Đánh giá nguy cơ phú dưỡng tại vùng đất ngập nước xã cẩm thanh, thành phố hội an, tỉnh quảng nam dựa vào chỉ số dinh dưỡng vollenweider (trix)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH MÔI TRƯỜNG

THI THỊ HOÀNG LINH

ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ PHÚ DƯỠNG TẠI VÙNG ĐẤT
NGẬP NƯỚC XÃ CẨM THANH, THÀNH PHỐ HỘI AN,
TỈNH QUẢNG NAM DỰA VÀO CHỈ SỐ DINH DƯỠNG
VOLLENWEIDER (TRIX)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng - Năm 2016


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH MÔI TRƯỜNG

THI THỊ HOÀNG LINH

ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ PHÚ DƯỠNG TẠI VÙNG ĐẤT
NGẬP NƯỚC XÃ CẨM THANH, THÀNH PHỐ HỘI
AN, TỈNH QUẢNG NAM DỰA VÀO CHỈ SỐ DINH
DƯỠNG VOLLENWEIDER (TRIX)

Ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG

Người hướng dẫn: TS. Đồn Thanh Phương

Niên khóa 2012 - 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng
được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả khóa luận

THI THỊ HOÀNG LINH


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp này tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu
sắc đến cơ TS. Đồn Thanh Phương đã hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tôi
trong suốt hơn hai năm qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Sinh – Môi
trường, trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho tôi
học tập, nghiên cứu và hồn thành khóa luận này.
Đồng thời tơi cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè và tập thể lớp 12CTM đã
động viên, khích lệ và giúp đỡ tơi trong suốt bốn năm qua.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 10 tháng 05 năm 2016
Sinh viên

Thi Thị Hoàng Linh


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................... 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 4
1.1 PHÚ DƯỠNG NGUỒN NƯỚC .............................................................. 4
1.1.1 Phú dưỡng và một số khái niệm liên quan ........................................ 4
1.1.2 Hiện trạng phú dưỡng nguồn nước trên thế giới và Việt Nam ......... 5
1.1.3 Các nguồn dinh dưỡng gây phú dưỡng nước và tác động của phú
dưỡng đến hệ sinh thái ...................................................................................... 7
1.1.4 Cơ chế của hiện tượng phú dưỡng................................................... 11
1.2 CHỈ SỐ DINH DƯỠNG TRIX.............................................................. 12
1.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển ...................................................... 12
1.2.2 Mục đích của việc áp dụng chỉ số TRIX ......................................... 13
1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG CHỈ SỐ DINH DƯỠNG
TRIX ĐỂ ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ PHÚ DƯỠNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ
VIỆT NAM..................................................................................................... 13
1.3.1 Trên thế giới .................................................................................... 13
1.3.2 Tại Việt Nam ................................................................................... 15
1.4 XÃ CẨM THANH, THÀNH PHỐ HỘI AN, TỈNH QUẢNG NAM . 16
1.4.1 Giới thiệu sơ lược về xã Cẩm Thanh, Hội An, Quảng Nam ........... 16
1.4.2 Giới thiệu về vùng đất ngập nước xã Cẩm Thanh, Hội An, Quảng Nam17


CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 19

2.1. ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ............ 19
2.1.1. Đối tượng ........................................................................................ 19
2.1.2. Thời gian ......................................................................................... 19
2.1.3. Địa điểm nghiên cứu ...................................................................... 19
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................. 19
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................... 20
2.3.1. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa ......................................... 20
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu ngoài thực địa ................. 20
2.3.3. Phương pháp phân tích mẫu nước .................................................. 22
2.3.4. Phương pháp tính tốn chỉ số dinh dưỡng TRIX ........................... 24
2.3.5.Phương pháp xử lý số liệu và biểu diễn kết quả nghiên cứu........... 25
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ....................... 26
3.1. Kết quả phân tích chỉ tiêu lý, hóa của mơi trường nước mặt tại xã
Cẩm Thanh .................................................................................................... 26
3.1.1 Hàm lượng N-NO3- môi trường nước mặt tại xã Cẩm Thanh ......... 26
3.1.2. Hàm lượng N-NO2-môi trường nước mặt tại xã Cẩm Thanh ......... 28
3.1.3. Hàm lượng N-NH4+môi trường nước mặt tại xã Cẩm Thanh ........ 29
3.1.4. Hàm lượng P-PO43- môi trường nước mặt tại xã Cẩm Thanh ........ 31
3.2. Đánh giá tình trạng dinh dưỡngcủa nước mặt tại xã Cẩm Thanh.... 35
3.2.1. Đánh giá tình trạng dinh dưỡng tại xã Cẩm Thanh vào đợt 1 ........ 39
3.2.2. Đánh giá nguy cơ phú dưỡng tại xã Cẩm Thanh vào đợt 2 ........... 40
3.2.3. So sánh nguy cơ phú dưỡng tại xã trong đợt 1 và đợt 2................. 41
3.3. Tương quan giữa chỉ số dinh dưỡng TRIX với các thông số DIN, DIP.... 42
3.4. Tương quan giữa chỉ số dinh dưỡng TRIX với thông số Chlorophyll-a .. 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 45
KẾT LUẬN .................................................................................................... 45


KIẾN NGHỊ ................................................................................................... 45
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................... 47

PHỤ LỤC


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

Chl-a

Sắc tố Chlorophyll-a

Cs

Cộng sự

ESS

Environmental Sciences Section

HST

Hệ sinh thái

N-NO3-

Hàm lượng nitơ dưới dạng nitrat

N-NH4-

Hàm lượng nitơ dưới dạng amoni

N-NO2-

Hàm lượng nitơ dưới dạng nitrit

P-PO43-

Hàm lượng photpho trong photphat

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

RNM

Rừng ngập mặn

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

TSI

True Strength Index

WHO

World Health Organization

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Số hiệu

Tên bảng

bảng

Trang

2.1.

Mơ tả vị trí lấy mẫu

21

2.2.

Các phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm

24

2.3.

Thang đánh giá các mức dinh dưỡng theo chỉ số dinh
dưỡng TRIX

25

3.1.

Chất lượng nước mặt tại xã Cẩm Thanh trong đợt 1

38

3.2.

Chất lượng nước mặt tại xã Cẩm Thanh trong đợt 2

39

3.3.

Kết quả tính tốn chỉ số TRIX

41

Kết quả tính tốn TRIX và đánh giá tình trạng dinh
3.4.

dưỡng của nước mặt trong đợt 1 và đợt 2 tại xã Cẩm
Thanh

43


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Số hiệu

Tên bảng

bảng
1.1.
1.2.
2.1.
3.1.

3.2.

3.3.

3.4.

Quy trình phú dưỡng hóa qua các giai đoạn
Sơ đồ tác động của phú dưỡng hóa đến dây chuyền thực
phẩm trong hệ sinh thái nước
Địa điểm thu mẫu ngoài thực địa tại xã Cẩm Thanh
Hàm lượng N-NO3- môi trường nước mặt trong đợt 1 và
đợt 2
Hàm lượng N-NO2- môi trường nước mặt trong đợt 1 và
đợt 2
Hàm lượng N-NH4+ môi trường nước mặt trong đợt 1 và
đợt 2
Hàm lượng P-PO43- môi trường nước mặt trong đợt 1 và
đợt 2

Trang

4
9
20
27

28

30

31

3.5.

Chỉ số dinh dưỡng TRIX môi trường nước mặt vào đợt 1

42

3.6.

Chỉ số dinh dưỡng TRIX môi trường nước mặt vào đợt 2

43

3.7.

Chỉ số dinh dưỡng TRIX môi trường nước mặt trong đợt 1
và đợt 2

44

3.8.

Tương quan giữa chỉ số TRIX với thông số DIN và DIP

45

3.9.

Tương quan giữa chỉ số TRIX với thông số Chlorophyll-a

46


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các hệ sinh thái trên Trái đất có cấu trúc và chức năng giống như một cơ
thể sống, điều đó thể hiện ở năng suất, tính đa dạng và khả năng phục hồi tự
điều chỉnh khi có tác động (stress) từ bên ngồi. Trước đây khi đánh giá hệ
sinh thái, các nhà khoa học chỉ tập trung vào biểu hiện bệnh lý ở bên ngoài để
đưa ra các biện pháp khắc phục và điều trị. Tuy nhiên trong khoảng vài thập
niên trở lại đây, khái niệm sức khỏe hệ sinh thái được giới thiệu và áp dụng
rộng rãi, đó là khả năng duy trì các chức năng và cấu trúc của HST theo thời
gian khi đối mặt với các stress [31], [34]. Đô thị hóa – cơng nghiệp hóa là xu
hướng tất yếu của một nền kinh tế phát triển, tuy nhiên quá trình này ln
đồng nghĩa với q trình làm biến đổi mơi trường tự nhiên, ở cả hai khuynh
hướng tích cực và tiêu cực [11]. Bên cạnh những thành tựu đạt được, hiện nay
cả thế giới đang phải đối mặt với nguy cơ tiềm ẩn về sự thay đổi trong cấu
trúc và chức năng của các HST. Do đó, đánh giá sức khỏe hệ sinh thái là nhu

cầu thiết yếu để biết tình trạng hiện nay của HST như thế nào và khả năng
phục hồi của hệ sau các stress [30], [34]. Trên thế giới có rất nhiều phương
pháp được sử dụng để đánh giá sức khỏe hệ sinh thái như dựa vào các chỉ tiêu
lý hóa, chỉ số EHI, động vật khơng xương sống,... và một trong số đó là đánh
giá nguy cơ phú dưỡng.
Phú dưỡng nguồn nước là một phản ứng của HST khi nồng độ các chất
dinh dưỡng trong hồ tăng cao làm bùng phát các loại thực vật nước dẫn đến
mất cân bằng giữa năng suất sơ cấp và năng suất thứ cấp [2], [38]. Quá trình
này là nguyên nhân gây phá vỡ sự cân bằng của các HST thủy sinh kéo theo
những mất mát đa dạng sinh học và suy giảm chức năng của HST. Tuy nhiên
đây lại là một quá trình lâu dài, xảy ra mà khơng có dấu hiệu nhận biết rõ
ràng, đến khi HST vượt ngưỡng tự phục hồi thì nó đã để lại nhiều tổn thất


2

nghiêm trọng cho mơi trường, có thể gây mất HST trong tương lai [2], [32],
[38].
Hiện nay có rất nhiều phương pháp được sử dụng để đánh giá mức độ
phú dưỡng, chủ yếu dựa vào các tham số về tổng lượng muối photpho, muối
nitơ, diệp lục Chlorophyll-a, độ đục [38]. Song song với những phương pháp
trên, mức độ phú dưỡng nước cịn được tính dựa trên chỉ số dinh dưỡng TRIX
do Vollenweider đề xuất năm 1998. Đây là chỉ số đặc trưng sử dụng để tính
tốn mức độ dinh dưỡng ở khu vực cửa sơng và vùng ven biển, có tính khái
quát cao và là nguồn thông tin phù hợp cho cộng đồng về môi trường nước
[26], [36].
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tơi thực hiện đề tài “Đánh giá nguy
cơ phú dưỡng tại vùng đất ngập nước xã Cẩm Thanh, thành phố Hội An,
tỉnh Quảng Nam dựa vào chỉ số dinh dưỡng Vollenweider (TRIX)”.
2. Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá nguy cơ phú dưỡng nguồn nước tại vùng đất ngập nước xã
Cẩm Thanh, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam dựa vào chỉ số dinh dưỡng
TRIX, làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các biện pháp kiểm sốt phú
dưỡng tại địa phương một cách hợp lí.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.1 Ý nghĩa khoa học
Kết quả của đề tài sẽ góp phần làm cơ sở khoa học cho việc ứng dụng
chỉ số dinh dưỡng TRIX tại vùng cửa sông ven biển ở Việt Nam.
Nghiên cứu cung cấp những số liệu ban đầu về nồng độ Chlorophyll-a
trong nước mặt tại xã Cẩm Thanh, yếu tố chính tác động đến phú dưỡng.
3.2 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của đề tài là thông tin tin cậy cập nhật chất lượng nước và tình
trạng dinh dưỡng tại xã Cẩm Thanh cho các nhà quản lý và người dân địa
phương.


3

Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu có thể đóng góp vào cơng tác quản lý
và bảo vệ nguồn nước cũng như làm cơ sở cho các cấp ban ngành tham khảo
để hoạch định các chủ trương, chính sách nhằm khắc phục suy thối mơi
trường nước, phục vụ cho mục tiêu đưa Hội An trở thành thành phố sinh thái.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 PHÚ DƯỠNG NGUỒN NƯỚC
1.1.1 Phú dưỡng và một số khái niệm liên quan

Theo Lê Huy Bá (Sinh thái mơi trường ứng dụng, 2000): “Phú dưỡng
hóa (Eutrophication) được định nghĩa như là sự làm giàu nước quá mức bởi
những chất dinh dưỡng vô cơ cùng với dinh dưỡng có nguồn gốc từ thực vật.
Thơng thường đó là muối nitrat và phosphat” [2]. Hiện tượng dư thừa chất
dinh dưỡng này diễn ra chậm, dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của một số
lồi thực vật thủy sinh ảnh hưởng đến cân bằng sinh học của HST (Hình 1.1)
[9].

Hình 1.1. Quy trình phú dưỡng hóa qua các giai đoạn


5

Phú dưỡng hóa được gọi là nhân tạo nếu do con người gây ra và gọi là tự
nhiên nếu không phải do con người gây ra.
1.1.2 Hiện trạng phú dưỡng nguồn nước trên thế giới và Việt Nam
Vấn đề ô nhiễm nguồn nước ngày càng trở nên nghiêm trọng do các chất
thải từ nhiều hoạt động phát triển kinh tế gây ra. Đặc biệt ô nhiễm dinh dưỡng
đang làm cho chất lượng nước thay đổi theo chiều hướng tiêu cực kể cả cho
các mục đích sử dụng nước và các hệ sinh thái nước. Một trong những hậu
quả chính của ô nhiễm dinh dưỡng là hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước.
Hiện tượng này không chỉ tác động đến lý – hóa tính của nước mà cịn thay
đổi cả hệ động, thực vật trong các HST nước ở Việt Nam và trên toàn thế
giới.
Ngày nay, phú dưỡng đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng có quy mơ
tồn cầu. Các điều tra từ Chương trình mơi trường Liên hợp quốc (UNEP)
cho thấy khoảng 30 – 40% trong số các hồ và hồ chứa trên toàn thế giới đã bị
ảnh hưởng ít nhiều bởi phú dưỡng nguồn nước. Quá trình này có thể được
minh họa bằng trường hợp của biển Đen. Biển Đen là một biển nội địa được
nối với Địa Trung Hải qua eo biển Bosporus và biển Marmara với hai trong

số các con sông lớn nhất tại châu Âu đổ trực tiếp vào nó là sơng Danube và
Dneiper, có hơn 162 triệu người dân sống tại lưu vực các con sơng này. Hằng
năm, có 60.000 tấn photpho và 340.000 tấn nitơ vơ cơ hịa tan đổ vào biển
Đen gây hiện tượng nước nở hoa, ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn đồng thời sản
sinh ra nhiều khí độc gây mùi hôi thối [35].
Ở châu Âu, hiện tượng phú dưỡng tạo thành một mối đe dọa nghiêm
trọng đối với nhiều hồ nước như hồ Pamvotis ở Tây Bắc Hy Lạp đã và đang
bị phú dưỡng trong vòng 40 năm qua [33]. Nghiên cứu của Garg và cs vào
năm 2002 tại ba hồ Upper, Lower và Mansarovar của Ấn Độ đã đánh giá khả
năng sản xuất của các HST này và đưa ra kết luận hồ Mansarovar giàu dinh
dưỡng nhất [24]. Nhiều vùng cửa sông và các vịnh đã bị ô nhiễm nặng do các


6

sản phẩm phân bón từ lục địa đổ ra. Ở Thụy Điển, năm 1989 khoảng 26%
tổng nitơ gây ô nhiễm các vùng biển có nguồn gốc từ nơng nghiệp, 23% từ
rừng và lâm nghiệp, 10% lắng đọng từ khí quyển, 8% từ các thủy vực, 19% từ
nước thải đô thị và nông thôn, 4% từ công nghiệp và 10% từ các nguồn khác.
Ngồi phân bón thì ngun nhân phổ biến gây phú dưỡng cho các thủy vực là
các chất thải từ các bãi chăn nuôi gia súc, gia cầm. Ở Anh, các bãi chăn thả
đóng góp tới 20% vào hiện tượng phú dưỡng [9]. Tại Nam Phi, nghiên cứu
của De Villiers và cs vào năm 2007 báo cáo rằng tại tất cả các trạm giám sát
trên sông Berg ở các giai đoạn đều ưu tiên tính tốn nồng độ của photpho
tổng và cho thấy sự gia tăng đáng kể của photphat trong nước sơng trong
vịng hơn 20 năm qua, chủ yếu do các hoạt động của con người [20].
Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp và ban ngành đã có nhiều cố gắng
trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ mơi trường, nhưng tình
trạng ô nhiễm nước vẫn là vấn đề rất đáng lo ngại, đặc biệt là phú dưỡng.
Tốc độ cơng nghiệp hóa và đơ thị hóa nhanh cùng với sự gia tăng dân số

đã gây sức ép nặng nề lên tài nguyên nước ở Việt Nam, đặc biệt ở lưu vực
sông Hồng, sơng Đồng Nai – Sài Gịn, đồng bằng sơng Cửu Long và ven biển
miền Trung. Tại các khu vực này mật độ dân cư cao nhưng hệ thống xử lý
nước trước khi thải ra mơi trường vẫn cịn hạn chế, phần lớn lượng nước thải
sinh hoạt, công nghiệp và một phần chất thải rắn đổ vào sông, hồ gây ô nhiễm
nghiêm trọng [16].
Theo Báo cáo hiện trạng môi trường Việt Nam (2005) việc tiếp nhận
nước thải với hàm lượng dinh dưỡng cao đã gây phú dưỡng cho hầu hết các
hồ ở Hà Nội và các khu dân cư, đô thị khác. Điều này gây nên hiện tượng nở
hoa thực vật nổi ở các hồ nội địa trong đó có nhóm tảo lam tấm (Microcystis
spp.) là loại tảo độc nguy hại tới môi trường sống của nhiều loại động vật
thủy sinh và chất lượng nước. Khu vực nội thành của các thành phố lớn như
Hà Nội, Hải Phòng, thành phố Hồ Chí Minh có hệ thống các ao hồ là nơi tiếp


7

nhận và vận chuyển chất thải của khu công nghiệp, dân cư có mức độ ơ nhiễm
cao gấp 5 – 10 lần, các hồ này phần lớn ở trong tình trạng giàu dinh dưỡng
[1].
Theo kết quả nghiên cứu của Viện Kỹ thuật Nhiệt đới và Bảo vệ Môi
trường năm 2004 đã ước tính tải lượng nitơ và photpho đưa vào hồ Xuân
Hương tương ứng khoảng 16,5-241 g/m2/năm và 1,6-13 g/m2/năm. Vào cuối
tháng 12/2010 tiến hành đóng van tích nước thì sau đó 2 tháng đã xảy ra hiện
tượng tảo nở hoa và đến tháng 10/201, tảo bùng nổ với mức độ nghiêm trọng.
Ngồi sự gia tăng nhanh chóng mật độ phiêu sinh thực vật thì cơ cấu lồi ưu
thế cũng thay đổi mà nguyên nhân chính là do hàm lượng và tỷ lệ các muối
dinh dưỡng trong hồ biến động [3].
Có thể nói, phú dưỡng nguồn nước là tình trạng chung của các sơng hồ ở
Việt Nam và trên tồn thế giới. Vấn đề này chỉ khác ở chỗ là mức độ phú

dưỡng và tác động của nó lên các HST tùy thuộc vào lượng chất thải độc hại
ra môi trường.
1.1.3 Các nguồn dinh dưỡng gây phú dưỡng nước và tác động của
phú dưỡng đến hệ sinh thái
a. Các nguồn dinh dưỡng gây phú dưỡng nước
Các chất dinh dưỡng vi lượng như Fe, Zn, Mo, Cu, Zn,… chỉ cần một
lượng nhỏ cho sự phát triển của tảo, nhưng sự dư thừa các chất dinh dưỡng đa
lượng như C, H, O, N, P, S,… mà đặc biệt là nitơ và photpho sẽ làm tăng
lượng rong tảo trong môi trường nước ảnh hưởng tiêu cực đến HST [2], [9].
Đa số các chất dinh dưỡng này xâm nhập vào sông hồ từ các hệ thống cống
rãnh trong các thành phố, thị trấn, các khu công nghiệp. Các nguồn này phụ
thuộc rất nhiều vào mức sống của người dân và vệ sinh trong khu vực. Ngoài
ra, chất dinh dưỡng xâm nhập từ bên ngoài do rửa trơi bề mặt, xói mịn, tiêu
nước từ rừng và đất nông nghiệp hay công nghiệp chế biến thực phẩm, bãi
chăn thả (Hình 1.2) [9], [32].


8

Các chất dinh dưỡng từ nguồn đô thị xâm nhập vào môi trường bao gồm
nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và từ nước mưa chảy tràn [2].
Nồng độ tổng N và P trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 20-85 mg/lít và
6-20 mg/lít, đây được xem là nguồn gây ơ nhiễm chính cho các khu đơ thị và
dân cư [12]. Nguồn photpho đưa vào môi trường bao gồm phân người, phân
gia súc và nước thải một số ngành công nghiệp sản xuất phân lân, công
nghiệp thực phẩm và trong nước chảy từ đồng ruộng [12]. Các nguồn dinh
dưỡng cơng nghiệp có hàm lượng khác nhau tùy thuộc vào từng ngành cơng
nghiệp, thể tích nước thải và mức độ xử lý.
Trong nông nghiệp, các chất dinh dưỡng bị mất đi từ đất trồng theo ba
cách: (1) nước thấm qua đất và mang theo những chất dinh dưỡng hòa tan, (2)

do hồn trả khơng hiệu quả cho đất những chất bài tiết của súc vật, (3) do đất
bề mặt bị xói mịn hoặc do những hạt đất nhỏ chuyển về hệ thống nước ngầm.
Trong đất nitơ và photpho hoạt động khác nhau. Nitrat tương đối lưu động
trong đất vì thế chúng dễ dàng bị mất đi nếu thực vật chưa hấp thụ kịp, đồng
thời muối nitrat tan nhanh làm cho nông nghiệp trở thành nguồn nitơ chủ yếu
gây ô nhiễm môi trường nước. Đối với photpho, chúng thường tồn tại dưới
dạng kết tủa muối sắt, canxi, nhơm do đó photpho giải phóng ra mơi trường
rất chậm [2].
Chính vì vậy, tốc độ phát triển của cơng nghiệp hóa và đơ thị hóa hiện
nay là ngun nhân chính gây ra hiện tượng dư thừa chất dinh dưỡng trong
môi trường nước, dẫn đến sự phát triển bùng nổ của các loài thực vật thủy
sinh, phá hủy sự cân bằng nội tại của HST.
b. Tác động của phú dưỡng đến hệ sinh thái
Quá trình phú dưỡng liên quan trực tiếp đến chuỗi thức ăn trong môi
trường nước. Điều này thể hiện qua sơ đồ:


9

Động vật phù du
Cá nhỏ (loại ăn cỏ)

Tảo xanh

Nitơ và photpho

Dây chuyền thực
phẩm bình thường

Dư thừa nitơ và photpho

Cá lớn (loại ăn động vật)
Cá ăn thịt

Dây chuyền thực phẩm
không cân bằng

Động vật phù du
Bùng nổ tảo xanh – lục

Phát triển cỏ, lau
sậy ven bờ

Gia tăng sinh khối tảo

Nước đục, sánh

Giảm oxy

Tăng mùi

Hình 1.2. Tác động của phú dưỡng hóa đến dây chuyền thực phẩm trong
hệ sinh thái nước [12].
Trong nước, tảo là loại sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng cacbonic hoặc
bicabonat làm nguồn carbon và sử dụng các chất dinh dưỡng vô cơ như
photpho và nitơ để phát triển. Tảo là thức ăn của động vật phù du, một số loại
cá nhỏ ăn động vật phù du và rong tảo, một số loại cá lớn lại ăn cá nhỏ. Như
vậy năng suất của dây chuyền thực phẩm phụ thuộc vào lượng nitơ và
photpho. Khi lượng nitơ và photpho trong nước cao, rong tảo phát triển mạnh
tạo ra khối lượng lớn đến mức các lồi động vật phù du khơng tiêu thụ hết,

dẫn đến làm đục nước. Đặc biệt, ở những HST nước đứng như ao, hồ có thể


10

tạo ra nước chứa đầy tảo [12]. Khi những thực vật thủy sinh này chết đi sẽ
phân hủy tạo nên khối lượng lớn các hợp chất hữu cơ. Những chất hữu cơ này
trong q trình oxy hóa sẽ tiêu thụ nhiều oxy hòa tan trong nước dẫn đến sự
thiếu hụt oxy nghiêm trọng, quá trình phân giải chất hữu cơ xảy ra theo hướng
kỵ khí, làm biến đổi hình thái một số hợp chất vô cơ trong nước như tăng
nồng độ các chất có tính khử (H2S, NH3, CH4…), tích tụ cặn lắng ở dạng khó
hịa tan làm tăng tính độc của nguồn nước, từ đó cản trở cho việc phát triển
hầu hết của các lồi cá (Hình 1.3) [9], [12]. Sự sinh sôi và phát triển với mật
độ cao tảo có thể sản sinh ra chất độc giết chết các loài động vật thủy sinh.
Những loài như Mycrocystis, Aphanizomenon và Anabaena có thể sinh ra chất
có độc tính cao đã từng được đo ở các thí nghiệm trên chuột. Chúng có thể
gây hại nhanh chóng cho gan ở nồng độ thấp và có thể nguy hại đến thần
kinh, gây bại liệt và cả cái chết chỉ sau 5 phút [2].
Bên cạnh đó, q trình tăng trưởng của thực vật trơi nổi cùng với sự phú
dưỡng hóa ln ln tạo ra những vấn đề gay cấn cho việc làm sạch nước.
Khi nguồn cung cấp nước uống và nước công nghiệp cho một vùng được lấy
từ một nguồn nước lớn, các bể lọc nước trong quá trình này dễ bị tắc nghẽn
do mật độ tảo và động vật trôi nổi quá cao làm giảm nghiêm trọng lưu lượng
nước chảy qua các nhà máy nước, gây hậu quả nghiêm trọng. Thông thường,
những tế bào nhỏ nhất thường chui qua bể lọc, làm cho nước bị đục. Những tế
bào này có thể phân hủy tạo ra mucopolysaccharidechất có khả năng tạo phức
với Fe và Al dẫn đến tăng lượng kim loại trong nước. Tảo phân hủy cịn thúc
đẩy sự sinh sơi của vi khuẩn, nấm và động vật khơng xương sống, do đó nước
có mùi vị khó chịu, ảnh hưởng đến người sử dụng [2], [12].
Ngồi ra, phú dưỡng cịn ảnh hưởng đến các giá trị thẩm mỹ và giải trí

của nước. Việc câu cá, bơi thuyền và bơi lội có thể bị cản trở do việc tạo váng
trên bề mặt khi tảo nở hoa hoặc do sự sinh sôi của tảo và thực vật bậc cao trên


11

bờ. Các loại tảo bị phân hủy dạt vào bờ thường bốc mùi gây khó chịu cho du
khách và cư dân sống quanh khu vực [2].
1.1.4 Cơ chế của hiện tượng phú dưỡng
Cơ sở sinh hóa của hiện tượng phú dưỡng là phản ứng quang hóa. Đây là
phản ứng phức tạp xảy ra theo hai bước.
- Quang năng được chuyển thành hóa năng để thực hiện các phản ứng
hóa học. Khi đó, các chất diệp lục (Chlorophyll) và các sắc tố (pigment) trong
cây xanh hấp thụ ánh sáng để tổng hợp nên các chất hữu cơ từ H2O và CO2
[9].
- Tiếp theo là q trình biến đổi sinh hóa, cacbon vơ cơ chuyển hóa
thành cacbon hữu cơ và dạng đầu tiên được hình thành là glucoza, sau đó
chuyển thành phân tử của tế bào. Thành phần chủ yếu của rong, tảo và cây
xanh là C, H, O mà nguồn cung cấp của các nguyên tố này chủ yếu là từ khí
CO2 và H2O. Ngồi ra cịn có các ngun tố đa lượng và vi lượng khác [9].
Trong nước, tảo sử dụng cacbon dioxit, nitơ vô cơ, orthophosphat và các
chất dinh dưỡng khác để phát triển. Một phân tử thực vật phù du có thể được
mơ tả theo cơng thức sau:
(CH2O)106(NH3)16H3PO4
Từ công thức trên cho thấy nitơvà photpho là các yếu tố chính kiểm sốt
sự phát triển của tảo, đặc biệt là photpho. Tỷ số N : P = 16 : 1 được gọi là giá
trị biên độ đỏ [9]. Giá trị này biểu thị lượng N và P cần thiết tạo nên rong tảo.
Dựa vào giá trị này ta có thể biết yếu tố nào là yếu tố hạn chế sự phát triển
của tảo, từ đó đưa ra những biện pháp xử lý phù hợp với từng loại nước nhằm
hạn chế sự bùng phát của tảo, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến

HST.
Tảo sau thời gian phát triển sẽ bị phân hủy thối rửa, dẫn đến thiếu oxy
hòa tan trong nước. Quá trình này xảy ra theo phương trình sau:
(CH2O)106(NH3)16H3PO4 + 138O2 = 106CO2+ 122H2O + 16HNO3 + H3PO4


