I HỌ QU
GI H N I
TRƢỜNG
I HỌ KHO HỌ TỰ NHI N

-----------------------

Nguyễn Thị Phƣơng Hoa

ĐÁNH GIÁ NGƢỠNG CHỊU TẢI VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI
PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG NƢỚC SÔNG NHUỆ,
KHU VỰC QUA THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN V N TH

S KHO HỌ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN

TS.Trần Hồng Thái

H Nội - 2011


MỤC LỤC
LỜI ẢM ƠN ................................................................ Error! Bookmark not defined.
DANH MỤ
HỮ VIẾT TẮT...................................... Error! Bookmark not defined.
MỤ LỤ ........................................................................................................................ i
D NH SÁ H Á BẢNG ........................................... Error! Bookmark not defined.
DANH SÁCH CÁC HÌNH ............................................ Error! Bookmark not defined.

3.1.6. Coliform ................................................................................................................. 51
3.1.7. Hàm lƣợng Fe ........................................................................................................ 51

3.2. Ặ TÍNH Á

O N SÔNG PHÂN HI ..................................................53

3.2.1. Kết quả phân chia các đoạn sông tính toán ........................................................ 53
3.2.2. Đặc điểm dòng chảy trên các đoạn sông ............................................................. 57
3.2.3. Đặc điểm nguồn thải trên các đoạn sông ............................................................ 58

3.3. KHẢ N NG TIẾP NHẬN HẤT Ô NHIỄM Ủ NƢỚ SÔNG ..................69
3.3.1. Khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của nƣớc sông .............................................. 69

i


3.3.2. Tải lƣợng ô nhiễm tối đa trên từng đoạn sông ................................................... 69
3.3.3. Khả năng tiếp nhận chất thải của nƣớc sông ..................................................... 73

3.4. ÁNH GIÁ KHẢ N NG TỰ L M S H Ủ SÔNG ..................................75
3.5. BƢỚ
ẦU NHẬN ỊNH NGƢỠNG HỊU TẢI MÔI TRƢỜNG NƢỚ
SÔNG NHUỆ .............................................................................................................78
3.6. Ề XUẤT Á GIẢI PHÁP KHẮ PHỤ TÌNH TR NG Ô NHIỄM MÔI
TRƢỜNG NƢỚ SÔNG ...........................................................................................80
3.6.1. Đề xuất xây dựng mục tiêu môi trƣờng .............................................................. 80
3.6.2. Đề xuất cải tạo ho n chỉnh hệ thống công trình thủy lợi .................................. 80
3.6.3. Đề xuất ho n thiện mạng lƣới quan trắc, giám sát chất lƣợng môi trƣờng .... 81
3.6.4. Đề xuất các giải pháp tuyên truyền, giáo dục trong bảo vệ môi trƣờng .......... 84

động. Sự gia tăng dân số cùng với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang
diễn ra mạnh mẽ dẫn đến sự ra đời hàng loạt các khu đô thị, khu công nghiệp, cụm
công nghiệp mới và các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản cũng đƣợc đẩy
mạnh phát triển… hính những yếu tố này đã gây nên một áp lực khá lớn lên môi
trƣờng nƣớc sông, làm cho chất lƣợng môi trƣờng nƣớc trên các con sông suy giảm
nhanh chóng.

iii


Xuất phát từ thực tiễn trên, tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá ngưỡng
chịu tải và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước Sông Nhuệ, khu vực
qua thành phố Hà Nội” với mục tiêu đƣa ra một bức tranh tổng quát về hiện trạng
chất lƣợng nƣớc sông Nhuệ, khả năng tiếp nhận, khả năng tự làm sạch và bƣớc đầu
tiếp cận phƣơng pháp luận để đánh giá ngƣỡng chịu tải của môi trƣờng nƣớc sông
Nhuệ. Những kết quả này đƣợc coi là căn cứ quan trọng trong công tác quản lý
nhằm bảo vệ và duy trì môi trƣờng nƣớc sông, góp phần duy trì chất lƣợng nƣớc và
phát triển cảnh quan sông Nhuệ. Cụ thể nhƣ sau:


ánh giá hiện trạng môi trƣờng nƣớc sông Nhuệ;

 Tính toán khả năng tiếp nhận các chất ô nhiễm của môi trƣờng nƣớc sông;


