Khoá luận tốt nghiệp Đại học: Nghiên cứu xây dựng mô hình lưới thu sương (hơi) thành nước từ các sợi tự nhiên

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:54

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khoá luận này nghiên cứu đánh giá khả năng thu sương (hơi) của các sợi tự nhiên: sợi đay, sợi gai, sợi dừa. Tìm ra điều kiện thu sương (hơi) tốt nhất: kiểu lưới, nhiệt độ. Đánh giá chất lượng nước sau khi thu được. Kết quả nghiên cứu của đề tài là bước đầu đánh giá được khả năng thu sương tạo nước sạch từ các sợi tự nhiên. Đưa ra biện pháp mới trong việc cung cấp nguồn nước sạch cho cộng đồng. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Khoá luận tốt nghiệp Đại học: Nghiên cứu xây dựng mô hình lưới thu sương (hơi) thành nước từ các sợi tự nhiên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ ÁNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH LƯỚI THU SƯƠNG (HƠI) THÀNH NƯỚC TỪ CÁC SỢI TỰ NHIÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo: Chính quy Chuyên ngành: Khoa học môi trường Khoa: Môi trường Khóa học: 2014 - 2018 THÁI NGUYÊN - 2018
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ ÁNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH LƯỚI THU SƯƠNG (HƠI) THÀNH NƯỚC TỪ CÁC SỢI TỰ NHIÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo: Chính quy Chuyên ngành: Khoa học môi trường Khoa: Môi trường Lớp: K46-KHMT (NO3) Khóa học: 2014 - 2018 Giảng viên hướng dẫn: Ths. Trần Hải Đăng THÁI NGUYÊN - 2018
i LỜI CẢM ƠN Báo cáo thực tập vừa là cơ hội để sinh viên trình bày về những vấn đề mình quan tâm trong quá trình thực tập, đồng thời cũng là một tài liệu quan trọng giúp các giảng viên kiểm tra đánh giá quá trình học tập và kết quả thực tập của mỗi sinh viên. Để hoàn thành báo cáo thực tập này trong thời gian thực tập tại phòng thí nghiệm khoa môi trường - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên em xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: - Các thầy cô giáo giảng dạy của Khoa Môi trường -Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức chuyên nghành về môi trường và các vấn đề cấp bách về môi trường hiện nay. - Giảng viên, TS. Trần Hải Đăng giáo viên trực tiếp hướng dẫn em trong đợt thực tập này đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong quá trình thực tập, xây dựng báo cáo. - Ngoài ra em cũng xin gửi lời cảm ơn tới sự hướng dẫn và giám sát của kỹ thuật viên phòng thí nghiệm khoa Môi trường Th.S Bàn Thị Mỳ đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình thực tập. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày.... tháng.... năm 2018 Sinh viên thực tập Nguyễn Thị Ánh
ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Chỉ tiêu và phương pháp phân tích ------------------------------------ 27 Bảng 4.1. Lượng nước thu được từ các loại sợi tự nhiên ----------------------- 34 Bảng 4.2. Lượng nước thu được từ các lưới khác nhau ------------------------ 36 Bảng 4.3: Lượng nước thu được ở các nhiệt độ khác nhau -------------------- 38 Bảng 4.4: Bảng phân tích các chỉ tiêu của nước sau khi thu sương ----------- 39
iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 : Mô hình lưới thu sương của các nước trên Thế giới --------------- 19 Hình 3.1: Các loại sợi --------------------------------------------------------------- 23 Hình 3.2. Quy trình đan lưới từ các sợi cây (Đay, gai, xơ dừa) --------------- 23 Hình 4.1 : Cây gai xanh ------------------------------------------------------------- 31 Hình 4.2 : Biểu đồ biểu thị lượng nước thu được từ các sợi ------------------- 35 Hình 4.3: Biểu đồ biểu thị kích thước mắt lưới khác nhau của sợi gai ------- 36 Hình 4.4: Biểu đồ biểu thị khả năng thu nước ở nhiệt độ khác nhau --------- 38 Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện các chỉ tiêu của nước sau khi thu sương---------- 40
