Nội dung và phương pháp nghiên cứu nước dằn tàu

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1. Nội dung nghiên cứu Nhận thấy được vai trò quan trọng trong việc quản lý nước dằn tàu nên đề tài này xây dựng với những nội dung chính sau:  Thu thập thông tin bao gồm: - Số liệu có liên quan đến đề tài từ các cơ quan (Trung tâm kiểm dịch y tế quốc tế; Cảng vụ thành phố Hồ Chí Minh) - Số lượng tàu ra vào cảng tại khu vực cảng Hồ Chí Minh. - Lượng nước dằn tàu do các tàu mang đến và lượng nước dằn tàu được xử lý. - Quy định khai báo của các tàu khi cập cảnh vào lãnh thổ Việt Nam. - Quy trình và phương pháp xử lý nước dằn tàu tại các nước trên thế giới và tại Việt Nam.  Khảo sát một số tính chất hóa lý và sinh học cơ bản của nước dằn tàu theo tàu đến cảng thành phố Hồ Chí Minh - Tiến hành thu mẫu nước sông tại hệ thống cảng Hồ Chí Minh và mẫu nước dằn tàu. - Phân tích chỉ tiêu hóa lý của các mẫu nước để có kết luận khái quát về đặc điểm hóa lý của mẫu nước sông và mẫu nước dằn tàu. - Định danh giống phiêu sinh thực vật của một số mẫu nhằm định hướng cho việc định danh loài phiêu sinh và dự đoán nguồn gốc xuất xứ, kích thước quần thể của chúng khi vào Việt Nam.  Xem xét đánh giá quy trình quản lý nước dằn tàu hiện nay và đề xuất: - Quy trình khai báo mới phù hợp với tình hình cụ thể của Việt Nam. - Phương pháp xử lý mới nhằm giảm thiểu tối đa những ảnh hưởng do nước dằn tàu tác động đến môi trường. 21 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Địa điểm lấy mẫu - Mẫu nước dằn tàu: lấy mẫu của tất cả các tàu container và tàu hàng có chứa nước dằn từ các nguồn khác nhau (nguồn là các quốc gia lấy nước dằn tàu) tại hệ thống cảng Hồ Chí Minh bao gồm cảng Cát Lái, cảng Khánh Hội, cảng Bến Nghé và cảng Vict. - Mẫu nước sông: lấy mẫu nước sông của các cảng Cát Lái, cảng Khánh Hội, cảng Bến Nghé và cảng Vict. Cát Lái Nhà Rồng Tân Thuận Rau Quả Hình 2.1 : Vị trí địa lý của các cảng lấy mẫu (Nguồn: Google Earth,2009) 22 2.2.2. Quy trình lấy mẫu nước dằn tàu: (1): Làm tất cả các thủ tục để có giấy phép ra vào cảng và thẻ lên tàu với sự giúp đỡ của Trung tâm Kiểm dịch y tế quốc tế và Cảng vụ Sài Gòn. Vì đây là vấn đề nhạy cảm liên quan đến cửa khẩu quốc gia nên việc làm thủ tục rất phức tạp và mất nhiều thời gian. (2): Khi đến cảng nào để lấy mẫu thì phải liên hệ với từng cảng để được ra vào cảng và được phép lên tàu lấy mẫu. (3): Liên hệ với Thuyền trưởng hoặc Đại phó của tàu để lấy mẫu nước dằn tàu. (4): Sử dụng mẫu phỏng vấn của đề tài dựa trên mẫu quốc tế để phỏng vấn Đại phó (người nắm rõ nhất về những thông tin của nước dằn tàu) nhằm thu thập những thông tin về tàu cần thiết cho đề tài. Quan trọng nhất là những thông tin về tàu như số IMO, tên tàu, trọng tải tàu, ... ; thông tin về nước dằn tàu như lấy nước dằn tàu ở đâu, ngày lấy nước, lượng nước dằn tàu, khoang chứa nước dằn tàu, ... Bên cạnh đó chúng tôi cũng xin “Ship particular” là tài liệu ghi lại những thông tin của tàu có ghi tất cả thông tin cụ thể của tàu và nhật ký nước dằn tàu ghi lại tất cả các lần bơm hay xả nước dằn tàu của tàu trong suốt các cuộc hành