ánh giá khả năng tự làm sạch (TLS) các chất ô nhiễm của môi trƣờng nƣớc

sông dựa vào các quá trình trong sông;




áy của Ủy ban nhân dân

các tỉnh/thành phố thuộc lƣu vực từ nhƣng năm 2003, hay các báo cáo kết quả quan
trắc chất lƣợng môi trƣờng nƣớc sông cũng đã xây dựng. Tuy nhiên, vẫn còn mang
tính chất riêng lẻ, chỉ phục vụ riêng cho các mục đích nghiên cứu khác nhau, thiếu
sự liên kết để xây dựng một mục đích quản lý chung.

iều đó cũng cho thấy đƣợc

mặt trái trong công tác quản lý môi trƣờng ở nƣớc ta.
ề tài cấp nhà nƣớc “Xây dựng đề án tổng thể bảo vệ môi trƣờng sông Nhuệ
-sông

áy” của tác giả Nguyễn Văn ƣ và nhóm nghiên cứu đã chỉ ra các nguyên

nhân gây ô nhiễm môi trƣờng trên lƣu vực sông Nhuệ - sông

áy. Nhóm tác giả

cũng đã bƣớc đầu ứng dụng phƣơng pháp mô hình toán để mô phỏng diễn biến ô
nhiễm trên hệ thống sông Nhuệ - sông áy.[7]
Dự án “Mô phỏng chất lƣợng nƣớc 3 lƣu vực sông:
Gòn –

ầu, Nhuệ -

áy, Sài

ồng Nai” do tác giả Trần Hồng Thái và các cộng sự thực hiện nghiên cứu


và Viện Sinh thái và Môi trƣờng thực hiện năm 2005 đã xây dựng mối tƣơng quan
giữa các khía cạnh chính của cách tiếp cận kinh tế trong việc quy hoạch phân bổ tài
nguyên nƣớc. Trong dự án này, tác giả đã xây dựng một quy trình hƣớng dẫn từng
bƣớc trong quy hoạch phân bổ tài nguyên nƣớc phù hợp với điều kiện Việt Nam;
ứng dụng thí điểm quy trình này ở lƣu vực sông Nhuệ - sông

áy ở thời điểm hiện

tại và dự báo trong tƣơng lai; xây dựng các phƣơng pháp đánh giá nhanh khía cạnh
kinh tế về số lƣợng và chất lƣợng tài nguyên nƣớc, hỗ trợ cho việc ra quyết định. [4]
ánh giá môi trƣờng nƣớc bằng chỉ số tổ hợp sinh học (IBI) và chỉ số đa
dạng sinh học dựa vào thành phần loài cá thu đƣợc ở sông Nhuệ và sông Tô Lịch
của tác giả N.K. Sơn (2005) đã dùng các chỉ số tổ hợp sinh học (IBI) và các chỉ số
đa dạng sinh học α và H tính từ số liệu về thành phần loài cá tại các thời điểm và
địa điểm khác nhau để đánh giá mức độ ô nhiễm nƣớc sông Nhuệ và sông Tô Lịch.
Giá trị các chỉ số nêu trên tƣơng ứng với mức độ ô nhiễm của từng đoạn sông.[23]
Dự án “ ải thiện chất lƣợng sông Nhuệ -

áy: Xây dựng sức chịu tải và

kiểm kê các nguồn gây ô nhiễm” do Trung tâm quản lý môi trƣờng quốc tế,

ục

quản lý tài nguyên nƣớc tiến hành năm 2007 đã đƣa ra một số phƣơng pháp tiếp cận
trong nghiên cứu sức chịu tải và kiểm kê các nguồn gây ô nhiễm cũng nhƣ lan
truyền các chất ô nhiễm trong lƣu vực sông Nhuệ -

