Nghiên cứu tình trạng stress oxi hóa ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng

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

Lại Ngọc Ca

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ, SỬ DỤNG
VÀ HIỆU QUẢ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ
BẰNG CÔNG NGHỆ CẤP KHÍ TẦNG SÂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2016


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

Lại Ngọc Ca

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ, SỬ DỤNG
VÀ HIỆU QUẢ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ
BẰNG CÔNG NGHỆ CẤP KHÍ TẦNG SÂU
Chuyên ngành:
Mã số:

Kỹ thuật môi trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Nguyễn Thị Hà
TS. Phạm Thị Thúy
XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG

Chủ tịch hội đồng chấm luận văn

Giáo viên hướng dẫn

thạc sĩ khoa học

PGS.TS. Nguyễn Thị Hà

PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải

Hà Nội - 2016


LỜI CẢM ƠN
Luận văn đƣợc hoàn thành theo chƣơng trình đào tạo Cao học hệ chính quy
tập trung khóa 21 (2013 - 2015) tại trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học
Quốc gia Hà Nội.
Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Thị
Hà và TS. Phạm Thị Thúy, hai cô hƣớng dẫn khoa học, đã nhiệt tình truyền đạt
những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và dành những tình cảm tốt đẹp cho tác giả
trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Môi trƣờng, Bộ môn Công
nghệ Môi trƣờng, các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã quan tâm
giúp đỡ tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Tập đoàn Marsima Aqua System, Công ty Nikken,
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã

tạo các điều kiện, cung cấp dữ liệu và cùng phối hợp triển khai các công tác.
Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ,
công nhân viên Viện Sinh thái và Bảo vệ công trình - Viện Khoa học Thủy lợi Việt
Nam đã tạo điều kiện, giúp đỡ về mọi mặt để tác giả hoàn thành luận văn.
Do điều kiện nghiên cứu còn nhiều hạn chế nên luận văn không thể tránh
khỏi những khiếm khuyết nhất định, kính mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp
của các thầy cô giáo, các nhà khoa học, các đồng nghiệp quan tâm đến vấn đề
nghiên cứu.
Học viên

Lại Ngọc Ca


MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ..........................................................................................................1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN.........................................................................................3
1.1. Tổng quan về hồ chứa và mục đích sử dụng...................................................3
1.1.1. Trên thế giới.............................................................................................3
1.1.2. Tại Việt Nam............................................................................................6
1.2. Hiện tƣợng suy giảm ôxy của các đập tại Việt Nam.......................................7
1.3. Chất lƣợng nƣớc hồ chứa,các quá trình xảy ra trong hồ..............................11
1.3.1. Các vấn đề liên quan đến chất lƣợng nƣớc hồ chứa.............................. 11
1.3.2. Ô nhiễm do thiếu khí tại các hồ chứa..................................................... 14
1.4. Một số biện pháp cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ trên thế giới và Việt Nam. .16
1.4.1. Một số biện pháp cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ trên thế giới................16
1.4.2. Một số biện pháp cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ tại Việt Nam...............18
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..........................21
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu.................................................................................. 21
2.2. Địa điểm nghiên cứu..................................................................................... 21
2.2.1. Vị trí địa lý............................................................................................. 21

2.2.2. Đặc điểm địa hình.................................................................................. 22
2.2.3. Đặc điểm khí tƣợng - thuỷ văn.............................................................. 23
2.2.4. Dòng chảy.............................................................................................. 25
2.2.5. Hiện trạng quản lý, sử dụng nƣớc tại hồ Trọng, huyện Tân Lạc,
tỉnh Hòa Bình................................................................................................... 25
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.............................................................................. 26
2.3.1. Tổng quan tài liệu.................................................................................. 27
2.3.2. Điều tra khảo sát thực địa, lấy mẫu........................................................ 27


2.3.3. Thực nghiệm cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ bằng phƣơng pháp cấp khí
tầng sâu............................................................................................................ 29
2.3.4. Phƣơng pháp xử lý, bảo quản mẫu, phân tích........................................ 34
2.3.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu..................................................................... 34
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.....................................35
3.1. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc tại hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình...35
3.1.1. Biến thiên giá trị nhiệt độ, DO và ORP.................................................. 35
3.1.2. Biến thiên giá trị Fe và Mn.................................................................... 41
3.2. Hiệu quả cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ bằng công nghệ cấp khí tầng sâu
tại hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình........................................................ 46
3.2.1. Biến thiên nhiệt độ, DO và ORP............................................................ 46
3.2.2. Biến thiên Fe và Mn............................................................................... 49
3.3. Nguy cơ ô nhiễm nƣớc hồ trong tƣơng lai................................................... 56
3.4. Đề xuất giải pháp quản lý tổng hợp chất lƣợng nƣớc hồ.............................57
3.4.1. Giải pháp quản lý................................................................................... 57
3.4.2. Giải pháp sử dụng nguồn nƣớc.............................................................. 57
3.4.3. Giải pháp về kỹ thuật............................................................................. 58
KẾT LUẬN............................................................................................................. 59
KIẾN NGHỊ............................................................................................................ 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 61

