Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và ảnh hưởng của mưa axit đến hệ sinh thái nông nghiệp ở tỉnh hòa bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- Trần Minh Tiến NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MƯA AXÍT ĐẾN HỆ SINH THÁI NÔNG NGHIỆP Ở TỈNH HÒA BÌNH Chu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Trần Minh Tiến

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ẢNH HƯỞNG

CỦA MƯA AXÍT ĐẾN HỆ SINH THÁI NÔNG NGHIỆP Ở TỈNH HÒA BÌNH

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM THỊ THU HÀ

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới TS Phạm Thị Thu Hà - Giảng viên Bộ môn Sinh Thái Môi Trường Cô đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm luận văn

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Môi Trường và đặc biệt các thầy cô trong Bộ môn Sinh Thái Môi Trường – Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã dẫn dắt, truyền thụ cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong quá trình học tập tại trường

Đồng thời em cũng xin cảm ơn các cán bộ công tác tại Uỷ ban nhân dân tỉnh Hòa Bình, Sở Tài nguyên và Môi trưởng Tỉnh, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Tỉnh cùng các Phòng Tài nguyên và Môi trường tại các huyện Yên Thủy, Lạc Sơn, thành phố Hòa Bình đã nhiệt tình cung cấp các tài liệu và số liệu có liên quan tới vấn đề nghiên cứu để em có thể hoàn thành luận văn này

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua, đặc biệt trong thời gian làm luận văn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 04 tháng 01 năm 2017

Học viên

Trần Minh Tiến

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC HÌNH VẼ ii

DANH MỤC BẢNG iii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về mưa axít 3

1.1.1 Một số khái niệm về mưa axít: 3

1.1.2 Nguyên nhân của hiện tượng mưa axít 4

1.1.3 Cơ chế hình thành mưa axít 5

1.1.4 Những ảnh hưởng của mưa axít 6

1.2 Tổng quan về hệ sinh thái nông nghiệp (HSTNN) 7

1.2.1 Khái niệm về hệ sinh thái nông nghiệp 7

1.2.2 Đặc điểm của hệ sinh thái nông nghiệp 8

1.2.3 Tổ chức của hệ sinh thái nông nghiệp 8

1.3 Các nghiên cứu về hiện trạng và ảnh hưởng của mưa axít tới hệ sinh thái nông nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam 9

1.3.1 Trên thế giới 9

1.3.2 Tại Việt Nam 12

1.4 Tổng quan khu vực nghiên cứu 14

1.4.1 Tỉnh Hòa Bình 14

1.4.2 Thành phố Hòa Bình 19

1.4.3 Huyện Yên Thủy 19

1.4.4 Huyện Lạc Sơn 20

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Đối tượng nghiên cứu 22

2.2 Phạm vi nghiên cứu 22

2.3 Phương pháp nghiên cứu 22

2.3.2 Phương pháp điều tra thực địa 22

2.3.3 Phương pháp tính toán các đặc trưng mưa axít 23

2.3.4 Phương pháp tiếp cận bằng mô hình DPSIR 25

2.3.5 Phương pháp Delphi 26

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 28

3.1 Hiện trạng mưa axít vùng nghiên cứu 28

3.1.1 Tần suất xuất hiện mưa axít 28

3.1.2 Nồng độ các ion chính trong nước mưa 30

3.1.3 Sự biến đổi ion theo mùa 33

3.1.4 Đánh giá các thành phần làm thay đổi giá trị pH của nước mưa 34

3.1.5 Đánh giá tải lượng lắng đọng axít tại vùng nghiên cứu 37

3.2 Hiện trạng hệ sinh thái nông nghiệp tỉnh Hòa Bình 46

3.2.1 Diện tích hệ sinh thái nông nghiệp (hệ thống trồng trọt) 46

3.2.2 Cơ cấu cây trồng 49

3.2.3 Sản lượng cây trồng 50

3.3 Ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp vùng nghiên cứu 52

3.3.1 Phân tích kết quả phiếu điều tra bằng tại huyện Yên Thủy, Lạc Sơn, thành phố Hòa Bình……… ……….….52

3.3.2 Đánh giá chung về ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp tại thành phố Hòa Bình và các huyện Yên Thủy, Lạc Sơn 66

3.4 Đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp 67

3.4.1 Giải pháp giảm thiểu sự phát thải các chất khí gây lắng đọng axít 67

3.4.2 Đề xuất giải pháp thích ứng cho hệ sinh thái nông nghiệp trước ảnh hưởng của mưa axít 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

PHỤ LỤC 76

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Các nguyên nhân gây nên hiện tượng mưa axít……….….4

Hình 1 2 Cơ chế hình thành mưa axít 5

Hình 1 3 Sơ đồ vị trí tỉnh Hòa Bình 15

Hình 3 1 Tỷ lệ mưa axít (%) tại trạm Hòa Bình 29

Hình 3 2 Biến động pH qua các tháng tại trạm Hòa Bình 30

Hình 3 3 Nồng độ trung bình của các ion chính trong nước mưa tại trạm Hòa Bình giai đoạn 2000-2014 32

Hình 3 4 Giá trị nồng độ trung bình các ion chính trong mùa mưa và mùa khô tại trạm Hòa Bình giai đoạn năm 2000-2014……….33

Hình 3 5 Sự biến thiên của giá trị pH và pAi tại trạm Hoà Bình 37

Hình 3 6 Tổng lắng năm các ion NO3-, SO42-, NH4+, Ca2+ (g/m2) ở Hòa Bình giai đoạn 2000 – 2014 38

Hình 3 7 Sơ đồ tính toán lắng đọng ướt 39

Hình 3 8 Tổng lượng lắng ướt của ion SO42- và NOx qui đổi ra S và N ở Hòa Bình 40

Hình 3 9 Tải lượng lắng khô SO2 và NOx qui đổi ra S và N tại Hòa Bình 43

Hình 3 10 Sơ đồ tải lượng lắng đọng axít tại Hòa Bình 45

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1 Diện tích rừng trồng và chăm sóc rừng qua các năm - tỉnh Hoà Bình 17

Bảng 2 1 Mức độ đồng thuận và tin tưởng liên quan đến hệ số Kendall 27

Bảng 3 1 Hệ số tương quan giữa các ion trong nước mưa tại trạm Hòa Bình 35

Bảng 3 2 Tỷ lệ nồng độ các thành phần hóa học nước mưa tại trạm Hòa Bình….36 Bảng 3 3 Tổng lượng lắng ướt của ion SO42- và NOx qui đổi ra S và N ở Hòa Bình 39

Bảng 3 4 Nồng độ trung bình của các khí SO2 và NOX tại Hòa Bình 41

Bảng 3 5 Tải lượng lắng khô SO2 và NOx qui đổi ra S và N tại Hòa Bình 42

Bảng 3 6 Tải lượng lắng đọng axít tại Hòa Bình……… 44

Bảng 3 7 Sản lượng một số loại cây trồng chính của tỉnh Hòa Bình và các huyện Yên Thủy, Lạc Sơn, thành phố Hòa Bình … 51

Bảng 3 8 Thống kê kết quả phân tích cho các câu hỏi của phiếu điều tra tại huyện Yên Thủy 58

Bảng 3 9 Thống kê kết quả phân tích cho các câu hỏi của phiếu điều tra tại huyện Lạc Sơn 59

Bảng 3 10 Thống kê kết quả phân tích cho các câu hỏi của phiếu điều tra tại thành phố Hòa Bình 60

Bảng 3 11 Hệ số Kendall của huyện Yên Thủy, huyện Lạc Sơn và thành phố Hòa Bình 61

Bảng 3 12 Thống kê về thiệt hại nông nghiệp của tỉnh Hòa Bình năm 2015 64

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Hiện tượng mưa axít được phát hiện đầu tiên vào năm 1872 tại Anh Nguyên nhân là vì con người đốt nhiều than đá, dầu mỏ Trong than đá và dầu mỏ thường chứa một lượng lưu huỳnh, còn trong không khí lại rất nhiều khí nitơ Trong quá trình đốt có thể sinh ra các khí Sunfua đioxit (SO2), Nitơ đioxit (NO2) Các khí này hoà tan với hơi nước trong không khí tạo thành các hạt axít sunfuaric (H2SO4), axít nitơric (HNO3) Khi trời mưa, các hạt axít này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưa giảm Nếu nước mưa có độ pH dưới 5,6 được gọi là mưa axít Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụi kim loại và ôxit kim loại có trong không khí như ôxit chì, làm cho nước mưa trở nên độc hơn đối với cây cối, vật nuôi và con người

Tại tỉnh Hoà Bình, dựa theo số liệu quan trắc của Mạng lưới giám sát Lắng đọng axít Đông Á ( EANET), tính toán cho thấy tần suất xuất hiện mưa axít tương đối lớn (34,9%) và từ năm 2000 đến 2013 tỉnh Hòa Bình liên tục xuất hiện mưa axít với lưu lượng từ 1303 mm/năm đến 2008 mm/năm Một trong những tác hại nghiêm trọng của mưa axít là các tác hại đối với thực vật và đất Khi có mưa axít, các dưỡng chất trong đất sẽ bị rửa trôi Các hợp chất chứa nhôm trong đất sẽ phóng thích các ion nhôm và các ion này có thể hấp thụ bởi rễ cây và gây độc cho cây Không phải toàn bộ SO2 trong khí quyển được chuyển hóa thành acid sulfuric mà một phần của nó có thể lắng đọng trở lại mặt đất dưới dạng khí SO2 Khi khí này tiếp xúc với lá cây, nó sẽ làm tắt các thể soma của lá cây gây cản trở quá trình quang hợp Như vậy, mưa axít có thể đã ảnh hưởng đến hệ sinh thái nông nghiệp

tỉnh Hòa Bình Từ đó chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đánh giá hiện

trạng và ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp ở tỉnh Hòa Bình”

