Luận văn Nghiên cứu hiện trạng quản lý, sử dụng và hiệu quả cải thiện chất lượng nước hồ bằng công nghệ cấp khí tầng sâu

......................................................................................................... 49 Hình 3.13. Biến thiên giá trị Fe thời điểm sau khi lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu ... 50 Hình 3.14. Biến thiên giá trị Fe tại các vị trí lấy mẫu thời điểm sau khi lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu ............................................................................................ 52 Hình 3.15. Biến thiên giá trị Mn thời điểm sau khi lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu.. 53 Hình 3.16. Biến thiên giá trị Mn tại các vị trí lấy mẫu thời điểm sau khi lắp đặt thiết bị cấp khí tầng sâu ............................................................................................ 55 Hình 3.17. Hoạt động nuôi cá lồng bè tại hồ Trọng ................................................. 56 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD: Nhu cầu oxy sinh học (Biological Oxygen Demand) BYT: Bộ Y tế COD: Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen demand) DO: Nồng độ oxy hoà tan (Disssolved Oxygen) GPS: Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System) JICA: Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản (The Japan International Cooperation Agency) ORP: Thế oxy hóa khử (Oxidation Reduction Potential) PE: Nhựa nhiệt dẻo (Polyethylene) QCVN: Quy chuẩn Việt Nam Tb: Tế bào T-N: Tổng nitơ (Total nitrogen) TNHH: Trách nhiệm hữu hạn T-P: Tổng phôtpho (Total phosphorus) 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hồ chứa thủy lợi có nhiệm vụ cấp nƣớc phục vụ sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, cắt lũ hạ du, cải tạo môi trƣờng và các nhiệm vụ kết hợp khác. Theo số liệu thống kê của Tổng cục Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, cả nƣớc có 6.663 hồ chứa với tổng dung tích khoảng 11 tỷ m3 [8]. Phần lớn các hồ chứa thủy lợi thƣờng có độ sâu trên 10 m ngay cả vào mùa khô. Ở các tầng nƣớc có độ sâu lớn hơn 10 m, nƣớc chịu ảnh hƣởng của phân tầng nhiệt và làm giảm hàm lƣợng oxy hòa tan, dẫn đến hiện tƣợng thiếu khí trong các tầng sâu của hồ chứa. Điều kiện thiếu khí trong các tầng nƣớc sâu của hồ chứa thủy lợi tác động nghiêm trọng đến chất lƣợng nƣớc của hồ, bao gồm sự phú dƣỡng và đặc biệt là giải phóng các kim loại nặng tồn tại trong trầm tích. Sự suy giảm nồng độ oxy tới mức thiếu hụt cho các chu trình hiếu khí kéo theo sự thay đổi hàm lƣợng của các ion kim loại trong các tầng nƣớc, trong đó đáng kể nhất là sự gia tăng đột ngột hàm lƣợng Fe và Mn. Chất lƣợng môi trƣờng nƣớc hồ bị ảnh hƣởng dẫn đến sự thay đổi chất lƣợng môi trƣờng nƣớc sông phía dƣới hạ lƣu trực tiếp cấp nƣớc cho các mục đích sử dụng. Vì vậy, việc làm giàu oxy trong tầng sâu của các hồ chứa thủy lợi nhằm cải thiện chất lƣợng nƣớc của hồ chứa và nƣớc sông dƣới hạ nguồn chịu ảnh hƣởng từ việc thiếu oxy, giúp bảo đảm cung cấp nguồn nƣớc vệ sinh, hoạt động ngƣ nghiệp và môi trƣờng sinh hoạt ở các con sông dƣới hạ nguồn là một nhu cầu cần thiết