áy đồng thời cũng đề cập đến

lý chất thải sinh hoạt của các cụm dân cƣ dọc lƣu vực sông Nhuệ - sông

áy thuộc

địa bàn thành phố Hà Nội.[17]
Tổng cục Môi trƣờng cũng đã xây dựng và thực hiện nhiệm vụ “ iều tra,
kiểm kê các nguồn thải, hiện trạng môi trƣờng và những tác động đến môi trƣờng
trên lƣu vực sông Nhuệ - sông áy”, năm 2009. ây là một nghiên cứu hết sức có ý
nghĩa, mang tính thiết thực vì sẽ tạo ra một bộ cơ sở dữ liệu tổng hợp về hiện trạng
môi trƣờng lƣu vực sông, từng bƣớc chuẩn hoá các quy trình quản lý thông tin môi
trƣờng, làm cơ sở để thống nhất một mô hình quản lý chung cho tất cả các cơ quan
quản lý môi trƣờng của các địa phƣơng.[37]
ác báo cáo nghiên cứu khoa học của sinh viên nhƣ “Tiếp cận tổng hợp
bƣớc đầu trong đánh giá chất lƣợng sông Nhuệ”; “Bƣớc đầu sử dụng phƣơng pháp
DELHPI để đánh giá chất lƣợng môi trƣờng nƣớc sông Nhuệ”; “Vận dụng tiêu
chuẩn môi trƣờng Việt Nam vào đánh giá chất lƣợng nƣớc sông Nhuệ - sông

áy

(khu vực tỉnh Hà Nam) cho các mục đích sử dụng khác nhau”; hay “ ánh giá ảnh

3


hƣởng của làng nghề tỉnh Hà Tây tới chất lƣợng nƣớc sông Nhuệ - sông
xuất giải pháp quản lý”...vv.

áy và đề

ác nghiên cứu này đã nêu lên đƣợc vai trò nguồn

 Khả năng tiếp nhận nƣớc thải của nguồn nƣớc là khả năng nguồn nƣớc
có thể tiếp nhận đƣợc thêm một tải lƣợng ô nhiễm nhất định mà vẫn bảo đảm nồng
độ các chất ô nhiễm trong nguồn nƣớc không vƣợt quá giới hạn đƣợc quy định
trong các quy chuẩn, tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc cho các mục đích sử dụng của
nguồn tiếp nhận.
 Mục tiêu chất lƣợng nƣớc là mức độ chất lƣợng nƣớc của nguồn nƣớc
tiếp nhận cần phải duy trì để bảo đảm mục đích sử dụng của nguồn nƣớc tiếp nhận.
 Tải lƣợng ô nhiễm là khối lƣợng chất ô nhiễm có trong nƣớc thải hoặc
nguồn nƣớc trong một đơn vị thời gian xác định.
 Tải lƣợng ô nhiễm tối đa là khối lƣợng lớn nhất của các chất ô nhiễm có
thể có trong nguồn nƣớc tiếp nhận mà không làm ảnh hƣởng đến khả năng đáp ứng
mục tiêu chất lƣợng nƣớc của nguồn tiếp nhận.

5


1.2.2. Các nghiên cứu trên thế giới
ã có rất nhiều nghiên cứu về ngƣỡng chịu tải của nguồn nƣớc đƣợc thực
hiện trên thế giới và các phƣơng pháp tính toán ngƣỡng chịu tải thƣờng sử dụng
phƣơng pháp sinh thái học kết hợp với mô hình toán học phù hợp cho từng đối
tƣợng cần nghiên cứu. Việc ứng dụng mô hình chất lƣợng nƣớc đã đƣợc phát triển
ngay từ những năm đầu của thế kỷ 20, gắn liền với mối quan tâm của xã hội về vấn
đề chất lƣợng nƣớc và khả năng ứng dụng của công nghệ tính toán khoa học.[37]
Tại Hoa Kỳ, Luật nƣớc sạch ( lean Water

ct) yêu cầu các Bang xây dựng

kế hoạch làm sạch môi trƣờng nƣớc (Total Maximum Daily Loads - TMDLs) cho
các nhánh sông, hồ và dòng chảy đang bị suy giảm chất lƣợng nƣớc đối với các chỉ
tiêu xác định trong mục 303 (d) của Luật.