PHỤ LỤC................................................................................................................ 64


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tổng số các hồ chứa phân theo dung tích chứa.........................................6
Bảng 1.2. Chỉ tiêu phân định trạng thái phân tầng dựa trên tỷ lệ thay nƣớc α
của hồ đập................................................................................................................. 9
Bảng 1.3. Thống kê thông tin về các đập tại Việt Nam và dự đoán số lƣợng đập
có vấn đề................................................................................................................... 9
Bảng 2.1. Một số đặc trƣng về khí tƣợng vùng dự án............................................ 24
Bảng 2.2. Vận tốc gió theo các hƣớng.................................................................... 24
Bảng 2.3. Thông tin cụ thể các vị trí lấy mẫu.......................................................... 29


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hồ Tchad vùng phía Tây châu Phi.............................................................3
Hình 1.2. Hồ Volta ở Ghana......................................................................................4
Hình 1.3. Hồ Kariba ở Zimbabwe.............................................................................5
Hình 1.4. Hồ Rudolf ở phía Đông châu Phi..............................................................5
Hình 1.5. Số lƣợng đập lớn phân theo năm xây dựng...............................................8
Hình 1.6. Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc tại hồ Trị An, tỉnh Đồng Nai......................... 12
Hình 1.7. Nƣớc thải rửa quặng đƣợc xả thẳng ra suối dẫn vào Hồ Ba Bể..............13
Hình 1.8. Bè thực vật nổi trên hồ Fish Fry (Mỹ)..................................................... 18
Hình 2.1. Hồ Trọng nhìn từ đập chính..................................................................... 21
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình nghiên cứu tổng thể của luận văn...................................26
Hình 2.3. Sơ đồ các vị trí lấy mẫu........................................................................... 28
Hình 2.4. Nguyên lý hoạt động của thiết bị cấp khí tầng sâu.................................. 31
Hình 2.5. Chi tiết hình ảnh cấu tạo thiết bị.............................................................. 33
Hình 2.6. Các chai mẫu đƣợc bảo quản trong thùng chuyên dụng..........................34
Hình 3.1. Biến thiên giá trị nhiệt độ thời điểm trƣớc khi lắp đặt thiết bị cấp khí

tầng sâu................................................................................................................... 36
Hình 3.2.Sự phân tầng và xáo trộn của khối nƣớc theo mùa (A) với 2 đỉnh cao
phát triển của tảo (B) liên quan đến sự biến đổi của các nhân tố môi trƣờng..........37
Hình 3.3. Sự phân tầng nhiệt của khối nƣớc hồ vùng ôn đới trong mùa hè............37
Hình 3.4. Biến thiên giá trị DO thời điểm trƣớc khi lắp đặt thiết bị cấp khí
tầng sâu................................................................................................................... 39
Hình 3.5. Biến thiên giá trị ORP thời điểm trƣớc khi lắp đặt thiết bị cấp khí
tầng sâu................................................................................................................... 40
Hình 3.6. Biến thiên giá trị Fe thời điểm trƣớc khi lắp đặt thiết bị cấp khí
tầng sâu................................................................................................................... 41
Hình 3.7. Biến thiên giá trị Fe tại các vị trí lấy mẫu thời điểm trƣớc khi lắp đặt
thiết bị cấp khí tầng sâu........................................................................................... 43


Hình 3.8. Biến thiên giá trị Mn thời điểm trƣớc khi lắp đặt thiết bị cấp khí
tầng sâu................................................................................................................... 44
Hình 3.9. Biến thiên giá trị Mn tại các vị trí lấy mẫu thời điểm trƣớc khi lắp đặt
thiết bị cấp khí tầng sâu........................................................................................... 45
Hình 3.10. Biến thiên giá trị nhiệt độ thời điểm sau khi lắp đặt thiết bị cấp khí
tầng sâu................................................................................................................... 47
Hình 3.11. Biến thiên giá trị DO thời điểm sau khi lắp đặt thiết bị cấp khí
tầng sâu................................................................................................................... 48
Hình 3.12. Biến thiên giá trị ORP thời điểm sau khi lắp đặt thiết bị cấp khí
tầng sâu................................................................................................................... 49
Hình 3.13. Biến thiên giá trị Fe thời điểm sau khi lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu. 50
Hình 3.14. Biến thiên giá trị Fe tại các vị trí lấy mẫu thời điểm sau khi lắp đặt
thiết bị cấp khí tầng sâu........................................................................................... 52
Hình 3.15. Biến thiên giá trị Mn thời điểm sau khi lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu.. 53

Hình 3.16. Biến thiên giá trị Mn tại các vị trí lấy mẫu thời điểm sau khi lắp đặt

thiết bị cấp khí tầng sâu........................................................................................... 55
Hình 3.17. Hoạt động nuôi cá lồng bè tại hồ Trọng................................................. 56


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD:

Nhu cầu oxy sinh học (Biological Oxygen Demand)

BYT:

Bộ Y tế

COD:

Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen demand)

DO:

Nồng độ oxy hoà tan (Disssolved Oxygen)

GPS:

Hệ thống định vị toàn cầu
(Global Positioning System)

JICA:

Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản
(The Japan International Cooperation Agency)

ORP:

Thế oxy hóa khử (Oxidation Reduction Potential)

PE:

Nhựa nhiệt dẻo (Polyethylene)

QCVN:

Quy chuẩn Việt Nam

Tb:

Tế bào

T-N:

Tổng nitơ (Total nitrogen)

TNHH:

Trách nhiệm hữu hạn

T-P:

Tổng phôtpho (Total phosphorus)

ĐẶT VẤN ĐỀ
Hồ chứa thủy lợi có nhiệm vụ cấp nƣớc phục vụ sản xuất nông nghiệp, công
nghiệp, sinh hoạt, cắt lũ hạ du, cải tạo môi trƣờng và các nhiệm vụ kết hợp khác.
Theo số liệu thống kê của Tổng cục Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông
3

thôn, cả nƣớc có 6.663 hồ chứa với tổng dung tích khoảng 11 tỷ m [8].
Phần lớn các hồ chứa thủy lợi thƣờng có độ sâu trên 10 m ngay cả vào mùa
khô. Ở các tầng nƣớc có độ sâu lớn hơn 10 m, nƣớc chịu ảnh hƣởng của phân tầng
nhiệt và làm giảm hàm lƣợng oxy hòa tan, dẫn đến hiện tƣợng thiếu khí trong các
tầng sâu của hồ chứa. Điều kiện thiếu khí trong các tầng nƣớc sâu của hồ chứa thủy
lợi tác động nghiêm trọng đến chất lƣợng nƣớc của hồ, bao gồm sự phú dƣỡng và
đặc biệt là giải phóng các kim loại nặng tồn tại trong trầm tích. Sự suy giảm nồng
độ oxy tới mức thiếu hụt cho các chu trình hiếu khí kéo theo sự thay đổi hàm lƣợng
của các ion kim loại trong các tầng nƣớc, trong đó đáng kể nhất là sự gia tăng đột
ngột hàm lƣợng Fe và Mn. Chất lƣợng môi trƣờng nƣớc hồ bị ảnh hƣởng dẫn đến
sự thay đổi chất lƣợng môi trƣờng nƣớc sông phía dƣới hạ lƣu trực tiếp cấp nƣớc
cho các mục đích sử dụng.
Vì vậy, việc làm giàu oxy trong tầng sâu của các hồ chứa thủy lợi nhằm cải
thiện chất lƣợng nƣớc của hồ chứa và nƣớc sông dƣới hạ nguồn chịu ảnh hƣởng
từ việc thiếu oxy, giúp bảo đảm cung cấp nguồn nƣớc vệ sinh, hoạt động ngƣ
nghiệp và môi trƣờng sinh hoạt ở các con sông dƣới hạ nguồn là một nhu cầu cần
thiết đối với các hồ chứa của Việt Nam.
Công nghệ cấp khí tầng sâu (Deep layer aeration system) đã và đang đƣợc
sử dụng để cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ ở nhiều quốc gia. Ở Việt Nam, trong
khuôn khổ hợp tác giữa JICA và Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, công nghệ này
đang đƣợc bắt đầu thử nghiệm tại hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình. Tuy
nhiên, hiệu quả của công nghệ này vẫn chƣa đƣợc kiểm chứng, đánh giá tại Việt
Nam. Mặt khác, đối với vấn đề chất lƣợng nƣớc hồ chứa cần có giải pháp quản lý
tổng hợp đáp ứng các yêu cầu về chất lƣợng nƣớc cấp.

1


Từ các cơ sở thực tiễn nêu trên, luận văn thực hiện đề tài “Nghiên cứu hiện
trạng quản lý, sử dụng và hiệu quả cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ bằng công nghệ

cấp khí tầng sâu”.
Mục tiêu nghiên cứu của luận văn:
Nghiên cứu đƣợc thực hiện với mục tiêu đánh giá đƣợc hiện trạng quản lý,
sử dụng và hiệu quả cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa
Bình (các thông số liên quan đến hiện tƣợng thiếu khí tầng sâu) bằng cách so sánh,
đánh giá các thông số đo đạc, phân tích trƣớc và sau khi lắp đặt hệ thống cấp khí
tầng sâu đồng thời phân tích các nguy cơ ô nhiễm nƣớc hồ trong tƣơng lai và đề
xuất giải pháp quản lý tổng hợp chất lƣợng nƣớc hồ.
Các nội dung chính được nghiên cứu trong luận văn bao gồm:
- Tổng quan về hồ chứa, mục đích sử dụng, hiện tƣợng suy giảm oxy tại các

đập của Việt Nam, các quá trình xảy ra trong hồ;
- Giới thiệu phƣơng pháp cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ bằng công nghệ cấp

khí tầng sâu của Nhật Bản;
- Khảo sát hiện trạng quản lý, sử dụng nƣớc, chất lƣợng nƣớc tại hồ Trọng,

huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình;
- Đánh giá hiệu quả xử lý ô nhiễm nƣớc bằng công nghệ cấp khí tầng sâu tại

hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình;
- Đề xuất giải pháp quản lý tổng hợp chất lƣợng nƣớc hồ.

