Phú dưỡng là một trong những vấn đề chất lượng nước điển hình thường xảy ra ở các thủy vực, đặc biệt là các vùng nước tĩnh, nông. Bài viết này sẽ kế thừa kết quả đánh giá lan truyền ô nhiễm từ các kịch bản sự cố nêu trên, để xác định mức độ phú dưỡng hóa nguồn nước theo nồng độ amoni.
Trang 1DỰ BÁO CẤP ĐỘ PHÖ DƯỠNG HÓA NƯỚC MẶT DO SỰ CỐ XẢ NƯỚC THẢI TỪ CÁC HOẠT ĐỘNG KINH TẾ VEN BIỂN ĐÔNG NAM BỘ
Nguyễn Văn Phước và Nguyễn Thị Thu Hiền
Hội Nước và Môi trường TP Hồ Chí Minh
TÓM TẮT
Thống kê kết quả quan trắc tại khu vực i n Đông Nam Bộ từ - 8 cho thấy, trong môi trường nư c i n khu vực Đông Nam Bộ, sự phát tri n của tảo chủ yếu phụ thuộc vào thông số N-NH4 + Dựa trên kết quả phân hạng mức ộ phú ưỡng h a ựa vào nồng ộ N-NH4 + ối v i các kịch ản sự cố môi trường khu vực Đông Nam Bộ, ự áo các hoạt ộng công nghiệp là nguồn nguy cơ cao nhất, gây hiện tượng tảo nở hoa cấp IV-V , chế iến và nuôi trồng thủy sản c khả năng gây phú ưỡng ở cấp ộ II ến III, trong khi , các trạm
xử lý nư c thải tập trung tại khu ô thị Cần Giờ là nguồn c nguy cơ thấp nhất
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Phú dưỡng là một trong những vấn đề chất lượng nước điển hình thường xảy ra ở c c thủy vực, đặc iệt là c c vùng nước tĩnh, nông Chúng làm tăng c c chất lơ lửng, chất hữu cơ, làm suy giảm lượng ôxy trong nước, nhất là ở tầng dưới sâu, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước và hệ sinh th i nước Theo nhiều nghiên cứu, nguyên nhân d n đến hiện tượng phú dưỡng
ao gồm: nồng độ c c chất dinh dưỡng trong thủy vực cao, đặc iệt là c c muối đa lượng nitơ và
phôtpho (Blomqvist et al., 1994, nhiệt độ nước ấm, cường độ chiếu s ng, pH cao, hàm lượng
CO2 thấp (Cron erg and Annadotter, 2006; Zimba et al., 2006) Dấu hiệu nhận iết của sự phú
dưỡng của nước là sự lan rộng c c thực vật trôi nổi kết thành è, mảng trên ề mặt nước và trong tầng nước s t mặt (Horne and Goldman, 1994)
Tảo ph t triển nhờ c c yếu tố dinh dưỡng chính là nitơ và phôtpho, khi mật độ tảo vượt qu hai trăm nghìn tế ào/l, là điều cảnh o cần phải quan tâm tới chất lượng môi trường nước iển (Haigh, 2010) C c thông số môi trường như phôtphat, amoni, nitrit và nitrat, với nồng độ cao, chính là nguyên nhân gây mật độ tảo cao, hiện tượng tảo nở hoa và gây độc cho môi trường iển (Dortch, 1990) Nghiên cứu của Nguyễn Văn Phước và Phạm Thị Thanh Hòa (2019) phân tích thống kê mối quan hệ giữa chất lượng môi trường nước iển ven ờ tại Bà Rịa – Vũng Tàu và hệ sinh th i cho thấy, có sự tương t c rõ rệt giữa hàm lượng amoni, nitrit và nitrat, với mật độ tảo trong mùa khô, thể hiện qua phương trình thực nghiệm:
Tảo = 19,77NH42
+ 3,87NO22 + 0,29NO32 + 6,03NH4 x NO2 + 0,21NH4 x NO3 + 0,67NO2 x NO3 – 1092,28NH4 – 52,32NO2 – 36,30NO3 + 53369,56 (1) Khu vực ven iển Đông Nam Bộ chịu ảnh hưởng trực tiếp của c c hoạt động kinh tế-x hội từ Bà Rịa – Vũng Tàu và TP Hồ Chí Minh Trong những năm gần đây, c c hoạt động kinh tế iển hướng đến c c mục đích đa dạng hơn, ngoài phục vụ cho ph t triển nông nghiệp (nuôi trồng và chế iến thủy sản), nhiều hoạt động xây dựng đô thị, khu nghỉ dưỡng, khu công nghiệp, cầu cảng
