Nghiên Cứu Đa Dạng Thực Vật Đất Ngập Nước Sông Nhuệ - Đáy và Khả Năng Xử Lý Ô Nhiễm Môi Trường

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu tính đa dạng thực vật đất ngập nước của sông nhuệ đáy phần chảy qua tỉnh hà nam và khả, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Thị Việt Nga
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Văn Thụy
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Đa Dạng Thực Vật Đất Ngập Nước Sông Nhuệ - Đáy và Ứng Dụng Xử Lý Ô Nhiễm
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Thực vật đất ngập nước
• 1.1.1. Khái niệm thực vật đất ngập nước
• 1.1.2. Các dạng sống của thực vật đất ngập nước
• 1.1.2.1. Thực vật nổi
• 1.1.2.2. Thực vật ngập nước
• 1.1.2.3. Thực vật lá nổi
• 1.1.2.3.1. Có rễ
• 1.1.2.3.2. Thực vật trôi nổi tự do
• 1.1.3. Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải ở các vùng đất ngập nước
• 1.2. Khái quát tình hình nghiên cứu thực vật đất ngập nước và việc sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường nước ở trên thế giới và Việt Nam
• 1.2.1. Trên thế giới. Đối với Việt Nam
• 1.3. Khái quát các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng ven sông Nhuệ, sông Đáy
• 1.3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên
• 1.3.2. Tình hình phát triển kinh tế xã hội dải ven sông Nhuệ, sông Đáy
• 1.3.3. Chất lượng môi trường nước sông Nhuệ - Đáy (phần chảy qua tỉnh Hà Nam)
• 1.3.4. Nguyên nhân của tình trạng ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp kế thừa
• 2.2.2. Phương pháp phân tích thảm thực vật
• 2.2.3. Phương pháp phân tích đánh giá tính đa dạng hệ thực vật
• 2.2.4. Phương pháp xây dựng các mô hình sử dụng thực vật cho giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hiện trạng các loài thực vật bậc cao có mạch trên toàn vùng nghiên cứu
• 3.1.1. Đa dạng các bậc taxon
• 3.1.2. Đa dạng về tài nguyên thực vật
• 3.1.3. Đánh giá tính đa dạng thực vật ở trong hệ sinh thái thủy vực sông Đáy, sông Nhuệ và các hệ sinh thái lân cận ảnh hưởng tương tác lẫn nhau
• 3.1.4. Đa dạng các loài thực vật bậc cao có mạch trong hệ sinh thái chịu ngập nước ngọt thường xuyên, tạm thời và đất ướt chậm thoát nước ven sông
• 3.1.5. Giá trị sử dụng tài nguyên thực vật thuộc hệ sinh thái thủy vực
• 3.1.6. Khả năng sử dụng các loài thực vật trong khu vực nghiên cứu cho mục đích xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy
• 3.1.7. Các loài thực vật đất ngập nước trong khu vực nghiên cứu có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy
• 3.1.8. Đặc tính sinh thái học của một số loài thực vật thủy sinh điển hình dùng để xử lý ô nhiễm môi trường nước
• 3.1.9. Định hướng một số mô hình hợp lý sử dụng thực vật đất ngập nước để xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Đa Dạng Thực Vật Đất Ngập Nước Sông Nhuệ

Phân giới thực vật đóng vai trò quan trọng trong sinh giới, thể hiện sự phong phú về loài, khu vực phân bố và môi trường sống. Thực vật đất ngập nước, một bộ phận thích nghi với đời sống ẩm ướt và chịu ngập, đang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học. Nghiên cứu tập trung vào mức độ đa dạng, vai trò và khả năng sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường nước. Phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới, mang lại hiệu quả tốt, tính kinh tế cao và thân thiện với môi trường. Đề tài "Nghiên cứu tính đa dạng thực vật đất ngập nước của sông Nhuệ - Đáy (phần chảy qua tỉnh Hà Nam) và khả năng sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường" được thực hiện nhằm phục vụ công tác quản lý và sử dụng bền vững hệ sinh thái thủy vực, đồng thời đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng nguồn nước.

1.1. Khái Niệm và Đặc Điểm Thực Vật Đất Ngập Nước

Theo Công ước Ramsar, đất ngập nước là những vùng đầm lầy, than bùn hoặc vùng nước thường xuyên hay tạm thời, nước ngọt, nước lợ hay nước biển. Thực vật đất ngập nước là thuật ngữ dùng để chỉ thực vật thủy sinh, thích nghi và phát triển trong môi trường ẩm ướt, chịu ngập hoặc sống trong nước. Arber (1920) chia các dạng sống của thực vật đất ngập nước dựa trên đặc điểm hình thái thành: thực vật nổi, thực vật ngập nước, và thực vật lá nổi (có rễ và trôi nổi tự do). Mỗi dạng có những đặc điểm sinh thái riêng biệt, phù hợp với điều kiện sống khác nhau trong hệ sinh thái đất ngập nước.

1.2. Vai Trò Của Thực Vật Thủy Sinh Trong Xử Lý Ô Nhiễm

Thực vật thủy sinh có khả năng vận chuyển oxy từ không khí vào nước nhờ bộ rễ, tạo điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp. Sự cộng sinh giữa thực vật thủy sinh và vi sinh vật giúp loại bỏ các chất ô nhiễm vô cơ và hữu cơ. Thân và lá của thực vật nửa ngập nước và rễ của thực vật nổi làm giảm tốc độ dòng chảy, tăng quá trình lọc và lắng cặn. Oxy từ thân và lá xuống rễ tạo điều kiện cho quá trình nitrat và phản nitrat hóa, giảm nồng độ NH4+, NO2-, NO3-, PO43- cũng như TSS và COD. Theo Greenway, M., thực vật thủy sinh đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định chất lượng nước.

