Nghiên cứu khả năng xử lý nước sông nhuệ tại cầu diễn hà nội bằng cây rau ngổ enydra fluctuans lour

Khi sử dụng nguồn nước này làm nước tưới, bên cạnh tác dụng có lợi do tận dụng được những chất dinh dưỡng có trong nước thải và đỡ phần chi phí xử lý nước thải thì tác hại là một vấn đề

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành chương trình đào tạo khóa học 2014 – 2018, được sự nhất trí của Khoa Quản lí tài nguyên rừng và Môi trường – Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài tốt nghiệp:

“Nghiên cứu khả năng xử lý nước sông Nhuệ tại Cầu Diễn - Hà Nội bằng cây Rau Ngổ (Enydra fluctuans Lour)"

Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa QLTNR&MT – Trường Đại học Lâm Nghiệp đã trang bị cho tôi những kiến thức quý báu để có thể thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã được các thầy cô chỉ dạy, hướng dẫn tận tình mỗi khi gặp khó khăn

Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Đặng Hoàng Vương, bộ môn

Kỹ thuật môi trường cùng cô Nguyễn Thị Ngọc Bích, trung tâm Phân tích môi trường là những người đã định hướng, khuyến khích và chỉ dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và toàn thể bạn bè đã động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận này Mặc dù đã rất

cố gắng, song do thời gian và năng lực chưa cao nên khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót về chuyên môn Tôi rất mong nhận được sự đóng góp, nhận xét của các thầy cô giáo và các bạn để khóa luận này được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 11 tháng 05 năm 2018

Sinh viên

CHU THỊ HIỀN

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIÊT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2

1.1 Hiện trạng ô nhiễm sông trên thế giới và ở Việt Nam 2

1.1.1 Tình hình ô nhiễm nước sông trên thế giới 2

1.1.2 Tình hình ô nhiễm nước sông ở Việt Nam 3

1.2.1 Vị trí địa lý và diện tích 5

1.2.2 Đặc điểm địa hình 6

1.2.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 7

1.2.4 Điều kiện kinh tế - xã hội 8

1.3 Khả năng xử lí nước thải bằng thực vật thủy sinh 12

1.3.1 Khái niệm, phân loại thực vật thuỷ sinh 12

1.3.2 Cơ chế xử lý chất ô nhiễm 15

1.4 Cơ sở khoa học của biện pháp sử dụng TVTS xử lý ô nhiễm nước 18

1.5 Ưu điểm và hạn chế của biện pháp sử dụng TVTS để xử lý nước ô nhiễm:18 1.6 Các nghiên cứu về xử lý ô nhiễm nước bằng TVTS và tình hình nghiên cứu sử dụng loài TVTS cải tạo nước ô nhiễm 19

1.6.1 Trên thế giới 19

1.6.2 Tại Viêt Nam 19

1.7.1 Đặc điểm sinh học 21

1.7.2 Khả năng xử lý ô nhiễm 22

1.8 Công dụng 23

CHƯƠNG II: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Mục tiêu nghiên cứu: 24

2.1.1 Mục tiêu chung 24

2.1.2 Mục tiêu cụ thể 24

2.2 Đối tượng nghiên cứu 24

2.3 Nội dung nghiên cứu: 24

2.4 Phương pháp nghiên cứu: 24

2.4.1 Nghiên cứu chất lượng nước sông Nhuệ đoạn Cầu Diễn 25

2.4.2 Đánh giá hiệu quả của rau ngổ trâu trong việc hấp thụ các chất ô nhiễm trong môi trường nước ở khu vực nghiên cứu 25

2.4.3 Đề xuất giải pháp phục hồi chất lượng nước sông Nhuệ bằng mô hình thực vật thủy sinh kết hợp 27

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 28

3.1 Chất lượng nước sông Nhuệ trong thời gian nghiên cứu 28

3.2 Khả năng xử lý nước sông của cây Rau Ngổ 29

3.2.1 Nhu cầu oxy hóa học (COD) 31

3.2.2 Nhu cầu ô xy sinh hóa (BOD5) 33

3.2.3 Tổng Photpho 35

3.2.4 Hàm lượng Amoni trong nước N_NH4+ 36

3.3 Các giải pháp nhằm cải thiện chất lượng nước, bảo vệ phát triển hệ sinh thái sông Nhuệ 40

3.3.1 Cơ sở khoa học đề xuất các giải pháp 40

3.3.2 Các giải pháp về luật pháp và chính sách 41

3.3.3 Các giải pháp về tuyên truyền và huấn luyện 42

3.3.4 Các giải pháp về kỹ thuật 42

3.3.5 Hành động cụ thể: 43

3.3.6 Giải pháp sinh học sử dụng các loài thực vật cho mục đích xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ: 43

CHƯƠNG IV KẾT LUẬN- TỒN TẠI- KHUYẾN NGHỊ 45

4.1 KẾT LUẬN 45

4.2 TỒN TẠI 46

4.3 KHUYẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Phân bố diện tích trong lưu vực sông Nhuệ 6

Bảng 1.2: Danh sách các làng nghề sông Nhuệ chảy qua thuộc TP HÀ Nội 9

Bảng 1.3 Một số thực vật tiêu biểu trong sử dụng trong xử lý nước 15

Bảng 1.4 Nhiệm vụ của các bộ phận thủy sinh thực vật trong các hệ thống xử lý nước thải 16

Bảng 2.1.Kết quả nghiên cứu 27

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu phân tích mẫu nước và phương pháp phân tích 27

Bảng 3.1 Giá trị các thông số chất lượng nước sông Nhuệ 28

Bảng 3.2 Theo dõi khả năng xử lý nước sông của cây Rau Ngổ ở thí nghiệm I 30

Bảng 3.3 Theo dõi khả năng xử lý nước sông của cây Rau Ngổ ở thí nghiệm II 31

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Bản đồ khu vực sông Nhuệ 5

Hình 1.2 Cây Rau Ngổ (Enydra fluctuans Lour) 22

Hình 3.1 Thùng đối chứng 28

Hình 3.2 Thí nghiệm Ia cây 29

Hình 3.3 Thí nghiệmIb 29

Hình 3.4 Thí nghiệm IIa 29

Hình 3.5 Thí nghiệm IIb 29

Hình 3.2 Kết quả phân tích COD ở thí nghiệm I 31

Hình 3.3 Kết quả phân tích COD ở thí nghiệm Ia, IIa, IIb 32

Hình 3.4 Kết quả phân tích BOD5 33

Hình 3.5 Kết quả phân tích BOD5 ở thí nghiệm Ia, IIa, IIb 34

Hình 3.6 Kết quả phân tích Tổng Photpho ở thí nghiệm I 35

Hình 3.7 Kết quả phân tích Tổng Photpho ở thí nghiệm Ia, IIa, IIb 36

Hình 3.8 Kết quả nghiên cứu Amoni ở thí nghiệm I 37

Hình 3.9 Kết quả phân tích N_NH4+ ở thí nghiệm Ia, IIa, IIb 38

Hình 3.10 Kết quả phân tích Nitrat ở thí nghiệm I 39

Hình 3.11 Kết quả phân tích Nitrat ở thí nghiệm Ia, IIa, IIb 40

MỞ ĐẦU

Chảy qua Hà Nội - khu vực có mật độ dân số cao nhất cả nước, cũng là vùng

có sự phát triển kinh tế xã hội nhanh chóng kèm theo tình trạng đô thị hóa mạnh mẽ, sông Nhuệ có vai trò rất quan trọng đối với các hoạt động kinh tế trong vùng lưu vực Sông Nhuệ lấy nước từ sông Hồng, đón nhận nước thải từ Hà Nội và các vùng ven sông mỗi ngày, cung cấp nước tưới cho các vùng đất nông nghiệp và những đầm thuỷ sản ven sông Khi sử dụng nguồn nước này làm nước tưới, bên cạnh tác dụng

