Thạc Sĩ Nghiên cứu hiện trạng môi trường nước biến động thành phần loài vi khuẩn lam độc trong hồ Núi Cốc và

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

MỤC LỤC
Trang
60T MỞ ĐẦU 60T 1
60T CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VI KHUẨN LAM VÀ GIẢI
PHÁP NGĂN NGỪA, XỬ LÝ . 5
60T 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 60T . 5
60T 1.1.1. Sự xuất hiện của *** độc trong các thủy vực nước. 60T . 5
60T 1.1.3 Các loài *** độc, độc tố và tác động độc hại của chúng lên sức
khỏe con người, vật nuôi và môi trường sinh thái. 60T 8
60T 1.1.4 Các giải pháp ngăn ngừa và xử lí tảo độc. 60T 10
60T 2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 60T 14
60T 2.2.1 Ô nhiễm môi trường nước tại Việt Nam (hiện tượng phú dưỡng). 60T . 14
60T 2.2.2 Các khu vực có phát triển của vi khuẩn lam độc và những nghiên
cứu đã có về hiện tượng *** độc ở Việt Nam. 60T 15
60T 2.2.3 Các giải pháp ứng dụng để ngăn ngừa, giảm thiểu. 60T 17
60T 2.2.4 Những tồn tại chưa giải quyết của các nghiên cứu đã có và hướng
nghiên cứu của đề tài. 60T . 18
60T CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 20
60T 2.1. Đối tượng nghiên cứu 60T . 20
60T 2.2. Giới thiệu chung về hồ Núi Cốc 60T 20
60T 2.2.1. Điều kiện tự nhiên 60T . 20
60T 2.2.2. Đặc điểm kinh tế xã hội 60T . 21
60T 2.3. Các phương pháp nghiên cứu 60T . 22
60T 2.3.1. Vị trí và thời gian lấy mẫu 60T . 22
60T 2.3.2 Phương pháp thu mẫu và cố định mẫu 60T . 23
60T 2.3.3. Phương pháp phân tích mẫu 60T 25
60T 2.2 Phương pháp thu thập các số liệu về chất lượng nước thải từ các nguồn
thải trong lưu vực 60T 28
60T 2.3 Phương pháp xử lý số liệu 60T 28
60T CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU . 29
60T 3.1 Hiện trạng chất lượng nước qua các chỉ tiêu hóa lý và chất rắn lơ lửng 60T . 29
60T 3.1.1 Nhiệt độ 60T . 29
60T 3.1.2 pH 60T . 30
60T 3.1.3 Hàm lượng oxy hòa tan (DO) 60T 31

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT

60T 3.1.4. Độ dẫn điện 60T 32
60T 3.1.5. Tổng chất rắn hòa tan 60T . 33
60T 3.2. Hiện trạng chất lượng nước qua các chỉ tiêu dinh dưỡng 60T 34
60T 3.2.1. Muối amôni NH R 4 RP
+
P60T . 34
60T 3.2.2. Muối nitrit NO R 2 RP
-
P60T . 35
60T 3.2.3. Muối nitrat NO R 3 RP
-
P60T 36
60T 3.2.4. Hàm lượng PO R 4 RP
3-
P60T . 37
60T 3.2.5. Hàm lượng SiO R 2 R60T 38
60T 3.2.6. Biến động hàm lượng chlorophyll 60T 39
60T 3.3. Xác định các yếu tố môi trường liên quan đến sự biến động thành phần
loài cũng như biến động số lượng *** độc. 60T 43
60T 3.3.1. Biến động Thành phần loài và mật độ thưc vật nổi theo thời gian 60T 43
60T 3.3.2 Biến động thành phần loài và số lượng *** theo thời gian tại hồ
Núi Cốc. 60T 46
60T 3.3.3 Diễn biến *** độc theo không gian, thời gian nghiên cứu 60T 52
60T 3.3.4. *** trong mối tương quan với các yếu tố môi trường. 60T . 62
60T 3.4. Biến động hàm lượng microcystin trong nước hồ Núi Cốc 60T 65
60T CHƯƠNG 4: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUỒN THẢI TỚI CHẤT LƯỢNG
NƯỚC HỒ VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG
NƯỚC HỒ . 68
60T 4.1 Các nguồn chất thải chính vào hồ 60T 68
60T 4.1.1. Nước thải sinh hoạt 60T . 68
60T 4.1.2 Nước thải sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản và du lịch-
dịch vụ 60T 68
60T 4.1.3 Nước thải canh tác nông/lâm nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản 60T 70
60T 4.2 Đánh giá chất lượng các nguồn thải trong lưu vực 60T 73
60T 4.2.1 Chất lượng nước thải canh tác nông/lâm nghiệp trong lưu vực 60T . 73
60T 4.2.2 Chất lượng nước thải sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản
và du lịch – dịch vụ trong lưu vực 60T 77
60T 4.2.3 Các chất dinh dưỡng từ nước thải sinh hoạt 60T 80
60T 4.3 Những ảnh hưởng chung của các nguồn tải đến chất lượng nước hồ 60T 81
60T 4.4 Đề xuất một số biện pháp quản lý chất lượng nước hồ Núi Cốc 60T 84
60T 4.4.1 Những cơ sở khoa học và thực tiễn cho đề xuất biện pháp 60T 84
60T 4.4.2 Đề xuất các biện pháp quản lý và bảo vệ chất lượng nước 60T . 87

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT



60T 4.4.2.1 Quản lý tổng hợp tài nguyên nước nhằm đảm bảo khối lượng
nước cho các nhu cầu sử dụng 60T . 87
60T 4.4.2.2 Quản lý các nguồn gây ô nhiễm chất lượng nước 60T . 88
60T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60T 92
60T TÀI LIỆU THAM KHẢO 60T 94




Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT

Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang

60TU Bảng 3.1: Phân loại dinh dưỡng một số hồ, suối, sông và các vùng biển U60T
60TU (Dodd và cs, 1998) U60T 41
60TU Bảng 3.2: Phân loại mức độ ô nhiễm dinh dưỡng (Trần Hiếu Nhuệ và cs, 1994) U60T . 42
60TU Bảng 3.3: Thành phần *** hồ Núi cốc trong thời gian nghiên cứu U60T . 47
60TU Bảng 3.4: Mối tương quan Pearson giữa *** và các thông số môi trường U60T
60TU tại hồ Núi Cốc. U60T 64
60TU Bảng 4.1: Diện tích các loại rừng trong lưu vực U60T 71
60TU Bảng 4.2: Sản lượng một số loại nông sản trong lưu vực năm 2004 (tấn) U60T 72
60TU Bảng 4.3: Sản lượng thuỷ sản của tỉnh Thái Nguyên năm 2004 U60T 73
60TU Bảng 4.4: Các chỉ tiêu hóa lý của các mẫu nước thải nông nghiệp U60T 74
60TU Bảng 4.5: Kết quả các chỉ tiêu hoá lý trung bình của các mẫu nước thải sản xuất –
dịch vụ trong lưu vực U60T 77
60TU Bảng 4.6: Giá trị dinh dưỡng của nước mặt Hồ Núi Cốc chịu ảnh hưởng trực tiếp
của nước thải khu khách sạn. U60T 82
60TU Bảng 4.7: Tải lượng N và P từ các nguồn phát thải khác nhau trong lưu vực U60T
60TU hồ Núi Cốc U60T 83


Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường


DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
60TU Hình 2.1: Vị trí các điểm lấy mẫu tại hồ Núi Cốc U60T 22
60TU Hình 3.1: Phân bố nhiệt độ trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 - 2011 U60T . 29
60TU Hình 3.2: Phân bố pH trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 -2011 U60T 30
60TU Hình 3.3: Phân bố nồng độ DO trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 - 2011 U60T 32
60TU Hình 3.4: Phân bố độ dẫn điện trung bình hồ Núi cốc từ năm 2009 - 2011 U60T 32
60TU Hình 3.5: Phân bố TDS trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 - 2011 U60T 33
60TU Hình 3.6: Phân bố nồng độ NH4+ trung bình hồ Núi cốc từ năm 2009 - 2011 U60T . 34
60TU Hình 3.7: Phân bố nồng độ NO2- trung bình hồ Núi cốc từ năm 2009 - 2011 U60T 36
60TU Hình 3.8: Phân bố nồng độ NO3- trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 - 2011 U60T . 36
60TU Hình 3.9: Phân bố nồng độ P- PO UR 4 RP
3
PU - trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 - 2011 U60T 37
60TU Hình 3.10: Phân bố nồng độ Si- SiO2 trung bình hồ Núi Cốc từ năm 2009 – 2011 U60T 39
60TU Hình 3.11: Hàm lượng Chl-a tại hồ Núi Cốc theo thời gian 2009-2011 U60T 40
60TU Hình 3.12: Hàm lượng Chl-a tại 3 hồ trong năm 2011 U60T 40
60TU Hình 3.13: Biến động tế bào thực vật nổi tại hồ Núi Cốc năm 2009 - 2011 U60T 44
60TU Hình 3.14: Biến động tế bào thực vật nổi hồ Núi Cốc theo mùa từ 2009 đến 2011 U60T 45
60TU Hình 3.15: Mật độ tế bào trung bình giữa các ngành tảo trong hồ Núi Cốc U60T 46
60TU Hình 3.16: Tỷ lệ các chi *** hồ Núi Cốc U60T 48
60TU Hình 3.17: Biến động tế bào *** tại hồ Núi Cốc năm 2009 - 2011 U60T 49
60TU Hình 3.18: Biến động tế bào *** hồ Núi Cốc theo mùa từ năm 2009 - 2011 U60T . 50
60TU Hình 3.19: Biến động tế bào *** trung bình giữa các điểm nghiên cứu U60T . 51
60TU Hình 3.20: Tập đoàn Microcystis wesenbergii trong tự nhiên với sự sắp xếp ngẫu
nhiên của các tế bào trong chất nhầy trong suốt U60T . 53
60TU Hình 3.21: Tập đoàn M. botrys trong tự nhiên tại hồ Núi Cốc U60T 54
60TU Hình 3.22: Tập đoàn Microcystis panniformis (a) và Microcystis protocystis (b)
trong tự nhiên tại hồ Núi Cốc U60T 55
60TU Hình 3.23: Tập đoàn M. aeruginosa trong tự nhiên tại hồ Núi Cốc (a) và tập đoàn
M.flos-aquae bao quanh bởi Pseudoanabeana trong tự nhiên tại hồ Núi Cốc (b) U60T 55
60TU Hình 3.24: Mật độ trung bình *** độc Microcystis trong hồ Núi Cốc U60T 57

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT
Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường

60TU Hình 3.25: Biến động tế bào *** độc Microcystis tại hồ Núi Cốc năm 2009 - 2011 U60T
. 57
60TU Hình 3.26: Mật độ trung bình *** độc Microcystis giữa các điểm thu mẫu U60T . 59
60TU Hình 3.27: Biến độ tế bào *** độc Microcystis tại hồ Núi Cốc theo mùa U60T 60
60TU Hình 3.28: Mật độ *** độc tại hồ Núi Cốc và hồ Tây năm 2011 U60T 62
60TU Hình 3.29: Phân tích hợp phần (Principal Component Analysis) dựa trên các thông
số thuỷ lý, thuỷ hoá và thủy sinh tại hồ Núi Cốc 4/2009-11/2011. U60T 63
60TU Hình 4.1: Các chỉ tiêu hoá lý nước thải canh tác nông nghiệp lưu vực hồ Núi Cốc U60T 74
60TU Hình 4.2: Hàm lượng một số kim loại nước thải canh tác nông nghiệp U60T 75
60TU Hình 4.3: Hàm lượng một số chất dinh dưỡng trong nước thải canh tác nông nghiệp
trong lưu vực hồ Núi Cốc U60T 77
60TU Hình 4.4: Một số chỉ tiêu hoá lý trung bình của các mẫu nước thải sản xuất công
nghiệp – dịch vụ trong lưu vực U60T . 78
60TU Hình 4.5: Giá trị trung bình của hàm lượng các chất dinh dưỡng của các mẫu nước
thải sản xuất công nghiệp – dịch U60T . 78
60TU Hình 4.6: Giá trị trung bình của hàm lượng các kim loại nặng của các mẫu nước
thải sản xuất công nghiệp –dịch vụ U60T . 79
60TU Hình 4.7: Giá trị trung bình của BOD và COD trong các mẫu nước thải sản xuất –
dịch vụ U60T . 80


Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT

Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DVDL : Dịch vụ du lịch
ĐTVKL : Độc tố vi khuẩn Lam
KTKS : Khai thác khoáng sản
NOD : Nodularin
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
TDS : Tổng chất rắn hòa tan
TVN : Thực vật nổi
TVPD : Thực vật phù du
TVTS : Thực vật thủy sinh
*** : Vi khuẩn Lam
VLXD : Vật liệu xây dựng
UBND : Ủy ban nhân dân














Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT Luận văn Thạc sỹ Ngành: Khoa học Môi trường

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn
chân thành tới: TS. Dương Thị Thủy, cán bộ nghiên cứu Viện Công nghệ môi
trường và PGS,TS Lê Đình Thành, giảng viên Trường Đại học Thủy Lợi, đã trực
tiếp hướng dẫn tôi rất tận tình, cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện, hoàn thành luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Lãnh đạo Khoa Môi trường,
trường Đại học Thủy lợi, cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa, trong trường đã dạy
cho tôi những kiến thức, kỹ năng quan trọng.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới Lãnh đạo Phòng Thủy sinh học môi
trường, Lãnh đạo Viện Công nghệ môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được
học tập và nghiên cứu.
Tôi chân thành cảm ơn đồng nghiệp của tôi, những cán bộ của Phòng Thủy
sinh học Môi trường đã giúp đỡ và ủng hộ để tôi hoàn thành tốt luận văn.
Tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi trong
thời gian qua.
Hà Nội, tháng 6 năm 2012
Học viên


Vũ Thị Nguyệt

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT


Luận văn Thạc sỹ 1 Ngành: Khoa học Môi trường

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết và ý nghĩa của đề tài nghiên cứu
Ở Việt Nam v 64T iệc gia tăng dân số, phát triển các ngành công nghiệp, nông
nghiệp đã và đang làm gia tăng nguồn dinh dưỡng đáng kể trong các thủy vực. Khi
nguồn nước mặt giàu dinh dưỡng đặc biệt là phốt pho thường dẫn đến sự thay đổi
của quần xã thực vật nổi và quần xã có xu hướng thống trị bởi vi khuẩn lam (hay
còn gọi là hiện tượng nở hoa của nước). “Nở hoa” của vi khuẩn lam (***) gây ảnh
hưởng xấu đến chất lượng nước như gây mùi khó chịu, làm giảm, thậm chí làm cạn
kiệt hàm lượng ôxy hòa tan trong nước, làm giảm đa dạng sinh học và gây tắc
nghẽn các hệ thống cấp nước. Ngoài ra, vi khuẩn lam có khả năng sản sinh các chất
có độc tố 64T được xếp vào loại các hợp chất rất độc có nguồn gốc sinh học. Sự có mặt



các chất có độc tố này trong các thủy vực phục vụ cung cấp nước nuôi trồng thủy
sản và nước sinh hoạt là một mối nguy hiểm tiềm tàng đối với sức khỏe con người,
thủy sản và động vật nuôi trong lưu vực.
Trong các hồ chứa của nước ta, hồ Núi Cốc thuộc lưu vực sông Công, có
diện tích mặt nước vào loại trung bình (2500 ha ứng với mức nước dâng bình
thường), diện tích hứng nước của lưu vực đến tuyến đập chính là 535km P
2
P , hồ chứa
với dung tích đạt 175,5 triệu m P
3
P , dung tích hoạt động là 168 triệu m P
3
P . Theo QĐ số
234/TTg ngày 6/10/1971 của Thủ tướng chính phủ, Hồ Núi Cốc có các nhiệm vụ
chính:
- Cấp nước sinh hoạt cho cộng đồng dân cư thành phố Thái Nguyên
- Cấp nước cho các hoạt động công nghiệp khu vực thành phố Thái Nguyên
- Tưới cho 12.000 ha ruộng lúa của các huyện Phổ Yên, Đồng Hỷ và Phú Bình,
kết hợp nuôi cá và làm du lịch. Hiện nay còn có thêm thủy điện với công suất lắp
máy 1,5 MW.
Khác với những thuỷ vực nhân tạo lớn như hồ Hoà Bình, Thác Bà được
xây dựng với mục đích chính là thuỷ điện. Hồ Núi Cốc là hồ nhân tạo có diện tích
vừa phải để điều tiết và thực hiện chức năng cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu, nuôi

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT

Luận văn Thạc sỹ 2 Ngành: Khoa học Môi trường

trồng thuỷ sản và du lịch. Loại thuỷ vực này có ở hầu khắp các tỉnh trong nước, bởi
vậy tính điển hình của hồ Núi Cốc rất lớn, hơn nữa, với sự phát triển kinh tế xã hội
hiện nay của khu vực, vai trò và ý nghía của thuỷ vực này càng được coi trọng.
Theo các nghiên cứu gần đây chất lượng môi trường nước và hệ sinh thái hồ
Núi Cốc đã và đang bị suy giảm. Các kết quả khảo sát trong những năm gần đây
cho thấy môi trường nước hồ đã xuất hiện các yếu tố gây phì dưỡng: hàm lượng
nitrat và phốtphát trong nước hồ tương đối cao [16,17]. Đối với hồ chứa được xây
dựng đa mục đích như hồ Núi Cốc, nếu bị phú dưỡng thì sự phát triển mạnh của
thực vật phù du (TVPD) nói chung và tảo độc nói riêng rất dễ xảy ra và khi đó quá
trình xử lý để cung cấp nước uống sẽ gặp nhiều khó khăn hơn cả về kinh tế và công
nghệ. Những nghiên cứu sơ bộ đầu tiên về thực vật nổi tại hồ cho thấy *** độc,
đặc biệt là chi Microcystis xuất hiện thường xuyên. Đôi khi chúng tạo nên hiện
tượng nở rộ thực vật nổi với mật độ tế bào có thể đạt tới 5,6 x 10 P
5
P tế bào.L P
-1
P [6].
Vì vậy việc “nghiên cứu hiện trạng môi trường nước, biến động thành phần
loài *** độc trong hồ Núi Cốc và giải pháp xử lý” là cần thiết và cấp bách hiện
nay. Đây là cơ sở khoa học cho việc quản lý, giảm thiểu sự có mặt cũng như tác
động xấu của *** độc tới môi trường, nuôi trồng thủy sản và sức khỏe của con
người của hồ chứa nói trên, cũng như các hồ chứa loại vừa và lớn ở miền Bắc Việt
Nam.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài luận văn
- Đưa ra được hiện trạng và diễn biến chất lượng nước của hồ Núi Cốc.
- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến biến động thành phần loài, số
lượng *** độc trong mối liên quan với điều kiện môi trường.
- Đề xuất một số biện pháp quản lý chất lượng nước hồ Núi Cốc có tính thực
tế và khả thi.



Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT

Luận văn Thạc sỹ 3 Ngành: Khoa học Môi trường

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Thực vật phù du trong đó có nhóm *** và ***
độc tại hồ Núi Cốc.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trong thời gian từ năm 2009 đến năm
2010
4. Phương pháp nghiên cứu và công cụ sử dụng
* Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp tổng hợp,phân tích số liệu: thu thập số liệu hiện có liên quan
đến đề tài, thu thập tất cả các số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực
nghiên cứu, hiện trạng khai thác sử dụng nước và các nguồn thải.
- Phương pháp điều tra khảo sát thực địa: nhằm thu thập số liệu về hiện
trạng chất lượng nước và số liệu về thành phần, mật độ thực vật nổi và *** độc.
- Phương pháp phân tích thống kê: ứng dụng phương pháp phân tích thống
kê, phương pháp phân tích tương quan .v.v. để xử lý số liệu, nghiên cứu mối quan hệ
giữa các yếu tố trong quá trình làm luận văn.
- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến các chuyên gia trong đánh giá
ảnh hưởng của các yếu tố môi trường tới sự phát triển của *** độc và đề xuất các
giải pháp quản lý bền vững tài nguyên nước hồ Núi Cốc
* Công cụ ứng dụng:
- Tin học: sử dụng tin học trong tính toán cho kết quả nhanh hơn, chính xác
hơn.
5. Nội dung của luận văn tập trung vào 4 nội dung như sau:
1. Khảo sát và đánh giá hiện trạng chất lượng nước hồ Núi Cốc.

Học viên: Vũ Thị Nguyệt Lớp: CH18MT

Luận văn Thạc sỹ 4 Ngành: Khoa học Môi trường

2. Xác định các yếu tố môi trường liên quan đến sự biến động thành phần
loài cũng như biến động số lượng *** độc.
3. Ảnh hưởng của các nguồn thải trong lưu vực tới chất lượng nước hồ.
4. Đề xuất một số giải pháp quản lý chất lượng nước hồ Núi Cốc.
Với 4 nội dung như trên, ngoài phần mở đầu và phần kết luận luận văn còn
có 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu vi khuẩn lam và giải pháp ngăn ngừa, xử lý.
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3: Kết quả nghiên cứu
Chương 4: Ảnh hưởng của các nguồn thải tới chất lượng nước hồ và đề xuất một số
biện pháp quản lý chất lượng nước hồ