ĐẶT VẤN ĐỀ Tài nguyên nƣớc là thành phần chủ yếu của môi trƣờng, là yếu tố đặc biệt quan trọng bảo đảm thực hiện thành công các chiến lƣợc, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế, xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia. Trong thời gian vừa qua, do sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế đất nƣớc đã dẫn đến nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt, đặc biệt là tài nguyên nƣớc mặt.Theo kết quả nghiên cứu về chất lƣợng nƣớc sông tại khu vực Hà Nội cho thấy tình trạng ô nhiễm các sông trên địa bàn thành phố Hà Nội rất rõ rệt. Phân vùng chất lƣợng nƣớc sông, hồ đối với một lƣu vực sông hoặc một địa phƣơng là nội dung đặc biệt quan trọng không chỉ trong quản lý môi trƣờng mà còn phục vụ cho quy hoạch sử dụng và bảo vệ môi trƣờng nƣớc.[1]Hồ chứa nƣớc Đồng Mô - Ngải Sơn đƣợc tạo bởi con đập ngăn sông Măng và sông Ngải Sơn, có chu vi 17km, nơi rộng nhất 4km, diện tích mặt hồ 1.450 ha, có 21 hòn đảo lớn nhỏ, là một thắng cảnh đƣợc con ngƣời tạo dựng nên ở xứ Đoài. Ngoài việc phục vụ cho nhu cầu du lịch, hồ Đồng Mô - Ngải Sơn còn là nguồn nƣớc thủy lợi cung cấp cho các huyện Thạch Thất, Quốc Oai thuộc đôi bờ sông Tích.
Hồ Đồng Mô n m ở phía Tây Hà Nội, cách thủ đô khoảng 50km, hồ rộng khoảng 200 ha, n m trong vùng chân núi Ba Vì, các khu nghỉ dƣỡng n m rải rác trên các hòn đảo trên hồ.Tuy nhiên, trong những năm gần đây tình trạng ô nhiễm của hồ ngày càng tăng, đe dọa nghiêm trọng đến khả năng cấp và thoát nƣớc phục vụ cho phát triển kinh tế - xã hội, và đặc biệt ảnh hƣởng đến hệ sinh thái hồ trong đó có rùa Đồng Mô quý hiếm có cùng loài với rùa hồ Gƣơm. Chính vì vậy, đề tài “Ứng dụng GIS và thuật toán nội suy không gian để đánh giá chất lượng nước hồ Đồng Mô phục vụ công tác quản lý môi trường Thị xã Sơn Tây, thành phố Hà Nội” đã đƣợc thực hiện. 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Một số khái niệm 1.
Khái niệm về ô nhiễm môi trường nước Theo hiến chƣơng châu Âu định nghĩa về nƣớc: “Ô nhiễm nƣớc là sự biến đổi nói chung do con ngƣời đối với chất lƣợng nƣớc, làm nhiễm bẩn nƣớc và gây nguy hiểm cho con ngƣời, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã.” Ô nhiễm nƣớc là sự thay đổi theo chiều hƣớng xấu đi các tính chất vật lý, hóa học, sinh học của nƣớc. Trong nƣớc với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lòng hay thể rắn làm cho nguồn nƣớc trở lên độc hại với con ngƣời, động vật và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nƣớc. Xét về mức độ lây lan truyền và quy mô ảnh hƣởng thì ô nhiễm nguồn nƣớc và vấn đề đáng lo ngại hơn môi trƣờng đất.
