MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM NƯỚC SÔNG Ở VIỆT NAM VÀ GIỚI THIỆU LƯU VỰC SÔNG THƯƠNG ĐOẠN CHẢY QUA THÀNH PHỐ BẮC GIANG 1.1.Tổng quan ô nhiễm nước sông Việt Nam 1.1.1 Lưu vực sông Cầu 1.1.2 Lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy 1.1.3 Lưu vực sông Đồng Nai 1.1.4 Lưu vực sông Thương 1.2.Giới thiệu lưu vực sông Thương đoạn chảy qua thành phố Bắc Giang 10 1.2.1 Điều kiện tự nhiên 10 1.2.1.1 Vị trí địa lý 10 1.2.1.2 Địa hình, địa mạo 11 1.2.1.3 Khí hậu thủy văn 12 1.2.1.4 Hệ sinh thái thủy sinh 12 1.2.1.5 Tài nguyên khoáng sản 13 1.2.1.6 Tài nguyên nước 13 1.2.2 Điều kiện kinh tế-xã hội 15 1.2.2.1 Dân số, lao động, việc làm thu nhập 15 1.2.2.2 Hiện trạng kinh tế 17 1.2.2.3 Về kinh tế nông nghiệp 19 1.2.2.4 Về kinh tế dịch vụ 19 1.2.2.5 Thực trạng phát triển hệ thống sở hạ tầng kỹ thuật 19 1.2.3 Đánh giá ảnh hưởng điều kiện kinh tế xã hội đến nguồn nước sông Thương 20 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG THƯƠNG ĐOẠN CHẢY QUA THÀNH PHỐ BẮC GIANG 22 2.1 Nguồn gây ô nhiễm nước sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang 22 2.1.1 Nguồn ô nhiễm từ sinh hoạt 22 2.1.2 Nguồn ô nhiễm làng nghề 24 2.1.3 Nguồn thải nông nghiệp 24 2.1.4 Nguồn ô nhiễm từ sở sản xuất công nghiệp 25 2.2 Vị trí lấy mẫu, phương pháp lấy mẫu phân tích mẫu .27 2.3 Đánh giá trạng chất lượng nước thải vào sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang 34 2.3.1 Đánh giá trạng chất lượng nước thải vào sông Thương 34 2.3.2.Tính toán/ước tính tải lượng chất ô nhiễm LVS Thương 42 2.4 Đánh giá chất lượng nước sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang .44 2.4.1 Đánh giá chất lượng nước sông Thương theo QCVN 08:2008/BTNMT44 2.4.2 Đánh giá chất lượng nước sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang theo phương pháp tính số chất lượng nước (WQI) 53 2.5 Đánh giá thực trạng quản lý chất lượng nước lưu vực sông Thương 60 2.6 Phân tích đánh giá nguyên nhân gây ô nhiễm nước nước sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang 61 2.6.1.Những động lực áp lực làm suy giảm chất lượng môi trường nước 61 2.6.1.1 Sự gia tăng dân số đô thị hóa 61 2.6.1.2 Sự gia tăng hoạt động công nghiệp 62 2.6.1.3 Hoạt động nông nghiệp 62 2.6.2 Nguyên nhân suy giảm chất lượng ô nhiễm nguồn nước 63 2.7 Tính toán đánh giá biến đổi chất lượng nước ô nhiễm nước sông theo mô hình toán chất lượng nước 64 2.7.1.Đặt vấn đề 64 2.7.2.Khái quát chung mô hình toán lựa chọn mô hình 65 2.7.3.Giới thiệu tóm tắt mô hình QUAL2K 67 2.7.4.Cơ sở khoa học mô hình QUAL2K (Tham khảo phục lục 5) 68 2.7.5 Phương pháp xác định thông số mô hình 68 2.7.6 Số liệu đầu vào kết đầu mô hình 68 2.6.7 Các bước ứng dụng mô hình 69 2.8.Ứng dụng mô hình mô biến đổi chất lượng nước sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang 70 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP QUẢN LÝ NHẰM GIẢM THIỂU Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC SÔNG THƯƠNG 78 3.1 Cơ sở đề xuất biện pháp 78 3.2.