Luận văn Nghiên cứu xây dựng mô hình thu sương làm nước sạch từ một số sợi tự nhiên

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu xây dựng mô hình thu sương làm nước sạch từ một số sợi tự nhiên

1. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM VŨ THỊ HỒNG HẠNH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH THU SƯƠNG LÀM NƯỚC SẠCH TỪ MỘT SỐ SỢI TỰ NHIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
2. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM VŨ THỊ HỒNG HẠNH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH THU SƯƠNG LÀM NƯỚC SẠCH TỪ MỘT SỐ SỢI TỰ NHIÊN Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 8440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN HẢI ĐĂNG THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
3. i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình thu sương làm nước sạch từ các loại sợi tự nhiên” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Trần Hải Đăng. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này hoàn toàn trung thực. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này. Thái Nguyên, Ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn (Ký và ghi rõ họ tên) Vũ Thị Hồng Hạnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
4. ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong khoa Môi trường - Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi được hoàn thành đề tài. Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của TS. Trần Hải Đăng đã giúp tôi hoàn thành tốt đề tài. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ này. Mặc dù bản thân có nhiều cố gắng, song do trình độ và thời gian có hạn, bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu nên đề tài của tôi không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót, tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn bè đồng nghiệp để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và tất cả bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, Ngày tháng năm 2019 Học viên Vũ Thị Hồng Hạnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
5. iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ, CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 3 1.2. Cơ sở pháp lý về vấn đề nghiên cứu 5 1.3. Cơ sở thực tiễn 6 1.3.1. Tình hình sử dụng nước trên thế giới và Việt Nam 6 1.3.2. Nhu cầu sử dụng nước trên thế giới 6 1.3.3. Nhu cầu sử dụng nước ở Việt Nam 8 1.3.4. Đặc điểm về sương mù ở các tỉnh vùng núi phía bắc 12 1.3.5. Đặc điểm của một số sợi tự nhiên 14 1.4. Tình hình các nghiên cứu liên quan trên thế giới và tại Việt Nam 17 1.4.1. Các nghiên cứu liên quan trên thế giới 17 1.4.2. Các nghiên cứu liên quan tại Việt Nam 21 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 25 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 25 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 25 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
6. iv 2.2. Nội dung nghiên cứu 25 2.3. Phương pháp nghiên cứu 25 2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp 25 2.3.2. Phương pháp thiết kế thí nghiệm 26 2.3.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu 29 2.3.4. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu 29 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 30 3.1. Đánh giá khả năng thu sương làm nước sạch của sợi tự nhiên 30 3.1.1. Nghiên cứu khả năng thu sương làm nước của các loại sợi khác nhau 30 3.1.2. Nghiên cứu khả năng thu sương làm nước của các loại lưới khác nhau 31 3.1.3. Nghiên cứu khả năng thu sương làm nước ở nhiệt độ khác nhau 33 3.2. Đánh giá chất lượng nước sau thu sương 35 3.3. Nghiên cứu xây dựng mô hình thu sương làm nước sạch 39 3.4. Đánh giá chất lượng nước thu được từ mô hình 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
7. v DANH MỤC CÁC TỪ, CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng việt BTNMT: Bộ Tài nguyên và Môi trường BYT: Bộ Y tế ĐNA: Đông Nam Á NGO: Non-governmental organization (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 VNAV: Mạng nghe nhìn Việt Nam WRI: Viện nguồn lực Thế giới Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
8. vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Chỉ tiêu và phương pháp phân tích 29 Bảng 3.1. Lượng nước thu được từ các loại sợi tự nhiên 30 Bảng 3.2. Lượng nước thu được từ các kích thước lưới khác nhau 31 Bảng 3.3. Lượng nước thu được ở các nhiệt độ khác nhau 33 Bảng 3.4. Kết quả phân tích chất lượng nước sau thu sương 35 Bảng 3.5. Kết quả phân tích chất lượng nước thu sương từ mô hình 43 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
9. vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Các loại sợi 26 Hình 2.2. Quy trình đan lưới từ các sợi cây (Đay, gai, xơ dừa) 27 Hình 2.3. Thí nghiệm phun sương 28 Hình 3.1. Biểu đồ biểu thị lượng nước thu được từ các sợi 30 Hình 3.2. Biểu đồ biểu thị kích thước mắt lưới khác nhau của sợi gai 32 Hình 3.3. Biểu đồ biểu thị khả năng thu sương làm nước ở nhiệt độ khác nhau 34 Hình 3.4. Biểu đồ chỉ tiêu Coliform 36 Hình 3.5. Biểu đồ chỉ tiêu độ đục, COD 36 Hình 3.6. Mô hình thu sương thành nước sạch 39 Hình 3.7. Biểu đồ hiển thị các chỉ tiêu COD, độ đục, coliform 44 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
10. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nước - nguồn tài nguyên thiết yếu cho cuộc sống của con người, 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 hành tinh. 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. Nước sạch là nước hợp vệ sinh, đảm bảo an toàn cho sức khỏe, nước trong, không màu, không mùi, không vị, không chứa vi sinh vật gây bệnh và các chất độc hại gây ảnh hưởng đến sức khỏe người dùng. Tuy nhiên, không phải ai cũng được tiếp cận và sử dụng nguồn nước sạch. Đa số người dân đều nhận xét nguồn nước sạch hay ô nhiễm bằng cảm quan mà không dựa trên cơ sở khoa học. Nguồn nước sạch mà người dân sử dụng phổ biến là nước máy, nước uống đóng chai, nước đã qua xử lý bằng hệ thống lọc được công bố chất lượng. 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. Tại các khu vực miền núi ở Việt Nam là nơi tập trung nhiều đồng bào dân tộc sinh sống, tình trạng thiếu nước sinh hoạt và sản xuất diễn ra ở nhiều nơi đã ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống. 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 vậy,
11. 2 việc tìm ra các giải pháp tạo nguồn nước sạch trên cơ sở tận dụng các yếu tố tự nhiện là việc làm cần thiết và ý nghĩa. Trong khi đó, tại các vùng núi cao thì luôn có một lượng sương dày đặc quanh năm cho thấy khả năng thu sương làm nước là rất lớn. Vì vậy cần tìm ra phương pháp, mô hình hiệu quả thu sương tạo ra nước sạch giải quyết các vấn đề thiếu nước sạch trên các vùng núi cao. Ở nước ta 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 làm nước rất tốt. Từ đó, được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa Môi trường và giáo viên hướng dẫn tôi đề xuất đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình thu sương làm nước sạch từ các loại sợi tự nhiên”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá khả năng thu sương của một số sợi tự nhiên: sợi đay, gai, dừa; - Xây dựng mô hình thu sương làm nước sạch từ nước thu được trên sợi tự nhiên trong điều kiện phòng thí nghiệm. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. 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. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: Giúp bản thân tôi có cơ hội tiếp cận với cách thức thực hiện một đề tài nghiên cứu khoa học, giúp tôi vận dụng kiến thức đã học vào thực tế và rèn luyện về kỹ năng tổng hợp và phân tích số liệu, 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 tôi trong công tác quản lý môi trường. Kết quả nghiên cứu của đề tài triển khai thực địa nếu thành công sẽ góp phần quan trọng vào việc giải quyết nguồn nước tại các vùng núi cao của Việt Nam.
12. 3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài - Khái niệm môi trường Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật. (Theo khoản 1 điều 3 của luật bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2014). - Khái niệm hoạt động bảo vệ môi trường: Hoạt động bảo vệ môi trường là hoạt động giữ gìn, phòng ngừa, hạn chế các tác động xấu đến môi trường; ứng phó sự cố môi trường; khắc phục ô nhiễm, suy thoái, cải thiện, phục hồi môi trường; khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên nhằm giữ môi trường trong lành. (Theo khoản 3 điều 3 của luật bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2014). - Khái niệm phát triển bền vững: Phát triển bền vững là phát triển đáp ứng được nhu cầu của hiện tại mà không làm tổn hại đến khả năng đáp ứng nhu cầu đó của các thế hệ tương lai trên cơ sở kết hợp chặt chẽ, hài hòa giữa tăng trưởng kinh tế, bảo đảm tiến bộ xã hội và bảo vệ môi trường. (Theo khoản 4 điều 3 của luật bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2014). - 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 (như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và tính bất thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học và trong đời sống. Nước trên trái đất chiếm 97% là nước mặn, 3% là nước ngọt, tuy chiếm tỷ lệ % nhỏ trong tổng lượng nước nhưng lại có vai trò cô cùng quan trọng với cuộc sống mọi sinh vật trên Trái Đất. (Nguyễn Phương Loan (2005), Giáo trình Tài nguyên nước, NXB Đại học quốc gia Hà Nội).
