nghiên cứu hiện trạng môi trường nước biến động thành phần loài vi khuẩn lam độc trong hồ núi cốc và giải pháp xử lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI




VŨ THỊ NGUYỆT



NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG
NƯỚC, BIẾN ĐỘNG THÀNH PHẦN LOÀI VI
KHUẨN LAM ĐỘC TRONG HỒ NÚI CỐC VÀ
GIẢI PHÁP XỬ LÝ





LUẬN VĂN THẠC SĨ



Hà Nội – 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

VŨ THỊ NGUYỆT



NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC,
BIẾN ĐỘNG THÀNH PHẦN LOÀI VI KHUẨN LAM
ĐỘC TRONG HỒ NÚI CỐC VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ


Chuyên ngành : Khoa học môi trường
Mã số : 60 - 85 - 02


LUẬN VĂN THẠC SĨ


Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Dương Thị Thủy
2. PGS. TS Lê Đình Thành





Hà Nội – 2012
Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường


MỤC LỤC
Trang

60TMỞ ĐẦU60T 1
60TCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VI KHUẨN LAM VÀ GIẢI
PHÁP NGĂN NGỪA, XỬ LÝ 5
60T1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới60T 5
60T1.1.1. Sự xuất hiện của VKL độc trong các thủy vực nước.60T 5
60T1.1.3 Các loài VKL độc, độc tố và tác động độc hại của chúng lên sức
khỏe con người, vật nuôi và môi trường sinh thái.60T 8
60T1.1.4 Các giải pháp ngăn ngừa và xử lí tảo độc.60T 10
60T2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam60T 14
60T2.2.1 Ô nhiễm môi trường nước tại Việt Nam (hiện tượng phú dưỡng).60T 14
60T2.2.2 Các khu vực có phát triển của vi khuẩn lam độc và những nghiên
cứu đã có về hiện tượng VKL độc ở Việt Nam.60T 15
60T2.2.3 Các giải pháp ứng dụng để ngăn ngừa, giảm thiểu.60T 17
60T2.2.4 Những tồn tại chưa giải quyết của các nghiên cứu đã có và hướng
nghiên cứu của đề tài.60T 18
60TCHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20
60T2.1. Đối tượng nghiên cứu60T 20
60T2.2. Giới thiệu chung về hồ Núi Cốc60T 20
60T2.2.1. Điều kiện tự nhiên60T 20
60T2.2.2. Đặc điểm kinh tế xã hội60T 21
60T2.3. Các phương pháp nghiên cứu60T 22
60T2.3.1. Vị trí và thời gian lấy mẫu60T 22
60T2.3.2 Phương pháp thu mẫu và cố định mẫu60T 23
60T2.3.3. Phương pháp phân tích mẫu60T 25
60T2.2 Phương pháp thu thập các số liệu về chất lượng nước thải từ các nguồn
thải trong lưu vực60T 28
60T2.3 Phương pháp xử lý số liệu60T 28
60TCHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 29
60T3.1 Hiện trạng chất lượng nước qua các chỉ tiêu hóa lý và chất rắn lơ lửng60T 29
60T3.1.1 Nhiệt độ60T 29

60T3.1.2 pH60T 30
60T3.1.3 Hàm lượng oxy hòa tan (DO)60T 31

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


60T3.1.4. Độ dẫn điện60T 32
60T3.1.5. Tổng chất rắn hòa tan60T 33
60T3.2. Hiện trạng chất lượng nước qua các chỉ tiêu dinh dưỡng60T 34
60T3.2.1. Muối amôni NHR
4
RP
+
P60T 34
60T3.2.2. Muối nitrit NOR
2
RP
-
P60T 35
60T3.2.3. Muối nitrat NOR
3
RP
-
P60T 36
60T3.2.4. Hàm lượng POR
4
RP
3-
P60T 37
60T3.2.5. Hàm lượng SiOR

2
R60T 38
60T3.2.6. Biến động hàm lượng chlorophyll60T 39
60T3.3. Xác định các yếu tố môi trường liên quan đến sự biến động thành phần
loài cũng như biến động số lượng VKL độc.60T 43
60T3.3.1. Biến động Thành phần loài và mật độ thưc vật nổi theo thời gian60T 43
60T3.3.2 Biến động thành phần loài và số lượng VKL theo thời gian tại hồ
Núi Cốc.60T 46
60T3.3.3 Diễn biến VKL độc theo không gian, thời gian nghiên cứu60T 52
60T3.3.4. VKL trong mối tương quan với các yếu tố môi trường.60T 62
60T3.4. Biến động hàm lượng microcystin trong nước hồ Núi Cốc60T 65
60TCHƯƠNG 4: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUỒN THẢI TỚI CHẤT LƯỢNG
NƯỚC HỒ VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG
NƯỚC HỒ 68
60T4.1 Các nguồn chất thải chính vào hồ60T 68
60T4.1.1. Nước thải sinh hoạt60T 68
60T4.1.2 Nước thải sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản và du lịch-
dịch vụ60T 68
60T4.1.3 Nước thải canh tác nông/lâm nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản60T 70
60T4.2 Đánh giá chất lượng các nguồn thải trong lưu vực60T 73
60T4.2.1 Chất lượng nước thải canh tác nông/lâm nghiệp trong lưu vực60T 73
60T4.2.2 Chất lượng nước thải sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản
và du lịch – dịch vụ trong lưu vực60T 77
60T4.2.3 Các chất dinh dưỡng từ nước thải sinh hoạt60T 80
60T4.3 Những ảnh hưởng chung của các nguồn tải đến chất lượng nước hồ60T 81
60T4.4 Đề xuất một số biện pháp quản lý chất lượng nước hồ Núi Cốc60T 84
60T4.4.1 Những cơ sở khoa học và thực tiễn cho đề xuất biện pháp60T 84
60T4.4.2 Đề xuất các biện pháp quản lý và bảo vệ chất lượng nước60T 87

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT

60T4.4.2.1 Quản lý tổng hợp tài nguyên nước nhằm đảm bảo khối lượng
nước cho các nhu cầu sử dụng60T 87
60T4.4.2.2 Quản lý các nguồn gây ô nhiễm chất lượng nước60T 88
60TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ60T 92
60TTÀI LIỆU THAM KHẢO60T 94




Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang

60TUBảng 3.1: Phân loại dinh dưỡng một số hồ, suối, sông và các vùng biểnU60T
60TU(Dodd và cs, 1998)U60T 41
60TUBảng 3.2: Phân loại mức độ ô nhiễm dinh dưỡng (Trần Hiếu Nhuệ và cs, 1994)U60T 42
60TUBảng 3.3: Thành phần VKL hồ Núi cốc trong thời gian nghiên cứuU60T 47
60TUBảng 3.4: Mối tương quan Pearson giữa VKL và các thông số môi trườngU60T
60TUtại hồ Núi Cốc.U60T 64
60TUBảng 4.1: Diện tích các loại rừng trong lưu vựcU60T 71
60TUBảng 4.2: Sản lượng một số loại nông sản trong lưu vực năm 2004 (tấn)U60T 72

