Sử dụng thực vật lớn làm chỉ thị sinh học chất lượng nước hệ thống kênh mương thuỷ lợi trên địa bàn huyện gia lâm, hà nội

Kênh mương thủylợi chịu ảnh hưởng bởi quá trình ô nhiễm các dòng sông lớn, tại khu vực phíaBắc, nơi có mật độ dân số đông cũng như các hoạt động làng nghề, sản xuấtphát triển, đã ghi nhậ

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

- -KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:

“SỬ DỤNG THỰC VẬT LỚN LÀM CHỈ THỊ SINH HỌC CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỆ THỐNG KÊNH MƯƠNG THỦY LỢI TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN GIA LÂM”

Người thực hiện : VÕ THỊ DUNG

Giáo viên hướng dẫn : ThS NGUYỄN THỊ THU HÀ

HÀ NỘI - NĂM 2016

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện khóa luận tốt nghiệpngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân tôi còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡcủa các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè Nhân dịp này tôi xin được bày tỏnhững lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất của mình

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới qúy thầy/cô giáo và các cán

bộ công chức khoa Môi trường - Học viện Nông nghiệp Việt Nam Xin chânthành cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy và công tác tại Bộ môn Công nghệMôi trường đã chỉ dẫn, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập,nghiên cứu và trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích về chuyên ngành cũngnhư kiến thức về xã hội Tôi xin được đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành vàsâu sắc nhất tới ThS Nguyễn Thị Thu Hà công tác tại bộ môn Công nghệ Môitrường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam là người đã luôn tận tình chỉ bảo,truyền đạt cho tôi rất nhiều kiến thức, kỹ năng làm việc, giúp đỡ tôi trong họctập, nghiên cứu và theo sát tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới anh Trần Minh Hoàng, anh Nguyễn ViệtVương, chị Đặng Thanh Hương và các bạn trong nhóm nghiên cứu khoa họcsinh viên cũng như các bạn làm việc trên phòng thí nghiệm đã tạo điều kiệngiúp đỡ tôi trong lấy mẫu, định loại thực vật và phân tích môi trường nước.Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bố mẹ, cùng toàn thể bạn bènhững người luôn bên tôi trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại Họcviện Nông nghiệp Hà Nội

Hà Nội, ngày 14 tháng 01năm 2016

Người thực hiện

Võ Thị Dung

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh mục viết tắt iv

Danh mục bảng v

Danh mục hình vi

PHẦN 1ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

PHẦN 2TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

2.1 Đặc điểm sinh thái học của thực vật lớn trong hệ sinh thái nước ngọt .3

2.1.1 Khái niệm thực vật lớn trong hệ sinh thái 3

2.1.2 Phân bố và nhu cầu sinh thái của thực vật lớn 6

2.2 Hiện trạng chất lượng nước kênh mương thủy lợi 9

2.2.1 Hiện trạng chất lượng nước mặt kênh mương thủy lợi Việt Nam 9

2.2.2 Hiện trạng chất lượng nước kênh mương thủy lợi huyện Gia Lâm .12

2.3 Một số nghiên cứu ứng dụng thực vật lớn làm chỉ thị cho chất lượng nước 17

PHẦN 3ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

3.1 Đối tượng nghiên cứu 22

3.2 Phạm vi nghiên cứu 22

3.3 Nội dung nghiên cứu 22

3.4 Phương pháp nghiên cứu 22

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp và khảo sát thực địa: 22

3.4.2 Phương pháp lấy mẫu, phân tích và đánh giá chất lượng nước 23

3.4.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích thành phần thực vật lớn 25

3.4.4 Phương pháp đánh giá mối quan hệ giữa chất lượng nước và thành phần loài 26

PHẦN 4KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

4.1 Hiện trạng chất lượng nước mặt kênh mương thủy lợi huyện Gia Lâm 27

4.1.1 Diến biến chất lượng nước theo thời gian tại các kênh mương nghiên cứu 27

4.1.2 Chất lượng nước tại các kênh mương nghiên cứu 30

4.2 Hiện trạng cấu trúc quần xã thực vật lớn ở các kênh mương thủy lợi trên địa bàn huyện Gia Lâm 34

4.2.1 Thành phần loài thực vật lớn xuất hiện trên các kênh mương nghiên cứu 34

4.2.2 Mức độ đa dạng của thực vật lớn tại các kênh mương nghiên cứu .43

4.3 Sử dụng thực vật lớn làm chỉ thị chất lượng nước kênh mương thủy lợi 45

4.3.1 Ảnh hưởng của chất lượng nước tới mức độ đa dạng của thực vật lớn 45

4.3.2 Thực vật lớn chỉ thị theo các nhóm thông số chất lượng nước 48

PHẦN 5KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

5.1 Kết luận 56

5.2 Kiến nghị 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

PHỤ LỤC 62

DANH MỤC VIẾT TẮT

BOD5 Nhu cầu oxy hóa sinh học sau 5 ngày

COD Nhu cầu oxy hóa hóa học

DO Hàm lượng oxy hòa tan

NH4+ Hàm lượng amoni

NO3- Hàm lượng nitrat

P-PO43- Hàm lượng phosphate

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TSI Chỉ số trạng thái phú dưỡng dựa trên nồng độ diệp lục

(Trophic state index chlorophyll pigments)TSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Danh mục các loài thực vật lớn thủy sinh trên lưu vực sông

Portuguese 5Bảng 2.2 Giá trị chỉ thị của một số loài thực vật lớn đối với quá trình

phú dưỡng nguồn nước 20Bảng 3.1 Mối quan hệ của chỉ số TSI với các thông số 23Bảng 3.2 Đặc điểm của các đối tượng nghiên cứu 24Bảng 4.1 Giá trị trung bình các thông số quan trắc của các kênh mương

nghiên cứu 28Bảng 4.2 Hữu cơ và độ đục tại các kênh mương nghiên cứu 30Bảng 4.3 Giá trị trung bình các thông số dinh dưỡng theo kênh mương

nghiên cứu 31Bảng 4.4 Phân mức dinh dưỡng các kênh mương thủy lợi trên địa bàn

huyện Gia Lâm 33Bảng 4.5 Sự xuất hiện các loài thực vật lớn tại các mương nghiên cứu

35Bảng 4.6 Sinh khối các loài thực vật xuất hiện trên các mương nghiên cứu

39Bảng 4.7 Sự tương quan giữa sinh khối tươi và sinh khối khô của thực vật

40Bảng 4.8 Tỷ lệ sinh khối loài có đặc điểm sống khác nhau ở các mức

dinh dưỡng 42Bảng 4.9 Giá trị trung bình và biến động của các chỉ số đa dạng 43Bảng 4.10 Hệ số tương quan giữa các chỉ số đa dạng và chất lượng nước

47Bảng 4.11 Phân bố loài thực vật theo giá trị oxy hòa tan của nước 49

Bảng 4.12 Danh mục các loài ưu thế theo mức dinh dưỡng 50 Bảng 4.13 Mức dinh dưỡng trung bình của các loài ưu thế 52

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Một số loài thủy thực vật lớn phân chia theo kiểu sinh trưởng

4

Hình 2.2 Đặc điểm hóa sinh của một số loài thực vật lớn thủy sinh 7

Hình 2.3 Diễn biến hàm lượng TSS trong nước sông chảy qua khu vực nông thôn giai đoạn 2012 – 2014 10

Hình 2.4 Diễn biến hàm lượng COD trong nước sông một số khu vực nông thôn phía Bắc giai đoạn 2011-2014 11

Hình 2.5 Diễn biến hàm lượng NH4+ trong nước sông đoạn chảy qua khu vực nông thôn giai đoạn 2012 – 2014 12

Hình 4.1 Tỷ lệ loài của các họ thực vật xuất hiện trên địa bàn nghiên cứu .34

Hình 4.2 Tỷ lệ phần trăm về sinh khối tươi (trái) và tỷ lệ phần trăm về sinh khối khô (phải) của bộ thực vật 38

Hình 4.3 Mối quan hệ giữa sinh khối tươi và sinh khối khô của Colocasia esculenta L (Môn nước) và Ipomoea aquatica (Rau muống) 41

