Mở đầu

Ngày nay, việc bảo vệ nguồn nước, Đa dạng sinh học và sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên này đã và đang trở thành vấn đề vô cùng cần thiết, đặc biệt khi sự ô nhiễm các nguồn nước (nhất là nguồn nước ngọt) đang trở nên ngày càng trầm trọng, đe dọa cuộc sống của loài người và gây ra nhiều khó khăn cho sản xuất, đời sống.

Theo quan điểm sinh thái học người ta chia thủy quyển thành các cảnh sống (biotop) đặc trưng sau đây:

- Biển và đại dương.

- Thủy vực nội địa, gồm:

+ Thủy vực nước chảy: dòng sông, dòng suối.

+ Thủy vực nước đứng: các hồ tự nhiên, hồ chứa, ao, đầm .

Mỗi kiểu thủy vực đều có những nhóm sinh vật đặc trưng, chúng tương tác với nhau và với môi trường tạo nên vòng tuần hoàn vật chất và biến đổi của năng lượng theo phương thức riêng của mình để cho những sản phẩm sinh học độc đáo mà con người có thể thu được, thỏa mãn nhu cầu sống của mình.

Tài nguyên sinh vật nước rất đa dạng và phong phú. Tuy là nguồn có khả năng tái tạo, song chúng không phải là vô tận, khi sự tác động của con người vượt quá giới hạn thích nghi của chúng (đánh bắt quá mức, hủy hoại và làm ô nhiễm môi trường nước bởi nhiều hình thức).

Trong các hệ sinh thái thủy vực nói chung và hệ sinh thái thủy vực nước đứng nói riêng thì hệ sinh thái hồ có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Bên cạnh các chức năng là cấp nước, tưới tiêu cho nông nghiệp, du lịch - giải trí, thủy điện và phòng hộ thì hồ còn chứa nhiều nguồn tài nguyên phong phú, đó là một “ngân hàng gen” rất đa dạng, quý hiếm cần phải được bảo vệ. Do vị trí địa lý, kinh tế xã hội quan trọng của thủ đô Hà Nội nên các hồ ở Hà Nội còn có vai trò lớn hơn nhiều, trong đó đặc biệt là Hồ Tây đã được xếp vào danh sách các hồ cần được bảo vệ trên thế giới. Hệ thống hồ Hà Nội cũng được coi như lá phổi xanh của thành phố, là “nhà máy” điều hòa khí hậu tiểu khu vực.

Chúng ta đều biết rằng, chất lượng nước là hàm của các nhân tố vật lý, hóa học, sinh học và nhiều nhân tố khác. Theo quan điểm hiện nay, việc nghiên cứu chất lượng nước trong các hệ sinh thái hồ không chỉ dừng lại ở việc khảo sát, phân tích các số liệu về hóa, lý và sinh học mà cách tiếp cận toán học là một hướng nghiên cứu, là cách để quản lý rất hiệu quả.

Các nghiên cứu về Hồ Tây đã được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước tham gia, đặc biệt là sau ngày miền Bắc được hoàn toàn giải phóng (1954), trong đó các nghiên cứu tập trung chủ yếu về “Đa dạng sinh học” và chất lượng nước hồ cũng như sự phú dưỡng của hồ.

Trên thế giới, cách tiếp cận toán học trong sinh thái học đã ra đời từ những năm 1920, trong giai đoạn này do thiếu công cụ xử lý nên mô hình giới hạn ở dạng tuyến tính với trạng thái tương đối ổn định (mô hình Streeter và Phelps đánh giá hàm lượng DO và BOD). Đến năm 1960, công cụ máy tính ra đời cho phép tính toán và xử lý các vấn đề được dễ dàng và nhanh chóng, do vậy mô hình được phát triển rất đa dạng, nhanh chóng. Thêm vào đó, mô hình không những đánh giá được chất lượng nước mà còn đề cập đến hiệu quả kinh tế trong việc kiểm soát chất lượng nước (mô hình của Thomann và Sobal năm 1964; mô hình Ravell năm 1967). Trong giai đoạn 1970 – 1977, vai trò khả năng tự làm sạch của nguồn nước được các nhà mô hình học tập trung nghiên cứu, mở ra một hướng mới cho lịch sử phát triển mô hình sinh thái, như mô hình của Chen, 1970 và mô hình Chen – Orlop, 1975. Từ năm 1977, các mô hình tập trung nghiên cứu sự chu chuyển của các chất độc trong nước, các mô hình này đã bao quát được các quá trình sinh lý, sinh hóa có liên quan đến xích, lưới thức ăn (mô hình của Muller, mô hình Jorgensen . . .).

Nghiên cứu về mô hình toán sinh thái chất lượng nước hồ ở Việt Nam, đánh giá sự phú dưỡng là hướng mới mẻ và bắt đầu được quan tâm vào đầu năm 1990. Việc nghiên cứu chất lượng nước hồ theo quan điểm toán học là công việc hết sức cần thiết nhằm tìm ra công cụ đánh giá, dự báo tình trạng chất lượng nước và sinh thái của hồ. Trên cơ sở đó đề xuất chiến lược quy hoạch, bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên vô cùng quý giá này.

Theo hướng nghiên cứu đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá chất lượng nước Hồ Tây (Hà Nội) dựa vào sự phú dưỡng bằng mô hình toán học”. Đề tài bao gồm các công việc sau:

1. Phân tích các tài liệu liên quan đến chất lượng nước Hồ Tây.

2. Sử dụng mô hình Vollenweider để xác định hàm lượng P cho phép đổ vào hồ hàng năm.

3. Đánh giá và dự báo chất lượng nước dựa vào tình trạng phú dưỡng của Hồ Tây theo thông số hóa học (Photpho, Nitơ) bằng mô hình Vollenweider, mô hình kinh nghiệm và mô hình Jorgensen.

4. Đề xuất một số biện pháp bảo vệ, quản lý chất lượng nước Hồ Tây.

Hy vọng rằng đề tài này sẽ đóng góp một phần nhỏ vào công việc quản lý, bảo tồn và phát triển bền vững Hồ Tây.