Đặc trưng phân rã sinh học chất hữu cơ ở cửa sông Cái - Nha Trang

88 Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển; Tập 18, Số 1; 2018: 88-95 DOI: 10.15625/1859-3097/18/1/8860 ĐẶC TRƢNG PHÂN RÃ SINH HỌC CHẤT HỮU CƠ Ở CỬA SÔNG CÁI - NHA TRANG Phan Minh Thụ1,2*, Tôn Nữ Mỹ Nga3 1 Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 2 Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 3 Viện Nuôi trồng Thủy sản, Trường Đại học Nha Trang * E-mail: phanminhthu@vnio.org.vn Ngày nhận bài: 14-11-2016 / Ngày chấp nhận đăng: 9-9-2017 TÓM TẮT: Để đánh giá đặc trƣng phân rã sinh học chất hữu cơ ở cửa sông Cái - Nha Trang, các chỉ tiêu tốc độ phân rã cực đại, hằng số bán phân rã, hằng số tốc độ phân rã và thời gian bán phân rã của chất hữu cơ đƣợc xác định. Kết quả thí nghiệm với mẫu nƣớc tại cửa sông Cái vào mùa khô năm 2013 và 2015 lúc triều cƣờng và triều kiệt, và giải phƣơng trình Michaelis & Menten trong trƣờng hợp BODn theo phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu, đã chỉ ra rằng các đặc trƣng của quá trình phân rã sinh học chất hữu cơ có đặc trƣng riêng, mang tính địa phƣơng và ít chịu ảnh hƣởng của thủy triều vùng cửa sông. Chất hữu cơ trong nƣớc của sông Cái có tính chất dễ phân hủy và có nguồn gốc từ chất thải tự sinh hoặc từ chất thải sinh hoạt. Từ khóa: Phân rã sinh học, chất hữu cơ, tự làm sạch, BOD, cửa sông Cái. MỞ ĐẦU Sự phát triển kinh tế và đô thị hóa làm gia tăng áp lực lên các thủy vực ven biển cũng nhƣ cửa sông. Bất cứ tác động nào (tiêu cực hay tích cực) cũng đều ảnh hƣởng đến khả năng trao đổi chất và phân rã sinh học chất hữu cơ trong thủy vực. Do sự khác nhau về nguồn gốc phát sinh, đặc điểm cấu trúc mà cƣờng độ phân rã sinh học chất hữu cơ ở từng thủy vực khác nhau và thể hiện đặc trƣng riêng của nó. Các chất hữu cơ này có thể dễ phân rã (nhƣ tinh bột, đƣờng,...) hoặc khó phân rã (chất hữu cơ mạch vòng). Đối với vùng cửa sông ven biển, hơn 60% chất hữu cơ trong thủy vực là chất thải sinh hoạt hoặc có nguồn gốc từ các hoạt động kinh tế xã hội. Khi tồn tại trong thủy vực, các chất hữu cơ này có thể lắng đọng trên nền đáy (khoảng 1% tổng lƣợng chất hữu cơ) hoặc vận chuyển đến các vùng nƣớc lân cận (khoảng 30% chất hữu cơ), phần lớn chất hữu cơ phân rã và chuyển hóa trong cột nƣớc [1-4]. Đây chính là chức năng tự làm sạch của thủy vực, nó giúp cho môi trƣờng nƣớc ven bờ ổn định và hồi phục lại trạng thái ban đầu. Sự biến thiên của chất hữu cơ trong thủy vực hay đoạn sông thƣờng đƣợc chi phối bởi nhiều quá trình: Quá trình tải, quá trình khuếch tán, quá trình lắng đọng, quá trình bốc hơi, quá trình phân rã, khoáng hóa (hóa học và sinh học). Vịnh Nha Trang đƣợc biết đến nhƣ là một khu bảo tồn biển. Chất lƣợng môi trƣờng nƣớc vịnh Nha Trang không chỉ chịu ảnh hƣởng từ các hoạt động kinh tế du lịch và nuôi trồng thủy sản nội tại trong vịnh mà còn chịu sự chi phối