CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về nước mặt và khả năng tự làm sạch của nước mặt 1. Tổng quan về nước mặt 1. Khái niệm nước mặt Theo khoản 3, điều 2 của Luật Tài nguyên Việt Nam năm 2012, nước mặt được định nghĩa là các nguồn nước tồn tại trên bề mặt đất liền hoặc hải đảo.
Nói một cách đơn giản thì nước mặt là tất cả các nguồn nước bạn nhìn thấy phía trên mặt đất mà không do sự đào bới mà có. Điều này cũng đồng nghĩa với việc nước mặt sẽ bao gồm cả nguồn nước chứa trên bề mặt lục địa và dòng nước lưu thông. Vì tồn tại trên bề mặt lục địa nên nước mặt sẽ có thể bị mất đi do quá trình bay hơi hoặc thấm vào lòng đất để trở thành nước ngầm. Và nước mưa hay nước ngầm cũng chính là nguồn bổ sung thêm cho nước mặt.
Trong cuộc sống, nước mặt là được cây cối hấp thụ trong quá trình thoát hơi và được con người sử dụng để phục vụ cho mục đích sản xuất, tưới tiêu, sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản,…hoặc đổ ra biển. Nước mặt là nước trong sông, hồ, hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước. Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thuỷ và chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất. Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo [1].2 Phân loại nguồn nước mặt Nguồn nước mặt được phân chia thành 3 loại chính, bao gồm: - Nguồn nước mặt vĩnh viễn: Là nguồn nước tồn tại quanh năm, bao gồm nước ống, nước hồ và nước đầm.
- Nguồn nước mặt bán vĩnh cửu: Là nguồn nước chỉ xuất hiện tại thời điểm nhất định trong năm, gồm có nước lạch, hố nước và nước trong đầm phá. - Nguồn nước mặt nhân tạo: Do con người tạo ra và được chứa trong các hệ thống hồ, đập, đầm lầy nhân tạo. Nguồn nước này được lấy từ các con sông, hồ và chứa trong các bể đập nhằm phục vụ cho mục đích sản xuất điện. Các thông số đánh giá chất lượng nước mặt Có nhiều đặc tính quan trọng của nước mặt, bao gồm nhiệt độ, độ mặn, độ đục, nhu cầu ô xy hóa học, hàm lượng ô xy hòa tan, nhu cầu ô xy sinh học,… Tất cả các yếu tố này đều ảnh hưởng đến khí hậu, sự đa dạng sinh học trong và xung quanh một vùng nước.
a) Nhiệt độ Nhiệt độ giữ vai trò rất quan trọng đối với các quá trình sinh hóa diễn ra trong tự nhiên. Những thay đổi về nhiệt độ của nước có thể ảnh hưởng đến nhiều mặt của chất lượng nước. Các loài thủy sản và những thành viên liên quan của chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước rất nhạy cảm đối với nhiệt độ. Mỗi một loài vi sinh vật chỉ có khả năng phát triển trong một khoảng nhiệt độ phù hợp với chúng, ngoài phạm vi nhiệt độ này chúng không thể phát triển được và thậm chí không thể tồn tại được.
Như vậy nhiệt độ là một yếu tố quan trọng quyết định loài sinh vật nào tồn tại và phát triển một cách ưu thế trong hệ sinh thái nước [16]. b) Màu sắc Cường độ màu tăng lên theo sự tăng của pH. Nước mặt cũng bị nhuộm màu do hiện tượng ô nhiễm các loại nước thải có màu. Ý nghĩa màu sắc của nước thể hiện ở các điểm mỹ quan, kinh tế và việc xử lý màu.
Nhiều loại nước mặt đặc biệt là các loại nước từ các vùng đầm lầy thường có màu không thể chấp nhận để sử dụng cho sinh hoạt hay một số ngành công nghiệp. Chất mang màu sinh ra do sự tiếp xúc của nước với các mảnh vụn hữu cơ như lá cây, gỗ.trong mọi giai đoạn phân hủy. Các chất mang màu cũng rất đa dạng bao gồm tanin, acid humic, các humat tạo ra từ sự phân hủy lignin được coi là những thành phần gây màu chủ yếu. Nước nguyên chất không có màu.
Màu sắc gây nên bởi các tạp chất trong nước, thường là do chất hữu cơ – acid humic, một số ion vô cơ, một số loài thủy sinh vật. c) Mùi và vị 9 Nguồn nước thiên nhiên có nhiều mùi vị khác nhau, có thể có vị cay nhẹ, mặn, chua, có khi hơi ngọt. Vị của nước có thể do các chất hòa tan trong nước tạo nên, còn mùi của nước có thể do nguồn tự nhiên tạo nên như mùi bùn, đất sét, vi sinh vật, phù du cỏ dại hay xác súc vật chết. cũng có thể do nguồn nhân tạo như clo, phenol, nước thải sinh hoạt.