60TUBảng 4.3: Sản lượng thuỷ sản của tỉnh Thái Nguyên năm 2004U60T 73
60TUBảng 4.4: Các chỉ tiêu hóa lý của các mẫu nước thải nông nghiệpU60T 74
60TUBảng 4.5: Kết quả các chỉ tiêu hoá lý trung bình của các mẫu nước thải sản xuất –
dịch vụ trong lưu vực
U60T 77
60TUBảng 4.6: Giá trị dinh dưỡng của nước mặt Hồ Núi Cốc chịu ảnh hưởng trực tiếp
của nước thải khu khách sạn.
U60T 82
60TUBảng 4.7: Tải lượng N và P từ các nguồn phát thải khác nhau trong lưu vựcU60T
60TUhồ Núi CốcU60T 83


Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT
Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường


DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
60TUHình 2.1: Vị trí các điểm lấy mẫu tại hồ Núi CốcU60T 22
60TUHình 3.1: Phân bố nhiệt độ trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 - 2011U60T 29
60TUHình 3.2: Phân bố pH trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 -2011U60T 30
60TUHình 3.3: Phân bố nồng độ DO trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 - 2011U60T 32
60TUHình 3.4: Phân bố độ dẫn điện trung bình hồ Núi cốc từ năm 2009 - 2011U60T 32
60TUHình 3.5: Phân bố TDS trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 - 2011U60T 33
60TUHình 3.6: Phân bố nồng độ NH4+ trung bình hồ Núi cốc từ năm 2009 - 2011U60T 34
60TUHình 3.7: Phân bố nồng độ NO2- trung bình hồ Núi cốc từ năm 2009 - 2011U60T 36
60TUHình 3.8: Phân bố nồng độ NO3- trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 - 2011U60T 36
60TUHình 3.9: Phân bố nồng độ P- POUR
4
RP

3
PU- trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 - 2011U60T 37
60TUHình 3.10: Phân bố nồng độ Si- SiO2 trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 – 2011U60T39
60TUHình 3.11: Hàm lượng Chl-a tại hồ Núi Cốc theo thời gian 2009-2011U60T 40
60TUHình 3.12: Hàm lượng Chl-a tại 3 hồ trong năm 2011U60T 40
60TUHình 3.13: Biến động tế bào thực vật nổi tại hồ Núi Cốc năm 2009 - 2011U60T 44
60TUHình 3.14: Biến động tế bào thực vật nổi hồ Núi Cốc theo mùa từ 2009 đến 2011U60T 45
60TUHình 3.15: Mật độ tế bào trung bình giữa các ngành tảo trong hồ Núi CốcU60T 46
60TUHình 3.16: Tỷ lệ các chi VKL hồ Núi CốcU60T 48
60TUHình 3.17: Biến động tế bào VKL tại hồ Núi Cốc năm 2009 - 2011U60T 49
60TUHình 3.18: Biến động tế bào VKL hồ Núi Cốc theo mùa từ năm 2009 - 2011U60T 50
60TUHình 3.19: Biến động tế bào VKL trung bình giữa các điểm nghiên cứuU60T 51
60TUHình 3.20: Tập đoàn Microcystis wesenbergii trong tự nhiên với sự sắp xếp ngẫu
nhiên của các tế bào trong chất nhầy trong suốtU60T 53
60TUHình 3.21: Tập đoàn M. botrys trong tự nhiên tại hồ Núi CốcU60T 54
60TUHình 3.22: Tập đoàn Microcystis panniformis (a) và Microcystis protocystis (b)
trong tự nhiên tại hồ Núi CốcU60T 55
60TUHình 3.23: Tập đoàn M. aeruginosa trong tự nhiên tại hồ Núi Cốc (a) và tập đoàn
M.flos-aquae bao quanh bởi Pseudoanabeana trong tự nhiên tại hồ Núi Cốc (b)U60T 55
60TUHình 3.24: Mật độ trung bình VKL độc Microcystis trong hồ Núi CốcU60T 57

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT

Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường

60TUHình 3.25: Biến động tế bào VKL độc Microcystis tại hồ Núi Cốc năm 2009 - 2011U60T
57
60TUHình 3.26: Mật độ trung bình VKL độc Microcystis giữa các điểm thu mẫuU60T 59
60TUHình 3.27: Biến độ tế bào VKL độc Microcystis tại hồ Núi Cốc theo mùaU60T 60
60TUHình 3.28: Mật độ VKL độc tại hồ Núi Cốc và hồ Tây năm 2011U60T 62

60TUHình 3.29: Phân tích hợp phần (Principal Component Analysis) dựa trên các thông
số thuỷ lý, thuỷ hoá và thủy sinh tại hồ Núi Cốc 4/2009-11/2011.
U60T 63
60TUHình 4.1: Các chỉ tiêu hoá lý nước thải canh tác nông nghiệp lưu vực hồ Núi CốcU60T 74
60TUHình 4.2: Hàm lượng một số kim loại nước thải canh tác nông nghiệpU60T 75
60TUHình 4.3: Hàm lượng một số chất dinh dưỡng trong nước thải canh tác nông nghiệp
trong lưu vực hồ Núi Cốc
U60T 77
60TUHình 4.4: Một số chỉ tiêu hoá lý trung bình của các mẫu nước thải sản xuất công
nghiệp – dịch vụ trong lưu vực
U60T 78
60TUHình 4.5: Giá trị trung bình của hàm lượng các chất dinh dưỡng của các mẫu nước
thải sản xuất công nghiệp – dịch
U60T 78
60TUHình 4.6: Giá trị trung bình của hàm lượng các kim loại nặng của các mẫu nước
thải sản xuất công nghiệp –dịch vụ
U60T 79
60TUHình 4.7: Giá trị trung bình của BOD và COD trong các mẫu nước thải sản xuất –
dịch vụ
U60T 80


Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DVDL : Dịch vụ du lịch
ĐTVKL : Độc tố vi khuẩn Lam
KTKS : Khai thác khoáng sản
NOD : Nodularin
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
TDS : Tổng chất rắn hòa tan
TVN : Thực vật nổi
TVPD : Thực vật phù du
TVTS : Thực vật thủy sinh
VKL : Vi khuẩn Lam
VLXD : Vật liệu xây dựng
UBND : Ủy ban nhân dân














Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT
Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn
chân thành tới: TS. Dương Thị Thủy, cán bộ nghiên cứu Viện Công nghệ môi
trường và PGS,TS Lê Đình Thành, giảng viên Trường Đại học Thủy Lợi, đã trực
tiếp hướng dẫn tôi rất tận tình, cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện, hoàn thành luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Lãnh đạo Khoa Môi trường,
trường Đại học Thủy lợi, cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa, trong trường đã dạy
cho tôi những kiến thức, kỹ năng quan trọng.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới Lãnh đạo Phòng Thủy sinh học môi
trường, Lãnh đạo Viện Công nghệ môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được
học tập và nghiên cứu.
Tôi chân thành cảm ơn đồng nghiệp của tôi, những cán bộ của Phòng Thủy
sinh học Môi trường đã giúp đỡ và ủng hộ để tôi hoàn thành tốt luận văn.
Tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi trong
thời gian qua.
Hà Nội, tháng 6 năm 2012
Học viên


Vũ Thị Nguyệt

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT



Luận văn Thạc sỹ 1 Ngành: Khoa học Môi trường

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết và ý nghĩa của đề tài nghiên cứu

Ở Việt Nam v64Tiệc gia tăng dân số, phát triển các ngành công nghiệp, nông
nghiệp đã và đang làm gia tăng nguồn dinh dưỡng đáng kể trong các thủy vực. Khi
nguồn nước mặt giàu dinh dưỡng đặc biệt là phốt pho thường dẫn đến sự thay đổi
của quần xã thực vật nổi và quần xã có xu hướng thống trị bởi vi khuẩn lam (hay
còn gọi là hiện tượng nở hoa của nước). “Nở hoa” của vi khuẩn lam (VKL) gây ảnh
hưởng xấu đến chất lượng nước như gây mùi khó chịu, làm giảm, thậm chí làm cạn
kiệt hàm lượng ôxy hòa tan trong nước, làm giảm đa dạng sinh học và gây tắc
nghẽn các hệ thống cấp nước. Ngoài ra, vi khuẩn lam có khả năng sản sinh các chất
có độc tố 64Tđược xếp vào loại các hợp chất rất độc có nguồn gốc sinh học. Sự có mặt
các chất có độc tố này trong các thủy vực phục vụ cung cấp nước nuôi trồng thủy
sản và nước sinh hoạt là một mối nguy hiểm tiềm tàng đối với sức khỏe con người,
thủy sản và động vật nuôi trong lưu vực.
Trong các hồ chứa của nước ta, hồ Núi Cốc thuộc lưu vực sông Công, có
diện tích mặt nước vào loại trung bình (2500 ha ứng với mức nước dâng bình
thường), diện tích hứng nước của lưu vực đến tuyến đập chính là 535km
P
2
P, hồ chứa
với dung tích đạt 175,5 triệu m
P
3
P, dung tích hoạt động là 168 triệu mP
3
P. Theo QĐ số
234/TTg ngày 6/10/1971 của Thủ tướng chính phủ, Hồ Núi Cốc có các nhiệm vụ
chính:
- Cấp nước sinh hoạt cho cộng đồng dân cư thành phố Thái Nguyên
- Cấp nước cho các hoạt động công nghiệp khu vực thành phố Thái Nguyên
- Tưới cho 12.000 ha ruộng lúa của các huyện Phổ Yên, Đồng Hỷ và Phú Bình,
kết hợp nuôi cá và làm du lịch. Hiện nay còn có thêm thủy điện với công suất lắp

máy 1,5 MW.
Khác với những thuỷ vực nhân tạo lớn như hồ Hoà Bình, Thác Bà… được
xây dựng với mục đích chính là thuỷ điện. Hồ Núi Cốc là hồ nhân tạo có diện tích
vừa phải để điều tiết và thực hiện chức năng cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu, nuôi

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 2 Ngành: Khoa học Môi trường

trồng thuỷ sản và du lịch. Loại thuỷ vực này có ở hầu khắp các tỉnh trong nước, bởi
vậy tính điển hình của hồ Núi Cốc rất lớn, hơn nữa, với sự phát triển kinh tế xã hội
hiện nay của khu vực, vai trò và ý nghía của thuỷ vực này càng được coi trọng.
Theo các nghiên cứu gần đây chất lượng môi trường nước và hệ sinh thái hồ
Núi Cốc đã và đang bị suy giảm. Các kết quả khảo sát trong những năm gần đây
cho thấy môi trường nước hồ đã xuất hiện các yếu tố gây phì dưỡng: hàm lượng
nitrat và phốtphát trong nước hồ tương đối cao [16,17]. Đối với hồ chứa được xây
dựng đa mục đích như hồ Núi Cốc, nếu bị phú dưỡng thì sự phát triển mạnh của
thực vật phù du (TVPD) nói chung và tảo độc nói riêng rất dễ xảy ra và khi đó quá
trình xử lý để cung cấp nước uống sẽ gặp nhiều khó khăn hơn cả về kinh tế và công
nghệ. Những nghiên cứu sơ bộ đầu tiên về thực vật nổi tại hồ cho thấy VKL độc,
đặc biệt là chi Microcystis xuất hiện thường xuyên. Đôi khi chúng tạo nên hiện
tượng nở rộ thực vật nổi với mật độ tế bào có thể đạt tới 5,6 x 10
P
5
P tế bào.LP
-1
P[6].
Vì vậy việc “nghiên cứu hiện trạng môi trường nước, biến động thành phần
loài VKL độc trong hồ Núi Cốc và giải pháp xử lý” là cần thiết và cấp bách hiện

nay. Đây là cơ sở khoa học cho việc quản lý, giảm thiểu sự có mặt cũng như tác
động x
ấu của VKL độc tới môi trường, nuôi trồng thủy sản và sức khỏe của con
người của hồ chứa nói trên, cũng như các hồ chứa loại vừa và lớn ở miền Bắc Việt
Nam.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài luận văn
- Đưa ra được hiện trạng và diễn biến chất lượng nước của hồ Núi Cốc.
- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến biến động thành phần loài, số
lượng VKL độc trong mối liên quan với điều kiện môi trường.
- Đề xuất một số biện pháp quản lý chất lượng nước hồ Núi Cốc có tính thực
tế và khả thi.



Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 3 Ngành: Khoa học Môi trường

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Thực vật phù du trong đó có nhóm VKL và VKL
độc tại hồ Núi Cốc.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trong thời gian từ năm 2009 đến năm
2010
4. Phương pháp nghiên cứu và công cụ sử dụng
* Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp tổng hợp,phân tích số liệu: thu thập số liệu hiện có liên quan
đến đề tài, thu thập tất cả các số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực
nghiên cứu, hiện trạng khai thác sử dụng nước và các nguồn thải.
- Phương pháp điều tra khảo sát thực địa: nhằm thu thập số liệu về hiện

trạng chất lượng nước và số liệu về thành phần, mật độ thực vật nổi và VKL độc.
- Phương pháp phân tích thống kê: ứng dụng phương pháp phân tích thống
kê, phương pháp phân tích tương quan .v.v. để xử lý số liệu, nghiên cứu mối quan hệ
giữa các yếu tố trong quá trình làm luận văn.
- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến các chuyên gia trong đánh giá
ảnh hưởng của các yếu tố môi trường tới sự phát triển của VKL độc và đề xuất các
giải pháp quản lý bền vững tài nguyên nước hồ Núi Cốc
* Công cụ ứng dụng:
- Tin học: sử dụng tin học trong tính toán cho kết quả nhanh hơn, chính xác
hơn.
5. Nội dung của luận văn tập trung vào 4 nội dung như sau:
1. Khảo sát và đánh giá hiện trạng chất lượng nước hồ Núi Cốc.

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 4 Ngành: Khoa học Môi trường

2. Xác định các yếu tố môi trường liên quan đến sự biến động thành phần
loài cũng như biến động số lượng VKL độc.
3. Ảnh hưởng của các nguồn thải trong lưu vực tới chất lượng nước hồ.
4. Đề xuất một số giải pháp quản lý chất lượng nước hồ Núi Cốc.
Với 4 nội dung như trên, ngoài phần mở đầu và phần kết luận luận văn còn
có 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu vi khuẩn lam và giải pháp ngăn ngừa, xử lý.

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3: Kết quả nghiên cứu
Chương 4: Ảnh hưởng của các nguồn thải tới chất lượng nước hồ và đề xuất một số
biện pháp quản lý chất lượng nước hồ

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 5 Ngành: Khoa học Môi trường

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VI KHUẨN LAM
VÀ GIẢI PHÁP NGĂN NGỪA, XỬ LÝ

1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
1.1.1. Sự xuất hiện của VKL độc trong các thủy vực nước.
Trong môi trường nước ngọt, vi khuẩn lam (VKL) - còn được gọi là tảo lam
là nhóm vi tảo duy nhất sản ra độc tố. Sự nở rộ VKL tại các thuỷ vực không phải là
hiện tượng mới. Con người nhận biết nó từ khoảng thế kỷ thứ 12 (Codd, 1996). Tuy
nhiên, cùng với sự phát triển của xã hội, trong vài chục năm trở lại đây, sự ô nhiễm
bởi các nguồn nước thải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, nuôi trồng thuỷ sản
kéo theo sự nở rộ của VKL, chủ yếu là VKL độc trong các thuỷ vực khác nhau xảy
ra ngày càng thường xuyên hơn và đã trở thành mối đe doạ cho các ngành công

nghiệp nuôi trồng và khai thác thuỷ hải sản, các hoạt động giải trí dưới nước, sức
khoẻ con người và là nguyên nhân gây chết động vật nuôi cũng như động vật hoang
dã và cả của con người ở nhiều nơi trên toàn thế giới [6,8]. Hiện tượng phú dưỡng
tại các thuỷ vực nội địa dưới tác động của các yếu tố tự nhiên (hiện tượng xói mòn,
rửa trôi,,,,) hoặc do các hoạt động của con người (sự phát triển công nghiệp, nông
nghiệp, thuỷ sản, quá trình đô thị hoá,,,) đang là mối quan tâm bức thiết trong công
tác quản lý môi trường nước tại nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là tại các nước
đang phát triển. Một nghiên cứu mới đây của ILEC/Viện nghiên cứu hồ Biwa cho
thấy tại khu vực châu Á – Thái Bình Dương, 54% hồ hoặc hồ chứa bị phú dưỡng.
Tỷ lệ này tại châu Âu, châu Phi, Bắc và Nam Mỹ là 53, 28, 48 và 41 %, tương ứng
(Chorus, Bartram 1999). Nguồn thải từ
các đô thị (công nghiệp, sinh hoạt) đã đóng
góp một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng đổ vào hệ thống các sông hồ. Nước thải
công nghiệp ở các ngành sản xuất khác nhau với thể tích nước thải và mức độ xử lý
nước thải khác nhau là nguồn dinh dưỡng cho các thủy vực. Ví dụ, ngành chế biến
thực phẩm và ngành công nghiệp len thường có nước thải chứa nhiều nitơ và

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 6 Ngành: Khoa học Môi trường

phốtpho….Tại các đô thị, bột giặt chứa phốtpho từ nước thải sinh hoạt là một trong
số những nguồn phốtpho rất quan trọng đổ vào các thủy vực. Theo Zaimes và
Schultz, 2002, lượng các chất dinh dưỡng đổ vào các hệ thủy văn có nguồn gốc từ
nông nghiệp lớn hơn lượng dinh dưỡng có nguồn gốc từ nguồn thải điểm. Ở Mỹ,
vào những năm đầu thập niên 1980, đất trồng trọt, đồng cỏ và đất đồi đã góp phần
chuyển tải 68% tổng P từ nguồn thải phân tán tới môi trường nước mặt. Ở Châu Âu,
khoảng 37-82% tổng nitơ và 27-38% tổng phốtpho được chuyển tải vào môi trường
nước mặt từ các hoạt động nông nghiệp. Trong 270 dòng sông được quan trắc ở

Đan Mạch, 94% tổng nitơ và 52% tổng phốtpho có nguồn gốc từ nguồn thải phân
tán, chủ yếu từ các hoạt động nông nghiệp. Như vậy, có thể thấy rằng các hoạt động
của con người có ảnh hưởng lớn tới quá trình chuyển tải các chất dinh dưỡng từ đất
vào môi trường nước mặt.
Sự ô nhiễm dinh dưỡng ngày càng nghiêm trọng tại các thuỷ vực nước ngọt
luôn đi kèm với hiện tượng nở hoa nước (water blooms) mà bản chất là sự phát triển
ồ ạt của thực vật nổi, chủ yếu là các VKL. Phần lớn (50 -75%) các VKL gây nở hoa
nước có khả năng sản ra độc tố, gọi là độc tố VKL (ĐTVKL). ĐTVKL được xếp
vào loại các hợp chất độc nhất có nguồn gốc sinh học. Các chất độc này ảnh hưởng
đến sức khoẻ con người, thuỷ
sản, vật nuôi, huỷ hoại nguồn nước mặt và các hoạt
động du lịch, thể thao dưới nước (Codd, 1996; 1997).
1.1.2 Các yếu tố môi trường liên quan đến sự xuất hiện và phát triển mạnh của
VKL độc.
Hiện tượng nở rộ VKL cũng như khả năng sản ra độc tố của VKL xảy ra do
tác động kết hợp của các yếu tố môi trường. Việc xác định các yếu tố môi trường có
liên quan đến sự phát triển bùng phát của vi tảo trong thuỷ vực có ý nghĩa rất quan
trọng về mặt khoa học và thực tiễn. Nguyên nhân dẫn đến sự nở hoa của nước bao
gồm: nồng độ các chất dinh dưỡng trong thuỷ vực cao, đặc biệt là các muối đa
lượng Nitơ và Phốt pho như nồng độ amonium nitrogen cao (Blomqvist và cs,
1994); nhiệt độ nước ấm; cường độ chiếu sáng, pH cao, hàm lượng CO
R
2
R thấp

