Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu, đánh giá lắng đọng axít ở vùng đồng bằng sông Hồng Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

*************************
PHẠM THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ LẮNG ĐỌNG
AXÍT Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
VIỆT NAM
Chuyên ngành:

Môi trường trong phát triển bền vững

Mã số:

Chuyên ngành đào tạo thí điểm

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Hà Nội, 2013


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH
TẠI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Hoàng Xuân Cơ

GS.TS. Lê Trọng Cúc

Phản biện 1:

Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Nhà nước chấm luận
án tiến sĩ họp tại ..............................................................................
vào hồi

giờ

ngày

tháng

năm

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam;
- Trung tâm Thông tin- Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội.


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Lắng đọng axit (Acid deposition) hiện đang là một trong những
vấn đề nhiễm bẩn môi trường nghiêm trọng nhất. Lắng đọng axit được
tạo thành trong điều kiện khí quyển bị ô nhiễm do sự phát thải quá
mức các khí SO 2 , NO x từ các nguồn thải công nghiệp và các nguồn ô
R

R

R

R

nhiễm khác, có khả năng lan xa tới hàng trăm, hàng ngàn kilomet.
Thuật ngữ “Lắng đọng axit” bao gồm cả hai hình thức: lắng đọng khô
(dry deposition) và lắng đọng ướt (wet deposition). Lắng đọng ướt thể
hiện dưới nhiều dạng như mưa, tuyết, sương mù, hơi nước có tính axít,
còn lắng đọng khô bao gồm các khí (gases), các hạt bụi (particulates)
và các sol khí (aerosols) có tính axít. Mưa axít là một dạng thể hiện
của lắng đọng axít ướt [10, 25, 33]. Theo định nghĩa của Uỷ ban Kinh
tế Châu Âu (EEC) thì mưa có chứa các axít H 2 SO 4 và HNO 3 với pH ≤
R

R

R

R

R

R

5,5 là mưa axít [45, 79]. Mưa axit là nước mưa có pH < 5,6 [25, 113].
Lắng đọng axít thường xảy ra ở các khu vực có mức độ công
nghiệp hoá cao như Châu Âu, Bắc Mỹ và hiện nay phạm vi tác động
của nó đã mở rộng ra ở khu vực Châu Á. Lắng đọng axít gây ra những
hậu quả nghiêm trọng về người và của như làm hư hại mùa màng,
giảm năng suất cây trồng, phá hủy các rừng cây, đe dọa cuộc sống của
các loài sinh vật ở dưới nước và trên cạn, phá hoại các công trình kiến

trúc, xây dựng và ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người.
Ở Việt Nam, các nghiên cứu cho thấy lắng đọng axit đã xảy ra ở
hầu hết các tỉnh thành trong cả nước [ 7, 12, 17, 20 ]. Đồng bằng sông
Hồng là một trong những vùng kinh tế trọng điểm của cả nước. Đây là
nơi diễn ra nhiều hoạt động kinh tế sôi nổi, có nhiều khu công nghiệp
phát triển mạnh, nơi sử dụng nhiều phương tiện giao thông và là nơi

1


tiêu thụ nhiều loại nhiên liệu hóa thạch. Các hoạt động phát triển kinh
tế - xã hội trong vùng gây gia tăng đáng kể sự phát thải các khí gây
mưa axit cũng như những vấn đề về ô nhiễm không khí [3, 29]. Cùng
với đó lượng lắng đọng axit sẽ là rất lớn, và một cách trực tiếp hay
gián tiếp sẽ ảnh hưởng tới các hệ sinh thái, các công trình kiến trúc và
cuộc sống của con người. Do đó, việc nghiên cứu đánh giá lắng đọng
axit là rất quan trọng trong xây dựng lộ trình kiểm soát sự phát thải
các khí gây lắng đọng axit, góp phần cải thiện chất lượng không khí
không những cho tại chỗ mà còn toàn cầu, cũng như nhằm làm giảm
chi phí trong việc xử lý các thiệt hại do lắng đọng axit gây ra đối với
môi trường, các công trình kiến trúc và sức khỏe của con người. Vì
vậy đề tài: "Nghiên cứu, đánh giá lắng đọng axit ở vùng đồng bằng
sông Hồng Việt Nam" đã được thực hiện.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng và tải lượng lắng đọng axit ở khu vực
nghiên cứu.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của mưa axit đến sự sinh trưởng và phát
triển của cây đậu Cô ve (Phaseolus vulgaris L.).
- Đề xuất một số giải pháp đóng góp cho việc kiểm soát lắng đọng
axit ở khu vực nghiên cứu.

3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Đánh giá hiện trạng và tải lượng lắng đọng axit ở khu vực
nghiên cứu bao gồm:
- Đánh giá tần suất mưa axit, giá trị pH và nồng độ các ion chính
trong nước mưa, sự biến đổi ion theo mùa, các thành phần chính
làm thay đổi giá trị pH trong nước mưa, biện luận sự trung hòa tính
axit trong nước mưa thông qua chỉ số pA i .
R

2

R


- Đánh giá tải lượng lắng đọng axit (tải lượng lắng ướt của các ion
chính trong nước mưa, tải lượng lắng đọng của S và N) ở khu vực
nghiên cứu.
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của mưa axit đến sự sinh trưởng và phát
triển của cây đậu Cô ve bao gồm:
- Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng phối hợp của 3 thành tố mưa axit
(pH, tần suất mưa và lượng mưa) đến một số chỉ tiêu sinh trưởng
và phát triển của cây đậu Cô ve (tỷ lệ nảy mầm, thời gian nảy
mầm, thời gian diệp lục hóa lá mầm, chiều dài rễ, chiều cao cây, số
nhánh/cây, cường độ quang hợp, hàm lượng diệp lục thông qua chỉ
số SPAD và cường độ thoát hơi nước), trên cơ sở đó xác định được
mối quan hệ giữa các thành tố của mưa axit với các chỉ tiêu sinh
trưởng và phát triển của cây đậu Cô ve.
- Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng phối hợp của 3 thành tố mưa axit
(pH, tần suất mưa, lượng mưa) đến tính chất của đất trồng đậu Cô
ve thông qua một số chỉ tiêu pH KCl , pH H2O , CEC, Ca2+, Mg2+ trao

