07/01/2021
Tóm tắt: Từ các kết quả quan trắc tại khu vực biển Đông Nam bộ từ 2010 - 2018 cho thấy, trong môi trường nước biển Đông Nam bộ, sự phát triển của Tảo chủ yếu phụ thuộc vào thông số N-NH4+. Dựa trên kết quả phân hạng mức độ phú dưỡng hóa theo nồng độ N-NH4+ đối với các kịch bản sự cố môi trường trong khu vực, dự báo các hoạt động công nghiệp là nguồn nguy cơ cao nhất gây hiện tượng tảo nở hoa (cấp IV - V), chế biến thủy sản và nuôi trồng thủy sản có khả năng gây phú dưỡng ở cấp độ II đến III, trong khi các trạm xử lý nước thải (XLNT) tập trung khu đô thị Cần Giờ có nguy cơ ở cấp độ II.
Từ khóa: sự cố xả nước thải, phú dưỡng hóa, nồng độ N-NH4+
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Phú dưỡng hay tảo nở hoa là một phản ứng của hệ sinh thái khi quá nhiều chất dinh dưỡng như nitrat và phốt phát từ các loại phân bón hoặc nước cống rãnh bị thải vào môi trường nước [1] . Khi lượng chất dinh dưỡng bị quá tải, các thực vật phù du như tảo lam, rong rêu… sẽ tiêu hóa chất dinh dưỡng dư thừa này, chúng làm tăng các chất lơ lửng, chất hữu cơ, làm suy giảm lượng ôxy trong nước, nhất là ở tầng dưới sâu gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước và hệ sinh thái nước. Khi mật độ tảo vượt quá hai trăm ngàn tế bào/l là điều cảnh báo cần phải quan tâm tới chất lượng môi trường nước biển [2].
Nghiên cứu của tác giả Nguyễn Văn Phước và Phạm Thị Thanh Hòa [5] đã phân tích thống kê mối quan hệ giữa chất lượng môi trường nước biển ven bờ tại BR-VT và hệ sinh thái cho thấy, có sự tương tác rõ rệt giữa hàm lượng amoni, nitrit và nitrat với mật độ Tảo trong mùa khô, với các phương trình thể hiện mối tương tác của ba thông số N-NH4+, N-NO2‑, N-NO3- với tảo như sau:
Mật độ tảo theo N-NH4+: y = 103,51x2 – 3447,5x + 74767 (1)
Mật độ tảo theo N-NO2‑: y = 19,995x2 + 271,91x + 54561 (2)
Mật độ tảo theo N-NO3-: y = 0,1983x2 + 220,43x + 28035 (3)
Và phương trình hồi quy thể hiện mối tương tác giữa các yếu tố với tảo:
Tảo = 19,77 (N-NH4+)2 + 3,87 (N-NO2‑)2 + 0,29 (N-NO3-)2 + 6,03 (N-NH4+ x N-NO2‑) + 0,21 (N-NH4+ x N-NO3‑) + 0,67 (N-NO3- x N-NO2‑) – 1092,28 (N-NH4+) – 52,32 (N-NO2‑) – 36,30 (N-NO3-) + 53369,56 (4)
Khu vực ven biển Đông Nam Bộ chịu ảnh hưởng trực tiếp của các hoạt động kinh tế xã hội từ hai tỉnh/thành phố là Bà Rịa - Vũng Tàu và TP. Hồ Chí Minh. Trong những năm gần đây, các hoạt động kinh tế biển hướng đến các mục đích đa dạng hơn, ngoài phục vụ cho phát triển nông nghiệp (nuôi trồng và chế biến thủy sản), nhiều hoạt động xây dựng đô thị, khu nghỉ dưỡng, khu công nghiệp, cầu cảng và vận tải biển… đã gây ra những tác động không nhỏ tới môi trường sinh thái ven bờ. Tại rất nhiều khu vực ven biển, chất thải phát sinh từ các hoạt động này có khả năng gây ô nhiễm trên diện rộng… làm suy thoái môi trường và ảnh hưởng nghiêm trọng đến các hệ sinh thái biển.
Bài viết này cung cấp một số thông tin cơ bản về đánh giá nguy cơ phú dưỡng hóa nguồn nước tại một số khu vực theo kịch bản sự cố xả nước thải thông qua phương thức phân hạng đánh giá sự nở hoa của tảo và nồng độ Amoni trong nước.
2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Kết quả tổng hợp nghiên cứu từ các bài báo của Nguyễn Văn Phước và cộng sự [6], [7], [8], [9], về dự báo và đánh giá mức độ ảnh hưởng đến môi trường biển Đông Nam bộ do các sự cố xả thải, đã dự báo được sự cố xả thải từ 04 nhóm hoạt động kinh tế - xã hội có khả năng ảnh hưởng nhiều nhất, gồm 15 đối tượng như sau:
Hình 1. Sơ đồ vị trí các kịch bản sự cố môi trường do xả thải nước thải [3]
Trên cơ sở áp dụng phương pháp mô hình hóa, phương pháp chồng ghép bản đồ…, các nghiên cứu đã dự báo được mức độ lan truyền ô nhiễm do sự cố xả thải từ các đối tượng (tương ứng 15 kịch bản) nêu trên, trong đó Amoni là tác nhân chính gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước cũng các hoạt động kinh tế - xã hội dựa vào nguồn nước.[3]
Bài viết này sẽ kế thừa kết quả đánh giá lan truyền ô nhiễm từ các kịch bản sự cố nêu trên để xác định mức độ phú dưỡng hóa nguồn nước theo nồng độ Amoni.
Phương pháp đánh giá mức độ phú dưỡng nguồn nước theo nồng độ chất dinh dưỡng
Có nhiều cách phân loại mức độ phú dưỡng của các lưu vực. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả sử dụng phương pháp phân loại theo mật độ tế bào [4]. Tài liệu này cung cấp công cụ phân hạng và đánh giá nhanh sự nở hoa của Vi khuẩn Lam (VKL) thông qua hai thông số cơ bản là mật độ tế bào của VKL và tổng hàm lượng chlorophyll-a. Trong đó, sinh khối (VKL) tương ứng với 5 cấp độ nở hoa được trình bày ở bảng 1.
Bảng 1. Phân loại cấp độ mở hoa của tảo theo mật độ Tế bào [4]
|
Cấp độ |
Mật độ tế bào (tb/l) |
Mô tả |
Minh họa |
|---|---|---|---|
|
I |
24–645 × 103 |
Không thấy VKL trên mặt nước |
|
|
II |
1.125–62.798× 103 |
VKL lấm tấm trên mặt nước |
|
|
III |
157.769–508.790 × 103 |
VKL tạo ván mỏng trên mặt nước |
|
|
IV |
839.560–1.098.770 × 103 |
VKL tạo ván dày trên mặt nước |
|
|
V |
2.146.680–3.468.590 × 103 |
VKL tạo ván phủ kín mặt nước |
|
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả đánh giá mức độ phú dưỡng theo nồng độ N-NH4+
Nghiên cứu của Nguyễn Văn Phước [3] đánh giá kết quả quan trắc môi trường nước biển Đông Nam bộ (khu vực Vịnh Gành rái) cho thấy, chỉ một vài năm vào mùa khô vai trò của N và P là như nhau trong quá trình quang hợp (10 < N:P < 22), còn lại hầu hết thời gian P là yếu tố bị giới hạn của quá trình quang hợp (N:P > 22) (Hình 2).
Hình 2. Biến động tỷ lệ mol N:P theo thời gian [5]
Xét trên góc độ cân bằng vật chất, tỷ lệ N:P trong muối dinh dưỡng cao hơn nhiều so với tỷ số Redfield (N:P = 16:1), điều này cho thấy khu vực này ở tình trạng dư thừa muối dinh dưỡng Nitơ. Với xu hướng gia tăng của các thông số thuộc nhóm dinh dưỡng, dự báo mật độ Tảo cũng sẽ tăng theo mối quan hệ trong phương trình thực nghiệm (4). Khi mật độ tảo tăng quá cao sẽ gây nở hoa trong nước, dẫn đến thiếu ôxy và ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật.
Xét theo mối quan hệ giữa nồng độ N-NH4+ và mật độ Tảo, từ phương trình (1) và nghiên cứu của Phạm Thành Lưu và cộng sự [4] về các cấp độ nở hoa trong môi trường nước, nhóm tác giả đã ước tính khoảng nồng độ N-NH4+ có khả năng gây hiện tượng nở hoa tại khu vực biển Đông Nam bộ như sau:
Cấp độ I: tương ứng nồng độ N-NH4 + ≤ 0,3 mg/l;
Cấp độ II: tương ứng nồng độ N-NH4+ > 0,8 mg/l;
Cấp độ III: tương ứng nồng độ N-NH4+ > 2,85 mg/l;
Cấp độ IV: tương ứng nồng độ N-NH4+ > 6,54 mg/l;
Cấp độ V: tương ứng nồng độ N-NH4+ > 10,45 mg/l;
Kết quả đánh giá mức độ phú dưỡng theo các sự cố môi trường
Kết quả đánh giá lan truyền ô nhiễm đối với 15 kịch bản sự cố xả thải nêu ở mục 2.1 cho thấy [6], [7], [8], [9], nồng độ Amoni dự báo có thể tăng lên đến 30 - 34,5 mg/l (mùa khô - mùa mưa). Phạm vi lan truyền ảnh hưởng Amoni với nồng độ cao tại một số vị trí sự cố được thể hiện trong hình 2 - 4.
|
(a) |
(b) |
(c) |
Hình 3. Khu vực nguy cơ bị phú dưỡng hóa khi sự cố nước thải xảy ra tại Công ty TNHH Vedan (a), (b) và KCN hóa dầu Long Sơn - mùa khô (c)
|
(a) |
(b) |
(c) |
(d) |
Hình 4. Khu vực nguy cơ bị phú dưỡng hóa khi sự cố nước thải xảy ra tại khu NTTS An Thới Đông (a), (b) và KCN Mỹ Xuân A2 (c)(d)
|
(a) |
(b) |
(c) |
(d) |
(e) |
Hình 5. Khu vực nguy cơ bị phú dưỡng hóa khi sự cố nước thải xảy ra tại khu CBTS Lộc An (a), (b), KCN hóa dầu Long Sơn - mùa mưa và khu CBTS Tân Hải (d), (e)
Dựa trên kết quả phân loại phú dưỡng hóa nguồn nước theo nồng độ Amoni từ các kịch bản sự cố do xả thải được trình bày trong bảng 2.
Bảng 2. Phân loại phú dưỡng hóa nguồn nước theo nồng độ Amoni
|
STT |
Vị trí sự cố |
Dự báo nồng độ N-NH4+ cực đại |
Diện tích mặt nước bị ảnh hưởng (ha) |
Cấp độ phú dưỡng hóa theo nồng độ N-NH4+ |
|||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Mùa khô (mg/l) |
Mùa mưa (mg/l) |
Mùa khô (ha |
Mùa mưa (ha) |
||||
|
|
Khu nuôi trồng thủy sản |
An Thới Đông |
4,9 |
7,9 |
19,7 |
39,5 |
Cấp độ III - IV |
|
|
Bình Khánh |
1,8 |
1,7 |
95,6 |
76,5 |
Cấp độ II |
|
|
|
Tam Thôn Hiệp |
0,7 |
0,8 |
1,5 |
1,1 |
Cấp độ I |
|
|
|
Lý Nhơn |
1,9 |
2,0 |
379,0 |
406,2 |
Cấp độ II |
|
|
|
Hoạt động công nghiệp dọc sông Thị Vải |
Long Sơn |
15,4 |
3,2 |
2,0 |
0,6 |
Cấp độ III - V |
|
|
Vedan |
30 |
34,5 |
4,1 |
5,6 |
Cấp độ V |
|
|
|
Mỹ Xuân A2 |
10,1 |
6,8 |
4,4 |
4,3 |
Cấp độ IV |
|
|
|
Cái Mép |
1,4 |
1,4 |
170,2 |
158,6 |
Cấp độ II |
|
|
|
Khu chế biến hải sản tập trung
|
Lộc An |
3,2 |
2,7 |
9,1 |
10,7 |
Cấp độ II |
|
|
Bình Châu |
2,1 |
1,4 |
3,3 |
4,5 |
Cấp độ II |
|
|
|
Long Điền |
0,3 |
0,1 |
- |
- |
- |
|
|
|
Tân Hải |
3,6 |
3,5 |
37,7 |
39,9 |
Cấp độ III |
|
|
|
Khu đô thị ven biển Cần Giờ |
Trạm XLNT 1 |
1,8 |
1,7 |
104,7 |
15,3 |
Cấp độ II |
|
|
Trạm XLNT 2 |
1,1 |
2,5 |
12,3 |
20,3 |
Cấp độ II |
|
|
|
Trạm XLNT 3 |
1,6 |
1,6 |
5,9 |
- |
Cấp độ II |
|
4. KẾT LUẬN
Kết quả dự báo nồng độ ô nhiễm N-NH4+ khi xảy ra sự cố đối với 15 nguồn thải trong khu vực Đông Nam bộ kết hợp với các cấp độ tảo nở hoa cho thấy, những sự cố này có thể gây phú dưỡng hóa nguồn nước ở các mức độ khác nhau:
Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thu Hiền
Hội Nước và Môi trường TPHCM
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường số Chuyên đề Tiếng Việt IV/2020)
Tài liệu tham khảo
FORECAST OF EUTROPHICATION LEVELS BY WASTE DISCHARGE FROM ECONOMIC ACTIVITIES IN SOUTHEAST COASTAL
Nguyen Van Phuoc, Nguyen Thi Thu Hien
Ho Chi Minh City Association for Water and Environment
Abstract: From the monitoring results in the Southeast coastal from 2010 - 2018 show that, in the seawater environment of the Southeast, the growth of algae mainly depends on N-NH4+ parameters. Based on the results of the eutrophication classification according to the N-NH4+ concentration for environmental incident scenarios in the Southeast region, industrial activities are forecasted to be the highest source of algae blooming risk (levels IV to V), seafood processing and aquaculture capable of causing eutrophication at levels II to III, meanwhile, the wastewater treatment stations in the Can Gio urban area is at risk of level II.
Key words: waste discharge, eutrophication, N-NH4+ concentration.