Xác định những lý do, nguyên nhân gây ô nhiễm



Xác định nguồn ô nhiễm điểm và nguồn ô nhiễm diện



Xác định tải lƣợng ô nhiễm bao gồm cả đo đạc và tính toán dòng chảy

6




Xác định tải lƣợng ô nhiễm của nguồn ô nhiễm điểm và tải lƣợng ô
nhiễm của nguồn diện



Xác định số hạng an toàn (Margin of Safety)

Mô hình toán sử dụng phổ biến để tính toán TMDL và mô tả diễn biến chất
lƣợng nƣớc gồm các phần mềm Qual2E và Qual2K (đƣợc cải tiến tháng 3/2006 Mỹ) hoặc MIKE 11, MIKE 21 ( an mạch). Mô hình QuaL2E là mô hình chất
lƣợng nƣớc sông tổng hợp và toàn diện đƣợc phát triển do sự hợp tác giữa trƣờng
ại Học Tufts University và Trung Tâm Mô Hình hất Lƣợng nƣớc của

ục môi

trƣờng Mỹ. Mô hình cho phép mô phỏng 15 thông số chất lƣợng nƣớc sông bao

chất thải trong nƣớc sông. Tác giả đã thấy rằng, trong nƣớc sông Spree trƣớc khi
chảy vào thành phố Berlin nồng độ vi khuẩn khoảng 10.000 VK/cm3, khi chảy qua

7


Berlin nơi nƣớc bị ô nhiễm con số này tăng lên đến hàng ngàn, thậm chí hàng triệu
nhƣng khi quá trình TLS kết thúc thì lƣợng vi khuẩn giảm đi một cách đáng kể. ác
tác giả Girard và Bordas đã nghiên cứu TLS trên sông Seine.

ặc biệt, Golschmidt

và Pransmidt khi nghiên cứu quá trình TLS trên sông Isar ở Munich đã tính toán và
đƣa ra khoảng cách cần thiết cho quá trình TLS là khoảng 27 km và trong khoảng
thời gian 8 giờ. Kluse và Lossen khi nghiên cứu trên sông Rhine đã đƣa ra khoảng
cách là từ 25-26 km và thời gian là 5,5-6 giờ. Trong các công trình nghiên cứu khác
đã quan sát kết quả TLS đối với từng loại chất thải khác nhau khi thâm nhập vào
nguồn nƣớc sông [47,52]. Ifabiyi (2008) đã nghiên cứu quá trình TLS trên kênh IleIfe (Nigeria). Tác giả đã thu mẫu nƣớc tại 7 vị trí dọc theo kênh, phân tích sự thay
đổi hàm lƣợng các chất thải qua các điểm. Trong quá trình phân tích kết quả, tác giả
đã rút ra khả năng TLS của dòng kênh cũng nhƣ nguyên nhân thay đổi của hàm
lƣợng từng chất thải [47]. Seki và Ebara (1980) đã nghiên cứu quá trình TLS trên
sông Teshio, bang Hokkaido, Nhật Bản. ác tác giả đã phát hiện rằng các chất thải
đƣợc làm sạch ở mức độ khác nhau trong các lớp nƣớc khác nhau của dòng sông
trƣớc khi đổ ra biển [52]. Tại Nga, cũng có rất nhiều các công trình nghiên cứu về
sự TLS nƣớc do vi sinh vật. h ng hạn, Makushkin E.O. và Kosunov V.M. (2005)
đã nghiên cứu quá trình TLS nƣớc trong hệ thống sông Selenga và lƣu vực và vai
trò chuyển hóa của vi sinh vật đối với chất thải hữu cơ trƣớc khi dòng chảy của
sông đổ vào hồ Bai Kan [34]; Kryutchkova nghiên cứu vai trò của thực vật trong
TLS nƣớc [48]; Degermendzhi N. nghiên cứu vai trò của cả vi sinh vật và cả động
lực dòng sông trong TLS nƣớc [43]..v.v...

Nguyễn Quang Trung (2000); nghiên cứu mô hình chất lƣợng nƣớc sông Hƣơng
theo các chất dễ phân huỷ… ác mô hình chất lƣợng nƣớc sông chủ yếu tập trung
mô phỏng quá trình chủ đạo trong sông là lan truyền chất ô nhiễm thông qua quá
trình pha loãng và xáo trộn. Ảnh hƣởng của quá trình sinh thái ít đƣợc đề cập hoặc
chỉ đề cập dƣới dạng hệ số ảnh hƣởng mà chƣa mô phỏng bản chất của quá trình.
ể tính toán lan truyền ô nhiễm môi trƣờng nƣớc trên các sông, hồ, thƣờng sử dụng
một số mô hình nhƣ: Qual2, SW T,