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 7 Ngành: Khoa học Môi trường

(Zimba và cs, 2006). Tuy nhiên nhiệt độ cao và hàm lượng các chất dinh dưỡng cao
trong các thủy vực được coi là những yếu tố môi trường quan trọng nhất quyết định
sự phát triển lấn át của VKL trong thủy vực, trong đó tỷ lệ T-N/T-P thấp (< 29) là
yếu tố chủ đạo kích thích sự phát triển của VKL trong khi tỷ lệ N-NO
R
3
R/ T-P thấp (<
5) được coi là yếu tố đáng tin cậy để dự báo sự nở rộ của VKL (Rapala, 1998).
Trong khi ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng như N & P đối với sự phát triển
của VKL đã được công bố nhiều thì còn rất ít nghiên cứu về ảnh hưởng của những
yếu tố kim loại đến sự nở rộ VKL. Một số nghiên cứu của Rapala (1998) cho thấy
Mo, Fe và Zn là những yếu tố kích thích sự phát triển của VKL. Khả năng sản sinh
độc tố của VKL cũng chịu ảnh hưởng rất mạnh mẽ của các yếu tố môi trường. Phản
ứng của các loài VKL với các yếu tố môi trường khác nhau cũng rất khác nhau. Một
số VKL tăng cao khả năng sản độc tố ở những điều kiện stress, tuy nhiên tuyệt đại
đa số VKL sản ra nhiều độc tố ở những điều kiện sinh trưởng tối ưu. Chẳng hạn
nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của một số chủng VKL thuộc các chi Microcystis,
Aphanizomenon và Oscillatoria là 25
P
o
PC. Hàm lượng độc tố cũng như độc tính cao
nhất thường đạt ở nhiệt độ từ 20-25
P
o
PC. Ở nhiệt độ cao hơn, độc tính có thể giảm đi 6
lần (Rapala, 1998), Thông thường độc tính gan và độc tính thần kinh của các chủng
VKL thường cao nhất ở ánh sáng tối ưu hoặc dưới tối ưu một chút (12-14,5
µmol,
m
P

-2
P,sP
-1
P). Khi bị hạn chế ánh sáng độc tố gan của Microcystis aeruginosa và hàm
lượng nodularin của Nodularia spumigena giảm đi đáng kể, pH môi trường cũng có
tác động lên khả năng sản độc tố. Độc tính của Microcystis aeruginosa giảm mạnh
ở pH kiềm hoặc axit nhẹ (Rapala, 1998). Các yếu tố dinh dưỡng như N, P đều có tác
động lên sự sản độc tố của VKL, Hàm lượng độc tố microcystins (MCs) tăng tỷ lệ
thuận với hàm lượng T-P và P hoà tan (Wang và cộng sự, 2003). Hàm lượng MCs
trong Oscillatoria agardhii tăng lên 2 lần trong các tế bào sinh trưởng trên môi
trường có hàm lượng P cao (5,5 mg P,L
P
-1
P) so với tế bào sinh trưởng trên môi trường
ít P (0,01 P,L
P
-1
P). Hàm lượng MCs của Microcystis aeruginosa và Oscillatoria
agardhii tăng lên 2-3 lần trong môi trường giàu N trong khi hàm lượng nodularin
của Nodularia spumigena (là VKL có khả năng cố định Nitơ) lại cao nhất trong môi

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 8 Ngành: Khoa học Môi trường

trường không chứa hoặc chứa rất ít nitơ vô cơ. Ngoài ra, sự nở hoa nước chịu ảnh
hưởng mạnh mẽ và đồng thời không chỉ của các điều kiện ngoại cảnh như các các
yếu tố dinh dưỡng, tính chất thuỷ lý, thuỷ hoá của cột nước, điều kiện thời tiết, mà
còn cơ chế bên trong tế bào của các loài gây nở hoa đảm bảo cho khả năng phát

triển chiếm ưu thế trong những điều kiện stress [7,9]. Đối với tảo silic - nhóm tảo có
nhiều loài thường được sử dụng làm các chỉ thị sinh học cho ô nhiễm môi trường
nước, ngoài các thông số như nitơ (N), phốtpho (P), silic (Si), các tỷ số Si/N và
Si/P cũng rất được quan tâm. Trong các thủy vực bị phú dưỡng (giàu hàm lượng P
và N), hàm lượng silic sẽ bị giảm mạnh trong suốt quá trình phát triển mạnh mẽ của
tảo. Khi tỉ số N/P trong thuỷ vực lớn hơn 16 và các tỉ số (Si/N; Si/P) nhỏ hơn 1 thì
silic sẽ trở thành yếu tố giới hạn sự phát triển của tảo, khi đó tảo silic (sử dụng silic
cho sự phát triển của chúng) sẽ không phát triển được và thay vào đó là sự phát
triển của các loài tảo khác, chủ yếu là VKL tạo nên hiện tượng nở rộ VKL
(Cyanobacterial blooms), trong đó có nhiều loài có khả năng sản ra độc tố.
1.1.3 Các loài VKL độc, độc tố và tác động độc hại của chúng lên sức khỏe con
người, vật nuôi và môi trường sinh thái.
Cho đến nay người ta đã phát hiện được khoảng 60 loài VKL độc nước ngọt
chủ yếu thuộc các chi Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria,
Nostoc, Cylindrospermopsis,… trong đó Microcystis aeruginosa là loài VKL độc
xuất hiện thường xuyên ở hầu khắp các thủy vực n
ước ngọt trên thế giới. Các độc tố
do VKL sản ra được chia thành những nhóm chính sau theo tác động của chúng :
- Các độc tố gan (Hepatotoxins) như microcystins, nodularins. Đây là những
peptide mạch vòng cấu tạo từ 7 axit amin (microcystins hay MCs) có cấu trúc chung
là vòng D- Ala- L-X-D- MeAsp-L-Z-Adda-D-glu-Mdha, trong đó L-X và L-Z là
các amino axit biến đổi hoặc 5 axit amin (nodularin hay NOD) cũng chứa 3 loại axit
amin giống như trong phân tử MCs là Me-Asp
P
1
P, AddaP
3
P D-GluP
4
P. Ngoài ra NOD còn

chứa L-Arg
P
2
P và MdhbP
5
P. Nhiều loài VKL có khả năng sản ra microcystin trong đó
chi Microcystis là những cơ thể chủ yếu sản ra độc tố này. Cho đến nay khoảng hơn

