2 . Thực hiện các thao tác trong hồ.
Trong thực t ế thường cần phải sử dụng cả hai nhóm cùng lúc. Sơ đồ thứ tự các quyết định trong phát triển và thi hành chưcmg trình kiểm tra dinh dưỡng :
Hình 3. Sơ dồ kiểm tra đánh giá dinh dưỡng của hồ Việc giảm nguồn dinh dưỡng từ ngoàỉ
Việc đổ nước thỗ< phú dưõng hóa và chất thải động vật vào các dòng nước và hồ là nguồn chủ yếu của các vấn đề, trong khi bột giặt ià nguồn phốtpho quan trọng nhất cho nước thải, ở Mỹ 40 - 70% Ị>hô'tpho trong nư(k thải là từ bột giặt. Các trạm xử lý nước sinh hoạt có thế chứa đến 70% tổug lượng phốtpho cấp cho hồ Việc loại bỏ phốtpho trong bột giặt có thể giảm đến 50% tổng lượng phôt.pho chây vào hồ. Các loại bột giặt công hiệu không
chứa phốtpho được tạo ra và nhiều tiểu bang và thành phố ở Hoa Kỳ đà cấm hoặc hạn chế hàm lượng phốtpho trong bột giặt.
Các trạm xử lý nước thải sơ cấp chỉ loại bỏ 5 - 15% iượng dinh dưỡng.
Các trạm thứ cấp loại bỏ 30 - 509i do đó trạm xử lý thứ ba cần thiết để loại bỏ phấn lớn phốtpho còn chứa trong nước thải. Có thể sử dụng phương pháp xứ lý hóa học, vật lý hoặc sinh học,
Phosphat có thể kết tủa được bằng vôi tôi, hợp chất nhôm hoặc sắt. Kết tủa được tách ra ở các bể lắng đọng. Quá trình này loại bỏ khoảng 90 - 95%
lượng phôtpho. Xử lý sinh học sử dụng khả năng một vài vi sinh vật hút phốtpho nhiều hơn nhu cầu dinh dưỡng trực tiếp của chúng và dự trữ trong tế bào dưới dạng poly phosphat. Những vi sinh vật này có thể tách khỏi nước cùng với bùn. Việc loại bỏ phốtpho bằng phương pháp sinh học có thể đạt tới bằng cách thay đồi các quá trình loại bõ nitơ đang có.
Chi phí cho quá trình xử lý bậc ba có thể tươiig đương bậc hai do đó làm tăng gấp đôi tổng chi phí của trạm loại bỏ phosphat. Vì vậy, rất quan trọng là phải biết chính xắc tỉ lệ của phốtpho tổng cộng do luồng nước thải đưa đến và tính hiệu quả của trạm xử lý bậc ba dự kiến trước khi nhà máy được xây dựng. 80% tổng lượng phô'tpho chảy vào hồ Barton hàng năm là từ các luồng nước thải và cần giảm 80% hàm lượng phốtpho trong các luồng nước thải để tái thiết lập các thực vật bậc cao ở nước. Việc loại bỏ phếtpho được khởi đầu bằng cách cho suỉfat sắt vào dòng chảy cuối cùng từ trạm xử lý nước thải trước khi vào hồ và đã làm giảm lượng phốtpho vào hồ hàng nàm tới 60%.
Nồng độ phốtpho tiêu chuẩn trong hồ (0,1 mg Ỹ/l) đă đạt được thế nhưng các thực vật dưới nước vẫn chưa mọc lên. Nồng độ này có lẽ vẫn quá cao dể chuyển hóa từ thực vật trôi nổi sang thực vật bậc cao và việc giảm lượng phốtpho đổ vào không thể dẫn tới phục hồi lại hồ này.
Một cách khác với xử lý bậc ba là chuyển những chất thải phú dưỡng hóa khỏi các hồ dễ tổn thương. Điều đó chỉ cố thể đạt được nếu có một nơi nào khác, thường là biển, để dổ những nước thải này. Hồ Washington là một ví dụ cho việc này. ở những nơi mà phần lớn lượng nước đổ vào từ ngoài ỉà từ một nguồn thì có thể xử lý nước chảy vào trong một bể trung gian trước khi cho chảy vào hồ. ở đầm Ârdieigh 90% lượng thải phốtpho hòa tan có được là do bơm từ sông Colne, nơi có nhiều trạm xử lý nước thải phía ngược dòng, nước này dược xử lý bằng sulíat sắt để kết tủa phốtpho trưđc khi cho vào đầm.