Hình 4.5 Các chỉ số da dạng theo mức dinh dưỡng TSI 44

Hình 4.6 Phân bố sinh khối thực vật theo độ sâu secchi 48

Hình 4.6 Phân bố của một số loài ưu thế cho các mức dinh dưỡng 51

Hình 4.7 Phân bố sinh khối các loài theo mức dinh dưỡng BOD:N:P 54

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngày càng tăng cao, nhiều nơinguồn nước bị ô nhiễm nghiêm trọng đặc biệt là ở khu vực nông thôn Tổngdiện tích ao hồ nông thôn là 29.977m2, 100% diện tích đất ao hồ bị ô nhiễmkhông sử dụng được cho mục đích sinh hoạt; tổng diện tích ao hồ đang bị phúdưỡng là 8.250m2 (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2011) Kênh mương thủylợi chịu ảnh hưởng bởi quá trình ô nhiễm các dòng sông lớn, tại khu vực phíaBắc, nơi có mật độ dân số đông cũng như các hoạt động làng nghề, sản xuấtphát triển, đã ghi nhận hiện tượng ô nhiễm cục bộ nước sông với một số thông

số đã vượt quy chuẩn (QCVN) nhiều lần đặc biệt là hữu cơ (thể hiện thôngqua nhu cầu oxy hóa học và sinh hóa – COD và BOD5), chất rắn lơ lửng(TSS), dinh dưỡng Nitơ, Photpho, Coliform… Kênh mương thủy lợi Đồngbằng sông Hồng tại nhiều vị trí vượt QCVN về hữu cơ và vi sinh vật từ 2,6đến 72,9 lần, Amoni vượt 29 lần so với QCVN 08:2008/BTNMT cột B1,nguyên nhân là do suối này là nơi tiếp nhận nhiều nguồn thải, đặc biệt là nướcthải sinh hoạt tại các cụm dân cư, nước thải chăn nuôi (Bộ Tài nguyên và Môitrường, 2014) Điều này ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của đời sống như mĩquan, chất lượng nông sản, thậm chí cũng ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏecủa người dân đòi hỏi một chương trình giám sát môi trường chặt chẽ

Chỉ thị sinh học môi trường là một công cụ giám sát chất lượng môitrường thể hiện được trạng thái của môi trường tự nhiên, giá thành rẻ và lượngthông tin cung cấp có ý nghĩa trong quản lý môi trường Đối với mục đíchđánh giá chất lượng nước, hiện nay có khá nhiều sinh vật đã được phát hiện

và sử dụng thành công ở nhiều vùng trên thế giới Động vật đáy là một trongnhững loài chỉ thị được sử dụng khá phổ biến từ những năm 1989

(Southerland và Stribling, 1995) để đánh giá nhanh chất lượng nước do chúng

có nhiều ưu điểm như ít di chuyển, là kết quả tổng hợp của sự biến động môitrường tức thời, dễ nhận thấy và phân bố rộng trong điều kiện dinh dưỡngkhác nhau Tảo cũng là nhóm được nghiên cứu khá nhiều (gồm có tỷ lệ giữacác nhóm tảo (tảo lam, tảo lục, tảo cát và các nhóm khác) và sự xuất hiện củacác loài tảo độc, tảo nhạy cảm hoặc chống chịu) tuy nhiên do kích thước nhỏnên gây nhiều khó khăn trong việc lấy mẫu cũng như phân tích mẫu

Thực vật lớn thủy sinh (aquatic macrophyte, thủy thực vật vĩ mô, sauđây gọi tắt là thực vật lớn – TVL) là những sinh vật tự dưỡng đủ lớn để có thểnhìn thấy bằng mắt thường (theo Arber, 1920 được dẫn lại bởi K Martens,2006; Lorraine Maltby và những người khác, 2010) có thể tiến hành đánh giámật độ hay sinh khối ngoài hiện trường Chúng sử dụng dinh dưỡng hòa tan

để sinh trưởng và phát triển, do đó mật độ của chúng phụ thuộc vào dinhdưỡng trong bùn và nước Trên thế giới đã tiến hành nhiều nghiên cứu chứngminh vai trò của thực vật lớn trong môi trường nước cũng như tiềm năng củachúng trong vấn đề chỉ thị Theo Balazs và những người khác (2009) trongnghiên cứu đánh giá về mối quan hệ giữa thành phần thực vật và các tham sốhoá học nước ở tại sông Upper Tiszar (Hungary) thì ở những vùng nước giàuchất dinh dưỡng và nghèo chất dinh dưỡng thì mối quan hệ này là khác nhau

Chính vì những lí do trên, tôi thực hiện đề tài: “Sử dụng thực vật lớn

làm chỉ thị sinh học chất lượng nước hệ thống kênh mương thủy lợi trên địa bàn huyện Gia Lâm”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Đánh giá mối quan hệ giữa thực vật lớn và chất lượng nước để sử dụng

PHẦN 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Đặc điểm sinh thái học của thực vật lớn trong hệ sinh thái nước ngọt

2.1.1 Khái niệm thực vật lớn trong hệ sinh thái

Tất cả sự sống trên trái đất phụ thuộc trực tiếp hoặc gián tiếp vào sinhvật sản xuất, chúng đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng của

hệ sinh thái thủy sinh Sinh vật sản xuất ảnh hưởng đến trạng thái hóa học củanước, tạo ra oxy cần thiết cho các sinh vật thủy sinh, cung cấp thức ăn chođộng vật tiêu thụ bậc 1, cung cấp thể nền và nơi sống cho rất nhiều loài độngvật và thực vật khác (sinh vật sống bám) Sinh vật sản xuất trong nước ngọtchia thành hai loại: vi tảo (bao gồm cả vi khuẩn quang hợp) và thực vật lớnthủy sinh Thực vật lớn là những sinh vật đủ lớn để có thể nhìn thấy bằng mắtthường bao gồm Bryophytes (rêu), Pterophytes (dương xỉ), Equisetophytes(mộc tặc), và Magnoliophytes (thực vật có hoa), ngoài ra còn có tảo lớn

(macroalgae) như Charophyceae (ví dụ Chara và Nitella) và Ulvophyceae (ví

dụ Enteromorpha) Thực vật có hoa là nhóm rõ ràng nhất của thực vật lớn

thủy sinh, chúng bao gồm cả lớp một lá mầm (monocotyledons – Liliopsida)

và hai lá mầm (dicotyledons – Magnoliopsida) sống trong nước ngọt

Thực vật lớn thủy sinh thường được phân loại theo kiểu sống của chúnggồm 4 dạng chính (theo Arber, 1920 được dẫn lại bởi K Martens, 2006;Lorraine Maltby và những người khác, 2010):

- Trôi nổi (free floating – nhóm A)không bắt rễ, toàn bộ sinh khối trên

mặt nước (ví dụ, Lemna minor, Hydrocharis morsus-ranae) hoặc trong cột nước (ví dụ, Ceratophyllum demersum, Utricularia vulgaris).

- Ngập nước (submerged – nhóm B)bắt nguồn từ thể nền với hầu hết các

mô thực vật ở dưới mặt nước (ví dụ, Myriophyllum spictatum, Elodea canadensis).

- Bắt rễ và lá nổi (floating leaved – nhóm C)bắt nguồn từ các thể nền,

hầu hết lá và hoa ở bề mặt nước (ví dụ Nymphaea alba, Potamogeton natans).

- Bán ngập nước (emergent – nhóm D)sinh trưởng từ các thể nền, hầu hết

lá và hoa ở trên mặt nước (ví dụ Glyceria maxima, Typha latifolia, Phragmites australis).

