ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

PHẠM VĂN HOÀNG

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA
HỒ THỦY ĐIỆN SƠN LA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI - 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

PHẠM VĂN HOÀNG

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA
HỒ THỦY ĐIỆN SƠN LA

Chuyên ngành:

Khoa học Môi trường

Mã số:

60 44 03 01


Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu nhà trường cùng toàn
thể các Thầy, Cô giáo trong nhóm Năng lượng môi trường và Khoa Môi trường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giảng
dạy, trao đổi kiến thức và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu khoa
học đạt kết quả tốt nhất.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đối với gia đình,
nguồn động lực chính để tôi có sức mạnh vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá
trình học tập và thực hiện luận văn này. Các anh, chị, em, bạn bè thân hữu đã luôn
động viên, khuyến khích và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.
Dù đã rất cố gắng hoàn thành luận văn bằng tất cả lòng nhiệt tình và tâm
huyết, song chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, tôi mong nhận được sự
góp ý chân thành từ quý Thầy, Cô giáo.
Hà Nội, ngày 25 tháng 2 năm 2016
Học viên

Phạm Văn Hoàng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Sự cần thiết nghiên cứu của đề tài luận văn ............................................................1
2. Mục tiêu tiêu của đề tài ...........................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................2
4. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................................2
4.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................2
4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn ........................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................4
1.1. Cơ sở khoa học .....................................................................................................4
1.1.1. Cơ sở lý luận .....................................................................................................4
1.1.2. Cơ sở thực tiễn ................................................................................................11
1.2. Quá trình hình thành khí nhà kính từ một lưu vực tự nhiên ..............................12

3.1.3. Điều kiện địa chất ...........................................................................................36
3.1.4. Thổ nhưỡng .....................................................................................................36
3.1.5. Điều kiện khí hậu ............................................................................................39
3.1.6. Điều kiện thủy văn ...........................................................................................43
3.1.7. Tài nguyên sinh vật và đa dạng sinh học lưu vực sông Đà ............................46
3.2. Đánh giá chất lượng nước hồ thủy điện Sơn La trước và sau tích nước............48
3.3. Xác định lượng khí CO2 và CH4 phát thải trên mặt hồ ......................................56
3.3.1. Kết quả đo khí CO2 .........................................................................................56
3.3.2. Kết quả đo khí CH4 .........................................................................................57
3.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí CO2, CH4 trong hồ thủy điện
Sơn La. ......................................................................................................................59
3.4.1. Mối quan hệ giữa CO2, CH4 và nhiệt độ nước hồ ...........................................59
3.4.2. Mối quan hệ giữa CO2, CH4 với Oxy hòa tan (DO) .......................................61
3.4.3. Mối quan hệ giữa CO2, CH4 với COD ............................................................62
3.4.4. Mối quan hệ giữa CO2, CH4 với độ kiềm ........................................................64
3.4.5. Mối quan hệ giữa CO2, CH4 với tổng Nitơ .....................................................65
3.4.6. Mối quan hệ giữa CO2, CH4 với PO43-............................................................67


3.4.7. Mối quan hệ giữa CO2, CH4 với pH................................................................68
3.4.8. Mối quan hệ giữa CO2, CH4 với TDS ............................................................69
3.4.9. Mối quan hệ giữa CO2, CH4 với độ dẫn điện .................................................71
3.5. Xây dựng phương trình dự báo lượng phát thải khí CO2 và CH4 trên hồ thủy
điện Sơn La ...............................................................................................................72
3.5.1. Phương trình dự báo khả năng phát thải khí CO2 ..........................................72
3.5.2. Phương trình dự báo khả năng phát thải khí CH4 ..........................................74
3.6. Kiểm định phương trình .....................................................................................75
3.6.1. Kiểm định phương trình dự báo phát thải khí CO2 .........................................75
3.6.2. Kiểm định phương trình dự báo phát thải khí CH4 .........................................76
3.7. Một số biện pháp giảm thiểu phát thải khí nhà kính (CO2 và CH4) cho hồ thủy