Có thể giảm iượng dinh dưỡng để vào bằng cách thay đổi phưcmg thức sử dụng đất trên lưu vực sông. Ngăn chặn bào mòn, sử dụng có hiệu quồ phần bón và phát triển các phương pháp xử lý phân dộng vật là một vài biện pháp có thể áp dụng. Chỉ riêng việc hạn chế súc vật tới bên bờ hồ có thể giảm đáng kể lượng dinh dưỡng trong hồ.
Cuỉlen và Forsberg phân biệt 3 kiểu phản ứng chính của hồ đến việc giảm lượng phô'tpho từ ngoài ;
1. Độ giảm phốtpho trong hổ và nồng độ diệp lục đủ để thay đổi độ phì nhiêu của nước hồ từ siêu dinh dưỡng tới phú dưỡng hóa, hoặc từ phú dưỡng hóa tới trung bình.
2. Độ giảm phôtpho trong hồ và nồng độ diệp lục không đủ để thay đổi mặc dù độ dinh dưỡng của nước hồ giảm đi.
3. Độ giảm phốtpho trong hồ ỉàm giảm chút ít hoặc không giảm nồng độ diệp lục và sinh khôi tảo, mặc dù các loài gây phiền toái giảm đi.
Một cuộc khảo sát 43 hồ có các nguồn phốtpho được giảm đi, Cuỉỉea và Porsberg nhận thây 15 hồ thuộc loại 1; có 9 hồ thuộc loại 2 và 19 thuộc loại 3, nghĩa là trong 44% số trường hợp không có sự cải tiến đáng kể. Do đó, có thể thấy các biện pháp trong hồ cùng với kiểm soát iượng phốtpho từ ngoài thường khá quan trọng để đạt tới mục tiêu khôi phục ỉại hồ.
Gần đây có nhiều lo lắng về hàm lượng nitrat trong nước uống, phần lớn lấy từ thực i ế chăn nuôi. Có một sô' cách giải quyết vấn đề này, bao gồm giảm lượng phân bón, chuyển đất để trồng cỏ hoặc rừng, thay đổi hệ thống cắt cỏ, đặc biệt để cho đất không bị bỏ hoang vào mùa đông, thay đổi cách sử dụng phân bón. Do tương tác vi sinh phức tạp trong đất nên không cố mô'i quan hệ nào giữa việc dùng phân và sự lọc qua đất, do đó không có một giải pháp đơn gỉản để giảm mức nitrat.
2 .14 . C Á C Q U Á T R ÌN H TR O N G H Ệ SINH T H Á I H ồ
Trong hồ phú dưỡng hóa việc suy kiệt oxy ở giữa khối nước có thể dẫn đến chết cá. Các điều kiện yếm khí trên bề mặt lớp trầm tích gây ra việc giải phóng phosphat cung cấp cho tảo, làm táng độ quang hợp và tạo ra nhiều chất hữu cơ, làm giảm lượng oxỵ trong khối nước. Chu trình này có thể phá vỡ bằng cách thổi không khí vào. Việc xóa bỏ phân lớp còn lâuoi tâng 8ự khuấy động nước, làm ảnh hưởng khả aăng phát triển của thực vật trôi nổi, đặc biệt là loài gây nhiều phiền toái Cyanobacteria.
Do Cyanobacteria có xu hướng thống trị trong hồ khi tỉ lệ N : p thấp, người ta cho rằng thêm nitơ vào hồ có thể cản trở sự phát triển của Cỵanobactería. Tuy nhiên thí nghiệm (Ândreae M.o. 1993) cho thêm NH4NO3 vào hồ Wisconsin trong 2 nãm không dạt được sự nd hoa M icrocystis aeruginosa mong muốn. Hơn nữa, vào mùa xuân Dước trong hơn có lẽ do cá bị chết nhiều vào mùa đông trước đó, cho phép thiết lập các thực vật bộc cao, nhưng rồi chúng lại bị biến mất sau khi hoa tảo nở rộ.