2 Mục tiêu nghiên cứu:

- Đánh giá hiện trạng mưa axít tại tỉnh Hòa Bình

- Nghiên cứu ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp tại tỉnh Hòa Bình

- Đề xuất được một số giải pháp hạn chế sự ảnh hưởng của mưa axít tới hệ sinh thái nông nghiệp ở tỉnh Hòa Bình

3 Nội dung nghiên cứu:

3.1 Đánh giá hiện trạng và tải lượng lắng đọng axít ở khu vực nghiên cứu bao gồm:

- Đánh giá tần suất mưa axít, giá trị pH và nồng độ các ion chính trong nước mưa, sự biến đổi ion theo mùa, các thành phần chính làm thay đổi giá trị pH trong nước mưa, biện luận sự trung hòa tính axít trong nước mưa thông qua chỉ số pAi

- Đánh giá tải lượng lắng đọng axít (tải lượng lắng ướt của các ion chính trong nước mưa, tải lượng lắng đọng của S và N) ở khu vực nghiên cứu

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp tại tỉnh Hòa Bình bao gồm:

- Nghiên cứu đặc điểm hệ sinh thái nông nghiệp và ứng dụng phương pháp delphi, kết hợp với số liệu thống kê để đánh giá ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp vùng nghiên cứu, với nghiên cứu điển hình ở thành phố Hòa Bình, huyện Yên Thủy và huyện Lạc Sơn

3.3 Đề xuất một số giải pháp hạn chế sự ảnh hưởng của mưa axít tới hệ sinh thái nông nghiệp tại địa phương bao gồm:

- Đề xuất giải pháp giảm thiểu sự phát thải các chất khí gây lắng đọng axít

- Đề xuất giải pháp thích ứng cho hệ sinh thái nông nghiệp trước ảnh hưởng của mưa axít

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về mưa axít

1.1.1 Một số khái niệm về mưa axít:

Mưa axít là hiện tượng tự nhiên, là kết quả cửa sự tích tụ từ khí quyển và rơi xuống mặt đất của các chất axít hoặc sẽ tạo thành axít, gây tác hại cho môi trường Danh từ mưa axít bao gồm cả axít trong mưa, axít trong xương mù, sương khói, bụi, không khí bị ô nhiễm, gây ra sự lắng tụ các chất khí tạo nên axít như: CO2, NOx,

SOx và Cl2 Vì vậy, thuật ngữ mưa axít không chỉ là mưa axít, mà gọi chung là sự lắng đọng axít.[1]

Theo định nghĩa của Ủy ban kinh tế Châu Âu (ECE) thì mưa có chứa các axít

H2SO4 và HNO3 với pH  5,5 là mưa axít Tuy nhiên quy định về giới hạn giá trị

pH ứng với mưa axít ở mỗi nước lại có sự khác nhau, ví dụ ở Mỹ quy định mưa axít

là những trận mưa có pH  5,0, còn ở Ấn Độ, Inđônêxia, Hàn Quốc, Thái Lan thì chỉ tiêu tương ứng với pH  5,6 Hiện nay người ta đều thống nhất lấy giá trị pH = 5,6 (là giá trị của dung dịch H2CO3 bão hòa trong nước cất) làm giới hạn quy định

mưa axít Theo đó thì tất cả những cơn mưa có độ pH đo được của nước mưa < 5,6 đều được xem là mưa axít.[15]

Lắng đọng axít (acid deposition) là một quá trình mà các chất nhiễm bẩn có tính axít trong khí quyển rơi xuống bề mặt trái đất Các chất nhiễm bẩn đó gây tác hại đối với cây trồng vật nuôi, ăn mòn nước sẽ gây ảnh hưởng lớn đến môi trường sống của các sinh vật trong nước Lắng đọng axít bao gồm cả hai hình thức:

- Lắng đọng khô gồm các khí, hạt bụi và sol khí có tính axít

- Lắng đọng ướt được thể hiện dưới nhiều dạng như mưa, tuyết, sương mù, hơi nước có tính axít

Mưa axít là một dạng của lắng đọng ướt Lắng đọng axít được tạo thành trong điều kiện khí quyển bị ô nhiễm do sự phát thải quá mức các khí SO2, NOx từ các nguồn thải công nghiệp và có khả năng lan xa tới hàng trăm, hàng ngàn kilomet Bởi vậy, có thể nguồn phát thải sinh ra từ quốc gia này nhưng lại có ảnh hưởng tới nhiều quốc gia lân cận khác do sự chuyển động quy mô lớn trong khí quyển.[28]

1.1.2 Nguyên nhân của hiện tượng mưa axít

Nguyên nhân của mưa axít là do trong nước mưa có hoà tan những khí SO2,

SO3, NO, NO2, N2O Các khí này hoà tan trong nước mưa tạo ra các axít tương ứng của chúng, làm cho độ pH thấp gây nên hiện tượng mưa axít [15]

Người ta đã phân loại ra được nguồn gây ra mưa axít Có 2 nguồn cơ bản là các nguồn cố định và các nguồn không cố định

(1) Các nguồn cố định: thường là hoạt động công nghiệp như nhà máy nhiệt điện sử dụng than, các nhà máy đúc quặng và công nghiệp chưng cất… Loại này phát thải hầu hết lượng SO2 và khoảng 35% lượng NOx do con người tạo ra [34]

(2) Các nguồn không cố định: chủ yếu là giao thông đường bộ do các xe có động cơ gây ra Đây là một nguồn gây ô nhiễm dưới hình thức lắng đọng axít đáng

kể với khoảng 30 – 35 % lượng NOx phát thải

Ngoài ra, hoạt động sinh hoạt của nhân dân cũng ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường không khí (đun nấu bằng than, dầu, đặc biệt là than tổ ong), ước tính góp vào khoảng 10% chất thải gây ô nhiễm môi trường không khí.[10]

1.1.3 Cơ chế hình thành mưa axít

Cơ chế hình thành mưa axít là cơ chế hình thành những chất hoá học hình thành lên axít, đó là SO2, NOx, các chất này từ các nguồn khác nhau được thải vào bầu khí quyển Trong khí quyển những chất này trải qua nhiều phản ứng hoa học khác nhau, kết hợp với nước tạo thành các hạt axít sulfuric (H2SO4), axít nitơric (HNO3) Khi trời mưa, tuyết, các hạt axít này tan trong nước mưa, hoặc lắng đọng trong tuyết làm độ pH giảm, gây mưa axít [15]

Hình 1 3 Cơ chế hình thành mưa axít

Quá trình này diễn ra theo các phản ứng hoá học sau đây:

S(than) + O2 SO2 (1)

2SO2 + O2 (kk) SO3 (2)

SO3 + H2O (kk) H2SO4 (3)

4NO2 + O2(kk) 2N2O5 (4)

N2O5 + H2O(kk) 2HNO3 (5)

Phản ứng (2) và(3) được xúc tác bởi các chất như ion amoni (NH4+), ôzon,…Phản ứng (4) và (5) được xúc tác bởi ion Mg2+, NH4+, Fe2+, Fe3+,…có mặt trong không khí, đặc biệt là không khí bị ô nhiễm nặng

1.1.4 Những ảnh hưởng của mưa axít

1.1.4.1 Ảnh hưởng của mưa axít lên thực vật và đất

Một trong những tác hại nghiêm trọng của mưa axít là các tác hại đối với thực vật và đất Khi có mưa axít, các dưỡng chất trong đất sẽ bị rữa trôi Các hợp chất chứa nhôm trong đất sẽ phóng thích các ion nhôm và các ion này có thể hấp thụ bởi rễ cây và gây độc cho cây Như chúng ta đã nói ở trên, không phải toàn bộ

SO2 trong khí quyển được chuyển hóa thành axít sulfuric mà một phần của nó có thể lắng đọng trở lại mặt đất dưới dạng khí SO2 Khi khí này tiếp xúc với lá cây, nó

sẽ làm tê liệt các thể soma của lá cây gây cản trở quá trình quang hợp Một thí nghiệm trên cây Vân Sam (cây lá kim) cho thấy, khi phun một hỗn hợp axít sulfuric

và axít nitric có pH từ 2,5 - 4,5 lên các cây Vân Sam con sẽ làm xuất hiện và phát triển các vết tổn thương có màu nâu trên lá của nó và sau đó các lá này rụng đi, các

lá mới sẽ mọc ra sau đó nhưng với một tốc độ rất chậm và quá trình quang hợp bị ảnh hưởng nghiêm trọng [15]

1.1.4.2 Ảnh hưởng của mưa axít lên ao hồ và hệ thủy sinh vật

Mưa axít làm giảm giá trị pH của nước hồ, gây ô nhiễm nguồn nước hồ, đe dọa sự tồn tại của các loài tôm, cua, cá và sinh vật thủy sinh khác (4000 hồ ở Thụy Điển và 1,3km2 diện tích mặt hồ ở Na Uy không còn cá)

