Đánh giá khả năng phát thải khí nhà kính và ứng dụng mô hình hồi quy xây dựng phương trình dự báo lượng phát thải khí CO2 và CH4 trên hồ thủy điện sông bung 4, huyện nam giang

T̀ăkhóaăậ phân tích; khí nhà kính; hồ thủy điện; ph́t th i; Sông Bung 4 GREEN HOUSE GAS EMISSIONS ASSESSMENT AND APPLYING REGRESSION MODEL IN ORDER TO BUILD THE EQUATION OF CO 2 AND CH

TR NGăĐ I H C BÁCH KHOA -

Đ I H CăĐÀăN NG

TR NGăĐ I H C BÁCH KHOA -

L IăCAMăĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa h c đ c l p của riêng tôi

d i sự h ng d n của GVHD TS Lê Ph c C ng Các thông tin trích d n trong

trong lu n văn do tôi tự tìm hiểu, phân tích m t cách trung thực, khách quan, phù hợp

v i thực tiễn đ a bàn nghiên cứu và ch a từng đ ợc ai công bố trong b t kỳ công trình

nào khác

Học viên

Tr n Th Thanh Trang

M C L C

M ̉ Đ U 1

1 T́nh c p thi t của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 N i dung nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa của đề tài 2

CH NGă1 T̉NG QUAN 4

1.1 ăC ăs̉ khoa ḥc 4

1.1.1 Cơ s̉ ĺ lu n 4

1.1.2 Cơ s̉ thực tiễn 9

1.2 L ch s̉ nghiên ću kh̉ nĕngăph́t th̉i kh́ nhƠ ḱnh t̀ h̀ Th̉yăđịn trên Th ́ gíi vƠ Vịt Nam 9

1.2.1 L ch sử nghiên cứu kh năng ph́t th i kh́ nhà ḱnh từ hồ Thủy điện trên Th gi i 9

1.2.2 L ch sử nghiên cứu kh năng ph́t th i kh́ nhà ḱnh từ hồ Thủy điện ̉ Việt Nam 11

1.3 Quá trình hình thành khí nhà kính t ̀ m tăl uăv c t nhiên 11

1.3.1 Chu trình Cacbon trong m t l u vực tự nhiên 11

1.3.2 Chu trình Cacbon trong m t hệ sinh thái thủy sinh 12

1.4 Nh ng y ́u t ̉nhăh ̉ng t́i kh̉ nĕngăph́tăth̉i khí nhà kính t̀ h̀ th̉yăđịn 15

1.4.1 Quá trình cacbon hữu cơ vào hồ chứa 15

1.4.2 Ćc điều kiện d n đ n s n sinh các loại khí nhà kính 15

1.4.3 Quy trình nh h ̉ng đ n sự phân bố của khí nhà kính trong các hồ chứa 15 CH NGă2 Đ IăT NGăVÀăPH NGăPHÁPăNGHIÊNăCỨU 16

2.1.ăĐặcăđiểm khu v c nghiên ću 16

2.1.1 Đặc điểm hồ chứa thủy điện sông Bung 4 16

2.1.2 Điều kiện đ a hình 17

2.1.3 Điều kiện đ a ch t 17

2.1.4 Điều kiện khí h u, thủy văn 19

2.1.5 Tài nguyên sinh v t và đa dạng sinh h c thủy sinh trên hệ thống sông Vu Gia 20

2.1.6 Hiện trạng môi tr ng hồ thủy điện Sông Bung 4 21

2.2 Cách típ c n và gỉi quýt v năđ nghiên ću 23

2.3.ăĐ aăđiểm và th i gian nghiên ću 24

2.3.1 Đ a điểm nghiên cứu 24

2.3.2 Th i gian nghiên cứu 25

2.4.ăĐ iăt ng và ph m vi nghiên ću 25

2.4.1 Đối t ợng nghiên cứu 25

2.4.2 Phạm vi nghiên cứu 26

2.5.ăPh ngăph́pănghiênăću 26

2.5.1 Ph ơng ph́p k thừa 26

2.5.2 Ph ơng ph́p tổng hợp và phân tích số liệu 26

2.5.3 Ph ơng ph́p mô hình hồi quy 26

2.5.4 Ph ơng ph́p l y m u, b o qu n m u và ph ơng ph́p x́c đ nh 28

2.6 Th i gian l y m u 31

CH NGă3.ăK T QU NGHIÊN CỨU VÀ TH O LU N 32

3.1.ăX́căđ nhăl ng khí CO 2 và CH 4 phát th ̉i trên mặt h̀ 32

3.1.1 K t qu đo kh́ CO2 32

3.1.2 K t qu đo kh́ CH4 33

3.2 M t s các y ́u t ̉nhăh ̉ngăđ́n s hình thành khí CO 2 và CH 4 trong h ̀ Th̉yăđịn Sông Bung 4 34

3.2.1 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 và nhiệt đ n c hồ 34

3.2.2 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i DO 35

3.2.3 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i COD 36

3.2.4 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i đ kiềm 37

3.2.5 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i tổng Nitơ 39

3.2.6 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i PO - 40

3.2.7 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i pH 41

3.2.8 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i TDS 42

3.2.9 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i đ d n điện 43

3.3 Xây d ngăph ngătrìnhăd b́oăl ng phát th̉i khí CO 2 và CH 4 trên h ̀ th̉y địn Sông Bung 4 44

3.3.1 Ph ơng trình dự báo kh năng ph́t th i khí CO2 44

3.3.2 Ph ơng trình dự báo kh năng ph́t th i khí CH4 46

3.4 Ki ểmăđ nhăph ngătrình 47

3.4.1 Kiểm đ nh ph ơng trình dự báo phát th i khí CO2 47

3.4.2 Kiểm đ nh ph ơng trình dự báo phát th i khí CH4 48

3.5 M t s bi ̣n pháp gỉm thiểu phát th̉i khí nhà kính (CO 2 và CH 4 ) cho h ̀ th ̉yăđịn Sông Bung 4 49

3.5.1 Trồng và b o vệ rừng đầu nguồn (h p phụ CO2 và CH4) 49

3.5.2 Qu n lý, sử dụng hợp ĺ tài nguyên đ t l u vực hồ chứa Thủy điện Sông Bung 4 50

K T LU N VÀ KI N NGH 53 DANH M C TÀI LI U THAM KH O

PH L C

QUY TăĐ NHăGIAOăĐ TÀI (B N SAO)

ĐÁNHăGIÁăKH NĔNGăPHÁTăTH I KHÍ NHÀ KÍNH VÀ ỨNG D NG MÔ HÌNH H I QUY XÂY D NGăPH NGă

TRÌNH D BÁOăL NG PHÁT TH I KHÍ CO2 VÀ CH4 TRÊN H TH Y

ĐI N SÔNG BUNG 4, HUY N NAM GIANG

H c viên: Trần Th Thanh Trang Chuyên ngành: Kỹ thu t môi tr ng

Mã số: 60.52.03.20 Khóa: 34 Tr ng Đại h c Bách khoa - ĐHĐN

Tóm t ắt ậ Lu n văn trình bày các k t qu nghiên cứu phân t́ch l ợng phát th i

khí CO2, CH4 trên hồ thủy điện Sông Bung 4, Nam Giang, Qu ng Nam và áp

l ợng phát th i kh́ nhà ḱnh L ợng phát th i CO2 và CH4 ứng v i diện tích

15,65 km2 lần l ợt nằm trong kho ng 164,17 ậ 286,55 t n/ngày và 3,60 ậ 5,95

t n/ngày ứng v i công su t ph́t điện 240 MW K t qu xây dựng ph ơng trình

dự b́o l ợng phát th i có đ tin c y cao trong sự thể hiện mối liên hệ giữa các

ch tiêu của n c hồ thủy điện (nhiệt đ , DO, pH, COD, tổng N, tổng P, TDS, đ

kiềm, đ d n điện) v i sự phát th i khí CO2 (R2 = 0,95) và CH4 (R2 = 0,994)

