Tài liệu Tìm hiểu về hiện tượng phú dưỡng trong các hồ ở thủ đô hà nội và các giải pháp chính để kiểm soát hiện tượng này

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường *************** Tiểu luận: NHẬP MÔN KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG Đề tài: “Tìm hiểu về hiện tượng phú dưỡng trong các hồ ở thủ đô Hà Nội và các giải pháp chính để kiểm soát hiện tượng này” Giáo viên hướng dẫn: TS.Văn Diệu Anh Nhóm sinh viên thực hiện: MSSV 1. Trần Hồng Vân 20123714 2. Nguyễn Đức Việt 20123718 3. Nguyễn Đức Việt 20123719 4. Nguyễn Xuân Vũ 20123730 5. Hoàng Thị Yến 20123736 6. Lê Thị Yến 20123729 7. Nguyễn Võ Hải Yến 20123744 Hà Nội, 11/2013 P a g e 1 | 35 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Tổng quan về hiện tượng phú dưỡng…………………………………4 1.1. Khái niệm và phân loại…………………………………………4 1.1.1. Khái niệm……………………………………………….4 1.1.2. Phân loại………………………………………………...6 1.2. Nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng…………………………7 1.2.1. Nguyên nhân……………………………………………7 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng…………………………………10 1.3. Tác hại của hiện tượng phú dưỡng…………………………….11 1.3.1.Đối với hệ sinh thái…………………………………….11 1.3.2.Đối với con người……………………………………...13 2. Hiện trạng phú dưỡng các hồ ở Hà Nội……………………………..14 2.1. Hiện trạng chất lượng nước hồ và phú dưỡng………………...13 2.2. Nguyên nhân phú dưỡng của các hồ ở Hà Nội………………..17 3. Giải pháp kiểm soát phú dưỡng……………………………………..21 3.1. Giải pháp quản lý……………………………………………...21 3.1.1. Quản lý nguồn nước thải vào hồ………………………22 3.1.2. Nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại cũng như cách phòng chống phú dưỡng………………………………………….22 3.2. Biện pháp kĩ thuật……………………………………………..23 3.2.1. Xử lý nguồn nước thải trước khi vào hồ………………23 3.2.2. Xử lý hồ đã bị phú dưỡng……………………………..24 KẾT LUẬN P a g e 2 | 35 MỞ ĐẦU Nước - nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhưng không phải vô tận, 97% nước trên Trái Đất là nước mặn, chỉ 3% còn lại là nước ngọt nhưng gần hơn 2/3 lượng nước này tồn tại ở dạng sông băng và các mũ băng ở các cực. Phần còn lại không đóng băng được tìm thấy chủ yếu ở dạng nước ngầm, và chỉ một tỷ lệ nhỏ tồn tại trên mặt đất và trong không khí. Tuy nhiên, hiện nay nguồn nước này đang bị ô nhiễm trầm trọng do nhiều nguyên nhân mà nguyên nhân chính là do hoạt động sản xuất và ý thức của con người, đe dọa sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật. Trong đó, ô nhiễm nguồn nước mặt và đặc biệt là hiện tượng phú dưỡng là một vấn đề lớn, xảy ra tại hầu hết các hồ trên thế giới, gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với mỗi quốc gia nếu không được can thiệp, xử lý kịp thời. Ở Việt Nam, nguồn nước mặt nội địa và nhất là các hồ và hồ chứa đang bị phú dưỡng ngày càng gia tăng, đặc biệt là các hồ ở đô thị, trong đó các hồ ở thủ đô Hà Nội là một điển hình. Do vị trí địa lý, kinh tế xã hội quan trọng của thủ đô Hà Nội nên các hồ ở Hà Nội có vai trò rất lớn, hệ thống hồ Hà Nội cũng được coi như lá phổi xanh của thành phố, là “nhà máy” điều hòa khí hậu tiểu khu vực. Vì vậy, có thể thấy việc nghiên cứu về hiện tượng phú dưỡng ở các hồ trong thủ đô là một vấn đề rất phức tạp, gặp nhiều khó khăn nhưng tuy nhiên, đây cũng là một chủ đề thú vị đối với những sinh viên mới bắt đầu học ngành môi trường như chúng em. Từ đó, dưới sự hướng dẫn và nhận xét, đánh giá của giáo viện hướng dẫn: Cô Văn Diệu Anh – Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, chúng em đã thực hiện bài tiểu luận với đề tài: “Tìm hiểu về hiện tượng phú dưỡng trong các hồ ở thủ đô Hà Nội và các giải pháp chính để kiểm soát hiện tượng này” với nội dung: + Tổng quan về hiện tượng phú dưỡng + Hiện trạng phú dưỡng các hồ ở Hà Nội + Các giải pháp kiểm soát phú dưỡng. P a g e 3 | 35 1.Tổng quan về hiện tượng phú dưỡng: 1.1 Khái niệm và phân loại: Trái đất của chúng ta, hơn 71% diện tích được bao phủ bởi nước. Nhưng trong