trình. (5): Lấy mẫu nước dằn tàu từ tất cả các tàu đến từ quốc gia khác nhau mà tàu có tại khoang chứa bằng phương pháp phù hợp. Quá trình lấy mẫu này rất cần sự (1) Giấy phép ra vào cảng và thẻ lên tàu (2) Liên hệ Cảng vụ của từng cảng (3) Liên hệ lên tàu (4) Phỏng vấn lấy thông tin của tàu (5) Lấy mẫu 23 giúp đỡ, hợp tác của các thủy thủ trên tàu vì điều kiện lấy mẫu trên tàu rất khác với lấy mẫu ngoài tự nhiên. Hình 2.2 : Mẫu phỏng vấn nước dằn tàu Hình 2.2: Mẫu phỏng vấn nước dằn tàu 24 Hình 2.3: Mẫu “Ship Particular” 25 2.2.3. Phương pháp lấy mẫu 2.2.3.1. Mẫu nước dằn tàu - Lấy mẫu nước trong khoang trên tàu qua “sounding pipe” hay qua “manhole”. Tùy theo điều kiện của từng tàu sẽ áp dụng cách lấy mẫu nào cho phù hợp. - Đối với “sounding pipe” (hình 2.3): dùng bơm và ống nhựa dài cho xuyên qua dọc theo ống (hình 2.4); sau đó bơm nước lên bằng bơm tay vào thùng chứa khoảng 20 lít nước hoặc nhiều hơn tùy theo lượng nước có trong khoang và điều kiện lấy có dễ dàng hay không. Để cho mẫu có tính đại diện trong việc định tính phiêu sinh vật thì trong quá trình bơm ống nhựa được thả xuống tận đáy khoang và kéo lên kéo xuống theo cột nước, khuấy trộn nước trong khoang để lấy được tất cả phiêu sinh từ đáy tới bề mặt. - Đối với “manhole” (hình 2.5): mở nắp manhole và dùng thùng chứa thả xuống lấy khoảng 20 lít nước hoặc lấy nhiều hơn tùy theo mực nước trong khoang nhiều hay ít. Cách lấy mẫu cũng tương tự như qua sounding pipe là phải khuấy nước, lấy từ đáy đến bề mặt đảm bảo tính đại diện của phiêu sinh trong khoang. Hình 2.4:” Sounding pipe” Hình 2.5 : Bơm lấy mẫu nước dằn tàu 26 2.2.3.2. Mẫu nước sông Để có sự đồng nhất trong cách lấy mẫu với mẫu nước dằn tàu thì mẫu nước sông tại các cảng cũng được lấy bằng thùng chứa > 20 lít (hình 2.7). Cách lấy mẫu cũng áp dụng tương tự như qua sounding pipe và manhole, phải lấy theo cột nước đảm bảo tính đại diện cho mẫu, tránh lấy mẫu cục bộ. 2.2.4. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa lý Mẫu nước dằn tàu và mẫu nước sông sau khi lấy vào thùng chứa khoảng 20 lít [24], [21] thì dùng chai nhựa lấy khoảng 1 lít nước để lưu mẫu và phân tích các chỉ tiêu COD và BOD5 tại phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Sinh môi của trường đại học Khoa học tự nhiên. Hình 2.6 : “Manhold” Hình 2.7: Lấy mẫu nước sông 27 2.2.4.1. Chỉ tiêu pH, nhiệt độ, độ dẫn điện EC, độ mặn, độ đục, DO Các chỉ tiêu này được đo tại hiện trường bằng cực của máy đo WQC - 22A để đo các chỉ tiêu hóa lý trên (hình 2.8). 2.2.4.2. Chỉ tiêu BOD5 (theo tài liệu tham khảo [25])  Dụng cụ: Các dụng cụ thông thường của phòng thí nghiệm phân tích hóa lý.  Hóa chất: Đệm Phosphate: Pha thành 1000 ml, pH = 7,2 Cân các hóa chất với khối lượng được liệt kê như sau:  8,5 g KH2PO4  21,75 g K2HPO4  33,4g Na2HPO4. 7H2O  17g NH4Cl Lần lượt cho các hóa chất vào bình định mức 1000ml, thêm nước cất vào, khuấy tan và định mức đến 1000ml. Magie sulphate: Pha thành 1000 ml. Cân MgSO4. 7 H2O với lượng như sau: Hình 2.8 : Máy đo WQC - 22A 28  22,5 g MgSO4. 7 H2O Sau đó pha thành 1000ml trong bình định mức 1000ml. Canxiclorua: Pha thành 1000 ml. Cân CaCl2. 