Tiểu luận Khả năng tự làm sạch của nước mặt

úng trong nước đã vượt quá giới hạn cho phép trong QCVN 10:2008. Đối với nhóm chất hữu cơ (đại diện là BOD và COD) khả năng tiếp nhận tương ứng là 2,0 và 5,3 tấn/ngày. So với lượng thải ra hàng ngày, thì thủy vực đã quá tải đối với nhóm thông số này từ 5-6 lần. Đối với nhóm kim loại nặng, đáng chú ý là kẽm đã quá tải 2,38 lần, những thông số khác vẫn nằm trong khả năng tải của thủy vực. [4] 2.3. Sông An Cựu Trong thời gian gần đây, mỗi khi đi dọc hai bờ sông An Cựu, thành phố Huế, dễ dàng nhận ra một điều: dòng sông “nắng đục mưa trong” của xứ Huế nay đã và đang bị ô nhiễm nặng nề. Nước sông đen đặc, bốc mùi hôi thối, rác nổi lềnh bềnh cả một đoạn dài. Dòng sông đã mặc nhiên trở thành “cái túi” đựng nước thải và rác của rất nhiều hộ dân sinh sống tại đây. Người ta vô tư vứt rác xuống sông. Theo quan sát, tại đường Đặng Văn Ngữ, phường Vạn An, thành phố Huế, rất nhiều hộ dân có nhà làm sát mép sông hầu như không có hố xí tự hoại và coi con sông như một nhà vệ sinh chung. Nước thải từ những hàng thực phẩm cộng với một lượng lớn rác không tiêu hủy được như chai nhựa, nilon... tất cả đều theo một cống thoát nước đổ ra sông. Không chỉ có rác và nước thải, một lượng lớn cỏ dại và bèo cũng đang phát triển mạnh dọc các bờ kè. Do nước xuống thấp, dòng chảy bị thu hẹp, ở một số nơi, lòng sông bị lộ thiên tạo điều kiện cho cỏ dại phát triển. Hiện sông An Cựu còn đang bị bèo hoa dâu và cỏ dại lấn chiếm, ngăn chặn dòng chảy. Bèo hoa dâu bám vào làm cản trở dòng chảy khiến cho việc lưu thông giảm đi rất nhiều hậu quả làm khả năng tự làm sạch cũng bị mất đi.[5] 2.4. Sông Sài Gòn Sở Khoa học và Công nghệ TPHCM phối hợp với Phân viện Khí tượng thủy văn và Môi trường phía Nam (Bộ Tài nguyên và Môi trường) vừa công bố kết quả nghiên cứu về tổng lượng chất thải trên hệ thống sông Sài Gòn. Theo đó, TPHCM và tỉnh Bình Dương có lượng chất thải ra sông Sài Gòn nhiều nhất. Điều này khiến cho nguồn nước ở đây có nguy cơ không thể tự làm sạch. Sông Sài Gòn đứng trước một cái chết được dự báo nếu như không có những biện pháp “cấp cứu” kịp thời. Kết quả phân tích cho thấy, trong 70.000m³ nước thải có khoảng 13,9 tấn TSS, 14,3 tấn COD, 6,8 tấn BOD, 1,9 tấn Nitơ tổng và 248kg Phốt pho tổng. Kết quả quan trắc chất lượng nguồn nước sông Sài Gòn của Chi cục Bảo vệ môi trường TPHCM cũng khẳng định, từ năm 2000 đến nay, nồng độ các chất như pH, DO, BOD, COD, dầu có xu hướng tăng 1,1 - 2 lần/năm. Cá biệt, nồng độ Coliform tăng 3 - 71 lần/năm và càng về hạ lưu thì chất lượng nguồn nước càng xấu. Kết quả khảo sát thực tế cho thấy, hiện nay trên tiểu lưu vực sông Sài Gòn có 27 KCX-KCN và CCN đang hoạt động (TPHCM: 11, Bình Dương: 16). Theo quy hoạch phát triển công nghiệp của các tỉnh-thành, đến năm 2020 cả tiểu lưu vực sông Sài Gòn có khoảng 39 Khu chế xuất – khu công nghiệp (TPHCM: 19, Bình Dương 20), nhưng đáng lo là các ngành nghề thu hút đầu tư vẫn chủ yếu là dệt nhuộm, may mặc, cơ khí, thực phẩm, giấy, gỗ, nhựa, hóa chất… Đây là những ngành sản xuất và tiêu thụ khá nhiều nước và thải ra lượng lớn nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm cao.  