II. Thực Trạng Ô Nhiễm Nguồn Nước Sông Nhuệ Đáy Thách Thức

Sông Nhuệ, sông Đáy chảy qua Hà Nam là nguồn tài nguyên quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội. Hệ thống sông cung cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu, sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp. Tuy nhiên, sự phát triển kinh tế - xã hội, đô thị hóa và tăng dân số đã gây tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái. Các nguồn nước thải ngoại tỉnh và nội tỉnh (sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, làng nghề) chưa được xử lý đúng tiêu chuẩn, thải trực tiếp vào nguồn nước, gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng, đặc biệt vào mùa nước kiệt. Hậu quả là ảnh hưởng đến đa dạng sinh học của hệ sinh thái lưu vực sông, trong đó có thực vật đất ngập nước.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ô Nhiễm Sông Nhuệ và Sông Đáy

Nguyên nhân chính gây ô nhiễm sông Nhuệ và sông Đáy là do nước thải sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt tiêu chuẩn. Theo tài liệu nghiên cứu, lượng nước thải từ các khu công nghiệp, khu dân cư và hoạt động nông nghiệp chứa nhiều chất ô nhiễm như chất hữu cơ, kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh. Việc xả thải trực tiếp vào sông đã làm suy giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Tình trạng này càng trở nên nghiêm trọng hơn vào mùa khô, khi lưu lượng nước sông giảm, khả năng tự làm sạch kém.

2.2. Tác Động Của Ô Nhiễm Đến Đa Dạng Sinh Học Thực Vật

Ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng trực tiếp đến đa dạng sinh học thực vật trong hệ sinh thái đất ngập nước. Các loài thực vật bản địa nhạy cảm với ô nhiễm có thể bị suy giảm hoặc biến mất, trong khi các loài thực vật xâm lấn có khả năng chịu ô nhiễm cao lại phát triển mạnh. Sự thay đổi thành phần loài và cấu trúc quần xã thực vật gây mất cân bằng sinh thái, ảnh hưởng đến chức năng của hệ sinh thái đất ngập nước, bao gồm khả năng lọc nước, cung cấp nơi cư trú cho động vật thủy sinh và điều hòa khí hậu.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đa Dạng Thực Vật và Xử Lý Ô Nhiễm

Nghiên cứu sử dụng kết hợp nhiều phương pháp để đánh giá đa dạng thực vật và khả năng xử lý ô nhiễm của chúng. Các phương pháp bao gồm: phương pháp kế thừa (tổng hợp thông tin từ các nghiên cứu trước), phương pháp phân tích thảm thực vật (khảo sát, thu thập mẫu, định danh loài), phương pháp đánh giá đa dạng sinh học (sử dụng các chỉ số sinh học để đánh giá mức độ đa dạng), và phương pháp xây dựng mô hình sử dụng thực vật để giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước. Mục tiêu là xác định các loài thực vật có tiềm năng xử lý ô nhiễm và đề xuất các mô hình ứng dụng phù hợp với điều kiện thực tế của sông Nhuệ - Đáy.

3.1. Phương Pháp Đánh Giá Đa Dạng Sinh Học Thực Vật

Để đánh giá đa dạng sinh học thực vật, nghiên cứu sử dụng các chỉ số sinh học như chỉ số Shannon-Wiener (đánh giá độ đa dạng loài), chỉ số Simpson (đánh giá ưu thế loài), và chỉ số Evenness (đánh giá độ đồng đều của các loài). Các chỉ số này được tính toán dựa trên số lượng cá thể của từng loài thực vật được ghi nhận trong quá trình khảo sát. Kết quả phân tích các chỉ số này cho phép so sánh mức độ đa dạng giữa các khu vực khác nhau và đánh giá sự thay đổi đa dạng theo thời gian.

3.2. Phương Pháp Xây Dựng Mô Hình Xử Lý Ô Nhiễm Bằng Thực Vật

Phương pháp xây dựng mô hình xử lý ô nhiễm bằng thực vật bao gồm các bước: lựa chọn các loài thực vật có khả năng xử lý ô nhiễm cao, thiết kế hệ thống xử lý (ví dụ: đất ngập nước nhân tạo, hồ sinh học), và đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống. Các yếu tố cần xem xét trong thiết kế hệ thống bao gồm: diện tích, độ sâu, thời gian lưu nước, và mật độ thực vật. Hiệu quả xử lý được đánh giá dựa trên việc đo đạc các thông số chất lượng nước như BOD, COD, TSS, và nồng độ các chất dinh dưỡng (N, P).

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Đa Dạng Thực Vật và Khả Năng Xử Lý Ô Nhiễm

Nghiên cứu đã xác định được danh sách các loài thực vật bậc cao có mạch trên toàn vùng nghiên cứu, đánh giá đa dạng các bậc taxon và tài nguyên thực vật. Kết quả cho thấy sự đa dạng các loài thực vật bậc cao có mạch trong hệ sinh thái chịu ngập nước ngọt thường xuyên, tạm thời và đất ướt chậm thoát nước ven sông. Nghiên cứu cũng đánh giá giá trị sử dụng tài nguyên thực vật thuộc hệ sinh thái thủy vực và khả năng sử dụng các loài thực vật trong khu vực nghiên cứu cho mục đích xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy.

4.1. Đánh Giá Đa Dạng Các Loài Thực Vật Bậc Cao Có Mạch

Nghiên cứu đã thống kê và phân loại các loài thực vật bậc cao có mạch trong khu vực nghiên cứu, bao gồm cả thực vật bản địa và thực vật xâm lấn. Kết quả cho thấy sự phân bố của các loài thực vật khác nhau tùy thuộc vào điều kiện ngập nước và chất lượng nước. Một số loài thực vật có khả năng chịu ô nhiễm cao được tìm thấy ở những khu vực bị ô nhiễm nặng, trong khi các loài thực vật nhạy cảm chỉ xuất hiện ở những khu vực có chất lượng nước tốt hơn. Điều này cho thấy đa dạng thực vật có thể được sử dụng như một chỉ thị sinh học để đánh giá mức độ ô nhiễm.

4.2. Xác Định Các Loài Thực Vật Có Khả Năng Xử Lý Ô Nhiễm

Nghiên cứu đã xác định được một số loài thực vật đất ngập nước trong khu vực nghiên cứu có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy. Các loài này có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng (N, P), kim loại nặng và các chất hữu cơ từ nước, giúp cải thiện chất lượng nước. Một số loài thực vật tiêu biểu bao gồm bèo tây (Eichhornia crassipes), rau muống (Ipomoea aquatica), và sậy (Phragmites australis). Đặc tính sinh thái học của các loài này, như khả năng sinh trưởng nhanh, chịu ô nhiễm tốt, và dễ thu hoạch, làm cho chúng trở thành ứng cử viên tiềm năng cho các hệ thống xử lý ô nhiễm bằng thực vật.

