MỞ ĐẦU Phú dƣỡng là hiện tƣợng thƣờng gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn nƣớc thải. Biểu hiện phú dƣỡng của các hồ đô thị là nồng độ chất dinh dƣỡng Nitro (N), Photpho (P) cao, tỷ lệ P/N cao do sự tích luỹ tƣơng đối P so với N, sự yếm hí và môi trƣờng khử của lớp nƣớc đáy thuỷ vực, sự phát triển mạnh mẽ của tảo và nở hoa tảo, sự ém đa dạng của các sinh vật nƣớc, đặc biệt là cá, nƣớc có màu xanh đen hoặc đen, c mùi hai thối do thoát khí hidro sunfua (H2S). Nguyên nh n g y phú dƣỡng là sự thâm nhập một lƣợng lớn N, P từ nƣớc thải sinh hoạt của các hu d n cƣ, sự đ ng ín và thiếu đ u ra của môi trƣờng hồ. Sự phú dƣỡng nƣớc hồ đô thị và các sông kênh dẫn nƣớc thải g n các thành phố lớn đã trở thành hiện tƣợng phổ biến ở h u hết các nƣớc trên thế giới.
Hiện tƣợng phú dƣỡng hồ đô thị và ênh thoát nƣớc thải tác động tiêu cực tới hoạt động văn hoá của d n cƣ đô thị, làm biến đổi hệ sinh thái nƣớc hồ, tăng thêm mức độ ô nhiễm không khí của đô thị. Các hồ đô thị h u hết đ ng vai tr quan trọng trong việc tiếp nhận, điều hòa nƣớc và khí hậu, tạo cảnh quan, và là nơi vui chơi giải trí của cộng đồng. Quận Hoàng Mai - thành Phố Hà Nội nằm ở vùng địa hình thấp của đồng bằng sông Hồng nên ph n lớn các hồ thuộc địa bàn quận có nguồn gốc từ các vùng trũng hoặc từ các nhánh sông. Sự hình thành và biến đổi của các hồ đều gắn liền với sự phát triển đô thị.
Các hồ đô thị tạo thành một hệ thống kết nối với các sông tiêu thoát nƣớc của thủ đô Hà Nội. Quận Hoàng Mai có khoảng 14 hồ, ao vừa và lớn [1]. Trong đ c 3 hồ lớn nhất là hồ Linh Đàm (75 ha), hồ Yên Sở (130 ha); hồ Định Công (25 ha) và một số hồ nhỏ hác nhƣ hồ Đền Lừ (4 ha), một số hồ điều h a nƣớc cho các khu vực nhỏ, hỗ trũng thuộc địa bàn các phƣờng Định Công, Giáp át, đặc biệt là khu vực ao hồ thuộc phƣờng Hoàng Văn Thụ, Thịnh Liệt, Yên Sở, Tr n Phú, Lĩnh Nam, Hoàng Liệt. Tổng diện tích các ao hồ, ruộng trũng nêu trên hoảng trên 400 ha [17].
Hệ thống hồ lớn trên địa bàn quận có một bề dày lịch sử và đã trở thành biểu tƣợng, niềm tự hào của quận, đồng thời đ ng vai tr quan trọng trong đời sống cộng đồng, ngoài việc tiếp nhận trực tiếp nƣớc thải, nƣớc mƣa của lƣu vực thoát nƣớc xung quanh sau đ tiêu thoát qua các mƣơng thoát nƣớc của thành phố Hà Nội, chúng c n đƣợc sử dụng cho mục đích cảnh quan du lịch phục vụ vui chơi giải trí, nuôi cá của quận. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com H u hết các hồ đô thị đều chịu sự tác động của các yếu tố tự nhiên và nh n sinh nên quá trình lão hoá diễn ra nhanh. Trong những năm g n đ y, hi tốc độ đô thị hoá tăng lên rõ rệt, hệ thống thoát nƣớc hông đƣợc x y dựng theo kịp tốc độ đô thị hoá dẫn đến độ sâu của hồ giảm rõ rệt do các vật liệu bị nƣớc mƣa cuốn trôi, do xả nƣớc thải và san lấp, lấn chiếm không gian của ngƣời dân sống xung quanh. Điều này cũng dẫn đến việc diện tích hồ bị thu hẹp rất nhiều so với ban đ u.