R

đổi (Ca

2+
P

TĐ , Mg
3+
3+
R
P

R

P

K dt ), Al , Fe ,
R

R

TĐ ), chất hữu
SO 4 2-, Mn2+.
2+

P

P

P

P

R
P

R

R

RP

P

P

R

R

R

P

P

P

P

cơ (OM), N, P, K dễ tiêu ( N dt , P dt ,
R

R

R

R

P

3.3. Đề xuất một số giải pháp đóng góp cho việc kiểm soát lắng đọng
axit ở khu vực nghiên cứu bao gồm:
- Xây dựng phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu và đánh giá hiện trạng
lắng đọng axit ở khu vực nghiên cứu.
- Đánh giá khả năng áp dụng mô hình Rains - Asia 7.52.2 trong
nghiên cứu đánh giá, dự báo mức độ phát thải, chi phí giảm thiểu
phát thải khí SO 2 , lượng lắng đọng SO 2 và tỷ lệ phần trăm hệ sinh
R

R

R

R

thái bị ảnh hưởng tại vùng đồng bằng sông Hồng Việt Nam.

3

4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của Luận án là khu vực đồng bằng sông

-

Hồng Việt Nam, giới hạn ở 4 tỉnh/thành phố là Hà Nội, Hải Phòng,
Hải Dương, Ninh Bình.
Các thông số đặc trưng cho lắng đọng ướt: pH, SO 4 2-, NO 3 -,

-

R

RP

P

R

RP

P

HCO 3 , NH 4 , Cl , Ca , Na , Mg và K . Các thông số đặc trưng cho
-

R

RP

P

+

R

RP

P

-

2+

P

P

P

+

P

P

2+

P

P

lắng đọng khô: Khí SO 2 và NO 2.
R

-

R

R

+

P

P

P

R

Các nghiên cứu trên thế giới cho thấy các cây họ đậu trong đó

có cây đậu Cô ve là nhạy cảm với mưa axit [79, 91, 125, 126]. Hải
Dương là một tỉnh có diện tích đất nông nghiệp tương đối lớn với diện
tích đất trồng đậu Cô ve chiếm khoảng 5 ha diện tích của mỗi khu
trồng cây hoa màu [2]. Bên cạnh đó, tỷ lệ xuất hiện mưa axit là khá
cao qua các năm. Do vậy, cây đậu Cô ve và đất trồng đậu Cô ve được

chọn làm đối tượng nghiên cứu.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp tính toán các đặc trưng lắng đọng axit.
- Phương pháp bố trí thí nghiệm.
- Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm.
- Phương pháp phân tích và xử lý số liệu.
- Phương pháp mô hình hóa môi trường.
- Phương pháp xây dựng phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu và đánh
giá hiện trạng lắng đọng axit.
6. Những đóng góp mới của luận án
- Phân tích, đánh giá một cách có hệ thống hiện trạng và tải lượng
lắng đọng axit ở khu vực nghiên cứu trong giai đoạn 7 năm liên tục
(từ năm 2006-2012).

4


- Đây là nghiên cứu khoa học đầu tiên trong nước đánh giá ảnh
hưởng của mưa axit đối với cây đậu Cô ve, góp phần bổ sung cơ sở
lý luận về mối quan hệ giữa ảnh hưởng của mưa axit đến sự sinh
trưởng, phát triển của cây trồng nông nghiệp và sự thay đổi một số
tính chất hóa học của đất trồng.

-

Lần đầu tiên xây dựng được phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu và
đánh giá hiện trạng lắng đọng axit cho khu vực nghiên cứu.

7. Nguồn tài liệu và số liệu nghiên cứu
- Luận án sử dụng bộ số liệu quan trắc hóa học nước mưa (pH,

lượng mưa, nồng độ ion) của Trung tâm KTTV Quốc gia ở 5 trạm
thuộc 4 tỉnh/thành nghiên cứu (trạm Láng - Hà Nội, trạm Hải
Dương, trạm Phủ Liễn - Hải Phòng, trạm Ninh Bình, trạm Cúc
Phương) trong 7 năm liên tục (từ năm 2006 - 2012) để đánh giá
hiện trạng và tải lượng lắng đọng ướt tại khu vực nghiên cứu.
- Số liệu nồng độ trung bình khí SO 2 , NO 2 trong không khí để tính
R

R

R

R

toán lắng đọng khô là số liệu thu thập từ 5 trạm quan trắc không
khí tự động cố định thuộc trung tâm KTTV Quốc gia. Bên cạnh đó,
số liệu đo từ mạng lưới EANET, từ trạm không khí tự động cố định
đặt tại Trung tâm Kỹ thuật Môi trường Đô thị và Khu công nghiệp
CEETIA, từ trạm quan trắc không khí tự động, cố định tại 556
Nguyễn Văn Cừ, Long Biên, Hà Nội, và từ các đề tài/dự án cũng
được tham khảo để bổ sung cho chuỗi số liệu đánh giá.
- Số liệu đánh giá ảnh hưởng của mưa axit đến cây đậu Cô ve và đất
trồng đậu Cô ve là số liệu đo thực nghiệm của đề tài luận án.
8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Hiện nay các nghiên cứu về lắng đọng axít, đặc biệt là về khả năng
ảnh hưởng của lắng đọng axít đến các hệ sinh thái ở Việt nam còn
5


rất mới mẻ. Đề tài nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và giá trị thực

tiễn, góp phần bổ sung vào số lượng các nghiên cứu còn ít về lắng
đọng axít ở Việt Nam.
- Kết quả nghiên cứu của luận án đã đưa ra một bức tranh tổng thể
về hiện trạng, tải lượng lắng đọng axít ở khu vực nghiên cứu và
nghiên cứu ảnh hưởng của lắng đọng axít ướt (mưa axit) đến cây
trồng ở khu vực nghiên cứu. Luận án cũng xây dựng được phần
mềm quản lý cơ sở dữ liệu và đánh giá hiện trạng lắng đọng axit
cho khu vực nghiên cứu.
- Kết quả nghiên cứu sẽ là tài liệu tham khảo cho các cơ quan quản
lý về môi trường, các nhà hoạch định chính sách, các nhà khoa học
về môi trường,.. trong việc kiểm soát sự phát thải các chất khí gây
lắng đọng axit, kiểm soát khả năng ảnh hưởng của lắng đọng axít
đến các hệ sinh thái trong khu vực nghiên cứu nhằm làm giảm chi
phí trong việc xử lý các thiệt hại do lắng đọng axit gây ra đối với
môi trường, cũng như đề xuất các giải pháp thích hợp để tăng năng
suất cây trồng. Đề tài cũng là tài liệu tham khảo cho các nghiên
cứu tiếp theo về lắng đọng axít.
9. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị và tài liệu tham khảo, Luận
án được bố cục thành 3 chương. Luận án được trình bày trong 147
trang A4, 33 bảng biểu, 52 hình vẽ, danh mục 10 công trình khoa học
của tác giả đã được công bố, 128 tài liệu tham khảo tiếng Việt và tiếng
nước ngoài.

6


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài
Tổng quan các nghiên cứu ở nước ngoài liên quan đến lắng đọng

axit cho thấy lắng đọng axit là một vấn đề đã xảy ra ở nhiều quốc gia
trên thế giới, đặc biệt là các quốc gia ở khu vực Châu Âu, Bắc Mỹ và
cả khu vực châu Á. Trên thế giới, các nghiên cứu về lắng đọng axit đã
được thực hiện từ nhiều thập kỷ qua thông qua các thực nghiệm và các
quan sát trong thiên nhiên cho thấy mưa axit đã gây nhiều tác động
tiêu cực đến thảm thực vật, hệ động vật, cây trồng, công trình kiến
trúc và sức khỏe con người.

Hình 1.1. Một khu rừng ở Đức năm 1970

Hình 1.2. Sự thiệt hại rừng ở Đức do
mưa axit năm 1986

Hình 1.3. Bức tượng đá trong lâu đài
Herten, Quận Ruhr, Đức - được khắc năm
1702. Ảnh chụp năm 1908

Hình 1.4. Bức tượng đá trong lâu đài
Herten, Quận Ruhr Đức. Ảnh chụp năm
1969

7


1.2. Các nghiên cứu trong nước
Ở Việt nam, các nghiên cứu trong những năm qua mới chỉ tập
trung chủ yếu vào việc đánh giá hiện trạng mưa axit (lắng đọng ướt),
nghiên cứu mưa axit ở nơi có số liệu quan trắc và các nghiên cứu này
được thực hiện ở quy mô khác nhau. Các nghiên cứu về tác động lắng
axit gây ra đối với hệ sinh thái, vật liệu - công trình kiến trúc hay sức

khỏe con người còn rất hạn chế. Tuy nhiên, cũng có một số ít các nhà
khoa học trong nước đã xem xét các ảnh hưởng của mưa axit đến thực
vật, động vật. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của mưa axit lên
tôm sú, lên rau cải xanh của tác giả Nguyễn Thị Kim Lan và cộng sự
(2005) là một ví dụ. Một nghiên cứu khác về đánh giá diễn biến lắng
axit đến hệ sinh thái ở một số khu vực Bắc Bộ của tác giả Nguyễn
Hồng Khánh và cộng sự (2006) được thực hiện công phu hơn. Nghiên
cứu này đã đạt được một số kết quả nhất định. Nhìn chung, số lượng
các nghiên cứu và đối tượng của các nghiên cứu liên quan đến lắng
đọng axit là ít, kết quả của các nghiên cứu về đánh giá ảnh hưởng của
lắng đọng axit tới môi trường và hệ sinh thái vẫn còn là khá khiêm tốn
và từ năm 2006 đến nay không có nghiên cứu nào đánh giá một cách
hệ thống tình hình lắng đọng axit theo thời gian và các ảnh hưởng của
nó. Chính vì vậy, những hiểu biết về lắng đọng axit và ảnh hưởng của
nó tới môi trường sống và hệ sinh thái ở Việt Nam là rất hạn chế. Với
xuất phát điểm như vậy, luận án đã được thực hiện. Đây là một hướng
đi cần thiết có ý nghĩa khoa học và thực tiễn góp phần vào nhiệm vụ
bảo vệ môi trường của quốc gia.

