Tài liệu Nghiên cứu khả năng xử lý phú dưỡng của m ột số loài thực vật thủy sinh tại ao cá bác hồ trường đại học nông lâm thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LÊ TUẤN ANH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ PHÚ DƯỠNG CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT THỦY SINH TẠI AO CÁ BÁC HỒ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Khoa học môi trường THÁI NGUYÊN - 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LÊ TUẤN ANH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ PHÚ DƯỠNG CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT THỦY SINH TẠI AO CÁ BÁC HỒ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : Khoa học môi trường Hệ đào tạo : Chính quy Niên khóa : 2010 - 2014 Người hướng dẫn khoa học : PGS. TS. Đỗ Thị Lan THÁI NGUYÊN – 2014 LỜI CẢM ƠN Thực tập tốt nghiệp là một khâu rất quan trọng trong công tác giáo dục đào tạo. Thực tập giúp cho sinh viên củng cố lại những kiến thức đã được học trên lý thuyết và tập vận dụng, ứng dụng vào thực tế, đồng thời tạo điều kiện cho sinh viên tiếp xúc với thực tế. Qua đó giúp sinh viên học hỏi và đúc kết được nhiều kinh nghiệm thực tiễn phục vụ cho công tác sau khi ra trường. Được sự nhất trí của Khoa Tài nguyên và Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên. Sự hướng dẫn của PGS.TS Đỗ Thị Lan em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý phú dưỡng của một số loài thực vật thủy sinh tại ao cá Bác hồ trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên” Để đạt được kết quả như ngày hôm nay, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, dạy bảo tận tình của các thầy cô giáo trong Ban Giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm Khoa Tài Nguyên và Môi trường cùng các thầy cô giáo. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn cô giáo PGS TS. Đỗ Thị Lan đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp của em. Qua thời gian thực tập em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm thực tế mà khi ngồi trên ghế nhà trường em chưa được biết đến. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô tại phòng thí nghiệm Khoa môi trường trường ĐHNL đã tạo điều kiện giúp đỡ, chỉ bảo cho em suốt quá trình thực tập tốt nghiệp. Do thời gian thực tập ngắn, em còn hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế nên khoá luận không tránh khỏi những sai sót. Kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để bản báo cáo khoá luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 05 năm 2014 Sinh viên Lê Tuấn Anh MỤC LỤC Trang PHẦN I: MỞ ĐẦU ................................................................................................ 1 1.1. Đặt vấn đề. ........................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu. ............................................................................ 2 1.3. Ý nghĩa của đề tài. ............................................................................... 2 1.4. Yêu cầu của đề tài. ............................................................................... 3 Phần II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 4 2.1. Cơ sở lý luận. ....................................................................................... 4 2.2 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước. ............................................ 5 2.2.1 pH: ..................................................................................................... 5 2.2.2. Độ đục: ............................................................................................. 5 2.2.3. Mùi. .................................................................................................. 5 2.2.4. Hàm lượng chất rắn........................................................................... 6 2.2.5. Hàm lượng oxy hòa tan (DO). ........................................................... 6 2.2.6. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD). ........................................................... 6 2.2.7. Nhu cầu oxy hóa học (COD). ............................................................ 7 2.2.8. Tổng số nitơ (T-N). .......................................................................... 7 2.2.9.Tổng hàm lượng photpho (T-P)......................................................... 8 2.3. Các khái niệm liên quan đến phú dưỡng hóa ........................................ 8 2.4. Nguyên nhân và hậu quả của sự phú dưỡng ....................................... 10 2.4.1. Nguyên nhân. .................................................................................. 10 2.4.2. Hậu quả của sự phú dưỡng. ............................................................. 13 2.5. Các phương pháp chống lại phú dưỡng nước. ................................... 15 2.6. Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước phú dưỡng................ 18 2.7. Một số mô hình công nghệ sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước.20 2.7.1 Hệ thống dòng chảy trên bề mặt (surface flow wtlands: SF): hay hệ thống bề mặt nước thoáng (free water surface:FWC). ............................... 21 2.7.2 Hệ thống dòng chảy ngầm hay công nghệ vùng rễ. .......................... 22 2.7.3. Hệ thống thực vật nổi ( Floating aquatic plant systems) .................. 23 2.8. Khả năng xử lý nước thải của thực vật nghiên cứu. ............................ 23 2.9. Những kết quả nghiên cứu liên quan đến khả năng làm sạch nước của bèo ở Việt Nam ........................................................................................ 25 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......... 28 3.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu. ................................... 28 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu. ..................................................................... 28 3.1.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu: .................................................. 28 3.1.3. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm. ..................................................... 28 3.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................... 29 3.2.1. Phương pháp lấy mẫu, vân chuyển và bảo quản mẫu: ..................... 29 3.2.2. Phương pháp đánh giá chất lượng nước. ......................................... 29 3.2.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm. ........................................................ 30 3.2.4. Phương pháp xử lý số liệu. .............................................................. 31 3.3. Nội dung nghiên cứu và thảo luận...................................................... 32 3.3.1.Đánh giá hiện trạng chất lượng nước ao cá Bác Hồ......................... 32 3.3.2. Diễn biến về thể tích nước và khối lượng của 3 loại thực vật theo thời gian........................................................................................................... 32 3.3.3. Diễn biến về hàm lượng đạm trong nước ao cá Bác Hồ................... 32 3.3.4. Diễn biến hàm lượng lân trong nước ao cá Bác Hồ. ........................ 32 3.3.5. Diễn biến về độ trong của nước Ao cá Bác Hồ................................ 32 3.3.6. Diễn biến về hàm lượng COD trong nước ao cá Bác Hồ. ................ 32 PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN................................. 33 4.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước ao cá Bác Hồ............................ 33 4.2. Diễn biến thể tích nước và khối lượng các loại thực vật trong các mẫu. ................................................................................................................. 34 4.3. Diễn biến về hàm lượng đạm trong các mẫu nước thí nghiệm. ........... 37 4.4. Diễn biến về hàm lượng lân trong các mẫu nước thí nghiệm. ............. 