có lợi do tận dụng được những chất dinh dưỡng có trong nước thải và đỡ phần chi phí xử lý nước thải thì tác hại là một vấn đề cần phải quan tâm vì trong nguồn nước sông có pha trộn nước thải này có thể có chứa các chất hữu cơ độc hại hay các vi sinh vật gây bệnh cũng như các nguyên tố kim loại nặng có hại cho cơ thể con người (FAO,1994), (Marcussen H., 2008) Theo kết quả giám sát mới nhất của Bộ NN&PTNT, chất lượng nước sông Nhuệ từ cầu Diễn đến đập Đồng Quan rất thấp: Hàm lượng COD vượt quá giới hạn từ 2,2 đến 9 lần; chỉ số DO có giá trị nhỏ hơn 1mg/l; hàm lượng NH4+ vượt quá giới hạn từ 0,4 đến 11 lần; hàm lượng vi khuẩn Coliform vượt quá giới hạn từ 1,5 đến 30 lần… Đây chính là nguyên nhân gây ra sự

cố môi trường vùng hạ lưu sông Nhuệ thời gian vừa qua [15] Sử dụng nước sông Nhuệ đáp ứng tiêu chuẩn nước tưới tiêu của Chính phủ là một nhu cầu cấp thiết và chính đáng của nhân dân, nhằm đảm bảo sức khoẻ cộng đồng cũng như đảm bảo mỹ quan đô thị Hệ sinh thái sông và lưu vực sông đóng vai trò vô quan trọng, là phần không thể tách rời của môi trường sông, nó tham gia vào các quá trình vận chuyển, tích lũy và đồng hóa chất ô nhiễm, là một trong những tác nhân chính tham gia vào

quá trình tự làm sạch của nước Đề tài Khóa luận “Nghiên cứu khả năng xử lý nước sông Nhuệ tại Cầu Diễn - Hà Nội bằng cây Rau Ngổ (Enydra fluctuans Lour) " tập trung nghiên cứu, đánh giá tiềm năng hấp thụ chất ô nhiễm trong nước

sông của loài Ngổ trâu nhằm giảm thiểu, khống chế mức độ gia tăng ô nhiễm để phục hồi chất lượng nước sông Nhuệ, bảo vệ môi trường, cảnh quan thiên nhiên và sức khỏe con người

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Hiện trạng ô nhiễm sông trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.1 Tình hình ô nhiễm nước sông trên thế giới

Trên thế giới nhiều quốc gia đang phải đối mặt với hiện tượng ô nhiễm nguồn nước sông Tại Trung Quốc khoảng 62,6 tỷ tấn nước thải đổ ra các dòng sông mỗi năm, sông Yangzte (Dương Tử) nhận 22 tỷ tấn, sông Hoàng Hà nhận 3,9

tỷ tấn, trong đó 62% là nước thải công nghiệp, 36% hầu như chưa qua xử lý Lưu vực sông Yangzte chiếm 20% diện tích lãnh thổ Trung Quốc với dân số xấp xỉ 425 triệu người, đóng góp một phần tư GDP của Trung Quốc, tức là khoảng 410 tỷ USD Hiện nay, sông Yangzte cũng phải đối mặt vói hàng loạt các thách thức môi trường: bão lũ, xói lở đất, ô nhiễm nước và suy giảm đa dạng sinh học, đặc biệt là

hệ sinh thái thủy sinh [5]

Tại Hong Kong chất lượng nước của sông Pearl River bị ô nhiễm nặng nề Chính quyền đã xây dựng một dự án để giám sát chất lượng môi trường nước Mục tiêu của dự án là nghiên cứu dòng chảy liên quan của các chất độc hại như chất cặn

và dinh dưỡng đổ vào nguồn nước Hong Kong từ sông Pearl River Kết quả của dự

án nhằm cung cấp thông tin cho các nhà khoa học trên thế giới, các nhà làm luật về môi trường của Hong Kong, Trung Quốc và người dân nhằm mục tiêu là giảm thiểu các tác động ô nhiễm của sông Pearl River lên chất lượng nước của sông Hong Kong và hệ sinh thái nói chung [5]

Tại Indonesia, hệ thống sông Brantas là một trong những hệ thống sông lớn của đất nước, nằm ở hần phía đông đảo Java Sự gia tăng dân số và phát triển công nghiệp trong 3 thập kỷ qua đã làm cho chất lượng nước của LVS Brantas bị suy thoái và ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của cộng đồng dân cư và sự phát triển của nền kinh tế Để kiểm soát chất lượng nước LVS Brantas, Chính phủ Indonesia đã thực hiện nhiều biện pháp như đưa ra kế hoạch tổng thể về quan trắc chất lượng nước và kiểm soát ô nhiễm Những số liệu quan trắc được tập hợp và báo cáo tới chính quyền Đông Java Những kết quả đó được sử dụng làm căn cứ cho việc đưa ra các hướng dẫn áp dụng thực thi pháp luật trong việc cảnh báo và đóng cửa những nguồn thải [5]

1.1.2 Tình hình ô nhiễm nước sông ở Việt Nam

Hiện nay, tình trạng ô nhiễm nguồn nước mặt rõ ràng nhất ở các khu đô thị lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh Tốc độ phát triển kinh tế cao là nguy cơ làm xấu đi chất lượng nguồn nước trên các sông suối Bên cạnh đó, thái độ quá ưu tiên việc phát triển kinh tế, đặt vấn đề môi trường và phát triển bền vững xuống hàng thứ yếu, sự hạn chế về năng lực và yếu kém đi cùng thiếu trách nhiệm trong công tác quản lý tài nguyên và môi trường cũng đã góp phần làm gia tăng những hiểm họa về suy thoái chất lượng nước, đặc biệt ở các thành phố lớn [2]

Môi trường nước sông tại vùng kinh tế trọng điểm (KTTĐ) miền Bắc,trong số con sông đã khảo sát (sông Đuống, sông Cà Lồ, sông Cấm, sông Lạch Tray, sông Bạch Đằng, sông Cầu) không có con sông nào đạt quy chuẩn nước mặt loại A1 (nguồn cung cấp nước sinh hoạt), một số sông (sông Cầu, sông Ngũ Huyện Khê, sông Cà Lồ) không đạt quy chuẩn nước mặt loại B1 (dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi) do có các thông số BOD5 và COD vượt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về chất lượng nước mặt QCVN 08:2015/BTNMT [2]

Môi trường nước sông tại vùng KTTĐ miền Trung

Các con sông lớn trong vùng chảy qua các khu công nghiệp và đô thị có hàm lượng các chất ô nhiễm tập trung cao ở phía hạ lưu: hàm lượng COD và BOD5 đạt QCVN 08:2015/BTNMT loại B1, phần lớn các kim loại nặng và các muối dinh dưỡng đạt QCVN 08:2015/BTNMT loại B1 [2]

