ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

----------------------------

PHẠM VĂN HOÀNG

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA HỒ THỦY ĐIỆN SƠN LA

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2016

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

----------------------------

PHẠM VĂN HOÀNG

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA HỒ THỦY ĐIỆN SƠN LA

Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Thế Nguyên PGS. TS. Nguyễn Mạnh Khải

Hà Nội, 2016

MỤC LỤC

TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................... 1

MỞ ĐẦU ........................................................................................... 2

2. Mục tiêu của đề tài ......................................................................... 3

3. Nội dung nghiên cứu ...................................................................... 3

4. Ý nghĩa của đề tài ........................................................................... 3

4.1. Ý nghĩa khoa học ......................................................................... 3

4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn ................................................................ 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................... 4

1.1. Cơ sở khoa học ....................................................................... 4

1.1.1. Cơ sở lý luận ................................................................... 4

1.1.2. Cơ sở thực tiễn ................................................................ 4

1.2. Quá trình hình thành khí nhà kính từ một lưu vực tự nhiên .... 4

1.3. Chu trình carbon trong một hồ chứa ....................................... 5

1.4. Những yếu tố ảnh hưởng tới khả năng phát thải khí nhà kính

từ hồ thủy điện. .............................................................................. 6

1.5. Lịch sử nghiên cứu khả năng phát thải khí nhà kính từ hồ

thủy điện trên thế giới và Việt Nam ............................................... 7

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................ 8

NGHIÊN CỨU ................................................................................... 8

2.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ........................ 8

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................... 8

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ......................................................... 8

2.2.1. Địa điểm nghiên cứu ....................................................... 8

2.2.2. Thời gian nghiên cứu ...................................................... 8

2.3. Các phương pháp nghiên cứu ................................................. 9

2.3.1 Phương pháp kế thừa ....................................................... 9

2.3.2. Phương pháp tổng hợp và phân tích số liệu.................... 9

2.3.3. Phương pháp mô hình hồi quy ........................................ 9

2.3.4. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu và phương pháp

xác định ................................................................................... 10

2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu ............................................. 11

2.4. Thời gian lấy mẫu ................................................................. 11

2.5. Cách tiếp cận giải quyết vấn đề nghiên cứu.......................... 11

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................... 12

3.1. Đặc điểm khu vực nghiên cứu .............................................. 12

3.2. Đánh giá chất lượng hồ chứa trước và sau tích nước ............ 12

3.3. Xác định lượng khí CO2 và CH4 phát thải trên mặt hồ ........ 12

3.4. Một số các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí CO2,

CH4 trong hồ Thủy điện Sơn La .................................................. 13

3.5. Xây dựng phương trình dự báo lương phát thải khí CO2 và

CH4 trên hồ Thủy điện Sơn La .................................................... 14

3.6. Kiểm định phương trình ........................................................ 15

3.7. Một số các biện pháp giảm thiểu phát thải khí nhà kính CO2

và CH4 cho hồ Thủy điện Sơn La ............................................... 15

KẾT LUẬN ..................................................................................... 16 KIẾN NGHỊ .................................................................................... 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................. 18

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Họ và tên học viên: Phạm Văn Hoàng

Giới tính: Nam

Ngày sinh: 20/4/1988

Nơi sinh: Bắc Giang

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60440301

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

TS. Nguyễn Thị Thế Nguyên

PGS. TS. Nguyễn Mạnh Khải

Tên đề tài luận văn: “Đánh giá khả năng phát thải khí nhà kính

của hồ Thủy điện Sơn La”.

1

MỞ ĐẦU

Biến đổi khí hậu là vấn đề của toàn cầu đã và đang là vấn đề

đáng quan tâm, là một trong những thách thức nghiêm trọng đối với

toàn nhân loại trong thế kỷ 21. Khoa học đã chứng minh một trong

các nguồn có khả năng phát thải khí nhà kính là các hồ thủy điện

dung tích lớn, đặc biệt trong 20 năm đầu tích nước. Hiện nay ở Việt

Nam, các nghiên cứu về khả năng phát thải khí nhà kính của các hồ

thủy điện có dung tích lớn chưa có và cơ sở quản lý vận hành giảm

thiểu nguồn phát thải này chưa được xây dựng.

Nhà máy thủy điện Sơn La có vị trí tại xã Ít Ong, huyện

Mường La, tỉnh Sơn La. Nhà máy được khởi công xây dựng ngày 2

tháng 12 năm 2005. Sau 7 năm xây dựng, Thủy điện Sơn La được

khánh thành vào ngày 23 tháng 12 năm 2012.

Hồ chứa có diện tích 224 km2 ứng với MNDBT 215 m (thuộc phạm

vi 3 tỉnh: Sơn La, Lai Châu và Điện Biên). Tổng dung tích hồ chứa là

9.260 triệu m3, dung tích hữu ích là 6.504 triệu m3. Đến nay, Nhà

máy thủy điện Sơn La đã đi vào hoạt động được khoảng 5 năm, việc

đánh giá khả năng phát thải khí nhà kính, đưa ra các giải pháp giảm

thiểu là rất cần thiết và là cơ sở bước đầu để ứng dụng nghiên cứu

này cho định hướng tính toán phát thải khí nhà kính cho các Dự án

thủy điện lân cận khác.

