ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LÊ TUẤN ANH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ PHÚ DƯỠNG CỦA MỘT SỐ
LOÀI THỰC VẬT THỦY SINH TẠI AO CÁ BÁC HỒ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Khoa học môi trường THÁI NGUYÊN - 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
một số loài thực vật thủy sinh tại ao cá Bác hồ trường Đại học Nông Lâm
Thái Nguyên”
Để đạt được kết quả như ngày hôm nay, em xin chân thành cảm ơn sự
giúp đỡ, dạy bảo tận tình của các thầy cô giáo trong Ban Giám hiệu nhà
trường, Ban Chủ nhiệm Khoa Tài Nguyên và Môi trường cùng các thầy cô
giáo. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn cô giáo PGS TS. Đỗ Thị Lan đã tận
tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp
của em.
Qua thời gian thực tập em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm thực tế mà
khi ngồi trên ghế nhà trường em chưa được biết đến. Em xin chân thành cảm
ơn các thầy cô tại phòng thí nghiệm Khoa môi trường trường ĐHNL đã tạo
điều kiện giúp đỡ, chỉ bảo cho em suốt quá trình thực tập tốt nghiệp.
Do thời gian thực tập ngắn, em còn hạn chế về kiến thức cũng như kinh
nghiệm thực tế nên khoá luận không tránh khỏi những sai sót. Kính mong
nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để bản báo cáo khoá luận
tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 05 năm 2014
Sinh viên

Lê Tuấn Anh

MỤC LỤC
Trang
PHẦN I: MỞ ĐẦU 1

1.1. Đặt vấn đề. 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu. 2


2.4. Nguyên nhân và hậu quả của sự phú dưỡng 10

2.4.1. Nguyên nhân. 10

2.4.2. Hậu quả của sự phú dưỡng. 13

2.5. Các phương pháp chống lại phú dưỡng nước. 15

2.6. Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước phú dưỡng. 18

2.7. Một số mô hình công nghệ sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước. 20

2.7.1 Hệ thống dòng chảy trên bề mặt (surface flow wtlands: SF): hay hệ
thống bề mặt nước thoáng (free water surface:FWC). 212.7.2 Hệ thống dòng chảy ngầm hay công nghệ vùng rễ. 22

2.7.3. Hệ thống thực vật nổi ( Floating aquatic plant systems) 23

2.8. Khả năng xử lý nước thải của thực vật nghiên cứu. 23

2.9. Những kết quả nghiên cứu liên quan đến khả năng làm sạch nước của
bèo ở Việt Nam 25

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

3.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu. 28

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu. 28

PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33

4.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước ao cá Bác Hồ. 33

4.2. Diễn biến thể tích nước và khối lượng các loại thực vật trong các mẫu.
34

4.3. Diễn biến về hàm lượng đạm trong các mẫu nước thí nghiệm. 374.4. Diễn biến về hàm lượng lân trong các mẫu nước thí nghiệm. 42

4.5. Diễn biến hàm lượng cặn tổng số trong các mẫu nước thí nghiệm 46

4.6. Diễn biến hàm lượng COD trong các mẫu nước thí nghiệm. 50

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

5.1. Kết luận: 55

5.2. Kiến nghị: 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG KHÓA LUẬN
Bảng 4.2. Diễn biến thể tích nước trong các mẫu sau xử lý 34

Bảng 4.3. Diễn biến khối lượng các loại cây qua các khoảng thời gian khác nhau. 36

Bảng 4.4. Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý N-Tổng số của bèo tây, ngổ trâu và rau
muống tại phòng thí nghiệm. 39

Bảng 4.5. Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý P-Tổng số của Bèo tây, ngổ trâu và rau
muống tại phòng thí nghiệm. 43

Bảng 4.6. Kết quả nghiên cứu khả năng xử Cặn_Tổng số của Bèo tây, ngổ trâu và
rau muống tại phòng thí nghiệm. 46

Bảng 4.7. Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý COD của Bèo tây, ngổ trâu và rau
muống tại phòng thí nghiệm. 50 DANH MỤC CÁC HÌNH


Hình 4.12. Khả năng xử lý P-Tổng số của rau muống trong phòng thí nghiệm 45

Hình 4.13. Khả năng xử lý TSS của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong
phòng thí nghiệm 46

HÌnh 4.14. Hiệu xuất xử lý TSS của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong
phòng thí ghiệm 47