Một trong những vấn đề chính kéo theo sự giảm lượng phốtpho từ ngoài là lượng phôtpho tạo ra từ các trẩm tích. Thông thường có một lưỢĐg phốtpho rơi xuống đáy, việc giải thoát phốtpho xảy ra trong điểu kiện thiếu oxy. Sự giải phóng hiếu khí cổ thể xảy ra, tùy thuộc vào việc giải thoát phốtpho từ các tổ hợp vô cơ và sự vô cơ hóa phốtpho gắn liền với các chất hữu cơ, đặc biệt khi các trầm tích tiếp xúc với lớp nước nghèo phosphat phía trên, ở đầm Ardleigh lượng phấtpho giải phóng giữa tháng 7 và th án g 9 khoảng 23 mg/m^.ngày, tương dương 33% lượng phốtpho cho vào hồ tnm g bỉnh hàng năm. ở thời điểm khác trong năm, các ỉớp trầm tích giống như hồ nưdc đọng, sự giải phóng phốtpho trùng với sự QỞ hoa của tảo. Chu trình phấtpho giữa trầm tích và nước râ't phức tạp và còn khó hiểu.
Một cách để ngăn chặn giải phóng phếtpho từ các trầm tích là "gắn xỉ"
cóc chất dinh dưỡng bằng phương pháp hóa học. Đầm Poxcote d miền Trung nước Anh rất phú dưỡng hóa và theo chu kỳ nước thường khống thể xử lý được tới 6 tháng trong năm. Các cuộc kiểm tra thí nghiệm bơm nước sông vào đầm được dìmg vào tháng 4, khếi nước trong hồ được để vào từ thuyền 9.000/ dung dịch sulfat sắt (3.5 mg Fe//). Sau 5 phút lượng phốtpho hòa tan hoạt tính trong nước giảm từ 0.025 tag/l xuống 0.001 mg/ỉ. Một lớp hydroxit sắt dày khoảng 1 cm được tạo ra ồ đáy hồ có tác dụng làm rào chắn phốtpho.
Vào tháng 6 lại tiếp tục bơm nước vào hồ, ohiOig nước được xử lý bằng sulfat sắt trước khi đổ vào đầm. Tới mùa hè nàm sau lượng tảo giảm đi rõ rệt và một năm sau nữa các thực vật bậc cao phát triển nhiều trong đẩm. Sự suy giảm đột ngột lượng phấtpho vào đầm đă chuyển sự thống trị bởi thực vật trôi nổi sang thực vật bậc cao.
Kỹ thuật thay th ế đắt tiền được dừng để ỉoại trừ hoàn toàn các trầm tích, làm m ất đi nguồn phốtpho bên troQg và làm hổ sâu thêm. Năm 1986 Moss miêu tả sự khôi phục 2 hồ nhỏ ở vùng hồ Noĩíolk. ở hồ Álderfen sự đổi hướng dòng chảy vào dẫn đến sự cô iập có hiệu quả khôi nguồn phốtpho chính, ở hồ Cockshoot đã xây một con dập dể cô lập hồ khỏi con sông phú di0ng hóa vồ các trầm tích được nạo vét.
Trong 4 năm đầu tiên sau khi cô lập các thực vật trôi nổi ở hồ Alderfen giảm rất nhiều. Nước trở nên sạch, giống Ceratophylum demersum mọc rất dày. Sau chuyển hướng 6 năm, điều kiện trong hồ trở nên lý tưởng cho việc giải phóng phốtpho từ trầm tích, một sô' lớp thực vật trôi Qổi lại phát tríén vào mùa xuân, các thực vật bậc cao trong Qước giảm đi, sự sinh sôi của thực vật vào năm sau đó chỉ còn không đáng kể.
ở hồ Cockshoot, sau khỉ cô ỉập và lấy đi trầm tích, sự phát triển oiỉa thực vật trôi nổi giảm đi, nước sạch, các nhóm thực vật ỗ nước phát triển ở niột phần hồ, có lẽ là do hỗ trợ của việc thiếu hụt các loài cá ăn thực vật.
Những kỹ thuật khác để ngăn chặn việc phục hồi chất dinh dưỡng, hoặr để tâng nhanh dòng dinh dưỡng chảy ra bao gồm che phủ duy hò bằag poỉyethylen, cho khôi nước chảy ra cố lựa chọn vào các hồ chứa, pha loãng hoặc trộn lẫn với nước từ hồ nghèo dinh dưỡng. Phương pháp loại bò các thực vậi' bộe ieao, tảo hoặc cá phú dưỡng hốa cũng đă được thử nghiệm.