8


CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phương pháp tính toán các đặc trưng lắng đọng axit
a) Tính tương quan [13]
Hệ số tương quan(ρ xy ) được tính toán nhằm xác định mối quan hệ
R

R

tương quan giữa các ion hóa học trong nước mưa (SO 4 2-, NO 3 -, Cl-,
R

RP

P

R

RP

P

P

P

HCO 3 , NH 4 , Ca , Na , Mg và K ) và các thành phần khác như pH.
-

R

RP

+

P

R

RP

2+

P

P

+

P

P

2+

P

P

+

P

P

P

Chuỗi số liệu quan trắc các thành phần hóa học nước mưa của 5 trạm
Láng-Hà Nội, Hải Dương, Phủ Liễn - Hải Phòng, Ninh Bình và Cúc

Phương trong 7 năm được nhập và tính toán trên phần mềm Excel.
b) Tính [nss-SO 4 2-] và [nss- Ca2+] [85]
R

RP

P

P

P

[nss-SO 4 2-] = [SO 4 2-] – 0,06028 * [Na+]
R

RP

P

R

RP

P

P

(1.3)

P

[nss-Ca2+] = [Ca2+] – 0,02161 * [Na+]
P

P

P

P

P

(1.4)

P

c) Tính chỉ số pA i [85]
R

R

pA i = -log 10 ([nss-SO 4 2- ] +[NO 3 - ]
R

R

R

R

R

RP

P

R

RP

(1.5)

P

d) Tính thành phần làm thay đổi giá trị pH nước mưa thông qua tỷ lệ
nồng độ các ion trong nước mưa
e. Tính lắng đọng ướt: [85]
Dw = C × P
R

(1.6)

R

∑ Ci × Pi
C=
∑ Pi
i

(1.7)

i

Trong đó: D w : Lượng lắng ướt (g/m2) ; P là tổng lượng mưa
R

R

P

P

năm(mm); C là nồng độ ion TB năm (mg/l); C i : nồng độ ion TB
R

tháng i (mg/l); P i : tổng lượng mưa tháng i (mm)
R

R

9

R


Tải lượng lắng ướt trong 1 năm: T w = D w /năm (g/m2/năm)
R

R

R

R

P

P

f. Tính lắng đọng khô [120]
D d = v* N
R

(1.8)

R

Trong đó: D d : Lượng lắng khô (mg/m2.s) ; V: Vận tốc lắng (m/s),
R

R

P

P

N: Nồng độ chất khí (mg/m )
3

P

P

Tải lượng lắng khô trong 1 năm: T d = D d /năm (g/m2/năm)
R

R

R

R

P

P

2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
-

Nghiên cứu được thực hiện tại xã Cẩm Sơn, huyện Cẩm Giàng,
tỉnh Hải Dương. Thời gian tiến hành thí nghiệm trong vụ xuân
năm 2012.

-

Nước tưới cây là nước mưa lấy tại khu vực nghiên cứu có thành
phần NO 3 - (3,67 - 3,75 mg/l), HCO 3 - (15,65 - 15,91 mg/l), ClR

RP

P

R

RP

P

P

2-

P

+

(5,38 - 5,56 mg/l), SO 4 (12,18-12,42 mg/l), NH 4 (4,35 - 4,78
R

RP

P

R

+

RP

P

mg/l), Na (2,32 - 2,53 mg/l), K (1,66 - 1,83 mg/l), Ca2+ (5,64 P

+

P

P

P

P

P

5,82 mg/l), Mg (0,69 - 0,81mg/l). Cứ 2 tuần/lần phân tích mẫu
2+
P

P

nước mưa. Nước mưa được điều chỉnh pH ở các mức khác nhau:
3,0; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 bằng dung dịch H 2 SO 4 1N.
R

-

R

R

R

Tần suất tưới nước mưa axit ở các mức 35% và 66 %. Đây là các
giá trị tần suất trung bình và cao nhất tính được trong giai đoạn từ
tháng 2 – 4 của tỉnh Hải Dương.

-

Lượng nước mưa axit tưới là 200 và 750 mm. Đây là các giá trị
lượng mưa trung bình và cao nhất tính được trong giai đoạn từ
tháng 2 – 4 của tỉnh Hải Dương.

-

Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBDRandomized Complete Block Design) với 3 yếu tố (pH, tần suất
và lượng mưa) bao gồm 20 công thức thí nghiệm. Mẫu đối chứng
là mẫu không tưới nước mưa axit. Thí nghiệm tiến hành với 3 lần
10


nhắc lại. Sử dụng chương trình IRRISTAT 5.0 để tạo sơ đồ thí
nghiệm.
Bảng 2.1. Các công thức thí nghiệm
CT1
pH=3,0
TS 35%
LM 200mm
CT2
pH= 3,0
TS 66%

LM 200mm

CT5
pH= 4,0
TS 35 %
LM 200mm
CT6
pH= 4,0
TS 66%
LM 200mm

CT9
pH= 4,5
TS 35 %
LM 200mm
CT10
pH= 4,5
TS 66%
LM 200mm

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

CT3
pH= 3,0
TS 35%
LM 750mm
U

U

CT4
pH= 3,0
TS 66%
LM 750mm
U

U

CT7
pH= 4,0
TS 35 %
LM 750mm

U

U

CT8
pH= 4,0
TS 66%
LM 750mm
U

U

U

U

CT11
pH= 4,5
TS 35 %
LM 750mm
U

U

CT12
pH= 4,5
TS 66%
LM 750mm
U

U

CT13
pH= 5,0
TS 35 %
LM 200mm
CT14
pH= 5,0
TS 66%
LM 200mm

CT17
pH= 5,5
TS 35 %
LM 200mm
CT18
pH= 5,5
TS 66%
LM 200mm

U

U

U

U

U

U

U

U

CT15
pH= 5,0
TS 35 %
LM 750mm
U

U

CT16
pH= 5,0
TS 66%
LM 750mm
U

U

CT19
pH= 5,5
TS 35 %
LM 750mm
U

U

CT20
pH= 5,5
TS 66%
LM 750mm
U

U

Đối chứng (ĐC)

2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
Số liệu để đánh giá hiện trạng lắng đọng axit của khu vực nghiên
cứu được nhập, xây dựng công thức và tính toán bằng chương trình
Excel. Số liệu đánh giá ảnh hưởng của mưa axit đến cây đậu Cô ve
được phân tích và xử lý bằng chương trình Excel và phương pháp
phân tích phương sai (ANOVA) và hồi quy bằng chương trình
IRRISTAT 5.0.
2.4. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
Các chỉ tiêu hóa học của đất được xác định theo những phương
pháp thông dụng hiện nay trong các phòng thí nghiệm phân tích đất
[8, 18 ].

