Tài liệu Bao_ve_tai_nguyen_nuoc pdf

Nhà bác học Lê Quý Đôn đánh giá: “ Vạn vật không nước không thể sống được, mọi việc không có nước không thể trở thành được” Vân đài loại ngữ  Đánh giá về vai trò của nước đối với cuộc

Chương I Khái niệm về môn học “ Bảo vệ môi

truờng Tài nguyên nước, đối tượng và phư

ơng pháp nghiên cứu”

I.1 Tài nguyên nước

- Nước là một dạng tài nguyên thiên nhiên

- Nước là thành phần của môi trường

- Nước là một môi trường thành phần

I.2 Vai trò của tài nguyên nước

1 Viện sỹ A.V> Xidorenco khẳng định:

“ Nước là loại khoáng sản quý giá hơn tất cả các loại khoáng sản”

2 Viện sỹ V.I Vernatski khẳng định:

“Không có vật liệu tự nhiên nào lại có thể so sánh được với nước về vai trò của nó trong các quá trình địa chất” và Vernatski gọi “nước là khoáng vật sống”

3 Viện sỹ A.P Vinogradov khẳng định:

“ Nếu không nghiên cứu lịch sử diễn biến của nước thì không hiểu

được các quá trình địa chất xảy ra trong vỏ Trái đất”

 4 Nhà bác học Lê Quý Đôn đánh giá:

 “ Vạn vật không nước không thể sống được, mọi việc không có

nước không thể trở thành được” (Vân đài loại ngữ)

 Đánh giá về vai trò của nước đối với cuộc sống con người Tuyên

bố của Hội nghị Quốc tế về nước và môi trường tại Duplin Tân Tây Lan đã khẳng định “ Sự khan hiếm và sự lạm dụng nước dẫn

đến một sự đe dọa nghiêm trọng và ngày một gia tăng đối với sự phát triển lâu bền và Bảo vệ môi trường, sức khỏe và hạnh phúc của loài người, chất lượng của lương thực và thực phẩm, sự phát triển của công nghiệp và hệ sinh thái mà trong đó con người phụ thuộc tất cả đều đang bị đe dọa Bức tranh về hiện trạng của tài … …

thuộc tất cả đều đang bị đe dọa Bức tranh về hiện trạng của tài … …

nguyên nước toàn cầu là ảm đạm…

 Tương lai sống của hàng triệu con người đang phụ thuộc vào

những hành động trực tiếp và hữu hiệu đối với tài nguyên nước

 + Nước đáp ứng cho các nhu cầu.

 Ăn uống, sinh hoạt

 Mọi hoạt động kinh tế xã hội

 + Trong cuộc sống con người

 Nước chiếm 97% trong bào thai 3 ngày

 Nước chiếm 91% trong bào thai 3 tháng

 Nước chiếm 81% trong bào thai 8 tháng

 Trong cơ thể con người:

- Sản xuất 1 tấn thép cần cần 20000 tấn nước

- Sản xuất 1 tấn tơ Acetat cần 2660 m3 nước

- Sản xuất 1 tấn vải Lapsam cần 4200 m3 nước

- Sản xuất 1 tấn đồng cần 5000 tấn nước

- Sản xuất 1 tấn cao su cần 2500 tấn nước

+ Trong nông nghiệp

1 hécta lúa 2 vụ 1 năm cần 14000 – 18000 m3 nước ngọt

 I.3 Đối tượng nghiên cứu của Bảo vệ môi trường Tài nguyên nư ớc

 1 Đánh giá đặc điểm của các nguồn nước, cân bằng nước và

vòng tuần hoàn nước trong thiên nhiên

 2 Phương pháp đánh giá tài nguyên thiên nhiên và tài nguyên

nước Vấn đề phát triển bền vững tài nguyên nước

 3 Hiện tượng nhiễm bẩn tài nguyên nước Các chỉ tiêu đánh

giá nhiễm bẩn tài nguyên nước

 4 Bảo vệ môi trường nước xử lý nước thải 4 Bảo vệ môi trường nước xử lý nước thải––

 I.4 Các phương pháp nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước

- Nước ngầm > Địa chất thủy văn

- Hơi nước khí quyển > Thiên văn học

chương II những khái niệm cơ bản

I Khái niệm về môi trường

ảnh hưởng đến sự phát triển hay tồn tại của một sinh vật hay một cộng đồng.

quyển, thạch quyển và sinh quyển.

I.1 Khí quyển:

trò duy trì và bảo vệ sự sống trên Trái đất Nhờ có khí quyển hấp thụ mà hầu hết các tia vũ trụ và phần lớn bức xạ điện từ của Mặt trời đã không tới được mặt đất Khí quyển chỉ truyền các bức xạ cận cực tím, trông thấy cận hồng ngoại (300 – 2500 nm) và các sóng rađio (0,10 –

40 micron), đồng thời ngăn cản bức xạ cực tím có tính chất huỷ hoại mỡ (các bức xạ dưới 300 nm).