đối với các hồ chứa của Việt Nam. Công nghệ cấp khí tầng sâu (Deep layer aeration system) đã và đang đƣợc sử dụng để cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ ở nhiều quốc gia. Ở Việt Nam, trong khuôn khổ hợp tác giữa JICA và Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, công nghệ này đang đƣợc bắt đầu thử nghiệm tại hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình. Tuy nhiên, hiệu quả của công nghệ này vẫn chƣa đƣợc kiểm chứng, đánh giá tại Việt Nam. Mặt khác, đối với vấn đề chất lƣợng nƣớc hồ chứa cần có giải pháp quản lý tổng hợp đáp ứng các yêu cầu về chất lƣợng nƣớc cấp. 2 Từ các cơ sở thực tiễn nêu trên, luận văn thực hiện đề tài “Nghiên cứu hiện trạng quản lý, sử dụng và hiệu quả cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ bằng công nghệ cấp khí tầng sâu”. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn: Nghiên cứu đƣợc thực hiện với mục tiêu đánh giá đƣợc hiện trạng quản lý, sử dụng và hiệu quả cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình (các thông số liên quan đến hiện tƣợng thiếu khí tầng sâu) bằng cách so sánh, đánh giá các thông số đo đạc, phân tích trƣớc và sau khi lắp đặt hệ thống cấp khí tầng sâu đồng thời phân tích các nguy cơ ô nhiễm nƣớc hồ trong tƣơng lai và đề xuất giải pháp quản lý tổng hợp chất lƣợng nƣớc hồ. Các nội dung chính được nghiên cứu trong luận văn bao gồm: - Tổng quan về hồ chứa, mục đích sử dụng, hiện tƣợng suy giảm oxy tại các đập của Việt Nam, các quá trình xảy ra trong hồ; - Giới thiệu phƣơng pháp cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ bằng công nghệ cấp khí tầng sâu của Nhật Bản; - Khảo sát hiện trạng quản lý, sử dụng nƣớc, chất lƣợng nƣớc tại hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình; - Đánh giá hiệu quả xử lý ô nhiễm nƣớc bằng công nghệ cấp khí tầng sâu tại hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình; - Đề xuất giải pháp quản lý tổng hợp chất lƣợng nƣớc hồ. 3 Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về hồ chứa và mục đích sử dụng 1.1.1. Trên thế giới Hồ chứa nƣớc trên thế giới đƣợc xây dựng và phát triển rất đa dạng. Đến nay trên thế giới đã xây dựng hơn 1.400 hồ có dung tích trên 100 triệu m3 nƣớc mỗi hồ, với tổng dung tích các hồ là 4.200 tỷ m3 [5]. Theo thống kê của Hội Đập lớn Thế giới, đến năm 2005 trên thế giới có hơn 33 vạn đập có chiều cao trên 15m [16]. Các hồ chứa trên thế giới có vai trò rất quan trọng, sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhƣ cấp nƣớc sinh hoạt, tƣới cho nông nghiệp, thủy điện và ngƣ nghiệp. Điển hình có thể kể đến vai trò của một số hồ sau: Hồ Tchad là hồ nƣớc ngọt nằm ở Sahel vùng phía Tây châu Phi. Diện tích bề mặt hồ thay đổi theo mùa, đạt đỉnh vào cuối tháng hoặc đầu tháng 11, sau đó thu hẹp hơn vào cuối tháng hoặc đầu tháng 4. Hồ Tchad rất nông, điểm sâu nhất chỉ hơn 10m nên mực nƣớc bị dao động mạnh theo từng mùa. Theo Gritzner (2016), hồ đƣợc khai thác trong nông nghiệp, thƣơng mại, chăn nuôi, đánh bắt cá và là nguồn cung cấp nƣớc sinh hoạt cho 4 nƣớc Tchad, Cameroon, Nigeria và Niger [12]. Dầu mỏ cũng đƣợc tìm thấy trong hồ do đó hồ quan trọng về mặt