Bên cạnh đ , việc xả nƣớc chƣa qua xử lý, chứa một lƣợng rất lớn chất hữu cơ, các chất dinh dƣỡng nhƣ N, P và các chất độc hại khác vào hồ làm cho hồ nhiễm bẩn. Hiện tƣợng phú dƣỡng g y “tảo nở hoa” và cá chết hàng loạt làm cho hệ sinh thái trong hồ bị nhiễm độc và khi lắng xuống cùng với cặn trong nƣớc thải tạo nên lớp tr m tích đọng ở đáy hồ, làm cho hồ nông d n theo thời gian, nhất là tại nơi trực tiếp đ n nhận nƣớc thải; kéo theo đ là sự đổi màu của nƣớc, nƣớc có mùi hôi thối khiến cho hệ thống hồ không thể thực hiện đƣợc các chức năng của mình. Do vậy, để có thể kịp thời bảo vệ hệ sinh thái các hồ, việc đánh giá và dự báo sự phú dƣỡng là vô cùng c n thiết. Đã c nhiều công trình nghiên cứu với nhiều phƣơng pháp để xác định tình trạng phú dƣỡng của hồ trên địa bàn thành phố Hà Nội, trong đ c một số hồ tại quận Hoàng Mai bằng cách dựa vào các nhóm sinh vật chỉ thị cho sự phú dƣỡng hoặc giám sát các thông số đánh giá độ phú dƣỡng thứ cấp nhƣ N và P [4-6,11].
Tuy nhiên, các phƣơng pháp quan trắc, giám sát truyền thống chất lƣợng nƣớc các hồ đô thị thƣờng gây tốn kém về mặt thời gian và kinh phí, đặc biệt không giúp đánh giá nhanh đƣợc hiện trạng môi trƣờng của hồ để có giải pháp kịp thời. Điều này dẫn đến thực trạng thiếu dữ liệu trong việc quản l các hồ ở đô thị hiện nay. Trong hi đ trên thế giới, việc sử dụng viễn thám vào giám sát, đánh giá mức độ phú dƣỡng của các hồ thông qua tính toán hàm lƣợng chlorophyll-a (Chl-a) - chỉ số trực tiếp phản ánh sức khỏe hệ sinh thái trong hồ, đã trở nên phổ biến, hiệu quả và mang độ chính xác cao. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài “Nghiên cứu giám sát mức độ phú dưỡng của một số hồ tại quận Hoàng Mai, Hà Nội sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat” đƣợc tiến hành nghiên cứu với mục tiêu nghiên cứu nhƣ sau: - Xác định mối quan hệ giữa chỉ số phú dƣỡng (TSI) của nƣớc tại một số hồ thuộc quận Hoàng Mai, Hà Nội và các thông số thu đƣợc của ảnh Landsat 8; - Sử dụng dữ liệu ảnh Landsat 8 để tính toán, mô hình hóa sự phân bố không gian và thời gian của TSI trong nƣớc tại một 3 hồ lớn của quận Hoàng Mai là Linh Đàm, Yên Sở, Định Công; 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Xác định mối quan hệ giữa quá trình đô thị hóa và sự gia tăng d n số khu vực xung quanh 3 hồ (Linh Đàm, Yên Sở, Định Công) với diễn biến của TSI trong các hồ; - Đề xuất một số giải pháp giám sát hiện tƣợng phú dƣỡng tại 3 hồ (Linh Đàm, Yên Sở, Định Công).
Trong luận văn, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu là TSI và sự biến động của TSI theo không gian và thời gian ở 3 hồ lớn tại quận Hoàng Mai là Yên Sở, Linh Đàm và Định Công. Nội dung của luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng, không kể ph n mở đ u và kết luận nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan về vùng nghiên cứu và lịch sử nghiên cứu Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận Luận văn đƣợc thực hiện tại bộ môn Địa chất Môi trƣờng, Khoa Địa chất, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Nguyễn Thị Thu Hà. Luận văn là ết quả nghiên cứu của học viên cao học thuộc ngành đào tạo thí điểm Địa chất môi trƣờng.