 Khí quyển còn đóng vai trò quyết định trong sự duy trì cân

bằng nhiệt của Trái đất thông qua quá trình hấp thụ bức xạ hồng ngoại của Mặt trời và tái phát xạ khỏi Trái đất

 Các thành phần chủ yếu của khí quyển là Nitơ và Oxy,

ngoài ra còn có Argon, Cacbonđioxit và một số khí khác Có thể coi khí quyển là nguồn cung cấp Oxy (cần thiết sự sống trên Trái đất) và CO2 (cần thiết cho quá trình quang hợp của thực vật) Khí quyển cũng cung cấp Nitơ cho vi khuẩn cố định Nitơ và các nhà máy sản xuất amôniac để tạo các hợp chất chứa Nitơ cần cho sự sống Hơn nữa, khí quyển là phương tiện vận chuyển nước hết sức quan trọng từ các đại dương tới đất liền như là một phần của chu kì thuỷ văn

 Khí quyển được phân thành 4 vùng chủ yếu được trình bầy

trong bảng 1 Tầng đối lưu chiếm 70% khối lượng khí quyển

và thường xuyên diễn ra sự luân chuyển khối không khí trong tầng này Tuy nhiên, do chu trình thuỷ văn nên độ ẩm thay đổi

Đây cũng là vòng xáo trộn do năng lượng sinh ra bởi sự mất cân bằng giữa đốt nóng và làm lạnh ở vùng xích đạo và các cực Nhiệt độ tầng này giảm theo độ cao Tầng bình lưu là vùng yên tĩnh hơn và nhiệt độ tăng theo độ cao Ozôn trong vùng này hấp thụ bức xạ cực tím

 B¶ng 1: C¸c vïng chñ yÕu cña khÝ quyÓn

 Bởi vậy, tầng bình lưu có tác dụng bảo vệ sự sống trên Trái đất

tránh được các ảnh hưởng huỷ hoại của các tia bức xạ cực tím

 Do sự xáo trộn trong vùng này diễn ra chậm nên thời gian lưu lại

của các phân tử hay các hạt tương đối lâu dài Nếu các hạt ô nhiễm đi tới được vùng này thì chúng sẽ gây mối nguy hại lâu dài

và có tính chất toàn cầu so với tác động của chúng khi ở trong tầng đối lưu

I.2 Thuỷ quyển

Thuỷ quyển là lớp nước của Trái đất bao gồm mọi nguồn nước:

các đại dương, biển, các sông hồ, băng tuyết, nước dưới đất

 Lịch sử của các nền văn minh cổ đại – phồn thịnh và suy tàn -

đều gắn chặt với lượng nước được cung cấp để sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau Nước là một yếu tố không thể thiếu được của sự sống

I.3 Thạch quyển:

 Là phần phần rắn của vỏ Trái đất bao gồm các khoáng vật và đất

Đất là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất vô cơ, hữu cơ, không khí và nước và là bộ phận quan trọng nhất của thạch quyển

I.4 Sinh quyển:

 Sinh quyển phần của Trái đất trong đó sự sống có thể tồn tại,

bao gồm các phần của thạch quyển có độ dầy 3 km kể từ mặt đất, thuỷ quyển và khí quyển tới độ cao 10 km trên giới hạn trên của thực vật

 Về phương diện vật lý, sinh quyển là lớp vỏ tương đối mỏng

và không hoàn chỉnh phủ kín hầu hết Trái đất, trên đó chứa đựng các cộng đồng sinh vật khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, từ nư

ớc đến đất cạn, từ miền nhiệt đới đến các vùng cực; những dẫy núi cao nhất, những hố sâu nhất của đại dương, những vùng sa mạc khắc nghiệt nhất hay những miền đất và nước bị ô nhiễm nặng nề Chiều dầy tổng cộng của sinh quyển, bao gồm tất cả các phần của Trái đất tồn tại các sinh vật sống, chỉ dưới 16 Km Miền sinh quyển, nơi sự sản xuất sinh học diễn ra mạnh mẽ dưới dạng quang hợp thì lại hẹp hơn nhiều và thay đổi từ một ít centimet tới trên 100 m Ví dụ, trong nước có độ đục lớn, miền này chỉ dầy khoảng ít centimet, ngược lại, ở vùng đại dương trong suốt thì miền này có thể dầy hơn 100 m

 Trên cạn, vùng sản xuất sinh học có thể chỉ dầy ít centimet trong

miền sa mạc hay núi đá, nhưng có thể dầy trên 100 m ở các khu rừng nhiệt đới Dĩ nhiên, các sinh vật có thể tồn tại ngoài miền sản xuất sinh học mạnh mẽ, ví dụ, một số loại côn trùng và chim có thể bị gío, bão mang tới những độ cao 6000m Một số loại hạt, các

vi sinh vật đã tìm thấy được trong khí quyển và ở các đỉnh núi cao trên 7500m Nhiều động vật có thể sống ở độ sâu 300m của biển cả Tuy nhiên, ở cả hai vùng cao và sâu đã nói, các sinh vật đều thuộc vào miền sản xuất sinh học mỏng hơn nhiều

 Như vậy, ta có thể coi sinh quyển là một hệ sinh hoá có khả năng thu nhận, chuyển hoá, tồn trữ và sử dụng năng lượng Mặt trời Qua hoạt động của các sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân huỷ mà quá trình chu chuyển vật chất từ dạng này sang dạng khác cần cho sự sống được thực hiện không ngừng và làm cho toàn bộ sinh quyển phát triển đầy đủ thành một hệ có khả năng tự điều chỉnh với những sự cân bằng và kiểm soát trong các thành phần khác nhau của nó

 Sinh thái học trong khi lưu tâm đến các nguồn lợi không tái tạo

được cũng cần chú ý nhiều tới các nguồn lợi tái tạo được như: lư

ơng thực, nước, oxy, gỗ, bông và khả năng sản sinh ra chúng của sinh quyển Khi xem Thế giới như một Sinh quyển mà tất cả

sự sống phụ thuộc vào nó thì ta phải xem xét các dạng tác động

mà con người đã gây nên các chức năng khác nhau của sinh

quyển Chính các phân bố dân cư và sử dụng đất đai của loài ngư

ời đã làm biến đổi Sinh quyển trong nhiều mặt chủ yếu và đã gây nên những thay đổi lâu dài về chất lượng môi trường; một số thay

đổi theo chiều hướng có lợi, số khác có hại cho chính loài người

II Khái niệm về sinh thái học

 Sinh thái học là ngành khoa học nghiên cứu các mối quan

hệ giữa các sinh vật với nhau và với môi trường. Có thể xem sinh thái học là một khoa học liên ngành: hoá học, vật lý, sinh học, địa chất, khí tượng, thuỷ văn, cổ sinh học, khảo cổ học, xã hội học v.v dùng để xem xét tập tục của tất cả các loài động vật và thực …

v.v dùng để xem xét tập tục của tất cả các loài động vật và thực …

vật cùng những ảnh hưởng và tương tác giữa chúng với nhau và tới môi trường Vì vậy, phạm vi nghiên cứu của sinh thái học là vô cùng rộng lớn

1 Hệ sinh thái:

 Hệ sinh thái là một đơn vị không gian hay đơn vị cấu trúc trong đó bao gồm các sinh vật sống và các chất vô sinh tác động lẫn nhau tạo ra một sự trao đổi vật chất giữa các bộ phận sinh vật

và các thành phần vô sinh Nói cách khác, hệ sinh thái là một hệ thống tương tác của một cộng đồng sinh học và môi trường vô sinh

 Các thành phần của một hệ sinh thái: Một hệ sinh thái hoàn thiện gồm có 4 thành phần chủ yếu: Các chất vô sinh, các sinh vật sản xuất, các sinh vật tiêu thụ và các sinh vật phân huỷ

* Các chất vô sinh:

 Các chất vô sinh trong một hệ sinh thái bao gồm những chất ban

đầu, thông qua hoạt động sống của các sinh vật, có thể chuyển hoá theo chu kỳ kín qua các thành phần của hệ

 Nhiều chất như nước, Oxy, Nitơ, CO2 là các chất vô sinh khi chúng tồn tại bên ngoài các sinh vật sống, nhưng một khi đã đi vào cơ thể sống thì lại trở thành bộ phận của thế giới sinh vật Nhiều nguyên

tố sinh học có thể tồn tại dưới dạng liên kết trong các hợp chất mà các sinh vật sống không thể sử dụng được, như Silic trong đá Thạch anh, Nhôm trong Fenspat Những nguyên tố hoạt động mạnh trong các quá trình sinh học như Oxy có thể tồn tại ở dạng tự

do O2 hoặc hoá hợp như: CO2 mà sinh vật có thể dễ dàng sử dụng hoặc cũng có thể ở dạng hoá hợp không sử dụng được như SiO2 trong đá granit Tương tự, Kali tồn tại dưới dạng KCl có trong đất thì thực vật sẽ dễ dàng hấp thụ, nhưng nếu lại ở dạng KAlSiO3trong đá Fenspat thì cây khó sử dụng được Vì vậy, dạng và thành phần của các hợp chất của các nguyên tố hoạt động sinh học là những yếu tố quyết định năng suất của một hệ sinh thái Một trong những điều quan trọng nhất đối với một hệ sinh thái là tốc độ giải phóng các chất dinh dưỡng ra khỏi đất vì điều đó có vai trò điều chỉnh sự vận hành của toàn bộ hệ

* Các sinh vật sản xuất (sinh vật tự dưỡng):

 Các sinh vật sản xuất bao gồm thực vật và một số vi khuẩn

Những sinh vật này có khả năng tổng hợp các hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ cần cho cơ thể sống, do vậy chúng được gọi là sinh vật tự dưỡng Tất cả các loại cây xanh, kể cả tảo với kích thước nhỏ bé đều là các sinh vật sản xuất vì chúng có khả năng quang hợp Một số vi khuẩn có khả năng quang hợp hoặc hoá tổng hợp cũng là những sinh vật sản xuất Mọi sự sống của các sinh vật khác đều phụ thuộc vào khả năng sản xuất của thực vật và các vi khuẩn đó

* Các sinh vật tiêu thụ:

 Các sinh vật tiêu thụ là những động vật sử dụng một cách trực

tiếp hay gián tiếp các chất hữu cơ do thực vật sản xuất ra Sinh vật tiêu thụ không có khả năng sản sinh ra cac hợp chất hữu cơ cho chính mình, vì vậy chúng còn được gọi là sinh vật dị dưỡng Có thể phân các sinh vật tiêu thụ thành 3 loại:

- Sinh vật tiêu thụ đầu tiên hay động vật ăn thực vật

- Sinh vật tiêu thụ thứ hai hay động vật ăn thịt

- Sinh vật tiêu thụ hỗn tạp hay động vật vừa ăn thực vật vừa ăn thịt

Ví dụ: Trâu, Bò, Hươu, Nai, thuộc loại sinh vật tiêu thụ đầu tiên Trong các hệ sinh thái nước, những loài giáp xác nhỏ bé dùng thực vật trôi nổi làm thức ăn là sinh vật tiêu thụ đầu tiên.