2

Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về hồ chứa và mục đích sử dụng
1.1.1. Trên thế giới
Hồ chứa nƣớc trên thế giới đƣợc xây dựng và phát triển rất đa dạng. Đến
3

nay trên thế giới đã xây dựng hơn 1.400 hồ có dung tích trên 100 triệu m nƣớc mỗi
3

hồ, với tổng dung tích các hồ là 4.200 tỷ m [5]. Theo thống kê của Hội Đập lớn
Thế giới, đến năm 2005 trên thế giới có hơn 33 vạn đập có chiều cao trên 15m [16].
Các hồ chứa trên thế giới có vai trò rất quan trọng, sử dụng cho nhiều mục đích
khác nhau nhƣ cấp nƣớc sinh hoạt, tƣới cho nông nghiệp, thủy điện và ngƣ nghiệp.
Điển hình có thể kể đến vai trò của một số hồ sau:
Hồ Tchad là hồ nƣớc ngọt nằm ở Sahel vùng phía Tây châu Phi. Diện tích bề
mặt hồ thay đổi theo mùa, đạt đỉnh vào cuối tháng hoặc đầu tháng 11, sau đó thu
hẹp hơn vào cuối tháng hoặc đầu tháng 4. Hồ Tchad rất nông, điểm sâu nhất chỉ hơn
10m nên mực nƣớc bị dao động mạnh theo từng mùa. Theo Gritzner (2016), hồ
đƣợc khai thác trong nông nghiệp, thƣơng mại, chăn nuôi, đánh bắt cá và là nguồn
cung cấp nƣớc sinh hoạt cho 4 nƣớc Tchad, Cameroon, Nigeria và Niger [12]. Dầu
mỏ cũng đƣợc tìm thấy trong hồ do đó hồ quan trọng về mặt kinh tế. Ngƣời dân địa
phƣơng thƣờng canh tác ở vùng ven hồ khi mực nƣớc rút xuống để trồng cây
lƣơng thực…[12].

Hình 1.1. Hồ Tchad vùng phía Tây châu Phi
Nguồn: Gritzner (2016) [12]

3

Hồ Volta, hồ chứa nƣớc nhân tạo ở Ghana. Hồ đƣợc hình thành bởi đập
Akosombo ngăn trên sông Volta phía nam Ajena. Theo Tanaka và cộng sự (2002),
hồ Volta là một trong những hồ nhân tạo lớn nhất trên thế giới với khả năng lƣu trữ
3

2

153 tỷ m [22]. Hồ có chiều dài 400km, diện tích bề mặt 8.502 km , phục vụ cung
cấp nƣớc tƣới cho nông nghiệp [22]. Bên cạnh đó, hồ Volta còn phục vụ cấp nƣớc
phát điện, cung cấp điện cho nhiều quốc gia, tạo ra giá trị kinh tế lớn cho Ghana. Hồ
Volta có đóng góp quan trọng trong việc vận chuyển, cung cấp tuyến đƣờng thủy
cho cả hai bến phà, tàu thuyền trao đổi hàng hóa [22]. Hồ điều hòa khí hậu cho khu
vực các nƣớc xung quanh. Theo FAO (2003), với sự quản lý tốt, hồ Volta là nơi cƣ
trú của một số lƣợng lớn các loài cá, các loài thủy sản lớn, tạo nguồn lợi và thu
nhập cho các ngƣ dân địa phƣơng với ngành công nghiệp đánh bắt cá [11]. Bên
cạnh đó, theo Ntow (2003), hồ còn thu hút khách du lịch và tham quan. Tiềm năng
khai thác gỗ từ rừng ngập nƣớc dƣới hồ Volta cũng rất lớn với các loài gỗ cứng
nhiệt đới giá trị cao [20].

Hình 1.2. Hồ Volta ở Ghana
Nguồn: Tanaka và cộng sự (2002) [22]
Hồ Kariba là hồ nhân tạo lớn nhất thế giới về thể tích hồ chứa. Hồ nằm cách
thƣợng lƣu của Ấn Độ Dƣơng 1.300km, dọc theo biên giới giữa Zambia và
2

Zimbabwe. Hồ dài 223km và rộng 40km. Diện tích bề mặt hồ khoảng 5.580km với
4

3

dung lƣợng lƣu trữ là 185km . Theo Magadza (2006), hồ vừa có chức năng cung
cấp nƣớc cho thủy điện, vừa hỗ trợ phát triển ngƣ nghiệp với nguồn thủy sản phong
phú, đặc biệt là các loài cá. Hồ còn là công viên giải trí cần đƣợc bảo tồn ở
Zimbabwe [18].

