Làm sạch nước hồ bằng phương pháp sinh học

Dương xỉ lá hẹp xử lý hiệu quả ô nhiễm nước hồ.

Dương xỉ lá hẹp, cú cơm và tai bèo chuột sẽ giúp mặt nước tại các hồ cảnh quan trong đô thị luôn trong xanh nhờ khả năng hấp thụ, xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ.

Dùng thực vật thủy sinh xử lý ô nhiễm

Nhóm nghiên cứu gồm TS Hồ Ngô Anh Đào, Lê Quang Huy, Khoa Môi trường và Bảo hộ lao động, Trường Đại học Tôn Đức Thắng và TS Nguyễn Thị Minh Trang, khoa Kỹ thuật hạ tầng đô thị, Trường Đại học Kiến trúc TPHCM đã nghiên cứu khả năng xử lý chất dinh dưỡng và chất hữu cơ trong nước mặt của một số loài thực vật thủy sinh.

TS Hồ Ngô Anh Đào cho biết, trong những năm gần đây, quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa tăng nhanh đã tạo ra một lượng lớn chất thải ra môi trường, đặc biệt là thải ra các nguồn nước mặt.

Các hoạt động như xả thải chất thải nguy hại ra môi trường, xả nước thải không đạt quy chuẩn xử lý, sử dụng chất hóa học phụ gia trong nông nghiệp đã làm ô nhiễm nguồn nước mặt nghiêm trọng.

TPHCM đang chịu tác động tiêu cực của ô nhiễm nước mặt. Với quy mô dân số khoảng 9 triệu người và đang tăng nhanh, việc xử lý, tái tạo nguồn nước mặt trở thành một trong những ưu tiên cấp bách của thành phố.

Các ao, hồ tại TPHCM với vai trò ban đầu là điều tiết nước mưa và là nơi sinh sống của các loài động vật đang bị thu hẹp, ô nhiễm. Để cải thiện chất lượng nước mặt tại TPHCM, đặc biệt là nước hồ tự nhiên và hồ cảnh quan, việc sử dụng thực vật thủy sinh (TVTS) là một trong những giải pháp hiệu quả, bền vững.

Trong phương pháp này, các hợp chất hữu cơ và chất dinh dưỡng có thể được loại bỏ khỏi nguồn nước thông qua các quá trình lắng, lọc, phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật, trong đó quá trình phân hủy sinh học đóng vai trò quan trọng.

Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn một số loài TVTS được nuôi trồng trong các mô hình thực nghiệm với mẫu nước thu được tại các hồ cảnh quan trong khu vực Quận 7, TPHCM nhằm đánh giá khả năng xử lý chất dinh dưỡng và chất hữu cơ trong các nguồn nước này. Từ đó, nhóm xây dựng biện pháp xử lý bằng phương pháp sinh học tự nhiên bền vững, không sử dụng hóa chất, tạo môi trường sống cho sinh vật dưới nước.

Cùng với các loài được ứng dụng phổ biến trong xử lý ô nhiễm nước mặt (lục bình, cỏ vetiver, cỏ sậy…) nhóm sử dụng một số loài TVTS khác như dương xỉ lá hẹp, cú cơm và bèo tai chuột. Nhóm tập trung nghiên cứu 3 loài TVTS này để ứng dụng xử lý ô nhiễm nước mặt trong các hồ ở TPHCM.

Ba loài TVTS được chọn nghiên cứu là loại tự nhiên và thu thập từ các vùng ven nội ô TPHCM. Các loài TVTS này sau khi loại bỏ tạp chất dính bám trên toàn thân và các cành lá héo úa thì được trồng riêng lẻ trong 4 ngày tại các thùng chứa nước thủy cục.

Điều này nhằm loại bỏ chất bẩn còn tồn đọng ra môi trường nước thông qua cơ chế ưu trương - nhược trương (các chất hữu cơ và kim loại bên trong có nồng độ cao hơn môi trường nước nên được thải ra ngoài).

Tiếp sau đó, các TVTS này được thay nước và trồng tiếp tục trong môi trường nước thủy cục trong 3 ngày để tăng nhanh khả năng thích nghi với môi trường nước trước khi chuyển sang bước nuôi trồng thực nghiệm.

Tại phòng thí nghiệm, 3 loài TVTS lần lượt được nuôi trồng trong các thùng nhựa với mẫu nước lấy từ các hồ cảnh quan. Thí nghiệm được bố trí với 3 mô hình gồm đối chứng (không nuôi trồng TVTS).

Thí nghiệm 1 tương ứng với 3 loài TVTS nghiên cứu và thí nghiệm là 2 loài TVTS được lựa chọn sau thí nghiệm 1; không bổ sung nước trong suốt quá trình thử nghiệm. Mật độ nuôi trồng TVTS đảm bảo khả năng sinh trưởng và sinh sản của chúng.

Khả năng xử lý nước vượt trội

Các số liệu phân tích trong nghiên cứu được xử lý bằng phương pháp xác suất thống kê để đảm bảo được sàng lọc và đạt độ tin cậy cao. Số liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình là độ lệch chuẩn.

Mục đích của theo dõi, quan trắc sự thay đổi của chất lượng nước trong các mô hình đối chứng là nhằm đối sánh chất lượng nguồn nước mặt ban đầu và chất lượng nguồn nước sau 30 ngày thực nghiệm trong phòng thí nghiệm. Điều này được thực hiện trên cơ sở phân tích nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng trong các mô hình tương ứng của từng loài TVTS.

Kết quả thực nghiệm cho thấy có sự tham gia xử lý chất dinh dưỡng và chất hữu cơ khác nhau tùy vào đặc điểm sinh học mỗi loại. Đối với chỉ tiêu chất hữu cơ (BOD5), sau 30 ngày khảo sát, hiệu suất loại bỏ BOD5 cao nhất được tìm thấy trong mô hình nuôi trồng bèo tai chuột.

Sự phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong thí nghiệm nuôi trồng TVTS chủ yếu là loại bỏ các chất hữu cơ ở dạng hòa tan. Các chất hữu cơ còn lại cùng các chất rắn lắng được loại bỏ thông qua quá trình lắng.

Cơ chế phân hủy sinh học này xảy ra khi các chất hữu cơ hòa tan được mang vào lớp màng vi sinh bám trên phần thân ngập nước của thực vật và được phân hủy bởi các vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn, nấm sống trong rễ.

Bộ rễ với mật độ cao là giá thể bám dính của hệ vi sinh vật phát triển trong nước; tăng mật độ tiếp xúc giữa vi sinh vật và nguồn nước cần xử lý. Nhờ đó TVTS cung cấp môi trường thích hợp cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy sinh học. Chúng cũng giúp vận chuyển oxy vào vùng rễ thông qua quá trình khuếch tán.

Kết quả thực nghiệm nuôi trồng 3 loại TVTS gồm dương xỉ lá hẹp, cú cơm, bèo tai chuột trong môi trường nước hồ cảnh quan trong 30 ngày ở quy mô phòng thí nghiệm cho thấy, cú cơm có hiệu quả xử lý tốt nhất, tiếp đến là dương xỉ lá hẹp và cuối cùng là bèo tai chuột.

Từ đây có thể bước đầu nhận định rằng, đối với các hồ nước mặt, cả mô hình nuôi trồng riêng lẻ ba loại TVTS nói trên hay mô hình kết hợp nuôi trồng dương xỉ lá hẹp và cú cơm với tỷ lệ khối lượng là 1:2, đều có khả năng xử lý các chất dinh dưỡng, chất hữu cơ với hiệu quả đáng ghi nhận.

Kết quả như vậy có thể đáp ứng tốt mục tiêu nghiên cứu là cải thiện chất lượng nước và tạo điểm nhấn cảnh quan sinh thái cho các hồ trong đô thị TPHCM.

Chi Nhật