11


2.5. Phương pháp mô hình hóa môi trường
Xem xét khả năng sử dụng mô hình RAINS - ASIA 7.52.2 để
đánh giá và dự báo mức độ phát thải SO 2 ở vùng đồng bằng sông
R

R

Hồng, đánh giá lượng lắng đọng SO x và tỷ lệ phần trăm hệ sinh thái bị
R

R

ảnh hưởng.
2.6. Phương pháp xây dựng phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu và
đánh giá hiện trạng lắng đọng axit
Luận án cũng đã sử dụng bộ công cụ lập trình Microsoft Visual
C# 2010 với hệ quản trị cơ sở dữ liệu (CSDL) Microsoft Access để
xây dựng phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu và đánh giá hiện trạng lắng
đọng mưa axit tại khu vực nghiên cứu.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đánh giá hiện trạng lắng đọng axít ở một số khu vực đồng
bằng sông Hồng (Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương, Ninh Bình)
3.1.1. Hiện trạng mưa axit
Kết quả tính toán dựa trên chuỗi số liệu quan trắc và đo đạc giai
đoạn từ năm 2006 đến năm 2012 của Trung tâm KTTV Quốc Gia cho
thấy mưa axít (pH < 5,6) đã xuất hiện ở các trạm khu vực đồng bằng
sông Hồng với tần suất tương đối cao và biến động khá lớn qua các
năm, cụ thể ở Hà Nội là (25% - 54,5%), ở Hải Phòng (8,33% - 58,3 %),
ở Hải Dương (8,3 – 63,6 %), ở Ninh Bình ( 8,3 % - 50 %) và ở Cúc
Phương (33 % - 81,8 %). Tỷ lệ mưa axít (%) của một số khu vực thuộc
đồng bằng sông Hồng - Việt Nam giai đoạn 2006 - 2012 được biểu
diễn ở Hình 3.1.
Nhìn chung, tỷ lệ mưa axít (%) thay đổi không theo quy luật ở
các trạm thuộc khu vực nghiên cứu. Mưa axit thường xuất hiện vào

12


các tháng mùa khô (tháng 4, 10,11) khi lượng mưa ít và các tháng cuối
mùa mưa (tháng 8, 9) khi lượng mưa giảm. Tỷ lệ xuất hiện mưa axit ở
tất cả các trạm vào mùa khô lớn hơn so với mùa mưa.
Hàm lượng các anion và cation chính trong nước mưa có sự
chênh lệch đáng kể giữa các trạm trong khu vực nghiên cứu. Nồng độ
các anion chính (SO 4 2-, NO 3 -, Cl-, HCO 3 -) trong nước mưa khá cao.
R

RP

P

R

RP

P

P

P

R

RP

P

Trong đó, ion SO 4 là anion có nồng độ cao nhất trong nước mưa so
2-

R

RP

P

với các anion khác ở bốn trạm Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương và Ninh
Bình. Ở Cúc Phương, nồng độ ion HCO 3 - là cao nhất. Giải thích cho
R

RP

P

nồng độ HCO 3 cao trong nước mưa có thể là do hoạt động hô hấp của
-

R

RP

P

thực vật tại khu vực. Ngoài ra phần chính tạo ra HCO 3 - trong nước
R

RP

P

mưa là do khí CO 2 hòa tan vào nước ở các nồng độ CO 2 khác nhau và
R

R

R

R

phụ thuộc vào nhiệt độ. Sự tan của CO 2 trong nước đóng vai trò làm
R

R

đệm rất nhạy đối với pH do cân bằng: HCO 3 - + H+
R

RP

P

P

H 2 O +CO 2 .

P

R

R

R

R

Nồng độ NO 3 tại trạm Láng - Hà Nội luôn lớn hơn hẳn các trạm khác.
-

R

RP

P

Ở tất cả các trạm, nồng độ các ion SO 4 2-, NO 3 -, NH 4 +, Ca2+ trung bình
R

RP

P

R

RP

P

R

RP

P

P

P

mùa khô (mg/l) cao hơn các giá trị này trong mùa mưa nhiều lần. Điều
này chứng tỏ rằng trong mùa mưa, do mưa nhiều dẫn đến làm thay đổi
nồng độ ion H+ (theo chiều hướng giảm) hay nói cách khác là làm
P

P

tăng pH. Bên cạnh đó có thể xem xét thêm yếu tố rửa trôi.
Thành phần chủ yếu làm giảm giá trị pH nước mưa ở cả 5 trạm là
nss-SO 4 2- qua các năm và các mùa trong năm. Thành phần chủ yếu
R

RP

P

làm trung hòa tính axit trong nước mưa ở 5 trạm nghiên cứu là nssCa2+ . Giá trị pH luôn lớn hơn giá trị pA i ở cả 5 trạm trong khu vực
P

P

R

R

nghiên cứu cho thấy pH còn chịu ảnh hưởng của các ion khác ngoài
SO 4 2- và NO 3 -, như Ca2+ và NH 4 + và các ion khác như K+, Na+,
R

RP

P

R

RP

P

P

P

R

RP

2+

Mg ,..
P

P

13

P

P

P

P

P


Hình 3.1 (a, b, c, d, e). Tỷ lệ mưa
axít (%) của một số khu vực
thuộc đồng bằng sông Hồng Việt Nam giai đoạn 2006 - 2012

14


3.1.2. Tải lượng lắng của S và N
Để đánh giá được các ảnh hưởng có hại của lắng đọng axít đến môi
trường và con người, cần tính toán được tải lượng lắng đọng axít (lắng
khô và lắng ướt). Hình 3.2 biểu diễn tải lượng lắng đọng S và N ở Hà
Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Ninh Bình và Cúc Phương giai đoạn

2006-2012.