Mùi và vị trong nước ngầm được tạo ra do hoạt động của vi khuẩn yếm khí trong tầng ngập nước hoặc vùng ngập mặn và thường chứa hydro sulfua (H2S) có mùi trứng thối. Ở nồng độ thấp các mùi hôi có khuynh hướng gây nên tác động về tâm lý hơn là các tác hại đến sức khỏe con người. Nó làm thức ăn mất ngon, giảm sự tiêu thụ nước, ảnh hưởng đến hô hấp, gây chóng mặt, ói mửa. Ở nồng độ cao mùi làm giảm chất lượng cuộc sống, ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa con người trong cộng đồng và làm suy giảm sự đầu tư kinh doanh ở khu vực đó [9].
d) pH Giá trị pH là một trong những yếu tố quan trọng nhất để xác định nước về mặt hóa học. pH là chỉ tiêu quan trọng đối với mỗi giai đoạn trong môi trường nước, là một chỉ tiêu cần phải kiểm tra đối với chất lượng nước. pH là yếu tố môi trường ảnh hưởng tới tốc độ phát triển và giới hạn sự sinh trưởng của sinh vật trong môi trường nước, sự thay đổi giá trị pH có thể dẫn tới sự thay đổi về thành phần các chất trong nước do quá trình hòa tan hoặc kết tủa, thúc đẩy hay ngăn chặn phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước. Khi pH =7 nước có tính trung tính; Khi pH <7 nước có tính axit; Khi pH >7 nước có tính kiềm [15].
e) Hàm lượng oxy hoà tan (DO) (Dissolved Oxygen) DO (Dissolved Oxygen) là hàm lượng oxy có trong một lít dung dịch ở điều kiện nhiệt độ và áp suất xác định. Đơn vị của oxy hòa tan được tính bằng mg/L hoặc phần trăm oxy bão hòa (%). Oxy là khí ít tan trong nước và ở nhiệt độ xác định thì độ tan sẽ tỉ lệ với áp suất riêng phần của nó. Oxy hòa tan trong nước từ hai nguồn chính 10 là oxy không khí khuếch tán vào trong nước và oxy sinh ra trong quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh.
DO không có tác dụng với nước về mặt hóa học. Khi nhiệt độ tăng, khả năng hòa tan oxy trong nước giảm, khi áp suất tăng, khả năng oxy hòa tan trong nước cũng tăng. Hàm lượng oxy hòa tan trong nước tuân theo luật Henry, trong nước ngọt, ở điều kiện 1 at và 00C, DO trong nước đạt 14.6 mg/L, ở 350C và 1 at, giá trị DO chỉ còn 7 mg/L. Thông thường nồng độ oxy hòa tan trong nước ở điều kiện tới hạn là 8 mg/L.
Khi nhiệt độ tăng lượng oxy hòa tan trong nước giảm đi, đồng thời oxy tiêu tốn cho quá trình oxy hóa sinh học lại tăng lên, do đó DO trong các nguồn nước thường giảm đi đáng kể vào mùa hè [15]. DO trong nước rất cần cho sinh vật hiếu khí. Bình thường DO trong nước khoảng 8 – 10 mg/L, chiếm 70 – 85% khi oxy bão hòa. Mức oxy hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, vào hoạt động của thế giới thủy sinh, các hoạt động hóa sinh, hóa học và vật lý của nước.
Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dùng nhiều cho các quá trình hóa sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxy trầm trọng [16]. f) Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) BOD là lượng oxy (thể hiện bằng gam hoặc miligam O2 theo đơn vị thể tích) cần cho vi sinh vật tiêu thụ để oxy hoá sinh học các chất hữu cơ trong bóng tối ở điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian. Như vậy BOD phản ánh lượng các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học có trong mẫu nước. Thông số BOD có tầm quan trọng trong thực tế vì đó là cơ sở để thiết kế và vận hành trạm xử lý nước thải, giá trị BOD càng lớn có nghĩa là mức độ ô nhiễm hữu cơ càng cao.
Vì giá trị của BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian ổn định nên việc xác định BOD cần tiến hành ở điều kiện tiêu chuẩn, ví dụ ở nhiệt độ 200C trong thời gian ổn định nhiệt 5 ngày (BOD5) [7]. Hiện trạng khai thác và sử dụng nước mặt 11 Giai đoạn 2016 - 2020, ngoài sông Thị Vải chất lượng nước đã được cải thiện đáng kể, các khu vực khác chuyển biến không rõ rệt, cục bộ một số đoạn sông có dấu hiệu gia tăng ô nhiễm chất hữu cơ và dinh dưỡng, đặc biệt khu vực sông Sài Gòn đoạn qua Thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả quan trắc chất lượng nước sông Thị Vải năm 2019 từ điểm hợp lưu suối Cả và sông Thị Vải đến điểm cảng Cái Mép: giá trị amoni dao động từ 0,10 - 0,15 mg/L, giá trị BOD dao động từ 2 – 4 mg/L, giá trị COD dao động từ 11 - 16 mg/L, đều chưa vượt ngưỡng A2 của QCVN 08 - MT/2015:BTNMT. Tại khu vực thượng lưu của các sông chính trong lưu vực hệ thống sông Đồng Nai, chất lượng nước sông khá tốt, sử dụng được cho mục đích cấp nước sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản.
Ô nhiễm tập trung chủ yếu ở khu vực hạ lưu các sông chính, sông nhánh và các kênh nội thành, nội thị, khu vực tiếp nhận nước thải từ các khu đô thị, KCN và các cơ sở sản xuất, kinh doanh. Nước sông Đồng Nai đoạn thượng nguồn có chất lượng còn tương đối tốt, nhiều nơi nước có thể sử dụng để cấp nước cho sinh hoạt như hồ Trị An. Vào các tháng mùa mưa, nước có hàm lượng TSS, độ đục cao do thượng nguồn sông Đồng Nai có lượng phù sa lớn và do xói mòn đất đá. Chất lượng nước sông Đồng Nai có xu hướng giảm khi chảy qua địa phận Thành phố Hồ Chí Minh (bến phà Cát Lái), tại đây ghi nhận nước sông bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ và chất dinh dưỡng do tiếp nhận nước thải sinh hoạt đô thị, nước thải công nghiệp và ảnh hưởng từ hoạt động giao thông thủy [2].
Tổng quan về khả năng tự làm sạch 1.