13. 4 Bên cạnh nước "thông thường" còn có nước nặng và nước siêu nặng. Ở các loại nước này, các nguyên tử hiđrô bình thường được thay thế bởi các đồng vị đơteri 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: 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 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. Phân tử nước có tính lưỡng cực và liên kết hidro (Tổng quan về nước, 2013). * 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. 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 là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực. 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.
14. 5 Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit hay bazơ. Ở pH=7 (trung tính) hàm lượng các ion hydroxyt (OH-) + cân 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 1.2. Cơ sở pháp lý về vấn đề nghiên cứu * Văn bản Luật - Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 ngày 21 tháng 6 năm 2012; - Luật Bảo vệ môi trường năm 2014; * 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 - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT; - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT (đối với nước dùng để ăn uống, nước dùng cho các cơ sở chế biến thực phẩm);
15. 6 - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08- MT:2015/BTNMT; - TCVN 6492:2011 Chất lượng nước - Xác định pH. 1.3. Cơ sở thực tiễn 1.3.1. 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. 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. Các số liệu cho thấy con người đang sử dụng nước sạch nhanh hơn mức thiên nhiên có thể cung cấp. Nhiều hệ sinh thái trên trái đất đang dần tiến tới mức suy thoái hoặc bị biến đổi, nguyên nhân là do sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế. Vào năm 2050, với các mô hình sản xuất và tiêu dùng tiêu tốn nhiều tài nguyên thiên nhiên hơn hiện nay, cộng với đó là sự gia tăng dân số thế giới dự kiến chạm tới ngưỡng 9,6 tỉ người, chúng ta sẽ phải cần tới 3 trái đất mới đáp ứng được thói quen sinh hoạt và mức tiêu dùng như hiện tại. Khủng hoảng nước là nguy cơ hàng đầu trong thập kỷ tới, sẽ có 33 quốc gia phải đối mặt với tình trạng căng thẳng về nước vào năm 2040 [Theo cuộc khảo sát hàng năm của Diễn dàn Kinh tế Thế giới]. 1.3.2. Nhu cầu sử dụng nước trên thế giới 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. 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.
16. 7 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. 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. 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. 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. Theo đánh giá của Viện nguồn lực Thế giới (WRI), tình trạng cạn kiệt nguồn nước mặt sẽ xảy ra ở 167 quốc gia vào năm 2020, 2030, 2040 và 33 quốc gia phải đối mặt với tình trạng căng thẳng về nước vào năm 2040. Báo cáo của UN-Water cũng dự đoán, đến năm 2050 sẽ có từ 4,8 đến 5,7 tỷ người sống trong những khu vực khan hiếm nước trong khoảng thời gian ít nhất một tháng mỗi năm (tăng 3,6 tỷ so với hiện nay). Cho dù những công trình chứa nước và nhiều đập nước được xây dựng tưởng chừng như là biện pháp có thể giải quyết được những khó khăn này, nhưng thực tế thì những công trình này có những hạn chế nhất định trong quá trình vận hành và sử dụng, như sự nứt vỡ, chảy tràn. Chất lượng nước cũng đang trở nên kém đi. Nguồn nước bị tiếp nhận quá nhiều chất phú dưỡng dẫn đến sự phát triển của mầm bệnh và tảo phú dưỡng. Ngành công nghiệp và đô thị hóa cũng là một nguồn gây ra ô nhiễm nguồn nước do nước thải từ công nghiệp và dân sinh.
