Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu đánh giá sức tải một số yếu tố môi trường (C, N, P) khu vực đầm phá Tam Giang Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)Nghiên cứu đánh giá sức tải một số yếu tố môi trường (C, N, P) khu vực đầm phá Tam Giang Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)Nghiên cứu đánh giá sức tải một số yếu tố môi trường (C, N, P) khu vực đầm phá Tam Giang Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)Nghiên cứu đánh giá sức tải một số yếu tố môi trường (C, N, P) khu vực đầm phá Tam Giang Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)Nghiên cứu đánh giá sức tải một số yếu tố môi trường (C, N, P) khu vực đầm phá Tam Giang Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)Nghiên cứu đánh giá sức tải một số yếu tố môi trường (C, N, P) khu vực đầm phá Tam Giang Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)Nghiên cứu đánh giá sức tải một số yếu tố môi trường (C, N, P) khu vực đầm phá Tam Giang Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)Nghiên cứu đánh giá sức tải một số yếu tố môi trường (C, N, P) khu vực đầm phá Tam Giang Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)Nghiên cứu đánh giá sức tải một số yếu tố môi trường (C, N, P) khu vực đầm phá Tam Giang Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng cá nhân tơi Các số liệu kết nghiên cứu nêu luận án trung thực chưa công bố tác giả khác Một số số liệu, tài liệu tham khảo từ đề tài “Đ nh gi sức tải môi trư ng v ng đ m ph Tam Giang – C u Hai đề xu t c c giải ph p ph t tri n bền v ng” dự n “Điều tra tổng th trạng biến động đa dạng sinh học hệ sinh thái ven bi n Việt Nam” thuộc nhiệm vụ số (giai đoạn 20162020), đề án 47 cho phép chủ nhiệm đề tài, dự án Hà Nội, ngày 28 tháng năm 2019 Thay mặt tập thể hướng dẫn Tác giả TS Trịnh Thành Cao Thị Thu Trang i LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin trân trọng cảm ơn c c th y giáo, cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Môi trư ng, Phòng Đào tạo - Trư ng Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình học tập thực cơng trình Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trịnh Thành - Viện khoa học Công nghệ Môi trư ng, GS.TS Tr n Đức Thạnh– Viện Tài nguyên Môi trư ng bi n tận tình hướng dẫn, định hướng tạo điều kiện tốt cho suốt trình nghiên cứu học tập Xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Tài nguyên Môi trư ng Bi n tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình nghiên cứu Trong th i gian qua nhận r t nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện đồng nghiệp, giúp đỡ tinh th n vật ch t gia đình ngư i thân Xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ quý b u Tác giả Cao Thị Thu Trang ii MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan sức tải môi trư ng 1.1.1 Các khái niệm 1.1.2.Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.1.3 Tình hình nghiên cứu nước 20 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu mơi trư ng hệ đ m phá Tam Giang C u Hai 24 1.2.1 Khái quát hệ đ m phá Tam Giang - C u Hai hoạt động kinh tế xã hội 24 1.2.2 Các nghiên cứu môi trư ng hệ đ m phá Tam Giang - C u Hai 30 1.2.3 Môi trư ng ch t lượng nước hệ đ m phá Tam Giang - C u Hai 32 1.3 Sử dụng công cụ mô hình hóa nghiên cứu sức tải mơi trư ng 37 1.4 Tổng quan cuối chương hướng nghiên cứu luận án 41 CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.1.Khu vực nghiên cứu 45 2.2 Phương ph p nghiên cứu 45 2.2.1 Phương ph p điều tra, khảo sát 46 2.2.1.1 Kỹ thuật thu mẫu, bảo quản mẫu 47 2.2.1.2 Kỹ thuật đo đạc, phân tích mẫu phịng thí nghiệm 47 2.2.2 Phương ph p tính tải lượng thải 48 2.2.2.1 Tính to n lượng thải phát sinh 48 2.2.2.2 Ước tính tải lượng ô nhiễm đưa vào khu vực đ m phá Tam Giang - C u Hai51 2.2.3 Phương ph p mô hình hóa 52 iii 2.2.3.