2 H2O với lượng như sau:  27,5 g CaCl2. 2 H2O Sau đó pha thành 1000ml trong bình định mức 1000ml. Dung dịch H2SO4 hoặc NaOH: 1N (dùng để điều chỉnh pH của mẫu về pH = 7). Sự cấy mầm: Mục đích của sự cấy mầm là đưa vào mẫu nước một lượng VSV có khả năng oxy hóa chất hữu cơ trong nước. Tất nhiên chỉ cấy mầm với những loại nước thiếu VSV như nước đã sát trùng bằng clo, nước có độ pH khắc nghiệt hay có nhiệt độ cao, nước pha loãng, v.v…còn các loại nước đã có sẵn VSV như nước cống rãnh, nước sông ngòi, nước ruộng, v.v…thì không cần thiết. Nguyên liệu để cấy mầm tiêu chuẩn là nước cống rãnh nhà ở đã để lắng (bảo quản ở 20 o C trong 24 – 36 giờ), lượng cấy khoảng 1–2 ml cho 1 lít nước. Sắt (III) clorua: Pha thành 1000 ml. Cân FeCl3. 6 H2O với lượng như sau:  0,25g FeCl3. 6 H2O Sau đó pha thành 1000ml trong bình định mức 1000ml. Alkali iodua: Pha thành 1000 ml. Pha các hóa chất sau:  150g KI: pha thành 300 ml.  500 g NaOH: pha thành 500 ml.  10g NaN3 29 Lần lượt cho 300ml KI, 500ml NaOH và 10g NaN3 vào bình định mức 1000ml, khuấy cho tan NaN3 và định mức đến 1000ml. Mangansulphate: Pha thành 1000 ml. H2SO4 đậm đặc. Natri thiosulphate 0,025 N: pha thành 1000 ml. Cân các hóa chất sau:  6,205 g Na2S2O3. 5 H2O  0,25 g Na2CO3 Lần lượt cho các chất vào bình định mức 1000ml, thêm nước cất vào khuấy đều và định mức đến 1000ml. Chỉ thị hồ tinh bột 1%.  1g hồ tinh bột: pha thành 100 ml, bảo quản bằng 5 ml chloroform.  Quy trình phân tích: Chuẩn bị mẫu: Mẫu phải được bảo quản ở 4 o C (nếu mẫu được thu trước khi phân tích 6 giờ). Trước khi phân tích, mẫu phải được để trong phòng thí nghiệm để trở về 20 o C. Chuẩn bị nước pha loãng: 1ml dung dịch đệm + 1ml dd MgSO4 + 1ml CaCl2 + 1ml FeCl3 + nước cất = 1000ml (sục khí từ 2 – 3 giờ để DO đạt 7 – 8 mg/l). Chú ý: Dung dịch này chỉ dùng trong 24 giờ. Mẫu có thể pha loãng như sau: Nước thải ô nhiễm nặng: 0,1 – 1% Nước cống đã lắng hoặc chưa xử lý: 1 – 5 % Nước thải đã xử lý sinh học: 5 – 25% Nguồn nhận nước thải: 25 – 100% Tiến hành: 30 Chiết mẫu vào 2 bình Winkler: 1 bình đem phân tích hàm lượng DO ban đầu. 1 bình đậy thật kín, miệng chai được niêm phong bằng 1 màng nước, cho vào tủ ủ trong 5 ngày ở nhiệt độ 20 o C ± 1 0 C. Sau 5 ngày đem phân tích hàm lượng DO còn lại. Xác định hàm lượng DO: Thêm vào bình Winkler có chứa mẫu: 1ml dd MnSO4 + 1 ml dd Alkali Iode Azide. Đậy kín nắp, rửa dưới vòi nước, lắc đều để kết tủa lắng ổn định. Thêm từ 2ml H2SO4 đđ, lắc cho tan kết tủa. Lấy một thể tích chính xác (VD: 100ml mẫu) đem xác định với Na2S2O3, dùng chất chỉ thị là hồ tinh bột.  Tính toán kết quả: Nhu cầu oxy sinh hóa (mg/l): X (mg/ l) = (DOo – DO5) x K Trong đó: DOo: DO ban đầu DO5: DO sau 5 ngày ủ K: Hệ số pha loãng Hệ số pha loãng: K = V phân tích V định mức Công thức tính DO: X = V1 x N x 300 x 8 x 1000 V x (300 – 2) Trong đó: V1: Thể tích Na2S2O3 đã dùng (ml) 31 N: Nồng độ Na2S2O3 V: Thể tích mẫu đem chuẩn độ (ml) 2: tổng thể tích dung dịch Mn 2+ và I - 300: Thể tích bình Winkler. 2.2.4.3. Phân tích chỉ tiêu COD (theo tài liệu tham khảo [26])  Dụng cụ: Các dụng cụ thông thường của phòng thí nghiệm phân tích hóa lý.  