Ở Thụy Điển có hơn 9 vạn hồ nước 22% đã bị axít hóa ở mức độ khác nhau 80% nước hồ ở miền Nam Na Uy bị axít hóa Ở Canada có hơn 5 vạn hồ đang có nguy cơ biến thành “hồ chết” Ở Mỹ có 2,7% hồ bị axít hóa, có vùng bị axít hóa lên tới 28 – 56% Các chuyên gia môi trường Mỹ cho rằng trong vòng 20 – 50 năm tới, mức độ axít hóa của toàn nước Mỹ sẽ tăng 5 – 10 lần hiện nay [15]

1.1.4.3 Ảnh hưởng đến khí quyển

Mưa axít gây ảnh hưởng đến hệ thống khí quyển Nó góp phần gây hiệu ứng nhà kính làm gia tăng nhiệt độ ở hạ tầng khí quyển Nó gây hiện tượng nóng lên toàn cầu (global warming) Băng ở 2 cực trái đất tan, nước hạn chế tầm nhìn Các sương mù axít làm ảnh hưởng đến khả năng lan truyền ánh sáng Mặt trời

1.1.4.4 Ảnh hưởng đến các công trình kiến trúc

Mưa axít làm giảm tuổi thọ của các công trình kiến trúc Những hạt mưa axít

ăn mòn kim loại, đá, gạch của các tòa nhà, cầu, tượng đài Nó làm hư hỏng các hệ thống thông khí, các thư viện, viện bảo tàng và phá hủy các vật liệu như giấy, vải

Ví dụ như tòa nhà Capitol ở Ottawa đã bị tan rã bởi hàm lượng SO2 trong không khí quá cao Vào năm 1967, cây cầu bắc ngang sông Ohio đã sập làm chết 46 người nguyên nhân cũng là do mưa axít [15]

Theo dự báo, đến giữa thế kỉ 21, hàm lượng khí SO2 trong khí quyển sẽ tăng gấp đôi so với hiện nay

1.1.4.5 Ảnh hưởng tới sức khoẻ của con người

Khí SO2 là chất chủ yếu gây ra mưa axít, rất nguy hiểm cho sức khỏe con người Với hàm lượng SO2 trong không khí lên tới 8mg/l, con người sẽ cảm thấy khó chịu, nếu hàm lượng SO2 lên tới 400mg/l thì sẽ gây tử vong

Sự phát thải SO2 và NOx gây ra những nguy cơ tới vấn đề về hô hấp như khô họng, bệnh hen, đau đầu, mắt, mũi và rát họng Nước mưa bị ô nhiễm đặc biệt có hại cho những người bị bệnh hen suyễn hay những người khó thở Nhưng ngay cả những người khoẻ cũng bị tổn hại về phổi bởi những chất ô nhiễm không khí có tính axít Mưa axít có thể làm giảm khả năng thở và có thể làm tăng những loại bệnh nguy hiểm

NOx bản thân nó là một khí nguy hiểm Loại khí này tấn công lớp màng của

cơ quan hô hấp và làm tăng các bệnh về đường hô hấp Khí này cũng góp phần phá hủy ozon và hình thành sương mù [15]

1.2 Tổng quan về hệ sinh thái nông nghiệp (HSTNN)

1.2.1 Khái niệm về hệ sinh thái nông nghiệp

Hệ sinh thái nông nghiệp là hệ sinh thái do con người tạo ra và duy trì trên

cơ sở các quy luật khách quan của tự nhiên vì mục đích thỏa mãn nhu cầu nhiều mặt

và ngày càng tăng của mình Hệ sinh thái nông nghiệp là hệ sinh thái nhân tạo điển hình, chịu sự điều khiển trực tiếp của con người [19]

Ví dụ : Nông trường, hợp tác xã, nông trại hoặc làng, xóm

1.2.2 Đặc điểm của hệ sinh thái nông nghiệp

Với thành phần tương đối đơn giản và đồng nhất về cấu trúc nên HSTNN kém bền vững và dễ bị phá vỡ Hệ sinh thái nông nghiệp được duy trì trong sự tác động thường xuyên của con người để bảo vệ HST mà con người tạo ra và cho là hợp lý [19]

Ngày nay, con người cũng đã và đang can thiệp vào HST tự nhiên như rừng, đồng cỏ, ao hồ để nhằm tăng năng suất của chúng Tuy vậy giữa các HST tự nhiên

Các HST tự nhiên có sự tự phục hồi lớn, có quá trình phát triển lịch sử Trái lại HSTNN là các HST thứ cấp do con người phục hồi, khi con người biết nuôi trồng mới có HSTNN

HST tự nhiên thường đa dạng và phức tạp về thành phần loài thực vật và động vật, còn các HSTNN thường có số lượng loài cây trồng, vật nuôi rất đơn giản [24] HSTNN ứng với giai đoạn đầu của quá trình diễn thể của HST, là HST trẻ cho năng suất cao nhưng lại không ổn định, dễ bị thiên tai hay sâu bệnh phá hoại

1.2.3 Tổ chức của hệ sinh thái nông nghiệp

Hệ sinh thái nông nghiệp là đơn vị sản xuất nông nghiệp, là một bộ phận của sinh quyển, là một hệ thống nên HSTNN có các mức tổ chức [19] với các HST phụ sau:

- Ðồng ruộng cây hàng năm (lúa, cây công nghiệp ngắn ngày: mía, đay, )

- Vườn cây lâu năm

- Ðồng cỏ chăn nuôi

- Khu vực dân cư

Trong các HST phụ, HST đồng ruộng cây hàng năm chiếm diện tích rất lớn HST cây lâu năm về thực chất không khác mấy so với HST rừng HST đồng cỏ về tính chất gần giống các HST tự nhiên HST ao hồ là nội dung nghiên cứu chủ yếu của nghề nuôi cá, dính đến HST nước ngọt

1.3 Các nghiên cứu về hiện trạng và ảnh hưởng của mưa axít tới hệ sinh thái nông nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam

1.3.1 Trên thế giới

Theo các nhà khoa học thì sau trận mưa axít đầu tiên đã xuất hiện từ rất lâu trên trái đất, khoảng 65 triệu năm trước, từ đó cho đến nay hiện tượng mưa axít đã

gây ra những hậu quả hết sức nghiêm trọng trên hành tinh của chúng ta

Năm 1852, nhà hóa học người Anh - Robert Argust Smith đã đưa ra báo cáo chi tiết về hóa học nước mưa từ đó kêu gọi sự chú ý của mọi người đến sự thay đổi

hóa học giáng thủy Năm 1872, trong cuốn sách “Không khí và mưa: Những khởi

đầu của ngành hóa học khí hậu”, lần đầu tiên ông sử dụng thuật ngữ mưa axít

Đầu thế kỷ XX, một nhà khoa học thổ nhưỡng của Thụy Điển tên là Hans Egner đã thiết lập một hệ thống trạm để thu gom, lấy mẫu và phân tích thành phần hóa học nước mưa Giữa năm 1940, việc lấy mẫu bằng thùng và theo tháng được triển khai trên toàn điền trang của Thụy Điển Độ axít của nước mưa được đo đạc Sau đó, các nhà khoa học đã mở rộng mạng lưới ra Na Uy, Đan Mạch và hầu hết các nước Tây, Trung Âu - gọi là Mạng lưới hóa học không khí Châu Âu (European Air Chemistry Network – EACN) Đến năm 1957, mạng lưới này tiếp tục mở rộng

về phía Đông bao gồm Ba Lan và một phần lớn Liên Xô (cũ) [16]

Đầu thập niên 1970, tại hội nghị “Hội nghị của Liên hợp quốc về vấn đề con người - Môi trường” ở Stockholm, chính quyền Thụy Điển đã công bố những kết

quả nghiên cứu được tóm tắt với nhan đề: “Ô nhiễm không khí xuyên qua biên giới các quốc gia; tác hại trên môi trường của Sulfur trong không khí và mưa, mù axít”

Nghiên cứu này đã chỉ ra sự ảnh hưởng xuyên biên giới của mưa axít do có sự di chuyển của khí Sulfur trong khí quyển bởi gió

Năm 1973 đến năm 1975, Tổ chức Hợp tác Quốc tế và Phát triển chủ trì một

dự án thứ hai nghiên cứu về vận chuyển có cự ly dài và lắng lưu huỳnh của không khí tại vùng Tây Âu và đã đưa ra kết quả: Có mưa axít ở hầu hết vùng Tây Bắc Châu Âu; Các chất ô nhiễm được vận chuyển xa; chất lượng không khí ở Tây Âu bị ảnh hưởng do phát thải từ các nước Châu Âu khác

Tháng 10 năm 1977, EC (Europe Commission) thiết lập Chương trình quan trắc và đánh giá các chất ô nhiễm không khí có cự ly dài tại châu Âu (European Monitoring and Evaluation Program – EMEP) Tổ chức này có liên hệ với nhiều trạm thuộc Mạng lưới quan trắc Môi trường không khí (Back ground Air Pollution Monitoring Network – BAPMON) và Tổ chức Khí tượng Thế giới (World Meteorological Organisation – WHO)