17. 8 1.3.3. Nhu cầu sử dụng nước ở Việt Nam Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới ẩm có lượng mưa trung bình năm khoảng 1940-1960mm (tương đương tổng lượng nước khoảng 640 tỷ m3/năm), thuộc số quốc gia có lượng nước mưa vào loại lớn trên thế giới. (Bộ Tài nguyên và Môi trường - Báo cáo tại Hội thảo ngày nước thế giới năm 2017) Tuy nhiên, lượng mưa của Việt Nam phân bố rất không đều theo không gian và thời gian; Lượng mưa tập trung chủ yếu trong 4-5 tháng mùa mưa (chiếm 75-85% tổng lượng mưa năm), lượng mưa trong mùa khô chỉ chiếm 15- 25%. Khu vực có lượng mưa lớn là các khu vực phía Đông Trường Sơn thuộc vùng Bắc Trung Bộ, Trung Trung Bộ, Tây Nguyên và khu vực trung du, miền núi Bắc Bộ. Tổng lượng dòng chảy hàng năm khoảng 830-840 tỉ m3. Tuy nhiên, xét về nguồn nước nội địa, Việt Nam chỉ đạt mức trung bình kém của thế giới với 3.296m3/người/năm, ít hơn mức bình quân toàn cầu (4.000m3/người/năm). Điều đáng lo là, vì 63% tổng tài nguyên nước mặt của chúng ta là ngoại lai, cụ thể ở lưu vực sông Hồng, nguồn nước ngoại lai chiếm 50% tổng khối lượng nước bề mặt, còn ở lưu vực sông Cửu Long, con số này là 90% nên chúng ta không thể chủ động bảo vệ, khai thác và sử dụng nguồn nước, đặc biệt là khi các quốc gia ở thượng nguồn ngày càng khai thác triệt để nguồn nước này. 1.3.3.1. Nước ngầm Nước tàng trữ trong lòng đất cũng là một bộ phận quan trọng của nguồn tài nguyên nước ở Việt Nam. 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.
18. 9 1.3.3.2. Nước khoáng và nước nóng Theo thống kê chưa đầy đủ thì ở Việt Nam có khoảng 400 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. 1.3.3.3. Tình hình sử dụng nước trong các hoạt động kinh tế Việt Nam là nước ĐNA có chi phí nhiều nhất cho thủy lợi. Cả nước hiện nay có 75 hệ thống thủy nông với 659 hồ, đập lớn và vừa, trên 3500 hồ đập nhỏ 1000 cống tiêu, trên 2000 trạm bơm lớn nhỏ, trên 10000 máy bơm các loại có khả năng cung cấp 60-70 tỷ m3 /năm. Tuy nhiên, hệ thống thủy nông đã xuống cấp nghiêm trọng, chỉ đáp ứng 50-60% công suất thiêt kế. Lượng nước sử dụng hằng năm cho nông nghiệp khoảng 93 tỷ m3, cho công nghiệp khoảng 17,3 tỷ m3, cho dịch vụ là 2 tỷ m3, cho sinh hoạt là 3,09 tỷ m3. Tính đến năm 2030 cơ cấu dùng nước sẽ thay đổi theo xu hướng Nông nghiệp 75%, Công nghiệp 16%, tiêu dùng 9%. Nhu cầu dùng nước sẽ tăng gấp đôi, chiếm khoảng 1/10 lượng nước sông ngòi, 1/3 lượng nước nội địa, 1/3 lượng nước chảy ổn định. Nước sử dụng cho nông nghiệp cũng tăng lên do việc mở rộng diện tích đất canh tác và sự thâm canh tăng vụ. Nước có vai trò chủ đạo trong những thành tựu đạt được về sản xuất lúa gạo ở Việt Nam, góp phần quan trọng đưa Việt Nam trở thành nước xuất khẩu gạo đứng đầu thế giới. Hiện nay, nước phục vụ cho sản xuất nông nghiệp nhiều nhất ở hai vùng đồng bằng là đồng bằng sông Cửu Long và sông Hồng, chiếm tỷ lệ 70% lượng nước sử dụng. Nước cũng đóng vai trò quyết định trong sự tăng trưởng các sản phậm cây công nghiệp, như: chè, cà phê, hồ tiêu, mía đường, cao su