kinh tế. Ngƣời dân địa phƣơng thƣờng canh tác ở vùng ven hồ khi mực nƣớc rút xuống để trồng cây lƣơng thực[12]. Hình 1.1. Hồ Tchad vùng phía Tây châu Phi Nguồn: Gritzner (2016) [12] 4 Hồ Volta, hồ chứa nƣớc nhân tạo ở Ghana. Hồ đƣợc hình thành bởi đập Akosombo ngăn trên sông Volta phía nam Ajena. Theo Tanaka và cộng sự (2002), hồ Volta là một trong những hồ nhân tạo lớn nhất trên thế giới với khả năng lƣu trữ 153 tỷ m3 [22]. Hồ có chiều dài 400km, diện tích bề mặt 8.502 km2, phục vụ cung cấp nƣớc tƣới cho nông nghiệp [22]. Bên cạnh đó, hồ Volta còn phục vụ cấp nƣớc phát điện, cung cấp điện cho nhiều quốc gia, tạo ra giá trị kinh tế lớn cho Ghana. Hồ Volta có đóng góp quan trọng trong việc vận chuyển, cung cấp tuyến đƣờng thủy cho cả hai bến phà, tàu thuyền trao đổi hàng hóa [22]. Hồ điều hòa khí hậu cho khu vực các nƣớc xung quanh. Theo FAO (2003), với sự quản lý tốt, hồ Volta là nơi cƣ trú của một số lƣợng lớn các loài cá, các loài thủy sản lớn, tạo nguồn lợi và thu nhập cho các ngƣ dân địa phƣơng với ngành công nghiệp đánh bắt cá [11]. Bên cạnh đó, theo Ntow (2003), hồ còn thu hút khách du lịch và tham quan. Tiềm năng khai thác gỗ từ rừng ngập nƣớc dƣới hồ Volta cũng rất lớn với các loài gỗ cứng nhiệt đới giá trị cao [20]. Hình 1.2. Hồ Volta ở Ghana Nguồn: Tanaka và cộng sự (2002) [22] Hồ Kariba là hồ nhân tạo lớn nhất thế giới về thể tích hồ chứa. Hồ nằm cách thƣợng lƣu của Ấn Độ Dƣơng 1.300km, dọc theo biên giới giữa Zambia và Zimbabwe. Hồ dài 223km và rộng 40km. Diện tích bề mặt hồ khoảng 5.580km2 với 5 dung lƣợng lƣu trữ là 185km3. Theo Magadza (2006), hồ vừa có chức năng cung cấp nƣớc cho thủy điện, vừa hỗ trợ phát triển ngƣ nghiệp với nguồn thủy sản phong phú, đặc biệt là các loài cá. Hồ còn là công viên giải trí cần đƣợc bảo tồn ở Zimbabwe [18]. Hình 1.3. Hồ Kariba ở Zimbabwe Nguồn: Magadza (2006) [18] Hồ Rudolf còn gọi là hồ Turkana, lớn thứ tƣ trong số các hồ ở phía Đông châu Phi. Theo Encyclopaedia Britannica, 2016, hồ Rudolf nằm ở miền Bắc Kenya kéo dài tới phía Bắc Ethiopia. Hồ có diện tích 6.504 km2, chiều dài 248km, rộng khoảng 16-32km, sâu tới 73m [29]. Hồ là hồ nƣớc lợ, phong phú các loài cá, tính đa dạng sinh học cao, phục vụ nƣớc tƣới cho nông nghiệp [29]. Hình 1.4. Hồ Rudolf ở phía Đông châu Phi Nguồn: Theo Encyclopaedia Britannica, 2016 [29] 6 1.1.2. Tại Việt Nam Việt Nam là một trong số ít quốc gia ở Đông Nam Á có hệ thống thủy lợi tƣơng đối hoàn chỉnh, với hàng ngàn hệ thống công trình thủy lợi lớn, vừa và nhỏ để cấp nƣớc tƣới, tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và cung cấp nƣớc phục vụ sinh hoạt và công nghiệp, phòng chống lũ lụt, úng ngập, hạn hán, góp phần bảo vệ môi trƣờng. Theo thống kê của Tổng cục Thủy lợi (2014), cả nƣớc có khoảng 6.663 hồ chứa thủy lợi để phục vụ cho phát triển sản xuất nông nghiệp và đáp ứng nhu cầu cấp nƣớc phục vụ công nghiệp, nông nghiệp và dân sinh [8]. Tổng hợp dung tích các hồ chứa trong cả nƣớc đƣợc thể hiện ở Bảng 1.1. Bảng 1.1. Tổng số các hồ chứa phân theo dung tích chứa STT Dung tích hồ chứa (triệu m3) Tổng số hồ chứa 1 >100 19 2 10 - 100 105 3 3 - 10 170 4 1 - 3 520 5 0,5 - 1 