 24 bình, có thể lấy mẫu theo chương trình đặt sẵn, mẫu sau khi lấy được bảo quản lạnh

+ Thiết bị đo mưa: Thiết bị đo mưa được ghép nối với thiết bị lấy mẫu tự động và các thônh số đo được lưu trữ trong bộ nhớ của thiết bị

+ Thiết bị đo mực nước: là modul được ghép nối với thiết bị lấy mẫu tự động, khi có được tiết diện mặt cắt, từ chiều cao mực nước có thể tính được lưu lượng nước, phần mềm của thiết bị có chức năng tính toán cả chiều cao cột nước và lưu lượng nước

2.1.2 Phân tích mẫu trong PTN

Các chỉ tiêu dinh dưỡng: Phần mẫu nước sau lọc và mẫu nước không lọc

được sử dụng để xác định hàm lượng các chất dinh dưỡng, coliform

Bảng: 2.2 Các chỉ tiêu phân tích chất lượng nước và thiết bị dùng trong phân tích

Giới hạn định lượng

TT Chỉ tiêu phân

Giới hạn định lượng

Lấy một lượng mẫu xác định (tuỳ thuộc vào lượng chất hữu cơ có trong

mẫu) vào chai BOD thể tích 250 ml Thêm dung dịch hãm, định mức bằng nước cất

đã bão hoà oxy, cho vào tủ ấm ở 20OC, đo giá trị oxy hòa tan (DO1) Cho vào tủ ấm

để 5 ngày, sau đó lấy ra đo DO2 Từ DO1 và DO2 tính BOD5 (mg/l)

Xác định amoni ở bước sóng λ=655nm, amoni tác dụng với salixilat và ion

hypoclorit có sự tham gia của natri nitrosopentaxyano sắt(III) taxyano sắt(III) (natri

nitroprusiat) cho hợp chất màu xanh Các ion hypoclorit được tạo trong situ bằng

cách thuỷ phân kiềm của N,N'-dicloro-1,3,5-triazin 2,4,6 (1H,3H,5H) trion, muối

natri (natri dicloroisoxyanurat)

Phản ứng của Cloramin với Natri salixilat xảy ra ở độ pH 12,6 có sự tham

gia của natri nitroprusiat Bất kỳ chất cloramin nào có mặt trong mẫu thử cũng đều

được xác định Natri xitrat có trong thuốc thử để cản sự nhiễu do các cation, đặc

biệt là canxi và magie

Nitrit (NO 2 --N) (TCVN 6180-1996)

Trong môi trường axit octhophotphoric ở pH=1,9, ion NO2- phản ứng với

thuốc thử 4- aminobenzen sunfonamid để tạo thành muối diazo Muối này tạo phức

màu hồng với N-(1naphtyl)-1,2 diamonietan dihiroclorua Đo độ hấp thụ ở bước

sóng 540 nm

Đo phổ của hợp chất màu vàng được hình thành bởi phản ứng của axit sunfosalisilic (được hình thành do việc thêm natri salisilat và axit sunfuric vào mẫu) với nitrat, tiếp theo xử lý với kiềm Đo mầu ở bước sóng λ= 415nm

Tổng Nitơ (Total Nitrogen) (TCVN 6498-1999; US EPA 351.4l; ISO 11261 –

Tổng Photpho (Total Phosphorous) (TCVN 6202-1996; US EPA 365.3)

Photpho dạng hữu cơ được vô cơ hoá cùng với các photpho vô cơ chuyển sang photpho dạng octo photphat Octo photphat phản ứng với amoni molipđat trong môi trường axit tạo thành phức chất dị đa (axit molypdo photphoric) có màu vàng Phức chất vàng này được khử xuống dạng phức chất xanh mà photpho có hoá trị thấp hơn bằng axit ascobic Phức chất xanh tạo thành được đo tại bước sóng

λmax= 820 nm Từ đó xác định được photpho trong mẫu cần phân tích

Coliform (Standard method)

Nguyên tắc: Xác định theo phương pháp màng lọc

a Dụng cụ, thiết bị: Pipet, cốc thuỷ tinh, bình định mức, đĩa Petri nuôi cấy, màng

lọc, tủ ấm 35 + 0,5OC với độ ẩm 90%

b Tính toán

Số coliform đếm được x 100 Mật độ Coliform tổng số trong 100 ml = -

Vh

Vh: Thể tích mẫu được lọc (ml)

Hàm lượng các chất hữu cơ hòa tan (DOC):

Phần mẫu nước sau lọc được sử dụng để xác định hàm lượng tổng cacbon

hữu cơ hòa tan (DOC) bằng máy phân tích tổng cácbon hữu cơ ANATOC II (hãng SGE, Úc) thuộc Viện Hoá học các Hợp chất Thiên nhiên, dựa trên phương pháp

quang xúc tác [72] Nguyên lý của phương pháp là với sự có mặt của ánh sáng cực

tím và chất xúc tác titandioxit (TiO2) ở pH từ 3 đến 3,5 chất hữu cơ sẽ bị oxy hoá thành khí CO2 và nước Detector NDIR phát hiện cường độ khí CO2 thoát ra Hàm

lượng chất hữu cơ trong mẫu tỷ lệ thuận với hàm lượng khí CO2 thoát ra và được

biểu diễn bằng đơn vị mgC/l hoặc ppmC

Phân tích thủy sinh vật

- Phương pháp định tính thực vật phù du và tảo silic bám

Định tính bằng phương pháp hình thái so sánh dưới kính hiển vi có độ phóng

đại 400x và 1000 x, sử dụng trắc vi vật kính và trắc vi thị kính để đo kích thước

trung bình của tảo, quan sát chi tiết và mô tả chúng bằng hình vẽ, sau đó xác định

loài theo các tài liệu phân loại của Việt Nam, Nga, Đức, Pháp

- Phương pháp định lượng thực vật phù du

Định lượng phytoplankton được tiến hành với việc sử dụng buồng đếm

Sedgewick Rafter (20mm x 50mm x 1mm)

Số lượng tế bào được tính toán như sau:

trong đó: C: số lượng tế bào đếm được

L: chiều dài của mỗi thước (50mm)

D: chiều sâu của thước (1mm) W: chiều rộng của thước (1mm) S: số thước đếm

- Phương pháp định tính thực động vật nổi

- Phân tích định tính (xác định tên khoa học dựa trên đặc điểm hình thái) các

mẫu động vật nổi chủ yếu phân loại theo các sách định loại của các tác giả Việt

Nam và Trung Quốc

N Ln S

(trong đó: S - là tổng số loài trong mẫu; N: tổng số lượng cá thể trong mẫu)

- Đánh giá mức độ ô nhiễm của thuỷ vực thông qua chỉ số đa dạng loài (D)

theo bảng đánh giá của Stau và cộng sự,1970

No/mL = C x1000mm3/L x D x W x S

Bảng 2.3: So sánh chỉ số đa dạng tương ứng với mức độ ô nhiễm

3,0 - 4,5 Không ô nhiễm (oligosaprobic)

2,0 – 3,0 Ô nhiễm trung bình (β - mesosaprobic)

1,0 – 2,0 Ô nhiễm nặng (α - mesosaprobic)

0,0 – 1,0 Ô nhiễm rất nặng (polysaprobic)

Krebs (1972) cho rằng trong thực hành việc sử dụng chỉ số đa dạng nào trong các chỉ số khác nhau thường dùng trong sinh thái (anpha, d, H’, D) là không quan trọng miễn là chỉ số được sử dụng để kết hợp được hai đại lượng: số lượng loài và mật độ tương đối các loài thì chỉ số đó đã tóm được hầu hết các thông tin về

đa dạng sinh học Trong các chỉ số kể trên, chỉ số đa dạng (D) có tính ưu việt là dễ tính toán, có thể áp dụng cho tất cả các sinh vật và một điểm đặc biệt quan trọng là rất thuận tiện cho việc so sánh để đánh giá sự biến động chất lượng nước của một dòng chảy

2.1.3 Giới thiệu về mô hình sinh địa hóa RWQM1 và phần mềm thủy văn AQUASIM

Mô hình tổng quan và các phương trình động học được sao chép chủ yếu từ

mô hình RWQM1 Các sinh vật và các chất thuỷ sinh được gộp thành 4 nhóm chính: (1) các vật liệu vô cơ và các chất hoá học phổ biến trong nước tự nhiên; (2) nhóm các chất hữu cơ chứa các vật liệu hữu cơ có và không có khả năng phân huỷ dưới cả 2 dạng hoà tan và không tan; (3) nhóm tảo và (4) nhóm các vi khuẩn dị dưỡng và tự dưỡng hình 2.3

Trong mô hình tổng quan này, bên cạnh đầu vào và ra do nước vào và ra khỏi hệ, quá trình trao đổi chất giữa nước và trầm tích cũng như nước và khí quyển cũng được xét đến Các quá trình trao đổi này được thiết lập dựa trên các kết quả thí nghiệm xây dựng riêng cho hệ thống sông này

Hình 2.3: Sơ đồ khối cấu trúc mô hình sinh - địa – hóa

2.1.4 Giới thiệu về mô hình Riverstrahler

Mô hình Riverstrahler được xây dựng và áp dụng thành công cho một hệ

thống sông lớn ở Châu Âu như sông Seine, Danube, Loire, Marne …[5, 8, 9, 10, 33,

34] với mục tiêu chủ yếu là thiết lập mối liên hệ giữa sự biến đổi về không gian và

thời gian của chất lượng nước sông (đặc biệt là các chất dinh dưỡng và sinh khối)

với các tác động của các quá trình tự nhiên (các điều kiện địa chất, khí tượng – thủy

văn) và của con người (nguồn thải điểm và nguồn thải phát tán) trong lưu vực Và

đặc biệt mô hình có khả năng dự báo tỷ số cân bằng dinh dưỡng N : P : Si, chìa

khóa của kiểm soát phì dưỡng trong vùng nước ngọt và ven biển [6]

Mô hình này đã được áp dụng thành công lần đầu tiên với hệ thống sông bán

nhiệt đới: hệ thống sông Hồng [48, 49] Các kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình

Riverstrahler là mô hình thích hợp để mô phỏng chuyển hóa và chuyển tải các chất

dinh dưỡng (N, P, Si) cho hệ thống sông Hồng Mô hình đã tính toán và đưa ra các

Dị dưỡng, tự dưỡng Nitrifying

POM,

SOM

Thực vật phù du

Chất hữu cơ

Không khí

Trao đổi với trầm tích Trao đổi với trầm tích

Sinh trưởng thực vật

Vi sinh vật

Dinh dưỡng Thủy phân

Vi khuẩn tăng trưởng

Vi khuẩn tăng trưởng

Thực vật phù du chết

Vi khuẩn chết

Vi khuẩn chết Thực vật phù du chết

Trầm tích Trầm

Cấu trúc của mô hình Riverstrahler: Mô hình Riverstrahler bao gồm hai mô

hình con: mô hình thủy văn HYDROSTRAHLER và mô hình sinh thái RIVE (hình 2.4)

RIVE: Model of biogeochemical processes

HydrologicalModel

of the drainage network

lưîng mưa ETP

Soil/vegetation

&

erosion Model

röa tr«i vµ xãi mßn

m« h×nh thñy văn HYDROSTRAHLER

chÊt « nhiÔm dßng ch¶y mÆt chÊt « nhiÔm trong nưíc ngÇm

lưu giu chÊt

m« h×nh sinh th¸i RIVE

chuyÓn t¶i chÊt dinh dưìng ra biÓn

RIVE: Model of biogeochemical processes

HydrologicalModel

of the drainage network

lưîng mưa ETP

Soil/vegetation

&

erosion Model

röa tr«i vµ xãi mßn

m« h×nh thñy văn HYDROSTRAHLER

chÊt « nhiÔm dßng ch¶y mÆt chÊt « nhiÔm trong nưíc ngÇm

lưu giu chÊt

m« h×nh sinh th¸i RIVE

chuyÓn t¶i chÊt dinh dưìng ra biÓn

Hình 2.4: Cấu trúc của mô hình Riverstrahler [5]

2.1.4.1 Mô hình thuỷ văn HYDROSTRAHLER

Mô hình thủy văn HYDROSTRAHLER cho phép mô phỏng sự thay đổi của lưu lượng nước tại một điểm bất kỳ thuộc hệ thủy văn dựa trên các phép tính toán

dữ liệu đầu vào là lượng mưa (PLU), độ bốc hơi tiềm năng (ETP) và các số liệu về địa chất, địa mạo trong lưu vực Các phép tính toán này dựa trên mối quan hệ đơn giản về lượng mưa – lưu lượng nước trong đó có tính đến vai trò lưu giữ nước của

đất và các hồ chứa trong lưu vực và dựa trên khái niệm bậc dòng Strahler [78]

total spec discharge Infiltration

total spec discharge

Hình 2.5: Cấu trúc mô hình thủy văn HYDROSTRAHLER

Lưu lượng nước được tính cho tất cả các nhánh sông trong mỗi tiểu lưu vực và

tại bất kỳ điểm nào trên nhánh chính của sông Kết quả mô phỏng được so sánh với

số liệu thuỷ văn đo đạc thực tế và được hiệu chỉnh bằng thông số khả năng lưu giữ

nước NAPo (mm) và 4 thông số của mô hình bao gồm:

- Mức độ bão hoà nước của đất: SOLsat (mm)

- Tốc độ chuyển nước xuống tầng nước ngầm (infiltration rate): rinf (1/ngày)

- Tốc độ dòng chảy mặt: rssr (1/ngày)

- Tốc độ dòng chảy ngầm; rgwr (1/ngày)