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình Delft -3D 52 2.2.3.2 Tri n khai mơ hình Delft 3D mô ch t lượng nước hệ đ m phá Tam Giang - C u Hai tính tốn sức tải môi trư ng 60 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 74 3.1 Tính to n lượng ch t thải đưa vào đ m phá Tam Giang - C u Hai 74 3.1.1 Tính to n lượng ch t thải phát sinh từ nguồn khu vực đ m phá Tam Giang – C u Hai th i m năm 2011 dự b o năm 2020, 2030 74 3.1.2 Tải lượng thải C, N, P đưa vào v ng đ m ph : năm 2011 dự b o năm 2020, 2030 81 3.2 Hiệu chỉnh mơ hình 83 3.2.1 Mơ hình thủy động lực 83 3.2.2 Mơ hình ch t lượng nước 88 3.4 Mô ch t lượng nước theo kịch 104 3.4.1 Các kịch mô 104 3.4.2 Mô ch t lượng nước đ m phá Tam Giang – C u Hai th i m năm 2011 – 2012 105 3.4.2.1 Nồng độ oxy hòa tan 105 3.4.2.2 Nhu c u oxy sinh hóa (BOD5) 106 3.4.2.3 Nhu c u oxy hóa học (COD) 107 3.4.2.4 Nồng độ muối amoni (N-NH4++NH3) 108 3.4.2.5 Nồng độ muối nitrat (N-NO3-) 109 3.4.2.6 Nồng độ muối phosphat (P-PO43-) 110 3.4.3 Kịch th p 2020 111 3.4.4 Kịch cao 2020 113 3.4.5 Kịch th p 2030 114 3.4.6 Kịch cao 2030 116 3.4.7 Kịch đột xu t 2020 118 3.4.8 Kịch đột xu t 2030 121 3.5 Tính tốn sức tải mơi trư ng khu vực đ m phá Tam Giang – C u Hai hợp ch t C, N P 124 iv 3.5.1 Sức chịu tải môi trư ng sở quy chuẩn Việt Nam (QCVN 10MT:2015/BTNMT QCVN 08-MT:2015/BTNMT) 124 3.5.2 Sức chịu tải tối đa hay kịch nguy hi m 127 3.5.3.Đề xu t mức sức tải môi trư ng phù hợp 130 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO 135 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Phosphat h p thụ (Adsorbed phosphate) Nhu c u oxy sinhhóa (Biochemical oxygen demand) Bộ Tài nguyên Môi trư ng Bảo vệ môi trư ng Nhu c u oxy hóa học (Chemical oxygen demand) Cơ sở d liệu Oxy hoàn tan (Dissolved oxygen) Đa dạng sinh học Giới hạn cho phép Hóa ch t bảo vệ thực vật Hệ sinh thái Quản lý tổng hợp họat động đ m phá (Integrated Management of Lagoon Activities) KCN Khu công nghiệp KLN Kim loại nặng KT-XH Kinh tế- xã hội NĐTHCP Nồng độ tới hạn cho phép Năng su t sơ c p NSSC NTTS Nuôi trồng thủy sản NOAA Cơ quan Khí quy n Đại dương Quốc gia (National Oceanic and Atmospheric Administration) PAH Polycyclic aromatic hydrocarbons PCB Polychlorinated biphenyl QCVN Quy chuẩn Việt Nam SOD Nhu c u oxy tr m tích (Sediment Oxygen Demand) STMT Sức tải môi trư ng TG-CH Tam Giang - C u Hai TSS Tổng ch t rắn lơ lửng (Total Suspended Solid) TTH Thừa Thiên Huế TMDL Tổng tải lượng tối đa hàng ngày (Total Maximum Daily Load ) TN Tổng nitơ TP Tổng phôt TVN Thực vật TVPD Thực vật phù du WHO Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization) AAP BOD BTNMT BVMT COD CSDL DO ĐDSH GHCP HCBVTV HST IMOLA vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Phạm vi nghiên cứu: khu vực đ m phá TG - CH 45 Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu luận án 46 Hình 2.3.Trư ng độ sâu mơ hình thủy động lực 60 Hình 2.4.Hình thái phạm vi lưới tính mơ hình 62 Hình 2.5 Vị trí c c m thải khu vực TG - CH phục vụ chạy mơ hình 65 Hình 3.1 