của vật chất có nguồn gốc lục nguyên từ lƣu vực sông Cái và sông Tắc. Phan Minh Thụ và Tôn Nữ Mỹ Nga [5] đã chỉ ra rằng hàng năm vịnh Nha Trang đã tiếp nhận khoảng 10 ngàn tấn BOD hay 20 ngàn tấn COD. Những nghiên cứu về phân rã sinh học tại vịnh Nha Trang còn tƣơng đối ít. Các nghiên cứu này đƣợc thực hiện dựa trên phƣơng pháp động học, phản ứng Đặc trưng phân rã sinh học chất hữu cơ 89 tự xúc tác. Dựa vào mô hình Michaelis-Menten [6-8], ở cửa sông Cái, hằng số tốc độ phân rã sinh học chất hữu cơ biến động từ 0,02 đến 0,04 ngày -1 [9]; thấp hơn nhiều so với những kết quả từ Nguyễn Hữu Huân và nnk., [10] (hằng số này dao động trong khoảng 0,1389 - 0,1841 ngày -1 ). Tại cửa sông Tắc, hằng số này dao động từ 0,0643 đến 0,3202 ngày-1 [11]. Tuy nhiên, hiệu quả của nhiều chính sách đƣợc triển khai để cải tạo cảnh quan và cải thiện chất lƣợng môi trƣờng nƣớc đã giúp cho nƣớc vùng cửa sông Cái đang ngày càng “sạch” hơn [12]. Do đó, khả năng tự làm sạch cũng nhƣ sức tải của vùng cửa sông Cái cũng góp phần nâng cao khả năng cải thiện [12-14]. Điều này đã làm thay đổi khả năng phân rã sinh học chất hữu cơ tại cửa sông Cái nói riêng, của vịnh Nha Trang và các vùng biển ven bờ Nam Trung Bộ nói chung. Bài báo dƣới đây xác định các đặc trƣng phân rã sinh học chất hữu cơ cửa sông Cái, cung cấp các dữ liệu khoa học để các nhà khoa học, quản lý có thể đƣa ra những giải pháp hợp lý nhằm tăng cƣờng khả năng tự làm sạch của thủy vực cũng nhƣ góp phần nâng cao mức độ bền vững trong phát triển kinh tế biển. TÀI LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chất lƣợng nƣớc ở của sông Cái chịu ảnh hƣởng của nguồn vật chất từ lục địa và từ vịnh Nha Trang. Tuy nhiên, nguồn vật chất này biến động mạnh theo thời gian và không gian. Nguồn vật chất hữu cơ từ lục địa, chủ yếu là từ nguồn thải sinh hoạt của thành phố Nha Trang, ảnh hƣởng trực tiếp và gián tiếp đến nguồn vật chất của cửa sông Cái, đặc biệt là ở nhánh Hà Ra. Thêm vào đó, chất lƣợng môi trƣờng nƣớc ở cửa sông Cái chịu ảnh hƣởng của chế độ thủy triều và từ nguồn nƣớc trên thƣợng nguồn. Tổng lƣu lƣợng trung bình 2,078 tỷ m3/năm, phân bố 65 - 66% lƣu lƣợng vào mùa mƣa [15]. Điều này đã làm gia tăng khả năng tự làm sạch vật lý của nƣớc cửa sông Cái. Chính vì vậy, thực hiện đánh giá khả năng tự làm sạch tại nhánh sông Hà Ra vào mùa khô đã làm bộc lộ đƣợc những đặc trƣng của khả năng tự làm sạch vùng nghiên cứu. Việc đánh giá khả năng phân rã sinh học chất hữu cơ đƣợc thực hiện từ kết quả thí nghiệm biến động nhu cầu oxy sinh hóa (BODn) của các mẫu thí nghiệm thu tại cửa sông Cái (hình 1) vào lúc triều cƣờng và triều kiệt trong mùa khô năm 2013 (10 thí nghiệm) và 2015 (12 thí nghiệm). Quá trình này đƣợc xác định dựa trên mối quan hệ giữa hàm lƣợng chất hữu cơ đƣợc thể hiện qua nhu cầu oxy sinh hóa (BODn) theo thời gian. Hình 1. Vị trí thu mẫu nƣớc thí nghiệm tại