Đánh giá ngưỡng chịu tải và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước sông nhuệ, khu vực qua thành phố hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-----------------------

Nguyễn Thị Phương Hoa

ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG CHỊU TẢI VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI
PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ,
KHU VỰC QUA THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

TS.Trần Hồng Thái

Hà Nội - 2011


LI CM N
Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, trớc hết tôi xin chân thành cảm
ơn tới TS. Trần Hồng Thái, ngời đã tận tình chỉ bảo và hớng dẫn tôi thực
hiện tốt luận văn thạc sĩ này. Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân
thành tới Ths. Nguyễn Thị Hồng Hạnh, Ths. Đỗ Thị Hơng đã giúp đỡ,
đóng góp nhiều ý kiến và giúp đỡ nhiều tài liệu hữu ích phục vụ hoàn thành
luận văn này.
Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể anh, chị, em cán bộ
Trung tâm T vấn Khí tợng Thủy văn và Môi trờng - Viện khoa học Khí tợng Thủy văn và Môi trờng đã nhiệt tình giúp đỡ, cổ vũ và động viên tôi
trong quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới toàn thể thầy cô Khoa môi trờng, Trờng Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội. Đặc biệt là

các thầy cô trong bộ môn Công nghệ Môi trờng đã truyền đạt cho tôi những
kiến thức quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa.
Đồng thời, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè luôn
quan tâm động viên và đóng góp ý kiến trong quá trình hoàn thành luận
văn này.
Tôi xin trân trọng sự giúp đỡ quý báu đó!
Tác giả

Nguyễn Thị Phơng Hoa

i


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ASPT

Chỉ số đa dạng sinh học

BOD5

Nhu cầu ôxy hóa sinh học (Biochemical Oxygen Demand)

BTNMT
CCN

Bộ Tài nguyên và Môi trường

CFR

Code of Federal Regulations (USA)

CLN

Chất lượng nước

COD

Nhu cầu ôxy hóa hóa học (Chemical Oxygen demand)

EPA

Cơ quan bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ

GESAMP

Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine
Pollution

HST

Hệ sinh thái

HSTTV

Hệ sinh thái thủy vực

IBI
KCN

Chỉ số tổ hợp sinh học

TLS

Tự làm sạch

LVS

Lưu vực sông

QCMTQG

Quy chuẩn môi trường quốc gia

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

QUAL2E model

The Enhanced Stream Water Quality Model

SWAT

Soil and Water Assessment Tool

TMDL

Total Maximum Daily Loads

WHO

Tổ chứ Y thế giới

Cụm công nghiệp

Khu công nghiệp

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT....................................................................................ii
MỤC LỤC...................................................................................................................iii
...............................................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG.........................................................................................v
DANH SÁCH CÁC HÌNH........................................................................................vii
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................ix
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN.........................................................................................1
1.1.CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ....................1
1.2.TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGƯỠNG CHỊU TẢI NƯỚC SÔNG............5
1.2.1.Các khái niệm......................................................................................................5
1.2.2.Các nghiên cứu trên thế giới..............................................................................6
1.2.3.Các nghiên cứu trong nước................................................................................9

1.3.PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG CHỊ TẢI NƯỚC SÔNG..13
1.3.1.Nước sông và các quá trình trong sông...........................................................13
1.3.2.Cơ sở phương pháp đánh giá ngưỡng chịu tải...............................................18

CHƯƠNG 2.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................23

1.4.ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU..........................................................................23
1.4.1.Đặc điểm tự nhiên của lưu vực sông Nhuệ .....................................................24
1.4.2.Đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội................................................................30

1.5.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................35
1.5.1.Phương pháp phân chia đoạn sông nghiên cứu..............................................37
1.5.2.Phương pháp tính khả năng tiếp nhận các chất ô nhiễm của nước sông.....38

CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...................................45
1.6.HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG...................45
1.6.1.Nhiệt độ..............................................................................................................45
1.6.2.Chất rắn lơ lửng ...............................................................................................45
1.6.3.Oxy hòa tan (DO)..............................................................................................47
1.6.4.Hàm lượng các chất hữu cơ..............................................................................48
1.6.5.Các hợp chất chứa N.........................................................................................50
1.6.6.Coliform.............................................................................................................51
1.6.7.Hàm lượng Fe....................................................................................................51

1.7.ĐẶC TÍNH CÁC ĐOẠN SÔNG PHÂN CHIA..............................................53
1.7.1.Kết quả phân chia các đoạn sông tính toán....................................................53
1.7.2.Đặc điểm dòng chảy trên các đoạn sông.........................................................57
1.7.3.Đặc điểm nguồn thải trên các đoạn sông.........................................................58

1.8.KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN CHẤT Ô NHIỄM CỦA NƯỚC SÔNG..............68

iii


1.1.1.Khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của nước sông...........................................68
1.1.2.Tải lượng ô nhiễm tối đa trên từng đoạn sông................................................69

1.1.3.Khả năng tiếp nhận chất thải của nước sông..................................................73

1.9.ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH CỦA SÔNG..............................75
1.10.BƯỚC ĐẦU NHẬN ĐỊNH NGƯỠNG CHỊU TẢI MÔI TRƯỜNG NƯỚC
SÔNG NHUỆ..........................................................................................................78
1.11.ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM MÔI
TRƯỜNG NƯỚC SÔNG.......................................................................................80
1.11.1.Đề xuất xây dựng mục tiêu môi trường.........................................................80
1.11.2.Đề xuất cải tạo hoàn chỉnh hệ thống công trình thủy lợi.............................80
1.11.3.Đề xuất hoàn thiện mạng lưới quan trắc, giám sát chất lượng môi trường
......................................................................................................................................81
1.11.4.Đề xuất các giải pháp tuyên truyền, giáo dục trong bảo vệ môi trường....84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................86
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................89
PHỤ LỤC ..................................................................................................................94

iv


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học trung bình của nước sông.........................................13
Bảng 2.2.Diện tích gieo trồng các loại cây chính tại các quận/huyện trong khu vực
nghiên cứu ..................................................................................................................32
Bảng 2.3. Số lượng vật nuôi chính tại các quận/huyện trong khu vực nghiên cứu...32
Bảng 2.4. Số lượng và diện tích các Khu, Cụm Công nghiệp thành phố Hà Nội.....34
Bảng 2.5. Công thức tính toán tải lượng ô nhiễm đưa vào nước sông......................42
Bảng 3.6. Các đoạn phân chia trên sông Nhuệ..........................................................53
Bảng 3.7. Phần trăm diện tích xã/huyện thuộc các tiểu vùng phân chia ứng với mỗi
đoạn sông....................................................................................................................54