Nhận thức rõ tầm quan trọng và tính cấp thiết của các vấn đề

trên, tác giả đã lựa chọn luận văn với đề tài: “Đánh giá khả năng

phát thải khí nhà kính của hồ Thủy điện Sơn La”.

2

2. Mục tiêu của đề tài Đánh giá khả năng phát thải khí nhà kính và xây dựng phương

trình dự báo phát thải khí nhà kính CO2 và CH4 của hồ TĐ Sơn La.

3. Nội dung nghiên cứu - Đặc điểm khu vực nghiên cứu;

- Đánh giá chất lượng nước hồ chứa thủy điện Sơn La trước và

sau khi tích nước;

- Xác định lượng khí CO2 và CH4 đo được từ mặt hồ TĐ Sơn La

trong thời gian nghiên cứu.

- Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả năng phát thải khí CO2 và

CH4 từ hồ TĐ Sơn La;

- Xây dựng phương trình dự báo khả năng phát thải khí CO2 và

CH4 từ hồ TĐ Sơn La;

- Một số biện pháp giảm thiểu phát thải khí nhà kính CO2 và

CH4 cho hồ thủy điện Sơn La.

4. Ý nghĩa của đề tài 4.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ phương pháp tính toán dự

báo phát thải khí nhà kính từ hồ thủy điện Sơn La cũng như các hồ

nằm trong khu vực nhiệt đới khác từ các thông số chất lượng nước cơ

bản.

4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn - Hiện tại, việc quan trắc chất lượng nước định kì được thực

hiện thuận lợi hơn nhiều so với quan trắc khí CO2 và CH4 sinh ra từ hồ

thủy điện. Do vậy kết quả của luận văn sẽ giúp tận dụng được kết quả

3

đo chất lượng nước định kỳ thực hiện theo Luật bảo vệ Môi trường số

55/2014/QH13 năm 2014 tại các hồ thủy điện để tính toán dự báo

lượng khí CO2 và CH4 phát thải từ hồ chứa mà không cần phải trực

tiếp đo khí này ở hồ.

- Luận văn đã đề xuất hướng giảm thiểu khí thải nhà kính, cũng

như bảo vệ nguồn nước của hồ chứa thủy điện Sơn La và làm cơ sở

định hướng tính toán phát thải khí nhà kính từ các hồ thủy điện khác.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Cơ sở khoa học

1.1.1. Cơ sở lý luận

- Một số khái niệm: Khí hậu, biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà

kính, khí nhà kính;

- Tính chất lý hóa của CO2 và CH4

1.1.2. Cơ sở thực tiễn

Diện tích mặt hồ trên thế giới được ước tính vào khoảng 350.000 km2 [16]. Các hồ có dung tích chứa lớn, cần có sự nghiên cứu, xác định tác động tới khí hậu quy mô không gian và thời gian.

1.2. Quá trình hình thành khí nhà kính từ một lưu vực tự nhiên

- Chu trình Cacbon trong một lưu vực tự nhiên

Cacbon vô cơ và các bon hữu cơ được chuyển đổi trong hệ

thống lưu vực (sông, hồ và đất ngập nước) bề mặt và dưới bề mặt dòng

chảy CO2 và Cacbon vô cơ hòa tan hoặc cung cấp cho quá trình hô hấp

thực vật thủy sinh. CH4 bị oxy hóa trong đất và nước hoặc giải phóng

ra ngoài khí quyển. Phần không phát ra được lưu lại trong lưu vực

hoặc thoát ra khí quyển dưới hạ lưu [16].

4

- Chu trình Cacbon trong một hệ sinh thái thủy sinh

Các hợp chất hữu cơ một phần tồn tại trong sinh khối, sinh vật

sống, môi trường nước và một phần được tích tụ lại trong trầm tích.

Trong quá trình phân hủy các hợp chất hữ cơ (hay gọi là Oxy hóa hợp

chất hữu cơ) giải phóng khí CO2 và CH4 và một số loại khí khác [33].

- Sự hình thành khí Metan trong môi trường thủy sinh yếm khí.

Hình thành khí Metan qua 4 giai đoạn

1.3. Chu trình carbon trong một hồ chứa

Sự phát thải khí nhà kính vào không khí qua các nguồn khác nhau:

a. Sự hình thành bọt khí; b. Trao đổi khí khuếch tán từ các hồ chứa / sông hạ lưu vào

không khí; c. Khử khí sau khi tua-bin và đập tràn; d. Sự truyền dẫn thông qua thân cây thủy sinh; e. Khí thải từ các khu vực nước rút; f. Phân tán dọc theo dòng sông sau hạ lưu đập [14, 27, 28, 29,

30].

Tùy thuộc vào chu trình vận hành hồ chứa, dao động mực nước

của hồ thủy điện cao hơn các hồ tự nhiên. Dao động mực nước làm lộ

diện tích vùng đất bán ngập, vùng nước rút đó nơi đất có sự hô hấp và

giải phóng đáng kể ra một lượng khí CO2. Trong thời gian mực nước

thấp thực vật có thể phát triển ở vùng ven bờ, sau đó bị phân hủy các

hợp chất hữu cơ khi vùng ven bờ bị ngập khi nước dâng cao. Ngoài ra

khí thải có thể xảy ra từ các thảm thực vật đứng như rong rêu. Một

5

nghiên cứu cho thấy con đường này đã góp phần đáng kể vào tổng

lượng phát thải khí CH4 từ đập Three Gorge [18, 41].

