BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI
TRƯỜNG NƯỚC VÀ TẢO ĐỘC TẠI HỒ NÚI CỐC (THÁI
NGUYÊN); ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ TỔNG
HỢP NƯỚC HỒ

MÃ SỐ: ĐTĐL.2009T/08
Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Công nghệ môi trường

Chủ nhiệm đề tài: TS. Trần Văn Tựa

MÃ SỐ: ĐTĐL.2009T/08

Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài TS. Trần Văn Tựa PGS.TS. Nguyễn Hoài Châu
Hà Nội, 7/2011

Lời cám ơn
Tập thể cán bộ nghiên cứu thực hiện đề tài độc lập cấp nhà nước Mã số:
ĐTĐL.2009T/08 xin chân thành cám ơn:
Lãnh đạo Bộ khoa học và Công nghệ, Vụ khoa học Xã hội và Tự nhiên,
Vụ Tài vụ - Bộ KH&CN, Lãnh đạo Viện KH&CN Việt Nam, Ban KH&TC-
Viện KH&CN Việt Nam , đã cho phép, tạo điều kiện để thực hiện đề tài, đã

Chủ trì đề tài. Điều phối mọi
hoạt động của đề tài, tham gia
khảo sát đánh giá hiện trạng
môi trường và tảo độc, nghiên
cứu sinh học của VKL. chủ trì
thực hiện nội dụng về công
nghệ sinh thái.
2
Viện Hoá học
các hợp chất
thiên nhiên, Viện
KHCNVN
18 Hoàng Quốc
Việt,
Cầu Giấy, Hà Nội
Đánh giá chất lượng dinh
dưỡng của nước thải (công
nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt)
trong lưu vực hồ Núi Cốc.
Thiết kế mô hình hệ thống xử lý
ô nhiễm bằng công nghệ sinh
thái
3
Viện Địa lý,
Viện KHCNVN
18 Hoàng Quốc
Việt,
Cầu Giấy, Hà Nội
Nghiên cứu địa chất - thuỷ văn
hồ Núi Cốc và ảnh hưởng của

Viện KH&CN Việt Nam
6. TS. Vũ Thị Thu Lan
Viện Địa lý
Viện KH&CN Việt Nam
7. Lê Thị Phương Quỳnh
Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên,
Viện KH&CN Việt Nam
8. TS. Phạm Hồng Hải
Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên,
Viện KH&CN Việt Nam

Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên,
Viện KH&CN Việt Nam
10. PGS. TS. Lương Văn Hinh Đại Học Thái Nguyên

9. ThS. Nguyễn Văn Hưng
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ADN: Deoxyribonucleic acid
BC: Bèo Cái
BOD: Nhu cầu ôxy sinh hóa
BT: Bèo Tây
CFU: Đơn vị hình thành khuẩn lạc.
COD: Nhu cầu ôxy hóa học
CS: Cải Soong
CTTN: Công thức thí nghiệm
DO: Độ ôxy hòa tan
KT-XH: Kinh tế xã hội

nguồn cung cấp nước nuôi trồng thủy sản và nước sinh hoạt là một mối nguy hiểm
tiềm tàng đối với sức khỏe con người, thủy sản và động vật nuôi trong lưu vực.
H
ồ chứa Núi Cốc (diện tích lưu vực 541 km
2
) đóng vai trò quan trong trong
đời sống kinh tế xã hội của người dân Thái Nguyên và một số khu vực lân cận. Hồ
chứa này được xây dựng với nhiều mục đích: tưới tiêu, cung cấp nước cho các
hoạt động công nghiệp, nông nghiệp trong lưu vực, cung cấp nguốn nước mặt cho
cộng đồng dân cư, thủy điện. Trong những năm gần đây, hiện tượng nở hoa của
VKL đang có xu hướng ngày càng gia t
ăng tại hồ Núi Cốc. Việc khảo sát đánh giá
toàn diện hiện trạng môi trường hồ Núi Cốc một cách có hệ thống (các thông số
thuỷ lý - thuỷ hoá - thuỷ sinh - địa chất thuỷ văn của hồ), phát hiện các nguồn gây
ô nhiễm, kiểm soát tải lượng và thời điểm các chất dinh dưỡng đổ vào môi trường
nước hồ và đánh giá tác động của các nguồn gây ô nhiễm lên chất lượng nướ
c hồ,
mối quan hệ giữa các yếu tố môi trường và sự phát sinh phát triển của tảo độc, tần
suất xuất hiện và mật độ của tảo độc, độc tính và độc tố của các mẫu nước nở hoa
ngoài tự nhiên cũng như các mẫu tảo độc phân lập trong phòng thí nghiệm, dự báo
chất lượng nước hồ thông qua việc nghiên cứu các mối quan hệ về chức năng và
năng suất của các hồ nước, các quy luật thủy văn hồ chứa tác động lớn đến các đặc
điểm về thuỷ lý, hoá và sinh học của hồ (vi dụ chế độ mực nước, các điều kiện trao
đổi nước, bồi lắng trong , chế độ thủy hóa, vĩ độ địa lý và độ cao địa hình, nhiệt độ,
lượng mưa, lượng bốc hơi bề mặ
t, tài nguyên nước đến hồ trong năm và theo
mùa)…. Trên cơ sở đó xây dựng mô hình công nghệ xử lý ô nhiễm ứng dụng Công
nghệ sinh học - sinh thái và đề xuất các giải pháp quản lý bền vững hồ Núi Cốc -
Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường nước và tảo độc tại hồ Núi Cốc (Thái
Nguyên); đề xuất các giải pháp quản lý tổng hợp nước hồ