Bảng 3.8. Số liệu lưu lượng dòng chảy trên các đoạn sông nghiên cứu...................57
Bảng 3.9. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải sinh hoạt tính cho các
quận/huyện trong khu vực nghiên cứu.......................................................................58
Bảng 3.10. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải chăn nuôi tính cho các
quận/huyện trong khu vực nghiên cứu.......................................................................59
Bảng 3.11. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải một số bệnh viện trong khu
vực nghiên cứu............................................................................................................59
Bảng 3.12. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải một số làng nghề trong khu
vực nghiên cứu............................................................................................................60
Bảng 3.13. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 1...........................61
Bảng 3.14. Tải Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 2....................62
Bảng 3.15. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 3...........................64
Bảng 3.16. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 4..........................65
Bảng 3.17. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào vào đoạn 5...................66
Bảng 3.18.Tổng tải lượng ô nhiễm ước tính theo các đoạn sông..............................67
Bảng 3.19. Số liệu lưu lượng thải đối với từng đoạn sông tiếp nhận nước thải........70
Bảng 3.20. Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông theo QCVN
08/2008TNMT loại B1 (kg/ngày)..............................................................................70
Bảng 3.21. Tải lượng ô nhiễm tối đa cho các đoạn theo QCVN 08/2008TNMT loại
B2 (kg/ngày)...............................................................................................................71
Bảng 3.22. Tải lượng ô nhiễm tối đa cho các đoạn sông theo QCVN 08/2008TNMT
loại A2 (kg/ngày)........................................................................................................72
Bảng 3.23. Khả năng tiếp nhận nước thải của các đoạn sông theo mục đích sử dụng
B1 (kg/ngày)...............................................................................................................73
Bảng 3.24. Khả năng tiếp nhận nước thải của các đoạn sông theo mục đích sử dụng
B2 (kg/ngày)...............................................................................................................74

v

Bảng 3.25. Khả năng tiếp nhận nước thải của các đoạn sông sông theo mục đích sử
dụng A2 (kg/ngày)......................................................................................................74
Bảng 3.26. Kết quả tính toán khả năng TLS của sông...............................................76
Bảng 3.27. Danh sách trạm GSCLN hệ thống sông Nhuệ ........................................84

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ mô phỏng các quá trình nhiệt động lực học trong nước sông.........16
Hình 1.2. Sơ đồ mô phỏng chuyển hoá chất ô nhiễm trong môi trường nước..........18
Hình 2.3. Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu.....................................................23
Hình 2.4. Bản đồ vị trí địa lý khu vực nghiên cứu.....................................................24
Hình 2.5. Bản đồ hệ thống thủy văn lưu vực sông Nhuệ...........................................28
Hình 2.6. Bản đồ mật độ dân số LVS Nhuệ - Đáy....................................................31
Hình 2.7. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu.................................................................37
Hình 2.8. Sơ đồ áp dụng tính toán khả năng tiếp nhận nước thải (kg/ngày).............39
Hình 3.9. Giá trị TSS trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 2006 – 2009....46
Hình 3.10. Giá trị TSS trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 2006 - 2009. . .46
Hình 3.11. Giá trị DO trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm quan trắc 20062009.............................................................................................................................47
Hình 3.12. Giá trị DO trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm quan trắc 20062009.............................................................................................................................47
Hình 3.13. Giá trị COD trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 2006-2009...49
Hình 3.14. Giá trị COD trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 2006-2009....49
Hình 3.15. Giá trị BOD5 trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 2006 - 2009
.....................................................................................................................................50
Hình 3.16. Giá trị BOD5 trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 2006 - 200950
Hình 3.17. Giá trị NH4+ trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 2006-2009. 51
Hình 3.18. Giá trị NH4+ trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 2006-2009. .51
Hình 3.19. Bản đồ các đoạn sông và tiểu vùng tương ứng các đoạn được phân chia
.....................................................................................................................................55

Hình 3.20. Diễn biến lưu lượng dòng chảy trên các đoạn sông nghiên cứu.............58
Hình 3.21. Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 1................................62
Hình 3.22. Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 2................................63
Hình 3.23. Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 3................................65
Hình 3.24. Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 4................................66
Hình 3.25. Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 5................................66
Hình 3.26. Lưu lượng nước thải ước tính cho mỗi đoạn sông (m3/ngày).................68
Hình 3.27. Tải lượng các thông số ô nhiễm ước tính trên 5 đoạn sông (kg/ngày)....68
Hình 3.28. Tải Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông - B1 (kg/ngày)
.....................................................................................................................................71
Hình 3.29. Tải Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông – B2 (kg/ngày)
.....................................................................................................................................72

vii


Hình 3.30. Tải Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông – A2
(kg/ngày).....................................................................................................................73
Hình 3.31. Diễn biến giá trị DO.................................................................................77
Hình 3.32. Diễn biến giá trị BOD5............................................................................77
Hình 3.33. Diễn biến giá trị NO3-..............................................................................78
Hình 3.34. Diễn biến giá trị NH4+.............................................................................78

viii


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, khái niệm Ngưỡng chịu tải môi trường các thủy
vực mới được các nhà quản lý môi trường Việt Nam quan tâm và nghiên cứu ứng
dụng trong quản lý môi trường. Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về

