Khóa luận Nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá vai trò của một số loài thực vật thuỷ sinh và đề xuất giải pháp sinh học nhằm cải thiện chất lượng môi trường nước sông Nhuệ

ộ nhiệt tình của nhiều cơ quan, tổ chức, cá nhân, bạn bè và đồng nghiệp. Nhân dịp này tôi xin gửi lời cám ơn chân thành về sự quan tâm quý báu đó. Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Xuân Tuấn - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường, TS Đinh Thái Hưng- Trung tâm Dự báo Khí tượng Thuỷ văn trung ương, đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, cung cấp cho tôi nhiều tư liệu quý, góp ý hoàn thiện Luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và các thầy cô giáo Viện Khí tượng Thuỷ văn và Biến đổi khí hậu, Phòng Khoa học, Đào tạo và Hợp tác quốc tế, Trung tâm Nghiên cứu Môi trường, Bộ môn Quản lý Tài nguyên và Môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ, góp ý cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện Luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Phòng Phân tích Tổng hợp, Viện Địa lý, Phòng Thực vật, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật – Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam, Phòng Thí nghiệm Phân tích Môi trường, Bộ môn Thực vật học, Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, đã giúp đỡ, phối hợp giám định loài thực vật, phân tích chất lượng nước, chất lượng trầm tích, cấu trúc tế bào thực vật, thực nghiệm nuôi trồng các thuỷ sinh thực vật làm cơ sở khoa học trong việc hoàn thành Luận án. Tôi xin cảm ơn Tổng cục Môi trường, Trung tâm quan trắc môi trường đã cung cấp cho tôi các tài liệu, số liệu quý báu trong việc hoàn thiện Luận án. Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn tới các bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận án. Tôi xin trân trọng cám ơn về tất cả sự giúp đỡ quý báu đó! Tác giả Luận án Vũ Thị Phương Thảo iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................i LỜI CÁM ƠN...........................................................................................................ii MỤC LỤC............................................................................................................ iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT........................................................................................................................ vii DANH MỤC BẢNG............................................................................................. ix DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. xii MỞ ĐẦU...............................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài....................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu..........................................................................................2 3. Nội dung nghiên cứu .........................................................................................3 4. Quan điểm nghiên cứu, cách tiếp cận của Luận án...........................................3 5. Giả thuyết khoa học của Luận án......................................................................4 6. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................4 7. Những đóng góp mới.........................................................................................4 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn...........................................................................5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU..................................................................7 1.1. Hiện trạng ô nhiễm sông trên thế giới và ở Việt Nam.....................................7 1.1.1. Trên thế giới..............................................................................................7 1.1.2. Ở Việt Nam................................................................................................9 1.2. Nghiên cứu sử dụng TVTS xử lý ô nhiễm nước............................................12 1.2.1. Cơ sở khoa học của biện pháp sử dụng TVTS xử lý ô nhiễm nước...........13 1.2.1.1. Các chất ô nhiễm là các chất vô cơ .................................................................................................. 13 1.2.1.2. Các chất ô nhiễm là các chất hữu cơ................................................................................................ 16 1.2.2. Tiêu chuẩn loài thực vật sử dụng để xử lý ô nhiễm nước ......................... 16 1.2.3. Ưu điểm và hạn chế của biện pháp sử dụng TVTS để xử lý ô nhiễm nước17 1.2.4. Các nghiên cứu về xử lý ô nhiễm nước bằng TVTS và tình hình nghiên cứu sử dụng các loài TVTS thuỷ trúc, rau muống, rau ngổ trâu cải tạo nước ô nhiễm ...............................................................................................................19 iv 1.2.5. Nghiên cứu xử lý TV sau khi sử dụng để xử lý nước ô nhiễm .................. 25 1.3. Đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội vùng lưu vực sông Nhuệ........................... 26 1.3.1. Đặc điểm tự nhiên vùng lưu vực sông Nhuệ ............................................26 1.3.1.1. Vị trí địa lý và diện tích...................................................................................................................... 26 1.3.1.2. Đặc điểm địa hình ...............................................................................................................................28 1.3.1.3. Đặc điểm khí hậu, thủy văn...............................................................................................................29 1.3.2. Đặc điểm kinh tế xã hội vùng lưu vực sông Nhuệ và ảnh hưởng của phát triển kinh tế- xã hội đến nguồn tài nguyên nước sông Nhuệ..............................31 1.3.2.1. Dân số và ảnh hưởng của quy mô dân số lớn đến nguồn tài nguyên nước sông Nhuệ ............ 31 1.3.2.2. Sự phát triển kinh tế khu vực sông Nhuệ và những ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Nhuệ ...................................................................................................................................................................... 32 CHƯƠNG 2: PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG,THỜI GIAN, NỘI DUNG, CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............................................................................36 2.1. Phạm vi, đối tượng và thời gian nghiên cứu................................................. 36 2.1.1. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 36 2.1.2. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................36 2.1.3. Thời gian nghiên cứu .............................................................................36 2.2. Nội dung và quy trình nghiên cứu...............................................................36 2.2.1. Nội dung nghiên cứu.............................................................................................................................. 36 2.2.1. Các bước nghiên cứu của Luận án.......................................................................................................37 2.3. Quan điểm, cách tiếp cận của luận án .......................................................... 38 2.3.1. Quan điểm nghiên cứu ...........................................................................38 2.3.1.1. Quan điểm hệ thống và tổng hợp...................................................................................................... 38 2.3.1.2. Quan điểm phát triển bền vững........................................................................................................ 38 2.3.2. Các cách tiếp cận khoa học.....................................................................39 2.3.2.1. Tiếp cận hệ sinh thái...........................................................................................................................39 2.3.2.2. Tiếp cận sử dụng khôn khéo đất ngập nước...................................................................................40 2.4. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................40 2.4.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa....................................... 40 2.4.1.1. Lập kế hoạch trước khi khảo sát ngoài hiện trường.......................................................................40 2.4.1.2. Khảo sát ngoài thực địa.....................................................................................................................43 2.4.1.3. Phân tích đánh giá tính đa dạng hệ thực vật.................................................................................... 43 2.4.1.4. Lấy mẫu nước sông.............................................................................................................................43 2.4.1.5. Lấy mẫu trầm tích sông...................................................................................................................... 44 2.4.1.6. Lấy mẫu thực vật.................................................................................................................................44 2.4.2. Nhóm phương pháp trong phòng thí nghiệm ...........................................46 2.4.2.1. Phân tích thành phần chất lượng mẫu nước .................................................................................... 46 v 2.4.2.2. Phân tích thành phần chất lượng mẫu trầm tích .............................................................................46 2.4.2.3. Phân tích thành phần một số chất trong mẫu thực vật và hình thái giải phẫu của thân, lá, rễ ............................................................................................................................................................................ 47 2.4.2.4. Cải thiện chất lượng nước bằng các thực vật thuỷ sinh.................................................................50 2.4.3.Phương pháp điều tra, thu thập thông tin, kế thừa tài liệu ........................52 2.4.4. Phương pháp xây dựng các mô hình sử dụng thực vật cho giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước.....................................................................................54 2.4.5. Phương pháp chuyên gia......................................................................... 54 2.4.6. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu....................................................54 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..............................57 3.1. Chất lượng nước sông Nhuệ trong thời gian nghiên cứu..............................57 3.1.1.Chất lượng nước sông Nhuệ qua các thông số vật lý.................................57 3.1.2. Chất lượng nước sông Nhuệ qua các thông số gây phú dưỡng nguồn nước ................................................................................................................. 59 3.1.3. Chất lượng nước sông Nhuệ qua các thông số ô nhiễm chất hữu cơ, vi sinh: ................................................................................................................. 