Trang 2nguồn nước tại một số khu vực, theo kịch ản sự cố thông qua phương thức phân hạng đ nh gi
sự nở hoa của tảo và nồng độ amoni trong nước
2 Đ I TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U
2.1 Đối tư ng nghiên cứu
Kết quả tổng hợp nghiên cứu từ c c ài o của Nguyễn Văn Phước và cs (2020a, 2020 , 2020c, 2020d) về dự o và đ nh gi mức độ ảnh hưởng đến môi trường iển Đông Nam Bộ do
c c sự cố xả thải, đ dự o được sự cố xả thải từ 4 nhóm hoạt động kinh tế-x hội, có khả năng ảnh hưởng nhiều nhất, gồm 15 đối tượng như sau:
+ Hoạt động công nghiệp dọc sông Thị Vải: Khu công nghiệp (KCN) Mỹ Xuân A2; KCN C i Mép; Công ty Cổ phần Hữu hạn VEDAN; KCN Long Sơn
+ Khu chế iến hải sản tập trung: Lộc An, Long Điền, Bình Châu, Tân Hải
+ Khu nuôi trồng thủy sản: Tam Thôn Hiệp, An Thới Đông, Bình Kh nh, Lý Nhơn
+ Khu đô thị ven iển Cần Giờ: Trạm Xử lý nước thải (XLNT) 1, Trạm XLNT 2, Trạm XLNT
3
Trên cơ sở p dụng phương ph p mô hình hóa và chồng ghép ản đồ…, đ dự o được mức độ lan truyền ô nhiễm do sự cố xả thải từ c c đối tượng (tương ứng 15 kịch ản) nêu trên, trong đó, amoni là t c nhân chính, gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước, cùng c c hoạt động kinh
tế-x hội dựa vào nguồn nước (Nguyễn Văn Phước và Phạm Thị Thanh Hòa, 2019)
Bài o này sẽ kế thừa kết quả đ nh gi lan truyền ô nhiễm từ c c kịch ản sự cố nêu trên, để x c định mức độ phú dưỡng hóa nguồn nước theo nồng độ amoni
2.2 Phương pháp đánh giá mức độ phú dưỡng nguồn nư c theo nồng độ chất dinh dưỡng
Có nhiều c ch phân loại mức độ phú dưỡng của c c hồ Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương ph p phân loại theo mật độ tế ào (Phạm Thanh Lưu và cs., 2015) Theo đó, về c c cấp độ nở hoa trong môi trường nước, có thể x c định c c mức nồng độ N-NH4+ có khả năng gây hiện tượng nở hoa, như trong Bảng 2.1
Bảng 1 Phân loại cấp ộ mở hoa của tảo th o mật ộ tế ào
Cấp ộ Mật ộ tế ào (tb/l) Mô tả Minh họa
I 24–645 × 103 Không thấy VKL trên
mặt nước
II 1.125–62.798 × 103 VKL lấm tấm trên mặt
nước
Trang 3Cấp ộ Mật ộ tế ào (tb/l) Mô tả Minh họa
III 157.769–508.790 ×
103
VKL tạo v ng mỏng trên mặt nước
IV 839.560–1.098.770
× 103
VKL tạo v ng dày trên mặt nước
V 2.146.680–3.468.590
× 103
VKL tạo v ng phủ kín mặt nước
Nguồn: Phạm Thanh Lưu và cs., 2015
3 T QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 K t quả đánh giá mức độ phú dưỡng theo nồng độ N-NH 4 +
Muối dinh dưỡng N và P có vai trò quan trọng trong qu trình tảo sinh trưởng và tham gia trực tiếp vào qu trình quang hợp Nghiên cứu của Nguyễn Văn Phước (2020) đ nh gi kết quả quan trắc môi trường nước iển Đông Nam Bộ (khu vực vịnh Gành R i) cho thấy, chỉ một vài năm vào mùa khô, vai trò của N và P là như nhau trong qu trình quang hợp (10 < N/P < 22), còn lại hầu hết thời gian P là yếu tố ị giới hạn của qu trình quang hợp (N/P > 22) (Hình 3.1)