Glyceria maxima Typha latifolia

Hình 2.1 Một số loài thủy thực vật lớn phân chia theo kiểu sinh trưởng

Bảng 2.1 Danh mục các loài thực vật lớn thủy sinh trên lưu vực sông

Portuguese

Tỷ lệ các vị trí Che phủ

trên 50%

Che phủ trên 25%

Có nhiều loài thực vật trên thế giới ưa sống trong điều kiện thủy sinhhoặc có thể sống được trong điều kiện ngập nước Công trình nghiên cứu của

I Bernez và cộng sự (2006) về thực vật lớn tại sông Portuguese đã đưa rađược danh mục 26 loài thực vật xuất hiện thuộc về các nhóm A, B và C.Ngoài các nhóm ngập nước hoàn toàn, trôi nổi hoặc một phần cơ thể nổi trênmặt nước, còn rất nhiều nhóm thực vật sống ở vùng bán ngập nước, đặc biệtcác loài thuộc họ Hòa thảo

Chúng xuất hiện ở nhiều vị trí trên lưu vực sông, hầu hết các loài thựcvật tìm thấy đều xuất hiện với tỷ lệ che phủ trên 25% mặt nước tại rất nhiềuđiểm trên lưu vực sông, khoảng 73% số loài xuất hiện với tỷ lệ che phủ trên

50%, trong đó có một số loài ưu thế cao như Paspalumpaspalodes có tầnsuất xuất hiện là 69,9 với tỷ lệ che phủ trên 50% là 15,5; Arundodonax có tần suất xuất hiện là 26,7 với tỷ lệ che phủ trên 50% là 6,7; Oenanthecrocata có tần

suất xuất hiện là 58,9 với tỷ lệ che phủ trên 50% là 3,5% các vị trí nghiên cứu

2.1.2 Phân bố và nhu cầu sinh thái của thực vật lớn

Một cách tự nhiên, đặc tính dinh dưỡng và yếu tố thủy văn là nhữngđặc điểm cơ bản quyết định đặc tính số lượng thủy sinh vật Từ đó, đặc trưngphân bố số lượng sinh vật các thủy vực phụ thuộc từng loại hình thủy vực,từng cảnh quan, vùng địa lý tự nhiên và mùa khí hậu Mặt khác các yếu tốnhân tác cũng là nguyên nhân ảnh hưởng đến đặc tính phân bố số lượng thôngqua các hoạt động trên vùng lưu vực và mục tiêu sử dụng thủy vực Ngoài ra,trong đặc trưng phân bố số lượng cũng cần lưu ý đến tỷ lệ cấu trúc thành phầnsinh lượng giữa các nhóm sinh vật Đặc tính này là một trong những chỉ thịchất lượng môi trường thủy vực

Để tiếp cận đánh giá nhu cầu sinh thái của thực vật, người ta đã tiếnhành đánh giá đặc tính hóa học của thực vật Chúng có đặc điểm như sau: hầu

hết các loài đều xuất hiện ở ngưỡng pH từ 5- 6,5; về độ ẩm và nồng độ OMchia thành 2 nhóm khác nhau: nhóm JB, LD, LU và MA ưa khô (độ ẩm từ 15-35%) và không sống được ở môi trường nước chứa OM, nhóm LN và IL ưa

ẩm (độ ẩm từ 60-90%) và chịu được môi trường nước chứa OM với nồng độ5-15g/kg đối với IL và 20-40g/kg đối với LN; hầu hết các loài thực vật chịuđược nồng độ khoáng rất thấp, riêng IL có khả năng thích nghi cao hơn so vớicác loài khác trong môi trường có tỷ lệ khoáng cao hơn (Fe và Ca khoảng 0 –9g/kg) (hình 2.2)

Hình2.2: Đặc điểm hóa sinh của một số loài thực vật lớn thủy sinh

Nguồn: Marcin Szankowski và Stanisław Kłosowski, 2006 Ghi chú: JB – Ranunculo-Juncetum bulbosi; LD – Lobelietum dortmannae;

LU – Littorella uniflora; MA – Myriophyllum alterniflorum, LN – Luronietum natantis; IL – Isoetetum lacustris

Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến phân bố của thực vật gồm có: loạithủy vực, ánh sáng, thời tiết… Dưới đây là một số đặc điểm cơ bản:

a Ảnh hưởng của loại thủy vực đến thực vật lớn

Trong các thủy vực nước ngọt nội địa, có thể phân biệt hai loại thủyvực: Thủy vực nước đứng (ao, hồ, ruộng, đầm); thủy vực nước chảy (suối,sông, kênh mương) Mật độ số lượng thực vật nổi thường thấp ởcác thủy vựcnước chảy, cao ở các thủy vực nước đứng Trong các thủy vực nước đứng,thủy vực nông, kích thước nhỏ thường có mật độ thực vật lớn cao hơn cácthủy vực sâu kích thước lớn Thủy vực vùng đồng bằng có mật độ thực vậtnổi cao hơn vùng núi, các thủy vực tiếp nhận nước thải (ở mức độ vừa phảichưa đến mức ô nhiễm hữu cơ), có mật độ thực vật lớn cao hơn các thủy vựckhông có nước thải Các thủy vực bị ô nhiễm hữu cơ như các kênh mươnghoặc ao tiếp nhận trực tiếp nước thải, số lượng hầu hết các nhóm thủy sinh vậtđều rất thấp hoặc không phát triển

b Ảnh hưởng của ánh sáng

Ánh sáng mặt trời là một trong những yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến sựphân bố số lượng sinh vật nổi theo chiều thẳng đứng Với thực vật lớn, ánhsáng mặt trời cần thiết cho sự quang hợp Vì vậy, vùng chiếu sáng ở tầng mặtthường là vùng có mật độ sinh khối thực vật lớn nhất Tuy nhiên sự phân bố

số lượng thực vật lớn theo chiều thẳng đứng có thể khác chút ít theo mùa.Mùa mưa, độ đục lớn, sự phân tầng thực vật nổi theo chiều thẳng đứng giảmnhanh đột ngột ngay ở tầng dưới 5m, trong khi vào mùa khô, độ trong lớn, sựgiảm số lượng sinh vật nổi diễn ra từ từ ở các tầng nước sâu hơn Ngoài ra, ởcác thủy vực có độ sâu lớn, sự phân tầng hoặc sự tuần hoàn giữa các khốinước liên quan đến lượng dinh dưỡng, nhiệt độ vàkhí cũng là nguyên nhângây biến động phân bố số lượng thực vật nổi theo chiều thẳng đứng

c Ảnh hưởng của các yếu tố khác

Các yếu tố cơ bản tác động đến phân bố số lượng theo mùa khí hậu củathủy thực vật trong các thủy vực chủ yếu là nhiệt độ và chế độ thủy văn Chế

độ thủy văn, mà chủ yếu là do sự phân bố lượng mưa không đồng đều trongnăm có thể là yếu tố cơ bản nhất dẫn đến đặc tính biến động số lượng thủythực vật theo mùa rõ rệt nhất Tình trạng phát triển số lượng thủy thực vậttheo mùa diễn ra rất rõ rệt ở các thủy vực dạng sông, hồ chứa và kênh mương.Tại các hồ chứa, kênh mương ở phía Bắc, sự phát triển thủy sinh vật thườngđạt cực đại vào vụ đông (tháng 11,12) sau thời kì nước lũ Sau mùa lũ, dườngnhư các thủy vực được bổ sung thêm lượng muối dinh dưỡng trong mùa lũ, làđiều kiện thuận lợi để phát triển cực đại thực vật nổi

Trong thủy vực, sự phân bố số lượng theo mặt rộng chủ yếu phụ thuộcvào những yếu tố như hình thái thủy vực, chế độ thủy học và đặc tính dinhdưỡng Ngoài ra, các đặc điểm hình thái khác như eo ngách hồ chứa thường

có mật độ sinh khối thực vật cao Gió cũng là yếu tố tác động đến phân bố sốlượng thực vật nổi

2.2 Hiện trạng chất lượng nước kênh mương thủy lợi

2.2.1 Hiện trạng chất lượng nước mặt kênh mương thủy lợi Việt Nam

Việt Nam có nguồn nước mặt phong phú với hệ thống sông, suối dàyđặc cùng với các hồ, ao, kênh rạch phân bố rộng khắp các khu vực trên cảnước Đây là nguồn cung cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất đồng thời cũng

là nơi tiếp nhận chất thải từ các hoạt động này Chất lượng nước mặt của ViệtNam đang có chiều hướng ngày càng bị suy thoái, ô nhiễm, cạn kiệt bởi nhiềunguyên nhân Trong đó, sự gia tăng dân số, gia tăng nhu cầu về nước do giatăng chất lượng cuộc sống, đô thị hoá cũng như quản lý, bảo vệ, khai thác, sửdụng tài nguyên nước kém hiệu quả, thiếu bền vững đang là mối đe doa anninh nguồn nước và có nguy cơ sẽ kéo theo nhiều hệ luỵ khó lường Chấtlượng các nguồn nước mặt đang suy giảm rõ rệt Nhiều sông, hồ, kênh, rạch ở

các thành phố lớn, các khu dân cư tập trung đang dần biến thành nơi chứa cácchất thải đô thị, chất thải công nghiệp chưa qua xử lý Những nguồn chínhgây tác động đến môi trường nước mặt ở nước ta có thể kể đến là nước thảicông nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt và y tế Mức độ gia tăng các nguồn nướcthải hiện nay ngày càng lớn với quy mô rộng hầu hết các vùng trên cả nước.