Hình 3.2. Tải lượng lắng đọng S và N ở Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng,
Ninh Bình và Cúc Phương giai đoạn 2006-2012

Kết quả nghiên cứu cho thấy ở Cúc Phương có tải lượng lắng đọng
S thấp hơn nhiều lần so với Hà Nội và Hải Dương, xấp xỉ bằng Hải
Phòng và lớn hơn không đáng kể so với Ninh Bình, còn tải lượng lắng
N thì nhỏ hơn so với tất cả bốn khu vực trong giai đoạn 2006-2012.
Giải thích cho sự chênh lệch tương đối lớn giữa tải lượng lắng axít ở
Cúc Phương so với các khu vực còn lại, đặc biệt là Hà Nội và Hải
Dương là do trạm quan trắc đặt trong Vườn Quốc gia Cúc Phương,
cách xa khu dân cư và đường giao thông nên tại đây hầu như it chịu
ảnh hưởng trực tiếp của các hoạt động công nghiệp, giao thông và dân

15


sinh, do đó lượng lắng khô N thấp hơn so với các khu vực khác, lượng
lắng ướt của S thấp do nồng độ của ion SO 4 2- trong nước mưa thấp
R

RP

P

(như đã được giải thích ở mục 3.1.1.3) dẫn đến tải lượng lắng axít ở
đây là thấp hơn.
Ở cả 5 trạm, tải lượng lắng S đều lớn hơn tải lượng lắng N rất
nhiều lần. Nguyên nhân là do lưu huỳnh có mặt trong không khí với

hàm lượng khá lớn chủ yếu từ các hoạt động công nghiệp như quá
trình đốt cháy các nguyên liệu hóa thạch, từ phân hủy các hợp chất
hữu cơ, ngoài ra còn có nguồn gốc tự nhiên, còn nguồn nhân tạo của
các NO x chủ yếu từ hoạt động giao thông, hoạt động công nghiệp là
R

R

rất nhỏ nên lượng phát thải nhỏ hơn.
3.2. Đánh giá ảnh hưởng của mưa axit đến sự sinh trưởng và phát
triển của cây đậu Cô ve (Phaseolus vulgaris L.)
a) Tỉ lệ nảy mầm

Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng phối hợp của 3 thành tố pH, tần suất
mưa và lượng mưa ở trong giai đoạn nẩy mầm của hạt cây đậu Cô ve
cho thấy nhìn chung khi pH tăng, tần suất và lượng mưa giảm sẽ cho tỉ
lệ nảy mầm càng cao. Tỷ lệ nẩy mầm ở công thức đối chứng cao hơn
các công thức xử lý mưa axít (CT1-CT20).

16


Hình 3.3. Tỷ lệ nẩy mầm của đậu Cô ve ở các công thức thí nghiệm

Sự chênh lệch giữa các công thức ở pH = 3,0; 4,0; 4,5 và 5,0 cho
thấy sự sai khác có ý nghĩa thống kê, tuy nhiên ở pH = 5,5 thì cho thấy
sự đồng nhất ở các nghiệm thức (LSD 0,05 = 4,88).
R

R

Phương trình tuyến tính thể hiện mối tương quan giữa tỷ lệ nảy mầm
của hạt đậu Cô ve với các thành tố của mưa được xác định thông qua
phân tích hồi quy nhiều biến như sau:
Y= 52,5 + 9,65 X 1 – 0,086 X 2 – 0,012X 3 (R 1 2 = 0,83; Multiple R 1 = 0,91 )
R

R

R

R

R

R

R

RP

P

R

R

Trong đó: Y: Tỉ lệ nảy mầm (%); X 1 : Giá trị pH; X 2 : Tần suất tưới nước axit
R

R

R

R

(%); X 3 : Lượng nước tưới (mm)
R

R

Kết quả cho thấy hệ số tương quan bội (Multiple R) cao, thể hiện
mối quan hệ giữa các biến là chặt chẽ. pH nước mưa có mối tương quan
thuận còn tần suất và lượng mưa có tương quan nghịch đối với tỉ lệ nảy
mầm của hạt đậu Cô ve. Hệ số xác định R2 là 0,83 cho thấy trong 100%
sự biến động của tỷ lệ nẩy mầm thì có 83% biến động là do bởi giá trị
pH, tần suất và lượng nước tưới, phần trăm còn lại là do các yếu tố ngẫu
nhiên và các yếu tố khác không có trong mô hình. Xét về mặt ý nghĩa
thống kê, pH là yếu tố có ý nghĩa thống kê nhất (p < 0,001) và có vai trò
điều chỉnh quan trọng nhất (với 1 = 10,158), tiếp đến là tần suất tưới
(p < 0,05) và lượng nước tưới (p < 0,001) ảnh hưởng yếu hơn.
P

R

P

R

b) Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy mưa axit làm giảm chiều dài

rễ, giảm tốc độ gia tăng chiều cao cây và số nhánh/cây; kéo dài thời
gian nảy mầm và thời gian diệp lục hóa lá mầm. Mưa axit cũng đã
ảnh hưởng tới cường độ quang hợp, cường độ thoát hơi nước và hàm
lượng diệp lục của cây đậu Cô ve ở 3 thời kỳ khi cây có 5 -7 lá, thời kỳ
bắt đầu ra hoa và thời kỳ ra quả. Nhìn chung, với các giá trị pH càng
lớn, tần suất và lượng mưa càng nhỏ thì cường độ quang hợp, cường
độ thoát hơi nước và hàm lượng diệp lục càng cao. Kết quả nghiên