20.00 40.00 60.00 80.00 100.00
120.00
MK MM MK MM MK MM MK MM MK MM MK MM MK MM MK MM MK MM
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Năm
Trang 4tăng theo mối quan hệ trong phương trình thực nghiệm (1) Khi mật độ tảo tăng qu cao, sẽ gây
nở hoa trong nước, d n đến thiếu ôxy và ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật Môi trường vùng iển Vũng Tàu, với nồng độ DO cao (> 5 mg/l) qu trình nitrat hóa xảy ra mạnh, chuyển hóa amoni thành nitrit và nitrat Cả 3 thông số amoni, nitrit và nitrat đều thể hiện xu hướng tỷ lệ thuận với mật độ tảo
Từ phương trình tảo (1) và nghiên cứu của Phạm Thành Lưu và cs (2015) về c c cấp độ nở hoa trong môi trường nước, ước tính được khoảng nồng độ N-NH4+ có khả năng gây hiện tượng nở hoa tại khu vực iển Đông Nam Bộ như sau:
+ Cấp độ I: tương ứng nồng độ N-NH4 + ≤ 0,3 mg/l
+ Cấp độ II: tương ứng nồng độ N-NH4+ > 0,8 mg/l
+ Cấp độ III: tương ứng nồng độ N-NH4+ > 2,85 mg/l
+ Cấp độ IV: tương ứng nồng độ N-NH4+ > 6,54 mg/l
+ Cấp độ V: tương ứng nồng độ N-NH4+ > 10,45 mg/l
3.2 K t quả đánh giá mức độ phú dưỡng theo các sự cố môi trường
Kết quả đ nh gi lan truyền ô nhiễm đối với 15 kịch ản sự cố xả thải (Nguyễn Văn Phước và cs., 2020a, 2020b, 2020c, 2020d) cho thấy, nồng độ amoni dự o có thể tăng lên đến 30-34,5 mg/l (mùa khô-mùa mưa) Phạm vi lan truyền ảnh hưởng amoni với nồng độ cao tại một số vị trí
sự cố được thể hiện trong Hình 3.2-3.4
Hình 3.2 Khu vực nguy cơ ị phú ưỡng h a khi sự cố nư c thải xảy ra tại Công ty C phần
Hữu hạn VEDAN (a) (b) và KCN h a ầu Long Sơn – mùa khô (c)
Trang 5(a) (b)
Hình 3.3 Khu vực nguy cơ ị phú ưỡng h a khi sự cố nư c thải xảy ra tại Khu nuôi trồng
thủy sản An Th i Đông (a) (b) và Khu công nghiệp Mỹ Xuân A (c) (d)
Trang 6(a) (b) (c)
Hình 3.4 Khu vực nguy cơ ị phú ưỡng h a khi sự cố nư c thải xảy ra tại
Khu chế iến thủy sản Lộc An (a) (b), Khu công nghiệp h a ầu Long Sơn – mùa mưa (c)
và Khu chế iến thủy sản Tân Hải (d) (e)
Kết quả phân loại phú dưỡng hóa nguồn nước theo nồng độ amoni từ c c kịch ản sự cố do xả
thải được trình ày trong Bảng 3.1
Trang 7Bảng 3 1 Phân loại phú ưỡng h a nguồn nư c th o nồng ộ amoni
TT Vị trí sự cố
Dự áo nồng ộ N-NH 4 + cực ại
Diện tích mặt nư c
ị ảnh hưởng Cấp ộ phú ưỡng h a
th o nồng
ộ N-NH4 +
Mùa khô (mg/l)
Mùa mưa (mg/l)
Mùa khô (ha)
Mùa mưa (ha)
1 Khu nuôi
trồng
thủy sản
III - IV
Hiệp
5 Hoạt
động
công
nghiệp
dọc sông
Thị Vải
III-V
9 Khu chế
iến hải
sản tập
trung
13 Khu đô
thị ven
iển Cần
Giờ
Trạm XLNT 1 1,8 1,7 104,7 15,3 Cấp độ II
4 T LUẬN
Kết quả dự o nồng độ ô nhiễm N-NH4+ khi xảy ra sự cố đối với 15 nguồn thải trong khu vực Đông Nam Bộ cho thấy, những sự cố này có thể gây phú dưỡng hóa nguồn nước ở c c mức độ
kh c nhau:
+ Hoạt động công nghiệp là nguồn nguy cơ lớn nhất, gây hiện tượng tảo nở hoa khi có sự cố xảy ra, với mức xếp hạng cao nhất là cấp độ V (VEDAN) và cấp độ IV (KCN Mỹ Xuân A2) + Mặc dù nuôi trồng thủy sản là hoạt động có khả năng gây ảnh hưởng trên diện rộng khi xảy ra
sự cố, nhưng khả năng gây hiện tượng tảo nở hoa ở cấp độ II đến III (trừ trường hợp tại khu vực
An Thới Đông vào mùa lũ có thể lên mức cấp độ IV)
Trang 8TÀI LIỆU THAM HẢO
1 Blomqvist P., A Pettersson and P Hyenstrand, 1994 Ammonium-nitrogen – A key regulatory factor causing dominance of non-nitrogen-fixing cyanobacteria in aquatic systems Archiv für Hydrobiologie, 132(2): pp 141-164
2 Cronberg G and H Annadotter, 2006 Manual on aquatic cyanobacteria: A photo guide and
a synopsis of their toxicology International Society for the Study of Harmful Algae, Copenhagen, Denmark
3 Dortch Q., 1990 The interaction between ammonium and nitrate uptake in phytoplankton Mar Ecol Prog Ser., 61: pp 183-201
4 Haigh N., 2010 Harmful plankton handbook Nanaimo, British Columbia, Canada, 52
5 Horne A.J and C.R Goldman, 1994 Limnology 2nd edition McGraw-Hill International Editions, New York, USA
6 Phạm Thanh Lưu, Lê Thị Trang, Trương Văn Thân, Bùi Mạnh Hà và Phạm Nguyễn Kim Tuyến, 2015 Phân hạng mức độ nở hoa của vi khuẩn lam ở hồ Trị An dựa vào mật độ tế
ào và hàm lượng chlorophyll-a Hội nghị khoa học toàn quốc về Sinh th i và tài nguyên sinh vật lần thứ 7 Tiểu an Sinh th i học và môi trường Viện Sinh th i và Tài nguyên sinh vật, Hà Nội: tr 1693-1698
7 Nguyễn Văn Phước, 2020 Nghiên cứu c c giải ph p tổng hợp ảo vệ môi trường nước iển ven ờ khu vực Đông Nam Bộ phù hợp ph t triển kinh tế-x hội, ứng phó c c sự cố môi trường và iến đổi khí hậu Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đại học Quốc gia, loại B Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh
8 Nguyễn Văn Phước và Phạm Thị Thanh Hòa, 2019 Xu thế t c động của chẩt lượng môi trường nước tới hệ sinh th i vùng ờ iển Vũng Tàu Tạp chí Môi trường, Số Chuyên đề III, 11/2019
9 Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thu Hiền, Lê Tân Cương và Vũ Văn Nghị, 2020a Dự o mức độ ảnh hưởng do hoạt động chế iến thủy sản tập trung trên địa àn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Tạp chí Môi trường, Số Chuyên đề II, 06/2020
10 Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thu Hiền, Lê Tân Cương và Vũ Văn Nghị, 2020 Dự o
sự cố môi trường do nước thải công nghiệp dọc sông Thị Vải và đề xuất giải ph p ứng phó Tạp chí Môi trường, Số Chuyên đề I, 04/2020
11 Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thu Hiền và Vũ Văn Nghị, 2020c Dự o ảnh hưởng đến môi trường do hoạt động nuôi trồng thủy sản tập trung ở Cần Giờ Tạp chí Môi trường, Số Chuyên đề I, 04/2020
12 Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thu Hiền và Vũ Văn Nghị, 2020d Nghiên cứu đ nh gi
sự cố tại c c trạm xử lý nước thải Khu Đô thị Du lịch iển Cần Giờ Tạp chí Môi trường, Số Chuyên đề II, 06/2020
13 Zimba P.V., A Camusa, E.H Allen and J.M Burkholder, 2006 Co-occurrence of white
shrimp, Litopenaeus vannamei, mortalities and microcystin toxin in a Southeastern USA
shrimp facility Aquaculture, 261(3): pp 1048-1055