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.

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 NH
3
,
CH
4
, H
2
S, 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
0
C 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 + O
2
 CO

2
+ H
2
O + 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 20
o
C 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 CO
2
và H
2
O 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 K
2
CrO
7
thì phương trình phản ứng
như sau;
Chất hữu cơ + CrO
7
2-
+ H
+
 CO
2
+ H
2
O + Cr
3+.

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 H
2
SO
4
đặc nóng, khi đó các dạng nitơ hữu cơ chuyển về dạng ion NH
4
+

chuyển thành NH
3
sau đó tách NH
3
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 H
2
PO
4
-
, HPO
4
2-
, PO
4
3-
, các polyphosphate như Na

3
(PO
3
)
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
Sản lượng thực vật
trôi nổi (gC/m
2
. Ngày)

7-25 75-250 350-700
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


11

người thường gây ra sự phú dưỡng nhanh chóng ( Wilber Charles , 1971)
[10]

Khi nghiên cứu về môi trường và hệ sinh thái hồ, trong tổng lượng các
nguồn nước thải đến hồ, nguồn phospho và nitơ luôn được quan 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
tới nay về đầm hồ học đã tổng kết các nguồn dinh dưỡng tiềm năng đến hồ
bao gồm:
- Nguồn dinh dưỡng ngoại lai (External Sources)

- Nguồn dinh dưỡng tại chỗ (Internal Sources)















Hình 2.1 Con đường chuyển tải các nguồn gây ô nhiễm phú dưỡng tới hồ.
(theo Rying, Rast, 1989) ( Hồ Thanh Hải và cộng sự, 1998)
Nguồn dinh dưỡng ngoại lai được phân biệt bởi nguồn điểm ( Point
Sources) và nguồn không điểm ( Non – point Sources). Nguồn dinh dưỡng
Khí quyển
Cống thải (
nguồn điểm)
Trầm tích đáy Nước ngầm
Hồ
Vùng lưu vực ( đất đô thị,
đất nông nghiệp, đất hoang
tự nhiên)

(Nguồn không điểm)


12

điểm là nguồn gây ô nhiễm có thể xác định được vị trí, lưu lượng cụ thể, ví dụ
như các nguồn nước thải từ đô thị, nước thải công nghiệp, nước thải sinh
hoạt…Nguồn không điểm là nguồn không xác định được cụ thể vị trí, lưu
lượng, ví dụ nước chảy tràn ở khu đô thị, nông thôn, nước mưa bị ô nhiễm
(Lê THị Thanh Hương, 1998; Đặng Thanh và cộng sự, 2007).
Nguồn dinh dưỡng nội tại trong hồ (internal sources): là sản phẩm của
quá trình quang hợp, trao đổi chất và năng lượng trong chu trình sống của các
loài sinh vật thủy sinh. Các yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng, sự thoát nước chậm
gây ứ đọng cũng có thể là nguyên nhân gây nên hiện tượng nở hoa của tảo.
Các nguồn gây ô nhiễm cụ thể gồm:
- Nước thải đô thị: khoảng 70-90% tổng lượng nước sử dụng của đô thị
chảy vào cống thoát nước.
- Nước thải sinh hoạt: phát sinh từ các hộ gia định, bệnh viện, khách
sạn, cơ quan, trường học, chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt.
- Nước thải công nghiệp: từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ
công nghiệp, giao thông vận tải …Nước thải công nghiệp không có thành phần
cơ bản giống nhau, nó phụ thuộc vào ngành sản xuất, ví dụ: nước thải của các
xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa một lượng lớn các chất hữu cơ .
Tùy theo mức độ xử lý, nước thải công nghiệp xẽ được hòa vào hệ thống thoát
nước chung hay hệ thống thoát nước riêng (Brault Jean loius, 1999)
[9]
- Các nguồn từ nông thôn: gồm nguồn nông nghiệp, lâm nghiệp và dân
cư. Trong đó nguồn nông nghiệp là nguồn quan trọng nhất ( Brittin Wesley
E., và cộng sự, 1972)
[9]