đánh giá ngưỡng chịu tải môi trường các thủy vực và đã được ứng dụng rộng rãi ở
nhiều nước. Việc nghiên cứu, đánh giá ngưỡng chịu tải của môi trường nước sông
mang một ý nghĩa lớn, là căn cứ quan trọng trong công tác quản lý, bảo vệ tài
nguyên nước và làm cơ sở cho hoạch định chiến lược phát triển môi trường bền
vững. Hơn thế, phát triển kinh tế - xã hội trên quan điểm phát triển bền vững luôn là
mục tiêu quan trọng hàng đầu của tất cả các quốc gia trên thế giới.
Sông Nhuệ nằm trong hệ thống sông ngòi của đồng bằng sông Hồng và đóng
vai trò thoát lũ và điều hòa nước tưới tiêu nông nghiệp. Thêm vào đó, sông là nơi
tiếp nhận và truyền tải một phần lớn lượng nước thải của thành phố Hà Nội qua các
sông, kênh trong nội thành, đặc biệt tiếp nhận dòng chảy từ sông Tô Lịch.
Mặt khác, sau khi sát nhập tỉnh Hà Tây vào thành phố Hà Nội, với chiều dài
khoảng 74 km, sông Nhuệ gần như nằm chọn trong địa phận thủ đô, trung tâm kinh
tế – văn hóa – chính trị của cả nước. Như vậy, sông Nhuệ không còn đơn thuần
mang giá trị về mặt cung cấp nguồn tài nguyên nước mà còn mang ý nghĩa về mặt
sinh thái cảnh quan, giúp điều hòa khí hậu, tạo cảnh quan sinh thái mặt nước giữa
lòng đô thị, đem đến giá trị về mặt tinh thần cho bộ phận dân cư trong khu vực.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây, môi trường nước sông Nhuệ đã và
đang phải đối mặt với nhiều thách thức lớn về mặt chất lượng và đang ở cấp độ báo
động. Sự gia tăng dân số cùng với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang
diễn ra mạnh mẽ dẫn đến sự ra đời hàng loạt các khu đô thị, khu công nghiệp, cụm
công nghiệp mới và các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản cũng được đẩy
mạnh phát triển…Chính những yếu tố này đã gây nên một áp lực khá lớn lên môi
trường nước sông, làm cho chất lượng môi trường nước trên các con sông suy giảm
nhanh chóng.

ix


Xuất phát từ thực tiễn trên, tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá ngưỡng
chịu tải và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước Sông Nhuệ, khu vực

qua thành phố Hà Nội” với mục tiêu đưa ra một bức tranh tổng quát về hiện trạng
chất lượng nước sông Nhuệ, khả năng tiếp nhận, khả năng tự làm sạch và bước đầu
tiếp cận phương pháp luận để đánh giá ngưỡng chịu tải của môi trường nước sông
Nhuệ. Những kết quả này được coi là căn cứ quan trọng trong công tác quản lý
nhằm bảo vệ và duy trì môi trường nước sông, góp phần duy trì chất lượng nước và
phát triển cảnh quan sông Nhuệ. Cụ thể như sau:
− Đánh giá hiện trạng môi trường nước sông Nhuệ;
− Tính toán khả năng tiếp nhận các chất ô nhiễm của môi trường nước sông;
− Đánh giá khả năng tự làm sạch (TLS) các chất ô nhiễm của môi trường nước
sông dựa vào các quá trình trong sông;
− Đưa ra những nhận định bước đầu về ngưỡng chịu tải của môi trường nước
sông Nhuệ;
− Đề xuất một số giải pháp bảo vệ môi trường nước sông.

x


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ
Sông Nhuệ là một trong hai sông chính trong hệ thống sông thuộc lưu vực
sông Nhuệ - sông Đáy, một trong những lưu vực sông đóng vị trí quan trong trong
vùng kinh tế trọng điểm phía bắc. Đó là lý do đã có nhiều công trình nghiên cứu
khoa học với nhiều hình thức từ đề tài cấp nhà nước, các dự án, cho đến các báo cáo
khoa học của nghiên cứu sinh, sinh viên, đánh giá chất lượng môi trường sông Nhuệ
nói riêng, hệ thống sông Nhuệ - Đáy nói chung và từ đó là cơ sở đề xuất xây dựng
các giải pháp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường nước hệ thống sông này, cụ thể
như:
Các cam kết về bảo vệ môi trường sông Nhuệ - Đáy của Ủy ban nhân dân
các tỉnh/thành phố thuộc lưu vực từ nhưng năm 2003, hay các báo cáo kết quả quan
trắc chất lượng môi trường nước sông cũng đã xây dựng. Tuy nhiên, vẫn còn mang

tính chất riêng lẻ, chỉ phục vụ riêng cho các mục đích nghiên cứu khác nhau, thiếu
sự liên kết để xây dựng một mục đích quản lý chung. Điều đó cũng cho thấy được
mặt trái trong công tác quản lý môi trường ở nước ta.
Đề tài cấp nhà nước “Xây dựng đề án tổng thể bảo vệ môi trường sông Nhuệ
-sông Đáy” của tác giả Nguyễn Văn Cư và nhóm nghiên cứu đã chỉ ra các nguyên
nhân gây ô nhiễm môi trường trên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy. Nhóm tác giả
cũng đã bước đầu ứng dụng phương pháp mô hình toán để mô phỏng diễn biến ô
nhiễm trên hệ thống sông Nhuệ - sông Đáy.[7]
Dự án “Mô phỏng chất lượng nước 3 lưu vực sông: Cầu, Nhuệ - Đáy, Sài
Gòn – Đồng Nai” do tác giả Trần Hồng Thái và các cộng sự thực hiện nghiên cứu
về vấn đề mô phỏng và dự báo chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy.
Nhóm tác giả đã ứng dụng mô hình toán hiện đại (MIKE11 – Viện Thủy lực Đan
Mạch) áp dụng cho dòng chảy một chiều không ổn định để mô phỏng chế độ thủy
lực, diễn biến và dự báo chất lượng nước trên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy ứng
với các kịch bản phát triển kinh tế xã hội và xử lý nguồn thải trước khi đổ ra sông.

1


Từ đó, nhóm tác giả đã sơ bộ đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi
trường trong khu vực.[37]
Nghiên cứu “Cơ sở khoa học và thực tiễn trong nghiên cứu cân bằng nước
mùa cạn và nâng cao hiệu quả khai thác hệ thống thủy lợi sông Nhuệ” do tác giả Vũ
Minh Cát thực hiện năm 2007 có tính toán cân bằng nước mùa cạn hiện tại và tương
lai trên toàn hệ thống canh tác, lựa chọn các giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác
và sử dụng nguồn nước của hệ thống. [3]
Nghiên cứu điển hình “Nhu cầu cấp nước, sử dụng nước và tính kinh tế của
tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy” do Cục Quản lý Tài nguyên nước
và Viện Sinh thái và Môi trường thực hiện năm 2005 đã xây dựng mối tương quan
giữa các khía cạnh chính của cách tiếp cận kinh tế trong việc quy hoạch phân bổ tài