số đó, đến 97% là nước mặn và không thể sử dụng được. Chỉ khoảng 3% là nước ngọt. Nhưng thực tế thì trong 3% ít ỏi đó có đến 68,7% nước ngọt dưới dạng núi băng, sông băng rất khó để khai thác và sử dụng. Nguồn cung cấp chính cho con người chính là 30,1% nước ngầm và 0,3% nước mặt ngọt. Chỉ với 0,3% lượng nước mặt được tích trữ dưới dạng hồ, ao, đầm lầy, sông suối(ao, hồ chiếm 87%, đầm lầy chiếm 11% và sông chỉ chiếm 2%) thì thật sự rất đáng lo ngại với tình hình và sự xuống cấp ngiêm trọng của chất lượng nước tại các ao, hồ hiện nay mà 1 trong những nguyên nhân chủ yếu là do hiên tượng phú dưỡng. Vậy “hiện tượng phú dưỡng” là gì? [1] 1.1.1.Khái niệm. Hiện tượng phú dưỡng (eutrophication)( xuất phát từ Hy lạp có nghĩa là “thừa dinh dưỡng”) là một dạng suy giảm chất lượng nước thường xảy ra ở các hồ chứa với hiện tượng nồng độ các chất dinh dưỡng trong hồ (đặc biệt là N và P) tăng quá cao làm bùng phát các loại thực vật nước (như rong, tảo, lục bình, bèo v.v...), gọi là hiện tượng nở hoa trong nước và làm tăng các chất lơ lửng, chất hữu cơ, làm suy giảm lượng ôxy trong nước, nhất là ở tầng dưới sâu gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước và hệ sinh thái trong nước. P a g e 4 | 35 Hình 1. Hồ xảy ra hiện tượng phú dưỡng. Chúng ta có thể hiểu rõ hơn tại sao N và P lại là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng phú dưỡng trong ao hồ thông qua ví dụ về loài tảo: Tảo là loài thực vật phù du, đơn bào, có thể được mô tả bằng công thức:(CH2O)106(NH3)16H3PO4. Như vậy, tảo được cấu tạo từ các nguyên tố chính: C, N, P, O, H.. Từ công thức trên, tỷ số C:N:P là 106:16:1. Tỷ số N:P = 16: 1 được gọi là “ giá trị biên độ đỏ (redfield value)”. Giá trị này biểu thị lượng cần thiết N và P tạo nên rong tảo, từ đó có thể xác định được yếu tố nào là yếu tố hạn chế tiềm năng phát triển rong tảo.Khi N:P >16 thì P trở thành yếu tố giới hạn. Ngược lại, N:P <16 thì N trở thành yếu tố giới hạn. Trong các hệ sinh thái nước ngọt thì yếu tố giới hạn thường là P bởi vì: Các dòng chảy tràn trên mặt chứa một lượng lớn nitrat N dưới dạng nitrat dễ bị hòa tan do đó dễ bị rửa trôi ra các hệ sinh thái nước ngọt. Một số loài tảo lục và vi khuẩn có khả năng cố định nitơ dưới dạng N2 từ khí quyển.[2] P a g e 5 | 35 1.1.2.Phân loại. Hồ và hồ chứa có thể xếp loại theo mức độ phú dưỡng thành 4 loại: dinh dưỡng ít, dinh dưỡng trung bình, phú dưỡng và siêu phú dưỡng (Bảng 1. Phân loại các mức độ phú dưỡng). Sự phân loại này có được từ sự nghiên cứu và kiểm nghiệm nhiều về phú dưỡng ở các nước trong tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế (Organization for Economic Cooperation and Development (OECD)) trong những năm 1970 và đầu những năm 1980. Nó được dựa trên nồng độ Phốt pho, Ni tơ, và Diệp lục (Chlorophyll a). Chất diệp lục biểu thị nồng độ của sinh khối thực vật một cách sơ bộ (trung bình 1% của sinh khối tảo là chất diệp lục). Bảng 1. Phân loại các mức độ phú dưỡng.[3] Tham số Nghèo dinh dưỡng Dinh Phú dưỡng dưỡng trung bình Tổng P trung bình 3-18 11-96 (µg/l) Tổng N trung bình 310-1600 360-1400 (µg/l) 16-390 Siêu phú dưỡng >200 390-6100 Cao >100, khoảng 200-500 Ngoài phương pháp nêu trên, cũng có thể tính toán trạng thái phú dưỡng nước hồ và nồng độ chất dinh dưỡng trong hồ theo phương pháp chỉ số trạng thái phú dưỡng. Chlorophyll a trung 0.3-4.5 bình (µg/l) 3-11 2.7-78 Phương pháp đánh giá phú dưỡng nước hồ theo chỉ số trạng thái phú dưỡng TSI (Trophic State Index) Phương pháp đánh giá chất lượng nước hồ thông qua tính toán chất lượng nước hoặc giá trị chỉ số trạng thái phú dưỡng phát triển bởi Carlson năm 1977 và được Lillie sửa chữa cho các hồ ở Wisconsin (Mỹ) năm 1993. Giá trị TSI dựa trên nồng độ phốt pho (TSIP), nồng độ diệp P a g e 6 | 35 lục (TSIC) và độ sâu đĩa secchi (TSID) được tính toán cho các mẫu với các phương trình (1) & (3) và được sử dụng để tính giá trị TSI. TSIP = 14.42ln(TP)+ 4.15 [TP: microgram / lít] TSIC = 9.81 ln (CHL) + 30.6 [CHL: microgam/lít] TSISD = 60 – 14.41 ln(Secchi depth) [ Secchi depth: feet] (1) (2) (3) Nếu nước hồ có giá trị TSIP nhỏ hơn 40 thì hồ thuộc loại nghèo dinh dưỡng, đặc điểm thường là nước hồ trong với ít tảo và nồng độ phốt pho nhỏ và ở những vùng nước sâu nước hồ có ô xy nhiều quanh năm (theo Cục bảo vệ môi trường Mỹ – DEP). Hồ dinh dưỡng trung bình (giá trị TSIP trong khoảng 40 đến 50) có lượng dinh dưỡng trung bình và là giai đoạn đầu, tảo cũng bắt đầu có nhiều, ở một số chỗ nước sâu có thể sảy ra hiện tượng thiếu ô xy. Đối với hồ đã bị phú dưỡng tương ứng là các vấn đề về chất lượng nước nghiêm trọng như hoa tảo nở theo mùa, thiếu hụt ô xy trong nước. Một số tài liệu xác định nước hồ phú dưỡng khi giá trị TSIP trong khoảng 50 đến 70. Tuy nhiên giá trị nào để xác định nước hồ bị phú dưỡng được lựa chọn còn tùy vào kinh nghiệm. Hiện tại Cục bảo vệ môi trường Mỹ (DEP) xác định tiêu chuẩn nước hồ bị phú dưỡng có TSIP ≥ 65 tương ứng với nồng độ phốt pho tổng ≥ 68 µg/l. 1.2 Nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng: 1.2.1 Nguyên nhân: Nguyên nhân gây phú dưỡng là sự thâm nhập một lượng lớn N, P từ các nguồn thải trong đô thị và nông thôn vào các hồ chứa. Trong đó ở đô thị việc xả nước thải sinh hoạt có chứa nitrat và photsphat được xử lí một phần hoặc chưa qua xử lí đã góp phần không nhỏ trong việc gây ra hiện tượng phú dưỡng. Tại khu vực Hà Nội, phần lớn lượng nước thải sinh hoạt (khoảng 600.000 m3/ngày) và lượng nước thải công nghiệp (khoảng 260.000 m3/ngày, khoảng 10% được xử lý) được đổ thẳng vào các sông, ao, hồ. P a g e 7 | 35 Ngoài ra việc sử dụng bột giặt, các chất tẩy rửa có chứa P(photpho) ngày càng gia tăng và chúng được đưa trực tiếp vào ao hồ khiến lượng P(photpho) trong các hồ chứa này thừa dư càng nhiều. Bột giặt chứa P( photpho) sản xuất từ năm 1940. Giữa những năm 1950 – 1970 lượng bột giặt tiêu thụ tăng gấp 5 lần ở Mĩ và gấp 7 lần ở Anh. P từ bột giặt chiếm 47 -65% tổng số P trong nước cống từ 6 trạm xử lí ở Anh vào năm 1971. Hàng năm, chỉ tính riêng 2 thành phố Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh đã tiêu thụ trên 32.000 tấn bột giặt/năm và 17.141 tấn chất tẩy rửa/năm. Không chỉ nước thải sinh hoạt mà các nguồn thải từ các khu công nghiệp nhà máy chủ yếu là các ngành công nghiệp rượu bia, chế biến sữa, thực phẩm và ngành công nghiệp len… cũng đã góp phần không nhỏ vào quá trình phú dưỡng. Một điều dễ dàng nhận thấy là các KCN tập trung đa số đều nằm gần các tuyến sông rạch và tất nhiên hệ thống sông rạch đó chính là nguồn tiếp nhận nước thải trực tiếp. Và khi các KCN hình thành thì các chất thải của các nhà máy, xí nghiệp trực tiếp đổ ra sông rạch, làm cho nguồn nước sông rạch ô nhiễm tầm trọng. Một ví dụ điển hình như sự tập trung số lượng lớn các KCN tập trung nằm dọc theo hệ thống lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai, làm cho chất lượng nước sông ở đây ô nhiễm tầm trọng (các kết quả tính toán cho thấy hiện tại các KCN hằng ngày thải vào hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai khoảng 130000m3 nước thải, trong đó có khoảng 23,2 tấn cặn lơ lửng (SS), 19,4 tấn BOD5, 41,3 tấn COD, 7,5 tấn Nitơ, 1 tấn Phospho và nhiều kim loại nặng cùng các chất độc hại khác, theo các tài liệu quy hoạch phát triển, dự báo vào năm 2010, các con số nói trên tương ứng sẽ là 1542000 m3 nước thải/ngày đêm, trong đó có khoảng 278 tấn cặn lơ lửng, 231 tấn BOD5, 493 tấn COD, 89 tấn Nitơ, 12 tấn Phospho, v.v… (Triết và cộng sự, 2000) Ngành công nghiệp rượu bia ở Anh một ngày thải ra sông 11.000 m3 có nồng độ 156mg N/l và 20 mg P/l. Nghành chế biến thực phẩm và nghành công nghiệp len yêu cầu công đoạn rửa rất nhiều thường có nước thải chứa nhiều N(nito), P(photpho). . Ngành chế biến sữa, hàm lượng N(nito) trong nước thải là 50mg/l; còn ngành chế biến thịt hộp hàm lượng N(nito), P(photpho) cao gấp 2,3 lần so với P a g e 8 | 35 ngành chế biến sữa. Nguyên nhân gây ra phú dưỡng còn xuất phát từ nông thôn. Hoạt động sản xuất nông nghiệp cũng là một trong những tác nhân rất quan trọng gây nên hiện tượng phú dưỡng. Trong trồng trọt, để tăng năng suất, người ta đã sử dụng một lượng lớn phân bón mà chủ yếu là phân đạm ( chứa N), phân lân ( chứa P). Tuy nhiên, chỉ có 30-40% lượng phân bón đưa vào cây có khả năng hấp thụ, còn lại sẽ bị tích tụ trong đất. Hiện tượng xói mòn xảy ra sẽ cuốn theo lượng phân bón dư thừa đó đổ ra nguồn nước gây ra phú dưỡng. Ngày nay, lượng phân bón sử dụng tăng lên nhanh chóng. Lượng phân bón sử dụng ở Việt Nam trung bình 73,5kg/ha (trung bình của thế giới là 95,4 kg/ha). Owen(1970) cho rằng nông nghiệp chiếm 71% khối lượng nitơ chảy xuống sông Great Ouse ở miền trung nước Anh.Còn ở Đắc Lắc nông dân bón lượng phân chứa nitơ là 600 kg/ha cho cà phê dất đỏ vẫn không cho năng suất cao hơn với việc bón 200kg/ha, lượng dư thừa sẽ đổ vào sông hồ và làm phú dưỡng hóa. Từ năm 1950 đến năm 1995, ước tính có khoảng 600.000.000 tấn phốt pho được áp dụng cho bề mặt trái đất, chủ yếu là trên đất canh tác. Con người đã sử dụng đất canh tác, đốt rừng: làm giảm diện tích đất che phủ bởi thực vật, làm đất bị trơ ra khiến hiện tượng xói mòn rửa trôi được tăng cường, khi xảy ra hiện tượng này một lượng lớn nitrat đã bị rửa trôi xuống ao, hồ gây ra phú dưỡng. Theo một thí nghiệm được tiến hành ở Hubard Brook ở vùng núi trắng ở New Hamphire trong vòng 3 năm từ năm 1960 đến năm 1963.Người ta tiến hành chặt trụi một thung lũng, rồi đo hàm lượng nitrat đi ra, rồi so sánh với một thung lung được giữ nguyên .Kết quả cho thấy, lượng nitrat tăng 50 lần so với thung lũng không bị chặt trụi. Còn trong chăn nuôi: Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi đã có bước trưởng thành nhanh chóng, góp phần vào sự phát triển chung của ngành nông nghiệp. Nhiều trang trại nuôi lợn, gia cầm quy mô lớn đã được thành lập, các hộ gia đình cũng tăng số lượng vật nuôi. Tuy nhiên hầu hêt các cơ sở chăn nuôi lớn cũng như nhỏ lẻ chưa quan tâm đến việc P a g e 9 | 35 xử lý chất thải, Hiện cả nước có 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình, 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung, nhưng mới chỉ có 8,7% số hộ xây dựng công trình khí sinh học (hầm biogas). Tỷ lệ hộ gia đình có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ sinh cũng chỉ chiếm 10% và chỉ có 0,6% số hộ có cam kết bảo vệ môi trường. Vẫn còn khoảng 23% số hộ chăn nuôi không xử lý chất thải bằng bất kỳ phương pháp nào mà xả thẳng ra môi trường bên ngoài…Mỗi năm trong cả nước có khoảng 60 triệu tấn chất thải chăn nuôi, tuy nhiên đa số chưa được xử lý mà được sử dụng trực tiếp làm phân bón hoặc làm thức ăn cho cá hoặc thải ra môi trường. Phế thải chăn nuôi chứa nhiều hợp chất Nito, Photpho trong đó chiếm 206mg/l Nito và 37mg/l Photpho trong các thành phần nước thải, là nguyên nhân gây ra phú dưỡng. [7] [2] 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng: Chất dinh dưỡng luôn là điều kiện tiên quyết gây ra hiện tượng phú dưỡng. Trong đó hàm lượng N-P là yếu tố quan trọng nhất , bởi hai nguồn này là cơ sở vật chất ban đầu, là xuất phát điểm quyết định chất lượng môi trường nước, bởi lẽ nó quyết định đến sự sinh sôi, phát triển của tảo. Nước giàu chất dinh dưỡng làm cho thực vật quang hợp và phát triển mạnh, sinh ra 1 lượng sinh khối lớn. Khi chúng chết đi thì tích tụ lại ở đáy hồ, phân hủy từng phần tiếp tục giải phóng các chất dinh dưỡng như CO2, phospho, nitơ, calci… gây ra hiện tượng phú dưỡng. Chất dinh dưỡng còn ảnh hưởng bởi các yếu tố: 1.