V. Định Hướng Mô Hình Xử Lý Ô Nhiễm Sông Nhuệ Đáy Bằng Thực Vật

Nghiên cứu đề xuất một số mô hình hợp lý sử dụng thực vật đất ngập nước để xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy. Các mô hình này bao gồm đất ngập nước nhân tạo, hồ sinh học và hệ thống kênh mương trồng thực vật. Việc lựa chọn mô hình phù hợp phụ thuộc vào điều kiện địa hình, nguồn nước thải và mục tiêu xử lý. Các mô hình này có thể được áp dụng để xử lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp, góp phần cải thiện chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy và bảo vệ hệ sinh thái đất ngập nước.

5.1. Đề Xuất Mô Hình Đất Ngập Nước Nhân Tạo

Đất ngập nước nhân tạo là một hệ thống xử lý nước thải sử dụng thực vật đất ngập nước để loại bỏ các chất ô nhiễm. Hệ thống này bao gồm một vùng đất được thiết kế để tạo điều kiện ngập nước, nơi các loài thực vật được trồng để hấp thụ các chất dinh dưỡng và các chất ô nhiễm khác từ nước thải. Đất ngập nước nhân tạo có thể được thiết kế theo nhiều kiểu khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện địa hình và mục tiêu xử lý. Mô hình này phù hợp với các khu vực có diện tích đất rộng và nguồn nước thải ổn định.

5.2. Đề Xuất Mô Hình Hồ Sinh Học Trồng Thực Vật Thủy Sinh

Hồ sinh học là một hệ thống xử lý nước thải sử dụng các quá trình sinh học tự nhiên để loại bỏ các chất ô nhiễm. Trong mô hình này, thực vật thủy sinh được trồng trong hồ để hấp thụ các chất dinh dưỡng và các chất ô nhiễm khác từ nước thải. Hồ sinh học có thể được thiết kế theo nhiều kiểu khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện khí hậu và mục tiêu xử lý. Mô hình này phù hợp với các khu vực có khí hậu ấm áp và nguồn nước thải có nồng độ ô nhiễm thấp.

VI. Kết Luận và Kiến Nghị Hướng Tới Tương Lai Bền Vững

Nghiên cứu đã đánh giá đa dạng thực vật đất ngập nước của sông Nhuệ - Đáy và khả năng sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường. Kết quả cho thấy tiềm năng lớn của thực vật đất ngập nước trong việc cải thiện chất lượng nước và bảo vệ hệ sinh thái. Để phát huy hiệu quả, cần có các chính sách và giải pháp đồng bộ, bao gồm kiểm soát nguồn thải, đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải tập trung, và khuyến khích ứng dụng các mô hình xử lý bằng thực vật.

6.1. Tăng Cường Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Vật Xử Lý Ô Nhiễm

Cần tăng cường nghiên cứu về đa dạng thực vật đất ngập nước và khả năng xử lý ô nhiễm của chúng, đặc biệt là các loài thực vật bản địa. Đồng thời, cần đẩy mạnh ứng dụng các mô hình xử lý bằng thực vật vào thực tế, thông qua các dự án thí điểm và chương trình hỗ trợ kỹ thuật cho các địa phương. Việc này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, nhà quản lý và cộng đồng.

6.2. Nâng Cao Nhận Thức Cộng Đồng Về Bảo Vệ Môi Trường

Nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường nước và hệ sinh thái đất ngập nước. Cần tăng cường tuyên truyền, giáo dục về các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm, sử dụng tiết kiệm nước, và bảo vệ đa dạng sinh học. Sự tham gia tích cực của cộng đồng là yếu tố then chốt để đảm bảo sự thành công của các nỗ lực bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy giữ vai trò huyết mạch trong mạng lưới thủy văn đồng bằng Bắc Bộ, đảm nhiệm chức năng tiêu thoát nước chính cho thủ đô Hà Nội và cung cấp nước tưới tiêu trực tiếp cho hơn 81.790 ha đất canh tác nông nghiệp tại tỉnh Hà Nam. Tuy nhiên, sự gia tăng dân số cùng tốc độ đô thị hóa nhanh chóng đã gây áp lực nghiêm trọng lên hệ sinh thái thủy vực. Hàng ngày, nguồn nước phải tiếp nhận khoảng 700.000 m³ nước thải ngoại tỉnh từ các quận nội thành và làng nghề của Hà Nội đổ về, kết hợp với hơn 10.000 m³ nước thải sinh hoạt phát sinh từ 100.000 cư dân tại các đô thị nội tỉnh như Phủ Lý, thị trấn Quế và Kiện Khê. Sự tích tụ các chất ô nhiễm hữu cơ và chất rắn lơ lửng đã đẩy chỉ số chất lượng nước (WQI) tại nhiều trạm quan trắc xuống mức ô nhiễm nghiêm trọng, dao động trong khoảng 14 đến 17 trong giai đoạn năm 2010.