Từ các nguồn gây ô nhiễm, nguồn phospho dưới dạng muối phosphat
(PO4
3-
) là nguyên tố quan trọng đối với sự phát triển của thực vật và vi sinh
vật. 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, sự cố định nitơ của các vi sinh ật… Khi bị


13

phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật nồng độ các ion dinh dưỡng tăng cao,
gây ra sự phát triển của tảo ( Nguyễn Hữu Phú, 2001; Brittin Wesley., và
cộng sự, 1972; Canale R.P., và cộng sự, 1973; Muaray, 1994; Mervat E. and
Logan A.W., 1996)
[10]
Bên cạnh muối nitơ và phospho, một số chất khác như: các kim loại vi
lượng, các vitamin, các axit amin cũng tham gia vào việc gây nên sự phú
dưỡng (Brinttin Wesley, và cộng sự, 1972)
[9]
Một số hồ trên thế giới có hàm lượng các chất gây phú dưỡng khá cao,
tại Mỹ, lượng phospho nhân tạo trung bình vào khoảng 2,1 kg/người/năm
tương đương với khoảng 1/6 lượng nitơ. Hồ Washington nằm ở Tây Bắc
nước Mỹ, có diện tích 87,6km2 và chỗ sâu nhất là 76,5 m, trong hồ các kết
quả nghiên cứu cho thấy lượng phosphat vào mùa đông tăng đáng kể, mật độ
thực vật trôi nổi vào mùa hè tăng vài lần trong những năm 1950, loài tảo lam
Oscillatoria rubescens nở hoa dày đặc và có thể quan sát dễ dàng ( Lê Huy Bá
và cộng sự, 2007).
2.4.2. Hậu quả của sự phú dưỡng.
Sự phú dưỡng gây ra những biến đổi rõ rệt tới hệ sinh thái, ảnh hưởng

đến môi trường nước, con người và cảnh quan môi trường sống. Các ảnh
hưởng quan trọng nhất có thể là:
Làm cho sự cân bằng oxy bị phá vỡ. Mức quá bão hòa oxy xảy ra vào
thời gian được chiếu sáng ban ngày, lúc tảo nở hoa thực hiện quá trình quang
hợp, nhưng vào ban đêm nồng độ oxy giảm xuống ở mức rất thấp thậm chí
bằng 0 do sự hô hấp của tảo. Mặt khác nồng độ oxy hòa tan thấp vào ban
đêm cũng do nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) của các sinh vật phân hủy các tảo
chết. Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống các thủy sinh vật sống
trong hồ, đặc biệt là các ( Brittin Wesley E., và cộng sự, 1972; Ellis K. V., và
cộng sự 1989; Larkin P.A., và cộng sự 1974; Palmerc. Mervin…, 1980)
[9]
.
Các điều kiện kị khí ở nước mà sunfat bị khử thành hydrosunfua (H2S) gây


14

độc cho tất cả các sinh vật sống ở tầng nước sâu ( Ellis K. V., và cộng sự
1989.; Palmer C.Mervin , 1980.)
[9]
Theo Andersen P, 1996 hiện tượng nở hoa của tảo độc trong hồ phú
dưỡng là hiện tượng mật độ của một hoặc một số loài tảo độc tăng bất thường
đạt tới mức có thể gây nguy hại tới các sinh vật khác. Sự nở hoa của tảo độc
phát triển (dạng bọt có mùi, vị và nhìn thấy được), chúng có thể tiết độc chất
ra môi trường nước, tạo nên một lớp váng dày, có khi lên đến vài cm trên bề
mặt thủy vực. Làm thay đổi màu nước, giảm hiệu suất của chuỗi thức ăn vì
những sinh vật ăn tảo bình thường không thể ăn chúng được và khi tàn lụi
chúng sẽ gây ra mùi hôi thối, ô nhiễm môi trường, có thể gây thiệt hại với
ngành du lịch( Nguyễn Xuân Nguyên và cộng sự, 2004; Nelson D.L., Cox M.
M, 2000)