nguyên nước. Trong dự án này, tác giả đã xây dựng một quy trình hướng dẫn từng
bước trong quy hoạch phân bổ tài nguyên nước phù hợp với điều kiện Việt Nam;
ứng dụng thí điểm quy trình này ở lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy ở thời điểm hiện
tại và dự báo trong tương lai; xây dựng các phương pháp đánh giá nhanh khía cạnh
kinh tế về số lượng và chất lượng tài nguyên nước, hỗ trợ cho việc ra quyết định.
[4]
Đánh giá môi trường nước bằng chỉ số tổ hợp sinh học (IBI) và chỉ số đa
dạng sinh học dựa vào thành phần loài cá thu được ở sông Nhuệ và sông Tô Lịch
của tác giả N.K. Sơn (2005) đã dùng các chỉ số tổ hợp sinh học (IBI) và các chỉ số
đa dạng sinh học α và H’ tính từ số liệu về thành phần loài cá tại các thời điểm và
địa điểm khác nhau để đánh giá mức độ ô nhiễm nước sông Nhuệ và sông Tô Lịch.
Giá trị các chỉ số nêu trên tương ứng với mức độ ô nhiễm của từng đoạn sông.[23]
Dự án “Cải thiện chất lượng sông Nhuệ - Đáy: Xây dựng sức chịu tải và
kiểm kê các nguồn gây ô nhiễm” do Trung tâm quản lý môi trường quốc tế, Cục
quản lý tài nguyên nước tiến hành năm 2007 đã đưa ra một số phương pháp tiếp cận
trong nghiên cứu sức chịu tải và kiểm kê các nguồn gây ô nhiễm cũng như lan
truyền các chất ô nhiễm trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy đồng thời cũng đề cập đến
các ảnh hưởng đến sức khỏe do ô nhiễm nguồn nước.[39]

2


Quy hoạch thoát nước và xử lý nước thải cho lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy
đang được Viện Kiến trúc, Quy hoạch Đô thị - Nông thôn thực hiện. Trong đó, vấn
đề thoát nước và xử lý nước thải được điều tra khảo sát tỷ mỉ; lập quy hoạch cụ thể
và xem xét toàn diện trên nhiều khía cạnh.[38]
Báo cáo tổng hợp: Quy hoạch môi trường phục vụ phát triển bền vững kinh
tế - xã hội, quản lý, bảo vệ môi trường vùng phân lũ, chậm lũ sông Đáy do Trung
tâm địa môi trường và tổ chức lãnh thổ - Liên hiệp hội khoa học và kỹ thuật Việt
Nam thực hiện năm 2007 đã tổng quan tình hình phân lũ và chậm lũ vùng trọng

điểm sông Đáy, diễn biến môi trường đồng thởi đề xuất quy hoạch và các giải pháp
bảo vệ môi trường vùng phân lũ, chậm lũ trọng điểm sông Đáy.[31]
Báo cáo “Quản lý tài nguyên nước và quản lý chất thải sinh hoạt của khu dân
cư ven sông Nhuệ” do Trần Hiếu Nhuệ và các cộng sự thực hiện đã đề xuất xây
dựng các mô hình kết hợp giữa các biện pháp chính sách và kỹ thuật nhằm huy
động cộng đồng tham gia xử lý chất thải sinh hoạt của các cụm dân cư dọc các lưu
vực sông Nhuệ đồng thời Thiết kế chi tiết và thử nghiệm triển khai một mô hình xử
lý chất thải sinh hoạt của các cụm dân cư dọc lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy thuộc
địa bàn thành phố Hà Nội.[17]
Tổng cục Môi trường cũng đã xây dựng và thực hiện nhiệm vụ “Điều tra,
kiểm kê các nguồn thải, hiện trạng môi trường và những tác động đến môi trường
trên lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy”, năm 2009. Đây là một nghiên cứu hết sức có ý
nghĩa, mang tính thiết thực vì sẽ tạo ra một bộ cơ sở dữ liệu tổng hợp về hiện trạng
môi trường lưu vực sông, từng bước chuẩn hoá các quy trình quản lý thông tin môi
trường, làm cơ sở để thống nhất một mô hình quản lý chung cho tất cả các cơ quan
quản lý môi trường của các địa phương.[37]
Các báo cáo nghiên cứu khoa học của sinh viên như “Tiếp cận tổng hợp
bước đầu trong đánh giá chất lượng sông Nhuệ”; “Bước đầu sử dụng phương pháp
DELHPI để đánh giá chất lượng môi trường nước sông Nhuệ”; “Vận dụng tiêu
chuẩn môi trường Việt Nam vào đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ - sông Đáy
(khu vực tỉnh Hà Nam) cho các mục đích sử dụng khác nhau”; hay “Đánh giá ảnh

3


hưởng của làng nghề tỉnh Hà Tây tới chất lượng nước sông Nhuệ - sông Đáy và đề
xuất giải pháp quản lý”...vv. Các nghiên cứu này đã nêu lên được vai trò nguồn
nước sông Nhuệ trong các hoạt động dân sinh, hoạt động sản xuất, đánh giá được
hiện trạng chất lượng môi trường nước sông Nhuệ, các nguôn xả thải tác động lên
nguồn nước bằng một số các phương pháp khác nhau và trong thời gian đó, hay

bước đầu xác định được những vấn đề trong quản lý môi trường cũng như đề xuất
một số giải pháp nhằm nâng cao quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước.
[2,9,10,30]

4


1.2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGƯỠNG CHỊU TẢI NƯỚC SÔNG
1.2.1. Các khái niệm
− Năng lực môi trường (environmental capacity) được định nghĩa bởi
GESAMP (1986) (Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Pollution)
là tính chất của môi trường và khả năng thích nghi của nó trong việc điều tiết một
hoạt động nào đó mà không gây ra những tác động môi trường không thể chấp nhận
được.[46]
− Sức tải của môi trường là giới hạn cho phép mà môi trường có thể tiếp
nhận và hấp thụ các chất gây ô nhiễm (Luật BVMT, 2005).
− Ngưỡng chịu tải theo Điều 40 CFR, Khoản 130.2 (f) của Hoa Kỳ định
nghĩa là lượng chất ô nhiễm lớn nhất môi trường nước có thể tiếp nhận được mà
không làm ảnh hưởng đến tiêu chuẩn chất lượng nước.[42]
Một số khái niệm được sử dụng trong Thông tư số 02/2009/TT-BTNMT quy
định đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước:
− Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước
có thể tiếp nhận được thêm một tải lượng ô nhiễm nhất định mà vẫn bảo đảm nồng
độ các chất ô nhiễm trong nguồn nước không vượt quá giới hạn được quy định
trong các quy chuẩn, tiêu chuẩn chất lượng nước cho các mục đích sử dụng của
nguồn tiếp nhận.
− Mục tiêu chất lượng nước là mức độ chất lượng nước của nguồn nước
tiếp nhận cần phải duy trì để bảo đảm mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp nhận.
− Tải lượng ô nhiễm là khối lượng chất ô nhiễm có trong nước thải hoặc
nguồn nước trong một đơn vị thời gian xác định.