cầu Hà Ra, sông Cái Mẫu nƣớc đƣợc xác định các giá trị BOD trong 1 ngày, 3 ngày, 5 ngày, 6 ngày, 10 ngày, 15 ngày và 20 ngày ở nhiệt độ phòng (trong thời gian thí nghiệm, nhiệt độ dao động quanh Phan Minh Thụ, Tôn Nữ Mỹ Nga 90 giá trị 27oC). BODn là sự chênh lệch hàm lƣợng oxy hòa tan (DO) giữa ngày đầu với ngày thứ n. DO định lƣợng bằng phƣơng pháp Winkler [16]. Ngoài ra, các yếu tố môi trƣờng nhƣ NOx, NH4, PO4, nhiệt độ và độ mặn cũng đƣợc đo đạc/phân tích theo APHA [16]; với DIN (tổng nitơ vô cơ hòa tan) là tổng NOx và NH3,4, và DIP (tổng phospho vô cơ hòa tan) là PO4. Nhiều tác giả [6, 7, 17] đã áp phƣơng trình Michaelis-Menten để tính toán tốc độ phân rã sinh học hữu cơ (1): max m d P V S dt K S               (1) Trong đó: Vmax: Tốc độ phân rã cực đại của chất hữu cơ (mg BOD/L/ngày), S: Nồng độ của chất hữu cơ (đƣợc đặc trƣng bởi BODn, đơn vị: mg BOD/L) và Km: Nồng độ bán phân rã của chất hữu cơ (tại thời điểm 50% chất hữu cơ đƣợc phân rã, mg BOD/L). Nếu gọi k (ngày-1) là hằng số tốc độ phân rã, biến động của hàm lƣợng chất hữu cơ (S) phân rã trong 1 khoảng thời gian t đƣợc tính theo công thức (2) [8, 10]:  max 1 ktS S e   (2) Trong đó: t1/2 (ngày): Thời gian bán phân rã hay thời gian để phân hủy hết một nửa lƣợng chất hữu cơ đƣợc tính theo:  1 2 ln2t k (3) Giải các phƣơng trình trên dựa vào kết quả thí nghiệm BODn theo thời gian và bằng phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Đặc điểm môi trƣờng vùng nghiên cứu. Các yếu tố môi trƣờng tại cửa sông Cái trong thời gian nghiên cứu đƣợc thống kê trong bảng 1. Độ mặn năm 2013 (dao động trong khoảng 8,70 - 11,80‰) biến động ít hơn so với năm 2015 (dao động trong khoảng 1,30 - 13,20‰) là do thời kỳ mùa khô năm 2015 chịu ảnh hƣởng của các cơn mƣa tiểu mãn, nên lƣợng nƣớc ngọt đã ảnh hƣởng đến toàn chu kỳ triều. Hàm lƣợng oxy hoà tan cao ở tất cả các đợt khảo sát chỉ ra rằng môi trƣờng nƣớc ở đây thuận lợi cho quá trình phân rã chất hữu cơ hiếu khí. Bảng 1. Một số đặc trƣng môi trƣờng tại cửa sông Cái Năm Thủy triều Giá trị Độ mặn psu DO mgO2/L BOD5 mgO2/L NO2 mgN/m3 NO3 mgN/m3 NH4 mgN/m3 DIN mgN/m3 DIP mgP/m3 2013 Triều thấp Cực tiểu 8,70 5,34 1,76 4,29 6,87 182,17 196,77 103,24 Cực đại 9,90 6,44 2,78 543,01 176,17 623,46 921,01 222,91 Trung bình 9,20 6,11 2,36 125,00 44,95 308,72 478,67 146,13 ±SD 0,46 0,45 0,39 234,13 73,46 181,92 305,04 46,42 Triều cao Cực tiểu 10,90 6,17 1,48 11,35 11,17 134,43 193,36 92,67 Cực đại 11,80 6,63 2,58 727,29 207,97 211,84 894,78 251,56 Trung bình 11,40 6,40 2,00 281,58 78,30 161,31 521,19 141,43 ±SD 0,37 0,19 0,52 352,50 83,40 31,29 335,02 63,49 2015 Triều thấp Cực tiểu 2,10 4,33 1,17 3,85 77,53 35,07 133,22 11,07 Cực đại 11,90 6,95 3,31 40,39 292,53 370,02 625,56 121,30 Trung bình 5,93 6,25 2,29 16,43 161,74 161,03 339,21 39,28 ±SD 4,28 0,83 0,68 13,37 73,87 122,83 185,73 34,33 Triều cao Cực tiểu 1,30 