Nước thải tại các khu công nghiệp được quan trắc có hàm lượng chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, Coliform, Nitơ tổng số vượt tiêu chuẩn cho phép (TCCP) Nước thải tại các khu đô thị: độ đục, hàm lượng chất rắn lơ lửng, hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng N-NH4+, Nitơ tổng vượt TCCP [2]

Môi trường nước sông tại vùng KTTĐ phía nam

Lưu vực sông Vàm Cỏ Đông: là lưu vực chịu ảnh hưởng ít nhất của nước thải

công nghiệp trên toàn vùng KTTĐ phía Nam, tuy nhiên chất lượng nước tại đây cũng đã có dấu hiệu ô nhiễm Ở một vài điểm, COD và hàm lượng chất dinh dưỡng

đó vượt QCVN 08:2015/BTNMT loại B [2]

Lưu vực sông Sài Gòn: Chất lượng nước liên quan chặt chẽ đến sức khỏe

cộng đồng Theo đánh giá của Tổ chức Y tế thế giới, 80% bệnh tật ở con người xuất

phát từ việc sử dụng nguồn nước không sạch và vệ sinh môi trường kém Hiện nay, nguồn nước sinh hoạt của người dân trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng chủ yếu là nước máy đã qua xử lý từ nguồn nước thô lấy tại sông Sài Gòn - Đồng Nai, và một phần trên kênh Đông

Trong nhiều năm qua, hệ thống quan trắc, giám sát chất lượng nước cấp cho sinh hoạt đã được đặt tại các trạm thượng lưu sông Sài Gòn như Bến Củi, Bến Súc, Thị Tính và Phú Cương, hai trạm khác là Hóa An đặt trên sông Đồng Nai và trạm N46 trên kênh Đông Các kết quả quan trắc cho thấy một số chỉ tiêu đạt chuẩn cho phép như: Nhu cầu oxy sinh học, nhu cầu oxy hóa học, độ mặn, chỉ tiêu kim loại nặng, chỉ tiêu nitơ đạt quy chuẩn cho phép Nhưng nhiều chỉ tiêu như: pH, độ đục, nồng độ chất rắn hòa tan trong nước, oxy hòa tan, nồng độ dầu và vi sinh vật tại hầu hết các trạm quan trắc vượt mức cho phép

Để đảm bảo nguồn nước sinh hoạt cho hơn 7 triệu dân thành phố, cần phải có giải pháp hữu hiệu khống chế nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải, giảm tải lượng chất ô nhiễm đổ xuống sông Sài Gòn Không cấp phép đầu tư cho các dự án thuộc nhóm ngành có gây ô nhiễm cao như: Hóa chất, cao su, sản xuất bột giấy, chế biến thực phẩm… trên khu vực thượng nguồn Giải pháp di dời trạm lấy nước cung cấp cho sinh hoạt lên phía thượng nguồn cũng đang được bàn tới nếu tình trạng ô nhiễm của sông Sài Gòn [2]

Lưu vực sông Đồng Nai và Thị Vải: là nơi tập trung của nhiều khu công

nghiệp, đặc biệt là các khu công nghiệp, các nhà máy đã hình thành khá lâu đời Tuy nhiên, mức độ tập trung các nhà máy gây ô nhiễm nghiêm trọng như sản xuất

phân bón, hóa chất… chủ yếu tập trung ở phía hạ lưu và nhánh sông Thị Vải trong đó đáng chú ý là khu công nghiệp Phú Mỹ 1 và Công ty cổ phần hữu hạn Vedan Việt Nam là hai đơn vị xả thải các chất gây ô nhiễm môi trường cao nhất Các thông số ô nhiễm như hữu cơ, chất rắn lơ lửng, vi sinh… vượt quy chuẩn cho phép hàng chục, thậm chí hàng trăm lần [2]

Ngoài ra, nước thải sinh hoạt phát sinh từ các đô thị, khu dân cư đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước tại các dòng sông nói riêng và các nguồn nước nói chung tại các vùng KTTĐ Hiện nay, tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Biên Hòa và một số các khu đô thị đã bắt đầu tiến hành quy

hoạch và xây dựng các hệ thống xử lý nước thải cho khu dân cư Tuy nhiên, một số

dự án đã triển khai nhưng tiến độ chậm và chưa đạt hiệu quả mong muốn [2]

1.2 Khái quát một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội lưu vực sông Nhuệ

1.2.1 Vị trí địa lý và diện tích

Sông Nhuệ (đoạn chảy qua thành phố Hà Nội) bắt nguồn từ sông Hồng tại cửa cống Liên Mạc - Từ Liêm và chảy qua các quận, huyện gồm: Từ Liêm, Hà Đông, Thanh Trì, Thanh Oai, Thường Tín, Ứng Hoà, Phú Xuyên và cuối cùng đổ vào sông Đáy ở khu vực thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam [6]

Hình 1.1 Bản đồ khu vực sông Nhuệ

Bảng 1.1 Phân bố diện tích trong lưu vực sông Nhuệ

Nguồn: Sở Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội [7]

Diện tích của toàn bộ lưu vực là 107.530 ha, trong đó: Hà Nội chiếm 87.820 ha

và tỉnh Hà Nam chiếm 19.710 ha

1.2.2 Đặc điểm địa hình

Lưu vực sông Nhuệ nằm hoàn toàn trên vùng đồng bằng thấp thuộc châu thổ sông Hồng, không có đồi và núi Địa hình có dạng lòng máng cao ở phần sông Hồng, sông Đáy và thấp dần vào trục sông Nhuệ theo hướng Tây Bắc - Đông Nam

Độ cao của khu thượng nguồn sông Nhuệ ở Từ Liêm khoảng 5-7m, tại khu lân cận quận Hà Đông cao 4-7m, khu Thường Tín cao 1,1-3,5m Độ dốc của lòng sông Nhuệ có cao độ mặt phổ biến từ +2,0 đến +6,0 m Cao trình biến đổi từ +1,0 m đến + 9,0 m Vùng ven sông Hồng và sông Đáy là đất cát lẫn phù sa mịn, hoặc đất cát pha thịt, biến đổi dần sang đất thịt pha cát và tới khu vực lân cận sông Nhuệ là đất thịt, đất thịt pha sét Từ cao trình +2,5 m trở lên, đất thuộc loại trung tính, ít chua, độ

pH từ 5,5 - 6,0 chiếm khoảng 70% diện tích lưu vực Phần đất trũng thấp hơn +1,5m tập trung ở hạ lưu vực, đất bị chua, độ pH thấp hơn 5,5 một số nơi có hiện tượng gây

- sét hoá do bị ngập nước thường xuyên [6]

1.2.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

Lưu vực sông Nhuệ có nền khí hậu mang đầy đủ những thuộc tính cơ bản của khí hậu miền Bắc Việt Nam đó là nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, khí hậu chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, có gió mùa đông nam; mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến thánh 4, có gió mùa Đông Bắc [6]

- Chế độ nắng:

Lưu vực sông Nhuệ nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, với lượng bức xạ tổng cộng trung bình năm khoảng 105 - 120 kcal/cm2 và có số giờ nắng thuộc loại trung bình, đạt khoảng 1600-1750 giờ/năm, trong đó tháng 8 có số giờ nắng nhiều nhất đạt 200-230 giờ/tháng và tháng 2, 3 có số giờ nắng ít nhất khoảng 25-45 giờ/tháng Chế độ nắng cũng giống như chế độ nhiệt, nó ảnh hưởng đến tốc