1.4. Những yếu tố ảnh hưởng tới khả năng phát thải khí nhà

kính từ hồ thủy điện.

* Quá trình cacbon hữu cơ vào hồ chứa

- Đầu vào các chất cacbon hữu cơ qua nước ngầm, suối, kênh

dẫn, sông (phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy của khu vực).

- Tốc độ tăng tưởng của thực vật thủy sinh vĩ mô, sinh vật

bám quanh rễ dưới nước và thực vật phù du trong hay trên mặt nước ở

các lưu vực nước rút xung quanh hồ chứa, phụ thuộc vào việc cung

cấp dinh dưỡng và ánh sáng.

- Sự xâm nhập của cacbon hữu cơ từ các nguồn thải của các

nhà máy của khu công nghiệp, cụm công nghiệp, làng nghề như nước

thải sản xuất, rác thải, đất thải xuống lưu vực.

- Sự xâm nhập của rác thải, chất thải sinh hoạt, chăn nuôi.

- Xói mòn đất ở vùng bờ hồ chứa (tăng lượng cacbon hữu cơ

xuống hồ)

* Các điều kiện dẫn đến sản sinh các loại khí nhà kính

- Sự phân hủy cacbon hữu cơ bị ngập lụt và các loại khác của

cacbon hữu cơ vào lưu vực tùy thuộc vào các sinh vật hiện đại, nhiệt

độ, oxy hòa tan và các chất dinh dưỡng.

- Sự oxy hóa cacbon hòa tan khi có ánh sáng

- Sự mêtan hóa

- Quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat

6

* Quy trình ảnh hưởng đến sự phân bố của khí nhà kính

trong các hồ chứa.

- Xáo trộn nước trong hồ;

- Rút qua đập tràn, tuabin phát điện;

- Quá trình oxy hóa CH4 trong nước hoặc trầm tích, tùy thuộc

vào sự phân tầng vật lý, oxy hòa tan, ức chế bởi ánh sáng, mức độ dinh

dưỡng và nhiệt độ;

- Các yếu tố vật lý tầng nước mặt để thực vật thủy sinh sinh

trưởng và phát triển (tiêu thụ CO2), phụ thuộc chủ yếu vào ánh sáng và

lượng dinh dưỡng có sẵn.

1.5. Lịch sử nghiên cứu khả năng phát thải khí nhà kính từ hồ

thủy điện trên thế giới và Việt Nam

Trên thế giới cho đến năm 2011 có ít nhất 85 báo cáo nghiên

cứu tập trung về khí nhà kính từ hồ thủy điện (Barros và cộng sự,

2011).

Hiện nay, Việt Nam chưa có công trình nghiên cứu cụ thể

nào về đánh giá khả năng phát thải khí nhà kính từ các hồ thủy điện,

tuy nhiên đã có một số nghiên cứu về phát thải khí H2S từ sông Tô

Lịch (Nguyễn Hữu Huấn, 2015), một số đề tài nghiên cứu về khả

năng phát thải khí nhà kính từ nuôi trồng thủy sản, trồng lúa nước

(Nguyễn Hữu Thành, 2012).

7

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

+ Khí nhà kính (CO2 và CH4) phát thải từ hồ thủy điện Sơn La,

là hai khí đứng đầu trong danh sách các khí gây lên hiệu ứng nhà kính

của Trái đất.

+ Các thông số chất lượng nước cơ bản quan trắc định kì tại hồ

thủy điện Sơn La

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu

Khu vực lòng hồ thủy điện Sơn La, tính từ sau thủy điện Lai

Châu cho tới đập nhà máy thủy điện Sơn La với tổng diện tích 224

km2, nằm trên lưu vực sông Đà chiếm một diện tích lớn huyện Mường

La, Quỳnh Nhai tỉnh Sơn La.

2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.2.1. Địa điểm nghiên cứu

Địa điểm nghiên cứu ở 5 vị khí khác nhau trên hồ thủy điện Sơn

La.

2.2.2. Thời gian nghiên cứu

- Thời gian bắt đầu: Tháng 12/2014

- Thời gian kết thúc: Tháng 11/2015

8

2.3. Các phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp kế thừa

Thu thập, chọn lọc, xử lý các tài liệu, số liệu liên quan đến chất lượng nước của hồ thủy điện Sơn La. Sử dụng các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã có

2.3.2. Phương pháp tổng hợp và phân tích số liệu

Số liệu đo khí CO2, CH4, chất lượng nước được dùng phần mềm

Excel và phần mềm Eviews để phân tích mối liên hệ và tác động qua

lại giữa chúng đồng thời dự báo mối liên hệ giữa các yếu tố thông qua

mối liên hệ tương quan. Sau đó tổng hợp số liệu vẽ lên biểu đồ, đưa ra

các nhận xét và đánh giá một cách đầy đủ.

