Vấn đề phú dưỡng hóa và giải pháp tổng hợp nhằm bảo vệ và phục hồi chất lượng nước Hồ Xuân Hương

VẤN ĐỀ PHÚ DƯỠNG HÓA VÀ GIẢI PHÁP TỔNG HỢP NHẰM BẢO VỆ VÀ PHỤC HỒI CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ XUÂN HƯƠNG TS. Nguyễn Hồng Quân TS. Mai Tuấn Anh TS. Đào Thanh Sơn KS. Dương Văn Trực ThS. Bùi Bá Trung Hội thảo “CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ BỀN VỮNG Ô NHIỄM HỒ XUÂN HƯƠNG” Tp. Đà Lạt, ngày 4 tháng 4 năm 2012 Viện Môi trường và Tài nguyên (IER) Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh NỘI DUNG 1. GIỚI THIỆU 2. CÁCH TIẾP CẬN 3. MÔ HÌNH HÓA CÁC NGUỒN Ô NHIỄM TRONG LƯU VỰC 4. VẤN ĐỀ PHÚ DƯỠNG HÓA 5. KỸ THUẬT SINH THÁI PHỤC HỒI Ô NHIỄM 6. KẾT LUẬN 1. GIỚI THIỆU ƒTình hình suy giảm chất lượng nước ƒKhó khăn trong công tác quản lý nguồn điểm (xả thải trái phép) ƒNguồn gây ô nhiễm phân tán (diffuse/non-point sources) chưa được quan tâm ƒ Số liệu, công cụ pháp lý hạn chế (Nguồn: BASINS lecture notes) 1. GIỚI THIỆU 1. GIỚI THIỆU Nguồn điểm Nguồn phân tán Thành phần chất ô nhiễm Nước thải đô thị Nước thải công nghiệp Nước mưa chảy tràn khu vực nông nghiệp Nước mưa chảy tràn khu vực đô thị Chất làm suy giảm ô xy hòa tan X X X X Chất dinh dưỡng X X X X Vi khuẩn X X X X Chất lơ lững, trầm tích X X X Kim loại năng X Chất hữu cơ nguy hại X X (Nguồn: David and Cornwell, 1991) 1. GIỚI THIỆU Cảnh quan và vấn đề ô nhiễm Hồ Xuân Hương (N.H.Quân, 2012) 1. GIỚI THIỆU MỤC TIÊU ƒ Xây dựng các giải pháp tổng hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm và phục hồi chất lượng lượng nước 2. CÁCH TIẾP CẬN ƒ Cách tiếp cận hệ thống (trên toàn bộ lưu vực Hồ Xuân Hương) ƒ Cách tiếp cận tổng hợp (tự nhiên, kinh tế, xã hội) ƒ Cách tiếp sinh thái cảnh quan (áp dụng các kỷ thuật sinh thái) (N.H.Quân, 2012) 2. CÁCH TIẾP CẬN Sơ đồ tiếp cận tổng hợp (kỹ thuật) nhằm cải thiện chất lượng môi trường nước Hồ Xuân Hương 3. MÔ HÌNH HÓA CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM Sử dụng mô hình trong quản lý nguồn nước ƒ Châu Âu => Water Framework Directive “models are powerful tools for efficient water management and planning ” (B.Arheimer, J. Olsson , 2005; Hattermann and Kundzewicz, 2009) ƒ Mỹ : Total Maximum Daily Load (TMDL) => “Models are the means of making predictions”; “Model results are the backbone of a TDML” (K. H. Reckhow et al, 2001; Lung, 2001) 3. MÔ HÌNH 3. MÔ HÌNH ƒ Mỹ : Total Maximum Daily Load (TMDL) – Tải lượng tối đa ngày : TMDL = LA + WLA + MOS “A Total Maximum Daily Load is the total amount of pollutant that a given waterbody can assimilate and still meet state water quality standards.” (US-EPA) – Tải lượng tối đa ngày là tổng lượng chất thải đưa vào nguồn nước mà có thể được đồng hóa đảm bảo nguồn nước đáp ứng được tiêu chuẩn cho phép Nguồn: Handbook for Developing Watershed TMDLs, draft version (EPA, 2008) 3. MÔ HÌNH Phân bổ nguồn thải và Giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước (N.H.Quân, 2010) Mô hình chất lượng nươc Phân bổ nguồn thải Giảm thiểu ô nhiễm Kịch bản Kịch bản Tỉ lệ giảm thiểu Quy hoạch lực vực 3. MÔ HÌNH Xác định mục đích sử dụng nguồn nước Quan trắc, chạy mô hình đánh giá hiện trạng So sánh Xác định, mô phỏng khả năng tiếp nhận tối đa Tính toán, mô phỏng các kịch bản giảm thiểu Đạt tiêu chuẩn Vượt tiêu chuẩn Sử dụng mô hình toán trong quản lý chất lượng nước (N.H.Quân, 2011) 3. MÔ HÌNH 3. THE HSPF model Meteorological Data GIS Landuse and pollutant specific Data H S P FHSPF Landuse Distribution Stream Data Point Sources Core Model Post Processing Windows interface Landscape dataA B D E F C (US EPA, 2009) 3. MÔ HÌNH (Eisele et al., 2001) Khung mô hình mô phỏng dòng chảy và chất ô nhiễm trong mô hình HSPF 00.