Hình4.15. Khả năng xử lý TSS của bèo tây trong phòng thí nghiệm 47

Hình 4.16. Khả năng xử lý TSS của cây ngổ trong phòng thí nghiệm 48

HÌnh 4.17. Khả năng xử lý TSS của rau muống trong phòng thí nghiệm 48Hình 4.18. Khả năng xử lý COD của bèo tây, cây ngổ và rau muống trong
phòng thí nghiệm 51

Hình 4.19. Hiệu xuất xử lý COD của bèo tây, cây ngổ và rau muống
trong phòng thí nghiệm 52

Hình 4.20. Khả năng xử lý COD của bèo tây trong phòng thí nghiệm 52

Hình 4.21. Khả năng xử lý COD của cây ngổ trong phòng thí nghiệm 53

Hình 4.22. Khả năng xử lý COD của rau muống trong phòng thí nghiệm 53

Xuất phát từ thực tế đó, với mong muốn góp phần nghiên cứu và giải 2
quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước phú dưỡng, em quyết định thực hiện nghiên
cứu đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý phú dưỡng của một số loại thực vật
thủy sinh tại ao cá Bác hồ trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên” dưới
sự hướng dẫn của cô giáo PGS.TS. Đỗ Thị Lan.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu.
1.2.1 Mục tiêu tổng quát:
Luận văn tập trung đánh giá khả năng xử lý phú dưỡng của một số loài
thực vật thủy sinh, góp phần giải quyết các vấn đề môi trường nước bằng biện
pháp sinh học.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể:
- Đưa ra các nhận định ban đầu về hiện trạng chất lượng nước ao cá
Bác Hồ.
- Đánh giá sự sinh trưởng và phát triển của thực vật trong môi trường
thí nghiệm
- Đánh giá khả năng xử lý một vài tác nhân phú dưỡng của cây lục
bình, rau muống nước, rau ngổ trong thí nghiệm.
- Đề xuất biện pháp phù hợp trong xử lý ao hồ phú dưỡg.
1.3. Ý nghĩa của đề tài.
1.3.1. Ý nghĩa khoa học:
- Bổ sung cho khoa học thực tế khả năng làm sạch môi trường nước
của các loài thực vật thủy sinh. 3
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn.
- Góp phần nâng cao kỹ năng phân tích, đánh giá chất lượng nguồn

- Ô nhiễm nước theo hiến chương Châu Âu về nước đã định nghĩa: “ Ô
nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước,
làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông
nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã”.
Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ
lụt đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật có hại kể cả xác chết
của chúng.
[10]
Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại
chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp
giao thông vào môi trường nước.
[10] 5
2.2 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước.
2.2.1 pH:
- pH của nước được đặc trưng bằng nồng độ ion H
+
trong nước. Giá trị
pH nước thải có ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Tính chất của nước
được định theo các giá trị khác nhau của pH.
pH =7: Nước trung tính.
pH >7: Nước mang tính kiềm.
pH <7: Nước mang tính acid.
Giá trị của pH cho phép ta quyết định xử lý theo phương pháp thích
hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý nước. Các
công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học hoạt động ở pH nằm
trong giới hạn tử 6,5 – 9,0. Môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển
thường có pH tử 7 – 8. Các vi khuẩn khác nhau thì có giới hạn pH khác nhau.

thể dẫn đến làm tăng khả năng bùn và điều kiện kỵ khí khi thải nước vào môi
trường không qua xử lý.
- TSS được xác định bằng trọng lượng thô phần còn lại khi cho bay hơi
1 lít nước trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở 103
0
C cho đến khi trọng lượng
không đổi. Đơn vị tính bằng mg/l (hoặc g/l)
[10]
.
2.2.5. Hàm lượng oxy hòa tan (DO).
- Hàm lượng oxy hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất vì
oxy không thể thiếu được với các sinh vật. Oxy duy trì quá trình trao đổi chất
sinh ra năng lượng cho sự sinh trưởng, sinh sản và tái sinh sản xuất. Khi thải
các chất thải vào nguồn nước quá trình oxy hóa chúng xẽ làm giảm nồng độ
oxy hòa tan trong các nguồn nước này, thậm chí có thể đe dọa sự sống của các
loài cá cũng như các sinh vật trong nước.
- Việc xác định thông số oxy hòa tan có ý nghĩa quan trọng trong việc
duy trì điều kiện hiếu khí trong quá trình xử lý nước. Mặt khác, lượng oxy
hòa tan còn là cơ sở của phép phân tích xác định nhu cầu oxy sinh hóa.
- Có 2 phương pháp xác định DO là phương pháp Winkler và phương
pháp điện cực oxy
[10]
.
2.2.6. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD).
- BOD là lượng oxy cần thiết mà vi sinh vật sử dụng trong quá trình
oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong nước.
- Phương trình tổng quát biểu diễn như sau:
Chất hữu cơ + O
2
 CO

.
- Ví dụ dùng chất oxy hóa mạnh như K
2
CrO
7
thì phương trình phản ứng
như sau;
Chất hữu cơ + CrO
7
2-
+ H
+
 CO
2
+ H
2
O + Cr
3+.

