Khảo sát tác động của ô nhiễm nguồn điểm và nguồn diện đối với chất lượng nước trên Đông giang (Dongjiang), phía Nam Trung Quốc.

24 12 0
  • Loading ...
1/24 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 24/11/2018, 21:55

Hiểu rõ về quá trình vật lý của nguồn điểm (PS), nguồn diện (NPS) ô nhiễm rất quan trọng để đánh giá chất lượng nước và xác định nguồn gây ô nhiễm chính trên lưu vực. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng các pp vật lý dựa trên thủy văn mô hình chất lượng nước, đất và Công cụ đánh giá nước, để điều tra ảnh hưởng của ô nhiễm PS và NPS đến chất lượng nước của sông Đông (Dongjiang trong Trung Quốc) ở miền nam Trung Quốc. Kết quả cho thấy, ô nhiễm NPS chiếm phần lớn (>94%) chất dinh dưỡng trừ phospho (50%). Một chỉ số chất lượng nước toàn diện ( WQI ) sử dụng 8 chỉ số chất lượng nước cho thấy chất lượng nước thượng lưu tốt hơn hạ lưu mặc dù lượng ammonium nitrogen ở thượng lưu cao hơn. Ngoài ra , sự phân bố theo thời gian ( theo mùa ) và không gian của chất dinh dưỡng chỉ ra khoảng thời gian quan trọng (từ cuối mùa khô đến đầu mùa mưa) và các khu vực nguồn ô nhiễm trong lưu vực (trung lưu và đất nông nghiệp ở hạ lưu), các nhà quản lý tài nguyên có thể áp dụng để giảm đáng kể tải trọng ô nhiễm NPS. Nhìn chung, nghiên cứu này sẽ giúp chúng ta hiểu về mối liên quan giữa các hoạt động của con người và chất ô nhiễm, góp phần hỗ trợ quản lý lưu vực để bảo vệ chất lượng nước trong khu vực. Đặc biệt, phương pháp tích hợp mô hình WQI với lưu vực và xác định khoảng thời gian quan trọng, vùng ô nhiễm có thể hỗ trợ cho các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới. Khảo sát tác động ô nhiễm nguồn điểm nguồn diện chất lượng nước Đông giang (Dongjiang), phía Nam Trung Quốc Thơng tin viết: - Lịch sử viết: Nhận ngày 10 tháng 12 năm 2012 Chỉnh sửa lại ngày 27 tháng năm 2013 Duyệt ngày 07 tháng tư năm 2013 - Từ khóa: Đông giang (Dongjiang) Nito Phospho Khu vực nguồn ô nhiễm SWAT - Chỉ số chất lượng nước Sinh viên thực Nguyễn Thị Thanh Tâm: 1022254 Kiều Xuân Vũ: 1022365 Tóm tắt: Hiểu rõ q trình vật lý nguồn điểm (PS), nguồn diện (NPS) ô nhiễm quan trọng để đánh giá chất lượng nước xác định nguồn gây nhiễm lưu vực Trong nghiên cứu này, sử dụng pp vật lý dựa thủy văn / mơ hình chất lượng nước, đất Công cụ đánh giá nước, để điều tra ảnh hưởng ô nhiễm PS NPS đến chất lượng nước sông Đông (Dongjiang Trung Quốc) miền nam Trung Quốc Kết cho thấy, ô nhiễm NPS chiếm phần lớn (>94%) chất dinh dưỡng trừ phospho (50%) Một số chất lượng nước toàn diện ( WQI ) sử dụng số chất lượng nước cho thấy chất lượng nước thượng lưu tốt hạ lưu lượng ammonium nitrogen thượng lưu cao Ngoài , phân bố theo thời gian ( theo mùa ) không gian chất dinh dưỡng khoảng thời gian quan trọng (từ cuối mùa khô đến đầu mùa mưa) khu vực nguồn ô nhiễm lưu vực (trung lưu đất nông nghiệp hạ lưu), nhà quản lý tài nguyên áp dụng để giảm đáng kể tải trọng nhiễm NPS Nhìn chung, nghiên cứu giúp hiểu mối liên quan hoạt động người chất nhiễm, góp phần hỗ trợ quản lý lưu vực để bảo vệ chất lượng nước khu vực Đặc biệt, phương pháp tích hợp mơ hình WQI với lưu vực xác định khoảng thời gian quan trọng, vùng nhiễm hỗ trợ cho nhà nghiên cứu toàn giới 1.Giới thiệu: Suy giảm nước mặt ô nhiễm PS, NPS gây ảnh hưởng đến hệ thủy sinh an tồn cấp nước Ơ nhiễm PS chủ yếu gồm nước thải sinh hoạt (nước thải đô thị, khu dân cư) nước thải công nghiệp (từ nhà máy sản xuất) Ô nhiễm NPS nước mưa, tuyết tan nước tưới chảy tràn đưa chất ô nhiễm vào sơng, hồ, vịnh biển Ơ nhiễm NPS từ nơng nghiệp coi ngun nhân gây suy thoái chất lượng nước mặt thu hút quan tâm cộng đồng (Darradi cộng sự, 2012; Hào cộng sự, 2004; Nasr cộng sự, 2007; Ongley cộng sự, 2010; Tang cộng sự, 2011; Zhang cộng sự, 2008) Rất khó ước lượng chất ô nhiễm NPS phức tạp khí tượng thủy văn, q trình sinh học, hóa học thay đổi khơng