tấm lắng lamen (lamella)

Nguồn Nước Cấp - Tấm lắng Lamen (Lamella)

Tổng lượng nước trên thế giới gần như không đổi. Ước tính có khoảng 370.000 nghìn tỷ gallon, 97% trong số đó là nước trong đại dương, là nước mặn và không sử dụng cho con người, nước này không cần phải xử lý vì rất tốn kém. 3% còn lại được gọi là nước ngọt, nhưng 2% trong số đó là các sông băng bị mắc kẹt ở Bắc và Nam cực. Chỉ có 1% là có sẵn cho nước uống.

MỤC TIÊU

Trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu vấn đề sau đây:

• Các nguồn cung cấp nước
• Các loại khác nhau của nguồn nước mặt
• Nguồn nước ngầm

GIỚI THIỆU

Tổng lượng nước trên thế giới gần như không đổi. Ước tính có khoảng 370.000 nghìn tỷ gallon, 97% trong số đó là nước trong đại dương, là nước mặn và không sử dụng cho con người, nước này không cần phải xử lý vì rất tốn kém. 3% còn lại được gọi là nước ngọt, nhưng 2% trong số đó là các sông băng bị mắc kẹt ở Bắc và Nam cực. Chỉ có 1% là có sẵn cho nước uống.

Nước tinh khiết là chất lỏng không màu, không mùi và không vị. Độ sâu và ánh sáng cho nước có một màu xanh dương hoặc ngã màu xanh lá cây. Mùi và vị hôi trong nước là do các khí hòa tan, như sulfur dioxide và clo, và các khoáng chất. Nước tồn tại trong tự nhiên đồng thời dưới các dạng rắn (băng), lỏng (nước) và khí (hơi nước). Tỉ trọng của nước là 1g/ml hoặc cm khối. Nó bị đóng băng ở 0°C và sôi ở 100°C. Khi đông lạnh, nước nở ra bằng 1/9 khối lượng ban đầu của nó.

CÁC NGUỒN NƯỚC CẤP

Có hai nguồn cung cấp nước chính: nước mặt và nước ngầm.

Nước mặt

Nước mặt là nước từ các hồ, hồ chứa, sông suối. Nước này được hình thành trực tiếp từ nước mưa, các dòng chảy và suối. Dòng chảy là một phần của nước mưa không thấm xuống đất hoặc bay hơi. Nó chảy bằng lực hấp dẫn trên mặt đất xung quanh. Khu vực dòng chảy này được gọi là lưu vực nước, mà chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về trong bài tiếp theo. Một inch của dòng chảy mưa/mẫu Anh tương đương với 27.000 lít. Các đặc tính của lưu vực ảnh hưởng đến chất lượng nước, do đó bảo vệ các lưu vực nước là rất quan trọng.

Nước mặt có thể được phân thành hai loại nước tĩnh (vùng nước đứng im) và nước động (nước chạy).

Nguồn nước tĩnh

Nước tĩnh là nước hồ tự nhiên và hồ chứa. Nước hồ tự nhiên có chất lượng rất tốt cho việc cấp nước. Nước hồ chứa rất hữu ích, vì chúng loại bỏ những biến động dòng chảy theo mùa và lưu trữ nước để cung cấp đầy đủ nước, ngay cả dưới thời kỳ nhu cầu tiêu dùng cao, chẳng hạn như hạn hán trong mùa hè. Mực nước dâng cao giúp ích cho việc tiền xử lý nước do giảm độ đục, lắng những trầm tích, giảm vi khuẩn và các mầm bệnh đường nước qua việc nước mặt tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên, sự tăng trưởng của tảo và các sinh vật phù du khác, các vật bị trôi dạt hình thành nên tảo trôi nổi tự do, sinh vật đơn bào và luân trùng, có thể gây ra vấn đề mùi vị trong nước.

Thông thường, một hồ nước tự nhiên luôn đi qua một quá trình lão hóa gọi là hiện tượng phú dưỡng. Nó bắt đầu với một hồ nước xinh đẹp và kết thúc như một mảnh đất màu mỡ. Quá trình trong tự nhiên này xảy ra rất chậm, phải mất hàng ngàn năm cho một hồ nước biến mất. Con người đã đẩy nhanh quá trình này bằng cách thêm các chất dinh dưỡng và xả nước thải, phân bón, thêm chất tẩy rửa vào hồ. Có ba giai đoạn của một hồ nước: thiếu dưỡng (nghèo dinh dưỡng), trung dưỡng, và phú dưỡng.

 Hồ thiếu dưỡng là hồ trẻ, sâu, và sạch sẽ với một vài chất dinh dưỡng. Chúng có một vài loại sinh vật với mật độ thấp. Một ví dụ điển hình của loại hồ này là hồ Lake Superior.

Hồ trung dưỡng là hồ có tuổi trung niên do các chất dinh dưỡng và trầm tích được liên tục gia tăng. Ban đầu, chỉ có một loạt các loài sinh vật với mật độ cư trú thấp, nhưng theo thời gian mật độ cư trú tăng dần. Ở giai đoạn trung dưỡng cao, một hồ nước có thể có mùi hôi và màu sắc không mong muốn trong một số nơi, độ đục và vi khuẩn tăng mật độ. Một ví dụ của loại hồ này là hồ Ontario.

Hồ phú dưỡng, là hồ do bổ sung thêm các chất dinh dưỡng, có nhiều tảo lớn nở hoa làm cho hồ trở nên cạn dần.  Hồ này phù hợp với các loại cá nhạy cảm, sống thích nghi với môi trường ô nhiễm hơn. Theo thời gian, một hồ nước trở thành một đầm lầy và cuối cùng thành một mảnh đất. Hồ Erie đang tiến triển hướng tới giai đoạn này.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước tĩnh bao gồm nhiều yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng mặt trời, độ đục, khí hoà tan và chất dinh dưỡng.

Nhiệt độ và sự phân tầng. Nước có mật độ tối đa (1 g/cm3) ở 4°C. Trên và dưới nhiệt độ này thì nước nhẹ hơn. Sự thay đổi nhiệt độ là nguyên nhân dẫn đến phân tầng, hoặc phân lớp nước trong hồ và hồ chứa. Trong suốt mùa hè, nước lớp trên trở nên ấm hơn so với phía dưới đáy và tạo thành hai lớp, ở trên ấm và nhẹ hơn, lớp dưới cùng lạnh và nặng hơn. Vào mùa thu, khi nhiệt độ giảm xuống và nước lớp trên đạt đến 4°C, lớp này trở nên nặng và chìm xuống đáy, còn lớp nước dưới đáy nhẹ và bị đẩy lên trên. Hiện tượng này được gọi là đảo dòng thu (fall turnover). Tình trạng này gây khuấy bùn đáy và giải phóng các phần tử phân huỷ yếm khí như sulphur dioxide và các hóa chất khác gây mùi hôi nghiêm trọng. Vào mùa đông, tuyết phủ quá nhiều trong khoảng thời gian dài gây ra sự suy giảm oxy do giảm sự thâm nhập của ánh sáng, do đó tỷ lệ quang hợp thấp, gây ra tình trạng cá chết vào mùa đông (winter fish kill). Vào mùa xuân băng tan, khi nhiệt độ trên bề mặt đạt đến 4°C nước lớp trên một lần nữa đảo xuống dưới và dẫn đến đảo dòng xuân (spring turnover), cũng giống như đảo dòng thu có thể gây ra vấn đề mùi vị.

Ánh sáng. Ánh sáng, nguồn năng lượng cho quang hợp, là quan trọng. Tỷ lệ quang hợp phụ thuộc vào cường độ ánh sáng và giờ sáng mỗi ngày. Số lượng sinh học và sản xuất oxy tương ứng với tỷ lệ quang hợp. Lượng oxy hòa tan (DO –Dissolved Oxygen) trong hồ là tối đa vào lúc 2 giờ chiều và tối thiểu vào lúc 2 giờ sáng.

Độ đục. Độ đục ảnh hưởng đến tốc độ xâm nhập của ánh sáng mặt trời, và do đó cũng ảnh hưởng đến tỷ lệ quang hợp. Độ đục càng cao, ánh sáng mặt trời càng ít thâm nhập vào nước, làm giảm tỷ lệ quang hợp và do đó ít lượng oxy hòa tan.

Khí hòa tan. Chủ yếu là khí carbon dioxide (CO2) và oxy (O2). Carbon dioxide được sản xuất trong quá trình hô hấp và được sử dụng trong quang hợp; oxy được sản xuất trong quá trình quang hợp và cần thiết cho hô hấp. DO được hấp thụ bởi các vi sinh vật cho việc phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ phân hủy sinh học. Nhu cầu oxy trong nước được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa (BOD). Càng nhiều oxy sinh hóa, càng ít DO trong nước. Càng nhiều DO, thì chất lượng nước càng tốt. Nước cần một lượng tối thiểu của DO để duy trì đời sống thủy sinh bình thường, chẳng hạn như cá là 5 mg/L.

Nguồn nước động

Sông và suối là nguồn cung cấp nước động (running water).

Các yếu tố ảnh hưởng đến nguồn cung cấp nước động nhỏ hơn nhiều so với các yếu tố ảnh hưởng đến hồ và hồ chứa. Các yếu tố ảnh hưởng đến nước động là dòng chảy và các chất dinh dưỡng.

Dòng chảy. Đây là vận tốc hoặc tốc độ dòng chảy của nước. Dòng chảy càng nhanh càng tốt. Dòng chảy trộn oxy từ không khí và giữ cho đáy dòng chảy sạch sẽ bằng việc rửa trôi đi các chất rắn định cư bên dưới. Càng nhiều DO và càng ít chất hữu cơ tự nhiên thì sẽ có ít sự phân hủy ở phía dưới. Như vậy, dòng chảy, sông suối ít khi bị kỵ khí.

Chất dinh dưỡng. Nguồn chính của chất dinh dưỡng là hệ thống thoát nước từ lưu vực sông. Mưa lớn và điều kiện khô hạn có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng, chẳng hạn như độ đục cao và nhiều chất dinh dưỡng.

Nguồn cấp nước mặt là nguồn cung cấp bị ô nhiễm nhất, chủ yếu là do nước xã thải, nước được sử dụng, và đó chính là nguồn gốc của tác nhân gây bệnh đường nước. Các dòng chảy từ đất nông nghiệp chính là nguồn thải của mầm móng nhiễm trùng như thuốc trừ sâu, phân bón và chất thải công nghiệp, mà trong đó có chứa một loạt các chất gây ô nhiễm. Nước mặt, do đó, cần xử lý tối đa để có thể uống được.

Nước ngầm

Nước ngầm được coi là hình thức tinh khiết nhất của nước tự nhiên. Đôi khi, nó tinh khiết đến nỗi mà không cần bất kỳ xử lý nào cho mục đích uống. Nước ngầm ít bị ô nhiễm nhất và có độ đục rất thấp do lọc tự nhiên từ nước mưa. Tuy nhiên, nước ngầm có thể bị ô nhiễm bởi các con suối ngầm trong khu vực có mỏ đá vôi, hầm tự hoại, và những rò rỉ của các giếng đào sâu trong lòng đất, do đó, nó có thể cần khử trùng. Nước này chỉ cần được xử lý để loại bỏ khoáng sản khi so sánh với nguồn nước mặt. Chúng chứa nhiều khoáng chất hòa tan như canxi, magiê, sắt, mangan và các hợp chất lưu huỳnh hơn nước mặt. Có hai nguồn nước ngầm: nước suối và nước giếng.

Nếu ta đào một lỗ xuống mặt đất, ban đầu đất có lỗ hổng không khí giữa các phần tử đất, nhưng khi đào sâu hơn, nước sẽ sớm tràn vào tất cả các khoảng trống trong đất. Vị trí nơi mà tất cả các khoảng trống đầu tiên chứa đầy nước được gọi là mực nước ngầm. Đây là giới hạn trên của vùng bão hòa, còn được gọi là tầng ngậm nước và nó là một phần của trái đất có chứa nước ngầm.

Dưới cùng của khu vực bão hòa được ngăn cách bởi một lớp đá, đất sét hoặc các vật liệu khác (lớp không thấm nước). Nước không thể thấm qua lớp này, vì vậy nó chảy dần qua các dốc khác và tạo thành mạch nước ngầm.

Suối nước

Khi một tầng ngậm nước hoặc một kênh nước ngầm chạm đến bề mặt của mặt đất và chảy thoát ra như một thung lũng hoặc một bên vách đá, nước bắt đầu chảy tự nhiên. Dòng chảy tự nhiên này được gọi là một suối nước. Một suối nước có thể tạo thành một hồ nước, một con suối, hoặc thậm chí thành một con sông. Số lượng và vận tốc của một dòng chảy suối nước phụ thuộc vào kích thước và vị trí tầng chứa nước của suối nước so với mức cao nhất của mực nước ngầm. Khu vực có mỏ đá vôi có những suối nước lớn chảy thành dòng chảy ngầm trong lòng đất, nó được hình thành bởi sự xói mòn của đá vôi. Chất lượng của các nước phụ thuộc vào tính chất của đất mà nước chảy qua đó. Ví dụ, một suối nước khoáng thì các khoáng chất đã hòa tan trong đó, một suối nước lưu huỳnh thì chắc chắn đã hòa tan lưu huỳnh trong đó.

Giếng

Một nguồn nước cấp nơi công cộng thường là nước giếng vì suối là rất hiếm. Giếng được xem là thiết bị để hút nước từ tầng nước ngầm. Giếng càng sâu (hơn 100 feet) thì có ít độ đục, khoáng chất hòa tan nhiều hơn, và số lượng vi khuẩn ít hơn các giếng nông. Giếng cạn thì lọc tự nhiên ít do không có độ sâu của đất.

Các cộng đồng nông thôn nhỏ (ít hơn 25.000 dân) thường sử dụng nước ngầm từ các giếng. Khoảng 35% dân số Mỹ sử dụng nguồn nước ngầm.

Tóm tắt

Có hai nguồn nước chính được sử dụng cho tiêu dùng: nước mặt và nước ngầm. Nước mặt bao gồm nước tĩnh (hồ và hồ chứa) và nước động (sông hoặc suối). Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước tĩnh bao gồm một số yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng mặt trời, độ đục, khí hoà tan và chất dinh dưỡng. Các yếu tố ảnh hưởng đến nước động ít hơn so với những yếu tố ảnh hưởng đến hồ và hồ chứa. Các yếu tố ảnh hưởng đến nước động chỉ do dòng chảy và các chất dinh dưỡng.

Nước ngầm được xem là hình thức tinh khiết nhất của nước tự nhiên. Đôi khi, đơn thuần nó không cần bất kỳ xử lý nào thêm cho mục đích uống. Nước ngầm thì ít ô nhiễm và có độ đục rất thấp do lọc tự nhiên từ nước mưa. Hai nguồn cung cấp chính của nước ngầm là suối và giếng. Khi một tầng ngậm nước hoặc một kênh nước ngầm chạm đến bề mặt mặt đất và chảy ra như một thung lũng hoặc một bên vách đá, nước bắt đầu chảy tự nhiên. Dòng chảy tự nhiên này được gọi là một suối nước. Giếng được xem là thiết bị để hút nước từ tầng nước ngầm. Giếng càng sâu (hơn 100 feet) thì có ít độ đục, nhiều khoáng chất hòa tan, và ít số lượng vi khuẩn hơn các giếng nông.

Các bài viết khác

• » Lưu Vực Nước Đầu Nguồn - Tấm Lắng Lamen (Lamella)
• » Nước Và Xử Lý Nước - Tấm Lắng Lamen (Lamella)