Tài liệu đánh giá mối quan hệ giữa thực vật lớn và quá trình nhiễm mặn kênh mương thủy lợi huyện thạch hà, hà tĩnh

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG ------------------ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: “ĐÁNH GIÁ MỐI QUAN HỆ GIỮA THỰC VẬT LỚN VÀ QUÁ TRÌNH NHIỄM MẶN KÊNH MƯƠNG THỦY LỢI HUYỆN THẠCH HÀ, TỈNH HÀ TĨNH” Người thực hiện : TRẦN THÙY DƯƠNG Lớp : MTC Khóa : 57 Chuyên ngành : Môi trường Giáo viên hướng dẫn : ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ HÀ NỘI - 2016 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG ------------------ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: “ĐÁNH GIÁ MỐI QUAN HỆ GIỮA THỰC VẬT LỚN VÀ QUÁ TRÌNH NHIỄM MẶN KÊNH MƯƠNG THỦY LỢI HUYỆN THẠCH HÀ, TỈNH HÀ TĨNH” Người thực hiện : TRẦN THÙY DƯƠNG Lớp : MTC Khóa : 57 Chuyên ngành : Môi trường Giáo viên hướng dẫn : ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ Địa điểm thực tập : Bộ môn Công nghệ Môi trường HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện khóa luận tốt nghiệp ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân tôi còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè. Nhân dịp này tôi xin được bày tỏ những lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất của mình. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới qúy thầy/cô giáo và các cán bộ công chức khoa Môi trường - Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy và công tác tại Bộ môn Công nghệ Môi trường đã chỉ dẫn, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích về chuyên ngành cũng như kiến thức về xã hội. Tôi xin được đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới ThS. Nguyễn Thị Thu Hà công tác tại bộ môn Công nghệ Môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam là người đã luôn tận tình chỉ bảo, truyền đạt cho tôi rất nhiều kiến thức, kỹ năng làm việc, giúp đỡ tôi trong học tập, nghiên cứu và theo sát tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới anh Trần Minh Hoàng, bạn Đinh Phương Thảo, bạn Mai Đức Trung, em Trần Thị Diệu Huyền và các bạn làm việc trên phòng thí nghiệm đã tạo điều kiê ên giúp đỡ tôi trong lấy mẫu, định loại thực vật và phân tích môi trường nước. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bố mẹ, cùng toàn thể bạn bè những người luôn bên tôi trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Hà Nội, ngày 05 tháng 05năm 2016 Người thực hiênê 1 Trần Thùy Dương MỤC LỤC ỜI CẢM Ơ ỤC LỤC ANH MỤC ANH MỤC ANH MỤC Ở ĐẦU . Tính cấp . Mục tiêu hương 1. TỔ .1. Đặc điể .1.1. Khái .1.2. Phân 2 .2. Hiện trạ .2.1. Khái .2.2. Hiện .2.3. Hiện .3. Một số hương 2. Đ .1. Đối tượ .2. Phạm v .3. Nội dun .4. Phương .4.1. Phươ .4.2. Phươ .4.3. Phươ .4.4. Phươ 3 hương 3. K .1. Hiện trạ .1.1. Biến .1.2. Phân .2. Hiện trạ .2.1. Thành .2.2. Mức .3. Mối qu .3.1. Mối q .3.2. Mối q ẾT LUẬN .Kết luận . Kiến ngh ÀI LIỆU TH 4 HỤ LỤC 1. HỤ LỤC 2. HỤ LỤC 3 HỤ LỤC 4. HỤ LỤC 5. HỤ LỤC 6. DANH MỤC VIẾT TẮT BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường CK Cùng kỳ ĐBSCL Đồng bằng Sông Cửu Long EC Độ dẫn điện NXB Nhà xuất bản N-NH4+ Hàm lượng amoni tính