ORMIX, Modflow… Hiện nay, một số mô

hình nhƣ MIKE, SMS đang đƣợc nghiên cứu đƣa vào áp dụng tính toán chất lƣợng
nƣớc cho các sông.
Khi nghiên cứu về khả năng TLS nƣớc trong các thủy vực, các công trình
trong nƣớc tập trung theo các hƣớng nghiên cứu quá trình đồng hóa chất thải bằng

9


thực vật và động vật thủy sinh cũng nhƣ quá trình pha loãng xáo trộn bởi dòng chảy
trong sông nói riêng và các thủy vực khác nói chung. Nguyễn Kỳ Phùng và Nguyễn
Thị Bảy [18] đã nghiên cứu khả năng TLS nƣớc các con sông chính tại huyện ần
Giờ khi có nƣớc thải từ các hồ nuôi tôm. ác tác giả đã sử dụng mô hình thủy lực
và lan truyền chất ô nhiễm trong sông, đã tính toán cho các kịch bản hiện tại và kịch
bản phát triển trong tƣơng lai. Kết quả tính là thời gian TLS của sông sau khi bơm
nƣớc thải từ các hồ nuôi tôm. ác tác giả quan tâm chủ yếu đến quá trình TLS do
pha loãng giữa nƣớc sông và nƣớc thải.
ác công trình [1,16,20,33] tập trung nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại
nặng trong nƣớc thải của các loài thực vật thủy sinh nhƣ các loại b o, cỏ,…Về khả
năng hấp thụ kim loại nặng của các tế bào vi tảo đƣợc nghiên cứu trong các công
trình [34,35]. Khả năng của các loài cá về hấp thu kim loại nặng đƣợc nghiên cứu


trình nghiên cứu diễn biến HSTTV trong thời gian qua chủ yếu tập trung cho mục
đích đánh giá mức độ ô nhiễm môi trƣờng thủy vực tại khu vực nghiên cứu. ác tác
giả Nguyễn Vũ Thanh và oàn ảnh [28] đã đề xuất ứng dụng phƣơng pháp nghiên
cứu đa dạng sinh học HSTTV vào quan trắc chất lƣợng môi trƣờng nƣớc. Nhóm tác
giả đã thiết lập danh mục các chỉ số đa dạng, chỉ số sinh học với các thang điểm
khác nhau ứng với các cấp ô nhiễm môi trƣờng nƣớc khác nhau. Từ số liệu điều tra
khảo sát sinh vật thủy sinh, tính các chỉ số, tra bảng ta có thể xác định đƣợc mức độ
ô nhiễm môi trƣờng thủy vực khu vực đang nghiên cứu.

ỗ Thị Bích Lộc và nnk

(2005) đã nghiên cứu đánh giá độ đa dạng sinh học và diễn biến tài nguyên thủy
sinh vật ở lƣu vực sông Sài Gòn –

ồng Nai trên cơ sở số liệu điều tra khảo sát tại

các thời kỳ khác nhau, chủ yếu là số liệu trƣớc và sau thời kỳ công nghệp hóa của
những năm 1990-2003 [15]. Các tác giả đã so sánh và xác định mức độ biến đổi loài
và số lƣợng từng loài của các dạng thủy sinh vật (thực vật nổi, động vật nổi, động
vật đáy) tại lƣu vực đang nghiên cứu; ã phân tích kết quả tính toán chỉ số đa dạng
của thủy sinh vật tại từng con sông. ác tác giả đi đến kết luận rằng dƣới tác động
của các nguồn thải các khu hệ thủy sinh vật bị biến đổi mạnh cả về cấu trúc thành
phần loài, cấu trúc số lƣợng, loài phát triển ƣu thế và chỉ số đa dạng. Biểu hiện của
sự thay đổi là giảm số loài ƣu thế, giảm kích thƣớc sinh vật, số lƣợng của loài thích
nghi tăng vọt còn số lƣợng của loài không thích nghi thì suy giảm hoặc biến mất.
ũng các tác giả nêu trên đã nghiên đánh giá tác động của hoạt động kinh tế xã hội
đến đa dạng sinh học của thủy sinh vật sông Thị Vải. Dựa trên sự phân tích độ biến
thiên của chỉ số đa dạng, các tác giả đã nhận thấy nƣớc sông Thị Vải ngày càng bị ô
nhiễm, song mức độ ô nhiễm có khác nhau giữa nƣớc tầng bề mặt và nƣớc tầng đáy.