42 4.5. Diễn biến hàm lượng cặn tổng số trong các mẫu nước thí nghiệm. ... 46 4.6. Diễn biến hàm lượng COD trong các mẫu nước thí nghiệm. .............. 50 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 55 5.1. Kết luận: ........................................................................................... 55 5.2. Kiến nghị: .......................................................................................... 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 57 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG KHÓA LUẬN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BTNMT Bộ tài nguyên môi trường SV Sinh vật VSV Vi sinh vật MT Môi trường HST Hệ sinh thái BOD Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand COD Nhu cầu oxy hóa học ( Chemical Oxygen Demand) DC Đối chứng DO Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen) T_N Nitơ tổng số T_P Phospho tổng số TSS Tổng chất rắn lơ lửng (Total Supended Solids) TVTS Thực vật thủy sinh CT Công thức CTTN Công thức thí nghiệm DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Đặc điểm chung của các hồ giàu và nghèo dinh dưỡng......................................9 Bảng 2.2. Đánh giá độ phì nhiêu của nước hồ..................................................................... 10 Bảng 4.1. Một số chỉ tiêu của nước trong ao cá chưa qua xử lý ........................................ 33 Bảng 4.2. Diễn biến thể tích nước trong các mẫu sau xử lý ............................................... 34 Bảng 4.3. Diễn biến khối lượng các loại cây qua các khoảng thời gian khác nhau. ........ 36 Bảng 4.4. Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý N-Tổng số của bèo tây, ngổ trâu và rau muống tại phòng thí nghiệm. ............................................................................... 39 Bảng 4.5. Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý P-Tổng số của Bèo tây, ngổ trâu và rau muống tại phòng thí nghiệm. ............................................................................... 43 Bảng 4.6. Kết quả nghiên cứu khả năng xử Cặn_Tổng số của Bèo tây, ngổ trâu và rau muống tại phòng thí nghiệm.......................................................................... 46 Bảng 4.7. Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý COD của Bèo tây, ngổ trâu và rau muống tại phòng thí nghiệm. ............................................................................... 50 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Con đường chuyển tải các nguồn gây ô nhiễm phú dưỡng tới hồ..................... 11 Hình 4.1. Diễn biến thể tích nước sau các khoảng thời gian xử lý bằng bèo tây, cây ngổ và rau muống.................................................................................................. 35 Hình 4.2. Tỷ lệ tăng trưởng khối lượng của bèo tây, cây ngổ và rau muống sau các khoảng thời gian khác nhau. ................................................................................ 36 Hình 4.3 Khả năng xử lý N-Tổng số của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong phòng thí nghiệm .............................................................................................................. 39 Hình 4.4 Hiệu xuất xử lý N_Tổng số của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong phòng thí nghiệm .............................................................................................................. 40 Hình 4.5. Khả năng xử lý N-Tổng số của bèo tây trong phòng thí nghiệm ..................... 40 Hình 4.6. Khả năng xử lý N-Tổng số của cây ngổ trong phòng thí nghiệm. ................... 41 Hình 4.7. Khả năng xử lý N-Tổng số của rau muống trong phòng thí nghiệm. .............. 41 Hình 4.8. Khả năng xử lý P-Tổng số của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong phòng thí nghiệm .............................................................................................................. 