− Tải lượng ô nhiễm tối đa là khối lượng lớn nhất của các chất ô nhiễm có
thể có trong nguồn nước tiếp nhận mà không làm ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng
mục tiêu chất lượng nước của nguồn tiếp nhận.

5


1.2.2. Các nghiên cứu trên thế giới
Đã có rất nhiều nghiên cứu về ngưỡng chịu tải của nguồn nước được thực
hiện trên thế giới và các phương pháp tính toán ngưỡng chịu tải thường sử dụng
phương pháp sinh thái học kết hợp với mô hình toán học phù hợp cho từng đối
tượng cần nghiên cứu. Việc ứng dụng mô hình chất lượng nước đã được phát triển
ngay từ những năm đầu của thế kỷ 20, gắn liền với mối quan tâm của xã hội về vấn
đề chất lượng nước và khả năng ứng dụng của công nghệ tính toán khoa học.[37]
Tại Hoa Kỳ, Luật nước sạch (Clean Water Act) yêu cầu các Bang xây dựng
kế hoạch làm sạch môi trường nước (Total Maximum Daily Loads - TMDLs) cho
các nhánh sông, hồ và dòng chảy đang bị suy giảm chất lượng nước đối với các chỉ
tiêu xác định trong mục 303 (d) của Luật. Căn cứ để đánh giá sự suy giảm chất
lượng nước ở đây là so sánh với Tiêu chuẩn chất lượng nước của Bang Washington.
Tải lượng ô nhiễm tối đa theo ngày TMDL là tổng tải lượng từ các nguồn thải điểm
(Wasteload Allocation - WLA), các nguồn thải diện (Load Allocation – LA) và các
nguồn thải tự nhiên khác, MOS (Margin of Safety) là hệ số an toàn. TMDL được
tính theo công thức:
TMDL (loading capacity) = Σ WLAs + Σ LAs + MOS
Để thực hiện việc tính toán TMDL cho từng sông, từng lưu vực sông, theo
Cơ quan bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ (EPA) phải thực hiện những những công việc như
sau:
−

Mô tả vị trí vùng nghiên cứu TMDL

−

Xác định chất lượng nước cho mục đích sử dụng tương ứng

−

Đánh giá vấn đề môi trường, bao gồm cả những khu vực có sự chênh
lệch về tiêu chuẩn chất lượng nước.

−

Xác định những lý do, nguyên nhân gây ô nhiễm

−

Xác định nguồn ô nhiễm điểm và nguồn ô nhiễm diện

−

Xác định tải lượng ô nhiễm bao gồm cả đo đạc và tính toán dòng chảy

6


−

Xác định tải lượng ô nhiễm của nguồn ô nhiễm điểm và tải lượng ô
nhiễm của nguồn diện

−

Xác định số hạng an toàn (Margin of Safety)

Mô hình toán sử dụng phổ biến để tính toán TMDL và mô tả diễn biến chất
lượng nước gồm các phần mềm Qual2E và Qual2K (được cải tiến tháng 3/2006 Mỹ) hoặc MIKE 11, MIKE 21 (Đan mạch). Mô hình QuaL2E là mô hình chất
lượng nước sông tổng hợp và toàn diện được phát triển do sự hợp tác giữa trường
Đại Học Tufts University và Trung Tâm Mô Hình Chất Lượng nước của Cục môi
trường Mỹ. Mô hình cho phép mô phỏng 15 thông số chất lượng nước sông bao
gồm nhiệt độ, BOD5, DO, tảo dưới dạng chlorophyl, nitơ hữu cơ, nitrit (NO2-),
nitrat (NO3- ), phốt pho hữu cơ, phốt pho hòa tan, coliform, thành phần chất không
bão hòa và 3 thành phần bảo toàn trong nước. Qual2K sử dụng các đoạn chia không
bằng nhau tùy thuộc vào nguồn thải nhiều hay ít. Cơ chế vận truyền chính của dòng
là lan truyền và phân tán dọc theo hướng chính của dòng (trục chiều dài của dòng
và kênh). Mô hình cho phép tính toán với nhiều nguồn thải, các điểm lấy nước cấp,
các nhánh phụ và các dòng thêm vào và lấy ra. Qual2K sử dụng 2 dạng của
Carbonaceous BOD để mô phỏng carbon hữu cơ: dạng oxi hóa chậm (slow CBOD)
và dạng ô xi hóa nhanh (fast CBOD); Qual2K có thể mô phỏng tảo đáy; Qual2K
tính toán sự suy giảm ánh sáng như là một hàm của tảo, đất đá vụn và chất rắn vô
cơ.
Tại các nước Châu Âu, theo tổng quan của Jordan E.O. nhiều công trình
nghiên cứu liên quan đến quá trình tự làm sạch (TLS) nước sông đã được tiến hành
từ cuối thế kỷ XIX [51]. Đó là các công trình nghiên cứu TLS nguồn nước dựa vào
quá trình đồng hóa chất thải hữu cơ nhờ hoạt động của vi khuẩn có trong nguồn
nước. Những công trình đầu tiên quan tâm đến quá trình ôxy hóa chất thải hữu cơ
do vi khuẩn. Chẳng hạn, G. Frank khi nghiên cứu TLS nước sông Spree (Đức) đã
quan tâm đến số lượng vi khuẩn trong 1cm 3 nước tham gia vào quá trình đồng hóa
chất thải trong nước sông. Tác giả đã thấy rằng, trong nước sông Spree trước khi
chảy vào thành phố Berlin nồng độ vi khuẩn khoảng 10.000 VK/cm 3, khi chảy qua