Trên cơ s̉ k t qu nghiên cứu phân tích mối t ơng quan giữa CO2 và CH4 v i

ćc thông số ch t l ợng n c, có thể đề xu t m t số biện pháp gi m thiểu khí nhà

kính từ hồ thuỷ điện Sông Bung 4

T̀ăkhóaăậ phân tích; khí nhà kính; hồ thủy điện; ph́t th i; Sông Bung 4

GREEN HOUSE GAS EMISSIONS ASSESSMENT AND APPLYING

REGRESSION MODEL IN ORDER TO BUILD THE EQUATION OF CO 2

AND CH 4 EMISSIONS ANALYSIS ON SONG BUNG 4 HYDROPOWER

RESEVOIR, NAM GIANG DISTRICT

Student: Trần Th Thanh Trang Specialized: Enviromental engineer

Mã số: 60.52.03.20 Science: 34 Polytechnic University ậ ĐN University

Abstract ậ The project presents the study results of CO2 and CH4 emissions

analysis and applied the Eview software & regression model in order to build the

equation of greenhouse gas emission estimation on Song Bung 4 hydropower

resevoir, Nam Giang, Quang Nam The CO2 and CH4 emissions in the area of

15.65 km2 are in the range of 164.17-286.55 tons/day and 3.60-5.95 tons/day,

respectively, with a capacity of 240 MW The result of constructing with the

high-confidence estimation equation for the relationship between water

parameters (temperature, DO, pH, COD, total N, total P, TDS, alkalinity,

conductivity) with CO2 emissions (R2 = 0.95) and CH4 (R2 = 0.994) Based on the

results of the study on the correlation between CO2 and CH4 with water quality

parameters, some measures to mitigate greenhouse gas from Song Bung 4

hydropower reservoir may be proposed

Key words ậ analysis; greenhouse gas; hydropower reservoir; emission; Song

Bung 4

DANHăM CăB NG

2.1 L ợng m a trung bình th́ng và l ợng m a trung bình năm

2.2 Mực n c đo đ ợc tại trạm Sông Bung 4 (m a.s.l) 20 2.3 Dòng ch y trung bình năm tại đ p Sông Bung 4 20 2.4 Ch t l ợng không khí tại khu vực hồ thủy điện Sông Bung 4 22 2.5 Ch t l ợng không khí tại khu vực hồ thủy điện Sông Bung 4

2.6 V trí l y m u quan trắc ch t l ợng n c mặt 22 2.7 K t qu đo đạc, phân tích các m u n c mặt 23

2.9 Đ́nh gí mối liên hệ từ hệ số x́c đ nh [31] 27

2.11 Các thông số n c mặt và ph ơng ph́p x́c đ nh 28

3.1 K t qu đo l ợng khí CO2 trên mặt hồ 32 3.2 K t qu đo l ợng khí CH4 trên mặt hồ 33 3.3 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i nhiệt đ 34

3.6 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i đ kiềm 37 3.7 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i tổng Nitơ 39 3.8 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i PO - 40

3.11 Mối quan hệ giữa CO2, CH4 v i đ d n điện 43 3.12 Mối t ơng quan giữa CO2 v i m t số ch tiêu trong n c 44 3.13 Hệ số x́c đ nh giữa CO2 v i m t số ch tiêu trong n c 45 3.14 Mối t ơng quan giữa CH4 v i m t số ch tiêu trong n c 46 3.15 Hệ số x́c đ nh giữa CH4 v i m t số ch tiêu trong n c 47 3.16 Tỷ lệ ph́t th i kh́ CO2 từ hồ thủy điện Sông Bung 4 47 3.17 Tỷ lệ ph́t th i kh́ CH4 từ hồ thủy điện Sông Bung 4 48

phát th i khí nhà kính từ hồ thủy điện 10

1.6 Chu trình khí nhà kính từ m t l u vực tự nhiên 12 1.7 Chu trình cacbon trong hệ sinh thái thủy sinh 13 2.1 V trí công trình thủy điện sông Bung 4 16 2.2 Sơ đồ v trí hồ thủy điện sông Bung 4 17

2.4 Các trạm kh́ t ợng ậ thủy văn tại l u vực sông Vu Gia ậ

3.1 Đồ th l ợng khí CO2 sinh ra trên mặt hồ 32 3.2 Đồ th l ợng khí CH4 sinh ra trên mặt hồ 33 3.3a Mối t ơng quan giữa CO2 và nhiệt đ của n c 35 3.3b Mối t ơng quan giữa CH4 và nhiệt đ của n c 35

3.7a Mối t ơng quan giữa CO2 và tổng Nitơ 39 3.7b Mối t ơng quan giữa CH4 và Tổng Nitơ 39

S hi ̣u

3.11a Mối t ơng quan giữa CO2và đ d n điện 43 3.11b Mối t ơng quan giữa CH4và đ d n điện 43 3.12 K t qu chạy phần mềm Eview đối v i kh́ CO2 45 3.13 K t qu chạy phần mềm Eview đối v i kh́ CH4 46 3.14 Biểu đồ thể hiện giá tr CO2 thực nghiệm và dự b́o 48 3.15 Biểu đồ thể hiện giá tr CH4 thực nghiệm và dự b́o 49

M ̉ Đ U

1 T ́nh c p thít c̉a đ tƠi

Trong l ch sử đ a ch t tŕi đ t, bi n đổi khí h u đư x y ra nhiều lần v i những

th i kỳ lạnh và nóng kéo dài hàng vạn năm ậ còn đ ợc bi t đ n nh th i kỳ băng hà và

th i kỳ gian bang [7] Trong các nguyên nhân gây ra hiện t ợng bi n đổi khí h u thì

nguyên nhân chính có mức đ nh h ̉ng l n là do t́c đ ng của con ng i, mà biểu

hiện rõ nh t là sự nóng lên của bầu khí quyển hay hiệu ứng nhà kính do việc phát th i

khí nhà kính Trong đó Việt Nam đư và đang ph i đ ơng đầu v i những biểu hiện ngày càng gia tăng của hiện t ợng hiệu ứng nhà kính này Hiệu ứng nhà ḱnh đ ợc

khám phá b̉i nhà khoa h c Joseph Fourier vào năm 1824, th́ nghiệm đầu tiên có thể

tin c y đ ợc là b̉i nhà khoa h c John Tyndall vào năm 1858 và b n b́o ćo đ nh

l ợng kỹ càng đ ợc thực hiện b̉i nhà khoa h c Svante Arrhenius vào năm 1986 [9]

Nguồn năng l ợng đ ợc tạo ra từ đốt nhiên liệu hóa thạch cung c p điện cho toàn

cầu kho ng 68% vào năm 2007, và là nguyên nhân chính th i ra khí th i nhà kính t i

bầu khí quyển ( c tính 40% [14]) So v i nguyên liệu hóa thạch thì năng l ợng thủy điện đ ợc xem nh nguồn năng l ợng tái tạo v i u điểm là ít khí th i nhà kính [15]

Tuy nhiên những nghiên cứu gần đây cho th y, những hồ thủy điện có kh năng s n

sinh khí Cacbon vào khí quyển, đặc biệt trong 20 năm đầu t́ch n c [16] Điều này

chủ y u do l ợng sinh khối ng p lụt, l ợng hữu cơ trong đ t b xói mòn đ t liên tục đổ

vào hồ chứa tăng v ợt quá mức do quá trình xây dựng hồ tạo nên Th i gian l u n c

trong hồ cao, k t hợp v i l ợng ch t dinh d ỡng cao, thu n lợi cho sự phân hủy hữu

cơ tạo khí CO2 và CH4 [17]

Nhà máy thủy điện Sông Bung 4 là công trình thủy điện xây dựng trên dòng sông

Bung tại v̀ng đ t xư Zuôih và xư Tà Pơơ, huyện Nam Giang, t nh Qu ng Nam Công

trình Nhà máy Thủy điện Sông Bung 4 gồm 2 tổ máy có tổng công su t 156 MW và kh́nh thành vào năm 2015 [32] Đ n nay, Nhà máy thủy điện thủy điện Sông Bung 4

đư đi vào hoạt đ ng đ ợc hơn ba năm, việc đ́nh gí kh năng ph́t th i khí nhà kính

và đ a ra ćc biện pháp gi m thiểu là r t cần thi t và là cơ s̉ để ứng dụng nghiên cứu này cho đ nh h ng tính toán phát th i khí nhà kính cho các Dự án Thủy điện lân c n

khác

Nh n thức rõ tầm quan tr ng và tính c p thi t của v n đề trên, tôi thực hiện đề

dựng phương trình dự báo lượng phát th i khí CO2 và CH4 trên hồ thủy điện sông

bung 4, huyện nam giang”

2 M c tiêu nghiên c ́u

2.1 Mục tiêu tổng quát

phần gi m thiểu kh năng ph́t th i khí nhà kính (CO2 và CH4) từ hồ thủy điện Sông

Bung 4 vào quá trình bi n đổi khí h u

2.2 Mục tiêu cụ thể

2.2.1 Xác định được mối quan hệ giữa khí CO2, CH4 với các chỉ tiêu của nước

mặt hồ Thủy điện Sông Bung 4

- Kh o sát đ ợc khu vực nghiên cứu;

nghiên cứu;

trong th i gian nghiên cứu;

- Đ́nh gí đ ợc các y u tố nh h ̉ng t i kh năng ph́t th i khí CO2 và CH4 từ

hồ Thủy điện Sông Bung 4

2.2.2 Sử dụng mô hình hồi quy và phần mềm Eview lập phương trình dự báo lượng phát thải khí CO2 và CH4 trên hồ Thủy điện Sông Bung 4