Theo đánh giá, nguồn nước mặt đầu nguồn các con sông chảy qua khuvực trung du, miền núi ít dân cư, hoặc các sông chảy qua khu vực thuần nôngvùng đồng bằng có chất lượng nước còn khá tốt do chưa chịu tác động lớn củacác chất gây ô nhiễm từ các nguồn thải Hầu hết các hồ chứa, ao, kênh mươngcũng có chất lượng nước tương đối tốt Môi trường nước mặt tại hầu hết cácvùng có thể sử dụng cho mục đích tưới tiêu, nhiều nơi vẫn đạt yêu cầu chocấp nước sinh hoạt Tuy nhiên, tại một vài nơi, nước mặt đã có dấu hiệu suygiảm chất lượng và xảy ra ô nhiễm cục bộ hữu cơ và dinh dưỡng

Hình 2.3: Diễn biến hàm lượng TSS trong nước sông chảy qua khu vực

nông thôn giai đoạn 2012 – 2014

Nguồn: Trung tâm QTMT, TCMT, 2014

Biến động chất lượng nước cũng thể hiện rõ rệt theo mùa Vào mùa mưa,nước thường cuốn theo đất, cát, các chất bề mặt làm gia tăng hàm lượng cácchất rắn lơ lửng trong nước Do đó, hàm lượng TSS trong mùa này thường caohơn nhiều so với mùa khô (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014).

Hình 2.4: Diễn biến hàm lượng COD trong nước sông một số khu vực

nông thôn phía Bắc giai đoạn 2011-2014

Nguồn: Trung tâm QTMT, TCMT, 2014

Tùy theo địa bàn chảy qua và thành phần chất thải, nước thải tiếp nhận

mà nước mặt tại mỗi nơi sẽ bị ảnh hưởng bởi các chất gây ô nhiễm khác nhau

Sự tác động liên tục của các nguồn thải tổng hợp (sinh hoạt, công nghiệp,nông nghiệp ) làm cho chất lượng nước có sự biến động lớn, nguồn nước bịnhiễm bẩn với một số thông số ô nhiễm vượt QCVN Nước sông tại khu vựcBắc Bộ và khu vực Đông Nam Bộ có mức độ ô nhiễm cao hơn nhiều so vớikhu vực miền Trung, Tây Nguyên.Tại khu vực phía Bắc, nơi có mật độ dân sốđông cũng như các hoạt động làng nghề, sản xuất phát triển, đã ghi nhận hiện

tượng ô nhiễm cục bộ nước sông với một số thông số đã vượt QCVN nhiều

lần như COD, BOD5 , TSS, Coliform (Hình 2.6) Kết quả quan trắc nước

ao, hồ, kênh mương ở một số tỉnh cũng đã cho thấy hiện tượng ô nhiễm hữu

cơ và vi sinh đang diễn ra khá phổ biến (Hình 2.7 và hình 2.8) Nguyên nhân

là do hiện nay tại vùng nông thôn, ao, hồ, kênh mương cũng là nơi tiếp nhậnnguồn thải từ các hoạt động sinh hoạt, sản xuất của người dân(Bộ Tài nguyên

và Môi trường, 2014)

Diễn biến chất lượng nước tùy thuộc vào nguồn và điều kiện dòngchảy, tác động từ các nguồn thải khác nhau Tại các vùng thượng lưu sông,tuy có biến động về các yếu tố tự nhiên (rửa trôi, xói mòn ) nhưng vẫn trongkhả năng tự làm sạch của nguồn nước Tại những đoạn sông chưa chịu ảnhhưởng hoặc chịu ảnh hưởng không lớn bởi các hoạt động phát triển, hầu hếtcác thông số đặc trưng cho chất lượng môi trường nước có giá trị nằm tronggiới hạn cho phép của QCVN

vực nông thôn giai đoạn 2012 – 2014

Nguồn: Trung tâm QTMT, TCMT, 2014

2.2.2 Hiện trạng chất lượng nước kênh mương thủy lợi huyện Gia Lâm

Gia Lâm là huyện cửa ngõ Đông Bắc của Hà Nội với diện tích 114,79

km2, dân số khoảng 227.600 người (năm 2009) Vị trí địa lý của Huyện GiaLâm: phía Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Bắc Ninh; phía Nam và Đông Namgiáp tỉnh Hưng Yên; phía Tây giáp quận Long Biên và quận Hoàng Mai; phíaBắc và Tây Bắc giáp huyện Đông Anh Sau khi Nghị định 132/2003/NĐ-CPcủa Thủ tướng Chính phủ ra ngày 6/11/2003 được thực hiện, huyện Gia Lâmcòn lại 22 đơn vị hành chính trực thuộc gồm 2 thị trấn Yên Viên và Trâu Quỳ;

20 xã: Lệ Chi, Đình Xuyên, Ninh Hiệp, Phù Đổng, Trung Màu, Dương Hà,Yên Thường, Yên Viên, Kim Lan, Cổ Bi, Bát Tràng, Đa Tốn, Dương Xá,Kiêu Kỵ, Văn Đức, Đông Dư, Dương Quang, Phú Thị, Đặng Xá, KimSơn( UBND huyện Gia Lâm)

Là khu vực nông nghiệp ngoại thành Hà Nội, sản xuất nông nghiệp củahuyện Gia Lâm năm sau cao hơn năm trước: trồng trọt tăng bình quân 1,5%,chăn nuôi tăng 5,6%, thủy sản tăng 10,2%; diện tích rau an toàn đạt gần 60%.Hiện nay Gia Lâm đang trong tiến trình phát triển nông nghiệp theo hướngthay thế các loại cây trồng hiệu quả kinh tế thấp bằng các loại cây đặc sản cóhiệu quả cao hơn Trong địa bàn huyện cũng đã hình thành các vùng sản xuấtrau an toàn tập trung tại các xã Văn Đức, Lệ Chi, Đặng Xá, Đông Dư Huyện Gia Lâm phấn đấu đến năm 2010, 100% diện tích rau trên địa bàn đềuđược sản xuất theo quy trình rau an toàn

Khí hậu Gia Lâm mang nhiều đặc trưng khí hậu vùng đồng bằng sôngHồng với nền nhiệt độ và độ ẩm cao Nhiệt độ không khí trung bình năm là24,15oC cao nhất vào tháng 7 (nhiệt độ trung bình tháng là 30,09oC) và thấpnhất vào tháng 1 (16,29oC) Độ ẩm không khí dao động từ 73,6 đến 96,4%.Lượng mưa trong khu vực tương đối dồi dào, là nguồn cung cấp nước thườngxuyên cho sản xuất nông nghiệp trong đó, tổng lượng mưa trong năm 2010 là

951 mm trong khi tổng lượng bay hơi là 735 mm Lượng mưa cao nhất tập

trung vào khoảng thời gian từ tháng 5 đến tháng 9 với giá trị dao động trongkhoảng 110 ÷ 155 (mm/tháng), những tháng còn lại từ tháng 10 đến tháng 5rơi vào mùa khô với lượng mưa thấp hơn 115 (mm/tháng) Số giờ nắng trungbình ngày là 3,75 giờ và tổng số giờ nắng trung bình tháng dao động trongkhoảng 25,9 ÷ 164 (giờ) tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nhiềuloại cây trồng đặc biệt là lúa và rau vụ đông (UBNd huyện Gia Lâm).