17


cứu cũng chỉ ra mối tương quan thuận giữa cường độ quang hợp và
cường độ thoát hơi nước, giữa cường độ quang hợp và hàm lượng
diệp lục của cây đậu Cô ve.
3.3. Đánh giá ảnh hưởng của mưa axit đến một số tính chất đất
trồng đậu Cô ve (Phaseolus vulgaris L.)
Mưa axit đã làm thay đổi một số tính chất hóa học của đất trồng
đậu Cô ve, thông qua việc làm giảm giá trị pH đất, giảm chất hữu cơ
(OM), giảm một số các chỉ số dinh dưỡng trong đất như Ca2+, Mg2+
trao đổi, N, P, K dễ tiêu và làm tăng các chỉ số độc hại Al3+, Fe3+,
SO 4 2-, Mn2+. Hình 3.26 biểu diễn một số ảnh hưởng có hại của mưa
axit đến sự sinh trưởng và phát triển của cây.
P

P

P

P

R

RP

P

P

P

P

P

P

P

a. Rễ cây ngắn, hoá nhầy màu nâu

b. Lá cây đậu Cô ve bị chuyển màu
vàng đốm trắng

Hình 3.26. Triệu chứng quan sát được của cây đậu Cô ve thí
nghiệm

3.4. Đề xuất một số giải pháp đóng góp cho việc kiểm soát lắng
đọng axít
3.4.1. Khả năng ứng dụng mô hình Rains - Asia 7.52.2 để
nghiên cứu đánh giá, dự báo mức độ phát thải khí SO 2 và

R

R

lượng lắng đọng S tại vùng đồng bằng sông Hồng Việt Nam
Nghiên cứu đã lựa chọn mô hình Rains -Asia để xem xét khả
năng ứng dụng của nó trong đánh giá và kiểm soát lượng lắng
đọng axit do mô hình đã được xây dựng từ các kết quả nghiên

18

P


cứu, rút kinh nghiệm của mô hình tương tự cho Châu Âu, có sẵn
số liệu về lượng thải dùng để mô phỏng cho thời kỳ 1990-2030
trên cơ sở các phương án phát triển kinh tế của hơn 200 đơn vị
hành chính với 400 nguồn thải đơn lớn của khu vực Đông Nam
Á, có sẵn số liệu khí tượng của các năm 1990-1995, không đòi
hỏi số liệu đầu vào quá chi tiết. Kết quả cho thấy mô hình là khả
thi và phù hợp trong điều kiện số liệu đầu vào ở Việt Nam.
3.4.2. Xây dựng phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu và đánh giá
hiện trạng lắng đọng axit ở vùng đồng bằng sông Hồng Việt
Nam
Luận án đã xây dựng phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu và đánh giá
hiện trạng lắng đọng axit tại khu vực nghiên cứu thông qua bộ công cụ
lập trình Microsoft Visual C# 2010 với hệ quản trị cơ sở dữ liệu
(CSDL) Microsoft Access.
Quá trình xây dựng phần mềm được thực hiện qua 03 bước chính
như sau:

- Tạo giao diện cho phần mềm,
- Xử lý với Cơ sở dữ liệu,
- Xây dựng các chức năng hỗ trợ quản lý CSDL và đánh giá
hiện trạng lắng đọng axit qua các biểu đồ.

Hình 2.1. Cửa sổ chính của phần mềm Rain

19


Sau khi kết nối thành công tới cơ sở dữ liệu của địa bàn nghiên
cứu, phần mềm có chức năng hiển thị các biểu đồ thông qua thư viện
Zedgraph.dll để hiển thị đồ thị như: Tỷ lệ mưa axit, giá trị pH nước
mưa trung bình năm (từ năm 2006 đến 2012), biến động pH nước mưa
qua các tháng, nồng độ trung bình các ion chính trong nước mưa theo
tháng, nồng độ các ion trong nước mưa qua các mùa, giá trị pA i nước
R

R

mưa qua các tháng trong năm, tải lượng lắng đọng S, N,.. và nhiều
chức năng khác.

Hình 2.2. Danh mục các biểu đồ/đồ thị trong phần mềm

Hình 2.3. Tỷ lệ mưa axít ở Cúc Phương

20

Như vậy, với việc quản lý CSDL một cách trực quan, phần mềm
cho phép hiển thị nhiều mối quan hệ để đánh giá hiện trạng lắng đọng
axit tại khu vực nghiên cứu, các dữ liệu có thể in ấn, xuất sang định
dạng MS Excel. Các đồ thị cũng có thể lưu trữ riêng biệt từ phần mềm
với độ phân dải cao sang file ảnh jpg. Phần mềm đã được đóng gói và
chạy thử nghiệm. Kết quả tương thích với các hệ điều hành từ MS.
Window XP đến MS.Window 8. Phần mềm có chức năng lưu trữ
CSDL, hiển thị các biểu đồ và tự động cập nhật khi có dữ liệu của các
năm nghiên cứu tiếp theo, vì vậy rất hữu ích để lưu trữ hoặc dự báo về
lắng đọng axit trong thời gian dài. Ngoài ra vì được xây dựng theo
hướng mô đun hóa nên phần mềm dễ dàng nâng cấp, chỉnh sửa, thêm
chức năng đọc CSDL online hoặc được sử dụng để mở rộng cho nhiều
khu vực khác trong cả nước.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
1. Từ các kết quả nghiên cứu về hiện trạng lắng đọng axit ở một
số khu vực thuộc đồng bằng sông Hồng, có thể rút ra các kết luận
sau:
- Mưa axít (pH < 5,6) đã xuất hiện ở các trạm khu vực đồng bằng sông
Hồng với tần suất tương đối cao và biến động khá lớn qua các năm,
trạm Cúc Phương là trạm xuất hiện mưa axit với tần suất cao hơn so
với các khu vực khác trong địa bàn nghiên cứu. Nhìn chung, tỷ lệ mưa
axít (%) thay đổi không theo quy luật ở các trạm thuộc khu vực nghiên
cứu. Mưa axit thường xuất hiện vào các tháng mùa khô ( tháng 4,
10,11) khi lượng mưa ít và các tháng cuối mùa mưa (tháng 8, 9) khi