Hình 1.3. Hồ Kariba ở Zimbabwe
Nguồn: Magadza (2006) [18]
Hồ Rudolf còn gọi là hồ Turkana, lớn thứ tƣ trong số các hồ ở phía Đông
châu Phi. Theo Encyclopaedia Britannica, 2016, hồ Rudolf nằm ở miền Bắc Kenya
2

kéo dài tới phía Bắc Ethiopia. Hồ có diện tích 6.504 km , chiều dài 248km, rộng
khoảng 16-32km, sâu tới 73m [29]. Hồ là hồ nƣớc lợ, phong phú các loài cá, tính
đa dạng sinh học cao, phục vụ nƣớc tƣới cho nông nghiệp [29].

Hình 1.4. Hồ Rudolf ở phía Đông châu Phi
Nguồn: Theo Encyclopaedia Britannica, 2016 [29]
5


1.1.2. Tại Việt Nam
Việt Nam là một trong số ít quốc gia ở Đông Nam Á có hệ thống thủy lợi
tƣơng đối hoàn chỉnh, với hàng ngàn hệ thống công trình thủy lợi lớn, vừa và nhỏ
để cấp nƣớc tƣới, tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và cung
cấp nƣớc phục vụ sinh hoạt và công nghiệp, phòng chống lũ lụt, úng ngập, hạn hán,
góp phần bảo vệ môi trƣờng. Theo thống kê của Tổng cục Thủy lợi (2014), cả nƣớc
có khoảng 6.663 hồ chứa thủy lợi để phục vụ cho phát triển sản xuất nông nghiệp

và đáp ứng nhu cầu cấp nƣớc phục vụ công nghiệp, nông nghiệp và dân sinh [8].
Tổng hợp dung tích các hồ chứa trong cả nƣớc đƣợc thể hiện ở Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Tổng số các hồ chứa phân theo dung tích chứa
STT
1
>100
2
10 - 100
3
3
4
1
5
0,5 6
0,2 7
<0,2
Nguồn: Tổng cục Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2014) [8]
3

Hầu hết các hồ chứa có dung tích dƣới 0,2 triệu m (3.285 hồ) chiếm xấp xỉ
3

50%, kế đến là hồ có dung tích 0,2 - 0,5 triệu m (1.743 hồ) chiếm 26%, còn lại là
3

các hồ có dung tích từ 0,5 - trên 100 triệu m . Có thể thấy, hồ có dung tích càng lớn,
số lƣợng càng ít.
Một số hồ chứa tự nhiên lớn nhƣ hồ Ba Bể ở Bắc Kạn có diện tích 450 ha,
hồ Chu ở Vĩnh Phúc có diện tích 300 ha,… Một số hồ chứa nhân tạo có diện tích
lớn nhƣ: hồ Cẩm Sơn ở Bắc Giang có diện tích 2.630 ha, hồ Núi Cốc ở Thái

Nguyên có diện tích 2.580 ha, hồ Thác Bà ở Yên Bái có diện tích 23.400 ha, hồ Hòa
Bình ở Hòa Bình có diện tích 72.800 ha, hồ Trị An ở Đồng Nai có diện tích 10.000
ha [31],…

6

- 10
-3


Các hồ chứa có vai trò quan trọng trong tƣới tiêu nông nghiệp, nuôi trồng
khai thác thủy sản, khai thác thủy điện, phát triển du lịch,... ngoài ra các hồ chứa
còn giữ vị trí quan trọng trong việc điều hòa sinh thái, bảo vệ môi trƣờng sống của
con ngƣời. Trong những năm gần đây khi mà thiên tai diễn biến ngày càng phức
tạp, vai trò của những hồ chứa nƣớc càng trở nên quan trọng hơn. Tuy nhiên, do
việc sử dụng nƣớc ngày một gia tăng nên có sự mất cân bằng nƣớc giữa hai mùa
mƣa và khô dẫn đến sự thiếu hụt nghiêm trọng tài nguyên nƣớc mùa khô, không
chỉ vậy việc khai thác và bảo vệ nguồn nƣớc chƣa đƣợc trú trọng nên chất lƣợng
nƣớc ngày càng suy giảm, ảnh hƣởng đến đời sống ngƣời dân.
1.2. Hiện tƣợng suy giảm ôxy của các đập tại Việt Nam
Hiện nay, trừ vùng đồng bằng Nam Bộ, có tổng cộng 651 đập với chiều cao
từ 15m trở lên đang đƣợc xây dựng, quy hoạch tại 41 tỉnhtrong 63 tỉnh thành của
Việt Nam. Cụ thể, số đập hiện hữu đã có là 619 đập, số đập đang xây dựng là 18
đập, có quy hoạch xây dựng trong thời gian tới là 13 đập và 01 đập chƣa rõ quy
hoạch [14].
Trong số này, tình hình xây dựng các đập có chiều cao 25m trở lên là các đập
đƣợc đánh giá dễ xảy ra hiện tƣợng phân tầng đƣợc tổng hợp trong hình 1.1. Từ
biểu đồ có thể nhận thấy giai đoạn từ năm 1963 đến năm 1996 chủ yếu xây dựng
các đập có chiều cao đập chính H<25m nhƣng thời điểm từ năm 1996 đến năm
2012 số lƣợng đập đƣợc xây dựng có chiều cao đập chính H>25m lại vƣợt trội,