Diện tích đất nông nghiệp trên địa bàn huyện Gia Lâm, thành phố HàNội hiện nay nhận nước từ hai hệ thống thủy lợi là hệ thống thủy nông BắcHưng Hải và hệ thống thủy lợi Bắc Đuống Hai hệ thống này cấp nước cho8.255 ha đất nông nghiệp (chiếm 47,5% diện tích của toàn huyện) trong đólúa và cây hàng năm chiếm 43,3 %, thủy sản chiếm 3,4%, còn lại là đất câylâu năm, vườn tạp và đất trồng cỏ phục vụ chăn nuôi gia súc

Hệ thống thủy lợi Bắc Đuống hiện có 59 trạm bơm với 642 máy bơm,loại lớn nhất công suất 14.400 m3/h, loại bé nhất 1.000m3/h và hàng trăm cốngđập (có 48 cống dưới đê), hàng nghìn km kênh mương Trong địa bàn huyệnGia Lâm, hệ thống này cấp nước cho các đơn vị hành chính:Thị trấn YênViên, Yên Thường, Dương Hà, Ninh Hiệp, Đình Xuyên, Phù Đổng, LệChi, Trung Mầu, Dương Xá… Hệ thống này lấy nước từ sông Đuống, mộtnhánh của sông Hồng với các sông đào thủy lợi nổi bật như sông Thiên Đức,sông Ngũ Huyện Khê

Trong thời kỳ đổi mới (từ 1985 đến nay), hệ thống thủy lợi Bắc Đuốngchịu sự quản lý của Công ty khai thác công trình thủy lợi Bắc Đuống, trongthời gian này công ty đã tiến hành nâng cấp, xây dựng mới nhiều trạm bơmnhư Đặng Xá, Phấn Động 2, Tân Chi 2, Kim Đôi 2 trong đó, có những trạmbơm đã đạt tới mức độ khá hiện đại như trạm bơm Tân Chi 2 Do cơ sở vậtchất có những bước nhảy vọt nên việc cung cấp nước được đảm bảo hơn, tổnglưu lượng bơm nước của hệ thống tăng trung bình trên 26.950 m3/giờ/năm,

gấp gần 3 lần thời kỳ 1970-1985 Diện tích tưới nước giai đoạn 1985-2000 đạt41.000 ha, tăng 5.000 ha so với giai đoạn trước Hiệu quả của hệ thống khôngnhững đạt về số lượng mà còn luôn đảm bảo để nhân dân trong vùng cấytrồng trong thời vụ tốt nhất.

Tuy nhiên, đi đôi với những phát triển về cơ sở hạ tầng kỹ thuật, hệthống thủy lợi Bắc Đuống phải đối mặt với nguy cơ suy giảm hiệu quả cấp vàthoát nước Hệ thống được xây dựng từ thập kỷ 60 và 70 của thế kỷ trước,một mặt do sự xuống cấp ở nhiều địa điểm, mặt khác do ảnh hưởng phân thủycủa hồ thủy điện Hòa Bình nên hiện nay chỉ còn 70 – 80% lưu lượng thiết kế.Trên toàn bộ hệ thống, trục dẫn nước chính Long Tửu – Trịnh Xá (12 km),hai trục tưới chính là mương Bắc và mương Nam đều là mương đất (60 km)

và mới chỉ bê tông hóa được 2,5 km Các mương này chịu ảnh hưởng thườngxuyên bởi quá trình bồi lắng bùn cát, chỉ tính riêng trên trục Long Tửu –Trịnh Xá, mỗi năm lượng bùn cát phát sinh là 15.000 đến 20.000 m3 và hiệnkhông còn diện tích đất trống làm bãi đổ sau khi nạo vét Các mương tiêu của

hệ thống phần lớn tận dụng từ trục tiêu cổ chưa hoàn chỉnh như các trục tiêuNgũ Huyện Khê, Tào Khê, Trịnh Xá, Kim Đôi, Đặng Xá không chỉ chưađảm bảo khả năng tiêu úng cho các cánh đồng vào mùa mưa lũ mà còn rơivào tình trạng suy giảm nghiêm trọng về chất lượng nước

Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải được xây dựng từ năm 1958 cấp nướccho tỉnh Hưng Yên, phần lớn tỉnh Hải Dương, một phần tỉnh Bắc Ninh và HàNội (quận Long Biên, huyện Gia Lâm), nằm giữa các sông Hồng (phía Tây),sông Đuống (phía Bắc), sông Thái Bình (phía Đông), sông Luộc (phía Nam).Vùng có hình tứ giác, mỗi chiều khoảng 50 ÷ 70 km, diện tích 200.230 hatrong đó hơn 110.000 ha là đất nông nghiệp, dân cư đông đúc, nhiều đô thị vàkhu công nghiệp lớn Đây là hệ thống thuỷ lợi lớn nhất của đồng bằng Bắc Bộnước ta Trên địa bàn huyện Gia Lâm, hệ thống Bắc Hưng Hải cấp nước cho

các đơn vị hành chính: Thị trấn Trâu Quỳ, Cổ Bi, Đông Dư, Đa Tốn, BátTràng, Kiêu Kỵ, Kim Lan, Văn Đức, Đặng Xá, Phú Thị, Dương Quang, KimSơn, Lệ Chi với sông chính là sông Cầu Bây.

Đại công trình thuỷ nông Bắc Hưng Hải hoàn thành năm 1962 là niềm

tự hào của ngành thủy lợi lúc bấy giờ, sau khi hoàn thiện hệ thống bao gồmcác công trình chính: cống Xuân Quan, Báo Đáp, Kênh Cầu, Lực Điền, LạcCầu, Đồng Than, Bằng Ngang, Cống Tranh, Neo, Bá Thuỷ, Cầu Xe, An Thổ

và âu thuyền thành phố Hải Dương Công ty khai thác công trình thuỷ lợi BắcHưng Hải quản lý 225km sông chục chính và 240 km bờ kênh chính BắcHưng Hải với nhiệm vụ tạo dòng tiêu thoát cho 185.600 ha; cung cấp nướctạo nguồn cấp cho 150.000 ha lúa và cho công nghiệp, dân sinh trong vùng

Hệ thống lấy nước từ sông Hồng chủ yếu qua cống Xuân Quan (rộng 19m, 4khoang cửa, lưu lượng 75m3/s) Nước tiêu chủ yếu qua các cống Cầu Xe(rộng 56m, 7 khoang cửa, lưu lượng 230m3/s), An Thổ (rộng 56m, 6 khoangcửa và 1 âu thuyền, lưu lượng 105m3/s).Ngoài ra hệ thống còn có một số trạmbơm kết hợp tưới - tiêu trực tiếp tại những vùng hẹp ven các sông Đuống,Luộc, Thái Bình

Theo nhiệm vụ đề ra, hệ thống Bắc Hưng Hải phải đảm bảo hệ số tưới

là 0,75 lít/s/ha thêm vào đó với điều kiện thủy văn thất thường trong thời giangần đây, hệ số tưới phải đạt từ 1,2 đến 1,4 lít/s/ha Hệ số tiêu của hệ thốnghiện chỉ đạt từ 3 đến 3,3 lít/s/ha trong khi để tiêu úng triệt để, hệ số phải đạttừ 8 đến 10 lít/s/ha Nhưng trên thực tế hiệu quả của hệ thống thường chỉ đạt

ở mức 70% dẫn đến tình trạng khi mưa ít thì hạn, mưa nhiều lại ngập úng.Mặt khác, không chỉ hiện trạng chất lượng nước mà ngay cả hiện trạng côngtrình của hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải đang có những dấu hiệu suy giảmnặng nề Trên địa bàn huyện Gia Lâm, những dấu hiệu rõ rệt nhất cho quá

trình này là nguy cơ sập cống đệm Báo Đáp và suy giảm chất lượng nướctrầm trọng trên sông Cầu Bây.