Ở Bắc Mỹ, các hoạt động của chương trình đánh giá giáng thủy axít quốc gia (NAPAP - National Acid Precipitation Assessment Program) đã dẫn đến sự ra đời

của Luật làm sạch khí quyển (CAA – Clean Air Act) vào năm 1990

Tại khu vực châu Á – Thái Bình Dương, vấn đề nghiên cứu và giám sát lắng

đọng axít đã được đặt ra ngay từ Hội nghị hợp tác về Môi trường Đông Bắc Á lần thứ nhất (10/1992) Những vấn đề này cũng được tiếp tục thảo luận tại các Hội nghị lần thứ hai (1993), lần thứ ba (1994) và cũng tại Đại hội môi trường Châu Á – Thái Bình Dương (ECO – ASIA, 1994) Kết quả là Mạng lưới Giám sát Lắng đọng axít vùng Đông Á (EANET – Acid Deposition Monitoring Network in East Asia) ra đời với sự tham gia của 11 nước, trong đó có Việt Nam Mục tiêu chính của EANET là tạo sự hiểu biết chung về thực trạng lắng đọng axít trong vùng Đông Á; cung cấp thông tin hữu hiệu cho các nhà quyết định chính sách ở cấp địa phương, quốc gia và khu vực để ngăn ngừa hoặc giảm thiểu các tác động tiêu cực tới sức khỏe con người

và môi trường do lắng đọng axít gây nên.[27]

Đặc biệt, đã có một số các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp như sau:

Năm 1972, ba tổ chức Na Uy tiến hành thiết lập một dự án mang tên:

Chương trình nghiên cứu liên ngành Na Uy: “Giáng thủy axít – Hậu quả đến lâm

mưa axít đến lâm nghiệp và thủy sản ở Na Uy Theo đó, hiện tượng giáng thủy axít không giết chết cây cối ngay lập tức hay một cách trực tiếp Thay vào đó, chúng làm cho cây yếu đi bằng cách phá hủy lá cây, do đó làm hạn chế lượng chất dinh dưỡng cho cây sử dụng Hay cách khác, mưa axít thấm vào đất, gây độc cho cây với những chất độc thông qua bộ rễ cây

Nghiên cứu của Dubay D.T và Heagle A.S trong năm 1987 về “Ảnh hưởng của mưa axít nhân tạo với việc có sự tác động và không tác động của mưa tự nhiên lên sự sinh trưởng và sản lượng của cây đậu tương.” cho thấy mưa axít nhân tạo gồm các nồng độ SO42-, NO3-, H+ gây ra những tổn thương về lá, làm gia tăng hàm lượng S trong lá, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, làm giảm sản lượng của cây trồng,

và thay đổi tính chất hóa học trong đất [39]

Trong nghiên cứu “Mưa axít và sự nảy mầm của hạt giống hoa ngô” –Frank S Wertheim và Lyle E.Craker vào năm 1987, các tác giả đánh giá sự đóng góp của ion sunphat, ảnh hưởng của sự axít hóa, những ảnh hưởng của thời gian và việc điều chỉnh các nồng độ axít khác nhau làm giảm khả năng nảy mầm của phấm hoa ở ngô [39]

Vào năm 2005, Munzuroglu và cộng sự tiến hành nghiên cứu về “Ảnh hưởng của lắng đọng axít lên vitamin A, C, E ở cây dâu tây” Nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của mưa axít được tiến hành với pH từ 2 -5 đến các vitamin A, C, E của quá trình dâu tây chin Mưa axít được thực hiện trên các cây ăn quả theo 2 cách: phun lên phần đất phía trên hoặc vào rễ Các nồng độ vitamin của tất cả các cây dâu tây được xác định bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).Nó xác định các mức độ vitamin của cây được phun với sự kích thích mưa axít với nồng độ giảm dần của pH và thời gian tiếp xúc Đặc biệt, những cây mà phun mưa axít vào rễ thì ảnh hưởng nhiều hơn những cây không phun

Cho đến nay, mưa axít đang là một vấn đề lớn đối với sự phát triển của các quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các nước ở Châu Á và Châu Mỹ nơi sử dụng than

đá và dầu mỏ với lượng lớn Trung Quốc, Bắc Ấn Độ, Thái Lan và Hàn Quốc là những nơi có sự lắng đọng axít ở nồng độ cao nhất do đó là những khu vực ở gần hoặc theo hướng gió từ các đô thị hay các trung tâm công nghiệp Những ảnh hưởng của mưa axít cũng được thấy ở các khu vực sản xuất nông nghiệp Các nghiên cứu ở

Ấn Độ cho thấy lúa mì được trồng ở gần những nhà máy nhiệt điện (nói có sự lắng

đọng SO2 gấp 5 lần tiêu chuẩn cho phép) có sản lượng giảm 49% so với những khu vực trồng lúa mì cách đó 22km Ở Tây Nam Trung Quốc, một nghiên cứu ở tỉnh Quý Châu và Tứ Xuyên cho thấy mưa axít ảnh hưởng tới 2/3 diện tích đất nông nghiệp với 16% diện tích cây trồng bị phá hủy [43]

1.3.2 Tại Việt Nam

Việc nghiên cứu về mưa axít ở Việt Nam mới chỉ bắt đầu và rất sơ bộ từ những năm đầu của thập kỷ 90.Tuy đã có những nghiên cứu đánh giá bước đầu về hiện trạng mưa axít ở nước ta nhưng các nghiên cứu về ảnh hưởng của mưa axít tới

hệ sinh thái nông nghiệp còn rất ít

Thạc sỹ Nguyễn Thị Kim Lan và công sự, Viện Sinh học Nhiệt đới đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm vào năm 2006 về ảnh hưởng của mưa axít lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây cải xanh Kết quả nghiên cứu cho thấy ở các nghiệm thức có pH thấp, nước mưa axít làm giảm tỉ lệ nảy mầm, thời gian sinh trưởng than, tăng tỉ lệ rễ/thân, tăng thời gian diệp lục hóa lá mầm và thời gian hình thành lá gốc So với nghiệm thức pH=6.0, các chỉ số ở nghiệm thức pH= 5.5 không

có sai khác đáng kể Ảnh hưởng của những lượng mưa khác nhau ở pH=4.5 không

có quy luật nên chỉ số sinh trưởng và phát triển của rau cải xánh không có quy luật, ngoại trừ tỉ lệ nảy mầm giảm, chiều dài rễ và tỉ lệ rễ/thân đến khi hình thành lá gốc tăng khi tần suất mưa axít tăng Nghiên cứu này nhằm tìm ra sự liên quan của các thông số về mưa axít như độ pH, lượng mưa, tần suất mưa lên chỉ số sinh trưởng và phát triển của cây cải xanh Kết quả thu được cùng với việc thống kê hiện trạng mưa axít vùng trồng rau có thể đánh giá được tác hại của mưa axít lên năng suất rau trồng trong điều kiện kỹ thuật trồng rau hiện tại [17]

PGS.TS Nguyễn Hồng Khánh, Viện CNMT – Viện KH & CN Việt Nam, có bài “Đánh giá diễn biến và phân tích nguồn gốc bản chất hóa nước mưa từ Ninh Bình trở ra” [16], trong bài tác giả đã phân tích các thành phần của nước mưa theo diễn biến không gian và thời gian và kết quả đều cho thấy mưa axít đã xuất hiện khá cao ở Yên Bái, Bãi Cháy, Bắc Quang, tỷ lệ mưa axít xuất hiện vào mùa khô cao hơn nhiều so với mùa mưa Trong bài “Một so sánh giữa phát thải chất tiền axít và tổng lượng lắng axít trong không khí vùng miền Bắc Việt Nam” tác giả đã tính toán tổng

phát thải và lắng axít trong giai đoạn 2003 – 2005 như sau: Tổng lắng S/phát thải năm 2004 là 2,7 lần; 2005 là 3,1 lần Tổng lắng N/phát thải năm 2004 là 1,45 lần; năm 2005 là 1,47 lần Theo kết quả tính toán có thể kết luận rằng tổng lượng lắng axít lớn hơn so với lượng phát thải, tuy nhiên kết quả tính toán này chỉ có tính tương đối vì ở nước ta chưa có chính sách đăng ký thải và quan trắc chất thải tại nguồn cũng như quan trắc không khí xung quanh nguồn phát thải nên phần các chất thải từ vùng lãnh thổ này vận chuyển đi nơi khác hoặc từ nơi khác đến là chưa kiểm soát được

ThS Phạm Thị Thu Hà, trường ĐHKHTN – ĐHQGHN, có bài “Bước đầu đánh giá hiện trạng lắng đọng axít ở khu vực Hà Nội và Hòa Bình” Trong bài nghiên cứu này, tác giả cũng khẳng định mưa axít đã xuất hiện ở Hà Nội và Hòa Bình với tần suất khá cao và dao động mạnh qua các tháng và giữa các mùa trong năm Hai ion chính gây ra tính axít trong nước mưa đó là SO42- và NO3- Nồng độ trung bình các năm 2000 - 2006 của các ion chính trong nước mưa tại Hà Nội là cao hơn tại Hoà Bình Nhìn chung, thành phần chính làm giảm giá trị pH nước mưa ở khu vực Hà Nội và Hoà Bình là ion nss- SO42- đã loại bỏ phần mang đến từ biển, còn thành phần chủ yếu trung hoà tính axít trong nước mưa là ion NH4+ Trong một nghiên cứu khác với đề tài “Bước đầu nghiên cứu, đánh giá sự phát thải và lắng đọng axít ở vùng kinh tế trọng điểm phía bắc Việt Nam”, tác giả đã tính toán lượng phát thải S, N tại khu vực nghiên cứu và trên cơ sở đó đưa ra một số nhận xét về phát thải và lắng đọng ở khu vực nghiên cứu [10]