2.3.3. Phương pháp mô hình hồi quy

Luận văn sử dụng phương pháp mô hình hồi quy để xây dựng phương trình mô tả các các yếu tố có khả năng ảnh hưởng tới phát thải khí nhà kính TĐ Sơn La

Phương trình hồi quy nhiều biến có dạng tổng quát:

Yk = β + β1X1 + β2X2 + β3X3 + β4X4 +….+ βkXk; hệ số xác định

R2

Trong đó:

- Yk là biến phụ thuộc (CO2 và CH4), k biến độc lập X (ở đây

k =9)

- β hệ số tự do, β1,2,..k là hệ số hồi quy riêng hay hệ số góc;

- R2 : Hệ số xác định (hệ số tương quan), R2 có giá trị từ 0 đến

1, là đại lượng đo lường mức độ phù hợp của hàm hồi quy.

9

2.3.4. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu và phương pháp xác

định

- Lấy mẫu quan trắc chất lượng nước mặt: thực hiện theo

hướng dẫn của các tiêu chuẩn quốc gia.

- Lấy mẫu khí CO2: Áp dụng phương pháp xác định khí CO2

theo TCVN 5563-199 và phương pháp lấy mẫu khí trong buồng kín

(Rolston, 1986), Rochette và Nikita (2008).

* Công thức:

Dựa trên cân bằng vật chất, tỷ lệ phát thải khí CO2 được tính

theo công thức:

RCO2 = (Rhộp – Rc - Ri)*V/S/T

Trong đó:

RCO2 là lượng phát thải khí CO2 (mg/m2/giờ)

Rhộp tổng lượng khí CO2 thu được trong hộp khí (mg)

Rc lượng khí CO2 có sẵn trong không khí có sẵn trong hộp lấy

mẫu (mg)

Ri lượng khí CO2 tuần hoàn lại hộp lấy mẫu (Ri = 0)

V thể tích hộp lấy mẫu (m3)

S là diện tích tiếp xúc bề mặt phát thải của hộp lấy mẫu (m2)

T thời gian lấy mẫu (giờ)

- Lấy mẫu khí CH4:

Dựa trên phương pháp buồng kín chụp trên mặt nước (Rolston,

1986), có thể tích được xác định chụp lên bề mặt để thu khí, hút khí ở

thời điểm 0 phút (nhằm xác định lượng khí CH4 ban đầu có trong hộp

kín), 10 phút, 20 phút. Hút khí từ buồng khí bằng xilanh. Lưu khí

10

trong ống thủy tinh trung tính, thể tích 20,0 ml đã được hút chân

không.

* Công thức:

Dựa trên cân bằng vật chất, tỷ lệ phát thải khí CH4 được tính

theo công thức:

RCH4 = ∆C/∆t*V/S

Trong đó:

RCH4 là lượng phát thải khí CO2 (mg/m2/giờ)

tC ∆∆ / : tốc độ tăng nồng độ khí CH4 trong buồng kín

(mg/m3/giờ)

V thể tích hộp lấy mẫu (m3)

S là diện tích tiếp xúc bề mặt phát thải của hộp lấy mẫu (m2)

2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu

Dùng phần mềm excel và phần mềm thống kê Eviews để phân

tích và xử lý thống kê các kết quả nghiên cứu.

2.4. Thời gian lấy mẫu

Thời gian lấy mẫu được tiến hành trong các tháng mùa khô

và mùa mưa là các tháng: tháng 3, tháng 6, tháng 9, tháng 11 năm

2015; Lấy mẫu nước ở tầng mặt

2.5. Cách tiếp cận giải quyết vấn đề nghiên cứu

- Bước 1: Tham khảo tài liệu và lựa chọn khu vực nghiên cứu

- Bước 2: Thu thập các thông tin về thủy văn và môi trường

- Bước 3: Lấy mẫu nước, khí CO2, CH4

- Bước 4: Phân tích xử lý số liệu, xây dựng mô hình tính toán.

Kết luận và kiến nghị 11

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Đặc điểm khu vực nghiên cứu

Hồ chứa Sơn La có dạng sông chạy dọc theo lòng sông Đà

với chiều dài hồ lớn nhất là 175,4km và chiều rộng bình quân hồ

chứa là 1,27km, diện tích 224 km2 ứng với MNDBT 215 m (thuộc

phạm vi 3 tỉnh: Sơn La, Lai Châu và Điện Biên).

3.2. Đánh giá chất lượng hồ chứa trước và sau tích nước

Đánh giá chất lượng nước trước và sau tích nước dựa trên

chuỗi số liệu từ năm 2009 đến năm 2015.

3.3. Xác định lượng khí CO2 và CH4 phát thải trên mặt hồ

Giá trị CO2 đo được trên mặt hồ thủy điện Sơn La trong các đợt

tháng 3, tháng 6, tháng 9, tháng 11 trung bình dao động từ 161,64 –

238,83 mg/m2/ngày, giá trị trung bình cao nhất vào tháng 6/2015 là:

238,83 mg/m2/ngày và giảm dần đến tháng 9/2015 là 204,4

mg/m2/ngày, tháng 11/2015 là 161,64 mg/m2/ngày. So sánh với một số

kết quả nghiên cứu trên thế giới, hồ Wohlen ở Thụy Sĩ, năm đầu tích

nước lượng khí CO2 đo được 1558 ± 613 mg/m2/ngày, sang năm thứ 3

giảm xuống 276 ± 57 mg/m2/ngày; hồ Lungern ở Thụy Sĩ đo được 353

± 136 mg/m2/ngày (Diem vs 2007) cho thấy mức độ phát thải CO2 ở

hồ thủy điện Sơn La sau 5 năm tích nước ở mức độ trung bình so với

các hồ khác trên thế giới. Tính toán tổng lượng phát thải CO2 ứng với

diện tích mặt hồ 224 km2 dao động khoảng 36.207,36 – 53.497,92

tấn/ngày, ứng với công suất phát điện 2400 MW, lượng phát dao động

khoảng 0,62 – 0,92 tấn/MW.