Bên cạnh các sông lớn và hệ thống thủy lợi chính cung cấp nước sảnxuất nông nghiệp thì các thủy vực ao, hồ, đầm phân bố rải rác trên địa bàncũng góp phần dự trữ nguồn nước tưới, tiêu cho diện tích lúa và hoa màu củacác xã, sử dụng nước mặt để nuôi cá; đồng thời, chúng cũng là những thủyvực chịu tác động từ nước thải sinh hoạt mỗi ngày của các hộ gia đình xungquanh đó, gây nhiễm bẩn nước dẫn đến việc ngày càng hạn chế việc sử dụngcác nguồn nước này vào mục đích nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản

Như vậy, do những nguyên nhân chủ quan hoặc khách quan và do hầuhết các hệ thống kênh mương đều lợi dụng hệ thống thủy lợi cổ hoặc kênhmương tự nhiên nên đa số các hệ thống kênh mương đều chịu nhiều ảnhhưởng từ môi trường bên ngoài Các nguồn ảnh hưởng tới chất lượng hệthống kênh mương thủy lợi bao gồm: tác động của con người, súc vật và tựnhiên Ở cả hệ thống Bắc Đuống và hệ thống Bắc Hưng Hải đều thấy xuấthiện các trường hợp vi phạm Pháp lệnh công trình thủy lợi như xây dựng tráiphép các công trình, đổ rác thải làm ách tắc dòng chảy, xả thải trái phép nướcthải công nghiệp, làng nghề, nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý… Trong cácnguồn thải ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng nước hệ thống kênh mươngthủy lợi, nước thải từ các hoạt động trồng trọt, chăn nuôi, sinh hoạt của ngườidân sống trong lưu vực là những nguồn thải phổ biến

2.3 Một số nghiên cứu ứng dụng thực vật lớn làm chỉ thị cho chất lượng nước

Hệ sinh thái của thực vật vĩ mô thủy sản và các quần xã của chúng là

đối tượng quan tâm của nhiều tác giả trên thế giới (Wiegleb 1978, Srivastava

et al 1995, Toivonen & Huttunen 1995, Khedr & El-Demerdash 1997) Thực

vật vĩ mô và các quần xã của chúng là thành phần quan trọng của khu vực ven

các ao hồ Chúng tạo thành các mô hình không gian đặc trưng (Hutchinson

1975, Kłosowski 2006), thường tạo thành một ranh giới chuyển tiếp giữa nguồn nước và quần xã reedswamp (sậy đầm lầy).Ngoài ra, chúng còn đóng

một vai trò quan trọng trong quá trình mọc lấn át các ao và làm thay đổi tínhchất nước và các thuộc tính bề mặt, ảnh hưởng đến hệ sinh thái toàn bộ ao

Thực vật vĩ mô có tác dụng hóa học mạnh mẽ trên mặt nước Loại bỏcác chất dinh dưỡng từ nước cũng như bơm chất dinh dưỡng từ trầm tích vàotrong nước, sản xuất oxy và loại bỏ là quá trình quan trọng nhất liên quan

(Lee & McNaughton 2004) Chúng có phần lớn các chức năng của sông, hồ

và có vai trò quan trọng về phục hồi chức năng của dòng chảy (Dahl &Wiegleb 1984)

Cả thực vật vĩ mô và quần xã của chúng có thể là chỉ thị tốt cho nhữngbiến đổi trong ao và các vùng nước khác do con người gây ra quá trình axit

hóa (Arts 2002) và hiện tượng phú dưỡng (Arts 2002, Nurminen 2003) Phát

hiện của họ chỉ ra rằng cả thực vật vĩ mô và quần xã của chúng (tại các khuvực khác nhau) không chỉ là ảnh hưởng do con người gây ra mà còn là sự

khác nhau về điều kiện môi trường sống trong hệ sinh thái nước (Vastergaard

và Sand-Jensen 2000, Heegaard et al 2001, Murphy 2002) Mối quan hệ giữa

thảm thực vật và môi trường chủ yếu là ở quy mô địa lý lớn hoặc trung bình

(Pott 1983, Ellenberg 1988, Grasmuck et al 1995, Khedr & El-Demerdash

1997, Mäkelä et al 2004, Meilinger et al 2005, Lacoul & Freedman 2006, Kłosowski năm 2006, Penning et al 2008) Có một số nghiên cứu ở Trung Âu

mà trong đó đã nghiên cứu mối quan hệ của các yếu tố môi trường và quần xã

Macrophyte(Tóth & Braun 1995, Somodi & Botta-Dukát 2004, Navrátilová

& Navrátil 2005).

Khi nghiên cứu về mối quan hệ của thực vật lớn và hữu cơ tại các hồnghèo dinh dưỡng, hồ, sông và đầm lầy, Tóth & Braun (1995)và Balázs A

LUKÁCS(2002) đều chỉ ra rằng hữu cơ là thông số quan trọng để phân biệt

môi trường sống của các quần xã Glycerietum tìm thấy ở nước có hàm lượng COD cao, Trapetum natantis và Ceratophyllo-Nymphaeetumalbae thích hợp

với nước có hàm lượng COD thấp

Bên cạnh đó, các nghiên cứu của Tóth & Braun (1995), Balázs A.LUKÁCS (2002), Pietsch (1982) và Wiegleb (1978) đều chứng minh cácthông khoáng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới những yêu cầu của các loài

thực vật Trapetum natantis và Ceratophyllo-Nymphaeetumalbae thích hợp

với nước có hàm lượng thấp Ca2+, Mg2+ và Cl-,Potamogeton lucensthích hợp

với nước có Ca2+cao Potametum lucentis thích hợp với nước có nồng độ

Ca2+nghèo và trung tính, không xuất hiện ở nước giàu

Ca2+.Nasturtiumofficinalelà chỉ thị tốt về nồng độ khoáng thấp L.minorlà chỉ

thị tốt về hàm lượng khoáng cao (đặc biệt là độ dẫn và Cl-

Ngoài ra, mối quan hệ của thực vật lớn và dinh dưỡng nước đãđượcchứng minh qua các nghiên cứu của Balázs (2002), Onaindia và cộng sự(2005) Sự phân bố của các loài bị ảnh hưởng đáng kể bởi nồng độ N-NO2- vàP-PO43- A.nodiflorum và L minorvàA.nodiflorum tương quan thuận với N-

NO2- và N-NH4+, tương quan nghịch với pH và được báo cáo là loài cạnh

tranh tốt trong vùng nước giàu dinh dưỡng L.minor cũng được báo cáo là một chỉ thị tốt trong hồ trung dưỡng R penincillatus chủ yếu tìm thấy tại nồng độ

P-PO43- thấp và nồng độ N-NO3- cao, loài này được phát hiện điển hình ở các

môi trường trung dưỡngtại Anh L.minor, C stagnalis, P.Crispus, P.polygonifolius, và R.pennicillatusđược sử dụng làm chỉ thị cho những vùng nước giàu chất dinh dưỡng.L.minorlà một chỉ thị tốt cho hàm lượng dinh

dưỡng N-NO2-cao C stagnalis dường như là một chỉ thị tốt về nồng độ

P-PO43- cao.P crispus, P.polygonifolius và R.penicillatus có thể được xem xét là

chỉ số hữu ích của hàm lượng N-NO3- cao

Bảng 2.2: Giá trị chỉ thị của một số loài thực vật lớn đối với quá trình

phú dưỡng nguồn nước

St

Trung bình dinh dưỡng (mg/l) N-NH 4 + P-PO 4 3-

Nguồn: J Haury và những người khác (2006)

Trên đây là kết quả của một nghiên cứu đã đưa ra được danh sách các

loại thực vật thích nghi ở các môi trường khác nhau Họ Potamogetonaceae

thích nghi ở môi trường nước nghèo dinh dưỡng với mức N-NH4+ = 0,014mg/l

và P-PO43-= 0,007mg/l Berula erecta thích nghi với dinh dưỡngnghèo trung

bình với mứcN-NH4+ = 0,022 mg/l và P-PO43-= 0,013 mg/l Họ

Callitricheaceae và Elodea canadensis thích nghi với dinh dưỡng trung bình

với mức N-NH4+ = 0,045 mg/l và P-PO43-= 0,015 mg/l Zannichllia palustris, Groenlandia densavà Nasturtium officinalethích nghi với dinh dưỡng trên

trung bình với mức N-NH4+ = 0,034 mg/l và P-PO43-= 0,029 mg/l

Oenanthefluviatilis,Ceratophyllum demersum vàRanunculus fluitansthích

nghi với dinh dưỡng cao với mức N-NH4+ = 0,061 mg/l và P-PO43-= 0,040 mg/

l Potamogeton nodususthích nghi với dinh dưỡng rất cao với mức N-NH4+ =

0,255 mg/l và P-PO43-= 0,191 mg/l Ngoài ra, một số loài thuộc họ

Potamogetonaceaecó thể sống được ở vùng nước hoại sinh trung bình như Potamogeton lucens, Potamogeton pectinatus.