- L p ph ơng trình dự báo kh năng ph́t th i khí CO2 cho hồ thủy điện Sông

Bung 4;

- L p ph ơng trình dự báo kh năng ph́t th i khí CH4 cho hồ thủy điện Sông

Bung 4;

kính CO2 và CH4 cho hồ thủy điện Sông Bung 4

3 N i dung nghiên c ́u

- Đặc điểm khu vực nghiên cứu;

trong th i gian nghiên cứu;

- M t số y u tố nh h ̉ng t i kh năng ph́t th i kh́ CO2 và CH4 từ hồ Thủy điện Sông Bung 4;

- Xây dựng ph ơng trình dự b́o kh năng ph́t th i kh́ CO2 và CH4 từ hồ Thủy điện Sông Bung 4;

- M t số biện ph́p gi m thiểu ph́t th i kh́ nhà ḱnh CO2 và CH4 cho hồ thủy điện Sông Bung 4

4 ăụănghĩaăc̉aăđ tƠi

4.1 Ý nghĩa khoa học

K t qu của đề tài là cơ s̉ khoa h c phục vụ cho công tác tính toán dự báo phát

th i khí CO2 và CH4 từ hồ Thủy điện Sông Bung 4 cũng nh ćc hồ nằm trong khu

pháp nhằm gi m thiểu phát th i khí CO2 và CH4 và đ nh h ng phát triển tại khu vực

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

nhiều so v i quan trắc kh́ CO2 và CH4 sinh ra từ hồ thủy điện Do v y k t qu đo ch t

l ợng n c đ nh kỳ thực hiện theo Lu t b o vệ Môi tr ng số 55/2014/QH13 năm

2014 tại ćc hồ thủy điện đ ợc sử dụng cùng v i các k t qu nghiên cứu của lu n văn

này để t́nh tón dự b́o l ợng kh́ CO2 và CH4 ph́t th i từ hồ chứa mà không cần ph i

trực ti p đo kh́ này ̉ hồ

Lu n văn đư đề xu t ph ơng trình dự báo kh năng ph́t th i khí nhà CO2, CH4

cũng nh ćc gi i pháp b o vệ nguồn n c thủy điện Sông Bung 4 để làm cơ s̉ đ nh

h ng tính toán phát th i khí CO2 và CH4 cho các hồ thủy điện khác

Kh́ h u là đ nh nghĩa phổ bi n về th i ti t trung bình trong kho ng th i gian dài

Th i gian trung bình chủn để x́t là 30 năm, nh ng có thể t̀y theo mục đ́ch sử dụng

Kh́ h u bao gồm ćc y u tố nhiệt đ , đ ̉m, l ợng m a, ́p su t kh́ quyển, ćc hiện

t ợng x y ra trong kh́ quyển và nhiều y u tố kh́ t ợng kh́c trong kho ng th i gian

dài ̉ m t v̀ng, miền x́c đ nh [33]

Hình 1.1 Phân lọi các v̀ng kh́ ḥu trên th́ gíi [33]

* Bi ́năđ̉i kh́ h u:

Bi n đổi kh́ h u là sự bi n đổi trạng th́i của hệ thống kh́ h u, có thể đ ợc nh n

bi t qua sự bi n đổi về trung bình và sự bi n đổi về ćc thu c t́nh của nó, đ ợc duy trì

trong m t kho ng th i gian đủ dài, điển hình là hàng th p kỷ hoặc dài hơn Nói ćch

kh́c, n u coi trạng th́i cân bằng của hệ thống kh́ h u là điều kiện th i ti t trung bình

và những bi n đ ng của nó trong vài th p kỷ hoặc dài hơn, thì bi n đổi kh́ h u là sự

bi n đổi từ trạng th́i cân bằng này sang trạng th́i cân bằng kh́c của hệ thống kh́ h u

[14]

* Hi ̣u ́ng nhƠ ḱnh:

Hiệu ứng nhà ḱnh, xu t ph́t từ effet de serre trong ti ng Ph́p, d̀ng để ch hiệu ứng x y ra khi năng l ợng bức xạ của tia śng mặt tr i, xuyên qua ćc cửa sổ hoặc ḿi

nhà bằng ḱnh, đ ợc h p thụ và phân t́n tr̉ lại thành nhiệt l ợng cho bầu không gian

bên trong, d n đ n việc s ̉i m toàn b không gian bên trong chứ không ph i ch ̉

những ch̃ đ ợc chi u śng

đ ợc ph n xạ lại thành ćc bức xạ nhiệt sóng dài M t số phân tử trong bầu kh́ quyển, trong đó tr c h t là đioxit cacbon và hơi n c, có thể h p thụ những bức xạ nhiệt này

và thông qú đó giữ hơi m lại trong bầu kh́ quyển Hàm l ợng của kh́ đioxit cacbon

vào kho ng 0,036 đư đủ để tăng nhiệt đ thêm kho ng 300C N u không có hiệu ứng

nhà ḱnh tự nhiên này nhiệt đ Tŕi Đ t của ch́ng ta ch vào kho ng -150C [33]

Hình 1.2 Nguyên nhân gây ra hiệu ứng nh̀ ḱnh [14]

* Kh ́ nhƠ ḱnh:

Kh́ nhà ḱnh là những kh́ có kh năng h p thụ ćc bức xạ sóng dài (hồng ngoại)

đ ợc ph n xạ từ bề mặt Tŕi Đ t khi đ ợc chi u śng bằng ́nh śng mặt tr i, sau đó

phân t́n nhiệt lại cho Tŕi Đ t, gây nên hiệu ứng nhà ḱnh Ćc khí nhà ḱnh chủ y u

1.1.1.2 Dĩn bín kh́ CO2 v̀ CH4 trong kh́ quyển nhiều năm

a Dĩn bín kh́ CO2 trong kh́ quyển nhiều năm

Nồng đ CO2 trong kh́ quyển ổn đ nh hợp ĺ (th ng là 278 ppm) tr c khi

công nghiệp hóa Kể từ đầu th kỷ 20, nồng đ CO2 đư tăng kho ng 40%, lên đ n

390% (Hình 1.2) Tốc đ tăng tr ̉ng của carbon dioxide trong kh́ quyển ̉ mức trung

bình kho ng 1,68 ppm m̃i năm Trong vòng 31 năm (1979 ậ 2010), trung bình

sinh ra trong giai đoạn tiền công nghiệp đư làm tăng m t l ợng bức xạ 1,66 ± 0,17

W/m2 L ợng kh́ th i trong qú khứ của ćc loại nhiên liệu hóa thạch và s n xu t xi măng đư đóng góp kho ng ba phần t của ćc bức xạ hiện tại, phần còn lại do những thay đổi sử dụng đ t [15]

Hình 1.3 Kh́ CO2 trong kh́ quỷn tăng trong các năm [14]

b Dĩn bín kh́ CH4 trong kh́ quyển nhiều năm

Giống nh CO2, nồng đ kh́ CH4 trong khí quyển ổn đ nh hợp ĺ tr c khi công

nghiệp hóa (th ng là 700 ppb) Kể từ khi công nghiệp hóa, nồng đ CH4 trong kh́

Hình 1.4 Kh́ CH4 trong kh́ quỷn tăng trong các năm [15]

Tỷ lệ gia tăng của kh́ CH4 gi m từ năm 1983 t i năm 1999, đạt đ n gần ng ỡng

ổn đ nh nguyên nhân là do sự suy gi m nền kinh t Liên Bang Xô Vi t đư gi m việc sử

dụng nhiên liệu hóa thạch Từ năm 1999 đ n 2006, nồng đ CH4 trong kh́ quyển ổn

đ nh, gần nh không thay đổi [15]

Tuy nhiên sự ổn đ nh này tồn tại không dài, đ n năm 2007 l ợng kh́ CH4 trên

toàn cầu đư bắt đầu tăng tr̉ lại Nguyên nhân là do nhiệt đ ̉ ph́a Bắc Cực tăng làm

cho ćc khối băng dần tan và gi i phóng kh́ CH4; nguyên nhân nữa là ̉ ćc v̀ng nhiệt

ra m t bức xạ kho ng 0,48 ± 0,05 W/m2

1.1.1.3 Ṃt số thông số thể hiện ḿc đ̣ ô nhĩm môi trừng nước

Để đ́nh gí ch t l ợng n c cũng nh mức đ gây ô nhiễm n c, có thể dựa vào

m t số ch tiêu cơ b n và quy đ nh của từng ch tiêu đó tuân theo Lu t B o Vệ môi

tr ng của m t quốc gia hoặc m t tiêu chủn quốc t quy đ nh cho từng loại n c sử

nhiên nh : đ pH, đ cứng, nồng đ oxy hòa tan, nồng đ sắt, nồng đ mangan, kim

loại nặng, đ đục, màu …

Về mặt hóa lý:

+ Màu: N c có màu là do các ch t b̉n trong n c gây nên Màu sắc của n c

nh h ̉ng đ n ch t l ợng khi sử dụng, nh h ̉ng đ n ch t l ợng của s n ph̉m Khi

n c chứa nhiều ch t lơ lửng, các loại t o, các ch t hữu cơ, ćc vi sinh v t sống ̉ các

tầng sâu và tầng đ́y, nơi thi u ánh sáng mặt tr i làm cho hoạt đ ng kém

+ Ð đục: N c sạch tự nhiên không chứa các ch t rắn lơ lửng nên trong suốt,

không màu Khi chứa các hạt sét mùn, vi sinh v t, hạt bụi, các ch t k t tủa thì n c tr̉ nên đục N c đục ngăn c n quá trình chi u sáng mặt tr i xuống đ́y thủy vực

+ Nhiệt đ : Nhiệt đ n c tự nhiên phụ thu c vào điều kiện của khu vực hay môi

tr ng khu vực

+ Tổng ch t rắn hòa tan TDS: là tổng số ćc ion mang điện tích, bao gồm khoáng

ch t, muối hoặc kim loại tồn tại trong m t khối luợng n c nh t đ nh, th ng đ ợc

TDS để làm cơ s̉ ban đầu x́c đ nh mức đ sạch của nguồn nu c Ch t rắn hòa tan

nh h ̉ng b̉i dòng ch y tự nhiên, l ợng n c th i do hoạt đ ng sinh hoạt s n xu t

của con ngu i đổ vào nguồn nu c

+ Ð d n diện: Ð d n diện liên quan đ n sự hiện diện của các muối kim loại

nh NaCl, KCl, Na2SO4, KNO3 trong nu c Khi n c có đ d n điện cao th ng liên quan đ n t́nh đ c hại của các ion tan trong nu c

+ Ð pH: Ð pH của n c là m t trong các ch tiêu cần kiểm tra đối v i ch t

l ợng nu c c p Giá tr pH đối v i n c tinh khi t pH = 7, n c có tính axit pH < 7,

n c có tính kiềm pH >7 Ð pH có nh h ̉ng l n đ n ćc điều kiện vi sinh v t sống

du i nu c, ć th ng không sống đ ợc khi pH < 4 hoặc pH > 10, sự thay đổi pH có liên quan đ n sự hiện diện của hóa ch t, axit, hoặc kiềm, có sự phân hủy các ch t hữu

cơ, sự hòa tan của m t số anion SO42-, hoặc −

+ Ð axit hoặc đ kiềm: Ð axit của n c trong tự nhiên là do CO hoặc các axit

vô cơ gây ra, CO có thể có trong n c do h p thụ từ không khí hoặc do quá trình sinh

h c chuyển hóa thành các ch t hữu cơ trong n c tạo thành CO2 và n c, các axit vô

cơ th ng có nhiều trong n c ngầm, khi ch y qua các vùng mỏ hoặc l p khoáng có

chứa các hợp ch t của l u huỳnh nh MeS, FeS2 Ð kiềm cao trong n c có nh

h ̉ng t i sự sống của các vi sinh v t trong n c, là nguyên nhân gây nên đ cứng trong n c Trong kiểm soát ô nhiễm n c thì đ kiềm là ch tiêu cần bi t để tính toán

cho quá trình trung hòa hoặc làm mềm n c hoặc các dung d ch đệm trung hòa axit sinh ra trong qú trình đông tụ

+ Nồng đ oxy hòa tan trong n c: Oxy hòa tan trong n c là l ợng oxy từ

không khí có thể hòa tan vào trong n c s tham gia vào qú trình trao đổi ch t, duy trì năng l ợng cho quá trình phát triển, sinh s n và tái s n xu t cho các sinh v t sống

d i n c Khi nồng đ DO quá th p hoặc quá cao, các loài sinh v t n c thi u oxy s

gi m hoạt đ ng hoặc ch t Do v y DO là ch số quan tr ng để đ́nh gí sự ô nhiễm

n c của thủy vực Khi ch số DO th p có nghĩa là n c có nhiều ch t hữu cơ, nhu cầu oxy hóa tăng, nên tiêu thụ nhiều oxy trong n c Khi ch số DO cao chứng tỏ n c có

nhiều rong t o tham gia vào quá trình quang hợp, gi i phóng oxy, ch số DO r t quan

tr ng để duy trì điều kiện hi u kh́ và là cơ s̉ để x́c đ nh nhu cầu oxy hóa h c (BOD)

+ Nhu cầu oxy sinh hóa: Nhu cầu oxy sinh hóa là l ợng oxy cần thi t để sinh v t

tiêu thụ trong quá trình oxy hóa các ch t hữu cơ hòa tan dễ phân hủy trong n c (đặc

biệt là n c th i)

Hợp ch t hữu cơ + O2

Oxy sử dụng trong quá trình này là oxy hòa tan trong nu c: Ch số BOD là thông

sinh v t phân hủy trong điều kiện hi u khí, ch số BOD ch ra l ợng oxy mà vi khủn

tiêu thụ trong ph n ứng oxy hóa các ch t hữu cơ trong nu c ô nhiễm, ch số BOD càng

cao chứng tỏ l ợng ch t hữu cơ có kh năng phân hủy sinh h c ô nhiễm trong n c

càng l n

+ Nhu cầu oxy hóa h c: Là l ợng oxy cần thi t cho quá trình oxy hóa các ch t

hữu hòa tan dễ phân hủy và khó phân hủy có trong n c thành CO2 và H2O COD biểu

th l ợng ch t hữu cơ có thể oxy hóa bằng hóa h c Trong thực t COD đ ợc đặc tr ng

cho mức đ các ch t hữu cơ trong n c ô nhiễm (kể c ch t hữu cơ dễ phân hủy và

khó phân hủy sinh h c)

+ Tác nhân hóa h c: Tác nhân hóa h c gây ô nhiễm n c bao gồm các kim loại

nặng, các anion −, −, −, thuốc b o vệ thực v t Các kim loại nặng trong

n c nh Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn v i nồng đ l n làm cho nu c b ô

nhiễm, các kim loại nặng không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa,

Vi khủn

CO2 + H2O

th ng t́ch lũy lại cơ thể sinh v t, vì v y chúng là các ch t đ c đối v i vi sinh v t, kim

giao thông, y t , công nghiệp, khai thác khoáng s n, m t số nguyên tố r t đ c đối v i

sinh v t, kể c nồng đ th p nh Hg, Cd, As Các ch t −, −, − , các nguyên

tố N, P, S ̉ nồng đ th p là các ch t dinh d ỡng đối v i t o và các vi sinh v t sống

trong cơ thể sinh v t và ng i

1.1.2 Cơ s̉ thực tiễn

Nguồn năng l ợng tạo ra từ đốt nhiên liệu hóa thạch cung c p điện cho toàn cầu

kho ng 68% vào năm 2007 và là nguyên nhân ch́nh th i ra kh́ nhà ḱnh t i bầu kh́

gi i thay th ćc công nghệ năng l ợng dựa trên nhiên liệu hóa thạch là công nghệ dựa

trên ćc nguồn tài nguyên t́i tạo Thủy điện đ ợc coi là năng l ợng sạch, công nghệ

th hệ ậ nổi b t trong số ćc công nghệ năng l ợng t́i tạo tạo vào năm 2013 tạo ra 16,3% năng l ợng điện trên th gi i và 75,1% tổng số năng l ợng điện từ nguồn tài

nguyên t́i tạo [18] Tuy nghiên những nghiên cứu gần đây cho th y, hồ chứa thủy điện có kh năng s n sinh kh́ nhà ḱnh vào kh́ quyển, đặc biệt là trong 20 năm đầu

t́ch của ćc hồ th ng thi u oxy, đặc biệt ̉ ćc v̀ng nhiệt đ i, là nguyên nhân ph́t

sinh trực ti p kh́ CH4 vào kh́ quyển [16] Th i gian l u n c trong hồ th ng lâu hơn

so v i ćc sông, k t hợp v i l ợng ch t dinh d ỡng cao thu n lợi cho sự phân hủy hữu

cơ tạo ra kh́ nhà ḱnh [17] Dữ liệu đ ợc công bố từ 85 hồ thủy điện kh́c nhau v i

phân bố toàn cầu nằm giữa 680 N và 250 S, t t c ćc hồ chứa đều ph́t sinh kh́ CH4 và

1994 [22] và t́nh đ n năm 2011 có ́t nh t 85 b́o ćo nghiên cứu t p trung về kh́ nhà

ḱnh từ hồ thủy điện Ćc nghiên cứu đư ch ra rằng hồ chứa nằm ̉ khu vực nhiệt đ i

có l ợng ph́t th i kh́ nhà ḱnh cao hơn so v i v̀ng ôn đ i [19] và ćc hồ ̉ khu vực

nhiệt đ i có l ợng ph́t th o kh́ CO2 và CH4 so v i ćc hồ chứa ̉ ćc v̀ng kh́c [20]

đặt l n trên th gi i đư tr̉ thành tr ng tâm của các cu c điều tra, nghiên cứu [23, 24,

25, 26]

Hình 1.5 Sơ đồ ḷch s̉ nghiên cứu về khí nhà kính và kh năng phát th i khí nhà

kính t̀ hồ thủy điện [8]

1.3 Quá trình hình thành khí nhà kính t ̀ m tăl uăv c t nhiên

1.3.1 Chu trình Cacbon trong một lưu vực tự nhiên

quang hợp là khí CO2 trong khí quyển Trong quá trình quang hợp cây xanh h p thụ

khí CO2 tổng hợp nên các hợp ch t hữu cơ tạo nên sinh khối thực v t (các hidrat

cacbon, ch t béo, ch t đạm, axit nucleic…) M t phần của sinh khối hữu cơ trực ti p

hình thành ch t hữu cơ đ t thông qua các chu trình x y ra ̉ vùng quyển rễ hoặc l u trữ trong cơ thể sinh v t sống cho đ n khi nó ch t đi và b phân hủy Cacbon có thể gi i

phóng từ đ t d i dạng CO2 thông qua quá trình hô h p Đ t cũng là m t nơi sinh ra

CH4 (g i là quá trình Mêtan hóa trong điều kiện y m khí) CH4 có thể b oxy hóa b̉i

các vi khủn Mêtan hóa và khu ch tán từ đ t vào môi tr ng không khí Đối v i

những v̀ng đ t ̉ v trí cao thì quá trình hình thành CH4 ít x y ra Trong đ t ng p n c, điều kiện khử chi m u th và quá trình hình thành CH4 và gi i phóng nhiều hơn so

v i đ t ̉ điều kiện thoáng khí

Cacbon vô cơ và cacbon hữu cơ đ ợc chuyển đổi trong hệ thống l u vực (sông,

cơ hòa tan hoặc cung c p cho quá trình hô h p thực v t thủy sinh CH4 b oxy hóa

trong đ t và n c hoặc gi i phóng ra ngoài khí quyển Phần không thót ra đ ợc l u

lại trong l u vực hoặc thoát ra khí quyển d i hạ l u [16]

Hình 1.6 Chu trình khí nhà kính t̀ một lưu vực tự nhiên

(Nguồn: UNESCO/IHA, 2008)

1.3.2 Chu trình Cacbon trong một hệ sinh thái thủy sinh

Chu trình cacbon trong hệ sinh thái thủy sinh đ ợc mô t trong Hình 1.7 Khối

hữu cơ của hệ sinh thái thủy sinh bao gồm các sinh v t d d ỡng, tự d ỡng còn sống hay đư ch t đi và tổng hợp từ các hệ sinh th́i môi tr ng xung quanh L ợng ch t hữu

cơ phụ thu c vào hàm l ợng các ch t dinh d ỡng có trong n c Quá trình quang hợp

d i n c phụ thu c vào đ đục và hàm l ợng các ch t dinh d ỡng (Nitơ, Phốt pho,

Silic) tạo sinh khối (trong đó kho ng 40 - 50% là cacbon) và gi i phóng O2 Cacbon

đ ợc đồng hóa từ CO2 trong hợp ch t hữu cơ đ ợc g i là cacbon hữu cơ Sinh v t tự

d ỡng chủ y u là t o và thực v t phù du Trong hệ sinh thái thủy sinh, sinh v t tự

d ỡng sử dụng CO2hòa tan, đó là ćc hợp ch t vô cơ của cacbon cụ thể (HCO3-/CO32-)

Nồng đ các hợp ch t của cacbon trong l u vực sông có thể tăng cao do nh h ̉ng tác

đ ng nhân tạo

Hình 1.7 Chu trình cacbon trong hệ sinh thái thủy sinh

Các hợp ch t hữu cơ m t phần tồn tại trong sinh khối, sinh v t sống, môi tr ng

n c và m t phần đ ợc tích tụ trong trầm tích Trong quá trình phân hủy các hợp ch t

hữu cơ (hay g i là Oxy hóa hợp ch t hữu cơ) gi i phóng khí CO2 và CH4 và m t số

loại khí khác [19]

1.3.3 Sự hình th̀nh kh́ Mê tan trong môi trường thủy sinh ým khí

Kh́ Mêtan đ ợc hình thành trong điều kiện y m khí, nó là k t qu hoạt đ ng của

nhóm vi sinh v t có tên là Achaea và đ ợc g i là quá trình Mêtan hóa Quá trình

Mêtan hóa hình thành khi các hợp ch t hữu cơ trong trầm tích b phân hủy b̉i các vi

sinh v t kỵ kh́ trong điều kiện không có khí oxy Sự mêtan hóa diễn ra đa dạng trong ćc môi tr ng sống kỵ khí ví dụ nh n c biển, n c ng t, đầm lầy, đ t ng p n c

Quá trình Mêtan hóa có thể đ ợc phân làm 4 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân d i tác dụng của các loại men khác nhau do

nhiều loại vi sinh v t ti t ra (vi khủn Closdium, bipiclobacterium, bacillus gram âm

không sinh bào tử, staphy loccus), các ch t hữu cơ phức tạp nh hydratcacbon, protein,

lipit dễ dàng b phân hủy thành các ch t hữu cơ đơn gi n, dễ bay hơi nh etanol, ćc

axit b́o nh axit axetic, axit butyric, axit propionic, axit lactic… và ćc khi CO2, H2

và NH3

+ Giai đoạn 2: Giai đoạn axit hóa là giai đoạn lên men hay giai đoạn đầu của quá

trình bán phân hủy nh các vi khủn Acetogenic bacteria (vi khủn tổng hợp axetat),

Glyxerin và các axit béo thành các axit có phân tử l ợng th p hơn nh C2H5COOH,

C3H7COOH2, CH3COOH, m t ít khí hydro và khí CO2…

+ Giai đoạn 3: (Giai đoạn Axetat hóa) Các vi khủn tạo Mêtan ch a thể sử dụng

đ ợc các s n ph̉m của ćc giai đoạn tr c (1 và 2) để tạo thành Mêtan nên ph i phân

gi i ti p tục để tạo thành các phân tử đơn gi n nhỏ hơn nữa (trừ axit acetic), nh các vi

khủn Axetat hóa S n ph̉m của quá trình phân gi i này gồm axit acetic, H2, CO2

CH3CH2OH (ethanol) + H2O ➔ CH3COO- + H+ + 2H2

CH3CH2COO- (propionic) + 3H2O ➔ CH3COO- + HCO3- + H+ + 3H2

CH3(CH2)2COO- (butyric) + H2O ➔ 2CH3COO- + H+ + 2H2

Giai đoạn này, nh các vi khủn Axetat hóa phân gi i các s n ph̉m của giai đoạn

hình thành Mêtan, bắt đầu giai đoạn phân hủy

+ Giai đoạn 4: hình thành kh́ Mêtan Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình

phân gi i kỵ khí tạo thành h̃n hợp s n ph̉m, trong đó kh́ Mêtan chi m thành phần

l n

Quá trình hình thành khí Mêtan bằng 3 con đ ng:

1- Nh vi khủn Hydrogenotrophic methanogen sử dụng co ch t là hydro và

Nghiên cứu của Louis và c ng sự (2005) cho th y khí CH4 sinh ra tốt nh t ̉

nhiệt đ 25 ậ 300C; đ pH là m t y u tố kiểm soát các hoạt đ ng khí CH4 v i giá tr tối

u kho ng 6 - 8 [9]

* Khí CH 4 hình thành t ̀ tr m tích

Khi các b t khí CH4 đ ợc hình thành trong trầm tích, có nhiều y u tố môi tru ng

có thể giúp chúng thoát ra khỏi lực hút của trầm tích Khi b t khí thoát khỏi trầm tích,

chuyển đ ng của ch́ng đ ợc kiểm soát b̉i ćc cơ ch v t lý Y u tố có t́c đ ng l n

nh t là gi m áp lực n c nh thủy triều ̉ các vùng ven biển (Martens và Val Klump,

1980) hoặc gi m mực n c trong hồ chứa (Ostrovsky, 2003) Trong quá trình thoát ra

khỏi trầm tích, CH4 ít x y ra sự t ơng t́c hoặc oxi hóa khi đi lên c̀ng c t n c Năm 2010 Algar và Boudreau đư đề xu t m t cơ ch có thể gi m áp lực thủy tĩnh trong m t thủy vực, v tŕ có đ sâu nơi mà hạn ch sự hình thành b t khí CH4 s

cho phép b t kh́ v ợt qua áp lực trầm tích và chuyển đ ng đi lên Kh năng gi i phóng kh́ đ ợc nghiên cứu là có mối quan hệ v i gi m áp su t không khí (Mattson và