12

Giá trị CH4 đo được ở mặt hồ thủy điện Sơn La trung bình trong

các đợt tháng 6, tháng 9, tháng 11 năm 2015 dao động từ 3,22 – 5,30

mg/m2/ngày. So sánh với một số kết quả nghiên cứu hồ thủy điện, ở

Trung Quốc kết quả nghiên cứu lượng khí CH4 sinh ra ở một số hồ dao

động khoảng 2,88 ± 1,44 mg/m2/ngày [41], hồ Three Gorge ở

Sandouping, Yiling, Hubei, Trung Quốc: 7,2 ± 2,4 mg/m2/ngày (Lu vs,

2011) cho thấy mức độ phát thải khí CH4 ở hồ thủy điện Sơn La ở mức

độ trung bình so với các hồ khác trên thế giới. Tính toán tổng lượng

phát thải CH4 ứng với diện tích mặt hồ 224 km2 dao động khoảng

153,44 – 1.232 tấn/ngày, ứng với công suất phát điện 2400 MW,

lượng phát dao động khoảng 0,0148 – 0,0213 tấn/MW.

3.4. Một số các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí CO2,

CH4 trong hồ Thủy điện Sơn La

* Mối tương quan giữa CO2 với một số chỉ tiêu trong nước

TT Mối tương quan Biểu thức R2 1 CO2 với nhiệt độ y = 12,18x - 124,36 0,67 2 CO2 với DO y = -27,19x + 354,90 0,55 3 CO2 với COD y = 5,72x + 127,12 0,23 4 CO2 với độ kiềm y = 0,66x + 75,87 0,65 5 CO2 với tổng N y = 44,24x + 97,05 0,24 6 CO2 với PO4

3- y = 199,63x + 100,62 0,48 7 CO2 với pH y = -140,59x + 1202,90 0,61 8 CO2 với TDS y = 4,06x - 190,67 0,24

9 CO2 với độ dẫn điện (Cond) y = 0,74x + 51,12 0,06

13

CO2 (mg/m2/ngày), nhiệt đô (oC), DO (mg/l), độ kiềm (mg/l), Nitrat (mg/l), tổng P (mg/l), pH, TDS (mg/l), độ dẫn điện (µs/cm)

Mối tương quan giữa CH4 với một số chỉ tiêu trong nước

TT Mối tương quan Biểu thức R2 1 CH4 với nhiệt độ y = 0,30x - 3,31 0,61

2 CH4 với DO y = -0,48x + 7,36 0,25

3 CH4 với COD y = 0,01x + 2,62 0,57

4 CH4 với độ kiềm y = 0,01x + 2,62 0,26

5 CH4 với tổng N y = 5,50x + 1,99 0,28

6 CH4 với PO43- y = -31,57x + 6,41 0,12

7 CH4 với pH y = -3,54x + 29,99 0,58

8 CH4 với TDS y = 0,08x - 2,76 0,13

9 CH4 với độ dẫn điện y = 0,03x - 1,55 0,17

CH4 (mg/m2/ngày), nhiệt độ (oC), DO (mg/l), độ kiềm (mg/l), Nitrat (mg/l), tổng P (mg/l), pH, TDS (mg/l), độ dẫn điện (µs/cm)

3.5. Xây dựng phương trình dự báo lương phát thải khí CO2 và

CH4 trên hồ Thủy điện Sơn La

Sử dụng phương pháp hồi quy và phần mềm Eiview để xây

dựng phương trình dự báo phát thải khí CO2:

14

Phương trình số I

Phương trình dự báo phát thải khí CO2 Hệ số xác định

I. A1 = 367,62 - 3,04B - 9,508C + 1,33D + 0.28E +

85,17F – 662,45G – 46,07H+ 2,55I R2 = 0,929

A1 =CO2, B = nhiệt độ, C = DO, D= COD, E = độ kiềm, F = tổng N, G = PO4

3-, H= pH, I = TD, (loại bỏ thông số độ dẫn điện vì có mối tương quan rất thấp).

3.6. Kiểm định phương trình

Tỷ lệ phát thải khí CO2 từ hồ thủy điện Sơn La

Thông số Tỷ lệ phát thải khí CO2 (mg/m2/ngày)

Quan trắc Dự báo Số mẫu (n) 20 20 Giá trị nhỏ nhất 149,92 136,61 Giá trị lớn nhất 245,72 243,60 Giá trị trung bình 193,45 194,14 Độ lệch chuẩn 33,85 32,70 3.7. Một số các biện pháp giảm thiểu phát thải khí nhà kính CO2

và CH4 cho hồ Thủy điện Sơn La

- Trồng và bảo vệ rừng đầu nguồn;

- Quản lý, sử dụng hợp lý tài nguyên đất lưu vực hồ chứa Sơn La

- Một số giải pháp khai thác hợp lý tài nguyên nước mặt khu vực hồ

chứa Sơn La.