Sau đó đem đo mật độ quang của dung dịch phản ứng trên, dựa vào
đường chuẩn để xác định giá trị COD. Vì chỉ số COD biểu thị cả lượng chất
hữu cơ không bị oxy hóa bởi vi sinh vật nên giá trị COD bao giờ cũng cao
hơn giá trị BOD
2.2.8. Tổng số nitơ (T-N).
- Nitơ tổng số là tổng các hàm lượng nitơ hữu cơ, amoniac, nitrit,
nitrat, chúng có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái nước. Vì vậy trong xử lý
nước thải cùng với các chỉ số trên người ta cần xác định chỉ số tổng nitơ.
- Hàm lượng nitơ hữu cơ được xác định bằng phương pháp Kendal.
Tổng nitơ Kendal là tổng nitơ hữu cơ và amoniac. Chỉ tiêu amoniac thường
được xác định bằng phương pháp so màu.

3
(PO
3
)
6
và phospho hữu cơ. Đây là một
trong những nguồn dinh dưỡng cho thực vật dưới nước, gây ô nhiễm và góp
phần thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng ở các thủy vực
[9]
.
- Hàm lượng phospho thừa trong nước thải làm cho các loại tảo, các
loại thực vật lớn phát triển mạnh làm gây tắc các thủy vực. Hiện tượng tảo
sinh trưởng mạnh do nước thừa dinh dưỡng, thực chất là hàm lượng P ở trong
nước cao. Sau đó tảo và vi sinh vật bị tự phân, thối rữa làm cho nước bị ô
nhiễm thứ cấp, thiếu oxi hòa tan và làm cho tôm cá bị chết
[9]
.
2.3. Các khái niệm liên quan đến phú dưỡng hóa
Từ phú dưỡng với nghĩa tổng quát là “giàu dinh dưỡng” được
Naumann đưa ra năm 1919 (Lê Huy Bá và cộng sự, 2000), khi trình bày khái
niệm về sạch và giàu dinh dưỡng. Ông phân biệt: hồ sạch là hồ chứa ít tảo,
thực vật lơ lửng, còn hồ phú dưỡng là hồ giàu thực vật trôi nổi.
Sự phú dưỡng hóa được định nghĩa như là sự làm giàu nước quá mức
bởi những chất dinh dưỡng vô cơ cùng với dinh dưỡng có nguồn gốc thực vật.
Thông thường đó là muối nitrat và phosphat. Chúng gây lên sự gia tăng các
sản phẩm sơ cấp. Sự phú dưỡng hóa được coi là nhân tạo nếu do các hoạt
động của con người gây nên và gọi là tự nhiên nếu không phải do con người
gây ra (Brintin Wesley E, và cộng sự, 1972; Ellis K.V., và cộng sự, 1989; Lar
kin P.A và cộng sự, 1974; Palmer C. Mervin , 1980)
[9]

trung bình (mesotrophic) là loại trung gian của hai loại trên ( Bộ Khoa học
Công Nghệ và Môi trường, 1995; Robert G, Wetzel, 1975)
[9]
10

Bảng 2.2. Đánh giá độ phì nhiêu của nước hồ
Chỉ tiêu
Nghèo dinh
dưỡng
Vừa dinh dưỡng

Phú dưỡng hóa
P tổng cộng (µg/l) <10 10-20 >20
N tổng cộng (µg/l) <200 200-500 >500
Độ trong (m) >3.7 3,7-2,0 <2,0
Oxy hòa tan trong
khối nước (mg/l)
>80 10-80 <10
Diệp lục (µg/l) <4 4-10 >10
Sản lượng thực vật
trôi nổi (gC/m
2
. Ngày)

7-25 75-250 350-700
Nguồn: Kraonew, 1994 ( Lê Huy Bá và cộng sự, 2000)
Theo quan điểm khoa học, hồ phú dưỡng có đặc điểm thường là nông