21


lượng mưa giảm. Tỷ lệ xuất hiện mưa axit ở tất cả các trạm vào mùa

khô lớn hơn so với mùa mưa.
- Hàm lượng các anion và cation chính trong nước mưa có sự chênh
lệch đáng kể giữa các trạm trong khu vực nghiên cứu. Nồng độ các
anion chính (SO 4 2-, NO 3 -, Cl-, HCO 3 -) trong nước mưa khá cao. Trong
R

RP

P

R

RP

P

P

P

R

RP

P

đó, ion SO 4 là anion có nồng độ cao nhất trong nước mưa so với các
2-

R

RP

P

anion khác ở bốn trạm Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương và Ninh Bình. Ở
Cúc Phương, nồng độ ion HCO 3 - là cao nhất. Nồng độ các cation trung
R

RP

P

hòa tính axit trong nước mưa Ca2+ và NH 4 + là cao hơn so với các
P

P

R

RP

P

cation K , Na , Mg ở tất cả các trạm. Ở tất cả các trạm, nồng độ các
+

+

P

P

P

2+

P

P

P

ion SO 4 , NO 3 NH 4 +, Ca2+ trung bình mùa khô cao hơn các giá trị
2-

R

RP

-

P

R

RP

P

R

RP

P

P

P

này trong mùa mưa nhiều lần.
- Thành phần chủ yếu làm giảm giá trị pH nước mưa ở cả 5 trạm là
nss-SO 4 2- qua các năm và các mùa trong năm. Còn NH 4 +, nss-Ca2+ là
R

RP

P

R

RP

P

P

P

hai ion chính làm trung hòa tính axít nước mưa. Ở Hà Nội, tùy theo

từng năm mà ion NH 4 + hay ion nss-Ca2+ đóng vai trò chủ yếu trong sự
R

RP

P

P

P

trung hòa tính axit trong nước mưa. Ở Hải Phòng, Hải Dương, Ninh
Bình, Cúc Phương thì nss-Ca2+ là thành phần chủ yếu trong việc trung
P

P

hòa tính axit trong nước mưa ở các khu vực này.
- Giá trị pH luôn lớn hơn giá trị pA i ở cả 5 trạm trong khu vực nghiên
R

R

cứu cho thấy pH còn chịu ảnh hưởng của các ion khác ngoài SO 4 2- và
R

RP

P

NO 3 , như Ca và NH 4 và các ion khác.
-

R

RP

2+

P

P

+

P

R

RP

P

- Tải lượng lắng đọng ướt của các ion NO 3 -, HCO 3 -, Cl-, SO 4 2-, NH 4 +,
R

RP

P

R

RP

P

P

P

R

RP

P

R

RP

P

Na , K , Ca , Mg trong nước mưa có sự khác nhau khá lớn giữa các
+
P

+

P

P

2+

P

P

2+

P

P

P

khu vực. Tại cả 5 trạm quan trắc, tải lượng lắng đọng của HCO 3 - và
R

RP

P

SO 4 là cao hơn so với các ion khác, và tải lượng lắng đọng hai ion
2-

R

RP

P

NH 4 , Ca2+ là cao hơn so với Na+, K+, Mg2+ .
+

R

RP

P

P

P

P

P

P

22

P

P

P

- Tải lượng lắng của S và N ở bốn khu vực Hà Nội, Hải Phòng, Hải
Dương, Ninh Bình thay đổi không có quy luật qua các năm trong giai
đoạn từ 2006-2012. Cúc Phương có tải lượng lắng đọng S thấp hơn
nhiều lần so với Hà Nội, Hải Dương, xấp xỉ bằng Hải Phòng, và lớn
hơn không đáng kể so với Ninh Bình, còn tải lượng lắng N thì nhỏ
hơn so với tất cả bốn trạm còn lại trong giai đoạn 2006-2012. Ở cả 5
trạm trong khu vực nghiên cứu, tải lượng lắng đọng S đều lớn hơn tải
lượng đọng lắng N rất nhiều lần.
2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của mưa axit đến sự
sinh trưởng và phát triển của cây đậu Cô ve cho thấy:
- Mưa axit đã làm giảm tỉ lệ nảy mầm, chiều dài rễ, giảm tốc độ gia
tăng chiều cao cây và số nhánh/cây; kéo dài thời gian nảy mầm và thời
gian diệp lục hóa lá mầm. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy mưa axit
đã ảnh hưởng tới cường độ quang hợp, cường độ thoát hơi nước và
hàm lượng diệp lục của cây đậu Cô ve ở 3 thời kỳ khi cây có 5 -7 lá,
thời kỳ bắt đầu ra hoa và thời kỳ ra quả. Nhìn chung, với các giá trị
pH càng lớn, tần suất và lượng mưa càng nhỏ thì cường độ quang hợp,
cường độ thoát hơi nước và hàm lượng diệp lục càng cao.Kết quả
nghiên cứu cũng chỉ ra mối tương quan thuận giữa cường độ quang
hợp và cường độ thoát hơi nước, giữa cường độ quang hợp và hàm
lượng diệp lục của cây đậu Cô ve.
- Mưa axit đã làm thay đổi một số tính chất hóa học của đất trồng đậu
Cô ve, thông qua việc làm tăng các chỉ số độc hại và làm giảm một số
các chỉ số dinh dưỡng trong đất. Những kết quả nghiên cứu cho thấy
tác động của mưa axit cần được xem xét đến trong công tác quản lý và
bảo vệ đất canh tác.

23