Ứng dụng mô hình toán xem xét kịch bản/phương án quản lý bảo vệ chất lượng nước cho sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang 80 3.2.1 Xây dựng kịch 80 3.2.2 Kết tính toán dự báo biến đổi chất lượng nước theo kịch bản81 3.3 Nghiên cứu đề xuất biện pháp quản lý bảo vệ chất lượng nước 84 3.3.1 Nhóm biện pháp mặt kỹ thuật 85 3.3.1.1 Biện pháp: Đối với sở xả nước thải vào sông Thương85 3.3.1.2 Biện pháp: Đối với sở sản xuất xây dựng 87 3.3.1.3 Biện pháp: Đối với đoạn sông 90 3.3.1.4 Biện pháp giám sát ô nhiễm nguồn nước sông Thương 92 3.3.2 Nhóm biện pháp kinh tế 95 3.3.3 Nhóm biện pháp mặt quản lý bảo vệ chất lượng nước LVS Thương 95 3.3.3.1 Về điều tra đánh giá tài nguyên nước LVS 95 3.3.3.2 Về tăng cường quản lý, cấp phép lĩnh vực tài nguyên nước 96 3.3.3.3 Về chế sách bảo vệ nguồn nước sông Thương 97 3.3.3.4.Giáo dục, tuyên truyền, nâng cao nhận thức người 97 3.3.3.5.Biện pháp tài 99 3.3.3.6 Biện pháp: Nâng cao chất lượng thẩm định, phê duyệt kiểm tra việc thực nội dung Báo cáo đánh giá tác động môi trường, cam kết bảo vệ môi trường 100 3.3.3.7 Biện pháp: Tăng cường công tác tra, kiểm tra, giám sát, phát kịp thời xử lý nghiêm minh hành vi vi phạm 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 PHỤ LỤC 106 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường CT : Công thức KB : Kịch KCN : Khu công nghiệp KM : Kilomet KTXH : Kinh tế xã hội LVS : LVS QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCCP : Tiêu chuẩn cho phép TP : Thành phố TSS : Tổng chất rắn lơ lửng UBND : Ủy ban nhân dân KT-XH :Kinh tế-xã hội QL : Quản lý DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ LVS Thương chảy qua TP Bắc Giang 11 Hình 2.1: Sơ đồ vị trí quan trắc chất lượng nước thải, nước mặt phân 29 Hình 2.2: Biểu đồ thể hàm lượng số chất mẫu nước thải nhà máy phân Đạm Hà Bắc CCN Thọ Xương(NT01) 35 Hình 2.3: Biểu đồ thể hàm lượng BOD ngòi đổ vào sông 36 Hình 2.4: Biểu đồ thể hàm lượng COD ngòi đổ vào sông 37 Hình 2.5: Biểu đồ thể hàm lượng PO 3- ngòi đổ vào sông Thương 37 Hình 2.6: Biểu đồ thể hàm lượng Coliform ngòi đổ vào sông 38 Hình 2.7: Biểu đồ thể hàm lượng TSS ngòi đổ vào sông Thương 39 Hình 2.8: Biểu đồ thể hàm lượng BOD mẫu nước thải từ trạm bơm39 Hình 2.9: Biểu đồ thể hàm lượng NH + mẫu nước thải từ trạm bơm40 Hình 2.10: Biểu đồ thể hàm lượng Coliform mẫu nước thải đổ vào sông 41 Hình 2.11 Biểu đồ thể giá trị pH nước sông Thương đoạn qua TP Bắc Giang 44 Hình 2.12 Biểu đồ thể hàm lượng TSS nước sông Thương 45 đoạn qua TP Bắc Giang 45 Hình 2.13 : Biểu đồ thể hàm lượng DO nước sông Thương 46 đoạn qua TP Bắc Giang 46 Hình 2.14: Biểu đồ thể hàm lượng COD nước sông Thương đoạn qua TP Bắc Giang 47 Hình 2.15: Biểu đồ thể hàm lượng BOD5 nước sông Thương đoạn qua TP Bắc Giang 48 Hình 2.16: Biểu đồ thể