ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG DOÃN THỊ THU NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG SINH HỌC THỰC VẬT ĐẤT NGẬP NƯỚC SÔNG ĐÁY (ĐOẠN TỪ CẦU PHÙNG ĐẾN CẦU TẾ TIÊU) VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG MỘT SỐ LOÀI ĐỂ XỬ LÝ Ô NHIỄM NƯỚC SÔNG Khóa luận tốt nghiệp hệ đại học quy Ngành: Khoa học Môi trường (Chương trình đào tạo cử nhân chất lượng cao) Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG DOÃN THỊ THU NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG SINH HỌC THỰC VẬT ĐẤT NGẬP NƯỚC SÔNG ĐÁY (ĐOẠN TỪ CẦU PHÙNG ĐẾN CẦU TẾ TIÊU) VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG MỘT SỐ LOÀI ĐỂ XỬ LÝ Ô NHIỄM NƯỚC SÔNG Khóa luận tốt nghiệp hệ đại học quy Ngành: Khoa học Môi trường (Chương trình đào tạo cử nhân chất lượng cao) Cán hướng dẫn: PGS.TS Trần Văn Thụy Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo - PGS.TS Trần Văn Thụy - Chủ nhiệm môn Sinh thái Môi trường, Khoa Môi Trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình bảo, hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình làm khóa luận tốt nghiệp Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo, cô giáo khoa Môi trường đặc biệt tới thầy cô môn Sinh thái Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội truyền thụ cho em kiến thức quý báu suốt trình học tập trường Cuối em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè cổ vũ động viên em suốt năm học vừa qua Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2014 Sinh viên: Doãn Thị Thu Lớp: K55 CLC Khoa học Môi trường Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ĐNN Đất ngập nước TVTS Thực vật thủy sinh VSV Vi sinh vật DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BIỂU ĐỒ Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường MỤC LỤC Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường MỞ ĐẦU Sông Đáy sông lớn thuộc miền Bắc Việt Nam sông lưu vực sông Nhuệ - Đáy phía Tây Nam vùng châu thổ sông Hồng Ngày nay, hoạt động sản xuất, sinh hoạt lưu vực nên sông chịu áp lực lớn lượng nước thải đổ vào với nhiều loại hình chất thải, từ nước thải sinh hoạt, bệnh viện loại nước thải loại hình sản xuất công nghiệp Khả tự làm sông đảm bảo dẫn đến tình trạng sông bị ô nhiễm, gây tác động trực tiếp đến hệ sinh thái lưu vực sông qua ảnh hưởng tới tính đa dạng sinh học tài nguyên nước Để quản lý tốt lưu vực sông phục vụ cho phát triển lâu dài bền vững lưu vực tỉnh lưu vực sông Đáy, công việc cần tiến hành kiểm kê trạng đa dạng sinh học thực vật đất ngập nước thủy vực Trên sở phân tích tìm biện pháp khắc phục môi trường để đảm bảo trì tính bền vững đa dạng sinh học tài nguyên nước Do vậy, để phục vụ công tác quản lý sử dụng bền vững hệ sinh thái thủy vực, thực đề tài “Nghiên cứu tính đa dạng sinh học thực vật đất ngập nước sông Đáy (đoạn từ cầu Phùng đến cầu Tế Tiêu) khả sử dụng số loài thực vật để xử lý ô nhiễm nước sông” với mục tiêu: - Đánh giá trạng đa dạng sinh học thực vật đất ngập nước sông Đáy (đoạn từ cầu Phùng đến cầu Tế Tiêu) tìm hiểu giá trị sử dụng chúng - Tìm hiểu khả sử dụng số loài thực vật đất ngập nước việc xử lý ô nhiễm môi trường nước - Định hướng số mô hình hợp lý sử dụng loài thực vật cho việc xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát đất ngập nước, thực vật đất ngập nước chức xử lý nước chúng 1.1.1.Định nghĩa đất ngập nước thực vật đất ngập nước  Định nghĩa đất ngập nước: Thuật ngữ đất ngập nước hiểu theo nhiều cách khác nhau, tùy theo quan điểm, người ta chấp nhận định nghĩa khác Hiện có khoảng 50 định nghĩa đất ngập nước sử dụng (theo Dugan, năm 1990) Các định nghĩa đất ngập nước chia làm nhóm Một nhóm theo định nghĩa rộng, nhóm thứ hai theo định nghĩa hẹp Các định nghĩa đất ngập nước theo nghĩa rộng định nghĩa công ước Ramsar, định nghĩa theo chương trình điều tra đất ngập nước Mỹ, New Zealand Oxtraylia Theo công ước Ramsar (1971), đất ngập nước định nghĩa sau: “Đất ngập nước gọi vùng đầm lầy, đầm lầy đất trũng, vùng đất than bùn nước, tự nhiên hay nhân tạo, ngập nước thường xuyên hay tạm thời, nước tĩnh hay chảy, nước ngọt, lợ hay mặn, kể vùng nước biển với độ sâu mức triều thấp, không 6m” Theo chương trình quốc gia điều tra đất ngập nước Mỹ: “Về vị trí phân bố, đất ngập nước vùng đất chuyển tiếp hệ sinh thái cạn hệ sinh thái thủy vực Những nơi mực nước ngầm thường nằm sát mặt đất thường xuyên bao phủ lớp nước nông” Đất ngập nước phải có ba thuộc tính sau: - Có thời kỳ đó, đất thích hợp cho phần lớn loài thực vật thủy sinh - Nền đất không bị khô - Nền đất cấu trúc rõ rệt bão hòa nước, bị ngập mức cạn số thời điểm mùa sinh trưởng hàng năm Theo nhà khoa học New Zealand: “Đất ngập nước khái niệm chung để vùng đất ẩm ướt thời kỳ thường xuyên, vùng đất ngập nước mức cạn vùng chuyển tiếp đất nước Nước nước ngọt, nước lợ nước mặn Đất ngập nước trạng thái tự nhiên đặc trưng loại thực vật động vật thích hợp với điều kiện sống ẩm ướt ” Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường Theo nhà khoa học Oxtraylia: “Đất ngập nước vùng đầm lầy, bãi lầy than bùn, tự nhiên nhân tạo, thường xuyên, theo mùa theo chu kỳ, nước tĩnh nước chảy, nước ngọt, nước lợ nước mặn, bao gồm bãi lầy khu rừng ngập mặn lộ thủy triều xuống thấp.” Định nghĩa kỹ sư quân đội Mỹ đề xuất định nghĩa thức Mỹ: “Đất ngập nước vùng đất bị ngập bão hòa nước bề mặt nước ngầm cách thường xuyên thời gian ngập đủ để hỗ trợ cho tính ưu việt thảm thực vật thích nghi điển hình điều kiện đất bão hòa nước Đất ngập nước nhìn chung gồm: đầm lầy, đầm phá, đầm lầy bụi vùng đất tương tự.” Những định nghĩa theo nghĩa hẹp, nhìn chung xem đất ngập nước đời chuyển tiếp sinh thái, diện tích chuyển tiếp môi trường cạn ngập nước, nơi mà ngâp nước đất gây phát triển hệ thực vật đặc trưng (theo Coward cộng sự, năm 1979; Enny, năm 1985) Hiện nay, định nghĩa theo công ước Ramsar định nghĩa nhiều người sử dụng  Định nghĩa thực vật đất ngập nước: Thực vật đất ngập nước: thuật ngữ sử dụng để định nghĩa cho thực vật thủy sinh, loài thích nghi phát triển môi trường ẩm ướt chịu ngập sống nước 1.1.2.Chức đất ngập nước 1.1.2.1 Chức sinh thái đất ngập nước - Nạp nước ngầm: nước thấm từ vùng ĐNN xuống tầng ngập nước lòng đất, nước giữ điều tiết dần thành dòng chảy bề mặt vùng ĐNN khác - Hạn chế ảnh hưởng lũ lụt: giữ điều hòa lượng nước mưa bồn chứa tự nhiên, giải phóng nước lũ từ từ, từ làm giảm hạn chế lũ vùng hạ lưu - Ổn định vi khí hậu: chu trình trao đổi chất nước hệ sinh thái, nhờ lớp phủ thực vật đất ngập nước, cân O2 CO2 khí làm cho vi khí hậu địa phương ổn định, đặc biệt nhiệt độ lượng mưa - Chống sóng, bão, ổn định bờ biển chống xói mòn: nhờ lớp phủ thực vật, đặc biệt rừng ngập mặn ven biển, thảm cỏ…có tác dụng làm giảm sức gió bão bào mòn đất dòng chảy bề mặt Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường - Xử lý, giữ lại chất cặn, chất độc, chất ô nhiễm: vùng đất ngập nước coi bể lọc tự nhiên, có tác dụng giữ lại chất lắng đọng chất độc - Giữ lại chất dinh dưỡng: làm nguồn phân bón cho thức ăn sinh vật sống hệ sinh thái - Sản xuất sinh khối: nơi sản xuất sinh khối làm nguồn thức ăn cho sinh vật thủy sinh, loài động vật hoang dã, vật nuôi 1.1.2.2 Chức kinh tế - Tài nguyên rừng: Tài nguyên rừng cung cấp loạt sản phẩm quan trọng như: gỗ, than, củi sản phẩm khác nhựa, tinh dầu, dược liệu Nhiều vùng đất ngập nước giàu động vật hoang dã đặc biệt loài chim nước, cung cấp nhiều loại sản phẩm, có nhiều loại có giá trị thương mại cao - Thủy sản: môi trường sống nơi cung cấp thức ăn cho loài thủy sinh có giá trị kinh tế cá, tôm, cua, động vật thân mềm… - Tài nguyên cỏ tảo biển: tảo, cỏ biển nguồn thức ăn nhiều loài thủy sinh vật, làm thức ăn cho người gia súc, làm phân bón dược liệu… - Sản phẩm nông nghiệp: ruộng lúa nước chuyên canh xen canh với hoa màu tạo nên nhiều sản phẩm quan trọng khác vùng ĐNN - Cung cấp nước ngọt: nguồn cung cấp nước cho sinh hoạt, nông nghiệp