Thời gian và kinh phí thực hiện đề tài: Đề tài được tiến hành từ 1/2009-
12/2010 với tổng kinh phí được cấp là 2500 triệu từ ngân sách nhà nước
Sản phẩm chính của đề tài bao gồm: báo cáo tổng kết, báo cáo tóm tắt, các
báo cáo chuyên đề và bộ số liệu kết quả thu được
Một số kết quả nghiên cứu của đề tài: 07 bài báo đăng trên tạo chí và hội
thảo khoa học trong nước. Đề tài đã đào tạo
được 02 thạc sỹ, 10 đại học.

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KHOA HOC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 3
PHONG THỦY SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
PHẦN I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
I.1. Hiện tượng phú dưỡng, vi khuẩn lam độc và công nghệ sinh thái
I.1.1. Hiện tượng phú dưỡng tại các thủy vực nước ngọt và sự nở hoa VKL
Trong môi trường nước ngọt, VKL là nhóm vi tảo duy nhất sản ra độc tố. Sự
nở hoa VKL tại các thuỷ vực không phải là hiện tượng mới. Con người nhận biết nó
từ khoảng thế kỷ thứ 12 (Codd, 1996). Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của xã h
ội,
trong vài chục năm trở lại đây, sự ô nhiễm bởi các nguồn nước thải công nghiệp,
nông nghiệp, sinh hoạt, nuôi trồng thuỷ sản kéo theo sự nở hoa của VKL, chủ yếu là
VKL độc trong các thuỷ vực khác nhau xảy ra ngày càng thường xuyên hơn và đã
trở thành mối đe doạ cho các ngành công nghiệp nuôi trồng và khai thác thuỷ hải
sản, các hoạt động giải trí dưới nước, sức khoẻ con người và là nguyên nhân gây
chế
t động vật nuôi cũng như động vật hoang dã và cả của con người ở nhiều nơi
trên toàn thế giới (Codd, 1997; Rapala, 1998; Đặng và cộng sự, 2003, 2004, 2005).
Hiện tượng phú dưỡng tại các thuỷ vực nội địa dưới tác động của các yếu tố tự
nhiên (hiện tượng xói mòn, rửa trôi ) hoặc do các hoạt động của con người (sự
phát triển công nghiệp, nông nghiệp, thuỷ sản, quá trình đô thị hoá) đang là m
ối