43 Hình 4.9. Hiệu xuất xử lý P_Tổng số của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong phòng thí nghiệm .............................................................................................................. 44 Hình 4.10 Khả năng xử lý P-Tổng số của bèo tây trong phòng thí nghiệm ..................... 44 Hình 4.11. Khả năng xử lý P-Tổng số của cây ngổ trong phòng thí nghiệm ................... 45 Hình 4.12. Khả năng xử lý P-Tổng số của rau muống trong phòng thí nghiệm.............. 45 Hình 4.13. Khả năng xử lý TSS của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong phòng thí nghiệm....................................................................... 46 HÌnh 4.14. Hiệu xuất xử lý TSS của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong phòng thí ghiệm ......................................................................... 47 Hình4.15. Khả năng xử lý TSS của bèo tây trong phòng thí nghiệm .............................. 47 Hình 4.16. Khả năng xử lý TSS của cây ngổ trong phòng thí nghiệm ............................. 48 HÌnh 4.17. Khả năng xử lý TSS của rau muống trong phòng thí nghiệm........................ 48 Hình 4.18. Khả năng xử lý COD của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong phòng thí nghiệm ....................................................................... 51 Hình 4.19. Hiệu xuất xử lý COD của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong phòng thí nghiệm ............................................................... 52 Hình 4.20. Khả năng xử lý COD của bèo tây trong phòng thí nghiệm ............ 52 Hình 4.21. Khả năng xử lý COD của cây ngổ trong phòng thí nghiệm........................ 53 Hình 4.22. Khả năng xử lý COD của rau muống trong phòng thí nghiệm .... 53 1 PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề. Nước là một trong những nguồn tài nguyên quý giá của nhân loại. Nước giữ vai trò quan trọng trong các quá trình sống, từ đơn giản đến phức tạp. Trong những năm gần đây các cụm từ: “môi trường”, “ô nhiễm môi trường”, “sinh thái học và bảo vệ môi trường” thường được nhắc đến không chỉ riêng ở Việt Nam chúng ta mà đang vang lên như lời cảnh tỉnh trên toàn thế giới. Mỗi ngày con người đã đưa hàng triệu tấn chất thải vào môi trường nói chung, môi trường nước nói riêng, phần nhiều trong số này là các thành phần mang tính độc hại. Đặc biệt, vấn đề ô nhiễm dinh dưỡng trong các thủy vực đang làm cho chất lượng nước thay đổi theo chiều hướng bất lợi, kể cả cho các mục đích sử dụng nước và hệ sinh thái. Một trong những hậu quả chính của ô nhiễm dinh dưỡng là hiện tượng phú dưỡng. Phú dưỡng (eutrophication) một dạng suy giảm chất lượng nước thường xảy ra ở các hồ chứa, với hiện tượng nồng độ các chất dinh dưỡng nitơ, phospho trong hồ tăng cao, tỷ lệ P/N cao do sự tích lũy tương đối P so với N, làm bùng phát các loại thực vật nước (như rong, tảo..), tăng các chất lơ lửng, chất hữu cơ, làm suy giảm lượng oxy trong nước, gây ô nhiễm môi trường, cân bằng sinh thái bị thay đổi, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và cuộc sống của con người Đã có một số nghiên cứu nhằm giảm thiểu hiện trạng nước phú dưỡng bằng các loài thực vật thủy sinh. Phương pháp này tuy không giải quyết triệt để được các thành phần gây ô nhiễm nhưng chi phí lại thấp, đối tượng nghiên cứu phổ biến, thân thiện với con người. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện từng vùng và mức độ phú dưỡng môi trường nước khác nhau mà việc lựa chọn loài thực vật thủy sinh thích hợp là rất quan trọng. Xuất phát từ thực tế đó, với mong muốn góp phần nghiên cứu và giải 2 quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước phú dưỡng, em quyết định thực hiện nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý phú dưỡng của một số loại thực vật thủy sinh tại ao cá Bác hồ trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên” dưới sự hướng dẫn của cô giáo PGS.TS. Đỗ Thị Lan. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu. 1.2.1 Mục tiêu tổng quát: Luận văn tập trung đánh giá khả năng xử lý phú dưỡng của một số loài thực vật thủy sinh, góp phần giải quyết các vấn đề môi trường nước bằng biện pháp sinh học. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể: - Đưa ra các nhận định ban đầu về hiện trạng chất lượng nước ao cá Bác Hồ. - Đánh giá sự sinh trưởng và phát triển của thực vật trong môi trường thí nghiệm - Đánh giá khả năng xử lý một vài tác nhân phú dưỡng của cây lục bình, rau muống nước, rau ngổ trong thí nghiệm. - Đề xuất biện pháp phù hợp trong xử lý ao hồ phú dưỡg. 1.3. Ý nghĩa của đề tài. 1.3.1. Ý nghĩa khoa học: - Bổ sung cho khoa học thực tế khả năng làm sạch môi trường nước của các loài thực vật thủy sinh. 3 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn. - Góp phần nâng cao kỹ năng phân tích, đánh giá chất lượng nguồn nước phục vụ sau này. - Đánh giá khả năng xử lý một vài tác nhân phú dưỡng của lục bình, rau muống và rau ngổ. 1.4. Yêu cầu của đề tài. - Đánh giá chính xác về chất lượng nước ao cá Bác Hồ trường ĐHNL Thái Nguyên - Các số liệu điều tra, xử lý, phân tích phải trung thực chính xác. - Giải pháp đưa ra phù hợp với điều kiện của khu vực. 4 Phần II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở lý luận. Một số khái niệm: - Ô nhiễm môi trường theo luật bảo vệ môi trường năm 2005 của Việt Nam: “Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, vi phạm Tiêu chuẩn môi trường”. - Trên thế giới, “ô nhiễm môi trường được hiểu là việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khỏe con người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường. Các tác nhân ô nhiễm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn (chất thải rắn) chứa hóa chất hoặc tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng lượng như nhiệt độ, bức xạ” Tuy nhiên môi trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng, nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt đến mức có khả năng gây tác động xấu đến con người, sinh vật và vật liệu. [8]. - Ô nhiễm nước theo hiến chương Châu Âu về nước đã định nghĩa: “ Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã”. Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng.[10] Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp giao thông vào môi trường nước.[10] 5 2.2 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước. 2.2.1 pH: - pH của nước được đặc trưng bằng nồng độ ion H+ trong nước. Giá trị pH nước thải có ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Tính chất của nước được định theo các giá trị khác nhau của pH. pH =7: Nước trung tính. pH >7: Nước mang tính kiềm. pH <7: Nước mang tính acid. Giá trị của pH cho phép ta quyết định xử lý theo phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý nước. Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học hoạt động ở pH nằm trong giới hạn tử 6,5 – 9,0. Môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển thường có pH tử 7 – 8. Các vi khuẩn khác nhau thì có giới hạn pH khác nhau. Ngoài ra, pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bong cặn của các bể lắng bằng cách tạo bong cặn bằng phèn nhôm[8]. 2.2.2. Độ đục: - Nước tự nhiên sạch thường không chứa chất rắn lơ lửng nên trong suốt và không có màu. Độ đục do các chất rắn lơ lửng gây ra. Những hạt vật chất gây đục thường hấp phụ kim loại cùng các vi sinh vật gây bệnh. Nước đục còn ngăn cản quá trình chiếu sáng của mặt trời xuống đáy thủy vực làm giảm quá trình quang hợp và nồng độ oxy hòa tan trong nước[5]. 2.2.3. Mùi. - Mùi hôi thối khó ngửi của nước thải do các chất hữu cơ của nước thải bị phân hủy, mùi của hóa chất, dầu mỡ trong nước. Các chất có mùi như NH3, CH4, H2S, các amin, các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh - Có thể xác định mùi của nước theo phương pháp đơn giản sau: Mẫu nước có trong bình đậy nắp kín, lắc khoảng 10 – 20s sau đó mở nắp, ngửi mùi rồi đánh giá không mùi, mùi nhẹ, trung bình, nặng và mùi rất nặng.