sản xuất công nghiệp - Tiềm năng lượng 1.1.2.3 - Giá trị đa dạng sinh học Nhiều vùng ĐNN nơi cư trú thích hợp loài động vật hoang dã, đặc biệt loài chim nước, có nhiều loài chim di trú Chi riêng hệ sinh thái rừng ngập mặn vùng cửa sông ven biển, kiểu hệ sinh thái có suất cao, đóng vai trò quan trọng kinh tế, bảo vệ môi trường đa dạng sinh học 1.1.3.Dạng sống thực vật đất ngập nước Theo Arber (1920) [26], chia nhóm thực vật có rễ không rễ theo kiểu lá, loại hoa, đặc điểm mặt nước hay nước Thường phân loại dựa đặc điểm hình thái, chia thực vật đất ngập nước thành dạng sống bao gồm: Thực vật nổi, thực vật ngập nước, thực vật (có rễ tự do) Phân loại sử dụng cho thực vật thân thảo, thân gỗ bụi Khóa luận tốt nghiệp 1.1.3.1 Ngành khoa học môi trường Thực vật Thực vật loài có rễ bám vào đất phần thân ngập nước Một phần thân toàn chúng lại nhô hẳn bề mặt nước Chúng dạng chiếm ưu vùng đất ngập nước, phát triển phạm vi mực nước từ 0,5m mặt đất đến độ sâu 1,5m sâu (Hình 1) Nói chung, chúng có thân tiếp xúc với không khí hệ thống rễ lớn Thân có nhiều điểm tương đồng với loại thực vật mặt đất hình thái học sinh lý Các mầm, chẳng hạn loài Sậy, hình thành thẳng đứng từ hệ thống thân rễ rễ Thành cellulose tế bào dày, tạo độ cứng cần thiết Hệ thống rễ thân rễ loại phải lấy ôxy từ quan không để phát triển Những tán non nước phải có khả hô hấp kị khí thời gian ngắn lên mặt nước Các loại thích nghi phát triển đất ngập nước nhờ khoảng trống lớn để vận chuyển ôxy cho rễ thân rễ Một phần oxy rò rỉ vào vùng rễ xung quanh, tạo điều kiện oxy hóa môi trường thiếu ôxy kích thích phân hủy chất hữu vi khuẩn nitrat phát triển (Brix Schierup, 1989) [27] Hình 1: Thực vật [33] Việc làm môi trường loài thực vật chủ yếu phần lắng đáy lưu vực nước Những vật chất lơ lửng thường không chuyển hóa Ví dụ thực vật như: Cyperus tegetiformis Roxb (Lác nước), Colocasia esculenta (L.) (Khoai nước), Phragmites australis (Cây sậy), Typha spp (Cỏ nến), Zizania aquatica (Lúa dại)… 10 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường định phù sa hiệu Có thể vận dụng xây dựng mô làm môi trường nước - Quần xã Nghể lông (Polygonum tomentosum Willd.): Mọc nơi nước nông gần bờ dải bán ngập ven sông Bên cạnh Nghể lông có số loài mọc xen như: Nghể răm (Polygonum hydropiper L.), Cây chút chít (Rumex wallichii Meissn.), Dương đề (Rumex crispus L.), Khoai nước (Colocasia esculenta), Rau mương (Ludwigia sp.) - Quần xã Nghể răm (Polygonum hydropiper L.): xuất nơi nước nông gần bờ dải bán ngập ven sông Bên cạnh Nghể răm có số loài mọc xen như: Nghể lông (Polygonum tomentosum Willd.), Cây chút chít (Rumex wallichii Meissn.), Dương đề (Rumex crispus L.), Khoai nước (Colocasia esculenta), Rau mương (Ludwigia sp.) - Quần xã Chút chít (Rumex wallichii Meissn.) phân bố khu vực hệ sinh thái dọc hai ven bờ thủy vực sông Bên cạnh Chút chít có số loài mọc xen như: Nghể lông (Polygonum tomentosum Willd.), Dương đề (Rumex crispus L.), Nghể răm (Polygonum hydropiper L.) - Quần xã Dương đề (Rumex crispus L.) phân bố khu vực hệ sinh thái dọc hai ven bờ thủy vực sông Bên cạnh Chút chít có số loài mọc xen như: Chút chít (Rumex wallichii Meissn.), Nghể lông (Polygonum tomentosum Willd.), Dương đề (Rumex dentatus L.), Nghể răm (Polygonum hydropiper L.) Hình 10: Quần xã Nghể lông (Polygonum tomentosum Willd.) (ảnh chụp) Hình 11: Quần xã Chút chít (Rumex wallichii Meissn.) (ảnh chụp) 41 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường Quần xã sinh vật thay đổi với môi trường sống, giảm số lượng loài tăng số lượng loài kết việc đưa chất ô nhiễm vào nước Tại khu vực nước tương đối hay bị ô nhiễm, số lượng loài thường cao mật độ cá thể loài lại thấp Ngược lại, quần xã nơi ô nhiễm đặc trưng số lượng loài mật độ cá thể lại cao hẳn 3.5 Khả sử dụng số loài thực vật khu vực nghiên cứu để xử lý ô nhiễm nước sông Thực vật thủy vực sông ven dải bán ngập ven sông nhóm tham gia trình làm tự nhiên thuỷ vực Chúng giữ lại