Sai số gi a mơ hình quan trắc vận tốc dòng chảy theo phương ngang - U hệ đ m phá TG - CH - m a mưa (RSE = 0,0046) 86 Hình 3.2 Sai số gi a mơ hình quan trắc vận tốc dòng chảy theo phương thẳng đứng -V hệ đ m phá TG - CH -mùa khô (RSE =0,0042) 86 Hình 3.3.Tính tương hợp gi a mơ hình quan trắc dòng chảy theo phương U – (R2= 0,696) 87 Hình 3.4.Tính tương hợp gi a mơ hình quan trắc dịng chảy theo phương V – (R2 = 0,690) 87 Hình 3.5 Ảnh hưởng tham số đến biến số hệ thống 93 Hình 3.6 Sai số DO gi a mơ hình quan trắc (g/m3) 95 Hình 3.7 Sai số BOD gi a mơ hình quan trắc (g/m3) 95 Hình 3.8 Sai số COD gi a mơ hình quan trắc (g/m3) 97 Hình 3.9 Sai số N-NH4++NH3 gi a mơ hình quan trắc (g/m3) 97 Hình 3.10 Sai số N-NO3- gi a mơ hình quan trắc (g/m3) 98 Hình 3.11 Sai số P-PO43- gi a mơ hình quan trắc (g/m3) 98 Hình 3.12.Trư ng tốc độ dịng chảy th i kỳ a) nước ròng-m a mưa; b- nước lớn-m a mưa; c) nước rịng-mùa khơ; d- nước lớn-mùa khơ 101 Hình 3.13.Mơ nồng độ oxy hòa tan nước hệ đ m phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, m a mưa; b – triều lên, m a mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô) 106 Hình 3.14 Mơ nhu c u oxy sinh hóa nước hệ đ m phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, m a mưa; b – triều lên, m a mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô) 107 vii Hình 3.15.Mơ nhu c u oxy hóa học nước hệ đ m phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, m a mưa; b – triều lên, m a mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô) 108 Hình 3.16 Mơ nồng độ muối amoni nước hệ đ m phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, m a mưa; b – triều lên, m a mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô) 109 Hình 3.17 Mơ nồng độ muối nitrat nước hệ đ m phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, m a mưa; b – triều lên, m a mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô) 110 Hình 3.18 Mơ nồng độ muối phosphat nước hệ đ m phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, m a mưa; b – triều lên, m a mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô) 111 Hình 3.19 Mô ch t lượng nước hệ đ m phá TG-CH theo kịch th p 2020 – th i m triều xuống, m a mưa 112 Hình 3.20 Mô ch t lượng nước hệ đ m phá TG-CH theo kịch cao 2020 – th i m triều xuống, m a mưa 114 Hình 3.21 Mơ ch t lượng nước hệ đ m phá TG-CH theo kịch th p 2030 – th i m triều xuống, m a mưa 116 Hình 3.22 Mơ ch t lượng nước hệ đ m phá TG-CH theo kịch cao 2030 – th i m triều xuống, m a mưa 118 Hình 3.23 Mơ ch t lượng nước hệ đ m phá TG-CH theo kịch đột xu t 2020 – th i m triều xuống, m a mưa 120 Hình 3.24 Mơ ch t lượng nước hệ đ m phá TG-CH theo kịch đột xu t 2030 – th i m triều xuống, m a mưa 123 Hình 3.25 Mơ ch t lượng nước hệ đ m phá TG-CH theo kịch đạt mức sức tải sở quy chuẩn Việt Nam – th i m triều xuống, mùa khô 126 Hình 3.26 Mơ ch t lượng nước đ m phá TG-CH theo kịch đạt mức sức tải tối đa – th i m triều xuống, mùa khô 128 Hình 3.27 Mơ ch t lượng nước hệ đ m phá TG-CH theo kịch đạt mức sức tải đề xu t – th i m triều xuống, mùa khô 131 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Nh ng đặc trưng dịng chảy c c sơng đổ vào hệ đ m phá TG – CH 27 Bảng 1.2.Tốc độ dòng chảy (cm/s) trung bình cực đại t ng mặt 28 Bảng 1.3 Đặc m môi trư ng nước hệ đ m phá TG – CH giai đoạn 2004 -2012 32 Bảng 1.4 Nồng độ oxy hịa tan nhu c u tiêu thụ xy nước hệ đ m phá TG - CH giai đoạn 2004 - 2012 (mg/l) 34 Bảng 1.5.Nồng độ số ch t dinh dưỡng khoáng (g/l) nước hệ đ m phá TG - CH giai đoạn 2004 - 2012 Bảng 2.1 Đơn vị tải lượng ô nhiễm hàng năm từ nước thải sinh hoạt 48 Bảng 2.2.Thành ph n nước thải số ngành công nghiệp n hình 49 Bảng 2.3 Hệ số phát thải sản xu t sợi tổng hợp 49 Bảng 2.4 Hệ số phát thải chăn nuôi (kg/con/năm) 50 Bảng 2.5 Hệ số phát thải từ nuôi thuỷ sản 50 Bảng 2.6 Hệ số phát thải ô nhiễm rửa trôi đ t (kg/km2/ngày mưa) 51 Bảng 2.7 Nh ng đặc trưng dòng chảy c c sông đổ vào hệ đ m phá TG – CH 61 Bảng 2.8 Điều kiện biên mô hình thủy động lực 63 Bảng 2.9 Mối liên hệ gi a N-(NH4++NH3) N-NH3 pH = 8, nhiệt độ 30oC 71 Bảng 2.10 Mối liên hệ gi a N-(NH4++NH3) N-NH3 pH = 9, nhiệt độ 30oC 72 Bảng 3.1.Tải lượng ô nhiễm ph t sinh năm 2011 dự b o cho năm 2020, 2030 từ nguồn sinh hoạt tỉnh Thừa Thiên - Huế (t n/năm) 75 Bảng 3.2.Tải lượng ô nhiễm ph t sinh năm 2011 dự b o cho năm 2020 2030 từ nguồn công nghiệp tỉnh Thừa Thiên Huế (t n/năm) 77 Bảng 3.3.Tải lượng ô nhiễm ph t sinh năm 2011 dự b o cho năm 2020, 2030 từ nguồn chăn nuôi tỉnh Thừa Thiên Huế (t n/năm) 78 Bảng 3.4.Tải lượng ô nhiễm ph t sinh năm 2011 dự b o cho năm 2020, 2030 từ nguồn nuôi trồng thủy sản tỉnh Thừa Thiên Huế (t n/năm) 79 ix Bảng 3.5.Tải lượng ô nhiễm ph t sinh năm 2011 dự b o cho năm 2020 từ rửa trôi đ t tỉnh Thừa Thiên Huế (t n/năm) 80 Bảng 3.6 Tổng tải lượng ô nhiễm ph t sinh năm 2011 dự b o cho năm 2020, 2030 từ nguồn tỉnh Thừa Thiên Huế khu vực TG - CH (t n/năm) 80 Bảng 3.7 Tổng tải lượng ô nhiễm đưa vào hệ đ m phá TG - CH năm 2011 dự báo cho năm 2020 2030 (t n/năm) 83 Bảng 3.8 Hiệu chỉnh thủy động lực: hế số nhám Manning (n) 84 Bảng 3.9 Các giá trị mặc định hệ số nhớt hệ số khuếch tán mơ hình thủy động lực 85 Bảng 3.10 Kết hiệu chỉnh hệ số khuếch tán (DH) độ nhớt theo phương ngang (νH) 85 Bảng 3.11 Tóm tắt thơng tin thiết lập mơ hình thủy động lực 88 Bảng 3.12 Điều kiện biên mơ hình ch t lượng nước 89 Bảng 3.13 Tổng hợp lượng ch t thải từ vị trí m thải đổ vào hệ đ m phá TGCH 90 Bảng 3.14 Kết quan trắc ch t lượng nước hệ đ m phá TG - CH ngày 2526/11/2011 (m a mưa) (g/m3) 91 Bảng 3.15 Kết quan trắc ch t lượng nước hệ đ m phá TG - CH ngày 1920/5/2012 (mùa khô) (g/m3) 91 Bảng 3.16 Mức độ ảnh hưởng biến số từ cao xuống th p thủy vực 92 Bảng 3.17 Sai số gi a mơ hình quan trắc hệ đ m phá TG-CH 96 Bảng 3.18 Các tham số ch t lượng nước hiệu chỉnh cho hệ đ m phá TG-CH99 Bảng 3.19 Sai số gi a mơ hình quan trắc qua kết so sánh ch t lượng nước tháng 4/2017 đ m C u Hai (đơn vị: mg/l) 100 Bảng 3.20.Lượng nước tỷ lệ trao đổi nước qua ngày đêm ba khu vực Tam Giang - Thủy Tú - C u Hai 103 Bảng 3.21 Tải lượng thải đưa vào hệ đ m phá TG-CH theo kịch 105 Bảng 3.22 Nồng độ số thông số ch t lượng nước hệ đ m phá TG – CH m quan trắc – kịch đột xu t 2020 (mg/l) 119 x ... khu vực, nghiên cứu sinh chọn đề tài ? ?Nghiên cứu đ nh gi sức tải số yếu tố môi trư ng (C, N, P) khu vực đ m phá Tam Giang - C u Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)? ?? làm luận án nghiên cứu Do nguồn thải... số yếu tố môi trư ng (C, N, P) hệ đ m phá TG - CH làm sở cho quản lý, phát tri n bền v ng hệ đ m phá Nội dung nghiên cứu - Phân tích, đánh giá dự báo tải lượng nhiễm từ nguồn đưa vào hệ đ m phá. .. cứu môi trư ng hệ đ m phá Tam Giang - C u Hai 30 1.2.3 Môi trư ng ch t lượng nước hệ đ m phá Tam Giang - C u Hai 32 1.3 Sử dụng cơng cụ mơ hình hóa nghiên cứu sức tải môi trư ng 37 1.4 Tổng