Trong năm 2010, ThS Phạm Thị Thu Hà tiếp tục có bài “Đánh giá hiện trạng mưa axít ở một số khu vực thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc Việt Nam (Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương, Quảng Ninh)” [11], trong bài nghiên cứu này tác giả đã đánh giá hiện trạng mưa axít của một số khu vực thuộc khu kinh tế trọng điểm phía Bắc dựa trên chuỗi số liệu quan trắc hóa nước mưa trong vòng 10 năm (từ năm 2000 – 2009) đối với Hà Nội, Hải Dương và 5 năm ( từ 2004 – 2008) đối với Hải Phòng, Quảng Ninh và cũng đưa ra nhận định mưa axít đã xuất hiện ở 4 khu vực nghiên cứu

Đặc biệt, năm 2014, ThS Phạm Thị Thu Hà đã nghiên cứu đề tài luận án tiến

sĩ “Nghiên cứu, đánh giá lắng đọng axít ở vùng đồng bằng sông Hồng Việt Nam [12]” Tác giả đã đánh giá được hiện trạng và tải lượng lắng đọng axít tại vùng

nghiên cứu, đồng thời nghiên cứu được ảnh hưởng của mưa axít đến sự sinh trưởng

và phát triển của cây đậu Cô ve Những kết quả của luận án đã có những đóng góp quan trọng trong việc nghiên cứu chuyên sâu về mưa axít Luận án đã phân tích, đánh giá một cách có hệ thống hiện trạng và tải lượng lắng đọng axít khu vực nghiên cứu trong 7 năm liên tục (từ 2006-2012) Đây cũng là nghiên cứu khoa học đầu tiên trong nước đánh giá ảnh hưởng của mưa axít đối với cây đậu Cô ve và góp phần bổ sung cơ sở lý luận về mối quan hệ giữa ảnh hưởng của mưa axít đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng nông nghiệp cũng như sự thay đổi một số tính chất hóa học của đất trồng Lần đầu tiên xây dựng được phần mềm quản lý cơ

sở dữ liệu và đánh giá hiện trạng lắng đọng axít cho khu vực nghiên cứu

Như vậy, dựa trên kết quả nghiên cứu của một số tác giả trong nước cho thấy Hòa Bình là tỉnh có tần suất xuất hiện mưa axít tương đối lớn Do vậy, những ảnh hưởng của mưa axit đến hệ sinh thái là điều không tránh khỏi Tại Hoà Bình, đã có một số các công trình nghiên cứu về hiện trạng mưa axít, tuy nhiên chưa có nghiên cứu hệ thống nào về hiện trạng mưa axít trong giai đoạn liên tục từ năm 2000-2014 cũng như chưa có công trình nào nghiên cứu về ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp ở tỉnh Vì vậy, việc nghiên cứu một cách hệ thống hiện trạng mưa axit trong giai đoạn dài và đánh giá ảnh hưởng của mưa axit đến hệ sinh thái nông

nghiệp trong tỉnh Hoà Bình là rất cần thiết

1.4 Tổng quan khu vực nghiên cứu

1.4.1 Tỉnh Hòa Bình

1.4.1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên

Hoà Bình là một tỉnh miền núi, địa hình chuyển tiếp từ vùng đồng bằng Sông Hồng lên vùng Tây Bắc Là cửa ngõ của vùng Tây Bắc, cách Hà nội khoảng 70 km

Tỉnh có 11 huyện, thành phố: Đà Bắc, Mai Châu, Tân lạc, Lạc Sơn, Kim Bôi, Lương Sơn, Lạc Thuỷ, Yên Thuỷ, Kỳ Sơn, Cao Phong và Thành phố Hoà Bình với 210 xã, phường, thị trấn

Hoà Bình có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa đông lạnh, ít mưa; mùa hè nóng, mưa nhiều Nhiệt độ trung bình hàng năm trên 230C Tháng 7 có nhiệt độ cao nhất trong năm, trung bình 27 – 290C, tháng 1 có nhiệt độ thấp nhất, trung bình 15,5 – 16,50C

Hình 1 4 Sơ đồ vị trí tỉnh Hòa Bình [46]

Bên cạnh đó, hệ thống sông ngòi trên địa bàn tỉnh được phân bố tương đối đồng đều với các sông lớn là sông Đà, sông Bôi, sông Bưởi, sông Lạng, sông Bùi

Mưa, bão tập trung từ tháng 6 đến tháng 9 hàng năm với lượng mưa trung bình hàng năm là 1800 - 2200 mm Các hiện tượng gió lốc, mưa đá thường xuyên xảy ra Nhiệt độ trung bình hàng năm là 24,70C; cao nhất 41,20C; thấp nhất 1,9oC Tháng nóng nhất là tháng 7, nhiệt độ trung bình từ 27-290C; tháng lạnh nhất là tháng 1, nhiệt độ trung bình 15,5-16,50C Tần suất sương muối xảy ra: 0,9 ngày/năm

1.4.1.2 Đặc điểm tài nguyên thiên nhiên

a Tài nguyên đất

Tỉnh Hòa Bình có 460.869 ha diện tích đất tự nhiên Trong đó: Diện tích đất nông nghiệp là 66.759 ha, chiếm 14,32%; diện tích đất lâm nghiệp là 194.308 ha, chiếm 41,67%; diện tích đất chuyên dùng là 27.364 ha, chiếm 5,87%; diện tích đất

ở là 5.807 ha, chiếm 1,25%; diện tích đất chưa sử dụng và sông suối đá là 172.015

ha, chiếm 36,89% [19]

Trong đất nông nghiệp, diện tích đất trồng cây hàng năm là 45.046 ha, chiếm 67,48%, trong đó diện tích trồng lúa là 25.356 hecta, chiếm 60,51% diện tích đất trồng cây hàng năm; diện tích đất trồng cây lâu năm là 4.052 ha, chiếm 6,06%; diện tích đất có mặt nước nuôi trồng thuỷ sản là 900 ha [19]

Diện tích đất trống, đồi núi trọc cần phủ xanh là 135.010 ha; diện tích đất bằng chưa sử dụng là 3.126 ha; diện tích đất có mặt nước chưa sử dụng là 6.385 ha [19]

b Tài nguyên rừng

- Công tác lâm nghiệp đã chỉ đạo tích cực và đôn đốc các dự án triển khai thực hiện kế hoạch, chuẩn bị cây giống lâm nghiệp, khoanh nuôi bảo vệ rừng,…

- Bảo vệ rừng : 72.578ha/ kế hoạch 72.607 ha, đạt 99%; Trong đó: Rừng phòng

hộ đặc dụng: 66.734ha/ 66.734ha đạt 100% so với kế hoạch ; Rừng sản xuất: 5.844/ kế hoạch 5.873ha đạt 99% Trồng rừng mới và phân tán: 7.372,1ha/7.036ha đạt 104,8% gồm : Rừng phòng hộ đặc dụng: 1.701 ha, Rừng sản xuất: 949,7ha/800 ha, dự án giảm nghèo 133 ha, dự án 135: 295ha, Dân tự trồng và các dự án khác 4.293,4 ha Chăm sóc rừng trồng: 7061ha/7114 ha đạt: 99% Khoanh nuôi tái sinh : 4.180 ha/4180 ha, đạt 100%

Bảng 1 1 Diện tích rừng trồng và chăm sóc rừng qua các năm - tỉnh Hoà Bình

(Nguồn: Niên giám thống kê tỉnh Hòa Bình năm 2013, 2015)[19]

Tài nguyên rừng tại Hoà Bình là một vấn đề đặc biệt quan trọng, cùng với tài nguyên nước là hai thế mạnh của tỉnh Diện tích trồng rừng tập trung hiện đang có chiều hướng tăng và được quy hoạch chặt chẽ Rừng Hoà Bình cũng được xem như đặc trưng của rừng lưu vực sông Đà

c Tài nguyên, khoáng sản

Tài nguyên khoáng sản có 12 loại Khoáng sản là nguyên liệu vật liệu xây dựng và nguyên liệu làm sứ: Ðất sét, đá vôi, đá granít, đá cócđoa ; khoáng sản kim loại như: Quặng sắt mỏ nhỏ trữ lượng ít chưa xác định, sắt, quặng đa kim (đồng, chì, kẽm, thuỷ ngân, antimoan), vàng sa khoáng, khoáng sản phi kim loại như pirít, photphorít, cao lanh ; khoáng sản than đã được khai thác rải rác ở huyện Kim Bôi, Lạc Thuỷ, Lạc Sơn, có nhiều vỉa lộ thiên để khai thác với trữ lượng 1 triệu tấn

d Tài nguyên nước

* Tài nguyên nước mặt:

Hoà Bình có nguồn tài nguyên nước mặt rất dồi dào, tổng lượng nước hàng năm của các sông suối trong tỉnh đạt hơn 60 tỷ m3 Ngoài hồ chứa Hoà Bình, trong tỉnh còn có 514 hồ chứa lớn nhỏ khác Hệ thống sông suối trong tỉnh Hoà Bình

phân phối không đều, có mật độ lưới sông bình quân là 0,6 km/km2, đạt cấp 2 Hướng chảy của các sông phần lớn đều là hướng Tây Bắc - Đông Nam, riêng có sông Bùi hướng chảy là Tây - Đông và sông Đà tại Hoà Bình cũng đổi hướng Tây Nam - Đông Bắc sau đổi sang hướng Bắc