Các khảo sát tiến hành tại các thủy vực nước ngọt ở nhiều quốc gia trên thế
giới cho thấy tỷ lệ các mẫu VKL có độc tính gây nở hoa nước khá cao và dao động
trong khoảng 50-90% (Sinoven, 1996; Codd 2005). Độc tố VKL được xếp vào loại
các hợp chất độc nhất có nguồn gốc sinh học. Các chất độc này ảnh hưởng đến sức
khoẻ con người, thuỷ sản, vật nuôi, huỷ hoại nguồn nước mặt và các hoạt động du
lịch, thể thao dưới nước (Codd, 1996; 1997).
Tại Việt Nam, ô nhiễm môi trường nước nói chung, ô nhiễm nước trong các
hồ tự nhiên và hồ chứa nói riêng đang ngày càng gia t
ăng, xuất phát từ nhiều
nguyên nhân, chủ yếu là do các nguồn nước thải từ hoạt động công nghiệp, nông
nghiệp, nuôi trồng thủy hải sản và sinh hoạt phần lớn đều không qua xử lý. Nguồn
nước mặt giàu dinh dưỡng, đặc biệt là phốtpho và nitơ thường dẫn đến hiện tượng
phú dưỡng và những thay đổi bất lợi làm mất cân bằng sinh thái ở các thủy vực.
Việc điều tra nghiên cứu và đánh giá chất lượng môi trường nước và sự xuất
hiện hiện tường nở hoa VKL tại các thủy vực nội địa Việt nam đã được tiến hành
trong những năm gần đây. Các nghiên cứu này cho thấy sự nở hoa VKL xảy ra tại
hầu hết các thủy vực n
ước ngọt với cường độ phụ thuộc vào mức dinh dưỡng của
các thủy vực đó. Kết quả phân tích cho thấy lượng COD và BOD khá cao tại các
thủy vực này. Lượng tổng nitơ (T-N) trong các hồ và hồ chứa lớn dao động từ 0,994
mg.L
-1
(hồ Ba Bể) đến 16,47 mg.L
-1
( hồ Tây). Hàm lượng tổng phốtpho (T-P) dao
động từ 0,038 mg.L
-1
(hồ chứa Dầu Tiếng) đến 2,19 mg.L
-1
(hồ chứa Cấm Sơn).

mặt khoa học và thực tiễn.
Theo nhiều nghiên cứu, nguyên nhân dẫn đến sự nở hoa nước bao gồm: nồng
độ các chất dinh dưỡng trong thuỷ vực cao, đặc biệt là các muối đa lượng nitơ và
phốtpho (Blomqvist và cs, 1994); nhiệt độ nước ấm; cường độ chiếu sáng, pH cao,
hàm lượng CO
2
thấp (Zimba và cs, 2006; Cronberg và Annadotter, 2006). Tuy
nhiên, nhiệt độ và hàm lượng các chất dinh dưỡng cao trong các thủy vực được coi
là những yếu tố môi trường quan trọng nhất quyết định sự phát triển lấn át của
VKL, trong đó tỷ lệ T-N/T-P thấp (< 29) là yếu tố chủ đạo kích thích sự phát triển
của VKL trong khi tỷ lệ N-NO
3
/ T-P thấp (< 5) được coi là yếu tố đáng tin cậy để
dự báo sự nở rộ của VKL (Rapala, 1998). Trong khi ảnh hưởng của các yếu tố dinh
dưỡng như N và P đối với sự phát triển của VKL đã được công bố nhiều thì còn rất
ít nghiên cứu về ảnh hưởng của những yếu tố kim loại đến sự nở hoa VKL. Một số
nghiên cứu của Rapala (1998) cho thấy Mo, Fe và Zn là những yế
u tố kích thích sự
phát triển của VKL. Khả năng sản sinh độc tố của VKL cũng chịu ảnh hưởng rất
mạnh mẽ của các yếu tố môi trường. Phản ứng của các loài VKL với các yếu tố môi
trường khác nhau cũng rất khác nhau. Một số VKL tăng cao khả năng sản độc tố ở
những điều kiện stress, tuy nhiên tuyệt đại đa số VKL sản ra nhi
ều độc tố ở những
điều kiện sinh trưởng tối ưu. Chẳng hạn nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của một số
chủng VKL thuộc các chi Microcystis, Aphanizomenon và Oscillatoria là 25
o
C.
Hàm lượng độc tố cũng như độc tính cao nhất thường đạt ở nhiệt độ từ 20-25
o
C. Ở