nghiên cứu sự biến đổi các chỉ số đa dạng sinh học các tác giả xác định đƣợc mức
độ ô nhiễm môi trƣờng khu vực nghiên cứu.[26,27]
Xem xét các công trình nghiên cứu nêu trên thấy rằng các tác giả đều nghiên
cứu cấp độ ô nhiễm môi trƣờng thủy vực trên cơ sở phân tích quá trình biến đổi
theo thời gian và không gian của các chỉ số đa dạng sinh học, đa dạng loài thủy sinh
vật tại khu vực nghiên cứu. Môi trƣờng càng ô nhiễm dẫn đến việc các giá trị của
chỉ số đa dạng sinh học càng giảm. Xem xét sự biến thiên về số lƣợng loài, số lƣợng
cá thể và kích thƣớc của từng loài các nhà khoa học có thể kết luận đƣợc sự thay đổi
về cấu trúc của HSTTV đang nghiên cứu. Với việc xem xét cả trên thực vật nổi,
động vật nổi, động vật đáy, ta có thể biết đƣợc sự thay đổi cấu trúc HST trong các
tầng nƣớc cụ thể và của cả HSTTV tại khu vực nghiên cứu. Sản phẩm của các công
trình nghiên cứu trên là những tài liệu tổng hợp có giá trị tham khảo để thực hiện
nhiệm vụ. Tuy nhiên, các công trình nêu trên mới chỉ tập trung vào việc giải quyết
các vấn đề môi trƣờng và kiểm soát ở mức độ nhất định các nguy cơ môi trƣờng và
mang tính riêng lẻ. Bên cạnh đó, tính gắn kết và hỗ trợ lẫn nhau giữa các dự án,
nhiệm vụ hiện có vẫn chƣa đƣợc thể hiện một cách rõ nét.

12


1.3. PHƢƠNG PHÁP LUẬN ÁNH GIÁ NGƢỠNG HỊ TẢI NƢỚ SÔNG
1.3.1. Nƣớc sông và các quá trình trong sông
Sông ngòi là sản phẩm của khí hậu có dòng nƣớc chảy tự nhiên. Hệ thống
sông ngòi đƣợc hình thành dƣới tác động bào mòn của dòng chảy do nƣớc mƣa
hoặc tuyết tan cung cấp. Nƣớc mƣa rơi xuống đất, một phần bị tổn thất do bốc hơi,
đọng vào các chỗ trũng và ngấm xuống đất, một phần dƣới tác dụng của trọng lực
chảy dọc theo sƣờn dốc tập trung tạo thành các lạch nƣớc rồi sau đó tạo thành các
khe suối hợp lƣu với nhau tạo thành mạng lƣới sông ngòi. Nƣớc sông là nguồn nƣớc
ngọt tự nhiên và đóng một vai trò quan trọng trong hệ cân bằng nƣớc tự nhiên, gắn
bó chặt chẽ đối với đời sống và các hoạt động sinh kế của con ngƣời.

2,7

Sự biến đổi của chất s ẵ n c ó trong nƣớc sông hay các chất ô nhiễm sau khi
đƣợc xả thải vào sông phụ thuộc vào nhiều qu á tr ìn h n hƣ : hoá sinh học (sự
phân huỷ, kết hợp các chất khác, lắng đọng xuống thành trầm tích), vật lý, (sự
chuyển trạng thái, sự hấp thụ, tích tụ đông đặc), thuỷ động lực (truyền tải và
phân tán trong quá trình khuếch tán rối).
1.3.1.1. Vai trò của oxy và các quá trình hóa học trong sông
Oxy có mặt trong nƣớc một mặt là do hòa tan từ oxy không khí, một mặt đƣợc
sinh ra từ các phản ứng tổng hợp quang hóa của tảo và các thực vật sông trong
nƣớc. Sự hòa tan oxy trong nƣớc phụ thuộc vào nhiệt độ, áp xuất khí quyển, dòng

13


chảy, vị trí và địa hình của sông. Oxy không tham gia phản ứng với nƣớc, tuy nhiên
oxy có thể tham gia vào các quá trình sau:
Ôxy hóa các chất hữu cơ bằng các vi sinh vật:
Vi sinh vật
(CH2O) + O2

CO2 + H2O

Ôxy hóa các hợp chất ni tơ bằng các vi sinh vật, ví dụ:
NH4+ + 2O2

2H+ + NO3- + H2O

Vi sinh vật


nồng độ muối, chiều sâu của lớp nƣớc và mức độ ô nhiễm. Trong số các chất khí thì
khí ôxy và O2 có ý nghĩa lớn nhất cho quá trình hô hấp và quang hợp của các loại
sinh vật sống dƣới nƣớc.
1.3.1.2. Các quá trình thủy động lực học trong sông
Do sông là dòng chảy liên tục nên trong sông luôn diễn ra các quá trình thủy
động lực học nhƣ truyền tải, khuếch tán và phân tán các chất trong sông, hay quá

14


trình xáo trộn, pha loãng giữa dòng nƣớc thải với nƣớc sông và đóng một vai trò
quan trọng trong quá trình phân hủy, đồng hóa các hợp chất ô nhiễm nhằm đảm bảo
duy trì hệ sinh thái nƣớc sông luôn ổn định. Một số các quá trình tiêu biểu nhƣ:
-

Quá trình truyền tải (advection): là chuyển động học dọc theo phƣơng dòng
chảy hay chuyển động tịnh tiến: là sự vận chuyển vật chất dạng hòa tan hay
dạng hạt mịn do sự di chuyển của khối lƣu chất với vận tốc bằng vận tốc dòng
chảy;

-

Quá trình khếch tán (diffusion): là quá trình lan tỏa không phải truyền tải, do
sự di chuyển chất hòa tan nhằm phản ứng lại sự thay đổi nồng độ. iều này có
thể diễn ra ở mức độ phân tử do sự chuyển động Brow gây nên do những
chuyển động ngẫu nhiên của phân từ hòa tan, hoặc ở mức độ vĩ mô do các
xoay rối, và sự dịch chuyển vận tốc

-



năng lƣợng cần thiết từ môi trƣờng ngoài nhƣ năng lƣợng ánh sáng hoặc năng lƣợng
hoá học để tổng hợp các chất cần thiết cho sinh trƣởng và phát triển và tạo nên năng
lƣợng dự trữ. Ngƣợc lại, các sinh vật dị dƣỡng không tự tổng hợp đƣợc các yếu tố
cần thiết cho sự phát triển của nó, chúng lấy các chất dinh dƣỡng có sẵn trong môi
trƣờng, qua quá trình oxy hoá tạo thành các hợp chất đơn giản hơn mà cơ thể có thể
sử dụng đƣợc.

ác quá trình đồng hóa và dị hóa diễn ra trong cơ thể sinh vật, sự

chuyển hóa các chất trong môi trƣờng tạo nên một chu trình khép kín, hay gọi là
vòng tuần hoàn vật chất. Trong môi trƣờng tồn tại rất nhiều các vòng tuần hoàn vật
chất và chúng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo trạng thái cân bằng vật
chất trong môi trƣờng. Ngoài ra, có nhiều loài thủy sinh vật sử dụng các chất hữu
cơ, vô cơ tồn tại trong nƣớc để tạo ra sinh khối sinh học và khi thủy sinh vật đƣa
các chất này từ môi trƣờng nƣớc vào trong cơ thể của chúng cũng đồng nghĩa với

16


việc làm giảm bớt các chất gây ô nhiễm hay chính cơ thể thủy sinh vật đã tự đồng
hóa các chất ô nhiễm này làm cho nƣớc sạch hơn, thƣờng các loài có khả năng ăn
các chất ô nhiễm sống đƣợc ở môi trƣờng nƣớc bị nhiễm bẩn là cao.
Nhƣ vậy, khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc dựa vào hệ sinh thái thủy
sinh là một quá trình khá phức tạp, có sự giao thoa giữa hai quá trình trong sông với
hệ sinh thái thủy sinh tồn tại trong nó. Khảo sát sự phân bố đa dạng sinh học trên
lƣu vực sông Nhuệ cho thấy thủy sinh vật trên lƣu vực là khá đa dạng, có nhiều loài
có khả năng thích nghi trong môi trƣờng nƣớc bị nhiễm bẩn và đặc biệt góp phần
tham gia vào quá trình trao đổi chất trong sông.
Việc sử dụng hiệu quả thực vật thủy sinh trong việc giảm thiểu mức độ ô

đến

đạt 27,42

đến 76,42 ; NH4+ đạt 29

52,08%; NH4+ đạt 37
H2S

đến 78,67 ; NO3- đạt 42,16

đến 61,26%.