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 9 Ngành: Khoa học Môi trường

70 loại MCs khác nhau đã được phát hiện trong khi cơ thể duy nhất sản ra NOD là
Nodularia spumigena và chỉ có 7 loại NOD khác nhau được phát hiện,
- Các độc tố thần kinh (Neurotoxins), Saxitoxins (PSPs), Anatoxin–a,
Anatoxin–a(S), Homoanatoxin–a, thường do đại diện của chi Anabaena như A, flos-
aquae, A, circinalis, A, lemmermanni hoặc Aphanizomenon flos-aquae sản ra.
- Các độc tố tế bào: Cylindrospermopsin do đại diện duy nhất là
Cylindrospermopsis raciborskii sản ra.
- Các độc tố gây ngứa da, tiêu chảy (Aplysiatoxins, debromoaplysiatoxins,
các lipopolysacharides (LPS) thường do các loài VKL như Lyngbya majuscula,
Oscillatoria nigroviridis sản ra.
Tác động độc hại của VKL độc và độc tố của chúng lên sức khỏe con người,
vật nuôi và môi trường sinh thái đã được chứng minh bằng nhiều ví dụ trên thực tế
qua hiện tượng nhiễm độc cấp tính hoặc trường diễn của người và vật nuôi cũng
như qua các nghiên cứu độc tố học. Những ví dụ rõ rệt nhất là tại Trung tâm thẩm
tích máu ở Caruaru, Brazil (1996) 117 trên tổng số 136 bệnh nhân (86%) đã bị
nhiễm độc khi được thẩm tích máu bằng nước cất có nhiễm microcystin, trong đó
100 người bị suy gan cấp và 50 người trong số đó đã bị chết (Chorus &

Bartram,1999). Tại Australia, 140 trẻ em và 10 người lớn phải nhập viên khẩn cấp
với những triệu chứng suy gan, tiêu chảy ra máu và suy thận. Thủ phạm là C,
raciborskii loài VKL sản ra độc tố cylindrospermopsin, 1 loại độc tố tế bào, có mặt
trong nguồn nước họ sử dụng với mật độ tới 300,000 tế bào/l (Hawkins &Griffiths,
1993). Tại Canada (1959) 13 ng
ười bị nhiễm độc và nhiều vật nuôi bị chết do bơi và
uống phải nước trong hồ nhiễm nhiều tế bào Microcystis spp, và Anabaena
circinalis (Dillenberg và Dehnel, 1960). Ở Anh, năm 1989, 20 lính thủy bị nhiễm
độc sau khi bơi và luyện tập trong nước hồ có mật độ Microcystis spp, dày đặc
(Turner và cộng sự, 1990) và ở Australia (1995) 852 người tham gia hoạt động giải
trí tiếp xúc với nước đã mắc phải các triệu chứng nhiễm độc trong 7 ngày sau đó
(Pilotto và cộng sự 1997).

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 10 Ngành: Khoa học Môi trường

Việc gia súc nhiễm độc và chết do VKL gây ra đã được thông báo ở nhiều
nơi trên thế giới, Một số ví dụ điển hình trình bày trên bảng sau (trích dẫn từ nguồn
Chorus & Batram, 1999):
Quốc gia
Động vật bị
nhiễm độc và
chết
Bệnh l í và độc tố VKL gây ra Nguồn tài liệu
Argentina
Gia súc có
sừng
Nhiễm độc gan, MCs

M. aeruginosa
Odriozola và cs,
1984
Australia
Cừu
Nhiễm độc gan, MCs
M. aeruginosa
Jackson và cs, 1984
Australia
Cừu
Nhiễm độc thần kinh,
PSPs
A. circinalis
Negri và cs, 1995
Canada
Gia súc có
sừng
Nhiễm độc thần kinh,
anatoxin -a
A.flo-saquae
Carmichael và
Gorham, 1978
Canada
Chim nước
Nhiễm độc thần kinh,
anatoxin -a
A. flos-aquae
Pybus và Hobson,
1986
Phần lan

Chó
Nhiễm độc gan,
nodularin
Nodularia
spumigena
Person và cs,1984
Phần lan
Chim nước,
cá, chuột xạ
Nhiễm độc gan, hỏng
mang cá
Planktothrix
agardhii
Eriksson và cs,
1986
Na Uy
Gia súc có
sừng
Nhiễm độc gan, MCs
M. aeruginosa
Skulberg, 1979
Anh
Chó chăn cừu
Nhiễm độc gan, MCs
M.aeruginosa
Pearson và cs, 1990
Scotland
Chó
Nhiễm độc thần kinh,
anatoxin -a

Oscillatoria spp.
Gunn và cs, 1992
Scotland
Cá hồi
Hỏng mang, MCs
M.aeruginosa
Bủy và cs, 1995
Mỹ
Chó
Nhiễm độc thần kinh,
anatoxin –a(S)
A.flos-aquae
Mahmood và cs,
1988
Ở Việt Nam, hiện tượng cá chết hàng loạt tại các ao nuôi có mật độ VKL lớn
cũng đã được ghi nhận (Đ. H. P. Hiền và cs, 2002 -2007, Đ. Đ. Kim và cs., 2003-
2004).
1.1.4 Các giải pháp ngăn ngừa và xử lí tảo độc.
Việc giám sát VKL độc và độc tố của chúng tại các thuỷ vực nước mặt làm
nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho cộng đồng dân cư đã được thực hiện chặt chẽ từ
nhiều thập kỷ nay tại các nước phát triển (Australia, Mỹ, Anh, Nhật, Canada…). Để
giảm thiểu tác động độc hại của VKL độc và độc tố VKL những giải pháp xử lí tức

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 11 Ngành: Khoa học Môi trường

thì thường được sử dụng khi thủy vực đã bị ô nhiễm nặng (tức là khi đã xuất hiện
hiện tượng nở hoa nước). Khi đó người ta sử dụng những phương pháp hóa học như

dùng các chất diệt tảo, hóa chất (CuSO
R
4
R), để diệt tảo kết hợp với những phương
pháp cơ học (hớt váng, che mái…). Tuy nhiên những phương pháp này khá tốn kém
và khó tiến hành triệt để, đặc biệt là trong những thủy vực lớn. Việc ngăn ngừa và
giảm thiểu tác động của các tác nhân môi trường , đặc biệt là các yếu tố dinh dưỡng
lên sự phát sinh, phát triển của tảo độc là giải pháp khoa học và kinh tế hơn việc xử
lí nước đã bị ô nhiễm tảo độc và độc tố của chúng. Đây là những phương pháp thân
thiện môi trường theo hướng phát triển môi trường sinh thái bền vững. Một trong
những biện pháp này là tiến hành kiểm tra những nguồn gây ô nhiễm dinh dưỡng từ
bên ngoài vào hồ, ví dụ: sự rửa trôi và xói mòn từ những vùng canh tác nông lâm
nghiệp, xói mòn do sự tàn phá rừng và từ nguồn nước thải sinh hoạt, công nghiệp…
để có những đối pháp thích hợp như trồng rừng, sử dụng thảm cỏ hoặc các giải đất
hẹp quanh hồ để ngăn ngừa xói mòn và rửa trôi, đồng thời có biện pháp sử dụng
phân bón hợp lý, giảm mất mát phân và nâng cao hiệu quả, lập trạm xử lí nước thải
trước khi thải ra hồ đối với các nguồn tập trung….
Để ngăn ngừa hiện tượng phú dưỡng và sự nở rộ độc hại của VKL, ở nhiều
nước trên thế giới, đặc biệt là những nước trong khu vực Châu Á -
Thái Bình
Dương kỹ thuật Công nghệ sinh học - sinh thái đã và đang được phát triển và hiện
đang được ứng dụng rộng rãi ở Nhật Bản, Thái Lan, Trung Quốc…
Công nghệ sinh học - sinh thái dựa trên cơ sở hoạt động của các hệ thống sinh
thái tự nhiên và nhân tạo (bao gồm động - thực vật và vi sinh vật), thân thiện với
môi trường, đòi hỏi ít năng lượng, có tính phổ cập cao (Y. Inamori, 2002) và rất khả
thi đối với điều kiện nước ta, trong đó phương pháp sử dụng thực vật thuỷ sinh
(TVTS) được coi là có hiệu quả cả về kinh tế và xã hội.
TVTS sử dụng nitơ, phốtpho và các nguyên tố vi lượng khác trong trao đổi
chất. Tại các nước phát triển như Mỹ, Pháp, Nhật Bản, Đức, Hàn Quốc…,các công
nghệ xử lý nước thải sử dụng TVTS đã được phát triển rất thành công. Tại Pháp

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 12 Ngành: Khoa học Môi trường

chẳng hạn, năm 1993 đã có tới 2600 trạm xử lý nước thải kết hợp sử dụng ao ổn
định. Bắt đầu từ những năm 1980 rất nhiều cơ sở xử lí nước thải tại các bang nước
Mỹ đã phát triển và ứng dụng công nghệ xử lí ô nhiễm với việc sử dụng các loài
thực vật nổi và hệ thống hồ ổn định. Phương pháp xử lí ô nhiễm hữu cơ và vô cơ tại
vùng rễ của một số TVTS - còn gọi là “Phương pháp vùng rễ”, đã được các nhà
khoa học Đức nghiên cứu và triển khai có hiệu quả tại nhiều nơi. Các nhà khoa học
Nhật Bản đã thiết kế những hệ thống làm sạch nước ô nhiễm sử dụng hệ sinh thái
TVTS dưới dạng Bio-park để giảm bớt ô nhiễm các hồ lớn, thông qua đó kiểm soát
hiện tượng nở hoa của nước do vi tảo phát triển trong đó có tảo độc (Greenway,
2003; Seabloom, 2003; Rittmann, 2001; Ran et al., 2004).
Các loại hình công nghệ chủ yếu xử lý ô nhiễm nước có sử dụng loài TVTS
như sau:
1. Sử dụng hồ có mặt thoáng tự do, TVTS trong trường hợp này có rễ bám
đất, thân và lá nổi bên trên mặt nước. Độ sâu của nước khoảng 10 - 45 cm. Các loại
TVTS điển hình được sử dụng là Lau, Sậy, cỏ Lác, cỏ Nến, Cải soong…Trong
trường hợp này TVTS tham gia trực tiếp vào giai đoạn xử lý bậc hai hoặc giai đoạn
cuối của qui trình.
2.“Phương pháp vùng rễ” hoặc công nghệ xử lý nước thải chảy qua vùng rễ
của TVTS. Ưu thế của công nghệ là không cần diện tích lớn và khử được mùi hôi.
Trong trường hợp này TVTS thư
ờng là lau, sậy, cỏ lác đâm rễ chìm trong nền cát -
sỏi với độ sâu khoảng 0,5 - 1 m. Nước thải chảy qua hệ thống lỗ trong nền cát - sỏi
và được khử độc nhờ hệ thống rễ cây và hệ vi sinh vật bám quanh rễ. Trong phương
pháp vùng rễ có 2 dạng công nghệ là dòng chảy ngang và dòng thẳng đứng.

3. Hệ thống thực vật nổi. Đây là công nghệ được nghiên cứu kỹ nhất và
được ứng dụng nhiều nhất. TVTS điển hình tham gia quy trình xử lý ô nhiễm là bèo
Tây, bèo Cái, bèo Tấm, rau Muống…. Ngoài việc tham gia loại bỏ các chất hữu cơ,
chất thải rắn, nitơ, phôtpho, kim loại nặng, các tác nhân gây bệnh…các loài TVTS

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 13 Ngành: Khoa học Môi trường

này tham gia trực tiếp việc hạn chế phát sinh hiện tượng nước nở hoa trong ao hồ do
cạnh tranh ánh sáng với thực vật phù du.
Trong thực tiễn sử dụng, tuỳ theo điều kiện cụ thể có thể áp dụng một loại
hình hay phối hợp với nhau.
Ngay tại châu Á, công nghệ sinh thái sử dụng TVTS đang được ứng dụng ở
nhiều nước (Nakazato, 1998; Oshima và cs, 2001). Tại Nhật Bản, nhiều hồ lớn (ví
dụ hồ Kasumigaura, hồ lớn thứ 2 của Nhật) đã có các hệ thống TVTS kiểu đảo nổi
để làm sạch nước. Tại Trung Quốc, các hồ như Xuan Wu Hu. Tai Hu đã xây dựng
các đảo nổi TVTS để giảm thiểu sự phì dưỡng nước hồ. Tại Thái Lan TVTS nổi sử
dụng tại các lạch sông ở ngoại ô Băng Cốc.
Trong công nghệ sinh thái, vai trò chủ yếu của TVTS là:
- Làm giá thể cho vi sinh vật sinh sống: Quần thể vi sinh vật là động lực cho
quá trình xử lý.
- Tạo điều kiện cho quá trình nitrat hoá và phản nitrat hoá.
- Chuyển hoá nước và chất ô nhiễm.
- Sử dụng chất dinh dưỡng thành sinh khối.
- Nguồn che sáng: Sự có mặt của thực vật thuỷ sinh giúp điều hoà nhiệt độ của
nước và ngăn chặn sự phát triển của các nhóm tảo, qua đó hạn chế được sự dao động lớn
của pH và lượng ôxi hoà tan giữa ban ngày và ban đêm.
Việc làm sạch nước bắt đầu bằng VSV tạo thành lớp màng sinh học (biofilms)

trên bề mặt của rễ TVTS. VSV phân giải các chất hữu cơ trong nước và làm trong nước,
sau đó TVTS hấp thu chất dinh dưỡng như N và P.