[9] 6 2.2.4. Hàm lượng chất rắn. - Tổng chất rắn (TSS) là thông số quan trọng đặc trưng nhất của nước thải. Nó bao gồm các chất rắn nổi lơ lửng và keo tan. Các chất rắn lơ lửng có thể dẫn đến làm tăng khả năng bùn và điều kiện kỵ khí khi thải nước vào môi trường không qua xử lý. - TSS được xác định bằng trọng lượng thô phần còn lại khi cho bay hơi 1 lít nước trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở 103 0C cho đến khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính bằng mg/l (hoặc g/l)[10]. 2.2.5. Hàm lượng oxy hòa tan (DO). - Hàm lượng oxy hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất vì oxy không thể thiếu được với các sinh vật. Oxy duy trì quá trình trao đổi chất sinh ra năng lượng cho sự sinh trưởng, sinh sản và tái sinh sản xuất. Khi thải các chất thải vào nguồn nước quá trình oxy hóa chúng xẽ làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong các nguồn nước này, thậm chí có thể đe dọa sự sống của các loài cá cũng như các sinh vật trong nước. - Việc xác định thông số oxy hòa tan có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì điều kiện hiếu khí trong quá trình xử lý nước. Mặt khác, lượng oxy hòa tan còn là cơ sở của phép phân tích xác định nhu cầu oxy sinh hóa. - Có 2 phương pháp xác định DO là phương pháp Winkler và phương pháp điện cực oxy[10]. 2.2.6. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD). - BOD là lượng oxy cần thiết mà vi sinh vật sử dụng trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong nước. - Phương trình tổng quát biểu diễn như sau: Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + sinh khối. - Chỉ số BOD là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước, BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước ô nhiễm càng lớn[3]. 7 - Trong thực tế, khó xác định được toàn bộ lượng oxy cần thiết để các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ có trong nước mà chỉ xác định lượng oxy cần thiết trong 5 ngày ở nhiệt độ 20oC trong bóng tối. Mức oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian. Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần[2]. 2.2.7. Nhu cầu oxy hóa học (COD). - COD là lượng oxy cần thiết cho toàn bộ quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và H2O bằng tác nhân oxy hóa mạnh. - Trong thực tế, COD được dùng rộng rãi để đánh giá mức độ ô nhiễm các chất hữu cơ trong nước. Do việc xác định chỉ số này nhanh hơn bằng cách dùng chất oxy hóa mạnh trong môi trường acid để oxy hóa chất hữu cơ[9]. - Ví dụ dùng chất oxy hóa mạnh như K2CrO7 thì phương trình phản ứng như sau; Chất hữu cơ + CrO72- + H+ CO2 + H2O + Cr3+. Sau đó đem đo mật độ quang của dung dịch phản ứng trên, dựa vào đường chuẩn để xác định giá trị COD. Vì chỉ số COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không bị oxy hóa bởi vi sinh vật nên giá trị COD bao giờ cũng cao hơn giá trị BOD 2.2.8. Tổng số nitơ (T-N). - Nitơ tổng số là tổng các hàm lượng nitơ hữu cơ, amoniac, nitrit, nitrat, chúng có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái nước. Vì vậy trong xử lý nước thải cùng với các chỉ số trên người ta cần xác định chỉ số tổng nitơ. - Hàm lượng nitơ hữu cơ được xác định bằng phương pháp Kendal. Tổng nitơ Kendal là tổng nitơ hữu cơ và amoniac. Chỉ tiêu amoniac thường được xác định bằng phương pháp so màu. - Để xác định được nitơ theo phương pháp Kendal người ta phá mẫu bằng H2SO4 đặc nóng, khi đó các dạng nitơ hữu cơ chuyển về dạng ion NH4+ chuyển thành NH3 sau đó tách NH3 được cất tách ra và xác định bằng chuẩn độ. 8 2.2.9.Tổng hàm lượng photpho (T-P). - Hợp chất của phospho tồn tại trong nước với các dạng H2PO4-, HPO42, PO43-, các polyphosphate như Na3(PO3)6 và phospho hữu cơ. Đây là một trong những nguồn dinh dưỡng cho thực vật dưới nước, gây ô nhiễm và góp phần thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng ở các thủy vực[9]. - Hàm lượng phospho thừa trong nước thải làm cho các loại tảo, các loại thực vật lớn phát triển mạnh làm gây tắc các thủy vực. Hiện tượng tảo sinh trưởng mạnh do nước thừa dinh dưỡng, thực chất là hàm lượng P ở trong nước cao. Sau đó tảo và vi sinh vật bị tự phân, thối rữa làm cho nước bị ô nhiễm thứ cấp, thiếu oxi hòa tan và làm cho tôm cá bị chết[9]. 