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 04:00 21/07/08 12:00 24/07/08 20:00 27/07/08 04:00 31/07/08 12:00 03/08/08 20:00 06/08/08 04:00 10/08/08 12:00 13/08/08 01:00 16/08/08 09:00 19/08/08 17:00 22/08/08 01:00 26/08/08 09:00 29/08/08 Time (hourly) P - P O 4 ( M g L - 1 ) Simulated Observed Ví dụ nguồn thải phân tán HSPF model (Nguyen H.Q., 2010) 4. MÔ HÌNH LƯU VỰC THỊ TÍNH 4. VẤN ĐỀ PHÚ DƯỠNG HÓA HỒ XUÂN HƯƠNG NỞ HOA VI KHUẨN LAM VÀ ĐỘC TỐ CỦA CHÚNG Một số vi khuẩn lam có khả năng gây độc thường gặp Dao et al., 2010 M. aeruginosa M. wesenbergiiM. botrys Giới thiệu về vi khuẩn lam A. circinalis A. smithii C. raciborskii A. aphanizomenoides Một số vi khuẩn lam có khả năng gây độc thường gặp Dao et al., 2010 Giới thiệu về vi khuẩn lam • Vi khuẩn lam (tảo lam) đã hiện diện trên trái đất hàng tỷ năm qua (Graham & Vilcox, 2000) www.freewebs.com/toolkitbarnstable/cyano bacteria plus 006.jpg Giới thiệu về vi khuẩn lam • VKL hiện diện trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau (e.g. Vincent, 2000 ) • Sự phát triển và nở hoa VKL được giải thích bởi nhiều giả thuyết khác nhau, nhưng không một giả thuyết đơn lẻ nào luôn luôn đúng (Cronberg & Annadotter, 2006) • VKL có thể chiếm đến 99,8% mật độ TVPD, dễ nở hoa trong tự nhiên và đến 75% nở hoa kèm theo độc tố (Sivonen & Jones, 1999) • Khoảng 1000 hợp chất gây độc của VKL đã được xác định, trong đó microcystins là nhóm độc tố phổ biến nhất (Pearson & cs., 2010; Martin & Vasconcelos, 2009) • Độc tố VKL gây nhiều tác động xấu lên sinh vật và con người; quy định của WHO là nồng độMC < 1 µg L-1 (Sivonen & Jones, 1999) fig 1-2 structures ATOX - NOLD anatoxin-a (a), anatoxin-a(s) (b), homoanatoxin-a (c), saxitoxin (d), microcystin-LR e), nodularin (f) cylindrospermopsin (g). Cấu tạo hóa học một số độc tố vi khuẩn lam Giới thiệu về vi khuẩn lam Cấu tạo hóa học một số độc tố vi khuẩn lam lyngbyatoxin-a (a), aplysiatoxin (b), lipid A of lipopolysaccharide endotoxin (c) Giới thiệu về vi khuẩn lam • Một số thủy vực ở miền Bắc, Trung, va ̀ Nam đa ̃ có phát hiện vi khuẩn lam có độc + độc tố vi khuẩn lam: ở các hô ̀ Thành Công, Hoàn Kiếm (Hà Nội), Hòa Mỹ (Huê ́), Trị An (Đồng Nai), Núi Cốc (Thái Nguyên), Xuân Hương (Lâm Đồng) Nghiên cứu về vi khuẩn lam ở Việt Nam • Ở Việt Nam, nghiên cứu vê ̀ vi khuẩn lam khởi đầu từ những năm 1960 (Shirota, 1966; Phạm Hoàng Hộ, 1969; Phùng T.N. Hồng & cs., 1992; Dương Đức Tiến, 1996) • Công bô ́ vê ̀ vi khuẩn lam có độc và độc tố microcystin mới chỉ có trong khoảng 10 năm trở lại đây (Hummert & cs., 2001; Nguyễn Thị Thu Liên., 2007; Đào Thanh Sơn., 2010) Ghi nhận về nở hoa vi khuẩn lam và độc tố VKL gần đây nhất Photo by Thanh Lưu VKL nở hoa ở hồ Dầu Tiếng - ưu thếMicrocystis - nồng độMC từmẫu nở hoa: 250 µg/g DW - nồng độMC từmẫu nuôi: > 3000 µg/g DW Microcystis Anabaena