iv DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng việt ĐNA Đông Nam Á NGO Tổ chức phi Chính phủ QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia UNICEF Quỹ Nhi đồng Liên Hợp Quốc WHO Tổ chức y tế Thế giới VN Việt Nam
v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN --------------------------------------------------------------------------------- i DANH MỤC CÁC BẢNG ----------------------------------------------------------------- ii DANH MỤC CÁC HÌNH ------------------------------------------------------------------iii DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT ---------------------------------------- iv MỤC LỤC -------------------------------------------------------------------------------------v PHẦN 1: MỞ ĐẦU---------------------------------------------------------------------------1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ----------------------------------------------------- 1 1.2. Mục tiêu của đề tài----------------------------------------------------------- 2 1.2.1. Mục tiêu chung --------------------------------------------------------- 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể---------------------------------------------------------- 3 1.3. Ý nghĩa của đề tài ------------------------------------------------------------ 3 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ------------------------------------------------------4 2.1. Cơ sở khoa học và cơ sở pháp lí của đề tài ------------------------------- 4 2.1.1. Cơ sở khoa học---------------------------------------------------------- 4 2.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài ----------------------------------------------- 7 2.2. Tình hình sử dụng nước trên Thế giới và Việt Nam -------------------- 8 2.2.1. Nhu cầu sử dụng nước trên thế giới ---------------------------------- 8 2.2.2. Nhu cầu sử dụng nước ở Việt Nam -------------------------------- 10 2.2.3. Đặc điểm về sương mù. ---------------------------------------------- 15 2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ----------------------------- 18 2.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới --------------------------------- 18 2.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ---------------------------------- 21 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU -- 22 3.1. Đối tượng nghiên cứu ----------------------------------------------------- 22 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ------------------------------------------ 22 3.3. Nội dung nghiên cứu ------------------------------------------------------ 22 3.4. Phương pháp nghiên cứu: ------------------------------------------------- 22 3.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp ----------------------------- 22
vi 3.4.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm --------------------------------- 23 3.4.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu --------------------------- 27 3.4.4. Phương pháp xử lý số liệu ------------------------------------------- 27 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ----------------------------------------------- 28 4.1. Đặc điểm của các loại sợi ------------------------------------------------- 28 4.1.1. Đặc điểm của sợi đay ------------------------------------------------ 28 4.1.2. Đặc điểm của sợi gai ------------------------------------------------- 29 4.1.3. Đặc điểm sợi dừa ----------------------------------------------------- 31 4.2. Khả năng thu sương (hơi) làm nước của các loại sợi có kích thước khác nhau------------------------------------------------------------------------- 34 4.3. Nghiên cứu khả năng thu nước của các loại lưới khác nhau --------- 35 4.4. Nghiên cứu khả năng thu nước ở nhiệt độ khác nhau ----------------- 37 4.5. Đánh giá chất lượng nước sau khi thu sương -------------------------- 39 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ----------------------------------------------- 41 5.1. Kết luận --------------------------------------------------------------------- 41 5.2. Kiến nghị-------------------------------------------------------------------- 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO ---------------------------------------------------------------- 43