Hóa chất: Kali dicromate K2Cr2O7 0.1 N: pha thành 1000 ml. Chuẩn bị các hóa chất sau: 4,913g K2Cr2O7 (đã sấy 103 o C trong 2 giờ): pha thành 500 ml. 167ml H2SO4 đđ 33,3 g HgSO4 Lần lượt cho các chất trên vào bình định mức, khuấy tan và định mức đến 1000ml. Acid sulphuric (dung dịch đệm): 5,5g Ag2SO4 + 1 kg H2SO4 (d = 1,84g/ml) (để 1 – 2 ngày, mới tan hết Ag2SO4). Muối Mohr (FAS) 0,10N: Pha thành 1000 ml. 3,92 g Fe(NH4)2(SO4)2.6 H2O: pha thành 500 ml. 20 ml H2SO4đđ: pha thành 1000 ml. Dung dịch này không bền, phải kiểm tra lại nồng độ bằng chất chuẩn K2Cr2O7. Chỉ thị Ferroin: pha thành 100ml. Cân các chất với lượng như sau: 32 1,485 g 1,10–phenantroline 0,695 g FeSO4. 7 H2O Cho các chất trên vào bình định mức 1000ml, thêm nước cất, khuấy tan và định mức đến 1000ml.  Quy trình phân tích: Sử dụng ống nghiệm: Thể tích ống nghiệm Mẫu (ml) K2Cr2O7 (ml) H2SO4 (ml) Tổng thể tích (ml) 16 x 100mm 2,5 1,5 3,5 7,5 20 x 150mm 5,0 3,0 7,0 15,0 25 x 100mm 10,0 6,0 14,0 30,0 Ống chuẩn (10ml) 2,5 1,5 3,5 7,5  Tính toán kết quả: Hàm lượng chất hữu cơ: X = (Vo – V1) x N x 8 x 1000 x K V Trong đó: Vo: Thể tích dung dịch FAS dùng để chuẩn độ mẫu trắng (ml). V1: thể tích mẫu thử thật (ml) N: Nồng độ FAS đã kiểm tra V: Thể tích mẫu đã sử dụng (ml) K: Hệ số pha loãng Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của 2 lần phân tích song song và sai lệch giữa 2 lần chuẩn độ trong phân tích song song không vượt quá 0.1 ml. 33 2.2.5. Phương pháp lấy mẫu phiêu sinh vật Sau khi lấy đủ lượng mẫu để mang về phòng thí nghiệm thì: - Cho tất cả lượng nước còn lại trong thùng chứa qua lưới lọc phiêu sinh (hai lưới phiêu sinh lồng vào nhau: lưới phiêu sinh thực bao bên ngoài, lưới phiêu sinh động bên trong (hình 2.9). Lưới phiêu sinh động có mắt lưới 40µm, lưới phiêu sinh thực có mắt lưới 25 µm. - Sau khi lọc xong cho phiêu sinh thực và động vật vào chai chứa riêng biệt có dán nhãn; sau đó cho khoảng 1ml formaldehyde vào để bảo quản mẫu. 2.2.6. Phương pháp định danh giống phiêu sinh thực vật Lấy khoảng 1ml mẫu được cố định trong formaldehyte quan sát dưới kính hiển vi Olympus và định danh đến giống. Mỗi mẫu quan sát lặp lại ba lần, mỗi lần 1ml mẫu, sau đó đếm số lượng thành phần loài và tính theo công thức được nêu trong các tài liệu [24], [21]. N= A * v / V Với: A: là số cá thể đếm được trong 1ml v: là thể tích mẫu sau khi lắng V: là thể tích mẫu thu ở hiện trường Hình 2.9 : Cách lấy mẫu phiêu sinh 34 N: là số cá thể có trong 1 lít mẫu Phân tích định danh mẫu phiêu sinh thực vật tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Sinh môi trường đại học Khoa học tự nhiên. Phương pháp phân tích dựa trên các đặc điểm hình thái bên ngoài và theo các tài liệu trong và ngoài nước: - Phytoplankton manual [24]. - A phytoplankton methods manual for Australian Freshwaters [21]. - Phytoplankton Identification Catalogue [11]. - Phiêu sinh thực vật [6],[7]. 2.2.7. Phương pháp lấy mẫu khai báo của IMO Sử dụng mẫu khai báo chuẩn của IMO để tiến hành điều tra trong đề tài này.  