5,32 1,38 7,71 98,32 41,50 193,90 9,27 Cực đại 13,20 7,25 3,38 36,47 242,97 168,84 403,99 48,49 Trung bình 7,49 6,51 2,17 17,84 160,49 102,63 280,97 17,94 ±SD 4,10 0,64 0,69 9,91 58,38 43,99 78,60 15,10 Ghi chú: ±SD: ± độ lệch chuẩn. Bảng 1 còn cho thấy là dƣờng nhƣ không có sự khác nhau về mặt thống kê giữa triều cao và triều thấp (trừ giá trị DIN), nhƣng hàm lƣợng của DIN và DIP giảm mạnh theo thời gian. Hàm lƣợng trung bình của DIN năm 2013 đạt 478,67 ± 305,04 mgN/m3 (triều thấp) và 521,19 ± 335,02 mgN/m 3 (triều cao); giảm xuống còn 339,21 ± 185,73 mgN/m3 (triều Đặc trưng phân rã sinh học chất hữu cơ 91 thấp) và 280,97±78,60 mgN/m3 (triều cao) vào năm 2015. Trong khi đó, hàm lƣợng trung bình của DIP năm 2013 đạt 146,13±46,42 mgP/m3 (triều thấp) và 141,43 ± 63,49 mgP/m3 (triều cao); hàm lƣợng trung bình DIP giảm mạnh trong năm 2015 và chỉ còn 39,28 ± 34,33 mgP/m 3 (triều thấp) và 17,94 ± 15,10 mgP/m3 (triều cao) (p<0,05). Kết quả này cho thấy nguồn nƣớc thải sinh hoạt của thành phố đổ ra cửa sông Cái đã đƣợc quản lý tốt hơn, nguồn làm tăng muối dinh dƣỡng đã đƣợc hạn chế đáng kể. Điều này là do nƣớc thải sinh hoạt đã đƣợc thu gom và và xử lý [12]. Đánh giá khả năng phân rã chất hữu cơ. BOD5, BOD10 biến động mạnh theo thời gian (hình 2). Trong năm 2013, giá trị trung bình của BOD5 tăng từ 2,00 ± 0,52 mgO2/L (triều cao) lên 2,36 ± 0,39 mgO2/L (triều thấp); BOD10 tăng từ 2,88 ± 0,66 mgO2/L (triều cao) lên 3,41 ± 0,63 mgO2/L (triều thấp). Trong khi đó, vào năm 2015, chênh lệch của giá trị trung bình của BOD5 và BOD10 giữa triều cao và triều thấp đã giảm đáng kể (hình 2). Theo đánh giá của Gotovtsev và nnk., [7], trong điều kiện đầy đủ oxy và nhiệt độ 20oC, đối với nƣớc thải đô thị, BOD5, BOD10 và BOD20 cho biết khoảng 70%, 90% và 99% BOD toàn phần, tức là tổng lƣợng chất hữu cơ thải bị phân huỷ. Mặt khác, theo Gotovtsev và nnk., [18] , BOD toàn phần thƣờng nhỏ hơn hoặc bằng COD hoặc tổng chất hữu cơ trong mẫu nghiên cứu, trong khi đó, tỷ lệ COD/TOC (tổng carbon hữu cơ) = 2,66 và BOD5/TOC < 1,85 cho trƣờng hợp nƣớc thải sinh hoạt. Nhƣ vậy, dựa vào BOD5, tổng lƣợng chất carbon hữu cơ tại của sông Cái biến động lớn hơn 632,43 - 1.827,03 µg C/L. Giả sử thành phần chất hữu cơ trong nƣớc của sông Cái không đổi trong một chu kỳ triều, hàm lƣợng TOC trong mẫu nƣớc của sông Cái đã tăng từ 1081,08 µg C/L lên 1275,68 µg C/L (trong năm 2013), tức là gia tăng lên 18%. Tƣơng tự cho trƣờng hợp BOD10, lƣợng chất hữu cơ sai khác nhau giữa triều cao và triều thấp là 18,40% (năm 2013). Nhƣ vậy, nếu cho rằng sau 5 ngày, chất hữu cơ đã phân rã hết 70% thì sau 10 ngày chất hữu cơ trong các mẫu thí nghiệm đã phân huỷ hoàn toàn. Tính toán tƣơng tự và so sánh kết quả BOD5 và BOD10 giữa triều cao và triều thấp ở cửa sông Cái năm 2015, kết quả đã chứng minh rằng nguồn vật chất hữu cơ từ lục địa đã giảm đáng kể so với trƣớc