Bốn thông số nói trên được hiệu chỉnh khi giá trị Nash đạt tối ưu [59] Giá trị

Nash so sánh, đánh giá sự khác biệt giữa kết quả của mô hình (calcQ) đưa ra so với

giá trị quan trắc trên thực tế (obsQ) về lưu lượng nước hàng ngày Giá trị Nash được

0 Môđun lưu lượng nước được tính như sau:

qspec tot = qbaseflow + qsurf.runoff trong đó,

Lưu lượng nước ngầm (qbaseflow) được bổ sung từ nguồn nước ngầm:

qbaseflow = rgwr GW Tốc độ nước chuyển từ mặt đất vào túi chứa nước ngầm được tính bằng infiltration = rinf SW

Mô đun lưu lượng nước mặt (qsur.runoff ) được tính bằng tổng lượng nước chảy

ở bề mặt

qsur.runoff = rssr SW + qsup.runoff ,Trong đó qsup.runoff chỉ được tính đến trong giai đoạn đất bão hoà nước Do vậy, lệnh đặt thuật toán như sau

If SW > solsat then = PLU - ETP else = 0

Trong một tiểu lưu vực, lưu lượng nước tại một nhánh sông bậc n được tính dựa vào tổng lưu lượng nước của hai nhánh sông nhỏ hơn bậc n-1 và lưu lượng nước chảy trực tiếp từ nhánh sông con (Hình 2.3) Tại nhánh chính của sông, lưu lượng nước được tính từ lưu lượng nước của các sông nhánh nhỏ hơn và nước chảy trực tiếp từ các nhánh sông con

Ưu điểm của nghiên cứu này là tại bất kỳ điểm nào trong mạng lưới sông, dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm của lưu lượng tổng của được phân tách rõ, và nhờ vậy, có thể tính được tác động của nguồn thải phân tán trong lưu vực

Từ các giá trị lưu lượng nước, tính dựa trên các thông số bậc dòng, thì các thông số khác như độ rộng (w, m), độ dốc lòng sông (s, m.m-1), độ sâu trung bình (d, m), và tốc độ dòng chảy (v, m.s-1) được sử dụng trong công thức tính kinh

nghiệm của Manning [5] Dòng chảy trực tiếp trong lưu vực, hoặc từ các bậc dòng

thấp sẽ pha loãng khối lượng nước chảy qua kênh chính Hệ số pha loãng tương ứng

và các biến đổi về giá trị của hệ số này theo bậc dòng và theo mùa sẽ là chìa khoá quan trọng để kiểm soát các quá trình sinh thái của hệ thống sông

Trong nhánh chính bậc n, các quá trình tính toán tương tự, trong đó tổng lưu lượng nước được tính bằng tổng lưu lượng của hai dòng chảy của bậc nhỏ hơn và

lưu lượng các dòng chảy trực tiếp (Q direct watershed; Q lateral tributaries) trong

lưu vực (Hình 2.3)

n n-1 n-2

Qn = 2.Q(n-1) + Q(lateral tributaries) + Q(direct watershed)

Hình 2.5: Tính toán dòng chảy cho các nhánh sông (từ bậc 1 đến bậc n) trong mô

hình thuỷ văn HYDROSTRAHLER

2.1.4.2 Mô hình sinh thái RIVE

Nguyên lý cơ bản của mô hình sinh thái RIVE là sự đồng bộ của các quá

trình vi sinh (sinh học và hoá lý) liên quan đến các hoạt động của toàn bộ hệ thống

sông, ví dụ các quá trình động học được coi như giống nhau hoàn toàn từ vùng sông

thượng nguồn về đến hạ lưu, kể cả các sông nhánh, hoặc vùng nước tù Trái lại, các

yếu tố thuỷ văn rất khác biệt từ vùng thượng nguồn tới vùng hạ lưu, giữa dòng chảy

mặt và dòng chảy ngầm, và nhờ vậy, các yếu tố nguồn thải điểm và nguồn thải phát

tán cũng được tách biệt giữa hai vùng thượng lưu và hạ lưu của lưu vực sông Và

cũng vì vậy, các đặc trưng của cấu trúc và chức năng sinh thái của các đoạn sông

khác nhau phụ thuộc vào các đại lượng của mô hình hơn là phụ thuộc vào bản chất

của các quá trình liên quan Mô hình sinh thái RIVE cho phép mô tả các thông số

chính của chất lượng nước

Mô hình RIVE sử dụng các dữ liệu đầu vào là các nguồn thải phát tán (hiện

trạng sử dụng đất trong lưu vực, chất lượng nước thải từ các hoạt động canh tác

nông nghiệp) và nguồn thải điểm (các tác động của con người như nước thải sinh

hoạt và nước thải công nghiệp) Kết hợp các nguồn thải trong lưu vực với các điều

kiện tự nhiên của hệ thủy văn và lưu lượng nước đưa ra từ mô hình thủy văn

Hydrostrahler cho phép tính toán sự biến đổi của 22 thông số đặc trưng cho chất

lượng nước và các mô phỏng hoạt động sinh thái trong nước sông Chất lượng nước

của toàn bộ mạng lưới sông được mô tả thông qua các biến số về hàm lượng oxy

hòa tan, hàm lượng các chất dinh dưỡng (NO3, NO2, PO4, Ptổng, Si hòa tan, hàm

lượng các chất rắn lơ lửng, hàm lượng cácbon hữu cơ dạng hòa tan và dạng rắn

Bên cạnh đó, các thông số sinh học khác như tảo (diatom, chlorophycea), động vật

phù du (rotifer, microcrustacea), vi khuẩn dị dưỡng (autochthon, allochtone) và vi

khuẩn nitrat hóa cũng được mô phỏng (Bảng 1) [31] Mô tả về động học của thực vật phù du dựa vào mô đun Aquaphy [44] trong đó có phân biệt giữa quá trình

quang tổng hợp, kiểm soát bởi cường độ ánh sáng, và quá trình phát triển của tảo, kiểm soát bởi hàm lượng các chất dinh dưỡng Mô đun này phù hợp cho hai nhóm tảo (diatoms and non diatoms) và trong đó có công thức tính toán đến các quá trình mất thực vật phù du do thực vật chết hoặc trở thành nguồn thức ăn cho động vật

[28, 30] Sự phân huỷ của các chất hữu cơ và động học vi khuẩn dị dưỡng được mô

tả như trong mô đun HSB [4] và được phân loại hai khoang vi khuẩn phù du: vi khuẩn nhỏ và vi khuẩn lớn [2, 29] và vi khuẩn nitrat hoá Mô hình RIVE cũng bao

gồm các tính toán sự trao đổi các chất dinh dưỡng tại lớp tiếp xúc giữa đáy sông và cột nước, quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, mối liên hệ giữa hàm lượng amoni, phốtphat và oxy tiêu thụ, quá trình nitrat và phản nitrat hoá, hấp phụ amoni và phốtphat lên vật chất vô cơ, quá trình xáo trộn giữa pha rắn và pha khác, quá trình

tích tụ lớp trầm tích do lắng đọng các vật liệu vô cơ [3, 7, 69], quá trình silic sinh học tích tụ được tái hoà tan Quá trình nitrat hoá trong cột nước [16, 17] và quá

trình hấp phụ phốtphat lên các chất vô cơ lơ lửng cũng được tính toán trong mô hình (Hình 2.6)

DIA Diatoms

Small heterotr bact

growth

& resp.

microcrusteaceans OXY

OX Y

THE RIVE MODEL

DIA Diatoms

Small heterotr bact

growth

& resp.

microcrusteaceans OXY

OX Y

THE RIVE MODEL

DIA Diatoms

Small heterotr bact

growth

& resp.

microcrusteaceans OXY

OX Y

THE RIVE MODEL

DIA Diatoms

Small heterotr bact

growth

& resp.

microcrusteaceans OXY

OX Y

THE RIVE MODEL

growth

ZOO

Hình 2.6: Các quá trình sinh thái được tính đến trong cấu trúc mô hình

sinh thái RIVE

Mô hình RIVE sử dụng các dữ liệu đầu vào là các nguồn thải phát tán (hiện

trạng sử dụng đất trong lưu vực, chất lượng nước thải từ các hoạt động canh tác

nông nghiệp) và nguồn thải điểm (các tác động của con người như nước thải sinh

hoạt và nước thải công nghiệp) Kết hợp các nguồn thải trong lưu vực với các điều

kiện tự nhiên của hệ thủy văn và lưu lượng nước đưa ra từ mô hình thủy văn

Hydrostrahler cho phép tính toán sự biến đổi của 22 thông số đặc trưng cho chất

lượng nước và các mô phỏng hoạt động sinh thái trong nước sông Chất lượng nước

của toàn bộ mạng lưới sông được mô tả thông qua các biến số về hàm lượng oxy

hòa tan, hàm lượng các chất dinh dưỡng (NO3, NO2, PO4, Ptổng, Si hòa tan, hàm

lượng các chất rắn lơ lửng, hàm lượng cácbon hữu cơ dạng hòa tan và dạng rắn

Bên cạnh đó, các thông số sinh học khác như tảo (diatom, chlorophycea), động vật

phù du (rotifer, microcrustacea), vi khuẩn dị dưỡng (autochthon, allochtone) và vi

khuẩn nitrat hóa cũng được mô phỏng (Bảng 2.4) [31]

28

Bảng 2.4: Công thức tính các quá trình động học trong mô hình sinh thái RIVE và giá trị các hệ số tương ứng [31]

mufmax M(S/PHY,Ks) lf PHY Mufmax Tốc độ sinh tối đa* 0.07 0.14 h -1

Yếu tố giới hạn dinh dưỡng lf = M(PO4,Kpp)

hoặc M(NO3 +NH4, Kpn) hoặc M(Si02 , KpSi)

Kpp Kpn KpSi

1/2 mức bão hoà hấp thụ P 1/2 mức bão hoà hấp thụ N 1/2 mức bão hoà hấp thụ Si

15

70 0.42

h -1

-

Phân giải (phylys) kdf + kdf (1+ vf) kdf* Tốc độ chết 0.004 0.004 h -1

vf + Hệ số phân giải 0 / 20 0 / 20 - Lắng đọng TVPD (vsphy/depth).PHY Vsphy Tốc độ lắng đọng 004 0005 m/h

Hấp thụ NH4 phygrwth /cn NH4/(NH4+NO3) Cn Tỷ số tảo C:N 7 7 g C(g N)-1

Hấp thụ NO3 phygrwth /cn NO3/(NH4+NO3)

Hấp thụ Si02 phygrwth /cSi cSi Tỷ số tảo C:Si 2 - g C(g Si02)-1

Nhiệt độ p(T) = p(Topt).exp(-(T-Topt)² / dti²) Topt

Dti Nhiệt độ tối ưu Khoảng nhiệt độ

Tốc độ phát triển cao nhất 1/2 bão hoà TVPD Hàm lượng TVPD

0.02*

0.4 0.1

h -1

mgC/l mgC/l Tốc độ tiêu thụ ĐVPD

Thành phần HP1 trong sản phẩm phân giải

Thành phần HP2 trong sản phẩm phân giải

Thành phần HP3 trong sản phẩm phân giải

0.2 0.2 0.1

0.005 0.00025

Thành phần HP1 trong sản phẩm phân giải

Thành phần HP2 trong sản phẩm phân giải

Thành phần HP3 trong sản phẩm phân giải

0.2 0.2 0.1

Tốc độ phân giải HP1 Tốc độ phân giải HP2

½ bão hoà cho HD1

½ bão hoà cho HD2

0.75 0.25 0.25 2.5

0.75 0.25 0.25 2.5

h -1

h -1

mgC/l mgC/l

kdb.BAC Kdb Tốc độ phân giải vi khuẩn 0.01 0.1 h -1

Lắng đọng vi khuẩn (vsb/depth).BAC Vsb Tốc độ lắng đọng vi khuẩn 0 0.01 m/h

Nhiệt độ p(T) = p(Topt).exp(-(T-Topt)² / dti²) Topt

Dti Nhiệt độ tối ưu Khoảng nhiệt độ

Tốc độ sinh tổng nitơ vô cơ

Tốc độ sinh tổng Nvô cơ tối đa 1/2 Bão hoà NH4 11/2 Bão hoà O2

0.05

7 0.6

h -1

mgN/l mgO2/l Oxy hoá NH4 nitgwth/rdtnit Rdtnit Sản lượng sản xuất tổng Nvô cơ 0.1 mgC/mg NH 4

Tốc độ mất tổng nitơ vô cơ

NIT

kdnit.NIT kdnit* Tốc độ mất tổng Nvô cơ 0.01 h -1

32

1/2 đọ bão hoà của hấp thụ chất

Nhiệt độ p(T) = p(Topt).exp(-(T-Topt)² /dti²) Topt

Dti Nhiệt độ tối ưu Khoảng nhiệt độ

6 cm²/s Khoáng hoá N hữu cơ

(maorg)

kib.HPi/cn Khoáng hoá P hữu cơ kip.HPi/cp k1p*

h -1

h -1

Nitrate hoá ở tầng đáy kNi*NH4 (in oxic layer) kNi Nitrat hoá bậc 1 1 h -1

Hấp phụ/giải hấp NH 4 Cân bằng bậc 1 Kam Hấp thụ NH4 bậc 1 30 - Hấp phụ/giải hấp PO 4

(tầng đáy)

Kpe Hấp phụ PO4 (có oxy) Giải hấp PO4 (không có oxy)

35 1.7

-

-

Tái hoà tan SiO 2 kdbSi.SIB kdbSi Tốc độ tái hoà tan silic 0.01 h -1

Nhiệt độ p(T) = p(Topt).exp(-(T-Topt)² / dti²) Topt

Dti Nhiệt độ tối ưu Khoảng nhiệt độ

25

20 °C

°C

*Các hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ

+ M(C,Kc) = C/(C+Kc) : hàm số hyperbol Michaelis-Menten

+ vf: Hàm số khuếch đại về huỷ diệt ký sinh Hàm số này đạt giá trị bằng O khi mật độ tảo của mỗi nhóm thấp hơn 65 µg Chl a.L -1 và nhiệt độ thấp 15°C

Hệ dữ liệu GIS của toàn bộ lưu vực sông với các lớp về địa mạo, địa chất, thổ nhưỡng, khí hậu, sử dụng đất - các hoạt động nông nghiệp, dân số, nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp đều cần được tập hợp Hệ dữ liệu này đòi hỏi dạng format đặc biệt để có thể phù hợp với yêu cầu của phần mềm

Seneque/Riverstrahler [67, 68], phiên bản mới của mô hình Riverstrahler được gói

gọn dưới bề mặt GIS để xây dựng thành một công cụ phần mềm thể hiện tính tổng quát và tính không gian, cho phép xác định chất lượng nước hệ thống sông tại một

vị trí bất kỳ trên các nhánh sông (Hình 2.7)

Hình 27: Một trong số các màn hình hiển thị của phần mềm

SENEQUE/Riverstrahler cho lưu vực hệ thống sông Đáy-Nhuệ Sau khi hiệu chỉnh, mô hình sẽ được ứng dụng để khai thác, đánh giá, dự báo các ảnh hưởng của con người trong tương lai về các mặt quản lý thủy văn, sử dụng đất, phát triển công nghiệp và nông nghiệp, gia tăng dân số và các chính sách xử lý nước thải trong lưu vực sông Đáy đến chất lượng nước sông Đáy và tới các hoạt động sinh thái của hệ thống sông Đáy

2.2 Hiện trạng môi trường nước sông Đáy –Nhuệ

2.2.1 Các chỉ tiêu hóa lý và chất rắn lơ lửng

Sự khác nhau về điều kiện hóa lý giữa các vị trí quan trắc

Bảng 2.5 cho thấy có sự khác nhau về điều kiện hóa lý giữa điểm Khê Tang

và các điểm khác là rõ ràng Các chỉ số như DO, thế ôxi hóa - khử, độ dẫn, hàm

lượng chất rắn lơ lửng tính trung bình trong các năm quan trắc (bảng 2.5) đều cho

thấy chất lượng nước tại Khê Tang rất kém Cụ thể như hàm lượng DO thường ở

mức nhỏ hơn 2 mg/l Đây là mức thiếu khí Sinh vật ưa khí khó có thể sống trong

môi trường này

Bảng 2.5: Trung bình kết quả đo hóa lý hàng tháng tại các điểm quan trắc

Nhiều tháng quan sát thấy giá trị thế ôxi hóa - khử ở điểm Khê Tang là âm

hoặc dao động quanh 0 mV Đây là thế đặc trưng cho sự tồn tại của các quá trình

ôxi hóa - khử yếm khí (không sử dụng O2 hay NO3) Mầu nước xám sẫm cũng

chứng tỏ các quá trình biến đổi liên quan đến Fe, S trong môi trường nước khu vực

này Bên cạnh đó, hàm lượng tổng chất rắn hòa tan, tổng chất rắn lơ lửng, hay độ

dẫn cao tại điểm Khê Tang cũng chứng tỏ nước tại Khê Tang “đặc sệt” hơn nước tại

cầu Đọ và cầu Quế

Giá trị trung bình trong các năm quan trắc, mặc dù mang tính khái quát lớn,

vẫn chỉ thị được nước tại cầu Quế là sạch nhất, sau đó đến cầu Đọ và cuối cùng là

Khê Tang Chỉ thị rõ nhất là thay đổi DO, độ dẫn và tổng chất rắn hòa tan Cũng

cần phải nhấn mạnh rằng giá trị trung bình này mang tính khái quát chứ không có tính khẳng định do khoảng biến đổi của tất cả những chỉ tiêu hóa lý trong năm đều rất lớn Các giá trị trung bình mặc dù chênh nhau lớn nhưng về mặt thống kê thì sự khác nhau này là không đáng kể

Sự biến đổi điều kiện hóa lý giữa các tháng trong năm

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Hình 2.8: Biến đổi nhiệt độ hàng tháng đo đạc tại các điểm quan trắc

Hình 2.9 : Biến đổi hàm lượng chất hòa tan hàng tháng tại các điểm quan trắc

Hình 2.10: Biến đổi hàm lượng oxy hòa tan hàng tháng tại các điểm quan trắc

0 100 200 300 400 500 600 700

Hình 2.11: Biến đổi độ dẫn điện hàng tháng tại các điểm quan trắc

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Hình 2.12: Biến đổi hàm lượng chất rắn lơ lửng hàng tháng tại các điểm quan trắc

Các hình 2.8, 2.9, 2.10 và 2.11 cho thấy:

- Sự thay đổi nhiệt độ trong năm của nước phản ánh sự thay đổi nhiệt độ

trong không khí Nóng về mùa hè (đạt đỉnh vào tháng 7 khoảng 33oC) và lạnh về

mùa đông (cực tiểu vào tháng 1 và tháng 2 đạt khoảng 18oC) Nhiệt độ của nước

cho thấy về mùa hè, nước lạnh hơn không khí (nhiệt độ mùa hè thường trên 33oC)

còn về mùa đông thì nước ấm hơn trong không khí (nhiệt độ mùa đông thường dưới

18 oC) Vậy măc dù không có thể tích và diện tích bề mặt lớn, nước trong hệ thống

sông, hồ ở miền Bắc cũng góp phần vào điều hòa nhiệt độ cho khu vực

- Với các chỉ tiêu khác như DO, độ dẫn, hàm lượng chất hòa tan, hay hàm

lượng chất lơ lửng thì sự thay đổi lại phụ thuộc và lượng mưa và thủy văn của khu

vực - chỉ tính cho điểm cầu Đọ và cầu Quế, không tính cho điểm Khê Tang Cụ thể

là mùa mưa ở miền Bắc thường bắt đầu vào tháng 7 và kết thúc vào tháng 10, nước

sông Nhuệ và Đáy trong thời kỳ này bị pha loãng với nước mưa nên độ dẫn/hàm

lượng chất hòa tan giảm đi Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong mùa mưa lại tăng lên

do động lực học dòng chảy tăng lên Hàm lượng DO cũng tăng do quá trình hòa

trộn mạnh trong thời gian này Vào mùa khô, đỉnh điểm là tháng 3 và tháng 4, biến

đổi các chỉ tiêu này trên sông Đáy đạt cực trị ngược lại với cực trị vào mùa mưa

Tất cả thể hiện qua đường hồi quy hình sin trên các hình trên

- Tại điểm Khê Tang, sự thay đổi điều kiện hóa lý hàng tháng rất không theo

quy luật Sự bất quy luật của điều kiện hóa lý ở Khê Tang là do hai yếu tố Khi có

mưa, nước sông Nhuệ có sự đóng góp lớn của nước mưa của khu vực nội thành Hà

Nội Lượng nước mưa này thoát rất nhanh qua hệ thống cống rãnh và làm biến đổi

đột ngột chất lượng nước sông Nhuệ Thứ hai, ngay cả khi trời không mưa nhưng

do có yêu cầu tưới tiêu hay thoát nước cho các quá trình dân sinh ở thượng lưu sông

Nhuệ, nước sông Nhuệ cũng bị xáo trộn, thay đổi Hai yếu tố này xảy ra ít có tính

quy luật, với cường độ ảnh hưởng lớn, dẫn đến biến đổi điều kiện hóa lý mạnh

Nhìn chung, tại Khê Tang, khi không có mưa, chất lượng nước mang tính chất của

nước thải sinh hoạt với hàm lượng chất hữu cơ (chất rắn lơ lửng) cao, hàm lượng

DO rất thấp, độ dẫn rất cao

Vận hành các trạm quan trắc tự động trong thời gian liên tục:

Các trạm quan trắc môi trường tự động có nhiều ưu thế so với đo đạc và lấy

mẫu cầm tay Các số liệu thu thập có tính hệ thống, liên tục Chi phí ban đầu thành

lập trạm cao nhưng bảo đảm số liệu thu thập có giá thành thấp Các trạm quan trắc

còn bảo đảm tính vận hành lâu dài, kết quả thu được vì thế có tính so sánh cao

Dựa trên những ưu điểm vượt trội như vậy, dự án hợp tác nghiên cứu chất

lượng nước sông Đáy-Nhuệ đã giành một phần công việc quan trọng vào xây dựng,

bảo dưỡng và vận hành trạm quan trắc môi trường tự động đặt tại các vị trí xung yếu bảo đảm thu thập đầy đủ các thông tin môi trường có giá trị, đóng góp vào đánh giá chung về chất lượng nước hệ thống sông này Các thông tin thu được từ các trạm quan trắc môi trường sẽ được xử lý và đóng góp vào hoach định chiến lược về phát triển môi trường bền vững hệ thống sông Đáy-Nhuệ

Trong thời gian 06/2007 – 05/2008, chúng tôi đã tiến hành 2 đợt vận hành trạm quan trắc tại điểm cầu Đọ trong tháng 8/2007 (mùa mưa) và tháng 4/2008 (mùa khô) Mỗi đợt kéo dài 1 tuần Các kết quả đo đạc được trình bày dưới đây

Đợt 1: Tháng 8 năm 2007

Tuần đo đạc vào tháng 8 chứng kiến 2 trận mưa vào ngày 22 và 25 tháng 8 với lượng mưa trong ngày đạt tới 50 mm Do vậy, lưu lượng nước thượng nguồn, nhiệt độ, lượng nắng đều thay đổi đột ngột và đóng góp vào biến đổi chất lượng nước (hình 2.8)

Mặc dù chế độ thuỷ văn và thời tiết trong tuần quan trắc biến đổi phức tạp nhưng nhiệt độ và hàm lượng oxy hoà tan (DO) trong thời gian này vẫn cho thấy sự biến thiên giữa ngày và đêm Cụ thể, nhiệt độ biến đổi hoàn toàn phù hợp với thời gian nắng trong ngày còn dao động của DO dù phức tạp hơn cũng gần trùng với dao động của nhiệt độ Độ ORP và độ dẫn biến đổi không rõ ràng trong đó độ dẫn cho thấy có biến đổi hính sin rõ rệt vào cuối tuần đo Thời gian này cũng trùng lặp với hàm lượng DO thấp

Hình 2.13: Kết quả đo tại trạm Cầu Đọ trong tuần 20/8/07 – 26/8/07

260 270 280 285 295

20/8 21/8 22/8 23/8 24/8 25/8 26/8

Ngày

Chúng tôi giả thuyết là vào cuối tuần đo, lưu lượng nước sông giảm bớt, thuỷ

triều cao nên nước tại Phủ lý chảy ngược vào lúc triều lên Quá trình này gây ra

thay đổi lớn về độ dẫn ORP gần như không thay đổi/và không có quy luật do nước

cao, lại ở điều kiện oxi hoá cao

Đợt 2: Tháng 4 năm 2008

Trong tuần tháng 4/08, mặc dù có mưa nhưng lượng mưa không lớn như

trong mùa mưa Chỉ vào cuối đợt quan trắc ngày 29/4 mới có một trận mưa đáng kể

và có ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Đáy (Hình 2.14)

Hình 2.15: Độ dẫn tại cầu Đọ trong tuần 23/4/08 – 30/4/08

Có thể thấy rõ là trong mùa khô (tháng 4), độ dẫn sông Đáy tại Phủ Lý biến đổi tuần hoàn trong ngày (Hình 2.15) Cực đại vào khoảng 10h sáng và cực tiểu vào khoảng 10h tối Chúng tôi cho rằng biến đổi tuần hoàn như vậy chủ yếu là do tác động của thuỷ triều So với bảng thuỷ triều trong cùng tuần quan trắc chúng tôi thấy

độ trễ pha giữa dao động của thuỷ triều và độ dẫn là khoảng 12 tiếng Để đưa đến kết luận chắc chắn rằng dao động của độ dẫn tại Phủ Lý có nguyên nhân chủ yếu do thuỷ triều phải dựa trên các tính toán thuỷ văn và điều này nằm ngoài phạm vi của báo cáo này Một nhận xét nữa cần được nêu rõ là khi lượng mưa đáng kể, độ dẫn giảm thấy rõ Điều này chứng tỏ lưu lượng nước mùa khô nhỏ và lượng mưa có thể

dễ dàng hoà tan nước sông làm giảm độ dẫn

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Hình 2.16: Hàm lượng Oxi hoà tan tại cầu Đọ trong tuần 23/4/08 – 30/4/08

Cũng như quan sát trong mùa mưa, nhiệt độ và hàm lượng oxy hoà tan trong mùa khô cũng cho thấy sự đồng biến (Hình 2.16) Trong mùa khô này, sự biến thiến giữa ngày và đêm rõ ràng hơn do ảnh hưởng của thuỷ văn và thời tiết không mang tính bất thường như trong mùa mưa Đỉnh nhiệt độ và DO trong ngày trùng nhau, vào khoảng 4h chiều, và khác hẳn với biến thiên độ dẫn Hơn nữa, trong khi biến đổi độ dẫn mang hình sin cân đối thì biến đổi nhiệt độ cho thấy sự tăng nhiệt độ rất lớn trong ngày do ánh nắng (8 tiếng) so với quá trình giảm nhiệt độ lên đến 16 tiếng Sự phù hợp giữa nhiệt độ và DO cho thấy DO biến đổi hàng ngày do quá trình quang hợp Bên cạnh đó mưa cũng làm DO tăng lên Giá trị tuyệt đối của DO cần được tính toán lại do đầu đo không được chuẩn hoá Quan sát chi tiết biến đổi của DO trong cả 2 tuần quan trắc, chúng tôi nhận thấy có 2 đỉnh trong một chu kỳ

lên xuống Đỉnh thứ 2 nhỏ hơn rất nhiều đỉnh thứ nhất và xuất hiện vào khoảng nửa

đêm, trùng với thời gian đạt cực đại của độ dẫn

Chúng tôi tính toán hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu quan trắc với 2 mảng

dữ liệu khác nhau Mảng thứ nhất là toàn bộ dữ liệu thu được trong tuần quan trắc

Kết quả thu được từ mảng này sẽ nêu bật tính tổng hợp/xu hướng chung của chất

lượng nước phụ thuộc vào tổng thể các yếu tố thuỷ văn, thời tiết và hoạt động thuỷ

sinh Mảng thứ hai là dữ liệu chắt lọc trong 2 ngày đo liên tục trong thời gian không

có thay đổi bất thường về thời tiết và thuỷ văn (không mưa) Hệ số tương quan thu

được từ mảng kết quả chắt lọc này sẽ cho thấy mối liên hệ riêng biệt giữa các chỉ

tiêu với quá trình quang hợp/biến thiên hàng ngày và với dao động thuỷ văn/dao

Nhìn chung dù với mảng số liệu nào và vào thời gian nào thì DO và pH đều

có tương quan tỷ lệ thuận Điều này hoàn toàn dễ hiểu nếu chúng ta coi biến thiên

DO và pH là kết quả của quá trình sinh hoá trong nước Nếu DO thay đổi do quá trình quang hợp thì DO và CO2 trong nước sẽ biến thiên tỷ lệ nghịch Khi đó ion H+

sẽ biến đổi theo tỷ lệ nghịch với hàm lượng DO Do vậy pH và DO sẽ biến thiên tỷ thuận Cũng vì DO tăng ban ngày và giảm ban đêm, DO và nhiệt độ vì vậy có tương quan tỷ lệ thuận hoàn toàn phù hợp với kết quả thu được tại tram quan trắc

Có một điểm đặc biệt cần nhấn mạnh là cực đại DO trùng hợp với cực đại nhiệt độ tại Phủ Lý Thông thường trong một hệ dòng chảy lien tục như sông và suối, thay đổi nhiệt độ và DO thường khó trùng lặp do tốc độ dòng chảy phân tán/rửa trôi nước và do vậy tạo ra độ trễ và giảm cường độ cực đại các chỉ tiêu thứ cấp như DO hay pH so với các chỉ tiêu đầu cấp như nhiệt độ Do vậy có thể kết luận

là có sự đối lưu hoặc ngưng trệ về dòng chảy tại điểm Phủ Lý dẫn đến việc nước tại đây có tính chất đặc biệt như vậy

Tương quan tỷ lệ nghịch giữa độ dẫn và nhiệt độ cũng như với DO cho thấy

sự lệch pha giữa 2 yếu tố thuỷ triều và hoạt động sinh hoá tại Phủ Lý

Trong số các kết quả tính hệ số tương quan trình bầy ở trên chúng tôi chú ý nhất đến kết quả đo trong 2 ngày 26 và 27 tháng 4 vì trong 2 ngày này, chế độ thuỷ văn thay đổi rất có quy luật, biên độ thuỷ triều dao động ở mức cao, thời tiết không mưa Kết quả tính toán với mảng dữ liệu ngày 26 và 27 tháng 4 này, ngoài các kết quả tương đồng với các kết quả khác, cũng có những kết quả hoàn toàn khác mà cụ thể là tương quan ORP với nhiệt độ và độ dẫn Mặc dù ORP vẫn cho kết quả cao tầm 600 mV ứng với trạng thái Oxy hoá khử của hệ O – O2- vẫn có những thời điểm

mà tính vượt trội của hệ O – O2- bị suy giảm dẫn tới ORP giảm xuống Sự tăng giảm có quy luật của ORP là hệ quả của sự tăng giảm mực nước sông Đáy do ảnh hưởng của thuỷ triều Khi thuỷ triều xuống, mực nước tại Phủ Lý giảm Vì là mùa khô nên lưu lượng nước thấp, dẫn đến có sự tăng cường của các cặp Oxy hoá khác xuất phát từ lớp trầm tích Tóm lại ORP tại Phủ Lý mùa nước cạn biến đổi tuần hoàn theo sự lên xuống của mực nước

2.2.2 Các chỉ tiêu dinh dưỡng

Diễn biến chất lượng nước tại 3 vị trí quan trắc hàng tháng

Tổng Nitơ: Hàm lượng tổng Nitơ tại vị trí quan trắc Khê Tang - sông Nhuệ

luôn có giá trị cao hơn các vị trí quan trắc khác với giá trị cao nhất gấp 2,7 lần

(hình 2.17) Cũng giống như hàm lượng BOD5, hàm lượng nitơ tổng cũng thường

cho giá trị cao hơn vào mùa khô

Nitrogen total

0 10 20 30 40

Ja07

n-Mar-07

sông Đáy - Nhuệ theo thời gian

Hàm lượng Nitrit: Hình 2.18 cho thấy hàm lượng nitrit dao động trong khoảng từ 0,01

- 0,40 mg/l Vào các thời điểm quan trắc, phần lớn các giá trị NO2--N tại 03 vị trí Khê

Tang, Cầu Đọ, Cầu Quế lớn hơn giới hạn cho phép của TCVN 5942-1995 cột B từ 1,2

- 7,8 lần Như vậy, chất lượng nước tại 03 vị trí trên đã bị ô nhiễm do NO2-

sông Đáy - Nhuệ theo thời gian

Hàm lượng Nitrat: So sánh với TCVN 5942-1995 cột B thấy rằng hàm lượng nitrat

tại hầu hết các vị trí lấy mẫu đều thấp hơn tiêu chuẩn nhiều lần Tại các thời điểm

quan trắc trong năm, hàm lượng nitrat ít biến động.Hình 2.19)

0 4 8 10 14

Hình 2.19: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng nitrat trong môi trường nước

sông Đáy - Nhuệ theo thời gian

Hàm lượng Amoni: Kết quả trong hình 2.20 cho thấy: Tại các vị trí quan trắc hàm

lượng amoni dao động trong khoảng từ 0,2-12,9 mg/l Hầu hết các thời điểm quan trắc tại Khê Tang đều cho giá trị lớn hơn giới hạn cho phép của TCVN 5942-1995 cột B từ 1,47-12,9 lần Tại Cầu Đọ có 06 giá trị gấp từ 1,12-5,64 lần, Cầu Quế có

02 giá trị gấp từ 1,29-5,02 lần và Cầu Mai Lĩnh có 03 giá trị gấp từ 1,58 - 3,3 lần Các giá trị nồng độ của amoni thay đổi không đáng kể so với các năm (tính theo

tháng trong năm 2007, 2008) (Hình 2.20)

NH 4 + concentration

0 10 20 30 40

Hình 2.20: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng amoni trong môi trường nước sông

Đáy- Nhuệ theo thời gian

Tổng photpho: Mặc dù hàm lượng Photpho chưa được quy định trong TCVN,

nhưng xét chất lượng nước của hai sông trên các đoạn Khê Tang, Cầu Đọ, Cầu Quế,

kết quả trong hình 2.21 cho thấy hàm lượng tổng photpho ở Khê Tang vẫn lớn nhất

Chứng tỏ môi trường nước của sông này bị ô nhiễm với hầu hết các thông số đều

Hình 2.21: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng tổng photpho trong môi trường nước

sông Đáy- Nhuệ theo thời gian

Hàm lượng Photphat:

Kết quả phân tích (hình 2.22) cho thấy hàm lượng PO43- thấp hơn rất nhiều

lần so với giới hạn cho phép của TCVN 5942-1995 cột B và các thời điểm quan trắc

tại Khê Tang, sông Nhuệ luôn cho giá trị cao hơn các vị trí trên sông Đáy

Hình 2.22: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng photphat trong môi trường

nước sông Đáy - Nhuệ theo thời gian

Điều này cho thấy hàm lượng photphat tại các vị trí lấy mẫu đều thấp hơn so với giá trị TCVN và chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy không bị ô nhiễm bởi hàm lượng Photpho

Diễn biến môi trường nước sông Nhuệ

Nước sông Nhuệ tại cống Liên Mạc: khi mở cống, chất lượng nước sông

Nhuệ giống như sông Hồng, chỉ bị ô nhiễm nhẹ do phù sa gây độ đục cao Khi đóng cống, nước bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ, độ đục, cặn lơ lửng, NH4, NO2- còn hàm lượng các chất kim loại và một số chỉ tiêu khác chưa có dấu hiệu bị ô nhiễm

Nước sông Nhuệ tại Cầu Diễn, cầu Hà Đông: Do nước tiếp nhận nguồn thải

sinh hoạt, sản xuất công nghiệp và nông nghiệp của thành phố Hà Nội và thành phố

Hà Đông nên nước bị ô nhiễm rất nặng Nhất là về mùa kiệt, do không được pha loãng nước mưa và cống Liên Mạc lại đóng nên nước càng bị ô nhiễm nặng hơn Nước có màu đen đặc, có rất nhiều rác và túi nilông Mùi hôi thối bốc lên cộng với

sự tác động của gió gây ô nhiễm môi trường không khí trên diện rộng

Nước sông Nhuệ tại Cầu Tó, huyện Thanh Trì: Do nhận toàn bộ nguồn thải

của thành phố Hà Nội với lưu lượng về mùa cạn khoảng 300.000 m3/ngày đêm mang theo nhiều cặn bã lơ lửng, chất hữu cơ, chất độc hại, vi khuẩn gây bệnh làm cho nước sông Nhuệ tại cầu Tó bị ô nhiễm rất nặng, nhất là về mùa kiệt khi cống Liên Mạc đóng Về mùa lũ, nước sông Nhuệ lớn, khi nước thải xả vào được nước mưa pha loãng mức độ ô nhiễm giảm, song chất lượng nước mặt vẫn không đạt tiêu chuẩn loại B

Nước sông Nhuệ tại Phủ Lý: Do nguồn nước đã được pha loãng và quá trình

tự làm sạch của dòng sông, hàm lượng các chất đã giảm đi nhưng vẫn không đạt tiêu chuẩn loại A, một số yếu tố không đạt tiêu chuẩn loại B

Bảng 2.10: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Nhuệ tại Khê Tang

Ngày lấy mẫu

N tổng mgN/l

P tổng mgP/l

NO 2 - mgN/l

NO 3 - - mgN/l

NH 4 + mgN/l

PO 4 3- - mgP/l

Hình 2.23: Hàm lượng Amoni tại Khê

Tang, sông Nhuệ

0 0,5 1

Sam pling date

Hình 2.24: Hàm lượng Nitrit tại Khê

Tang, sông Nhuệ

Bảng 2.10 là kết quả phân tích chất lượng nước sông Nhuệ tại Khê Tang

Quá trình quan trắc được tiến hành từ tháng 01/2007 đến tháng 12/2008 Các số liệu

nitrit và amoni cho thấy chất lượng nước Khê Tang bị ô nhiễm chất dinh dưỡng

tương đối cao, một số chỉ tiêu quan trắc cho giá trị vượt quá giới hạn cho phép của

TCVN 5942-1995 cột B gấp nhiều lần, cụ thể: hàm lượng NO2-N cao hơn từ 2 - 7,8 lần và NH4-N gấp 1,47 - 12,9 lần

Diễn biến môi trường nước sông Đáy

Chất lượng nước sông Đáy thay đổi thất thường, phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng nước thải từ sản xuất và sinh hoạt xuống các kênh, mương, sông nội địa rồi sau đó dồn vào từ hai bên bờ sông Đáy trên suốt chiều dài của sông Sau đây là diễn biến chất lượng nước của sông Đáy từ Đập Phùng xuống Cầu Đọ (điểm hợp lưu của sông Nhuệ và sông Đáy)

Tại Đập Phùng: Bảng 2.11 là kết quả phân tích chất lượng nước sông Đáy

tại Đập Phùng Ở thượng nguồn, nguồn nước lấy từ sông Hồng qua cống Đan Hoài

để cấp cho nông nghiệp vùng Đan Phượng, Hoài Đức rồi tiêu nước nông nghiệp về

hạ lưu đập Về mùa kiệt, nước sông Đáy tại đập Đáy ít chịu ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt, công nghiệp nên nước chỉ bị ô nhiễm nhẹ Vào đầu mùa mưa, nước

bị ảnh hưởng của các chất rửa trôi trên bề mặt lưu vực làm cho chất lượng nước bị biến đổi, hàm lượng các chất dinh dưỡng cao hơn, thể hiện thông qua các thông số: hàm lượng NO2--N = 0,01 - 0,03 mg/l, NH4-N= 0,21 - 0,75 mg/l, Tổng Nitơ = 0,61 - 1,32 mg/l

Tuy nhiên, đối sánh với tiêu chuẩn Việt Nam 5942-1995 (cột B) cho thấy hầu hết các thông số đều cho giá trị thấp hơn giới hạn cho phép Như vậy có thể nói nước sông Đáy tại Đập Phùng chưa bị ô nhiễm bởi các chất dinh dưỡng

Bảng 2.11: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Đáy tại Đập Phùng

Ngày lấy mẫu

N tổng mgN/l

P tổng

- mgN/l NO 3 - - mgN/l

NH 4 + mgN/l

PO 4 3- - mgP/l

Kết quả khảo sát (bảng 2.12) cho thấy hàm lượng các chất dinh dưỡng trong

môi trường nước sông Đáy bắt đầu tăng cao hơn so với vùng trên, cụ thể: tổng Nitơ

là 1,65-3,9 mg/l, tổng Photpho là 0,138-0,71 mg/l, NH4-N là 0,39-3,3 mg/l

Bảng 2.12: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Đáy tại Cầu Mai Lĩnh

Ngày lấy mẫu

N tổng

mgN/l

P tổng mgP/l

NO 2 -

mgN/l

NO 3 - - mgN/l

NH 4 +

mgN/l

PO 4 3- - mgP/l

Tại Tế Tiêu - Mỹ Đức (Hà Tây cũ)

Tại Tế Tiêu, nguồn nước đón nhận nước chảy từ thượng nguồn về, qua Vân

Đình tới Mỹ Đức Kết quả phân tích mẫu nước (bảng 2.13) tại Tế Tiêu từ tháng

4/2007 đến tháng 11/2007 cho thấy phần lớn các chất dinh dưỡng đều nằm trong

giới hạn cho phép của TCVN 5942-1995 cột B, có hàm lượng NO2-- N cao gấp 3

lần giá trị giới hạn cho phép

Bảng 2.13: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Đáy tại Tế Tiêu

Ngày lấy mẫu

N tổng mgN/l

P tổng mgP/l

NO 2 -

mgN/l

NO 3 - - mgN/l

NH 4 +

mgN/l

PO 4 3- - mgP/l

Hàm lượng NH4-N vượt quá giới hạn cho phép của TCVN 5942-1995 cột B

từ 1,58 - 3,3 lần Điều đó chứng tỏ nước sông Đáy đã có dấu hiệu ô nhiễm do các chất dinh dưỡng

Tại Cầu Quế

Kết quả phân tích mẫu nước tại Cầu Quế (bảng 2.14, hình 2.25, 2.26) cho thấy, hàm lượng các chất dinh dưỡng trong môi trường nước bắt đầu tăng cao hơn

so với các điểm khảo sát trước đó Nhiều chỉ tiêu cho giá trị vượt quá giới hạn cho phép của TCVN 5942-1995 cột B: hàm lượng NO2--N vượt quá từ 2,4-3,2 lần;

NH4 là 1,29 – 5,02

Bảng 2.14: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Đáy tại Cầu Quế

Ngày lấy mẫu

N tổng mgN/l

P tổng mgP/l

NO 2 - mgN/l

NO 3 - - mgN/l

NH 4 + mgN/l

PO 4 3- mgP/l

Tại Cầu Đọ

Kết quả phân tích mẫu nước tại Cầu Đọ - Sông Đáy (bảng 2.15, hình 2.27,

2.28) (điểm cách ngã ba sông Nhuệ - Đáy - Châu Giang 3km) cho thấy, hàm lượng

các chất dinh dưỡng trong nước tại đây đã giảm đáng kể so với điểm Khê Tang:

NO2--N cao hơn giới hạn cho phép TCVN 5942-1995 cột B là 1,2 - 5,2 lần; NH4-N

cao hơn 1,12 - 5,64 lần

Bảng 2.15: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Đáy tại Cầu Đọ

Ngày lấy mẫu

N tổng

mgN/l

P tổng mgP/l

NO 2 - mgN/l

NO 3 mgN/l

-NH 4 + mgN/l

PO 4 3- mgP/l

Hình 2.25: Hàm lượng Amoni tại Cầu

Quế - sông Đáy

Hình 2.26: Hàm lượng Nitrit tại Cầu Quế -

Nước sông Nhuệ khi chảy đến Phủ Lý đã trải qua quá trình pha loãng và tự

làm sạch nên hàm lượng các chất dinh dưỡng đã giảm đáng kể Tuy nhiên khi so

sánh với chất lượng nước sông Đáy trước khi hai dòng hợp lưu với nhau cho thấy

chất lượng nước sông Nhuệ ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sông Đáy, cụ thể:

Hàm lượng tổng N trung bình (vào thời điểm quan trắc) cao hơn 4,4 lần; tổng P là

Hình 2.29: So sánh hàm lượng chất dinh dưỡng sông Nhuệ - sông Đáy

Mặc dù sông Nhuệ và sông Đáy đều bắt nguồn từ sông Hồng nhưng sau khi

chảy qua các tỉnh như Hà Nội, Hà Tây thì chất lượng nước sông biến đổi theo

những cách khác nhau: chất lượng nước sông Nhuệ bị ô nhiễm nặng nề hơn nhiều

so với chất lượng nước sông Đáy điều này có thể là do sông Nhuệ là nơi tiếp nhận

nhiều nguồn nước thải khác nhau của thành phố Hà Nội (nước thải sinh hoạt, nước

thải từ các khu công nghiệp,…) đổ vào

2.2.4 Các chất hữu cơ

Một số công trình nghiên cứu biến động hàm lượng cácbon hữu cơ trong môi trường nước của một số con sông và vịnh lớn trên thế giới đã được tiến hành bằng các phương pháp khác nhau Bằng phương pháp hoá học, hầu hết các tác giả đều xác định hàm lượng cácbon hữu cơ trong nước bằng phương pháp ôxi hoá hoá

học [1] Bằng phương pháp sinh học, người ta ứng dụng khả năng phân huỷ chất

hữu cơ của các vi sinh vật để xác định hàm lượng cácbon hữu cơ trong nước Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày các kết quả nghiên cứu về mức ô nhiễm hữu cơ cũng như sự biến động về hàm lượng cácbon trong môi trường nước hệ thống sông Đáy - Nhuệ trong năm 2007-2008 dựa trên thông số tổng cácbon hữu cơ hòa tan và hàm lượng BOD5

Kết quả phân tích các mẫu nước hàng tháng

Đối với hệ thống sông Đáy - Nhuệ, hàm lượng trung bình DOC tại các vị trí khảo sát Cầu Quế, Cầu Đọ và Khê Tang trong năm 2007- 2008 lần lượt là 4,9; 5,6

và 8,3 mgC.L-1 Giá trị trung bình DOC trên sông Nhuệ cao hơn so với giá trị quan trắc tại hai vị trí trên sông Đáy Kết quả cho thấy ảnh hưởng rõ rệt của chất lượng nước sông Nhuệ tới chất lượng nước sông Đáy, khi xem xét điểm Cầu Quế (trước

hợp lưu với sông Nhuệ) và điểm Cầu Đọ (sau hợp lưu với sông Nhuệ) Theo [52],

quá trình rửa trôi của lớp chất hữu cơ trong đất thường là nguồn cung cấp chất hữu

cơ hòa tan trong các hệ thống sông Hàm lượng DOC trong các dòng sông do quá trình rửa trôi chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ các hoạt động canh tác nông nghiệp, khí hậu - thủy văn trong lưu vực

Kết quả trung bình hàm lượng DOC của sông Đáy trong năm 2008 có xu hướng cao hơn so với năm 2007 Hàm lượng DOC trung bình tại các điểm Cầu Quế, Cầu Đọ và Khê Tang tương ứng của năm 2008 lần lượt là 5,1; 6,0 và 9,1 mgC/l trong khi giá trị DOC trung bình đo được trong năm 2007 lần lượt là 4,7; 5,1

và 7,5 mgC/l Giá trị cao nhất của hàm lượng DOC tại điểm NT1 đạt được vào tháng 12 năm 2008 (16,8 mgC/l) (Hình 2.30) Giá trị thấp nhất quan trắc tại điểm NT1 đạt tại tháng 7 năm 2007 (4,3 mgC/l) Giá trị BOD đo được tại vị trí này trong cùng thời gian cũng đạt giá trị thấp nhất (Hình 2.31)

Hình 2.30: Hàm lượng DOC quan trắc hàng tháng tại 3 điểm: Cầu Quế, Cầu

Đọ (sông Đáy) và Khê Tang (sông Nhuệ) từ tháng 1/2007 – 12/2008

Hình 2.31: Biến động hàm lượng BOD5 tại 3 vị trí quan trắc hàng tháng trong

giai đoạn từ tháng 1/2007 đến tháng 6/2008

Meybeck [1988] cho rằng hàm lượng DOC trong môi trường nước sông ở

các khu vực nhiệt đới ẩm cao hơn so với vùng nhiệt đới khô, đồng thời cao hơn so

với vùng ôn đới Giá trị trung bình DOC trong nước sông vùng nhiệt đới ẩm vào

khoảng 8 mgC.L -1 Theo kết quả nghiên cứu chất lượng nước mặt ở vùng Florida

(Mỹ) [65], thì hàm lượng DOC trong nước mặt nằm trong khoảng 4 ÷ 28 mgC/l

Theo nghiên cứu của Meybeck và cộng sự 1996 [56], hàm lượng DOC trong môi

trường nước sông Amazon đạt trung bình 4,0 mgC/l Các nghiên cứu trước đây về

hệ thống sông Hồng (Việt Nam) trong giai đoạn 2003-2004 cho thấy, giá trị DOC tại các vị trí khảo sát Hòa Bình, Vụ Quang, Yên Bái, Sơn Tây và Hà Nội trong suốt hai năm 2003-2004 lần lượt là 4,9; 3,5; 2,7 và 5,2 mgC.L-1 Như vậy, các giá trị DOC trung bình đo được của vùng thượng lưu hệ thống sông Đáy khá gần với giá trị của hệ thống sông vùng nhiệt đới Amazon (DOC = 4,0 mgC/l) và các giá trị quan sát được trên hệ thống sông Hồng trong giai đoạn 2003-2004

Khi nghiên cứu về hàm lượng DOC trong nước mặt, một số tác giả đã đưa ra các nhận định biến đổi giá trị DOC theo không gian và theo thời gian Theo tác giả

[79], hàm lượng DOC trong nước mặt giảm vào mùa xuân, đạt giá trị thấp nhất (1÷

3 mgC/l) vào đầu mùa hè, và giá trị cao nhất (10 ÷ 30 mgC/l) đạt được vào cuối mùa hè Ở vùng ôn đới, kết quả nghiên cứu đối với hệ thống sông Lena (dài

6500km, ở Nga) [18] cho thấy hàm lượng DOC được quan sát thấy thấp nhất trong

mùa đông (từ tháng 11 đến tháng 5) với giá trị trung bình đạt 2,0 – 4,8 mgC/l và cao nhất vào tháng 6, trong mùa lũ, trung bình đạt 9,6 – 14,4 mgC/l 50% tải lượng hàng năm DOC của hệ thống sông Lena từ vùng thượng nguồn đổ xuống vùng đồng bằng được chuyển tải vào tháng 6 Đối với hệ thống sông Đáy, có thể nói, hàm lượng DOC trong nước sông Đáy biến đổi không rõ nét theo mùa, mà phụ thuộc lớn vào chất lượng nước sông Nhuệ (sông Đáy nhận nước sông Nhuệ thông qua sự vận hành đóng/mở của đập Đồng Quan) và vào thời điểm xả thải của các nguồn nước thải trong lưu vực (Hình 2.30)

Chất lượng nước sông Nhuệ, như đã trình bày ở trên, chịu ảnh hưởng trực tiếp của sự vận hành các đập trên hệ thống sông, đặc biệt là đập Liên Mạc lấy nước

từ sông Hồng và đập Thanh Liệt nhận nước từ sông Tô Lịch Khi đập Liên Mạc được mở, sông Nhuệ nhận nước sông Hồng, nên làm giảm tình trạng ô nhiễm rõ rệt Khi đập Thanh Liệt mở, sông Nhuệ nhận nước sông Tô Lịch, hệ thống nước thải của thành phố Hà Nội nên chất lượng môi trường nước sông Nhuệ suy giảm rõ rệt

Kết quả nghiên cứu năm 2002 -2003, về hệ thống sông Nhuệ -Tô Lịch [53] cho thấy

các giá trị DOC trong nước sông Nhuệ là 0,7 - 17,7 mgC/l và sông Tô Lịch là 5,2 - 32,1 mgC/l Sông Tô Lịch, nơi tiếp nhận hầu như toàn bộ nước thải của thành phố

Hà Nội luôn có giá trị TOC rất cao trong toàn bộ thời gian khảo sát (cao hơn giá trị TOC trung bình trong nước thải thành phố), chứng tỏ môi trường nước sông Tô Lịch bị ô nhiễm hữu cơ rất nặng và có thể thấy rõ ràng ảnh hưởng của chất lượng nước sông Tô Lịch đến chất lượng nước sông Nhuệ Đối với các dòng sông nhận nước thải đô thị không qua xử lý, phần lớn chất hữu cơ (>50%) trong nước thải sẽ

bị phân hủy do vi sinh, và quá trình phân hủy này thường gây ra thiếu hụt oxy trong

nước [32] Kiểu ô nhiễm hữu cơ này làm giảm hàm lượng oxy xuống thấp tới mức

không thích hợp đối với đời sống của các thủy sinh vật, đặc biệt là cá Điều này rất