2.3. Các khái niệm liên quan đến phú dưỡng hóa Từ phú dưỡng với nghĩa tổng quát là “giàu dinh dưỡng” được Naumann đưa ra năm 1919 (Lê Huy Bá và cộng sự, 2000), khi trình bày khái niệm về sạch và giàu dinh dưỡng. Ông phân biệt: hồ sạch là hồ chứa ít tảo, thực vật lơ lửng, còn hồ phú dưỡng là hồ giàu thực vật trôi nổi. Sự phú dưỡng hóa được định nghĩa như là sự làm giàu nước quá mức bởi những chất dinh dưỡng vô cơ cùng với dinh dưỡng có nguồn gốc thực vật. Thông thường đó là muối nitrat và phosphat. Chúng gây lên sự gia tăng các sản phẩm sơ cấp. Sự phú dưỡng hóa được coi là nhân tạo nếu do các hoạt động của con người gây nên và gọi là tự nhiên nếu không phải do con người gây ra (Brintin Wesley E, và cộng sự, 1972; Ellis K.V., và cộng sự, 1989; Lar kin P.A và cộng sự, 1974; Palmer C. Mervin , 1980)[9]; Những đặc điểm chung của các hồ giàu và nghèo dinh dưỡng và chỉ dẫn để đánh giá độ phì nhiêu của nước hồ được thể hiện qua Bảng 2.1. và 2.2. 9 Bảng 2.1. Đặc điểm chung của các hồ giàu và nghèo dinh dưỡng. Nghèo dinh dưỡng Phú dưỡng hóa Độ sâu Sâu Nông Oxy trong nước mùa hè Có Không Tảo Nhiều loại, mật độ và năng suất thấp, chủ yếu là Chlorophyceae. Ít loại, mật độ và năng suất cao, chủ yếu là Cyanobacteria Tảo nở hoa Ít Nhiều Nguồn dinh dưỡng thực vật Ít Nhiều Động vật Ít Nhiều Cá Cá hồi và cá trắng Cá nước ngọt (Nguồn: Lê Huy Bá và cộng sự, 2000) Quá trình biến đổi về mặt lý, hóa học, sinh học xảy ra trong ao, hồ tự nhiên, cửa sông hay hồ chứa khí chúng nhận được lượng dinh dưỡng cao ( chủ yếu là muối nitơ và phospho) từ sự xói mòn hay từ các dòng nước mặt của các dòng xung quanh đổ vào thủy vực. Sự phú dưỡng của thủy vực được đặc trưng bởi hiệu suất sản sinh cao do được cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng. Ngược với loại thủy vực nghèo dinh dưỡng (oligotrophic), không sản sinh do ít các chất dinh dưỡng, ngoài ra còn có loại thủy vực dinh dưỡng trung bình (mesotrophic) là loại trung gian của hai loại trên ( Bộ Khoa học Công Nghệ và Môi trường, 1995; Robert G, Wetzel, 1975)[9] 10 Bảng 2.2. Đánh giá độ phì nhiêu của nước hồ Chỉ tiêu Nghèo dinh dưỡng Vừa dinh dưỡng Phú dưỡng hóa P tổng cộng (µg/l) <10 10-20 >20 N tổng cộng (µg/l) <200 200-500 >500 Độ trong (m) >3.7 3,7-2,0 <2,0 Oxy hòa tan trong khối nước (mg/l) >80 10-80 <10 Diệp lục (µg/l) <4 4-10 >10 7-25 75-250 350-700 Sản lượng thực vật trôi nổi (gC/m2. Ngày) Nguồn: Kraonew, 1994 ( Lê Huy Bá và cộng sự, 2000) Theo quan điểm khoa học, hồ phú dưỡng có đặc điểm thường là nông với sự sinh trưởng và phát triển mạnh mẽ của các loài thực vật hàm lượng các chất dinh dưỡng cơ bản trong hồ cao, hàm lượng trung bình hàng năm của các dạng nitơ vô cơ lớn hơn 0,3mg/l và hàm lượng phospho vô cơ trung bình năm lớn hơn 0,015 mg/l. Độ kiềm dao động từ 50-100 mg/l. Các hồ này là môi trường sống lí tưởng của rất nhiều loài thực vật nổi, một số loài có thể nở hoa phổ biến và thường xuyên trong mùa sinh trưởng. Nhìn chung tổng sản lượng sơ cấp trong các hồ phú dưỡng dao động từ 0,5 – 5g CHC khô/ m2/ngày, trong mùa sinh trưởng thuận lợi nhất, trong khi sản lượng sơ cấp của cacbon hữu cơ là 480 tấn/km2/năm (Wilber Charles G..,1971)[9]. 2.4. Nguyên nhân và hậu quả của sự phú dưỡng 2.4.1. Nguyên nhân. Có nhiều nguyên nhân gây lên sự phú dưỡng của nguồn nước. Tuy nhiên, sự phú dưỡng có khuynh hướng xảy ra đều đặn nhưng rất chậm thường là qua một giai đoạn hàng trăm năm. Yếu tố quan trọng từ những hoạt động của con