đỉnh điểm nhất là giai đoạn từ năm 2008 đến năm 2012 khi số lƣợng đập có H>25m
lớn gấp 2 - 3 lần số lƣợng đập có H<25m. Nhƣ vậy việc xây dựng đập có chiều cao
đập chính lớn hơn 25m đang tăng lên đáng kể trong những năm gần đây. Chi tiết số
lƣợng đập lớn phân theo năm xây dựng đƣợc trình bày trên Hình 1.5.

7


Hình 1.5. Số lƣợng đập lớn phân theo năm xây dựng
Nguồn: Hoang Thi Thu Huong et. Al., 2013 [14]

Nhằm nghiên cứu khả năng xảy ra phân tầng theo phƣơng pháp thủy lực
học, nhóm nghiên cứu của Hoàng Thị Thu Hƣơng [2] đã ƣớc tính tỷ lệ thay nƣớc
trong hồ đập và phân tích mối quan hệ giữa tỷ lệ này với chiều cao đập.
Tỷ lệ thay nƣớc đƣợc tính theo công thức sau:

α=

(1)

Trong đó:
α: Tỷ lệ thay nƣớc (chỉ số α đƣợc lấy theo bảng 1.2)
Q0: Lƣu lƣợng đầu vào theo năm
Qo＝I*A*r (2)
I: Tổng lƣợng mƣa năm I (mm)
2

A: Diện tích lƣu vực (m )
r: Tỷ lệ chảy thoát
V0: Tổng trữ lƣợng nƣớc

8


Bảng 1.2. Chỉ tiêu phân định trạng thái phân tầng dựa trên
tỷ lệ thay nƣớc α của hồ đập

Nguồn: Bộ Đất đai, cơ sở hạ tầng, giao thông vận tải và du lịch Nhật Bản (2005) [19]

Nhƣ vậy, các đập đƣợc dự đoán xảy ra hiện tƣợng phân tầng là các đập có
số lần thay nƣớc (tỷ lệ thay nƣớc α) nhỏ hơn 10. Chỉ tiêu này đƣợc sử dụng để
đánh giá các đập loại phân tầng theo quy mô xây dựng. Có tổng cộng 175 đập có
chiều cao từ 25m trở lên và tỷ lệ thay nƣớc (α) nhỏ hơn 10, chiếm khoảng 27%
tổng số đập. Đây là các đập có khả năng xảy ra sự phân tầng làm phát sinh hiện
tƣợng suy giảm ôxy tại tầng nƣớc sâu. Trong đó, tỉnh Hòa Bình có 26 đập bao gồm
10 đập có chiều cao từ 25m trở lên, đứng thứ sáu trong số các tỉnh có nhiều đập có
nguy cơ suy giảm ôxy tại Việt Nam. Thông tin về các đập tại Việt Nam và dự đoán
số lƣợng đập có vấn đề đƣợc thể hiện ở bảng 1.3.
Bảng 1.3. Thống kê thông tin về các đập tại Việt Nam và dự đoán số lƣợng đập
có vấn đề
STT

Tỉnh

1

Hà Giang

2

Cao Bằng

3

Lai Châu

4

Điện Biên

5

Lào Cai

6

Yên Bái

7

Tuyên Quang

8

Bắc Kạn

9

Thái Nguyên

10

Lạng Sơn


11

Sơn La

12

PhúThọ

9


STT

Tỉnh

13

Vĩnh Phúc

14

Hà Nội

15

Bắc Giang

16

Quảng Ninh

17

Hòa Bình

18

Thanh Hóa

19

Nghệ An

20

Hà Tĩnh

21

Quảng Bình

22

Quảng Trị

23

Thừa Thiên Huế

24

Đà Nẵng

25

Quảng Nam

26

Quảng Ngãi

27

Bình Định

28

Phú Yên

29

Khánh Hòa

30

Kon Tum

31

Gia Lai

32

Đắk Lắk

33

Đắk Nông

34

Lâm Đồng

35

Ninh Thuận

36

Bình Thuận

37

Tây Ninh

38

Bình Phƣớc

39

Bình Dƣơng

40

Đồng Nai

41

Vũng Tàu
Tổng cộng

Nguồn: Shinya Fukuju (2016) [2]
Ghi chú: Bao gồm các đập hiện hữu và các đập khác (đang xây dựng, đã có quy hoạch, v.v…)