Đề tài nghiên cứu được triển khai nhằm giải quyết thách thức ô nhiễm nguồn nước thông qua các giải pháp kỹ thuật sinh thái bền vững. Mục tiêu cốt lõi của công trình là đánh giá toàn diện hiện trạng đa dạng sinh học của hệ thực vật đất ngập nước trên đoạn sông Nhuệ - Đáy chảy qua địa phận tỉnh Hà Nam, xác định 11 nhóm công dụng tài nguyên thực vật, đánh giá năng lực hấp thu chất ô nhiễm của các tập đoàn thực vật thủy sinh bản địa, và đề xuất các mô hình đất ngập nước nhân tạo dòng chảy bề mặt (FWS CW) có khả năng xử lý nước thải chi phí thấp. Phạm vi nghiên cứu bao quát tuyến khảo sát dài 47 km trên sông Đáy và toàn bộ phân lưu sông Nhuệ tại Hà Nam với chuỗi dữ liệu thực nghiệm giai đoạn 2010 - 2012. Ý nghĩa nghiên cứu mang tính đột phá khi khai thác tiềm năng của các loài thực vật thủy sinh có khả năng hấp thụ sinh học từ 200 đến 2500 kg Nitơ/ha/năm và từ 30 đến 150 kg Photpho/ha/năm, tạo tiền đề khoa học vững chắc cho công tác phục hồi các dòng sông đang bị ô nhiễm tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng hệ thống lý thuyết xử lý nước thải bằng công nghệ đất ngập nước nhân tạo dòng chảy bề mặt (Free Water Surface Constructed Wetlands - FWS CW) được phát triển bởi Kadlec và Knight (1996) cùng Jan Vymazal (2008). Mô hình công nghệ sinh thái này vận hành dựa trên sự kết hợp đồng bộ giữa thảm thực vật thủy sinh, trầm tích đáy và màng sinh học vi sinh vật để loại bỏ các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng dư thừa và kim loại nặng thông qua các quá trình lắng lọc cơ học kết hợp đồng hóa sinh học. Đồng thời, nghiên cứu tích hợp lý thuyết sinh thái vùng rễ (Rhizosphere processes) của Wolverton (1987) và Brix (1989), làm sáng tỏ cơ chế vận chuyển oxy từ thân lá xuống hệ rễ để hình thành các vi vùng hiếu khí, thúc đẩy quá trình nitrat hóa và phản nitrat hóa phân giải các hợp chất chứa Nitơ và Photpho.

Khung lý thuyết của đề tài tập trung làm rõ 4 khái niệm nền tảng:

• Thực vật đất ngập nước (Wetland Macrophytes): Tập hợp các loài thực vật thủy sinh bậc cao có khả năng sinh trưởng, thích nghi và hoàn thành chu trình sống trong môi trường bão hòa nước hoặc ngập nước thường xuyên theo định nghĩa của Công ước Ramsar.
• Màng sinh học vùng rễ (Rhizosphere Biofilm): Quần thể vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí cộng sinh bám dính dày đặc quanh bề mặt rễ thực vật, đóng vai trò chính trong quá trình bẻ gãy các liên kết hữu cơ phức tạp thành các khoáng chất đơn giản.
• Khả năng xử lý sinh học (Phytoremediation): Năng lực tự nhiên của thực vật trong việc hấp thu, tích lũy, chuyển hóa hoặc cố định các chất ô nhiễm vô cơ và ion kim loại nặng như Chì, Cadmium, Crom vào cấu trúc sinh khối rễ và thân.
• Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI): Thước đo tích hợp phản ánh mức độ sạch hoặc ô nhiễm của nguồn nước mặt theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT ban hành năm 2011.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu khai thác nguồn dữ liệu thứ cấp từ các chuỗi số liệu quan trắc định kỳ giai đoạn 2010 - 2012 của Tổng cục Môi trường và Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hà Nam, kết hợp nguồn dữ liệu sơ cấp thu thập qua các đợt khảo sát thực địa thực vật học chuyên sâu.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, đề tài đã kiểm kê và phân loại 197 loài thực vật bậc cao có mạch trên 3 tuyến khảo sát trọng điểm bao phủ toàn bộ thủy vực nghiên cứu: Tuyến 1 trên sông Nhuệ (từ ngã ba Phù Vân đến cống Nhật Tựu), Tuyến 2 trên sông Đáy (từ ngã ba Phù Vân ngược lên xã Tượng Lĩnh), và Tuyến 3 trên sông Đáy (từ điểm hợp lưu Phù Vân xuôi về ngã ba Gián Khẩu). Tuyến khảo sát được thiết lập dựa trên phương pháp phân tích cấu trúc thảm thực vật của UNESCO (1979) và Whittaker (1962), kết hợp định vị tọa độ vệ tinh GPS trên các mặt cắt ngang trải dài từ mép nước ngập sâu đến đê ven sông.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Việc phân loại và sắp xếp các bậc taxon theo hệ thống Vườn thực vật Kew của Brummitt (1992) cùng bộ khóa phân loại Cây cỏ Việt Nam của Phạm Hoàng Hộ đảm bảo tính chính xác và nhất quán học thuật. Đánh giá tính chất quý hiếm và giá trị bảo tồn dựa trên Sách Đỏ Việt Nam (2007) và Danh lục Đỏ IUCN (2004) giúp xác định chính xác các loài bản địa có sinh khối cao, thích ứng tốt để đưa vào mô hình xử lý nước thải. Toàn bộ quá trình thu thập mẫu vật, phân tích phòng thí nghiệm và xử lý số liệu được tiến hành trong mốc thời gian từ tháng 7 năm 2010 đến tháng 7 năm 2012.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã mang lại 4 phát hiện khoa học quan trọng về hiện trạng khu hệ thực vật và chất lượng môi trường nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy:

Thứ nhất, tính đa dạng phân loại học phong phú: Toàn vùng nghiên cứu ghi nhận 197 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 152 chi và 70 họ của 3 ngành thực vật chính. Trong đó, ngành Mộc Lan (Magnoliophyta) chiếm ưu thế áp đảo với 192 loài (chiếm 97,46% tổng số loài), phân bổ vào lớp Mộc Lan 146 loài (74,11%) và lớp Hành 46 loài (23,35%). Ngành Dương xỉ (Polypodiophyta) ghi nhận 4 loài (chiếm 2,03%) và ngành Cỏ Tháp Bút (Equisetophyta) có 1 loài (chiếm 0,51%).

Thứ hai, cấu trúc quần xã thực vật thủy sinh chuyên biệt: Xác định được 52 loài thực vật có mạch thuộc 32 họ thích nghi trong hệ sinh thái ngập nước ngọt và đất ướt ven sông. Các quần xã phân hóa rõ nét: quần xã Rong đuôi chó (Hydrilla verticillata) đạt chiều cao 1,5 - 2,0 m với sinh khối 35 tấn/ha chỉ thị cho môi trường nước sạch; quần xã thực vật trôi nổi (Bèo tây, Bèo cái, Rau muống) phát triển mạnh ở vùng ô nhiễm với sinh khối 45 - 50 tấn/ha; quần xã Sậy (Phragmites australis) có độ che phủ trên 90%; và quần xã rừng ngập nước ngọt cây gỗ (Và nước, Trần bì) đạt sinh khối lên tới 70 tấn/ha với độ tàn che 60%.