821 6 0,2 - 0,5 1.743 7 <0,2 3.285 Tổng số 6.663 Nguồn: Tổng cục Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2014) [8] Hầu hết các hồ chứa có dung tích dƣới 0,2 triệu m3 (3.285 hồ) chiếm xấp xỉ 50%, kế đến là hồ có dung tích 0,2 - 0,5 triệu m3 (1.743 hồ) chiếm 26%, còn lại là các hồ có dung tích từ 0,5 - trên 100 triệu m3. Có thể thấy, hồ có dung tích càng lớn, số lƣợng càng ít. Một số hồ chứa tự nhiên lớn nhƣ hồ Ba Bể ở Bắc Kạn có diện tích 450 ha, hồ Chu ở Vĩnh Phúc có diện tích 300 ha, Một số hồ chứa nhân tạo có diện tích lớn nhƣ: hồ Cẩm Sơn ở Bắc Giang có diện tích 2.630 ha, hồ Núi Cốc ở Thái Nguyên có diện tích 2.580 ha, hồ Thác Bà ở Yên Bái có diện tích 23.400 ha, hồ Hòa Bình ở Hòa Bình có diện tích 72.800 ha, hồ Trị An ở Đồng Nai có diện tích 10.000 ha [31], 7 Các hồ chứa có vai trò quan trọng trong tƣới tiêu nông nghiệp, nuôi trồng khai thác thủy sản, khai thác thủy điện, phát triển du lịch,... ngoài ra các hồ chứa còn giữ vị trí quan trọng trong việc điều hòa sinh thái, bảo vệ môi trƣờng sống của con ngƣời. Trong những năm gần đây khi mà thiên tai diễn biến ngày càng phức tạp, vai trò của những hồ chứa nƣớc càng trở nên quan trọng hơn. Tuy nhiên, do việc sử dụng nƣớc ngày một gia tăng nên có sự mất cân bằng nƣớc giữa hai mùa mƣa và khô dẫn đến sự thiếu hụt nghiêm trọng tài nguyên nƣớc mùa khô, không chỉ vậy việc khai thác và bảo vệ nguồn nƣớc chƣa đƣợc trú trọng nên chất lƣợng nƣớc ngày càng suy giảm, ảnh hƣởng đến đời sống ngƣời dân. 1.2. Hiện tƣợng suy giảm ôxy của các đập tại Việt Nam Hiện nay, trừ vùng đồng bằng Nam Bộ, có tổng cộng 651 đập với chiều cao từ 15m trở lên đang đƣợc xây dựng, quy hoạch tại 41 tỉnhtrong 63 tỉnh thành của Việt Nam. Cụ thể, số đập hiện hữu đã có là 619 đập, số đập đang xây dựng là 18 đập, có quy hoạch xây dựng trong thời gian tới là 13 đập và 01 đập chƣa rõ quy hoạch [14]. Trong số này, tình hình xây dựng các đập có chiều cao 25m trở lên là các đập đƣợc đánh giá dễ xảy ra hiện tƣợng phân tầng đƣợc tổng hợp trong hình 1.1. Từ biểu đồ có thể nhận thấy giai đoạn từ năm 1963 đến năm 1996 chủ yếu xây dựng các đập có chiều cao đập chính H<25m nhƣng thời điểm từ năm 1996 đến năm 2012 số lƣợng đập đƣợc xây dựng có chiều cao đập chính H>25m lại vƣợt trội, đỉnh điểm nhất là giai đoạn từ năm 2008 đến năm 2012 khi số lƣợng đập có H>25m lớn gấp 2 - 3 lần số lƣợng đập có H<25m. Nhƣ vậy việc xây dựng đập có chiều cao đập chính lớn hơn 25m đang tăng lên đáng kể trong những năm gần đây. Chi tiết số lƣợng đập lớn phân theo năm xây dựng đƣợc trình bày trên Hình 1.5. 8 Hình 1.5. Số lƣợng đập lớn phân theo năm xây dựng Nguồn: Hoang Thi Thu Huong et. Al., 2013 [14] Nhằm nghiên cứu khả năng xảy ra phân tầng theo phƣơng pháp thủy lực học, nhóm nghiên cứu của Hoàng Thị Thu Hƣơng [2] đã ƣớc tính tỷ lệ thay nƣớc trong hồ đập và phân tích mối quan hệ giữa tỷ lệ này với chiều cao đập. Tỷ lệ thay nƣớc đƣợc tính theo công thức sau: α= (1) Trong đó: α: Tỷ lệ thay nƣớc (chỉ số α đƣợc lấy theo bảng 1.2) Q0: Lƣu lƣợng đầu vào theo năm Qo＝I*A*r (2) I: Tổng lƣợng mƣa năm I (mm) A: Diện tích lƣu vực (m2) r: Tỷ lệ chảy thoát V0: Tổng trữ lƣợng nƣớc 