hấp thụ phần chất ô nhiễm, làm giảm ô nhiễm cho thuỷ vực Từ kết điều tra thành phần loài thực vật bậc cao có mạch phân bố hệ sinh thái chịu ngập nước thường xuyên tạm thời đất ướt ven sông lưu vực sông Đáy (đoạn từ cầu Phùng đến cầu Tế Tiêu), phân tích tuyển chọn số loài thực vật thủy sinh điển hình có khả xử lý ô nhiễm môi trường nước, sở đối sánh với loài công nhận sử dụng để xử lý nước thải với có mặt chúng khu vực nghiên cứu chưa trọng phát triển mạnh thành mô hình tối ưu Trong 97 loài thực vật đất ngập nước thuộc 34 họ phân bố hệ sinh thái chịu ngập nước thường xuyên tạm thời đất ướt ven sông Đáy tuyển chọn 17 loài thuộc 12 họ có khả sử dụng để xử lý ô nhiễm môi trường nước (bảng 8) Bảng 8: Các loài thực vật đất ngập nước khu vực nghiên cứu có khả xử lý ô nhiễm môi trường nước ST T Họ Tên khoa học Acoraceae Acorus verus Houtt Amaranthaceae Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb Araceae Tên Việt Nam Thủ Thủy xương bồ Diệu có cuống Alternanthera sessilis (L.) A.DC Ra Rau diệu thường Pistia stratiotes L Bèo 42 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường Asteraceae Enydra fluctuans Lour Ngổ trâu Azollaceae Azolla pinata R.Br Bèo hoa dâu Convolvulacea e Ipomoea aquatica Forssk Rau muống Cyperaceae Cyperus tegetiformis Roxb Lác nước Lemnaceae Lemna perpusilla Torr Bèo tấm, bèo cám 10 Onagraceae Ludwigia adscendens (L.) Hara Rau dừa nước Ludwigia octovalvis (Jacq.) Raven Rau mương Echinochloa crus-galli (L.) P.Beauv Cỏ lồng vực Panicum repens L Cỏ gừng nước Phragmites australis (Cav.) Trin Sậy 12 Poaceae 15 Polygonaceae Polygonum hydropiper L Nghể răm 16 Pontederiaceae Eichhornia crassipes (Mares) Solms Bèo tây Monochoria hastata (L.) Solms Rau mác thon Một số loài điển hình như: Bèo Lục Bình, Bèo Tấm, Bèo Cái, Rau dừa nước, Ngổ trâu,…Chúng loài địa, có khả thích ứng tốt với điều kiện khu vực sông tận dụng để xử lý ô nhiễm nước hiệu  Bèo Lục Bình-Eichhornia crassipes (Mares) Solms Bèo Lục Bình hay gọi bèo Tây, bèo Nhật Bản có tên khoa học Eichhornia crassipes (Mares) Solms, họ Lục bình (Pontederiaceae), có nguồn gốc từ Venezuala, Nam Mỹ phân bố 50 nước giới, du nhập vào Việt Nam từ năm 1905 Hình 12: Bèo Tây (Eichhornia crassipes (Mares) Solms.) (ảnh chụp) Các kết nghiên cứu cho thấy Bèo Tây loại bỏ BOD 5, TSS hiệu quả, có N P Một số kim loại nặng bị hấp thu Bèo Tây 43 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường Cd, Pb, Ni Cu, Hg, Zn, Fe…Ngoài ra, Bèo Tây có khả phân giải phenol cyanua Bèo Tây góp phần hạ thấp nhiệt độ nước, giảm khuấy động mặt nước gió, hạn chế phát triển tảo có diện tích che phủ mặt nước lớn - Lá Bèo Tây quang hợp giúp cung cấp lượng lớn O cho vùng rễ vùng bề mặt thúc đẩy trình phân hủy hiếu khí hợp chất hữu trình Nitorat hóa hợp chất nito, việc tăng DO nước thúc đẩy trình lằng đọng photpho nước - Bèo Tây sinh sản nhanh môi trường nước thải, sau thời gian ngắn chúng tạo thành bè mảng có tác dụng che ánh sáng mặt trời nên làm giảm phát triển tảo, đồng thời làm giảm tốc độc gió lên bề mặt ao hồ dấn đến giảm khuấy động mặt nước Chính điều làm tăng khả lắng đọng chất lơ lửng có nước thải - Bộ rễ Bèo Tây có diện tích bề mặt lớn, có khả hút nhiều chất lơ lửng, làm nước Bèo Tây có rễ phát triển gồm nhiều rễ nhỏ liti, chúng giá thể cho nhiều VSV nước bám dính, tạo điều kiện tốt cho tiếp xúc chất ô nhiễm VSV nước thải, tức thúc đẩy trình xử lý nước thải nhanh - Trong trình sống Bèo Tây có nhu cầu sử dụng dưỡng chất cần thiết đạm, lân, chất vi lượng kim loại nặng… Bèo Tây có tốc độ sinh trưởng nhanh, nhanh nhiệt độ nước từ 25 C-30oC (Lareo Bressani, 1982) Vì thế, hệ thống xử lý với Bèo Tây áp dụng thành công vùng nhiệt đới cận nhiệt đới o  Bèo Tấm - Lemna perpusilla Torr Bèo Tấm loài thực vật sống trôi thuộc họ bèo Tấm (Lemnaceae) Bèo Tấm có vai trò quan trọng khắc phục tình trạng dư thừa chất dinh dưỡng dạng khoáng chất ao hồ chúng phát triển nhanh hấp thu phần lớn chất nitrat, photphat