MỞ ĐẦU Sự phát triển ngày một cao của nền kinh tế đi đôi với quá trình đô thị hóa đã làm cho diện tích đất ngày càng thu hẹp trong đó có quá trình chuyển hóa đất ngập nước sang sản xuất nông nghiệp hoặc nuôi trồng thủy sản hay san lấp để tạo ra các vùng đất cho phát triển công nghiệp, đô thị. Trong khi đó, đất ngập nước lại có một vai trò hết sức quan trọng đối với cuộc sống con người, nhất là đối với những người dân sống trong và gần những vùng đất ngập nước như là: lương thực, thực phẩm, vật liệu làm nhà cửa,… Bên cạnh đó, nó còn có vai trò rất quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, cân bằng sinh thái, duy trì đa dạng sinh học, điều tiết dòng chảy, góp phần ứng phó với biến đổi khí hậu. Một vai trò hết sức quan trọng của đất ngập nước đó là khả năng đồng hóa và xử lý chất ô nhiễm bởi tự nhiên và các hoạt động của con người gây ra… Ngày nay trên thế giới, việc sử dụng đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước ô nhiễm rất được quan tâm do việc sử dụng đất ngập nước tương đối rẻ, dễ vận hành, có khả năng cải thiện tình trạng của hệ sinh thái khu vực và duy trì khả năng bảo vệ môi trường của đất ngập nước. Ở Việt Nam cũng có một số nghiên cứu như: sử dụng đất ngập nước để xử lý nuớc thải mỏ hay xử lý nước thải làng nghề Phong Khê – Bắc Ninh,… Nhưng chưa được áp dụng rộng rãi với các loại nước thải khác nhau bởi mối tương quan giữa các yếu tố môi trường đến hiệu quả xử lý vẫn chưa được nghiên cứu một cách toàn diện dẫn đến hiệu quả xử lý trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo là chưa cao.
Do đó việc học hỏi từ những bài học trên thế giới là cần thiết để nghiên cứu và ứng dụng hệ thống đơn giản, chi phí đầu tư và vận hành thấp, thân thiện với môi trường và phù hợp với điều kiện nuớc ta. Vì vậy, nên chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc thải bằng thực vật thủy sinh”. Nguyễn Thị Thanh Huệ 1 K17 Cao học môi trường TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh Các nội dung nghiên cứu gồm: - Tổng quan về vùng đất ngập nước tự nhiên và nhân tạo. - Các loài thực vật thủy sinh được sử dụng trong xử lý nước thải.
- Ứng dụng đất ngập nước ở Việt Nam, bài học kinh nghiệm trên thế giới trong xử lý nước rỉ rác. - Thiết kế mô hình đất ngập nước để xử lý nước rỉ rác tại thị trấn Hùng Quốc, huyện Trà Lĩnh- tỉnh Cao Bằng. Nguyễn Thị Thanh Huệ 2 K17 Cao học môi trường TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐẤT NGẬP NƢỚC VÀ THỰC VẬT ĐẤT NGẬP NƢỚC 1. Khái quát về Đất ngập nƣớc 1.1 Các định nghĩa về Đất ngập nước Thuật ngữ “Đất ngập nước” - ĐNN được hiểu theo nhiều cách khác nhau, tuỳ theo quan điểm, người ta có thể chấp nhận các định nghĩa khác nhau.
Các định nghĩa về đất ngập nước có thể chia làm 2 nhóm chính: nhóm thứ nhất theo định nghĩa rộng và nhóm thứ hai theo định nghĩa hẹp. - Các định nghĩa về đất ngập nước theo nghĩa rộng như định nghĩa của công ước Ramsar, định nghĩa theo chương trình điều tra đất ngập nước của Mỹ, Canada, Niu Di-lân và Ôxtrâylia. + Theo công ước Ramsar (năm 1971) đất ngập nước được định nghĩa như sau: "Đất ngập nước được coi là các vùng đầm lầy, than bùn hoặc vùng nước dù là tự nhiên hay nhân tạo, ngập nước thường xuyên hoặc từng thời kỳ, là nước tĩnh, nước chảy, nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, bao gồm cả những vùng biển mà độ sâu mực nước khi thủy triều ở mức thấp nhất không vượt quá 6m." + Theo chương trình quốc gia về điều tra đất ngập nước của Mỹ: về vị trí phân bố, đất ngập nước là những vùng chuyển tiếp giữa những hệ sinh thái trên cạn và những hệ sinh thái thuỷ vực. Những nơi này mực nước ngầm thường nằm sát mặt đất hoặc thường xuyên được bao phủ bởi lớp nước nông.
Đất ngập nước phải có một trong ba thuộc tính sau: Có thời kỳ nào đó, đất thích hợp cho phần lớn các loài thực vật thủy sinh. Nền đất hầu như không bị khô. Nền đất không có cấu trúc rõ rệt hoặc bão hòa nước, bị ngập nước ở mức cạn tại một số thời điểm nào đó trong mùa sinh trưởng hàng năm. Nguyễn Thị Thanh Huệ 3 K17 Cao học môi trường TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh + Theo các nhà khoa học Canada : "Đất ngập nước là đất bão hòa nước trong thời gian dài đủ để hỗ trợ các quá trình thủy sinh.
Đó là những nơi khó tiêu thoát nước, có thực vật thuỷ sinh và các hoạt động sinh học thích hợp với môi trường ẩm ướt." + Theo các nhà khoa học Niu Di-lân : "Đất ngập nước là một khái niệm chung để chỉ những vùng đất ẩm ướt từng thời kỳ hoặc thường xuyên. Những vùng đất ngập nước ở mức cạn và những vùng chuyển tiếp giữa đất và nước. Nước có thể là nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn. Đất ngập nước ở trạng thái tự nhiên hoặc đặc trưng bởi các loại thực vật và động vật thích hợp với điều kiện sống ẩm ướt." + Theo các nhà khoa học Ôxtrâylia: "Đất ngập nước là những vùng đầm lầy, bãi lầy than bùn, tự nhiên hoặc nhân tạo, thường xuyên, theo mùa hoặc theo chu kỳ, nước tĩnh hoặc nước chảy, nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn, bao gồm những bãi lầy và những khu rừng ngập mặn lộ ra khi thuỷ triều xuống thấp." + Định nghĩa do các kỹ sư quân đội Mỹ đề xuất và là định nghĩa chính thức tại Mỹ: "Đất ngập nước là những vùng đất bị ngập hoặc bão hoà bởi nước bề mặt hoặc nước ngầm một cách thường xuyên và thời gian ngập đủ để hỗ trợ cho tính ưu việt của thảm thực vật thích nghi điển hình trong điều kiện đất bão hoà nước.
Đất ngập nước nhìn chung gồm: đầm lầy, đầm phá, đầm lầy cây bụi và những vùng đất tương tự." - Những định nghĩa theo nghĩa hẹp thì nhìn chung đều xem đất ngập nước như đới chuyển tiếp sinh thái, những diện tích chuyển tiếp giữa môi trường trên cạn và ngập nước, những nơi mà sự ngập nước của đất gây ra sự phát triển của một hệ thực vật đặc trưng. Hiện nay định nghĩa theo công nước Ramsar là định nghĩa được nhiều người sử dụng. Nguyễn Thị Thanh Huệ 4 K17 Cao học môi trường TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh 1. Chức năng của đất ngập nước - Nạp nước ngầm: nước được thấm từ các vùng đất ngập nước xuống các tầng ngập nước trong lòng đất, nước được giữ ở đó và điều tiết dần thành dòng chảy bề mặt ở vùng đất ngập nước khác cho con người sử dụng.
- Hạn chế ảnh hưởng của lũ lụt: bằng cách giữ và điều hoà lượng nước mưa như bồn chứa tự nhiên, giải phóng nước lũ từ từ, từ đó có thể làm giảm hoặc hạn chế lũ ở vùng hạ lưu. - Ổn định vi khí hậu: do chu trình trao đổi chất và nước trong các hệ sinh thái, nhờ lớp phủ thực vật của đất ngập nước, sự cân bằng giữa O2 và CO2 trong khí quyển làm cho vi khí hậu địa phương được ổn định, đặc biệt là nhiệt độ và lượng mưa ổn định. - Chống sóng, bão, ổn định bờ biển và chống xói mòn : nhờ lớp phủ thực vật, đặc biệt là rừng ngập mặn ven biển, thảm cỏ… có tác dụng làm giảm sức gió của bão và bào mòn đất của dòng chảy bề mặt. - Xử lý, giữ lại chất cặn, chất độc, chất ô nhiễm: vùng đất ngập nước được coi như là bể lọc tự nhiên, có tác dụng giữ lại các chất lắng đọng và chất độc (chất thải sinh hoạt và công nghiệp).
- Giữ lại chất dinh dưỡng: làm nguồn phân bón cho cây và thức ăn của các sinh vật sống trong hệ sinh thái đó. - Sản xuất sinh khối: rất nhiều vùng đất ngập nước là nơi tạo ra nguồn sinh khối lớn, làm nguồn thức ăn cho các sinh vật thủy sinh, các loài động vật hoang dã cũng như vật nuôi. - Giao thông đường thủy: hầu hết sông, kênh, rạch, các vùng hồ chứa nước lớn, vùng ngập lụt thường xuyên hay theo mùa,… đặc biệt là vùng đồng bằng sông Cửu Long, vận chuyển đường thủy đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống cũng như phát triển kinh tế của các cộng đồng dân cư địa phương. Nguyễn Thị Thanh Huệ 5 K17 Cao học môi trường TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh - Giải trí, du lịch: các khu bảo tồn đất ngập nước như Tràm Chim (Tam Nông, Đồng Tháp), và Xuân Thuỷ (Nam Định), nhiều vùng cảnh quan đẹp như Bích Động và Vân Long, cũng như nhiều đầm phá ven biển miền Trung… thu hút nhiều du khách đến tham quan giải trí.
Khái quát nhóm thực vật đất ngập nƣớc 1. Giới thiệu chung Thực vật đất ngập nước ngoài khả năng sản xuất sinh khối, còn là thành phần then chốt của hệ sinh thái đất ngập nước bởi vì chúng cung cấp lớp vỏ che chở cho sự sinh sản, nơi ẩn náu thú săn mồi và nơi nghỉ cho các vật ở dưới nước cùng nhiều loài hoang dã. Theo đó, thực vật ĐNN tạo dựng nên những chức năng hữu ích của ĐNN, chúng có giá trị xã hội đáng kể như quản lý chất cặn và sự vận chuyển chất dinh dưỡng. Những giá trị về giải trí và giá trị cảnh quan thẫm mỹ được cải thiện nhờ quản lý thành công thực vật ĐNN.
Thực vật ĐNN có sự thích nghi về tổ chức cơ thể, hình thái, chức năng cho phép chúng tiếp tục tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt. Trong nhiều hệ sinh thái ĐNN, thực vật ĐNN tái sinh bằng hạt trong suốt những thời kỳ phơi dài đủ để nảy mầm và thiết lập hạt giống. Mặt khác, sự phơi và làm ẩm lại của hạt sẽ quyết định giải phóng hạt khỏi tình trạng ngủ, giai đoạn ẩm - lạnh cũng làm tăng phần nào của tình trạng này.