đúng cho trường hợp sông Tô Lịch với hàm lượng trung bình của oxy hòa tan luôn

rất thấp (DO < 2 mgO2.L-1) Gần đây, kết quả nghiên cứu của Trung tâm Quan trắc

và Phân tích Tài nguyên Môi trường Hà Nội [84], về chất lượng nước hệ thống sông

Nhuệ - Tô Lịch cho thấy tại 32 vị trí quan trắc trên sông Nhuệ trong năm 2006, hàm

lượng BOD và COD tại nhiều vị trí đã vượt quá tiêu chuẩn TCVN 5942-1995 cột B

từ 1,1 đến 4,6 lần Sự cố ô nhiễm môi trường sông Nhuệ cho thấy nồng độ COD

cao nhất năm 2004 đạt 105,0 mg/L và năm 2005 là 71,8 mg/L Điều này cho thấy

ảnh hưởng của chất lượng nước thải không qua xử lý hoặc xử lý không hoàn toàn

được đổ vào hệ thống sông hồ, gây ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng cho các hệ thuỷ

sinh thái Do vậy, cần quan tâm nghiêm túc hơn nữa trong công tác quản lý và bảo

vệ môi trường

Khi nghiên cứu mối liên hệ giữa chế độ thuỷ văn và hàm lượng DOC trong

nước sông, các tác giả [63, 79] cho rằng, hàm lượng DOC trong nước mặt phụ

thuộc vào lưu lượng dòng chảy, khi lưu lượng dòng chảy lớn hơn 30 m3/s, DOC

nhỏ hơn 10 mgC/l, và khi lưu lượng nhỏ hơn 30 m3/s, giá trị DOC nằm trong

khoảng rộng 1 ÷ 30 mgC/l Điều này phù hợp với kết quả quan trắc trên hệ thống

sông Đáy - Nhuệ, có lưu lượng nước trung bình năm 2007 đạt 155 m3/s tại trạm Phủ

Lý và hàm lượng trung bình DOC nhỏ hơn 10 mgC/l (giá trị trung bình năm 2007

đạt 5,1 mgC/L) Hệ thống sông Nhuệ có lưu lượng nước trung bình năm 2007 đạt

79 m3/s, có hàm lượng trung bình DOC tại Khê Tang đạt 7,5 mgC/l và đạt giá trị

cao nhất vào tháng 2 năm 2007 (13,5 mgC/l)

So sánh với hàm lượng DOC trong một số loại môi trường nước trên thế giới

(bảng 2.15) có thể thấy hệ thống sông Đáy có hàm lượng DOC biến đổi trong

khoảng rộng (1,1 – 9,2 mgC/L) nhưng vẫn nằm trong khoảng giới hạn đối với môi

trường nước mặt của các hệ thống sông hồ trên thế giới (< 10 mgC/L) Sông Nhuệ

có hàm lượng DOC trong khoảng (4,0 - 16,4 mgC/L) đã vượt giá trị trung bình

DOC của môi trường nước mặt trên thế giới Nghiên cứu trước đây về chất lượng

nước hệ thống sông Đáy [60] cho thấy các giá trị BOD và COD biến đổi không

nhiều qua các tháng và đều không đạt tiêu chuẩn chất lượng nước mặt TCVN

5942-1995 cột A (nhưng vẫn đạt TCCP cột B) Tại hầu hết các điểm quan trắc, môi

trường nước sông Đáy đã bị ô nhiễm nhẹ bởi chất hữu cơ Trong nghiên cứu này,

hàm lượng BOD tại một số thời điểm quan trắc đã vượt quá tiêu chuẩn cho phép

Bảng 2.16: Hàm lượng DOC trong một số môi trường nước trên thế giới [72]

7 Nước thải trong các hệ xử lý Lên tới 2000

Biến động hàm lượng DOC theo chiều dọc sông

Hàm lượng DOC có xu hướng tăng từ điểm thượng nguồn Đập Phùng đến tới diểm hạ lưu sông Đáy, điểm Cầu Đọ, đặc biệt là vào tháng 6 năm 2007 (Hình 2.32) Kết quả DOC trung bình của 5 lần đo dọc sông (tháng 6, tháng 8 và tháng 11 năm 2007 và tháng tám và tháng 11 năm 2008) đối với các điểm Đập Phùng, Mai Lĩnh, Tế Tiêu, Quế và Đọ lần lượt là 2,1; 3,9; 5,3; và 6,2 mgC/l

Trong đợt lấy mẫu tháng 6 năm 2007, không có mưa Kết quả trong đợt quan trắc vào tháng 8 nhỏ hơn so với tháng 11 Điều này có thể giải thích là do lưu lượng nước của sông Đáy trong mùa mưa tăng, pha loãng DOC trong môi trường nước sông

Hình 2.32: Sự biến động của hàm lượng DOC theo chiều từ thượng nguồn

đến hạ lưu hệ thống sông Đáy (điểm NT1 trên sông Nhuệ được đưa ra để so sánh)

Qua các kết quả nghiên cứu về hàm lượng các chất hữu cơ, có thể rút ra một

số kết luận như sau:

- Giá trị DOC quan sát thấy trong khoảng rộng đối với hệ sông Đáy từ 1,1 –

9,2 mgC/l Giá trị cao nhất quan sát thấy vào tháng 6 năm 2007 tại điểm Cầu Đọ,

điểm sau khi sông Đáy nhận nước sông Nhuệ

- Sông Nhuệ có hàm lượng DOC trong khoảng 4,3 -16,8 mgC/l Giá trị cao

nhất quan sát thấy vào tháng 12 năm 2008 Hàm lượng DOC trên sông Nhuệ phụ

thuộc nhiều vào việc vận hành (đóng/mở) các đập (Liên Mạc, Thanh Liệt) và chế độ

thuỷ văn trong lưu vực

- Theo chiều từ thượng nguồn đến hạ lưu hệ thống sông Đáy, hàm lượng

DOC có xu hướng tăng Quan sát thấy ảnh hưởng của hệ thống sông Nhuệ - Tô

Lịch tới chất lượng nước sông Đáy, phản ánh rõ nét ảnh hưởng của các hoạt động

kinh tế - xã hội vùng đô thị tới chất lượng nước mặt vùng đồng bằng sông Hồng

Hàm lượng DOC trong nước sông Đáy phụ thuộc nhiều vào chất lượng nước sông

Nhuệ và việc vận hành (đóng/mở) các đập trên sông Nhuệ (đập Đồng Quan)

Hàm lượng Coliform

0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000

Hình 2 33: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng coliform trong môi trường nước

sông Đáy - Nhuệ theo thời gian Kết quả cho thấy hàm lượng Coliform có trong môi trường nước sông Nhuệ tại Khê Tang rất cao, gấp nhiều lần so với TCVN, từ 1,1 - 7,5 lần (hình 2.33, bảng 2.17)

Trong nước sông Đáy trước khi hợp lưu với sông Nhuệ có hàm lượng Coliform dao động trong khoảng từ 2.400 - 14.000 MNP/100ml Sau khi gặp sông Nhuệ, hàm lượng Coliform trong nước sông Đáy dao động trong khoảng từ 4.000 - 40.000 MNP/100ml

Tại Đập Phùng: Ở thượng nguồn, nước sông Đáy tại đập Đáy ít chịu ảnh

hưởng của nước thải sinh hoạt, công nghiệp nên nước chỉ bị ô nhiễm nhẹ Hàm lượng Coliform 4.000 - 11.000 MNP/100ml, vào đợt quan trắc tháng 11/2007 cho giá trị vượt quá tiêu chuẩn là 1,1 lần

Tại cầu Mai Lĩnh - Hà Đông: Hàm lượng Coliform 9.000-14.000 MNP/100ml, cao hơn TCVN từ 1,1 - 1,4 lần

Tại Tế Tiêu - Mỹ Đức (Hà Tây): Hàm lượng coliform cao gấp 1,1 lần giá trị

Bảng 2.17 Hàm lượng Coliform (đơn vị: MNP/100ml) trong môi trường nước

sông Đáy - Nhuệ

Tế Tiêu

Từ kết quả trên cho thấy ảnh hưởng rõ rệt của sông Nhuệ tới hạ lưu sông

Đáy về chỉ tiêu coliform

2.2.6 Đặc trưng quần xã động vật nổi

2.2.6.1 Thành phần loài

Kết quả khảo sát nhóm động vật nổi (ĐVN) tại 6 trạm thuộc sông Đáy- Nhuệ

trong 12 tháng (từ tháng 1- 12/2007) với hơn 50 mẫu định tính và định lượng, đã

xác định được 60 loài thuộc 44 giống và 22 họ, trong đó: Giáp xác chân chèo -

Copepoda có 13 loài chiếm 21,67 % tổng số loài; giáp xác râu ngành - Cladocera

(chiếm ưu thế nhất) có 27 loài (45,00%), trùng bánh xe - Rotatoria có 15 loài (25,00%) các nhóm khác có 5 loài (chiếm 8,33%) (hình 2.34)

Hình 2.34: Cấu trúc thành phần loài ĐVN sông Đáy- Nhuệ 2007

Kết quả nghiên cứu trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 12/2008 Trong số 40 mẫu định tính và định lượng, đã xác định được 56 loài và nhóm loài thuộc 46 giống, 21 họ Thành phần loài động vật nổi ở thời điểm này, giáp xác Chân chèo - Copepoda có 14 loài chiếm 27 % tổng số loài; giáp xác Râu ngành - Cladocera (chiếm ưu thế nhất) có 23 loài (41%), trùng bánh xe - Rotatoria có 13 loài (23%) các nhóm khác có 6 loài (chiếm 9%) (hình 2.35)

So với kết quả nghiên cứu của năm 2007, thành phần loài động vật nổi có số lượng nhóm loài thấp hơn Tỷ lệ % cấu trúc giữa các nhóm loài của năm 2007 và năm 2008 ít có sự thay đổi theo thời gian, nhóm trùng bánh xe có tỷ lệ giảm so với năm 2007 và nhóm giáp xác chân chèo có tăng so với năm 2007

Thành phần loài ĐVN 2008

Copepoda 27%

Cladocera 41%

Rotatoria 23%

Nhóm khác 9%

Hình 2.35: Tỷ lệ % các nhóm loài trong nhóm động vật nổi năm 2008

Tổng hợp chung về thành phần loài trong cả quá trình nghiên cứu đã xác

định được 71 loài và nhóm loài Chiếm ưu thế vẫn là nhóm giáp xác râu ngành

39%, tiếp đến là nhóm trùng bánh xe (ưa môi trường giàu dinh dưỡng) 25%, nhóm

giáp xác chân chèo 22% và các nhóm còn lại chiếm 8% (hình 2.36 và 2.37) Với

cấu trúc và tỷ lệ % như trên có thể thấy rằng nhóm động vật nổi tại khu vực sông

Nhuệ khác với phân bố theo tự nhiên, điều đó chứng tỏ nhóm này đã bị tác động

nhiều bởi môi trường

Tỷ lệ chung thành phần loài ĐVN 2007 và 2008

Copepoda 24%

Cladocera 39%

Rotatoria

27%

Nhóm khác 10%

Hình 2.36: Tỷ lệ % các nhóm động vật nổi chung trong cả quá trình khảo sát từ

Hình 2.37: Thành phần loài động vật nổi trong thời gian khảo sát 2007-2008

Số lượng loài ĐVN (năm 2007) tại các trạm khảo sát dao động từ 18-35 loài,

có xu hướng tăng dần từ tháng 1 – 11 trong năm, đạt cực đại tại tháng 6 và tháng

11, với tổng số 35 loài Số loài trong các tháng 1, 2, 3 khá thấp (dao động từ 18 – 23 loài), trong thành phần chủ yếu là các loài ưa sống trong môi trường giàu hữu cơ thuộc họ Cyclopidae, Brachionidae, Daphniidae và có rất ít loài thuộc họ Chydoridae Từ tháng 4 trở đi số loài tăng lên rõ rệt, có thể là do thời gian này lưu vực sông nhận được nguồn nước mưa làm thay đổi chất lượng nước tạo điều kiện cho sự phát triển của động vật phù du, ngoài ra còn có sự bổ sung các loài từ các dạng thuỷ vực khác (hồ, ao) cho lưu vực sông Sự biến thiên số lượng loài trong các nhóm ĐVN cũng có sự khác nhau, trùng bánh xe thường tăng nhanh vào tháng 5, 6,

7, 8 và có xu hướng giảm ở các tháng đầu năm và cuối năm Nhóm giáp xác chân chèo cao nhất và tháng 4, 5, 6 sau đó giảm dần và lại tăng trong các tháng 10, 11 Trong lúc đó nhóm Cladocera luôn có số loài chiếm ưu thế và dao động không lớn trong các tháng (hình 2.38)

7

13 9 16

11

6 3 5

4 9 10

8

11 7

4 1

1 1 1

1

1 1 2 1

3 23

29 27 35

25

33 28 32 35

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

tháng

Hình 2.38: Phân bố số lượng loài ĐVN trong các nhóm theo các tháng khảo sát

2007

Sự biến thiên thành phần loài và số loài theo các tháng thể hiện rõ nét hơn khi xem xét chúng tại các trạm khảo sát Các trạm Cầu Đọ, Cầu Quế chiều hướng biến thiên số lượng loài khá giống nhau, số loài thấp trong các tháng 1, 2, 3, 4 sau

đó tăng nhanh và ổn định cho đến các tháng cuối năm (từ tháng 5 đến tháng 11) Trạm NT1 có sự sai khác nhiều, số loài khá ổn định trong các tháng 1 – 4 (dao động

từ 10 – 15 loài) tăng dần từ tháng 5 và đạt cực đại vào tháng 8, sau đó giảm đi rất nhanh đến mức cực tiểu ở tháng 11 (5 loài) Thành phần loài chủ yếu chỉ gồm các loài thuộc họ Cyclopidae, Brachionidae, Asplachnidae, vào mùa mưa có bổ sung thêm một số loài trong họ Daphinidae, Macrothricidae Trong các tháng 4, 6, 8, 11

bổ sung thêm 3 tram khảo sát là Đập Phùng, Mai Lĩnh và Tế Tiêu Sự biến thiên số lượng loài tại 3 trạm này nhìn chung là khá đồng nhất và giống với các trạm Cầu