Trên địa phận tỉnh Hoà Bình có 4 hệ thống lưu vực sông suối chính chảy qua

là Sông Đà, sông Bôi, sông Bưởi và sông Bùi Các suối vừa và nhỏ khác trong tỉnh đều chảy vào 4 sông này Nguồn tài nguyên nước mặt của tỉnh là nguồn cung cấp nước chính của tỉnh Hoà Bình và cung cấp nước cho địa bàn thủ đô Hà Nội và chuỗi đô thị phía tây thủ đô Hà Nội

* Tài nguyên nước dưới đất

Tài nguyên nước dưới đất của tỉnh Hoà Bình khá giàu, trữ lượng tĩnh tự nhiên toàn lãnh thổ đô thị 12.340 triệu m3, trữ lượng động tự nhiên 881,625

m3/ngày Nguồn tài nguyên nước dưới đất có nhiều tiềm năng cấp nước phục vụ sinh hoạt ăn uống và các mục đích khác Hoà Bình là một tỉnh có các tầng chứa nước khá dồi dào

* Tài nguyên du lịch

Tỉnh Hòa Bình có nhiều điểm du lịch hấp dẫn như: Ðộng Tiên, huyện Lạc Thủy, động Tiên Phi thị xã Hòa Bình, các khu bảo tồn thiên nhiên, suối nước khoáng Kim Bôi, hồ sông Ðà và nhà máy thủy điện Hoà Bình lớn nhất Đông Nam Á; bản làng văn hóa truyền thống các dân tộc trong tỉnh như bản Giang Mỗ dân tộc Mường huyện Kỳ Sơn, bản Lác, bản Văn dân tộc Thái huyện Mai Châu, Xóng Dướng dân tộc Dao huyện Ðà Bắc ; khu du lịch Suối Ngọc-Vua bà huyện Lương Sơn và nhiều di tích lịch sử, di tích văn hóa, kiến trúc, ngành nghề truyền thống, lễ hội, phong tục tập quán, nghệ thuật dân gian của nhiều dân tộc trong tỉnh phong

phú, đa dạng, độc đáo là những sản phẩm của nền "Văn hóa Hòa Bình"

1.4.1.3 Tiềm năng phát triển kinh tế

a Những lĩnh vực kinh tế lợi thế

Do đặc điểm địa lý tiếp giáp với đồng bằng sông Hồng và thủ đô Hà Nội, có điều kiện tự nhiên, đất đai, tài nguyên khoáng sản, đặc điểm văn hoá đa dạng và phong phú đã tạo điều kiện cho tỉnh Hoà Bình phát triển mạnh một số lĩnh vực kinh

tế lợi thế như công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng; công nghiệp chế biến nông – lâm sản; công nghiệp cơ khí, điện tử, may mặc, giày da

b Tiềm năng du lịch

Với vị trí cửa ngõ vùng Tây Bắc, tiếp giáp với đồng bằng sông Hồng, Hoà Bình còn có thể phát triển nhiều loại hình du lịch như tổ chức hội thảo, hội nghị, nghỉ cuối tuần… là nơi kết nối các tua, tuyến du lịch với các tỉnh lân cận và miền Bắc

1.4.2 Thành phố Hòa Bình

Thành phố Hòa Bình nằm ở toạ độ địa lý 20o30’- 20o 50’ vĩ Bắc và 105o15’-

105o25’ kinh đông, cách Hà Nội khoảng 76 km về phía Tây Tổng diện tích tự nhiên của thành phố là 14.784 ha (chiếm 2,9% diện tích toàn tỉnh), dân số trung bình là trên 94.000 người (chiếm 10,2% dân số toàn tỉnh), mật độ dân số là 608 người/km2 (lớn gấp 3,9 lần so với mật độ dân số toàn tỉnh)

Thành phố Hòa Bình có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa đông bắt đầu từ tháng 11 năm trước đến tháng 2 năm sau, mùa hè từ tháng 3 đến tháng 10 Mưa tập trung chủ yếu ở các tháng 7, 8, 9, lượng mưa trung bình năm đạt 1.846 mm Nhiệt

độ trung bình là 23oC

Thành phố Hòa Bình được biết đến là một thành phố trẻ, năng động, với những tiềm năng lớn trong phát triển kinh tế hiện nay thành phố Hòa Bình đã có những chiến lược lâu dài trong thu hút đầu tư, phát triển kinh tế Hiện nay thành phố Hòa Bình đã có 700 doanh nghiệp và 1.800 hộ kinh doanh cá thể, 11 hợp tác xã hoạt động sản xuất, kinh doanh hiệu quả trên các lĩnh vực Riêng khu công nghiệp bờ trái sông Đà đã có tỷ lệ lấp kín là 61% với 19 doanh nghiệp, trong đó có 6 doanh nghiệp nước ngoài tạo việc làm và thu nhập ổn định cho 3.000 lao động địa phương [46]

1.4.3 Huyện Yên Thủy

Huyện Yên Thuỷ nằm ở cực Đông Nam của tỉnh Hoà Bình thuộc Trung du phía Bắc Việt Nam, gồm 13 đơn vị hành chính xã, thị trấn, cách thành phố Hoà

Bình khoảng 85 km Phía Bắc giáp huyện Kim Bôi, phía Đông giáp huyện Lạc Thủy, phía Tây giáp huyện Lạc Sơn và phía Nam giáp tỉnh Ninh Bình [47]

Huyện Yên Thuỷ có tổng diện tích đất tự nhiên là 28.861,42 ha, bằng 6% diện tích của tỉnh trong đó có trên 21.300 ha đất nông nghiệp, chiếm 73,9% tổng diện tích tự nhiên gồm đất sản xuất nông nghiệp 7.249 ha (đất trồng cây hàng năm 6.960 ha, cây lâu năm 289 ha), đất lâm nghiệp 14.051 ha Đất chuyên dùng là 1.347

ha, đất ở là 2.704ha còn lại là đất chưa sử dụng (đồi núi đá và sông suối) [47]

Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tích cực, tỷ trọng Nông, lâm, ngư nghiệp chiếm 37,22%; Công nghiệp xây dựng chiếm 40,03%; ngành Dịch vụ chiếm 22,75% [47] Năm 2015, tổng giá trị sản xuất nông, lâm, thủy sản đạt 955,5 tỷ đồng; trong đó tiểu ngành trồng trọt đạt 510,28 tỷ đồng bằng 97,02 % so với cùng kỳ; tiểu ngành chăn nuôi đạt 343,2 tỷ đồng tăng 7,36% so với cùng kỳ; tiểu ngành lâm nghiệp đạt 86,09 tỷ đồng bằng 98,89 % so với cùng kỳ; tiểu ngành thủy sản đạt 15,97 tỷ đồng tăng 2,1% so với cùng kỳ [47]

- Vùng thấp: Bao gồm thị trấn Vụ Bản và các xã dọc theo sông, suối lớn như:

Sông Bưởi, Suối Cái, Suối Bìn, Suối Yêm Điềm Đây là vùng thấp, đồng bằng Phần lớn các xã vùng này có đường quốc lộ, tỉnh lộ chạy qua

- Vùng cao: Bao gồm 05 xã nằm ở phía Tây và phía Bắc huyện Đặc điểm

chung của các xã này là nằm ở vị trí cao so với mặt nước, xa trung tâm huyện, xa hệ thống giao thông quốc lộ, tỉnh lộ, địa hình hiểm trở, đồi núi cao

- Vùng sâu - xa: Bao gồm 8 xã phía Tây và phía Đông huyện Đặc điểm chung

của vùng này là vùng sâu, tấp nhưng nằm giữa hệ thống núi đá cao, nằm xa trung tâm

Lạc Sơn nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình là

230C Lạc Sơn nằm gần như trọn vẹn trong tiểu vùng khí hậu IV, do đó sự ảnh hưởng của yếu tố khí hậu trên địa bàn huyện khá đồng nhất

Lượng mưa trung bình năm khoảng 1.950mm nhưng phân bổ không đều, mưa nhiều từ tháng 5 đến tháng 10, tập trung vào các tháng 7, 8, 9 Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau lượng mưa thường không đáng kể Độ ẩm trung bình năm là 84%,

sự chênh lệch giữa các tháng khá lớn, tháng cao nhất (tháng 3) là 90% và tháng thấp nhất (tháng 12) là 24%

Nhìn chung trên toàn huyện, có thể phát triển một nền nông nghiệp đa dạng hoá phù hợp với điều kiện tự nhiên, đất đai cũng như địa hình của Lạc Sơn như: Lúa, hoa mầu, cây công nghiệp, cây ăn quả, trồng rừng, phát triển chăn nuôi đại gia súc, tiểu gia súc, gia cầm, nuôi trồng thuỷ sản

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài gồm: mưa axít (hiện trạng mưa axít, các thông số đặc trưng cho mưa axít như pH, SO42-, NO3-, Cl-, NH4+, Ca2+, Na+, Mg2+,

K+) và ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp tại tỉnh Hòa Bình, trong

đó tập trung nghiên cứu tại 2 huyện Yên Thủy, Lạc Sơn và thành phố Hòa Bình

2.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu: tỉnh Hòa Bình, trong đó tập trung nghiên cứu chủ yếu ở