độ và dạng phân hủy các hợp chất hữu cơ và nồng độ oxy hòa tan trong nước [6]

C, mùa hè từ 27 - 300C Trong trường hợp cực đoan, nhiệt độ tối cao có thể lên tới 400C, và nhiệt độ tối thấp có thể xuống tới dưới

90C Chế độ nhiệt của nước phụ thuộc vào chế độ nhiệt của không khí đã ảnh hưởng đến các quá trình hóa lý xảy ra trong nước, nó ảnh hưởng đến đời sống các vi sinh vật và vi khuẩn sống trong nước [6]

- Chế độ gió:

Mùa đông gió có hướng thịnh hành là Đông Bắc, tần suất đạt 60-70% Một

số nơi do ảnh hưởng của địa hình, hướng gió đổi thành Tây Bắc và Bắc, tần suất đạt 25- 40% Mùa hè các tháng 5, 6, 7 hướng gió ổn định, thịnh hành là Đông và Đông Nam, tần suất đạt 60-70% Tháng 8 hướng gió phân tán, hướng thịnh hành nhất cũng chỉ đạt tần suất 20-25% Các tháng chuyển tiếp hướng gió không ổn định [6]

- Chế độ mưa ẩm:

Sông Đáy chảy ở phía ngoài rìa phía Tây Nam vùng nghiên cứu Lòng sông rộng 100-200m Lưu lượng nước nhỏ và chảy chậm Mực nước dao động từ 2 -5m

Sông Nhuệ là con sông tự nhiên có nhiều khúc uốn quanh co, các khúc uốn

đã được đào và nắn thẳng lại vào những năm 1935 -1940 đoạn sông đào này cắt qua

2 con sông tự nhiên

Dọc trục chính sông Nhuệ còn có một hệ thống sông, kênh, mương làm nhiệm vụ tưới và tiêu nước phục vụ nông nghiệp gồm:

Sông Đăm: dài trên 6 km, chảy qua khu vực Phúc Lý, Phúc Diền, Cổ Nhuế

và đổ vào sông Nhuệ ở cầu bắt qua sông tại thôn Hoàng - xã Cổ Nhuế

Kênh nối từ nhánh sông Tô Lịch tại Hoàng Liệt chảy qua thôn Nhân Hoà,

Tả Thanh Oai đổ vào sông Nhuệ tại Siêu Quần (xã Đại Áng) kênh dài 5,5 km, rộng 5-10 mét Kênh Hòa Bình: chảy từ xã Tam Hưng, huyện Thanh Oai, qua Tân Ước, Liên Châu đổ vào sông Nhuệ ở xã Hồng Minh Kênh dài trên 10km, chiều rộng từ 10 -

12 m

Lưu vực sông Nhuệ có khá nhiều hồ Các hồ lớn đều tập trung ở địa phận Hà Nội như: hồ Thuỵ Phương (Từ Liêm), hồ ở xóm Chợ, xóm Đình (xã Đại Mỗ, Từ Liêm) hồ Mễ Trì, hồ Định Công, hồ Hoàng Liệt [6]

1.2.4 Điều kiện kinh tế - xã hội

xu thế đó, Hà Nội là một trong hai thành phố (thành phố Hồ Chí Minh) có mức và tốc độ đô thị hóa đạt cao nhất Quá trình đô thị hóa của Hà Nội đã phát triển mạnh theo chiều rộng và có sức lan tỏa mạnh (đô thị hóa theo chiều rộng)

Tình hình phát triển kinh tế - xã hội

Tình hình kinh tế - xã hội của Hà Nội năm 2011 được phát triển toàn diện và đạt được những kết quả khá Năm 2011, tổng sản phẩm nội địa (GDP) tăng 11% so với năm 2010, trong đó ngành công nghiệp tăng 11,6%, các ngành dịch vụ tăng 11,1%, Ngành nông, lâm, thuỷ sản tăng 7,2%

Lưu vực sông Nhuệ đoạn chảy qua địa phận Hà Nội hiện có khoảng 39 làng nghề, với nhiều loại ngành nghề khác nhau Các làng nghề phát triển mang tính tự phát, thiếu mặt bằng sản xuất, vốn đầu tư đổi mới công nghệ, thông tin thị trường, sản phẩm chưa có thương hiệu

Danh sách các làng nghề được thể hiện trong bảng 1.2

Bảng 1.2: Danh sách các làng nghề sông Nhuệ chảy qua thuộc TP Hà Nội

4 Làng nghề bún Thanh Lương xã Bích Hòa Thanh Oai

xã Minh Khai Hoàn Đức

10 Làng nghề chế biến NSTP Dương Liễu Dương Liễu Hoài Đức

11 Làng nghề chế biến tinh bột thôn Cộng

18 Làng nghề giầy da thôn Giẽ Hạ, xã Phú Yên Phú Xuyên

19 Làng nghề giầy da thôn Rẽ Thượng xã Phú Yên Phú Xuyên

20 Làng nghề khảm trai thôn Đồng Vinh xã Chuyên Mỹ Phú Xuyên

21 Làng nghề khảm trai thôn Ngọ xã Chuyên Mỹ Phú Xuyên

22 Làng nghề khâu bóng da thôn Lê

Dương

xã Tam Hưng Thanh Oai

23 Làng nghề khâu bóng da thôn Văn Khê

xã Tam Hưng

xã Tam Hưng Thanh Oai

24 Làng nghề kim khí thôn Liễu Nội, xã

Khánh Hà

xã Khánh Hà Thường Tín

25 Làng nghề kim khí thôn Rùa Hạ, xã

Thanh Thùy

xã Thanh Thùy Thanh Oai

26 Làng nghề kim khí thôn Rùa Thượng xã Thanh Thùy Thanh Oai

27 Làng nghề lược sừng Thụy Ứng xã Hòa Bình Thường Tín

28 Làng nghề luyện kim gò hàn Phú Thứ xã Phú Thứ Từ Liêm

29 Làng nghề mây tre đan thôn Nghĩa Hảo xã Phú Nghĩa Chương Mỹ

30 Làng nghề mây tre đan Văn La xã Văn Võ Chương Mỹ

31 Làng nghề mây tre đan Vạn Phúc xã Vạn Phúc Thanh Trì

32 Làng nghề mây tre giang đan thôn Phú

Hữu

xã Phú Nghĩa Chương Mỹ

33 Làng nghề mộc cao cấp thôn Vạn Điểm, xã Vạn Điểm Thường Tín

34 Làng nghề mỹ nghệ Sơn Đồng xã Sơn Đồng Hoài Đức

35 Làng nghề rèn thôn Đa sỹ xã Kiến Hưng Hà Đông

36 Làng nghề sơn màu Hạ Thái xã Duyên Thái Thường Tín

37 Làng nghề thêu thuộc xã Thắng Lợi xã Thắng Lợi Thường tín

38 Làng nghề thêu ren thôn Đỗ Quan xã Quất Động Thường Tín

39 Làng nghề thêu ren thôn Quất Lâm xã Quất Động Thường tín

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Các hoạt động của làng nghề đã và đang làm suy thoái môi trường Ô nhiễm môi trường tại làng nghề là dạng ô nhiễm phân tán trong phạm vi một khu vực và mang đậm nét đặc thù của hoạt động sản xuất theo ngành nghề và loại hình sản phẩm Các chất thải phát sinh tại làng nghề đã và đang gây ô nhiễm và làm suy thoái môi trường nghiêm trọng, tác động trực tiếp tới sức khỏe người dân và ngày càng trở thành vấn đề bức xúc Do làng nghề có quy mô sản xuất nhỏ, phân tán, đan xen với khu sinh hoạt nên đây là loại hình ô nhiễm khó quy hoạch và kiểm soát