1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu cho cuộc sống của con người, là sự phát triển bền vững của mọi quốc gia, là ưu tiên hàng đầu để phát triển bền vững. Nước là yếu tố cơ bản không thể thiếu trong việc duy trì sự sống và mọi hoạt động của con người trên trái đất. Nó đảm bảo sự tồn tại cho tất cả các loài sinh vật trên trái đất kể cả con người, nước phục vụ cho phát triển nông - lâm - ngư nghiệp và rất nhiều ngành kinh tế khác, do đó tài nguyên nước nói chung và tài nguyên nước mặt nói riêng là một trong những yếu tố quyết định sự phát triển kinh tế xã hội của một vùng lãnh thổ hay một quốc gia. Vì vậy, việc đáp ứng nhu cầu về nước đảm bảo cả về chất lượng và số lượng là một điều kiện tiên quyết để phát triển bền vững [9]. Tuy nhiên, nhu cầu phát triển kinh tế nhanh với mục tiêu lợi nhuận cao, con người đã cố tình bỏ qua các tác động đến môi trường một cách trực tiếp hoặc gián tiếp; cùng với sự gia tăng dân số gây nguy cơ thiếu nước, đặc biệt là nước ngọt và nước sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con người cũng như toàn bộ sự sống trên trái đất. Hiện nay trên thế giới, nước sạch đang là nguồn tài nguyên cực kì quý giá và rất khan hiếm ở một số vùng đất. Theo báo cáo của WHO, khoảng 2,4 tỉ người trên thế giới không có nước sạch để uống hàng ngày và 1,8 tỉ người phải uống những nguồn nước ô nhiễm, gây ảnh hưởng đến sức khỏe và tính mạng. Hàng năm, 4.000 trẻ em tử vong vì nước bẩn và vệ sinh kém [Quỹ Nhi đồng Liên Hợp Quốc UNICEF công bố]. Giám đốc Điều hành UNICEF, bà Ann M. Veneman cho biết: “Trên thế giới, cứ 15 giây lại có một trẻ em tử vong bởi các bệnh do nước không sạch gây ra và nước không sạch là thủ phạm của
2 hầu hết các bệnh và nạn suy dinh dưỡng. Chỉ tính riêng ở Châu Phi, do biến đổi khí hậu, số người chịu cảnh thiếu nước nhiều hơn vào năm 2020 là từ 75 đến 250 triệu người. Khan hiếm nước ở một số vùng khô hạn và bán khô hạn sẽ tác động lớn tới sự di cư; do hiếm nước sẽ có từ 24 triệu đến 700 triệu người dân mất chỗ ở. Tại các khu vực miền núi ở Việt Nam cũng đang đối diện với tình trạng khan hiếm nguồn nước sạch trầm trọng. Trong bối cảnh nguồn nước mặt đang dần trở nên cạn kiện còn nguồn nước ngầm thì không phải nơi nào cũng có. Đặc biệt tại các khu vực miền núi phía Bắc thì việc tìm được nguồn nước ngầm là rất khó khăn. Ngoài ra thì chất lượng của các nguồn nước cũng không đáp ứng được nhu cầu sinh hoạt hàng ngày. Cho đến thời điểm này theo thông tin của Ban Chỉ đạo quốc gia về chương trình nước sạch và vệ sinh môi trường thì 60% người dân vùng nông thôn, miền núi không có nước sạch để sử dụng. Theo ước tính của Quỹ Nhi đồng Liên Hợp Quốc (UNICEF) ở Việt Nam có khoảng 17 triệu (52%) trẻ em chưa được sử dụng nước sạch. Do đó, cần phải nhanh chóng có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước [9]. Tại các vùng núi cao luôn có một lượng sương dày đặc quanh năm. Ở nước ra có rất nhiều loại sợi tự nhiên có khả năng hút ẩm, giữ nước tốt như sợi gai, sợi đay, sợi dừa,... Các loại sợi này là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm có thể phục vụ cho việc thu sương rất tốt. Từ đó em đưa ra ý tưởng làm đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình lưới thu sương (hơi) thành nước từ các sợi tự nhiên” nhằm cung cấp nước sạch cho các tỉnh vùng núi của Việt Nam. 1.2. Mục tiêu của đề tài 1.2.1. Mục tiêu chung Đánh giá khả năng thu sương (hơi) của một số sợi có nguồn gốc tự nhiên để tạo nước.
3 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá khả năng thu sương (hơi) của các sợi tự nhiên: sợi đay, sợi gai, sợi dừa. - Tìm ra điều kiện thu sương (hơi) tốt nhất: kiểu lưới, nhiệt độ. - Đánh giá chất lượng nước sau khi thu được. 1.3. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: Giúp bản thân em có cơ hội tiếp cận với cách thức thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học, giúp em vận dụng kiến thức đã học vào thực tế và rèn luyện, tiếp thu và học hỏi những kinh nghiệm từ thực tế. Trên cơ sở những kiến thức nắm được sẽ là hành trang phục vụ cho công việc của sinh viên sau khi ra trường. - Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của đề tài là bước đầu đánh giá được khả năng thu sương tạo nước sạch từ các sợi tự nhiên. Đưa ra biện pháp mới trong việc cung cấp nguồn nước sạch cho cộng đồng.
4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở khoa học và cơ sở pháp lí của đề tài 2.1.1. Cơ sở khoa học - Khái niệm nước: Nước là một hợp chất hóa học của oxy và hidro, có công thức hóa học là H2O. Với các tính chất lí hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hydro và tính bất thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học và trong đời sống. 70% diện tích của Trái Đất được nước che phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằm trong các nguồn có thể khai thác dùng làm nước uống. Bên cạnh nước "thông thường" còn có nước nặng và nước siêu nặng. Ở các loại nước này, các nguyên tử hidro bình thường được thay thế bởi các đồng vị doteri và triti. Nước nặng có tính chất vật lý (điểm nóng chảy cao hơn, nhiệt độ sôi cao hơn, khối lượng riêng cao hơn) và hóa học khác với nước thường. - Khái niệm nước sạch: Nước sạch là nước không màu, không mùi, không vị, có thể chứa các yếu tố vật lý hóa học và vi sinh trong mức độ cho phép không gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Đáp ứng các chỉ tiêu theo quy định của Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt - QCVN 02:2009/BYT do Bộ Y tế ban hành ngày 17/6/2009. Cấu tạo và tính chất của phân tử nước: *Cấu tạo Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hidro và một nguyên tử oxy. Về mặt hình học thì phân tử nước có góc liên kết là 104,45°. Do các cặp điện
5 tử tự do chiếm nhiều chỗ nên góc này sai lệch đi so với góc lý tưởng của hình tứ diện. Chiều dài của liên kết O-H là 96,84 picomet. Tính lưỡng cực: Oxy có độ âm điện cao hơn hidro. Việc cấu tạo thành hình ba góc và việc tích điện từng phần khác nhau của các nguyên tử đã dẫn đến cực tính dương ở các nguyên tử hidro và cực tính âm ở nguyên tử oxy, gây ra sự lưỡng cực. Dựa trên hai cặp điện tử đơn độc của nguyên tử oxy, lý thuyết VSEPR đã giải thích sự sắp xếp thành góc của hai nguyên tử hidro, việc tạo thành moment lưỡng cực và vì vậy mà nước có các tính chất đặc biệt. Vì phân tử nước có tích điện từng phần khác nhau nên một số sóng điện từ nhất định như sóng cực ngắn có khả năng làm cho các phân tử nước dao động, dẫn đến việc nước được đun nóng. Hiện tượng này được áp dụng để chế tạo lò vi sóng. Liên kết hidro: Các phân tử nước tương tác lẫn nhau thông qua liên kết hidro và nhờ vậy có lực hút phân tử lớn. Đây không phải là một liên kết bền vững. Liên kết của các phân tử nước thông qua liên kết hidro chỉ tồn tại trong một phần nhỏ của một giây, sau đó các phân tử nước tách ra khỏi liên kết này và liên kết với các phân tử nước khác.Đường kính nhỏ của nguyên tử hidro đóng vai trò quan trọng cho việc tạo thành các liên kết hidro, bởi vì chỉ có như vậy nguyên tử hidro mới có thể đến gần nguyên tử oxy một chừng mực đầy đủ. Các chất tương đương của nước, thí dụ như dihidro sulfua (H2S), không tạo thành các liên kết tương tự vì hiệu số điện tích quá nhỏ giữa các phần liên kết. Việc tạo chuỗi của các phân tử nước thông qua liên kết cầu nối hidro là nguyên nhân cho nhiều tính chất đặc biệt của nước, thí dụ như nước mặc dù có khối lượng mol nhỏ vào khoảng 18 g/mol vẫn ở thể lỏng trong điều kiện tiêu chuẩn. Ngược lại, H2S tồn tại ở dạng khí cùng ở trong những điều kiện này. Nước có khối lượng riêng lớn nhất ở 4 độ Celcius và nhờ vào đó mà băng đá có thể nổi lên trên mặt nước; hiện tượng này được giải thích nhờ vào liên kết cầu nối hidro [14].
6 * Các tính chất hóa lý của nước: Cấu tạo của phân tử nước tạo nên các liên kết hidro giữa các phân tử là cơ sở cho nhiều tính chất của nước. Cho đến nay một số tính chất của nước vẫn còn là câu đố cho các nhà nghiên cứu mặc dù nước đã được nghiên cứu từ lâu. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước đã được Anders Celsius dùng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celcius. Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ Celcius, còn nhiệt độ sôi (760 mm Hg) bằng 100 độ Celcius. Nước đóng băng được gọi là nước đá. Nước đã hóa hơi được gọi là hơi nước. Nước có nhiệt độ sôi tương đối cao nhờ liên kết hidro. Dưới áp suất bình thường nước có khối lượng riêng (tỷ trọng) cao nhất là ở 4°C: 1 g/cm³ đó là vì nước vẫn tiếp tục giãn nở khi nhiệt độ giảm xuống dưới 4°C. Điều này không được quan sát ở bất kỳ một chất nào khác. Điều này có nghĩa là: Với nhiệt độ trên 4°C, nước có đặc tính giống mọi vật khác là nóng nở, lạnh co; nhưng với nhiệt độ dưới 4°C, nước lại lạnh nở, nóng co. Do hình thể đặc biệt của phân tử nước (với góc liên kết 104,45°), khi bị làm lạnh các phân tử phải rời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác mở. Vì vậy mà tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn nước thể lỏng.Khi đông lạnh dưới 4°C, các phân tử nước phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác mở. Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực. Các hợp chất phân cực hoặc có tính ion như axit, rượu và muối đều dễ tan trong nước. Tính hòa tan của nước đóng vai trò rất quan trọng trong sinh học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xẩy ra trong dung dịch nước. Nước tinh khiết không dẫn điện. Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tốt, nước hay có tạp chất pha lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nước cho phép dòng điện chạy qua. Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit hay bazơ. Ở 7 pH (trung tính) hàm lượng các ion hydroxyt (OH-) cân
7 bằng với hàm lượng của hydronium (H3O+). Khi phản ứng với một axit mạnh hơn thí dụ như HCl, nước phản ứng như một chất kiềm. HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl- Với ammoniac nước lại phản ứng như một axit: NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH- [Tổng quan về nước 2013] 2.1.2. Cơ sở pháp lý của đề tài *Văn bản Luật - Luật Bảo vệ môi trường năm 2014; Số: 55/2014/QH13 - Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 ngày 21 tháng 6 năm 2012; * Văn bản dưới Luật - Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật tài nguyên nước; - Nghị định số 19/2015/NĐ-CP ngày 14/2/2015 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường; - Thông tư số 47/2017/TT-BTNMT ngày 07/11/2017 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về giám sát khai thác, sử dụng tài nguyên nước; - Thông tư số 73/2017/TT-BTNMT ngày 29/12/2017 của Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành hệ thống chỉ tiêu thống kê ngành tài nguyên và môi trường; - Thông tư số 50/2015/TT-BYT ngày 11/12/2015 của Bộ Y tế Quy định việc kiểm tra vệ sinh, chất lượng nước ăn uống, nước sinh hoạt. * Một số văn bản khác - QCVN 02:2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt.
8 - QCVN 01:2009/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống (đối với nước dùng để ăn uống, nước dùng cho các cơ sở chế biến thực phẩm); - QCVN 08-MT:2015/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt - TCVN 6492:2011 Chất lượng nước - Xác định pH. 2.2. Tình hình sử dụng nước trên Thế giới và Việt Nam Tài nguyên nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên có thể tái tạo nhưng cũng có thể bị cạn kiệt tùy vào tốc độ khai thác của con người và khả năng tái tạo của môi trường. Ngày nay, sử dụng nước cho mọi hoạt động đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, việc sử dụng khai thác nguồn tài nguyên này gây ra những hậu quả ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn tài nguyên nước. 2.2.1. Nhu cầu sử dụng nước trên thế giới Khi con người bắt đầu trồng trọt và chăn nuôi thì đồng ruộng dần dần phát triển ở miền đồng bằng màu mỡ, kề bên lưu vực các con sông lớn. Lúc đầu cư dân còn ít và nước thì đầy ắp trên các sông hồ, đồng ruộng, cho dù có gặp thời gian khô hạn kéo dài thì cũng chỉ cần chuyển cư không xa lắm là tìm được nơi ở mới tốt đẹp hơn. Vì vậy, nước được xem là nguồn tài nguyên vô tận và cứ như thế qua một thời gian dài, vấn đề nước chưa có gì là quan trọng. Tình hình thay đổi nhanh chóng khi cuộc cách mạng công nghiệp xuất hiện và càng ngày càng phát triển như vũ bão. Hấp dẫn bởi nền công nghiệp mới ra đời, từng dòng người từ nông thôn đổ xô vào các thành phố và khuynh hướng này vẫn còn tiếp tục cho đến ngày nay.Đô thị trở thành những nơi tập trung dân cư quá đông đúc, tình trạng này tác động trực tiếp đến vấn đề về nước càng ngày càng trở nên nan giải [10]. Nhu cầu nước càng ngày càng tăng theo đà phát triển của nền công nghiệp, nông nghiệp và sự nâng cao mức sống của con người. Theo sự ước
9 tính, bình quân trên toàn thế giới có chừng khoảng 40% lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp, 50% cho nông nghiệp và 10%cho sinh hoạt. Tuy nhiên, nhu cầu nước sử dụng lại thay đổi tùy thuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia. Thí dụ: Ở Hoa Kỳ, khoảng 44% nước được sử dụng cho công nghiệp, 47% sử dụng cho nông nghiệp và 9% cho sinh hoạt và giải trí (Chiras, 1991). Ở Trung Quốc thì 7% nước được dùng cho công nghiệp, 87% cho công nghiệp, 6% sử dụng cho sinh hoạt và giải trí. (Chiras, 1991). Nhu cầu về nước trong công nghiệp: Sự phát triển càng ngày càng cao của nền công nghiệp trên toàn thế giới càng làm tăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế biến thực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất..., chỉ 5 ngành sản xuất này đã tiêu thụ ngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho công nghiệp. Thí dụ: cần 1.700 lít nước để sản xuất một thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000 lít nước để lọc một thùng dầu mỏ chừng 160 lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất 1 tấn giấy hoặc 1,5 tấn thép, cần 2.000.000 lít nước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp. Theo đà phát triển của nền công nghiệp hiện nay trên thế giới có thể dự đoán đến năm 2000 nhu cầu nước sử dụng cho công nghiệp tăng 1.900 km3/năm có nghĩa là tăng hơn 60 lần so với năm 1900. Phần nước tiêu hao không hoàn lại do sản xuất công nghiệp chiếm khoảng từ 1 - 2% tổng lượng nước tiêu hao không hoàn lại và lượng nước còn lại sau khi đã sử dụng được quay về sông hồ dưới dạng nước thải chứa đầy những chất gây ô nhiễm [10]. Nhu cầu về nước trong nông nghiệp: Sự phát triển trong sản xuất nông nghiệp như sự thâm canh tăng vụ và mở rộng diện tích đất canh tác cũng đòi hỏi một lượng nước ngày càng cao. Theo M.I.Lvovits (1974), trong tương lai do thâm canh nông nghiệp mà dòng chảy cả năm của các con sông trên toàn thế giới có thể giảm đi khoảng 700 km3/năm. Phần lớn nhu cầu về nước được thỏa mãn nhờ mưa ở vùng có khí hậu ẩm, nhưng cũng thường được bổ sung
10 bởi nước sông hoặc nước ngầm bằng biện pháp thủy lợi nhất là vào mùa khô. Người ta ước tính được mối quan hệ giữa lượng nước sử dụng với lượng sản phẩm thu được trong quá trình canh tác như sau: để sản xuất 1 tấn lúa mì cần đến 1.500 tấn nước, 1 tấn gạo cần đến 4.000 tấn nước và 1 tấn bông vải cần đến 10.000 tấn nước. Sở dĩ cần số lượng lớn nước như vậy chủ yếu là do sự đòi hỏi của quá trình thoát hơi nước của cây, sự bốc hơi nước của lớp nước mặt trên đồng ruộng, sự trực di của nước xuống các lớp đất bên dưới và phần nhỏ tích tụ lại trong các sản phẩm nông nghiệp. Dự báo nhu cầu về nước trong nông nghiệp đến năm 2000 sẽ lên tới 3.400 km3/năm, chiếm 58% tổng nhu cầu về nước trên toàn Thế giới [10]. Nhu cầu về nước Sinh hoạt và giải trí: Theo sự ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5-10 lít nước/ người/ ngày. Ngày nay, do sự phát triển của xã hội loài người ngày càng cao nên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày cũng càng tăng theo nhất là ở các thị trấn và ở các đô thị lớn, nước sinh hoạt tăng gấp hàng chục đến hàng trăm lần nhiều hơn. Theo sự ước tính đó thì đến năm 2000, nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí sẽ tăng gần 20 lần so với năm 1900, tức là chiếm 7% tổng nhu cầu nước trên thế giới. Ngoài ra, còn rất nhiều nhu cầu khác về nước trong các hoạt động khác của con người như giao thông vận tải, giải trí ở ngoài trời như đua thuyền, trượt ván, bơi lội ... nhu cầu này cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xã hội [10]. 2.2.2. Nhu cầu sử dụng nước ở Việt Nam Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới ẩm có lượng mưa tương đối lớn trung bình từ 1.800 mm - 2.000 mm, nhưng lại phân bố không đồng đều mà tập trung chủ yếu vào mùa mưa từ tháng 4-5 đến tháng 10, riêng vùng duyên hải Trung bộ thì mùa mưa bắt đầu và kết thúc chậm hơn vài ba tháng. Sự phân bố không đồng đều lượng mưa và dao động phức tạp theo thời gian là nguyên
11 nhân gây nên nạn lũ lụt và hạn hán thất thường gây nhiều thiệt hại lớn đến mùa màng và tài sản ảnh hưởng đến nền kinh tế quốc gia, ngoài ra còn gây nhiều trở ngại cho việc trị thủy, khai thác dòng sông. Theo sự ước tính thì lượng nước mưa hằng năm trên toàn lãnh thổ khoảng 640 km3 , tạo ra một lượng dòng chảy của các sông hồ khoảng 313 km3 . Nếu tính cả lượng nước từ bên ngoài chảy vào lãnh thổ nước ta qua hai con sông lớn là sông Cửu long ( 550 km3 ) và sông Hồng ( 50 km3 ) thì tổng lượng nước mưa nhận được hằng năm khoảng 1.240 km3 và lượng nước mà các con sông đổ ra biển hằng năm khoảng 900 km3 . Như vậy so với nhiều nước, Việt nam có nguồn nước ngọt khá dồi dào lượng nước bình quân cho mỗi đầu người đạt tới 17.000 m3 / người/ năm. Do nền kinh tế nước ta chưa phát triển nên nhu cầu về lượng nước sử dụng chưa cao, hiện nay mới chỉ khai thác được 500 m3 /người/năm nghĩa là chỉ khai thác được 3% lượng nước được tự nhiên cung cấp và chủ yếu là chỉ khai thác lớp nước mặt của các dòng sông và phần lớn tập trung cho sản xuất nông nghiệp [10]. 2.2.2.1. Nước ngầm Nước tàng trữ trong lòng đất cũng là một bộ phận quan trọng của nguồn tài nguyên nước ở Việt Nam. Mặc dù nước ngầm được khai thác để sử dụng cho sinh hoạt đã có từ lâu đời nay; tuy nhiên việc điều tra nghiên cứu nguồn tài nguyên này một cách toàn diện và có hệ thống chỉ mới được tiến hành trong chừng chục năm gần đây. Hiện nay phong trào đào giếng để khai thác nước ngầm được thực hiện ở nhiều nơi nhất là ở vùng nông thôn bằng các phương tiện thủ công, còn sự khai thác bằng các phương tiện hiện đại cũng đã được tiến hành nhưng còn rất hạn chế chỉ nhằm phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt ở các trung tâm công nghiệp và khu dân cư lớn mà thôi [10].
12 2.2.2.2. Nước khoáng và nước nóng. Theo thống kê chưa đầy đủ thì ở Việt Nam có khoảng 350 nguồn nước khoáng và nước nóng, trong đó nhóm chứa Carbonic tập trung ở nam Trung bộ, đông Nam bộ và nam Tây nguyên; nhóm chứa Sulfur Hydro ở Tây Bắc và miền núi Trung bộ; nhóm chứa Silic ở trung và nam Trung bộ; nhóm chứa Sắt ở đồng bằng Bắc bộ; nhóm chứa Brom, Iod và Bor có trong các trầm tích miền võng Hà Nội và ven biển vùng Quảng Ninh; nhóm chứa Fluor ở nam Trung bộ....Phần lớn nước khoáng cũng là nguồn nước nóng, gồm 63 điểm ấm với nhiệt độ từ 300oC – 400oC; 70 điểm nóng vừa với nhiệt độ từ 41oC – 60oC và 36 điểm rất nóng với nhiệt độ từ 600oC – 1000oC; hầu hết là mạch ngầm chỉ có 2 mạch lộ thiên thuộc loại ấm gặp ở trung Trung bộ và ở đông Nam bộ. Từ những số liệu trên cho thấy rằng tài nguyên nước khoáng và nước nóng của Việt Nam rất đa dạng về kiểu loại và phong phú có tác dụng chửa bệnh, đồng thời có tác dụng giải khát và nhiều công dụng khác. Trong những năm gần đây nhu cầu nước sử dụng cho công nghiệp và sinh hoạt không ngừng tăng lên theo đà phát triển của công nghiệp, sự gia tăng dân số, mức sống của người dân không ngừng được nâng cao và sự phát triển của các đô thị [10]. Nước sử dụng cho nông nghiệp cũng tăng lên do việc mở rộng diện tích đất canh tác và sự thâm canh tăng vụ. Theo sự ước tính của các nhà chuyên môn thì từ nay đến năm 2000 để đưa diện tích tưới cho nông nghiệp lên 6,5 triệu ha thì tổng lượng nước cần khoảng 60km3 , cho chăn nuôi khoảng 10 -15 km3 , nhu cầu về nước cho 80 triệu dân khoảng 8 km3 ; tính chung nhu cầu về nước sẽ tăng lên khoảng từ 90 - 100 km3 . Như vậy đến năm 2000 lượng nước cần cho sự phát triển đạt xấp xỉ khoảng 30% lượng nước được cung cấp trên toàn lãnh thổ. Ðiều đặc biệt là nhu cầu này phần lớn tập trung vào mùa khô trong khi mực nước trong các sông ngòi xuống thấp nên có nơi nước sẽ