ều kiện thời tiết, mà còn cơ chế bên trong tế
bào của các loài gây nở hoa đảm bảo cho khả năng phát triển chiếm ưu thế trong
những điều kiện stress (Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999). Đối
với tảo silic - nhóm tảo có nhiều loài thường được sử dụng làm chỉ thị sinh học cho
ô nhiễm môi trường nước, ngoài các thông số như nitơ (N), phốtpho (P), silic (Si),
các tỷ số Si/N và Si/P cũng r
ất được quan tâm. Trong các thủy vực bị phú dưỡng
(giàu hàm lượng P và N), hàm lượng silic sẽ bị giảm mạnh trong suốt quá trình phát
triển mạnh mẽ của tảo. Khi tỉ số N/P trong thuỷ vực lớn hơn 16 và các tỉ số Si/N;
Si/P nhỏ hơn 1 thì silic sẽ trở thành yếu tố giới hạn sự phát triển của tảo, khi đó tảo
silic (sử dụng silic cho sự phát triển của chúng) sẽ không phát triển được và thay
vào
đó là sự phát triển của các loài tảo khác, chủ yếu là VKL tạo nên hiện tượng nở
hoa VKL , trong đó có nhiều loài có khả năng sản ra độc tố.
I.1.3. Các loài VKL độc, độc tố của VKL và tác động độc hại của chúng lên sức
khỏe con người, vật nuôi và môi trường sinh thái
Cho đến nay, người ta đã phát hiện được khoảng 100 loài VKL độc nước
ngọt thuộc 40 chi trong đó thường gặp nhất là các chi Microcystis, Anabaena,
Aphanizomenon, Oscillatoria, Nostoc, Cylindrospermopsis, Anabaenanopsis,
Cylindrospermum, Haphalosiphon, Lynbya, Nodularia, Phormidium, Planktothrix,
Umezakia, Pseudoanabaena (Gkelis et al, 2005, Jayatissa et al., 2006, van

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KHOA HOC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 7
PHONG THỦY SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
Apeldoorn et al, 2007). Trong các chi kể trên, chi Microcystis với loài Microcystis
aeruginosa xuất hiện thường xuyên ở hầu khắp các thủy vực nước ngọt trên thế
giới.
Các độc tố do VKL sản ra được chia thành những nhóm chính sau dựa theo
cơ quan mà nó tác động

microcystins là nhóm nguy hiểm hơn nhóm độc tố thần kinh và thường gặp phổ
biến.
Tác động độc hại của VKL độc và độc tố của chúng lên sức khỏe con người,
vật nuôi và môi trường sinh thái đã được chứ
ng minh bằng nhiều ví dụ trên thực tế
qua hiện tượng nhiễm độc cấp tính hoặc trường diễn của người và vật nuôi cũng
như qua các nghiên cứu độc tố học.

Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường nước và tảo độc tại hồ Núi Cốc (Thái
Nguyên); đề xuất các giải pháp quản lý tổng hợp nước hồ
8 Đề tài độc lập cấp nhà nước - Mã số: ĐTĐL.2009T/08

Bảng 1. Tác động của VKL và độc tố của chúng đến vật nuôi và gia súc (Chorus &
Bartram,1999).
Quốc gia
Động vật bị
nhiễm độc và
chết
Bệnh l í và độc tố VKL gây ra Nguồn tài liệu
Argentina
Gia súc có
sừng
Nhiễm độc gan, MCs
M. aeruginosa
Odriozola và cs,
1984
Australia Cừu Nhiễm độc gan, MCs

cá, chuột xạ
Nhiễm độc gan, hỏng
mang cá
Planktothrix
agardhii
Eriksson và cs,
1986
Na Uy
Gia súc có
sừng
Nhiễm độc gan, MCs
M. aeruginosa
Skulberg, 1979
Anh Chó chăn cừu Nhiễm độc gan, MCs
M.aeruginosa
Pearson và cs,
1990
Scotland Chó
Nhiễm độc thần kinh,
anatoxin -a
Oscillatoria
spp.
Gunn và cs, 1992
Scotland Cá hồi Hỏng mang, MCs
M.aeruginosa
Bủy và cs, 1995
Mỹ Chó
Nhiễm độc thần kinh,
anatoxin –a(S)
A.flos-aquae