9 Bảng 1.2. Chỉ tiêu phân định trạng thái phân tầng dựa trên tỷ lệ thay nƣớc α của hồ đập Phân định Giá trị α Loại phân tầng Dƣới 10 Loại phân tầng II hoặc Loại trung gian 10 - 20 Loại không phân tầng Trên 20 Nguồn: Bộ Đất đai, cơ sở hạ tầng, giao thông vận tải và du lịch Nhật Bản (2005) [19] Nhƣ vậy, các đập đƣợc dự đoán xảy ra hiện tƣợng phân tầng là các đập có số lần thay nƣớc (tỷ lệ thay nƣớc α) nhỏ hơn 10. Chỉ tiêu này đƣợc sử dụng để đánh giá các đập loại phân tầng theo quy mô xây dựng. Có tổng cộng 175 đập có chiều cao từ 25m trở lên và tỷ lệ thay nƣớc (α) nhỏ hơn 10, chiếm khoảng 27% tổng số đập. Đây là các đập có khả năng xảy ra sự phân tầng làm phát sinh hiện tƣợng suy giảm ôxy tại tầng nƣớc sâu. Trong đó, tỉnh Hòa Bình có 26 đập bao gồm 10 đập có chiều cao từ 25m trở lên, đứng thứ sáu trong số các tỉnh có nhiều đập có nguy cơ suy giảm ôxy tại Việt Nam. Thông tin về các đập tại Việt Nam và dự đoán số lƣợng đập có vấn đề đƣợc thể hiện ở bảng 1.3. Bảng 1.3. Thống kê thông tin về các đập tại Việt Nam và dự đoán số lƣợng đập có vấn đề STT Tỉnh Số lƣợng đập Đập có nguy cơ suy giảm ôxy (số lần thay nƣớc <10) ≥ 25m ≥ 15m 1 Hà Giang 9 3 4 2 Cao Bằng 10 0 9 3 Lai Châu 5 2 2 4 Điện Biên 19 6 13 5 Lào Cai 11 2 4 6 Yên Bái 16 4 12 7 Tuyên Quang 9 3 5 8 Bắc Kạn 5 1 5 9 Thái Nguyên 19 3 16 10 Lạng Sơn 52 5 40 11 Sơn La 25 2 9 12 PhúThọ 5 2 3 10 STT Tỉnh Số lƣợng đập Đập có nguy cơ suy giảm ôxy (số lần thay nƣớc <10) ≥ 25m ≥ 15m 13 Vĩnh Phúc 7 3 7 14 Hà Nội 9 3 7 15 Bắc Giang 14 1 12 16 Quảng Ninh 12 4 12 17 Hòa Bình 26 10 22 18 Thanh Hóa 13 0 13 19 Nghệ An 32 4 27 20 Hà Tĩnh 20 8 19 21 Quảng Bình 16 5 16 22 Quảng Trị 8 1 7 23 Thừa Thiên Huế 9 5 9 24 Đà Nẵng 2 2 2 25 Quảng Nam 33 9 26 26 Quảng Ngãi 22 9 16 27 Bình Định 32 8 28 28 Phú Yên 11 0 10 29 Khánh Hòa 27 8 23 30 Kon Tum 19 2 17 31 Gia Lai 24 13 22 32 Đắk Lắk 52 33 33 33 Đắk Nông 20 3 11 34 Lâm Đồng 19 4 15 35 Ninh Thuận 6 1 2 36 Bình Thuận 9 3 3 37 Tây Ninh 1 0 1 38 Bình Phƣớc 7 2 5 39 Bình Dƣơng 1 0 1 40 Đồng Nai 7 0 6 41 Vũng Tàu 8 1 1 Tổng cộng 651 175 495 Nguồn: Shinya Fukuju (2016) [2] Ghi chú: Bao gồm các đập hiện hữu và các đập khác (đang xây dựng, đã có quy hoạch, v.v) 11 1.3. Chất lƣợng nƣớc hồ chứa, các quá trình xảy ra trong hồ 1.3.1. Các vấn đề liên quan đến chất lượng nước hồ chứa Hồ chứa có vai trò quan trọng, tuy nhiên, chất lƣợng nƣớc tại các hồ chứa ngày càng suy giảm do ảnh hƣởng bởi các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản, làm gia tăng các chất ô nhiễm trong nƣớc, gây ra tình trạng phú dƣỡng, làm phát triển tảo độc và thực vật phù du, làm suy giảm oxi trong nƣớc, gây chết các loài động vật thủy sinh, ảnh hƣởng xấu tới hoạt động nuôi trồng thủy sản, gây mùi trong nƣớc làm ảnh hƣởng tới hoạt động cấp nƣớc [30]. Đặc biệt hiện tƣợng suy giảm ôxy tại một số hồ đập có độ sâu lớn cũng gây ra rất nhiều vấn đề nghiêm trọng. Hiện tƣợng ô nhiễm tại các hồ chứa có thể kể đến bao gồm hai dạng chính: ô nhiễm hữu cơ, chất dinh dƣỡng và ô nhiễm vô cơ. Ô nhiễm hữu cơ, chất dinh dƣỡng: chủ yếu do hydrocarbon, hàm lƣợng nitơ, photpho vƣợt quá mức cho phép điển hình là tại hồ Trị An, tỉnh