' i*ỉiầẻi trước đâ miêu tả những tưcmg tác phức tạp xảy ra giữa các thành viên tÁng một cộng đồng dưới nước, sự phá vỡ một trong những tương tác này có thể dẫn đến sụp đổ nhanh chóng của hệ, cuối cùng là một hệ bền vững do thực vật trôi nổi chiếm ưu thế. Một khi đạt được việc kiểm soát lượng phốtpho chảy vào hồ, người ta muốn tái lập lại cộng đồng bằng các thao tác sinh học.
Leach (1992) quan sát thấy ở một hồ nhỏ nơi mà cá bị giảm do bị đánh bắt và sau đó bị cô lập khỏi sông, các tập đoàn động vật trôi nổi khóe mạnh phát triển trong vòng một năm và các thực vật bậc cao được thiết lập.
Các hồ ở Hà Lan thường nông và rất giông vùng hồ Noríolk. Chúng bị mất các loài thực vật bậc cao cùng với sự phú dưỡng hóa. Một khi các thực vật bậc cao mọc lên các loài cá chó iEsox lucius) ăn thịt giảm đi. Cá chó cần có chỗ trú ẩn để tránh nguy cơ bị ăn thịt và để ẩn nấp kiếm mồi. ở nước hồ có nhiều cây cối các chú cá chó con có rất nhiều. Chúng kiểm soát một cách có hiệu quả sự cố mặt của các chú cá vền con. Khi không có cá chó, cá vền trở nên thống trị trong tập đoàn cá. Chúng ăn các dộng vật trôi nổi, khuấy động đáy hồ và thúc dẩy phú dưỡng hóa.
Cũng theo Leach, hồ Bleiswijkse Zoom được chia iàm hai ngăn. Tháng 4/1987 phán lớn các loài cá ăn thực vật trôi nổi và ăn d đáy hồ (650 kg/ha) dược loại bỏ khỏi một ngăn, các cá giống mới nở loài cá Zander dược đưa vào.
Ngăn thứ hai để kiểm chứng. Việc loại bỏ cá gây ra nồng độ thâ'p diệp ỉục a, tổng lượng phấtpho, nitơ và chất rắn lơ lửng, trong khi dộ trong tăng từ 20 lên 110 cm. Đến tháng 6 các loài Charophyta trở nên đông đúc, i.ạo điều kiện sinh sống cho việc tái thiết lập loài cá ăn thịt, chủ yếu là cá chó. Các chuyên gia Hà Lan gần đây cho tằ n g loài trai Dreissena polymorpha cố thể sử dụng cùng với cá để kiểm soát sự sinh sôi của tảo. Tập đoàn trai trong hồ đủ để lọc toàn bộ khối nước hồ ít nhất là 1 - 2 lần trong tháng.
Về phương diện kinh tế, sự phú dưỡng hóa các đầm cung cấp nước ỉà đáng lo ngại hơn cả. Thường xuyên những đầm này còn hỗ trợ cho ngành bắt cá giải trí và bị cỏ mọc rất nhiều, ở dầm Ardleigh, tập đoàn thực vật trôi nổi bị các loài nhỏ thống trị, trong khi D aphnia h yalin a có kích thước liíc trưởng thành tương đối nhỏ so với các tập đoàn trong nước tương tự. Đầm này được sử dụng ỉàm nơỉ nuôi cá hồi cầu vồng, cá này không cố khả năng đẻ ở nơi phú dưỡng hóa như vậy. Dạ dày cá hồi chứa nhiều động vật trôi nổi.
Từ ahừng thảo luận trên, tỷ lệ thích hợp của các loại cá có thể Jà một phương cách hợp lý như là một phần của quá trinh khòi phục, mà hiện tại bao gồm xử lý nước thải đổ vào bằng muối sát với thành cóng giới hạn. Tuy nhiên chi phí cùa việc xử lý nước chưa bao giờ được cân nhác so với lợi tức có được từ câu cá, thậm chí sự ủng hộ những phán tích như vậy có ỉè là chưa được chấp nhặn được.
Các hồ có thể được khôi phục thàiih công đặc biệt khi sự giảm lượng phốtpho nhập vào kết hợp các thao tác sinh học. Mỗi hồ cần được đôì xử như một trường hợp cá thể, và yêu cầu một đơn thuốc riêng. Do đó việc nghiên cứu chi tiết nước hồ luôn luôn cần thiết.