lập trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp thử sinh học trên Artemia salina và
phương pháp HPLC cho thấy nhiều mẫu có độc tính đối với động vật thí nghiệm.
Các mẫu VKL độc đã nghiên cứu thu thập từ các thuỷ vực chứa 6 loại MCs khác
nhau với lượng MCs tổng số dao động từ 0,002 đến 3,583 µg g
-1
TLK . Những kết
quả này cho thấy khả năng ô nhiễm VKL độc và độc tố của chúng tại các thuỷ vực
nước ngọt nội địa Việt Nam, đặc biệt là vào thời điểm tàn lụi của sự nở hoa VKL
khi thành tế bào bị phá vỡ và các độc tố có thể bị thải ra khỏi tế bào vào môi trường
xung quanh, là một thực tế, (Đặng Hoàng Phước Hiền và cs, 2005, Trần Văn Tựa và
cs, 2006).
Liên quan đến vi khuẩn lam gây hại, kết quả khảo sát một số thuỷ vực nước
ngọt bao gồm một số hồ chứa, Dương Đức Tiến và cs (2002) cũng cho thấy vi
khuẩn lam độc thuộc chi Microcystis hiện diện ở tất cả các thuỷ vực khảo sát, mật
độ có khi lên tới 4-7x10
6
tể bào/lít. Tác giả cũng đưa ra khoá phân loại dựa vào hình
thái tế bào và tập đoàn cho các loài thuộc chi vi khuẩn lam độc này.
I.1.4. Phát hiện sớm tảo độc
Việc quản lí, giám sát sự hiện diện VKL độc hại độc theo phương pháp
truyền thống (xác định thành phần loài bằng hình thái và sinh khối) đòi hỏi mất khá
Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường nước và tảo độc tại hồ Núi Cốc (Thái
Nguyên); đề xuất các giải pháp quản lý tổng hợp nước hồ
10 Đề tài độc lập cấp nhà nước - Mã số: ĐTĐL.2009T/08

nhiều thời gian cho công tác phân lập, nuôi cấy, phân tích độc tố và xác định độc
tính, trong khi yêu cầu thực tế là cần có những kết quả nhanh để đưa ra những biện
pháp xử l í thích hợp. Ngoài ra, hình thái của các loài và các chủng VKL lại biến
động nhiều dưới các điều kiện môi trường khác nhau đã làm cho việc định loại trở
nên khó khăn (

1 loài thuộc chi Planktothix đã được giải trình tự đầy đủ. Những trình tự đã biết này
cho phép thiết kế các mẫu dò oligonucleotid để phát hiện một cách đặc hiệu các gen
này.

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KHOA HOC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 11
PHONG THỦY SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
Trong khi một vài loài thuộc chi Microcystis không rõ có sản sinh độc tố hay
không thì tất cả các chủng thuộc loài Microcystis aeruginosa chứa gen mã hoá cho
MCs sẽ được coi như có khả năng sản sinh MCs (gây độc). Số lượng các công trình
sử dụng phương pháp phân tử để phát hiện VKL độc tăng một các nhanh chóng.
Trước khi trình tự của cụm gen sinh tổng hợp MCs được công bố, phương pháp dựa
trên DNA để phát hiện và phân tích phát sinh chủng loại VKL độc đã được khả
o
sát. Gần đây, các trình tự của gen sinh tổng hợp MCs đã trở thành phương tiện phát
hiện phân tử rất đặc hiệu. Những trình tự này được dùng mọi nơi trên thế giới để
thiết kế và xây dựng bộ dò phát hiện gen độc dựa trên PCR. Phương pháp này đang
được sử dụng rộng rãi và được coi như một phương pháp chẩn đoán để cảnh báo
sớm sự nở hoa của n
ước có VKL độc, và rất nhạy vì sự khuyếch đại bằng phương
pháp PCR. Cùng với sự gia tăng số lượng các gen liên quan tới các con đường sinh
tổng hợp độc tố VKL khác, phương pháp phân tử sẽ vẫn được phát triển để phát
hiện những gen này (Dittman E., và cs, 1996, Neilan, B.A., và cs, 1999, Ouellette,
A. J. A., và cs, 2003, Tillett, D., và cs., 2001).
I.1.5. Ứng dụng công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh làm giảm thiểu ô
nhiễm dinh dưỡng và tảo độc
Việc giám sát VKL độ
c và độc tố của chúng tại các thuỷ vực nước mặt làm
nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho cộng đồng dân cư đã được thực hiện chặt chẽ từ
nhiều thập kỷ nay tại các nước phát triển (Australia, Mỹ, Anh, Nhật, Canada…). Để