 Các loài chim ăn côn trùng, thú ăn thịt, cá lớn dùng cá nhỏ làm thức ăn thuộc loại sinh vật tiêu thụ thứ hai

 Gấu vừa ăn thịt vừa ăn thực vật thuộc loại sinh vật tiêu thụ hỗn

tạp

* Các sinh vật phân huỷ:

 Các sinh vật phân huỷ gồm các vi khuẩn, nấm có các khả năng

phân huỷ các hợp chất hữu cơ Sự dinh dưỡng của các sinh vật này gắn liền với sự phân rã các chất hữu cơ, vì vậy chúng được coi là những sinh vật tiêu hoá của một hệ sinh thái Các sinh vật này chuyển hoá những phân tử hữu cơ phức tạp có trong xác chết của động vật và thực vật thành những hợp chất vô cơ đơn giản mà cây xanh có thể hấp thụ làm nguồn dinh dưỡng thiết yếu Sinh vật phân huỷ giữ vai trò mắt xích chủ yếu cuối cùng trong chu trình sống

 Chúng rất cần cho việc đổi mới sự sống, vì nếu chúng ngừng hoạt

động thì các hợp chất hữu cơ sẽ bị giữ chặt trong các phân tử phức tạp không hoà tan nên thực vật không thể sử dụng làm chất dinh dưỡng được

 Dĩ nhiên các hệ sinh thái liên quan đến nhiều dạng sống khác nhau mà ở trên chưa nêu hết chi tiết mặc dù vậy tất cả các thành phần sống của một hệ sinh thái chung qui có thể phân thành sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân huỷ Ví dụ, các loại ký sinh chỉ được xem là sinh vật tiêu thụ Các loại kí sinh chỉ sống trực tiếp dựa vào thựa vật vì thế chúng là sinh vật tiêu thụ thứ nhất, còn các kí sinh động vật sống dựa vào các động vật khác nên được coi là các sinh vật ăn thịt, chỉ khác các sinh vật ăn thịt khác ở chỗ chúng không giết chết động vật chủ Qụa cũng là

động vật ăn thịt nhưng khác với động vật săn mồi khác ở chỗ nó chỉ ăn thịt động vật đó đã chết vì một nguyên nhân khác

 Dĩ nhiên tất cả các sinh vật sản xuất và tiêu thụ cũng thực hiện

một phần sự phá huỷ thông qua các quá trình sống bình thường của mình như hô hấp, trao đổi chất, thải loại CO2 và các sản phẩm bài tiết khác Tuy nhiên, không thể nói được rằng sự phân huỷ là chức năng chủ yếu của các sinh vật này nằm trong trường hợp vi khuẩn và nấm

2 Các hệ sinh thái không hoàn thiện.

 Hầu hết các hệ sinh thái đều bao gồm 4 thành phần chủ yếu như

đã nêu ở trên, tuy nhiên trong thực tế có thể tồn tại những hệ sinh thái không hoàn thiện, chúng thiếu một hay nhiều thành phần

 Ví dụ, ở vùng đáy sâu của biển chỉ tồn tại sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân huỷ, hệ sinh thái ở đây thiếu sinh vật sản xuất Trong vùng hoàn toàn tối này thực vật không thể sống được, sinh vật phân huỷ và các sinh vật khác sinh sống dựa vào xác động vật, thực vật và những chất hữu cơ khác lắng đọng xuống từ các lớp phía trên của biển Dĩ nhiên có thể có một ít vi khuẩn hóa tổng hợp nhưng chúng không thể sản xuất ra một lượng chất hữu cơ

đáng kể nào Do đó, hệ sinh thái này phụ thuộc vào sự sản xuất ở bên ngoài

3 Sự phát triển của hệ sinh thái.

 Các hệ sinh thái trải qua một quá trình phát triển có trật tự, đó là

kết quả của sự biến đổi môi trường vật lý do sự sống của thực vật

và động vật gây ra Khi khảo sát một hồ nước mới tạo thành ta có thể thấy diễn biến của các quá trình đó

 Tại đây, cây cỏ phát triển xung quanh và trong lòng hồ, các quần

thể giáp xác, nhuyễn thể, côn trùng sống trong nước và những

động vật không xương sống được hình thành và nhanh chóng hoà nhập cùng các quần thể cá và các loại lưỡng cư Nó ưa cộng đồng sinh học của nó thay đổi dần do đáy tích tụ các chất hữu cơ, nước dần trở nên giầu các chất dinh dưỡng hoà tan

 Sự phát triển của các hệ sinh thái có thể thấy rõ rệt trên những

đảo núi lửa, nơi thực vật và động vật được gió và nước mang đến

và bắt đầu quá trình hình thành đất và phát triển sinh học Ví dụ

đảo Krakatau nằm giữa Jama và Sumatra (Indonesia) Núi lửa trên

đảo này bắt đầu hoạt động vào năm 1883, lúc đó mọi sinh vật đều

bị huỷ diệt, đảo trở thành đảo đá không có sự sống Tuy vậy, trong vòng 50 năm sau một khu rừng trẻ cùng với nhiều loại động vật đã xuất hiện và sau 100 năm trên đảo đã có tới 720 loài côn trùng, 30 loài chim cư trú, một số loài bò sát và động vật có vú

 Trong tự nhiên, nếu không có sự quấy phá, can thiệp của con ngư

ời hoặc hoả hoạn, lũ lụt hay hoạt động của núi lửa thì các hệ sinh thái có khuynh hướng phát triển các cộng đồng sinh học tương

đối ổn định với sinh khối lớn nhất và sự phong phú của các sinh vật sống tương ứng với các điều kiện vật lý của môi trường

 Các giai đoạn phát triển ban đầu của các hệ sinh thái có đặc điểm

là năng suất sinh học cao nhưng sự phong phú về loài lại thấp hơn

và kém ổn định hơn so với các giai đoạn phát triển chín muồi về sau Các hệ sinh thái trẻ có những quần thể phát triển nhanh chóng nhưng cân bằng nội tại lại kém hơn so với các hệ sinh thái trưởng thành