2,15. K Ế T L U Ậ N
Các vấn đề chính về phú dưdng hóa đá được trình bày khá chi tiết. Bản chât cùa quá trình, nguyên nhân gáy ra và các hậu quả của phú dưdng là nhũng vấn đề cần phải nắm rõ đối với các nhà nghiên cứu môi trường. Những vấn đề này đặc biệt cần phải quan tỏm trong giai đoạn hiện nay, khi mà tụằc độ phát triển kinh tế và đô thị hóa đang ngày càng táng nhanh. Đặc biệt đôì với các thủy vực của nước ta thường chịu ảnh hưởng rất lớn các chất thải của hoạt động nông nghiệp, các ktiU dân cư và công nghiệp dọc sông nên thường là Iiơi tiếp nhận lớn các nguồn dinh dường do chất thải không xử lý. Cùng với sự ô nhiễm hữu cơ và các chất độc hại khác (kim loại nặng, thuôc bảo vệ thực vật. hóa chất...) ô nhiễm chất dinh dường là vấn đề ô nhiễm quan trọng ảnli hường đến việc khai thác tài nguyên nước phục vụ cho mọi hoạt động của con người, đồng thời làm suy giảm tính đa dạng hệ sinh thái nước và các nguồn lợi thủy sinh
Hình 4. Một hồ có thể bj xuổng bậc dinh dưdng nếu có trị số tăng đặc biệt của nồng độ p hoặc diệp lục tố. {Nguồn : Vollenweiden và Kerekea 1982).
Hình 5. Sơ đồ phú dưỡng hóa
ChươHg 3
MƯA ACID VÂ Sự HÓA CHUA MÔI TRƯỞNG
(Acid Rain and Aciđựĩcation)
3 .1 . GIỚI T H IỆ U
Vài năm gần đây, một sô' tỉnh Nam Bộ ở nước ta như Đồng Nai. Cần Thơ, Đồng Tháp và năm 1998 ở Cà Mau, đà có hiện tượng "mưa acid", gây xôn xao dư luận và lo lắng trong nhân dân. Vậy mưa acid là gì ?
Mưa acid là hiện tượng tự nhiên, kết quả của sự tích tụ từ khí q j.yển và rơi xuống m ặt đ ắ t của các chất acỉd hoặc sẽ thành acid, g â y tác hại :hú m ôi tritòng.
Danh từ "mưa acid" bao hàm cả acid trong mưa, acid trong sương mù, sương khói, bụi, không khí bị ô nhiễm, gây ra sự lắng tụ của các chất khí tạo nên acid như CO2, SOx, NOx, CI2... Vì vậy,thuật ngữ "Mưa acid" khôBg chỉ là
"Acid rain" mà gọi chung là "Acid precipitation".
Chương này đề cập đến các dạng mưa acid, acid hóa do mưa acid và ánh hưởng của nó lên các môi trường thành phần, lên sinh vật và con nỊười mà chủ yếu lên sinh vật bậc thấp.
Những tác động làm suy thoái môi trường từ sự ngưng tụ những thất gây ra acid từ bầu khí quyển, phổ biến nhất là mưa acid (Acid rain) đang là vấn đề đáng lo ngại cho khoa học và lănh vực công cộng. Trước đây việc nghiên cứu mưa acid chưa đượ( chú ý mà chỉ cố một số người tìm hiểu hoặc lUn quan đối với những tác động tiềm tàng bởi sự hóa chua dối với các hệ thống sinh thái thiên nhiên. Nhưng những sự kiện này đã thay đổi rất nhaih. Đến dầu thập niên 1970 đã diễn ra hàng ìoạt cuộc hội nghị ở Stockhohn "Hội nghị của Liên hiệp quốc về vấn đề Con người - Môi trường". Cũng ờ hội níhị này, chính quyền Thụy Điển đã công bố những kết quả mới nghiên cứu đ/ợc tóm tắt với nhan đề "Ô nhiễm không khí đă vượt qua biên giới các quốc ỉia. Tác hại trên môi trường của Sulfur trong không khí và mưa, mù axít" (PrecÌỊitation - thuật ngữ dùng cho các dạng 'mưa, sương mù, tuyết).
[Royal M inistry of Poreign A íĩairs, Royal M inistry of Agnculture (RMEA/RMA), 1971].
Bài báo đã tập trung, nhấn mạnh những tác động của sự hóa :hua do con người gây ra trong các hệ sinh thái qua việc điều tra sự sinh sản /à phát triển của thực vật trên đồng ruộng. Các nghiên cứu khoa học này đượt sự ủng hộ mạnh mẽ của các tổ chức môi trường phi chính phủ và các ngàih công