Đọ và Cầu Quế, nghĩa là số lượng loài tăng từ tháng 4 đến tháng 11, nhưng mức

tăng ít hơn (hình 2.38) Tính trung bình số loài tại 6 điểm khảo sát trong 11 tháng

cho thấy số loài thấp nhất tại NT1 ( trung bình 11 loài/trạm/đợt) và cao nhất là Cầu

Hình 2.40: Thành phần loài động vật nổi giữa các tháng trong năm 2008

Theo thời gian trong năm, nhóm động vật nổi thường có số lượng loài cao

vào khoảng gần cuối mùa mưa sang đầu mùa khô (từ tháng 8 đến tháng 11)

Khoảng dao động từ 18 đến 31 loài, đạt đỉnh cao vào tháng 11 (do có sự tăng đột biến của nhóm Copepoda) Thành phần nhóm Rotatoria có xu hướng tăng mạnh trong các tháng cuối trong năm (hình 2.40)

Một số loài ghi nhận được tại các điểm khảo sát là những loài phổ biến, có phân bố rộng và quanh năm Một số loài gặp trong tất cả các tháng và hầu hết các

trạm như: thuộc nhóm Copepoda - họ Cyclopidae Microcylops varicans, Mesocyclops leuckarti, Thermocyclops hyalinus; thuộc nhóm Caldocera - họ Macrothricidae Ilyocryptus halyii họ Daphniidae Moina dubia, Ceriodaphnia rigaudi, họ Sididae Diaphanosoma sarsi, họ Bosminidae Bosminopsis deitersi; thuộc nhóm trùng bánh xe Rotatoria - họ Brachionidae Brachionus calyciflorus, Brachionus quadridentatus, họ Asplanchnidae Asplanchna sieboldi Những loài

chỉ thị trong môi trường nước giầu dinh dưỡng và chất hữu cơ cũng xuất hiện

thường xuyên (Asplachna sieboldi, Brachionus urceus, B quadridentatus, B falcatus, B calyciflorus, Rotaria neptunia, Rotaria rotaria, Lecane (Lecane) luna, Platyias quadricornis )

ĐVN ở toàn lưu vực sông Nhuệ-Đáy

So sánh với kết quả nghiên cứu của Trung tâm quan trắc Cục Môi trường năm

2007 (với 30 điểm khảo sát trên lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy) đã bổ sung thêm dẫn liệu về thành phần loài động vật nổi như sau:

Thống kê trên tất cả các chi lưu nhập vào hệ thống sông Nhuệ - Đáy, đã xác định được 84 loài ĐVN, trong đó nhóm giáp xác chân chèo Copepoda có 30 loài chiếm 35,71% , nhóm giáp xác râu ngành Cladocera có 28 loài (33,33%), nhóm trùng bánh xe Rotatoria có 20 loài (23,81%) và các nhóm động vật thuỷ sinh khác

có 6 loài (7,14%)

Khi xem xét tỉ lệ các nhóm loài ĐVN trong mỗi đợt khảo sát cho thấy tỉ lệ này phân bố khá đồng nhất, nhiều nhất là nhóm giáp xác Cladocera, nhóm Copepoda và Cladocera có số loài gần tương đương, thấp nhất là các nhóm Ostracoda, Amphipoda, ấu trùng côn trùng, ấu trùng giáp xác, ấu trùng thân mềm có số loài thấp nhất Riêng trong đợt thu mẫu vào tháng 11 có sự phân bố thành phần loài có

sự sai khác với các đợt còn lại, tỉ lệ số lượng loài theo thứ tự từ cao đến thấp là Copepoda – Cladocera – Rotatoria – các nhóm khác Cũng cần nhận xét thêm về sự chiếm ưu thế ở nhiều trạm thuộc sông Đáy của nhóm Copepoda sống ở nước mặn,

lợ xâm nhập vào lưu vực sông vào đợt thu mẫu tháng 11 như Schmackeria bulbosa,

S gordioides, Paracalanus crassirostris, Sinocalanus mystrophorus đây cũng là

một trong những nguyên nhân làm cho số loài Copepoda cao hơn các nhóm loài khác trong đợt khảo sát này

Khi xem xét biến động thành phần loài tại các trạm thu mẫu qua các đợt khảo

sát có thể thấy rằng: Ở hầu hết các trạm thu mẫu, tháng 10 có số loài thấp nhất và

tháng 8 thường có số loài cao hơn các tháng khác Các điểm thu mẫu thuộc sông

Đáy, sông Bôi, sông Hoàng Long có sự biến thiên số loài theo các đợt thu mẫu là

không lớn, riêng các trạm ở hạ lưu cửa sông Đáy vào tháng 11 thường có số loài

cao hơn các tháng khác do có sự xâm nhập của các loài nước lợ vào vùng hạ lưu

2.2.6.2 Mật độ động vật nổi

Mật độ ĐVN tại các trạm khảo sát thuộc sông Đáy - Nhuệ từ tháng 1/2007 –

1/2008 thường không cao, dao động từ 100 – 36.000 con/m3, thấp nhất tại NT1 vào

tháng 11 và cao nhất tại Cầu Quế vào tháng 1/2008 Biến thiên mật độ ĐVN của

các trạm thu mẫu theo thời gian được biểu diễn ở hình 2.41 Qua đó cho thấy, mật

độ ĐVN tại các trạm biến thiên khá rõ theo thời gian và có quy luật giống nhau,

thấp vào tháng 1,2,3; tăng nhanh từ tháng 4 và đạt cực đại vào tháng 7, sau đó lại

giảm dần cho đến tháng 11 Sự thay đổi về mật độ này lại không cùng pha với sự

biến thiên của số lượng loài (tăng từ tháng 1 đến tháng 7 và tiếp tục tăng hoặc giữ

mức độ ổn định), đặc điểm này thể hiện rõ ở các trạm Mai Lĩnh, Tế Tiêu, Cầu Quế

và Cầu Đọ (riêng trạm NT1 có sự biến thiên về mật độ và số loài trùng khớp nhau)

Điều này cho thấy vào mùa mưa (tháng 6,7,8) là thời gian thuận lợi cho sự phát

triển ĐVN ở lưu vực Nhuệ - Đáy đặc biệt là mật độ Thời gian sau đó mật độ ĐVN

giảm đi nhanh chóng, mặc dù số lượng loài vẫn khá ổn định Có lẽ chính những

điều kiện thuận lợi do dòng chảy nhanh hơn trong mùa mưa tạo ra (tăng DO, giảm

COD, giảm các chất ô nhiễm, ) đã giúp cho sự phát triển mạnh của động vật phù

du Đặc điểm này còn chỉ ra rằng đã có một số lượng lớn cá thể của các quần thể

ĐVN đã bị tiêu diệt khi có sự thay đổi về điều kiện sống trong các giai đoạn trong

năm

Nhóm loài chiếm ưu thế về mật độ là Copepoda, chủ yếu tập trung ở các loài

trong họ Cyclopide (hầu hết các trạm đều chiếm trên 50%) mặc dù số lượng loài

không lớn hơn Cladocera, một số ít trạm ưu thế thuộc về Cladocera gồm các loài

trong họ Daphniidae Nhóm trùng bánh xe chiếm tỉ lệ nhỏ, tuy nhiên tỉ lệ này có

phần tăng lên đáng kể vào các tháng 8; 9; 10 và 11 ở hầu hết các trạm Theo trạm

khảo sát, mật độ ĐVN thấp nhất tại Mai Lĩnh (trung bình đạt 1189 con/m3) và cao

nhất tại Cầu Đọ (trung bình đạt 5493 con/m3) Như vậy là càng về phía hạ lưu thì

mật độ ĐVN càng tăng, tại các trạm thuộc sông Đáy thường có mật độ cao hơn các

trạm ở sông Nhuệ

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

Jan-08

tháng

con/m3

Đập Phùng Mai Lĩnh Tế Tiêu NT 1 Cầu Đọ Cầu Quế

Hình 2.41: Biến thiên mật độ ĐVN tại các trạm khảo sát theo thời gian

Xét trong 6 trạm khảo sát theo thời gian (tháng 8 và tháng 11), mật độ trung bình cao nhất tại trạm Cầu Đọ (160.000 con/m3), tiếp đến Tế Tiêu; Đập Phùng; Cầu Quế; Mai Lĩnh; thấp nhất tại trạm NT2 (12.500 con/m3)

Tại 3 trạm khảo sát theo thời gian (từ tháng 2; 3; 4; 7; 9; 10 và tháng 12), mật độ trung bình cao nhất ở trạm Cầu Đọ (gần 30.000 con/m3), hai trạm Cầu Quế

và NT2 có giá trị trung bình gần bằng nhau (xấp xỉ 6.000 con/m3)

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

Jan-08

tháng

con/m3

Đập Phùng Mai Lĩnh Tế Tiêu NT 1 Cầu Đọ Cầu Quế

Hình 2.42: Diễn biến mật độ động vật nổi tại 3 trạm trong tháng 2; 3; 4; 7; 9; 10 và

12 của năm 2008

Đập Phùng Mai Lĩnh Tế Tiêu NT 1 Cầu Đọ Cầu Quế

Hình 2.43: Diễn biến mật độ động vật nổi tại 6 trạm trong các tháng 8 và 11 của

Đập Phùng Mai Lĩnh Tế Tiêu NT 1 Cầu Đọ Cầu Quế

Hình 2.44: Diễn biến chung ĐVN ở các trạm khảo sát trên sông Nhuệ năm 2008

2.2.6.3.Chỉ số đa dạng loài

Chỉ số đa dạng D tại các trạm khảo sát từ tháng 1/2007 – 1/2008 không cao,

dao động từ 0,97 – 3,67, thấp nhất tại NT1 (vào tháng 11) và cao nhất tại Cầu Quế

(tháng 10) Nếu so sánh với bảng phân hạng mức độ ô nhiễm của Stau et al, 1970

thì các thuỷ vực sông Đáy- Nhuệ ở mức sạch (oligosaprobic) đến mức độ ô nhiễm

rất nặng (polysaprobic) Thực tế chỉ có 1 trạm duy nhất ở mức độ sạch (Cầu Quế

vào tháng 10) còn lại hầu hết chỉ số đa dạng đều thấp 1< D <2 tương đương ở mức

độ ô nhiễm

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

tháng

Chỉ số D Đập Phùng Mai Lĩnh Tế Tiêu NT 1 Cầu Đọ Cầu Quế

Hình 2.45: Biến thiên chỉ số đa dạng loài ĐVN tại các trạm khảo sát sông Đáy-

Nhuệ trong thời gian 1/2007 đến 1/2008 Mức độ đa dạng loài có xu hướng tăng dần theo thời gian từ tháng 1 – 11 ở hầu hết các trạm (hình 2.45), tháng 2 là tháng có mức độ đa dạng thấp nhất và tháng

8, tháng 10 là những tháng có độ đa dạng cao nhất Tại NT1 có sự sai khác chỉ số

đa dạng tăng từ tháng 1 đến tháng 8 sau đó lại có xu hướng giảm dần cho đến tháng

11 (hình 2.41) Theo vị trí khảo sát thì trạm Mai Lĩnh và Cầu Đọ có chỉ số D cao nhất (Dtb đạt 2,16) và thấp nhất là tại NT1 (Dtb đạt 1,62)

Kết quả nghiên cứu tiếp theo từ tháng 2/2008 đến tháng12/2008, ở hầu hết các trạm khảo sát mức dao động của chỉ số đa dạng động vật nổi là D:0,5 – 2 (thấp hơn so với kết quả nghiên cứu trước đó, năm 2007) Chỉ số này tương đương với mức ô nhiễm nặng (1< D <2) và ô nhiễm rất nặng (0,0 < D < 1).(Hình 2.46) Chỉ số đa dạng ĐVN có xu hướng tăng nhẹ theo chiều dòng chảy và tăng ở các tháng mùa mưa

Chỉ số đa dạng ĐVN tại 3 điểm KS theo thời gian

Hình 2.46: Chỉ số đa dạng động vật nổi tại 3 trạm trong các tháng 2; 3; 4; 7; 9; 10

Hình 2.47: Chỉ số đa dạng động vật nổi tại 6 trạm trong tháng 8 và 11/2008

Kết quả tính toán chỉ số đa dạng (D) tại các trạm khảo sát trên lưu vực sông

Nhuê - Đáy của Trung tâm quan trắc Cục Môi trường thực hiện năm 2007 cho thấy

chỉ số D dao động từ 0,59 – 2,97 Như vậy, so với kết quả nghiên cứu của đề tài là

không chênh lệch nhau nhiều và chỉ số này đều ở mức độ tương đương ô nhiễm nhẹ

(beta-mesosaprobic) đến mức ô nhiễm rất nặng (polysaprobic)

Nhận xét chung:

Kết quả nghiên cứu ĐVN cho thấy tại các trạm khảo sát trên sông Nhuệ từ tháng 1/2007 – 12/2008 đã xác định được 71 loài, thuộc 46 giống và 22 họ Giáp xác râu ngành - Cladocera chiếm ưu thế nhất Có sự biến động về thành phần loài giữa các mùa trong năm (cao về mùa mưa, thấp về mùa khô) và giữa các trạm quan trắc cũng có sự sai khác Thống kê được một số loài phân bố rộng và xuất hiện thường xuyên trong năm Ngoài ra cũng xác định được một số loài chỉ thị trong môi trường nước xuất hiện tại đây Mật độ động vật nổi biến động mạnh theo mùa (cao nhất về mùa mưa và cuối mùa khô), thường dao dộng trong khoảng từ 1.000-30.000 con/m3 đỉnh cao có thể đạt 170.000 con/m3 Mức độ đa dạng động vật nổi không cao, giá trị trung bình nằm trong khoảng 0,5< D <2, tương đương ở mức độ ô nhiễm nặng và rất nặng