đang được ứng dụng rộng rãi ở Nhật Bản, Thái Lan, Trung Quốc (Nakazato và cs.,
1998; Oshima và cs, 2001: Qin, 2009; Li, và cs, 2008).
Công nghệ sinh học - sinh thái dựa trên cơ sở hoạt động của các hệ thống
sinh thái tự nhiên và nhân tạo (bao gồm động - thực vật và vi sinh vật), thân thiện
với môi trường, đòi hỏi ít năng lượng, có tính phổ cập cao (Inamori, 2002) và rất
khả thi đối với điều kiện nước ta, trong đó phương pháp sử dụng thực vật thuỷ sinh
(TVTS) được coi là có hiệu quả cả về kinh tế và xã hội.
TVTS sử dụng nitơ, phốtpho và các nguyên tố vi lượng khác trong trao đổi
chất. Tại các nước phát triển như Mỹ, Pháp, Nhật Bản, Đức, Hàn Quốc…các công
nghệ xử lý nước thải sử dụng TVTS đã được phát triển rất thành công. Tại Pháp,
năm 1993 đã có tới 2600 trạm xử lý nước thải kết hợp sử dụng ao ổn định. Bắt đầu
từ những năm 1980 rất nhiều c
ơ sở xử lí nước thải tại các bang nước Mỹ đã phát
triển và ứng dụng công nghệ xử lí ô nhiễm với việc sử dụng các loài thực vật nổi và
hệ thống hồ ổn định. Phương pháp xử lí ô nhiễm hữu cơ và vô cơ tại vùng rễ của
một số TVTS - còn gọi là “Phương pháp vùng rễ”, đã được các nhà khoa học Đức
nghiên cứu và triển khai có hiệu quả
tại nhiều nơi. Các nhà khoa học Nhật Bản đã
thiết kế những hệ thống làm sạch nước ô nhiễm sử dụng hệ sinh thái TVTS dưới
dạng Bio-park để giảm bớt ô nhiễm các hồ lớn, thông qua đó kiểm soát hiện tượng
nở hoa của nước do vi tảo phát triển trong đó có tảo độc (Greenway, 2003;
Seabloom, 2003; Rittmann, 2001; Ran và cs., 2004).
Các loại hình công nghệ chủ yếu xử lý ô nhiễm nước có sử dụng loài TVTS
gồ
m:
1. Sử dụng hồ có mặt thoáng tự do, TVTS trong trường hợp này có rễ bám
đất, thân và lá nổi bên trên mặt nước. Độ sâu của nước khoảng 10 - 45 cm. Các loại
TVTS điển hình được sử dụng là Lau, Sậy, cỏ Lác, cỏ Nến, Cải soong….Trong
trường hợp này TVTS tham gia trực tiếp vào giai đoạn xử lý bậc hai hoặc giai đoạn
cuối của qui trình.

- Chuyển hoá nước và chấ
t ô nhiễm.
- Sử dụng chất dinh dưỡng thành sinh khối.
- Nguồn che sáng: Sự có mặt của thực vật thuỷ sinh giúp điều hoà nhiệt độ của
nước và ngăn chặn sự phát triển của các nhóm tảo, qua đó hạn chế được sự dao động lớn
của pH và lượng ôxi hoà tan giữa ban ngày và ban đêm.
Việc làm sạch nước bắt đầu bằng vi sinh vật tạo thành lớp màng sinh học
(biofilms) trên bề m
ặt của rễ TVTS. VSV phân giải các chất hữu cơ trong nước và làm
trong nước, sau đó TVTS hấp thu chất dinh dưỡng như N và P. Trong tự nhiên, việc sử
dụng thực vật thuỷ sinh cho xử lý nước thải có thể được tiến hành trong các kênh
rạch với độ sâu từ 20 – 50 cm hoặc trong các ao có độ sâu từ 50 cm – 2m. Để xác
định loài thực vật cho xử lý nước thải cần phải xem xét đến đặc điểm sinh trưởng,
Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường nước và tảo độc tại hồ Núi Cốc (Thái
Nguyên); đề xuất các giải pháp quản lý tổng hợp nước hồ
14 Đề tài độc lập cấp nhà nước - Mã số: ĐTĐL.2009T/08

khả năng chống chịu của thực vật, các nhân tố môi trường. Ngoài ra cũng cần xem
xét đến đặc điểm của nước thải, yêu cầu về chất lượng dòng thải, loại hệ thuỷ sinh,
cơ chế loại bỏ ô nhiễm, lựa chọn quy trình, thiết kế quy trình, độ tin cậy của quá
trình (Greenway, 2003; Silvana, 1994).
Ở Việt Nam, nghiên cứu xử lý nước ô nhiễm bằng công nghệ sinh thái đã
được m
ột số tác giả quan tâm. Bằng thực nghiệm, một số tác giả trong nước đã
chứng minh được vai trò quan trọng của một số TVTS trong việc tích luỹ vào cơ thể
của chúng các kim loại nặng khác nhau. Chẳng hạn cây bèo Tây có khả năng hấp
thụ Pb, Cr, Ni, Zn và Fe trong nước thải công nghiệp [Nguyễn Quốc Thông và cs,
2002, 2003]. Một số công trình khác đề cập đến tính chống chịu và khả năng tích
luỹ Pb của một số TVTS nh
ư bèo Tấm, bèo Lục bình và bèo Cái, tác giả đi đến kết


BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KHOA HOC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 15
PHONG THỦY SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
tràn có nuôi trồng TVTS (thiên điểu trồng ven cơ hồ và bèo tây phủ 20% diện tích
mặt nước) để xử lý nước hồ Yên Sở cho thấy các chỉ tiêu ô nhiễm (BOD, TN, NH
4
+
,
PO
4
3-
, SS, kim loại nặng, coliform) giảm rõ rệt. Lượng ôxy hòa tan tăng, cây sinh
trưởng tốt. Tác giả cho rằng đây là mô hình khả thi, tăng cường quá trình tự làm
sạch nước về chất hữu cơ, dinh dưỡng và coliform.
Trong những năm gần đây, tại Viện Công nghệ môi trường (Viện KH&CN
Việt Nam) đã và đang tiến hành các nghiên cứu một cách hệ thống một số loài thực
vật thuỷ sinh như: Bèo Tây, Bèo Cái, Rau Muống, Bèo Tấm, Ngổ
, Ngổ Dại, Sậy,
Cỏ Vetiver, một số vi tảo… để đánh giá đặc điểm sinh học, tính chống chịu và khả
năng loại bỏ Nitơ, phốtpho, COD cũng như các kim loại nặng (Cr, Ni, Pb) từ nước
thải công nghiệp mạ điện và nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm. Kết quả
cho thấy các loài thực vật này có độ tăng trưởng cao, khả n
ăng chống chịu tương
đối tốt và tham gia tích cực vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Mô hình công
nghệ qui mô pilốt sử dụng bèo Tây và bèo Cái trong xử lý nước thải chế biến thuỷ
sản, sử dụng cây Sậy và cỏ Vetiver trong xử lý nước thải chứa crôm và niken đã
được xây dựng và vận hành có hiệu quả. Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải loại B
trở lên theo TCVN 5945-2005 đối với nước thải công nghiệp (T.V.T
ựa và cs, 2005,

đã tác động mạnh mẽ đến chất lượng nước hồ. Nhiều thế mạnh của
vùng hồ như nuôi trồng và đánh bắt thuỷ sản, trồng và bảo vệ rừng bị suy giảm do
biến đổi chất lượng nước hồ.
Việc đắp đập ngăn sông tạo thành hồ chứa đã làm thay đổi sâu sắc chế độ
thuỷ văn - thuỷ lực củ
a dòng chảy. Tốc độ dòng chảy khi vào hồ bị giảm đột ngột
dẫn đến phần lớn phù sa bị lắng đọng lại trong hồ, làm biến đổi sinh thái lòng hồ và
ảnh hưởng đến hệ sinh thái càng lớn, đặc biệt là chất lượng nước.
I.2.1. Đặc điểm địa chất, địa hình
Đặc điểm địa hình: nhìn chung lưu vực hồ Núi Cốc trên sông Công có địa
hình khá đơn gi
ản, phía Tây là dãy núi Tam Đảo được phân định từ độ cao 700m trở
xuống. Phía Đông Bắc là dãy núi Pháo, kéo dài khoảng 15km theo hướng Tây Bắc –
Đông Nam, rộng trung bình 2 - 3km, với đỉnh cao nhất khoảng 600m. Vùng trung
tâm là những dải đồi núi thấp, độ cao trung bình từ 150 - 250m, độ dốc từ 15 – 25
0
,
xen với các dạng địa hình thung lũng – nơi đã được con người khai thác sử dụng từ
lâu đời. Thung lũng sông Công chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, song song
với dãy núi thấp Thằn Lằn, có đỉnh cao nhất 497m. Có thể khái quát, địa hình khu
vực Hồ Núi Cốc mang tính chuyển tiếp giữa vùng gò đồi bậc thềm phù sa cổ phía
Đông Nam và vùng đồi núi cao ở phía Tây Bắc Bộ.
Đặc điểm địa chất: khu vực Hồ Núi Cố
c nằm trong võng chồng An Châu.
Võng chồng này được hình thành mạnh mẽ vào thời kỳ Triat đến Kreta. Tham gia
vào cấu trúc võng chồng này là các thành tạo lục nguyên tuổi Triat trung với thành
phần là cát bột kết, sét kết phân bố ở sườn Đông Bắc Tam Đảo chạy dài theo hướng
Tây Bắc - Đông Nam. Phủ trên tầng cấu trúc trên là các thành tạo lục địa chứa than
tuổi T3n-r phân bố thành các cụm nhỏ ở Văn Làng - Tẻo Khê, khu vực núi Hồng
với thành phần là cát b