Thứ ba, giá trị tài nguyên thực vật đa dạng: Khu hệ thực vật sở hữu 11 nhóm công dụng thiết thực phục vụ đời sống dân sinh. Dẫn đầu là nhóm cây làm thuốc với 80 loài (chiếm 40,61% tổng số loài), nhóm cây làm lương thực và thực phẩm cho con người có 73 loài (chiếm 37,06%), nhóm cây làm thức ăn cho gia súc có 21 loài (10,66%), nhóm cây cảnh gồm 20 loài (10,15%), và nhóm cây lấy gỗ có 17 loài (8,63%).

Thứ tư, diễn biến ô nhiễm nguồn nước và nguy cơ xâm lấn sinh học: Chất lượng nước sông Đáy duy trì tình trạng ô nhiễm rất nặng với chỉ số WQI tại Cầu Quế, Đọ Xá, Kiện Khê chỉ dao động từ 15 đến 18 điểm trong suốt giai đoạn 2010 - 2012. Ngược lại, sông Nhuệ ghi nhận sự cải thiện rõ rệt từ WQI 14 - 17 (năm 2010) lên 51 - 71 (năm 2012). Đồng thời, nghiên cứu phát hiện sự bùng phát nguy hại của loài cây xâm lấn Mai dương (Mimosa pigra L.) dọc các dải đất bán ngập, đe dọa trực tiếp đến cấu trúc thảm thực vật bản địa.

Thảo luận kết quả

Sự phân hóa về chất lượng nước giữa hai dòng sông phản ánh cơ chế thủy lực học và tải lượng ô nhiễm tiếp nhận. Sự gia tăng chỉ số WQI trên sông Nhuệ lên mức 51 - 71 vào tháng 7 năm 2012 chứng minh hiệu quả tự làm sạch tự nhiên của các thảm thực vật trôi nổi và quá trình lắng đọng cơ học khi dòng chảy chậm lại trước các cống điều tiết. Ngược lại, sông Đáy liên tục gánh chịu nước thải công nghiệp từ các mỏ khai thác đá, xí nghiệp vôi Kiện Khê và bến bãi xuất nhập vật liệu, khiến nguồn nước luôn trong tình trạng thiếu hụt oxy hòa tan trầm trọng.

Cơ cấu thành phần loài được trực quan hóa rõ ràng qua biểu đồ hình quạt thể hiện tỷ trọng các bậc taxon, trong đó lớp Mộc Lan chiếm 74% và lớp Hành chiếm 23%, làm nổi bật vai trò thống trị của thực vật hạt kín trong việc cấu thành thảm phủ. Diễn biến chất lượng nước được minh họa sinh động qua biểu đồ cột so sánh giá trị WQI tại 9 trạm quan trắc qua 3 năm liên tiếp, phản ánh bức tranh ô nhiễm phân tầng từ thượng lưu về hạ lưu. Khi so sánh với các công trình nghiên cứu của Jan Vymazal (2008) và Đặng Đình Kim (2011), các loài thực vật thủy sinh bản địa như Bèo tây (Eichhornia crassipes), Sậy (Phragmites australis) và Rau dừa nước (Ludwigia adscendens) thể hiện năng lực đồng hóa dinh dưỡng tương đương các mô hình quốc tế, với khả năng hấp thụ từ 200 đến 2500 kg N/ha/năm và 30 đến 150 kg P/ha/năm. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng thực tế vượt trội của các tập đoàn thực vật bản địa trong việc thiết kế các hệ thống FWS CW xử lý nước thải phân tán.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả khảo sát thực địa và phân tích sinh thái, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật sinh thái và quản lý môi trường:

• Xây dựng và vận hành hệ thống đất ngập nước nhân tạo dòng chảy bề mặt (FWS CW): Thiết lập mô hình bãi lọc thực vật đa tầng kết hợp Sậy, Bèo tây và Rau dừa nước tại các cửa xả cống Nhật Tựu và ngã ba Phù Vân; đặt mục tiêu cắt giảm từ 60% đến 75% nồng độ chất rắn lơ lửng (TSS) và từ 50% đến 60% chỉ số COD, NH4+ trong giai đoạn 2026 - 2028. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hà Nam phối hợp với Ủy ban Bảo vệ Môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy.
• Phục hồi và bảo tồn hành lang rừng ngập nước ngọt nguyên sinh: Triển khai trồng dặm và khoanh nuôi bảo vệ các loài cây gỗ bản địa chịu ngập như Và nước (Salix tetrasperma), Trần bì (Fraxinus chinensis), Gáo vàng (Nauclea orientalis), thiết lập dải đệm sinh thái rộng từ 15 đến 25 m dọc hai bờ sông Đáy, nâng độ che phủ tầng tán lên trên 70% trước năm 2027 nhằm chống xói lở bờ và cố định phù sa. Chủ thể thực hiện: Chi cục Kiểm lâm tỉnh Hà Nam và UBND các huyện Duy Tiên, Kim Bảng, Thanh Liêm.
• Triệt phá và kiểm soát sinh học loài thực vật xâm lấn Mai dương (Mimosa pigra): Thực hiện phát quang cơ học kết hợp tái phục hồi thảm cỏ Sậy và Lác nước bản địa, hướng tới mục tiêu loại bỏ 90% diện tích cây Mai dương dọc tuyến đê ven sông trong vòng 18 tháng (hoàn thành trước quý IV năm 2027). Chủ thể thực hiện: Hợp tác xã nông nghiệp và chính quyền các xã ven sông.
• Thiết lập mạng lưới quan trắc sinh học tích hợp cảm biến tự động: Lắp đặt hệ thống giám sát chất lượng nước dựa trên sự phân bố của các quần xã chỉ thị nước sạch (Rong đuôi chó, Rau mác thon) kết hợp 5 trạm đo WQI tự động tại Cống Thần, Nhật Tựu, Cầu Quế, Kiện Khê và Gián Khẩu, hoàn thiện cơ chế chia sẻ dữ liệu liên tỉnh Hà Nội - Hà Nam trước năm 2028. Chủ thể thực hiện: Trung tâm Quan trắc Môi trường miền Bắc thuộc Cục Kiểm soát ô nhiễm môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại nguồn tài liệu học thuật và ứng dụng thực tiễn giá trị cho 4 nhóm đối tượng:

• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Môi trường và Sinh học: Luận văn cung cấp bộ dữ liệu phân loại học chi tiết về 197 loài thực vật đất ngập nước, đi kèm phương pháp luận chuẩn xác về phân tích cấu trúc thảm thực vật theo UNESCO để phục vụ giảng dạy và phát triển các đề tài sinh thái học thực nghiệm.
• Kỹ sư thiết kế công trình môi trường và hạ tầng sinh thái: Cung cấp các thông số sinh khối (35 - 70 tấn/ha) và nguyên lý thiết kế mô hình đất ngập nước nhân tạo FWS CW xử lý nước thải sinh hoạt và nông nghiệp với chi phí vận hành thấp.
• Cán bộ quản lý tại các cơ quan tài nguyên, bảo vệ môi trường và quy hoạch đô thị: Giúp các nhà hoạch định chính sách nắm bắt diễn biến chỉ số WQI và tải lượng nước thải 700.000 m³/ngày đêm, từ đó xây dựng kế hoạch quản lý lưu vực tích hợp và kiểm soát nguồn thải liên vùng.
• Doanh nghiệp sinh thái, hợp tác xã nông nghiệp và trang trại chăn nuôi ven sông: Cung cấp danh mục 80 loài cây thuốc và 73 loài cây thực phẩm có khả năng trồng kết hợp trong kênh dẫn nước thải để vừa xử lý ô nhiễm vừa thu hoạch sinh khối tạo giá trị kinh tế gia tăng.

Câu hỏi thường gặp

• Những loài thực vật nào trên sông Nhuệ - Đáy có khả năng hấp thụ và xử lý ô nhiễm nước tốt nhất? Nghiên cứu xác định các loài Bèo tây (Eichhornia crassipes), Sậy (Phragmites australis), Rau dừa nước (Ludwigia adscendens) và Rau muống (Ipomoea aquatica) có hiệu quả xử lý cao nhất. Nhờ hệ rễ phát triển mạnh với sinh khối 45 - 50 tấn/ha, các loài này có thể hấp thu từ 200 đến 2500 kg N/ha/năm và từ 30 đến 150 kg P/ha/năm, đồng thời tạo giá thể cho vi sinh vật phân giải chất hữu cơ.

• Vì sao chỉ số chất lượng nước WQI trên sông Đáy lại thấp hơn sông Nhuệ trong giai đoạn 2011 - 2012? Trong giai đoạn 2011 - 2012, chỉ số WQI sông Nhuệ tăng lên mức 51 - 71 nhờ khả năng tự làm sạch của các thảm thực vật nổi và điều tiết dòng chảy qua cống. Ngược lại, sông Đáy duy trì WQI từ 15 đến 18 do liên tục tiếp nhận lượng lớn nước thải chưa qua xử lý từ hoạt động khai thác đá, sản xuất vôi Kiện Khê và nước thải sinh hoạt đô thị.

• Cây Mai dương (Mimosa pigra) gây ra những nguy cơ sinh thái nào cho vùng đất ngập nước ven sông? Mai dương là loài ngoại lai xâm lấn có biên độ sinh thái rộng và khả năng phát tán hạt rất mạnh. Khi xâm chiếm dải đất bán ngập ven sông Đáy, chúng tạo thành các thảm cây bụi rậm rạp che khuất ánh sáng, cạnh tranh dinh dưỡng làm suy thoái các loài cỏ bản địa như Sậy, Lác nước, đồng thời cản trở dòng chảy thoát lũ và làm biến đổi sinh cảnh tự nhiên.

• Mô hình đất ngập nước nhân tạo dòng chảy bề mặt (FWS CW) vận hành theo cơ chế khoa học nào? Hệ thống FWS CW dẫn nước thải chảy qua kênh nông có trồng thảm thực vật đa tầng gồm thực vật trôi nổi, chìm và chịu ngập. Hệ rễ cây làm chậm vận tốc dòng chảy để lắng đọng chất cặn, đồng thời rễ cung cấp oxy cho màng vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ phức tạp và chuyển hóa amoni thành nitrat, giúp làm sạch nước tự nhiên.

• Quần xã Rong đuôi chó (Hydrilla verticillata) đóng vai trò gì trong việc đánh giá chất lượng nguồn nước? Quần xã Rong đuôi chó với sinh khối 35 tấn/ha là sinh vật chỉ thị nhạy cảm cho môi trường nước sạch, chỉ phân bố tại khu vực thượng nguồn sông Đáy (xã Tượng Lĩnh). Khi nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ và độ đục trong nước tăng cao, loài này sẽ bị suy thoái và biến mất, do đó sự hiện diện của chúng phản ánh trực tiếp độ trong và sạch của thủy vực.

Kết luận

• Đã thống kê và phân loại chi tiết 197 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 152 chi và 70 họ của 3 ngành thực vật trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy tại Hà Nam.
• Xác định 52 loài thực vật ngập nước thích nghi chuyên biệt với 4 nhóm dạng sống chính, đạt năng suất sinh khối tự nhiên cao từ 35 đến 70 tấn/ha.
• Đánh giá 11 nhóm công dụng tài nguyên thực vật giá trị, dẫn đầu là 80 loài cây làm thuốc (40,61%) và 73 loài cây làm thực phẩm (37,06%).
• Nhận diện thực trạng ô nhiễm nghiêm trọng trên sông Đáy với chỉ số WQI duy trì ở mức 15 - 18, đồng thời cảnh báo nguy cơ xâm lấn của loài cây Mai dương.
• Đề xuất hoàn chỉnh mô hình công nghệ đất ngập nước FWS CW kết hợp tập đoàn cây bản địa (Sậy, Bèo tây, Rau dừa nước) để xử lý ô nhiễm nước hiệu quả, chi phí thấp.