2.2.7 Đặc trưng khu hệ thực vật nổi Thành phần thực vật phù du

Thành phần khu hệ vi tảo sông Nhuệ - Đáy rất phong phú Qua quá trình điều tra khảo sát chúng tôi đã phát hiện được 170 loài và dưới loài thuộc 5 ngành trong đó tảo silíc có 67 loài, tảo mắt có 43 loài, ngành tảo lục có 31 loài, tảo lam có

26 loài và tảo giáp có 3 loài Đa số các loài tảo quan sát được là những loài có phân

bố rộng, dạng đơn bào hoặc tập đoàn, thích nghi điều kiện nước chảy chậm Thành phần loài có sự biến động dọc theo dòng chảy từ thượng nguồn đến hạ

nguồn Tại Đập Phùng, quần xã thực vật nổi chủ yếu là các chi Aulacoseira, Cyclotella, Fragilaria (tảo silic), Pediastrum, Staurastrum (tảo lục) những chi tảo

này thường thấy ở những nơi nghèo dinh dưỡng Ở những nơi bị ô nhiễm hữu cơ cao như Khê Tang và Mai Lĩnh loài ưa sạch bị thay thế bởi các loài ưa bẩn như các

loài thuộc các chi Euglena, Phacus (tảo mắt), Oscillatoria, Spirulina, Merismopedia, Microcystis, Lyngbya (vi khuẩn lam) và một số loài tảo lục kích thước nhỏ như Chlorella, Scenedesmus… Xuôi dần về hạ lưu (Cầu Quế, Cầu Đọ)

các loài ưa bẩn vẫn hiện diện nhưng không chiếm ưu thế (số loài tảo mắt và vi khuẩn lam giảm) Trong quá trình điều tra chúng tôi nhận thấy tần xuất bắt gặp tảo mắt và vi khuẩn lam là nhiều nhất Theo các nghiên cứu trước đây cho thấy, sự có mặt các chi tảo như trên là chỉ thị cho vùng ô nhiễm hữu cơ, nước phú dưỡng với nồng độ nitơ và phốtpho cao

Biến động mật độ thực vật nổi

Biến động về số lượng tế bào thể hiện sự tăng hoặc giảm khả năng sinh

trưởng của tảo Khi gặp điều kiện thuận lợi, chúng tăng trưởng mạnh, đạt số lượng

lớn Biến động số lượng tế bào thực vật nổi trung bình theo thời gian trong hệ thống

sông Nhuệ - Đáy được trình bày tại hình 2.48 Số lượng tế bào thực vật nổi ghi

nhận trong các đợt khảo sát năm 2007 và 2008 là khá cao, dao động từ 153x106 đến

349x106 tế bào/L, thấp nhất vào mùa khô năm 2008 và cao nhất vào mùa mưa 2008

Mật độ tế bào thực vật nổi trung bình năm 2007 cao gấp 1,8 lần số lượng tế bào

thực vật nổi năm 2008 với số tế bào tương ứng là 358x106 tế bào/L và 191x106 tế

Hình 2.48 : Biến động mật độ thực vật phù du trung bình trong hệ thống sông Nhuệ

- Đáy theo mùa trong hai năm 2007 và 2008

Nhìn chung, vào mùa khô hàm lượng khoáng trong nước sông không cao,

mưa ít, vi tảo nói chung đều kém phát triển nên số lượng tế bào thấp, ít biến đổi

Khi mùa mưa đến, nước sông được bổ sung các nguồn dinh dưỡng khác nhau, đây

chính là điều kiện thuận lợi cho vi tảo phát triển mạnh Do vậy, vào mùa mưa năm

2007 và 2008 số lượng tế bào ở hệ thống sông Nhuệ-Đáy cao hơn mùa khô, đạt

368x106 tế bào/L và 230x106 tế bào/L, tương ứng

Mật độ tế bào thực vật nổi tại 6 điểm nghiên cứu dao động từ 5x106 tế bào/L

đến 152x106 tế bào/L (hình 2.49) Mật độ tế bào thực vật phù du tại các điểm Đập

Phùng, Mai Lĩnh và Khê Tang thấp hơn so với các điểm Tế Tiêu, Cầu Quế và Cầu

Đọ Đỉnh cao về số lượng tế bào tại hai điểm Tế Tiêu (mùa mưa) và Cầu Quế (mùa

khô) có thể liên quan đến sự có mặt của các tập đoàn tế bào dạng sợi, bản hoặc các

tế bào có kích thước nhỏ mà điển hình là các chi Oscillatoria, Lyngbya, Sprulina, Merismopedia, Trachelomonas

0 30 60 90 120 150 180

Mùa khô- 2007 Mùa mưa- 2007 Mùa khô-2008 Mùa mưa-2008

Mùa khô- 2007 Mùa mưa- 2007 Mùa khô-2008 Mùa mưa-2008

Biến động về số lượng tế bào giữa các ngành tảo được trình bày ở hình 2.50

Vi khuẩn lam chiếm sinh khối lớn trong quần xã thực vật nổi tại các thời điểm nghiên cứu nhưng đặc biệt vào thời điểm mùa khô (250x106 tế bào/L năm 2007) Vào thời điểm này trong năm, cường độ chiếu sáng, nhiệt độ cao và với nguồn dinh dưỡng sẵn có trong sông đã tạo điều kiện thuận lợi cho Vi khuẩn lam phát triển

mạnh đặc biệt là các chi tảo đa bào dạng tập đoàn như Microcystis, Oscillatoria, Merispomedia

0 50 100 150 200 250 300

Mùa khô -2007 Mùa mưa -2007 Mùa khô -2008 Mùa mưa -2008

Bacillariophyta Cyanobacteria Euglenephyta Chlorophyta Dinophyta

Mùa khô -2007 Mùa mưa -2007 Mùa khô -2008 Mùa mưa -2008

Bacillariophyta Cyanobacteria Euglenephyta Chlorophyta Dinophyta

Hình 2.50: Biến động số lượng tế bào các ngành tảo theo mùa trong hai năm

2007-2008 Ngoài ra, do được cấu thành bởi nhiều tế bào xếp thành chuỗi dài hoặc tập

hợp các đám lớn nên cho dù tần suất xuất hiện của nhóm VKL không nhiều nhưng

số lượng tế bào lại trội hơn hẳn so với các ngành tảo khác Vào thời điểm mùa mưa

số lượng tế bào vi khuẩn lam giảm dần thay vào đó là tảo lục phát triển mạnh và

chiếm ưu thế, điển hình là các chi Chlorella, Eudorina, Pandorina, Coelastrum,

Crucigenia Số lượng tế bào của ngành tảo silíc cũng chiếm một tỷ lệ đáng kể so

với các nhóm tảo khác dao động trong khoảng 25 - 150 x106 tế bào/L

Nhìn chung, vào mỗi thời điểm trong năm, dòng chảy có những loài tảo

chiếm ưu thế khác nhau Sự biến đổi về số lượng tế bào của những loài chiếm ưu

thế này sẽ là một trong những yếu tố quyết định đối với sự biến động số lượng tế

bào chung của toàn khu hệ tảo Để hiểu rõ hơn về sự biến động số lượng tế bào,

từng ngành tảo sẽ được xem xét chi tiết tại các điểm nghiên cứu theo thời gian:

Biến động số lượng tế bào tảo silíc (Bacillariophyta)

Tảo silíc nhìn chung thích nghi với cường độ chiếu sáng và nhiệt độ vừa

phải Thành phần loài tảo silíc bao gồm cả những loài sống trôi nổi như các loài

thuộc chi Melosira, Aulacoseira, Cyclotella và những loài dạng bám như

Navicula, Nitzschia, Suriella , một số loài thích nghi với điều kiện nước sạch, một

số khác lại có khả năng thích ứng với môi trường giàu chất dinh dưỡng Sự biến

động số lượng tế bào tảo silíc trung bình tại các điểm theo thời gian được thể hiện ở

Đọ (75x106 tế bào/L) Nhóm loài thuộc chi Aulacoseira (nhóm loài thích nghi với ô

nhiễm vừa) chiếm sinh chiếm ưu thế tại các điểm hạ lưu của sông Đáy (Cầu Quế, Cầu Đọ)

Biến động số lượng tế bào tảo Mắt (Euglenophyta)

Đa số các loài tảo mắt có khả năng chịu đựng nước có nồng độ chất hữu cơ cao, do đó số lượng tế bào sẽ tăng cao khi lưu vực sông tiếp nhận các nguồn thải Nhìn chung, số lượng tế bào tảo mắt năm 2007 có xu hướng cao hơn năm 2008 (Hình 2.52)

0 5 10 15 20 25

Mùa khô-2007 Mùa mưa- 2007 Mùa khô-2008 Mùa mưa-2008

Mùa khô-2007 Mùa mưa- 2007 Mùa khô-2008 Mùa mưa-2008

Hình 2.52: Biến động số lượng tế bào tảo Mắt (Euglenophyta)

Đầu nguồn (Đập Phùng), nước còn sạch, số lượng tế bào tảo mắt trung bình thấp nhất (0,9 - 3x106 tế bào/L) và số lượng tế bào năm 2007 cao hơn năm 2008 Xuôi theo dòng chảy thì số lượng tế bào tăng dần, tại Tế Tiêu số lượng tế bào trung bình dao động từ 0,8 - 9,7x106 tế bào /L; Cầu Quế là 2 - 4,8 x 106 tế bào/L; Cầu Đọ

là 1 – 22 x106 tế bào/L Mặc dù chất lượng nước tại các điểm Mai Lĩnh và Khê Tang bị ô nhiễm nặng nhưng số lượng tế bào tảo mắt không cao khoảng 10-12x106

tế bào/L tương ứng Mỗi loài có khả năng thích ứng với điều kiện ô nhiễm khác nhau, bởi vậy sẽ phát triển mạnh ở các vùng khác nhau Trong ngành tảo mắt, các

loài trong chi Euglena và Phacus có khả năng chịu đựng ô nhiễm cao, đạt mật độ

lớn tại các vùng tiếp nhận nguồn thải Trong khi đó, Trachelomonas có sức chịu

đựng kém hơn được phát triển hiện ở vùng thượng lưu (Đập Phùng, Tế Tiêu)

Biến động số lượng tế bào tảo Lục (Chlorophyta)

Trong ngành tảo lục, một số loài thích nghi với điều kiện nước sạch như các

loài thuộc chi Pediastrum, Staurastrum, trong khi đó một số khác lại phát triển

thuận lợi trong môi trường giàu chất hữu cơ như Scenedesmus, Actinastrum Chính

vì vậy, sự biến động số lượng tế bào của cả ngành phụ thuộc vào biến đổi số lượng

tế bào của từng nhóm tảo Số lượng tế bào tảo lục biến động không rõ nét tại các

điểm theo thời gian được trình bày tại hình 2.53)

Hình 2.53: Biến động số lượng tế bào tảo Lục (Chlorophyta)

Biến động số lượng tế bào Vi khuẩn Lam (Cyanobacteria)

Biến động về số lượng tế bào VKL được trình bày ở hình 2.54 Nhìn chung,

biến động về số lượng tế bào VKL tại các điểm Đập Phùng, Tế Tiêu, Mai Lĩnh

tương đối đồng đều với xu hướng giảm dần từ năm 2007 đến năm 2008 Sự xuất

hiện của các loài tảo thuộc chi Oscillatoria, Lyngbya, Merismopedia,

Microcystis tại các điểm Cầu Quế, Cầu Đọ và Khê Tang vào mùa khô là nguyên

nhân chính dẫn đến số lượng tế bào tăng đột biến Số lượng tế bào VKL đạt giá trị

cao nhất tại điểm Cầu Quế (mùa khô, 2007) là 140x106 tế bào/L và Khê Tang (mùa

khô, 2008) là 122x106 tế bào/L

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Đập Phùng Mai Lĩnh Tế Tiêu Cầu Quế Cầu Đọ Khê Tang

Mùa khô-2007 Mùa mưa- 2007 Mùa khô-2008 Mùa mưa-2008

Đập Phùng Mai Lĩnh Tế Tiêu Cầu Quế Cầu Đọ Khê Tang

Mùa khô-2007 Mùa mưa- 2007 Mùa khô-2008 Mùa mưa-2008

So với các ngành tảo trên thì tần suất xuất hiện của ngành tảo giáp thấp, biến

động chủ yếu thông qua chi Perdinium Số lượng tế bào tảo mắt biến đổi không

nhiều (hình 2.55)

0 1 2 3 4 5

Đập Phùng Mai Lĩnh Tế Tiêu Cầu Quế Cầu Đọ Khê Tang

Mùa khô-2007 Mùa mưa- 2007 Mùa khô-2008 Mùa mưa-2008

Đập Phùng Mai Lĩnh Tế Tiêu Cầu Quế Cầu Đọ Khê Tang

Mùa khô-2007 Mùa mưa- 2007 Mùa khô-2008 Mùa mưa-2008

Hình 2.55: Biến động số lượng tế bào tảo Giáp (Pyrrophyta)

Tại đầu nguồn (Đập Phùng), số lượng tế bào cao nhất (trung bình đạt 2x106TB/L), tiếp đó là Cầu Quế trung bình khoảng 1,9x106 TB/L Còn ở Mai Lĩnh, Tế Tiêu, Cầu Đọ, Khe Tang thì số lượng tế bào tảo giáp thấp và biến đổi không nhiều