4 Các chu trình Sinh - Địa - Hoá và sự cân bằng của hệ sinh thái.

 Sự chu chuyển của các nguyên tố thiết yếu như: Cácbon, Hyđrô, Oxy, Nitơ, Photpho, Lưu huỳnh giữa các thành phần hữu sinh và vô sinh của hệ sinh thái gắn liền với các quy luật diễn ra trong các hệ đó

* Chu trình Cácbon:

 Các bon là một nguyên tố không thể thiếu được trong mọi cơ thể sống

 Trong tự nhiên, Cácbon chu chuyển một cách tương đối đơn giản

thực vật, động vật và thế giới vô cơ Trong khí quyển Cacbon tồn tại chủ yếu dưới dạng CO2; ở dạng này nó được chuyển hoá trực tiếp vào chất nguyên sinh của thực vật qua quá trình quang hợp

 Từ thực vật cácbon hữu cơ đi vào cơ thể động vật, ở đây nó trải

qua các giai đoạn chuyển hoá khác nhau, và từ thực vật lẫn động vật nó lại chuyển về khí quyển dưới dạng CO2 thông qua quá trình hô hấp Lượng cácbon ở lại trong cơ thể động vật và thực vật cuối cùng sẽ trở lại về khí quyển do quá trình phân huỷ khi các cơ thể đó chết đi Cácbon có thể ở lại dưới dạng cácbonát vô cơ trong một thời gian dài trong các bộ phận rắn như xương, vỏ cứng Đá vôi được tạo ra từ sự trầm tích của cácbonát nguồn gốc

động vật hay cácbonát vô cơ hoà tan trong nước Các muối có trong đá vôi chỉ có thể trở về chu trình Cácbon sống một cách chậm chạp qua quá trình xói mòn và hoà tan Những cácbonát hoà tan được thực vật hấp thụ, một số thực vật sống trong nước có thể sử dụng Cácbonát hoà tan làm nguồn Cácbon trong quá trình quang hợp Cácbon có thể bị giữ chặt trong các lớp trầm tích hữu cơ như than đá, dầu mỏ tới hàng triệu năm cho tới khi các thành phần này bị đốt cháy thì nó mới được giải phóng dưới dạng CO2 Chu trình Cácbon được mô tả trên hình (1)

C¸c hîp chÊt h÷u c¬ trong thùc vËt

CO2 trong khÝ quyÓn

H×nh 1: Chu tr×nh C¸cbon

* Chu trình Nitơ

 Nitơ có một loạt chuyển hoá phức tạp qua hệ sinh thái Dạng Nitơ

tự do khí quyển qua quá trình chuyển hoá (“cố định”) đi vào những hợp chất vô cơ như NH3, NO3- mà thực vật có thể sử dụng

được Sự “cố định” Nitơ do các vi khuẩn có trong đất như Azotobacter và các vi khuẩn có trong nốt sần ở dễ thực vật họ đậu như Rhiobium thực hiện Một số vi khuẩn khác và một số tảo như Anabaena cũng có thể thực hiện các phản ứng cố định Nitơ Trong khí quyển sự cố định Nitơ cũng xẩy ra do tác động ion hoá của sét và bức xạ vũ trụ (hình 2)

Nitơ trong khí

quyển

Nitơ trong khí quyển

Nitơ trong khí quyển

Chất nguyên sinh động vật

Chất thải động vật và sinh vật

chết

Vi khuẩn Nitrit

(Nitrosomonas)

Qúa trình cố định trong khí quyển và trong công nghiệp

Amôniac

Vi khuẩn và nấm phân huỷ

Qúa trình cố

định Nitơ

thành NH3hay NO3

Chất nguyên sinh trong thực vật

Vi khuẩn Nitrat hoá (Nitrobacter)

Các Nitrat

Các muối Nitrát

Qúa trình loại Nitơ

 Tuy nhiên, nguồn Nitơ được cố định lớn nhất là do vi khuẩn có

trong đất thực hiện Thực vật hấp thụ các dạng NH3, Nirát hoà tan, chuyển chúng vào chất nguyên sinh bằng cách tổng hợp các Amin axit và Protein Sau đó các hợp chất Nitơ hữu cơ này có thể

đi theo một trong 3 quá trình sau:

- Tích laị hay biến đổi thành các Protêin hay các axit nucleic trong thực vật

- Kết hợp vào Protêin động vật qua quá trình tiêu thụ và đồng hoá bởi động vật

- Bị phân huỷ thành NH3 qua hoạt động của vi khuẩn phân huỷ Trong động vật, những chất này cũng có thể phân huỷ thông qua

sự trao đổi chất thành Urê và và các sản phẩm bài tiết khác

 Sự có mặt của Amoniac trong hệ sinh thái là thước đo về sự cân

bằng giữa quá trình phân huỷ Protêin, hoạt động của vi khuẩn và

sự sản xuất của thực vật Nitơ được chuyển trở lại dạng tự do trong khí quyển bởi hoạt động của các vi khuẩn loại Nitơ như Pseudomonas, Thiobacillus,

* Chu trình Phốtpho:

 Phốtpho có vai trò quan trọng trong hầu hết các bước tổng hợp

hữu cơ Hàm lượng phốtpho trong tự nhiên ít hơn nhiều so với Nitơ Tỉ lệ giữa lượng phốtpho và Nitơ vào khoảng 1: 23 nhưng

nó lại tương đối có nhiều hơn trong thực vật và động vật Trong nhiều hệ sinh thái, Phốt pho là nguyên tố giới hạn năng suất