19. 10 Nước cho năng lượng: Tiềm năng thuỷ điện của Việt Nam là khá lớn, tập trung chủ yếu trên lưu vực sông Hồng, sông Đồng Nai và các lưu vực sông ở miền Trung và Tây nguyên. Dự báo tổng công suất thuỷ điện đến năm 2025 là 33.310MW, trong đó trên 80% trong số này là từ các nhà máy thuỷ điện xây dựng trên các sông của Việt Nam. Về nuôi trồng thủy hải sản: nước ta có 1 triệu ha mặt nước ngọt, 400000ha mặt nước lợ và 1.470.000 ha mặt nước sông ngòi có hơn 14 triệu ha mặt nước nội thủy và lãnh hải. Tuy nhiên cho đến nay mới sử dụng 12,5% diện tích mặt nước lợ, nước mặn và 31% diện tích mặt nước ngọt. Nhiều hồ và đập nhỏ hơn trên khắp toàn quốc phục vụ tưới tiêu như Cấm Sơn (Bắc Giang), Bến En và Cửa Đạt (Thanh Hóa), Đô Lương (Nghệ An) Theo số liệu thống kê, Việt Nam hiện có hơn 3500 hồ chứa nhỏ và khoảng 650 hồ chứa cỡ lớn và trung bình dùng để sản xuất thủy điện, kiểm soát lũ lụt, giao thông đường thủy thủy lợi và nuôi trồng thủy sản. (Bộ Tài nguyên và Môi trường - Báo cáo tại Hội thảo ngày nước thế giới năm 2017) 1.3.3.4. Tình hình khai thác sử dụng nước trong đời sống sinh hoạt Đời sống sinh hoạt hằng ngày của con người sử dụng rất nhiều nước sinh hoạt. Về mặt sinh lý mỗi người cần 1-2 lít nước/ ngày và trung bình nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của một người trong một ngày 10-15 lít cho vệ sinh cá nhân, 20-200 lít cho tắm, 20-50 lít cho làm cơm, 40-80 lít cho giặt bằng máy. Nước cho sinh hoạt và vệ sinh: đến nay hầu hết các thành phố, thị xã ở Việt Nam đều có hệ thống cấp nước tập trung và khoảng 300/635 thị trấn, thị tứ có dự án xây dựng hệ thống cấp nước tập trung. Tổng công suất thiết kế các nhà máy nước ở các khu vực đô thị đạt khoảng 5,4 triệu m3/ngày, nhưng mới chỉ đáp ứng khoảng 70% nhu cầu sử dụng nước của các đô thị. Hịện nay, với yêu cầu cấp nước cho khoảng 30 triệu người dân cùng với nhu cầu nước cho các hoạt động sản xuất kinh doanh, dịch vụ, vệ sinh môi trường tại các đô
20. 11 thị thì cần khoảng từ 8 đến 10 triệu m3/ngày. Đối với khu vực nông thôn, đến nay có khoảng 62% dân số nông thôn được cấp nước sinh hoạt hợp vệ sinh, nhưng nếu xét theo tiêu chuẩn nước sạch thì tỷ lệ này chỉ đạt đạt khoảng 30%. Nguồn cấp nước cho sinh hoạt, vệ sinh của người dân ở nhiều đô thị và phần lớn khu vực nông thôn là từ nguồn nước dưới đất. Ở khu vực thành thị Việt Nam có 805 đô thị bao gồm 5 thành phố trực thuộc trung ương, 167 thành phố và thị xã thuộc tỉnh, 633 thị trấn [Báo cáo của Bộ Xây dựng]. Có trên 240 nhà máy cấp nước đô thị với tổng công suất thiết kế là 3,42 triệu m3/ngày. Trong đó 92 nhà máy sử dụng nguồn nước mặt với tổng công suất khoảng 1,95 triệu m3/ngày và 148 nhà máy sử dụng nguồn nước dưới đất với tổng công suất khoảng 1,47 triệu m3/ngày. Tổng công suất nước hiện có của các nhà máy cấp nước có thể cung cấp khoảng 150 lít nước sạch mỗi ngày. Tuy nhiên, do cơ sơ hạ tầng xuống cấp lạc hậu nên tỷ lệ thất thoát nước sạch khá cao (có nơi tỉ lệ lên tới 40%) nên thực tế nhiều đô thị chỉ có khoảng 40-50 lít/người/ngày. Ở khu vực nông thôn Đối với khu vực nông thôn VN có khoảng 36.7 triệu người dân được cấp nước sạch (trên tổng số người dân 95.58 triệu dân). Tỉ lệ dân số nông thôn được cấp nước sinh hoạt lớn nhất ở vùng Nam Bộ chiếm khoảng 66,7%, đồng bằng sông hồng 65,1% đồng bằng sông cửu long 62,1%. Tại Hà Nội, tổng lượng nước dưới đất được khai thác là 1.100.000 m3/ngày đêm. Trong đó, phía nam sông hồng khai thác với lưu lượng 700.000 m3/ngày đêm. Trên địa bàn hà nội hiện nay khoảng trên 100.000 giếng khoan khai thác nước kiểu UNICEF của các hộ gia đình, hơn 200 giếng khoan của công ty nước sạch quản lý và 500 giếng khoan khai thác nước của các trạm phát nước nông thôn. Các tỉnh ven biển miền tây nam bộ như: Kiên Giang, Trà Vinh, Bến Tre, Long An do nguồn nước ngọt trên các sông rạch ao hồ không đủ phục vụ nhu
21. 12 cầu của đời sống và sản xuất, vì vậy nguồn nước cung cấp chủ yếu được khai thác từ nguồn dưới đất. Khoảng 80% dân số ở 4 tỉnh Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau đang sử dụng nước ngầm mỗi ngày. 1.3.4. Đặc điểm về sương mù ở các tỉnh vùng núi phía bắc 1.3.4.1. Khái niệm Sương mù là hiện tượng hơi nước ngưng tụ thành các hạt nhỏ li ti giống như mây nhưng hiện ra áp mặt đất thay vì trên trời cao. Sương mù tạo nên từ lên từ hơi ẩm trên Trái Đất bốc hơi; khi bốc hơi, hơi ẩm chuyển động lên cao, lạnh dần và ngưng tụ tạo thành hiện tượng sương mù. 1.3.4.2. Đặc điểm về sương mù - Sương mù cấu tạo bằng nhiều cách, phụ thuộc vào phương thức giảm nhiệt để gây ra sự ngưng tụ. - Ngày nay môi trường không khí càng ngày càng ô nhiễm nên sương mù và mù xảy ra nhiều hơn và cường độ mạnh hơn. * Nguyên nhân hình thành sương mù Sương mù là một hiện tượng khí tượng mà chúng ta thường thấy và cũng rất đáng quan tâm. Tuy nhiên sương mù không phải lúc nào cũng có thường xuyên. Về cơ bản sương mù muốn hình thành được phải thỏa mãn một số điều kiện sau: - Ðộ ẩm tương đối của không khí phải cao. - Nhiệt độ không khí tương đối thấp. - Tốc độ gió yếu hoặc lặng gió. Sương mù thường xuất hiện khi không khí từ mặt nước, ao, hồ, sông suối có độ ẩm tương đối lớn di chuyển tới vùng có nhiệt độ mặt đệm thấp hơn. * Phân loại sương mù - Sương mù bốc hơi Sương mù bốc hơi được hình thành khi nhiệt độ ở mặt nước nhỏ hơn nhiệt độ của lớp không khí bên trên của nó; lúc này sự bay hơi hầu như không
22. 13 xảy ra do sức trương hơi nước trong lớp không khí bên trên nhỏ hơn sức trương hơi nước ở mặt nước và như vậy trạng thái bão hòa của hơi nước trong lớp không khí bên trên mặt nước không thể đạt được. Ngược lại, khi nhiệt độ của lớp không khí bên trên mặt nước nhỏ hơn nhiệt độ mặt nước thì sự bay hơi tiếp tục xảy ra. Khi độ ẩm không khí phía trên đã đạt đến trạng thái bão hòa, lượng hơi nước thừa ngưng kết tạo thành sương mù. - Sương mù bình lưu Ðược hình thành khi khối không khí nóng di chuyển trên các mặt đệm trải dưới lạnh đi; khi đó trong khối không khí sẽ tạo thành một lớp nghịch nhiệt và sương mù được tạo thành từ mặt đất đến ranh giới của lớp nghịch nhiệt. - Sương mù front Ðây là loại sương mù xuất hiện trong trường hợp khi front nóng đi qua có mưa, nhờ sự bay hơi của các giọt nước mưa nên không khí gần mặt đất sẽ bão hòa, đồng thời áp suất giảm nhanh, không khí giãn nở đoạn nhiệt và lạnh đi, vì vậy hơi nước ở sát mặt đất dễ ngưng kết lại thành sương mù. - Sương mù bức xạ Loại sương mù này thường xuất hiện trong lưỡi áp cao lạnh lục địa, xảy ra vào thời kỳ đầu và giữa mùa đông khi không khí tương đối ẩm, nhiệt độ thấp và trời quang mây. Thời gian xuất hiện thường xảy ra nửa đêm về sáng. - Trong trường hợp lặng gió, sương mù bức xạ hình thành trong lớp không khí sát mặt đất (cách mặt đất từ 2-5 m) trên mặt nước và trong thung lũng. - Khi tốc độ gió chỉ đạt khoảng 2-3 m/s thì sương mù bức xạ phát triển thành một lớp dày hơn, có thể phát triển tới độ cao từ 100-150 m. - Sương mù bức xạ mặt đất thường tan đi cùng với lớp nghịch nhiệt ở lớp sát đất và thường không tồn tại được lâu khi mặt trời xuất hiện. - Loại sương mù này hình thành theo từng nhóm, nếu có sương mù bức xạ trên cao có thể nó nhập vào với mây tầng thấp và nó sẽ tồn tại được lâu hơn. (Theo Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia, 2013, ngày 11/12/2013)
23. 14 1.3.5. Đặc điểm của một số sợi tự nhiên 1.3.5.1. Sợi đay Đay là loài thực vật thân thảo một năm thuộc họ Đay, bộ Bông, được trồng ở Đông Nam Á. Đay ưa khí hậu nóng ẩm, thích nghi sinh trưởng ở nơi địa thế bằng phẳng, có đất phù sa màu mỡ. - Sợi vỏ thân cây đay có đặc tính hút ẩm mạnh, là nguyên liệu tốt để dệt bao đay, vải đay, dây đay. Để có được sợi đay, người trồng đay phải trải qua nhiều giai đoạn: - Từ cuối tháng 3 đến đầu tháng 4, gieo hạt đay. Hạt đay được gieo thật dày để cây mọc thẳng, thân nhỏ, không có nhiều cành, nhánh vì cây đay nhỏ sẽ cho chất lượng vải tốt hơn. - Sau hơn hai tháng kể từ ngày gieo hạt, người trồng đay thu hoạch cây đay. Cây đay khi thu về bỏ hết lá, ngọn rồi dựng thân cây đay xung quanh nhà từ 10 - 15 ngày cho đến khi thân cây thật khô. - Cây đay được bẻ đôi rồi tách vỏ ra khỏi phần lõi. Tẽ vỏ cây đay thành những sợi nhỏ, mỗi cây thường cho 8 - 12 sợi, sợi dài nhất có thể dài 1,6 m. Bó sợi đay thành từng bó, dùng chân giẫm hoặc giã sợi đay để tróc hết lớp màng bám trên vỏ cây, làm cho sợi đay mềm và sạch. - Vỏ cây đay được tước ra thành từng sợi nhỏ và nối với nhau một cách khéo léo. Để không tạo thành mấu ở chỗ nối hai sợi đay được kết lại khéo léo dưới dạng bện dây. Sợi đay phải được nối dài và tuốt đều vì nó liên quan đến công đoạn dệt sau này.