đây. Hình 2. Biến động BOD5 và BOD10 trong nƣớc ở cửa sông Cái Khả năng phân rã sinh học chất hữu cơ. Kết quả thực nghiệm khả năng phân rã sinh học chất hữu cơ với mẫu nƣớc thu đƣợc ở cửa sông Cái (hình 3) đã cho thấy không có sự khác nhau giữa các đợt thí nghiệm trong các thời điểm triều cao và triều thấp trong năm 2013 và 2015. Sự biến động của BODn theo thời gian có dạng đƣờng Michaelis-Menten, tức là đƣờng cong Phan Minh Thụ, Tôn Nữ Mỹ Nga 92 BODn là dạng đƣờng tích lũy và tƣơng tự quá trình phản ứng tự xúc tác, tƣơng tự kết quả nghiên cứu trƣớc đây [9-11]. Hình 3. Quan hệ BOD với thời gian phân rã sinh học chất hữu cơ lúc triều thấp (trên) và triều cao (dƣới): Đồ thị đƣờng thể hiện giá trị trung bình ± 2 lần độ lệch chuẩn Kết quả tính toán các thông số thể hiện đặc trƣng phân rã sinh học chất hữu cơ ở cửa sông Cái bằng công thức (1) - (3) đƣợc thể hiện ở bảng 2. Bảng 2 cho thấy các thông số này biến động mạnh theo thời gian, trong đó, tốc độ phân rã cực đại của chất hữu cơ dao động trong khoảng 0,081 - 0,238 (mg BOD/L/ngày); hằng số bán phân rã của chất hữu cơ dao động trong khoảng 0,686 - 4,038 (mg BOD/L); trong khi đó, hằng số tốc độ phân rã chất hữu cơ dao động từ 0,075 đến 0,261 ngày-1 với thời gian bán phân rã chất hữu cơ tƣơng ứng 2,651 - 9,296 ngày. Sự biến đổi của các thông số này chỉ ra rằng thành phần chất hữu cơ có thể thay đổi từ dễ phân hủy đến khó phân hủy, phụ thuộc vào nguồn vật chất thải vào trong hệ. Tuy nhiên, dựa vào kết quả kiểm định sự khác nhau về giá trị trung bình giữa thời điểm triều cao và triều thấp hoặc giữa năm 2013 và 2015 (bảng 3), các thông số đặc trƣng của quá trình phân rã chất hữu cơ thể hiện sự biến động và sự khác nhau không rõ ràng với mức ý nghĩa 5% (kiểm định hai phía). Dựa vào hằng số tốc độ phân rã chất hữu cơ (trung bình năm 2013 là 0,139 ± 0,058 ngày -1 và năm 2015 là 0,127 ± 0,025 ngày -1 ) và thời gian bán phân rã (trung bình năm 2013 là 5,79 ± 2,25 ngày và năm 2015 là 5,64 ± 1,16 ngày). Dựa vào hằng số tốc độ phân rã chất hữu cơ, Gotovtsev và nnk., (2012), đã tổng hợp và phân chia chất hữu cơ thành 3 loại: dễ phân hủy (k > 0,3 ngày-1, nhƣ formaldehyde: 1,4 ngày -1 , glucose: 0,72 ngày -1 , bột mì: 0,59 ngày-1, methyl alcohol: 0,57 ngày -1 , ethyl alcohol: 0,50 ngày -1 , phenol: 0,38 ngày -1 ), phân hủy trung bình (0,06 ngày-1 < k < 0,3 ngày -1 , hexandoic acid: 0,18 ngày -1 , pyrocatechin: 0,14 ngày -1 , kerosene alkylsulfonate: 0,12 ngày -1 , lignin sulfonates: 0,06 ngày -1 ) và khó phân hủy (k > 0,06 ngày-1, nhƣ carvacrol: 0,05 ngày-1, hydroquinol: 0,04 ngày -1 , hydrogen sulfide: 0,03 ngày -1 , sulphanole: 0,02 ngày -1 , caprolactam: 0,01 ngày -1 , OP-10 preparation: 0,006 ngày -1 , cyclohexanoxime: 0,002 ngày -1 , cyclohexanol: Đặc trưng phân rã sinh học chất hữu cơ 93 0,001 ngày -1), trong khi đó, chất thải sinh hoạt từ đô thị có hệ số phân rã