CHƯƠNG I. Hiện trạng ô nhiễm nước hồ thuỷ điện 1. Hiện trạng ô nhiễm nước hồ thủy điện trên thế giới Thuỷ điện là một ngành công nghiệp rất quan trọng đối với mọi quốc gia trên thế giới, sản xuất ra điện năng để phục vụ cho các hoạt động của xã hội. Tuy nhiên, việc ngăn dòng chảy để làm nhà máy thuỷ điện không những làm ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân sống xung quanh mà còn gây tác động rất lớn đến môi trường.
Đầu tiên, chúng làm ngập môi trường sống đa dạng của động vật hoang dã và những mảnh đất nông nghiệp màu mỡ, ngăn cản sự di cư của cá và làm gián đoạn dòng chảy của sông. Các đập này cũng là nguyên nhân dẫn tới 1/3 số loài cá nước ngọt của thế giới bị tuyệt chủng hoặc bị tổn thương. Những nỗ lực để giảm thiểu những tác động này hầu như không thành công. Hơn nữa, các bằng chứng cho thấy các hồ chứa thải ra một lượng lớn khí nhà kính.
Lượng phát thải này đặc biệt cao ở các vùng đất thấp, nhiệt đới – trong một số trường hợp còn lớn hơn từ những nhà máy khí đốt có công suất tương tự[8]. Theo một nghiên cứu của Patrick McCully:“Những dòng sông im lặng: Sinh thái và Chính trị của Đập lớn”, tác giả có đề cập đến một số vấn đề về ô nhiễm môi trường hồ chứa trên thế giới như sau: Những thay đổi về hóa học, nhiệt và vật lý có thể làm ô nhiễm nghiêm trọng một hồ chứa và sông ở hạ lưu. Mức độ suy giảm chất lượng nước nói chung liên quan đến thời gian trữ nước của hồ chứa. Khả năng trữ nước của hồ chứa lại liên quan đến lượng nước chảy vào hồ.
Tại phần thượng lưu đập thủy điện, dòng chảy của sông sẽ bị suy giảm hoặc gần như bằng không; nước được lưu trữ trong nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm phía sau một con đập lớn có thể gây tử vong cho hầu hết động, thực vật trong hồ chứa. Nước chảy theo độ sâu trong hồ chứa phía sau một con đập cao thường mát hơn vào mùa hè và ấm hơn vào mùa đông so với trong sông, trong khi nước từ các 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhánh gần đầu hồ chứa sẽ có xu hướng ấm hơn nước sông quanh năm. Sự nóng lên hoặc làm lạnh dòng sông tự nhiên ảnh hưởng đến lượng oxy hòa tan và chất rắn lơ lửng chứa trong sôngvà ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học diễn ra bên trong sông. Sự thay đổi nhiệt độ tự nhiên theo mùa cũng có thể phá vỡ các vòng đời của sinh vật dưới nước, có thể ảnh hưởng đến sự sinh sản của chúng.
Hồ chứa tại Colorado hiện nay quá lạnh cho sự sinh sản của cá bản địa (cá hồi) thậm chí cách con đập 400km - mặc dù cá hồi sống được trong nước lạnh[10]. Cũng giống như các hồ chứa bẫy trầm tích sông, chúng cũng bẫy phần lớn các chất dinh dưỡng được vận chuyển qua sông. Khi thời tiết ấm, tảo có khả năng sinh sôi nảy nở gần bề mặt hồ chứa giàu chất dinh dưỡng. Thông qua quang hợp, tảo tiêu thụ chất dinh dưỡng hồ chứa và sản sinh ra một lượng oxy lớn.
Sự phát nhiệt từ lớp bề mặt, hoặc sự hình thành của hồ chứa do đó sẽ có xu hướng ấm lên, thiếu chất dinh dưỡng, cao trong oxy hòa tan, và có thể dày với tảo. Tảo cấp cao có thể cung cấp thức ăn cho cá nhưng cũng gây cho nước mùi khó chịu và thay đổi vị giác, làm tắc nghẽn các nguồn cung cấp nước và hạn chế giải trí. Sự nở hoa của tảo trong các hồ chứa nông, ứ đọng ở Liên Xô cũ đã làm nước của chúng không phù hợp cho cấp nước sinh hoạt hoặc công nghiệp[10]. Khi tảo trong hồ chứa chết, chúng sẽ chìm xuống tầng đáy hoặc tầng hypolimnion (lớp nước thấp hơn trong một hồ bị phân tầng, thường mát hơn nước ở trên và tương đối ứ đọng), nơi chúng phân huỷ và do vậy tiêu thụ oxy của tầng hypolimnion.
Độ axit của nước cạn kiệt oxy này thường làm cho nó có khả năng hòa tan các khoáng chất, như sắt và mangan từ lòng hồ. Vào điều kiện thời tiết ấm, nước xả ra từ một con đập với các cửa xả ở mức độ lưu lượng thấp sẽ lạnh, thiếu oxy, giàu chất dinh dưỡng và có tính axit, và có thể chứa nồng độ khoáng chất rất cao. Hàm lượng oxy hoà tan trong nước của dòng sông là một trong những chỉ số chính về chất lượng nước tốt. Lượng oxy hoà tan thấp có thể ảnh hướng đến sự hô hấp của các sinh vật dưới nước và làm cho nước bị ô nhiễm.
Tại các hồ chứa mới: Trong những năm đầu sau khi hồ chứa tích nước, sự phân hủy các thảm thực vật bị ngập nước, đất đai có thể làm suy giảm đáng kể 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lượng oxy trong nước. Rối loạn vật chất hữu cơ cũng có thể dẫn đến việc giải phóng một lượng lớn khí nhà kính mêtan và carbon dioxide. Các hồ chứa thường 'trưởng thành' trong vòng một thập kỷ, mặc dù ở vùng nhiệt đới có thể mất nhiều thập kỷ hoặc thậm chí hàng thế kỷ đối với hầu hết các chất hữu cơ để phân huỷ. Việc làm sạch triệt để thảm thực vật trong khu vực ngập nước trước khi hồ chứa tích nước có thể làm giảm vấn đề này, nhưng công việc này khá khó khăn và tốn kém.
Đặc biệt đối với các hồ chứa lớn, công việc này chỉ được thực hiện một phần[10]. Hồ chứa của các nhà máy thủy điện ở các vùng nhiệt đới có thể sản sinh ra một lượng lớn khí methane và carbon dioxide. Nguyên nhân là do các xác thực vật mới bị cuốn vào hồ và các khu vực bị ngập nước, phân huỷ trong môi trường kị khí và tạo thành methane, một khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh. Methane thoát vào khí quyển khi nước được xả từ đập để làm quay turbine.
Theo bản báo cáo của Uỷ ban Đập nước Thế giới (WCD), ở nơi nào đập nước lớn so với công suất phát điện (ít hơn 100 watt trên mỗi km2 diện tích bề mặt) và không có sự phá rừng trước khi thi công đập, khí gây hiệu ứng nhà kính phát ra từ đập có thể cao hơn những nhà máy nhiệt điện thông thường. Ở các hồ chứa phương bắc Canada và Bắc Âu, sự phát sinh khí nhà kính tiêu biểu chỉ là 2 đến 8% so với bất kỳ một nhà máy nhiệt điện nào [7]. Ngoài ra, tại các hồ chứa có cột nước lớn và có hiện tượng phân tầng nước thì các lớp dưới cùng nghèo oxy, dẫn đến quá trình phân hủy sinh khối kỵ khí, cũng tạo ra khí metan. Nghiên cứu lý thuyết chỉ ra rằng hồ chứa thủy điện toàn cầu hàng năm có thể phát ra 104 triệu tấn khí metan.
Bảng dưới đây chỉ ra lượng mêtan sinh ra, tính bằng miligam trên một mét vuông mỗi ngày đối với các thực thể nước khác nhau[15]. Vị trí Carbon Dioxid Metan Hồ tự nhiên 700 9 Hồ chứa ôn đới 1500 20 Hồ chứa nhiệt đới 3000 100 (Nguồn: Tác động môi trường của hồ chứa nước[15]) 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bên cạnh đó, những ví dụ nổi tiếng nhất về lũ lụt quy mô lớn đã xảy ra ở Nam Mỹ. Đập Brokopondo ở Suriname ngập 1.500 km2 rừng nhiệt đới - một phần trăm của cả nước. Sự phân hủy của chất hữu cơ trong hồ chứa nông đã khử oxy hóa nước và gây ra lượng khí thải hydrogen sulphide, khí ăn mòn và hôi.
Công nhân tại đập phải đeo khẩu trang trong hai năm sau khi hồ chứa bắt đầu được hoàn thành vào năm 1964. Chi phí khắc phục thiệt hại do tuabin của Brokopondo gây ra bởi nước có tính axit và khử oxy ước tính vào năm 1977 khoảng 4 triệu đô la, hơn bảy phần trăm tổng chi phí dự án. Các nghiên cứu được thực hiện vào năm 1967 cho thấy nồng độ oxy trong dòng sông chỉ bắt đầu hồi phục khoảng 110 km về phía hạ lưu đập, làm mất đi nguồn nước cấp cho nhiều cộng đồng ven sông và môi trường sống cho cá [10]. Thực vật thủy sinh có thể phát triển rất mạnh ở các hồ chứa nhiệt đới giàu chất dinh dưỡng.
Các loài thực vật nổi phủ kín mặt nước có thể làm cản trở các tàu đánh cá, ngăn chặn ánh sáng cho các sinh vật khác, làm tắc nghẽn tuabin và tạo ra môi trường sống tuyệt vời cho các côn trùng gây bệnh như muỗi và ốc sên chứa ký sinh trùng schistosomiasis. Thông qua sự thoát hơi nước, các loài thực vật thủy sinh cũng có thể làm giảm mực nước hồ chứa: tổn thất nước từ quá trình bốc hơi và thoát hơi trong các hồ chứa cỏ dại có thể cao gấp 6 lần so với nước bốc hơi ở vùng nước mở. Hiện nay một vấn đề ô nhiễm hồ chứa đáng quan tâm là sự tích tụ hàm lượng thuỷ ngân cao trong cá. Thủy ngân tự nhiên có trong một dạng vô cơ vô hại ở nhiều loại đất.
Các vi khuẩn ăn tạp chất phân giải đất trong lòng hồ chứa mới, chuyển thủy ngân vô cơ này thành methylmercury, một chất độc thần kinh trung ương. Mức độ thủy ngân cao trong cá hồ chứa được chú ý đầu tiên ở Nam Carolina vào cuối những năm 1970. Kể từ đó chúng đã được ghi lại ở Illinois, bắc Canada, Phần Lan và Thái Lan. Các nhà khoa học thuộc Sở Thủy sản và Đại dương Canada nói rằng nồng độ thủy ngân trong cá đã tăng lên trong tất cả các hồ chứa mà dữ liệu trước và sau khi khai thác đã được thu thập [10].
8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Hiện trạng ô nhiễm nước hồ thuỷ điện ở Việt Nam Trong thời gian qua, cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp hoá và tốc độ đô thị hoá khiến nhu cầu tiêu thụ điện trên toàn quốc ngày một tăng cao. Số lượng các công trình thuỷ điện do đó cũng ngày một tăng theo thời gian. Theo tính toán lý thuyết, tổng công suất thủy điện (TĐ) của nước ta vào khoảng 35.000MW, trong đó 60% tập trung tại miền Bắc, 27% phân bố ở miền Trung và 13% thuộc khu vực miền Nam.
Tiềm năng kỹ thuật (tiềm năng có thể khai thác khả thi) vào khoảng 26.000MW, tương ứng với gần 970 dự án được quy hoạch, hàng năm có thể sản xuất hơn 100 tỷ kWh, trong đó nói riêng thuỷ điện nhỏ (TĐN) có tới 800 dự án, với tổng điện năng khoảng 15 - 20 tỉ kWh/năm. Đến năm 2013, tổng số dự án TĐ đã đưa vào vận hành là 268, với tổng công suất 14.