 Phốtpho trong chất nguyên sinh của động vật và thực vật được

chuyển hoá thành dạng Phốtpho hoà tan (ví dụ, CaHPO4) bởi quá trình trao đổi chất của tế bào hay do tác dụng của vi khuẩn Phốtphát hoá Các Phốtphát hoà tan này có thể được dùng trực tiếp vào qúa trình tổng hợp Prôtêin trong thực vật như là các chất dinh dưỡng chủ yếu, hoặc chúng có thể đi vào các lớp trầm tích biển dưới dạng ít tan của đá phốtphát như Ca3(PO4)2

* Chu trình Lưu huỳnh:

 Lưu huỳnh là nguyên tố quan trọng trong việc tổng hợp Protêin vì

nó cung cấp cầu nối giữa các mạch Polypeptít trong các phản ứng Protêin Sự sống trên Trái đất không thể thiếu Lưu huỳnh, tuy nó

ít ảnh hưởng khống chế đối với năng suất sinh thái hơn so với Phốtphát Trong tự nhiên, Lưu huỳnh tồn tại ở dạng nguyên tố và

ở một số dạng có độ Oxy hoá khác nhau, bao gồm H2S, SO2 và các chất sunfát

 Lưu huỳnh trong các hợp chất hữu cơ có trong động vật và thực

vật được phân hoá thành H2S do hoạt động của vi khuẩn, H2S lại

bị oxy hoá tiếp thành các sunfat như (NH4)2SO4, bởi vi khuẩn Oxy hoá Lưu huỳnh, xem hình (4) Những sunfat này sau đó lại được thực vật hấp thụ Lưu huỳnh lại được giữ chặt trong đầu mỏ và than đá và chỉ được thoát ra dưới dạng SO2 khi các nhiên liệu này

bị đốt cháy

 Đối với các nguyên tố có vai trò quan trọng trong các hệ thống

sinh học như: Fe, Mg, Na, K, Mn, Co, ta cũng có thể lập ra các chu trình chuyển hoá tương tự Sự hiểu biết chu trình của các nguyên tố này giúp ta hiểu rõ ý nghĩa của các mối quan hệ giữa thế giới vô sinh và hữu sinh, đồng thời cho ta thấy rằng sinh quyển là một hệ sinh thái phức tạp, nó phụ thuộc vào sự hoạt

động của nhiều sinh vật

và hoá tổng hợp

Vi khuẩn cố

định lưu huỳnh

* Sự cân bằng của hệ sinh thái:

 Sự cân bằng sinh thái, hiểu theo nghĩa rộng, bao gồm không

chỉ là sự cân bằng giữa các loài, như sự cân bằng giữa các vật săn mồi và vật mồi, hay giữa vật chủ và vật ký sinh mà còn là sự cân bằng của chu trình các chất dinh dưỡng chủ yếu và những dạng chuyển hoá năng lượng trong một hệ sinh thái nữa Một hệ sinh thái được coi là đạt cân bằng bền khi tất cả các mặt hoạt động của

hệ đó đều ở trạng thái cân bằng Do vậy ở đấy sẽ phải có một sự cân bằng giữa sản xuất, tiêu thụ và phân huỷ, cũng như sự tồn tại cân bằng giữa các loài có trong hệ đó Hiểu biết về trạng thái cân bằng của hệ sinh thái sẽ giúp ta hiểu được các quá trình điều chỉnh diễn ra trong các cộng đồng sinh học

 Các hệ sinh thái có khả năng thực hiện một sự tự điều chỉnh

nhất định trong giới hạn xác định, nhưng nếu vượt quá giới hạn này thì chúng không có khả năng hoạt động bình thường nữa, lúc

đó chúng có thể phải chịu những sự thay đổi nào đó, hoặc bị tổn thương hay bị phá hoại Trong những vùng ô nhiễm nặng, đất quá

bị tổn thương và xẩy ra sự thay thế toàn bộ các cộng đồng sinh học tự nhiên thì rõ ràng ở đây hành động của con người đã vượt quá giới hạn cho phép của hệ sinh thái nên đã đẩy các hệ này vào một tình trạng chịu những sự tổn thất không hồi phục được

 Việc chặt phá các khu rừng nhiệt đới để chuyển thành đất sản

xuất nông nghiệp là một ví dụ điển hình về sự chuyển đổi bất lợi

do con người tạo nên Sự tàn phá rừng không những phá hoại vĩnh viễn một hệ sinh thái giầu và quá giá mà thậm chí còn chưa hẳn

đã tạo ra được vùng canh tác mầu mỡ Lớp đất mỏng có khả năng trao đổi chất cao của các khu rừng nhiệt đới thường lại không cho năng suất cao đối với sản xuất nông nghiệp và mỗi khi đã bị mất

đi lớp phủ thực vật thì rất dễ bị bạc mầu do xói mòn và lũ lụt

 Phần nhiều các khó khăn trong kinh tế và sinh thái bắt nguồn từ

những sự đảo lộn các cơ chế cân bằng tự nhiên trong các hệ sinh thái Ví dụ, trong nước bị ô nhiễm, những lượng chất dinh dưỡng thực vật quá lớn trong nước thải có thể gây nên hiện tượng phát triển mạnh của tảo Nếu sự sản xuất này vượt quá sự tiêu thụ của các động vật ăn thực vật thì nó dẫn đến hiện tượng tăng trưởng quá mức loại thực vật trôi nổi này, gây kém mỹ quan, tiếp đó là

sự phân huỷ chúng diễn ra mạnh Do quá trình phân huỷ này mà trong nước có thể xuất hiện những sản phẩm độc hại, nồng độ oxy hoà tan bị giảm nhỏ dẫn đến làm chết cá và các động vật sống trong nước