61 3.1.4.Chất lượng nước sông Nhuệ qua các thông số KLN: ................................62 3.2. Chất lượng trầm tích sông Nhuệ trong thời gian nghiên cứu .......................63 3.2.1. Tính chất hoá lý của các mẫu trầm tích sông Nhuệ..................................63 3.2.2. Hàm lượng các kim loại nặng trong các mẫu trầm tích sông Nhuệ ..........63 3.3. Sự đa dạng thực vật thuỷ sinh bậc cao có mạch lưu vực sông Nhuệ và khả năng sử dụng thực vật thuỷ sinh LVS Nhuệ để xử lý ô nhiễm nước ...................69 3.4. Thực nghiệm đánh giá vai trò của các sinh vật thuỷ sinh trong quá trình cải thiện chất lượng nước và trầm tích sông Nhuệ..............................................73 3.4.1. Chất lượng nước và trầm tích sông Nhuệ sử dụng cho thực nghiệm ........ 74 3.4.2. Sự tăng trưởng, phát triển, thay đổi về thành phần vật chất trong mô của các loài TVTS ...................................................................................................76 vi 3.4.2.1. Cấu tạo giải phẫu và sự thay đổi tế bào, khả năng tăng trưởng, thành phần vật chất của cây thuỷ trúc sau thí nghiệm.............................................................................................................................. 76 3.4.2.2. Cấu tạo giải phẫu và sự thay đổi tế bào, khả năng tăng trưởng, thành phần vật chất của cây rau muống sau thí nghiệm...........................................................................................................................90 3.4.2.3. Cấu tạo giải phẫu và sự biến đổi tế bào, khả năng tăng trưởng, thành phần vật chất của của cây ngổ trâu sau thí nghiệm......................................................................................................................103 3.4.3. Diễn biến các yếu tố chất lượng nước và trầm tích sông Nhuệ trong và sau quá trình trồng các thuỷ sinh thực vật ...................................................... 115 3.4.4.1. Diễn biến của các yếu tố chất lượng nước.....................................................................................116 3.4.3.2. Diễn biến của các yếu tố chất lượng trầm tích..............................................................................126 3.4.3.2. Sự cân bằng vật chất các chất ô nhiễm ở các bể thí nghiệm.......................................................128 3.5. Các nguồn thải gây ô nhiễm đoạn sông Nhuệ từ Cầu Tó tới Cống Thần và công tác quản lý nhà nước về môi trường lưu vực sông.................................... 132 3.5.1. Hiện trạng các nguồn thải vào đoạn sông Nhuệ từ Cầu Tó tới Cống Thần132 3.5.1.1. Nguồn thải sinh hoạt.........................................................................................................................132 3.5.1.2. Nguồn thải công nghiệp và làng nghề............................................................................................132 3.5.1.3. Nguồn thải nông nghiệp ...................................................................................................................133 3.5.1.4. Nguồn thải y tế ..................................................................................................................................133 3.5.1.5. Nguồn chất thải rắn...........................................................................................................................134 3.5.2. Công tác quản lý nhà nước về môi trường lưu vực sông........................ 134 3.5.2.1. Hệ thống văn bản pháp luật bảo vệ môi trường............................................................................134 3.5.2.2. Cơ cấu tổ chức và quản lý nhân sự.................................................................................................136 3.5.2.3. Năng lực và trình độ chuyên môn của đội ngũ cán bộ quản lý môi trường .............................137 3.5.2.4. Các hoạt động quản lý môi trường ở đoạn sông từ Cầu Tó tới Cống Thần .............................138 3.5.2.5. Hệ thống quan trắc và giám sát môi trường ..................................................................................138 3.6. Đề xuất các giải pháp nhằm cải thiện chất lượng nước, bảo vệ phát triển hệ sinh thái sông Nhuệ........................................................................................... 139 3.6.1. Cơ sở khoa học đề xuất các giải pháp .................................................... 139 3.6.2. Các giải pháp về luật pháp và chính sách............................................... 140 3.6.3. Các giải pháp về tuyên truyền và huấn luyện ......................................... 141 3.6.4. Các giải pháp về kỹ thuật....................................................................... 141 3.6.4.1. Các giải pháp vật lý nhằm cải thiện chất lượng nước sông Nhuệ..............................................141 3.6.4.2. Giải pháp sinh học nhằm cải thiện chất lượng nước sông Nhuệ................................................142 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ............................................................................... 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 156 vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt APHA American Public Health Hiệp Hội sức khoẻ Hoa kỳ Asociation AWWA American Water Works Hiệp hội nước Hoa kỳ Asociation BTNMT Ministry of Natural Resources Bộ Tài nguyên và Môi trường and Environment BOD5 The 5 day biochemical oxygen Nhu cầu ôxy sinh hóa trong 5 demand ngày COD Chemical oxygen demand Nhu cầu ôxy hóa học CON Pollutant Chất ô nhiễm EC Electricity Conductivity Độ dẫn điện FAO Food and Algriculture Tổ chức Nông Lương thế giới Organization GTGH Limited value Giá trị giới hạn KLN Heavy metal Kim loại nặng KCN Industrial Zone Khu công nghiệp KCX Manufacturing area Khu chế xuất LVS River Basin Lưu vực sông m Biomass Sinh khối QCVN Vietnamese standard Quy chuẩn Việt Nam P Biomass productivity Năng suất sinh học ppm parts per million Một phần triệu TF Translocation factor Hệ số vận chuyển TLK Fry weight Trọng lượng khô TLT Fresh weight Trọng lượng tươi TDS Total dissolved solids Tổng chất rắn hòa tan viii Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt t1 Time to start the experiment Thời điểm bắt đầu thí nghiệm t2 Time to end the experiment Thời điểm kết thúc thí nghiệm TN Total nitrogen Tổng nitơ TP Total phosphorus Tổng phốtpho TNG Experiment Thí nghiệm TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng TV Plant Thực vật TVTS Aquatic plants Thực vật thủy sinh WHO World Health Organization Tổ chức Y tế thế giới ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các nguồn ô nhiễm sông và các chất ô nhiễm chính ở các hệ thống sông Cầu, Nhuệ -Đáy, Đồng Nai.....10 Bảng 1.2. Vai trò của thực vật thuỷ sinh trong hệ sinh thái nước ... .19 Bảng 1.3. Phân bố diện tích trong lưu vực sông Nhuệ ................................................27 Bảng 1.4. Hiện trạng sử dụng nước sông Nhuệ..........................................................33 Bảng 2.1. Các đợt thí nghiệm và thời gian thí nghiệm................................................36 Bảng 2.2. Các vị trí lấy mẫu nước, mẫu trầm tích và mục đích lẫy mẫu ......................41 Bảng 2.3. Các chỉ tiêu phân tích mẫu nước và phương pháp phân tích........................46 Bảng 2.4. Các chỉ tiêu phân tích mẫu trầm tích và phương pháp phân tích ..................46 Bảng 2.5. Các chỉ tiêu phân tích mẫu sinh vật và phương pháp phân tích thành phần các chất trong các mô rễ, thân, lá thực vật .......................................................................47 Bảng 3.1. Các loài TVTS có mạch khu vực sông Nhuệ và số đợt bắt gặp trong các chuyến khảo sát thực địa......66 Bảng 3.2. Các thông số chất lượng nước của các mẫu nước sông nhuệ dùng cho thí nghiệm nuôi trồng các thuỷ sinh thực vật (thời gian ngày 30/3 /2015 đến 18/4/ 2015) .70 Bảng 3.3. Các thông số chất lượng trầm tích của các mẫu nước sông Nhuệ dùng cho thí nghiệm nuôi trồng các thuỷ sinh thực vật (thời gian ngày 30/3 /2015 đến 18/4/ 2015) .71 Bảng 3.4. Kích thước các tế bào ở thân cây Thuỷ trúc trước và sau thí nghiệm.75 Bảng 3.5. Sự tăng trưởng của cây Thuỷ trúc trước và sau thời gian thí nghiệm............76 Bảng 3.6. Sinh khối và năng suất của cây Thuỷ trúc trước, giữa và sau thí nghiệm..... 82 Bảng 3.7. Hàm lượng các KLN trong các mô thực vật và TF đối với các KLN của Thuỷ trúc .........................................................................................................................79 Bảng 3.8. Hiệu quả hấp thụ các chất ô nhiễm sông Nhuệ của cây Thuỷ trúc................87 Bảng 3.9. Kích thước các tế bào ở thân cây Rau muống trước và sau thí nghiệm.........86 Bảng 3.10. Chiều dài của cây Rau muống trước và sau thời gian thí nghiệm ...............95 Bảng 3.11. Sinh khối và năng suất của cây Rau muống trước và sau thí nghiệm..........88 x Bảng 3.12. Hàm lượng các KLN trong các mô TV và TF đối với các KLN của Rau muống.....................................................................................................................90 Bảng 3.13. Hiệu quả hấp thụ các chất ô nhiễm sông Nhuệ của cây Rau muống ...........91 Bảng 3.14. Kích thước các tế bào ở thân cây Ngổ trước và sau thí nghiệm..................97 Bảng 3.15. Chiều dài của cây Ngổ trâu trước và sau thời gian thí nghiệm .................108 Bảng 3.16. Sinh khối và năng suất của cây Ngổ trâu trước và sau thí nghiệm..............98 Bảng 3.17. Hàm lượng các KLN trong các mô TV và TF đối với các KLN của cây Ngổ trâu .......................................................................................................................111 Bảng 3.18. Hiệu quả hấp thụ các chất ô nhiễm sông Nhuệ của cây Ngổ trâu .............101 Bảng 3.19. Sự tăng giảm hàm lượng các chất ô nhiễm trong trầm tíchở các bể thí nghiệm...114 Bảng 3.20.Bảng cân bằng vật chất đối với các chất ô nhiễm là hợp chất của nitơ ...115 Bảng 3.21.Bảng cân bằng vật chất đối với các chất ô nhiễm là hợp chất của photpho.116 Bảng 3.21. Bảng cân bằng vật chất đối với chất ô nhiễm là KLN Fe...117 Bảng 3.22. Bảng cân bằng vật chất đối với các chất ô nhiễm là KLN Zn.....118 Bảng 3.23. Danh sách các loài thực vật đất ngập nước trong khu vực nghiên cứu có khả năng xử lý ô nhiễ̃m môi trường nước ......................................................................121 Bảng 3.24. Thời gian đạt sinh khối tối ưu của các thực vật thuỷ sinh ........................150 xi Bảng 3.25. Giải pháp sinh học tạo bè nổi trên sông- mô hình đất ngập nước với dòng chả̉y bề mặt sử dụng các loài thực vật cho mục đích xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ .............................................................................................................151 xii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Bản đồ khu vực sông Nhuệ.28 Hình 2.1. Đoạn sông nghiên cứu..................................................................... ..35 Hình 2.2. Các bước nghiên cứu của Luận án..39 Hình 2.3. Các vị trí lấy mẫu nước, mẫu trầm tích trên sông Nhuệ ........................... 