hàm lượng PO 3- nước sông Thương 49 Hình 2.17 Biểu đồ thể hàm lượng Cl- nước sông Thương .50 Hình 2.18: Biểu đồ thể hàm lượng dầu mỡ khoáng nước .51 Hình 2.19: Biểu đồ thể hàm lượng Coliform nước sông 52 Hình 2.20: Kết hiệu chỉnh mô hình cho thông số DO 73 Hình 2.21: Kết hiệu chỉnh mô hình cho thông số BOD 73 Hình 2.22: Kết kiểm định mô hình cho thông số DO 77 Hình 2.23 Kết kiểm định mô hình cho thông số BOD .77 Hình 3.1: Kết mô xu biến đổi BOD kịch theo trạng 82 Hình 3.2: Đề xuất công nghệ xử lý nước thải ngành giấy 88 Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia 89 Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải khu, cụm công nghiệp .89 Hình 3.5: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi gia súc 90 Hình 3.6: Sơ đồ công nghệ giám sát nguồn nước sông Thương 93 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Dân số trung bình năm TP Bắc Giang (2008 - 2012) phân theo giới tỉnh địa bàn cư trú (Đơn vị tính: Người) 16 Bảng 1.2: Dự báo dân số TP Bắc Giang giai đoạn từ năm 2010- 2025 (đơn vị: Người) 17 Bảng 1.3: Phân bố chăn nuôi TP Bắc Giang (đơn vị: con) 17 Bảng 1.4: Sản lượng thủy sản huyện TP Bắc Giang 18 Bảng 2.1 Nguồn ô nhiễm từ trạm bơm ngòi tiêu thoát nước dọc sông Thương 23 Bảng 2.2 Tổng hợp sở, công ty xả nước thải vào sông Thương 26 Bảng 2.3: Tổng hợp phân đoạn sông Thương 30 Bảng 2.4: Chất lượng nước thải nguồn thải 41 Bảng 2.6: Kết tính toán tải lượng số chất ô nhiễm đổ vào sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang .43 Bảng 2.7: Bảng quy định giá trị q i , BP i 54 Bảng 2.9: Bảng quy định giá trị BP i q i thông số pH 55 Bảng 2.10 Xác định giá trị WQI tương ứng với mức chất lượng nước 56 Bảng 2.11 Chỉ số chất lượng nước sông Thương đoạn qua TP Bắc Giang 59 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, với tốc độ phát triển kinh tế, xã hội gia tăng dân số cách mạnh mẽ, tài nguyên nước đứng trước nguy suy thoái, cạn kiệt Những năm gần đây, hạ lưu hầu hết LVS toàn quốc xuất tình trạng suy giảm nguồn nước dẫn tới thiếu nước, khan nước, số lượng chất lượng không đủ cung cấp cho sinh hoạt, sản xuất diễn ngày thường xuyên hơn, phạm vi rộng lớn ngày nghiêm trọng Điều này, tác động lớn đến môi trường sinh thái dòng sông, gia tăng nguy bền vững tăng trưởng kinh tế, xóa đói giảm nghèo phát triển xã hội Theo Báo cáo Môi trường quốc gia 2010 Tổng cục Môi trường - Bộ Tài nguyên Môi trường cho thấy, nhiều dòng sông toàn quốc có dấu hiệu suy thoái số lượng chất lượng, nguyên nhân chủ yếu khai thác tràn lan mức, hoạt động xả nước thải vào nguồn nước chưa quản lý chặt chẽ Sông Thương đứng trước diễn biến suy thoái chất lượng, LVS chảy qua vùng có tốc độ phát triển kinh tế xã hội cao TP Bắc Giang Trong đó, với tốc độ đô thị hóa, trình gia tăng quy mô sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp hoạt động sản xuất làng nghề, ô nhiễm môi trường có ô nhiễm nguồn