chất hữu cơ trung bình là 0,23 ngày -1 và thời gian bán phân rã khoảng 3 ngày [7]. Nhƣ vậy, so sánh các kết quả thực nghiệm về hằng số tốc độ phân rã và thời gian bán phân rã của chất hữu cơ trong mẫu nƣớc thu từ của sông Cái cho thấy bản chất phân rã của chất hữu cơ không khác nhau giữa năm 2013 và 2015 và giữa triều cao và triều thấp (p > 0,05). Chất hữu cơ ở cửa sông Cái có tốc độ phân rã trung bình với nguồn gốc là chất hữu cơ nội sinh hoặc từ chất thải sinh hoạt, trong khi đó các chất thải hữu cơ cao phân tử và khó phân hủy ít đƣợc thải vào khu vực này. Do chất hữu cơ cao phân tử là điều kiện làm chậm quá trình phân rã sinh học chất hữu cơ nên cho phép kết luận rằng các kết quả nghiên cứu về đặc trƣng phân rã sinh học chất hữu cơ mang tính địa phƣơng và thể hiện đƣợc đặc điểm riêng của nó [7, 19]. Bảng 2. Đặc trƣng phân rã chất hữu cơ ở cửa sông Cái Năm Thủy triều Giá trị Tốc độ phân rã cực đại của chất hữu cơ Vmax (mg/L/ngày) Hằng số bán phân rã của chất hữu cơ Km (mgBOD/L) Hằng số tốc độ phân rã chất hữu cơ k (1/ngày) Thời gian bán phân rã t1/2 (ngày) 2013 Triều thấp Cực tiểu 0,124 0,686 0,087 3,669 Cực đại 0,224 2,135 0,189 7,955 Trung bình 0,175 1,375 0,143 5,242 ±SD 0,045 0,522 0,041 1,721 Triều cao Cực tiểu 0,118 0,766 0,075 2,651 Cực đại 0,198 1,615 0,261 9,296 Trung bình 0,159 1,162 0,135 6,343 ±SD 0,033 0,382 0,077 2,783 2015 Triều thấp Cực tiểu 0,081 0,694 0,109 4,145 Cực đại 0,221 4,038 0,167 6,331 Trung bình 0,151 1,620 0,130 5,480 ±SD 0,054 1,074 0,025 0,937 Triều cao Cực tiểu 0,084 0,798 0,083 4,426 Cực đại 0,238 1,706 0,157 8,391 Trung bình 0,151 1,357 0,124 5,862 ±SD 0,050 0,305 0,027 1,467 Ghi chú: ±SD: ± độ lệch chuẩn. Bảng 3. So sánh biến động của các đặc trƣng phân rã chất hữu cơ ở cửa sông Cái Theo thủy triều Vmax Km k Thời gian Triều cao Triều thấp Triều cao Triều thấp Triều cao Triều thấp Triều cao Triều thấp N 11 13 11 13 11 13 11 13 Trung bình 0,155 0,160 1,268 1,526 0,129 0,135 6,081 5,388 SD 0,042 0,050 0,339 0,883 0,053 0,031 2,058 1,230 Trung bình sai số chuẩn 0,013 0,014 0,102 0,245 0,016 0,009 0,621 0,341 Sig. (2-phía) t-test so sánh giá trị trung bình 0,754 0,346 0,736 0,343 Theo năm 2013 2015 2013 2015 2013 2015 2013 2015 N 10 14 10 14 10 14 10 14 Trung bình 0,167 0,151 1,269 1,507 0,139 0,127 5,792 5,643 SD 0,038 0,050 0,446 0,822 0,058 0,025 2,257 1,157 Trung bình sai số chuẩn 0,012 0,013 0,141 0,220 0,018 0,007 0,714 0,309 Sig. (2-phía) t-test so sánh giá trị trung bình 0,380 0,371 0,576 0,851 Ghi chú: N: số mẫu; SD: độ lệch chuẩn. Thêm vào đó, nguồn vật chất đầu vào ít kết hợp với chế độ trao đổi nƣớc mạnh là yếu tố ảnh hƣởng đến cơ chế phân rã chất hữu cơ tại đây. Ngoài ra, khả năng phân rã sinh học chất Phan Minh Thụ, Tôn Nữ Mỹ Nga 94 hữu cơ còn phụ thuộc nhiều vào yếu tố. Phan Minh Thụ và nnk., [20] chỉ ra rằng khả năng phân rã sinh học chất hữu cơ phụ thuộc nhiều vào lƣợng vi khuẩn hiếu khí tổng số, BOD5, thành phần cơ chất, chlorophyll-a, DIP, tức là phụ thuộc vào nguồn cơ chất, bản chất và cấu trúc của các chất hữu cơ trong môi trƣờng. Điều này phù hợp với những nghiên cứu về đặc trƣng phân rã sinh học chất hữu cơ của Gotovtsev và nnk., [7, 18]. KẾT LUẬN Đặc trƣng phân rã sinh học chất hữu cơ ở cửa sông Cái thể hiện đặc tính riêng của thủy vực và mang tính địa phƣơng. Các giá trị thực nghiệm cho thấy đặc trƣng phân rã sinh học chất hữu cơ chịu ảnh hƣởng bởi quá trình quản lý chất lƣợng môi trƣờng của thủy vực và nguồn gốc chất thải hữu cơ. Kết quả nghiên cứu cho thấy đặc trƣng phân rã sinh học chất hữu cơ ở cửa sông Cái thể hiện tính chất phân rã của chất hữu cơ dễ phân hủy và ít chịu ảnh hƣởng của thủy triều. Lời cảm ơn: Tập thể tác giả chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của phòng Sinh thái biển, Viện Hải dƣơng học để hoàn thành bài báo này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Suess, E., 1980. Particulate organic carbon flux in the oceans-surface productivity and oxygen utilization. Nature, 288(5788), 260-263. 2. Hedges, J. I., and Keil, R. G., 1995. Sedimentary organic matter preservation: an assessment and speculative synthesis. Marine chemistry, 49(2-3), 81-115. 3. Hedges, J. I., Keil, R. G., and Benner, R., 1997. What happens to terrestrial organic matter in the ocean?. Organic geochemistry, 27(5-6), 195-212. 4. Middelburg, J. J., and Meysman, F. J., 2007. Burial at sea. Science, 316(5829), 1294-1295. 5. Phan Minh Thụ, Tôn Nữ Mỹ Nga, 2016. Lƣợng hóa nguồn thải vịnh Nha Trang. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản, Số 1, 54-61. 6. Gotovtsev, A. V., 2010. Modification of the Streeter-Phelps system with the aim to account for the feedback between dissolved oxygen concentration and organic matter oxidation rate. Water Resources, 37(2), 245-251. 7. Gotovtsev, A. V., Danilov-Danilyan, V. I., and Nikanorov, A. M., 2012. BOD monitoring problems. Water Resources, 39(5), 546-555. 8. Menten, L., and Michaelis, M. I., 1913. Die kinetik der invertinwirkung. Biochem Z, 49, 333-369. 9. Nguyễn Tác An, Lê Lan Hƣơng, Phan Minh Thụ, 1999. Sơ bộ đánh giá khả năng tự làm sạch ở vực nƣớc ven bờ Nha Trang. Tuyển tập nghiên cứu biển, 9, 123-136. 10. Nguyễn Hữu Huân, Hồ Hải Sâm, Phan Minh Thụ, 2001. Động học quá trình sinh hoá tiêu thụ oxy trong nƣớc vùng cửa sông Cái (Nha Trang). Tuyển tập báo cáo khoa học: Hội nghị khoa học “BIỂN ĐÔNG 2000”, Nha Trang, 19-22/9/2000. 287-294. 11. Phan Minh Thụ, Tôn Nữ Mỹ Nga, Nguyễn Thị Miền, 2014. Đánh giá mức độ phân rã hữu cơ sinh học ở Cửa Bé - Khánh Hòa. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy sản, số 2, 57-61. 12. Phan Minh Thụ, Nguyễn Trịnh Đức Hiệu, Phạm Thị Phƣơng Thảo, 2016. Biến động chất lƣợng nƣớc vịnh Nha Trang. Tạp chí Khoa học và Công nghệ biển, 16(2), 144-150. 