Hàng ngày, nước thải từ các làng nghề dọc theo lưu vực sông Nhuệ không qua xử lý thải trực tiếp xuống sông Nhuệ làm cho môi trường nước sông Nhuệ ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng

Giáo dục, y tế, văn hóa

Hà Nội là trung tâm văn hóa, giáo dục, y tế hàng đầu của cả nước Toàn thành phố hiện có 69 trường đại học, 34 trường trung học chuyên nghiệp, 41 trường dạy nghề

và hầu hết các viện nghiên cứu chuyên ngành của cả nước, đáp ứng được nhu cầu nghiên cứu khoa học cũng như cung cấp nguồn nhân lực có trình độ cao cho xã hội Ở các cấp học thấp, Hà Nội có sự quan tâm đầu tư thích đáng Cơ sở vật chất của các trường lớp trong hệ thống giáo dục ở Hà Nội hiện đã được đầu tư nâng cấp đạt loại khá trở lên, 100% số trường phổ thông trung học của Hà Nội được đầu tư trang thiết bị làm việc và học tập tốt Tỷ lệ trường phổ thông trung học có phòng học máy vi tính ở Hà Nội hiện nay là 100%

Các hoạt động văn hóa, nghệ thuật, thể thao của người dân Hà Nội cũng được Nhà nước quan tâm phát triển rất phong phú và đa dạng: rạp chiếu bóng, nhà văn hóa, cung văn hóa, thư viện quốc gia, thư viện thành phố, các sân bóng… Các phong trào văn hóa quần chúng cũng được quan tâm phát triển mạnh Mạng lưới thông tin đại chúng được mở rộng, đời sống văn hóa cơ sở cũng ngày càng được nâng cao hơn

1.3 Khả năng xử lí nước thải bằng thực vật thủy sinh

1.3.1 Khái niệm, phân loại thực vật thuỷ sinh

Thực vật thủy sinh (TVTS) là những loài thực vật thích ứng với việc sống trong môi trường nước Chúng có thể sống hoàn toàn trong nước (loài tảo biển), một phần trong nước hoặc trong môi trường ẩm ướt như bùn [8] Loài sen, hoa súng thích ứng với môi trường ngập nước với phần lá nổi trên mặt nước Các nhân tố chính kiểm soát sự phân tán của TVTS là độ sâu và chu kỳ lũ, ngoài ra còn các nhân

tố khác như chất dinh dưỡng, độ mặn và dao động sóng nước

Do sống trong môi trường nước, TVTS có những đặc điểm thích nghi cả về hình thái cấu tạo và phương thức sống Để tăng cường khả năng hấp thụ oxi, tăng bề mặt tiếp xúc, lá của chúng có bản lớn hoặc chẻ nhỏ thành dạng sợi, xoang khí và gian bào phát triển mạnh Lá có thể khác nhau về hình dạng và cấu tạo tuỳ theo vị trí tiếp xúc với nước Mô đỡ (thân, cành) kém phát triển, thường là mềm yếu [10] TVTS có số lượng loài lớn và tăng nhanh về sinh khối nên rất nhiều loài được khai thác, phục vụ cho đời sống Nhiều loài rong dùng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, làm nguyên liệu cho công nghiệp (rong câu, rong mơ ), làm cảnh (thuỷ tiên ), làm thức ăn cho cá, chim…, và là nơi cư trú và đẻ trứng cho nhiều loài động vật thuỷ sinh TVTS còn có vai trò quan trọng trong xử lí nước thải, tăng khả năng tự làm sạch thuỷ vực Tuy nhiên trong một số điều kiện môi trường cụ thể, một số loài có thể trở thành loài gây hại do phát triển quá dày làm tắc nghẽn kênh mương, hồ chứa…

Dựa vào đặc tính của thực vật thuỷ sinh, các nhà khoa học chia làm 4 loại sau:

 Thủy sinh thực vật sống chìm: loại thực vật này có rễ và thân ở dưới nước, chỉ phát triển ở những nơi có đủ ánh sang, độ đục thấp, loại được sử dụng nhiều là tảo Chúng có thân dài, mảnh, lá mỏng hay trong suốt Sự thu hẹp phiến lá

và sự mềm mại, uốn lượn theo dòng nước của loài này có tác dụng làm giảm ảnh hưởng của dòng nước

Trong biểu bì lá và cuống lá có cấu tạo đặc biệt, vách của chúng có khả năng cho nước, các chất dinh dưỡng và các khí hoà tan thấm trực tiếp qua Do được nâng

đỡ nên mô của chúng phát triển yếu, tập trung chủ yếu ở phần trung tâm của thân giúp cho thân có khoảng gian bào phát triển và có nhiều tế bào phân nhánh trong thân nâng đỡ cây

 Thủy thực vật sống trôi nổi: rễ của chúng không bám vào đất mà lơ lửng trong nước, thân và lá của nó phát triển trên mặt nước Loài được sử dụng nhiều là bèo tây Rễ mọc trong nước, phát triển yếu, có tác dụng giữ thăng bằng cho cây Rễ ngừng sinh trưởng rất sớm, không có lông hút và chóp rễ chóng rời, bộ rễ tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân huỷ chất thải Trong thân và đặc biệt là trong lá

có nhiều tế bào đã phân nhánh nâng đỡ cây, nhất là các phần bên trên lá như cây bèo tây Lá của chúng không thấm nước, chúng hấp thụ dinh dưỡng trực tiếp từ dòng nước nhờ bộ rễ Thực vật loại này có thể sinh sống ở cả tầng nước sâu, nước nông và được sử dụng rộng rãi trong xử lí nước thải Bèo tây, bèo cái và các loại bèo ong có khả năng hấp thụ dinh dưỡng và chứa dinh dưỡng trong cơ thể cao (như bèo tây chưa 1 -12 mg/gP, 12 - 40 mg/gN trong lá) và có khả năng phát triển nhanh chóng Bèo tây có khả năng hấp thụ dinh dưỡng cao 350 – 1125 kgP/ha.năm và

1950 – 5585 kgN/ha.năm Nếu hàm lượng NH3 cao sẽ gây độc đối với hầu hết các thực vật

 Thủy thực vật có rễ bám vào đáy, thân trong nước và lá nổi trên mặt nước hoặc chìm trong nước như sen, súng…Cũng như các thực vật nhô lên khỏi mặt nước, chúng có bộ rễ rộng, ăn nông Cuống lá có khả năng phát triển khi bị chìm trong nước Lá có tác dạng bản rộng, làm tăng diện tích tiếp xúc qua bề mặt lá với không khí đồng thời làm giảm tác động của việc đọng nước, giúp cho lá nổi trên mặt nước Mặt trên của lá có số lượng lỗ khí nhiều hơn lá của những loài cây ở cạn Thực vật ở cạn thường có số lượng lỗ khí 100 – 300 lỗ khí/mm2, trong khi ở trên mặt lá nổi có 400 – 600 lỗ khí/mm2 Mặt dưới của lá chìm trong nước không có lỗ khí nhưng trong biểu bì có các tế bào tròn đặc biệt có khả năng hấp thụ mạnh chất dinh dưỡng và các khí hoà tan hơn ở các tế bào khác như cây họ súng Cuống lá

mềm mại, dẻo dai cho phép lá có thể mở rộng trên mặt nước và làm giảm sự bay hơi của nước Các thực vật này thường sống ở những vũng nước sâu hơn các thực vật nhô lên khỏi mặt nước Chúng vừa có khả năng hấp thụ dinh dưỡng từ dòng nước sát lớp bề mặt, vừa có khả năng hấp thụ dinh dưỡng từ lớp bùn Tuy nhiên, hiện nay việc sử dụng các thực vật này để xử lí nước thải không được phổ biến do hầu hết các vùng đất ngập nước dùng xử lí nước thải tương đối nông, chỉ thích hợp cho loài thực vật nhô lên khỏi mặt nước