nước chất thải, nước thải sinh trở thành vấn đề môi trường cần quan tâm, có vấn đề quản lý bảo vệ tài nguyên nước địa bàn tỉnh Mức độ ô nhiễm nguồn nước sông Thương có xu hướng tăng thể qua gia tăng nồng độ chất ô nhiễm nước tiêu độ đục, cặn lơ lửng, COD, BOD Đặc biệt đoạn sông Thương qua TP Bắc Giang vùng lân cận, chất lượng nước sông vượt giới hạn cho phép tiêu BOD , COD, Coliform gấp 2-4 lần so với QCVN, NH , dầu mỡ gấp 1.5-7 lần QCVN 08/2008 (Cột B1: dùng cho mục đích tưới)[1] Một nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước nước thải sinh hoạt, nước thải y tế TP Bắc Giang khu dân cư dọc tuyến sông, nước thải sản xuất công nghiệp, chăn nuôi sở kinh doanh xả trực tiếp chưa xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải trực tiếp sông, suối Vào mùa kiệt, số đoạn sông đặc biệt nhiều suối nhánh, nước cạn trơ sỏi đá lòng sông nên khả pha loãng chất ô nhiễm tự làm dòng sông Với nhu cầu khai thác, sử dụng nước địa bàn sông Thương nguồn nước sử dụng phục vụ nhu cầu nước sinh hoạt sản xuất địa bàn tỉnh TP Bắc Giang số vùng lân cận (các nhà máy cung cấp nước khai thác từ nguồn nước mặt sông Thương khoảng 25.000m3/ngày đêm) Tình trạng ô nhiễm nguồn nước không ảnh hưởng đến hoạt động khai thác, sử dụng nước phục vụ cho mục đích mà tác động trực tiếp đến sức khỏe người dân Để có giải pháp hạn chế ô nhiễm nguồn nước, giảm thiểu tác động đến môi trường sức khoẻ người, thời gian tới tỉnh cần tăng cường quản lý, kiểm soát nguồn nước mặt theo quy định Việc phân tích đánh giá chất lượng nước từ đưa giải pháp để kiểm soát ô nhiễm môi trường nước tốt hơn, vấn đề cần thiết cấp bách Xuất phát từ sở lý luận thực tiễn tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá trạng chất lượng nước sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang đề xuất biện pháp quản lý ” nhằm tìm sở giải vấn đề môi trường, đề biện pháp cải thiện chất lượng nguồn nước sông Thương Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá chất lượng dự báo biến đổi chất lượng nước sông Thương đoạn chảy qua địa phận TP Bắc Giang 120 Hình 5.2 Sự phân đoạn Qual2K cho trường hợp sông với cỏc nhỏnh: (a) Hệ thống thực; (b) Hệ thống biểu diễn Qual2K (Nguồn: User Manual QUAL2K, 2008) Cân lưu lượng Trạng thái cân lưu lượng thực cho khúc (reach) sông Q i = Q i-1 + Q in,i – Q out,i Trong đó: Q i = lưu lượng từ khúc sông thứ i vào khúc sông thứ i + (m3/ngày) Q i-1 = lưu lượng vào khúc i từ khúc sông phía (theo dòng chảy) i-1 (m3/ngày) Q in,i = tổng lưu lượng chảy vào khúc từ nguồn điểm nguồn diện (m3/ngày) Q out,i = tổng lưu lượng chảy từ khúc i từ nguồn điểm hay nguồn diện (không phải dạng điểm) (m3/ngày) Hình 5.3 Sự cân lưu lượng khúc sông I (Nguồn: User Manual QUAL2K, 2008) Tổng lưu lượng vào khúc i tính theo công thức: 121 Trong đó: − Q ps,i,j lưu lượng nguồn điểm thứ j đổ vào khúc i (m3/ngày), psi = tổng số nguồn điểm đổ vào khúc i − Q nps,i,j = lưu lượng nguồn diện (không phải dạng điểm) thứ j đổ vào khúc i (m3/ngày) − npsi = tổng số nguồn diện đổ vào khúc i Tổng lưu lượng từ khúc i tính theo công thức: Trong đó: − Q pa,i,j = lưu lượng từ nguồn điểm j khỏi khúc i (m3/ngày) − pai = tổng số nguồn điểm từ khúc i − Q npa,i,j = lưu lượng từ nguồn diện j khỏi khúc i m3/ngày) − npai = tổng số nguồn diện từ khúc i Những nguồn diện nguồn lấy nước mô hình hoá nguồn đường Trong hình 2.5 ta thấy, nguồn diện hay nguồn lấy nước phân ranh giới vị trí điểm km bắt đầu kết thúc Dòng chảy vào hay từ khúc phân bổ theo trọng số chiều dài - trọng lượng Hình 5.4 Cách thức dòng chảy từ nguồn diện phân bố đến nhánh sông (Nguồn: User Manual QUAL2K, 2008) 122 Phương trình Mainning Mỗi khúc sông lý tưởng hoá kênh có thiết diện hình thang (Hình 9-7) Với điều kiện lưu lượng không đổi, phương trình Manning dùng để diễn tả mối quan hệ lưu lượng độ sâu sau: Q = (S 1/2/n).(A c 5/3/P1/2) (1) Trong đó: − Q = lưu lượng (m3/s) − S = độ dốc đáy (m/m) − n = hệ số thô (hệ số gồ ghề) Manning − Ac = diện tích mặt cắt ngang (m2) − P = chu vi phần thấm nước (m) Hình 5.6 Kênh hình thang (Nguồn: User Manual QUAL2K, 2008) Diện tích mặt cắt ngang kênh hình thang tính sau: A c = [B + 0,5(s s1 + s s2 ).H].H (2) Trong đó: − B0 = độ rộng đáy (m) − s s1 s s2 = hai độ dốc cạnh Hình (m/m) − H = độ sâu nhánh sông (m) Chu vi phần bị thấm nước tính sau: 123 P = B0 + H +H (3) Thay phương trình (2) (3) vào (1), phương trình (1) dựng phộp lặp để tính độ sâu sau: Trong k = 0,1,2, ,n, n = số lần lặp Phương pháp hoàn tất sai số ước tính giá trị 0,001% Sai số ước tính tính sau: Diện tích mặt cắt ngang xác định phương trình (9.15) sau vận tốc xác định từ phương trình kế tiếp: U= Chiều rộng trung bình nhánh sông, B(m), tính sau: B= Giá trị hệ số Manning liệt kê Bảng 2.26 Bảng 5.1 Hệ số thô (hệ số gồ ghề) cho mặt kênh thông thoáng Vật liệu N KÊNH NHÂN TẠO Bê tong 0,012 Sỏi đáy với cạnh làm Bê tong 0,020 Đá trát vữa 0,023 Đóng đắp (đổ đá) 0,033 124 KấNH SUỐI TỰ NHIÊN Sạch, thẳng 0,025 – 0,04 Sạch, quanh co có cỏ dại 0,03 – 0,05 Cỏ dại, vực, quanh co 0,05 Dòng suối có đá cuội 0,04 – 0,10 Nhiều bụi thân gỗ 0,05 – 0,20 (Nguồn: Chow et al 1988 cited in User Manual QUAL2K, 2008) Hệ số Manning đặc trưng n thay đổi theo lưu lượng độ sâu Khi độ sâu giảm nơi có lưu lượng thấp, gồ ghề tương ứng tăng Giá trị đặc trưng n nằm khoảng từ 0,015 (đối với đoạn kênh thông suốt) đến khoảng 0,15 (đối với đoạn kênh gồ ghề tự nhiên) Đây giá trị tiêu biểu điều kiện dòng chảy qua nơi có gờ, bãi ngầm Điều kiện tới hạn độ sâu để đánh giá chất lượng nước thường nhỏ nhiều so với độ sâu cú bói ngầm độ gồ ghề tương ứng cao nhiều Thời gian di chuyển Thời gian lưu (residence time) khúc tính sau: Trong đó: − τ k = thời gian lưu phần tử thứ k (ngày) − V k = thể tích phần tử thứ k (m3) = Ac,kΔxk − A c,k = diện tích mặt cắt ngang phần tử thứ k [m2], − Δx k = chiều dài phần tử thứ k (m) Các thời gian sử dụng để xác định thời gian di chuyển dọc theo khúc sông (có thể nhỏnh chớnh, số nhánh phụ) Ví 125 dụ, thời gian di chuyển từ phần tử thượng nguồn tới hạ lưu phần tử j khúc sông tính sau: Mô hình tính toán cho phần tử a Phương trình cân khối lượng cho phần tử Những thành phần QUAL2K xem xét trình bày danh sách Bảng 5.2 Bảng 5.2 Những biến trạng thái mô tả mô hình Biến Ký hiệu Đơn vị Độ dẫn điện S mhos Rắn lơ lửng vô mi mgD/l Oxy hòa tan o mgO /l Nhu cầu Oxy sinh hóa phản ứng nhanh cs mgO /l Nhu cầu Oxy sinh hóa phản ứng chậm cf mgO l Nitơ hữu hòa tan no àN/l Ammoniac na àN/l Nitrate (NO -) nn àN l Photpho hữu hòa tan po àP/l Photpho vô pi àP/l Sinh vật phù du ap àA/l Thành phần vật chất hữu mo mgD/l Tác nhân gây bệnh x cfu/100ml 126 Chất bazơ Alk mgCaCO /l Tổng cacbon vô cr mol/l Sinh vật đáy ab GD/m2 (Nguồn: User Manual QUAL2K, 2008) Hình 5.5 Cân khối lượng (Nguồn: User manual QUAL2K, 2008) Phương trình cân khối lượng tổng quát sau viết cho tất phần tử khúc (tuy nhiên trừ trường hợp đặc biệt sinh vật đáy) Trong đó: W i = tải lượng xâm nhập từ thành phần bên lên phần tử i (g/ngày mg/ngày), S i = nguồn tự sinh hay tự hoại thành phần phản ứng chuyển đổi hoá học (g/m3/ngày mg/m3/ngày) Tải lượng bên tính sau: 127 Trong c ps,i,j nồng độ nguồn điểm thứ j khúc i [mg/l or μg/l], c nps,i, j nồng độ nguồn diện thứ j khúc i [mg/l hay μg/l] Với tảo đỏy, cỏc thành phần lan truyền tải trọng gồm: = S b,i = S bN,i = S bP,i Với thành phần liên quan tới chất lượng nước, phương trình lan truyền chất có dạng sau: Trong đó: - M: khối lượng chất - t: thời gian - x: khoảng cách - C: nồng độ chất - A x : diện tích mặt cắt ngang - D : hệ số phân tán - U: vận tốc trung bình dòng chảy (I): Thay đổi khối lượng theo thời gian (II): Sự khuếch tán (IV): Thành phần (nồng độ) thay đổi theo thời gian (V): Các nguồn từ bên lắng đọng chất (III): Sự chuyển tải 128 Các nguồn tự sinh hay tự hoại biến trạng thái mô tả Hình 10 Quá trình động lượng bao gồm: trình hoà tan (ds), thuỷ phân (h), oxi hoá (x), nitrate hoá (n), khử nitrate hoá (dn), quang hợp (p), phân huỷ/ chết (d), hô hấp (r) Quá trình lan truyền chất bao gồm thấm khí (re), trình lắng (s), nhu cầu oxy cho lớp bựn đỏy (SOD), trao đổi bựn đỏy (se) dòng carbon vô vào bựn đỏy (cf) Lưu ý số x nằm phía định lượng biến đổi tế bào trạng thái đứng yên chlorophyll a (a) trọng lượng khô (d) cho thực vật phù du tảo đáy tương ứng Hình 5.6 Mô hình động lượng trình lan truyền chất (Nguồn: User Manual QUAL2K, 2008) Những phản ứng  Phản ứng sinh hóa Phương trình hoá học sau sử dụng để biểu diễn cho phản ứng sinh hoỏ chớnh diễn mô hình (Stumm Morgan 1996): Sự quang hợp hô hấp thực vật Ammoni chất nền: 106CO + 16NH + + HPO 2- + 108H O →←C 106 H 263 N 16 P + 107O + 14H+ 129 Nitrat chất nền: 106CO + 16NH + + HPO 2- + 122H O →← C 106 C 263 O 110 N 16 P + 138O Quá trình nitrat hóa: NH + + 2O → NO - + H O + 2H+ Quá trình khử nitrat: 5CH O + 4NO - + 4H+ → 5CO + 2N + 7H O  Sự định lượng hóa học vật chất hữu Mô hình đòi hỏi cần có định lượng hoá học cho vật chất hữu (ví dụ như: thực vật sinh vật phù du) mô tả lý thuyết người sử dụng Vấn đề trình bày tiếp sau xem bước đánh giá (Redfield et al 1963, Chapra 1997), 100gD: 40gC: 7200mgN:1000mgP :1000mgA Trong gX = khối lượng nguyên tố X (g) mgY = khối lượng nguyên tố Y (mg) kí hiệu D, C, N, P A để mô tả theo thứ tự cho đại lượng sau: khối lượng khô, carbon, nitrogen, phosphorus, diệp lục sắc tố a cần ý trường hợp diệp lục sắc tố a đại lượng có khoảng biến đổi lớn nhận giá trị khoảng từ 500 – 2000 mgA (Laws and Chalup 1990, Chapra 1997) Những giá trị sau đưa vào công thức sau để tính toán lượng tỷ lệ chất hữu cơ:  Những ảnh hưởng nhiệt độ lên phản ứng Sự ảnh hưởng nhiệt độ lên phản ứng trình bày phần trước Mô hình phụ thuộc mô tả phương trình: k (T) = k (20)θT-20 Trong đó: k(T) = tốc độ phản ứng (/ngày) giá trị nhiệt độ T(0C) θ = hệ số nhiệt độ phản ứng Những phản ứng thành phần 130 Sinh vật phù du (a p ) Sinh vật phù du gia tăng nhờ vào trình quang hợp Chúng qua trình hô hấp, chết đi, lắng xuống S ap =PhytoPhoto - PhytoResp - PhytoDeath - PhytoSett1 1) Sinh vật đáy (ab) Sinh vật đáy gia tăng nhờ vào trình quang hợp Chúng hô hấp chết S ab = BotAlgPhoto – BotAlgResp – BotAlgDeath 2) Phản ứng sinh hoá chậm CBOD (cs) Nhu cầu oxy sinh hoá chậm gia tăng trình phân giải mảnh vụn Nó bị trình thuỷ phân S cs = r od DetrDiss – SlowCHydr Trong đó: SlowCHydr = k hc (T)c s Trong đó: k hc (T) = tốc độ thuỷ phân CBOD chậm phụ thuộc vào nhiệt độ (/ngày) 3) Phản ứng sinh hoá nhanh CBOD (cf) Nhu cầu oxy sinh hoá nhanh có nhờ vào trình thủy phân chất phản ứng oxy sinh hoá chậm Nó bị trình oxi hoá khử nitrate S cf = SlowCHydr – FastCOxid – r ondn Denitr Trong đó: FastCOxid = F oxcf k dc (T).c f Trong đó: k dc (T) = tốc độ oxy hoá nhu cầu oxy sinh hoá nhanh phụ thuộc vào nhiệt độ (không có thứ nguyên) Tham số rondn tỷ lệ tương đương lượng oxy bị lượng nitrate mà bị khử Cụm từ Denitr tốc độ khử nitrate (microgN/L/ngày) 4) Sự hoà tan nitơ hữu (n ) Nitơ hữu hoà tan gia tăng nhờ trình phân giải chất hữu Nó bị dần trình thuỷ phân 131 S no = r nd DetrDiss – DONHydr (*) DONHydr = k hn (T)n o (**) Trong đó: k hn (T) tốc độ thuỷ phân nito hữu hàm nhiệt độ (/ngày) 5) Amoni tính theo Nitơ N-NH + (n a ) Nitơ dạng amoni gia tăng trình phân giải thuỷ phân nito hữu hô hấp thực vật Và lượng bị trình nitrat hoá quang hợp sinh vật phù du: S na = DONHydr + r na PhytoResp + r nd BotAlgResp – NH Nitrif – r na P ap PhytoPhoto – r nd P ab BotAlgPhoto (***) Tốc độ nitrat hoá ammoniac tính toán theo công thức: NH Nitrif = F oxna k n (T).n a Trong đó: k n (T) = số tốc độ nitrat hoá nitơ ammoniac phụ thuộc nhiệt độ (/ngày) F oxna = độ giảm trình hàm lượng oxy thấp (không có thứ nguyên) Độ giảm hàm lượng oxy mô công thức (*) đến (***) với phụ thuộc vào oxy biểu diễn tham số K sona Hệ số P ap P ab theo thứ tự hệ số ưu tiên cho amoni nguồn cung cấp nitơ cho sinh vật phù du sinh vật đáy Trong đó: k hnxp = hệ số ưu tiên sinh vật phù du ammonium (mgN/m3) k hnxb = hệ số ưu tiên sinh vật đáy ammonium (mgN/m3) 6) Nitrat tính theo Nitơ N-NO - (nn) Nitrat tính theo Nitơ gia tăng trình nitrate hoá từ ammonia Nó bị trình khử nitrat quang hợp thực vật S ni = NH Nitrif – Denitr – r na (1 – P ab ) Phytophoto – r nd (1 – P ab )BotAlgPhoto 132 Tốc độ khử nitrat tính công thức: Denitr = (1 – F oxdn ).k dn (T).n n Trong đó: K dn (T) = hệ số tốc độ trình khử nitrat phụ thuộc nhiệt độ (/ngày) F oxdn = hệ số ảnh hưởng thiếu oxy lên trình khử (không thứ nguyên) mô tả công thức (*) đến công thức (***) thể mối quan hệ oxy tham số K sona 7) Quá trình hoà tan photpho hữu (p o ) Sự hoà tan photpho hữu gia tăng trình phân hủy thành phần hữu Nó giảm thuỷ phân S po = r pd DetrDiss – DOPHydr Trong đó: DOPHydr = k hp (T).p o Trong đó: k hp (T) = tốc độ thuỷ phân photpho phụ thuộc vào nhiệt độ (/ngày) 8) Photpho vô (p i ) Photpho vô gia tăng thủy phân photpho hữu hô hấp thực vật Photpho vô bị thông qua trình quang hợp thực vật: S pi = DOPHydr + r pa PhytoResp + r pd BotAlgResp – r pa PhytoPhoto r pd BotAlgPhoto 9) Oxy hòa tan (DO) Oxy hoà tan gia tăng trình quang hợp thực vật Oxy bị thông qua trình oxy hoá, nitrat hoá hô hấp thực vật S o = r oa PhytoGrowth + r od BotAlgGrowth – r oc FastCOxid – r on NH Nitr – r oa PhytoResp - r od BotAlgResp + OxReaer OxReaer = k a (T)(o s (T,elev) – o) Trong đó: Với k a (T) = nhiệt độ-phụ thuộc hệ số thụng thoỏng(/ngày), o s (T,elev) = nồng độ bão hòa oxy (mgO /l) nhiệt độ, T, độ cao tương đương so với mặt biển, elev 133 10) pH Trạng thái cân đây, cân khối lượng điện tích chi phối carbon vô ( Stumm and Morgan 1996 ) K = [HCO -][H+]/[H CO *] K = [CO 2-][H+]/[HCO -] K w = [H+][OH-] c T = [H CO *] + [HCO -] + [CO 2-] Alk = [HCO -] + 2[CO 2-] + [OH-] – [H+] Với K , K K w số acid, Alk = tính kiềm (eqL-1), H CO * = tổng carbon dioxide hoà tan acid carbonic, HCO - = bicarbonate ion, CO 2- = carbonate ion, H+ = hydronium ion, OH- = hydroxyl ion, c T = tổng nồng độ carbon vô cô (mol /l) ... trường, đề biện pháp cải thiện chất lượng nguồn nước sông Thương Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá chất lượng dự báo biến đổi chất lượng nước sông Thương đoạn chảy qua địa phận TP Bắc Giang 3 - Đề xuất. .. từ sở lý luận thực tiễn tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu, đánh giá trạng chất lượng nước sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang đề xuất biện pháp quản lý ” nhằm tìm sở giải vấn đề môi... nguồn nước sông Thương 20 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG THƯƠNG ĐOẠN CHẢY QUA THÀNH PHỐ BẮC GIANG 22 2.1 Nguồn gây ô nhiễm nước sông Thương đoạn chảy qua TP Bắc Giang