3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1. Vị trí địa lý vùng nghiên cứu Quận Hoàng Mai nằm ở phía nam thủ đô Hà Nội. Tọa độ địa lý của quận vào khoảng 20o53’ - 21o35’ độ vĩ Bắc và 105o44’ - 106o02’ độ kinh Đông.
Phía bắc của quận giáp với quận Hai à Trƣng, phía nam giáp với huyện Thanh Trì, phía đông giáp với sông Hồng và huyện Gia Lâm, phía tây giáp với huyện Thanh Trì và quận Thanh Xuân. Địa bàn quận Hoàng Mai tƣơng đối rộng, trải từ bắc xuống nam khoảng 5 km, từ đông sang tây khoảng 12 km với tổng diện tích tự nhiên khoảng 4.032 ha với 14 đơn vị hành chính cấp phƣờng. Là cửa ngõ phía nam thành phố Hà Nội, trên địa bàn quận theo hƣớng Bắc - Nam c đƣờng quốc lộ 1A, đƣờng Tam Trinh, đƣờng Lĩnh Nam, nối giữa Đông - T y và đƣờng vành đai 3 c c u Thanh Trì chạy qua. Ở đ y c nhiều tuyến giao thông đƣờng bộ, đƣờng sắt nối thủ đô với các địa phƣơng hác trong cả nƣớc.
Thêm vào đ , sông Hồng ở phía đông cũng là một điều kiện thuận lợi cho việc phát triển giao thông đƣờng thủy với các tỉnh vùng đồng bằng sông Hồng và vùng trung du miền núi phía Bắc. Chính vị trí địa lý thuận lợi này là điều kiện để mở rộng giao lƣu, lƣu thông hàng h a và dịch vụ, tạo tiền đề để phát triển kinh tế, văn h a và xã hội của quận Hoàng Mai trong tƣơng lai. Vị trí của Quận Hoàng Mai và 3 hồ nghiên cứu 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự phân bố TSI tại vùng nghiên cứu 1.
Các yếu tố tự nhiên a. Đặc điểm địa hình, địa chất Quận Hoàng Mai nằm ở phía nam thành phố Hà Nội với địa hình tƣơng đối trũng, độ cao trung bình khoảng 4 đến 5 m. Địa hình biến đổi dốc nghiêng từ Bắc xuống Nam và từ T y sang Đông: hu vực phía bắc bao gồm các phƣờng Mai Động, T n Mai, Tƣơng Mai, Giáp át và Hoàng Văn Thụ c độ cao từ 6 - 6,2m; khu vực phía nam bao gồm các phƣờng Đại Kim, Định Công, Hoàng Liệt, Thanh Trì, Vĩnh Hƣng, Yên Sở, Lĩnh Nam và Tr n Phú c độ cao từ 5,20 - 5,8m; khu vực ao, hồ, vùng trũng c độ cao dƣới 3,5m. Địa hình có sự khác biệt giữa trong đê và ngoài đê.
Toàn quận với 14 phƣờng chủ yếu là vùng trong đê, ngoài ra c n một số vùng bãi ven đê sông Hồng với diện tích khoảng 920 ha là diện tích thuộc các phƣờng Thanh Trì, Tr n Phú, Yên Sở, Lĩnh Nam. Đ y là ph n đất phù sa bồi tụ thƣờng xuyên nên c độ cao trung bình thƣờng cao hơn vùng đất trong đê. Giữa vùng bãi và đê c nhiều đ m hồ trũng chạy ven đê là nơi giữ nƣớc vào mùa khô. Đất đai vùng bãi thuộc loại đất bồi tụ hàng năm, thƣờng ngập nƣớc vào mùa lũ nên vùng này thích hợp cho việc phát triển các loại rau màu thực phẩm, nhất là các loại rau an toàn [16].