15

KẾT LUẬN

1. Hồ thủy điện Sơn La có hai nhiệm vụ hàng đầu là giảm lũ lớn cho

đồng bằng Sông Hồng - Thái Bình và khai thác nguồn thủy năng

Sông Đà, cấp nước sinh hoạt, nước cho công nghiệp, giao thông vận

tải, thủy sản… vì vậy việc quy hoạch, bảo vệ nguồn nước hồ tránh bị ô

nhiễm có vai trò quan trọng với khu vực.

2. Trong năm 2015, giá trị CO2 phát thải từ hồ TĐ Sơn La dao động từ

149,92 đến 245,72 mg/m2/ngày. Giá trị CO2 trung bình là 193,45 ±

33,85 mg/m2/ngày, ứng với diện tích mặt hồ 224 km2 thì lượng phát

thải dao động khoảng 36.207,36 – 53.497,92 tấn/ngày, ứng với công

suất phát điện 2400 MW thì lượng phát thải dao động 0,62 – 0,92 tấn

CO2 /MW. Giá trị CH4 phạm vi dao động 3,21 đến 5,82 mg/m2/ngày.

Giá trị CH4 trung bình là 4,54 ± 0,87 mg/m2/ngày, ứng với diện tích

mặt hồ 224 km2 dao động khoảng 153,44 đến 1.232 tấn CH4 /ngày,

ứng với công suất phát điện 2400 MW, lượng phát dao động khoảng

0,0148 đến 0,0213 tấn CH4/MW.

3. Qua phân tích mối tương quan tuyến tính hồi quy giữa CO2 và CH4

với 9 yếu tố chất lượng nước trong lòng hồ Thủy điện Sơn La cho

thấy:

- Lượng khí CO2 phát thải từ hồ thủy điện Sơn La có mối quan

hệ với nhiều thông số chất lượng nước trong đó có 4 yếu tố chính là:

nhiệt độ, DO, độ kiềm, pH và các yếu tố khác là COD, tổng N, phốt

phát, TDS.

16

Phương trình dự báo phát thải khí CO2:

A1 = 367,62 - 3,04B - 9,508C + 1,33D + 0.28E + 85,17F – 662,45G –

46,07 H+ 2,55I; hệ số xác định R2 = 0,929

A1 = CO2, B = nhiệt độ, C = DO, D= COD, E = độ kiềm, F = tổng N, G = PO4

3-, H= pH, I = TDS.

- Lượng khí CH4 phát thải từ hồ thủy điện Sơn La có mối quan

hệ với nhiều thông số chất lượng nước trong đó có 3 yếu tố chính là:

Nhiệt độ, COD, pH và các yếu tố khác là: DO, độ kiềm, tổng N, phốt

phát, TDS, độ dẫn điện.

Phương trình dự báo phát thải khí CH4:

A2 = 29,44 - 0,03B + 0,11C + 0,20D + 0,00087E - 1,24F -

21,76G – 3,07H – 0,09I + 0,028K; hệ số xác định R2 = 0,917

A2 = CH4, B = nhiệt độ, C = DO, D= COD, E = độ kiềm, F = tổng N, G = PO4

3-, H= pH, I = TDS, K= Cond.

4. Một số biện pháp giảm thiểu khí thải nhà kính từ hồ thủy điện Sơn

La trên cơ sở nghiên cứu mối tương quan CO2, CH4 với các thông số

chất lượng nước từ đó đưa ra biện pháp giảm thiểu tác động xấu tới

môi trường nước, cụ thể: trồng rừng và bảo vệ rừng đầu nguồn; Quản

lý sử dụng hợp lý tài nguyên đất, nước lưu vực hồ chứa Sơn La.

KIẾN NGHỊ

Thời gian tới, cần tiếp tục nghiên cứu về khả năng phát thải khí

nhà kính của hồ chứa thủy điện Sơn La. Hướng nghiên cứu trong thời

gian tới, tập trung vào các khu vực còn lại của hồ chứa và phía sau đập

của nhà máy thủy điện Sơn La.

17

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2014), Báo cáo cập nhật hai

năm một lần, lần thứ nhất của Việt Nam cho công ước khung

của Liên hợp Quốc về biến đổi khí hậu.

2. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2006), Báo cáo đánh giá tác

động môi trường dự án xây dựng thủy điện Sơn La.

3. Lê Văn Cát, Đỗ Thị Hồng Nhung, Ngô Ngọc Cát (2006), Nước

nuôi thủy sản: Chất lượng nước và giải pháp cải thiện chất

lượng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.

4. Nguyễn Mộng Cường, Phạm Văn Khiên, Nguyễn Văn Tỉnh,

Nguyễn Trung Quế (1999) Kiểm kê khí nhà kính khu vực nông

nghiệp năm 1994, “Báo cáo khoa học hội thảo 2, đánh giá kết

quả kiểm kê khí nhà kính, dự án thông báo Quốc gia về biến đổi

khí hậu, Viện Khí tượng Thuỷ văn Trung ương”.

5. Nguyễn Hữu Huấn, Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn Nhân Tuấn,

Trần Yêm (2010), “Đánh giá nhanh khả năng phát thải khí H2S

và khí nhà kính do hồ thủy điện Luangprabang”, Tạp chí Khoa

học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ.

6. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Sơn La (2014), Báo cáo hiện

trạng chất lượng môi trường thủy điện Sơn La.

7. Tổng Cục Môi trường Dự án (2014) “Xây dựng mô hình quản

lý tổng hợp tài nguyên và môi trường hồ chứa Sơn La phục vụ

phát triển kinh tế xã hội bền vững”.

18

8. Nguyễn Hữu Thành (2011) “Tình hình phát thải khí Metan

(CH4) do hoạt động canh tác lúa nước ở khu vực đồng bằng

sông Hồng”.

9. Mai Văn Trịnh, Trần Văn Thể, Bùi Thị Phương Loan (2013),

“Tiềm năng giảm thiểu phát thải khí nhà kính của ngành sản

xuất lúa nước ở Việt Nam”.

Tiếng Anh

10. A Kumar, MP Sharma (2012), Greenhouse gas emissions from

hydropower reservoirs, India.

11. A Kumar, MP Sharma (2014), Impact of water quality on GHG

emissions from Hydropower Reservoir, India.

12. Amit Kumar, MP Sharma (2015), Assessment of risk of GHG

emissions from Tehri hydropower reservoir, India.

13. Algar, C. K., and B. P. Boudreau (2010), Stability of bubbles in a

linear elastic medium: Implications for bubble growth in marine

sediments. J. Geophys. Res. 115: F03012

14. Abril, G.; Guerin, F.; Richard, S.; Delmas, R.; Galy-Lacaux, C.;

Gosse, P.; Tremblay, A.; Varfalvy, L.; Dos Santos, M.A. &

Matvienko, B. (2005). Carbon dioxide and methane emissions

and the carbon budget of a 10-year old tropical reservoir (Petit

Saut, French Guiana). Global Biogeochemical Cycles, Vol.19.

No.4, Oct, 0886-6236

15. Aberg, J.; Bergstrom, A.K.; Algesten, G.; Soderback, K. &

Jansson, M. (2004). A comparison of the carbon balances of a

natural lake (L. Ortrasket) and a hydroelectric reservoir (L.

19

Skinnmuddselet) in northern Sweden. Water Research, Vol.38.

No.3, Feb, pp. 531538, 0043-1354

16. Barros, N.; Cole, J.J.; Tranvik, L.J.; Prairie, Y.T.; Bastviken, D.;

Huszar, V.L.M.; Del Giorgio, P. & Roland, F. (2011). Carbon

emission from hydroelectric reservoirs linked to reservoir age

and latitude. Nature Geoscience, Vol.4. No.9, Sep, pp. 593-596,

17520894

emissions from lakes: Dependence of lake characteristics, two

regional assessments, and a global estimate. Global

Biogeochemical Cycles, Vol.18. No.4, Oct 20, 0886-6236

18. Chen, H., N. Wu, S. Yao, Y. Gao, D. Zhu, Y. Wang, W. Xions,

and X. Yuan. 2009. High methane emissions from a littoral zone

on the Qinghai-Tibetan Plateau, Atmospheric Environ. 43,

4995-5000.

19. Chen, H., X. Yuan, Y. Gao, N. Wu, D. Zhu, and J. Wang. 2010.

Nitrous oxide emissions from newly created littoral marshes in

the drawdown area of the three Gorges reservoir, China. Water,

Air, & Soil Pollution, 1-9.

20. Chen, H., X. Yuan, Z. Chen, Y. Wu, X. Liu, and D. Zhu. 2011.

Methane emissions from the surface of the Three Gorges

Reservoir. J. Geophys. Res., 9; 116:5.

21. Chen, H., Y. Wu, X. Yuan, Y. Gao, N. Wu, and D. Zhu. 2009.

Methane emissions from newly created marshes in the

drawdown area of the Three Gorges Reservoir, J. Geophys.

Res., 114, D18301, doi:10.1029/ 2009JD012410.

20

22. Dlugokencky, E. J., K. A. Masarie, P. M. Lang, and P. P. Tans.

1998. Continuing decline in the growth rate of the atmospheric

methane burden, Nature, 393, 447-450.

23. Dlugokencky, E. J., L. Bruhwiler, J. W. C. White, L. K.

Emmons, P. C. Novelli, S. A. Montzka, K. A. Masarie, P. M.

Lang, A. M. Crotwell, J. B. Miller, and L. V. Gatti. 2009.

Observational constraints on recent increases in the

atmospheric CH4 burden, Geophys. Res. Lett., 36, L18803,

doi:10.1029/2009GL039780.

24. Dlugokencky, E. J., S. Houweling, L. Bruhwiler, K. A. Masarie,

P. M. Lang, J. B. Miller, and P. P. Tans. 2003. Atmospheric

methane levels off: Temporary pause or a new steady-state?,

Geophys. Res. Lett., 19, doi:10.1029/2003GL018126

25. Davidson, E.A., M. Keller, H.E. Erickson, L.V. Verchot, and E.

Veldkamp. 2000. Testing a conceptual model of soil emissions

of nitrous and nitric oxides. BioScience, 50: 667-680.

26. DelSontro, T., D. F., McGinnis, S., Sobek, I., Ostrovsky, and B.,

Wehrli. 2010. Extreme Methane Emissions from a Swiss

Hydropower Reservoir: Contribution from Bubbling Sediments.

Environ. Sci. Technol. 447:2419-25

27. Delmas. 2006. Methane and carbon dioxide emissions from

tropical reservoirs: Significance of downstream rivers, Geophys.

Res. Lett., 33, L21407, doi:10.1029/2006GL027929.

21

28. Guerin, F., and G. Abril (2007). Significance of pelagic aerobic

methane oxidation in the methane and carbon budget of a

tropical reservoir. J. Geophys. Res. Biogeosci. 112:G03006.

29. Guérin, F., G. Abril, A. de Junet, and M. P. Bonnet. 2008a.

Anaerobic decomposition of tropical soils and plant material:

implication for the CO2 and CH4 budget of the Petit Saut

Reservoir. Appl. Geochem.; 23:2272-83.

30. Guérin, F., G. Abril, D. Serça, C. Delon, S. Richard, R. Delmas,

A. Tremblay, and L. Varfalvy. 2007. Gas transfer velocities of

CO2 and CH4 in a tropical reservoir and its river downstream, J.

Mar. Syst., 66, 161- 172.

31. Huttunen, J.T.; Vaisanen, T.S.; Hellsten, S.K.; Heikkinen, M.;

Nykanen, H.; Jungner, H.; Niskanen, A.; Virtanen, M.O.;

Lindqvist, O.V.; Nenonen, O.S. & Martikainen, P.J. (2002).

Fluxes of CH4 ,CO2, and N2O in hydroelectric reservoirs

Lokka and Porttipahta in the northern boreal zone in Finland.

Global Biogeochemical Cycles, Vol.16. No.1, Mar, pp. -, 0886-

6236

32. IEA (2008). International Energy Agency. Electricity/Heat in

World in 2008. available via http://go.nature.com/6mAAWK.

33. IPCC (2007). Intergovernmental Panel on Climate Change's

Fourth Assessment Report

34. Keller, M. and R. F, Stallard. 1994. Methane emission by

bubbling from Gatun Lake, Panama. J Geophys Res 99:8307-

8319.

22

35. Keller, M., W. A. Kaplan, and S. C. Wofsy. 1986. Emissions of

N2O, CH4 and CO2 from tropical forest soils, J. Geophys. Res.,

91, 11,791- 11, 802.

36. Kelly, C., J. W. M. Rudd, V. L. St. Louis, and T. Moore. 1994.

Turning attention to reservoir surfaces, a neglected area in

greenhouse studies. Eos. Trans. AGU, Vol.75. No.29, pp. 332

37. Martens, C. S., and J. V. Klump (1984). Biogeochemical cycling

in an organic-rich coastal marine basin. 4. An organic carbon

budget for sediments dominated by sulfate reduction and

methanogenesis: Geochim. Cosmochim. Acta, Vol. 48, pp.

1987-2004.

38. Martens, C. S., and J. Val Klump. 1980. Biogeochemical cycling

in an organic-rich coastal marine basinI. Methane sediment-

water exchange processes. Geochim. Cosmochim. Acta 44: 471-

490.

39. Martens, C. S., and R. A. Berner. 1974. Methane production in

the interstitial waters of sulfate depleted marine sediments.

Science 185: 1167-1169.

Ostrovsky, I., 2003, Methane bubbles in Lake Kinneret:

quantification and temporal and spatial heterogeneity. Limnol.

Oceanogr., vol. 48, N.3.

40. Mattson M.D. & Likens G.E. 1990. Air pressure and methane

fluxes. Nature 347: 718–719.

41. Ostrovsky, I., D. F. McGinnis, L. Lapidus, and W. Eckert. 2008.

Quantifying gas ebullition with echosounder: the role of

23

methane transport by bubbles in a medium-sized lake, Limnol.

Oceanogr. Meth., 6, 105118

42. Soumis N., É. Duchemin, R. Canuel and M. Lucotte. 2004.

Greenhouse gas emissions from reservoirs of the western United

States. Global Biogeochem. Cycles 18.

43. Yang, L., F. Lu, X. Wang, X. Duan, W. Song, B. Sun, S. Chen,

Q. Zhang, P. Hou, F. Zheng, Y. Zhang, X. Zhou, Y. Zhou, and

Z. Ouyang. 2012. Surface methane emissions from different

land use types during various water levels in three major

drawdown areas of the Three Gorges Reservoir. J. Geophys.

Res. 117

44. UNESCO-IHA (2009), The UNESCO-IHA measurement

specification guidance for evaluating the GHG status of man-

made freshwater reservoirs. Published: IHA, London.

45. WCD (2000), World Commission on Dams. Dams and

Development: A New Framework for Decision-Making.

Earthscan Publications. Available via

http://go.nature.com/rnFEBI

46. Wang, F.; Wang, B.; Liu, C.Q.; Wang, Y.; Guan, J.; Liu, X. &

Yu, Y. (2011). Carbon dioxide emission from surface water in

cascade reservoirs-river system on the Maotiao River, southwest

of China. Atmospheric Environment, Vol.45. No.23, Jul, pp.

38273834, 1352-2310

47. Https://vi.wikipedia.org

24