 Từ đó ta thấy rằng, một sự mất cân bằng giản đơn trong sản xuất

có thể gây nên sự huỷ hoại sâu sắc đối với toàn bộ hệ sinh thái Thường những sự mất cân bằng lúc đầu chỉ diễn ra một ít thành phần của hệ nhưng cuối cùng chúng sẽ tác động đến toàn bộ Do vậy, việc quản lý hệ sinh thái nhằm mục đích duy trì một trạng thái cân bằng tự nhiên hay nhân tạo, trong đó sản phẩm cuối cùng

là có lợi cho con người và những sự mất cân bằng có thể kiểm soát được

Chương III khái niệm về điều kiện tự nhiên và

tài nguyên thiên nhiên

1 Khái niệm điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên.

 Các điều kiện tự nhiên (ĐKTN) là các yếu tố tự nhiên của đời

sống xã hội được hiểu là các ĐKTN với nghĩa rộng) được chia thành hai nhóm chủ yếu: Các yếu tố tham gia trực tiếp trong sản xuất vật chất và sản xuất phi vật chất được gọi là tài nguyên thiên nhiên (TNTN) và tất cả các yếu tố còn lại thường ứng với ĐKTN [13] Sự khác biệt này quy định sự khác nhau của các hướng tiệm cận đánh giá chúng

 Thuật ngữ “TNTN” về thực chất phản ánh khái niệm không phải

là tự nhiên học mà là kinh tế, nó nằm ngang hàng với khái niệm

“Tài nguyên lao động”, “vốn đầu tư” [12] Riêng đánh giá TNTN (bao hàm cả ĐKTN khai thác chúng) bao giờ cũng mang ý nghĩa kinh tế và là nhiệm vụ riêng, trong đó đánh giá ĐKTN có khía cạnh thành phần

 ĐKTN ở khía cạnh hẹp hơn của thuật ngữ này - đây là “Các vật

thể và lực tự nhiên, mà ở giai đoạn phát triển nhất định của sức sản xuất để tồn tại cho đời sống và hoạt động của xã hội lờai ngư

ời, nhưng không tham gia trực tiếp trong hoạt động sản xuất vật chất và phi vật chất của con người” [12]

Có thể xếp vào loại này tất cả các hợp phần của môi trường tự nhiên

và nhiều tính chất của chúng như: cấu trúc địa chất, thành phần và các tính chất của đất đá, địa hình, khí hậu, các đặc trưng khác nhau của nước, lớp phủ thổ nhưỡng và quần thể hữu cơ Trên đây đã đề cập đến một số tính quy ước về các khái niệm ĐKTN, khi chú ý đến các yếu tố của môi trường thiên nhiên, về hình thức được coi là tài nguyên, nhưng trong các trường hợp cụ thể được xem xét là điều kiện trong đánh giá TNTN Tính chất hai mặt của TNTN đã được nghiên cứu và phân tích khá rõ trong các công trình của A.A.Minxơ [12].

 Có thể gọi TNTN là những nguồn vật chất và năng lượng, những tính chất và quan hệ của các hình thức tồn tại của chúng, mà ở trình

độ phát triển hiện tại (hoặc dự báo) các lực lượng sản xuất, chúng

được sử dụng hoặc có thể sử dụng nhằm thoả mãn những nhu cầu của xã hội [ ].

 Đánh giá ĐKTN có thể định nghĩa là sự phân loại các tính chất chung của môi trường tự nhiên (MTTN) hoặc của các hợp phần và các yếu tố của nó theo mức độ phức tạp để khai thác hoặc sử dụng lãnh thổ nào đó, cho việc xác định phương hướng hoạt động của con người trên lãnh thổ này Các yếu tố cơ bản của quan hệ đánh giá là: 1- Đối tượng đánh giá, 2- “ “chủ thể chủ thể” ” của nó, từ vị trí của nó tiến hành đánh giá, 3- Các tiêu chuẩn đánh giá, được xác định bởi mục

đích của nó [ ].

 Nếu như các đối tượng đánh giá ĐKTN - Các phức hợp tự nhiên,

các hợp phần của chúng hoặc các tính chất của các hợp phần - đối với mỗi khu vực là xác định, thì các ““chủ thể chủ thể”” đánh giá là đa dạng Tính đa dạng này được xây dựng không chỉ bởi tính đa dạng của các phương hướng hoạt động kinh tế và các hoạt động khác của con người trên lãnh thổ, mà còn bởi khả năng cụ thể hoá của chúng

2 Phân loại tài nguyên thiên nhiên.

 Do TNTN là một tập hợp rộng lớn, thành phần của TNTN rất

phong phú và đa dạng đòi hỏi phải tiến hành phân loại chúng Việc phân loại TNTN xuất phát từ tiêu chuẩn khác nhau do đó có nhiều cách phân loại TNTN khác nhau phục vụ cho từng mục

đích nghiên cứu cụ thể Nhìn chung tất cả các cách phân loại TNTN có thể chia thành 2 nhóm chính: nhóm phân loại theo tiêu chuẩn tự nhiên và nhóm phân loại theo tiêu chuẩn kinh tế

a) Phân loại theo tiêu chuẩn tự nhiên

 Trong nhóm phân loại theo tiêu chuẩn tự nhiên của TNTN

bao gồm một số cách phân loại mà đặc trưng là: phân loại theo dấu hiệu tự nhiên của TNTN và phân loại theo dấu hiệu sinh thái của TNTN