 Thủy thực vật có rễ bám vào đáy, thân trong nước, lá trên mặt nước như: lau, sậy, Rau Ngổ,…Loài cây này sống trong môi trường nước nên không cần ăn sâu vào trong lòng đất để tìm nước nên rễ chúng phát triển rộng để hấp thu được nhiều chất dinh dưỡng, oxy có trong nước và giữ cho cây đứng được Những thực vật này có khả năng phát triển thân nhanh chóng nhất là khi còn ở trong nước, giúp

nó nhanh chóng nhô lên khỏi mặt nước – nơi có lượng không khí và ánh sáng mặt trời nhiều Loài thực vật này còn có khả năng để phát triển các kho dự trữ chất hữu

cơ của chúng trong thân rễ, giúp chúng có thể sống sót trong điều kiện thiếu khí từ 4 – 90 ngày, trong khi thực vật ở cạn thường không có khả năng sống sót hơn 3 ngày thiếu khí Những loài thực vật này sống ở những vùng nước không sâu từ 0,5 - 1,6

m Nhiều loài thực vật thuộc loại này có thể sống, tăng trưởng nhanh và phát triển mạnh ở nhiều loại nước khác nhau Chúng hấp thụ chất dinh dưỡng từ trong lớp đất

và có khả năng chứa chất dinh dưỡng trong tế bào Tuy nhiên khả năng chứa chất dinh dưỡng của chúng thường thấp, như ở cây sậy dưới điều kiện dinh dưỡng cao chứa P từ 2-4 mg/g ở lá, 1-3 mg/g ởrễ và 1-3 mg/g ở thân, chứa N từ 10-40 mg/g ở

lá, 15-31 mg/g ở rễ và 5-31 mg/g ở thân.[10]

Các loại thủy sinh thực vật hay sử dụng trong xử lý ô nhiễm [4]:

Bảng 1.3 Một số thực vật tiêu biểu trong sử dụng trong xử lý nước

Thủy sinh thực vật sống chìm Hydriall Hydrialla verticillata

Thủy sinh thực vật sống trôi

nổi

Thủy sinh thực vật có rễ dưới

đáy, thân và lá nổi trên mặt

nước hoặc chìm dưới nước

các chất hữu cơ kỵ nước mạnh (Hemixenluloza: là polisacarit cấu tạo yừ các gốc

pentozan (C5H8O4)n và hecxozan (C6H10O)n Hemixenluloza không hòa tan trong nước nhưng hòatan trong kiềm)[11]

- Quá trình phân hủy và chuyển hóa

Bên trong thực vật, tùy từng thực vật mà quá trình xảy ra ở các bộ phận khác nhau Là quá trình thực vật phân hủy các chất ô nhiễm thông qua quá trình trao đổi chất

và chuyển hóa bên trong thực vật, hoặc phân hủy các chất ô nhiễm nhỡ các enzyme do

rễ thực vật tiết ra khi chúng từ bên ngoài xâm nhập vào bên trong thực vật

Xung quanh vùng rễ của các cây trồng trên cạn hay trồng dưới nước luôn tồn tại một vùng oxy hoá Đó là do: Sự giải phóng ôxy do rễ gây ôxy hoá Fe2+, đồng thời làm tăng độ axit theo phản ứng:

Fe2+ + O2 + 10H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+Giải phóng ion H+ và CO2 từ rễ qua quá trình hô hấp dẫn đến làm thay đổi pH đất

Những chất tiết thải của rễ có chứa các enzyme, vitamin, đường và nhiều loại axit hữu cơ phân tử bé rất hấp dẫn cho nhiều loài vi sinh vật Do đó, vùng quyễn rễ

là nơi có mật độ vi sinh vật cao, hoạt tính sinh học lớn hơn các vùng khác và đó cũng là nguyên nhân xảy ra nhiều quá trình chuyển hoá các chất và cũng là nguyên

lý cho việc sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm đất, nước [11]

- Quá trình tích tụ

Xảy ra ở rễ, lá và những cơ quan khí sinh Khi các chất ô nhiễm được rễ hấp thụ, một số di chuyển vào các tế bào xong rồi bi bài tiết ra ngoài, còn một số còn đọng lại bên trong thực vật [11]

Sử dụng TVTS để xử lí các chất ô nhiễm là một phương pháp khá đơn giản, hiệu quả, dễ thực hiện Tuy nhiên phương pháp này chỉ xử lí được các nguồn ô nhiễm có hàm lượng chất ô nhiễm thấp, nếu chất ô nhiễm vượt quá ngưỡng nồng độ cho phép sẽ ảnh hưởng đến các quá trình sinh trưởng, phá huỷ các mô tế bào, suy giảm hoặc làm chết bộ rễ…

Bảng 1.4 Nhiệm vụ của các bộ phận thủy sinh thực vật trong các hệ thống xử

năng hấp thụ các chất ô nhiễm là khác nhau Cơ chế xử lí chất ô nhiễm của thực vật bao gồm nhiều cơ chế khác nhau và rất phức tạp, dựa trên sự tác động đồng thời của

bộ rễ cây và hệ sinh vật có trong đất Bộ rễ sẽ cung cấp ô xi cho các vi sinh vật sống trong đất hoạt động ô xi hoá phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nước và các kim loại nặng một phần sẽ đi vào cơ thể loài vi sinh vật Loài vi sinh vật này có thể sử dụng kim loại như một chất dinh dưỡng hoặc chỉ hấp thụ vào cơ thể chúng, một phần khác sẽ được hấp thụ bởi thân, lá và rễ của thực vật Ngoài ra bộ rễ còn có khả năng kết hợp tạo thành một lớp đệm đóng vài trò như một lớp lọc Khi nước thải đi qua lớp đệm sẽ được lọc sạch các chất cặn lơ lửng [11]

Ngoài khả năng hấp thụ các kim loại nặng, bộ rễ còn có khả năng hấp thụ các chất lơ lửng, hợp chất dinh dưỡng N, P, các hợp chất hữu cơ….và tạo môi trường sống của các vi sinh vật, bảo vệ chúng khỏi bức xạ mặt trời Rễ càng dài, càng rộng

và xốp thì vi sinh vật cư trú càng nhiều, làm tăng khả năng hấp thụ các chất và hiệu quả xử lí càng cao TVTS hấp thụ O2 từ những bộ phận phía trên, vận chuyển qua các

mô khí xuống bộ phận dưới, quá trình quang hợp trong nước cũng tạo ra một lượng lớn oxi trong nước làm tăng lượng DO tạo điều kiện cho các vi sinh vật hiếu khí bám trên rễ cây ô xi hoá các chất hữu cơ và làm tăng quá trình phản nitrat hoá… [11]