Lưu vực sông Sài Gòn còn là nơi tiếp nhận lượng lớn nước thải sinh hoạt của hơn 6 triệu dân và tỷ lệ dân số đang tăng 2%-4%/năm. Dự báo đến năm 2020, tổng lượng chất thải trên sẽ tăng 4–5 lần, nguy cơ “giết” chết sông Sài Gòn. 2.5. Sông Thị Vải Sông Thị Vải bắt đầu ô nhiễm nghiêm trọng từ năm 1994. Kết quả quan trắc mới đây cho thấy COD vượt từ 24 đến 45 lần và BOD vượt 110 lần so với tiêu chuẩn cho phép. Nhiều năm qua, không còn các hoạt động đánh bắt hải sản dọc theo sông và các khu vực nuôi trồng bị thiệt hại nặng do tôm cá chết. 5 khu chế xuất nằm dọc theo sông Thị Vải thuộc tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu gồm: Mỹ Xuân A, Mỹ Xuân A2, Mỹ Xuân B1, Phú Mỹ I, Cái Mép. Kết quả khảo sát sông Thị Vải cho thấy hàm lượng khí độc NH3 và H2S trong thủy vực sông rất cao so với ngưỡng thích hợp cho điều kiện phát triển bình thường của các loài thủy sản. Cụ thể, giới hạn cho phép NH3 trong môi trường nước phải nhỏ hơn 0,5 mg/lít và H2S nhỏ hơn 0,005 mg/lít, nhưng thực tế trên sông Thị Vải hiện NH3 đang ở mức 1,73 mg/l và H2S ở mức 0,8 mg/l. Hàm lượng ô xy trong nước cũng rất thấp 1,2 mg/lít (ngưỡng cho phép để duy trì sự sống 5 mg/lít). Kết quả khảo sát thực tế cho thấy nước sông Thị Vải ô nhiễm nặng và mất đi khả năng tự làm sạch, nhất là nồng độ DO thấp, có nơi bằng 0. Nguyên nhân ô nhiễm là do nước thải từ các khu công nghiệp thuộc 2 tỉnh Đồng Nai và Bà Rịa – Vũng Tàu.[6] 2.6. Sông Nhuệ - Đáy Trung bình mỗi ngày 2 con sông này phải tiếp nhận khoảng 800.000m3 nước thải. Kết quả quan trắc cho thấy, nước sông bị ô nhiễm chủ yếu bởi các chất hữu cơ, dinh dưỡng, chất rắn lơ lửng, mùi hôi, độ màu và vi khuẩn, đặc biệt vào mùa khô. Ô nhiễm nước sông lưu vực này có chiều hướng ngày càng tăng. Nguyên nhân của tình trạng ô nhiễm trầm trọng tại cả ba lưu vực sông này là nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước thải làng nghề, nước thải y tế, hoạt động khai thác khoáng sản, hoạt động nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản, v.v... Hiện tại, với tổng lượng nước thải công nghiệp khoảng 100.000m3/ngày đêm, Hà Nội đang đứng đầu danh sách 6 tỉnh về lượng nước thải đổ ra sông Nhuệ - Đáy. Mặt nước ở các sông của nội thành Hà Nội bị ô nhiễm nghiêm trọng, các đoạn sông Nhuệ nhận nước từ sông Tô Lịch cũng có dấu hiệu bị ô nhiễm. Các giá trị COD, BOD5 vượt quá tiêu chuẩn từ 3- 5 lần. Nước sông màu đen, có váng, cặn lắng và có mùi tanh. Chất lượng nước của 2 sông Nhuệ - Đáy đã được cảnh báo ở mức độ ô nhiễm trung bình đến ô nhiễm nặng, nặng nhất là từ Cống Thần, Đồng Quan chảy về phía Hà Nội, Hà Đông. Còn theo dự báo của Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, tải lượng ô nhiễm vào lưu vực sông Nhuệ từ đập Thanh Liệt sẽ tăng lên gần 16% trong khoảng thời gian từ 2005 đến 2010. Sông Nhuệ là con sông mẹ, tiếp nhận 500.000m3 nước thải mỗi ngày từ bốn con sông thoát nước của Hà Nội: Tô Lịch, Kim Ngưu, Lừ, Sét (qua đập Thanh Liệt, Thanh Trì, Hà Nội). Kết quả giám định của Viện Quy hoạch thủy lợi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cho thấy, tại cầu Tó, nơi nhận nước thải lớn nhất tại sông Tô Lịch, hàm lượng các chất hóa học đều vượt giới hạn B (giới hạn độc hại của tiêu chuẩn 5942 - tiêu