- Nguồn dinh dưỡng tại chỗ (Internal Sources)
Hình 2.1 Con đường chuyển tải các nguồn gây ô nhiễm phú dưỡng tới hồ.
(theo Rying, Rast, 1989) ( Hồ Thanh Hải và cộng sự, 1998)
Nguồn dinh dưỡng ngoại lai được phân biệt bởi nguồn điểm ( Point
Sources) và nguồn không điểm ( Non – point Sources). Nguồn dinh dưỡng
Khí quyển
Cống thải (
nguồn điểm)
Trầm tích đáy Nước ngầm
Hồ
Vùng lưu vực ( đất đô thị,
đất nông nghiệp, đất hoang
tự nhiên)
Từ các nguồn gây ô nhiễm, nguồn phospho dưới dạng muối phosphat
(PO4
3-
) là nguyên tố quan trọng đối với sự phát triển của thực vật và vi sinh
vật. Các chất này có thể thâm nhập vào nước thông qua các quá trình tự nhiên
như: các dòng nước lũ chảy qua rừng, đầm lầy, sự xói mòn đất, các chất thải
của chim và bò sát sống quanh hồ, sự cố định nitơ của các vi sinh ật… Khi bị 13

phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật nồng độ các ion dinh dưỡng tăng cao,
gây ra sự phát triển của tảo ( Nguyễn Hữu Phú, 2001; Brittin Wesley., và
cộng sự, 1972; Canale R.P., và cộng sự, 1973; Muaray, 1994; Mervat E. and
Logan A.W., 1996)
[10]
Bên cạnh muối nitơ và phospho, một số chất khác như: các kim loại vi
lượng, các vitamin, các axit amin cũng tham gia vào việc gây nên sự phú
dưỡng (Brinttin Wesley, và cộng sự, 1972)
[9]
Một số hồ trên thế giới có hàm lượng các chất gây phú dưỡng khá cao,
tại Mỹ, lượng phospho nhân tạo trung bình vào khoảng 2,1 kg/người/năm
tương đương với khoảng 1/6 lượng nitơ. Hồ Washington nằm ở Tây Bắc
nước Mỹ, có diện tích 87,6km2 và chỗ sâu nhất là 76,5 m, trong hồ các kết
quả nghiên cứu cho thấy lượng phosphat vào mùa đông tăng đáng kể, mật độ
thực vật trôi nổi vào mùa hè tăng vài lần trong những năm 1950, loài tảo lam
Oscillatoria rubescens nở hoa dày đặc và có thể quan sát dễ dàng ( Lê Huy Bá
và cộng sự, 2007).
2.4.2. Hậu quả của sự phú dưỡng.
Sự phú dưỡng gây ra những biến đổi rõ rệt tới hệ sinh thái, ảnh hưởng

[9]
Về mặt sức khỏe, hầu hết cả con người, động vât nuôi, chim… đều rất
nhạy cảm với độc tố do tảo độc hại sinh ra. Thông thường đó là các chất rất
độc với con người như: Hepatotoxin ( gây ung thư gan), Neurotoxin ( gây độc
thần kinh), hay chỉ đơn thuần là các chất gây dị ứng da và mắt ( Đặng Diễm
Hồng, 2006). Khi tầng nước mặt bị che phủ bởi các lớp váng tảo nở hoa,
người ta phải lấy nước cấp ở tầng sâu hơn. Nếu sử dụng nước cấp này có thể
gây ra một số vấn đề nghiêm trọng: gây tắc các ống lọc nước, làm giảm tuổi
thọ các ống dẫn nước. Trong tầng nước sâu các sản phẩm của sự phân hủy kị
khí gây mùi khó chịu, mặt khác do tiềm năng oxy hóa khử giảm, nước có
nồng độ sắt III thấp và các muối magan cao ( Ellis K.V., và cộng sự, 1989;
Jones Gary J., 1994.)
[9]
Tổ chức y tế Thế Giới (WHO) đã gửi quy định đới với nồng độ độc tố
của tảo độc, hại ( nếu có) trong nước uống cho con người là không vượt quá
1µ.l
-1

. Trên Thế Giới, có rất nhiều bằng chứng cho thấy những thiệt hại do
tảo độc, hại nở hoa gây nên rất lớn. Theo thống kê, hàng năm trên Thế Giới 15

có khoảng 2000 người bị ngộ độc ( trong đó số người chết chiếm khoảng
15%) do tiêu thụ các động vật thân mềm hai mảnh vỏ hoặc do ăn phải các loài
cá bị nhiễm độc tố tảo ( Hallegraeff G.M và cộng sự, 1995)
[10]
Ví dụ: Trong
khoảng thời gian từ tháng 9/1988 đến tháng 3/1989 tại các vịnh Villareal,