Lấy mẫu khai báo trên tàu: thường liên hệ gặp thuyền trưởng hoặc đại phó trên tàu để lấy tất cả thông tin cần thiết điền vào mẫu khai báo. Bên cạnh đó cũng thu thập thêm những thông tin khác như lịch trình của tàu, thời gian bơm nước dằn tàu, “Ship Particular” của tàu ... nhằm phục vụ cho công việc giải thích kết quả phân tích mẫu nước dằn tàu, làm rõ mục tiêu của đề tài đưa ra.  Lấy mẫu nước dằn tàu: sau khi lấy đủ thông tin cho mẫu khai báo, hoàn thành bước trên thì tiến hành lấy mẫu nước dằn tàu dựa trên những yêu cầu sau để lấy mẫu cho hợp lý: - Lấy mẫu nước của tất cả các khoang chứa nước dằn tàu từ những quốc gia khác nhau. Không lấy mẫu nước của những khoang chứa nước pha trộn từ nhiều nguồn khác nhau vì như vậy không có ý nghĩa phân tích trong đề tài này. - Phương pháp lấy mẫu: theo phần 2.2.3.1.  Cách bố trí lấy mẫu nước dằn tàu: Thường cách bố trí lấy mẫu sẽ theo hai hướng: 35 - Lấy mẫu nước dằn tàu theo mùa, cách lấy mẫu này sẽ chỉ khảo sát một tàu theo mùa để khảo sát sự khác nhau của mẫu nước theo mùa. - Lấy mẫu nước của các tàu khác nhau trong một mùa nhằm khảo sát sự biến động của mẫu nước về các chỉ tiêu phân tích hóa lý, phiêu sinh vật trong một mùa. Tuy nhiên, trong đề tài này vì thời gian thực hiện đề tài có hạn nên cách lấy mẫu phân tích được tiến hành trong một mùa từ tháng 9 năm 2008 đến tháng 1 năm 2009 và tiến hành lẫy mẫu của tất cả các tàu nhập cảnh vào Việt Nam với số lượng mẫu đủ lớn để đạt được phân tích thống kê. - Tiến hành lấy mẫu nước lập lại :  Lập lại cùng một mẫu tiến hành lấy mẫu theo thời gian, số lượng mẫu đạt yêu cầu này rất ít vì thường các tàu sẽ tiến hành trao nước trong hành trình của tàu.  Loại tàu nhập cảnh tại hệ thống cảng thành phố Hồ Chí Minh chủ yếu là tàu container chiếm khoảng 64% và trọng lượng của tàu lớn hơn 10000 GT chiếm 68%. Đây là những loại tàu cần đặc biệt quan tâm chú ý cho chương trình nghiên cứu về các sinh vật ngoại lai trong nước dằn tàu do điều kiện tiến hành nghiên cứu trên những loại tàu rất thuận lợi cho việc lấy mẫu, phân tích mẫu, lập lại mẫu …  Lập lại trên cùng một tàu, các mẫu nước của đề tài này chủ yếu được lấy theo yêu cầu này. Trong thời gian 3 tháng tiến hành thu mẫu thì số tàu nhập cảnh vào Việt Nam lập lại rất nhiều thường là những tàu container vì hành trình của chúng cố định nên thời gian đến và đi của chúng có thể biết trước được, không có tàu mới xuất 36 hiện. Trong thời gian khoảng hơn một tháng tiến hành lấy mẫu thì các tàu nhập cảnh đã lập lại, các tàu có lấy mẫu trong đề tài này ít nhất là lập lại một lần trung bình lập lại khoảng 2-3 lần (chiếm khoảng 21%), chủ yếu là các tàu container có hành trình cố định. Số tàu còn lại chỉ gặp 1 lần trong quá trình lấy mẫu, những tàu này thường là tàu hàng có hành trình đi không cố định và thời gian của hành trình cũng rất dài phụ thuộc vào tốc độ bốc dỡ hàng của tàu. Vị trí lấy mẫu: tiến hành lấy mẫu tại các cảng thuộc hệ thống cảng Sài Gòn nơi tàu nhập cảnh thường xuyên ra vào. Vị trí các cảng có thể phân ra hai khu vực theo vị trí địa lý: khu vực cảng Cát Lái và khu vực hệ thống cảng Quận 4 (cảng Vict, Khánh Hội, Bến Nghé và Tân Thuận).