chuẩn dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm của một nguồn nước mặt) nhiều lần. Lượng NO2 có lúc đạt 0,508 mg/lít (vượt giới hạn B 10 lần); lượng NH4+ là 2,005 mg/l (gấp đôi giới hạn B); lượng Coliform, loại vi khuẩn có trong phân từ 110.000 - đến 330.000 mpn/100 ml (vượt quá giới hạn B 33 lần). Ở sông Đáy, mức độ ô nhiễm mang tính cục bộ, trong đó nặng nề nhất là đoạn cầu Hồng Phú (Phủ Lý, Hà Nam - hợp lưu của sông Nhuệ, Đáy và sông Châu Giang). Tại đây, nước sông bị ô nhiễm hữu cơ cao. Các thông số như BOD5, COD, các hợp chất Nitơ và Coliform đều không đạt TCCP. Tình trạng này diễn ra tương tự tại đoạn hợp lưu của sông Hoàng Long đổ vào sông Đáy (cầu Gián Khẩu - Gia Viễn - Ninh Bình) và xu hướng ô nhiễm ngày một gia tăng với lượng nước thải được dự báo tăng 1,2 lần ở Hà Nội và 1,9 lần ở Hà Tây trong vòng 3 năm nữa. Trong bản báo cáo môi trường quốc gia 2006 chỉ rõ, từ nay đến 2010, nếu chúng ta không có những biện pháp hợp lý bảo vệ môi trường như xử lý nước thải trước khi đổ vào sông, chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy sẽ tiếp tục xấu đi, nồng độ BOD tăng khoảng 1,2 -1,5 lần, tổng nito tăng từ 1,2 - 1,85 lần, tổng photpho tăng đến hơn hai lần, tổng coliform tăng từ 1,3 - 2 lần. [11] II. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của dòng chảy 1. Nồng độ oxy hòa tan Tùy theo lượng chất hữu cơ thải ra trong dòng chảy, lượng oxy sẽ biến đổi như biểu thị trong hình 1: Hình 1: Sự thay đổi DO theo khoảng cách về phía hạ lưu tính từ điểm nhận nước thải Nếu trong nước có nồng độ oxy hòa tan lớn (điều kiện háo khí) thì hoạt động của nhóm vi sinh vật háo khí được đẩy mạnh, quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra nhanh và tạo ra các sản phẩm cuối cùng ít độc hại. Trong trường hợp này ta có sơ đồ chuyển hóa dưới tác dụng của vi khuẩn: Carbon hữu cơ + O2 → CO2 Hydro hữu cơ + O2 → H2O Nitơ hữu cơ + O2 → NO3- Lưu huỳnh hữu cơ + O2 → SO42- Phospho hữu cơ + O2 → PO43+ Ngược lại nếu nồng độ oxy thấp hoặc không có thì việc phân hủy chất hữu cơ do nhóm vi khuẩn yếm khí thực hiện, sản phẩm tạo ra có mùi hôi và có tính độc hại. Carbon hữu cơ → CH4, CO2 Nitơ hữu cơ → NH3 Lưu huỳnh hữu cơ → H2S Phospho hữu cơ → PH3 Tại điểm xả nước thải, nhu cầu oxy cho việc phân hủy các chất hữu cơ vượt quá tốc độ hòa tan của oxy từ khí quyển vào nguồn nước, do đó nồng độ oxy hòa tan sẽ giảm đi. Tại một điểm nào đó ở hạ lưu, tốc độ hòa tan oxy khí quyển vào nguồn nước cân bằng với tốc độ tiêu thụ oxy của các vi sinh vật. Tại điểm tới hạn này lượng oxy hòa tan trong nguồn nước bị suy giảm lớn nhất. Sau điểm này, nồng độ oxy hòa tan tăng lên từ từ cho tới giá trị bão hòa. Tiến trình này cũng phụ thuộc vào nhiệt độ. Trong mùa hè nhiệt độ cao lượng oxy hòa tan vào nước thấp hơn vào mùa đông, điều này có nghĩa là việc phân hủy các chất ô nhiễm trong mùa hè sẽ sử dụng hết lượng oxy của dòng chảy chỉ trong một khoảng thời gian ngắn và tiếp theo đó sẽ là giai đoạn yếm khí. Thêm vào đó, tốc độ oxy hóa các chất hữu cơ sẽ nhanh hơn ở nhiệt độ cao hơn, khi đó quá trình tự làm sạch vì vậy sẽ diễn ra nhanh hơn.[7] 2. Loại chất hữu cơ Tốc độ tự làm sạch của nước phụ thuộc vào tính chất của chất hữu cơ gây ô nhiễm. Có những chất hữu cơ dễ dàng bị phân hủy như protein, đường, chất béo... và cũng có những chất khó phân hủy như lignin, cenlulo... Những chất hữu cơ clo hóa như DDT, BHC (benzen hecxa clorua)... có tính bền sinh học cao nên tồn tại khá lâu trong nước. Các chất mùn là những chất hữu cơ phức tạp rất bền đối với sự phân hủy sinh học nên thường tồn tại dưới dạng bùn cặn màu đen hay nâu đen. [7] 3. Lực sinh học 3.1. Vi khuẩn Vi khuẩn là loại vi sinh vật quan trọng nhất trong việc phân rã các chất hữu cơ và là tác nhân thu gom có hiệu quả chất hữu cơ trong dung dịch loãng. Vi khuẩn oxy hóa chất hữu cơ có thể tự cung cấp đủ năng lượng nhằm tổng hợp những phần tử hữu cơ phức tạp cần cho sự hình thành các tế bào mới. Sự hấp thụ thức ăn của vi khuẩn diễn ra trên toàn bộ bề mặt của nó. Mỗi vi khuẩn có một diện tích bề mặt rất lớn so với trọng lượng của nó. Diện tích bề mặt của vi khuẩn khô là 62.500 m2/kg, trong khi đó ở người chỉ có 0,168 m2/kg. [7] 3.2. Tảo Tảo không phân rã chất hữu cơ. Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, tảo và các loài thực vật sống trong nước sử dụng CO2 hòa tan và các thành phần dinh dưỡng thực vật để thực hiện quá trình quang hợp tạo ra oxy. Bằng cách này tảo có vai trò thúc đẩy quá trình phân hủy háo khí. [7] Hình 2: Một số loài tảo tiêu biểu 3.3. Động vật nguyên sinh Các động vật nguyên sinh trong nước không chỉ tiêu thụ các chất hữu cơ chết mà còn sử dụng cả tảo và vi khuẩn làm thức ăn cho mình, do đó góp phần giữ sự cân bằng sinh học thích hợp trong dòng chảy. [7] 3.4. Giáp xác Giáp xác có vai trò tương tự động vật nguyên sinh. Giáp xác sử dụng tảo và động vật nguyên sinh làm thức ăn. Giun sử dụng bùn cặn lắng đọng ở đáy sông làm thức ăn nên giun giữ vai trò lớn trong quá trình phân hủy chất lắng đọng. [7] 4. Các chất độc Sự có mặt của bất kỳ các chất độc nào (kim loại nặng, cyanua, fenol...) cũng sẽ làm giảm khả năng tự làm sạch của dòng chảy do chúng tiêu diệt hoặc ngăn cản sự phát triển của các vi sinh vật. Tác hại của chất độc trong trường hợp này phụ thuộc vào bản chất của chất độc và nồng độ của nó trong nước. [7] 5. Các đặc tính vật lý của dòng chảy Tốc độ, lưu lượng, độ sâu, đặc tính đáy (sỏi, cuội, cát...), độ nhám lòng kênh dẫn… của dòng chảy đều là những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán oxy từ không khí vào nước gây ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch của nước. [7] 6. Sự pha loãng Khi chất độc được xả vào dòng chảy thì sự pha loãng có vai trò quan trọng trong việc làm giảm mức độ ô nhiễm tạo điều kiện cho quá trình hoạt động phân hủy của các vi sinh vật hiếu khí. Nước pha loãng có thể đến từ các nguồn khác nhau như nước ngầm, nước từ các sông nhánh, nước tiêu trong khu vực, đặc biệt trong thời gian có mưa. [7] 7. Các điều kiện thời tiết khí hậu Ánh nắng mặt trời thúc đẩy quá trình quang hợp tạo oxy nên có vai trò thúc đẩy nhanh sự tự làm sạch. Hoạt động của gió có tác dụng làm tăng quá trình khuếch tán oxy từ khí quyển vào nước tạo điều kiện tốt cho sự phân hủy háo khí. [7] 8. Sự lắng đọng Bùn cặn ở đáy dòng chảy được tạo ra do sự sa lắng của các chất lơ lửng trong nước thải và do sự đông tụ của các chất keo, sự tạo thành các mùn không tan. Sự oxy hóa những chất lắng đọng này có thể diễn ra trong một thời gian dài. Chất lắng đọng bùn cặn do nhu cầu oxy cao có thể tác động xấu đến sự tự làm sạch do thiếu oxy hòa tan. Quá trình phân hủy yếm khí trong lớp bùn cặn này thường kèm theo sự tạo khí làm bùn cặn bị đẩy nổi lên mặt nước. [7] 9. Nhiệt độ Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến tốc độ các phản ứng sinh hóa nên là một yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tự làm sạch của dòng chảy.[7] 10. Điều kiện mặt cắt sông Sông rộng nhưng nông sẽ tạo điều kiện cho oxy thâm nhập nhiều hơn từ không khí vào nước và làm tăng khả năng tự làm sạch của nước[7] III. Quá trình tự làm sạch của nguồn nước 1. Quá trình tự làm sạch của nước ngầm 1.1. Quá trình lọc Một trong những cơ chế suy giảm nồng độ chất ô nhiễm trong nước ngầm được giải thích là do tác dụng lọc của các lớp đất trong quá trình ô nhiễm thấm xuống. Tác dụng lọc này có thể loại trừ được các chất lơ lửng, các chất dạng hạt, các kết tủa tạo ra bởi các phản ứng hóa học. 1.2. Cơ chế hấp thụ Hấp thụ được xem là một cơ chế chủ yếu trong quá trình làm giảm chất ô nhiễm nước ngầm. Các hạt sét, các oxyt và hydroxyt kim loại đóng vai trò chất hấp thụ. Hầu hết cácchất gây ô nhiễm đều bị hấp thụ với các điều kiện thích hợp, ngoại trừ clorua nói chung và nitrat, sulfat (với mức độ ít hơn). 1.3. Các quá trình hóa học Hiện tượng kết tủa hóa học trong nước ngầm có thể xảy ra ở nơi các ion thành phần có mặt với nồng độ đủ lớn, lúc này tích số ion của chúng lớn hơn tích số hòa tan của các hợp chất tạo thành. Cơ chế kết tủa có thể loại trừ được các ion kim loại như Ca, Mg, Ba, Cd, Cu, Fe, Pb, Hg, Mo, Ra, Zn... và các anion SO42-, HCO3-, CN-, F-... Trong vùng khô hạn, nơi độ ẩm của các lớp đất gần trên bề mặt nhỏ thì kết tủa hóa học là một cơ chế chủ yếu làm giảm nồng độ ô nhiễm. 1.4. Cơ chế loại trừ vi khuẩn, virus Các loại vi khuẩn, virus trong nước có khuynh hướng di chuyển qua màng xốp (như đất) chậm hơn so với nước, ngoài ra chúng còn phải cạnh tranh với các vi sinh vật đất, vì vậy chúng sẽ bị loại một phần lớn khi đi qua chỉ 1m đất với điều kiện đất đó chứa những lượng sét và bùn đủ lớn. Hầu hết các vi sinh vật gây bệnh đều không thể phát triển trong môi trường đất được, vì vậy cuối cùng chúng đều bị tiêu diệt. Thời gian tồn tại của chúng tùy thuộc vào các điều kiện môi trường. 1.5. Cơ chế pha loãng Các chất gây ô nhiễm nước ngầm khi chảy qua môi trường xốp sẽ bị pha loãng nồng độ do sự phân tán thủy động diễn ra với mức độ vi mô lẫn vĩ mô. Cơ chế pha trộn này gây nên hiện tượng lan dọc và lan rộng sang bên cạnh chất ô nhiễm có trong nước ngầm, vì thế thể tích bị tác động tăng lên, nồng độ giảm theo khoảng cách lan truyền và sẽ làm giảm mức độ ô nhiễm môi trường. 2. Quá trình tự làm sạch nước mặt Khả năng tự làm sạch của nước mặt được thể hiện qua 2 quá trình [9]: Qúa trình xáo trộn (pha loãng ) thuần tuý lý học giữa nước thải với nguồn nước. Quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nguồn nước. Do hai quá trình trên nồng độ các chất ô nhiễm đưa vào nguồn nước sau một thời gian sẽ giảm xuống đến một mức nào đó. Đối với nguồn nước có dòng chảy (sông) nước thải được pha loãng với nguồn nước và theo dòng chảy đổ ra biển hay một nơi nào đó.       Khi sự ô nhiễm diễn ra bởi quá nhiều chất hữu cơ thì sẽ thấy rõ và phân biệt được các vùng ô nhiễm và vùng phục hồi. Mỗi vùng được đặc trưng bởi các điều kiện hoá lý, sinh mà có thể quan sát kiểm tra đánh giá được. Hinh 3: Phân chia các vùng của dòng chảy theo khả năng tự làm sạch của nguồn nước Các vùng đó là: [8] Vùng phân huỷ: Được hình thành ngay sau nguồn nước thải và được biểu hiện bởi độ đục và màu đen của nước. ở đây sẽ diễn ra sự phân huỷ kỵ khí; sự tiêu thụ ôxy tăng nhanh, xuất hiện CO2 và NH4. Các dạng sinh vật bậc cao, đặc biệt là cá sẽ bị chết hoặc là chúng phải rời đi nơi khác. Nấm có thể hình thành và xuất hiện thành khối màu nâu trắng hoặc màu xám như những chiếc đũa nhỏ và chìm xuống; vi khuẩn xuất hiện ít hơn nấm. Trong cặn lắng có một loài ấu trùng roi; loài này nuốt cặn và thải cặn ra ở dạng ổn định và lại được các sinh vật khác sử dụng.    Vùng phân huỷ mạnh: Vùng này thấy rất rõ khi nước bị ô nhiễm nặng và đặc trưng bởi sự vắng mặt ôxy hoà tan, diễn ra sự phân huỷ kỵ khí. Do kết quả của sự phân huỷ cặn, các bọt khí và bùn cặn có thể xuất hiện trên mặt nước tạo thành váng màu đen. Nước sẽ có màu xám đen và có mùi hôi thối của các hợp chất chứa lưu huỳnh. Các vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn kỵ khí, nấm hầu như đã biến mất; các loài động vật bậc cao cũng rất ít, chỉ có một ít loài ấu trùng, côn trùng...       Vùng phục hồi: ở vùng này nhiều chất hữu cơ đã lắng đọng xuống ở dạng cặn. Cặn bị phân huỷ kỵ khí dưới đáy hoặc trong dòng nước chuyển động. Vì nhu cầu tiêu thụ ôxy của nước nhỏ hơn tốc độ làm thoáng bề mặt nên tình trạng được cải thiện, nước được trong hơn. Lượng CO2, NH4 giảm và ôxy hoà tan, NO2- , NO3- tăng lên. Vi khuẩn có xu hướng giảm về số lượng vì việc cung cấp thức ăn bị giảm, chúng chủ yếu là loài hiếu khí. Nấm xanh, tảo xuất hiện đã sử dụng các hợp chất chứa nitrơ và CO2 rồi giải phóng ôxy giúp cho việc làm thoáng và hoà tan ôxy mạnh mẽ hơn. Tiếp theo, nhu cầu tiêu thụ ôxy giảm; các loài khuê tảo cũng ít hơn; xuất hiện các loài nguyên sinh động vật, nhuyễn thể, các thực vật nước; quần thể cá cũng ổn định dần và tìm thức ăn trong vùng này.  Vùng nước trong: ở đây dòng chảy đã trở lại trạng thái tự nhiên và có các loài phù du thông thường của nước sạch. Do ảnh hưởng của độ phì dưỡng do ô nhiễm trước đây cho nên các loài phù du sẽ xuất hiện với số lượng lớn. Nước trở lại trạng thái cân bằng ôxy - lượng ôxy hoà tan lớn hơn lượng ôxy tiêu thụ - trạng thái ban đầu của nước đã được phục hồi hoàn toàn.  Trong quá trình phục hồi, coliforms và các sinh vật gây bệnh cũng đã giảm về số lượng vì môi trường không thuận lợi cho chúng và xuất hiện những sinh vật chủ đạo. Tuy nhiên một số loài gây bệnh còn tồn tại trong vùng nước trong, do đó có thể nước vẫn còn bị ô nhiễm bởi vi khuẩn gây bệnh và không thể dùng cho ăn uống, sinh hoạt nếu không được sử lý.       Khả năng tự làm sạch của nước sẽ diễn ra không đạt kết quả khi trong nước thải có chứa các chất độc hại đối với sự sống của các sinh vật; quá trình tự làm sạch của nước chỉ diễn ra khi các chất độc hại trong nước bị tiêu tan hoặc pha loãng hay lý do nào khác. Vì vậy cần phải giám sát chặt chẽ hàm lượng các chất độc hại trong nước thải Để xác định mức độ cần thiết làm sạch nước thải trước khi cho xả ra nguồn nước, cần đánh giá chính xác khả năng tự làm sạch của nguồn nước bằng cách tiến hành nghiên cứu cẩn thận về thuỷ văn, thuỷ sinh và thành phần hoá lý của nguồn nước ... 2.1. Quá trình xáo trộn nước thải với nước nguồn Khi xác định mức độ xáo trộn giữa nước thải với nước sông không lấy toàn bộ lưu lượng nước sông để tính vì ở khía cạnh cống xả quá trình xáo trộn chưa thể đạt hoàn toàn chỉ đạt mà chỉ đạt hoàn toàn ở một khoảng cách nào đó xa cống xả. mặt khác, tỉ lệ giữa lưu lượng nước thải và lưu lượng nước nguồn càng lớn thì khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán (là nơi đã thực hiện quá trình xáo trộn hoàn toàn) sẽ càng lớn[9]. Sự tương quan giữa lưu lượng nguồn và lưu lượng nước thải là yếu tố quan trọng trong quá trình làm sạch gọi là hệ số pha trộn n.[10] Trong đó : Q: Lưu lượng nước nguồn tham gia vào quá trình xáo trộn (m3/s) q: Lưu lượng nước thải xả vào nguồn (m3/s) C: Hàm lượng bẩn của nước thải (mg/l) Cng: Hàm lượng bẩn của nước nguồn (mg/l) Cgh: Hàm lượng giới hạn của hỗn hợp nước thải với nguồn nước sau khi xáo trộn kỹ (mg/l) Thực tế thì không phải tất cá lưu lượng nước nguồn tham gia vào quá trình xáo trộn mà chỉ một phần nào đó thôi. Phần nước nguồn tham gia vào quá trình được đặc trưng bởi hệ số xáo trộn. 2.2. Quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nguồn nước Chất hữu cơ trong nước thải là môi trường cho các loại vi khuẩn phát triển. Xử lý nước thải có nhiệm vụ là: tách các chất bẩn hữu cơ, các chất dinh dưỡng và khử trùng nước thải. Quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ nhờ oxy hóa sinh hóa xảy ra theo 2 giai đoạn: Oxy hóa các hợp chất chứa C thành CO2 và nước Oxy hóa các hợp chất chứa N thành nitrit và sau đó thành nitơrat Qúa trình khoáng hóa các hợp chất trong điều kiện hiếu khí thực tế là quá trình tiêu thụ oxy hòa tan từ khí quyển vào nước thải.[9] IV. Các vấn đề môi trường khi nguồn nước không có khả năng tự làm sạch Khi nước mất dần khả năng tự làm sạch, trở thành dòng sông chết, hàm lượng chất thải không được đồng hóa sẽ kéo theo các hậu quả về ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến đời sống của con người và của động thực vật. 1. Nước và sinh vật nước 1.1. Nước Nước ngầm: Mất đi khả năng tự làm sạch, các cặn lơ lửng trong nước mặt, các chất thải nặng lắng xuống đáy sông, sau khi phân huỷ thấm xuống mạch nước bên dưới (nước ngầm) qua đất, làm biến đổi tính chất của loại nước này theo chiều hướng xấu (do các chất chứa nhiều chất hữu cơ, kim loại nặng…) Nước mặt: Khi mất cân bằng lượng chất thải ra môi trường nước (rác thải sinh hoạt, các chất hữu cơ,…) và các sinh vật tiêu thụ lượng chất thải này (vi sinh vật, tảo,…) làm cho các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng,… không được phân huỷ, vẫn còn lưu lại trong nước với khối lượng lớn, dẫn đến việc nước dần mất đi sự tinh khiết ban đầu, làm chất lượng nguồn nước bị suy giảm nghiêm trọng. 