 Phân loại theo dấu hiệu tự nhiên của TNTN dựa trên quan điểm

xem xét TNTN là những vật thể tự nhiên, là những thành phần của vỏ địa lý Trái đất, do vậy về mặt tự nhiên mỗi loại TNTN có những đặc điểm, tính chất đặc trưng riêng Dựa vào những đặc

điểm, tính chất đặc trưng riêng Dựa vào những đặc điểm, tính chất đó, TNTN có thể được phân chia các dạng như: tài nguyên khoáng sản, tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên khí hậu, tài nguyên rừng, tài nguyên biển, tài nguyên sinh vật v.v Cách phân loại theo dấu hiệu tự nhiên nhằm để phân biệt các dạng và các loại TNTN theo các đặc tính cơ lý, hoá của chúng, từ đó xác định giá trị sử dụng của từng loại tài nguyên và các biện pháp

kỹ thuật khai thác sử dụng chúng Nhìn chung hệ thống phân loại TNTN này chỉ biểu thị được mặt vật chất trong đặc tính hai mặt của TNTN mà không chỉ ra được vị trí của các nhóm tài nguyên trong quá trình tái sản xuất xã hội Do vậy, nó thường được sử dụng trong các tài liệu chung và tài liệu chuyên môn chứ ít được

sử dụng trong các tài liệu kinh tế

 Phân loại theo dấu hiệu tự nhiên của TNTN dựa trên quan điểm

xem xét TNTN là những vật thể tự nhiên, là những thành phần của vỏ địa lý Trái đất, do vậy về mặt tự nhiên mỗi loại TNTN có những đặc điểm, tính chất đặc trưng riêng Dựa vào những đặc

điểm, tính chất đặc trưng riêng Dựa vào những đặc điểm, tính chất đó, TNTN có thể được phân chia các dạng như: tài nguyên khoáng sản, tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên khí hậu, tài nguyên rừng, tài nguyên biển, tài nguyên sinh vật v.v Cách phân loại theo dấu hiệu tự nhiên nhằm để phân biệt các dạng và các loại TNTN theo các đặc tính cơ lý, hoá của chúng, từ đó xác định giá trị sử dụng của từng loại tài nguyên và các biện pháp

kỹ thuật khai thác sử dụng chúng Nhìn chung hệ thống phân loại TNTN này chỉ biểu thị được mặt vật chất trong đặc tính hai mặt của TNTN mà không chỉ ra được vị trí của các nhóm tài nguyên trong quá trình tái sản xuất xã hội Do vậy, nó thường được sử dụng trong các tài liệu chung và tài liệu chuyên môn chứ ít được

sử dụng trong các tài liệu kinh tế

b) Phân loại theo tiêu chuẩn kinh tế.

 Trong nhóm phân loại theo tiêu chuẩn kinh tế của TNTN đặc trư

ng là phân loại theo dấu hiệu sử dụng và phân loại theo tính chất

sử dụng TNTN

 Phân loại theo dấu hiệu sử dụng TNTN xuất phát từ mục đích

kinh tế của các ngành sản xuất vật chất và phi vật chất trong hệ thống tái sản xuất xã hội Theo quan điểm phân loại này, tất cả TNTN có thể xếp vào hai nhóm chính:

* Tài nguyên phục hồi cho các ngành sản xuất vật chất:

 Công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ sản

* Tài nguyên phục hồi cho khu vực sản xuất phi vật chất

 Cho tiêu dùng trực tiếp, cho tiêu dùng gián tiếp

 Phân loại theo tính chất sử dụng TNTN dựa vào các mối quan hệ

với nhau của các dạng sử dụng TNTN Theo quan điểm này thì TNTN có thể gồm hai nhóm chính là:

* Nhóm tài nguyên sử dụng một mục đích:

 Phần lớn bao gồm những loại tài nguyên khoáng sản mà hiện nay

chủ yếu sử dụng dưới dạng khai thác để chế biến Ngoài ra còn có một số loại tài nguyên khác như tài nguyên năng lượng, tài nguyên sinh vật biển

* Nhóm tài nguyên sử dụng nhiều mục đích:

 Bao gồm phần lớn những tài nguyên trên mặt đất như: tài nguyên

đất, tài nguyên nước, tài nguyên sinh vật có thể sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau phụ thuộc vào yêu cầu khả năng kinh

tế - kỹ thuật của xã hội Trong nhóm tài nguyên sử dụng nhiều mục đích lại được chia ra tài nguyên sử dụng tổng hợp và tài nguyên sử dụng “lựa chọn”

 Phân loại tài nguyên theo tính chất sử dụng cho chúng ta thấy:

đối với một số tài nguyên cụ thể, việc khai thác và sử dụng phải

được đánh giá, tính toán kỹ sao cho đem lại hiêu quả kinh tế cao nhất về nhiều mặt cho nền kinh tế quốc dân nói chung, đồng thời

đảm bảo được những yêu cầu của vấn đề bảo vệ môi trường và tính cân bằng sinh thái

 Ngoài hai hệ thống phân loại trên, dựa trên cơ sở kết hợp

những nhóm chính về tự nhiên và kinh tế của TNTN, A.A Minxơ

đã đưa ra quan điểm phân loại tài nguyên phối hợp trình bầy dưới dạng biểu [68] Trên các cột và các hàng ông đưa ra những nhóm

tự nhiên và kinh tế của TNTN