gian liên quan đến q trình di chuyển biến đổi chất ô nhiễm (Ficklin cộng sự, 2010; Luo cộng sự, 2008; Nikolaidis cộng sự, 1998) Thâm canh nông nghiệp phát triển, sử dụng nhiều phân vô để nâng cao suất trồng trở thành vấn đề lớn dẫn đến tăng lượng chất dinh dưỡng Những chất dinh dưỡng tiếp tục theo nước suối cửa sông gây tượng phú dưỡng cho nhiều hệ sinh thái ven biển nước giới (Alexander cộng sự, 2008; Cao Zhu , 2000; Carpenter cộng sự, 1998; Nixon cộng sự, 1995; Rabalais cộng sự, 2002; Schoch cộng sự, 2009 ; Vitousek cộng sự, 1997; Wu Liu, 2012b) Vì thế, việc kiểm tra chất lượng nước cách đo tính tốn tải trọng chất dinh dưỡng quy hoạch, quản lý phục hồi môi trường quan trọng Tuy nhiên, giám sát chất lượng nước đầu nguồn lâu dài tốn thời gian (Santhi cộng sự, 2001), thường không dùng để dự báo tác động biến đổi khí hậu đất bề mặt tương lai Trên thực tế, để mơ q trình phức tạp mặt đất lưu vực sơng có cơng cụ hữu ích để kiểm tra trạng chất lượng nước, dự đốn tác động tiềm tàng khí hậu thay đổi đất che phủ, để tìm giải pháp tối ưu cho vấn đề ô nhiễm (Borah Bera, 2002; Ficklin cộng sự, 2010; Liu cộng sự, 2008; Panagopoulos cộng sự, 2011; Panagopoulos cộng sự, 2012; Wilson Weng, 2011; Wu Liu, 2012a; Wu cộng sự, 2012a,c; Zhang cộng sự, 2011;Zhang Zhang, 2011) Kinh tế xã hội Đông giang phát triển nhanh ( Dongjiang, Trung Quốc ) lưu vực sông miền nam Trung Quốc (đặc biệt khu vực hạ lưu ), nhờ tăng trưởng dân số phát triển công nghiệp, nông nghiệp mạnh mẽ, tăng đáng kể nhu cầu sử dụng nước tải trọng chất nhiễm cho dòng sơng cửa sơng (Wu Chen, 2013b; Wu cộng sự, 2012b; Zhou cộng sự, 2012) Mặc dù nước khu vực tương đối dồi (Wu Chen, 2013a), suy thoái chất lượng nước mối quan tâm lớn Vì , đánh giá chất lượng nước khu vực xác định nguồn ô nhiễm nhiệm vụ cấp thiết để tìm hướng phát triển bền vững cho địa phương Để nghiên cứu q trình nhiễm NPS PS sông Đông, sử dụng Công cụ đa ngành đánh giá Đất nước (SWAT) để tiếp cận mơ hình Nghiên cứu gồm nhiệm vụ: (1) đánh giá trạng chất lượng nước mặt cắt ngang lớn dọc theo sông, (2) điều tra thay đổi theo mùa chất dinh dưỡng khí tượng thủy văn, (3) xác định khu vực nguồn gây ô nhiễm NPS, (4) kiểm tra tỉ lệ ô nhiễm PS NPS tải trọng ô nhiễm quy mô lưu vực sông 2.Tài liệu phương pháp: 2.1 Lựa chọn mơ hình: Mơ hình SWAT (bản 2005) (Arnold cộng sự, 1998; Neitsch cộng sự, 2005) sử dụng nghiên cứu này, phát triển Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) Dịch Vụ Nghiên Cứu Nông Nghiệp (Agricultural Research Service) (ARS) để thăm dò tác động khí hậu thực hành quản lý đất đai nước, trầm tích suất hóa chất nơng nghiệp (Douglas- Mankin cộng sự, 2010; Gassman cộng , 2007) Mơ hình vật lý quy mô lưu vực sông mô chu trình thủy văn, tăng trưởng cây, xói mòn đất, chuyển dời bùn cát suất hóa chất nông nghiệp khoảng thời gian ngày ( Arnold et al, 1998) Đơn vị thủy văn (Hydrological Response Unit) ( HRU) (Flügel,1996; Flügel, 1997) đơn vị mô định nghĩa diện tích đất gộp bao gồm a unique land cover, tính chất đất , độ dốc SWAT (Neitsch cộng sự, 2005) Với chu trình dinh dưỡng đất, SWAT mơ nitơ hữu khống sản (N) phốt (P) phân chia chất dinh dưỡng vào bể thành phần Sau đó, N P tăng giảm tùy thuộc vào chuyển đổi/ bổ sung/ thất thoát xảy bể (Green van Griensven, 2008; Neitsch cộng sự, 2005) Đối với giai đoạn chu trình dinh dưỡng nước (tức chuyển đổi chất lượng nước dòng), mơ hình SWAT kết hợp thuật toán QUAL2E (Brown Barnwell, 1987) để mô thành phần tương tác chuyển đổi (Neitsch et al, 2005) Thông tin chi tiết chu kỳ dinh dưỡng đất giao thông vận tải chuyển đổi nước tìm tài liệu hướng dẫn lý thuyết mơ hình (Neitsch et al, 2005) 2.2 Công thức đánh giá chất lượng nước: Để đánh giá chất lượng nước, bao gồm số loại chất ô nhiễm, cách tiếp cận sinh thái nên kết hợp vật lý, hóa học, thành phần sinh học để phản ánh tình trạng chất lượng (Chapman, 1996) Stambuk-Gilijanovic (2003), Liou cộng (2004) trình bày tiêu chất lượng nước cho số (ví dụ, số chất lượng nước nitrat N (NO3-N), amoni N (NH4-N), nhu cầu oxy sinh học (BOD), oxy hòa tan (DO)) Với quy mơ này, số chất lượng nước nói chung toàn diện (WQI) (Liou cộng sự, 2004; Stambuk-Gilijanovic, 2003) tính sau: n WQI = ∑ Wi Qi n i =1 Wi yếu tố trọng chất lượng nước biến i, Qi điểm chất lượng liên quan đến nước, n số lượng số chất lượng nước Mục tiêu WQI thơng báo tình trạng chất lượng nước khu vực cụ thể Để đánh giá trạng chất lượng nước Đông giang với WQI tồn diện, chúng tơi sử dụng số chất lượng nước bao gồm khoáng sản N ( min- N) , N hữu (org -N) , khoáng sản P (min- P), BOD, DO, chất rắn lơ lửng (SS), nhiệt độ (T) pH (xem bảng 1) LC (thượng nguồn) BL (hạ lưu) gaging trạm Sau Stambuk - Gilijanovic (2003), Liou cộng (2004), thể hình A.1 (xem Phụ lục A), số chất lượng nước cho số (Qi) thang điểm từ đến 100, 100 cho thấy điều kiện chất lượng nước hoàn hảo cho thấy điều kiện chất lượng nước Sáu số từ mơ hình mơ phỏng, số (T pH) từ liệu quan trắc chất lượng nước (GEPMC, 1991-1999) Các trọng số tham chiếu từ Stambuk - Gilijanovic (2003) Vì số coliform khơng có sẵn mơ chúng tơi, trọng số 0,16 phân bổ cho số quan trọng khác (ví dụ, BOD, DO, tổng N (TN ) min- P) Bảng liệt kê trọng số cho số chất lượng nước 2.3 Khu vực nghiên cứu: Đông giang (tiếng Trung Quốc: Dongjiang) ba nhánh sông Pearl (Zhujiang, Trung Quốc), sông lớn thứ tư diện tích nước Trung Quốc (Niu Chen, 2010) Lưu vực Đơng giang (xem hình 1) nằm vĩ độ 22°34’ 25°12’N kinh độ 113°24’ 115°53’E (Chen Wu, 2008) Có nguồn gốc từ quận Xunwu tỉnh Giang Tây, Đông giang chảy từ đông bắc đến tây nam đổ vào châu thổ sơng Pearl với độ dốc trung bình 0,39‰ (Jiang cộng sự, 2007) Đông giang nguồn nước uống cho khu vực bên lưu vực (ví dụ Hồng Kơng, Thâm Quyến, Hồng Phố Huệ Châu) Trạm đo lớn hạ lưu, Boluo (hạ lưu: BL), có diện tích nước 25325 km2, trạm thượng nguồn, Longchuan (thượng nguồn: LC), có diện tích 7699 km2 ( PRWRC, 1987) Lưu vực Đông giang gần bờ Biển Đơng nằm khu vực khí hậu gió mùa chủ yếu, với lượng mưa biến đổi theo không gian thời gian (Wu Chen, 2013a) Mùa mưa tháng Tư đến tháng Chín thời gian lại mùa khơ Tổng lượng mưa trung bình hàng năm lưu vực 1800 mm/năm lượng nước hàng năm Boluo khoảng 739 m 3/s ( 23,3 tỷ m3/năm 920 mm/năm) (Chen Ngô, 2012) 2.4 Dữ liệu ô nhiễm PS: Các liệu ô nhiễm PS đầu vào quan trọng để SWAT Ô nhiễm PS bao gồm nước thải từ thành phố cơng nghiệp Hình 1a cho thấy tên địa 12 thành phố xả ô nhiễm PS Đông giang 2.4.1 Dữ liệu ô nhiễm PS thành phố: Do việc đo đạc chất lượng số lượng nước thải từ thành phố (Hình 1a) khơng có sẵn, liệu tải cần thiết ước tính dựa dân số thị liệu nước thải điển hình Trung Quốc, chất lượng nước (Bảng 2) ( Xiao, 2002) Theo Xiao (2002), giá trị trung bình mức độ trung bình thấp đại diện cho chất lượng nước thải miền nam Trung Quốc (xem cột cuối Bảng 2) Theo Zhang Jorgensen (2005), lượng nước tiêu thụ 200 l/ngày bình qn đầu người cung cấp đủ nước khu vực Kết là, chất nhiễm bình qn đầu người phát sinh (xem cột cuối bảng 2) Bảng liệt kê số liệu dân số đô thị thu thập năm 1990 2000 (GLRO GDPC, 2003; POCNSD, năm 1996, SCO PSSCNSD, 2003) từ thành phố Tổng lượng chất nhiễm thành phố ước tính cách nhân số chất nhiễm bình qn đầu người với dân số thị Ví dụ, Bảng liệt kê tải lượng Nito tổng (TN) phospho tổng (TP) năm 1990 2000, liệu tải lượng nhiễm năm (1991-1999) ước tính sử dụng nội suy tuyến tính Do đo đạc liên tục nước thải khơng có sẵn, phương pháp chúng tơi mơ tả để ước tính lượng chất nhiễm thường sử dụng để thiết kế nhà máy xử lý nước thải Trung Quốc (Xiao, 2002) Như vậy, ước tính giả định hợp lý 2.4.2 Dữ liệu ô nhiễm PS công nghiệp: Quan trắc số lượng chất lượng nước thải thời gian dài Trung Quốc thách thức lớn Dữ liệu giám sát ô nhiễm PS công nghiệp công bố (BOD, NH4-N min-P) (xem bảng 4) thông tin năm 1992 10 thành phố lưu vực Đông giang (GEPMC, 1992) Tải lượng thành phố (Xunwu Dingnan), thiết lập giống với thành phố gần đó, Heping, mức độ phát triển tương tự thành phố Điều đáng ý tải lượng ô nhiễm PS công nghiệp liệt kê Bảng sử dụng cho giai đoạn mô chất lượng nước năm 1991 đến năm 1999 So với tải công nghiệp (bảng 4), ước tính tải lượng thành phố (Bảng 3) chiếm 80% tổng số tải lượng PS 2.5 Dữ liệu nhiễm NPS: Ơ nhiễm NPS chủ yếu từ hoạt động nơng nghiệp (phân bón), lắng đọng khí (ví dụ, N P có nước mưa) phân hủy cặn 2.5.1 Hoạt động nông nghiệp: Thông qua điều tra thực địa tài liệu (GLRO GDPC, 2003), quản lý đất đai đất nông nghiệp năm gồm vụ kỳ bón phân cho vụ lưu vực Đơng giang Tập quán canh tác trồng thu hoạch trồng mùa vụ thông qua từ Guangdong Crop Irrigation Estimation (Liang, 1999) Theo khảo sát nông nghiệp Quảng Đơng năm 1990, trung bình tổng số phân bón sử dụng vào khoảng 140 kg/ha/năm, với 70 kg/ha vụ tháng Tư tháng Tám 2.5.2 Lắng đọng khí quyển: Nước mưa có chứa chất dinh dưỡng, có nguồn gốc từ ô nhiễm không khí Zhang Jorgensen (2005) cung cấp loại nồng độ N P nước mưa dựa mức độ công nghiệp chăn nuôi for the condition of 1-m mưa năm Vì tỷ lệ khu đô thị lưu vực Đông giang có 1,4%, diện tích rừng 75%, khu vực nghiên cứu phân loại mức thấp (lớp VI) nồng độ chất dinh dưỡng (Zhang Jorgensen, 2005) Sau đó, nồng độ N nước mưa ước tính 0,1 mg/L cho toàn lưu vực lượng mưa hàng năm 1,8 m P 0.005 mg/L dựa tỷ lệ N:P (20:1) lớp VI 2.6 Thiết lập mơ hình: Các liệu đầu vào thiết lập mơ hình SWAT bao gồm liệu thời tiết, địa hình, tính chất đất, đất sử dụng thông tin quản lý đất đai (Arnold cộng sự, 2000; Neitsch cộng sự, 2005) Trong nghiên cứu này, liệu SRTM Mơ Hình Độ Cao Kỹ Thuật (Digital ElevationModel) (DEM) với độ phân giải 90-m (Jarvis cộng sự, 2006) áp dụng để phân định lưu vực Đơng giang Để tham số hóa mơ hình, ta sử dụng liệu với độ phân giải 30-m thu từ Viện Hàn Lâm Khoa học Trung Quốc Số liệu cho thấy loại sử dụng đất chủ yếu gồm đất nông nghiệp, rừng, đồng cỏ, đô thị, chứa nước mặt (xem hình 1b) Theo Guangdong Soil (Guangdong Soil Survey Office (GSSO), 1993), có loại đất lưu vực Đông giang: đất latosol, đất đỏ đất trồng lúa Chúng sử dụng tùy chọn đa Đơn vị Thủy Văn (Hydrological Response Unit) ( HRU), HRU đại diện cho loại độ che phủ đất loại đất, để tách lưu vực thành 271 HRU Lượng mưa hàng ngày, nhiệt độ khơng khí tối đa tối thiểu, tốc độ gió số liệu độ ẩm tương đối từ trạm thời tiết lấy từ Trung tâm Chia Sẻ Số Liệu Khí Hậu Quốc gia Trung Quốc (http://cdc.cma.gov.cn/home.do) (xem hình 1) Dữ liệu xạ mặt trời từ Trung Tâm Quốc Gia Dự Báo Mơi trường Nghiên cứu quốc gia (NCEP/NCAR) (http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/reanalysis/reanalysis.shtml) Ngồi ra, ô nhiễm PS NPS mô tả trước (xem mục 2.4 2.5) bao gồm thiết lập mơ hình 2.7 Xác thực hiệu chỉnh mơ hình: Dòng chảy Trong nghiên cứu trước (Chen Wu, 2012; Wu Chen, 2013a), đánh giá hiệu suất SWAT mô dòng chảy BL lưu vực Đơng giang dùng năm (1973-1980) để hiệu chỉnh năm (1981-1988) để xác thực Đánh giá mơ hình cho thấy dòng chảy mô tốt với Nash Sutcliffe Efficiency (NSE ) ngày 0,84 cho hiệu chỉnh 0.82 để xác thực, giá trị NSE hàng tháng đạt 0.93 cho hiệu chỉnh 0.90 để xác thực (Chen Ngơ, 2012) Trầm tích Trong nghiên cứu trước (Wu Chen , 2012), chúng tơi đánh giá việc thực mơ hình mơ trầm tích BL lưu vực Đơng giang với thời gian hiệu chỉnh (1973-1980 ) thời gian xác thực ( 1981-1988) Đánh giá mơ hình cho thấy mơ trầm tích hàng tháng đạt u cầu với NSE 0,69 0,67 cho hiệu chỉnh xác thực (Wu Chen, 2012) Do khơng quan sát dòng chảy trầm tích giai đoạn nghiên cứu (19911999) nên chúng tơi khơng tái hiệu chỉnh mơ hình sử dụng dòng chảy thơng số trầm tích tương tự từ nghiên cứu trước (Chen Wu, 2012; Wu Chen, 2012, 2013a) Chất lượng nước Trong nghiên cứu này, sử dụng số liệu tải trọng gây ô nhiễm bao gồm NH4-N, N nitrit (NO2- N), NO3- N, BOD, DO TP đột xuất theo dõi LC BL để hiệu chỉnh xác thực mơ hình SWAT mô chất lượng nước Cần lưu ý số liệu quan trắc hàng tháng ðýợc xuất Trung Tâm Quan Trắc Bảo Vệ Môi Trýờng Quảng Ðơng có giá trị vào 1991-1999 (GEPMC, 1991-1999) Kết ðánh giá mơ hình chất lượng nước trình bày mục 3.1 Kết quả: 3.1 Kiểm tra mơ hình: Như nói (xem phần 2.7), dòng chảy hàng ngày số liệu trầm tích lưu vực cửa (BL) 16 năm (1973-1988) sử dụng cho mơ hình hiệu chỉnh (1973-1980) xác thực (1981-1988) nghiên cứu trước (Chen Wu, 2012; Wu Chen, 2012, 2013a) Trong nghiên cứu này, liệu quan trắc chất lượng nước có sẵn, năm (1991-1994) quan sát liệu tải trọng gây ô nhiễm cho mơ hình hiệu chỉnh phần liệu lại (1995-1999) để xác thực Các thơng số chất lượng nước liên quan SWAT hiệu chỉnh (xem bảng 5) cách so sánh số mô chất lượng nước (ví dụ: NH4-N, NO2-N, NO3-N, BOD, DO Tổng P (TP)) với số quan trắc Hình cho thấy số mơ quan trắc chất lượng nước hàng tháng Mặc dù số lượng liệu quan trắc bị hạn chế, so sánh hình ảnh cho thấy SWAT cung cấp ước tính chấp nhận mơ hình mơ nắm bắt thay đổi theo mùa số chất lượng nước với phạm vi hợp lý so sánh với số quan trắc 3.2 Tình trạng chất lượng nước: LC (thượng lưu) BL (hạ lưu) TP (tổng Photpho) Hình 3a cho thấy tải lượng trung bình min-N (NO3-N, NH4-N NO2-N), orgN, min-P, org-P năm LC BL, hình 3b cho thấy trung bình SS, BOD, DO WQI khoảng thời gian tương tự Trừ SS, số chất lượng nước khác cho thấy chất lượng nước thượng nguồn (LC) tốt so với hạ lưu (BL) WQI tồn diện (Hình 3b) LC 89, cho thấy chất lượng nước LC nói chung tốt so với BL 80 Nồng độ SS cao (xem hình 3b) vị trí thượng nguồn làm cho ta có cảm giác mức độ xói mòn đất cao độ dốc lớn trầm tích… Hình 3a Hình 3a cho thấy trung bình min-N (tức là, NO3-N, NH4-N NO2-N), org-N, min-P, hữu P (org-P) nạp LC BL từ (1991-1999), hình 3b cho thấy trung bình SS, BOD, DO, WQI khoảng thời gian tương tự Trừ SS, Tám tiêu chất lượng nước cho thấy chất lượng nước thượng lưu (tức là, LC) tốt so với hạ lưu (BL) Các WQI toàn diện (Hình 3b) LC 89, cho thấy chất lượng nước LC thường tốt so với BL(80) Nồng độ SS cao (xem hình 3b) vị trí thượng lưu có ý nghĩa lớn so với mức độ xói mòn đất đất dốc lớn khả vận chuyển phù sa tốc độ sông cao khu vực thượng lưu so với khu vực hạ lưu Theo phạm vi biến động hàng tháng biến số,dựa chất lượng nước (xem hình 2) tiêu chuẩn chất lượng nước mơi trường Trung Quốc nước mặt (GB38382002) (EPAC, 2002), chất lượng nước LC đánh giá loại II (DO ≥ mg / l, BOD ≤ mg / L, NH4-N ≤ 0,5 mg / L, TN ≤ 0,5 mg / L, TP ≤ 0,1 mg / L), nguồn nước có đủ điều kiện nguồn nước uống Trung Quốc Tuy nhiên, chất lượng nước BL đánh giá loại III (DO ≥ mg / l, BOD ≤ mg / L, NH4-N ≤ mg / L, TN ≤ mg / L, TP ≤ 0,2 mg / L) tải trọng TP cao 3.3 Biến đổi theo mùa chất dinh dưỡng theo dòng sơng Để điều tra biến động theo mùa chất dinh dưỡng dòng, Hình (a cho LC b cho BL) cho thấy tải trọng trung bình tháng chín năm (bao gồm NH4-N, NO3-N, min-P), tính tốn cách tổng hợp chuỗi thời gian liệu mô hàng tháng Từ số này, nồng độ NH4-N cao mùa khô (tháng mười tháng ba năm sau) thấp mùa mưa (tháng chín) NH4-N thành phần chủ yếu từ tải trọng ô nhiễm PS công nghiệp thành phố tương đối ổn định Kết là, nồng độ NH4-N cao xuất vào tháng Giêng (khoảng 0,18 mg / L cho LC 0,21 mg / L cho BL) dòng chảy thấp NH4-N nồng độ thấp xảy vào tháng dòng chảy cao (khoảng 0,12 mg / L cho LC 0.08 mg / L) (Hình 4c) So sánh Hình 4a b cho thấy nồng độ NH4-N thượng lưu (LC) suốt đầu mùa mưa (tức từ tháng sáu đến tháng chín) lớn hạ lưu (BL), biến đổi theo mùa LC so với BL Kết luận, mùa khô giai đoạn quan trọng cho ô nhiễm PS ,NH4-N Đối với nồng độ NO3-N LC BL (xem hình 4a B), giá trị cao xuất vào tháng Tư cao thứ hai tháng tám, giá trị thấp xảy vào tháng, mùa khô NO3-N tải trọng chủ yếu từ NPS ô nhiễm (đặc biệt bón phân đất canh tác) Thực hành trồng bón phân (chiếm nửa tổng lượng phân bón cho chu kỳ mùa vụ) thực mùa vụ mùa thứ hai tháng Tư tháng Tám lưu vực sông Đông, tương ứng Chu kỳ trồng hai mùa lý khiến hai giá trị cao điểm NO3-N xảy hai tháng Một lý khác có tác dụng xả lượng mưa vào đầu mùa mưa, vận chuyển NO3-N đất đường lưu lượng dòng chảy bên bề mặt lượng mưa tăng dần tháng Ba đến tháng Tư (Wu Chen, 2013a) Ngoài hai lý trên, dòng chảy tháng Tư so với tháng Tám (xem hình 4c), giải thích nồng độ NO3-N lớn tháng Tư so với tháng Tám Vì vậy, khoảng thời gian từ ngày kết thúc mùa khô (tháng) đến đầu mùa mưa (tháng) (xem hình 4c) quan trọng để quản lý NPS NO3-N ô nhiễm, kết từ việc gieo trồng, bón phân, gia tăng nhanh chóng dòng chảy mặt dòng chảy bên So với min-N, tình trạng nhiễm PS đóng góp nhiều để min-P tải trọng hàm lượng P thấp phân bón thấp Hình 4a b cho thấy mức tăng nhẹ min-P vào tháng Tư tháng Tám, kết từ việc bón phân xảy hai tháng Vì vậy, suy kết hợp PS NPS ô nhiễm dẫn đến biến đổi theo mùa tập trung min-P dòng suối, mùa khô giai đoạn quan trọng để quản lý PS nhiễm Kết luận, hình cho thấy tình trạng ô nhiễm nước điều khoản NH4-N, NO3-N, min-P lớn cuối mùa khô đầu mùa mưa (tháng mười hai-tháng tư) Fig 4a and b indicates a slight increase of min-P in April and August, which is the result from the base fertilization that occurs in these two months Therefore, it can be inferred that the combination of PS and NPS pollution resulted in the seasonal variation of min-P concentration in the stream water, and the dry season is the critical period for managing PS pollution Conclusively, Fig reveals that the water pollution in terms of NH4–N, NO3–N, and min-P is greater in the late dry season and early wet season (December to April) 3.4 NPS Identification of critical NPS pollution areas Để xác định khu vực tải chất dinh dưỡng NPS quan trọng lưu vực, hình cho thấy hàng năm NPS ô nhiễm tải chất dinh dưỡng mô trung bình (ví dụ, NO3-N, Org-N, min-P, org-P) cấp HRU Tải NO3-N đạt cao 18 kg / / năm vùng đất nông nghiệp trung hạ lưu, org-N tải đạt cao 133 kg / / năm tải lớn org-N khu vực To identify the critical NPS nutrient loading areas in the basin, Fig shows the simulated annual average NPS pollution nutrient loads (i.e., NO3–N, org-N, min-P, and org-P) at the HRU level The NO3–N load can reach as high as 18 kg/ha/yr in the middle and downstream agricultural lands, whereas org-N load can reach as high as 133 kg/ha/yr for the largest org-N load in the same areas Tương tự vậy, tải trọng P hàng năm từ đất nông nghiệp cho thấy mức độ tải cao (khoảng 3,2 kg / / năm min-P 20 kg / / năm org -P) Ngoài ra, NPS trung bình hàng năm lượng chất dinh dưỡng cấp tiểu lưu trình bày hình Chúng tơi thấy subbasins 15, 17, 20, 23 có mức cao NO3-N tải (> 8,4 kg / / năm) tỷ lệ phần trăm cao đất nông nghiệp lĩnh vực Cấp cao org-N (> 50 kg / / năm), min-P (> 1,7 kg / / năm), org-P (> 7,6 kg / / năm) tải trọng tìm thấy bốn subbasins tiểu lưu 35 Điều tra thêm mối quan hệ lượng chất màu mỡ sử dụng đất, hình cho thấy lượng chất màu mỡ dựa sử dụng loại đất lớn (nông nghiệp, đồng cỏ / phạm vi, rừng) từ số này, lĩnh vực nơng nghiệp đóng góp chất dinh dưỡng cao tải trọng bao gồm NO3-N (8,2 kg / / năm), org-N (89,2 kg / / năm), minP (2,5 kg / / năm), org-P (13 kg / / năm), tải trọng thấp đến từ khu vực rừng trừ NO3-N tải trọng thấp mà từ lĩnh vực chăn nuôi / đồng cỏ tượng tải trọng NO3-N từ khu vực rừng cao so với đồng cỏ, lượng dư lớn lại mặt đất kết tốc độ phân hủy cao khu vực rừng Rõ ràng, ô nhiễm NPS gắn liền với hoạt động sử dụng đất để xác định nguồn độ lớn tải trọng nhiễm dòng nước đó, kiểm sốt hiệu quản lý hoạt động canh tác (tức là, hoạt động quản lý (BMP) tốt nhất) giúp giảm lượng chất dinh dưỡng 3.5 Đóng góp nhiễm PS NPS Bởi hai PS NPS nạp tải trọng đầu lưu vực sơng Đơng (ví dụ, để tải Pearl Đồng sông Cửu), thiết kế hai kịch (kịch A: có NPS, Kịch B: PS NPS) để điều tra việc nạp thêm cho tải trọng chất dinh dưỡng Cần lưu ý tải trọng PS thành phố, thể Bảng 3, số lượng ước tính thiếu quan sát có sẵn PS tải trọng cơng nghiệp, liệu tương đối đáng tin cậy (1992) (xem Phần 2.4.2 cho chi tiết) Tuy nhiên, năm (1992) mơ hình mơ khơng đủ để đại diện cho tình hình thực tế xem xét biến đổi khí hậu Vì vậy, chúng tơi phân tích hai tình sử dụng - ba năm (1991-1993) thời gian thỏa mãn tính xác liệu công nghiệp PS mô dài hạn Bảng cho thấy lượng chất màu mỡ trung bình ba năm BL cho hai kịch Các liệu Bảng cho thấy rõ ràng NPS nhiễm đáng kể (94-99%), góp phần vào tải trọng min-N, orgN, org-P, cho tải min-P, PS NPS đóng góp Như Kết là, NPS đóng góp 93,2 × 103 t / năm cho TN 9,8 × 103 t / năm TP, chiếm 97% 94% tổng tải trọng TN TP, thảo luận 4.1 Đánh giá chất lượng nước Việc sử dụng WQI cho phép phân loại chất lượng nước "tốt" "xấu" cách chuyển đổi biến lý hóa sinh học đa dạng vào số cách đơn giản , khách quan, tái sản xuất ( nhà Newsome , 1989) Với số lượng vậy, phân loại so sánh tình chất lượng nước nơi khác thời gian khác cho địa điểm cụ thể Các phương pháp liên kết WQI, trường hợp nghiên cứu ( xem phần 3.2) , khuyến khích phương pháp trình bày đánh giá rõ ràng mặt không gian thời gian chất lượng nước cho lưu vực định Ví dụ , phần thượng nguồn chéo , LC , với WQI(89) có chất lượng nước tốt so với mặt cắt hạ lưu, BL , với WQI (80) Sử dụng kết mô thủy văn , chuỗi thời gian WQI mặt cắt ngang từ đầu nguồn đến cửa sông sơng bắt nguồn, Vì cách tiếp cận thơng tin hữu ích công cụ để quản lý lưu vực sông hỗ trợ so sánh qulaity nước vùng khác (ví dụ Hồng Kơng Đài Loan khu vực khác) Điều đáng ý vấn đề với WQI tổng hợp vào số nhất, thực tế phức tạp, nơi nhiều tiêu mơi trường có ảnh hưởng đến chất lượng nước Một vấn đề khác phân loại ("tốt" đến "xấu") chất lượng nước phụ thuộc vào ứng dụng (mục đích) sử dụng cơng nghiệp cung cấp nước uống (Simoes et al., 2008) Vấn đề liên quan đến tiêu biến nặng tính tốn WQI, vấn đề thứ hai đề cập đến hay sử dụng nước Như trường hợp nghiên cứu chúng tôi, sử dụng tám tiêu quan trọng với loạt yếu tố quan trọng 0,07-0,2 (xem bảng 1) sau xem xét Liou et al (2004) kiến nghị, dùng cho mục đích chung khu vực gần (Đài Loan) Rõ ràng, việc tính tốn với tiêu định yếu tố trọng số WQI (ví dụ, vấn đề đầu tiên) nên phụ thuộc vào mục đích ứng dụng nước (ví dụ, vấn đề thứ hai) Vì vậy, việc áp dụng WQI để phân loại chất lượng nước so sánh cần phải tiến hành điều kiện Do đó, làm để lấy yêu cầu hợp lý cụ thể tương ứng với mục đích ứng dụng cần tiếp tục phát triển nghiên cứu 4.2 Tính nhiễm nguồn nước Phân tích biến đổi theo mùa lượng chất dinh dưỡng (xem Phần 3.3) sông Đông mùa khô giai đoạn quan trọng cho PS NH4-N min-P nhiễm dòng chảy tương đối thấp, từ cuối mùa khô đến đầu mùa mưa giai đoạn quan trọng cho NPS NO3-N ô nhiễm hoạt động nông nghiệp ảnh hưởng việc rửa đường dòng chảy đường bên Tiếp tục điều tra lượng chất dinh dưỡng khơng gian rõ ràng, với việc phân tích sử dụng đất dựa lượng chất dinh dưỡng, giúp xác định vùng có nguồn gây nhiễm quan trọng bao gồm vùng đất, nơi chương trình bảo tồn chi phí thấp (ví dụ, lọc dải) thực để giảm tải trọng ô nhiễm hiệu (xem Phần 3.3) Hơn nữa, đóng góp chi phối NPS nhiễm có nghĩa sử dụng BMP tình trạng nhiễm nghiêm trọng vùng nguồn xác định trước có nhiều triển vọng Tuy nhiên, PS ô nhiễm bỏ qua hai, xem xét PS nhiễm có khả tăng kinh tế địa phương kèm tăng trưởng dân số.Do đó, quản lý hiệu xử lý công nghiệp nước thải đô thị phương pháp quan trọng để tránh suy giảm chất lượng nước Mặc dù phát tác độngnguồn gốc từ nghiên cứu sông địa phương, hai phương pháp kết thơng tin hữu ích cho khu vực lân cận nhà nghiên cứu khác giới 4.3 hạn chế Có thể có số hạn chế giải thích kết liệu sẵn có vấn đề 1) Đầu tiên, liệu số lượng chất lượng nước thải thành phố ước tính nhân giá trị đề xuất người dân mục 2.4 Chúng thừa nhận liệu thu thơ mang lại số sai sót kết đóng góp PS ô nhiễm phần 3.5 Tuy nhiên, ước tính liệu phương pháp khả thi để thực hiện, ghi nhận áp dụng rộng rãi cho việc thiết kế nhà máy xử lý nước 2) thải Trung Quốc Thứ hai, tiêu quan trắc ( tức , NH4-N , NO2 -N , NO3- N , BOD , DO, TP) khan hiếm, điều cản trở việc thu thông số tối ưu phần 3.1 Tuy nhiên, so sánh hình ảnh biến chất lượng nước mô quan sát hàng tháng (xem 3) hình 2) hỗ trợ mơ hình mơ giảm phạm vi hợp lý Thứ ba, quan sát org - N khơng phải có sẵn , chúng tơi sử dụng biến tính tốn WQI Phần 3.2 Vì , giả định ước tính hợp lý org –N dẫn đến số bất ổn đánh giá chất lượng nước toàn diện May mắn thay, khơng chắn khơng đáng kể yếu tố trọng số thấp org -N (tức 10 % 4) Bảng 1) Thứ tư, sử dụng bốn biến, min- N , min- P , org -N , org -P , việc xác định nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng (xem hình hình ), tương ứng, mục 3.4 điều tra đóng góp PS NPS nhiễm phần 3.5 Tuy nhiên, cuối hai biến không xác nhận thiếu quan sát Tuy nhiên, phân tích chúng tơi thực mơ hình ban đầu thiết kế SWAT hoạt động lưu vực ungagged quy mô lớn với nỗ lực chuẩn khơng có ( Arnold cộng sự, 1998; Srinivasan cộng sự, 2010) Do đó, giá trị thực tế nguồn gốc quan trọng đánh dấu khu vực dựa org -N org -P có thể, lúc tồi tệ , phục vụ tài liệu tham khảo cho nhà nghiên cứu khác gọi để xác nhận thêm Cuối cùng, tiến hành nghiên cứu lĩnh vực liệu khan thử thách , nhà khoa học cần phải làm việc với liệu đạt Mặc dù mơ hình SWAT hỗ trợ ứng dụng loại diện tích , hạn chế không chắn nên ghi với kết họ để tránh giải thích \ Kết luận Dựa nghiên cứu trước dòng chảy trầm tích mơ hình sử dụng SWAT , tiếp tục điều tra chất lượng nước với chi tiết PS NPS ô nhiễm lưu vực sông Đông Để đánh giá trạng chất lượng nước dòng sơng, chúng tơi sử dụng số chất lượng nước toàn diện ( WQI ) liên quan đến tám tiêu chất lượng nước hai mặt cắt ngang lớn (LC thượng lưu BL hạ lưu ) điều tra phân bố thời gian ( biến đổi theo mùa ) chất lượng nước tiết lộ có cấp độ cao lượng chất màu mỡ cuối mùa khô đầu mùa mưa ( tức , từ tháng Ba đến Tháng Tư) Chúng tơi tiếp tục trình bày đồ phân bố không gian cho NPS tải chất dinh dưỡng việc sử dụng dựa tải trọng chất dinh dưỡng đất xác định khu vực ô nhiễm nguồn quan trọng bao gồm vùng đất, nơi quan tâm nhiều biện pháp xem xét họ chi phí - hiệu Cuối cùng, chúng tơi xem xét đóng góp PS NPS để tải chất dinh dưỡng tìm thấy NPS nhiễm góp phần đáng kể để min- N , Org -N , org -P , đóng góp để min- P từ PS tải ô nhiễm NPS gần Nhìn chung, phát chúng tơi cung cấp thơng tin có giá trị cho địa phương định để xác định nguyên nhân gây ô nhiễm nước, có ích cho việc bảo vệ mơi trường nước Ngồi ra, phương pháp chúng tơi áp dụng hữu ích cho nhà nghiên cứu khác xung quanh giới ... điểm chất lượng liên quan đến nước, n số lượng số chất lượng nước Mục tiêu WQI thơng báo tình trạng chất lượng nước khu vực cụ thể Để đánh giá trạng chất lượng nước Đông giang với WQI tồn diện, chúng... đất Công cụ đánh giá nước, để điều tra ảnh hưởng ô nhiễm PS NPS đến chất lượng nước sông Đông (Dongjiang Trung Quốc) miền nam Trung Quốc Kết cho thấy, ô nhiễm NPS chiếm phần lớn (>94%) chất dinh... chi tiết PS NPS ô nhiễm lưu vực sông Đông Để đánh giá trạng chất lượng nước dòng sơng, chúng tơi sử dụng số chất lượng nước toàn diện ( WQI ) liên quan đến tám tiêu chất lượng nước hai mặt cắt
- Xem thêm -

Xem thêm: Khảo sát tác động của ô nhiễm nguồn điểm và nguồn diện đối với chất lượng nước trên Đông giang (Dongjiang), phía Nam Trung Quốc., Khảo sát tác động của ô nhiễm nguồn điểm và nguồn diện đối với chất lượng nước trên Đông giang (Dongjiang), phía Nam Trung Quốc.

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay