атмосфере Л., Гидрометеоиздат, 1972 366 с 16 Кароль И Л., Розанов В В., Тимофеев Ю М Газовые примеси в атмосфере Л., Гидрометеоиздат, 1983 192 с 17 Климат Ленинграда Л., Гидрометеоиздат, 1982 252 с 18 Климат Москвы Л., Гидрометеоиздат, 1974 320 с 19 Климат Москвы за последние 30 лет М., 1989 92 с 20 Климатические и биологические последствия ядерной войны М., Наука, 1987 287 с 21 Ландсберг Г Е Климат города Л., Гидрометеоиздат, 1983 248 с 22 Марчук Г И Математическое моделирование в проблеме окружающей среды М., Наука, 1982 310 с 23 Матвеев Л Т Курс общей метеорологии Физика атмосферы Л., Гидрометеопздат, 1984 750 с 24 Методические указания по прогнозированию загрязнения воз-духа в городах с учетом метеорологических условий: РД 52.04 78−85 Введено впервые М., 1986 59 с 25 Общесоюзный нормативный документ Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержа-щихся в выбросах предприятий ОНД 86 Л., Гидрометеоиздат, 1987 93 с 26 Пененко В В., Алоян А Е Модели и методы в задачах охраны окружающей среды Новосибирск: Наука, 1985 256 с 27 Семенченко Б А., Белов П И Метеорологические аспекты охраны природной среды М., 1984 95 с 28 Смит К Основы прикладной метеорологии Л., Гидрометеоиздат, 1978 423 c 29 Стыро Б И., Луянас В Ю., Шопаускас К К Радиоактивность атмосферы и метеорология Вильнюс, Минтис, 1975 268 с B¶o vƯ n−íc lơc địa Chơng phát triển nghiên cứu bảo vệ ti nguyên nớc 1.1 Những luận điểm chung Sử dụng hợp lý v bảo vệ ti nguyên thiên nhiên - nhiệm vụ quan trọng thời đại Những vấn đề sử dụng nớc, đặc biệt quốc gia với ti nguyên nớc hạn chế, l nỗi lo đặc biệt Hiểm họa không cạn kiệt lợng, m suy giảm chất lợng qui mô lớn, không cho phép sử dụng ti nguyên có, trở nên thực Vì vậy, vấn đề sử dụng hợp lý ti nguyên thiên nhiên v bảo vệ môi trờng đợc ý ë cÊp quèc gia vμ ph¸p lý ThËt vËy, từ năm tồn nh nớc Xô viết, sở hữu quốc gia nớc đà đợc đề ra, mở khả rộng lớn để sử dụng tổng hợp v có kế hoạch ti nguyên nớc nhằm phát triển kinh tế quốc dân, đồng thời bảo vệ nớc khỏi ô nhiễm v cạn kiệt Năm 1919, ë n−íc Nga ®· thμnh lËp ban Trung ơng Bảo vệ nớc, với nhiệm vụ nghiên cứu thủy vực tiếp nhận nớc thải từ xí nghiệp, tìm kiếm biện pháp đấu tranh chống ô nhiƠm mäi ngn n−íc, kiĨm tra vμ t− vÊn vỊ vấn 235 236 đề liên quan tới lm nớc thải Năm 1947, Hội đồng Bộ trởng Liên Xô đà thông qua nghị định Về biện pháp loại trừ ô nhiễm v bảo tồn vệ sinh nguồn nớc Năm 1959, Hội đồng Bộ trởng Liên Xô đà thông qua nghị định Về tăng cờng kiểm soát nh nớc sử dụng nớc ngầm v biện pháp bảo vệ nó, năm 1960, nghị định Về biện pháp lập lại trật tự sử dụng v tăng cờng bảo tồn ti nguyên nớc Liên Xô Tơng ứng với nghị định ny, đà thnh lập quan bảo vệ ti nguyên nớc v xây dựng giải pháp giữ thủy vực Trong nhiệm vụ quan thuộc Thanh tra Nhμ n−íc bao gåm viƯc thùc hiƯn kiĨm tra sử dụng hợp lý ti nguyên nớc xí nghiệp, tiến hnh biện pháp bảo vệ thủy vực khỏi ô nhiễm, bẩn v cạn kiệt; thống kê ti nguyên nớc mặt v đảm bảo sử dụng cách có kế hoạch; xây dựng cân thủy lợi v phơng án sử dụng v bảo vệ ti nguyên nớc tơng lai; kế hoạch v nguyên tắc sử dụng tổng hợp ti nguyên nớc v.v Theo nghị định trên, việc xây dựng v đa vo khai thác sở công nghiệp đợc cho phép tuân thủ ton biện pháp bảo vệ nớc đảm bảo nguồn nớc mặt Từ năm 1978, Tổng cục Khí tợng Thủy văn Liên Xô chuyển đổi thnh Uỷ ban Nh nớc Khí tợng Thủy văn v Kiểm soát Môi trờng Thiên nhiên Liên Xô - ủy ban Nh nớc Khí tợng Thủy văn Liên Xô - đợc giao trách nhiệm nghiên cứu tiêu định tính v định lợng nớc mặt v biến đổi chúng ảnh hởng hoạt động kinh tế ngời Từ năm bảy mơi, Tiêu chuẩn Nh nớc Liên Xô đà đề xuất hệ thống tiêu chuẩn lĩnh vực bảo vệ chất lợng nớc 237 Các quan tra vệ sinh Bộ Y tế Liên Xô v nớc cộng hòa (các trạm vệ sinh - dịch tễ) thực gìn giữ vệ sinh thủy vực dùng cung cấp nớc ăn, mục đích chữa bệnh v nghỉ dỡng nh mục đích khác Bộ Ng nghiệp, thông qua quan bảo ng, phải thực công tác sát thủy vực có giá trị kinh tế nghề cá Bộ Địa chất có chức kiểm soát việc sử dụng nớc ngầm v bảo vệ chúng khỏi cạn kiệt v ô nhiễm tất nớc cộng ho thuộc Liên bang có đạo luật bảo vệ thiên nhiên, vấn đề bảo vệ nớc chiếm vị trí quan trọng Trong luật hình nớc cộng ho, việc lm ô nhiễm thủy vực đợc quy vo trách nhiệm hình Năm 1970, đà thông qua Cơ sở pháp chế nớc Liên Xô v nớc cộng ho liên bang Bằng văn pháp chế ny đà khẳng định nớc tự nhiên l ti sản ton dân, sử dụng hợp lý v bảo vệ chúng khỏi ô nhiễm l nghiệp quan träng qc gia Nh÷ng xÝ nghiƯp vμ tỉ chøc no có hoạt động lm ảnh hởng đến trạng thái nớc phải có trách nhiệm tiến hnh biện pháp công nghệ, cải tạo đất - rừng, kĩ thuật nông nghiệp, thủy công, vệ sinh v biện pháp khác đảm bảo giữ nớc khỏi ô nhiễm, bẩn v cạn kiệt, nh cải thiện tình hình v chế độ nớc Các biện pháp bảo vệ nớc đợc bao hm kế hoạch nh nớc phát triển kinh tế quốc dân Chúng ta xây dựng v hon thiện quy tắc bảo vệ nớc sử dụng Những quy chế bảo vệ nớc mặt khỏi ô nhiễm nớc thải hnh đợc thờng xuyên điều chỉnh v hon thiện Khai thác ti nguyên nớc, ngμy cμng cã nhiỊu xÝ nghiƯp trë nªn liªn quan lẫn giải vấn đề kinh tế 238 nớc Vì vậy, đánh giá sử dụng nớc mặt v nớc ngầm v tơng lai, tìm hiểu vùng thiếu ti nguyên nớc tạm thời v thờng xuyên, việc điều chỉnh lại cán cân nhu cầu nớc vùng lÃnh thổ có ý nghĩa to lớn Cán cân nớc l sở sơ đồ tổng thể, vùng vμ l−u vùc vỊ viƯc sư dơng tỉng hỵp vμ bảo vệ ti nguyên nớc cho thời kỳ Trong năm 70, đà thông qua hng loạt sách nhằm tăng cờng bảo vệ thiên nhiên v số đối tợng nớc lớn Trong Chiến lợc ton cầu bảo vệ thiên nhiên thông qua Đại hội đồng Liên minh Quốc tế Bảo vệ Tự nhiên v Ti nguyên Thiên nhiên, khóa 14, năm 1979 đà nêu: Mỗi dân tộc v vùng giới cần tuyên bố công khai cấp cao chấp nhận nghĩa vụ bảo vệ thiên nhiên Những nghĩa vụ cần phải bao gồm việc đảm bảo phát triển chiến lợc quốc gia khu vực bảo vệ thiên nhiên v chơng trình thực Một cách lý tởng, nghĩa vụ bảo vệ thiên nhiên cần đợc đa vo hiến pháp quốc gia đất nớc Điều ny đà phản ánh điều 18, Hiến pháp Liên Xô, viết: Vì quyền lợi hệ hôm v tơng lai, Liên Xô chấp nhận biện pháp cần thiết để bảo vệ v sử dụng hợp lý, có khoa học đất v lòng đất, ti nguyên nớc, giới thực vật v động vật, để gìn giữ không khí v nớc, đảm bảo tái tạo cải tự nhiên v cải thiện môi trờng xung quanh ngời Tại điều 67, Hiến pháp Liên Xô đà ghi: Công dân Liên Xô có trách nhiệm gìn giữ thiên nhiên, bảo vệ cải tự nhiên Liên Xô việc bảo vệ thiên nhiên l phận sách quốc gia, biện pháp bảo vệ thiên nhiên l 239 phận cấu thnh kế hoạch nh nớc Tuy nhiên, nh cấp độ lập pháp quốc gia, thái độ vấn đề bảo vệ ti nguyên nớc đà đợc đề cao thích đáng, quan thực thi không cha có biện pháp cần thiết bảo vệ nớc khỏi ô nhiễm v cạn kiệt, nảy sinh vấn ®Ị nỉi cém nh− vỊ c¸c biĨn Aral, Azov vμ Kaspi, hồ Bai can v Ladoga, lu vực sông Vonga v nhiều đối tợng nớc địa phơng khác 1.2 Ti nguyên nớc Liên Xô Khái niệm ti nguyên nớc bao gồm loại nớc trạng thái tự (không liên kết hóa học) hnh tinh chúng ta: nớc mặt v nớc ngầm, ẩm lợng đất, nớc băng h, hồ, thủy vực nhân tạo đợc nhân lo¹i sư dơng hay cã thĨ sư dơng víi møc độ phát triển có lực lợng sản xuất HiƯn nay, tμi nguyªn n−íc chÝnh ë n−íc ta lμ nớc mặt v ngầm, khai thác đợc Về ti nguyên nớc, nớc ta chiếm vị trí thứ giới Tại Liên Xô, tổng trữ lợng nớc (không tính nớc ngầm) đợc đánh giá cỡ 45.000 km3, ngoi ra, hng năm lại tái tạo (tổng dòng chảy sông) khoảng 4.720 km3, 333 km3 xâm nhập từ nớc láng giềng Tính đầu ngời Liên Xô có 17,5 ngn m3 nớc năm, gần gấp đôi nhu cầu dùng nớc trung bình ton cầu Sự phân bố ti nguyên nớc theo l·nh thỉ n−íc ta (theo vïng kinh tÕ) dÉn bảng 1.1 Theo thể tích dòng chảy sông ngòi, Liên Xô nằm vo nhóm nớc lớn giới, nhiên, số đảm bảo nớc riêng (trên đơn vị diện tích) lÃnh thổ nớc ta thấp 1,5 lần so với trung bình nớc Trái Đất Suất đảm bảo nớc 240 riêng lÃnh thổ Liên Xô đợc ớc lợng l/(s.km2), tính đầu ngời trung bình có 55 m3/ngy Phân bố ti nguyên nớc mặt lÃnh thổ Liên Xô không đồng Hơn 64 % thuộc lu vực Bắc Băng Dơng, 22 % - lu vực Thái Bình Dơng v 13 % - lu vực Đại Tây Dơng, biển Kaspi v Azov Trên phần châu Âu Liên Xô, lÃnh thổ đông dân đất nớc, có khoảng 1/4 ti nguyên nớc Bảng 1.1 Ti nguyên nớc vùng kinh tế Liên Xô năm 1980 Ti nguyên nớc (km /năm) Diện tích (ngn km2) Hình thnh chỗ Tổng Phía bắc 1466,3 494 511,6 Tây bắc Trung tâm Trung tâm - hắc thổ Vonga - Viaski Cận Vonga Bắc Capcazơ Ural Tây Xibia Đông Xibia Viễn Đông Cận Ban Tích Bạch Nga Tây nam Phía nam 196,5 485,1 167,7 263,3 536,4 355,1 824,0 2427,2 4122,8 6215,9 189,1 207,6 269,4 113,4 47,7 88,6 16,1 47,8 31,5 44,0 122,7 513 1097 1538 41,6 34,1 39,2 1,97 112,6 21,0 151,8 270 69,3 129 585 1132 1812 70,9 55,8 77,0 193,8 §onhesk - Cận Đnhiep Zacapcazơ Kazacstan 220,9 186,1 2717,3 11,2 67,3 69,4 65,9 77,7 125,4 Trung ¸ 1227,1 106,7 131,0 33,7 1,31 12,7 Vùng kinh tế Monđavia 89,4 Bảng 1.2 Phân bố dòng chảy trung bình nhiều năm theo mùa Vùng Dòng chảy mùa, % dòng chảy năm Xuân Phía nam Zavolja, cận Ural, phía bắc v Trung tâm Kazacstan Đông Xibia Phía bắc phần châu Âu Liên Xô v Cận Ban Tích Tây v tây nam phần châu Âu Liên Xô Tây Xibia Cực bắc v đông bắc Xiabia Viễn §«ng, Camtraka, Zabaican HÌ - thu §«ng 90-95 4-8 1-2 70-80 15-25 55-65 25-35 10-20 30-50 30-35 20-35 45-55 40-50 30-40 35-45 45-55 55-65 10 5 Nh− vậy, vùng tây bắc, bắc v đông l vùng đợc đảm bảo mặt ti nguyên nớc, tỷ phần vùng gần nửa lÃnh thổ Liên bang v gần 80 % ton ti nguyên nớc Trong phơng diện kinh tế, vùng ny l vùng phát triển v dân c Tổng dòng chảy sông lớn hay nhóm sông Liên Xô trải qua nhiều năm không biến đổi đáng kể Sự phân bố dòng chảy theo mùa đặc trng tỷ lệ ổn định so với dòng chảy năm (bảng 1.2) Với mục đích thoả mÃn nhu cầu nớc lĩnh vực kinh tế quốc dân khác nhau, đặc biệt l lu vực sông, nơi phân bố nớc năm không đồng đều, ngời ta đà xây dựng hồ chứa Chúng phục vụ cho việc điều tiết dòng chảy, sử dụng cho thủy năng, tới, chống ngập v mục đích khác Trong hồ tập trung phần lớn trữ lợng nớc đất nớc Tại Liên Xô thống kê đợc gần triệu hồ, 95 241 242 % lμ hå n−íc ngät Tỉng diƯn tÝch mặt hồ gần 500 ngn km2, hay khoảng % lÃnh thổ đất nớc Chủ yếu l thủy vực không lớn Khi sử dụng ti nguyên nớc hồ, thiết phải tính đến đặc điểm chế độ nó: nớc hồ thuộc loại ti nguyên chậm tái tạo Trung bình hồ lớn, tỷ phần nớc tái tạo hng năm 1,5 % tổng trữ lợng, số ny biến đổi phạm vi rộng Thật vậy, Baican chiếm 0,3 %, hồ Chuđski v Pskovski gộp lại l 57 % Ngoi ra, cần tính đến đặc điểm hồ - khả tích tụ chúng Do xói lở v phát thải nớc thải vo hồ diễn lắng đọng v tích tụ sản phẩm khác Kết l hồ bị « nhiƠm, thay ®ỉi chÕ ®é cđa chóng Cμng ngμy nớc ngầm cng khẳng định ý nghĩa kinh tế nớc to lín cđa nã Theo sè liƯu cđa N N Phavorin, hng năm trữ lợng nớc ngầm tái tạo nớc ta không lớn - gần 900 km2 v phân bố theo lÃnh thổ không đồng Tổng trữ lợng nớc ngầm khai thác lÃnh thổ Liên Xô gần 7000 m3/s (biểu thị công suất khai thác đơn vị thời gian) Hiện nay, thể tích nớc ngầm sử dụng Liên Xô đạt % trữ lợng dự báo Khi sử dụng nớc ngầm, cần phải theo dõi tới việc khai thác đắn, không sản lợng giếng khoan giảm đột ngột, hạ thấp mực nớc nó, thay đổi thnh phần chất lợng, không tạo thnh phễu mặt nớc - tợng ¶nh h−ëng xÊu ®Õn viƯc cung øng n−íc cho toμn lÃnh thổ lân cận Vì nớc ngầm nhiều vùng l nguồn nuôi dỡng sông, nên khai thác nớc ngầm tất nhiên ảnh hởng tới chế độ nớc mặt Tất điều cần phải tính đến v phải khai thác mặt nớc ngầm cách đắn 243 Thông tin trạng thái số lợng v chất lợng nớc tự nhiên cần thiết chuyên gia thủy văn nhận đợc ấn phẩm chuyên ngnh Thủy bạ Quốc gia Trong ấn phẩm ny đà tập trung thông tin chế độ nớc mặt v nớc ngầm, nh liệu sử dụng chúng ngnh kinh tế quốc dân khác Nh vậy, ấn phẩm Thủy bạ Quốc gia cho phép không thống thông tin đợc tích luỹ chế độ thủy văn đối tợng nớc, m sử dơng nã cho viƯc sư dơng hỵp lý, cã kÕ hoạch v bảo vệ ti nguyên nớc Các thông tin thủy bạ chế độ đối tợng nớc cho phép: - đa định cải tạo việc sử dụng nớc v bảo vệ ti nguyên nớc tổ hợp sản xuất hoạt động, thnh phố v vùng nông thôn; - lập v hiệu chỉnh cán cân kinh tế nớc nh l phận riêng biệt lu vực sông, nh ton lu vực nói chung; - đánh giá ảnh hởng dạng hoạt động kinh tế khác tới chế độ thủy văn đối tợng nớc; - dự báo việc sử dụng ti nguyên nớc có tính đến mối tơng tác nhân tố khác 1.3 Những đối tợng sử dụng nớc Theo mức độ phát triển mình, nhân loại tiêu thụ nớc ngy cng nhiều để thoả mÃn nhu cầu đa dạng: cấp nớc sinh hoạt, công nghiệp, sản xuất điện năng, tới tiêu đất đai, giao th«ng, ng− nghiƯp v.v Kh«ng cã mét lÜnh vực no kinh tế quốc dân m không sử dụng nớc 244 So sánh tăng trởng dân số, phát triển số lĩnh vực công nghiệp v tăng nhu cầu dùng nớc kinh tế quốc dân Liên Xô cho thấy rằng, từ năm 1960 đến 1980 tổng lợng tiêu thụ nớc đà tăng hai lần Trong năm tới đây, nhu cầu đầy đủ hng năm kinh tế quốc dân Liên Xô ti nguyên nớc khoảng 500 km3, tơng lai xa l 700800 km3 Hiện nay, ton cầu, vấn đề đảm bảo nớc cho nhân loại trở vấn đề bản, ti nguyên nớc có nhiều khu vực tỏ không đủ để thoả mÃn nhu cầu dân c tăng nhanh, công nghiệp v kinh tế nông nghiệp phát triển mạnh mẽ Để sử dụng hợp lý ti nguyên nớc, trớc hết phải biết cần lợng nớc để thoả mÃn tất đối tợng dùng nớc không ngy hôm m tơng lai Tất lĩnh vực kinh tế xét theo quan hệ ti nguyên nớc đợc phân chia thnh: ngời tiêu dùng nớc v ngời sử dụng nớc Những ngời tiêu dùng nớc lÊy n−íc trùc tiÕp tõ ngn, sư dơng ®Ĩ chÕ tạo sản phẩm công nghiệp v nông nghiệp nhu cầu sinh hoạt c dân, sau hon trả vo đối tợng nớc, nhng nơi khác, với số lợng v chất lợng khác Những ngời sử dụng nớc không trực tiếp lấy nớc tõ ngn mμ sư dơng n−íc nh− lμ m«i tr−êng (giao thông thủy, nghề cá, thể thao ) hay nh l nguồn lợng (trạm thủy năng) Tuy nhiên, họ lm thay đổi chất lợng nớc (ví dụ nh giao thông thủy) Cần lu ý rằng, với việc sử dụng ti nguyên nớc cách tổng hợp nay, ranh giới nh tiêu dùng nớc v 245 nh sử dụng nớc bị lu mờ Thí dụ, xây dựng hồ chứa lớn để sản xuất điện năng, không chế độ thủy văn v chất lợng nớc thay đổi bản, m diễn gia tăng tổn thất nớc bốc hơi, tức thân hồ chứa đóng vai l nh tiêu dùng nớc Do đó, xem xét ảnh hởng dạng hoạt động kinh tế khác tới biến đổi số lợng v chất lợng ti nguyên nớc, hợp lý l sử dụng thuật ng÷ “nhμ dïng n−íc” Sư dơng n−íc, tïy thc vμo mục đích, phân thnh sử dụng lm nớc ng, c«ng céng, n«ng nghiƯp, c«ng nghiƯp, giao th«ng v.v Để đảm bảo nớc cho nh sử dụng cần có tổ hợp công trình kỹ thuật thủy ®Ỉc thï - hƯ thèng cÊp n−íc NÐt ®Ỉc tr−ng cđa nưa ci thÕ kû XX lμ nhu cÇu dïng nớc ngy cng tăng tất nớc giới Trong bảng 1.3 trình by tỷ phần sử dơng n−íc c¸c lÜnh vùc sư dơng n−íc chÝnh so với tổng lợng tiêu dùng nớc nớc Chúng ta xem xét chi tiết dạng sử dụng nớc Bảng 1.3 Sử dụng nớc nhãm dïng n−íc chÝnh, % so víi tỉng nhu cÇu Nhãm nhμ sư dơng N«ng nghiƯp C«ng nghiƯp C«ng céng Liên Xô Mỹ Pháp Phần Lan 52 39 49 41 51 37 10 80 10 12 10 Cung cÊp nớc cho c dân liên quan tới việc sử dụng nớc để uống v nhu cầu sinh hoạt - công cộng Nhu cầu sinh hoạt - công cộng bao gồm hệ thống cấp nớc tập trung để đảm bảo hoạt động bình thờng xí nghiệp phục vụ công 246 cộng, rửa đờng phố, tới cây, chống cháy v.v Tỉng thĨ tÝch n−íc sư dơng cho nhu cầu dân c đợc xác định lợng tiêu thụ riêng riêng v dân số Lợng tiêu thụ riêng đợc tÝnh nh− lμ thĨ tÝch n−íc ngμy b»ng lÝt trªn đầu ngời thnh phố hay lng quê Các giá trị lợng tiêu thụ riêng thay đổi phạm vi rộng: từ 200-600 l/ ngy ngời ë thμnh ®Õn 100-200 l/ ngμy mét ng−êi ë nông thôn, thiếu đờng dẫn nớc có 30-50 l/ngy ngời Lợng tiêu thụ nớc riêng thnh phơ thc vμo møc sèng (sù hiƯn diƯn cđa ®−êng èng n−íc, kªnh dÉn, cÊp n−íc nãng tËp trung v.v ) tơng ứng với chuẩn mực hnh (bảng 1.4) Bảng 1.4 Tiêu chuẩn dùng nớc uống điểm c dân Liên Xô (l/ ngy cho ngời) Tiêu cuẩn dùng nớc Mức độ sở vật chất Đờng dẫn, kênh dẫn, cấp nớc nóng tập trung Đờng dẫn, kênh dẫn, có nh tắm công cộng Đờng dẫn, kênh dẫn, nh tắm Không đờng dẫn v không kênh dẫn Hệ số bất đồng Trung bình Cực đại K ngy K 275-400 300-420 1,09-1,05 1,25-1,20 180-250 200-250 1,11-1,09 1,30-1,25 125-150 140-170 1,12-1,13 1,50-1,40 30-50 40-60 1,33-1,20 2,00-1,80 ë c¸c thμnh lín møc sống cao Trái Đất lợng tiêu thụ nớc riêng l: Matxcơva v New York - 600 l/ ngy ngời, Pari v Lêningrat - 500, Luân đôn - 263 l/ ngμy mét ng−êi (Belitrenco, Svexov, 1986) Sù tăng trởng liên tục nhu cầu dùng nớc liên quan tới tăng trởng dân số Trái Đất nh tăng trởng phúc lợi vật chất thnh vμ lμng m¹c ThÝ dơ, nÕu nh− tõ 247 năm 1900 đến 1950 nhu cầu dùng nớc tăng ba lần, từ 1950 đến 2000 tăng bảy lần [2] Tổng nhu cầu dùng nớc nói chung địa cầu vo năm 1970 l 120 km3 nớc Tổng lu lợng nớc (l/s) để đảm bảo nhu cầu nớc uống xác định theo công thức: NqK g K n Q= , (1.1) 86,4.10 víi N − dân số tơng lai; q chuẩn nhu cầu dïng n−íc trung b×nh ngμy, l; K n − hƯ sè bÊt ®ång ®Ịu ngμy; K g − hƯ sè bất đồng theo Để đặc trng định lợng sử dụng ti nguyên nớc, điều quan trọng l cần biết không tổng thể tích lấy nớc, m lợng tiêu thụ nớc không hon lại Lợng tiêu thụ nớc không hon lại thờng đợc tính % thể tích đợc cấp v phụ thuộc vo điều kiện địa lý tự nhiên địa phơng Trong điều kiện sử dụng nớc dân c, phần lớn nớc sau sử dụng hon trả vo mạng lới thủy văn dới dạng nớc thải, phần lại tiêu phí cho bốc (tổn thất không hon lại) Tại Mỹ v Liên Xô, tỷ phần tiêu thụ nớc không hon lại 10-20 % thể tích nớc cấp, nớc Tây Âu l 5-10 % Khi bảo đảm nớc cho c dân nông thôn, tỷ phần nớc tiêu thụ không hon lại cao nhiều (20-40 % thĨ tÝch cÊp) vμ phơ thc c¶ vμo thĨ tÝch nh vo điều kiện khí hậu, sù hiƯn diƯn hƯ thèng kªnh v.v VỊ tỉng thể, Trái Đất, thể tích tiêu thụ nớc không hon lại, ví dụ, năm 1970 đợc ớc lợng 20 km3, tức khoảng 17 % tổng lợng cấp cho mục đích ny [1] Cung cấp nớc cho công nghiệp Nhu cầu nớc 248 công nghiệp dao động phạm vi rộng v phụ thuộc không vo lĩnh vực, m vo công nghệ trình sản xuất sử dụng, vo hệ thống cấp nớc (thải thẳng hay quay vòng), điều kiện khÝ hËu v.v Trong hƯ thèng cÊp n−íc cho xí nghiệp kiểu thải thẳng, nớc từ nguồn đợc đa tới đối tợng dùng riêng biệt tổ hợp sản xuất, đợc sử dụng trình sản xuất sản phẩm, sau theo tuyến kênh vo hệ thống lm sạch, cuối thải vo sông suối thủy vực khoảng cách phù hợp cách nơi lấy nớc Với hệ thống cấp nớc thải thẳng, lợng nớc bị tiêu thụ lớn hơn, nhiên lợng tiêu thụ không hon lại nhỏ Trong hệ thống cấp nớc kiểu quay vòng, nớc thải sau lm sạch, không phát thải vo thủy vực, m dùng lại nhiều lần trình sản xuất, đợc tái sinh sau chu kỳ sản xuất Lu lợng nớc sơ đồ cấp nớc kiểu ny không lớn v đợc xác định lu lợng cần thiết để bổ sung nhu cầu dùng nớc không hon lại trình sản xuất v tái sinh, nh thay tuần hon nớc chu trình quay vòng Thí dụ, trạm nhiệt điện công suất triệu kW, với chế độ cấp nớc thải thẳng, hng năm tiêu thơ 1,5 km3 n−íc, th× víi hƯ thèng cÊp n−íc quay vòng cần 0,12 km3, tức 13 lần Sự phụ thuộc thể tích tiêu thụ nớc công nghiệp vo điều kiện khí hậu nh sau: thông thờng, xí nghiệp ngnh phân bố vùng phía bắc tiêu thụ nớc nhiều so với xí nghiệp phân bố vùng phía nam với nhiệt độ không khí cao Để đánh giá thể tích tiêu thụ nớc công nghiệp, ngời ta sử dụng khái niệm dung tích sản xuất Dung tích sản xuất - l lợng nớc (m3) cần ®Ĩ s¶n xt mét tÊn thμnh phÈm Dung tÝch s¶n xuất số dạng sản xuất khác dao động 249 phạm vi rộng (m3/s): Khai thác v lm giu quặng: 2-4 Sản xuất: Cán thép Gang Xelulo Tơ Sợi hóa học 10 - 15 40 - 50 400 - 500 1000 - 1100 2000 - 3000 Tuy nhiên, nh sử dụng nớc công nghiệp l ngnh nhiệt điện, đòi hỏi lợng nớc khổng lồ để lm nguội hệ thống Nhu cầu dùng nớc trạm phát điện nguyên tử lớn nhiều (1,5-2 lần lớn so với nh máy nhiệt điện) Thế kỷ XX đặc trng gia tăng sử dụng nớc công nghiệp ngy cng nhanh Thí dụ, năm 1900 ton giới đà sử dụng 30 km3 nớc cho nhu cầu công nghiệp, năm 1950 đà l 190 km3, năm 1970 - 510 km3, tới năm 2000 ớc tính tiêu thụ 1900 km3 nớc! Điều ny đợc giải thích l tốc độ tăng trởng sản xuất công nghiệp nhanh tất nớc, nh xuất ngnh sản xuất với hm lợng nớc cực lớn, nh công nghiệp xelulo - giấy v cong nghiệp hóa dầu, nhiệt điện, tỷ phần ngnh chiếm 8090 % ton lợng nớc cấp công nghiệp Tuy nhiên, lợng tiêu thụ nớc không hon lại công nghiệp kh«ng lín vμ b»ng 5-10 % tỉng thĨ tÝch n−íc cấp, ngnh nhiệt điện nhỏ - 0,5-2 % Nhu cầu dùng nớc nông nghiệp Ngnh nông nghiƯp hiƯn lμ mét c¸c nhμ dïng n−íc chính, liên quan trớc 250 hết tới tăng diện tích đất tới Sự phát triển l tất yếu phải đảm bảo sản phẩm dinh dỡng cho nhân loại Mặc dù không 15 % diện tích tất đất nông nghiệp đợc tới nớc, nhng tỷ phần sản phẩm nông nghiệp từ đất đợc tới lại chiếm tới 50 % ton sản phẩm giá trị Trong điều kiện nhịp độ gia tăng dân số nhanh v thiếu thực phẩm trầm trọng, tác động tới 2/3 c dân Trái Đất, công tác tới đất canh tác có vai trò ngy cng to lớn để tăng ngnh nông nghiệp Diện tích đất đợc tới giới không ngừng tăng: vo đầu kỷ XX 40 triệu ha, đến năm 1970 đà l 235 triệu ha, tức tăng lần, số dự báo cho năm 2000 l 420 triệu Tổng chi phí nớc đất phụ thuộc vo diện tích đất đợc tới, lợng tiêu thụ riêng, dạng nông nghiệp v lợng nớc hon lại Lợng tiêu thụ riêng đợc biểu diễn m3 nớc bị chi phí để tới đất nớc ta, loại trång chÝnh ng−êi ta chÊp nhËn nh÷ng møc t−íi giíi hạn nh sau: Cây trồng Bông Củ cải đờng Cây lấy hạt Cỏ lâu năm Lúa Hệ thống tới (m3/ha) 5000 - 8000 2500 - 6000 1500 - 3500 2000 - 8000 8000 - 15000 Lợng tiêu thụ nớc riêng v lợng nớc hon lại phụ thuộc vo điều kiện địa lý tự nhiên vùng, thnh phần trồng nông nghiệp, tình trạng kỹ thuật hệ thống tới v 251 phơng pháp tới sử dụng Lợng nớc hon lại đợc biểu thị % lợng nớc cấp phát Lợng tiêu phí nớc không hon lại tới (do bốc hơi) đạt giá trị lớn Theo số liệu số tác giả, lợng dao động từ 20 đến 60 % lợng nớc cấp ph¸t Tỉng thĨ tÝch n−íc sư dơng ë n−íc ta l 136 km3/năm, tức tơng ứng 57 % tổng tiêu thụ nớc, 75 % lợng tiêu thụ nớc nông nghiệp Tổng lợng tiêu thụ nớc nông nghiệp giới liên tục tăng: đầu kỷ l 350 km3/năm, năm 1970 - 1900 km3/năm v đến năm 2000 l 3400 km3/năm Hồ chứa Việc xây dựng hồ chứa dẫn đến thay đổi phân bố dòng chảy sông ngòi theo thời gian, lm tăng ti nguyên nớc vùng thời kỳ tới hạn v năm nớc Đồng thời, lm ngập lÃnh thổ lớn, hồ chứa lm tăng cách đáng kể bốc từ mặt nớc (đặc biệt l vùng thiếu ẩm) v dẫn tới lm giảm ti nguyên nớc tổng cộng vùng Trong trờng hợp ny, hồ chứa đóng vai trò nh lμ mét nhμ dïng n−íc Sè hå chøa ë n−íc ta, nh khắp giới, không ngừng tăng Đến nay, vùng khác Liên Xô đà xây dựng gần 1000 hồ chứa với thể tích triệu m3 hồ Tỏng diện tích mặt nớc hồ chứa Liên Xô vợt 65 ngn km2 Lợng tổn thất bổ sung bốc xây dựng hồ chứa đợc tính hiệu giá trị bốc từ mặt nớc hồ chứa vμ tõ l·nh thỉ t−¬ng øng tr−íc ngËp n−íc ThÝ dơ, ®èi víi ba hå chøa lín ë n−íc ta, đà nhận đợc giá trị tổn thất nớc bổ sung sau bốc hng năm: 252 năm 2000 tiêu thụ 17 % Đối với ton Trái Đất giá trị ny có cỡ tơng tự nh (bảng4.6) Tổn thất nớc, km3 Hå chøa Kuib−sev Vongagrad Buktamin 1,2 1,1 1,5 B¶ng 1.6 Dòng chảy năm tổng cộng v nhu cầu dùng nớc Sự tăng số lợng hồ chứa v tăng tơng ứng diện tích mặt nớc chúng dẫn lm tăng liên tụclợng tổn thất nớc bốc (nhu cầu dùng nớc hồ chứa) Về diễn biến lợng tổn thất ny Liên Xô v Hoa Kỳ đợc dẫn bảng 1.5 Bảng 1.5 Tổn thất nớc (km3/năm) bốc từ bề mặt hồ chứa Nớc Liên Xô Mỹ 1940 1950 1970 2000 0,5 1,0 2,0 2,0 14,0 133,0 22,0 25,0 Tiêu thụ nớc hồ chứa ton Trái Đất đợc ớc lợng: năm 1970 70 km3, năm 2000 240 km3 Nhu cầu dùng nớc tổng cộng Vì nguồn bảo đảm nớc cho nhiều nhu cầu nhân loại l nớc mặt, chủ yếu l ti nguyên nớc tái tạo, tức dòng nớc sông, nên việc so sánh lợng tiêu thụ v tơng lai với tổng dòng chảy sông cho thông tin lý thú nớc ta, tổng dòng chảy năm sông ngòi đợc ớc lợng l 4720 km3, nhu cầu dùng nớc tổng cộng vo năm 80 335 km3 v đến năm 2000 l 800 km3 (Belitrenko, Svexov, 1986) So sánh ti nguyên có v thĨ tÝch nhu cÇu dïng n−íc cho thÊy r»ng, hiƯn tiêu thụ khoảng % dòng chảy sông ngòi năm, tới 253 Lục địa Lục địa - Âu Âu Châu Phi Bắc Mỹ Nam Mỹ Ôstralia (cả châu Đại dơng) Ton Trái Đất Nhu cầu dùng nớc, % dòng chảy Dòng chảy không không năm tổng đầy đủ đầy đủ hon l¹i hoμn l¹i céng km 1970 2000 3210 14410 4570 8200 11760 2390 10,0 10,4 2,8 6,6 0,6 1,0 3,1 7,6 2,2 2,0 0,4 0,5 23,0 22,7 3,3 15,8 2,6 2,5 7.5 13,9 5,5 3,4 1,1 1,2 44540 5,8 3,4 13,0 5,7 1.4 Những biến đổi định lợng v định tính ti nguyên nớc ảnh hởng hoạt động kinh tế Chất lợng nớc bị chi phối nhân tố tự nhiên nh nhân sinh Kết sử dụng mạnh mẽ ti nguyên nớc không lm thay đổi lợng nớc dùng cho lĩnh vực hoạt động kinh tế no đó, m lm thay đổi thnh phần cán cân nớc, chế độ thủy văn đối tợng nớc v l thay đổi chất lợng nớc Điều đợc giải thích l đa số sông ngòi v hồ đồng thời võa lμ ngn cÊp n−íc, võa lμ n¬i tiÕp nhËn dòng chảy thải sinh hoạt - công cộng, công nghiệp v nông nghiệp Điều ny dẫn đến vùng đông dân địa cầu hệ thống sông lớn với chế độ 254 thủy văn v thnh phần hóa học tự nhiên, không bị phá hủy hoạt động nhân sinh Những dạng hoạt động kinh tế chủ yếu, gây ảnh hởng lớn đến biến đổi định lợng v định tính ti nguyên nớc l: nhu cầu dùng nớc cho công nghiệp v nhu cầu công cộng, phát thải nớc thải, chuyển đổi dòng chảy, đô thị hóa, thnh lập hồ chứa, tới v lm ngập đất khô, tiêu, biện pháp nông lâm nghiệp v.v Trong đó, đoạn trữ nớc, đồng thời tác động l tất số nhiều nhân tố kể Do đó, kế hoạch hóa kinh tế nớc v điều tiết chất lợng nớc, cần tính đến ảnh hởng nhân tố số cách riêng biệt v cách tổng thể Khi xem xét nhân tố, động chạm tới hai vấn đề: thay đổi chế độ thủy văn v thể tích dòng chảy v thay đổi chất lợng ti nguyên nớc Do tác động nhân sinh, nớc tự nhiên bị ô nhiễm, tức thnh phần v tính chất bị thay đổi, lm giảm chất lợng n−íc ®Ĩ sư dơng Nguy hiĨm nhÊt ®èi víi n−íc tự nhiên v sinh vật l chất thải phóng xạ Nớc ô nhiễm trở nên vô dụng ngời sử dụng nớc định Cho nên, đánh giá ảnh hởng hoạt động kinh tế tới ti nguyên nớc, cần phải tính đến biến đổi lợng m chất Công nghiệp Đặc điểm sử dụng nớc công nghiệp l chỗ phần lớn nớc sau sử dụng trình sản xuất đợc trả lại vo sông ngòi v hồ dạng nớc thải Nhu cầu dùng nớc không hon lại chiếm phần kh«ng lín n−íc dïng (510 %) vμ kh«ng thĨ ảnh đáng kể tới thay đổi lợng ti nguyên nớc khu vực lớn Nhng chất lợng nớc nguồn ảnh hởng dòng chảy công nghiệp biến đổi mạnh, tức phát thải nớc thải dẫn tới ô nhiễm sông suối v thủy vực 255 Lợng nớc v thnh phần chất ô nhiễm nớc thải công nghiệp phụ thuộc vo dạng sản xuất, nguyên liệu, sản phẩm phụ tham gia vo trình công nghệ Ngoi ra, thnh phần nớc thải nh máy cụ thể phụ thuộc vo công nghệ dùng nh máy, vo dạng v hon thiện máy móc v.v Thnh phần nớc thải công nghiệp đa dạng, v chí v ngnh sản xuất, dao động phạm vi vô rộng lớn Với xuất ngnh công nghiệp (hóa dầu, tổng hợp chất hữu v.v ) sử dụng ngy cng nhiều hợp chất hóa học mới, dẫn đến tăng tiếp tục nớc thải công nghiệp v lm phức tạp hóa thnh phần chúng Lm nớc mặt bị ô nhiễm mạnh l ngnh công nghiệp nh luyện kim, hóa học, giấy - xenlulô, chế biến dầu Những chất ô nhiễm chủ yếu nớc thải ngnh công nghiệp ny l: dầu, phenol, kim loại mu, hợp chất phức tạp Theo kết quan trắc năm gần đây, nớc mặt nớc ta bị ô nhiễm sản phẩm dầu 80 % trờng hợp, phenol - 60 %, kim loại nặng - 40 % Dầu v sản phẩm dầu l thnh tố tự nhiên thnh phần nớc sông v thủy vực, xuất chúng đối tợng nớc coi l ô nhiễm Sự có mặt sản phẩm dầu nớc đợc phản ánh ë sù ph¸t triĨn cđa trøng c¸ vμ c¸ bét, số lợng v thnh phần nguồn thức ăn sông, chất lợng v thích hợp thức ăn cho cá khai thác Sự thnh tạo mng váng mặt nớc lm giảm khả tự lm thủy vực Sự phân hủy sinh hóa sản phẩm dầu nớc mặt diễn chậm Tốc độ ôxy hóa sinh hóa phụ thuộc vo nhiều nhân tố: nhiệt độ nớc, có mặt ôxy v dỡng chất, thnh phần hóa học sản phẩm dầu phát thải, có mặt thùc vËt bËc cao n−íc 256 v.v Tuy nhiên, chí điều kiện thuận lợi, phân hủy dầu dạng lơ lửng v dạng ho tan nớc (sự phân rà v loại khỏi thủy vực) diễn không nhanh 100-150 ngy Ô nhiễm nớc mặt phenol (thờng l dạng phenol nguyên tử dễ bay hơi, l dạng độc nhóm hợp chất ny) dẫn tới lm rối loạn trình sinh học đối tợng nớc Do hoạt động xí nghiệp hóa chất, lợng lớn hợp chất hữu đa dạng thnh phần v tính chất, số có chất từ trớc đến không tồn tự nhiên, vo thủy vực Một phần chất nμy cã ho¹t tÝnh sinh häc rÊt cao, rÊt Ýt chịu lm sinh học v tác động tác nhân vật lý, tức l khó tách khỏi nớc thải Trong số chất đó, chất tẩy rửa tổng hợp có vị đặc biệt - l chất tẩy đợc sản xuất nhiều nớc Theo nghiên cứu Mỹ, đà xác định đợc rằng, việc sử dụng chất tẩy dẫn đến lm tăng mạnh hm lợng phôtpho sông Mỹ v điều gây nên phát triển mạnh thủy thực vật, đổi mu nớc sông v thủy vực, cạn kiệt ôxy khối nớc Đặc điểm tiêu cực thứ hai chất tẩy l chỗ chúng cản trở vận hnh công trình kênh dẫn, lm giảm trình kết vón lm nớc trạm dẫn nớc Nớc thải chứa nhiều đồng v kẽm gây tác động bất lợi tới sông Hm lợng đồng v kẽm thủy vực cha ô nhiễm không lớn v phụ thuộc vo điều kiện địa lý tự nhiên hình thnh nên thnh phần hóa học nớc, dao động mùa nhiệt độ v chế độ thủy văn sông Hm lợng đồng nớc tự nhiên 1-10 g/l, kẽm - 1-30 g/l Sự tăng nồng độ chất ny nớc sông hay thủy vực dẫn tới lm chậm trình tự lm nớc khỏi hợp chất hữu cơ, hủy hoại sống thủy vực Tình hình cng nặng nề 257 chỗ đồng v kẽm bị loại trừ hoμn toμn khái thđy vùc, mμ chØ thay ®ỉi dạng tồn v tốc độ di chuyển chúng Nh vậy, phát thải nớc có chứa kim loại nặng ny, cần biết muốn giảm thấp nồng ®é c¸c chÊt nμy chØ cã mét c¸ch pha lo·ng Một dạng ô nhiễm công nghiệp đặc biệt thủy vực l ô nhiễm nhiệt, phát thải nớc nóng từ hệ thống lợng Một lợng nhiệt lớn xâm nhập nớc thải nóng vo sông, hồ v hồ chứa nhân tạo tác động mạnh tíi chÕ ®é nhiƯt vμ sinh häc cđa thđy vùc Các quan trắc tiến hnh vùng tác động n−íc nãng ®· cho thÊy r»ng, vïng nμy ®iỊu kiện đẻ trứng cá bị phá vỡ, động vật phù du bị chết, cá bị nhiễm khuẩn kí sinh nhiều v.v Cờng độ tác động ô nhiễm nhiệt phụ thuộc vo nhiệt độ đun nóng nớc Đối với mùa hè, ngời ta đà phát đợc chuỗi tác động nhiệt độ cao đặc trng nh sau sinh quần hồ v thủy vực nhân tạo: - với nhiệt độ dới 26 oC không thấy tác động có hại; - khoảng 26-30 oC bắt đầu trạng thái ức chế hoạt động sống cá; - cao 30 oC quan sát thấy tác động có hại với sinh quần; - với 34-36 oC xuất điều kiện tử vong với cá v số loi khác Việc xây dựng số hệ thống lm lạnh để phát thải nớc nh máy nhiệt điện lu lợng nớc thải lớn dẫn tới lm tăng nhiều giá thnh xây dựng v khai thác nh máy Do đó, thời gian gần đây, ngời ta ý nghiên cứu ảnh hởng ô nhiễm nhiệt Nớc thải sinh hoạt - công cộng chiếm khoảng 20 % 258 tổng dòng thải vo hồ chứa nớc mặt (70-80 % thuộc tỷ phần nớc thải công nghiệp) Tuy nhiên, nh thể tích nớc thải công nghiệp v lợng chất ô nhiễm lm giảm (nhờ áp dụng hệ thống cấp nớc quay vòng, thay công nghệ sản xuất), nớc thải sinh hoạt - công cộng thờng đặc trng tăng thể tích không ngừng, tăng trởng dân số, tăng tiêu thụ nớc, cải thiện điều kiện vệ sinh dịch tễ đời sống thnh phố đại v điểm dân c Lợng chất ô nhiễm nớc thải sinh hoạt - công cộng thờng ổn định (lợng chất ô nhiễm đầu ngời), điều cho phép tính đợc lợng chất ô nhiễm phát thải tùy thuộc vo số dân, thể tích tiêu thụ nớc, điều kiện kinh tế - xà hội v.v Những chuẩn mực ô nhiễm trung bình tính cho đầu ngời Liên Xô dẫn bảng 1.7 Bảng 1.7 Mức ô nhiễm cho phép nớc thải công cộng đầu ngời Các chất thị v tiêu Các chất lơ lửng Nitơ v muối ammoni (N) Các muối phôtphat (P2O5) Phốt phát chứa tẩy rửa Hợp chất Clo Axít Độ « nhiÔm , g/ngμy 65 3,3 1,6 5-7 Sự ổn định thnh phần nớc thải công cộng cho phép ta dự báo đợc chất lợng nớc thđy vùc thu gom tïy thc vμo l−ỵng n−íc vμ chế độ thủy văn quy định khả nớc tự lm nh lợng chất ô nhiễm dân số quy định Hiện nay, chí sông lín n»m phÝa d−íi nh÷ng 259 thμnh lín vÉn quan sát thấy ô nhiễm mạnh, điều ny l nớc thải công cộng có tính chất đặc biƯt - nã cã nhiỊu loμi vi khn (chđ yếu loi ruột khoang) Nớc thải sinh hoạt gây ý đặc biệt tính chất chứa khuẩn - l nguyên nhân bệnh viêm nhiễm Đô thị hóa Đô thị hóa đợc hiểu l trình tập trung dân c v lực lợng sản xuất thnh phố Quá trình đô thị hóa liên quan mật thiết với tăng trởng dân số v cách mạng khoa học kỹ thuật Nhịp độ trình ny đà tăng đột ngột nửa cuối kỷ XX Bắt đầu từ năm 1950, tốc độ tăng dân c thnh phố đà vợt trội tốc độ tăng trởng dân c nông thôn Thật vậy, năm 1960 tổng dân số Trái Đất gần tỷ ngời, dân c thnh phố v nông thôn ph©n chia xÊp xØ theo tû lƯ : 2, đến năm 2000 phần lớn dân c Trái Đất đợc sống thnh phố [2] Sự tập trung dân c, công nghiệp, xây dựng diện tích hạn chế (ở nớc phát triển, diện tích thnh phố v lng mạc kiểu thnh phố chiếm % diƯn tÝch) dÉn tíi sù thay ®ỉi tÊt yếu tố môi trờng tự nhiên: bầu không khí, thảm thổ nhỡng v thực vật, nớc ngầm v nớc mặt Khi xét biến đổi ti nguyên nớc lÃnh thổ đô thị hóa, cần tách bạch hai vấn đề chính: 1) dới ảnh hởng nhân tố no v chất lợng nớc mặt biến đổi sao; 2) cán cân nớc v chế độ nớc sông ngòi biến đổi nh no no (tức l xét biến đổi lợng v chất ti nguyên nớc ảnh hởng đô thị hóa) Sự biến đổi chất lợng nớc tự nhiên lÃnh thổ đô thị hóa bị chi phối chỗ phạm vi thnh phố hình thnh lợng lớn nớc thải công nghiệp v công cộng, gia nhập vo đối tợng nớc, nh vo nớc dới đất vnh đai 260 thnh phố lân cận Ngoi ra, lợng lớn chất ô nhiễm xâm nhập vo nguồn nớc với dòng chảy mặt từ lÃnh thổ thnh phố (còn gọi l nớc tới - rửa) v từ giáng thủy khí (dòng chảy ma ro) ngầm ti nguyên nớc Sự ảnh hởng nớc thải công nghiệp v nớc thải sinh hoạt - công cộng đến chất lợng nớc đà đợc xem xét Tất điều dẫn tới chỗ dòng chảy từ lÃnh thổ đô thị hóa khác hẳn với dòng chảy từ lu vực tự nhiên Những khác biệt mức độ ny hay mức độ khác liên quan tới thể tích dòng chảy, lu lợng nớc cực đại v cực tiểu, tơng quan thnh phần dòng chảy mặt v dòng chảy ngầm ảnh hởng nớc ma v nớc tới - rửa đến chất lợng nớc thủy vực l lớn Các loại nớc ny chứa nhiều chất khoáng, tổng lợng chất ô nhiễm ớc tính 815 % tổng lợng chất xâm nhập với nớc thải sinh hoạt - c«ng céng tõ cïng mét l·nh thỉ (Belitrenco, Svetxov, 1976) Dòng chảy năm từ lÃnh thổ đô thị hóa tăng lên 10 % so với dòng chảy từ nơi không đô thị hóa (không thu hút ti nguyên bổ sung từ bên ngoi) Nguyên nhân tăng ny l hệ số dòng chảy cao v tổn thất không hon lại hơn, liên quan đến thấm nh tăng ma thnh phố ảnh hởng đồng thời nớc thải công nghiệp, nớc thải sinh hoạt - công cộng, nớc ma ro v nớc rửa dẫn đến biến đổi thnh phần nớc tự nhiên lÃnh thổ đô thị hóa: tăng nồng độ chất hữu hòa tan v chất dinh dỡng; giảm mạnh hm lợng ôxy hòa tan; chất ô nhiễm đặc trng l chất tổng hợp hoạt tính bề mặt đợc dùng nhiều công nghiệp nh sinh hoạt; tăng ô nhiễm vi khuẩn Trong trờng hợp, cấp nớc đợc thực từ tầng mang nớc, sông không thấm nớc, chuyển nớc từ vùng khác, nớc thải gia nhập vo sông, dòng chảy lòng sông tăng lên số lần Những biến đổi lợng ti nguyên nớc lÃnh thổ đô thị hóa bị chi phối trớc hết tăng nhu cầu dùng nớc c dân v công nghiệp Nhu cầu tăng lên nớc đợc thoả mÃn ti nguyên địa phơng nh việc thu hút ti nguyên từ bên ngoi phạm vi điểm cấp nớc (biến đổi nhân tạo ti nguyên nớc) Nhân tố quan trọng thứ hai l diện lÃnh thổ đô thị hóa khu vực lớn không thấm nớc thấm nớc (các tòa nh, lớp phủ mặt đờng, công trình công nghiệp sinh hoạt), cản trở thấm v lm tăng hệ số dòng chảy v hậu l tái phân bố thnh phần nớc mặt v nớc 261 Sự đô thị hóa có ảnh hởng mạnh tới thay đổi thể tích v thời gian kéo di lu lợng lũ, biến đổi hệ số dòng chảy ph¹m vi l·nh thỉ thμnh chi phèi Sù chênh lệch lớn lu lợng lũ lu vực tự nhiên v lÃnh thổ đô thị hóa đợc nhận thấy qua giá trị nhỏ v trung bình chúng, khác hệ số dòng chảy l cực đại Tại lu lợng ma ro với độ lặp lại bé, khác biệt lu lợng lũ giảm xuống (bởi điều kiện đó, hệ số dòng chảy bề mặt tự nhiên v lớp phủ nhân tạo gần nh nhau) Đặc điểm tác động đô thị hóa đến dòng chảy mùa kiệt phụ thuộc vo chỗ nguồn no đợc sử dụng để cấp nớc, Khi việc cấp nớc đợc lấy từ nguồn địa phơng, thờng nhiều khả dòng chảy kiệt sÏ gi¶m, møc thÊm n−íc m−a vμ tut tan hạ thấp Sự tăng dòng chảy kiệt xảy 262 trờng hợp đảm bảo nớc cho thnh phố từ nguồn nằm bên ngoi phạm vi lu vực cấp nớc, phát thải nớc thải lại thực phạm vi ảnh hởng biện pháp tới tiêu Sự cần thiết đảm bảo thực phẩm cho nhân loại dẫn tới tăng liên tục thể tích công trình tới tiêu nhằm thu hút vo sản xuất nông nghiệp vùng đất nh - vùng đất khô cằn vùng ẩm ớt Cả tới lẫn tiêu ảnh hởng đáng kể tới ti nguyên nớc tự nhiên lÃnh thổ tới tiêu, nhiên, tính chất v cờng độ tác động ny khác tùy theo hình thức thực biện pháp Chúng ta nên xem xét cách riêng biệt ảnh hởng tới v tiêu tới biến đổi cán cân nớc, chế độ đối tợng nớc, biến đổi chất lợng nớc mặt lÃnh thổ tới tiêu ¶nh h−ëng cđa t−íi T−íi cã ¶nh h−ëng lín nhÊt tới chế độ nớc v ti nguyên nớc lÃnh thổ Do ảnh hởng tới, thay đổi dòng chảy trung bình năm, phân bố năm chúng, cực trị dòng chảy (đặc biệt l dòng chảy cực tiểu) Sự mang muối từ khoang đợc tới vo sông lm tăng độ khoáng hóa nớc sông, dẫn tới thay đổi thnh phần hóa học chúng Đặc điểm v mức độ biến đổi đặc trng kể phụ thuộc vo nhiều điều kiện: địa lý tự nhiên, thủy văn, thủy hóa v chí kỹ thuật (phơng pháp tới, trạng thái kỹ thuật hệ thống tới v.v ) ảnh hởng tới tới đặc trng kể dòng chảy sông l khác sông nhỏ với nguồn nuôi chủ yếu l dòng chảy mặt, v hệ thống sông lớn đợc nuôi tầng cấp nớc dới đất Trên lu vực nhỏ vùng khô, lợng cấp n−íc t−íi thùc tÕ bÞ chi phÝ hÕt cho bèc hơi, điều ny dẫn tới giảm 263 chấm dứt hon ton dòng chảy sông bé Trên sông lớn, sau sử dụng nớc tới, dòng chảy giảm chút ít, chí không thay đổi Phơng án ny xảy lu vực, nơi đồng thời với tới ngời ta thực biện pháp sản xuất khác (diệt cỏ hoang, giảm rò rỉ nớc sông v cắt giảm thời hạn ngập bÃi bồi v.v ), lm cho giảm bốc v bồi hon cho gia lợng bốc diện tích tới Tuy nhiên, thay đổi dòng chảy không đáng kể nh sông lớn vùng đợc tới xảy dới giới hạn no (tùy thuộc điều kiện địa lý khu vực, diện nhân tố bù trừ, diện tích vùng đất đợc tới lu vực v v.v ), sau dòng chảy bắt đầu giảm mạnh Sự giảm dòng chảy tác động tới l khác năm có pha nớc khác Những năm ẩm ớt, lợng giảm ny không đáng kể, năm khô hạn - dòng chảy sông giảm mạnh Sự ảnh hởng tới tới phân phối dòng chảy năm v trÞ sè thùc nghiƯm cđa nã thĨ hiƯn nh− sau - giảm dòng chảy vo thời kỳ tăng trởng (do tăng tổn thất nớc qua toát nớc) v tăng dòng chảy vo mùa thu v đông, nớc từ khoang đợc tới nhập lu vo mạng lới thủy văn Sự biến đổi thnh phần hóa học v chất lợng nớc sông vùng đất tới đợc chi phèi bëi sù mang mi tõ c¸c khoang t−íi Lợng muối xâm nhập vo sông l hng chục, điều kiện đất nhiễm mặn, l hng trăm Nhập lợng muối nh vo sông lm tăng đáng kể độ khoáng hóa nớc v lm thay đổi thnh phần hóa học Mức tăng độ khoáng hóa phụ thuộc vo tỷ số lu lợng nớc sông v lu lợng nớc hon lại, vo tỷ số độ khoáng hóa chúng, vo tỷ phần đất tới v tổng diện tích lu vực sông v.v 264 X©m nhËp n−íc thÊm vμ n−íc thu gom vo sông dẫn tới lm tăng độ khoáng hóa nớc đây, ảnh hởng dòng chảy từ khoang tới tỷ lệ thuận với tỷ phần diện tích khoang diện tích lu vực Một ví dụ điển hình tăng độ khoáng hóa sông theo mức tăng diện tích tới lu vực l sông Xrơđaria Sau 25 năm, diện tích đất tới lu vực sông tăng 800 ngn (tức 1,5 lần), độ khoáng nớc tăng từ 400 lên 1000 mg/l, tức tăng 2,5 lần! Đồng thời đà thay đổi thnh phần ion nớc: nớc hyđrô cacbonat - canxi trớc đà trở thnh nớc sunphat natri, hm lợng clo tăng Ví dụ ny minh hoạ cho quy luật chung biến đổi độ khoáng v thnh phần hóa học nớc sông lu vực thực tới ảnh hởng tiêu ë n−íc ta hiƯn cã kho¶ng 10 triƯu đầm lầy v vùng đất thừa ẩm đợc lm khô ¶nh h−ëng cđa tiªu biĨu hiƯn chđ u ë sù thay đổi cán cân nớc lÃnh thổ tới tiêu (thay đổi điều kiện dòng chảy từ đầm lầy, hạ thấp mực nớc ngầm, thay đổi trữ lợng ẩm đới thông khí v.v ) v biến đổi đặc trng thủy văn sông lầy hóa (dòng chảy năm, cực đại v cực tiểu, phân bố năm nó) đây, biện pháp tiêu tác động theo cách khác đến chế độ nớc sông, tùy thuộc vo điều kiện khí hậu, thổ nhỡng, địa lý thủy văn lu vực, mức độ đầm lầy hóa, kiểu đầm lầy đợc tiêu, tính chất tới tiêu đất v.v ; số trờng hợp ảnh hởng ny không đáng kể, trờng hợp khác lại thể rõ rng Mặc dù có mâu thuẫn no kết nghiên cứu số tác giả, cã thĨ rót nh÷ng kÕt ln chung nh− sau xu biến đổi dòng chảy sông lu vực tới tiêu vùng thiếu v đủ ẩm: - năm thực tiêu, thờng diễn tăng dòng chảy năm v mùa, giảm lợng bốc tổng cộng v hụt trữ lợng nớc ngầm; 265 - tiếp theo, vùng đất tiêu úng đợc khai thác mạnh hơn, chế độ dòng chảy trở nên đặn hơn, bốc tăng (do toát hơi), dòng chảy năm tiến dần giá trị ban đầu nó; - mô đun dòng chảy cực đại l tăng v l giảm Một nhân tố lm thay đổi lu lợng cực đại l đặc điểm biến đổi cđa dung tÝch tÝch tơ cđa l−u vùc Trong c¸c lu vực sông ngòi có bồn thu nớc cấu tạo đất đá thấm tốt, sau tiêu, ngời ta thấy suy giảm lu lợng cực đại, lu vực cấu tạo đất thổ nhỡng thấm, lại thấy đại lợng ny tăng chút Các tính chất thủy lý đất thổ nhỡng định đặc điểm biến đổi thể tích dòng chảy lũ xuân v phân phối nội năm dòng chảy Đối với lu vực cấu tạo đất thấm tốt, suy giảm thể tích lũ xuân đợc bù gia tăng dòng chảy mùa kiệt, tức phân bố lại dòng chảy năm Để xác định lợng giảm lu lợng cực đại ảnh hởng tiêu, ngời ta khun c¸o dïng mèi quan hƯ sau [3]: δ = − 0,016 f m , (1.2) víi δ - hệ số tính đến suy giảm lu lợng cực đại tác động biện pháp tiêu; fm - mức độ tới tiêu lu vực, % Tính đến biến đổi lu lợng cực đại lũ xuân cho phép cắt giảm kích thớc thủy công trình v giảm giá thnh chúng Về tổng thể, suy giảm lu lợng cực đại v gia tăng dòng chảy thời kỳ nớc kiệt xem nh l biến đổi tích cực m công tác tới tiêu mang lại Sự thay đổi chất lợng nớc hå chøa Thμnh lËp hå chøa dÉn tíi sù thay ®ỉi chÕ ®é thđy hãa vμ chÊt l−ỵng n−íc so với nớc sông đợc xây dựng 266 Sự hình thnh chế độ thủy hóa hồ chứa v chất lợng nớc diễn dới ảnh hởng hng loạt nhân tố, số ®ã chđ u lμ thđy hãa cđa dßng nhËp, sù thay đổi chế độ nớc v trình thủy sinh bên thủy vực Tác động đến thay ®ỉi chÕ ®é thđy hãa lμ c−êng ®é trao đổi nớc hồ chứa (mức độ thông thoáng): K = Whc / Wn víi Whc - thĨ tÝch hå chứa; Wn - dòng chảy năm K cng lớn cng thay đổi chế độ khoáng hóa nớc hå chøa so víi n−íc s«ng nu«i d−ìng nã Giữa độ khoáng hóa trung bình nớc hồ chứa I h v độ khoáng hóa trung bình nớc sông Is với mức trao đổi n−íc kh¸c (K > 1) cã mèi quan hƯ:  Ih  Is = 0,99 − 0,26 K (1.3) Quan hÖ nμy cho phÐp thiÕt kÕ hå chứa ta tính đợc độ khoáng hóa dự kiến (ứng với trị số cụ thể I s v K) Sự thay đổi chất lợng nớc hồ chứa bị chi phối thay đổi chế độ nớc nh trình sinh học thủy vực Sự giảm vận tốc dòng chảy, tăng độ suốt, xuất phân tầng nhiệt độ v khí điều kiện tăng hm lợng chất hữu v chất dinh dỡng nớc (do theo từ vùng đất ngập nớc, xâm nhập nớc thải công nghiệp, nớc thải sinh hoạt - công cộng v nông nghiệp) dẫn tới lm gia tăng mạnh trình sản xuất sinh học c¸c hå chøa Lμm giμu n−íc bëi c¸c chÊt dinh dỡng gây nên phát triển mạnh phù du thùc vËt, lμm cho n−íc ph¸t mμu NÕu 267 nớc phát mu tảo lục lam (các loi ny đặc trng cho khí hậu ôn hòa v ấm), nớc hình thnh chất độc, chất lợng nớc giảm, xuất mùi lạ, vị khó chịu Nớc bắt đầu không thích hợp để uống Trong thời kỳ chết khối lợng lớn vi thực vật hay đại thực vật, chất lợng nớc giảm mạnh nữa, hm lợng ôxy ho tan giảm, mùi khó chịu xuất Hiện tợng ny (biến đổi chất lợng nớc phá vỡ tiến trình tự nhiên trình sinh học) đợc gọi l ô nhiƠm thø sinh (« nhiƠm sinh häc) HiƯn nay, vÊn đề nở hoa nớc đợc ý đặc biệt Bằng nghiên cứu sinh học, ngời ta đà chứng minh tảo lục lam có kẻ thù v ngời sử dụng chúng thiên nhiên Ngời ta đà phân lập đợc 20 loại virut có ảnh hởng tiêu cực tới phát triển loại tảo nμy Ngoμi ra, hiƯn nay, ng−êi ta ®ang tiÕn hμnh nghiên cứu hóa chất với độc tính đặc biệt tảo lục lam Để gìn giữ chất lợng nớc hồ chứa, cần lm kỹ lỡng đáy hồ khỏi thực vật v chất ô nhiễm trớc cấp nớc, tuân thủ nghiêm chỉnh thời hạn v chuẩn mực bón phân vùng đất xung quanh, cắt giảm triệt để nồng độ chất dinh dỡng nớc thải vo hồ chứa, chọn vị trí phát thải khu vực có độ thông thoáng nớc cao v.v 1.5 Những giải pháp bảo vệ nớc mặt khỏi ô nhiễm Bảo vệ nớc khỏi ô nhiễm đợc hiểu l tập hợp biện pháp đảm bảo trạng thái bình thờng đối tợng nớc (phù hợp với pháp luật nớc tồn tại) điều kiện gia tăng việc sử dụng nớc Thực biện pháp ny đòi hỏi giải hng loạt vấn đề khoa học v kỹ thuật, có vấn đề l: - định chuẩn chất lợng nớc, tức soạn thảo tiêu 268 phù hợp loại hình sử dụng nớc khác nhau; - giảm thể tích phát thải « nhiƠm vμo thđy vùc, b»ng c¸ch hoμn thiƯn c¸c trình công nghệ v cải tiến phơng pháp lm nớc thải; - nghiên cứu v tính toán trình tự lm nớc thải phát thải vo thủy vực Giải đồng thời vấn ®Ị nμy vμ ®−a chóng vμo thùc tiƠn kinh tÕ n−íc sÏ cho phÐp thùc hiƯn nhiƯm vơ b¶o vƯ ti nguyên nớc, sử dụng chúng hợp lý, tạo điều kiện để tăng trởng kinh tế v nâng cao hiệu sản xuất xà hội Định chuẩn chất lợng nớc nớc ta, việc định chuẩn chất lợng nớc thủy vực đợc thực tuân theo Những quy chế bảo vệ nớc mặt khỏi ô nhiễm nớc thải (1975) Mục tiêu xây dựng v khẳng định pháp luật văn ny l cảnh báo v khắc phục ô nhiễm nớc thải sông, hồ, hồ chứa, đầm, kênh nhân tạo đợc dùng để cung cấp nớc ăn uống v nhu cầu văn hóa - sinh hoạt khác c dân nh mục tiêu nghề cá Trong Những quy chế đà phân hóa yêu cầu thnh phần v tính chất nớc loại hình sử dụng nớc v nhấn mạnh nguyên tắc trách nhiệm bảo vệ tất nh sử dụng nớc Trong trờng hợp đồng thời sử dụng thủy vực cho nhiều nhu cầu khác kinh tế quốc dân, phải xuất phát từ yêu cầu chặt chẽ loạt chuẩn mực tên chất lợng nớc Đặc biệt lu ý rằng, cấm phát thải vo thủy vực nớc thải có chứa phế liệu quý, nguyên liệu sản xuất, hóa chất v.v chúng đợc loại phơng pháp công nghệ hợp lý Những điều kiện phát thải nớc thải vo thủy vực đợc xác định có tính đến mức độ hòa trộn có, thnh phần v tính chất nớc sông hay thủy vực cần phải tơng ứng với chuẩn mực thủy trực nằm cách xa km kể từ điểm dùng nớc gần 269 Bảng 1.8 Những yêu cầu chung thnh phần v tính chất nớc dùng cho mục đích ăn uống v nghỉ dỡng Các tiêu thnh phần v tính chất nớc Các chất lơ lửng Tạp chất (các chất) Mùi v vị Mu sắc Nhiệt độ PH Thnh phần khoáng học Ôxy ho tan Nhu cầu ôxy sinh hóa Các mầm bệnh Các chất có độc 270 Nớc sinh hoạt v ăn uống, cấp n−íc kinh tÕ tËp trung vμ kh«ng tËp trung, cÊp cho nh máy thức ăn Để tắm, thể thao v nghỉ dỡng, nớc vnh đai dân c Hm lợng chất lơ lửng không đợc tăng 0,25 mg/l 0,75 mg/l Víi c¸c thđy vùc vμo mïa kiƯt chøa 30 mg chất khoáng tự nhiên l nớc cho phép tăng hm lợng chất lơ lửng nớc phạm vi % Các chất lơ lửng có tốc độ lắng 0,4 mm/s thủy vực chảy thông thoáng v 0,2 mm/s hồ chứa cấm phát thải Trên mặt không đợc có mng nổi, vết dầu mỡ khoáng v tích tụ tạp chất khác Nớc không đợc có mùi v vị cấp, đợc phát trực tiếp hay chuẩn độ clo trực tiếp Nớc không đợc truyền mùi v vị lạ cho cá Không đợc phát hiƯn cét n−íc víi ®é cao 20 cm 10 cm Mùa hè, phát thải nớc thải không đợc tăng lên oC so với nhiệt độ trung bình tháng nớc tháng nóng 10 năm gần Không đợc vợt khỏi giới hạn pH = 6,5 - 8,5 Về d lợng cô đặc không Đợc định chuẩn theo đợc vợt 1000 mg/l, tiêu vị đà dẫn chất clorit 350mg/l v sunphat 500 mg/l Hm lợng không đợc d−íi mg/l bÊt kú thêi gian nμo cđa năm mẫu lấy trớc 12 Nhu cầu ton phần nớc ôxy 20 oC không đợc vợt 3,0 mg/l 6,0 mg/l Không chứa mầm gây bệnh Nớc thải chứa mầm bệnh cần đợc vô hiệu hóa sau lm sơ Các mầm bệnh phải nớc sau khử nhiễmnớc thải sinh hoạt đợc lm sinh học số khuẩn không dới 1000 l nồng độ clo d không dới 1,5 mg/l Không chứa nồng độ gây tác hại trực tiếp hay gián tiếp tới thể v sức khỏe dân c Bảng 1.9 Những yêu cầu chung thnh phần v tính chất nớc thủy vực sử dụng nghề cá Chỉ tiêu thnh phần v tính chất nớc thủy vực Các chất lơ lửng Các thủy vực dùng cho nuôi v nhân giống cá quý nhạy cảm cao với ôxy Các thủy vực dử dụng cho tất mục đích nghề cá khác Hm lợng chất lơ lửng so với nớc tự nhiên không đợc tăng lên 0,25 mg/l 0,75 mg/l Đối với thủy vực mùa kiệt chứa không 30 mg chất khoáng tự nhiên l đợc phép tăng nồng độ nớc giới hạn % Các chất lơ lửng với tốc độ lắng 0,4 mm/s thủy vực chảy thông thoáng v 0,2 mm/s hồ chứa không đợc phát thải Tạp chất (các chất) Trên mặt không đợc có mng sản phẩm dầu, nhớt, mỡ, v tạp chất khác Mu, mùi v vị Nớc không đợc có mùi, vị v mu sắc lạ v truyền chúng cho thịt cá Trực tiếp,10 cm dỡng, ngời ta định chuẩn 11 tiêu thnh phần v tính chất nớc, xác định nồng độ tới hạn cho phép (NĐTHCP) xÈy thđy vùc t¹i thđy trùc kiĨm tra 420 chất có độc Đối với thủy vực sử dụng nghề cá, ngời ta định chuẩn tiêu v xác định NĐTHCP ®èi víi 72 chÊt cã ®éc Nång ®é tíi h¹n cho phép chất có độc đợc xác định bác sĩ vệ sinh dịch tễ, nh sinh vật học v đợc duyệt y cấp cao Tất chất có độc, tùy theo ¶nh h−ëng cđa chóng tíi c¬ thĨ ng−êi vμ sù sống thủy vực, đợc chia thnh ba loại (các tiêu độc hại tới hạn CTĐTH): - chất lm biến đổi tính chất cảm quan nớc (mu, mùi, vị); - chất ảnh hởng tới tình trạng vệ sinh chung thủy vực (chẳng hạn, tốc độ trình tự lm sạch); o Nhiệt độ Nhiệt độ nớc mùa hè không đợc tăng lên C v mùa đông - oC pH Không đợc vợt khỏi giới hạn pH = 6,5 - 8,5 Ôxy ho tan Thời kỳ mùa đông (dới băng) hm lợng không 6,0 mg/l 4,0 mg/l Thời kỳ mùa hè (nớc thoáng) phải không d−íi 6,0 mg/l mÉu lÊy tr−íc 12 giê Nhu cầu ôxy sinh hóa Nhu cầu đầy đủ ôxy (tại 20 oC) không đợc vợt 3,0 mg/l Nếu mùa đông hm lợng ôxy hòa tan nớc hạ xuống đến 6,0 mg/l đến 4,0 mg/l Thì phát thải vo chúng nớc thải BOD Các chất có độc Không đợc chứa nồng độ gây tác hại trực tiếp hay gián tiếp tới cá v thủy sinh l sở thức ăn cá Những yêu cầu chung thnh phần v tính chất nớc sông để ăn uống v nghỉ dỡng đợc dẫn bảng 1.8, thủy vực sử dụng cho nghề cá - bảng 1.9 Khi sử dụng đối tợng nớc để uống để nghỉ 271 - chất gây ảnh hởng tới thể ngời v ®éng vËt sèng thđy vùc (nh÷ng chÊt ®éc) Trong Những quy chế bảo vệ nớc mặt khỏi ô nhiễm nớc thải rằng, hm lợng chất có độc nớc thủy vực không đợc vợt NĐTHCP Còn nh thnh phần nớc thải chứa số chất có độc, để tính nồng ®é cho phÐp cđa chóng n−íc thđy vùc cã nhiều cách tiếp cận khác nhau, tùy thuộc vo chỗ chất thuộc vo loại hay loại khác CTĐTH Nếu nh chất có độc thuộc loại CTĐTH khác nhau, chất ®ã cã thĨ cã nång ®é b»ng nång ®é tíi hạn cho phép Còn chất có độc thuộc vo loại theo CTĐTH, nồng độ chúng cần phải giảm cho tổng tỷ số chúng NĐTHCP không vợt đơn vị: 272 Cn C1 C2 + + + ≤1 N§ THCP1 N§ THCP2 NĐ THCPn (1.4) Khi giải vấn đề khả xả nớc thải vo thủy vực, ngời ta thực đánh giá tình trạng vệ sinh theo công thức (1.4) Nếu nh Ci NĐ THCP lớn đơn vị, việc i xả nớc thải công nghiệp vo đối tợng nớc nồng độ đợc hoạch định bị cấm Tính toán nồng độ chất ô nhiễm thủy trực kiểm tra đợc thực có tính đến số lần pha loÃng thứ n, đại lợng ny đợc tính theo mối phụ thuộc: Q + Qt n= , (1.5) Qt ®ã Q - l−u lợng trung bình tháng với suất đảm bảo 95 %, m3/s; Qt - lu lợng dòng chảy công nghiệp, m3/s Nếu tính tới số lần pha loÃng, nồng độ t¹i thđy trùc kiĨm tra (Ckt) sÏ b»ng: Q  ∂S ∂2S ∂S  (1.6) +D , = D − t  ϕ H  r ∂r ∂t  ∂r   víi Ct - nång ®é cđa chất thị đợc xem xét nớc thải Nồng độ tính toán thủy trực kiểm tra đợc so sánh với NĐTHCP để ớc lợng mức độ hay phát thải nớc thải công nghiệp vo đối tợng đà cho Sự không phù hợp Ckt với yêu cầu chuẩn mực dẫn tới cần thiết phải tăng mức độ lm sạch, giảm thể tích nớc thải, thiết lập nơi thu gom v phát thải với nhữngc điều kiện thủy văn thuận lợi v.v Việc giải vấn đề ny đợc thực xem xét đồng tất biện pháp bảo vệ thiên nhiên - giảm lợng chất ô nhiễm, tính đến trình tự lm sạch, 273 kiểm tra việc tuân thủ quy chế bảo vệ v.v Các phơng pháp công trình bảo vệ nớc Quyết sách kỹ thuật vấn đề bảo vƯ n−íc kÕt hỵp nã viƯc sư dơng tèi u ti nguyên nớc, hạ thấp tối đa mức ô nhiễm nguồn nớc, đảm bảo cung cấp cho kinh tế quốc dân lợng nớc cần thiết v chất lợng nớc đạt yêu cầu Các phơng pháp công trình bảo vệ nớc bao gồm không việc xây dựng phơng pháp lm nớc thải, m hon thiện công nghệ sản xuất cho phép cắt giảm hay loại trừ hon ton gia nhập chất ô nhiễm vo đối tợng nớc Những biện pháp nh lập sơ đồ công nghệ loại bỏ hon ton việc đổ nớc thải vo sông v thủy vực, áp dụng quy trình cấp nớc kín hay quay vòng, tận dụng phế liệu sản xuất, thay lm lạnh nớc thnh lm lạnh không khí, chuyển nớc thải tới xí nghiệp khác đòi hỏi với yêu cầu mềm chất lợng nớc, cần phải giữ vai trò đáng kể việc ngăn ngừa ô nhiễm sông v thủy vực Lm nớc thải l biện pháp bắt buộc v đắt giá, bị chi phối chỗ trình công nghệ xí nghiệp công nghiệp cha đủ hon chỉnh phơng diƯn sư dơng n−íc Ngμy nay, viƯc lμm s¹ch n−íc thải đợc xem nh l phơng pháp chủ yếu bảo vệ nớc khỏi ô nhiễm Vấn đề lm nớc thải xí nghiệp v điểm dân c trớc thải vo thủy vực l bi toán phức tạp đa dạng chất « nhiƠm, sù hiƯn diƯn thμnh phÇn cđa chóng hợp chất mới, thnh phần chúng liên tục phức tạp Nớc thải chia thnh hai nhóm lớn: nớc thải công nghiệp v nớc thải sinh hoạt - công cộng, khác tính chất v thnh phần Các phơng pháp lm nớc thải áp dụng nớc 274 ta v ngoại quốc chia thnh hai nhóm: phơng pháp lm điều kiện nhân tạo (ở công trình v hệ thống chuyên dụng) v phơng pháp lm điều kiện tự nhiên (trên đất canh tác đợc tới tiêu, cánh đồng thấm, đầm sinh học v.v ) Việc chọn phơng pháp lm no l thnh phần v nồng độ chất ô nhiễm có nớc thải định Lm nớc thải điều kiện nhân tạo Các phơng pháp lm nớc thải điều kiện nhân tạo đa dạng, nhng phân thnh dạng chính: lm học, hóa học, lý hóa v sinh hóa Lm học đợc áp dụng để tách khỏi nớc thải tạp chất hữu v vô hạt thô không ho tan phơng pháp lắng, chắt, lọc, quay ly tâm Để lm học, ng−êi ta sư dơng c¸c l−íi t¸ch läc thiÕt kÕ khác nh sng, lới, bể lắng, máy ly tâm, máy quay xoáy Lới v sng thờng đóng vai trò bảo vệ ngăn cản hạt cỡ lớn nh phế liệu sản xuất lm huỷ hoại công trình Lọc sỏi dùng để tách cát v vật liệu lắng đọng khỏi nớc thải Cùng với tạp chất khoáng, lọc sng v bể lắng giữ lại chất có nguồn gốc hữu m độ lớn thủy lực chúng gần với độ lớn thủy lực cát Các công trình ny dựa lắng đọng phần tử lơ lửng chứa nớc thải thay đổi điều kiện động học dòng Theo đặc điểm chế tạo, ngời ta phân biệt loại buồng lắng thẳng đứng, nằm ngang v tỏa tia Để lm nớc thải khỏi tạp chất học, ngời ta sử dụng máy quay cuộn xoáy, nhờ chất dòng đợc tách dới tác động lực ly tâm xuất chuyển động quay chất lỏng Vì lực ly tâm lớn khoảng hng trăm lần lực trọng trờng v tăng tỷ lệ thuận với 275 vận tốc lắng đọng phần tử, điều ny dẫn đến thể tích v diện tích chiếm máy quay hng trăm v hng chục lần nhỏ lới sng công st Theo sè liƯu cđa ViƯn Nghiªn cøu Khoa häc Cấp nớc, Hệ thống kênh, Thủy công trình v Địa chất Thủy văn Công trình Ton liên bang, việc áp dụng máy quay lm giảm chi phí nhiều lần cho công trình lm nớc Lm hóa học v lý hóa đợc áp dụng để tách tạp chất vô mịn ho tan v chất hữu khó ôxy hóa phơng pháp sinh hóa khỏi nớc thải phơng pháp phân tách, lắng đọng v phân huỷ nhờ hợp chất hóa học, cách kết hợp phơng pháp tác động vật lý v hóa học Lm sinh hóa học thờng đợc áp dụng sau chất hạt thô đợc tách khỏi nớc thải Phơng pháp lm sinh hóa dựa khả số loại vi khuẩn sử dụng chất hữu có nớc thải để ăn (các axit hữu cơ, chất đạm, chất đờng ) Ngời ta phân biệt hai giai đoạn trình lm diễn với tốc độ khác nhau: hấp phụ từ nớc thải tạp chất ho tan v hạt tinh hữu v vô vo bề mặt vi khuẩn v sau phân huỷ chất thu gom đợc bên tế bo vi khuẩn nhờ trình hóa học Quá trình xử lý sinh hóa diễn điều kiện nhân tạo (trong buồng lọc sinh häc vμ buång läc sinh hãa khÝ), lÉn điều kiện tự nhiên (trên ruộng tới tiêu, ruộng thấm lọc, đầm sinh học ) Lm sinh hóa điều kiện nhân tạo đợc thực c¸c buång läc sinh hãa, c¸c buång trén, buång lọc sinh hóa với vòi phun nớc thải, bĨ läc sinh häc trun khÝ tù nhiªn vμ trun khí nhân tạo Bể lọc sinh học l bể chứa đầy bùn hoạt tính (bùn hoạt tính - l khối nhũ tơng chất thnh phần khoáng v 276 hữu cơ, giu vi khuẩn) Khi nớc thải qua bĨ läc sinh hãa, c¸c vi khn thu hót khoáng chất v chất hữu lm thức ăn cho chúng nh nitơ từ aniac, nitrat, axit amin, phôtpho v kali từ muối khoáng hợp chất Để bể lọc vận hnh bình thờng, bùn hoạt tính cần đợc thay định kỳ Bể lọc sinh học l công trình đổ đầy vật liệu nghiền nhỏ, trớc đổ nớc thải cần tạo nên mng sinh học hoạt tính bao gồm không vi khuẩn m tảo, ấu trùng côn trùng hợp thnh quần thể phức tạp tham gia vo trình lm Trong điều kiện tự nhiên, lm sinh hóa đợc thực cánh đồng đất tới, cánh đồng lọc, khu vực tới dới đất, đầm sinh học v kênh ôxy hóa Trong trờng hợp, trình lm sạch, lm vô hại diễn đất mu nớc với tham gia trình tự nhiên Lm sinh học đất có ý nghĩa bản, phơng pháp ny bao gồm việc phân hủy từ từ chất hữu nớc thải thnh hợp chất khoáng đơn giản nhờ tác động vi khuẩn đất Các vi khuẩn chất thải lỏng tập trung vo lớp đất v tăng nhanh tính bÃo ho sinh khối Khi đó, số chúng bị chết dới tác động loi đối kháng, số lại tìm đợc đất điều kiện thuận lợi, nhân nhanh v tự tham gia vo trình lm đất khỏi hợp chất hữu nớc thải mang vo Đất nh giống nh phòng thí nghiệm tự nhiên, diễn cách mạnh mẽ trình sinh hóa phức tạp, dẫn tới khoáng hóa chất hữu chứa nớc th¶i vμ gi¶i nhiƠm chóng - thùc tÕ gi¶i phãng hon ton đất mu khỏi thực vật gây bệnh Điều đặc biệt quan trọng l phơng pháp lm đất hon ton loại bỏ xâm nhËp trùc tiÕp cđa n−íc th¶i vμo thđy vùc n−íc mặt, tức l bảo vệ 277 chúng khỏi ô nhiễm cách tốt Những cánh đồng đất tới l diện tích chuyên dụng, tiến hnh lm nớc thải kết hợp với trồng trọt số kinh tế Khi trồng, khoảnh đất ny đợc gọi l cánh đồng lọc Phơng pháp lm nớc thải thổ nhỡng thời gian gần đợc ý, điều l phơng pháp ny tạo khả giải đồng thời nhiệm vụ bảo vệ nớc khỏi ô nhiễm v tăng cờng sản xuất nông nghiệp Ngoi ra, mức độ lm nớc thải sinh hoạt công cộng cao sử dụng phơng pháp lm đất Bảng 1.10 Các số (%) lm nớc thải điểm dân c công trình lm nhân tạo v phơng pháp thổ nhỡng Liên Xô Chỉ số Liên bang Đức Nhân tạo BOD5 Số chủng vi khuẩn Thổ nhỡng Nhân tạo Thổ nhỡng 84 90 97 98 73 80 93 90 B¶ng 1.11 Mức độ lm nớc thải công nghiệp Mức độ lm sạch, % Phơng pháp lm Các chất không hòa tan BOD5 Cơ học (lắng đọng) 60 90 30 40 Cơ học (còn lại) 80 85 40 − 50 Lý hãa 90 50 − 75 Sinh học 90 80 90 Việc đặn tăng cờng xây dựng công trình lm sạch, hon thiện công nghệ sản xuất, sử dụng nhiều lần nớc 278 công nghiệp chắn đem lại kết giảm thiểu thể tích ô nhiễm xâm nhập vo thể tÝch n−íc thiªn nhiªn Tuy nhiªn, hiƯn hoμn toμn tất nớc thải đợc xử lý; ngoi với trình độ công nghệ lm tại, phần ô nhiễm định lại nớc thải (bảng 1.10, 1.11), điều dẫn đến cần tính tới trình tự lm nớc thải xả chúng vo thủy vực chế độ nớc - không khí đất, thổ nhỡng để trồng trọt loại kinh tế khác nhau, đồng thời giữ cho đất khỏi bị rửa trôi chất dinh dỡng Những công việc nhằm ngăn ngừa tạo thnh rÃnh xói, dải trợt đất v xập đổ bờ thuộc nhóm biện pháp cải tạo thủy công Các đầm sinh học l thủy vực nhân tạo độ sâu 0,51,5 m, đợc chia thnh số ngăn (25) Nớc đầm đợc bổ sung vo tùy theo mức độ lm Để phân bố nớc thải đặn vùng nớc đầm, ng−êi ta bè trÝ viƯc x¶ n−íc th¶i vμo vμ chắt vị trí rải rác khắp đầm Diện tích đầm 0,51,0 Kiểu lm ny hiệu vo thời kỳ ấm năm Cần nhận thấy trờng hợp ny hiệu lm nớc thải điều kiện nhân tạo gần với hiệu lm điều kiện tự nhiên Mức độ ô nhiễm khí có ảnh hởng đáng kể tới chất lợng nớc Vấn đề ny đà đợc xem xét phần thứ giáo trình ny Những công trình cải tạo đất thúc đẩy việc bảo vệ ti nguyên nớc khỏi ô nhiễm đợc phân thnh dạng lâm nghiệp, nông nghiệp v thủy công Những biện pháp công trình lâm nghiệp - trồng thực vật gỗ v thân bụi phạm vi vùng thợng lu v trung lu lu vực sông, lm giảm dòng chảy mặt v lm giảm trình xói mòn nớc Việc thực công việc nghề nông cách đắn thuộc nhóm công trình cải tạo đất theo phơng pháp kỹ thuật nông nghiệp Việc xúc tiến cách có tổ chức biện pháp cải tạo đất tổng hợp giảm thiểu đáng kể ô nhiễm nớc tự nhiên Việc khai thác ti nguyên thiên nhiên có ảnh hởng rõ rệt đến mức ô nhiễm môi trờng nớc Trong trình khai thác ti nguyên thiên nhiên, điều quan trọng l không đợc để xảy vụ trn dầu từ dn khoan dầu, vụ trn dầu cố, vụ vỡ đập hồ chứa v.v Những đà liệt kê cha phải l đà bao quát hết biện pháp v phơng pháp phòng ngừa ô nhiễm ti nguyên nớc Còn có nhiều biện pháp bảo nớc khác cho phép cắt giảm khối lợng v hạ thấp mức ô nhiễm nớc thải Tuy nhiên, cần nhớ tất phơng pháp tách loại bớt phần ô nhiễm nớc tự nhiên, m không ngăn chặn đợc ô nhiễm Vì vậy, vấn đề nớc giải điều kiện chuyển sang hệ thống cấp nớc kín Những trình tự lm nớc tự nhiên Nớc thải cha lm hay đợc lm phần xả vo đối tợng nớc lm biến đổi tính chất vật lý v thnh phần hóa học nớc, biến đổi chất lợng nớc, lm ô nhiễm Những biện pháp cải tạo thủy công - chủ yếu l điều tiết 279 280 đối tợng nớc ngời ta phân biệt hớng nghiên cứu sau đây: bên đối tợng nớc bị ô nhiễm diễn trình phức tạp dẫn tới khôi phục trạng thái tự nhiên sông, hồ hay hồ chứa Tập hợp trình thủy động lực, sinh hóa, hóa học v vật lý, dẫn tới lm giảm nồng độ chất ô nhiễm nớc đợc gọi l tự lm khối nớc Tùy thuộc vo chỗ, chất no (bảo thủ hay không bảo thủ) v trạng thái pha no (lơ lửng hay hòa tan) vo thủy vực với nớc thải, m trình tự lm áp đảo trình thủy động lực, trình hóa học hay trình sinh học Những chất ho tan bảo thủ không chịu trình chuyển hóa no, nồng độ chúng giảm hệ pha loÃng nớc (quá trình thủy động lực) - nghiên cứu trình hòa trộn l pha loÃng nớc thải thủy vực v dòng nớc có tính đến biến động nhân tố thủy văn v thủy động lực; Khi nớc thải coa mặt chất lơ lửng, trình kết lắng tạp chất xuống đáy (các trình vật lý v thủy động lực) đóng vai trò chủ yếu trình tự lm khối nớc Sự tự lm khối nớc khỏi chất ho tan không bảo thủ diễn kết pha loÃng nh tơng tác với thnh tố khác chứa nớc (các trình thủy động lực, hóa học v sinh hóa) Để tính toán sức tải cho phép thủy vực v dòng nớc dòng thải ô nhiễm, để dự báo thnh phần v tính chất khối nớc có tính đến trình tự lm sạch, cần biết đặc trng định lợng vai trò trình chuyển hóa chất ho tan v lơ lửng có nguồn gốc hữu v vô Tuy nhiên, cha phải tất trình đà đợc nghiên cứu cách đầy đủ Do đó, nghiên cứu trình ô nhiễm v tự lm sạch, 281 - xác lập mối quan hệ biến đổi chất lợng nớc v chế độ thủy văn v đặc trng tính toán dòng chảy; - nghiên cứu trình chuyển hóa hóa học v lý hóa chất ô nhiễm đối tợng nớc; - khảo sát trình sinh hóa chuyển hóa chất ô nhiễm Hai hớng đầu tiên, kết hợp với việc xây dựng phơng pháp tính toán pha loÃng nớc thải v phơng pháp tính toán kết lắng chất ô nhiễm lơ lửng đợc gọi l khía cạnh thủy văn học vấn đề tự lm Hiện nay, vấn đề ny đợc nghiên cứu thnh công nhiỊu viƯn nghiªn cøu khoa häc cđa n−íc ta *, v hng loạt phơng pháp kỹ thuật tính toán chất lợng nớc đà đợc đề xuất Bên cạnh nhân tố thủy văn, trình lý hóa v sinh hóa có vai trò quan trọng trình tự lm Các trình hóa học nớc tự nhiên liên quan mật thiết với trình sinh học v nhiều khó nói đâu kết thúc trình ny v bắt đầu trình khác Vai trò định tổ hợp ny thuộc trình sinh học, nhiên, trình lý hóa thống trị, nớc có * Thí dụ, Viện Thủy văn Nhμ n−íc, ViƯn Nghiªn cøu Khoa häc CÊp n−íc, HƯ thống kênh, Thủy công trình v Địa chất Thủy văn Công trình Ton liên bang, Viện Kỹ thuật Xây dựng Lêningrat 282 mặt chất ô nhiễm độc tính cao, hình thnh nên điều kiện bất lợi cho hoạt động sống thể động vật v thực vật, tình trình sinh học có ý nghĩa tối thiểu Nghiên cứu trình chuyển hóa lý hóa v sinh hóa chất ô nhiễm đối tợng nớc đợc tiến hnh nhiều sở nghiên cứu khoa häc cđa n−íc ta (ViƯn Nghiªn cøu Khoa häc Thđy hãa, ViƯn Nghiªn cøu Khoa häc CÊp n−íc, HƯ thống kênh, Thủy công trình v Địa chất Thủy văn Công trình Ton liên bang, Viện Hóa học Các hợp chất Tự nhiên Viện hn lâm Khoa học Liên Xô, Viện Sinh vật học biển nội địa thuộc Viện hn lâm Khoa học Liên Xô v.v ) Những kết nghiên cứu cần phải l sở để xây dựng, kiểm chứng v hiệu chỉnh phơng pháp dự báo v tính toán mức độ ô nhiễm v trình tự lm dòng nớc v thủy vực Chơng Hệ thống quan trắc v kiểm soát chất lợng nớc mặt Mạng lới quan trắc, thu thập, xử lý v quản lý liệu trạng thái đối tợng nớc lm thnh hệ thống kiểm soát quốc gia Thuật ngữ kiểm soát đợc hiểu l hệ thống quan trắc quán cho phép ghi nhận biến đổi trạng thái môi trờng dới ảnh hởng hoạt động ngời Công tác kiểm soát chất lợng v phân bố nớc nh sử dụng nớc v nh tiêu thụ nớc đợc giao cho nhiều v ngnh tơng ứng Về trạng thái vệ sinh dịch tễ thủy vực phạm vi thnh phố, điểm dân c thuộc trách nhiệm Bộ Y tế Liên Xô Cơ quan vệ sinh dịch tễ ny thực công tác kiểm soát cách hệ thống đặc trng sinh học - vệ sinh nớc đối tợng nớc dùng để cấp nớc Hiện nay, nhận định đặc trng chất lợng nớc cách đối sánh số quan trắc với chuẩn mực đặc trng cho nồng độ tới hạn cho phép chất ny hay chất khác đối tợng nớc Những ớc lợng định lợng nh mức ô nhiễm sông ngòi v thủy vực, kiểm tra tác nghiệp mức ô nhiễm đòi hỏi quan trắc mạng lới thờng kỳ đợc tổ chức hợp lý 283 284 ... Trung bình Cực đại K ngμy K giê 27 5-4 00 30 0-4 20 1, 0 9 -1 ,05 1 ,2 5 -1 ,20 18 0 -2 50 20 0 -2 50 1, 1 1- 1 ,09 1, 3 0 -1 ,25 12 5 -1 50 14 0 -1 70 1, 1 2- 1 ,13 1, 5 0 -1 ,40 3 0-5 0 4 0-6 0 1, 3 3 -1 ,20 2, 0 0 -1 ,80 thnh phố lớn mức sống cao... nam 19 6,5 485 ,1 167,7 26 3,3 536,4 355 ,1 824 ,0 24 27 ,2 4 12 2 ,8 6 21 5,9 18 9 ,1 20 7,6 26 9,4 11 3,4 47,7 88,6 16 ,1 47,8 31, 5 44,0 12 2 ,7 513 10 97 15 38 41, 6 34 ,1 39 ,2 1, 97 1 12, 6 21 ,0 15 1,8 27 0 69,3 12 9 585... lại céng km 19 70 20 00 3 21 0 14 410 4570 820 0 11 760 23 90 10 ,0 10 ,4 2, 8 6,6 0,6 1, 0 3 ,1 7,6 2, 2 2, 0 0,4 0,5 23 ,0 22 ,7 3,3 15 ,8 2, 6 2, 5 7.5 13 ,9 5,5 3,4 1, 1 1 ,2 44540 5,8 3,4 13 ,0 5,7 1. 4 Những biến