Giáo trình bảo vệ môi trường - Phần 3 Bảo vệ đại dương thế giới - Chương 5

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

80
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cân bằng các chất ô nhiễm trong đại dương Những kết quả nghiên cứu về cân bằng các chất ô nhiễm cung cấp cơ sở để dự báo động thái ô nhiễm của các vùng n-ớc biển và đại d-ơng theo những giá trị cho tr-ớc về phát thải các chất ô nhiễm, xây dựng những khuyến cáo về chế độ phát thải tối -u và xác định các mức chịu tải cho phép tới hạn hay dung l-ợng dung hòa của biển với các chất ô nhiễm. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình bảo vệ môi trường - Phần 3 Bảo vệ đại dương thế giới - Chương 5

gÇn hai lÇn lín h¬n hμm l−îng trong trÇm tÝch ®¸y ®· tÝch lòy ®−îc cho ®Õn n¨m 1920 (Gerlax, 1985). T−¬ng tù, hμm l−îng thñy ng©n, ch×, ca®imi vμ kÏm trong c¸c mÉu khoan trÇm tÝch ®¸y hiÖn ®¹i ë vÞnh PhÇn Lan vμ phÇn phÝa b¾c biÓn Bantich ®· t¨ng 3–5 lÇn so víi nh÷ng g× quan tr¾c ®−îc vμo ®Çu thÕ kØ 20 Ch−¬ng 5 (Voipio, 1981). §¸nh gi¸ ®Þnh l−îng vÒ kÕt vãn sinh häc c¸c hy®r« cacbua C©n b»ng c¸c chÊt « nhiÔm trong ®¹i d−¬ng dÇu, thuèc b¶o vÖ thùc vËt chøa clo h÷u c¬ vμ c¸c chÊt « nhiÔm kh¸c hiÖn cßn khã kh¨n. Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ c©n b»ng c¸c chÊt « nhiÔm cung cÊp c¬ së ®Ó dù b¸o ®éng th¸i « nhiÔm cña c¸c vïng n−íc biÓn vμ ®¹i d−¬ng theo nh÷ng gi¸ trÞ cho tr−íc vÒ ph¸t th¶i c¸c chÊt « nhiÔm, x©y dùng nh÷ng khuyÕn c¸o vÒ chÕ ®é ph¸t th¶i tèi −u vμ x¸c ®Þnh c¸c møc chÞu t¶i cho phÐp tíi h¹n hay dung l−îng dung hßa cña biÓn víi c¸c chÊt « nhiÔm. 5.1. M« h×nh c©n b»ng c¸c chÊt « nhiÔm Theo A. I. Simonov (1973), vÒ ®Þnh tÝnh, c©n b»ng c¸c chÊt « nhiÔm ®èi víi biÓn nãi chung cã thÓ biÓu diÔn b»ng s¬ ®å sau: ′ ′ ′ ΔC = (Cσ + C p + C m + Cb + C r + C a ) − (Cb + C px + C pσ + C r + C a ) . (5.1) ë ®©y ΔC − gia l−îng nång ®é chÊt « nhiÔm sau thêi gian Δt , Cσ − ph¸t th¶i tõ bê, C p − ph¸t th¶i do s«ng mang ra, C m − ′ ph¸t th¶i trùc tiÕp vμo biÓn tõ tÇu, dμn khoan..., Cb vμ Cb − l−îng tíi (l−îng ®i) trong qu¸ tr×nh trao ®æi n−íc, C px − ph©n ′ hñy hãa häc, C pσ − ph©n hñy sinh hãa, C a , C a − l−îng tíi (l−îng ′ ®i) t¹i biªn n−íc – khÝ quyÓn, C r , C r − l−îng tíi (l−îng ®i) t¹i 501 502
ΔM =  M v −  M r biªn n−íc − bïn ®¸y. (5.5) Mv − Mr − Sù b¶o tån tr¹ng th¸i b×nh th−êng cña m«i tr−êng biÓn ®ßi ë ®©y tæng tÊt c¶ c¸c kho¶n ®i vμo, tæng c¸c hái ph¶i tháa m·n nh÷ng ®iÒu kiÖn h¹n chÕ: kho¶n ®i ra cña c©n b»ng c¸c chÊt « nhiÔm. ΔC ≤ 0 0 < C ≤ N§ THCP vμ (5.2) NÕu ký hiÖu M t lμ khèi l−îng c¸c chÊt « nhiÔm biÕn ®æi ë ®©y N§THCP – nång ®é tíi h¹n cho phÐp c¸c chÊt « nhiÔm. trong biÓn theo thêi gian, cßn M 0 lμ khèi l−îng ban ®Çu, th× ta A. I. Simonov vμ c¸c cäng t¸c viªn (1978, 1985) ®· x©y dùng cã ph−¬ng ¸n sau cña ph−¬ng tr×nh c©n b»ng: m« h×nh tæng qu¸t tÝnh to¸n ®éng th¸i c¸c møc « nhiÔm. ΔM t = M t − M 0 . (5.6) Ph−¬ng tr×nh ®Ó tÝnh nång ®é trung b×nh cña c¸c chÊt « Tèc ®é gia nhËp c¸c chÊt « nhiÔm vμo biÓn trong mét ®¬n vÞ nhiÔm trong biÓn t¹i thêi ®iÓm t + 1 cã d¹ng sau: thêi gian sÏ lμ M M Ct +1 = Ct + ΔC = Ct + t +1 − t M qt = v . (5.7) Vt +1 Vt t hay §ång thêi víi sù gia nhËp c¸c chÊt « nhiÔm, trong biÓn diÔn  ΔVt  ΔM t ra qu¸ tr×nh ph©n r· chóng, chuyÓn hãa chóng vμo bïn ®¸y, vμo = C t 1 −  V + V , (5.3) Ct +1   t +1  khÝ quyÓn vμ khi trao ®æi n−íc víi c¸c thñy vùc bªn c¹nh. Mçi t +1 qu¸ tr×nh ®ã l¹i ®−îc ®Æc tr−ng b»ng hÖ sè tèc ®é K cña m×nh ë ®©y Ct vμ Ct +1 − c¸c nång ®é chÊt, M t vμ M t +1 − c¸c khèi ®−îc xem lμ kh«ng ®æi trong kho¶ng thêi gian tÝnh to¸n. Tæng l−îng chÊt, Vt vμ Vt +1 − thÓ tÝch biÓn t¹i c¸c thêi ®iÓm t vμ t + 1 , c¸c hÖ sè ®−îc ký hiÖu b»ng  K . Trong tr−êng hîp nh− vËy, ΔM t vμ ΔVt − gia l−îng khèi l−îng chÊt vμ thÓ tÝch biÓn sau c©n b»ng c¸c chÊt « nhiÔm cã thÓ m« t¶ b»ng ph−¬ng tr×nh vi thêi kú tõ t ®Õn t + 1 . ph©n Sè h¹ng thø nhÊt ë vÕ ph¶i ph−¬ng tr×nh ®−îc tÝnh tíi khi dM = qt dt −  K ⋅ Mdt . (5.8) biÕn ®æi thÓ tÝch mét biÓn néi ®Þa do gi¶m l−u l−îng n−íc s«ng. ΔV Tõ ph−¬ng tr×nh nμy, sau khi t¸ch c¸c biÕn vμ tÝch ph©n tõ M 0 ë c¸c biÓn ven th× biÓu thøc 1 − t gÇn b»ng mét, v× vËy ®Õn M t vμ tõ t = 0 ®Õn t , ta ®−îc: Vt +1 ph−¬ng tr×nh (5.3) cã d¹ng q  − Kt − t − M0  e  . qt Mt = (5.9) ΔM t K  K  Ct +1 = Ct +  . (5.4) Vt +1 K kh«ng ®æi vμ t → ∞ , th× khèi l−îng M t tiÖm Víi qt vμ Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng cã thÓ biÓu diÔn qua biÕn thiªn khèi qt l−îng c¸c chÊt « nhiÔm trong chu kú tÝnh to¸n cËn tíi gi¸ trÞ vμ ®¹t gi¸ trÞ æn ®Þnh cuèi cïng víi mét ®é K 503 504
ë ®©y T − thêi gian l−u l¹i, M − khèi l−îng c¸c chÊt « nhiÔm q  trÔ nμo ®ã ®Æc tr−ng b»ng sè h¹ng  t − M 0  exp (−  K ⋅ t ) vμ trong líp ë thêi ®iÓm ®· cho,  Vr − tèc ®é tæng céng cña l−îng K    c¸c chÊt « nhiÔm ®i ra theo c¸c kªnh kh¸c nhau, tÊn/ngμy. quyÕt ®Þnh nh÷ng tÝnh chÊt ®éng lùc cña c¸c qu¸ tr×nh diÔn ra trong biÓn. B»ng c¸ch khai triÓn thμnh chuçi, ph−¬ng tr×nh (5.9) ®−îc 5.2. Nh÷ng yÕu tè c©n b»ng c¸c chÊt « nhiÔm dÉn ®Õn d¹ng sau:  2q − 2 M 0  K  L−îng ph¸t th¶i c¸c chÊt « nhiÔm vμo biÓn cïng víi n−íc Mt = M0 +  t  Δt . (5.10)  2 +  K ⋅t  th¶i c«ng nghiÖp vμ sinh ho¹t ®−îc tÝnh theo c«ng thøc   mσ = QC , (5.12) C«ng thøc (5.10) sö dông ®Ó tÝnh c©n b»ng c¸c chÊt « nhiÔm ë ®©y Q − thÓ tÝch tæng céng cña n−íc th¶i trong thêi kú tÝnh trong c¸c hÖ thèng mét líp vμ nhiÒu líp khi tháa m·n nh÷ng to¸n, C − nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm trong n−íc th¶i. ®iÒu kiÖn sau ®©y: tÝnh to¸n ®−îc tiÕn hμnh theo c¸c nång ®é trung b×nh tû trong cña c¸c chÊt « nhiÔm vμ theo c¸c nhiÖt ®é L−îng ph¸t th¶i c¸c chÊt « nhiÔm vμo biÓn cïng víi n−íc trung b×nh th¸ng ®èi víi toan bé kh«ng gi©n lùa chän cña biÓn, s«ng ®−îc −íc l−îng theo sè liÖu quan tr¾c thùc ®Þa: gi¶ thiÕt sù liªn tôc vμ sù ®ång nhÊt c¸c tr−êng « nhiÔm trong mp = CQ , (5.13) toμn biÓn hay mét vïng cña nã, chÊp nhËn tÝnh ®ång ®Òu theo ë ®©y Q − dßng n−íc trong thêi kú Δt , C − nång ®é trung b×nh thêi gian cña dßng cña c¸c chÊt « nhiÔm ®i vμo tõ nh÷ng nguån c¸c chÊt « nhiÔm trong thiÕt diÖn mçi s«ng trong thêi kú Δt . kh¸c nhau theo toμn thñy vùc, dßng c¸c chÊt « nhiÔm ë ranh giíi d−íi cña líp mÆt chÊp nhËn tû lÖ víi gradient th¼ng ®øng S¬ ®å tÝnh to¸n l−îng ph¸t th¶i c¸c chÊt « nhiÔm do s«ng, cña nång ®é vμ ®−îc thùc hiÖn trong c¸c mïa ph¸t triÓn ®èi l−u theo E. D. Igolkina (1982) nh− sau. th¼ng ®øng. Trong tr−êng hîp tËp trung c¸c chÊt « nhiÔm vμo 1. Theo kÕt qu¶ tõng lÇn ®o ®¹c thñy hãa tÝnh gi¸ trÞ trung c¸c v¸ng vμ líp mÆt vi máng, viÖc tÝnh to¸n c©n b»ng cña chóng b×nh sè häc nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm t¹i thiÕt diÖn ngang s«ng tiÕn hμnh cho c¸c v¸ng, líp mÆt vi máng vμ c¸c líp n−íc ®Öm nc 1  Ci . mét c¸ch riªng biÖt, tõ gi¶ thiÕt r»ng phÇn lín c¸c chÊt « nhiÔm Cc = (5.14) nc tr¶i qua giai ®o¹n tËp trung trong líp mÆt vi máng hay v¸ng. i =1 Sù ph©n bè vμ di chuyÓn cña c¸c chÊt « nhiÔm trong hÖ 2. Theo nång ®é trung b×nh trong thiÕt diÖn s«ng x¸c ®Þnh thèng nhiÒu líp cã thÓ ®Æc tr−ng b»ng thêi gian l−u l¹i cña ®−îc nång ®é trung b×nh sè häc trong suèt thêi kú tÝnh to¸n chóng trong tõng líp: nb 1  Ccj . C= (5.15) M nb T= , (5.11) j =1  Vr 3. Theo c«ng thøc (5.13) tÝnh l−îng ph¸t th¶i c¸c chÊt « 505 506
nhiÔm trong thêi kú ®· ®Þnh. NÕu cã sè liÖu quan tr¾c vÒ hμm l−îng c¸c chÊt « nhiÔm trong gi¸ng thñy khÝ quyÓn, th× khi ph©n bè gi¸ng thñy ®Òu Sù kh«ng ®Òu cña ph©n bè « nhiÔm trong thiÕt diÖn s«ng, trªn biÓn, nhËp l−îng tõ khÝ quyÓn ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc sù kh«ng ®ång ®Òu gia nhËp cña chóng, sù thiÕu mèi liªn hÖ ma = C gtV gt gi÷a nång ®é cña chóng vμ l−u l−îng n−íc trong s«ng, còng nh− (5.18) sù hiÖn diÖn cña nhiÒu nh©n tè khã tÝnh tíi buéc chóng ta ph¶i trong thêi kú Δt . ¸p dông c¸c ph−¬ng ph¸p cña thèng kª biÕn ph©n, khi xÐt x¸c Khi kh«ng cã ®ñ sè liÖu vÒ c¸c chÊt « nhiÔm x©m nhËp vμo suÊt xuÊt hiÖn mét nång ®é nμo ®ã cña c¸c chÊt « nhiÔm trong biÓn, cã thÓ sö dông nh÷ng th«ng tin trung b×nh thèng kª ®Æc dßng n−íc vμ ®Ó tÝnh to¸n ph¶i chän thêi kú chÕ ®é n−íc s«ng tr−ng cho mét sè biÓn vÒ t−¬ng quan gi÷a c¸c l−îng nhËp chÊt « ®¶m b¶o t−¬ng øng vÒ mÆt thèng kª víi nh÷ng kÕt qu¶ quan nhiÔm qua c¸c kªnh kh¸c nhau: th¶i tõ tÇu trªn biÓn vμ thÊt tr¾c hÖ thèng. tho¸t khi sù cè – 28 %, th¶i tõ tÇu t¹i c¸c c¶ng – 14 %, th¶i tõ L−îng ph¸t th¶i v¸ng s¶n phÈm dÇu bëi s«ng còng ®−îc bê – 16 %, th¶i theo dßng s«ng – 28 %, tõ khÝ quyÓn – 10 %, x¸c ®Þnh b»ng c¸ch t−¬ng tù: theo c¸c kªnh kh¸c (trao ®æi n−íc t¹i thÒm lôc ®Þa) – 4 % tæng mvd = Cb F , (5.16) nhËp l−îng. NÕu biÕt chÝnh x¸c mét trong nh÷ng thμnh phÇn trong ®ã Cb − nång ®é trung b×nh c¸c hy®r« cacbua dÇu trong nhËp l−îng, cã thÓ tÝnh ®−îc tæng nhËp l−îng c¸c chÊt « nhiÔm trong thêi kú x¸c ®Þnh. v¸ng trong thêi kú tÝnh to¸n, kg/m2; F = BV , ë ®©y F − diÖn tÝch mÆt n−íc s«ng, ®i qua thñy trùc trong thêi kú tÝnh to¸n, ¶nh h−ëng cña bïn ®¸y biÓu hiÖn trong c¸c vïng n−íc km2/n¨m; B − chiÒu réng trung b×nh cña s«ng t¹i thñy trùc, km; n«ng vμ ven bê. NhËp l−îng c¸c chÊt « nhiÔm tõ trÇm tÝch ®¸y V − tèc ®é trung b×nh cña dßng ch¶y s«ng trong thêi kú tÝnh. khi xôc bïn lμm t¨ng nång ®é c¸c s¶n phÈm dÇu d¹ng hoμ tan vμ d¹ng nhò ë líp mÆt: §Ó ®¸nh gi¸ l−îng ph¸t th¶i c¸c chÊt « nhiÔm vμo biÓn tõ mr = (C b·o − C tr−íc b·o )hSΔt , (5.19) c¸c tÇu biÓn ph¶i cã sè liÖu vÒ thÓ tÝch n−íc th¶i vμ vÒ nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm trong c¸c n−íc th¶i. VÝ dô, tõ c¸c nguån thèng trong ®ã C b·o vμ C tr−íc b·o – nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm trong n−íc kª ®−îc biÕt r»ng, l−îng mÊt m¸t khi vËn chuyÓn b»ng kho¶ng trong thêi gian b·o vμ tr−íc b·o, h vμ S − ®é s©u trung b×nh vμ 0,35 % toμn bé l−îng dÇu vËn chuyÓn. diÖn tÝch vïng biÓn, Δt – sè l−îng ngμy b·o trong thêi kú tÝnh. L−îng c¸c chÊt « nhiÔm ®i vμo biÓn trong khi trao ®æi n−íc Khi xôc bïn ®¸y biÓn trong b·o, 40–60 % tæng l−îng c¸c víi biÓn l©n cËn: chÊt tÈy do bïn hÊp phô sÏ ®i vμo n−íc biÓn, l−îng nμy b»ng mb = C1V1 . (5.17) 10–16 % tæng l−îng tõ c¸c nguån kh¸c nhau. ë ®©y C1 − nång ®é trung b×nh c¸c chÊt « nhiÔm trong kh«ng L−îng mÊt c¸c chÊt « nhiÔm khái biÓn trong khi trao ®æi n−íc víi c¸c vïng n−íc l©n cËn ®−îc tÝnh theo c«ng thøc gian tr−íc eo biÓn ë biÓn l©n cËn, V1 − nhËp l−îng n−íc trung ′ mb = C 2V2 , b×nh tõ biÓn l©n cËn khi trao ®æi n−íc trong thêi kú Δt . (5.20) 507 508
D α S h C (1 − z )Δt Δm ′ ë ®©y C 2 , V2 − tuÇn tù lμ nång ®é trung b×nh c¸c chÊt « nhiÔm ë Kr = =m (5.21) (M 0 + M v )t M0 + Mv kh«ng gian tr−íc eo biÓn vμ l−îng n−íc trung b×nh ra khái biÓn khi trao ®æi n−íc trong thêi kú Δt. trong ®ã Dm − hÖ sè khuÕch t¸n ph©n tö, 10 −5 cm2/s; S − diÖn tÝch ®¸y, m2−, h − ®é dμy líp n−íc s¸t ®¸y, kÓ c¶ ®é dμy líp L−îng mÊt c¸c chÊt « nhiÔm trong qu¸ tr×nh ph©n hñy hãa häc vμ sinh hãa ( m px + m pσ ) cã thÓ tÝnh gÇn ®óng theo ph−¬ng khuÕch t¸n, m; C − nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm ë líp n−íc s¸t ®¸y; z − gi¸ trÞ thùc nghiÖm, thÓ hiÖn tû lÖ gi÷a C ë líp n−íc s¸t ®¸y tr×nh (5.10), nÕu biÕt khèi l−îng ban ®Çu cña c¸c chÊt « nhiÔm, vμ líp khuÕch t¸n máng; α − hÖ sè hÊp phô tÝnh ®Õn nh÷ng tÝnh nhiÖt ®é trung b×nh th¸ng cña n−íc vμ c¸c h»ng sè tèc ®é ph¶n chÊt hÊp phô cña trÇm tÝch ®¸y. øng tæng céng t−¬ng øng víi nhiÖt ®é (b¶ng 5.1). C¸c h»ng sè nμy phô thuéc chñ yÕu vμo nhiÖt ®é n−íc, ¶nh h−ëng cña ®é Gi¸ trÞ z b»ng 0,50 ®èi víi c¸c hîp chÊt thñy ng©n; 0,2 – muèi vμ pH kh«ng ®¸ng kÓ. ®èi víi chÊt tÈy ho¹t tÝnh anion; 0,1 – ®èi víi c¸c s¶n phÈm dÇu; 0,2 – ®èi víi phenol. B¶ng 5.1. Phô thuéc K px + pσ (ngμy −1) vμo nhiÖt ®é n−íc NÕu cã th«ng tin vÒ sè l−îng vμ b¸n kÝnh c¸c kÕt vãn dÇu trªn mÆt n−íc, th× tèc ®é kÕt tña trung b×nh cñ chóng ®−îc m« ®èi víi c¸c s¶n phÈm dÇu vμ c¸c chÊt tÈy (Simonov, 1985) t¶ b»ng ph−¬ng tr×nh: HÖ sè ph©n r· HÖ sè ph©n r· [ ] 2 1 NhiÖt ®é, NhiÖt ®é, V = g Δρ σ r2 exp (5,3σ r2 ) − 1 (5.22) °C °C C¸c s¶n C¸c chÊt C¸c s¶n C¸c chÊt μ 3 phÈm dÇu tÈy phÈm dÇu tÈy ë ®©y g − gia tèc r¬i tù do, Δρ − hiÖu cña mËt ®é c¸c kÕt tËp dÇu -1 0,0023 0,0195 18 0,0095 0,1514 vμ n−íc biÓn; μ − hÖ sè nhít ®éng häc; σ r − ®é lÖch b×nh 0 0,0026 0,0214 20 0,0109 0,1862 2 0,0029 0,0263 22 0,0128 0,2291 ph−¬ng trung b×nh cña c¸c b¸n kÝnh kÕt tËp dÇu. 4 0,0034 0,0309 24 0,0147 0,2884 Khi ®¸nh gi¸ l−îng vËn chuyÓn c¸c chÊt « nhiÔm tõ biÓn 6 0,0039 0,0398 26 0,0169 0,3548 8 0,0045 0,0501 28 0,0193 0,4467 vμo khÝ quyÓn, ph¶i tÝnh ®Õn sù vËn chuyÓn chóng tõ khèi n−íc 10 0,0052 0,0683 30 0,0227 0,5495 vμo trong líp mÆt vi máng vμ tõ líp mÆt vi máng lªn khÝ quyÓn. 12 0,0061 0,0776 32 0,0261 0,6761 Trong tr−êng hîp tæng qu¸t c¸c giai ®o¹n nμy ®−îc thÓ hiÖn 14 0,0070 0,0955 34 0,0307 0,8511 16 0,0081 0,1202 d−íi d¹ng cña ph−¬ng tr×nh ®èi víi hÖ sè tèc ®é dßng ®i ra K a : (1 − α ) γDt ShC Δt Vai trß cña c¸c qu¸ tr×nh hÊp phô bëi c¸c chÊt l¬ löng vμ l Ka = , (5.23) (M 0 +  M v )t bïn ®¸y ®−îc x¸c ®Þnh tõ t−¬ng quan gi÷a c¸c khèi l−îng c¸c chÊt « nhiÔm ®i vμo biÓn vμ bÞ hÊp phô bëi bïn ®¸y: ë ®©y γ − hÖ sè tèc ®é vËn chuyÓn c¸c chÊt « nhiÔm tõ líp mÆt vi máng vμo khÝ quyÓn, m−2; Dt − hÖ sè khuÕch t¸n rèi; S − diÖn 509 510
tÝch mÆt biÓn; h − ®é s©u n¬i lÊy mÉu n−íc mÆt; C − nång ®é ra cña c©n b»ng hy®r« cacbua dÇu cho mét sè vïng n−íc §¹i trung b×nh cña c¸c chÊt « nhiÔm trong líp n−íc mÆt; α − hÖ sè T©y D−¬ng vμ Th¸i B×nh D−¬ng, còng nh− cã ®−îc nh÷ng th«ng vËn chuyÓn − lμ th−¬ng sè cña phÐp chia nång ®é träng l−îng tin dù b¸o vÒ ®éng th¸i « nhiÔm dÇu cña c¸c vïng n−íc ®ã ®Õn c¸c chÊt « nhiÔm trong kh«ng khÝ cho nång ®é trong líp mÆt vi n¨m 1990 (Simonov, 1985) vμ ®Õn n¨m 2005 (Simonov vμ nnk., máng; l − tû sè gi÷a khèi l−îng c¸c chÊt « nhiÔm trong líp n−íc 1986). ë ®©y sÏ dÉn nh÷ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®èi víi B¾c §¹i T©y D−¬ng (0–60 °N). mÆt dμy 1 m vμ khèi l−îng c¸c chÊt « nhiÔm trong líp mÆt vi máng. Theo d÷ liÖu thùc nghiÖm, gi¸ trÞ α vμ l ®èi víi c¸c s¶n Theo d÷ liÖu thèng kª, c¸c n−íc quanh thñy vùc B¾c §¹i phÈm dÇu tuÇn tù b»ng 0,002 vμ 0,05. T©y D−¬ng n¨m 1975 ®· tiªu thô 754.106 tÊn dÇu. L−îng x©m ViÖc tÝnh to¸n l−îng mÊt c¸c chÊt « nhiÔm tõ líp n−íc bªn nhËp vμo ®¹i d−¬ng b»ng 0,23 %, hay 1,73.106 tÊn c¸c hy®r« trªn xuèng c¸c líp kÒ d−íi ®−îc thùc hiÖn cho c¸c mïa trong cacbua dÇu mét n¨m. L−îng hy®r« cacbua dÇu nμy ph©n bè vμ n¨m cã ®èi l−u th¼ng ®øng ph¸t triÓn, vμ th«ng l−îng cña ph©n hñy ë trong c¸c v¸ng dÇu trªn mÆt, trong líp mÆt vi máng chóng tû lÖ víi gradient th¼ng ®øng cña nång ®é. C«ng thøc hÖ vμ trong líp 0–100 m víi mét phÇn chuyÓn xuèng c¸c líp s©u. sè tèc ®é vËn chuyÓn ®èi l−u cã d¹ng: TÝnh to¸n ®−îc thùc hiÖn theo c¸c nång ®é trung b×nh tû C − Ch 10 −4 0 träng cña c¸c hy®r« cacbua dÇu vμ nhiÖt ®é n−íc trung b×nh SΔt h Kb = th¸ng ®èi víi toμn vïng n−íc B¾c §¹i T©y D−¬ng. Gi¶ sö trong , (5.24) (M 0 +  M v )t mét n¨m líp 0–100 m bÞ x¸o trén hoμn toμn, nhËp l−îng hy®r« ë ®©y 10 −4 − tèc ®é vËn chuyÓn ®èi l−u, cm/s; C 0 vμ C h − c¸c cacbua dÇu tõ c¸c nguån kh¸c nhau ph©n bè ®ång ®Òu trªn toμn vïng n−íc, cßn sù ph©n bè nång ®é lμ ®¬n ®iÖu, víi c¸c cùc trÞ ë nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm trong líp mÆt vμ líp d−íi; h − ®é dμy nh÷ng ®íi thÒm. ChÊp nhËn r»ng t¹i biªn phÝa b¾c cña thñy vùc líp gradient nång ®é; S − diÖn tÝch biÓn (vïng); Δt − kho¶ng (60 °N) chØ cã l−îng mÊt do h¶i l−u B¾c §¹i T©y D−¬ng, tæng thêi gian ph¸t triÓn ®èi l−u. th«ng l−îng qua xÝch ®¹o b»ng 0, t¹i biªn d−íi cña líp (100 m) ViÖc ¸p dông thùc tÕ c¸c m« h×nh c©n b»ng vμ ®éng th¸i th«ng l−îng tû lÖ víi gradient nång ®é vμ thùc hiÖn víi tèc ®é møc « nhiÔm n−íc biÓn g¾n liÒn víi mét lo¹t khã kh¨n, bëi v× ®èi l−u th¼ng ®øng kho¶ng 10−4 cm/s. nhiÒu tham sè cÇn cho tÝnh to¸n ®Õn nay vÉn ch−a ®−îc nghiªn Theo sè liÖu quan tr¾c, 3 % tæng diÖn tÝch mÆt n−íc bÞ phñ cøu kü vμ x¸c ®Þnh ch−a ®ñ chÝnh x¸c. bëi v¸ng dÇu, trong ®ã th−êng trùc tËp trung kho¶ng 48.103 tÊn dÇu, thêi gian l−u l¹i cña dÇu trong v¸ng dÇu lμ 17 ngμy. Tõ v¸ng dÇu bay h¬i 50 % tæng l−îng hydocacbon dÇu. H»ng sè tèc 5.3. C©n b»ng vμ dù b¸o biÕn ®éng møc « nhiÔm n−íc ®¹i ®é ph©n hñy trung b×nh trong v¸ng dÇu b»ng 0,008 ngμy–1 d−¬ng bëi hy®r« cacbua dÇu (0,007–0,0137 ngμy–1) tuú theo nhiÖt ®é n−íc). ViÖc x©y dùng m« h×nh c©n b»ng c¸c chÊt « nhiÔm ®· cho §é dμy líp mÆt vi máng chÊp nhËn b»ng 500 μm, nång ®é phÐp dùa vμo c¸c quan tr¾c thùc ®Þa tÝnh ®−îc c¸c kho¶n vμo vμ trung b×nh hy®r« cacbua dÇu trong líp mÆt vi máng − 3 mg/l, 511 512
thêi gian l−u l¹i trong líp mÆt vi máng − 9 ngμy, hÖ sè bay h¬i ®i xuèng c¸c tÇng d−íi (42 %) vμ ph©n hñy (26 %). Trong tÊt c¶ thùc nghiÖm cña hy®r« cacbua dÇu, ®−îc lÊy trung b×nh tû ba líp, cã tÝnh tíi kh¶ n¨ng chuyÓn mét phÇn hy®r« cacbua dÇu xuèng c¸c khèi n−íc s©u h¬n 100 m, cßn l¹i 0,32.106 tÊn (18,5 % träng theo diÖn tÝch – 0,007, h»ng sè tèc ®é ph©n hñy trung b×nh b»ng 0,024 ngμy−. tæng l−îng nhËp vμo B¾c §¹i T©y D−¬ng). Líp 0–100 m chØ tÝch tô kho¶ng 39,3.103 tÊn hy®r« cacbua dÇu, mét phÇn kh«ng lín Trong n−íc B¾c §¹i T©y D−¬ng (0–100 m), nång ®é trung trong tæng nhËp l−îng n¨m (1,734.106 tÊn). Tõ ®©y thÊy râ vai b×nh c¸c hy®r« cacbua dÇu b»ng 0,010 mg/l, gradient th¼ng che ch¾n cña mÆt vμ líp mÆt vi máng cña ®¹i d−¬ng trªn ®−êng ®øng cña nång ®é 0,0001 mg/l vμ thêi gian l−u l¹i trong líp nμy hy®r« cacbua dÇu ®i vμo lßng ®¹i d−¬ng. − 241 ngμy. §Ó lËp dù b¸o møc « nhiÔm B¾c §¹i T©y D−¬ng cho t−¬ng Cã tÝnh c¶ ®Õn thÓ tÝch n−íc trong c¸c líp, tèc ®é chuyÓn lai, cÇn biÕt r»ng, víi s¶n l−îng dÇu thÕ giíi 2,48 tû tÊn n¨m ®éng cña chóng vμ thÓ tÝch n−íc ®i theo h¶i l−u B¾c §¹i T©y 1971, nhËp l−îng vμo §¹i T©y D−¬ng 1,73 triÖu tÊn, n¨m 1980 D−¬ng vμo B¾c B¨ng D−¬ng. – tuÇn tù 42 tû tÊn vμ 3,05 triÖu tÊn, n¨m 2000 theo dù b¸o (nÕu duy tr× xu thÕ hiÖn thêi) – tíi 6,5 tû tÊn vμ 4,53 triÖu tÊn. B¶ng 5.2. C©n b»ng hy®r« cacbua dÇu ë B¾c §¹i T©y D−¬ng n¨m 1975 Sö dông khèi d÷ liÖu quan tr¾c 5–9 n¨m cho tõng vïng cña B¾c (Simonov, 1985) §¹i T©y D−¬ng, ng−êi ta ®· x©y dùng ®−îc mèi liªn hÖ gi÷a L−îng mÊt nhËp l−îng dÇu vμo n−íc biÓn vμ hμm l−îng dÇu trong v¸ng Vμo B¾c Dßng ë l¹i NhËp dÇu, líp mÆt vi máng vμ toμn líp n−íc, sau ®ã lËp dù b¸o cho Bay h¬i B¨ng Ph©n r· xuèng l−îng trong líp Líp n¨m 2005. Dù b¸o ®−îc tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p c©n b»ng theo 103 D−¬ng tÇng d−íi (v¸ng) tÊn ph−¬ng tr×nh (5.9). 103 103 103 103 103 % % % % % ChÊp nhËn c¸c thμnh phÇn nh− sau: nhËp tõ khÝ quyÓn – tÊn tÊn tÊn tÊn tÊn 40 % tæng nhËp l−îng, ®i lªn khÝ quyÓn – 40 % tæng hy®r« V¸ng mÆt 1120,0 560 50 25,3 2,3 369,0 33 6,9 0,6 158,8 14,1 cacbua dÇu trong v¸ng vμ 1,5 % tæng trong líp mÆt vi máng. 621,1 0,4 0,7 0,05 0,01 402 63,9 158,9 25,8 60,0 9,59 MÆt vi máng Tr−íc tiªn, tÝnh c¸c hÖ sè thùc nghiÖm vÒ ph©n bè c¸c hy®r« − − 0-100m 154,7 10,3 6,8 38,6 25,6 62,7 41,6 39,3 26 cacbua dÇu trong n−íc vμ chÝnh x¸c hãa tr÷ l−îng ( M 0 ) trong líp 0–100 m. KÕt qu¶ dù b¸o −íc l−îng tr×nh bμy ë b¶ng 5.3. C¸c kho¶n c©n b»ng hy®r« cacbua dÇu ë B¾c §¹i T©y D−¬ng tÝnh to¸n ®−îc (b¶ng 5.2) cã mét sè ®Æc ®iÓm riªng. Nh− ®· thÊy, mÆc dï cã sù biÕn ®éng gi÷a c¸c n¨m vÒ « Trong phÇn mÊt, gi¸ trÞ quyÕt ®Þnh thuéc vÒ bay h¬i vμ ph©n nhiÔm dÇu ë nh÷ng n¨m 80, nh−ng næi lªn lμ xu thÕ t¨ng hμm hñy (83 % tæng nhËp l−îng tõ mÆt). §èi víi líp mÆt vi máng: l−îng dÇu ë mét sè vïng cña B¾c §¹i T©y D−¬ng vμ toμn ®¹i chñ yÕu lμ ph©n hñy (gÇn 64 %) vμ mÊt xuèng líp kÒ d−íi (gÇn d−¬ng. So víi n¨m 1980, trªn toμn B¾c §¹i T©y D−¬ng « nhiÔm 26 % tæng nhËp l−îng vμo líp mÆt vi máng) khi tû phÇn bay h¬i v¸ng dÇu ®· t¨ng 1,16 %, cßn hμm l−îng hy®r« cacbua dÇu gi¶m m¹nh. Trong líp 0–100 m, phÇn mÊt lín nhÊt lμ do dßng d¹ng hoμ tan vμ nhò so víi n¨m 1975 cÇn t¨ng tuÇn tù 0,013 vμ 513 514
0,008 mg/l ë c¸c líp 0–1 m vμ 0–100 m. Møc t¨ng lín nhÊt cã thÓ xuÊt hiÖn ë vïng cËn nhiÖt ®íi trung t©m vμ vïng Canari. B¶ng 5.3. Dù b¸o møc « nhiÔm cña mét sè vïng ë B¾c §¹i T©y D−¬ng cho n¨m 2005 (Simonov vμ nnk., 1986) Ch−¬ng 6 Hy®r« cacbua dÇu DiÖn tÝch mg/l Vïng N¨m v¸ng dÇu ¶nh h−ëng cña c¸c chÊt « nhiÔm % 0−1 m 0−100 m tíi ho¹t ®éng sèng cña sinh vËt biÓn §«ng − b¾c − 1980 0,023 0,018 − 1984 0,019 0,014 − 2005 0,029 0,022 Nhê nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu theo h−íng sinh th¸i – ®éc Trung t©m cËn nhiÖt ®íi phÝa 1980 0,30 0,022 0,017 tè häc, ®Õn nay chóng ta ®· cã ®−îc nh÷ng quan niÖm kh¸ ch¾c b¾c 1983 0,51 0,017 0,013 ch¾n vÒ ®Æc ®iÓm t¸c ®éng ®éc h¹i vμ t¸c ®éng sinh lý cña c¸c 2005 1,40 0,050 0,034 chÊt « nhiÔm tíi ho¹t ®éng sèng cña mét sè loμi thñy sinh. Canari 1980 0,59 0,034 0,026 1983 1,02 0,018 0,013 Chóng ta sÏ xem xÐt nh÷ng t¸c ®éng ®ã qua thÝ dô víi mét sè − 1984 0,042 0,033 nhãm sinh vËt biÓn. 2005 0,059 0,045 2,20 − Gulfstream 1975 0,030 0,023 − 1984 0,039 0,030 − 2005 0,046 0,035 6.1. Nh÷ng chÊt « nhiÔm trong quÇn x· thùc vËt − Toμn bé B¾c §¹i T©y D−¬ng 1975 0,013 0,010 1980 0,024 0,019 0,44 C¸c t¶o ®¬n bμo t¹o thμnh m¾t xÝch ®Çu tiªn trong chuçi 1983 0,015 0,012 0,62 thøc ¨n cña ®¹i d−¬ng, h×nh thμnh nªn c¸c ®Æc tr−ng s¶n suÊt − 1984 0,018 0,013 sinh häc cña c¸c hÖ sinh th¸i biÓn. V× vËy, ¶nh h−ëng tiªu cùc 2005 0,025 0,018 1,60 cña « nhiÔm m«i tr−êng biÓn cã thÓ thÓ hiÖn trong sù biÕn ®æi khèi l−îng s¶n phÈm s¬ cÊp vμ ph¸ ho¹i cÊu tróc cña quÇn thÓ, khi ®ã c¸c loμi nh¹y c¶m bÞ chÕt vμ thay thÕ bëi nh÷ng loμi kÐm h¬n vÒ ph−¬ng diÖn dinh d−ìng. §iÒu nμy kÐo theo sù biÕn ®æi vÒ trao ®æi n¨ng l−îng vμ vËt chÊt ë c¸c bËc dinh d−ìng cao. Thùc tÕ tÊt c¶ c¸c loμi phï du thùc vËt biÓn ®Òu cã ®é nh¹y c¶m cao ®èi víi c¸c chÊt « nhiÔm vμ biÓu lé kh¶ n¨ng tÝch tô m¹nh c¸c chÊt hãa häc. Ng−êi ta ®· nhËn thÊy mét sè kim lo¹i nÆng 515 516