7


Berlin nơi nước bị ô nhiễm con số này tăng lên đến hàng ngàn, thậm chí hàng triệu
nhưng khi quá trình TLS kết thúc thì lượng vi khuẩn giảm đi một cách đáng kể. Các
tác giả Girard và Bordas đã nghiên cứu TLS trên sông Seine. Đặc biệt, Golschmidt
và Pransmidt khi nghiên cứu quá trình TLS trên sông Isar ở Munich đã tính toán và
đưa ra khoảng cách cần thiết cho quá trình TLS là khoảng 27 km và trong khoảng
thời gian 8 giờ. Kluse và Lossen khi nghiên cứu trên sông Rhine đã đưa ra khoảng
cách là từ 25-26 km và thời gian là 5,5-6 giờ. Trong các công trình nghiên cứu khác
đã quan sát kết quả TLS đối với từng loại chất thải khác nhau khi thâm nhập vào
nguồn nước sông [47,52]. Ifabiyi (2008) đã nghiên cứu quá trình TLS trên kênh IleIfe (Nigeria). Tác giả đã thu mẫu nước tại 7 vị trí dọc theo kênh, phân tích sự thay
đổi hàm lượng các chất thải qua các điểm. Trong quá trình phân tích kết quả, tác giả
đã rút ra khả năng TLS của dòng kênh cũng như nguyên nhân thay đổi của hàm
lượng từng chất thải [47]. Seki và Ebara (1980) đã nghiên cứu quá trình TLS trên
sông Teshio, bang Hokkaido, Nhật Bản. Các tác giả đã phát hiện rằng các chất thải
được làm sạch ở mức độ khác nhau trong các lớp nước khác nhau của dòng sông
trước khi đổ ra biển [52]. Tại Nga, cũng có rất nhiều các công trình nghiên cứu về
sự TLS nước do vi sinh vật. Chẳng hạn, Makushkin E.O. và Kosunov V.M. (2005)
đã nghiên cứu quá trình TLS nước trong hệ thống sông Selenga và lưu vực và vai
trò chuyển hóa của vi sinh vật đối với chất thải hữu cơ trước khi dòng chảy của
sông đổ vào hồ Bai Kan [34]; Kryutchkova nghiên cứu vai trò của thực vật trong
TLS nước [48]; Degermendzhi N. nghiên cứu vai trò của cả vi sinh vật và cả động
lực dòng sông trong TLS nước [43]..v.v... Đáng chú ý, trong công trình của Munoz
R. và nnk (1969) đã nêu ra bài toán từ phương diện lý thuyết để tính toán hệ số thay
đổi độ thiếu hụt ôxy trong nước do quá trình oxy hóa chất thải hữu cơ tại một con
sông của Nigeria. Tác giả đã xác định được các giá trị của hệ số từ thực nghiệm và
lý thuyết, sau đó đã tính được hệ số tương quan giữa hệ số tính toán theo lý thuyết
và hệ số theo thực nghiệm [50]. Kết quả cho thấy các giá trị của hệ số thu được là
hợp lý và tương tự kết quả của các tác giả khác trong khu vực.

8


1.2.3. Các nghiên cứu trong nước
Trong hơn một thập kỷ qua, các nghiên cứu về mô hình chất lượng nước tại
Việt Nam chủ yếu phát triển theo các hướng sau:
- Sử dụng mô hình chất lượng nước được nước ngoài chuyển giao hoặc từ
các nguồn khác nhau;
- Xây dựng mô hình tính toán lan truyền và chuyển hoá chất ô nhiễm cho
một đối tượng cụ thể trên cơ sở các dữ liệu đầu vào khảo sát và thu thập được.
Trong cả hai trường hợp trên, mô hình chất lượng nước chủ yếu tập trung
cho các con sông chính của Việt Nam như mô hình WQ97 mô phỏng sự thay đổi
BOD&DO trên hệ thống kênh Sài Gòn; sử dụng mô hình STREAM II xác định
ngưỡng chịu tải ô nhiễm của dòng chảy sông Hồng; sử dụng mô hình Qual2E tính
toán sự lan truyền và phân bố các chất ô nhiễm từ các hoạt động phát triển trên lưu
vực sông Thị Vải; sử dụng mô hình một chiều để tính toán thay đổi BOD trong hệ
thống kênh rạch Tp.HCM; nghiên cứu mô phỏng sinh thái - chất lượng nước phục
vụ hợp lý nguồn nước sông, trên cơ sở mô hình Qual2E để mô phỏng chất lượng
nước sông; ứng dụng mô hình chất lượng nước WASP5 để đánh giá các điều kiện
thuỷ lực và tính toán khả năng lan truyền chất trên trục chính sông Nhuệ của
Nguyễn Quang Trung (2000); nghiên cứu mô hình chất lượng nước sông Hương
theo các chất dễ phân huỷ…Các mô hình chất lượng nước sông chủ yếu tập trung
mô phỏng quá trình chủ đạo trong sông là lan truyền chất ô nhiễm thông qua quá
trình pha loãng và xáo trộn. Ảnh hưởng của quá trình sinh thái ít được đề cập hoặc
chỉ đề cập dưới dạng hệ số ảnh hưởng mà chưa mô phỏng bản chất của quá trình.
Để tính toán lan truyền ô nhiễm môi trường nước trên các sông, hồ, thường sử dụng
một số mô hình như: Qual2, SWAT, CORMIX, Modflow… Hiện nay, một số mô
hình như MIKE, SMS đang được nghiên cứu đưa vào áp dụng tính toán chất lượng
nước cho các sông.

Khi nghiên cứu về khả năng TLS nước trong các thủy vực, các công trình
trong nước tập trung theo các hướng nghiên cứu quá trình đồng hóa chất thải bằng

9


thực vật và động vật thủy sinh cũng như quá trình pha loãng xáo trộn bởi dòng chảy
trong sông nói riêng và các thủy vực khác nói chung. Nguyễn Kỳ Phùng và Nguyễn
Thị Bảy [18] đã nghiên cứu khả năng TLS nước các con sông chính tại huyện Cần
Giờ khi có nước thải từ các hồ nuôi tôm. Các tác giả đã sử dụng mô hình thủy lực
và lan truyền chất ô nhiễm trong sông, đã tính toán cho các kịch bản hiện tại và kịch
bản phát triển trong tương lai. Kết quả tính là thời gian TLS của sông sau khi bơm
nước thải từ các hồ nuôi tôm. Các tác giả quan tâm chủ yếu đến quá trình TLS do
pha loãng giữa nước sông và nước thải.
Các công trình [1,16,20,33] tập trung nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại
nặng trong nước thải của các loài thực vật thủy sinh như các loại bèo, cỏ,…Về khả
năng hấp thụ kim loại nặng của các tế bào vi tảo được nghiên cứu trong các công
trình [34,35]. Khả năng của các loài cá về hấp thu kim loại nặng được nghiên cứu
trong [1,22]. Trên thế giới, theo giới thiệu trong [14] cũng đã có rất nhiều công trình
nghiên cứu sự hấp thụ các loại kim loại nặng như Cd, Cu, Cr, Pb, Zn của các loài
động thực vật thủy sinh [8,1]. Trong các công trình này đã xác định được khả năng
hấp thụ và đồng hóa một số hợp chất hữu cơ có trong nguồn thải của các loài động
thực vật thủy sinh. Như vậy nếu biết chính xác được sinh khối của từng loài động
thực vật thủy sinh hiện có trên khu vực sông đang nghiên cứu ta có thể tính được
lượng chất thải cụ thể bị đồng hóa trong một khoảng thời gian nhất định. Hiển nhiên
là trong nước luôn xảy ra các phản ứng hóa học, hóa sinh trên cả các chất thải vô cơ
và hữu cơ nhờ hoạt động của các loài vi khẩn có trong nguồn nước. Các quá trình
này biến đổi các chất thải từ dạng này sang dạng khác làm thay đổi tính chất hóa lý
trong nguồn nước.
Ở Việt Nam quan sát thấy rất đa dạng các hệ sinh thái thủy vực (HSTTV),

trong mỗi hệ lại rất đa dạng loài. Có nhiều loài thủy sinh vật quý hiếm cần được bảo
vệ. Theo tác giả Đặng Huy Huỳnh, việc nghiên cứu đa dạng sinh học không tách
khỏi việc nghiên cứu các HST và diễn thế phát triển của hệ dưới tác động tự nhiên
và con người. Tác giả cũng đã đề xuất phương pháp đánh giá hiện trạng và dự báo
diễn biến đa dạng sinh học theo các bước như sau: (1). Điều tra thực địa; (2). Phân

10


tích xử lý các vật mẫu và số liệu vừa thu thập được; (3). Hồi cứu các dẫn liệu, tài
liệu đã có; (4). Tổng hợp, đánh giá và dự báo [11]. Trên thực tế, hầu hết các công
trình nghiên cứu diễn biến HSTTV trong thời gian qua chủ yếu tập trung cho mục
đích đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường thủy vực tại khu vực nghiên cứu. Các tác
giả Nguyễn Vũ Thanh và Đoàn Cảnh [28] đã đề xuất ứng dụng phương pháp nghiên
cứu đa dạng sinh học HSTTV vào quan trắc chất lượng môi trường nước. Nhóm tác
giả đã thiết lập danh mục các chỉ số đa dạng, chỉ số sinh học với các thang điểm
khác nhau ứng với các cấp ô nhiễm môi trường nước khác nhau. Từ số liệu điều tra
khảo sát sinh vật thủy sinh, tính các chỉ số, tra bảng ta có thể xác định được mức độ
ô nhiễm môi trường thủy vực khu vực đang nghiên cứu. Đỗ Thị Bích Lộc và nnk
(2005) đã nghiên cứu đánh giá độ đa dạng sinh học và diễn biến tài nguyên thủy
sinh vật ở lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai trên cơ sở số liệu điều tra khảo sát tại
các thời kỳ khác nhau, chủ yếu là số liệu trước và sau thời kỳ công nghệp hóa của
những năm 1990-2003 [15]. Các tác giả đã so sánh và xác định mức độ biến đổi loài
và số lượng từng loài của các dạng thủy sinh vật (thực vật nổi, động vật nổi, động
vật đáy) tại lưu vực đang nghiên cứu; Đã phân tích kết quả tính toán chỉ số đa dạng
của thủy sinh vật tại từng con sông. Các tác giả đi đến kết luận rằng dưới tác động
của các nguồn thải các khu hệ thủy sinh vật bị biến đổi mạnh cả về cấu trúc thành
phần loài, cấu trúc số lượng, loài phát triển ưu thế và chỉ số đa dạng. Biểu hiện của
sự thay đổi là giảm số loài ưu thế, giảm kích thước sinh vật, số lượng của loài thích
nghi tăng vọt còn số lượng của loài không thích nghi thì suy giảm hoặc biến mất.

Cũng các tác giả nêu trên đã nghiên đánh giá tác động của hoạt động kinh tế xã hội
đến đa dạng sinh học của thủy sinh vật sông Thị Vải. Dựa trên sự phân tích độ biến
thiên của chỉ số đa dạng, các tác giả đã nhận thấy nước sông Thị Vải ngày càng bị ô
nhiễm, song mức độ ô nhiễm có khác nhau giữa nước tầng bề mặt và nước tầng đáy.
Tác giả Nguyễn Kiêm Sơn (2005) đã dùng các chỉ số tổ hợp sinh học (IBI)
và các chỉ số đa dạng sinh học α và H’ tính từ số liệu về thành phần loài cá tại các
thời điểm và địa điểm khác nhau để đánh giá mức độ ô nhiễm nước sông Nhuệ và
sông Tô Lịch [37]. Giá trị các chỉ số nêu trên tương ứng với mức độ ô nhiễm của
từng đoạn sông. Cũng với phương pháp nêu trên, chính tác giả này đã nghiên cứu

11


xác định mức độ ô nhiễm môi trường tại khu hệ cá trong các thủy vực thuộc tỉnh
Cao Bằng.[24]
Để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước sông Cầu, các tác giả Nguyễn
Vũ Thanh và T. H. Thịnh (2005) đã sử dụng chỉ số sinh học ASPT tính được trên cơ
sở số liệu quan trắc của 28 trạm trên lưu vực sông [29]. Các chỉ số ASPT được tính
trên cơ sở sử dụng hệ thống điểm Việt Nam đã được sửa đổi, bổ sung. Phân tích kết
quả cho thấy một số loài côn trùng thủy sinh ưa môi trường sạch giảm hẳn nhưng
lại quan trắc được các loại côn trùng ưa môi trường bẩn. Giá trị các chỉ số thu được
cho phép kết luận môi trường nước sông Cầu thuộc loại ô nhiễm vừa đến ô nhiễm
nặng. Trong các công trình của Nguyễn Vũ Thanh, tác giả lại sử dụng các chỉ số đa
dạng sinh học H’ và chỉ số đa dạng loài λ tính toán được trên cơ sở số liệu điều tra
khảo sát về quần xã tuyến trùng (giun tròn) trên sông Nhuệ và sông Đáy. Qua phân
tích nghiên cứu sự biến đổi các chỉ số đa dạng sinh học các tác giả xác định được
mức độ ô nhiễm môi trường khu vực nghiên cứu.[26,27]
Xem xét các công trình nghiên cứu nêu trên thấy rằng các tác giả đều nghiên
cứu cấp độ ô nhiễm môi trường thủy vực trên cơ sở phân tích quá trình biến đổi
theo thời gian và không gian của các chỉ số đa dạng sinh học, đa dạng loài thủy sinh

vật tại khu vực nghiên cứu. Môi trường càng ô nhiễm dẫn đến việc các giá trị của
chỉ số đa dạng sinh học càng giảm. Xem xét sự biến thiên về số lượng loài, số lượng
cá thể và kích thước của từng loài các nhà khoa học có thể kết luận được sự thay đổi
về cấu trúc của HSTTV đang nghiên cứu. Với việc xem xét cả trên thực vật nổi,
động vật nổi, động vật đáy, ta có thể biết được sự thay đổi cấu trúc HST trong các
tầng nước cụ thể và của cả HSTTV tại khu vực nghiên cứu. Sản phẩm của các công
trình nghiên cứu trên là những tài liệu tổng hợp có giá trị tham khảo để thực hiện
nhiệm vụ. Tuy nhiên, các công trình nêu trên mới chỉ tập trung vào việc giải quyết
các vấn đề môi trường và kiểm soát ở mức độ nhất định các nguy cơ môi trường và
mang tính riêng lẻ. Bên cạnh đó, tính gắn kết và hỗ trợ lẫn nhau giữa các dự án,
nhiệm vụ hiện có vẫn chưa được thể hiện một cách rõ nét.

12


1.3. PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG CHỊ TẢI NƯỚC SÔNG
1.3.1. Nước sông và các quá trình trong sông
Sông ngòi là sản phẩm của khí hậu có dòng nước chảy tự nhiên. Hệ thống
sông ngòi được hình thành dưới tác động bào mòn của dòng chảy do nước mưa
hoặc tuyết tan cung cấp. Nước mưa rơi xuống đất, một phần bị tổn thất do bốc hơi,
đọng vào các chỗ trũng và ngấm xuống đất, một phần dưới tác dụng của trọng lực
chảy dọc theo sườn dốc tập trung tạo thành các lạch nước rồi sau đó tạo thành các
khe suối hợp lưu với nhau tạo thành mạng lưới sông ngòi. Nước sông là nguồn
nước ngọt tự nhiên và đóng một vai trò quan trọng trong hệ cân bằng nước tự nhiên,
gắn bó chặt chẽ đối với đời sống và các hoạt động sinh kế của con người.
Đặc điểm thành phần của nước sông là rất phức tạp và phụ thuộc vào đặc
điểm tự nhiên (địa chất, khí hậu) và hệ thống thủy văn của khu vực con sông chảy
qua. Bảng 1.1 trình bày thành phần hóa học trung bình của một số thành phần trong
nước sông tự nhiên.[4]
Bảng 1.1. Thành phần hóa học trung bình của nước sông

Thành phần
CO3-2
SO4-2
ClSiO2
NO3-

% trọng lượng
35,2
12,4
5,7
11,7
0,9

Thành phần
Ca+2
Mg+2
Na+
K+
(FeAl2)O3

% trọng lượng
20,4
3,4
5,8
2,1
2,7

Sự biến đổi của chất sẵ n có trong nước sông hay các chất ô nhiễm sau khi
được xả thải vào sông phụ thuộc vào nhiều quá trình như: hoá sinh học (sự
phân huỷ, kết hợp các chất khác, lắng đọng xuống thành trầm tích), vật lý, (sự

chuyển trạng thái, sự hấp thụ, tích tụ đông đặc), thuỷ động lực (truyền tải và
phân tán trong quá trình khuếch tán rối).
1.3.1.1. Vai trò của oxy và các quá trình hóa học trong sông
Oxy có mặt trong nước một mặt là do hòa tan từ oxy không khí, một mặt được
sinh ra từ các phản ứng tổng hợp quang hóa của tảo và các thực vật sông trong
nước. Sự hòa tan oxy trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp xuất khí quyển, dòng

13


chảy, vị trí và địa hình của sông. Oxy không tham gia phản ứng với nước, tuy nhiên
oxy có thể tham gia vào các quá trình sau:
Ôxy hóa các chất hữu cơ bằng các vi sinh vật:
Vi sinh vật
(CH2O) + O2

CO2 + H2O

Ôxy hóa các hợp chất ni tơ bằng các vi sinh vật, ví dụ:
NH4+ + 2O2

2H+ + NO3- + H2O

Vi sinh vật

Ôxy hóa các chất hóa học khác, ví dụ:
4Fe+2 + O2 + 10H2O
2SO3-2 + O2

4Fe(OH)3(r) + 8H+

2SO4-2

Như vậy, việc tham gia các phản ứng hóa học khử các chất ô nhiễm hữu cơ
của lượng ôxy thường xuyên có trong nước sông đóng vai trò quan trọng trong quá
trình cân bằng hệ sinh thái nước, đặc biệt trong quá trình TLS chất ô nhiễm trong
nước sông.
Ngoài ra, nước sông tự nhiên tồn tại nhiều chất có khả năng tham gia tạo phức
như sự dư thừa Cl trong nước dẫn tới sự hình thành một số phức chất của Cl, các
hợp chất như Na5P3O10, EDTA, NTA có trong nước thải thải vào hệ thống nước có
khả năng tạo phức với các ion kim loại như: Mg +2, Ca+2, Mn+2, Fe+2, Fe+3, Zn+2, Co+2,
Ni+2…Các phức kim loại có ảnh hưởng lớn tới thế ôxy hóa khử, cân bằng hòa tan,
cân bằng sinh học trong nước. Bên cạnh đó, trong nước còn có mặt tất cả các chất
khí có trong khí quyển do kết quả của các quá trình khuếch tán, hòa tan và đối lưu.
Độ hòa tan của các chất khí phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, áp suất môi trường, nồng
độ muối, chiều sâu của lớp nước và mức độ ô nhiễm. Trong số các chất khí thì khí
ôxy và CO2 có ý nghĩa lớn nhất cho quá trình hô hấp và quang hợp của các loại sinh
vật sống dưới nước.
1.3.1.2. Các quá trình thủy động lực học trong sông
Do sông là dòng chảy liên tục nên trong sông luôn diễn ra các quá trình thủy
động lực học như truyền tải, khuếch tán và phân tán các chất trong sông, hay quá

14