42 Hình 2.4. Mẫu thực vật được dùng cho thí nghiệm...................................................45 Hình 2.5. Các bể đựng mẫu nước và trầm tích dùng cho thí nghiệm....49 Hình 2.6. Mô hình bể kính dùng cho thí nghiệm ........................................................51 Hình 2.7. Cấu trúc thí nghiệm sử dụng mẫu nước và trầm tích sông nhuệ thu từ 1 vị trí nghiên cứu.................................................................................................52 Hình 3.1. Hàm lượng DO ở các vị trí nghiên cứu trên sông Nhuệ trong giai đoạn 2013- 2015.......................................................................................................55 + Hình 3.2. Hàm lượng N- NH4 ở các vị trí nghiên cứu trên sông Nhuệ trong giai đoạn 2013- 2015..56 3- Hình 3.3. Hàm lượng P- PO4 ở các vị trí nghiên cứu trên sông Nhuệ trong giai đoạn 2013- 2015..57 Hình 3.4. Hàm lượng Cd trong trầm tích sông Nhuệ trong giai đoạn 2013 – 201561 Hình 3.5. Hàm lượng Pb trong trầm tích sông Nhuệ trong giai đoạn 2013 – 2015....62 Hình 3.6. Hàm lượng Zn trong trầm tích sông Nhuệ trong giai đoạn 2013 – 2015........63 Hình 3.7. Cấu tạo giải phẫu lá cây Thuỷ trúc.73 Hình 3.8. Cấu tạo giải phẫu thân cây Thuỷ trúc 74 Hình 3.9. Cấu tạo giải phẫu của trụ rễ cây Thuỷ trúc............................................75 xiii Hình 3.10. Hàm lượng TN và TP trung bình trong mô của Thuỷ trúc trước và sau thí nghiệm .........................................................................................................78 Hình 3.11. Hiệu quả hấp thụ các chất gây phú dưỡng nguồn nước sông Nhuệ bởi cây Thuỷ trúc trong 2 giai đoạn thí nghiệm .........................................................82 Hình 3.12. Hiệu quả hấp thụ các KLN Fe, Zn trong nước sông Nhuệ bởi cây Thuỷ trúc trong 2 giai đoạn thí nghiệm ........................................................................90 Hình 3.13. Cấu tạo giải phẫu thân cây Rau muống...............................................92 Hình 3.14. Cấu tạo giải phẫu tế bào của thân cây Rau muống...............................84 Hình 3.15. Cấu tạo giải phẫu tế bào của rễ cây Rau muống ..................................85 Hình 3.16. Cấu tạo giải phẫu trụ rễ cây Rau muống .............................................86 Hình 3.17. Hàm lượng TN và TP trung bình trong mô của Rau muống trước và sau thí nghiệm .........................................................................................................90 Hình 3.18. Hiệu quả hấp thụ các chất gây phú dưỡng nguồn nước sông Nhuệ bởi cây Rau muống trong 2 giai đoạn thí nghiệm.......................................................92 Hình 3.19. Hiệu quả hấp thụ các KLN có hàm lượng cao trong nước Fe, Zn bởi cây rau muống trong 2 giai đoạn thí nghiệm .......................................................93 Hình 3.20. Cấu tạo giải phẫu phiến lá cây Ngổ dại...............................................94 Hình 3.21. Cấu tạo giải phẫu thân cây Ngổ dại..................................................106 Hình 3.22. Cấu tạo sơ cấp rễ cây Ngổ dại............................................................96 Hình 3.23. Hàm lượng TN, TP trung bình trong mô của cây Ngổ dại trước, giữa và cuối thí nghiệm..................................................................................................99 Hình 3.24. Hiệu quả hấp thụ các chất gây phú dưỡng nguồn nước sông Nhuệ bởi cây Ngổ dại trong 2 giai đoạn thí nghiệm ..........................................................102 Hình 3.25. Hiệu quả hấp thụ các KLN có hàm lượng cao trong nước Fe, Zn bởi cây Ngổ dại trong 2 giai đoạn thí nghiệm ..........................................................103 Hình 3.26. pH trong môi trường nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm........105 Hình 3.27. EC trong môi trường nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm........105 Hình 3.28. TSS môi trường nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm...............106 Hình 3.29. Do môi trường nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm.................107 xiv Hình 3.30. Nhu cầu oxy hoá học COD trong nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm ............................................................................................................108 Hình 3.31. Nhu cầu oxy sinh học BOD5 trong nước sông nhuệ theo thời gian thí nghiệm ............................................................................................................109 Hình 3.32. Mật độ Tổng Coliform trong nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm..110 + Hình 3.33. N- NH4 trong nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm .................110 3- Hình 3.34. P- PO4 trong nước sông Nhuệ theo thời gian thí nghiệm ..................111 Hình 3.35. Hàm lượng Fe ở các giai đoạn thí nghiệm.........................................112 Hình 3.36. Hàm lượng Zn ở các giai đoạn thí nghiệm ........................................113 Hình 3.37. Mô hình đất ngập nước với dòng chảy bề mặt sử dụng thực vật thuỷ sinh cải thiện chất lượng nước sông Nhuệở đoạn sông từ Cầu Tó đến Đồng Quan126 Hình 3.38. Mô hình đất ngập nước với dòng chảy bề mặt sử dụng thực vật thuỷ sinh cải thiện chất lượng nước sông Nhuệở đoạn sông từ Đồng Quan đến Cống Thần................................................................................................................128 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Với chiều dài 72km và khoảng gần 10 triệu người sinh sống trong vùng lưu vực có diện tích 1.075km², là khu vực có mật độ dân số cao nhất cả nước, hơn một nghìn người/km2, cũng là vùng có sự phát triển kinh tế xã hội nhanh chóng kèm theo tình trạng đô thị hóa mạnh mẽ, sông Nhuệ có vai trò rất quan trọng đối với các hoạt động kinh tế trong vùng lưu vực, cũng là con sông đang phải chịu nhiều tác động tiêu cực của con người ở Việt Nam [1], [7], [20], [21]. Sông Nhuệ lấy nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc cung cấp nước tưới cho cả vùng lưu vực và là nơi đón nhận mỗi ngày đủ loại nước thải từ nước thải sinh hoạt đến nước thải làng nghề, nước thải công nghiệp, bệnh viện, dịch vụ từ Hà Nội và các vùng ven sông. Mặc dù nước sông Nhuệ có chứa lượng lớn nước thải nguy hại nhưng lại là nguồn nước tưới cấp cho hầu hết các vùng đất nông nghiệp trong vùng lưu vực và những đầm thuỷ sản ven sông. Khi sử dụng nguồn nước này làm nước tưới, bên cạnh tác dụng có lợi (tận dụng được nguồn dinh dưỡng trong nước thải), thì những nguy cơ có hại cũng là vấn đề cần phải quan tâm vì trong nguồn nước sông có lẫn nước thải này có thể có chứa các chất hữu cơ độc hại hay các vi sinh vật gây bệnh, đặc biệt cũng có thể có sự tồn tại của các kim loại nặng có hại cho cơ thể con người [70], [76]. Các kim loại nặng (KLN) có thể bắt đầu với nồng độ rất thấp tồn tại trong nước hoặc cặn lắng, sau đó được tích tụ vào các mô sống qua chuỗi thức ăn và tiềm ẩn rủi ro tích luỹ trong cơ thể con người, khi nồng độ KLN đủ lớn để gây độc. Bên cạnh đó, hàm lượng quá cao các chất hữu cơ trong nước sông gây nên tình trạng nước sông bốc mùi hôi, có màu đen, làm mất mỹ quan, cảnh quan đẹp đáng có mà một dòng sông có thể đem lại cho con người. Tình trạng suy thoái chất lượng nước bởi các chất ô nhiễm cũng làm mất dần đi các loài sinh vật có ích trong sông do không thể thích nghi được với môi trường ô nhiễm Sử dụng nước sông Nhuệ đáp ứng tiêu chuẩn nước tưới tiêu của Chính phủ là một nhu cầu cấp thiết và chính đáng của nhân dân, nhằm đảm bảo sức khoẻ cộng đồng cũng như đảm bảo mỹ quan đô thị.Hiện tại, việc khôi phục chất lượn...i. Một nguy cơ khác là KLN có thể gây hiệu ứng độc hại cho chính thực vật [26]. * Cơ chế xử lý chất ô nhiễm nhờ quá trình thoát hơi nước ở thực vật Quá trình thoát hơi nước ở thực vật là sự hấp thụ và vận chuyển các chất ô nhiễm nhờ TV cùng với sự giải phóng các chất ô nhiễm hoặc dạng biến thể của chúng vào khí quyển qua thoát hơi nước. Khi các chất hóa học được thực vật hấp thụ, một số không biến đổi mà di chuyển qua gỗ và mô thực vật, nếu các chất ô nhiễm bay hơi được thì chúng bay hơi ở dạng khí qua các mô lá, kể cả các chất hữu cơ bay hơi cũng khuếch tán nhanh qua mô thân cây và bay hơi vào khí quyển, nhưng nhìn chung, số lượng các chất bay hơi qua mô thực vật ở điều kiện thực tế là nhỏ so với lượng hấp thụ [26]. Tuy nhiên, ở những điều kiện nhất định, khi các chất bay hơi có tính độc cao và bền vững sẽ gây rủi ro cho khí quyển. Tất cả các quá trình xử lý nước ô nhiễm KLN bằng thực vật nêu trên không phải luôn luôn áp dụng riêng rẽ nhau. Để đạt được hiệu quả cao trong xử lý cần áp dụng một cách đồng thời và thích hợp. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý KLN còn phụ thuộc vào dạng tồn tại của KLN trong nước cũng như hàm lượng KLN cần xử lý trong nước nhiều hay ít. b) Các chất ô nhiễm là các hợp chất của nitơ và photpho: + - Sự hấp thụ nitơ ở dạng NH4 và NO3 bởi các loài TVTS đã được nhiều nghiên cứu công bố [68], [86]. Bèo tấm (Lemna minor) đã thể hiện được khả năng 3- + hấp thụ nitơ vô cơ qua cả rễ và tán lá. Khả năng hấp thụ PO4 và NH4 cao của lá 16 cũng đã được báo cáo cho một số thực vật ngập nước như các loài rong biển (Ruppia maritima và Zostera marina). Ngoài ra, bèo tây (Eichhornia crassipes), bèo ong (Salvinia auriculata), cây sậy (Phragmites australis) cũng thể hiện khả - + 3- năng loại bỏ nitơ và phốt pho dạng N-NO3 , N- NH4 và P- PO4 [90]. Việc loại bỏ - N-NO3 trong các hệ thống đất ngập nước tự nhiên và xây dựng xảy ra thông qua ba quá trình: sự hấp thụ bởi thực vật, vi sinh vật đồng hoá và khử nitơrat. Hầu hết các vi khuẩn khử nitơrat đòi hỏi môi trường kỵ khí và nguồn cacbon hữu cơ, chúng - chuyển đổi N-NO3 thành khí nitơ phân tử - N2[102]. Khả năng loại bỏ nitơ và photpho phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, cụ thể tỷ lệ loại bỏ các hợp chất vô cơ này được ghi nhận cao hơn trong mùa hè và thấp hơn trong mùa đông. Photpho được hấp thụ trực tiếp bởi TVTS từ dạng phosphate bởi các kênh ion hoặc lực bơm proton trong tế bào [62]. 1.2.1.2. Các chất ô nhiễm là các chất hữu cơ Tuỳ thuộc vào các tính chất hoá học của các chất ô nhiễm hữu cơ, các loài TVTS có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm bới các quá trình khuyếch tán đơn giản. Ví dụ, để thâm nhập vào một chiếc lá, chất gây ô nhiễm hữu cơ thường đi qua các lỗ khí hoặc đi qua các lớp biểu bì, được bao phủ bởi lớp biểu bì. Thực vật hấp thụ các chất ô nhiễm độc hại chủ yếu thông qua rễ và lá [89]. Quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm hữu cơ của TVTS bao gồm hai cơ chế: - Hấp thụ trực tiếp các chất ô nhiễm rồi chuyển hoá các chất này thành mô thực vật. - Giải phóng các dịch tiết và các enzym kích thích hoạt động của vi sinh vật và nâng cao kết quả của sự biến đổi của vi sinh vật trong vùng rễ (vùng gốc) Số lượng hợp chất hữu cơ bị hấp thụ bởi các loài TVTS phụ thuộc vào bản thân loài thực vật, thành phần sinh hóa của tế bào thực vật, các tính chất hóa lý của chất gây ô nhiễm như tính phân cực, tính không ưa nước, sự biến động, khối lượng phân tử [89]. 1.2.2. Tiêu chuẩn loài thực vật sử dụng để xử lý ô nhiễm nước Theo nghiên cứu của Blaylock M.J. và Huang J.W. (2000) [64], để đạt hiệu quả cao trong xử lý ô nhiễm, các loài thực vật được chọn để xử lý các chất ô nhiễm trong nước phải có những tính năng sau: - Có khả năng chống chịu với nồng độ chất ô nhiễm cao; - Có khả năng hấp thụ nhanh các chất ô nhiễm từ môi trường nước; - Có khả năng tích lũy các chất ô nhiễm trong cơ thể cao kể cả ở nồng độ thấp; - Có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ rễ lên thân và lá; 17 - Có thể chịu đựng được điều kiện môi trường nghèo dinh dưỡng hoặc phú dưỡng; - Có khả năng sinh trưởng nhanh và cho sinh khối lớn. Đây chính là điều kiện tiên quyết bởi các hoạt động làm sạch nhanh các chất ô nhiễm của thực vật là do khả năng sinh trưởng nhanh trong môi trường ô nhiễm. Bên cạnh 6 tiêu chuẩn nói trên, để thực vật được sử dụng không trở thành loài xâm lấn hay cỏ dại gây hại cho môi trường và các sinh vật khác, loài thực vật được lựa chọn phải dễ kiểm soát về giống, về khả năng lây lan, phát triển trong hệ sinh thái. 1.2.3. Ưu điểm và hạn chế của biện pháp sử dụng TVTS để xử lý ô nhiễm nước a) Ưu điểm Sử dụng TVTS để xử lý nước ô nhiễm có tính khả thi cao so với phương pháp hóa – lý truyền thống do nồng độ các chất ô nhiễm tồn tại trong môi trường nước thường không quá cao, ô nhiễm các thuỷ vực thường diễn ra trên quy mô rộng, lượng vật chất lớn nên sử dụng thực vật có khả năng bao quát còn các công nghệ khác khó thực hiện được hoặc nếu thực hiện được thì chi phí rất lớn và không thể tái sử dụng được thể tích nước sau khi xử lý. Sử dụng TVTS để xử lý nước ô nhiễm có tính thân thiện cao với môi trường. TVTS không chỉ lấy đi từ môi trường một lượng lớn các chất ô nhiễm mà chúng còn làm sạch bầu không khí nhờ quá trình quang hợp và hấp thụ các chất khí là các chất độc có trong môi trường không khí. Bộ rễ của cây ngập sâu trong nước giúp hạn chế sự lan truyền các chất ô nhiễm ra các vùng khác đồng thời cũng tạo môi trường cho sự sinh trưởng và phát triển của nhiều loài sinh vật đặc biệt là các vi sinh vật, động vật nước. Bên cạnh tính thân thiện với môi trường, sinh khối thực vật sau khi xử lý còn có thể được tái sử dụng. Từ sinh khối của thực vật có thể tạo ra nguồn phân bón vi lượng, nguồn nhiên liệu sinh học (củi đun, khí metan), tro của chúng sau có thể là nguồn nguyên liệu cung cấp các khoáng chất và có thể bổ sung vào phân bón. Sử dụng thực vật để xử lý nước ô nhiễm cũng có tính ưu việt hơn hẳn so với phương pháp hóa - lý. Công nghệ hóa lý xử lý nước ô nhiễm làm giảm khả năng tái sử dụng, tái sản xuất của nước vào các mục đích khác do trong quá trình xử lý bên cạnh những chất ô nhiễm chúng còn ảnh hưởng xấu tới hoạt tính sinh học của nước. Ví dụ, chúng phá vỡ hệ sinh thái và làm mất đi hệ vi sinh vật cộng sinh của rễ cây như vi sinh vật cố định nitơ, nấm cộng sinh, các loại nấm và cả hệ động vật nước. Công nghệ xử lý ô nhiễm nước bằng TVTS tiến hành ngay tại chỗ ô nhiễm và không cần thêm diện tích. Như vậy, công nghệ này giảm thiểu được mức độ xáo 18 trộn nước, giảm mức độ phát tán ô nhiễm thông qua không khí và dòng chảy. Đồng thời, nước sau khi được xử lý không bị phá hủy cấu trúc và có thể tái sử dụng với các mục đích khác nhau. Giá thành công nghệ chi cho việc sử dụng TVTS để xử lý ô nhiễm KLN trong nước thấp. Có thể nói đây là ưu điểm lớn nhất của công nghệ dùng thực vật để xử lý, loại bỏ các chất ô nhiễm KLN khỏi nước nên nó phù hợp khi áp dụng tại các nước đang phát triển. Ví dụ, khi làm sạch 1m3 nước ô nhiễm Cd bằng thực vật, ước tính khoảng 1 USD, trong khi xử lý theo phương pháp kết tủa hoá học mất khoảng 3-5 USD. Năm 1998, Cục Môi trường Châu Âu (EEA) đánh giá hiệu quả của phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước bằng phương pháp truyền thống và phương pháp sử dụng thực vật tại nhiều vị trí ở Tây Âu, kết quả cho thấy, chi phí trung bình của phương pháp truyền thống đối với 1m3 nước nhiễm kim loại nặng từ 0,27 – 1,6 USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấp hơn từ 10 – 1000 lần [53]. b) Hạn chế Xử lý chậm hơn phương pháp hóa lý: thực vật xử lý một lượng nhỏ chất ô nhiễm qua mỗi lần thu hoạch, do đó có thể phải mất nhiều thập kỷ mới có thể làm sạch chất ô nhiễm và chất ô nhiễm vẫn không được xử lý hoàn toàn. Các yếu tố vật lý và hóa học như pH, độ mặn, nồng độ chất ô nhiễm và sự hiện diện của các chất độc sẽ ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và phát triển của các loài siêu tích tụ. Các nhà khoa học cho rằng, chỉ những thuỷ vực bị ô nhiễm nhẹ các kim KLN mới sử dụng được phương pháp này vì hầu hết các loài thực vật không thể sinh trưởng trong điều kiện môi trường bị ô nhiễm nặng. KLN trong nước có thể bị kết tủa, liên kết chặt với các các khoáng chất trong nước, trong các vi sinh vật. Trong môi trường pH cao, KLN trở lên linh động và khó có thể tiếp xúc sinh học. Hơn nữa, khả năng tự do của kim loại có thể bị giới hạn bởi động học của quá trình khuếch tán. Chất ô nhiễm hòa tan trong nước có thể lan truyền ra ngoài vùng rễ [26].Thực vật dùng để xử lý chất ô nhiễm thường bị giới hạn về chiều dài rễ. Do đó, khi sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm ở thuỷ vực có độ sâu quá lớn là không phù hợp. Sử dụng các loài thực vật nhập ngoại có thể ảnh hưởng đến sự đa dạng của sinh vật. Sinh khối của thực vật thu hoạch từ quá trình xử lý cũng cần phải được quan tâm và xử lý thích hợp. 19 1.2.4. Các nghiên cứu về xử lý ô nhiễm nước bằng TVTS và tình hình nghiên cứu sử dụng các loài TVTS thuỷ trúc, rau muống, rau ngổ trâu cải tạo nước ô nhiễm Sinh giới rất đa dạng với rất nhiều thành phần loài, khu vực phân bố và cả môi trường sống. Một bộ phận lớn các thực vật thích nghi với đời sống ở nước gọi là các loài TVTS. Các loài TVTS với sự hiện diện của chúng làm giảm tốc độ của nước [74] từ đó tạo điều kiện tốt hơn cho sự lắng đọng trầm tích của các chất rắn lơ lửng. TVTS cũng làm giảm sự xâm nhập của ánh sáng vào nước từ đó hạn chế sự phát triển của tảo. Bên cạnh đó, các loài TVTS sống trong nước, lấy các chất ô nhiễm từ môi trường nước như các chất dinh dưỡng, hấp thụ vào cơ thể thực vật, tạo thành sinh khối hữu cơ để duy trì và phát triển cơ thể sống từ đó làm giảm bớt dần các chất gây ô nhiễm môi trường nước, làm cho môi trường nước trong sạch hơn. Nhiều nghiên cứu đã khẳng định các loài TVTS này đã có khả năng hấp thụ và tích lũy các chất ô nhiễm từ môi trường bằng cách chuyển hóa các chất độc thành không độc, từ dạng linh động sang dạng kém linh động [23], [26]. Các chất độc được tích lũy trong các cơ quan khác nhau của TVTS và thông qua quá trình thu hoạch, những chất ô nhiễm sẽ được thải loại vĩnh viễn khỏi môi trường. Các quá trình này góp phần to lớn vào kết quả làm sạch nước trong tự nhiên. Bảng 1.2 trình bày khái quát vai trò của các loài TVTS trong hệ sinh thái nước. Bảng 1.2. Vai trò của thực vật thuỷ sinh trong hệ sinh thái nước Đặc điểm TVTS Vai trò trong xử lý Thực vật có thân lá - Giảm ánh sáng từ đó giảm được sự phát triển của sinh vật trên mặt nước phù du - Tạo lớp cách nhiệt trong mùa đông - Giảm tốc độ gió từ đó giảm nguy cơ phân tán chất ô nhiễm. - Cung cấp diện tích bề mặt cho màng sinh học. - Tạo tính thẩm mỹ cho hệ thống - Dự trữ dinh dưỡng - Hấp thu chất ô nhiễm Thực vật ngập trong - Giảm tốc độ dòng chảy, giúp tăng tốc độ lắng, giảm nguy nước cơ phân tán - Cung cấp diện tích bề mặt cho màng sinh học. - Tạo oxy tăng cường quá trình phân hủy hiếu khí. - Hấp thụ chất ô nhiễm Thực vật có rễ và thân - Ổn định bề mặt trầm tích làm giảm xói mòn 20 rễ trong trầm tích - Ngăn chặn tắc nghẽn trong hệ thống dòng chảy thẳng đứng - Tạo oxy giúp tăng cường các quá trình phân hủy hiếu khí và quá trình nitrat hóa - Hấp thụ chất ô nhiễm Nguồn: Kadlec R.H, Knight R.L (1996)[74] Theo các nhà khoa học, công nghệ dùng thực vật để xử lý ô nhiễm nước là phương pháp nguyên vị sử dụng các đặc tính tự nhiên của thực vật để xử lý ô nhiễm. Những thực vật này sau khi được thu hoạch sẽ được sử dụng vào các mục đích khác nhau, tuỳ thuộc vào lượng và loại chất ô nhiễm mà thực vật được dùng để xử lý, có thể được xử lý như những chất thải nguy hại hoặc có thể được coi như các sản phẩm của mùa màng [38], [64], [75],... Khả năng làm sạch môi trường nước của TVTS đã được biết từ thế kỷ 19 nhưng mãi đến những năm 70 của thế kỷ trước, phương pháp này mới được nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng để xử lý môi trường bị ô nhiễm bởi các KLN, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ [62]. Bằng nhiều thí nghiệm với nhiều loài TVTS khác nhau, các tác giả đã nghiên cứu và công bố về khả năng sống và làm sạch nước của nhiều loài thực vật trong các môi trường ô nhiễm khác nhau [22], [33], [41], [66],... Nhìn chung, việc sử dụng TVTS làm sạch nước tập trung vào giải quyết hai vấn đề môi trường nước mặt đã và đang là những vấn đề nan giải: Sự dư thừa các chất ô nhiễm dinh dưỡng và sự có mặt với hàm lượng đáng kể các KLN trong các thuỷ vực. TVTS có thể lấy đi các chất gây phú dưỡng nguồn nước để tạo sinh khối thực vật. Lượng nitơ và photpho dư thừa được thải ra từ các hoạt động xả thải không ngừng của con người vào các thuỷ vực đang gây nên những thảm hoạ sinh thái nước, làm giảm đa dạng các loài sinh thái và khiến cho chất lượng nước của thuỷ vực ngày càng xấu đi. Để khắc phục tình trạng này, sử dụng các loài TVTS để lấy đi các chất ô nhiễm dinh dưỡng đang là một trong những giải pháp tốt nhất. Theo nghiên cứu của Trần Văn Tựa và cộng sự (2004) [51] về khả năng ứng dụng TVTS trong xử lý ô nhiễm các thuỷ vực cho thấy cây ngổ trâu cũng có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ chứa N và P khá cao, đặc biệt còn khử mùi cho môi trường nước. Các loài bèo tấm được chứng minh là có khả năng phi thường trong hấp thụ amoni [57], [77]. Bèo tây lại có thể loại bỏ BOD5, TSS hết sức hiệu quả [22]. Neralla và cộng sự, 1999 đã làm thí nghiệm trong nhà kính bằng nước thải nhà vệ sinh với các loài TVTS sống nổi là thủy trúc (Cyperus flabelliformis Rottb.), cây lưỡi mác (Sagittaria lancifolia), cây rong riềng (Canna flacccida), cây diên vĩ (Iris sp.), cây sậy (Typha angustifolia) [85]. Kết quả phân tích nước sau thí nghiệm đã chỉ ra rằng + 3- COD, N - NH4 , P- PO4 , độ đục và chất rắn lơ lửng đã giảm đáng kể. Đặc biệt hàm 21 lượng coliform giảm đến 90% sau 2 ngày thí nghiệm. Tác giả cũng nhấn mạnh khả năng sống bền bỉ và phát triển tốt trong suốt 4 mùa, khả năng chống chịu tốt với sương giá và nhiệt độ lạnh của loài thuỷ trúc. Bên cạnh vấn đề phú dưỡng, sự có mặt một hàm lượng đáng kể các KLN trong các thuỷ vực cũng là vấn đề môi trường khó giải quyết. KLN có trong các dòng sông, dòng suối bởi sự xả thải thiếu ý thức của các cơ sở sản xuất công nghiệp, các mỏ khai thác kim loại, các lò luyện quặng,... [58], [70], [83], [94]Khả năng sử dụng các loài TVTS hấp thụ và tích tụ dần các KLN trong các dòng chảy tạo sinh khối thực vật đang mang lại những kết quả khả quan. KLN có thể được lấy khỏi môi trường nước một cách triệt để chỉ bằng cách thu hoạch sinh khối các loài TVTS sau khi được trồng ở các vùng nước ô nhiễm và đem ra khỏi nguồn nước. Nhiều loài TVTS có khả năng tích tụ trong cơ thể một hàm lượng lớn các KLN như bèo tây (Eichhornia crassipes), bèo tấm (Lemna minor) với hơn 40 loài anh em trong họ Lemnaceae của nó, đặc biệt là bèo tấm tím đã được chứng minh là máy lọc asen tự nhiên vô cùng hiệu quả [57]. Rau muống cũng được coi là loài TV nổi có khả năng hấp thụ KLN một cách kỳ diệu [79]. Nghiên cứu của Nguyễn Quốc Thông và cộng sự [42] về khả năng hấp thụ kim loại nặng Cr và Ni của bèo cái (Pistia Stratiotes L.) từ nước thải mạ Cr và Ni của nhà máy cho thấy, bèo cái có khả năng sống, phát triển tốt và tăng trưởng trong môi trường nước thải mạ điện có nồng độ Cr 9,5mg/l và Ni 14mg/l. Lượng Cr và Ni tích lũy dần theo thời gian thí nghiệm vào trong lá và rễ cây thí nghiệm với môi trường nước thải mạ điện và lượng tích lũy trong rễ thường cao hơn so với lá. Sau 14 ngày hàm lượng Cr tích lũy xấp xỉ vào khoảng 2,12mg/g trọng lượng khô trong lá và 3,28mg/g trọng lượng khô trong rễ. Lượng Ni tích lũy trong thí nghiệm này sau 14 ngày vào khoảng 3,58 mg/g trọng lượng khô trong lá và 7,53 mg/g trọng lượng khô trong rễ. Tuy nhiên sự tích tụ chất ô nhiễm trong cơ thể TVTS chỉ ở một ngưỡng nhất định đối với nồng độ chất ô nhiễm mà cơ thể của từng loài TVTS có thể chịu được ở mức cao nhất. Do vậy muốn làm sạch nước nhiễm KLN bằng thực vật, nước nhiễm KLN phải có nồng độ các KLN không quá cao. Các loại nước thải sinh hoạt, các loại nước thải công nghiệp giàu chất hữu cơ và đã qua xử lý để làm giảm bớt hàm lượng KLN có thể được làm sạch một cách hiệu quả bởi các thực vật [33], [38], [98]. Sử dụng cây thuỷ trúc để làm sạch môi trường nước đã được thực hiện ở nhiều nước còn cây rau muống vốn là một loại rau thương phẩm được nhiều người yêu thích nên việc sử dụng cây rau muống để làm sạch môi trường nước thải được cân nhắc nhiều bởi tính an toàn trong vấn đề vệ sinh thực phẩm mặc dù qua các kết 22 quả nghiên cứu, rau muống chẳng kém gì thuỷ trúc bởi khả năng sống sót và phát triển tốt trong các môi trường ô nhiễm cũng như có khả năng cao trong hấp thụ các chất ô nhiễm có trong môi trường tạo sinh khối nhanh và phát triển mạnh. Nghiên cứu năm 2012 của Shim, S.M. [92] đã nghiên cứu về thành phần các chất dễ bay hơi và các chất không bay hơi trong rau muống. Kết quả nghiên cứu đã chứng minh trong cả thân và lá của cây rau muống có tới gần 70% là các chất dễ bay hơi. Đó là các chất phytosterol (26,97 và 19,78%), terpene (5,71 và 7,73%), các hợp chất phenolic (3,87 và 2,66%) và vitamin E (2,52 và 2,26%). Điều này rất có ý nghĩa trong việc xử lý các chất ô nhiễm có trong môi trường vì khi bị bay hơi, các chất này sẽ kéo theo các chất ô nhiễm khác được hấp thụ trong các mô thực vật và như vậy việc loại trừ các chất ô nhiễm trong môi trường bởi cây rau muống có thể sẽ rất hiệu quả. Nghiên cứu của Hailiang Song và cộng sự (2014) [71] đã sử dụng kết hợp cây rau muống và loài hến nước ngọt (Corbicula fluminea) cho mục đích làm sạch nước bị phú dưỡng. Kết quả nghiên cứu cho thấy tính hiệu quả khi sử dụng hai loài thuỷ sinh trong việc làm sạch các chất ô nhiễm phú dưỡng. Việc sử dụng kết hợp hai loài thuỷ sinh này có sự hỗ trợ đáng kể trong việc làm sạch nước khiến hiệu quả làm sạch nước tăng lên khoảng 10% do quá trình tiêu hóa và bài tiết của hến lợi cho sự phát triển của vi khuẩn nitrat hóa và khử nitơ, tạo kết quả tốt hơn trong việc cải thiện loại bỏ hàm lượng nitơ tổng số. Nghiên cứu của Wang K. và cộng sự (2008) cho thấy rau muống có thể sống trong môi trường nước mặt bị nhiễm hàm lượng KLN Cr3+ cao, hàm lượng Cr3+ lên tới 13,217 mg/ kg trọng lượng khô. Chiều dài rễ và sinh khối rễ có tương quan tỷ lệ nghịch với tổng ion Cd hòa tan [98]. Nghiên cứu “Sự phân bố Cu, Zn, Hg và Cd trong rau muống thu từ sông Nhuệ và Tô Lịch ở Việt Nam” của Đặng Thị Ân [2] cho thấy tất cả các bộ phận của cây rau muống thu từ một số điểm trên sông Nhuệ - Tô Lịch đều chứa Cu, Zn, Hg và Cd, hàm lượng các kim loại này rất khác biệt giữa các phần khác nhau của cây, Cu, Zn và đặc biệt Cd được lưu giữ chủ yếu trong rễ, còn Hg thì được phân chuyển nhanh từ rễ lên lá. Sự khác nhau về nồng độ kim loại theo địa điểm phân bố được thể hiện trong hầu hết các bộ phận của cây: rau sông Nhuệ chứa Cu và Zn với hàm lượng cao hơn hẳn rau sông Tô Lịch, còn Cd thì ngược lại và Hg thì tương đương. So với tiêu chuẩn đối với rau an toàn thì rau cả 2 sông thu vào tháng 7/2004 đều vượt xa về chỉ tiêu Hg, còn Cd thì rau sông Tô Lịch cao hơn rau sông Nhuệ. Hàm lượng Hg trong mẫu rau thu vào tháng 10/2004 chỉ có rau sông Nhuệ là bị vượt. Như vậy, môi trường sông Nhuệ - Tô Lịch luôn có chứa những KLN độc hại ở mức 23 đáng lo ngại. Việc giám sát theo thời gian và không gian chất lượng các sản phẩm sinh học của hệ thống sông này, trong đó có rau muống, về chỉ tiêu Hg và Cd trước khi đưa vào sử dụng là vô cùng cần thiết. Nghiên cứu “Hàm lượng kim loại nặng trong đất và rau muống ở Thanh Trì” của Vũ Quyết Thắng (1998) cho thấy trong đất cũng như trong các bộ phận của rau muống thu được ở một số khu vực thuộc huyện Thanh Trì (Hà Nội), một trong những nguồn cung cấp rau chủ yếu cho nội thành Hà Nội, đã có dấu hiệu bị ô nhiễm các KLN, đặc biệt đã phát hiện hàm lượng cao các kim loại chì, cadimi, thuỷ ngân, asen trong rễ, thân, lá của rau muống. Tác giả đã đề xuất việc cần phải thận trọng hơn trong việc sử dụng các nguồn nước thải để tưới cho cây rau muống làm rau thương phẩm bởi khả năng hấp thụ tốt các kim loại nói trên của loài cây này [37]. Với những đặc tính ưu việt về hình thái, sinh thái và sinh lý, nhiều nghiên cứu về cây thuỷ trúc cũng đã được thực hiện. Nghiên cứu của Nerella và cộng sự, 1999 [85] đã làm thí nghiệm trong nhà kính bằng cách trồng cây trong vùng đất ngập nước được xây dựng để đánh giá tầm quan trọng của một số loài thực vật bao gồm thuỷ trúc (Cyperus alterfolious), cây lưỡi mác (Sagittaria lantifolia), cây dong riềng (Canna flacccida), cây diên vĩ (Iris sp.), cây sậy (Typha latifolia và T. Angustifolia) trong việc cải thiện chất lượng nước thải sinh hoạt từ các bể tự hoại. Các thực vật đã phát triển tốt trong môi trường nước thải và kết quả phân tích cho + thấy BOD5, N-NH4 , TP, độ đục và chất rắn lơ lửng đã giảm đáng kể. Mật độ Fecal coliforms đã giảm đến đến 99%. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng để cải thiện chất lượng nước với sức tăng trưởng TV tốt nhất kèm theo điều kiện bảo trì hệ thống thì cây sậy và cây thuỷ trúc có hiệu suất tốt nhất. Thuỷ trúc có yêu cầu nước cao, kháng sâu bệnh tốt, khả năng phát triển trong suốt cả năm, chịu đựng được cả mùa đông lạnh giá, nhanh chóng hồi phục sau sương giá. Nghiên cứu của Liao X. và cộng sự, 2005 [81] đã so sánh khả năng loại bỏ các chất dinh dưỡng của thuỷ trúc (Cyperus alterfolious) và cỏ hương bài (Vetiveria zizanioides), trong vùng đất ngập nước được xây dựng để xử lý nước thải chuồng trại. Sinh khối cũng như hàm lượng các kim loại Cu và Zn trong nước và trong các mô của hai loài cây đã được đo vào cuối thí nghiệm. Kết quả cho thấy sinh khối dưới mặt đất của cỏ hương bài lớn hơn so với thuỷ trúc còn sinh khối trên mặt đất của thuỷ trúc lại lớn hơn của cỏ hương bài. Năng suất sinh khối hàng năm của thuỷ trúc cao hơn 2,3 lần so vớicỏ hương bài, tương ứng bằng 3.406,47g/m2 và 1.483,88g/m2. Hàm lượng nitơ tổng trong các mô của thuỷ trúc cao hơn so với Cỏ hương bài, tương ứng bằng 22,69 mg/g và 15,44mg/g. Hàm lượng photpho tổng trong các mô của thuỷ trúc cũng cao hơn so với cỏ hương bài, tương ứng bằng 6,09 24 mg/g và 5,47 mg/g. Hàm lượng Cu và Zn trong mô của thuỷ trúc chỉ cao hơn một chút so với cỏ hương bài. Và như vậy, 68,72 g N /m2 và 18,49 g P/m2 được loại bỏ bằng thảm thực vật thuỷ trúc, trong khi đối với cỏ hương bài là 8,93 g N/m2 và 3,69 g P/m2. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc loại bỏ N, P, Cu và Zn bằng thuỷ trúc cao gấp từ 47 lần cỏ hương bài. Hiệu quả của thuỷ trúc trong xử lý nước thải đô thị từ thành phố Yazd (trung tâm của Iran) cũng đã được khảo sát bởi nghiên cứu của Ebrahimi A. và cộng sự, 2013 [67]. Các vùng đất ngập nước bằng nước thải tự hoại có trồng và không trồng - thuỷ trúc đã được theo dõi. Kết quả cho thấy nhu cầu oxy hóa học COD, N- NO3 , + 3- N- NH4 và P-PO4 trong vùng đất ngập nước không trồng thực vật đã được giảm xuống còn 72%, 88%, 32%, và 0,8% trong khi đối với vùng đất ngập nước có trồng thực vật, các giá trị này tương ứng là 83%, 81%, 47%, và 10%. Một loạt các nghiên cứu khác về khả năng loại bỏ các hợp chất của nitơ và phot pho của thuỷ trúc bởi các môi trường giàu dưỡng chất của nitơ và photpho cũng đã được nghiên cứu [67], [78], [81],... Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh tính đúng đắn của việc sử dụng thuỷ trúc làm sạch các loại nước thải nói trên một cách hoàn hảo. Nghiên cứu “Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng cây ngổ trâu (Enydra fluctuans Lour.) và cây bèo lục bình (Eichhoria crassipes)” của Trương Thị Nga và Võ Thị Kim Hằng năm 2010 [33] được thực hiện tại tỉnh Hậu Giang, trong thời gian 9 tháng, nhằm khảo sát diễn biến độ đục, hàm lượng COD, tổng nitơ, tổng phosphat trong nước thải chăn nuôi và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của ngổ trâu và bèo lục bình thông qua sự tăng trưởng cũng như khả năng hấp thụ đạm, lân, KLN của hai loại rau này trong môi trường nước thải. Kết quả cho thấy, hiệu suất xử lý nước thải của ngổ trâu đối với độ đục là 96,94%; COD là 44,97%; nitơ tổng là 53,60%, phosphat tổng là 33,56%. Hiệu suất xử lý nước thải của bèo lục bình đối với độ đục là 97,79%; COD là 66,10%; nitơ tổng là 64,36%, phosphat tổng là 42,54%. Kết quả về đặc điểm sinh học cho thấy, ngổ trâu và bèo lục bình có khả năng thích nghi và phát triển tốt trong môi trường nước thải. Thí nghiệm với ngổ trâu, bèo lục bình được trồng bằng nước ao và bùn Cu, Zn, Cd, Cr trong nước thải xả ra môi trường đạt loại A so TCVN 5942 – 1995. Kết quả phân tích hàm lượng KLN đối với rau ngổ, các KLN có xu hướng tích lũy trong rễ nhiều hơn trong thân lá. Lục bình thì ngược lại, hấp thụ và tích lũy trong thân lá lại cao hơn trong rễ. Nghiên cứu khẳng định, hệ thống ao xử lý có trồng rau ngổ và lục bình có thể được thiết kế phù hợp với mô hình chăn nuôi heo hộ gia đình hay trang trại nhỏ với quy trình khép kín: chăn nuôi gia súc – nuôi cá – trồng cây. Theo 25 đó, chủ hộ có thể tận dụng nguồn nước xả từ hệ thống để tưới cây, vệ sinh chuồng và nuôi cá. Nghiên cứu của Trần Văn Tựa (2004) đã sử dụng hệ thống xử lý thí nghiệm xây dựng gồm 4 mương song song. Mỗi mương trồng một loài cây trong đó có cây rau ngổ. Nước phú dưỡng từ hồ được bơm lên bể chứa, phân phối đều qua các mương. Hệ thống này hoạt động liên tục, lấy mẫu hàng tuần để đánh giá các chỉ số phú dưỡng và phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước như TN, TP, TSS, COD và Chlorophin a theo các phương pháp chuẩn trước và sau xử lý. Kết quả nghiên cứu cho thấy, rau ngổ trâu không chỉ loại bỏ các yếu tố phú dưỡng môi trường nước như TN, TP, TSS, COD mà còn cả vi tảo và vi khuẩn lam độc [51]. Như vậy, cây thuỷ trúc, cây rau muống, cây ngổ trâu vừa có khả năng loại bỏ các chất dinh dưỡng là hợp chất của nitơ và của photpho, còn có khả năng loại bỏ một hàm lượng đáng kể các KLN trong nước. 1.2.5. Nghiên cứu xử lý TV sau khi sử dụng để xử lý nước ô nhiễm Sinh khối thực vật chứa các chất ô nhiễm có thể sẽ là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng, do đó tuỳ thuộc vào tính độc của nguồn nước được xử lý cũng như hàm lượng các chất ô nhiễm trong cơ thể các thực vật mà có được phương pháp quản lý và xử lý cho phù hợp. Nếu sử dụng các thực vật để trồng bằng nguồn nước thải đã qua xử lý (xử lý những thành phần độc hại như KLN, các vi sinh vật có hại,) của các nhà máy thực phẩm, các khu dân cư, nhà máy sản xuất phân hoá học, đáp ứng tiêu chuẩn nước tưới tiêu của Bộ Tài nguyên và môi trường [14] và hàm lượng các chất ô nhiễm trong thực vật đảm bảo thoả mãn chất lượng sản phẩm nông nghiệp thực phẩm được quy định bởi Bộ Y tế thì có thể sử dụng các sản phẩm này cung ứng nhu cầu lương thực thực phẩm cho thị trường. Còn nếu trồng các thực vật bằng các loại nước thải có chứa thành phần các chất độc hại vượt ngưỡng cho phép như nước thải của các ngành luyện kim, hoá chất, nước thải công nghiệp và hàm lượng các KLN này trong thực vật sau xử lý cao hơn GTGH của QCVN 07: 2009/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại) thì sinh khối thực vật sẽ được thu hoạch để xử lý hoặc ủ để phục hồi kim loại sử dụng vào các mục đích khác nhưng tuyệt đối không được sử dụng cho mục đích ăn uống. Các phương pháp phổ biến hiện nay đang sử dụng để xử lý sinh khối của thực vật đã qua quá trình xử lý nước gồm có: - Ủ hoặc đóng rắn sinh khối: Phương pháp này làm giảm lượng lớn sinh khối của thực vật. Sau khi thực vật được xử lý có thể mang đến bãi chôn lấp tập trung hoặc xử lý như đối với chất thải nguy hại. Phương pháp này được áp dụng cho 26 những thực vật dùng để xử lý các chất độc như các KLN, các chất hữu cơ, thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật khó phân huỷ. - Khí hóa: Đây là phương pháp rất có ý nghĩa, giúp cho phương pháp xử lý bằng thực vật có hiệu quả kinh tế và triệt để. Chủ yếu để xử lý các sinh khối thực vật. Khí hoá là quá trình đốt cháy nguồn nguyên liệu thực vật trong môi trường thiếu ôxi để sản sinh ra các chất khí dễ cháy bao gồm carbon monoxide (CO), hydro (H2) và một phần khí metan (CH4). Hỗn hợp khí này có thể được sử dụng để chạy động cơ đốt trong hay được sử dụng để sản xuất methanol (CH3OH) - nhiên liệu cho động cơ nhiệt cũng như là nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất và quan trọng là nguyên liệu cho hệ thống máy phát điện thông qua động cơ đốt trong để tạo công cơ học làm quay máy phát tạo ra nguồn điện. 1.3. Đặc điểm tự nhiên kinh tế xã hội vùng lưu vực sông Nhuệ 1.3.1. Đặc điểm tự nhiên vùng lưu vực sông Nhuệ 1.3.1.1. Vị trí địa lý và diện tích Sông Nhuệ bắt nguồn từ sông Hồng tại cửa cống Liên Mạc - Từ Liêm và chảy qua các quận, huyện Bắc Từ Liêm, Nam Từ Liêm, Cầu Giấy, Hà Đông, Thanh Trì, Thanh Oai, Thường Tín, Ứng Hoà, Phú Xuyên và cuối cùng đổ vào sông Đáy ở vị trí cầu Hồng Phú thuộc địa phận thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam. 27 Hình 1.2. Bản đồ khu vực sông Nhuệ Sông chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội và hai huyện của tỉnh Hà Nam. Diện tích của lưu vực sông khoảng hơn 107.500 ha, trong đó Hà Nội chiếm 87.820 ha và tỉnh Hà Nam chiếm 19.710 ha (Bảng 1.3.) Tổng chiều dài của sông Nhuệ là 72km trong đó đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội khoảng 62km từ Liên Mạc - Từ Liêm đến xã Châu Can - Phú Xuyên và chiều rộng trung bình của lưu vực sông khoảng 20 km, quy mô mặt cắt sông Nhuệ từ 30- 40 m [31] (Hình 1.1.). Lưu vực sông Nhuệ có hướng dốc từ Bắc xuống Nam là nguồn cấp nước tưới phục vụ sản xuất nông nghiệp và thoát nước của thành phố. 28 Bảng 1.3. Phân bố diện tích trong lưu vực sông Nhuệ Diện tích (ha) TT Quận, Huyện Tổng số Trong lưu vực 1 Bắc Từ Liêm 4.353 3.230 2 Nam Từ Liêm 3.227 3.227 3 Thanh Trì 9.822 5.697 4 Cầu Giấy 12.400 8.008 5 Đa...c đám rễ cây thuỷ trúc. Sự tiếp xúc giữa nguồn nước ô nhiễm với hệ thống rễ TV là cơ sở cho quá trình xử lý các hợp chất ô nhiễm trong nước. Dòng chảy sông sẽ ít nhiều bị rễ TV cản trở khiến vận tốc dòng chảy giảm, tạo điều kiện tốt cho quá trình lắng của các cặn, vụn hữu cơ. Rễ thuỷ trúc cũng là giá thể cho các loài vi sinh vật sống sinh trưởng, phát triển và tạo màng sinh học xử lý các chất ô nhiễm. Oxy tạo ra bởi quá trình quang hợp của TV sẽ nhanh chóng được các VSV hiếu khí tại các màng sinh học hấp thụ để oxy hoá chất ô nhiễm tạo các chất khí. Diện tích bề mặt giá thể càng lớn thì hiệu quả xử lý càng cao. Thuỷ trúc với tốc độ phát triển nhanh chóng là lợi thế trong việc xử lý nước ô nhiễm. 148 Hình 3.37. Mô hình trồng TVTS cải thiện chất lượng nước sông Nhuệ tại đoạn sông từ Cầu Tó tới Đồng Quan * Đoạn sông từ Cầu Chiếc tới Đồng Quan: Trên đoạn sông này, thuỷ trúc và rau muống đều có thể sống và phát triển tốt. Việc trồng xen kẽ các bè rau muống với các bè thuỷ trúc ven sông làm tăng tính đa dạng TV cho vùng sông nước ô nhiễm. Tuy nhiên rau muống là loại rau thương phẩm, sẽ có thể được hái đem ra thị trường. Hơn nữa trên phần đầu đoạn sông này, hàm lượng chì cao trong nước dẫn tới hàm lượng cao trong rễ có thể nguy hại cho các động vật nước đến ăn rau muống, nên việc trồng rau muống cũng nên hạn chế. * Đoạn sông từ Đồng Quan tới Cống Thần: Do cả 3 loại TV nghiên cứu đều có thể sống tốt trên khúc sông này nên có thể áp dụng mô hình đất ngập nước với dòng chảy bề mặt để trồng cả ba loài TV để cải thiện chất lượng nước sông Nhuệ. Việc trồng xen kẽ 3 loài TVTS giúp làm tăng tính đa dạng TV trên khúc sông, lại xử lý kết hợp được nhiều loại chất ô nhiễm, tích cực áp dụng được những mặt ưu khuyết của mỗi loại TV như thuỷ trúc có thể hấp thụ tốt các chất gây phú dưỡng nguồn nước hơn nhưng rau muống, ngổ trâu lại hấp thụ tốt các KLN hơn. Để tránh việc người dân hái rau muống đem bán, cần trồng 3 loài TV thành bè nối tiếp và hỗn hợp, nơi ngổ trâu và rau muống được trồng vào nhau khiến việc thu 149 hoạch rau muống đem bán trở nên khó khăn và khó thực hiện. Mô hình trồng TVTS cải thiện chất lượng nước sông Nhuệ tại đoạn sông từ Đồng Quan tới Cống Thần được phản ánh trong Hình 3.38. Hình 3.38. Mô hình trồng TVTS cải thiện chất lượng nước sông Nhuệ tại đoạn sông từ Đồng Quan tới Cống Thần - Mật độ thích hợp và thu hoạch sinh khối: Cây sẽ phát triển nhanh chóng khi gặp điều kiện thuận lợi. Theo tính toán của một số nhà khoa học, mật độ tối ưu cho sự phát triển của các loài TV này như sau: + Đối với thuỷ trúc: Khuyến nghị mật độ cây trồng theo trọng lượng tươi từ 1,7 ÷3,5 kg/m2 (Cui L và cộng sự) [61]. 150 + Đối với rau muống: Mật độ tối ưu là 1,5 ÷2,5kg/m2 theo trọng lượng tươi (Duc và cộng sự) [51]. Do rau muống phát triển nhanh, khối lượng có thể tăng gấp đôi trong thời gian 6 – 8 ngày trong điều kiện tối ưu nên việc thu hoạch rau muống là điều kiện cần thiết để duy trì tốc độ tăng trưởng cao và sự hấp thu chất ô nhiễm. + Đối với ngổ trâu: Chưa có nghiên cứu nào công bố về mật độ tối ưu của ngổ trâu. Tuy nhiên ngổ trâu là loài TV có nhiều điểm tương đồng và gần giống rau muống nên có thể lấy mật độ tối ưu của rau muống áp dụng cho ngổ trâu, với mật độ tối ưu là 1,5 ÷2,5kg/m2 theo trọng lượng tươi. Tương tự với rau muống, ngổ trâu cũng phát triển nhanh ở môi trường thích hợp nên việc thu hoạch ngổ trâu là điều kiện cần thiết để duy trì tốc độ tăng trưởng cao và sự hấp thu chất ô nhiễm. - Việc thu hoạch thực vật theo định kỳ: Bảng 3.24. Thời gian đạt sinh khối tối ưu của các loài TVTS ST Loài TV Mật độ TV Năng suất tối Sinh khối cần Thời gian T ưu trên đoạn thu hoạch vượt sinh sông khối tối ưu 1 Cây thuỷ 1,7 ÷3,5 111,2 10,5 21 ngày trúc Cyperus kg/m2TLT (Cui gTLT/m2/ng kg/m2TLT 42 ngày alternifolius L và cộng sự) (Cui L và [59]. cộng sự) [59]. 151 2 Cây rau 1,5÷2,5kg/m2T 226,7 10 10 muống LT(Duc và gTLT/m2/ng kg/m2TLT(Du ngày20 Ipomoea cộng sự) [49]. c và cộng sự) ngày aquatica F. [49]. 3 Cây ngổ trâu 1,5÷2,5kg/m2T 190,2 10kg/m2TLT 11 Enydra LT gTLT/m2/ng (Duc và cộng ngày22 fluctuans sự) [49]. ngày Lour. Khi TV phát triển vượt mức sinh khối tối ưu 1 tuần, việc thu hoạch theo định kỳ là cần thiết. Bảng 3.21 tính toán thời gian để các TV phát triển vượt mức sinh khối tối ưu. - Xử lý sinh khối: Ba loài cây thuỷ trúc Cyperus flabelliformis Rottb, rau muống Ipomoea aquatica Forsk., rau ngổ trâu Enydra fluctuans Lour. đều có giá trị sử dụng trong thực tiễn nên sau khi dùng để xử lý nước sông Nhuệ, có thể dùng cho các mục đích khác nhau. Tuy nhiên, chỉ nên khuyến khích sử dụng làm sinh khối hầm ủ biogas hoặc làm nguyên liệu cho khí hoá tạo năng lượng khí và năng lượng điện năng phục vụ cho các vùng còn thiếu điện hoặc các cơ sở sản xuất. Bảng 3.25. Giải pháp sinh học tạo bè nổi trên sông- Mô hình đất ngập nước với dòng chảy bề mặt sử dụng các loài TV cho mục đích xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ Đoạn Cách bố trí Thời gian Mật độ Thu hoạch sinh Xử lý sông trồng trồng khối sinh khối Từ Cầu Cây thuỷ trúc Tó đến Cầu Tháng 4, 5, Chiếc 9, 10 2,5 Sau 21 42 ngày: Cây thuỷ trúc kg/m2 Cắt thân cách gốc Từ cầu 10cm, sau 6 tháng Chiếc thu hoạch toàn bộ. Dùng đến làm sinh Đồng khối Quan hầm ủ biogas Cây thuỷ trúc Tháng 4, 5, 2,5 hoặc làm 9, 10 kg/m2 nguyên Cây rau muống Tháng 4, 5, 1,7 liệu cho Từ Đồng 6, 7, 8 kg/m2 khí hoá 152 Quan Cây ngổ trâu Tháng 4, 5, 1,7 Sau 12  20 ngày: tạo năng đến 6, 7, 8, 9, kg/m2 Cắt thân cách gốc lượng. Cống 10 10cm, sau 3 tháng Thần thu hoạch xử lý toàn bộ sinh khối. Thu hoạch toàn bộ sinh khối trước tháng 11 để tránh hiện tượng cây chết vào mùa lạnh giá,phân huỷ sinh khối làm ô nhiễm sông. + Ủ hoặc đóng rắn sinh khối: Phương pháp này làm giảm lượng lớn sinh khối của thực vật. Sau khi thực vật được xử lý có thể mang đến bãi chôn lấp tập trung. + Khí hóa: Đây là phương pháp rất có ý nghĩa, giúp cho phương pháp xử lý bằng TV có hiệu quả kinh tế và triệt để. Sinh khối thực vật được khí hoá trong môi trường thiếu ôxi để sản sinh ra các chất khí dễ cháy bao gồm carbon monoxide (CO), hydro (H2) và một phần khí metan (CH4). Hỗn hợp khí này có thể được sử dụng để chạy động cơ đốt trong hay được sử dụng để sản xuất methanol (CH3OH) - nhiên liệu cho động cơ nhiệt cũng như là nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất và quan trọng là nguyên liệu cho hệ thống máy phát điện thông qua động cơ đốt trong để tạo công cơ học làm quay máy phát tạo ra nguồn điện. Bảng 3.20 tóm tắt giải pháp sinh học sử dụng các loài thực vật cho mục đích xử lý ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ trên đoạn sông từ Cầu Tó tới Cống Thần. 153 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN 1.Về chất lượng nước và trầm tích sông Nhuệ trên đoạn sông từ Cầu Tó cho tới Cống Thần: - Chất lượng nước sông Nhuệ ở đoạn sông nghiên cứu bị ô nhiễm nặng bởi các chất hữu cơ, các chất gây phú dưỡng nguồn nước và một hàm lượng đáng kể các + 3- KLN Fe, Zn. Các thông số chất lượng nước COD, BOD5, NH4 , PO4 , Fe, Zn cao và vượt giá trị giới hạn B1 của Quy chuẩn QCVN 08:2008/ BTNMT ở hầu hết các điểm nghiên cứu. Mức độ ô nhiễm có sự khác nhau rõ rệt giữa mùa khô và mùa mưa. - Trầm tích sông Nhuệ bị ô nhiễm nặng bởi các chất hữu cơ và một số KLN như Cd, Pb, Zn. Các thông số KLN này rất cao trong trầm tích sông Nhuệ, vượt các GTGH của QCVN 43:2012/BTNMT đối với chất lượng trầm tích. 2. Hệ sinh thái lưu vực sông Nhuệ có sự đa dạng TV bậc cao có mạch sống trong vùng ngập nước, bán ngập nước và ven sông với 33 loài sống trong hệ sinh thái. Xác định được 18 loài trong số các loài TVTS nêu trên là những loài có vai trò trong việc làm sạch nước. Thuỷ trúc Cyperus alterfolious, rau muống Ipomoea aquatica Forsk, rau ngổ trâu Enydra fluctuans Lour được lựa chọn từ 18 loài TV này để nghiên cứu cụ thể khả năng cải thiện chất lượng nước sông Nhuệ do đáp ứng các tiêu chí là những TV bản địa ưa nước, có khả năng chống chịu cao đối với các chất ô nhiễm, có tỷ lệ thoát hơi nước cao, là cây dài ngày, sức sống tốt, hệ thống rễ dày và dài. 3. 3 loài thuỷ trúc, rau muống, ngổ trâu có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm có hàm lượng cao TN, TP, Fe, Zn trong nước sông Nhuệ. Cụ thể thuỷ trúc đã hấp thụ từ 23,8 ÷32,8 %TN, 30,4 ÷33,6% TP, rau muống hấp thụ 21,0 ÷27% TN, 23,9 ÷30,4 TP, ngổ trâu hấp thụ từ 1,8 ÷32,1%TN, 1,8 ÷29,3%TP. Quá trình tự làm sạch của nước ở các bể đối chứng đạt hiệu quả thấp so với các bể thí nghiệm trồng thuỷ trúc, rau muống và ngổ trâu. Sau 14 ngày TNG, chỉ 31÷ 35% TSS ở các bể đối chứng giảm so với 75 ÷ 93% ở các bể trồng thuỷ trúc, 77,7 ÷91% ở các bể trồng rau 154 muống; 64 ÷ 97% ở các bể trồng ngổ trâu. Như vậy tại thời điểm cuối thí nghiệm, ở các bể có trồng thực vật, chất lượng nước sông Nhuệ hầu hết đạt được tiêu chuẩn nước tưới tiêu thuỷ lợi của BTNMT (QCVN 08:MT/BTNMT/2015). 4. Giải pháp sinh học góp phần cải thiện chất lượng nước sông Nhuệ ở đoạn sông từ Cầu Tó tới Cống Thần: - Mô hình chính được sử dụng là mô hình đất ngập nước với dòng chảy bề mặt với vị trí xây dựng trên đoạn sông từ Cầu Tó đến cầu Cống Thần sử dụng các loài TVTS như sau: Từ Cầu Tó tới Đồng Quan: Thuỷ trúc; Từ Đồng Quan tới Cống Thần: Thuỷ trúc, rau muống, rau ngổ trâu. - Thời gian trồng: Đối với thuỷ trúc: tháng 4, tháng 5, tháng 9, tháng 10; rau muống: tháng 4, tháng 5, tháng 6, tháng 7, tháng 8; rau ngổ trâu: từ tháng 4 đến tháng 10. - Cách bố trí: Dùng các bè nổi ven sông có chiều rộng 1m tính từ ven bờ sông ra đến mặt sông với mật độ thích hợp và sinh khối được thu hoạch theo định kỳ. - Sinh khối sau xử lý: nên khuyến khích sử dụng làm sinh khối hầm ủ biogas hoặc làm nguyên liệu cho khí hoá tạo năng lượng khí và năng lượng điện năng phục vụ cho các vùng còn thiếu điện hoặc các cơ sở sản xuất. KHUYẾN NGHỊ 1. Với kết quả công trình nghiên cứu nêu trên, đề nghị sử dụng 3 loại TVTS thuỷ trúc, rau muống, ngổ trâu theo mô hình đất ngập nước với dòng chảy bề mặt theo các định hướng sau là kết quả của nghiên cứu để cải thiện chất lượng môi trường nước sông ở các khu vực sông phù hợp: - Đối với thuỷ vực bị ô nhiễm nặng bởi các hợp chất của nitơ và phot pho: Sử dụng rau muống, thuỷ trúc. - Đối với thuỷ vực bị ô nhiễm bởi các KLN: Sử dụng cây ngổ trâu, thuỷ trúc. 2. Hà Nội cần tiếp tục nghiên cứu thêm các đối tượng TVTS và triển khai rộng rãi ở các thủy vực thường xuyên bị ô nhiễm trong nội đô, các khu công nghiệp, các làng 155 nghề. Áp dụng phổ biến mô hình sử dụng TVTS cải thiện chất lượng nước sông cho các thành phố lớn khác. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LUẬN ÁN 1. Vũ Thị Phương Thảo (2014), “Đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ đoạn từ đầu nguồn tới Cầu Chiếc”, Tạp chí Khoa học và công nghệ biển số 3 (T.14), 2014, trang 280-289. 2. Vu Thi Phuong Thao, Le Xuan Tuan (2014), “Content of some heavy metals in water and in Impomoea aquatic collecting from Nhue River”, International conference on Advances in Mining and tunneling, 10/2014, Vung Tau, Viet nam, Publishing House for Science and Technology, pages 582 – 587. 3. Vũ Thị Phương Thảo, Lê Xuân Tuấn, Nguyễn Mạnh Khải (2014), “Hiện trạng ô nhiễm một số kim loại nặng môi trường nước sông Nhuệ”, Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường số 9 năm 2014, trang 118-125 4. Vũ Thị Phương Thảo, Đinh Thái Hưng, Đỗ Cao Cường (2015), “Khả năng tích tụ kim loại chì của cây Rau muống và Ngổ dại thu được trên sông Nhuệ đoạn từ Cầu Tó tới Cống Thần”, Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường số 7, tháng 3/ 2015, trang 24 – 29. 5. Vũ Thị Phương Thảo (2015), “Hàm lượng một số kim loại nặng trong nước và trầm tích sông Nhuệ đoạn từ Cầu Tó tới Cống Thần”, Tạp chí Tài nguyên và môi trường, ISSN 1859- 1477, số 24 (230), trang 30 – 32. 6. Vu Thi Phuong Thao, Nguyen Manh Khai, Tran Thi Kim Ha (2016), “Effect of using Cyperus alternifolius to improve water quality of Nhue river”. International conference on Earth Sciences and sustainable Geo- resource Development. 11/2016, Hanoi, Vietnam. Transport publishing House, pages 105 – 109. 156 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt 1. Lê Quý An, Lê Văn Khoa, Lê Thạc Cán và cộng sự, (2006), Việt Nam - Môi trường và cuộc sống, Trang tin Hội bảo vệ thiên nhiên và môi trường. 2. Đặng Thị Ân, (2006), “Sự phân bố Cu, Zn, Hg và Cd trong rau muống thu từ sông Nhuệ và Tô Lịch ở Việt Nam”, Tạp chí phân tích hoá, lý và sinh học, số 3, trang 87-90. 3. Lê Huy Bá, (2006), Phương pháp nghiên cứu khoa học (Tập 2), Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh. 4. Nguyễn Bá (1977), Hình thái học thực vật, tập 1, Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội. 5. Đặc Đình Bạch, Nguyễn Văn Hải, (2006), Giáo trình hóa học môi trường, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 6. Nguyễn Tiến Bân (2005), Danh lục các loài thực vật Việt Nam, Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội,Tập 3. 7. Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, (2006), Hiện trạng môi trường nước 3 lưu vực sông: Cầu, Nhuệ - Đáy, hệ thống sông Đồng Nai, Báo cáo môi trường Quốc gia. 8. Bộ Tài nguyên và Môi trường, (2012), Báo cáo môi trường nước mặt, Báo cáo môi trường Quốc gia năm 2012. 9. Bộ Tài nguyên và Môi trường, (2012), Báo cáo tổng hợp kết quả quan trắc chất lượng môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy năm 2013. 10. Bộ Tài nguyên và Môi trường, (2015), Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia giai đoạn 2011- 2015. 11. Bộ Tài nguyên và Môi trường (1997), ISO 5667-12:1995, Hướng dẫn lấy mẫu trầm tích đáy. 12. Bộ Tài nguyên và Môi trường (1997), TCVN 6663-13: 2000 (ISO 5667-13:1997), Chất lượng nước - Lấy mẫu. Phần 13: Hướng dẫn lấy mẫu bùn nước, bùn nước thải và bùn liên quan. 157 13. Bộ Tài nguyên và Môi trường (1998), TCVN 6663-14 (ISO 5667-14:1998), Chất lượng nước - Lấy mẫu. Phần 14: Hướng dẫn đảm bảo chất lượng lấy mẫu và xử lý mẫu nước môi trường. 14. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2008), QCVN 08 : 2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. 15. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2012), QCVN 43:2012/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích. 16. Bộ Tài nguyên và Môi trường, (2016), QCVN 08 MT: 2015/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. 17. Bộ y tế, (2011), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm QCVN 8-2:2011. 18. Nguyễn Văn Cư, (2005), Xây dựng đề án tổng thể bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy. 19. Hoàng Diên, (2014), Triển khai Đề án bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ-sông Đáy. 20. Nguyễn Văn Đức, (2011), Nghiên cứu đánh giá thực trạng và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng nước sông Nhuệ, Đại học Lâm nghiệp. 21. Nguyễn Đoàn, (2007), “Bảo vệ môi trường lưu vực sông - Vì tương lai sự sống”, Tạp chí Tài nguyên và Môi trường, số 5. 22. Chu Thị Hà và cộng sự, (2005), Nghiên cứu sử dụng bèo tây (Eichhornia Classipes) để đánh giá tình trạng ô nhiễm kim loại nặng ở sông Nhuệ và Tô Lịch, Báo cáo KH về sinh thái và tài nguyên sinh vật, Hội thảo Quốc gia lần thứ nhất, Hà Nội, 17/5/2005, NXB Nông nghiệp, tr. 710-714. 23. Lê Văn Khoa, Trần Khắc Hiệp, Trịnh Thị Thanh, (1996). Hóa học nông nghiệp. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội. 24. Lê Văn Khoa, (2001). Đất và môi trường, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam. 25. Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Quýnh, Nguyễn Quốc Việt, (2007). Chỉ thị sinh học Môi trường, Nhà xuất bản giáo dục. 158 26. Lê Văn Khoa, Trần Thiện Cường, Lê Văn Thiện, (2009), Dinh dưỡng khoáng thực vật, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 27. Lê Văn Khoa và cộng sự, (2009), Môi trường và phát triển bền vững, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam. 28. Nguyễn Mạnh Khải và cộng sự, (2012), “Nghiên cứu chất lượng nước sông Nhuệ khu vực Hà Nội”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 28, Số 4S (2012) 111-117 29. Đặng Đình Kim, Lê Đức, Trần Văn Tựa, Bùi Thị Kim Anh, Đặng Thị An (2012), Xử lý ô nhiễm môi trường bằng thực vật, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội. 30. Phan Văn Mạch, (2008), Báo cáo tổng kết về thuỷ sinh vật lưu vực sông Nhuệ - Đáy năm 2008, Viện Sinh Thái và Tài Nguyên Sinh Vật. 31. Nguyễn Thị Nga, (2012), Nghiên cứu đề xuất mô hình quản lý nguồn thải gây ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ đoạn chảy qua Hà Nội, Luận văn thạc sỹ khoa học. 32. Nguyễn Thị Việt Nga, (2012), Nghiên cứu tính đa dạng thực vật đất ngập nước của sông Nhuệ - Đáy (phần chảy qua tỉnh Hà Nam) và khả nanğ sử dụng chúng để xử lý ô nhiễm môi trường, Luận văn thạc sỹ ngành khoa học môi trường. 159 33. Trương Thị Nga và Võ Thị Kim Hằng (2010), “Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng cây rau ngổ (Enydra fluctuans. Lour) và cây lục bình (Eichhoria crassipes (Mart.) Solms)”, Tạp chí Khoa học Đất số 34/2010. 34. Chris Olszak, Lê Hữu Thuận và Phi Quốc Hào, (2005), Tìm hiểu nhu cầu dùng nước, sự phân phối nước và ý nghĩa kinh tế của tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy, Chương trình hợp tác môi trường Á – Mỹ. 35. Sở Kế hoạch và Đầu tư Hà Nam, (2014), Hà Nam đẩy mạnh phát triển kinh tế xã hội, tăng cường quốc phòng an ninh. 36. Vũ Trung Tạng, (2009), Sinh thái học các hệ sinh thái nước, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam. 37. Vũ Quyết Thắng, (1998), “Hàm lượng kim loại nặng trong đất và rau muống ở Thanh Trì”, Tạp chí Hoạt động khoa học, Số 2, tr. 31-32. 38. Lê Thị Hồng Thanh, (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải lên sinh trưởng và khả năng tích lũy một số chất độc hại ở rau muống (Ipomoea aquatica Forsk), rau ngổ trân (Enydra fluctuans Lour) và rau dừa nước (Jussiaea repens Linn) tại thôn Trà Lâm, xã Trí Quả, huyện Thuận Thành, tỉnh Bắc Ninh, Luận văn Thạc sĩ khoa học sinh học. 39. Trịnh Thị Thanh, (2000), Độc học môi trường và sức khoẻ con người, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia, Hà Nội. 40. Trịnh Thị Thanh, Nguyễn Xuân Thành, (2003), Một số kết quả nghiên cứu về nghiên cứu rau, cá tưới và nuôi bằng nước thải tại huyện Thanh Trì, Hà Nội, Hội thảo khoa học môi trường nông thôn Việt Nam, Đề tài KC – 08. 41. Nguyễn Quốc Thông, (2003), Hấp thụ kim loại nặng Cr và Ni từ nước thải mạ điện của cây cải xoong (Nasturtium officinale), Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc, Hà Nội 2003, tr. 815-819. 42. Nguyễn Quốc Thông, (2003), Nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng Cr và Ni của bèo cái (Pistia Stratiotes L.) từ nước thải, Tuyển tập: Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống, Báo cáo KH tại Hội nghị toàn quốc lần thứ hai. 160 NCCB trong sinh học, nông nghiệp, y học, Huế, 25-26/7/2003. NXB KHKT, tr. 401-404. 43. Hoàng Thị Thanh Thủy, Từ Thị Cẩm Loan, Nguyễn Như Hà Vy (2006), “Nghiên cứu địa hóa môi trường một số kim loại nặng trong trầm tích sông rạch Thành Phố Hồ Chí Minh”, Tạp chí phát triển KH và CN, tập 10, số 1 năm 2007. 44. Tổng cục Môi trường, (2012), Điều tra, đánh giá bổ sung các nguồn gây ô nhiễm và đề xuất các giải pháp quản lý, khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ - Đáy, Báo cáo kết quả đề tài Nhà nước 2012. 45. Tổng cục Môi trường, (2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015), Chương trình quan trắc Tổng thể chất lượng môi trường nước sông Nhuệ - Đáy giai đoạn 2010 – 2015. 46. Tổng cục thống kê (1999), Dân số và mật độ dân số tại thời điểm 1/4/1999 phân theo địa phương, Nhà xuất bản Thống kê. 47. Tổng cục thống kê (2009), Dân số và mật độ dân số tại thời điểm 1/4/2009 phân theo địa phương, Nhà xuất bản Thống kê. 48. Tổng cục thống kê (2014), Dân số và mật độ dân số tại thời điểm 1/4/2014 phân theo địa phương, Nhà xuất bản Thống kê. 49. Tổng cục thống kê, (2014), Tình hình kinh tế - xã hội Thành phố Hà Nội năm 2014, Nhà xuất bản Thống kê. 50. Tổng cục thống kê, (2014), Tình hình kinh tế - xã hội Thành phố Hà Nam năm 2014, Nhà xuất bản Thống kê. 51. Trần Văn Tựa, (2004), Khả năng ứng dụng thực vật thuỷ sinh trong xử lý ô nhiễm các thuỷ vực, Hội thảo “Ứng dụng biện pháp sinh học nâng cao chất lượng hồ Hà Nội, Hà Nội, 22/9/2004. 52. Trung Tâm Hỗ trợ nghiên cứu Châu Á, Trường Đại học khoa học Tự nhiên, (2005), Nghiên cứu ô nhiễm môi trường làng nghề trồng rau ngoại thành Hà Nội và đề xuất biện pháp giảm thiểu, Báo cáo kết quả dự án. 53. Viện Môi trường và phát triển bền vững, (2005), Dự án RURBIFARM- Thuỵ Điển- Việt Nam- Trung Quốc- Thái Lan, Báo cáo kết quả nghiên cứu khoa học giai đoạn 2002- 2004 WP1- WP5, Hà Nội 161 54. Phạm Hùng Việt, Trần Tú Hiếu, Nguyễn Văn Nội, (1999), Hóa học môi trường cơ sở, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội. Tài liệu tiếng Anh 55. APHA, AWWA, and WEF, (1998), Standard methods for the examination of water and wastewater, America Public Health Association. 56. ANZECC and ARMCANZ, (2000), Australian and New Zealand Guidelines for Fresh and Marine Water Quality, National Water Management Strategy No 4. 57. Azizur Rahman M., (2007), “Arsenic accumulation in duckweed (Spirodela polyrhiza L.): A good option for phytoremediation”, Chemosphere,Volume 69, Issue 3, pages 493–499. 58. Asia Development Bank, (2013), “Polluted Rivers”. 59. B. M. Duc, (1999), “Iron and vitamin content of commonly consumed foods in Vietnam”, Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition, volume 8, issue 1, pages 36– 38. 60. Baeko J. W., (1998), “Effects of submerged aquatic macrophytes on nutrient dynamics, sedimentation and resuspension”, Springer. 61. B. Wu, D. Y. Zhao, H. Y. Jia, Zhang X. X., Zhang S., P. Cheng, (2009), “Preliminary Risk Assessment of Trace Metal Pollution in Surface Water from Yangtze River in Nanjing Section, China”, Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, Volume 82, Issue 4, pages 410-421 62. Bhupinder Dhir, (2013), Phytoremediation: Role of aquatic plants in Environmental Clean – up, Springer New Delhi 63. Bieby Voijant Tangahu, (2011), “A Review on Heavy Metals (As, Pb, and Hg) Uptake by Plants through Phytoremediation”, International Journal of Chemical Engineering. 64. Blaylock M.J và Huang J.W, (2000), Phytoextraction of metals. In: Raskin I, Ensley BD (eds) Phytoremediation of toxic metals using plants to clean up the environment, Wiley, New York, pages 53–70 162 65. Lindau C.W., Delaune R. D., Scaroni A. E., Nyman J. A., (2008), “Denitrification in Cypress swamp within the Atchafalaya River Basin”, Louisiana Chemosphere Volume 70, Issue 5, pages 886–894 66. Choo T.P. (2006), “Accumulation of chromium (VI) from aqueous solutions Using Gravel and Industrial Waste Substrata”, Water Science & Technology, pages 107– 113. 67. Cui L. H., Zhu X. Z., Ouyang Y., Chen Y., Yang F.L., (2011), “Total phosphorus removal from domestic wastewater with Cyperus alternifolius in vertical-flow constructed wetlands at the microcosm level”, International journal of phytoremediation, volume 13, issue 7, pages 692-701 68. Li-Hua Cui, Ying Ouyang, Yin Chen, Xi-Zhen Zhu, Wen-Ling Zhu, (2009), “Removal of total nitrogen by Cyperus alternifolius from wastewaters in simulated vertical-flow constructed wetlands”, Ecological Engineering, volume 35, issue 8, pages 1271-1274 69. Ebrahimi A., (2013), “Efficiency of constructed wetland vegetated with Cyperus alternifolius applied for municipal wastewater treatment”, Journal of Environmental and Public Health. 70. Edward D. Burton, Ian R. Phillips, Darryl W. Hawker (2004), “Reactive sulfide relationships with trace metal extractability in sediments from southern Moreton Bay, Australia, Baseline”, Marine Pollution Bulletin, Volume 50, pages 583–608. 71. FAO, (1994), “Water quality for agriculture. Technical paper No.29. Irrigation and Drainage”, Food and Agriculture Organization of the United Nations Rome. 72. Fu Kaidao, (2012), “Pollution assessment of heavy metals along the Mekong River and dam effects”, Journal of Geographical Sciences Volume 22, Issue 5, pages 874-884. 73. Hailiang Song, Xianning Li, Wei Li, Xiwu Lu, (2014), “Role of biologic components in a novel floating-bed combining Ipomoea aquatic, Corbicula fluminea and biofilm carrier media”, Frontiers of Environmental Science & Engineering, Volume 8, Issue 2, pages 215-225 163 74. Marcussen H., Joergensen K., Holm P. E., Brocca D., Simmons R. W., Dalsgaard A., (2008), “Element contents and food safety of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) cultivated with wastewater in Hanoi, Vietnam”, Environmental Monitor Assess. 75. Nguyen Thi Lan Huong, (2008), “Heavy metal polution of water and sediments in the rivers of Viet Nam, and its effects on the quanlity agricutral and crops, Philosophy”, Environmental Monitor Assess. 76. Jan Vymazal, (2007), “Removal of nutrients in various types of constructed wetlands”, Science of the Total Environment, 380, pages 48–65 77. Kabata Pendias A. và Pendias H, (2001), “Trace elements in soils and plants”, London: CRC Press. 78. Kadlec R.H, Knight R.L, (1996), Treatment wetlands, Boca Raton, FL: CRC Press; Lewis Publishers. 79. Kadlec R. H. và Kadlec Hey D L, (1994), “Constructed Wetlands for River Water- Quality Improvement”, Water Science and Technology (1994) Volume 29, pages: 159-168 80. Leng R.A., (1999), Duckweed – a tiny aquatic plant with enormous potential for agriculture and environment, APHP Series. FAO, pages 108- 128. 81. Liao X., Luo S., Wu Y., Wang Z. (2005), “Comparison of nutrient removal ability between Cyperus alternifolius and Vetiveria zizanioides in constructed wetlands”, Chinese Journal of Applied Ecology, volume 16, issue 1, pages 156–160. 82. Low K.S. and Lee C.K., (1981), “Copper, zinc, nickel and chromium uptake by water kangkong (Impomea aquatica Forsk.)”, Pertanika, Volume 4, pages 16–20 83. Mann R. A. and Bavor H. J.,(1993), “Phosphorus Removal in Constructed Wetlands using water lilies (Nymphaea spontanea)”, Chemosphere 62, pages 961–967 84. Neralla S, Weaver RW, Varvel TW, Lesikar BJ, (1999), “Phytoremediation and On- Site Treatment of Septic Effluents in Sub-Surface Flow Constructed Wetlands”, Environmental Technology, volume 20, issue 11, pages 1139-1146 164 85. Petrucio M. M., Esteves F. A., (2000), “Uptake rates of nitrogen and phosphorus in water by Eichhornia crassipes and Salvinia auriculata”, Rev Braz Biol 10, pages 229–236 86. Rao T. P., Ito O., Matsunga R., (1993), “Differences in uptake kinetics of ammonium and nitrate in legumes and cereals”, Plant Soil , pages 67–72 87. Reddy K.R. và D'Angelo, (1997), “Biogeochemical indicators to evaluate pollutant removal efficiency in constructed wetlands”, Water Science Technology. 88. Raskin P., (1997), “Phytoremediation of metal: using plants to remove pollutionts from the environment”, Curr. Op. Biotechnonogy 8, pages 221 – 226. 89. Rubatzky V. E. & M. Yamaguchi, (1997), “World vegetables: Principles, production, and nutritive values”, New York: Chapman & Hall. pages 711–713 90. Shahi D. H., Eslami H., Ehrampoosh M. H., Ebrahimi A., Ghaneian M. T., Ayatollah S., Mozayan M. R., (2013), “Comparing the efficiency of Cyperus alternifolius and Phragmites australis in municipal wastewater treatment by subsurface constructed wetland”, Pak J Biology Science, pages 79-84. 91. Shimp JF, Tracy JC, Davis LC, Lee E, Huang W, Erickson LE, Schnoor JL, (1993), “Beneficial effects of plants in the remediation of soil and groundwater contaminated with organic materials”, Environmental Science Technology, pages 41–77. 92. Shim S.M., (2012), “Comparison of volatile and non-volatile compounds as antioxidant indicators of water spinach (Ipomoea aquatic Forsk.)”, Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, pages 297-302. 93. Ho Thi Lam Tra, (2000), Heavy metal polution agricultural soil and river sediment in Ha Noi sediment, Vietnam, Thesis of agricultural Sciences Doctor, Laboratory of soil Sciences. 94. Kikuchi T., Furuichi T., Hai H.T., Tanaka S. (2009), “Assessment of heavy metal pollution in River Water of Hanoi, Vietnam Using Multivariate analyses”, Bull Environmental Contaminated Toxicol, Volume 83, pages 575- 582. 165 95. Vajpayee P., Rai U.N., Sinha, S., Tripathi, R.D., Chandra, P., 1995, “Bioremediation of tannery effluent by aquatic macro- phytes”, Bull. Environment Contamination Toxicol. Volume 55, pages 546 - 553. 96. Vymazal J, Kropfelova L, (2008), “Wastewater treatment in constructed wetlands with horizontal sub-surface flow”, Environmental pollution, Springer, Dordrecht 97. World Wide Fund for Nature, (2007), 10 Rivers most at Risk. 98. Wang K, Huang L, Lee H, Chen P, Chang S, (2008), “Phytoextraction of cadmium by Ipomoea aquatica (water spinach) in hydroponic solution: effects of cad- mium speciation”, Chemosphere 72, pages 666–672. 99. Wolverton, B.C. (1987), “Aquatic plants for wastewater treatment: an overview, in: Aquatic Plants for Water Treatment and Resource Recovery”, Springer. 100. Xiaomei L., Kruatrachue M, Pokethitiyook P, Homyokb K, (2004), “Removal of cadmium and zinc by water hyacinth, Eichhornia crassipes”, Journal Science of Asia 30, pages 93-103. 101. Xu X., Guyan Lou, Jianfeng Zheng, Lianghua Han, (2010), Purification of pollutants by ecological floating-bed process for heavily polluted river, 4th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering. 102. Ying-Feng Lin, Shuh-Ren Jinga, Tze-Wen Wangb, Der-Yuan Leea (2001), “Effects of macrophytes and external carbon sources on nitrate removal from groundwater in constructed wetlands”, Environmental Pollution, pages 119-120.