Likens, 1990) Tóm lại kh thoát khí CH4 khỏi trầm tích phụ thu c vào áp su t khí

quyển, v n tốc dòng ch y, hay thủy triều (Casper và c ng sự, 2000), nhiệt đ tăng làm

đ tan CH4 gi m (Chanton và Martens, 1989), phụ thu c vào tốc đ gió [28]

1.4 Nh ng y ́u t ̉nhăh ̉ng t́i kh̉ nĕngăph́tăth̉i khí nhà kính t̀ h̀ th̉y địn

1.4.1 Quá trình cacbon hữu cơ v̀o hồ chứa

vào tốc đ dòng ch y của khu vực)

n c và thực v t phù du trong hay trên mặt n c ̉ ćc l u vực n c rút xung quanh

hồ chứa, phụ thu c vào việc cung c p dinh duỡng và ánh sáng

nghiệp, cụm công nghiệp, làng nghề nh n c th i s n xu t, rác th i, đ t th i xuống

luu vực

Sự xâm nh p của rác th i, ch t th i sinh hoạt, chăn nuôi

Xói mòn đ t ̉ vùng b hồ chứa (tăng l ợng cacbon hữu cơ xuống hồ)

1.4.2 Các điều kiện dẫn đ́n s n sinh các lọi kh́ nh̀ ḱnh

l u vực tùy thu c vào các sinh v t thủy sinh, nhiệt đ , oxy hòa tan, các ch t dinh

duỡng, sự oxy hóa cacbon hòa tan khi có ánh sáng, sự mêtan hóa và quá trình Nitrat

hóa và khử Nitrat

1.4.3 Quy trình nh hửng đ́n sự phân bố của kh́ nh̀ ḱnh trong các hồ chứa

Xáo tr n n c trong hồ;

Ŕt qua đ p tràn, tuabin ph́t điện;

Quá trình oxy hóa CH4 trong n c hoặc trầm tích, tùy thu c vào sự phân tầng v t

lý, oxy hòa tan, ức ch b̉i ánh sáng, mức đ dinh d ỡng và nhiệt đ ;

Các y u tố v t lý tầng n c mặt để thực v t thủy sinh sinh tr ̉ng và phát triển

(tiêu thụ CO2), phụ thu c chủ y u vào ́nh śng và l ợng dinh d ỡng có sẵn

CH NGă2

Đ IăT NGăVÀăPH NGăPHÁPăNGHIÊNăCỨU

2.1.ăĐặcăđiểm khu v c nghiên ću

2.1.1 Đặc đỉm hồ chứa thủy điện sông Bung 4

Dự án thủy điện Sông Bung 4 nằm ̉ ph́a th ợng nguồn sông Vu Gia thu c

b o tồn thiên nhiên Sông Thanh, m t phần của khu b o tồn này b trực ti p nh h ̉ng

b̉i hồ chứa Dự án nằm trong hành lang b o tồn sinh h c đ ợc xác nh n b̉i H i ngh

th ợng đ nh ćc n c tiểu vùng sông Mê Kông m̉ r ng năm 2005 [27]

Hình 2.1 Ṿ trí công trình thủy điện sông Bung 4 [27]

ch t 195 m; dung tích hồ chứa 510,8 triệu m3; diện t́ch l u vực 15,65 km2 [27]

Hình 2.2 Sơ đồ ṿ trí hồ thủy điện sông Bung 4 [27]

2.1.2 Điều kiện đ̣a hình

nhánh l n nh t của sông Vu Gia, nằm ̉ phía Tây Bắc của l u vực sông Vu Gia Sông

Bung có chiều dài kho ng 130 km, ch y từ biên gi i Lào đ n sông Cái gần huyện

Thanh Mỹ Phần sau hợp l u v i sông Cái g i là sông Vu Gia Phía nam của l u vực sông Bung có đ cao lên t i 1200 m so v i mực n c biển, phía Bắc có đ cao lên t i

1800 m Tổng diện t́ch l u vực sông Bung tính t i điểm hợp l u v i sông Cái là

kho ng 2500 km2 T́nh đ n khu vực đ p, l u vực là 1519 km2 [27]

2.1.3 Điều kiện đ̣a chất

2.1.3.1 Địa chất thủy văn

Điều kiện đ a ch t thủy văn tại khu vực đ p có thể đ ợc tóm tắt nh sau:

▪ Kh́ h u trong khu vực nóng, ̉m, m a nhiều, do v y hệ thực v t t ơng đối ph́t triển tạo điều kiện giữ đ ợc tầng n c ngầm kh́ dày (gần v i mực n c bề mặt) vào m̀a m a;

giữa m̀a khô và m̀a m a Ćc tầng n c ngầm th ng không b gi i hạn và do đặc điểm kh́ h u, ćc tầng n c này thót đi cũng nhanh;

hóa th p, nhỏ hơn 300 mg/l, chủ y u tồn tại d i dạng hydro cacbonat canxi, magiê hoặc hydrocacbonat natri, kali T́nh ch t hóa h c của n c ngầm không gây ăn mòn đối v i bê tông [27]

2.1.3.2 Địa chất kín tạo khu vực hồ ch́a

Các v a đ́ hiện hữu trong khu vực hồ chứa gồm Ńi Vũ, Sông Bung, An Điềm

và B n Giang, Qu Sơn V a đ́ cổ nh t trong khu vực hồ chứa là Ńi Vũ v i đ́ thạch

anh Va đ́ Sông Bung là đ́ ćc k t xanh xám giao k t v i đ́ cac k t hạt m n màu tím

Va đ́ An Điềm là đ́ ćt k t Acco và đ́ ćt k t hạt thô V a đ́ B n Giang - Qu Sơn

là đ́ lửa, chủ y u là loại granodiorit Trong khu vực hồ chứa không có đ́ vôi

Tính th m của đ t, đ́ tàn t́ch là ̉ mức 3*10-4 m/s Phía bên trái của hồ chứa là

vùng châu thổ sông A V ơng Kho ng cách giữa hai dòng n c ̉ kho ng từ 1 đ n 5

km Mực n c ngầm giữa hai dòng n c nằm ̉ 750 m đ n 770 m, tức là ̉ mức cao hơn mực n c hồ chứa Vùng châu thổ sông Thanh nằm ̉ phía bên ph i của hồ chứa

cũng cao hơn mực n c hồ chứa [27]

2.1.3.3 Đất

Đ t trong l u vực sông Bung chủ y u là các loại đ t Fluvisols (diện tích kho ng

17 km2), ferric acrisols (1935 km2), đ t acrisols ̉m (465 km2), rhodic ferrisols (4 km2)

và umbri gleysols(6km2) (Nguồn: SWECO International 2006)

Hình 2.3 B n đồ đất của lưu vực sông Bung

(Nguồn: SWECO International 2006)

2.1.4 Điều kiện kh́ ḥu, thủy văn

2.1.4.1 Khí hậu

L ợng m a: Có 12 trạm đo m a trên l u vực sông Vu Gia ậ Thu Bồn, v i các số

liệu đo đạc từ năm 1997 Ćc v trí trạm đ ợc trình bày trong hình 2.4 Có 2 trạm tại

Đà Nẵng và Trà My là các trạm đo đầy đủ các y u tố khí h u Việc phân bố các trạm

đo m a t ơng đối tốt, tuy v y trên hình 2.4 có thể nh n th y phía tây của l u vực, gần

biên gi i Lào có it trạm hơn Tại v tŕ đ p Sông Bung 4 l ợng m a bắt đầu đ ợc đo đạc từ năm 2003

Hình 2.4 Các tṛm kh́ tượng – thủy văn ṭi lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn [27]

Các trạm đo m a có thể chia thành 4 nhóm, đại diện cho những vùng khác nhau

B ng 2.1 Lượng mưa trung bình tháng v̀ lượng mưa trung bình năm (mm) đo ṭi

ṿ tŕ đ̣p Sông Bung 4 (t̀ năm 2000 - 2005)

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12

36 19 37 86 205 183 132 181 313 552 400 128

(Nguồn: SWECO International 2006)