Ô nhiễm nguồn nƣớc xảy ra khi nƣớc chảy qua về mặt các chất độc hại nhƣ rác thải sinh hoạt, hóa chất, thuốc trừ sâu, nƣớc thải công nghiệp ,các chất ô nhiễm trên mặt đất rồi thẩm thấu xuống đất vào mạch nƣớc ngầm. Hiện tƣợng ô nhiễm nƣớc xảy ra khi các loại hóa chất độc hại, các loại vi khuẩn gây bệnh, virut, ký sinh trùng phát sinh từ các nguồn rác thải khác nhau nhƣ chất thải công nghiệp từ các nhà máy sản xuất, các loại rác thải của các bệnh viên, các loại rác thải sinh hoạt bình thƣờng của con ngƣời hay hóa chất, thuốc trừ sâu, phân bón hữu cơ,… sử dụng trong sản xuất nông nghiệp đƣợc thải ra các môi trƣờng bên ngoài mà không đƣợc qua xử lý nhƣ ao hồ, sông, kênh, rạch,… đã ngấm vào nguồn nƣớc ngầm mà không đƣợc qua xử lý với số lƣợng quá lớn vƣợt quá khả năng tự làm sạch của ao hồ, sông, ngòi đất,… hân lo i ô nhiễm nước - Ô nhiễm nƣớc có nguồn gốc tự nhiên: Do mƣa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đƣa vào môi trƣờng nƣớc chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng - Ô nhiễm nƣớc có nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại 2 chủ yếu dƣới dạng lỏng nhƣ các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trƣờng nƣớc. Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, ngƣời ta phân ra các loại ô nhiễm nƣớc: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý.3 Các thông số đánh giá chất lượng nước Chất lƣợng nƣớc đƣợc đánh giá bởi các thông số, các chỉ tiêu đó là: - Các thông số lý học như: nhiệt độ, độ đục, màu sắc, mùi vị, TSS, … + Độ đục: Các chất rắn không tan khi thải vào nƣớc làm tăng lƣợng chất lơ lửng, tăng độ đục của nƣớc. Các chất này có thể có nguồn gốc vô cơ hay hữu cơ, có thể phát sinh từ sự phân hủy chất của vi khuẩn.
Sự phát triển của vi khuẩn và các vi sinh vật khác làm tăng độ đục của nƣớc và giảm độ xuyên thấu của ánh sáng. Nhiều chất thải công nghiệp có chứa các chất có màu, hầu hết là màu hữu cơ, làm giảm giá trị sử dụng của nƣớc cũng nhƣ thẩm mỹ. Nƣớc thải từ nhà máy dệt, giấy, thuộc da, lò mổ. có độ màu rất cao, làm cản trở khả năng quang hợp của hệ thủy sinh vật.
+ Tổng chất rắn lơ lửng (TSS): Tổng chất rắn lơ lửng là thông số quan trọng để đánh giá chất lƣợng nguồn nƣớc. Quy chuẩn môi trƣờng quy định TSS tối đa cho phép đối với nguồn nƣớc cấp sinh hoạt là 20 - 30 mg/l, đối với nguồn nƣớc thủy lợi là 50 - 100 mg/l, đối với nƣớc biển bãi tắm và nuôi trồng thủy sản là 50mg/l. - Các thông số hóa học như: pH, DO, BOD5, COD, các muối dinh dƣỡng, các kim loại nặng, các khí hòa tan. + pH: pH của nƣớc đặc trƣng cho độ axit hay độ kiềm của nƣớc.
Khi pH=7, nƣớc đƣợc gọi là trung tính; nếu pH <7, nƣớc là môi trƣờng axit; pH>7 là nƣớc có tính bazơ hay môi trƣờng kiềm. Đời sống các loài cá thƣờng thích hợp với pH từ 6,5 - 8,5. Nếu pH không ở trong khoảng giá trị trên đều gây ảnh hƣởng có hại cho động vật thủy sinh.pH của nƣớc sông thƣờng ổn định (do tính 3 - - 2- đệm của H2CO3 - HCO3 - CO3 ). pH của nƣớc sẽ ảnh hƣởng tới các quá trình hóa học nhƣ quá trình đông tụ hóa học, sát trùng, ăn mòn.
độ pH còn ảnh hƣởng tới sự cân b ng các hệ thống hóa học trong nƣớc, qua đó ảnh hƣởng tới đời sống thủy sinh vật. Ví dụ, khi nƣớc trong thủy vực có tính axit thì các muối kim loại tăng khả năng hòa tan, gây độc cho thủy sinh vật. + DO (oxi hòa tan): DO là yếu tố quyết định quá trình phân hủy sinh học các chất ô nhiễm trong nƣớc diễn ra trong điều kiện yếm khí hay hiếu khí. Số liệu đo đạc DO rất cần thiết, giúp có biện pháp duy trì điều kiện hiếu khí trong nguồn nƣớc tự nhiên tiếp nhận chất ô nhiễm.
Trong kiểm soát ô nhiễm các dòng chảy, đòi hỏi phải duy trì DO trong giới hạn thích hợp cho các loại động vật thủy sinh. Việc xác định DO đƣợc dùng làm cơ sở xác định BOD để đánh giá mức độ ô nhiễm của nƣớc thải. DO là yếu tố liên quan đến khống chế sự ăn mòn sắt, thép, … Các yếu tố ảnh hƣởng đến giá trị DO: Sự khuyếch tán oxi từ không khí vào nƣớc: Lƣợng oxi khuyếch tán vào nƣớc phụ thuộc vào nhiệt độ của nƣớc, sự có mặt của các khí khác trong nƣớc, nồng độ oxi hòa tan trong nƣớc. Sự tiêu hao oxi do quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ: Lƣợng tổn thất oxi do nhu cầu phân hủy sinh học chất hữu cơ của các vi khuẩn hiếu khí đƣợc coi là lƣợng tiêu hao oxi lớn nhất trong nƣớc.
Lƣợng tiêu hao này phụ thuộc vào bản chất và lƣợng chất ô nhiễm hữu cơ, lƣợng và loại vi khuẩn, nhiệt độ, thể tích ao hồ, lƣu lƣợng và lƣu tốc dòng chảy. Sự tiêu hao oxi do quá trình phân hủy các chất hữu cơ ở đáy thủy vực tạo ra quá trình phân hủy yếm khí thải ra các loại khí độc hại (H2S, NH3, CH4, CO2). Những sản phẩm này tiếp tục phân hủy khi đi tới lớp nƣớc phía trên. Sự phân hủy này do các vi khuẩn hiếu khí thực hiện vì thế oxi bị tiêu tốn.
Sự bổ sung oxi do quang hợp. Sự hao hụt oxi hòa tan do hô hấp của thủy sinh vật. 4 + BOD5, COD: Giá trị BOD5, COD biểu thị lƣợng oxi cần thiết để oxi hóa các chất hữu cơ trong thủy vực theo con đƣờng sinh học hoặc hóa học. Giá trị BOD5, COD càng caocó nghĩa là thủy vực càng bẩn.
+ + Amoni (Ammonium – NH4 ): Amoni đƣợc hình thành từ nitơ, trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ, là nguồn dinh dƣỡng quan trọng đối với thực vật thủy + sinh và tảo. Trong nƣớc bề mặt tự nhiên vùng không ô nhiễm, NH4 có dạng vết (khoảng 0,05 mg/l). Nồng độ amoni trong nƣớc ngầm nhìn chung thƣờng cao hơn ở nƣớc mặt. Lƣợng amoni trong nƣớc thải từ khu dân cƣ và nƣớc thải các nhà máy hóa chất, chế biến thực phẩm, sữa có thể lên tới 10 – 100 mg/l.
Ở nhiệt độ và pH của nƣớc sông, hồ amoni thƣờng ở mức thấp, chƣa gây hại cho thủy sinh vật. Tuy nhiên, khi pH và nhiệt độ cao, amoni chuyển thành khí NH3 độc với cá và động vật thủy sinh. + + Thủy ngân (Hg ): Thủy ngân dƣới dạng hợp chất rất độc đối với sinh vật và ngƣời. Tai nạn ở vịnh Minamata ở Nhật Bản là một ví dụ điển hình, đã gây tử vong cho hàng trăm ngƣời và gây nhiễm độc nặng hàng ngàn ngƣời khác.
Nguyên nhân là do ngƣời dân ăn cá và các động vật biển khác đã bị nhiễm thủy ngân do nhà máy ở đó thải ra. Thủy ngân ít bị phân hủy sinh học, bị tích đọng trong cơ thể sinh vật thông qua chuỗi, mắt xích thức ăn.Rong biển có thể tích tụ lƣợng thủy ngân gấp hơn 100 lần trong nƣớc, cá có thể chứa đến 120 ppm Hg/kg. Đó là do một xí nghiệp thải ra vịnh Minamata chất CH3Hg độc hại cho sinh vật và ngƣời.