Bảng 3.15. Mối quan hệ giữa CO2, CH4 với độ dẫn điện .........................................71
Bảng 3.16. Mối tương quan giữa CO2 với một số chỉ tiêu trong nước .....................72
Bảng 3.17. Hệ số xác định giữa CO2 với một số chỉ tiêu trong nước .......................73
Bảng 3.18. Mối tương quan giữa CH4 với một số chỉ tiêu trong nước .....................74
Bảng 3.19. Hệ số xác định giữa CH4 với một số chỉ tiêu trong nước .......................75
Bảng 3.20. Tỷ lệ phát thải khí CO2 từ hồ thủy điện Sơn La .....................................76
Bảng 3.21. Tỷ lệ phát thải khí CH4 từ hồ thủy điện Sơn La .....................................77
Bảng 3.22. Tên một số loại cây trồng rừng phòng hộ đầu nguồn .............................79
Bảng 3.23. Một số loại cây bản địa ...........................................................................80
Bảng 3.24. Phát triển rừng phù hợp với địa hình, đất đai khu vực ...........................81
Bảng 3.25. Danh sách các điểm giám sát lấy mẫu chất lượng nước .........................83


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Mô hình hiệu ứng khí nhà kính ..................................................................5
Hình 1.2. Khí CO2 trong khí quyển tăng dần từn năm 1978.......................................7
Hình 1.3. Khí CH4 trong khí quyển tăng trong các năm .............................................8
Hình 1.4. Chu trình khí nhà kính từ một lưu vực tự nhiên .......................................13
Hình 1.5. Chu trình cacbon trong hệ sinh thái thủy sinh. .........................................14
Hình 1.6. Mặt cắt miêu tả quá trình sinh khí CH4, CO2, từ một hồ, trường hợp này là
hồ thủy điện Sơn La ..................................................................................................18
Hình 1.7. Sơ đồ lịch sử nghiên cứu về khí nhà kính và khả năng phát thải khí nhà
kính từ hồ thủy điện ..................................................................................................21
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu ...................................................................................25
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý lấy mẫu khí CO2 .............................................................29
Hình 2.3. Ảnh lấy mẫu nước, khí CO2, CH4 .............................................................31
Hình 2.4. Sơ đồ các bước thực hiện ..........................................................................32
Hình 3.1. Sơ đồ vị trí hồ thủy điện Sơn La ...............................................................34
Hình 3.2. Sơ đồ các loại đất lưu vực sông Đà...........................................................38
Hình 3.3. Lượng mưa trung bình nhiều năm lưu vực sông Đà .................................41

Hình 3.21. Biểu đồ thể hiện CH4 thực nghiệm và dự báo.........................................77


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1.

Bộ Tài nguyên và Môi trường (2014), Báo cáo cập nhật hai năm một lần, lần
thứ nhất của Việt Nam cho công ước khung của Liên hợp Quốc về biến đổi khí
hậu.

2.

Bộ Tài nguyên và Môi trường (2006), Báo cáo đánh giá tác động môi trường
dự án xây dựng thủy điện Sơn La.

3.

Lê Văn Cát, Đỗ Thị Hồng Nhung, Ngô Ngọc Cát (2006), Nước nuôi thủy sản:
Chất lượng nước và giải pháp cải thiện chất lượng, NXB Khoa học Kỹ thuật,
Hà Nội.

4.

Nguyễn Mộng Cường, Phạm Văn Khiên, Nguyễn Văn Tỉnh, Nguyễn Trung
Quế (1999) Kiểm kê khí nhà kính khu vực nông nghiệp năm 1994, “Báo cáo
khoa học hội thảo 2, đánh giá kết quả kiểm kê khí nhà kính, dự án thông báo
Quốc gia về biến đổi khí hậu, Viện Khí tượng Thuỷ văn Trung ương”.

5.

Tiếng Anh
10.