CO2
CH4

O2

O2
Chất ô
nhiễm

Chất lơ
lửng

DO
CH4
Sinh vật

SO42-

trạng thái cân bằng của hệ sinh thái sông sẽ bị phá vỡ.
ể lấy lại trạng thái cân bằng ban đầu, theo thời gian, qua nhiều biến đổi lý
học, hóa học và sinh học xảy ra trong nguồn nƣớc, các chất ô nhiễm do nƣớc thải
mang vào đƣợc giảm dần. Hay còn gọi là khả năng tự làm sạch (TLS) của nguồn
nƣớc sông. Nhƣ vậy, khả năng TLS của sông là khả năng loại bỏ, giảm thiểu các
chất ô nhiễm thông qua các quá trình biến đổi vật lý, hóa học, sinh học xảy ra trong
dòng lòng sông và là cơ sở đánh giá năng lực môi trƣờng (GESAMP, 1986) hay sức
tải của môi trƣờng nƣớc (Luật BVMT, 2005). Khả năng TLS các chất ô nhiễm của
sông phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm đặc điểm, hình thái của dòng sông; chế
độ thủy văn, đặc điểm khí hậu trong lƣu vực (diện tích bề mặt, độ nông sâu, cacbon
lớp trầm tích, vận tốc dòng chảy, nhiệt độ, độ pH, độ mặn, hàm lƣợng các chất lơ
lửng, thành phần hóa sinh trong sông…).
Nhƣ vậy, với mỗi dòng sông khác nhau sẽ đƣợc đặc trƣng bởi khả năng TLS,
sức chịu tải khác nhau và tƣơng ứng một lƣợng chất ô nhiễm tối đa nƣớc sông có
thể tiếp nhận mà vẫn đáp ứng đƣợc các yêu cầu về chất lƣợng môi trƣờng nƣớc
sông đó, hay còn gọi là ngƣỡng chịu tải của môi trƣờng nƣớc sông.
Dựa vào phƣơng pháp luận xác định ngƣỡng chịu tải của môi trƣờng nƣớc
sông, Bộ tài nguyên và môi trƣờng (BTN&MT) đã bƣớc đầu xây dựng phƣơng pháp
đánh giá ngƣỡng chịu tải môi trƣờng nƣớc sông thông qua tính toán khả năng tiếp
nhận chất thải của nguồn nƣớc bằng áp dụng phƣơng pháp bảo toàn khối lƣợng
thông qua ban hành thông tƣ số 02/2009/TT-BTNMT ngày 19/03/2009, quy định
đánh giá khả năng tiếp nhận nƣớc thải của các thủy vực. Phƣơng pháp đƣợc mô
phỏng dựa trên phƣơng trình sau:
Khả năng tiếp nhận
của nguồn nƣớc đối
với chất ô nhiễm

Tải lƣợng ô nhiễm
tối đa của chất ô
nhiễm

khác (v) và thể tích nƣớc của lƣu vực đang nghiên cứu (V).
Thể tích nƣớc trao đổi (v) là lƣợng nƣớc chảy vào (dòng vào - DV) khúc
sông đang nghiên cứu trong khoảng thời gian tính toán lƣợng chất ô nhiễm – năng
lực môi trƣờng (thƣờng là một ngày đêm). Quy chuẩn của Việt Nam tƣơng ứng với
mục đích sử dụng nƣớc từ thủy vực đang nghiên cứu. Khi nghiên cứu tính toán tải
lƣợng chất ô nhiễm đối với dòng sông, do mục đích sử dụng nƣớc đối với từng đoạn
sông có thể khác nhau nên nồng độ tối đa

max

cũng khác nhau.

Hay có thể biểu diễn dƣới dạng phƣơng trình tƣơng đƣơng nhƣ sau:
Ec = ( Cmax - Co ) x ( V + v )

(1.3)

Ta có thể thấy rằng, năng lực môi trƣờng của khúc sông đang nghiên cứu
bằng tích của phần chênh lệch giữa nồng độ tối đa

max

và nồng độ ban đầu

o

của

chất ô nhiễm và tổng thể tích nƣớc lƣu vực và thể tích nƣớc bổ sung từ thƣợng lƣu
đổ về trong một đơn vị thời gian nghiên cứu.