2 huyện Yên Thủy, Lạc Sơn và thành phố Hòa Bình

Trong nghiên cứu ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp tại địa phương, luận văn tập trung nghiên cứu về hệ thống trồng trọt vùng nghiên cứu

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu, số liệu thứ cấp

Trong luận văn các dữ liệu, tài liệu được tiến hành thu thập và kế thừa từ nhiều nguồn khác nhau tại vùng nghiên cứu (toàn tỉnh Hòa Bình, các huyện Yên Thủy, Lạc Sơn và thành phố Hòa Bình), gồm các lĩnh vực sau:

- Điều kiện tự nhiên (khí hậu, thổ nhưỡng, địa hình, thủy văn), kinh tế, xã hội (giao thông, dân cư, hiện trạng sử dụng đất) của khu vực

- Đặc điểm hệ sinh thái nông nghiệp của vùng nghiên cứu

- Các tài liệu về hiện tượng mưa axít tỉnh Hòa Bình (hiện trạng mưa axít, số liệu về các thông số đặc trưng cho mưa axít như pH, SO42-, NO3-, Cl-, NH4+, Ca2+,

Na+, Mg2+, K+)

- Các phần mềm và các mô hình xử lý dữ liệu gồm: Microsoft Excel, mô hình DPSIR, phần mềm SPSS

2.3.2 Phương pháp điều tra thực địa

Phương pháp điều tra thực địa tại địa phương cung cấp các thông tin nhanh

góp phần cho nghiên cứu, kiểm tra thông tin, loại bỏ các thông tin không chính xác

và xác định đặc điểm điển hình của hệ sinh thái nông nghiệp ở vùng nghiên cứu

Tác giả đã liên hệ và làm việc với Uỷ ban nhân dân tỉnh Hòa Bình, Sở Tài nguyên và Môi trưởng tỉnh, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cùng các Phòng Tài nguyên và Môi trường tại các huyện Yên Thủy, Lạc Sơn, thành phố Hòa Bình Ngoài ra, tác giả cũng tiến hành khảo sát thực địa nhằm xác định nguồn phát thải các chất gây mưa axít từ các hoạt động công nghiệp, giao thông, nông nghiệp, dân sinh nhằm giải thích và làm sáng tỏ cho các lập luận trong kết quả nghiên cứu cũng như xác định hiện trạng hệ sinh thái nông nghiệp tại vùng nghiên cứu

Phương pháp này được tiến hành với các giai đoạn sau:

- Điều tra lần 1: Tiến hành khảo sát bảng câu hỏi vòng kiểm tra Kết hợp thu thập số liệu, chỉnh sửa bảng câu hỏi mở cho phù hợp với tình hình địa phương

- Điều tra lần 2: Tiến hành mở rộng phạm vi điều tra, kết hợp với khảo sát bảng câu hỏi vòng 1, thu nhận kết quả từ các thành viên tham gia trả lời vòng 1

- Điều tra lần 3: Thực hiện khảo sát bảng câu hỏi vòng 2, thu nhận kết quả từ các thành viên tham gia trả lời vòng 2

Các giai đoạn tiếp theo sẽ tiếp tục được diễn ra cho đến khi kết quả đạt được sự đồng thuận cao

2.3.3 Phương pháp tính toán các đặc trưng mưa axít

2.3.3.1 Tính toán các tương quan

Mối quan hệ tương quan giữa các ion chính trong nước mưa (SO42-, NO3-,

NH4+, Cl-, Ca2+, Na+, Mg2+, K+,…) Mỗi thành phần hóa học có mặt trong nước mưa đều có những mối quan hệ nhất định với các thành phần khác Ngoài mối quan hệ giữa các thành phần hóa học, lượng mưa và độ dẫn điện cũng có quan hệ mật thiết với các thành phần hóa học này [12]

Hệ số tương quan được tính để nghiên cứu mối quan hệ giữa các ion với các thành phần khác Hệ số tương quan (r) xác định mối quan hệ của 2 tập số liệu X và

xi

y yi x xi

2 2

) (

) (

) (

) (

Trong đó: µx, µy là giá trị trung bình của tập X và Y

X và Y là các tập số liệu phân tích thành phần hóa nước mưa của một trạm, mỗi thành phần nước mưa có một tập số liệu

2.3.3.2 Tính [nss-SO 4 2- ] và [nss- Ca 2+ ] [12]

Hai ion Ca2+ và SO42- trong không khí có nguồn gốc từ thiên nhiên và nhân tạo Nghiên cứu của chúng tôi đang xét các ion có nguồn gốc nhân tạo, do đó cần loại bỏ ảnh hưởng hàm lượng các ion này từ nguồn gốc thiên nhiên, nhất là từ biển

[nss-SO42-] và [nss-Ca2+] là hàm lượng SO42- và hàm lượng Ca2+ không có muối biển (non-sea salt) và được tính theo công thức sau:

[nss-SO42-] = [SO42-] – 0,06028 x [Na+] (2.2)

[nss-Ca2+] = [Ca2+] – 0,02161 x [Na+] (2.3)

2.3.3.5 Công thức tính tổng lượng lắng khô

2.3.4 Phương pháp tiếp cận bằng mô hình DPSIR

Mô hình DPSIR là gồm 5 hợp phần Động lực – Áp lực – Hiện trạng – Tác động – Đáp ứng dùng để phân tích, xác định, đánh giá các chuỗi nguyên nhân – kết quả, từ đó đưa ra các biện pháp ứng phó Bảng câu hỏi điều tra được xây dựng theo

mô hình DPSIR làm tăng tính logic, trở thành công cụ hữu hiệu đánh giá ảnh hưởng của mưa axít tới hệ sinh thái nông nghiệp [30] Mô hình này được áp dụng cụ thể trong nghiên cứu ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp như sau:

Động lực: Nội dung câu hỏi xác định các nguyên nhân sâu xa, yếu tố, quá trình dẫn đến hiện tượng mưa axít

Áp lực: Nội dung câu hỏi xác định các hoạt động của con người gây ô nhiễm môi trường, mưa axít

Hiện trạng: Nội dung các câu hỏi phần này tập trung nghiên cứu về thời gian xuất hiện, tần suất, lượng mưa axít, các khu vực xảy ra hiện tượng mưa axít trên địa bàn huyện Yên Thủy, huyện Lạc Sơn, thành phố Hòa Bình, tỉnh Hòa Bình

Tác động: Nội dung các câu hỏi phần này nhằm xác định ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp (cây trồng, đất trồng), các nhóm người phụ thuộc vào hệ sinh thái nông nghiệp tại huyện vùng nghiên cứu

Đáp ứng: Giải pháp ứng phó với mưa axít cho các cơ quan quản lí và người dân tại vùng nghiên cứu

2.3.5 Phương pháp Delphi

Delphi là phương pháp được sử dụng để đạt được sự đồng thuận về một vấn

đề nào đó dưới ý kiến của các chuyên gia thông qua bảng hỏi được dấu tên; một kỹ thuật hỗ trợ nhóm đơn giản và linh hoạt dựa trên “một quy trình tương tác nhiều giai đoạn, thiết kế nhằm biến ý kiến cá nhân thành sự đồng thuận nhóm” [35]

Quy trình áp dụng phương pháp Delphi trong đánh giá ảnh hưởng của mưa axít đến hệ sinh thái nông nghiệp ở huyện Yên Thủy, Lạc Sơn và thành phố Hòa Bình, tỉnh Hòa Bình bao gồm các bước cơ bản sau:

- Vòng kiểm tra được tiến hành từ 05/09/2016 đến 09/09/2016 tại tỉnh Hòa Bình (Uỷ ban nhân dân tỉnh Hòa Bình) với sự tham gia của 10 thành viên gồm 5 phiếu của cán bộ ủy ban nhân dân Tỉnh, 3 phiếu của cán bộ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hòa Bình, 2 phiếu của người dân Phiếu điều tra dưới dạng bảng câu hỏi mở được gửi tới người được hỏi Từ kết quả thu nhận được trong vòng kiểm tra, tiến hành chỉnh sửa, bổ sung cho phiếu câu hỏi vòng 1

- Vòng 1 được tiến hành từ 26/9/2016 đến 30/9/2016 tại các huyện Yên Thủy, Lạc Sơn và thành phố Hòa Bình với sự tham gia của 20 thành viên cho mỗi huyện, thành phố (bao gồm 10 phiếu của cán bộ UBND tỉnh, 5 phiếu của cán bộ UBND xã

và 5 phiếu của người dân) Kết quả vòng 1 được phân tích, tổng hợp, sau đó chuyển

từ dạng mở thành dạng đóng trong vòng 2 Theo Soren lund, cách thức chuyển câu hỏi từ dạng mở sang dạng đóng được áp như sau: với các câu hỏi chỉ có một phương

án trả lời thì thực hiện chuyển đáp án có nhiều lựa chọn nhất sang câu hỏi đóng vòng

2 [42] Với các câu hỏi có nhiều đáp án trả lời thì lựa chọn các đáp án có từ 75% số người được hỏi lựa chọn để chuyển thành câu hỏi đóng trong vòng 2 Với các câu hỏi

có dạng ma trận bảng, dựa vào biểu đồ tần suất để quyết định [42]

- Vòng 2 được tiến hành từ 24/10/2016 đến 28/10/2016, gồm hệ thống câu hỏi đóng vòng 2 đi kèm với kết quả điều tra vòng 1 Trong vòng 2, nhóm chuyên gia (mỗi huyện, thành phố 20 chuyên gia đã được phỏng vấn ở vòng 1) cho ý kiến

likert từ 1 đến 5 (hoàn toàn không đồng ý đến hoàn toàn đồng ý) [40] Số liệu vòng

2 được thu thập, phân tích, tổng hợp bằng phần mềm SPSS cho các kết quả về điểm trung bình, độ lệch chuẩn, giá trị cho điểm nhỏ nhất, lớn nhất cho từng câu hỏi Độ tin cậy vào mức độ đồng thuận câu trả lời được xác định bằng hệ số Kendall Hệ số này dao động trong khoảng từ 0 đến 1, là thước đo mức đồng thuận và tin tưởng

giữa các câu trả lời của người được hỏi

Bảng 2 1 Mức độ đồng thuận và tin tưởng liên quan đến hệ số Kendall

Hệ số Kendall Mức độ đồng thuận Mức độ tin tưởng

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Hiện trạng mưa axít vùng nghiên cứu

Trên cơ sở nguồn số liệu quan trắc hóa học nước mưa của Mạng lưới giám sát lắng đọng axít vùng Đông Á (EANET) [29] ở trạm Hòa Bình trong giai đoạn

2000 – 2014 và quá trình điều tra khảo sát thực địa, tác giả đã tiến hành xử lý các số liệu bằng phần mềm Excel và các phương pháp tính toán các đặc trưng mưa axít, phương pháp đánh giá thành phần làm thay đổi giá trị pH nước mưa thông qua nồng

độ các ion Từ đó, luận văn đã đưa ra được một số đánh giá và kết luận về hiện trạng mưa axít ở tỉnh Hoà Bình như sau:

3.1.1 Tần suất xuất hiện mưa axít

Hòa Bình là tỉnh miền núi thuộc vùng Tây Bắc của Việt Nam Nền kinh tế của tỉnh Hòa Bình chủ yếu dựa vào phát triển nông nghiệp với nhiều vùng sản xuất chuyên canh như lạc, đậu tương (Yên Thủy, Lạc Sơn), chè (Lương Sơn, Mai Châu)

và cam (Cao Phong) [20] Tuy nhiên, trong những năm gần đây, nền công nghiệp trên địa bàn Tỉnh đã có những nét đổi mới và tăng trưởng rõ rệt, đặc biệt là sự phát triển mạnh của ngành công nghiệp chế biến và sản xuất vật liệu xây dựng Bên cạnh

đó, tỉnh Hòa Bình nằm tiếp giáp với vùng kinh tế phát triển phía Bắc (Hà Nội, Ninh Bình), do vậy chất lượng môi trường không khí tỉnh Hòa Bình chịu ảnh hưởng bởi các hoạt động phát triển kinh tế từ các vùng lân cận cũng như từ các hoạt động khai thác khoáng sản đang phát triển rất mạnh trong tỉnh những năm qua Chính vì vậy, trạm Hòa Bình, tuy là trạm nông thôn – miền núi, so với các trạm đô thị thì ít chịu ảnh hưởng hơn bởi các hoạt động phát triển kinh tế của con người nhưng kết quả tính toán lại cho thấy mưa axít lại xuất hiện với tần suất cao, tỷ lệ thấp nhất là 16,7

% vào năm 2008, cao nhất là 81,8 % vào năm 2000 Trong năm 2000, tháng mưa có

pH < 5,0 chiếm 45,5 %, và tháng mưa có 5 ≤ pH < 5,6 chiếm 36,4 %

Đồ thị biểu diễn tỉ lệ mưa axít (%) ở trạm Hòa Bình được thể hiện chi tiết trong Hình 3.1

Hình 3 1 Tỷ lệ mưa axít (%) tại trạm Hòa Bình

Từ đồ thị trên chúng ta có thể thấy tỷ lệ mưa axít tại Hòa Bình biến động không theo quy luật và tương đối cao ở tất cả các năm trong giai đoạn 2000 - 2014, đặc biệt có nhiều giá trị pH trung bình tháng nhỏ hơn 5 Tần xuất mưa axít giảm dần

từ 81,8% (năm 2000) đến 33,3% (năm 2005), sau đó tăng lên 50% vào năm 2007 và giảm trong hai năm tiếp theo (2008, 2009) trước khi tăng dần trong những năm cuối của giai đoạn 2000 – 2014

Với đặc trưng nền kinh tế nông nghiệp, công nghiệp quy mô nhỏ và vừa, nhưng mưa axít xuất hiện với tần suất cao cho thấy sự xuất hiện của mưa axít không chỉ phụ thuộc vào nguồn phát thải tại địa phương mà còn phụ thuộc nhiều vào hoàn lưu khí quyển, có thể do khu vực trạm đón các khối không khí phát thải từ nơi khác mang đến

Dưới ảnh hưởng của điều kiện khí tượng và các hướng gió chủ đạo của khu vực, giá trị pH của nước mưa đo được ở trạm Hòa Bình có sự khác nhau giữa các

tháng trong năm Đồ thị ở Hình 3.2 biểu diễn xu hướng biến động của giá trị pH nước mưa trung bình tháng giữa các năm ở trạm Hòa Bình trong giai đoạn 2000 – 2014

Hình 3 2 Biến động pH qua các tháng tại trạm Hòa Bình

Từ hình 3.2 cho thấy, nhìn chung mưa axít thường xuất hiện vào các tháng mùa khô khi lượng mưa còn ít (đặc biệt là các tháng 1, 2, 11, 12) và các tháng cuối mùa mưa (tháng 9, 10) khi lượng mưa giảm so với đầu mùa mưa Kết quả tính toán cũng chỉ ra có nhiều tháng mùa khô trong giai đoạn này thường xuất hiện mưa axít với giá trị pH < 5 Những trận mưa có giá trị pH <5 là rất đáng quan tâm bởi mức

độ ảnh hưởng của nó đến hệ sinh thái đã được ghi nhận

3.1.2 Nồng độ các ion chính trong nước mưa

Nhằm đánh giá chính xác tình hình mưa axít và nguồn gốc gây mưa axít cần thiết phải phân tích toàn bộ thành phần anion và cation trong nước mưa

Trong thành phần hóa học nước mưa, các ion chủ yếu bao gồm Ca2+, Mg2+,

NH42+, K+, Na+, SO42-, NO3-, Cl-, HCO3- và một số ion có nồng độ thấp hơn Tính chất axít hay bazơ của nước mưa là kết quả của sự cân bằng giữa các gốc axít, chủ yếu

là SO42- và NO3- , và gốc kiềm, chủ yếu là amoni và muối canxi Nồng độ ion H+ (pH

[H+]nước mưa = 2[SO42-] + [NO3-] + [Cl-] + [HCO3-] – [NH4+] – [Na+] – [K+] –2[Ca2+] – 2[Mg2+] (3.1)

Theo Henning Rodhe (2002), nếu bỏ qua nồng độ của Cl-, HCO3-, Na+, K+ và

Mg2+ do ảnh hưởng không lớn đến sự biến đổi của nồng độ H+ trong nước mưa thì

[H+]nước mưa = 2[SO42-] + [NO3-]– [NH4+] –2[Ca2+] (3.2)

Điều kiện địa hình, địa chất, khí hậu (đặc biệt là gió) và các hoạt động công nghiệp, giao thông, phát triển đô thị tại khu vực sẽ ảnh hưởng đến giá trị pH, các anion và cation cơ bản trong khu vực nghiên cứu Nồng độ trung bình của các ion chính trong nước mưa tại trạm Hoà Bình giai đoạn 2000 – 2014 được thể hiện ở Hình 3.3

Kết quả tính toán cho thấy, nhìn chung nồng độ trung bình của các ion chính gây ra tính axít trong nước mưa (SO42-, NO3-, Cl-) dao động trong khoảng từ 0,55 -4,15 mg/l Giải thích cho điều này là do các anhydrit của các axít kết hợp với các hạt nước/hơi nước tạo thành các axít và các axít này là nguồn cung cấp các ion

SO42-, NO3-, Cl- cho nước mưa Sự có mặt của ion gây ra tính axít trong nước mưa lớn nhất là anion SO42- với nồng độ trung bình đo được tại trạm Hòa Bình là khá cao (4,15 mg/l)

Trong vòng bán kính 10 km so với khu vực đặt trạm có công ty mía đường Hòa Bình, nhà máy xi măng và đặc biệt là sự phát triển mạnh của các hoạt động khai thác khoáng sản để sản xuất vật liệu xây dựng, hoạt động của các nhà máy sản xuất xi măng ở huyện Lương Sơn có sử dụng nguyên liệu hoá thạch trong những năm gần đây lan truyền theo hướng gió chủ đạo Đông Bắc vàTây Nam làm gia tăng nồng độ các khí gây mưa axít như SO2 trong không khí tại trạm Ngoài ra, qua điều tra phỏng vấn người dân cho thấy để tăng năng suất và sản lượng cây trồng, người dân có sử dụng phân bón hóa học cho trồng trọt, lượng phân đạm (chủ yếu là phân amoni sunphat, phân ure) được sử dụng rất nhiều trong trồng cây công nghiệp ngắn ngày như cây đậu, lạc, ngô, … và các cây công nghiệp như chè, cam Việc sử dụng

Ca2+ và NH4 là các cation chính đóng vai trò trung hòa tính axít trong nước mưa vì nó dễ dàng phản ứng với các ion gây axít hóa SO42-, NO3- để tạo thành các