VÌ SAO DO TRONG NƯỚC MẶT BIẾN ĐỘNG MẠNH VÀ CẦN ĐƯỢC QUAN TRẮC LIÊN TỤC?

Nồng độ oxy hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng phản ánh chất lượng nước mặt và sức khỏe của hệ sinh thái thủy sinh. Tuy nhiên, không giống nhiều thông số khác, DO có thể biến động đáng kể chỉ trong vài giờ do ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng, hoạt động quang hợp của tảo, quá trình phân hủy chất hữu cơ và nhiều yếu tố môi trường khác. Chính đặc tính biến động liên tục này khiến việc lấy mẫu định kỳ khó phản ánh đầy đủ diễn biến thực tế của nguồn nước.

Vậy điều gì khiến DO thay đổi mạnh như vậy và tại sao các hệ thống quan trắc nước mặt hiện nay gần như luôn tích hợp cảm biến DO để theo dõi liên tục? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

1. DO là gì và vì sao chỉ tiêu này quan trọng đối với nước mặt? 

Tại nhiều sông, hồ và hồ chứa, nồng độ oxy hòa tan có thể thay đổi đáng kể chỉ trong vài giờ. Một nguồn nước có DO đạt yêu cầu vào buổi chiều chưa chắc vẫn duy trì trạng thái tương tự vào rạng sáng hôm sau.  

DO (Dissolved Oxygen - oxy hòa tan) là lượng oxy tồn tại trong nước dưới dạng hòa tan, thường được biểu thị bằng đơn vị mg/L hoặc phần trăm bão hòa oxy. Đây là nguồn oxy trực tiếp cho cá, tôm, vi sinh vật hiếu khí và nhiều sinh vật thủy sinh khác. Trong các hệ thống sông, hồ, kênh rạch và hồ chứa, DO được xem là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá sức khỏe của nguồn nước. 

Nước mặt có DO cao thường cho thấy khả năng tự làm sạch tốt hơn, môi trường sống thuận lợi cho sinh vật thủy sinh và nguy cơ phát sinh mùi, khí độc thấp hơn. Ngược lại, khi DO giảm xuống mức thấp, quá trình phân hủy hữu cơ có thể chuyển sang trạng thái yếm khí, tạo ra các khí như H₂S, NH₃ hoặc CH₄, gây mùi khó chịu và ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái. Trong trường hợp nghiêm trọng, DO giảm mạnh có thể dẫn đến hiện tượng cá chết hàng loạt. 

Điểm đáng chú ý: DO không phải là một chỉ tiêu ổn định. Trong cùng một ngày, DO trong nước mặt có thể thay đổi đáng kể theo giờ, theo điều kiện thời tiết và theo hoạt động sinh học trong nguồn nước. 

Chính đặc tính biến động liên tục này là lý do khiến DO trở thành chỉ tiêu cần được quan trắc thường xuyên, thậm chí theo thời gian thực trong nhiều hệ thống quan trắc nước mặt hiện đại. 

Xem thêm tại: Nồng độ Oxy hòa tan trong nước (DO) là gì?

2. Những yếu tố khiến DO trong nước mặt biến động mạnh 

Khác với nhiều chỉ tiêu chất lượng nước có xu hướng thay đổi tương đối chậm, nồng độ oxy hòa tan (DO) trong nước mặt có thể biến động liên tục theo giờ, theo ngày và theo mùa. Sự thay đổi này là kết quả của nhiều quá trình vật lý, hóa học và sinh học diễn ra đồng thời trong môi trường nước. 

Chính vì vậy, tại các sông, hồ, kênh rạch hoặc hồ chứa, giá trị DO đo được vào một thời điểm chưa chắc đã phản ánh đầy đủ trạng thái thực tế của nguồn nước trong cả ngày. 

2.1. Nhiệt độ 

Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng nhất tác động đến DO. Khi nhiệt độ nước tăng, khả năng hòa tan oxy của nước giảm xuống. 

Điều này giải thích vì sao vào những ngày nắng nóng, đặc biệt trong mùa khô, DO trong các ao hồ hoặc đoạn sông có dòng chảy chậm thường thấp hơn đáng kể so với những ngày mát mẻ. Ngược lại, vào mùa mưa hoặc thời điểm nhiệt độ giảm, nước có khả năng giữ oxy tốt hơn. 

Ngoài ra, nhiệt độ cao còn làm gia tăng hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật và sinh vật thủy sinh, khiến lượng oxy tiêu thụ trong nước tăng lên, góp phần làm DO giảm nhanh hơn. 

2.2. Quang hợp của tảo và thực vật thủy sinh 

Trong môi trường nước mặt, tảo và thực vật thủy sinh liên tục thực hiện quá trình quang hợp khi có ánh sáng mặt trời. Quá trình này tạo ra oxy và làm tăng nồng độ DO trong nước. 

Vào ban ngày, đặc biệt từ cuối buổi sáng đến đầu giờ chiều, DO thường tăng lên do cường độ quang hợp đạt mức cao nhất. 

Tuy nhiên, khi trời tối, quá trình quang hợp dừng lại nhưng hô hấp vẫn tiếp tục diễn ra. Lúc này, tảo, thực vật và các sinh vật trong nước đều tiêu thụ oxy, khiến DO giảm dần. 

Tại các thủy vực có mật độ tảo cao hoặc xuất hiện hiện tượng phú dưỡng, sự chênh lệch DO giữa ban ngày và ban đêm có thể rất lớn. Đây là một trong những nguyên nhân phổ biến khiến DO biến động mạnh trong nước mặt. 

2.3. Quá trình phân hủy chất hữu cơ 

Lá cây, xác động thực vật, bùn đáy và các chất hữu cơ từ nước thải sinh hoạt hoặc sản xuất khi đi vào nguồn nước sẽ bị vi sinh vật phân hủy. 

Trong quá trình này, vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để oxy hóa các chất hữu cơ. Khi lượng chất hữu cơ tăng cao, nhu cầu oxy cũng tăng theo, làm DO giảm xuống. 

Tại những khu vực tiếp nhận nước thải hoặc các đoạn sông có khả năng tự làm sạch kém, hiện tượng suy giảm DO thường xảy ra rõ rệt hơn, đặc biệt vào những thời điểm lưu lượng nước thấp. 

2.4. Dòng chảy và sự khuếch tán oxy từ không khí 

Nguồn oxy trong nước mặt không chỉ đến từ quang hợp mà còn được bổ sung thông qua quá trình trao đổi khí giữa nước và không khí. 

Ở những khu vực có dòng chảy mạnh, thác nước, đập tràn hoặc bề mặt nước bị xáo trộn liên tục, quá trình khuếch tán oxy diễn ra hiệu quả hơn, giúp DO tăng lên. Ngược lại, tại các hồ chứa, ao hoặc vùng nước tù đọng, khả năng trao đổi oxy với không khí bị hạn chế, khiến DO dễ suy giảm hơn. 

Đây cũng là lý do tại sao cùng một con sông nhưng giá trị DO có thể khác nhau đáng kể giữa các vị trí đo. 

2.5. Mưa lớn và hiện tượng phân tầng nước 

Các yếu tố thời tiết cũng có thể làm DO thay đổi đột ngột. 

Những trận mưa lớn có thể khuấy trộn cột nước, tăng khả năng tiếp xúc với không khí và làm thay đổi giá trị DO trong thời gian ngắn. Đồng thời, nước mưa cuốn theo đất, chất hữu cơ hoặc chất ô nhiễm từ lưu vực vào nguồn nước, làm thay đổi nhu cầu oxy sinh hóa trong hệ thống. 

Đối với hồ sâu hoặc hồ chứa lớn, hiện tượng phân tầng nhiệt có thể khiến nồng độ DO ở tầng mặt và tầng đáy chênh lệch đáng kể. Trong nhiều trường hợp, tầng đáy có thể xuất hiện tình trạng thiếu oxy kéo dài dù tầng mặt vẫn duy trì DO ở mức cao. 

3. Vì sao phương pháp lấy mẫu định kỳ khó phản ánh chính xác diễn biến DO? 

Trong nhiều chương trình giám sát chất lượng nước truyền thống, việc lấy mẫu thường được thực hiện theo tuần, theo tháng hoặc theo quý. Tuy nhiên, đối với DO, cách tiếp cận này tồn tại nhiều hạn chế. 

Như đã đề cập, DO có thể thay đổi đáng kể trong ngày do tác động của nhiệt độ, ánh sáng mặt trời, hoạt động quang hợp và hô hấp sinh học. Một mẫu nước được lấy vào buổi sáng có thể cho kết quả hoàn toàn khác so với thời điểm chiều hoặc ban đêm. 

Bên cạnh đó, các sự cố môi trường như xả thải bất thường, hiện tượng tảo nở hoa hoặc mưa lớn cũng có thể làm DO thay đổi nhanh chóng trong thời gian ngắn. Việc lấy mẫu định kỳ khó có khả năng ghi nhận đầy đủ các biến động này. 

Chính vì vậy, xu hướng hiện nay là sử dụng các hệ thống quan trắc nước mặt tự động để theo dõi DO liên tục theo thời gian thực, thay vì chỉ dựa vào các đợt lấy mẫu thủ công. 

4. Vai trò của cảm biến DO trong trạm quan trắc nước mặt tự động 

Trong các hệ thống quan trắc nước mặt hiện đại, DO gần như luôn nằm trong danh sách các thông số được giám sát liên tục bên cạnh pH, nhiệt độ, độ dẫn điện và độ đục. 

Cảm biến DO cho phép theo dõi nồng độ oxy hòa tan 24 giờ mỗi ngày, giúp ghi nhận đầy đủ các biến động theo chu kỳ ngày - đêm cũng như các thay đổi đột ngột do tác động từ môi trường hoặc nguồn thải. 

Dữ liệu DO liên tục mang lại nhiều lợi ích quan trọng: 

• Theo dõi sức khỏe của hệ sinh thái thủy sinh. 

• Đánh giá khả năng tự làm sạch của nguồn nước. 

• Phát hiện sớm nguy cơ suy giảm chất lượng nước. 

• Hỗ trợ quản lý hồ chứa, sông và nguồn nước cấp. 

• Cung cấp dữ liệu phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước và bảo vệ môi trường. 

Khi được tích hợp cùng hệ thống truyền dữ liệu và phần mềm giám sát, cảm biến DO có thể gửi cảnh báo tự động khi giá trị vượt ngưỡng hoặc xuất hiện các xu hướng bất thường, giúp đơn vị quản lý chủ động đưa ra biện pháp xử lý.

Cảm biến đo oxy hòa tan Hach LDO Model 2

5. Giải pháp quan trắc DO liên tục cho sông, hồ và nguồn nước cấp 

Trước yêu cầu ngày càng cao trong công tác quản lý tài nguyên nước và bảo vệ môi trường, các trạm quan trắc nước mặt tự động đang trở thành giải pháp được nhiều địa phương, đơn vị cấp nước và chủ hồ chứa lựa chọn. 

Một trạm quan trắc nước mặt thường bao gồm các cảm biến đo chất lượng nước, bộ thu thập dữ liệu, hệ thống truyền thông và phần mềm giám sát từ xa. Trong đó, cảm biến DO đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá mức độ ổn định của nguồn nước và khả năng duy trì hệ sinh thái thủy sinh. 

Nhờ khả năng đo liên tục theo thời gian thực, hệ thống có thể cung cấp dữ liệu đầy đủ hơn nhiều so với phương pháp lấy mẫu thủ công. Điều này giúp cơ quan quản lý dễ dàng theo dõi diễn biến chất lượng nước, phát hiện sớm các dấu hiệu ô nhiễm và đưa ra quyết định kịp thời. 

Đối với các nguồn nước cấp, việc theo dõi DO liên tục còn góp phần hỗ trợ kiểm soát chất lượng nước đầu vào, giảm thiểu rủi ro trong quá trình khai thác và xử lý nước. 

Kết luận 

DO là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong đánh giá chất lượng nước mặt. Tuy nhiên, đây cũng là thông số có mức độ biến động cao do chịu tác động đồng thời của nhiệt độ, hoạt động sinh học, điều kiện thủy văn và các nguồn ô nhiễm từ bên ngoài. 

Chính vì đặc tính thay đổi liên tục này, việc chỉ lấy mẫu định kỳ thường không đủ để phản ánh chính xác hiện trạng của nguồn nước. Các hệ thống quan trắc nước mặt tự động tích hợp cảm biến DO giúp theo dõi dữ liệu theo thời gian thực, phát hiện sớm các bất thường và hỗ trợ hiệu quả cho công tác quản lý, bảo vệ tài nguyên nước. 

Aquaco cung cấp các giải pháp trạm quan trắc nước mặt tự động cùng các cảm biến chất lượng nước từ HACH, đáp ứng nhu cầu giám sát liên tục cho sông, hồ, hồ chứa và nguồn nước cấp. Với kinh nghiệm triển khai nhiều dự án quan trắc trên toàn quốc, Aquaco sẵn sàng đồng hành cùng các đơn vị trong việc xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước ổn định, chính xác và tin cậy. 

CÔNG TY CỔ PHẦN THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ AQUA 

• Văn phòng đại diện:  23 Đường Số 4, Cư Xá Chu Văn An, Phường Bình Thạnh, TP.HCM.  

• Văn phòng giao dịch: Số 2 đường 5, Khu phố 67, Phường Hiệp Bình, TP HCM. 

• Hotline:  0909 246 726   

• Tel: 028 6276 4726   

• Email: info@aquaco.vn 

Các bài viết liên quan: 

1. Chỉ số TDS là gì? TDS trong nước bao nhiêu thì uống được? 

2. pH là gì? Tầm quan trọng của việc đo lường độ pH trong nước thải

3. Chỉ tiêu COD trong nước thải

4. Tại sao phải quan trắc chỉ tiêu Amoni trong nước thải?