Như vậy, rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra thực vật lớn là nhóm sinhvật có thể chỉ thị tốt cho chất lượng nước hệ thống thủy vực tự nhiên (đặcbiệt thuộc về các nhóm hồ, đầm tự nhiên và sông, suối tự nhiên) Rất ít cácnghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam đánh giá mức độ đa dạng sinh học

và mối quan hệ giữa thực vật lớn với chất lượng nước kênh mương thủylợi, nơi chịu ảnh hưởng của phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật và nhiềunguồn chất thải khác

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Mối quan hệ giữa chất lượng nước và thực vật lớn tại các thủy vực tựnhiên và nhân tạo thuộc hệ thống thủy lợi trên địa bàn Gia Lâm

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Về nội dung: nghiên cứu tập trung đánh giá mối quan hệ giữa thực vật

và mức độ dinh dưỡng (vô cơ và hữu cơ trong nước)

- Về thời gian: nghiên cứu được tiến hành trong năm 2015

- Về không gian: lựa chọn 14 kênh mương tự nhiên và nhân tạo nằmtrên địa bàn huyện Gia Lâm (Bảng 3.2)

3.3 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá hiện trạng chất lượng nước hệ thống kênh mương thủy lợitrên địa bàn Gia Lâm

- Đánh giá cấu trúc quần xã thực vật hệ thống kênh mương thủy lợi GiaLâm

- Ứng dụng thực vật lớn làm chỉ thị sinh học chất lượng nước thủy lợi

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp và khảo sát thực địa:

- Từ bản đồ hành chính và bản đồ tự nhiên – xã hội huyện Gia Lâm,nghiên cứu được tiến hành trong các kênh mương thủy lợi trên địa bàn

- Thống kê các kênh mương thủy lợi trên địa bàn huyện Gia Lâm Lựachọn các kênh mương thủy lợi ở Đa Tốn, Đông Dư, Cổ Bi và Phù Đổng ở cácmức độ dinh dưỡng khác nhau

- Tiến hành khảo sát, dựa vào các tiêu chí sau: Chiều dài, chiều rộng,

độ sâu secchi, độ sâu mực nước, vận tốc dòng chảy, đặc điểm của tầng bùn,đặc điểm bờ, các nguồn thải tác động (loại nguồn thải, lưu lượng xả thải vàđánh giá cảm quan nguồn thải).Từ đó, tiến hành chọn các kênh mương thủylợi ở các mức độ dinh dưỡng khác nhau dựa vào độ sâu đĩa secchi ở bảng 3.1

Bảng 3.1: Mối quan hệ của chỉ số TSI với các thông số

Giá trị TSI Độ sâu secchi (m) P tổng (µg/l) Chlorophyll a (µg/l)

3.4.2 Phương pháp lấy mẫu, phân tích và đánh giá chất lượng nước

Vị trí lấy mẫu nước:Các đối tượng được lựa chọn được trình bày cụthểtrong bảng 3.2) Tại mỗi vị trí tiến hành lấy mẫu hỗn hợp tại 3 - 5 điểmtheo chiều dài của kênh mương nghiên cứu

Thời điểm lấy mẫu: lựa chọn 3 thời điểm

- 9/3/2015: Tiến hành lấy mẫu lần 1 (thời tiết mát, có mưa nhẹ)

- 10/6/2015: Tiến hành lấy mẫu lần 2 (thời tiết nắng nóng)

- 14/9/2015: Tiến hành lấy mẫu lần 3 (thời tiết nắng nhẹ)

Mẫu nước được thu thập bằng phương pháp lấy mẫu nước mặt theo cáctiêu chuẩn chất lượng hiện hành Tiến hành phân tích mẫu nước dựa trên cácthông số DO, pH,NH4+, NO3-, PO43-, Nt, Pt, BOD

Bảng 3.2: Đặc điểm của các đối tượng nghiên cứu

Stt Đối tượng

Đặc điểm Sâu

(m)

Dài (m)

Rộng (m) Nguồn thải Tọa độ lấy mẫu

1 Phù Đổng 0,3 70 2,5 Chảy tràn, NTSH 21 o 03’31.92”N 105 o 57’55.26”E

2 Cổ Bi 0,3 80 2,5 Chảy tràn, NTSH 21 o 01’49.60”N 105 o 56’35.89”E

3 Lê Xá 1 0,66 240 2,5 Chảy tràn 20 o 59’31.08”N 105 o 56’18.99”E

4 Lê Xá 2 0,47 30 1,5 Chảy tràn 20 o 59’24.32”N 105 o 56’10.55”E

5 Đào Xuyên 1 0,7 170 11 Chảy tràn, NTSH 20 o 59’45.99”N 105 o 56’33.58”E

6 Đào Xuyên 2 0,45 150 2 Chảy tràn, NTCN 20 o 59’31.24”N 105 o 56’18.34”E

7 Khoan Tế 1 0,5 50 3 Chảy tràn 20 o 58’40.60”N 105 o 59’15.24”E

8 Khoan Tế 2 0,6 450 5,5 Chảy tràn, NTCN 20 o 58’40.60”N 105 o 59’15.24”E

9 Ngọc Động 0,7 280 10,5 Chảy tràn, NTCN 20 o 58’31.46”N 105 o 56’12.98E

10 Bắc Hưng Hải 3 450 30 Rất ít 20 o 58’18.61”N 105 o 55’15.96”E

11 Đông Dư 1 0,67 220 9,5 Chảy tràn 20 o 59’56.40”N 105 o 56’22.19”E

12 Đông Dư 2 0,5 150 5 Chảy tràn 20 o 59’45.16”N 105 o 56’25.21”E

13 Đông Dư 3 0,55 120 6,5 Chảy tràn, NTCN 20 o 59’35.63”N 105 o 56’25.52”E

14 Đông Dư 4 0,25 60 2 Chảy tràn 20 o 59’55.22”N 105 o 56’11.87”EChất lượng nước được đánh giá bằng các phương pháp

+ Theo QCVN 08:2008/BTNMT về chất lượng nước mặt phục vụ mục đíchthuỷ lợi (B1,B2), QCVN 38:2011/BTNMT về chất lượng nước mặt bảo vệđời sống thủy sinh

+ Theo phân mức dinh dưỡng (hoặc phú dưỡng) nguồn nước

3.4.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích thành phần thực vật lớn

Lập ô tiêu chuẩn: căn cứ phương pháp điều tra thảm thực vật, tiến hành

lập ô tiêu chuẩn có kích thước 3x3m hoặc kích thước xấp xỉ khác phụ thuộckích thước thực tế của kênh mương Ở mỗi kênh mương nghiên cứu tiến hànhlấy tối thiểu 03 ô tiêu chuẩn ở các vị trí khác nhau

Tiêu chí đánh giá cấu trúc quần xã: trong từng ô tiêu chuẩn đánh giá:

+ Thành phần loài: định danh tại chỗ các loài thực vật lớn trên mặt vàtrong nước hoặc thu mẫu làm tiêu bản tươi hoặc tiêu bản ảnh phục vụ địnhdanh bổ sung (theo khóa định loại của Phạm Hoàng Hộ, 2000)

+ Sinh khối (tươi và sinh khối khô) được tiến hành bằng phương phápkhối lượng thông qua thu mẫu trực tiếp.