13. Linh, V. T. T., Kiem, D. T., Ngoc, P. H., Phu, L. H., Tam, P. H., and Vinh, L. T., 2015. Coastal Sea Water Quality of Nha Trang Bay, Khanh Hoa, Viet Nam. Journal of Shipping and Ocean Engineering, 5, 123-130. 14. Phạm Hữu Tâm, Lê Thị Vinh, Dƣơng trọng Kiểm, Nguyễn Hồng Thu, Phạm Hồng Ngọc, Lê Hùng Phú, Võ Trần Tuấn Linh, 2013. Diễn biến chất lƣợng môi trƣờng nƣớc tại các bãi tắm ven bờ vịnh Nha Trang. Tuyển tập nghiên cứu biển, 19, 72-79. 15. Lại Thị Lƣơng, 2012. Tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nƣớc mặt tỉnh Khánh Hòa. Tuyển tập Báo cáo Hội thảo Khoa học Quốc gia về Khí tƣợng, Thủy văn, Môi trƣờng và Biến đổi khí hậu lần thứ XV. Tr. 270-275. 16. APHA, 2012. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 22 nd Đặc trưng phân rã sinh học chất hữu cơ 95 Edition, 21st Edition ed. American Public Health Association, Washington, D.C. 17. Arndt, S., Jørgensen, B. B., LaRowe, D. E., Middelburg, J. J., Pancost, R. D., and Regnier, P., 2013. Quantifying the degradation of organic matter in marine sediments: a review and synthesis. Earth- Science Reviews, 123, 53-86. 18. Gotovtsev, A. V., Danilov-Danil’yan, V. I., Nikanorov, A. M., 2010. BOD: The Understanding, Calculation, and Application. Metody Otsenki Sootvetstviya, 9, 10-15. 19. Leonov, A. V., 1974. Generalization, typification and kinetic analysis of the biochemical consumption of oxygen curves based on BOD-experiments. Oceanologia (Oceanology), 14, 82-87. 20. Phan Minh Thụ, Nguyễn Hữu Huân, Nguyễn Trịnh Đức Hiệu, Nguyễn Minh Hiếu, Nguyễn Kim Hạnh, Lê Trần Dũng, Hoàng Trung Du, Phạm Thị Miền, Lê Trọng Dũng, Võ Hải Thi, Trần Thị Minh Huệ, Nguyễn Hữu Hải, 2016. Đặc điểm phân rã sinh học chất hữu cơ ở các vực nƣớc ven bờ thành phố Nha Trang Tuyển tập nghiên cứu biển, 22, 73-82. BIODEGRADATION OF ORGANIC MATTER IN CAI RIVER MOUTH - NHA TRANG Phan Minh Thu 1,2 , Ton Nu My Nga 3 1 Institute of Oceanography, VAST 2 Graduate University of Science and Technology, VAST 3 Faculty of Aquaculture, Nha Trang University ABSTRACT: To assess characteristics of organic matter biodegradation of waters at Cai river mouth - Nha Trang, the maximum ratio, half-saturation constant, decay ratio constant and half-time of organic matter biodegradation were estimated. Based on the experiment results with water at Cai mouth in dry season of 2013 & 2015 at high tide and low tide, and solution of Michaelis & Menten function in the case of BODn by least squares method, the paper indicated that organic matter biodegradation presented the local and specific characteristics and by slightly impacted by tidal systems in river mouth. The organic matter in Cai mouth was degraded easily and its origin was mainly from spontaneous waste or domestic waste. Keywords: Biodegradation, organic matter, self-purification, BOD, Cai river mouth - Nha Trang.