24
0
C đến gần 29
0
C. Tháng VII là tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất trong năm
(28,2
0
C) và tháng I là tháng có nhiệt độ thấp nhất chỉ đạt 15
0
C. Sự biến đổi nhiệt độ
theo thời gian tại các nơi qua các thời kỳ diễn ra cũng có mức độ khác nhau nhất là
ở các thời kỳ chuyển tiếp giữa các mùa, từ mùa nóng sang mùa lạnh hoặc ngược lại,
tăng nhanh vào tháng III, IV và giảm nhanh vào tháng X, XI.
Chênh lệch nhiệt độ trung bình nhiều năm giữa tháng lớn nhất với tháng nhỏ
nhất tại các nơi cũng khá lớn, biên độ dao động từ 10
0
C - 12,5
0
C.
Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối hàng năm ở các nơi trong vùng thường xảy ra
vào những tháng mùa nóng, nhất là khi có gió Tây Nam hoạt động mạnh và kéo dài
nhiều ngày. Trị số đo được tại Thái Nguyên là 39,5
0
C. Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối
thường xảy ra vào tháng cuối năm hoặc đầu năm, tại Thái Nguyên là 3,0
0
C.
Bảng 2. Nhiệt độ không khí tháng và năm trung bình nhiều năm (Trạm Đại Từ).
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
15,5 16,3 19,9 23,5 26,8 27,9 28,2 27,6 26,4 23,7 19,9 17,0 22,8

I.2.2.4. Chế độ mưa
Với đặc điểm địa hình như trên và trong mối tương tác với các hoàn lưu
chính của khu vực, những kiểu thời tiết mang tính địa phương cũng xuất hiện rõ nét.
Địa hình mở rộng và thấp dần về phía Đông Nam, tạo điều kiện hút gió Đông Nam
vào mùa hè, gây mưa lớn, đồng thời dãy Tam Đảo chạy dọc theo hướng Tây Bắc –
Đông Nam có độ cao trên 1500m tạ
o nên bức chắn địa hình đối với gió mùa Đông
Bắc. Do vậy trong khu vực nghiên cứu, hoạt động của fron cực diễn ra rất mạnh,

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KHOA HOC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 19
PHONG THỦY SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
những cơn mưa có lượng khá thường xảy ra vào đầu và cuối mùa đông, ngay trong
thời gian giữa mùa đông cũng thường xuyên xuất hiện những trận mưa nhỏ mỗi khi
khối khí cực đới tràn về. Điều đó làm cho tính chất khô của mùa đông bớt khắc
nghiệt hơn, mặc dù hiện tượng thời tiết này có lợi cho hoạt động sản xuất nông
nghiệp, nhưng lại tác
động tiêu cực đến hoạt động du lịch. Một điều cần lưu ý khi
phân tích đặc điểm khí hậu trong khu vực là vai trò điều hòa của Hồ Núi Cốc. Với
diện tích mặt nước trung bình 2500 ha chiếm 11% diện tích tự nhiên của khu vực,
hồ có khả năng làm cho không khí trở nên mát mẻ trong lành hơn vào mùa hè, một
điều kiện lý tưởng để thu hút khách du lịch và xây dựng các tuyến du lịch sinh thái
trong vùng.
I.2.3. Đặc đ
iểm đất đai
Với những đặc điểm về địa chất, địa hình, khí hậu nêu trên thì đất đai trong
khu vực bị chi phối bởi 3 quá trình hình thành chủ yếu: quá trình feralit và sự hình
thành kết von trên nền phong hóa của đá trầm tích có trên vùng đồi trọc khô hạn;
quá trình phục hồi đất trong rừng tự nhiên và rừng trồng được bảo vệ tốt; quá trình
hình thành đất bờ hồ ở vùng bán ngập và tiếp giáp bán ngậ