+ Tỷ lệ các loài trong quần xã: được tính bằng sinh khối loài trên tổngsinh khối thu được tại mỗi ô tiêu chuẩn

Tiêu chí đánh giá mức độ đa dạng của quần xã: tại mỗi kênh mương:

+ Mức độ đa dạng bình quân của thực vật được xác định bằng chỉ số đadạng bình quân Shannon – Weiner (1949) – H’

Pi Pi

i

ln '

Pi - tỷ lệ số lượng cá thể của loài thứ i so với tổng số ni: Số cá thể của loài i trong mẫu thu

N: Tổng số cá thể trong mẫu

3.4.4 Phương pháp đánh giá mối quan hệ giữa chất lượng nước và thành phần loài

Thống kê mô tả: đánh giá mức độ xuất hiện của các loài tại các mức độ

chất lượng nước khác nhau theo các thông số môi trường

Phân tích tương quan được tiến hành để đánh giá mối quan hệ của một

loài với chất lượng nước (được xác định bằng chỉ số WQI và phân mức dinhdưỡng môi trường nước)

bộ chỉ thị chất lượng nước hệ thống kênh mương thuỷ lợi

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Hiện trạng chất lượng nước mặt kênh mương thủy lợi huyện Gia Lâm

Trong thời gian nghiên cứu từ tháng 3 đến tháng 12 năm 2015, nghiêncứu này đã tiến hành thu thập 38 mẫu nước tại 14 kênh mương trong 3 thờiđiểm (tháng III, tháng VI và tháng IX) Trong đó 14 kênh mương nghiên cứuthuộc hai hệ thống thủy lợi Bắc Đuống và Bắc Hưng Hải trên địa bàn huyệnGia Lâm Các kênh mương được lựa chọn tại các hệ thống thủy lợi khác nhau

về nguồn cấp, chế độ sử dụng, kích thước và quan trọng nhất là nhận nướcthải bởi các nguồn thải khác nhau với mức độ khác nhau Kết quả phân tíchchất lượng nước cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa các mương và giữa cácthời điểm lấy mẫu

4.1.1 Diến biến chất lượng nước theo thời gian tại các kênh mương nghiêncứu

Kết quả lấy mẫu tại 03 thời điểm (tháng III, tháng VI và tháng IX) đạidiện cho các mùa khác nhau trong năm: mùa xuân, hạ, thu hoặc theo chế độthủy văn gồm có tháng III đại diện cho mùa khô, tháng VI đại diện cho mùamưa và tháng IX đại diện cho cuối mùa mưa, đầu mùa khô năm sau Sự khácbiệt giữa các thời điểm lấy mẫu được thể hiện trong bảng 4.1

Hàm lượng oxy hòa tan (DO) trong thời gian nghiên cứu có giá trị caonhất là 4,3mg/l vào đầu mùa khô, thấp nhất là 3,79mg/l vào giữa mùa mưa

Sự chênh lệch này có thể là do ảnh hưởng của nhiệt độ Giá trị DO ở tất cảcác kênh mương đều cao hơn QCVN08:2008/BTNMT cột B2 đảm bảo chocác quá trình hô hấp của thủy sinh vật, quá trình phân hủy các hợp chất hữu

cơ và phản ứng khác trong thủy vực

Do chịu ảnh hưởng của một số tính chất thủy vực nước đứng nên giá trị

pH của các hệ thống mương đều ở mức khoảng 7,7 – 7,97 nằm ở mức trungtính đến hơi kiềm, đều nằm trong giới hạn cho phép củaQCVN08:2008/BTNMT, cho thấy nồng độ H+ trong nước phù hợp cho mụcđích thủy lợi và đảm bảo đời sống thủy sinh Giá trị pH hơi kiềm có thể doảnh hưởng của các nguồn thải và quá trình hô hấp của vi sinh vật khi phânhủy các hợp chất hữu cơ

Bảng 4.1:Giá trị trung bình các thông số quan trắc của các kênh mương

III

Tháng VI

Về mức độ dinh dưỡng thể hiện thông qua các thông số: amoni, nitrat

và photphat:

Hàm lượng chất dinh dưỡng ở trạng thái hòa tan trong nước cũng rất caođặc biệt là N-NH4+ Giá trị của N-NH4+ trung bình đều vượt từ 3,7 đến 5,79 lầnđối với thông số amoni (N-NH4+) theo QCVN08:2008/BTNMT cột B2 Amonicao nhất vào đầu mùa mưa là 5,79mg/l Đối với mương nguồn thải nông nghiệpthì điều này là do ảnh hưởng của nước chảy tràn và nước thấm từ ruộng với phânbón là tác nhân chủ yếu, còn với các đối tượng còn lại, quá trình phân hủy chấthữu cơ trong chất thải sinh hoạt và chăn nuôi là nguyên nhân chính.

Phosphate là vật chất quan trọng chủ yếu cho sự phát triển các loài thựcvật thủy sinh, tuy nhiên nếu hàm lượng quá cao sẽ gây ô nhiễm nước Giá trịphosphate tại các mùa nghiên cứu dao động từ 0,21mg/l đến 0,65mg/l Vàođầu mùa mưa và giữa mùa mưa, không có sự khác biệt nhiều về hàm lượngphosphate Lượng P-PO43- đạt max vào cuối mùa mưa với giá trị là 0,65mg/l,điều này có thể là do ảnh hưởng của hoạt động sản xuất nông nghiệp LượngP-PO43- thấp nhất là 0,21mg/l vào mùa khô, lúc này có thể là do không diễn rahoạt động canh tác sản xuất nông nghiệp

Gái trị N-NO3- tại tất cả các địa điểm nghiên cứu có giá trị trung bìnhđều nằm trong giá trị cho phép của QCVN08:2008/BTNMT cột B1, B2 thậmchí thấp hơn rất nhiều lần Giá trị cao nhất đo được vào giữa mùa mưa là0,31mg/l, thấp nhất vào đầu mùa mưa và đầu mùa khô là 0,14mg/l

Nito tổng số cao nhất là 6,8mg/l vào đầu mùa mưa và thấp nhất là4,82mg/l vào đầu mùa khô Giá trị Nt dao động không đáng kể trong các mùacủa năm Photpho tổng số đạt giá trị thấp nhất là 0,41mg/l vào đầu mùa khô,cao nhất là 0,8mg/l vào cuối mùa mưa Sự khác biệt này có thể là do ảnhhưởng của hoạt động sản xuất nông nghiệp

Chất lượng nước trong các hệ thống kênh mương phụ thuộc vào loạinguồn thải gây tác động và mức độ tác động của các nguồn thải đó Hiệntượng nhiễm bẩn hữu cơ phản ánh rõ rệt nhất ở hệ thống kênh mương nhậnnước thải của hoạt động chăn nuôi, tiếp đó là nước thải sinh hoạt trong khi

hiện tượng nhiễm bẩn các chất dinh dưỡng hòa tan quan trọng nhất là NH4+ vàPO43– không cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa các đối tượng nghiên cứu,không có sự thay đổi nhiều giữa các mùa trong năm.

4.1.2 Chất lượng nước tại các kênh mương nghiên cứu

Theo như kết quả ở trên, chất lượng nước không có sự khác biệt giữacác thời điểm nghiên cứu, tuy nhiên lại có sự khác biệt rõ rệt giữa các kênhmương nghiên cứu

Bảng 4.2: Hữu cơ và độ đục tại các kênh mương nghiên cứu

Giá trị pH tại tất cả các kênh mương thủy lợi dao động từ 7.52 đến8.12, đều nằm trong giới hạn cho phép từ 5,5 – 9 của QCVN

08:2008/BTNMT cột B2 Tuy nhiên vẫn còn 14% kênh mương vượt pH>8 doảnh hưởng nước thải sinh hoạt và chăn nuôi thuộc hệ thống BHH.

Độ sâu secchi đo được ở các mương nghiên cứu trung bình dao độngthấp nhất từ 0,11m ở Khoan Tế 2 đến cao nhất là 0,56m ở Khoan Tế 1.Ở mỗimùa khác nhau thì các mương sẽ có từng độ đục khác nhau và được chiatheocác mức dinh dưỡng TSI khác nhau, các mương có độ đục càng thấp thì

có dinh dưỡng, độ đa dạng và sinh khối thực vật càng cao và ngược lại

Giá trị BOD đo được tại các mương nghiên cứu hầu hết đều cao hơn sovới QCVN 08:2008/BTNMT cột B1, vẫn còn28,57% thấp hơn so với QCVN08:2008/BTNMT cột B1 Tuy nhiên khi so sánh với QCVN 08:2008/BTNMTcột B2 thì chỉ có mương ở Khoan Tế 2 có giá trị BOD vượt chuẩn với giá trị26,67mg/l, còn lại đều thấp hơn quy chuẩn cho phép

Bảng4.3 Giá trị trung bình các thông số dinh dưỡng theo kênh mương

P tổng (mg/l)