Đồng Nai và hồ Dầu Tiếng, tỉnh Tây Ninh.Hồ Trị An với diện tích mặt nƣớc 323 km2 và tổng dung tích hồ lên đến 2,76 tỷ m3, đã và đang góp phần rất lớn vào việc sản xuất điện năng (1,7 tỷ kWh mỗi năm), cấp nƣớc cho nông nghiệp, sinh hoạt, đẩy mặn, điều tiết lũ, góp phần rất lớn trong việc phát triển kinh tế, xã hội cho các tỉnh miền Đông Nam Bộ. Tuy nhiên môi trƣờng nƣớc hồ đang bị ô nhiễm với hàm lƣợng sắt trong nƣớc cao, hàm lƣợng tổng P có trị số trung bình khoảng 0,6 mg/l. Hàm lƣợng tổng N có trị số trung bình khoảng 0,65 mg/l, lớn nhất 0,80 mg/l, vƣợt giới hạn cho phép nhiều lần. Nguyên nhân là do quá trình bồi lắng lòng hồ, quá trình khai thác vùng bán ngập của lòng hồ vào sản xuất nông nghiệp, nuôi thủy sản một cách ồ ạt, chất thải từ các nguồn dân cƣ, chợ xung quanh hồ. Hồ bị ô nhiễm đã ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng nƣớc sinh hoạt, hoạt động nuôi cá trong lòng hồ bị ngƣng trệ [9]. 12 Hình 1.6. Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc tại hồ Trị An, tỉnh Đồng Nai Nguồn: Bùi Đức Tuấn (2007) [9] Hồ Dầu Tiếng, tỉnh Tây Ninh có dung tích 1.580 triệu m3, có vai trò điều tiết nhiều năm nƣớc sông Sài Gòn, tƣới 93.000ha đất nông nghiệp huyện Tân Biên, Châu Thành, Bến Cầu, Dƣơng Minh Châu, Phú Khƣơng, Gò Dầu, Trảng Bảng, thị xã Tây Ninh, cấp nƣớc cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp trong vùng hằng năm khoảng 100 triệu m³. Hiện tại chất lƣợng nƣớc hồ không đảm bảo, chỉ tiêu chất lƣợng nƣớc nhƣ amoniac, chì vƣợt quá cho phép. Hàm lƣợng nitơ, photpho ở mức cao, tổng P có trị số trung bình khoảng 0,6 mg/l, lớn nhất 1,8 mg/l. Hàm lƣợng tổng N có trị số trung bình khoảng 7,2 mg/l, lớn nhất 23 mg/l. Hồ bị ô nhiễm phú dƣỡng nghiêm trọng. Vi khuẩn lam trong hồ Dầu Tiếng có chứa độc tố khá cao, tiềm ẩn nguy cơ ngộ độc trong nguồn nƣớc cho ngƣời dân địa phƣơng và khu vực hạ du sông Sài Gòn. Bên cạnh đó, hiện tƣợng cá chết do vi khuẩn lam bùng phát cũng đã đƣợc ghi nhận ven hồ Dầu Tiếng. Nguyên nhân đƣợc xác định là do lòng hồ có gần 1.500 bè cá, 20 trại heo xả trực tiếp chất thải chăn nuôi xuống lòng hồ [6]. Ô nhiễm vô cơ: chủ yếu do chất thải từ các ngành công nghiệp luyện kim và các công nghiệp khác chứa các chất Zn, Cr, Ni, Cd, Mn, Cu, Hg, điển hình nhƣ 13 tại hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn. Hồ Ba Bể là một trong mƣời hồ nƣớc ngọt có trữ lƣợng lớn nhất thế giới. Hồ có bề mặt rộng hơn 500 ha, nơi dài nhất đo đƣợc hơn 8 km, độ sâu trung bình là từ 20 đến 35m, dung tích 90 triệu m3 khối nƣớc [30]. Chất lƣợng nƣớc hồ Ba Bể nhìn chung khá tốt, tuy nhiên do khai thác quặng quanh khu vực hồ Ba Bể dẫn đến tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm nƣớc cao, từ giữa tháng 8 năm 2008, công ty Narihamico đã tiến hành khai thác khoáng sản tại mỏ sắt Pù Ổ - Khuổi Giang (xã Đồng Lạc), gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới cuộc sống của ngƣời dân cũng nhƣ cảnh quan sinh thái của hồ Ba Bể. Pù Ổ là khu mỏ ở đầu nguồn khe Khuổi Giang - nơi cung cấp nƣớc cho suối Bó Lù chảy vào hồ Ba Bể. Việc khai thác quặng bằng máy với công suất lớn đã đẩy khối lƣợng bùn đất lớn dồn xuống chân núi, đổ vào khe Khuổi Giang, rồi theo suối Bó Lù chảy vào hồ Ba Bể gây ô nhiễm cục bộ, hơn nữa hiện tƣợng bồi lắng đang làm diện tích hồ bị thu hẹp. Hình 1.7. Nƣớc thải rửa quặng đƣợc xả thẳng ra suối dẫn vào Hồ Ba Bể Nguồn: RFA, 2011 [30] 14 1.3.2. Ô nhiễm do thiếu khí tại các hồ chứa 1.3.2.1. Trên thế giới Theo nghiên cứu của Zaw và Chiswell (1995), nghiên cứu về thay đổi của Fe và Mn trong các tầng nƣớc của hồ chứa phân tích dựa trên quang phổ điện tử [23]. Theo đó, mẫu đƣợc lấy ở các độ sâu và thời gian khác nhau trong hồ chứa Bắc Pine ở Australia. Các mẫu đƣợc lấy là các mẫu đại diện với số lƣợng lớn. Kết quả cho thấy, Fe3+ của nƣớc hồ chiếm hàm lƣợng ƣu thế trong bất cứ mùa nào trong năm trong khi Fe 2+đƣợc tìm thấy nhiều nhất ở lớp đáy hồ (lớp nƣớc phía dƣới hồ). Vào mùa hè, các tỉ lệ của hợp chất chứa Mn2+, Mn3+ và Mn4+ khác nhau trong hồ, Mn4+ chiếm ƣu thếở lớp nƣớc trên cùng (lớp epilimnion trong khi cảMn2+ và Mn4+ chiếm ƣu thế ở lớp giữa (lớp metalimnion) và lớp dƣới (lớp hypolimnion). Phần lớn Mn 4+đƣợc tìm thấy trong suốt thời gian nghiên cứu sau các đợt mƣa lớn và trong mùa đông [23]. Phát triển nghiên cứu về Fe và Mn trong nƣớc hồ, Zaw và Chiswell (1999) đã tiến hành nghiên cứu sự thay đổi và phân đoạn các hợp chất của Fe và Mn trong các tầng nƣớc từ mẫu nƣớc hồ chứa Hinze ở Australia, sử dụng quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), cộng hƣởng quang phổ (EPRS), lọc gen, trao đổi sắc ký, siêu lọc[24]. Mẫu nƣớc phân tích đƣợc lấy ở độ sâu và thời gian khác nhau trong năm, mẫu nƣớc đã đƣợc lọc tạp chất và mẫu cột nƣớc, mẫu trầm tích cũng đƣợc phân tích. Thông số liên quan chất lƣợng nƣớc nhƣ nhiệt độ, DO, pH, độ màu, độ đục, độ dẫn điện và độ kiềm cũng đƣợc xác định. Sau thời gian mƣa lớn, xói mòn, nƣớc xáo trộn liên tục làm tăng oxi tầng mặt, kết quả thu đƣợc trƣớc và sau quá trình thông khí nhân tạo cho thấy sự phân cấp về lƣợng Fe và Mn hòa tan trong các tầng nƣớc, nồng độ của các kim loại này gia tăng ổn định qua các năm tiếp theo. Theo độ sâu của hồ hàm lƣợng Fe và Mn tăng do hàm lƣợng oxi giảm dẫn đến sự tồn tại ở dạng khử (Fe2+ và Mn2+) của các kim loại này ở tầng đáy. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình quản lý nguồn nƣớc và xử lý nƣớc từ việc giảm hàm lƣợng Fe và Mn trong nƣớc hồ ở tầng đáy thông qua cấp khí [24]. 15 Theo nghiên cứu của Htiti và cộng sự (2015), nghiên cứu sự suy thoái chất lƣợng nƣớc hồ đập Smir thông qua đánh giá khả năng linh động của Fe và Mn ở tầng nƣớc mặt và tầng đáy [15]. Trong thời gian khảo sát từ 2007 - 2008, hàm lƣợng Fe và Mn đƣợc nghiên cứu và phân tích biến động theo thời gian (theo mùa) và không gian (theo chiều thẳng đứng). Giá trị trung bình đo đƣợc tại khu vực đập tƣơng đối thấp, cụ thể giá trị Fe là 0,2 mg/l và Mn là 0,05 mg/l. Giá trị cao nhất của Fe và Mn đƣợc tìm thấy ở nƣớc tầng đáy của hồ, một số vị trí vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép. Nguyên nhân của sự chênh lệch các giá trị giữa tầng mặt và tầng đáy theo nghiên cứu là do sự khác nhau về nồng độ oxi ở 2 tầng nƣớc này hoặc do sự di chuyển kim loại Fe và Mn theo dòng chảy của sông từđầu nguồn tới đập hồ Smir. Cụ thể, trong hồ chứa, hàm lƣợng oxi ở tầng đáy thấp hơn nhiều so với tầng mặt. Các thành phần Fe và Mn trong đất, trầm tích của lòng hồ cũng nhƣ trong các khoáng chất không bị oxi hóa nên tồn tại dƣới dạng khử Fe2+ và Mn2+[15]. 1.3.2.2. Tại Việt Nam Hiện tƣợng ô nhiễm do thiếu khí thƣờng xảy ra ở các hồ chứa có độ đâu sâu lớn, thƣờng lớn hơn 10m ngay cả vào mùa khô. Các tầng nƣớc có độ sâu lớn hơn 10m, nƣớc chịu ảnh hƣởng của phân tầng nhiệt và làm giảm hàm lƣợng oxy hòa tan, dẫn đến hiện tƣợng thiếu khí trong các tầng sâu của hồ chứa. Điều kiện thiếu khí trong các tầng nƣớc sâu của hồ chứa tác động nghiêm trọng đến chất lƣợng nƣớc của hồ, bao gồm sự phú dƣỡng và đặc biệt là giải phóng các kim loại nặng tồn tại trong trầm tích đáy hồ. Môi trƣờng dƣới đáy hồ đƣợc chuyển từ ôxy hóa sang môi trƣờng khử mà Fe và Mn gắn kết bị tách thành trạng thái ion hòa tan trong nƣớc. Sự suy giảm nồng độ oxy tới mức thiếu hụt cho các chu trình hiếu khí kéo theo sự thay đổi hàm lƣợng của các ion kim loại trong cột nƣớc, trong đó đáng kể nhất là sự gia tăng đột ngột hàm lƣợng Fe và Mn trong nƣớc. Nếu đập xả nƣớc tầng sâu này thì sẽ gây ảnh hƣởng lớn tới chất lƣợng nƣớc cấp cho các nhà máy nƣớc, cơ sở sản xuất và môi trƣờng sống của động thực vật ở hạ lƣu. Ví dụ đơn giản nhất là các nhà máy nƣớc sẽ phải áp dụng quy trình xử lý phức tạp hơn và sử dụng các loại hóa chất để loại bỏ Fe, Mn cao trong nƣớc. Bên 16 cạnh gánh nặng kinh tế do phải áp dụng quy trình lọc nƣớc phức tạp và tốn kém, việc cung cấp nguồn nƣớc sạch an toàn cho ngƣời dân cũng bị đe dọa. Thực tế, vào tháng 12 năm 2010, Fe và Mn với nồng độ cao đƣợc phát hiện tại các nhà máy nƣớc nhƣ Quảng Tế II ở hạ lƣu sông Hƣơng, thành phố Huế mà nguyên nhân đƣợc nhận định là do hiện tƣợng suy giảm ôxy tại các đập Bình Điền và Hƣơng Điền tại thƣợng lƣu. Mặt khác, việc cá bị chết nhiều đƣợc phát hiện tại hạ lƣu sông Hƣơng cho thấy hệ sinh thái cũng bị ảnh hƣởng [2]. Tại Việt Nam, hiện nay chƣa có nhiều nghiên cứu về ô nhiễm thiếu khí tại các hồ chứa ở Việt Nam. Tuy nhiên, đã có những dấu hiệu cho thấy sự ô nhiễm trong tầng sâu của một số hồ chứa có độ sâu trên 25 m. Nghiên cứu mới đƣợc công bố của trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội cho thấy mối tƣơng quan giữa nồng độ oxy và nồng độ các kim loại nặng trong các tầng nƣớc khác nhau của hồ Thƣợng Hiền, Thừa Thiên - Huế. Theo đó, càng xuống sâu, nồng độ oxy càng giảm, nồng độ Fe tổng số và Mn tăng lên đáng kể. Nhƣ vậy có thể thấy chất lƣợng nƣớc tại các hồ chứa ở Việt Nam đang ngày càng suy giảm do các chất thải từ sinh hoạt, sản xuất chảy xuống hồ, hiện trạng suy giảm ôxy gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc cấp. 1.4. Một số biện pháp cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ trên thế giới và Việt Nam 1.4.1. Một số biện pháp cải thiện chất lượng nước hồ trên thế giới Phương pháp hóa học: Là biện pháp kết tủa các hợp chất phốt phát và amoni bằng các ion sắt, nhôm, canxi, magie tạo ra các muối có độ tan thấp và lắng xuống đáy. Mg 2+ + NH4 + + HPO4 2- + OH - + 5H2O MgNH4PO4.6H2O Al 3+ + PO4 3- AlPO4 Hồ H