Trong tự nhiên, việc sử dụng thực vật thuỷ sinh cho xử lý nước thải có thể
được tiến hành trong các kênh rạch với độ sâu từ 20 – 50 cm hoặc trong các ao có
độ sâu từ 50 cm – 2m. Để xác định loài thực vật cho xử lý nước thải cần phải xem
xét đến đặc điểm sinh trưởng, khả năng chống chịu của thực vật, các nhân tố môi
trường. Ngoài ra cũng cần xem xét đến đặc điểm của nước thải, yêu cầu về chất

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 14 Ngành: Khoa học Môi trường

lượng dòng thải, loại hệ thuỷ sinh, cơ chế loại bỏ ô nhiễm, lựa chọn quy trình, thiết
kế quy trình, độ tin cậy của quá trình (Greenway, 2003; Silvana, 1994) [15].
2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
2.2.1 Ô nhiễm môi trường nước tại Việt Nam (hiện tượng phú dưỡng).
Phú dưỡng là một quá trình tự nhiên xảy ra ở mọi nơi, mọi lúc mà hồ tồn tại,
có thể ảnh hưởng lớn do các hoạt động của con người [10].
Sự phú dưỡng tự nhiên có khuynh hướng xảy ra đều đặn nhưng rất chậm,
thường là qua một giai đoạn hàng trăm năm. Những hoạt động của con người
thường gây ra sự phú dưỡng nhanh chóng do các chất thải sinh hoạt, hệ thống thoát
nước nông nghiệp và các chất thải công nghiệp thực phẩm hoặc sự phân hủy các sản
phẩm của chúng được đổ vào các hồ và hồ chứa.
Hiện tượng phú dưỡng chỉ thực sự rõ ràng trong khoảng 30 năm trở lại đây,
với sự bùng nổ mạnh mẽ của tảo, sự xuất hiện những “tấm thảm tảo” dày trên bề
mặt hồ cùng với sự sinh trưởng của một số loài thực vật bậc cao khác.
Theo quan điểm khoa học, hồ phú dưỡng có đặc điểm là thường nông và có
một vùng bờ rộng lớn với sự sinh trưởng 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, photpho vô cơ lớn hơn 0,015mg/l. Độ kiềm thay
đổi từ 50–100mg/l, nước có độ cứng vừa. Các hồ này là môi trường sống lí tưởng
của rất nhiều loại 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 những hồ phú
dưỡng dao động từ 0,5–5,0g chất hữu cơ khô/m
P
2
P/ngày trong mùa sinh trưởng thuận
lợi nhất, trong khi sản lượng sơ cấp của cacbon hữu cơ là 480tấn/km
P
2
P/năm. [10]
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ làm giàu chất dinh dưỡng (sự phú dưỡng)
của hồ gồm có các yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Các yếu tố tự nhiên gồm đặc điểm
địa hóa của thủy vực, kiểu đất, kích thước của thủy vực, thời gian lưu giữ nước
trong hồ, thành phần nước ngầm và các điều kiện khí hậu. Các yếu tố nhân tạo gồm

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 15 Ngành: Khoa học Môi trường

nước thải sinh hoạt, các dòng nước chảy qua các vùng canh tác nông nghiệp, các
hoạt động khai thác mỏ, các chất thải công nghiệp, các dòng thải ở vùng đô thị, các
chất dinh dưỡng dò rỉ từ các hệ thống cống rãnh và từ các bãi rác, nước từ nhà máy
xử lý nước thải [12].
Các hợp chất chính của nitơ và photpho, đặc biệt là PO
R
4

RP
3-
P thường được coi là
những nguyên nhân chính gây ra sự phú dưỡng của hồ. Các chất này có thể thâm
nhập vào nước thông qua các quá trình tự nhiên như các dòng nước lũ chảy qua
rừng, đầm lầy, sự xói mòn đất, các chất thải của chim và bò sát sống quanh hồ, lá
rụng vào hồ, sự cố định nitơ của các sinh vật… Tuy nhiên phần lớn các chất này có
nguồn gốc từ các hoạt động của con người. Các nguồn nước thải sinh hoạt, nước
thải từ các khu sản xuất nông nghiệp, các chất thải của các động vật ở các trang trại,
hệ thống cống rãnh của đô thị, các bể tự phân hủy, nước thải và chất thải công
nghiệp, các nhà máy xử lý nước thải được đổ vào hồ, sông, suối làm cho lượng
photpho và nitơ trong hồ quá dư thừa, dẫn đến sự phú dưỡng của hồ. Những chất
này kích thích sự tăng trưởng của một số loài thực vật có rễ ở nước, các thực vật
thủy sinh khác và đặc biệt là tảo. Một số tảo sống ở tầng nước mặt có khả năng phát
triển số lượng cá thể rất nhanh ở những khoảng thời gian nhất định tạo thành dạng
kết tự xốp có thể nhìn thấy được gọi là “nở hoa” và có thể bao phủ trên một vùng
diện tích rất lớn của hồ và hồ chứa, thậm chí ở trong suối.
2.2.2 Các khu vực có phát triển của vi khuẩn lam độc và những nghiên cứu đã có
về hiện tượng VKL độc ở Việt Nam.
Những khảo sát về phân loại thực vật phù du trong các thủy vực ở Việt nam
không nhiều, có thể kể đến các công trình của Hoàng Quốc Trương (1962-1963),
Shirota (1966), Trương Ngọc An (1993). Các nghiên cứu về VKL ở Việt Nam bắt
đầu từ những năm 1960. Danh mục thành phần loài của 205 loài và dưới loài VKL
phân bố ở nước ngọt, mặn và đất được thống kê trong các nghiên cứu của các tác
giả Cao (1964), Phùng Thị Nguyệt Hồng (1992) và Dương Đức Tiến (1996).
Nghiên cứu về vi tảo gây hại ở Việt nam mới chỉ bắt đầu trong vài năm gần đây.

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT