Mục lục bài họcĐang ở d08-b1
Point and Nonpoint Sources, Eutrophication and the Oxygen Sag Curve
Two kinds of source
A point source discharges from a single identifiable location: a factory outfall, a wastewater treatment plant pipe, a leaking underground storage tank. It can be metered, permitted and prosecuted. A nonpoint source enters over a broad area and cannot be traced to one outlet: fertiliser and manure in agricultural runoff, oil and road salt from urban storm-water, sediment from construction sites. Nonpoint sources now dominate nutrient loading in most watersheds precisely because no single permit controls them.
Cultural eutrophication
Excess nitrogen and phosphorus act as limiting nutrients. The sequence that examiners want in order is: nutrient enrichment, then an algal bloom, then die-off of the algae, then aerobic decomposition by bacteria, then oxygen depletion (hypoxia, conventionally dissolved oxygen below 2 mg/L), then fish kill and a dead zone. Notice that the decomposers, not the living algae, consume the oxygen.
BOD and the oxygen sag curve
Biochemical oxygen demand is the mass of oxygen that microbes need to break down the organic matter in a sample. Downstream of a discharge, dissolved oxygen falls, reaches a minimum where consumption equals reaeration, then recovers. Plotted against distance this is the oxygen sag curve.
Hai loại nguồn. Nguồn điểm xả ra từ một vị trí xác định được: miệng cống nhà máy, ống xả trạm xử lý nước thải, bồn xăng ngầm rò rỉ. Đo được, cấp phép được, phạt được. Nguồn không điểm vào nước trên một diện rộng, không truy về một miệng xả nào: phân bón và phân chuồng theo nước chảy tràn từ đồng ruộng, dầu mỡ và muối rải đường theo nước mưa đô thị, bùn cát từ công trường. Ngày nay phần lớn tải lượng dinh dưỡng của một lưu vực đến từ nguồn không điểm, đúng vì không có giấy phép nào quản được chúng.
Phú dưỡng nhân tạo. Nitơ và phốt pho dư thừa là chất dinh dưỡng giới hạn. Chuỗi sự kiện phải viết đúng thứ tự: giàu dinh dưỡng → bùng phát tảo → tảo chết → vi khuẩn phân huỷ hiếu khí → cạn oxy hoà tan (thiếu oxy khi DO dưới $2$ mg/L) → cá chết → vùng chết. Mắt xích hay bị viết sai nhất nằm ở bước bốn: thứ ăn hết oxy là vi khuẩn phân huỷ, không phải tảo còn sống.
BOD và đường cong võng oxy. Nhu cầu oxy sinh hoá là lượng oxy vi sinh vật cần để phân huỷ chất hữu cơ trong mẫu. Xuôi dòng khỏi điểm xả, DO tụt xuống, chạm đáy tại chỗ tốc độ tiêu thụ bằng tốc độ tái nạp khí từ khí quyển, rồi hồi phục. Vẽ theo khoảng cách, đó là đường cong võng oxy.
Một nhà máy chế biến tinh bột sắn xả $0{,}5$ m³/s nước thải có BOD $300$ mg/L vào con sông đang chảy $9{,}5$ m³/s với BOD nền $2$ mg/L. Tính BOD của dòng sông ngay sau khi hai dòng hoà lẫn hoàn toàn.
Nguyên tắc: tải lượng cộng được, nồng độ thì không. Tính tải lượng của từng dòng rồi chia cho tổng lưu lượng.
Tải lượng BOD của nước thải:
$$0{,}5\ \text{m}^3/\text{s}\times 300\ \text{g/m}^3 = 150\ \text{g/s}$$Tải lượng BOD nền của sông:
$$9{,}5\ \text{m}^3/\text{s}\times 2\ \text{g/m}^3 = 19\ \text{g/s}$$Tổng lưu lượng sau khi hoà lẫn là $0{,}5+9{,}5=10{,}0$ m³/s, nên nồng độ hỗn hợp:
$$\text{BOD} = \frac{150+19}{10{,}0} = \frac{169}{10{,}0} = 16{,}9\ \text{mg/L}$$Lưu ý đơn vị: $1$ mg/L đúng bằng $1$ g/m³, nên không cần đổi gì thêm. Con số $16{,}9$ mg/L vẫn cao gấp hơn tám lần nền tự nhiên — pha loãng $20$ lần không hề làm dòng thải trở nên vô hại, nó chỉ đẩy đáy võng oxy xa hơn về hạ lưu.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 8 — Aquatic and Terrestrial Pollution gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.