Luận văn đã đóng góp hệ thống cơ sở dữ liệu thực vật học ứng dụng và giải pháp kỹ thuật sinh thái thực nghiệm quan trọng cho công tác quản lý tài nguyên nước mặt lưu vực sông liên tỉnh. Kế hoạch tiếp theo cần tập trung triển khai thử nghiệm mô hình pilot trong vòng 12 đến 24 tháng tới, hướng tới mục tiêu nhân rộng trên toàn tuyến sông trước năm 2030. Các nhà khoa học, nhà quản lý và cộng đồng hãy cùng chung tay khai thác hiệu quả các giải pháp sinh thái bản địa để bảo vệ và hồi sinh nguồn nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU Phân giới thực vật là một bộ phận quan trọng cấu thành nên sinh giới. Chúng rất phong phú và đa dạng về thành phần loài, khu vực phân bố và cả môi trường sống. Một bộ phận thực vật trong quá trình tiến hóa thích nghi với đời sống ẩm ướt và chịu ngập được gọi là thực vật đất ngập nước. Hiện nay, việc tìm hiểu và nghiên cứu nhóm thực vật này đang ngày càng thu hút sự quan tâm của rất nhiều các nhà khoa học, đặc biệt là nghiên cứu về mức độ đa dạng, vai trò và khả năng sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường nước.

Phương pháp xử lý này đã và đang được ứng dụng phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới với các kết quả mang lại rất khả quan. Đối với Việt Nam, đây là loại hình công nghệ tương đối mới nhưng sẽ là một hướng đi bền vững vì những lợi ích vượt trội mà nó mang lại: hiệu quả tốt, tính kinh tế cao và rất thân thiện với môi trường. Sông Nhuệ, sông Đáy chảy qua địa phận tỉnh Hà Nam là một nguồn tài nguyên phong phú góp phần vào sự phát triển kinh tế xã hội của khu vực. Hệ thống sông cung cấp nước sinh hoạt cho người dân, phục vụ tưới tiêu nông nghiệp, sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp… Đây còn là nguồn lợi dồi dào của cư dân sống hai bên lưu vực sông thông qua việc đánh bắt hay nuôi trồng thủy sản.

Ngoài ra đây còn là hệ thống tiêu thoát nước cho thành phố Hà Nội. Tuy nhiên, sự phát triển kinh tế xã hội, tốc độ đô thị hóa, dân số tăng nhanh của tỉnh Hà Nam và các khu vực lân cận đã gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái, khiến nó không còn giữ nguyên được trạng thái cân bằng ban đầu. Các nguồn nước thải ngoại tỉnh và nội tỉnh bao gồm nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và các làng nghề chưa được xử lý đúng theo tiêu chuẩn quy định mà thải bỏ trực tiếp vào nguồn nước tiếp nhận là nguyên nhân làm cho môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng, nhất là vào mùa nước kiệt. Hậu quả là ảnh hưởng đến mức độ đa dạng sinh học của hệ sinh thái lưu vực sông, trong đó có thực vật đất ngập nước.

Để phục vụ công tác quản lý và sử dụng bền vững hệ sinh thái thủy vực, đề xuất giải pháp góp phần cải thiện chất lượng nguồn nước sông Nhuệ, sông Đáy, Nguyễn Thị Việt Nga 1 K18 – Cao học Môi trường z Luận văn thạc sĩ khoa học chúng tôi thực hiện đề tài “ Nghiên cứu tính đa dạng thực vật đất ngập nước của sông Nhuệ - Đáy (phần chảy qua tỉnh Hà Nam) và khả năng sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường” với các mục tiêu: - Đánh giá hiện trạng đa dạng sinh học của thực vật đất ngập nước lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy (phần chảy qua tỉnh Hà Nam) và giá trị sử dụng của chúng. - Tìm hiểu khả năng sử dụng một số loài thực vật đất ngập nước trong việc xử lý ô nhiễm môi trường nước. - Định hướng một số mô hình hợp lý cho việc xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ, sông Đáy. Nguyễn Thị Việt Nga 2 K18 – Cao học Môi trường z Luận văn thạc sĩ khoa học CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Thực vật đất ngập nƣớc 1.1 Khái niệm thực vật đất ngập nước - Công ước Ramsar định nghĩa: “Đất ngập nước là những vùng đầm lầy, than bùn hoặc vùng nước bất kể là tự nhiên hay nhân tạo, thường xuyên hay tạm thời, có nước chảy hay nước tù, là nước ngọt, nước lợ hay nước biển kể cả những vùng nước biển có độ sâu không quá 6 mét khi triều thấp” [14].

- Thực vật đất ngập nước: là thuật ngữ được sử dụng để định nghĩa cho thực vật thủy sinh, những loài thích nghi và phát triển trong môi trường ẩm ướt và chịu ngập hoặc sống trong nước.2 Các dạng sống của thực vật đất ngập nước Theo Arber (1920) [31], dựa trên đặc điểm hình thái, có thể chia các dạng sống của thực vật đất ngập nước bao gồm: 1) Thực vật nổi 2) Thực vật ngập nước 3) Thực vật lá nổi: a) có rễ và b) nổi tự do Phân loại này được sử dụng cho thực vật thân thảo, cây thân gỗ và cây bụi.1 Thực vật nổi Thực vật nổi là những dạng chiếm ưu thế trong vùng đất ngập nước và đầm lầy, phát triển trong một phạm vi mực nước từ 0,5m dưới mặt đất đến độ sâu 1,5m hoặc sâu hơn nữa (Hình 1. Nói chung, chúng có thân và lá cây tiếp xúc với không khí và hệ thống rễ lớn. Thân và lá của thực vật nổi có nhiều điểm tương đồng với các loại thực vật trên mặt đất về hình thái học và sinh lý. Các cây một lá mầm, chẳng hạn như các loài Sậy, Cỏ nến hình thành các lá thẳng đứng từ hệ thống thân rễ và rễ.

Thành cellulose của tế bào dày, tạo độ cứng cần thiết. Hệ thống rễ và thân rễ của các loại cây này tồn tại vĩnh viễn trong trầm tích kỵ khí và phải lấy ôxy từ các cơ quan trên không để phát triển. Tương tự, những tán lá non dưới nước phải có khả năng hô hấp kị khí trong thời gian ngắn cho đến khi Nguyễn Thị Việt Nga 3 K18 – Cao học Môi trường z Luận văn thạc sĩ khoa học sống được trên mặt nước. Khi lá đã nổi lên môi trường không khí, các kênh khí trong tế bào và lỗ hổng tăng về kích thước, do đó tạo điều kiện trao đổi khí giữa các mô rễ và khí quyển (Wetzel, 2001) [55].