Các TVTS mọc đứng trong nước còn có tác dụng làm giảm tốc độ dòng chảy, tạo điều kiện cho các chất lơ lửng lắng xuống đáy, tăng thời gian tiếp xúc của các chất trong nước với vi sinh vật và bề mặt thực vật, tăng hiệu quả xử lí[10]

Nhờ có khả năng xử lí các chất SS, BOD, COD, N, P và kim loại nặng nên ngoài việc tận dụng các vùng đất tự nhiên với hệ thực vật có sẵn, người ta còn xây dựng những vùng đất ngập nước với những loài thực vật có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm cao để xử lí nhiều loại nước thải khác nhau như: nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi, công nghiệp…làm giảm tác động của gió, sóng, nước chảy, góp phần giảm nguy cơ xói mòn, cải thiện chất lượng môi trường, tạo môi trường sống đa dạng cho loài động vật thuỷ sinh, lưỡng cư, loài chim, vi sinh vật…Đặc biệt

là khi ngân sách nhà nước dành cho công tác quản lí môi trường còn hạn hẹp, áp dụng các phương pháp xử lí nước thải khác tuy hiệu quả nhưng chi phí cao thì phương pháp này là một giải pháp hết sức tiết kiệm, đơn giản và có ý nghĩa sinh thái cao

1.4 Cơ sở khoa học của biện pháp sử dụng TVTS xử lý ô nhiễm nước

Các chất ô nhiễm là các chất vô cơ: Sự hấp thụ các chất ô nhiễm vô cơ, chủ

yếu là các chất dinh dưỡng, các kim loại nặng và các hạt nhân phóng xạ trong TVTS, diễn ra bởi rễ và sự hấp thụ qua lá Vai trò chính của rễ là đồng hóa các chất dinh dưỡng, và vai trò chính của lá là vô cơ cố định carbon (Bhupinder Dhir, 2013)

Các chất ô nhiễm là các chất hữu cơ: TVTS hấp thụ các chất ô nhiễm độc hại

chủ yếu thông qua rễ và lá (Vajpayee P., 1995).Quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm hữu cơ của TVTS bao gồm hai cơ chế:

+ Hấp thụ trực tiếp các chất ô nhiễm rồi chuyển hoá các chất này thành mô thực vật

+ Giải phóng các dịch tiết và các enzym kích thích hoạt động của vi sinh vật

và nâng cao kết quả của sự biến đổi của vi sinh vật trong vùng rễ (vùng gốc)

Số lượng hợp chất hữu cơ bị hấp thụ bởi loài TVTS phụ thuộc vào bản thân loài thực vật, thành phần sinh hóa của tế bào thực vật, các tính chất hóa lý của chất gây

ô nhiễm như tính phân cực, tính không ưa nước, sự biến động khối lượng phân tử, (Bhupinder Dhir, 2013)

1.5 Ưu điểm và hạn chế của biện pháp sử dụng TVTS để xử lý nước ô nhiễm:

Ưu điểm:

Sử dụng TVTS để xử lý nước ô nhiễm có tính thân thiện cao với môi trường

Sử dụng TVTS để xử lý nước ô nhiễm cũng có tính ưu việt hơn hẳn so với phương pháp hóa – lý, không làm ảnh hưởng xấu tới hoạt tính sinh học của nước, tiến hành ngay tại chỗ ô nhiễm và không cần thêm diện tích, giảm thiểu được mức độ xáo trộn nước, giảm mức độ phát tán ô nhiễm thông qua không khí và dòng chảy Chi phí xử lý không cao

Quá trình xử lý không đòi hỏi công nghệ phức tạp

Nhược điểm:

Xử lý ô nhiễm nước bằng TVTS chậm hơn phương pháp hóa lý

Khả năng sinh trưởng và phát triển của loài TVTS phụ thuộc nhiều vào các yếu tố vật lý và hóa học của môi trường như pH, độ mặn, nồng độ chất ô nhiễm và

sự hiện diện của các chất độc

TVTS dùng để xử lý các chất ô nhiễm thường bị giới hạn về chiều dài rễ Do

đó, khi sử dụng TVTS để xử lý ô nhiễm ở thuỷ vực có độ sâu quá lớn là không phù hợp

1.6 Các nghiên cứu về xử lý ô nhiễm nước bằng TVTS và tình hình nghiên cứu sử dụng loài TVTS cải tạo nước ô nhiễm

1.6.1 Trên thế giới

Khả năng làm sạch môi trường nước của TVTS đã được biết từ thế kỷ 19 nhưng mãi đến những năm 70 của thế kỷ trước, phương pháp này mới được nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng để xử lý môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ (Bhupinder Dhir, 2013) Bằng nhiều thí nghiệm với nhiều loài TVTS khác nhau, các tác giả đã nghiên cứu và công bố về khả năng sống và làm sạch nước của nhiều loài TV trong các môi trường ô nhiễm khác nhau (Raskin P (1997), Petrucio M M., và cộng sự (2000), Liao X và cộng sự, (2005),, Nhìn chung, việc sử dụng TVTS làm sạch nước tập trung vào giải quyết hai vấn đề môi trường nước mặt đã và đang là những vấn đề nan giải: Sự dư thừa các chất ô nhiễm dinh dưỡng và sự có mặt với hàm lượng đáng kể các KLN trong các thuỷ vực

Các nghiên cứu của Hailiang Song và cộng sự (2014), Nerella và cộng sự (1999) cho thấy cây thuỷ trúc, cây rau muống, cây ngổ trâu vừa có khả năng loại

bỏ các chất dinh dưỡng là hợp chất của nitơ và của photpho, còn có khả năng loại bỏ một hàm lượng đáng kể các KLN trong nước

1.6.2 Tại Viêt Nam

Theo nghiên cứu của Trần Văn Tựa và cộng sự (2004) [9] về khả năng ứng dụng TVTS trong xử lý ô nhiễm các thuỷ vực cho thấy cây ngổ trâu cũng có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ chứa N và P khá cao, đặc biệt còn khử mùi cho môi trường nước

Nghiên cứu của Nguyễn Quốc Thông và cộng sự [8] về khả năng hấp thụ

kim loại nặng Cr và Ni của bèo cái (Pistia Stratiotes L.) từ nước thải mạ Cr và Ni

của nhà máy cho thấy, bèo cái có khả năng sống, phát triển tốt và tăng trưởng trong môi trường nước thải mạ điện có nồng độ Cr 9,5mg/l và Ni 14mg/l Lượng Cr và

Ni tích lũy dần theo thời gian thí nghiệm vào trong lá và rễ cây thí nghiệm với môi

trường nước thải mạ điện và lượng tích lũy trong rễ thường cao hơn so với lá Sau

14 ngày hàm lượng Cr tích lũy xấp xỉ vào khoảng 2,12mg/g trọng lượng khô trong

lá và 3,28mg/g trọng lượng khô trong rễ Lượng Ni tích lũy trong thí nghiệm này sau 14 ngày vào khoảng 3,58 mg/g trọng lượng khô trong lá và 7,53 mg/g trọng lượng khô trong rễ

Nghiên cứu “Sự phân bố Cu, Zn, Hg và Cd trong rau muống thu từ sông Nhuệ và Tô Lịch ở Việt Nam” của Đặng Thị Ân [1] cho thấy tất cả các bộ phận của cây rau muống thu từ một số điểm trên sông Nhuệ - Tô Lịch đều chứa Cu, Zn, Hg và