10


1.3. Chất lƣợng nƣớc hồ chứa, các quá trình xảy ra trong hồ
1.3.1. Các vấn đề liên quan đến chất lượng nước hồ chứa
Hồ chứa có vai trò quan trọng, tuy nhiên, chất lƣợng nƣớc tại các hồ chứa
ngày càng suy giảm do ảnh hƣởng bởi các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp,
nuôi trồng thủy sản,… làm gia tăng các chất ô nhiễm trong nƣớc, gây ra tình trạng
phú dƣỡng, làm phát triển tảo độc và thực vật phù du, làm suy giảm oxi trong

nƣớc, gây chết các loài động vật thủy sinh, ảnh hƣởng xấu tới hoạt động nuôi trồng
thủy sản, gây mùi trong nƣớc làm ảnh hƣởng tới hoạt động cấp nƣớc [30]. Đặc biệt
hiện tƣợng suy giảm ôxy tại một số hồ đập có độ sâu lớn cũng gây ra rất nhiều vấn
đề nghiêm trọng. Hiện tƣợng ô nhiễm tại các hồ chứa có thể kể đến bao gồm hai
dạng chính: ô nhiễm hữu cơ, chất dinh dƣỡng và ô nhiễm vô cơ.
Ô nhiễm hữu cơ, chất dinh dƣỡng: chủ yếu do hydrocarbon, hàm lƣợng

nitơ, photpho vƣợt quá mức cho phép điển hình là tại hồ Trị An, tỉnh Đồng Nai và
2

hồ Dầu Tiếng, tỉnh Tây Ninh.Hồ Trị An với diện tích mặt nƣớc 323 km và tổng
3

dung tích hồ lên đến 2,76 tỷ m , đã và đang góp phần rất lớn vào việc sản xuất điện
năng (1,7 tỷ kWh mỗi năm), cấp nƣớc cho nông nghiệp, sinh hoạt, đẩy mặn, điều
tiết lũ,… góp phần rất lớn trong việc phát triển kinh tế, xã hội cho các tỉnh miền
Đông Nam Bộ. Tuy nhiên môi trƣờng nƣớc hồ đang bị ô nhiễm với hàm lƣợng sắt
trong nƣớc cao, hàm lƣợng tổng P có trị số trung bình khoảng 0,6 mg/l. Hàm lƣợng
tổng N có trị số trung bình khoảng 0,65 mg/l, lớn nhất 0,80 mg/l, vƣợt giới hạn cho
phép nhiều lần. Nguyên nhân là do quá trình bồi lắng lòng hồ, quá trình khai thác
vùng bán ngập của lòng hồ vào sản xuất nông nghiệp, nuôi thủy sản một cách ồ ạt,
chất thải từ các nguồn dân cƣ, chợ xung quanh hồ. Hồ bị ô nhiễm đã ảnh hƣởng rất
lớn đến chất lƣợng nƣớc sinh hoạt, hoạt động nuôi cá trong lòng hồ bị ngƣng trệ
[9].

11


Hình 1.6. Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc tại hồ Trị An, tỉnh Đồng Nai
Nguồn: Bùi Đức Tuấn (2007) [9]

3

Hồ Dầu Tiếng, tỉnh Tây Ninh có dung tích 1.580 triệu m , có vai trò điều tiết
nhiều năm nƣớc sông Sài Gòn, tƣới 93.000ha đất nông nghiệp huyện Tân Biên,
Châu Thành, Bến Cầu, Dƣơng Minh Châu, Phú Khƣơng, Gò Dầu, Trảng Bảng, thị
xã Tây Ninh, cấp nƣớc cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp trong vùng hằng năm
khoảng 100 triệu m³. Hiện tại chất lƣợng nƣớc hồ không đảm bảo, chỉ tiêu chất
lƣợng nƣớc nhƣ amoniac, chì vƣợt quá cho phép. Hàm lƣợng nitơ, photpho ở mức
cao, tổng P có trị số trung bình khoảng 0,6 mg/l, lớn nhất 1,8 mg/l. Hàm lƣợng tổng
N có trị số trung bình khoảng 7,2 mg/l, lớn nhất 23 mg/l. Hồ bị ô nhiễm phú dƣỡng
nghiêm trọng. Vi khuẩn lam trong hồ Dầu Tiếng có chứa độc tố khá cao, tiềm ẩn
nguy cơ ngộ độc trong nguồn nƣớc cho ngƣời dân địa phƣơng và khu vực hạ du
sông Sài Gòn. Bên cạnh đó, hiện tƣợng cá chết do vi khuẩn lam bùng phát cũng đã
đƣợc ghi nhận ven hồ Dầu Tiếng. Nguyên nhân đƣợc xác định là do lòng hồ có gần
1.500 bè cá, 20 trại heo xả trực tiếp chất thải chăn nuôi xuống lòng hồ [6].
Ô nhiễm vô cơ: chủ yếu do chất thải từ các ngành công nghiệp luyện kim và

các công nghiệp khác chứa các chất Zn, Cr, Ni, Cd, Mn, Cu, Hg,… điển hình nhƣ
12


tại hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn. Hồ Ba Bể là một trong mƣời hồ nƣớc ngọt có trữ
lƣợng lớn nhất thế giới. Hồ có bề mặt rộng hơn 500 ha, nơi dài nhất đo đƣợc hơn 8
3

km, độ sâu trung bình là từ 20 đến 35m, dung tích 90 triệu m khối nƣớc [30]. Chất
lƣợng nƣớc hồ Ba Bể nhìn chung khá tốt, tuy nhiên do khai thác quặng quanh khu
vực hồ Ba Bể dẫn đến tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm nƣớc cao, từ giữa tháng 8 năm
2008, công ty Narihamico đã tiến hành khai thác khoáng sản tại mỏ sắt Pù Ổ Khuổi Giang (xã Đồng Lạc), gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới cuộc sống của ngƣời
dân cũng nhƣ cảnh quan sinh thái của hồ Ba Bể. Pù Ổ là khu mỏ ở đầu nguồn khe

Khuổi Giang - nơi cung cấp nƣớc cho suối Bó Lù chảy vào hồ Ba Bể. Việc khai
thác quặng bằng máy với công suất lớn đã đẩy khối lƣợng bùn đất lớn dồn xuống
chân núi, đổ vào khe Khuổi Giang, rồi theo suối Bó Lù chảy vào hồ Ba Bể gây ô
nhiễm cục bộ, hơn nữa hiện tƣợng bồi lắng đang làm diện tích hồ bị thu hẹp.

Hình 1.7. Nƣớc thải rửa quặng đƣợc xả thẳng ra suối dẫn vào Hồ Ba Bể
Nguồn: RFA, 2011 [30]

13


1.3.2. Ô nhiễm do thiếu khí tại các hồ chứa
1.3.2.1. Trên thế giới
Theo nghiên cứu của Zaw và Chiswell (1995), nghiên cứu về thay đổi của Fe
và Mn trong các tầng nƣớc của hồ chứa phân tích dựa trên quang phổ điện tử [23].
Theo đó, mẫu đƣợc lấy ở các độ sâu và thời gian khác nhau trong hồ chứa Bắc Pine
ở Australia. Các mẫu đƣợc lấy là các mẫu đại diện với số lƣợng lớn. Kết quả cho

thấy, Fe

3+

của nƣớc hồ chiếm hàm lƣợng ƣu thế trong bất cứ mùa nào trong năm trong

2+

khi Fe đƣợc tìm thấy nhiều nhất ở lớp đáy hồ (lớp nƣớc phía dƣới hồ). Vào mùa hè,
2+

các tỉ lệ của hợp chất chứa Mn , Mn

3+

và Mn

4+

khác nhau trong hồ, Mn

thếở lớp nƣớc trên cùng (lớp epilimnion trong khi cảMn

2+

4+

và Mn

4+

chiếm ƣu

chiếm

ƣu thế ở lớp giữa (lớp metalimnion) và lớp dƣới (lớp hypolimnion). Phần lớn
4+

Mn đƣợc tìm thấy trong suốt thời gian nghiên cứu sau các đợt mƣa lớn và trong
mùa đông [23].
Phát triển nghiên cứu về Fe và Mn trong nƣớc hồ, Zaw và Chiswell (1999)
đã tiến hành nghiên cứu sự thay đổi và phân đoạn các hợp chất của Fe và Mn trong

các tầng nƣớc từ mẫu nƣớc hồ chứa Hinze ở Australia, sử dụng quang phổ hấp thụ
nguyên tử (AAS), cộng hƣởng quang phổ (EPRS), lọc gen, trao đổi sắc ký, siêu
lọc…[24]. Mẫu nƣớc phân tích đƣợc lấy ở độ sâu và thời gian khác nhau trong
năm, mẫu nƣớc đã đƣợc lọc tạp chất và mẫu cột nƣớc, mẫu trầm tích cũng đƣợc
phân tích. Thông số liên quan chất lƣợng nƣớc nhƣ nhiệt độ, DO, pH, độ màu, độ
đục, độ dẫn điện và độ kiềm cũng đƣợc xác định. Sau thời gian mƣa lớn, xói mòn,
nƣớc xáo trộn liên tục làm tăng oxi tầng mặt, kết quả thu đƣợc trƣớc và sau quá
trình thông khí nhân tạo cho thấy sự phân cấp về lƣợng Fe và Mn hòa tan trong các
tầng nƣớc, nồng độ của các kim loại này gia tăng ổn định qua các năm tiếp theo.
Theo độ sâu của hồ hàm lƣợng Fe và Mn tăng do hàm lƣợng oxi giảm dẫn đến sự
tồn tại ở dạng khử (Fe

2+

2+

và Mn ) của các kim loại này ở tầng đáy. Nghiên cứu này

có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình quản lý nguồn nƣớc và xử lý nƣớc từ việc
giảm hàm lƣợng Fe và Mn trong nƣớc hồ ở tầng đáy thông qua cấp khí [24].

14