Độ sâu của hồ: Hồ càng sâu thì các chất dinh dưỡng sẽ bị lắng xuống tầng đáy, cách xa phạm vi sinh sống ở tầng mặt do vậy hạn chế được hiện tượng “tảo nở hoa”. Nếu hồ không sâu lắm, loài thực vật có rễ ở đáy bắt đầu phát triển làm tăng quá trình tích tụ các chất rắn thúc đẩy sự phát sinh của tảo. 2.Khả năng lưu chuyển nước Nước mà lưu chuyển càng nhanh thì sẽ kéo các chất dinh dưỡng ra khỏi hệ sinh thái , khiến cho các loài tảo không đủ thời gian để sử dụng P a g e 10 | 35 các chất dinh dưỡng này. Những ao, hồ tụ đọng – ao, hồ mà không có dòng nước dẫn vào mà nguồn cung cấp nước chủ yếu từ nước ngầm, nước chảy tràn trên mặt còn nước đi ra do ngấm qua đất hay bốc hơi nước, có nguy cơ lớn dẫn đến hiện tượng phú dưỡng. 3.Các điều kiên khí hậu Khi có các yếu tố về ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm thích hợp thì sẽ đẩy nhanh quá trình phát triển của tảo. Chính vì lẽ đó, hiện tượng phú dưỡng thường gặp vào mùa đông hơn mùa hè vì mùa đông có nhiệt độ thấp, khả năng bốc hơi nước kém đi nên lượng nitrat di chuyển vào không khí ít Tóm lại, hiện tượng phú dưỡng sẽ có tiềm năng phát triển ở hệ sinh thái nước ngọt mà hội tụ các yếu tố: Hàm lượng N(nito), P(photpho) cao. [2] 1.3.Tác hại của hiện tượng phú dưỡng: 1.3.1. Tác động của hiện tượng phú dưỡng tới hệ sinh thái Khi các hồ gia tăng chất dinh dưỡng, các loài tảo phát triển mạnh sẽ hạn chế ánh nắng mặt trời. Với hồ phú dưỡng, lượng oxy hòa tan đáng kể khi trời tối do sự hô hấp của tảo, gây thiếu oxy cho các sinh vật thủy sin. Hiện tượng cá chết nhiều ở hồ Dianchi và Thái Hồ ở Trung Quốc là một minh chứng cho hiện tượng này. Hiện tượng phú dưỡng có thể gây ra cạnh tranh giữa các loài trong hệ sinh thái, gây ra sự thay đổi trong thành phần loài của hệ sinh thái. Ngoài ra, một số tảo nở hoa có chứa các hợp chất độc hại, tác động lên chuỗi thức ăn, dẫn đến tử vong ở động vật. [2] Hậu quả của hiện tượng phú dưỡng là tảo nở hoa dày đặc và rất độc hại. thực vật phù du có mùi hôi làm giảm môi trường nước một cách rõ ràng và làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước. Tảo nở hoa làm giảm ánh sáng, làm giảm sự phát triển và làm thực vật và động vật chết dần trong vùng nước bị nhiễm tảo nở hoa, đồng thời làm giảm phần trăm thành công săn bắt mồi của các động vật ăn thịt khi chúng cần ánh sáng. Hơn nữa, tỉ lệ cao của nồng độ P cao với hiện tượng phú dưỡng có thể P a g e 11 | 35 làm cạn kiệt nguồn CO2 và nồng độ pH tăng đến cùng cực. pH cao có thể làm sinh vật bị "mù", các hóa chất hòa tan có thể làm chúng mong chóng chết bằng cách làm suy yếu các giác quan của chúng. Khi tảo chết đi, phn hủy vi sinh vật làm cạn kiệt oxy hòa tan, làm thiếu oxy hoặc vùng đất chết thiếu oxy... vùng đất chết được tìm thấy tại nhiều hồ nước sạch bao gồm biển hồ Laurentian trong cả mùa hè. Hơn nữa, hiện tượng thiếu oxy đặc biệt phổ biến trong môi trường biển trên diện rộng, những con sông giàu dinh dưỡng đã được chứng minh làm ảnh hưởng đến hơn 245000 km. Chính vì lý do này, khiến cho các động vật thủy sinh ở vùng nước này cũng bị ảnh hưởng trên diện rộng. Thiếu hụt lượng oxy khiến chúng không thể sống và sinh sản. Dẫn đến hiện tượng các loài thủy sinh bị chết hàng loạt, ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn của chúng và một số loài có nguy cơ tuyệt chủng cao. Sự tiếp diễn của hiện tượng phú dưỡng đang đe dọa ngành thủy sản trên toàn thế giới. Tảo nở hoa đôi khi gây ra mối nguy hại bởi vì chúng sinh ra các chất độc hại (ví dụ: microcystin and anatoxin-a; Chorus and Bartram 1999). Đây cũng là nguyên nhân gây ra cái chết hay biến đổi của các loài thủy sinh trong khu vực bị tảo nở hoa. Trong thế kỉ qua, tảo độc hại đã gây nên sự xuống cấp của chất lượng nước, phá hủy ngành thủy sản và làm ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Trong hệ sinh thái nước ngọt, vi khuẩn lam là thực vật phù du chủ yểu liên quan đến tảo độc hại. Độc tố của vi khuẩn lam bao gồm Anabaena, Cylindrospermopsis, Microcystis and Oscillatorie (Planktothrix) có xu hướng chiếm thành phần dinh dưỡng cao trong hiện tượng phú dưỡng. Hầu hết các loài vi tảo biển nở hoa thường đưa đến hậu quả làm cho môi trường xấu đi, hàm lượng oxy hòa tan suy giảm nhanh chóng, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống thủy sinh vật. Tảo chết và chìm xuống đáy thủy vực và bị hủy bởi các vi sinh vật khác đặc biệt là vi khuẩn. P a g e 12 | 35 Kết quả gây nên hiện tượng thiếu ôxy trong các tầng nước làm chết các loài thủy sản. Quá trình này làm thay đổi thành phần hóa học trong nước, gây tăng các khí độc. Đến nay, các nhà khoa học đã xác nhận có khoảng trên 300 loài vi tảo đã hình thành sự nở hoa làm thay đổi màu nước. Trong đó có khoảng 1/4 loài (70 - 80 loài) gây hâiện tượng nở hoa có khả năng sản sinh độc tố đang là mối đe dọa đến khu hệ động vật và thực vật tự nhiên ở nước, nghề nuôi trồng thủy sản và sức khỏe của con người (nguyên nhân do độc tố tảo có thể được tích lũy trong vài loài động vật thân mềm sò, ốc hay cá… và không bị phá hủy trong quá trình đun nấu, không ảnh hưởng đến mùi vị của thực phẩm. Do vậy cả ngư dân cũng như người tiêu dùng khó có thể xác định được các thực phẩm biển bị nhiễm độc do tảo gây ra. Hiện nay, có 5 loại triệu chứng ngộ độc do tiêu thụ thực phẩm biển nhiễm độc tố tảo xảy ra với con người. Trong đó, đặc biệt dạng ngộ độc gây tê liệt cơ (PSP) có thể gây tử vong và dạng ngộ độc Ciguatera rất phổ biến trong vùng nhiệt đới. Theo các nhà khoa học, trong vài thập kỷ qua, hiện tượng Thủy triều đỏ và nở hoa nước đang gia tăng ở cả 2 khía cạnh tần số/cường độ xuất hiện và phân bố địa lý.[5] 1.3.2. Tác hại của hiện tượng phú dưỡng với con người 1. Ảnh hưởng đến nguồn cung cấp nước Nhiều vùng đã xử lý nguồn nước ở các hệ sinh thái nước ngọt để cung cấp cho các hoạt động hàng ngày.Để đưa vào sử dụng, người ta tiến hành các phương pháp lọc, tuy nhiên sự tăng trưởng của các loài thực vật trôi nổi đặc biệt là tảo trong quá trình phú dưỡng đã gây cản trở cho việc làm sạch nước.Số lượng tảo lớn đã làm tắc các bể lọc nước, nguồn nước sau khi lọc vãn chứa một lượng đáng kể các loại tảo có kích thước nhỏ.Sản phẩm phân hủy chúng đã tạo phức chất với Fe, Al dẫn đến tăng lượng kim loại trong nước, đồng thời các sản phẩm phân hủy đó còn thúc đẩy sự lớn mạnh của vi khuẩn, nấm và động vật không xương sống. P a g e 13 | 35 2. Ảnh hưởng đến sức khỏe Nguồn nước chứa nhiều nitrat tiềm ẩn mối nguy hại lớn đối với sức khỏe con người.Trẻ em dưới 6 tháng tuổi có thẻ mắc bệnh Methaemoglobinaemia do uống sữa bình chứa nhiều nitrat.Trẻ nhỏ có pH dịch vị rất thấp, dễ khử nitrat thành nitrit.Ion nitrit dễ dàng thâm nhập vào máu, ở đó chúng ion hóa sắt trong phân tử hemoglobin, làm giảm khả năng vận chuyển máu.Tỉ lệ tử vong của bện này khoảng 6080%. Viện Tiêu chuẩn sức khỏe Châu âu đề nghị tiêu chuẩn về nước uống nồng độ nitrat không quá 50 mg NO3-/ l.Tiêu chuản nước của Mỹ là 45 mg/l. [7] 3. Ảnh hướng đến giá trị du lịch, giải trí Khi nước bị phú dưỡng, giá trị này thường giảm đi đáng kể. Việc câu cá, bơi thuyền có thể bị cản trở do việc tạo váng trên bề mặt khi tảo nở hoa. Các loài tảo phân hủy thường bốc mùi khó chịu, gây ảnh hưởng cảnh quan xung quanh. Gần đây, lượng khách du lịch đến với hồ Xuân Hương, trái tim của Đà Lạt giảm nhanh mà nguyên nhân hồ đang bị rơi vào tình trạng này. [2] 2.Hiện trạng phú dưỡng các hồ ở Hà Nội: 2.1.Hiện trạng chất lượng nước hồ và phú dưỡng Hồ là tài sản vô cùng quý báu của các đô thị, là thắng cảnh, là di tích lịch sử mang lại nhiều giá trị tinh thần cho cộng đồng dân cư. Trong hệ thống cơ sở hạ tầng đô thị, hồ đô thị có chức năng tiêu thoát nước mưa, điều hòa khí hậu, là nơi giải trí của cộng đồng dân cư , khu vực xung quanh nhưng với quá trình đô thị hóa và chỉnh trang đô thị ở nước ta trong những năm gần đây làm giảm đáng diện tích mặt nước tự nhiên của các hồ cùng với việc tiếp nhận một lượng lớn các chất thải đã làm chất lượng nước hồ ngày càng xấu đi và nhiều lúc trở thành vấn đề bức xúc của xã hội. P a g e 14 | 35 Hình 2: Ao ngõ Đặng Mai gần hồ Tây bị ô nhiễm nặng Phần lớn thành phố khác trên đất nước ta, hệ thống hồ đầm đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết lượng mưa điều hòa khí hậu và tạo cảnh quan cho cộng đồng sống dân cư. Tuy nhiên trong những năm gần đây hệ thống thu gom và xử lí nước thải đô thị chưa đáp ứng được tốc độ đô thị hóa; đặc điểm địa hình các hồ chủ yếu ở khu vực thấp, vào mùa hè, mực nước trong hồ thấp hơn mực nước trong các cống thoát nước nên có một lượng đáng kể nước thải đã rò rỉ chảy vào các hồ. Hoặc vào mùa mưa nước chảy tràn cũng mang một lượng lớn các chất thải rắn, cặn lắng đọng trong hệ thống cống xung quanh tràn vào hồ gây ô nhiễm và làm giảm giá trị chất lượng nguồn nước tại các hồ đô thị. Nước ta đang đứng trước thách thức về ô nhiễm môi trường nhất là tại khu đô thị và khu công nghiệp. Phú dưỡng lần đầu tiên được coi là ô nhiễm ở các hồ nhân tạo châu Âu và Bắc Mĩ. Từ đó đến nay hiện tượng này đã phổ biến trên pham vi toàn cầu. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiện tượng phú dưỡng xảy ra ở 545 các hồ ở châu Á, 53%ở châu Âu, 48%ở Bắc Mĩ, 41% ở Nam Mĩ, 28% ở châu Phi. P a g e 15 | 35 Ngày nay hiện tượng phú dưỡng các hồ trên thế giới cũng không ngoại lệ với hơn 60% các sông hồ bị phú dưỡng. Hình 3: Một số ao hồ bị phú dưỡng Báo cáo “Hiện trạng môi trường quốc gia năm 2005” cho biết khu vực nội thành các thành phố lớn (Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Huế) hệ thống các ao, hồ, kênh, rạch là nơi tiếp nhận và vận chuyển chất thải của khu công nghiệp và khu dân cư, mức độ ô nhiễm phải cao hơn mức cho phép tiêu chuẩn từ 5-10 lần, các hồ trong nội thành Hà Nội phần lớn ở trạng thái phú dưỡng, nhiều hồ bị phú dưỡng hóa đột biến và tái nhiễm chất hữu cơ. Các hồ Bảy Mẫu (Hà Nội), An Biên(Hải Phòng), Hồ Đầm Vạc (Vĩnh Phúc) đều có hàm lượng hữu cơ cao hơn tiêu chẩn cho phép B. Kết quả quan trắc 36 điểm cho thấy lượng nước của tất cả 36 điểm cho thấy chất lượng của tất cả các dòng sông lớn đều không đạt tiêu P a g e 16 | 35 chuẩn nước mặt loại A( Nguồn cung cấp nước sinh hoạt) mà chỉ đạt tiêu chuẩn loại B( phục vụ tưới tiêu). Sông Nhuệ(Hà Đông) không còn đạt tiêu chuẩn loại B vì thông số các chất hữu cơ, phú dưỡng quá lớn. Nước ở hồ Tây coi là sạch hơn cả( đạt loại tuy chưa ô nhiễm kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật nhưng bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ ở dạng nhẹ với hàm lượng N, P khá cao bắt đầu có nguy cơ ô nhiễm). Hồ Bảy Mẫu có hàm lượng hữu cơ cao hơn tiêu chuẩn phú dưỡng loại B. Các hồ phú dưỡng thường nông dần theo thời gian nhất là các vùng đầu hồ nơi đón nhận trực tiếp nước thải. Hiện tượng lai hóa đã làm cạn dần hồ xuất hiện ở hồ Hoàn Kiếm, hồ Tây, hồ Thiền Quang, hồ Bảy Mẫu, hồ Thành Công,...... Hiện nay mực nước các hồ về mùa khô đang giảm dần, độ sâu trung bình từ 0,5- 1,3m. Theo nghiên cứu hàm lượng muối dinh dưỡng tích tụ khá lớn trong hồ gây hiện tượng “ phú dưỡng hóa” ở hồ Xuân Hương tạo điều kiện cho tảo bùng phát về số lượng làm nước hồ hôi thối. Kết quả phân tích cho thấy có 14 loại tảo lam tham gia hiện tượng nở hoa của nước. Ngoài ra xác định được hai loại tảo lục có khả năng cho mùi hôi. Nồng độ NO3- trong các sông có xu hướng tăng lên rõ rệt như sông Cấm( Hải Phòng), sông Sài Gòn( thành phố Hồ Chí Minh). Trong khi đó trên sông Hương, sông Hàn lại có dấu hiệu giảm dần. Nhìn chung hàm lượng NO3- trong các sông trên cả nước vẫn nằm trong giới hạn cho phép của Việt Nam. Nồng độ PO43- đang có xu hướng tăng lên ở sông Hồng, Cấm, Hàn....nhưng lại có xu hướng giảm ở sông Hương. [8][9] 2.2. Nguyên nhân phú dưỡng tại Hà Nội Nguyên nhân gây phú dưỡng là sự thâm nhập một lượng lớn N, P từ nước thải sinh hoạt của các khu dân cư, sự đóng kín và thiếu đầu ra của môi trường hồ. Sự phú dưỡng nước hồ và các sông kênh dẫn nước thải gần các thành phố lớn đã trở thành hiện tượng phổ biến ở hầu hết các nước trên thế giới.Nguyên nhân của sự phú dưỡng được giải thích như P a g e 17 | 35 sau: Nước không bị ô nhiễm thường có tỉ lệ N/P <10. Cống dẫn nước thải vào hồ sẽ làm giảm tỷ lệ trên vì N/P trong nước thải là 3 (nước thải đô thị 30mg/l.N; 10 mg/l.P). Do vậy nếu trồng tảo để hạn chế phú dưỡng sẽ càng làm cho tỷ lệ N/P giảm đi. Khi viết cân bằng vật chất cho N và P sẽ thấy phương thức tốt nhất để chống phú dưỡng là loại bỏ P từ nước thải chứ không phải trồng tảo để loại bỏ N. Khi nghiên cứu về môi trường và hệ sinh thái hồ, trong tổng lượng các nguồn nước thải đến hồ, nguồn dinh dưỡng tiềm năng chủ yếu là nguồn Photpho và Nitơ luôn được lưu tâm nhiều nhất bởi hai nguồn này là cơ sở vật chất ban đầu, là xuất phát điểm quyết định chất lượng môi trường nước và trầm tích đáy. Các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay về đầm hồ học đã tổng kết các nguồn dinh dưỡng tiềm năng đến hồ bao gồm: Nước thải sinh hoạt: Mỗi người một ngày thải 10,8g N và 2,18g P. Bột giặt chứa P cũng trở thành nguồn cung cấp P trong nước thải. Sự thâm nhập một lượng lớn nước thải từ khu dân cư, sự đóng kín và thiếu đầu ra của các hồ. Hiện tượng phú dưỡng tại các hồ trở thành vấn đề lớn của đô thị trong và ngoài nước. Nó đã gây tác động tiêu cực tới đời sống văn hóa dân cư đô thị, biến đổi sinh thái hồ làm tăng mức ô nhiễm không khí của đô thị. P là nguyên nhân chính gây phú dưỡng tại các hồ. Trong các hồ bình thường P là yếu tố giới hạn phát triển chung cho các sinh vật phù du vì nó tồn tại ở nồng độ thấp dưới dạng hợp chất tảo bị hấp thụ, lại tiếp tục tái sinh trở lại sinh vật phù du qua đường bài tiết từ cá động vật nổi và các hoạt động của vi khuẩn. Nguyên nhân căn bản là từ các nguồn nước thải có hàm lượng N, P cao. Nồng độ P ở nước mặt thường chỉ thị trạng thái dinh dưỡng của hệ. P là dinh dưỡng thiết yếu của tảo nó được xem là yếu tố hạn chế sinh học trong nước ngọt. Hệ thống cống rãnh tại các đô thị, khu công nghiệp phụ thuộc mức sống dân cư và tiêu chuẩn trong khu vực. P a g e 18 | 35 Hình4: Ô nhiễm nguồn nước do rác và nước thải từ cống rãnh Nước thải từ khu sản xuất công nghiệp, chế biến sản xuất nông nghiệp. Việc xả nước thải( chứa nitrat và photphat) được xử lí một phần hay chưa xử lí trực tiếp xuống hồ cũng là nguyên nhân dẫn tới tình trạng ô nhiễm nguồn nước. Nước thải khu công nghiệp: hàm lượng các chất ô nhiễm thải trực tiếp ra các ao hồ thường rất cao, phần lớn nước thải sinh hoạt một ngày một ở Hà Nội khoảng 600000m3 và lượng nước thải công nghiệp là 260000m3, khoảng 10% được xử lí được đổ thẳng vào các sông ao hồ. Ngoài ra việc sử dụng bột giặt, các chất tẩy rửu chứu P được đưa trực tiếp vào ao hồ cũng đáng báo động. Hằng năm tại thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh tiêu thụ hơn 32000 tấn bột giặt/năm, 17414 tấn chất tẩy rửa/ năm. Đời sống con người ngày càng cao thì nguồn chất thải sinh hoạt ngày càng trở lên phong phú và phức tạp,hiện tượng ô nhiễm nguồn nước ngày càng tăng. Bên cạnh đó các nguồn thải khu công nghiệp, nhà máy cũng góp phần làm tăng quá trình phú dưỡng hóa. Ngành chế biến sữa chứa hàm lượng N trong nước thải khoảng 500mg/l, công nghiệp chế biến thịt hộp có hàm lượng N, P cao gấp 2,3 lần công nghiệp chế biến sữa. P a g e 19 | 35 Nguyên nhân khác là từ các dòng chảy tràn trên bề mặt, có khả năng tích tụ nhiều chất hữu cơ và bùn đẩy nhanh sự phát triển của vi sinh vật dưới nước làm hồ giàu dinh dưỡng. Trong sản xuất nông nghiệp: phân bón sử dụng ngày càng nhiều nhất là phân đạm chưa nhiều N và phân lân chứa P và các thuốc bảo vệ thực vật. Chất thải từ động vật là cũng tham gia vào quá trình gây phú dưỡng. Lượng P do gia súc thải ra cao gấp 4 lần lượng P do con người thải ra chất dinh dưỡng theo nguồn thải vào hồ qua quá trình rửa trôi, xói mòn đất do mưa. Ô nhiễm do các làng nghề truyền thống: Các làng nghề chế biến nông sản, thực phẩm nước mặt ở nhiều nơi có hàm lượng COD, BOD5, NH4+...lên cao với lượng chất độc hại cao hơn quy định từ 2-3 lần. Hình 4: Vấn đề ô nhiễm môi trường tại các làng nghề ở Hà Nội đang ở mức báo động P a g e 20 | 35