Cd, hàm lượng các kim loại này rất khác biệt giữa các phần khác nhau của cây, Cu,

Zn và đặc biệt Cd được lưu giữ chủ yếu trong rễ, còn Hg thì được phân chuyển nhanh từ rễ lên lá Sự khác nhau về nồng độ kim loại theo địa điểm phân bố được thể hiện trong hầu hết các bộ phận của cây: rau sông Nhuệ chứa Cu và Zn với hàm lượng cao hơn hẳn rau sông Tô Lịch, còn Cd thì ngược lại và Hg thì tương đương

So với tiêu chuẩn đối với rau an toàn thì rau cả 2 sông thu vào tháng 7/2004 đều vượt xa về chỉ tiêu Hg, còn Cd thì rau sông Tô Lịch cao hơn rau sông Nhuệ Hàm lượng Hg trong mẫu rau thu vào tháng 10/2004 chỉ có rau sông Nhuệ là bị vượt Như vậy, môi trường sông Nhuệ - Tô Lịch luôn có chứa những KLN độc hại ở mức đáng lo ngại Việc giám sát theo thời gian và không gian chất lượng các sản phẩm sinh học của hệ thống sông này, trong đó có rau muống, về chỉ tiêu Hg và Cd trước khi đưa vào sử dụng là vô cùng cần thiết

Nghiên cứu “Hàm lượng kim loại nặng trong đất và rau muống ở Thanh Trì” của Vũ Quyết Thắng (1998) cho thấy trong đất cũng như trong các bộ phận của rau muống thu được ở một số khu vực thuộc huyện Thanh Trì (Hà Nội), một trong những nguồn cung cấp rau chủ yếu cho nội thành Hà Nội, đã có dấu hiệu bị ô nhiễm các KLN, đặc biệt đã phát hiện hàm lượng cao các kim loại chì, cadimi, thuỷ ngân, asen trong rễ, thân, lá của rau muống Tác giả đã đề xuất việc cần phải thận trọng hơn trong việc sử dụng các nguồn nước thải để tưới cho cây rau muống làm rau thương phẩm bởi khả

năng hấp thụ tốt các kim loại nói trên của loài cây này [7]

Nghiên cứu “Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng cây ngổ trâu (Enydra fluctuans Lour.) và cây bèo lục bình (Eichhoria crassipes)” của Trương Thị Nga và

Võ Thị Kim Hằng năm 2010 [3] được thực hiện tại tỉnh Hậu Giang, trong thời gian

9 tháng, nhằm khảo sát diễn biến độ đục, hàm lượng COD, tổng nitơ, tổng phosphat trong nước thải chăn nuôi và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của ngổ trâu và bèo lục bình thông qua sự tăng trưởng cũng như khả năng hấp thụ đạm, lân, KLN của hai loại rau này trong môi trường nước thải Kết quả cho thấy, hiệu suất xử lý nước thải của ngổ trâu đối với độ đục là 96,94%; COD là 44,97%; nitơ tổng là 53,60%, phosphat tổng là 33,56% Hiệu suất xử lý nước thải của bèo lục bình đối với độ đục

là 97,79%; COD là 66,10%; nitơ tổng là 64,36%, phosphat tổng là 42,54% Kết quả

về đặc điểm sinh học cho thấy, ngổ trâu và bèo lục bình có khả năng thích nghi và phát triển tốt trong môi trường nước thải

Nghiên cứu của Tiến sĩ Vũ Thị Phương Thảo - Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, việc tiến hành nghiên cứu, đánh giá vai trò cụ thể của 3 loại thực vật thủy sinh gồm thuỷ trúc, rau muống, ngổ trâu trong việc hấp thụ các chất ô nhiễm có trong sông làm sạch nước là một nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn và là cơ sở khoa học cho việc xây dựng giải pháp sinh học nhằm giảm thiểu, khống chế mức độ 2 gia tăng ô nhiễm để bảo vệ hiệu quả nguồn nước, bảo vệ môi trường và cảnh quan thiên nhiên lưu vực sông Nhuệ Qua đó, đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường nước và trầm tích sông Nhuệ, xác định được vai trò của một số loài thực vật thuỷ sinh có hiệu quả cao trong quá trình làm sạch nước sông [12]

1.7 Đặc điểm sinh học cây Rau Ngổ, khả năng xử lý ô nhiễm và công dụng

1.7.1 Đặc điểm sinh học

Cây rau ngổ trâu có tên khoa học là Enydra fluctuans Lour mọc dưới nước,

sống nổi hoặc ngập nước, phân cành nhiều, có mắt Lá dài, không cuống, mọc đối hay từng ba cái một; phiến hẹp, nhọn, bìa có răng thưa Thân dài hàng mét, thân hình trụ nhẵn không lông, phân cành nhiều, có mắt, không lông Lá ngổ trâu mọc đối, không cuống, phía dưới ôm vào thân, mép có răng cưa, dài khoảng 5 cm, rộng 6–10 mm Cụm hoa h nh đầu, không cuống, hoa mọc ở nách lá, hay ngọn, có màu trắng hoặc lục nhạt; 4 lá bắc hình trái xoan Toàn hoa ống, hoa ngoài là hoa cái hình thìa lìa, có tràng và chia 3 thùy, hoa trong lưỡng tính, hình ống có tràng hoa

xẻ 5 răng Nhị 5, bao phấn có tai nhọn và ngắn Bầu hình trụ cong Quả bế không mào lông [13]

Hình 1.2 Cây Rau Ngổ (Enydra fluctuans Lour) 1.7.2 Khả năng xử lý ô nhiễm

Sử dụng thực vật thủy sinh không phải là biện pháp mới, tuy nhiên, số lượng loài thủy sinh có thể dùng với chức năng này không nhiều Ngoài một số loài đã được biết đến như bèo cám, cỏ vetiver…, nghiên cứu mới đây của Trương Thị Nga

và Võ Thị Kim Hằng (Đại học Cần Thơ) còn tìm thêm được loài rau ngổ Nghiên cứu được thực hiện tại tỉnh Hậu Giang, trong thời gian 9 tháng, nhằm khảo sát diễn biến độ đục, hàm lượng COD, tổng nitơ, phosphat tổng trong nước thải chăn nuôi

và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của rau ngổ thông qua sự tăng trưởng cũng như khả năng hấp thu đạm, lân, kim loại nặng của loại rau này trong môi trường nước thải Kết quả cho thấy, hiệu suất xử lý nước thải của rau ngổ đối với độ đục là 96,94%; COD là 44,97%; Nitơ tổng là 53,60%, phosphat tổng là 33,56% Kết quả

về đặc điểm sinh học cho thấy, rau ngổ có khả năng thích nghi và phát triển tốt trong môi trường nước thải Phân tích hàm lượng kim loại nặng trong rau ngổ, nước ao thí nghiệm và bùn, kết quả cho thấy Cu, Zn, Cd, Cr trong nước thải xả ra môi trường đạt loại A so TCVN 5942 – 1995 Đối với rau ngổ, các kim loại nặng

có xu hướng tích lũy trong rễ nhiều hơn trong thân lá

Nghiên cứu khẳng định, hệ thống ao xử lý có trồng rau ngổ có thể được thiết

kế phù hợp với mô hình chăn nuôi heo hộ gia đình hay trang trại nhỏ với quy trình