12

Từ phản ứng trên cho thấy, cứ 1 phân tử thực vật phù du đã sử dụng 138
nguyên tử oxy để tiến hành phản ứng phân hủy và giải phóng một lượng đáng
kể axit và CO2 vào nguồn nước làm giảm pH trong nước, nước bị nhiễm bẩn,
có mùi hơi và sinh vật chết hàng loạt [9].
1.2 CHỈ SỐ DINH DƯỠNG TRIX
1.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Chỉ số dinh dưỡng TRIX được sử dụng để mơ tả tình trạng dinh dưỡng
của vùng cửa sông ven biển, được phát hiện bởi Vollenweider năm 1998 cho
vùng biển Địa Trung Hải và được thông qua bởi Luật pháp quốc gia của Ý
trong khung các hoạt động giám sát, kiểm sốt mơi trường cửa sông, ven biển.
Hiện nay, chỉ số này được các nhà chức trách Ý sử dụng để giám sát thường
xuyên tình trạng dinh dưỡng của Biển Adriatic. TRIX cho phép tổng hợp các
biến (yếu tố tác động đến phú dưỡng) vào một biểu thức số đơn giản để so
sánh tình trạng dinh dưỡng trên một phạm vi rộng và được tính dựa trên tuyến
tính logarit của bốn biến bao gồm Chlorophyll-a, nitơ vơ cơ hịa tan, photphat
và trị tuyệt đối của phần trăm độ lệch giữa nồng độ oxy hòa tan bão hòa với
nồng độ oxy hòa tan đo được [36]. Chỉ số này biểu hiện cho tình trạng dinh
dưỡng trong một khu vực mà khu vực đó có thể bị phú dưỡng hoặc khơng bị
phú dưỡng, nó kết hợp bốn chỉ số thể hiện cho phú dưỡng thành một chỉ số
đơn giản và trong cùng một thời gian, từ đó cho phép chỉ số TRIX giám sát
tốt hơn và đánh giá được các xu hướng của hiện tượng phú dưỡng [28].
Chỉ số đã được sử dụng rộng rãi trong hơn 15 năm qua, được phát triển

cho các vùng nước ven biển của Ý để cung cấp thông tin hữu ích cho việc
đánh giá tình trạng dinh dưỡng, đồng thời thành lập thang điểm đánh giá chất
lượng nước tương thích với Chỉ thị Khung về nước châu Âu (WFD)
(2000/60/EC) [21]. Bên cạnh đó, chỉ số đã được thực hiện trong luật pháp
quốc gia Ý để bảo vệ chất lượng nước D. Lgs 152/99 và cung cấp các tiêu
chuẩn thống nhất trong việc phân loại các vùng nước ven biển của Ý [27].


13

Ngoài việc sử dụng cho vùng nước ven biển ở Ý, chỉ số TRIX đã được
áp dụng tại biển Đen, các biển Caspi, các vùng nước ven biển của Slovenia,
vịnh Ba Tư, biển Lonian của Hy Lạp, Đông Nam Mexico và biển Helsinki
thuộc khu vực Vịnh Bắc Phần Lan [28].
1.2.2 Mục đích của việc áp dụng chỉ số TRIX
- Đánh giá nhanh tình trạng dinh dưỡng nước mặt tại các vùng cửa sơng
và ven biển một cách tổng qt;
- Có thể được sử dụng như một nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ phân
vùng tình trạng dinh dưỡng trong nước;
- Cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản và dễ
hiểu;
- Nâng cao nhận thức về mơi trường [26].
1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG CHỈ SỐ DINH DƯỠNG
TRIX ĐỂ ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ PHÚ DƯỠNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ
VIỆT NAM
1.3.1 Trên thế giới
Hiện tượng phú dưỡng nước đã trở thành vấn đề môi trường được quan
tâm nhiều trên toàn thế giới trong những năm gần đây, việc tìm hiểu nguyên
nhân, cơ chế sẽ giúp phòng chống và khắc phục hậu quả của phú dưỡng [38].
Đã có nhiều tài liệu nghiên cứu về quá trình này và thực tế đã có các ví dụ

điển hình về hiện tượng phú dưỡng, chứng minh những hậu quả của nó đối
với chất lượng nguồn nước và ảnh hưởng lên HST thủy sinh [2]. Trên thế giới
có rất nhiều phương pháp được sử dụng để đánh giá mức độ phú dưỡng nguồn
nước như Nixon (1995), Carlson (1977), Contreras (1999),… chủ yếu dựa vào
nitơ, photpho, diệp lục, độ trong suốt,… [38]. Song song với những phương
pháp trên, vào năm 1998 Vollenweider đã nghiên cứu và phát triển chỉ số
dinh dưỡng TRIX sau đó được ứng dụng rộng rãi để tính tốn tình trạng dinh


14

dưỡng ở khu vực cửa sông và vùng ven biển của nhiều quốc gia trên thế giới,
trong đó có Việt Nam [36].
Từ năm 1999, Viện nghiên cứu không gian ứng dụng (SAI) – Trung tâm
nghiên cứu tổng hợp (JRC) của Ủy ban châu Âu, Ý đã thực hiện dự án
COAST nhằm ứng dụng chỉ số TRIX để theo dõi và đánh giá tình trạng dinh
dưỡng vùng nước cửa sơng, ven biển tại các quốc gia Đan Mạch, Thụy Điển
và Na Uy trong suốt một thời gian dài nhằm chứng minh tính hiệu quả và khả
năng ứng dụng của chỉ số này tại nhiều khu vực khác nhau [29].
Một cuộc họp các điều phối viên quốc gia trong chương trình MEDPOL
đã được tổ chức tại Athens vào tháng 5/2003 để quyết định về chiến lược
giám sát đối với biển Địa Trung Hải, việc sử dụng chỉ số TRIX đã được thông
qua và các biến hỗ trợ cho chỉ số TRIX được mô tả như là các thông số bắt
buộc phải được theo dõi bởi các nước Địa Trung Hải [35]. Ngoài ra, sự phát
triển quy mô về mức độ phú dưỡng còn dựa trên đánh giá của các chuyên gia,
cho đến hiện nay sự phát triển này dựa trên tiêu chuẩn của các dữ liệu thu
thập được từ các biển phía Đông Địa Trung Hải bao gồm ba bộ dữ liệu đặc
trưng cho điều kiện nghèo dinh dưỡng, dinh dưỡng vừa và giàu dinh dưỡng
[28].
Maurizio Pettine và cs (2007) đã công bố nghiên cứu sử dụng chỉ số

TRIX để đánh giá tình trạng dinh dưỡng tại những vùng nước với cường độ
ánh sáng khác nhau ở châu Âu và áp dụng đối với các vùng nước ven biển của
Ý. Một số khu vực ven biển nước Ý được nhóm lại thành các loại khác nhau
dựa trên những phân tích kỹ lưỡng về điều kiện thủy văn từ đó lựa chọn các
khu vực nghiên cứu cụ thể. Nghiên cứu thực hiện trên quy mô rộng lớn, cung
cấp cho người sử dụng các cơng cụ đơn giản nhưng có cái nhìn tổng quan về
phú dưỡng và tác dụng của nó đến sinh khối tảo, nồng độ oxy hòa tan [28].
Tại Brazil, năm 2013 Gilson Alves và cs đã nghiên cứu “Đánh giá chất
lượng nước và mức độ phú dưỡng tại vùng cửa sông Brazil” kết hợp chỉ số


15

dinh dưỡng TRIX với mơ hình ASSETS (Assessment of Estuarine Trophic
Status) để đánh giá mức độ phú dưỡng tại vùng cửa sơng Brazil [23].
Ngồi ra, chỉ số này cịn được ứng dụng tại những khu vực ven biển
nghèo dinh dưỡng. Vào năm 2011, Primpas I. và Karydis M. thực hiện nghiên
cứu “Ứng dụng chỉ số dinh dưỡng TRIX trong môi trường nước biển nghèo
dinh dưỡng”, từ đó thu hẹp thang đánh giá tình trạng dinh dưỡng của
Vollenweider trong phạm vi vùng nước nghèo dinh dưỡng [29].
1.3.2 Tại Việt Nam
Phú dưỡng là một bài toán quan trọng đặt ra đối với nước ta trong việc
đảm bảo chất lượng nguồn nước. Vấn đề này ngày càng cấp thiết khi trong
những năm gần đây báo chí đã đưa ra ánh sáng các vụ gây ô nhiễm nghiêm
trọng do chất thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng
thủy sản và du lịch. Điều này không chỉ tác động tiêu cực đến chất lượng mơi
trường mà cịn ảnh hưởng đến kinh tế, nguồn thu của các hộ dân sống phụ
thuộc vào tự nhiên [5], [16]. Chính vì vậy, giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn
nước mà đặc biệt là phú dưỡng trong bối cảnh hiện nay đã nhận được nhiều
sự quan tâm của các cấp, ban ngành

Ngày nay có rất nhiều thông số được sử dụng để đánh giá mức độ phú
dưỡng, từ các thông số đơn lẻ như nitơ tổng, photpho tổng, diệp lục, độ trong
suốt,… đến các thông số tổng hợp như chỉ số tình trạng dinh dưỡng TSI,
thương số dinh dưỡng của Shroevers, thương số tảo,… [38]. Ở các vùng cửa
sông, ven biển, nơi điều kiện môi trường thay đổi liên tục để đánh giá mức độ
phú dưỡng nguồn nước các nghiên cứu đã sử dụng chỉ số dinh dưỡng TRIX
đặc trưng [23].
Vào năm 2010, Nguyễn Thị Cẩm Yến đã thực hiện nghiên cứu “Đánh
giá tình trạng dinh dưỡng và đề xuất giải pháp kiểm soát phú dưỡng của nước
hồ trong kinh thành Huế”, đây là cách tiếp cận mới trong đặc trưng tình trạng
dinh dưỡng của nước hồ, dựa trên các chỉ số dinh dưỡng. Các mẫu nước được