[9]
Về mặt sức khỏe, hầu hết cả con người, động vât nuôi, chim… đều rất
nhạy cảm với độc tố do tảo độc hại sinh ra. Thông thường đó là các chất rất
độc với con người như: Hepatotoxin ( gây ung thư gan), Neurotoxin ( gây độc
thần kinh), hay chỉ đơn thuần là các chất gây dị ứng da và mắt ( Đặng Diễm
Hồng, 2006). Khi tầng nước mặt bị che phủ bởi các lớp váng tảo nở hoa,
người ta phải lấy nước cấp ở tầng sâu hơn. Nếu sử dụng nước cấp này có thể
gây ra một số vấn đề nghiêm trọng: gây tắc các ống lọc nước, làm giảm tuổi
thọ các ống dẫn nước. Trong tầng nước sâu các sản phẩm của sự phân hủy kị
khí gây mùi khó chịu, mặt khác do tiềm năng oxy hóa khử giảm, nước có
nồng độ sắt III thấp và các muối magan cao ( Ellis K.V., và cộng sự, 1989;
Jones Gary J., 1994.)
[9]
Tổ chức y tế Thế Giới (WHO) đã gửi quy định đới với nồng độ độc tố
của tảo độc, hại ( nếu có) trong nước uống cho con người là không vượt quá
1µ.l
-1

. Trên Thế Giới, có rất nhiều bằng chứng cho thấy những thiệt hại do
tảo độc, hại nở hoa gây nên rất lớn. Theo thống kê, hàng năm trên Thế Giới


15

có khoảng 2000 người bị ngộ độc ( trong đó số người chết chiếm khoảng
15%) do tiêu thụ các động vật thân mềm hai mảnh vỏ hoặc do ăn phải các loài
cá bị nhiễm độc tố tảo ( Hallegraeff G.M và cộng sự, 1995)
[10]
Ví dụ: Trong
khoảng thời gian từ tháng 9/1988 đến tháng 3/1989 tại các vịnh Villareal,

Carigara và vùng Samar ( Philippin) đã có 45 người ngộ độc do độc tố tảo,
trong đó có 6 người chết. Ở vịnh Manila, từ năm 1988 đến năm 2001 đã có
672 trường hợp bị ngộ độc do độc tố tảo, trong đó có 101 người chết . Trong
năm 1989, ở vịnh False (Nam Phi), loài Gymnodinium sp nở hoa làm chết
khoảng 40 tấn bòa ngư.
Từ đó, chúng ta cần có những giải pháp khắc phục, cải thiện ô nhiễm
phú dưỡng của các hồ trên mà vẫn đảm bảo tính nhân văn, lịch sử và sinh thái
môi trường xung quanh.
2.5. Các phương pháp chống lại phú dưỡng nước.
Các phương pháp phục hồi thủy vực bị phú dưỡng hóa có thể chia làm
2 nhóm
[9]
:
- Giảm lượng dinh dưỡng đổ vào hồ từ bên ngoài.
- Thực hiện các thao tác trong hồ (xây dựng đường hào, nạo vét lấy
bùn, kè hồ cũng như lắp đặt các hệ thống sục khí làm giàu oxy cho các hồ nhỏ
nên kết hợp với trồng thực vật nước ven bờ).
Việc đổ nước thải và chất thải vào các dòng nước và hồ là nguồn chủ
yếu của các vấn đề gây nên hiện tượng phú dưỡng. Ở Mỹ, 40% - 70%
phospho trong nước thải là từ bột giặt. Các trạm xử lý nước sinh hoạt có thể
chứa đến 70% tổng lượng phospho tới hồ.
Việc loại bỏ phospho trong bột giặt có thể giảm đến 50% tổng lượng
phospho chảy vào hồ ( Lê Huy Bá và cộng sự, 2000).
Các phương pháp xử lý phospho bao gồm ba loại chính: vật lý, hóa học
và sinh học ( Wang X.J và cộng sự, 2006)
[9]
.Trong đó phương pháp hóa học,
kết tủa phospho bằng muối kim loại đã được ứng dụng rộng rãi ( yeoman S.