theo Nitơ N-NO3- Hàm lượng nitrat tính theo Nitơ P-PO53- Hàm lượng photphat tính theo Photpho QCVN Quy chuẩn Việt Nam TBNN Trung bình nhiều năm TN&MT Tài nguyên và Môi trường TDS Tổng chất rắn lơ lửng TVL Thực vật lớn 5 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Danh mục các loài thực vâ êt lớn thủy sinh trên lưu vực sông Portuguese...........................................................................................1 Bảng 1.2. Phân chia giới hạn các loại nước tự nhiên........................................1 Bảng 1.3. Phân loại nước theo TDS..................................................................1 Bảng 1.4. Phân loại nước theo tỷ lệ Cl-: SO42-...................................................1 Bảng 2.1. Danh mục các vị trí lấy mẫu nước và thực vật lớn...........................1 Bảng 3.1: Giá trị trung bình các thông số quan trắc của các kênh mương nghiên cứu...........................................................................................1 Bảng 3.2: Giá trị trung bình các thông số quan trắc tại các kênh mương nghiên cứu...........................................................................................1 Bảng 3.3: Sự xuất hiê nê các loài thực vật lớn tại các mương nghiên cứu..........1 Bảng 3.4: Sinh khối các loài thực vật xuất hiện trên các mương nghiên cứu......................................................................................................1 Bảng 3.5. Giá trị các chỉ số đa dạng sinh học tại các kênh mương nghiên cứu......................................................................................................1 Bảng 3.6. Giá trị trung bình các chỉ số đa dạng sinh học theo từng nhóm kênh mương........................................................................................1 Bảng 3.7. Hê ê số tương quan giữa các chỉ số đa dạng và các yếu tố liên quan đến mức độ nhiễm mặn kênh mương.........................................1 Bảng 3.8: Tỷ lệ sinh khối loài có đặc điểm sống khác nhau ở các mức độ mặn.....................................................................................................1 Bảng 3.9. Sinh khối của các loài thực vật trên địa bàn nghiên cứu theo nhóm kênh mương..............................................................................1 Bảng 3.10. Dự đoán khoảng phân bố của một số loài.......................................1 6 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Một số loài thủy thực vật lớn phân chia theo kiểu sinh trưởng.........1 Hình 1.2. Đă êc điểm hóa sinh của mô tê số loài thực vâ êt lớn thủy sinh ................1 Hình 1.3. Bản đồ hiện trạng mặn xâm nhập lớn nhất vùng ĐBSCL tính từ đầu mùa khô năm 2015-2016 đến ngày 25/4/2016.............................1 Hình 3.1. Tỷ lệ loài của các họ thực vâ êt xuất hiê ên trên địa bàn nghiên cứu ............................................................................................................1 Hình 3.2. Tỷ lệ phần trăm về sinh khối của các bộ thực vật lớn trên hệ thống kênh mương nghiên cứu...........................................................1 Hình 3.3. Ngưỡng độ mặn xuất hiện các loài thực vật lớn................................1 7 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, quá trình nhiễm mặn ở nước ta đang diễn ra sâuhơn và rộng hơn tại các khu vực ven biển. Các đối tượng bị ảnh hưởng trực tiếp bởi quá trình nhiễm mặn là sông ngòi, kênh mương, ao, đầm tại các khu vực cửa sông, ven biển. Nguyên nhân của nhiễm mặn vùng ven biển có thể do nước dâng (thủy triều, bão, vỡ đê) hoặc ảnh hưởng của hạn hán trong đất liền (mặn dâng) hoặc nhiễm mặn do suy giảm mực nước ngầm.Xâm nhập mặn từ nước biển dâng sẽ làm suy giảm chất lượng nước ở các sông (đặc biệt là đoạn cửa sông), hồ, ao. Xâm nhập mặn mạnh mẽ có thể gây hại cho hệ sinh thái thủy vực trong vùng nước ngọt và nước lợ, tác động tiêu cực đến các loài nhạy cảm. Để quản lý bảo vệ nguồn nước một cách bền vững tại những vùng có nguy cơ xâm nhập mặn, việc theo dõi, đánh giá chất lượng nước phải được tiến hành thường xuyên để cảnh báo sớm và đưa ra các giải pháp kịp thời. Tuy nhiên, diễn biến thời tiết dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu vô cùng phức tạp, điều này ảnh hưởng không nhỏ đến tính chính xác của kết quả quan trắc môi trường tại các khu vực ven biển. Trong môi trường sống mỗi đối tượng sinh vật đều có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng ôxi về khả năng chống chịu ở một lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và do đó sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái của môi trường sống. Đối với mục đích đánh giá chất lượng nước, hiện nay có khá nhiều loài sinh vật đã được phát hiện và sử dụng thành công ở nhiều vùng trên thế giới. Động vật đáy là một trong những loài chỉ thị được sử dụng khá phổ biến từ những năm 1989(Southerland vàStribling, 1995) để đánh giá nhanh chất lượng nước do chúng có nhiều ưu điểm như ít di chuyển, là kết quả tổng hợp của sự biến động môi trường tức thời, dễ nhận 1 thấy và phân bố rộng trong điều kiện dinh dưỡng khác nhau. Tảo cũng là nhóm được nghiên cứu khá nhiều (chỉ số tỉ lệ các nhóm tảo, tảo lục, tảo độc, tảo lam hay vi khuẩn lam và tảo cát đều là những chỉ số được ưu thích trong quan trắc sinh học môi trường nước) tuy nhiên kích thước của chúng nhỏ bé nên gây nhiều khó khăn trong việc lấy mẫu cũng như phân tích mẫu. Bên cạnh đó, sử dụng thực vật lớn làm chỉ thị có thể quan sát bằng mắt thường ngay tại hiện trường hoặc việc tiến hành phân loại thành phần loài, đánh giá mật độ hay mật độ sinh khối đều có thể tiến hành một cách đơn giản, chúng sử dụng dinh dưỡng hòa tan để sinh trưởng và phát triển, do đó mật độ của chúng phụ thuộc vào dinh dưỡng.Trên thế giới đã tiến hành nhiều nghiên cứu chứng minh vai trò của thực vật lớn trong môi trường nước cũng như tiềm năng của chúng trong vấn đề chỉ thị. Chính vì những lí do trên, tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá mối quan hệ giữa thực vật lớn và quá trình nhiễm mặn kênh mương thủy lợi huyện Thạch Hà, Hà Tĩnh” 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2 Xác định mối quan hệ giữa thực vật lớn và mức độ nhiễm mặn kênh mương. Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đặc điểm sinh thái học của thực vật lớn trong hệ sinh thái 1.1.1. Khái niệm thực vật lớn trong hệ sinh thái Tất cả sự sống trên trái đất phụ thuô êc trực tiếp hoă êc gián tiếp vào sinh vâ êt sản xuất, chúng đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng của hê ê sinh thái thủy sinh. Sinh vâ êt sản xuất ảnh hưởng đến trạng thái hóa học của nước, tạo ra oxy cần thiết cho các sinh vâ êt thủy sinh, cung cấp thức ăn cho đô nê g vâ êt tiêu thụ bâ êc 1, cung cấp thể nền và nơi sống cho rất nhiều loài đô nê g vâ êt và thực vâ êt khác (sinh vâ êt sống bám). Thực vâ êt lớn là những sinh vâ êt đủ lớn để có thể nhìn thấy bằng mắt thường bao gồm Bryophytes (rêu), Pterophytes (dương xỉ), Equisetophytes (mộc tặc), và Magnoliophytes (thực vật có hoa), ngoài ra còn có tảo lớn (macroalgae) như Charophyceae (ví dụ Chara và Nitella) và Ulvophyceae (ví dụ Enteromorpha). Thực vật có hoa là nhóm rõ ràng nhất của thực vật lớn thủy sinh, chúng bao gồm cả lớp mô êt lá mầm (monocotyledons – Liliopsida) và hai lá mầm (dicotyledons – Magnoliopsida) sống trong nước ngọt. Thực vâ êt lớn thủy sinh thường được phân loại theo kiểu sống của chúng gồm 4 dạng chính (theo Arber, 1920 được dẫn lại bởi K. Martens, 2006; Lorraine Maltby và những người khác, 2010): - Trôi nổi (free floating – nhóm A)không bắt rễ, toàn bô ê sinh khối trên mă tê nước (ví dụ, Lemna minor, Hydrocharis morsus-ranae) hoặc trong cô tê nước (ví dụ, Ceratophyllum demersum, Utricularia vulgaris). 3 - Ngâ pê nước (submerged – nhóm B)bắt nguồn từ thể nền với hầu hết các mô thực vâ êt ở dưới mă êt nước (ví dụ, Myriophyllum spictatum, Elodea canadensis). - Bắt rễ và lá nổi (floating leaved – nhóm C)bắt nguồn từ các thể nền, hầu hết lá và hoa ở bề mă tê nước (ví dụ Nymphaea alba, Potamogeton natans). - Bán ngâ pê nước (emergent – nhóm D)sinh trưởng từ các thể nền, hầu hết lá và hoa ở trên mă êt nước (ví dụ Glyceria maxima, Typha latifolia, Phragmites australis). Nhóm A - Trôi nổi Lemna minor Hydrocharis morsus-ranae Myriophyllum spictatum Elodea canadensis Nymphaea alba Potamogeton natans Nhóm B - Ngâ êp nước Nhóm C - Lá nổi 4 Nhóm D - Bán ngâ pê nước Glyceria maxima Typha latifolia Hình 1.1. Một số loài thủy thực vật lớn phân chia theo kiểu sinh trưởng Bảng 1.1. Danh mục các loài thực vâật lớn thủy sinh trên lưu vực sông Portuguese Tỷ lê ê các vị trí Stt Tên khoa học Tần suất xuất hiê ên Che phủ trên 50% Che phủ trên 25% 1 Paspalum paspalodes 69.6 15.5 40.6 2 Arundo donax 26.4 6.7 11.9 3 Oenanthe crocata 58.9 3.5 13.2 4 Ranunculus peltatus 22.9 3 7.5 5 Apium nodiflorum 53.4 2.5 14.9 6 Azolla filiculoides 5.7 2 2.7 7 Panicum repens 9.2 1.5 7 8 Phragmites australis 12.5 1.5 4.7 9 Lotus uliginosus 11 1.2 2.5 10 Mentha suaveolens 71.8 0.7 6.2 11 Myriophyllum aquaticum 5.5 0.7 3.7 12 Myriophyllum spicatum 11 0.7 1.5 13 Callitriche stagnalis 14 0.5 1.7 14 Cyperus eragrostis 33.7 0.5 4.2 15 Eichhornia crassipes 2.2 0.5 1.5 16 Baldellia ranunculoides 10 0.2 1.7 17 Carex pendula 12.2 0.2 3.5 18 Ceratophyllum demersum 11.2 0.2 3.2 19 Xanthium strumarium 17.2 0.2 2 20 Alisma lanceolatum 21.4 0 2.2 5 21 Aster squamatus 13.7 0 0 22 Bidens frondosa 30.4 0 1.2 23 Glyceria fluitans 6 0 1.2 24 Lemna gibba 9.7 0 1.5 25 Potamogeton pectinatus 1.7 0 0.5 26 Scrophularia auriculata 23.4 0 1.5 Nguồn: I. Bernez, F. Aguiar, C. Violle và T. Ferreira, 2006 Có nhiều loài thực vâ êt trên thế giới ưa sống trong điều kiê nê thủy sinh hoă êc có thể sống được trong điều kiê nê ngâ pê nước. Công trình nghiên cứu của I. Bernez và cộng sự (2006) về thực vật lớn tại sông Portuguese đã đưa ra được danh mục 26 loài thực vật xuất hiện thuô êc về các nhóm A, B và C. Ngoài các nhóm ngâ pê nước hoàn toàn, trôi nổi hoă êc mô êt phần cơ thể nổi trên mă êt nước, còn rất nhiều nhóm thực vâ êt sống ở vùng bán ngâ êp nước, đă cê biê êt các loài thuô êc họ Hòa thảo. Chúng xuất hiê ên ở nhiều vị trí trên lưu vực sông, hầu hết các loài thực vật tìm thấy đều xuất hiện với tỷ lệ che phủ trên 25% mă êt nước tại rất nhiều điểm trên lưu vực sông, khoảng 73% số loài xuất hiện với tỷ lệ che phủ trên 50%, trong đó có một số loài ưu thế cao như Paspalumpaspalodes có tần suất xuất hiện là 69,9 với tỷ lệ che phủ trên 50% là 15,5; Arundodonax có tần suất xuất hiện là 26,7 với tỷ lệ che phủ trên 50% là 6,7; Oenanthecrocata có tần suất xuất hiện là 58,9 với tỷ lệ che phủ trên 50% là 3,5% các vị trí nghiên cứu. 1.1.2. Phân bố và nhu cầu sinh thái của thực vật lớn Một cách tự nhiên, đặc tính dinh dưỡng và yếu tố thủy văn là những đặc điểm cơ bản quyết định đặc tính số lượng thủy sinh vật. Từ đó, đặc trưng phân bố số lượng sinh vật các thủy vực phụ thuộc từng loại hình thủy vực, từng cảnh quan, vùng địa lý tự nhiên và mùa khí hậu. Mặt khác các yếu tố nhân tác cũng là nguyên nhân ảnh hưởng đến đặc tính phân bố số lượng thông qua các hoạt động trên vùng lưu vực và mục tiêu sử dụng thủy vực. Ngoài ra, 6 trong đặc trưng phân bố số lượng cũng cần lưu ý đến tỷ lệ cấu trúc thành phần sinh lượng giữa các nhóm sinh vật. Đặc tính này là một trong những chỉ thị chất lượng môi trường thủy vực. Để tiếp cận đánh giá nhu cầu sinh thái của thực vật, người ta đã tiến hành đánh giá đặc tính hóa học của thực vật. Chúng có đặc điểm như sau: hầu hết các loài đều xuất hiện ở ngưỡng pH từ 5- 6,5; về độ ẩm và nồng độ OM chia thành 2 nhóm khác nhau: nhóm JB, LD, LU và MA ưa khô (độ ẩm từ 1535%) và không sống được ở môi trường nước chứa OM, nhóm LN và IL ưa ẩm (độ ẩm từ 60-90%) và chịu được môi trường nước chứa OM với nồng độ 5-15g/kg đối với IL và 20-40g/kg đối với LN; hầu hết các loài thực vật chịu được nồng độ khoáng rất thấp, riêng IL có khả năng thích nghi cao hơn so với các loài khác trong môi trường có tỷ lệ khoáng cao hơn (Fe và Ca khoảng 0 – 9g/kg) (hình 2.2). Hình 1.2.Đă êc điểm hóa sinh của mô êt số loài thực vâ êt lớn thủy sinh 7 Nguồn: Marcin Szankowski và Stanisław Kłosowski, 2006 Ghi chú: JB – Ranunculo-Juncetum bulbosi; LD – Lobelietum dortmannae; LU – Littorella uniflora; MA – Myriophyllum alterniflorum, LN – Luronietum natantis; IL – Isoetetum lacustris Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến phân bố của thực vâ êt gồm có: loại thủy vực, ánh sáng, thời tiết… Dưới đây là mô êt số đă êc điểm cơ bản: a. Ảnh hưởng của loại thủy vực đến thực vâtê lớn Trong các thủy vực nước ngọt nội địa, có thể phân biệt hai loại thủy vực: Thủy vực nước đứng (ao, hồ, ruộng, đầm); thủy vực nước chảy (suối, sông, kênh mương). Mật độ số lượng thực vật nổi thường thấp ởcác thủy vực nước chảy, cao ở các thủy vực nước đứng. Trong các thủy vực nước đứng, thủy vực nông, kích thước nhỏ thường có mật độ thực vật lớn cao hơn các thủy vực sâu kích thước lớn. Thủy vực vùng đồng bằng có mật độ thực vật nổi cao hơn vùng núi, các thủy vực tiếp nhận nước thải (ở mức độ vừa phải chưa đến mức ô nhiễm hữu cơ), có mật độ thực vật lớn cao hơn các thủy vực không có nước thải. Các thủy vực bị ô nhiễm hữu cơ như các kênh mương hoặc ao tiếp nhận trực tiếp nước thải, số lượng hầu hết các nhóm thủy sinh vật đều rất thấp hoặc không phát triển. b. Ảnh hưởng của ánh sáng Ánh sáng mặt trời là một trong những yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến sự phân bố số lượng sinh vật nổi theo chiều thẳng đứng. Với thực vật lớn, ánh sáng mặt trời cần thiết cho sự quang hợp. Vì vậy, vùng chiếu sáng ở tầng mặt thường là vùng có mật độ sinh khối thực vật lớn nhất. Tuy nhiên sự phân bố số lượng thực vật lớn theo chiều thẳng đứng có thể khác chút ít theo mùa. Mùa mưa, độ đục lớn, sự phân tầng thực vật nổi theo chiều thẳng đứng giảm nhanh đột ngột ngay ở tầng dưới 5m, trong khi vào mùa khô, độ trong lớn, sự giảm số lượng sinh vật nổi diễn ra từ từ ở các tầng nước sâu hơn. Ngoài ra, ở 8 các thủy vực có độ sâu lớn, sự phân tầng hoặc sự tuần hoàn giữa các khối nước liên quan đến lượng dinh dưỡng, nhiệt độ vàkhí cũng là nguyên nhân gây biến động phân bố số lượng thực vật nổi theo chiều thẳng đứng. c. Ảnh hưởng của các yếu tố khác Các yếu tố cơ bản tác động đến phân bố số lượng theo mùa khí hậu của thủy thực vật trong các thủy vực chủ yếu là nhiệt độ và chế độ thủy văn. Chế độ thủy văn, mà chủ yếu là do sự phân bố lượng mưa không đồng đều trong năm có thể là yếu tố cơ bản nhất dẫn đến đặc tính biến động số lượng thủy thực vật theo mùa rõ rệt nhất. Tình trạng phát triển số lượng thủy thực vật theo mùa diễn ra rất rõ rệt ở các thủy vực dạng sông, hồ chứa và kênh mương. Tại các hồ chứa, kênh mương ở phía Bắc, sự phát triển thủy sinh vật thường đạt cực đại vào vụ đông (tháng 11,12) sau thời kì nước lũ. Sau mùa lũ, dường như các thủy vực được bổ sung thêm lượng muối dinh dưỡng trong mùa lũ, là điều kiện thuận lợi để phát triển cực đại thực vật nổi. Trong thủy vực, sự phân bố số lượng theo mặt rộng chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố như hình thái thủy vực, chế độ thủy học và đặc tính dinh dưỡng. Ngoài ra, các đặc điểm hình thái khác như eo ngách hồ chứa thường có mật độ sinh khối thực vật cao. Gió cũng là yếu tố tác động đến phân bố số lượng thực vật nổi. 1.2. Hiện trạng nhiễm mặn nguồn nước kênh mương thủy lợi 1.2.1.Khái niệm độ mặn và các chỉ tiêu đánh giá quá trình nhiễm mặn Độ mặn hay độ muối được ký hiệu S‰ là tổng lượng (tính theo gram) các chất hòa tan chứa trong 1 kg nước. Trong hải dương học, người ta sử dụng độ muối để đặc trưng cho độ khoáng của nước biển, nó được hiểu như tổng lượng tính bằng gam của tất cả các chất khoáng rắn hoà tan có trong 1 kg nước biển. Vì tổng nồng độ các ion chính (11 ion,bao gồm: Na+,Ca2+,Mg2+,Fe3+,NH4+,Cl-,SO42-,HCO3-,CO32-,NO2-,NO3-) chiếm tới 99,99% 9 tổng lượng các chất khoáng hoà tan nên có thể coi độ muối nước biển chính bằng giá trị này. Điều đó cũng có nghĩa là đối với nước biển khơi, độ muối có thể được tính toán thông qua nồng độ của một ion chính bất kỳ. Trên cơ sở các nghị quyết của Hội nghị quốc tế về Hải dương học họp tại Stốckhôm (Thuỵ Điển) năm 1889 và 1901, M. Knudsen và cộng sự đã thực hiện một khối lượng lớn các công việc nhằm xác định chính xác mối quan hệ định lượng giữa độ muối với độ Clo nước biển. Các tác giả cũng đã xây dựng định nghĩa về các đại lượng này như sau: - Độ muối nước biển là trọng lượng cặn khô tính bằng gam (cân trong chân không) của một kilogam nước biển, với điều kiện tất cả các halogen trong đó được thay thế bằng lượng Clo tương đương, những muối cácbonat o được thay bằng ôxit và các chất hữu cơ bị phân huỷ hết ở480 C. - Độ Clo nước biển là tổng trọng lượng (tính bằng gam sau khi đã quy đổi tương đương sang lượng Clo) của các halogen có trong 1kg nước biển. (Năm 1940, Jacobxen và Knudsen khi dựa vào độ Clo của nước biển tiêu chuẩn Copenhagen đã đưa ra một định nghĩa khác: Độ Clo, về trị số tương đương vớisố gam Bạc tinh khiết cần thiết để làm kết tủa hết các halogen có trong 0,3285234 kg nướcbiển). - Đối với nước đại dương và các biển trao đổi tốt với đại dương, mối quan hệ giữa độ muối (tính bằng g/kg, ký hiệu S‰) như sau: S‰= 1,805 Cl‰+0,030 (1) Ngoài công thức nêu trên, những năm sau này một số tác giả còn xây dựng những công thức về mối quan hệ giữa tổng nồng độ các ion (tính bằng g/kg, ký hiệu I‰), độ muối và độ Clo của nước biển, ví dụ: Lymen và Fleming (1940): I‰= 0,069 + 1,8112 (2) Thực tế nghiên cứu hoá học biển chứng tỏ rằng giá trị ∑I‰gần với 10 độ muối thực của nước biển hơn là giá trị S‰, song sự sai khác của chúng không đáng kể, chỉ vào khoảng ±0,004‰khi độ muối nước biển nằm trong khoảng 30-40‰.Như vậy, việc xác định độ muối nước biển được quy về xác định độ Clo. Xâm nhập mặn là hiện tượng nước mặn với nồng độ mặn bằng 4‰ xâm nhập vào nội đồng khi xảy ra triều cường, nước biển dâng hoặc cạn kiệt nguồn nước ngọt.Căn cứ vào độ muối, năm 1934, Zernop đã phân chia giới hạn các loại nước tự nhiên thành các nhóm khác nhau. Sau này, thang phân chia độ mặn được bổ sung và chi tiết hóa theo A.F.Karpevits như sau: Bảng 1.2. Phân chia giới hạn các loại nước tự nhiên Loại nước Nước ngọt Nước ngọt nhạt Nước ngọt lợ Nước lợ Nước lợ nhạt Nước lợ vừa Nước lợ mặn Nước mặn Nước biển Nước quá mặn Độ mặn (‰) Theo Zernop Theo Karpevits 0.02 – 0.5 0.01 – 0.5 0.01 – 0.2 0.2 – 0.5 0.5 – 16 0.5 – 30 0.5 – 4 4 – 18 18 – 30 16 – 47 >30 30 – 40 >47 40 – 300 Ghi chú Các sông hồ, hồ chứa Các hồ, biển nội địa, cửa sông Đại dương, biển, vịnh vũng, cửa sông Một thông số tương tự trong đánh giá quá trình mặn hóa là TDS thể hiện tổng chất rắn hòa tan trong môi trường nước cũng có thể là căn cứ để phân chia nước theo mức độ mặn khác nhau: Bảng 1.3. Phân loại nước theo TDS Loại nước TDS (g/l) Nước nhạt <1 Nước lợ 1–3 Nước hơi mặn 3 – 10 Nước mặn 10 – 50 11