1.2. Sinh vật nước Khi khả năng tự làm sạch mất đi, gây ô nhiễm nước sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến các sinh vật nước, đặc biệt là vùng sông, do nước chịu tác động của ô nhiễm nhiều nhất. Nhiều loài thuỷ sinh do hấp thụ các chất độc trong nước, thời gian lâu ngày gây biến đổi trong cơ thể nhiều loài thuỷ sinh, một số trường hợp gây đột biến gen, tạo nhiều loài mới, một số trường hợp làm cho nhiều loài thuỷ sinh chết. Đại dương tuy chiếm ¾ diện tích trái đất, nhưng cũng không thể không chịu tác động bởi việc nước bị ô nhiễm, mà một phần sự ô nhiễm nước đại dương là do các hoạt động của con người như việc khai thác dầu, rác thải từ người đi biển,… gây ảnh hưởng không nhỏ đến đại dương và các sinh vật đại dương, làm xuất hiện nhiều hiện tượng lạ, đồng thời làm cho nhiều loài sinh vật biển không có nơi sống, một số vùng có nhiều loài sinh vật biển chết hàng loạt,… Hiện tượng thủy triều đen: Tình trạng chất lượng nước hồ giảm đột ngột nghiêm trọng và tình trạng cá chết hàng loạt trong nhiều ngày kể từ thập niên 1970. Hiện tượng này được các nhà khoa học gọi tên là “thủy triều đen”. Phân tích các mẫu nước hồ lấy từ nhiều nước trên thế giới cho thấy hiện tượng “thủy triều đen” thường xảy trong hồ nước vào mùa thu. Khi đó, chất hữu cơ dưới đáy hồ bắt đầu phân hủy dưới tác dụng của các vi sinh vật, làm thiếu ôxy dưới đáy hồ, giảm hàm lượng pH và tăng nồng độ các gốc axít kali nitrat. Chu kỳ này làm tăng tình trạng thiếu ôxy trong nước làm giảm khả năng tự làm sạch của nước và lây lan hợp chất sunfua, biến nước hồ có màu đen và mùi hôi. Trong quá trình thay đổi chất lượng nước, các hoạt động của con người như thải chất thải công nghiệp và sinh hoạt vào hồ cũng có thể tạo ra “thủy triều”. Thủy triều đỏ: Mặt khác, sự ô nhiễm nước góp phần làm tăng vọt tần suất xuất hiện thuỷ triều đỏ ở nhiều nơi trên thế giới và ở Việt Nam. Không chỉ ảnh hưởng nghiêm trọng đến nền kinh tế biển, thuỷ triều đỏ còn làm mất cân bằng sinh thái biển, ô nhiễm môi trường biển. Khi gặp những môi trường thuận lợi như điều kiện nhiệt độ, sự ưu dưỡng của vực nước... các loài vi tảo phát triển theo kiểu bùng nổ số lượng tế bào, làm thay đổi hẳn màu nước. Các nhà khoa học gọi đó là sự nở hoa của tảo hay “thuỷ triều đỏ”. Thuỷ triều đỏ phá vỡ sự cân bằng sinh thái biển, gây hại trực tiếp đối với sinh vật và con người. Một số loài vi tảo sản sinh ra độc tố. Vì vậy, con người có thể bị ngộ độc do ăn phải những sinh vật bị nhiễm độc tố vi tảo. Thuỷ triều đỏ là tập hợp của một số lượng cực lớn loài tảo độc có tên gọi Alexandrium fundyense. Loài tảo này có chứa loại độc tố saxintoxin, đã giết chết 14 con cá voi trên vùng biển Atlantic, vào năm 1987. 2. Đất và sinh vật đất 2.1. Đất Nước bị ô nhiễm mang nhiều chất vô cơ và hữu cơ thấm vào đất gây ô nhiễm nghiêm trọng cho đất. Nước ô nhiễm thấm vào đất làm : Liên kết giữa các hạt keo đất bị bẻ gãy, cấu trúc đất bị phá vỡ. Thay đổi đặc tính lý học, hóa học của đất. Vai trò đệm, tính oxy hóa, tính dẫn điện, dẫn nhiệt của môi trường đất thay đổi mạnh. Thành phần chất hữu cơ giảm nhanh làm khả năng giữ nước và thoát nước của đất bị thay đổi. Một số chất hay ion có trong nước thải ảnh hưởng đến đất : Quá trình oxy hóa các ion F