Nó góp phần làm giảm tỉ lệ bay nước 44 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường Việc sử dụng bèo Tấm để xử lý nước thải không phát triển hệ thống lục bình chúng thiếu hệ thống rễ lớn cung cấp diện tích bề mặt nhỏ cho phát triển vi sinh vật Kích thước bèo Tấm nhỏ làm cho dễ bị ảnh hưởng gió dẫn đến kết phần lưu vực không phủ bề Hình 13: Bèo Tấm (Lemna mặt, bề mặt nước phải chia perpusilla Torr.) (nguồn Internet) thành ô ranh giới để giữ cá thể bèo nguyên chỗ  Bèo Cái- Pistia stratiotes L Bèo Cái thuộc họ Ráy (Araceae), loài thực vật sống trôi mặt nước Bèo Cái sống phổ biến vùng nước nước nhiệt đới cận nhiệt đới Bèo Cái có khả loại bỏ chất ô nhiễm từ nước thải nhờ tốc độ phát triển nhanh chóng khả đồng hóa chất hữu cao Chúng có rễ dài, giá thể cho nhiều loài vi sinh vật sống phát triển Sự kết hợp vi khuẩn rễ bèo Cái yếu tố quan trọng việc loại bỏ chất dinh dưỡng nước Hình 14: Bèo Cái (Pistia stratiotes L.) Tuy nhiên, bèo Cái không phát triển mạnh thời tiết lạnh, tốc độ hấp thu N P chúng giảm mùa đông Do đó, việc sử dụng loài thực vật xử lý nước thải thường phổ biến khu vực nhiệt đới cận nhiệt đới  Rau muống- Ipomoea aquatic Forssk Rau muống thuộc họ Khoai lang (Convolvulaceae) có nguồn gốc Đông Nam Á, Đài Loan miền nam Trung Quốc tìm thấy khắp vùng nhiệt đới giới Rau muống phát triển tốt mặt nước thảm Các nhà khoa học trồng rau muống bè để làm dòng nước ô nhiễm hóa chất công nghiệp, lượng thừa phân bón khử trừ loại nước 45 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường đen sinh hoạt đổ từ vùng dân cư đô thị Bộ rễ rau muống giống số loài lục bình, hay loài lác sậy thả trôi nước có khả phân hủy hữu hấp thụ chất dinh dưỡng dư thừa nhằm ngăn cản việc phát triển loài rong tảo mùi hôi Các rễ gây nên tượng tập trung hạt bùn đen kim loại nặng làm chúng bất động để chìm xuống Hình 15: Rau muống (Ipomoea đáy trả lại màu cho nước Trong số aquatic Forssk.) (ảnh chụp) loài cỏ có tính làm nước rau muống giống địa phát triển nhanh dễ kiểm soát hạt tự mọc nước  Cây Sậy-Phragmites australis (Cav.) Trin Cây Sậy có tên khoa học Phragmites australis (Cav.) Trin., thuộc họ Hòa thảo (Poaceae) Sậy loài sống điều kiện thời tiết khắc nghiệt Sử dụng Sậy việc xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp vốn nghiên cứu ứng dụng thành công nhiều nước giới Nó sử dụng phổ biến hiệu hệ thống xử lý nước thải Rễ phát triển sâu rộng cung cấp lượng oxy lớn cho phép hình thành Hình 16: Cây Sậy (Phragmites nhóm sinh vật hiếu khí quanh rễ Hệ sinh vật xung quanh rễ chúng vô phong australis (Cav.) Trin.) (ảnh chụp) phú, phân hủy chất hữu hấp thụ kim loại nặng nhiều loại nước thải khác Phần thân chìm nước cung cấp giá bám cho quần thể vi sinh vật tạo thành màng sinh học Giá bám tồn già chết chết Sậy giữ nguyên phần thân thời gian dài  Rau dừa nước-Ludwigia adscendens (L.) Hara Rau dừa nước có tên khoa học Ludwigia adscendens (L.) Hara., thuộc họ Rau dừa (Onagraceae) có nguồn gốc Bắc Mỹ, loài thủy sinh phân bố 46 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường nhiều nước ôn đới nhiệt đới Rau dừa nước có khả sinh trưởng tốt nước thải, hấp thụ chất hữu loại bỏ số thành phần gây ô nhiễm nước thải tốt  Rau ngổ trâu-Enydra fluctuans Lour Hình 17: Rau dừa nước (Ludwigia Ngổ Trâu có tên khoa học adscendens L (ảnh chụp) Enydra fluctuans Lour., thuộc họ Cúc (Asteraceae), sống ngập nước sông, hồ, ao, ruộng đất ẩm Ngổ Trâu có khả thích nghi phát triển môi trường nước bị ô nhiễm, loại bỏ TSS, COD, N P nước thải với hiệu cao Đối với rau ngổ, kim loại nặng có xu hướng tích lũy rễ nhiều thân Bèo Tây ngược lại, hấp thu tích lũy thân lại cao rễ Hình 18: Rau ngổ trâu (Enydra fluctuans Lour.) (ảnh chụp) 3.6 Định hướng mô hình phù hợp để xử lý ô nhiễm môi trường nước sông thực vật ĐNN Một nhiệm vụ quan trọng mà đề tài cần thực định hướng mô hình trình diễn sử dụng loài thực vật thủy sinh tuyển chọn để xử lý nước sông Đề tài định hướng xây dựng mô hình: Mô hình cạn ven bờ mô hình mặt nước 3.6.1 Mô hình mặt nước:  Mô hình 1: Xây dựng khung bè 47 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường - Với mô hình mặt nước, cần chọn nơi dòng chảy tương đối tĩnh, xây dựng phần mặt nước mô hình ven bờ - Trồng loài thực vật trôi như: Bèo Tây, Bèo Cái, Bèo Tấm, Rau muống, Ngổ trâu, Cải soong - Dùng ống nhựa PVC bịt kín hai đầu tạo khung nổi, dây nilon cọc tre cố định khung sử dụng cọc tre lưới nilon quây xung quanh Mục đích để kiểm soát phát triển loài TVTS mức độ phù hợp Riêng Bèo Tấm cần chia nhỏ thành ô ranh giới để giữ chúng nguyên chỗ - Diện tích bè TVTS chiếm khoảng 20% diện tích bề mặt thủy vực - Mật độ trồng: Với Bèo tây, Bèo cần phủ khoảng ¾ diện tích khoang Còn lại đưa vào khoảng 1kg cho m2 diện tích - Cần thu hoạch loại bèo theo định kỳ Điều giúp trì sức chứa nước, tạo diện tích cho hệ bèo sinh trưởng, phát triển tăng hiệu xử lý - Thời gian trồng: + Bèo tây, Bèo cái, Bèo tấm: năm + Rau muống: từ tháng đến tháng (Hè) + Ngổ trâu: từ tháng đến tháng 10 (Hè-Thu) + Cải soong: từ tháng 11 đến tháng (Thu-Đông)  Có thể nhận thấy, việc lựa chọn loài TVTS cho phép trồng mùa - Các loại thực vật khác thủy vực như: Rau mương, Rau dừa nước để phát triển tự nhiên Chúng góp phần vào việc làm thủy vực Hình 19: Khung bè trồng thực vật thủy sinh 48 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường Hồ Núi Cốc (nguồn Internet)  Mô hình 2: Xây dựng bè cỏ hay thảm thực vật (floating reed bed) - Các loài chọn để trồng thảm loài dễ trồng, sống bán thủy sinh, rễ phát triển mạnh, thông thường Cỏ sậy, Lác, Thủy trúc, Rau muống, số loại cỏ rễ phát triển Họ hòa thảo khác Cỏ gừng nước, Cỏ lồng vực nước,… Các thảm nên trồng nhiều loài cỏ xen kẽ để hỗ trợ khả lọc nước cho - Bộ khung mô hình làm ống nhựa PVC, phía khung trồng có lưới nilon để giữ đó, kích thước khoảng 2m x 2m Các bè cỏ thường có kích thước không lớn bán kính rễ lan rộng, thường di chuyển đến vị trí khác để khử nguồn nước Các bè lên xuống theo mực nước tăng giảm - Cây cỏ trồng bè cỏ cần chăm sóc thu hoạch sau khoảng thời gian định Những thảm đóng vai trò nam châm hút vi khuẩn, rễ loài TVTS hút Nitơ, Phospho chất dinh dưỡng khác nước Khi rễ thảm phát triển thả dài xuống nước sinh chung quanh mao quản màng không khí, tạo môi trường phản ứng ô-xi hóa/khử hữu dòng nước Kết bùn hữu lơ lửng ô-xi hóa để chìm xuống đáy kéo theo bùn cát vô Trong cỏ bè hút chất dinh dưỡng mà đặc biệt dạng đạm làm cho dòng sông mùi hôi thối Các loài bèo, tảo phát triển phần dưỡng chất Ngoài ra, bè cỏ góp phần làm tăng vẻ đẹp cảnh quan Hình 20: Mô hình bè cỏ Hồ Gươm Hồ Ngọc Khánh (nguồn Internet) 49 Khóa luận tốt nghiệp 3.6.2 Ngành khoa học môi trường Mô hình ven bờ - Trồng dải bán ngập quần xã Sậy Đây quần xã có khả phân giải chất ô nhiễm cho môi trường nước cố định phù sa hiệu nhờ hệ rễ phát triển mạnh Chúng có biên độ sinh thái rộng, thích nghi tốt từ diện tích thủy vực chưa bị ô nhiễm đến vùng bị ô nhiễm nặng - Hai bên bờ kết hợp sử dụng xen kẽ khung bè cố định để thả rau muống, bèo lục bình, rau ngổ trâu, rau dừa nước sử dụng bè cỏ cố định Sự phát triển loài thủy sinh tạo thành thảm có tác dụng tích cực cho việc xử lý nước thải nhờ hệ rễ Mục đích việc cố định bè thực vật giúp chúng không bị trôi theo dòng nước, gây cản trở dòng chảy giao thông thủy lưu vực - Duy trì quần xã thực vật sống chìm Rong mái chèo, Rau mác thon, Rau bát, Rong đuôi chó… số vị trí thượng nguồn sông Đáy (phía cầu Phùng), nơi môi trường nước chưa bị tác động mạnh Đây loài thực vật thị cho môi trường nước Phạm vi phân bố chúng dấu hiệu nhận biết chất lượng nước Khi nguồn nước cải thiện tốt tạo điều kiện thuận lợi cho loài thực vật phát triển trở lại KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Bước đầu kết nghiên cứu đề tài thống kê hệ thực vật đất ngập nước sông Đáy (đoạn từ cầu Phùng đến cầu Tế Tiêu) có 97 loài thực vật bậc cao có mạch 34 họ, thuộc ngành thực vật bậc cao Ngành Dương xỉ (Polypodiophyta) với họ loài Ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) với 31 họ 94 loài Trong hệ thực vật khu vực nghiên cứu họ Hòa thảo (Poaceae) họ Cúc (Asteraceae) nhiều loài (tương ứng 22 loài 15 loài) Có họ có loài họ Hòa thảo, họ Cúc, họ Cói, họ Rau răm họ Hoa mõm chó Trong có số loài thực vật thường gặp với số lượng cá thể loài lớn là: Cỏ lông tây, Ngổ trâu, Bèo tây, Rau muống, Rau dừa nước, Bèo cái, Sậy, Nghể răm, Nghể lông, 50 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường Dương đề, Chút chít Rất nhiều loài số chúng xác định giá trị sử dụng thực tiễn: nhóm làm thuốc có 47 loài, nhóm làm thức ăn gia súc có 28 loài, nhóm làm rau có 24 loài nhóm cho tinh dầu có loài Đa dạng sinh học bị suy thoái, biểu suy giảm biến loài mẫn cảm với môi trường ô nhiễm tăng mật độ cá thể loài chịu môi trường thoái hóa có biên độ sinh thái rộng Thảm thực vật hai bên bờ sông có xu hướng giảm dần diện tích thủy vực ngày bị ô nhiễm nhiều nguyên nhân khác Số lượng loài diện có xu hướng giảm dần với mức độ ô nhiễm số lượng cá thể loài có xu hướng tăng với ô nhiễm Tại đoạn sông ô nhiễm có lượng lớn loài tồn tại, loài chiếm ưu Bước đầu xác định 17 loài thuộc 12 họ có khả xử lý ô nhiễm môi trường nước định hướng hai mô hình hợp lý sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường nước sông KIẾN NGHỊ Việc đánh giá trạng thực vật đất ngập nước dòng sông quan trọng áp dụng quản lý tổng hợp lưu vực sông Do vậy, cần tiến hành điều tra khảo sát sâu, rộng đồng thủy sinh vật, ô nhiễm môi trường lưu vực sông Đáy để đánh giá cách xác giá trị đa dạng, mức độ thiệt hại việc ô nhiễm môi trường gây Từ đề xuất biện pháp khắc phục suy giảm môi trường phục vụ cho phát triển bền vững lưu vực sông Đáy 51 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Việt Anh cs (2006), Xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng điều kiện Việt Nam, Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị khu công nghiệp (CEETIA), ĐH Xây dựng Hà Nội [2] Nguyễn Tiến Bân (chủ biên) cs., 2003, 2005 Danh lục loài thực vật Việt Nam NXB Nông nghiệp, Hà Nội, tập 2, tập [3] Đào Văn bảy Lâm Ngọc Thụ (2006), Xử lí ô nhiếm N, P nước sông Tô Lịch bèo tây, Báo cáo hội thảo bãi lọc trồng xử lí nước thải [4] Dương Văn Chín Hoàng Anh Cung (2000), Cỏ dại phổ biến Việt Nam, NXB Nông nghiệp 52 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường [5] Nguyễn Văn Cư cộng (2005), - Báo cáo tổng kết đề án: Xây dựng đề án tổng thể bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ sông Đáy, Viện Địa lý, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam [6] Phạm Hoàng Hộ (1991 – 1993), Cây cỏ Việt Nam, tập quyển, Montre’al [7] Võ Thị Mai Hương, Trần Thanh Tùng (2008), “Nghiên cứu tiêu sinh lý – hóa sinh khả xử lý nước thải lò mổ rau Dừa nước – Jussiaea repens L.”, Tạp chí Khoa học, ĐH Huế, số 48, tr 80-82 [8] Lê Khả Kế (chủ biên) số tác giả (1969 – 1975), Cây cỏ thường thấy Việt Nam, tập I – IV, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [9] Đặng Đình Kim (1997), “Sử dụng phương pháp sinh học để xử lý ô nhiễm nước thải”, Tuyển tập báo cáo hội thảo khoa học – công nghệ môi trường toàn quốc lần thứ [10] Đặng Đình Kim (chủ biên) (2011), Xử lý ô nhiễm môi trường thực vật, NXB Nông nghiệp, Hà Nội [11] Nguyễn Thị Loan, Trần Văn Quy (2010), “Nghiên cứu sử dụng đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước sông Tô Lịch cho mục đích sản xuất nông nghiệp”, Tạp chí hoa học, Khoa học Tự Nhiên công nghệ, ĐHQGHN [12] Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Đức Hạ (2004), Chất lượng nước sông hồ bảo vệ môi trường nước, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [13] Lương Đức Phẩm (2008), Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội [14] Phạm Bình Quyền, Nguyễn Nghĩa Thìn (2002), Đa dạng sinh học, NXB ĐH Quốc gia Hà Nội [15] Hoàng Thị Sản (2009), Phân loại học Thực vật, NXB Giáo dục, Hà Nội [16] Hoàng Thị Sản, Phan Nguyên Hồng (1986), Thực vật học – Phần phân loại, NXB Giáo dục, Hà Nội [17] Vũ Trung Tạng (2009), Sinh thái học hệ sinh thái nước, NXB Giáo dục, Hà Nội [18] Nguyễn Nghĩa Thìn (2006), Danh sách dự kiến sử dụng để làm môi trường nước, Trung tâm kỹ thuật Môi trường đô thị khu công nghiệp (CEETIA), ĐH Xây dựng Hà Nội 53 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường [19] Nguyễn Nghĩa Thìn (2007), Các phương pháp nghiên cứu thực vật, NXB ĐH Quốc Gia Hà Nội [20] Lê Đình Trung, Trịnh Nguyên Giao (2000), Các câu hỏi chọn lọc trả lời Sinh thái – Môi trường, NXB ĐH Quốc gia Hà Nội [21] Trần Văn Tựa cs (2003), Nghiên cứu khả xử lý nước thải chế biến thủy sản bèo Tây – vấn đề nghiên cứu khoa học sống, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [22] Trần Văn Tựa cs (2007), Nghiên cứu sử dụng loài thực vật thủy sinh điển hình cho xử lý nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm, Báo cáo khoa học thực đề tài cấp viện Khoa học Công nghệ Việt Nam [23] Lê Thị Hiền Thảo, 1999 Nghiên cứu trình xử lý sinh học ô nhiễm nước số hồ Hà Nội, Luận án tiến sĩ chuyên ngành sinh thái học [24] Dương Đức Tiến, Nguyễn Minh Giản, Vũ Thanh Lâm, Trần Hải Linh, 2006 Xây dựng mô hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt xã Minh Nông, Bến Gót, Việt Trì, Hội thảo khoa học bãi lọc trồng xử lý nước thải, ĐH Xây dựng [25] Sách đỏ Việt Nam (1996), Phần Thực vật, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh [26] Arber, A (1920), Water Plants A Study of Aquatic Angiosperms, Cambridge University Press, Cambridge [27] Brix, H., and Schierup, H.-H (1989), “Danish experience with sewage treatment in constructed wetlands”, in: Constructed Wetlands for Wastewater Treatment, D.A Hammer, ed., Lewis Publishers, Chelsea, Michigan, pp 565-573 [28] Greenway, M (2003), Sustainability of macrophytes for nutrient removal from surface flow constructed wetlands receiving secondary treated sewage effluent in Queensland, Australia, Water Science and Technology, Volume 48, No 2, IWA publishing house, pp 121-128 [29] Juwarkar, A.S., Verma, M., Meshram, J., Bal, A.S., and Juwarkar, A (1992), “Wastewater treatment in constructed wetlands”, in: Proc 3rd Internat Conf 54 Khóa luận tốt nghiệp Ngành khoa học môi trường Wetland Systems for Water Pollution Control, IWA and University of Western Sydney, pp 35.1-35.4 [30] Kadlec, R.H., and Knight, R.L (1996), Treatment Wetlands, CRC Press, Boca Raton, Florida [31] Seidel, K (1976), “Macrophytes and water purification”, in: Biological Control of Water Pollution, J Tourbier, and R.W Pierson, eds., Pennsylvania University Press, Philadelphia, pp 109-122 [32] Tanner, C.C., Sukias, J.P.S., and Dall, C (2000), “Constructed wetlands in New Zealand – evaluation of an emerging ‘natural’ wastewater treatment technology”, in: Proc Conf.Water 2000: Guarding the Global Resource, NZWWA, Auckland, New Zealand, pp 1-11 [33] Vymazal, J.; Lenka Kropfelovỏ (2008), Wastewater Treatment in Constructed Wetlands with Horizontal Sub-Surface Flow, Springer [34] Vymazal, J., Brix, H., Cooper, P F., Green, M B., and Haberl, R., eds (1998), Constructed Wetlands for Wastewater Treatment in Europe, Backhuys Publishers, Leiden, The Netherlands [35] Wetzel, R.G (2001), Limnology Lake and River Ecosystems, 3rd edition, Academic Press, SanDiego, California 55 ... Phùng đến cầu Tế Tiêu) khả sử dụng số loài thực vật để xử lý ô nhiễm nước sông với mục tiêu: - Đánh giá trạng đa dạng sinh học thực vật đất ngập nước sông Đáy (đoạn từ cầu Phùng đến cầu Tế Tiêu). .. sử dụng chúng - Tìm hiểu khả sử dụng số loài thực vật đất ngập nước việc xử lý ô nhiễm môi trường nước - Định hướng số mô hình hợp lý sử dụng loài thực vật cho việc xử lý ô nhiễm môi trường nước. .. làm ô nhiễm lại nguồn nước 1.1.6 .Một số loài thực vật có khả xử lý nước Một số loài thực vật có khả xử lý nước giới (bảng 1): Bảng 2: Một số loài thực vật sử dụng phổ biến hệ thống xử lý nước