Các loại cây này thích nghi để phát triển trong đất ngập nước nhờ các khoảng trống lớn để vận chuyển ôxy cho rễ và thân rễ. Một phần của oxy có thể rò rỉ vào vùng rễ xung quanh, tạo điều kiện oxy hóa trong môi trường thiếu ôxy khác và kích thích phân hủy các chất hữu cơ và vi khuẩn nitrat phát triển (Brix và Schierup, 1989) [33].1: Thực vật nổi [54] Thực vật nổi đồng hóa các chất dinh dưỡng từ trầm tích và hoạt động như máy bơm chất dinh dưỡng và đóng một vai trò quan trọng trong thay đổi N, P, và K theo mùa (Atwell và cộng sự, 1980; Agami và Waisel, 1986) [32, 30]. Quá trình này xảy ra giống các thực vật trên cạn, nhiều chất dinh dưỡng (thường là > 90%) được sử dụng, tái sử dụng trong quá trình tăng trưởng, và được lưu giữ trong các mô trên mặt đất của thực vật đất ngập nước được di chuyển trở lại và được lưu trữ trong các Nguyễn Thị Việt Nga 4 K18 – Cao học Môi trường z Luận văn thạc sĩ khoa học mô rễ dưới nước (DeLucia và Schlesinger, 1995) [39]. Các ion được giải phóng trong quá trình lão hóa và phân hủy có thể được đưa vào nước hoặc trầm tích nhưng trong cả hai trường hợp, hệ vi khuẩn độc lập phát triển mạnh mẽ có mặt hầu hết ở nơi các chất dinh dưỡng được giải phóng.

Hiệu quả thực chất của thực vật nổi là chuyển các chất dinh dưỡng từ đất đến mặt nước qua lọc và vận chuyển mùn bã hữu cơ, nhất là cuối mùa tăng trưởng (Richardson và Marshall, 1986) [48]. Carbon dioxide trong khí quyển là nguồn cacbon vô cơ quan trọng của thực vật nổi (Singer và cộng sự, 1994) [50]. Ví dụ về thực vật nổi bao gồm cây Acorus calamus (thủy xương bồ), Carex spp.2 Thực vật ngập nước Thực vật ngập nước có ở tất cả các độ sâu khác nhau, nhưng thực vật hạt kín chỉ có ở độ sâu khoảng 10 m (áp suất 1 atm). Các thực vật ngập nước là một nhóm thực vật có đặc điểm khác nhau (Hình 1.

Hình thái và sinh lý của các thực vật ngập nước có mạch thay đổi để tồn tại trong môi trường nước. Thân cây, cuống lá, và lá thường có chứa ít lignin, thậm chí cả trong các mô mạch. Một lớp biểu bì rất mỏng, lá chỉ có một vài lớp tế bào dày, số lượng lục lạp trong mô biểu bì tăng thể hiện mức độ chiếu sáng dưới nước (Wetzel, 2001) [55]. Ví dụ về thực vật ngập nước như Potamogeton crispus L.) Royle (Rong đuôi chó), Monochoria hastata (L) Solms (Rau mác thon), Ottelia alismoides (L.

(Tóc tiên nước)… Nguyễn Thị Việt Nga 5 K18 – Cao học Môi trường z Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 1.2: Thực vật ngập nƣớc [54] 1.3 Thực vật lá nổi a. Có rễ: Thực vật lá nổi có rễ bám dưới đáy chủ yếu là cây hạt kín gắn liền với các trầm tích ở độ sâu khoảng 0,5 – 3,0m (Hình 1. Trong các loài thực vật có lá dị hình, lá chìm trong nước ở phía trước hoặc đi kèm với lá nổi. Cơ quan sinh sản nổi trên mặt nước và lá nổi dài, cuống lá linh hoạt, hoặc trên cuống lá ngắn và độ dài tăng dần tính từ thân cây (Wetzel, 2001) [55].

Mặt nước là môi trường sống giảm thiểu tác động cơ học của gió và nước. Thực vật lá nổi có xu hướng lá hình mũi mác, dai, hình tròn với cạnh liền để thích nghi với những áp lực trong tự nhiên. Các lá thường có bề mặt không thấm nước và cuống lá dài mềm dẻo [8, 16]. Ví dụ về thực vật lá nổi có rễ bao gồm: Nymphaea stellata Willd.

(Súng), Nymphaea tetragona Georgi (Súng bốn góc), Victoria regia (Nong tằm), Nuphar lutea (súng vàng), Nelumbo nucifera (Hoa sen Ấn Độ), Nelumbo nucifera Gaertn. (Loài sen ở Việt Nam)… Nguyễn Thị Việt Nga 6 K18 – Cao học Môi trường z Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 1.3: Thực vật lá nổi có rễ [54] b. Thực vật trôi nổi tự do Các thực vật trôi nổi tự do (Hình 1.4), đa dạng về hình thức và đặc tính. Ví dụ, Eichhornia crassipes (lục bình nước) hoặc Pistia stratiotes (rau diếp nước), thực vật nổi trên bề mặt có ít hoặc không có rễ như Lemnaceae (họ bèo tấm) gồm các loài Lemna minor , L.

Nhiều loại thực vật, đáng chú ý Lemna, Pistia, Salvinia hoặc Eichhornia phát triển tốt trên các thuỷ vực. Eichhornia crassipes (lục bình nước) là một trong những cây phát triển nhanh nhất trên thế giới. Thông thường, thực vật trôi nổi tự do bị giới hạn phát triển để hệ sinh thái thuỷ vực và các vùng nước chảy chậm được bảo vệ. Chúng lấy chất dinh dưỡng hoàn toàn từ nước, và hầu hết các loài thực vật lớn được tìm thấy trong nước giàu muối hòa tan (Wetzel, 2001) [55].

Một số loài thực vật hạt kín trôi nổi, chẳng hạn như bèo tấm (Lemna sp), sử dụng cacbon của khí quyển và nước. Hầu hết thực vật trôi nổi có mô mềm nhỏ.