2.1.4.2 Nhiệt đ̣

Số liệu về nhiệt đ có sẵn tại các trạm đo kh́ h u tại Đà Nẵng và Trà My từ năm

1077 Nhiệt đ cao nh t vào tháng 6, tháng 7, nhiệt đ th p nh t vào tháng 12, tháng 1

Nhiệt đ th p nh t trong ngày do hai trạm này ghi nh n đ ợc là 10 0C, nh ng nhiệt đ trung bình th́ng th ng trên 20 0C t t c các tháng Tại đ p Sông Bung 4 nhiệt đ hàng ngày đ ợc đo từ năm 2003 (PEEC3 2010A)

2.1.4.3 Thủy văn

Sông Thu Bồn ch y từ phía Nam sang Tây Nam xuống Giao Thủy Sông Vũ Gia

ch y từ phía Tây xuống Ái Nghĩa Từ những v trí này xuôi ra biển có r t nhiều những

phần giao nhau giữa các dòng sông, r t khó để tính tổng l ợng dòng ch y phân bố trên

l ợng n c tức th i m̃i ngày C hai dòng sông này đều ch y ra biển tại Đà Nẵng và

H i An

B ng 2.2 Mực nức đo được ṭi tṛm Sông Bung 4 (m a.s.l)

Cao nh t Th p nh t Trung bình Sông Bung 4 Sông Bung (Vu

(Nguồn: SWECO International 2006)

Diện t́ch l u vực đ n biển là 1209 km2 v i tổng l ợng dòng ch y trung bình năm

nh t là sông Cái và sông Bung (SWECO International 2006)

B ng 2.3 Dòng ch y trung bình năm ṭi đ̣p Sông Bung 4

V trí Sông Diện tích Dòng ch y trung bình năm (m3

/s)

(Nguồn: SWECO International 2006)

2.1.5 T̀i nguyên sinh ṿt v̀ đa ḍng sinh học thủy sinh trên hệ thống sông

Vu Gia

2.1.5.1 Sinh thái thủy sinh

Khu vực hồ chứa có lòng sông r ng hơn 30 m, m t số ch̃ r ng hơn 100 m N c

̉ khu vực này ch y nhanh, nhiều đoạn n c ch y xi t K t c u nền đ́y sông là đ́ t ng, đ́ cu i, sỏi M t số v trí d c sông Bung có các b cát hoặc cát pha phù sa Những cây

to trong rừng đư b chặt từ nhiều năm tr c đây, do v y l p thực v t ̉ đây ch là do

những cây nhỏ, trung bình, cây bụi tạo nên L p phủ thực v t khá dày d c hai bên Hồ

chứa Khu vực này có mức đ đa dạng của các loài thủy sinh r t cao, phong phú [27]

2.1.5.2 Đa dạng sinh học thủy sinh trên hệ thống sông Vu Gia

K t qu kh o sát về hệ sinh thái thủy sinh x́c đ nh đ ợc 78 loài thực v t nổi

thu c 26 h , 45 lài t o, 4 loài rêu, 40 loài đ ng v t nổi thu c 15 h ; 48 nhóm đ ng v t đ́y Trong số đó có m t số loài tôm ch a từng đ ợc bi t đ n tr c đây

Th c v t n ̉i

Có 78 loài thực v t nổi thu c 26 h của các hệ Bacillariophyta, Chlorophyta, Cyanobacteria, Pyrophyta, Xanthophyta và Euglenophyta đ ợc tìm th y Trong số đó

hệ Bacillariophyta có 33 loài, chi m u th (42.3%) trong tổng số thành phần loài thực

v t nổi M t đ thực v t nổi trên sông Bung và sông Vu Gia nhìn chung th p, kho ng

từ 2 ngàn đ n 9 ngàn t bào/lít M t đ và sinh khối của thực v t nổi ̉ phần th ợng

l u sông Bung th p hơn ̉ phần hạ l u của sông Vu Gia

Trong đoạn khu vực hồ chứa có nhiều giống Bacillariophyta phylum (Melosira,

Diatoma, Fragillaria, Synedra), những giống này th ng chi m u th trong quần thể

thực v t thuỷ sinh Tuy v y loài chi m u th lại luôn thay đổi theo th i gian và thay đổi d c theo v trí sông

Loài bám ŕ (periphyton)

Nhóm các loài bám rễ là tên g i của m t nhóm loài có cùng chức năng sinh thái

Nhóm này bao gồm t o, rêu, n m và vi khủn ậ chúng sống trên nền đáy của sông Có

22 loài Bacillariophyta trong số 47 loài t o tìm th y trong các m u loài bám rễ l y tại

khu vực nu c ch y xi t của sông Bung Ðiều này ch ra rằng tại sông Bung t o cát

sống ̉ phần đ́y sông là loài v ợt tr i nh t rong nhóm này Tuy v y t o sợi thu c loại

t o xanh (Chlorophyta phylum) nh Spirogyra ionia, S azygospora, và S prolifica cũng là những loại t o chi m thành phần chính trong sinh khối của nhóm này

Ð ng v t đáy

Ng i ta đư tìm th y 48 nhóm đ ng v t đáy Những nhóm này bao gồm 10 loài

giáp xác, 19 loài đ ng v t thân mềm, 10 h các u trùng côn trùng Hầu h t những loài

tìm th y là những loài phân bố r ng rãi trong vùng Ðông Nam Á, tuy v y cũng có m t

số loài ch xu t hiện tại những vùng núi của miền trung Việt Nam, ví dụ nh ćc loài

giáp xác Potamon frustorferi, Vietopotamon aluoiensis và Atya moluccesis M t số loài tôm nh Macrobrachyum sp.1, Macrobrachyum sp.2 và Macrobrachyum sp.3

tr c đây ch a bao gi đ ợc phát hiện th y tại Việt Nam

Cá và đánh bắt cá

Thành phần loài thông qua việc phỏng v n nhân dân đ a ph ơng, phân tích

vực nhánh Khe Vinh và kh o sát trên các chợ d c sông Vu Gia cho th y có 107 loài cá

thu c 31 h , 9 b Trong số đó b Cypriniformes có 59 loài, chi m 55,1 % tổng số các

loài

2.1.6 ảiện tṛng môi trường hồ thủy điện Sông Bung 4

2.1.6.1 Không khí

Hiện tại, ch a có trạm quan trắc môi tr ng không khí nào cố đ nh đ ợc đặt

trong khu vực Dựa vào k t qu quan trắc đ nh kỳ ćc đợt của công ty thủy điện Sông

Bung theo quy t đ nh số 2538/QĐ ậ BCT cho th y không khí ̉ trong khu vực r t tốt đây không có nguồn phát th i khí nào do hoạt đ ng công nghiệp, m t đ giao thông

trong khu vực cũng th p

Ghi chú: Dấu trừ (-) biểu thị không có quy định trong QCVN

(Nguồn: Báo cáo quan trắc định kỳ thủy điện Sông Bung 4 – 2018)

2.1.6.2 Tíng ồn

ng n núi cao Có m t số khu vực nhà dân r i rác quanh khu vực th ợng l u d c theo

Ghi chú: Dấu trừ (-) biểu thị không có quy định trong QCVN

(Nguồn: Báo cáo quan trắc định kỳ thủy điện Sông Bung 4 – 2018)

B ng 2.6 Ṿ trí lấy mẫu quan trắc chất lượng nức mặt

KỦăhịuăm u NgƠyăl yăm u V ătŕ l yăm uăquanătrắc Điêuăkịnăth iătít

M1 31/3/2018 Tại hạ l u sông Bung sau kênh

B ng 2.7 Ḱt qu đo đ̣c, phân tích các mẫu nức mặt

STT Tênăthôngăs Đ năv tính Ḱtăqủ

QCVN MT:2015/BTNMT

Ghi chú: Dấu trừ (-) biểu thị không có quy định trong QCVN

(Nguồn: Báo cáo quan trắc định kỳ thủy điện Sông Bung 4 – 2018)

2.2 Cách ti ́p c n và gỉi quýt v năđ nghiên ću

Cách ti p c n gi i quy t v n đề nghiên cứu nh sau:

B c 1: Tham kh o tài liệu và lựa ch n khu vực nghiên cứu

B c 2: Thu th p các thông tin về đối t ợng nghiên cứu

B c 4: Phân tích xử lý số liệu, xây dựng mô hình tính toán K t lu n và ki n

ngh

Hình 2.5 Sơ đồ các bức thực hiện [8]

2.3.ăĐ aăđiểm và th i gian nghiên ću

2.3.1 Đ̣a đỉm nghiên cứu

Đ a điểm nghiên cứu ̉ 4 v trí khác nhau trên hồ thủy điện Sông Bung 4 đ ợc

trình bày cụ thể tại hình 2.6

Hình 2.6 Ṿ trí lấy mẫu đ̉ nghiên cứu

L y m u n c và khí tại 4 v trí khác nhau Các m u n c đ ợc phân tích các ch

tiêu sau: Nhiệt đ , DO, COD, đ kiềm, nitrat, tổng phốt pho, pH, TDS, đ d n điện

ch y vừa Có nhiều cây

2.4.ăĐ iăt ng và ph m vi nghiên ću

2.4.1 Đối tượng nghiên cứu

-Khí nhà kính (CO2 và CH4) phát th i từ hồ Thủy điện Sông Bung 4 là hai khí đứng đầu trong danh sách các khí gây hiệu ứng nhà kính;

-Các thông số ch t l ợng n c cơ b n tại hồ Thủy điện Sông Bung 4 (nhiệt đ ,

-Mô hình hồi quy và phần mềm Eview

2.4.2 Pḥm vi nghiên cứu

Khu vực hồ chứa Thủy điện Sông Bung 4, nằm trên l u vực sông Bung chi m

m t diện tích khá l n xã Zuôih và xã Tà Pơơ, huyện Nam Giang, t nh Qu ng Nam

đ ng Xô Vi t Nghệ Tĩnh, ph ng Khuê Trung, C̉m Lệ, Đà Nẵng) Sử dụng ćc k t

qu nghiên cứu trong và ngoài n c đư có nh Đ́nh gí ph́t th i kh́ nhà ḱnh của hồ thủy điện Sơn La [8], Fluxes of CH4 ,CO2, and N2O in hydroelectric reservoirs Lokka and Porttipahta in the northern boreal zone in Finland [15], Hydroelectric reservoirs as

anthropogenic sources of greenhouse gases [19] …

2.5.2 Phương pháp tổng hợp v̀ phân t́ch số liệu

mềm Eviews để phân t́ch mối liên hệ và t́c đ ng qua lại giữa ch́ng đồng th i dự b́o mối liên hệ giữa ćc y u tố thông qua mối liên hệ t ơng quan Sau đó tổng hợp số liệu

v biểu đồ, đ a ra ćc nh n x́t và đ́nh gí m t ćch đầy đủ

2.5.3 Phương pháp mô hình hồi quy

Trên th gi i: Mô hình hồi quy đ ợc Amit Kumar và M P Sharma sử dụng để

hồ kh́c Nghiên cứu khẳng đ nh ph́t th i khí CO2 và CH4 có mối liên quan chặt ch

đ n ch t l ợng n c

Việt Nam: Mô hình hồi quy đ ợc ứng dụng để dự b́o trong nhiều lĩnh vực về môi tr ng, thủy văn, kh́ h u …Đối v i lĩnh vực môi tr ng mô hình hồi quy đư đ ợc Nguyễn Hữu Hu n ́p dụng để xây dựng ph ơng trình dự b́o kh năng ph́t th i kh́

H2S trên sông Tô L ch [5]

u điểm của mô hình hồi quy là ́p dụng đ ợc v i nhiều thông số thực nghiệm

có ćc đơn v đo kh́c nhau nh ng ćc y u tố thực nghiệm ph i c̀ng th i điểm đo N i dung của ph ơng ph́p là tìm ra ph ơng trình mô t ćc mối quan hệ giữa ćc y u tố

ch t l ợng n c nh : Nhiệt đ , DO, COD, đ kiềm, nitrat, tổng phốt pho, pH, TDS,

đ d n điện v i kh́ CO2 , CH4đo đ ợc ̉ ćc v tŕ và trong th i gian nghiên cứu Dựa trên ćc mối quan hệ này xây dựng ph ơng trình dự b́o kh năng ph́t th i kh́ CO2 ,

CH4.Ph ơng trình hồi quy nhiều bi n có dạng tổng qút:

Hệ số x́c đ nh R2

Trong đó:

Yk là bi n phụ thu c (CO2 và CH4), k là bi n đ c l p X;

� là hệ số tự do, � , ,…,� là hệ số hồi quy riêng hay hệ số góc;

R2 là hệ số x́c đ nh (hệ số t ơng quan), R2 có gí tr từ 0 đ n 1, là đại l ợng

đo l ng mức đ ph̀ hợp của hàm hồi quy

Theo ĺ thuy t tón h c của ph ơng ph́p mô hình hồi quy thì ćch đ́nh gí mối liên hệ từ hệ số t ơng quan nh sau:

B ng 2.9 Đánh giá mối liên hệ t̀ hệ số xác đ̣nh [31]

Tổng

N PO4

điện

2.5.4 Phương pháp lấy mẫu, b o qu n mẫu v̀ phương pháp xác đ̣nh

2.5.4.1 Lấy mẫu nước

* L y m u n c mặt đ ợc thực hiện theo h ng d n của ćc tiêu chủn quốc gia:

* Ćc ph ơng ph́p phân t́ch m u đ ợc trình bày ̉ b ng 2.7 Quá trình phân tích

m u đ ợc thực hiện tại phòng th́ nghiệm của Phân viện khoa h c an toàn vệ sinh lao

đ ng và b o vệ môi tr ng miền Trung

B ng 2.11 Các thông số nức mặt v̀ phương pháp xác đ̣nh

* Nguyên lý l y m u khí CO2: Thi t b l y m u bao gồm máy Kimoto ậ HS7

đ ợc k t nối v i h p l y m u (Ḱch th c h p trên mặt hồ thủy điện Sông Bung H p

l y m u CO2 là hình trụ ḱn, đ ợc thi t k theo Rochette và Nikita (2008) đề xu t thi t

k cơ b n của h p l y m u và ph i đ́p ứng đ ợc yêu cầu của chiều cao của h p không

nhỏ hơn 10 cm, mức đ ng m sâu vào bề mặt hồ là từ 5cm tr̉ lên [29] Ḱch th c của

h p thu khí CO2: chiều dài x chiều r ng x chiều cao = 80 cm x 35 cm x 20 cm, trong

đó phần ng p n c là 7 cm, chiều cao hữu dụng của h p l y m u là 13 cm Không khí

trong h p ḱn đ ợc hút b̉i máy Kimoto ậ HS7 v i l u l ợng 2 ĺt/ph́t và đ ợc h p

thụ b̉i dung d ch Ba(OH)2, không khí qua máy thu khí không còn CO2, ti p tục quay

tr̉ lại h p kín nhằm đầy khí CO2 còn ̉ trong h p Th i gian thu m u: 10 phút

Hình 2.9 Thít ḱ hộp lấy mẫu quan trắc khí CO2

Khí CO2 h p thụ v i dung d ch Ba(OH)2 tạo thành k t tủa BaCO3 Dựa vào

nguyên tắc trên cho không khí có CO2 tác dụng v i m t l ợng d dung d ch Bary

hydroxit Chủn đ lại l ợng d Ba (OH)2 bằng axit oxalic

Dựa vào cân bằng v t ch t, tỷ lệ phát th i CO2đ ợc tính theo công thức:

RCO2 = (Rh pậ RCậ RI)*V/S/T

Trong đó:

RCO2 là l ợng phát th i khí CO2 (mg/m2/gi )

Rh p là tổng l ợng khí CO2 thu đ ợc trong h p thu khí (mg)

RClà l ợng khí CO2 có sẵn trong không khí có sẵn trong h p l y m u (mg)

RIlà l ợng khí CO2 tuần hoàn lại trong h p l y m u (RI = 0)

chụp lên bề mặt để thu khí, hút khí ̉ th i điểm 0 phút (nhằm x́c đ nh l ợng khí CH4

ban đầu có trong h p kín), 10 phút, 20 phút Hút khí từ buồng khí bằng xilanh L u kh́

trong ống thủy tinh trung tính, thể t́ch 20,0 ml đư đ ợc h́t chân không Ḱch th c

h p thu khí CH4 là (chiều dài x chiều r ng x chiều cao) = 80 cm x 35 cm x 20 cm,

30]

Công thức x́c đ nh tỷ lệ phát th i khí CH4 là

RCH4 = ∆�/∆ *V/S Trong đó:

RCH4 là l ợng phát th i khí CH4 (mg/m2/gi )

∆�/∆ là tốc đ tăng nồng đ khí CH4 trong buồng kín (mg/m3/gi )

V là thể tích h p l y m u (m3)

S là diện tích ti p xúc bề mặt phát th i của h p l y m u (m2)

M u kh́ ngay sau khi đ ợc l y về, đ ợc phân tích nồng đ khí bằng máy sắc kí

khí GC17A sử dụng c t mao qu n và detector FID v i khí mang là N2

Hình 2.10 Hình nh lấy mẫu nức và khí trên hồ thủy điện Sông Bung 4

2.5.4.5 Phương pháp xử lý số liệu:

Dùng phần mềm excel và phần mềm thống kê Eviews để phân tích và xử lý

thống kê các k t qu nghiên cứu