A Kumar, MP Sharma (2012), Greenhouse gas emissions from hydropower

reservoirs, India.
11. A Kumar, MP Sharma (2014), Impact of water quality on GHG emissions from
Hydropower Reservoir, India.
12. Amit Kumar, MP Sharma (2015), Assessment of risk of GHG emissions from
Tehri hydropower reservoir, India.
13. Algar, C. K., and B. P. Boudreau (2010), Stability of bubbles in a linear elastic
medium: Implications for bubble growth in marine sediments. J. Geophys. Res.
115: F03012
14. Abril, G.; Guerin, F.; Richard, S.; Delmas, R.; Galy-Lacaux, C.; Gosse, P.;
Tremblay, A.; Varfalvy, L.; Dos Santos, M.A. & Matvienko, B. (2005). Carbon
dioxide and methane emissions and the carbon budget of a 10-year old tropical
reservoir (Petit Saut, French Guiana). Global Biogeochemical Cycles, Vol.19.
No.4, Oct, 0886-6236
15. Aberg, J.; Bergstrom, A.K.; Algesten, G.; Soderback, K. & Jansson, M. (2004).
A comparison of the carbon balances of a natural lake (L. Ortrasket) and a
hydroelectric reservoir (L. Skinnmuddselet) in northern Sweden. Water
Research, Vol.38. No.3, Feb, pp. 531538, 0043-1354
16. Barros, N.; Cole, J.J.; Tranvik, L.J.; Prairie, Y.T.; Bastviken, D.; Huszar,
V.L.M.; Del Giorgio, P. & Roland, F. (2011). Carbon emission from
hydroelectric reservoirs linked to reservoir age and latitude. Nature Geoscience,
Vol.4. No.9, Sep, pp. 593-596, 17520894
17. Bastviken, D.; Cole, J.; Pace, M. & Tranvik, L. (2004). Methane emissions from
lakes: Dependence of lake characteristics, two regional assessments, and a
global estimate. Global Biogeochemical Cycles, Vol.18. No.4, Oct 20, 08866236
18. Chen, H., N. Wu, S. Yao, Y. Gao, D. Zhu, Y. Wang, W. Xions, and X. Yuan.


Lett.,

36,

L18803,

doi:10.1029/2009GL039780.
24. Dlugokencky, E. J., S. Houweling, L. Bruhwiler, K. A. Masarie, P. M. Lang, J.
B. Miller, and P. P. Tans. 2003. Atmospheric methane levels off: Temporary
pause

or

a

new

steady-state?,

Geophys.

Res.

Lett.,

19,

doi:10.1029/2003GL018126
25. Davidson, E.A., M. Keller, H.E. Erickson, L.V. Verchot, and E. Veldkamp.

34. Keller, M. and R. F, Stallard. 1994. Methane emission by bubbling from Gatun
Lake, Panama. J Geophys Res 99:8307-8319.
35. Keller, M., W. A. Kaplan, and S. C. Wofsy. 1986. Emissions of N2O, CH4 and
CO2 from tropical forest soils, J. Geophys. Res., 91, 11,791- 11, 802.
36. Kelly, C., J. W. M. Rudd, V. L. St. Louis, and T. Moore. 1994. Turning
attention to reservoir surfaces, a neglected area in greenhouse studies. Eos.
Trans. AGU, Vol.75. No.29, pp. 332
37. Martens, C. S., and J. V. Klump (1984). Biogeochemical cycling in an organicrich coastal marine basin. 4. An organic carbon budget for sediments dominated
by sulfate reduction and methanogenesis: Geochim. Cosmochim. Acta, Vol. 48,
pp. 1987-2004.

89


38. Martens, C. S., and J. Val Klump. 1980. Biogeochemical cycling in an organicrich coastal marine basinI. Methane sediment-water exchange processes.
Geochim. Cosmochim. Acta 44: 471-490.
39. Martens, C. S., and R. A. Berner. 1974. Methane production in the interstitial
waters of sulfate depleted marine sediments. Science 185: 1167-1169.
Ostrovsky, I., 2003, Methane bubbles in Lake Kinneret: quantification and
temporal and spatial heterogeneity. Limnol. Oceanogr., vol. 48, N.3.
40. Mattson M.D. & Likens G.E. 1990. Air pressure and methane fluxes. Nature
347: 718–719.
41. Ostrovsky, I., D. F. McGinnis, L. Lapidus, and W. Eckert. 2008. Quantifying
gas ebullition with echosounder: the role of methane transport by bubbles in a
medium-sized lake, Limnol. Oceanogr. Meth., 6, 105118
42. Soumis N., É. Duchemin, R. Canuel and M. Lucotte. 2004. Greenhouse gas
emissions from reservoirs of the western United States. Global Biogeochem.
Cycles 18.
43. Yang, L., F. Lu, X. Wang, X. Duan, W. Song, B. Sun, S. Chen, Q. Zhang, P.
Hou, F. Zheng, Y. Zhang, X. Zhou, Y. Zhou, and Z. Ouyang. 2012. Surface