Tổng quan nghiên cứu

Hoạt động khai thác than là một ngành công nghiệp quan trọng trên toàn cầu, với sản lượng khai thác toàn thế giới đạt khoảng 6,7 tỷ tấn năm 2008 và dự báo tăng lên khoảng 7 tỷ tấn vào năm 2030. Tại Việt Nam, ngành than cũng phát triển nhanh chóng, đặc biệt tại bể than Quảng Ninh với trữ lượng than antraxit trên 3 tỷ tấn, chiếm khoảng 90% sản lượng than quốc gia. Tuy nhiên, khai thác than đã và đang gây ra những tác động tiêu cực nghiêm trọng đến môi trường, đặc biệt là diện tích rừng phòng hộ đầu nguồn và chất lượng nước mặt.

Lưu vực hồ Yên Lập, tỉnh Quảng Ninh, với tổng diện tích lưu vực khoảng 19.000 ha, trong đó diện tích rừng tự nhiên là 8.940 ha và rừng trồng 3.275 ha, đóng vai trò chiến lược trong việc cung cấp nước sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và điều tiết lũ cho các vùng hạ du. Tuy nhiên, hoạt động khai thác than trong lưu vực này, bao gồm cả khai thác hợp pháp và trái phép, đã làm suy giảm diện tích rừng phòng hộ và ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước mặt hồ.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác than đến diện tích rừng phòng hộ và chất lượng nước mặt hồ Yên Lập trong giai đoạn 2005-2015, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý và kỹ thuật nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực, góp phần bảo vệ tài nguyên rừng và nguồn nước, đảm bảo phát triển bền vững cho tỉnh Quảng Ninh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các khái niệm và lý thuyết sau:

  • Rừng phòng hộ đầu nguồn: Theo Luật Bảo vệ và phát triển rừng năm 2014 và Quyết định số 17/2015/QĐ-TTg, rừng phòng hộ đầu nguồn có chức năng bảo vệ nguồn nước, chống xói mòn, hạn chế thiên tai và điều hòa khí hậu, góp phần bảo vệ môi trường sinh thái.

  • Viễn thám: Là khoa học thu nhận và phân tích thông tin về đối tượng trên bề mặt trái đất từ xa bằng dữ liệu vệ tinh và máy bay, được sử dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng và diễn biến tài nguyên rừng.

  • Ô nhiễm nước: Sự thay đổi thành phần và tính chất nước vượt quá ngưỡng cho phép, ảnh hưởng đến sinh vật và con người, với các chỉ tiêu đánh giá như pH, BOD, COD, TSS, kim loại nặng, các anion NO3-, PO4-.

  • Ảnh hưởng môi trường của khai thác than: Bao gồm tác động cơ học (phá hủy cảnh quan, tích tụ chất thải rắn) và tác động hóa học (thoát acid, ô nhiễm kim loại nặng), ảnh hưởng đến diện tích rừng và chất lượng nước mặt.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM của các năm 2005, 2010 và 2015 để xây dựng bản đồ hiện trạng và diễn biến rừng; số liệu sản lượng khai thác than và hồ sơ môi trường từ các công ty khai thác than trong lưu vực hồ Yên Lập; dữ liệu khảo sát thực địa gồm 13 mẫu nước mặt và 8 mẫu nước thải được lấy tại các vị trí đầu nguồn và gần hồ Yên Lập.

  • Phương pháp phân tích: Ảnh vệ tinh được xử lý bằng phần mềm ENVI 4 và ArcGIS 9 để hiệu chỉnh hình học, cắt ảnh, xây dựng khóa ảnh và phân loại rừng. Độ chính xác phân loại được đánh giá bằng chỉ số Kappa, với độ chính xác toàn cục đạt trên 85%. Phân tích biến động diện tích rừng qua hai giai đoạn 2005-2010 và 2010-2015 được thực hiện bằng chồng xếp bản đồ hiện trạng. Chất lượng nước được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu môi trường theo tiêu chuẩn quốc gia và phân tích so sánh với quy chuẩn cho phép.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu từ năm 2005 đến 2015, khảo sát thực địa và phân tích mẫu nước vào mùa khô năm nghiên cứu, hoàn thiện báo cáo và đề xuất giải pháp trong năm 2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Biến động diện tích rừng phòng hộ: Giai đoạn 2005-2010, diện tích rừng tự nhiên trong lưu vực hồ Yên Lập giảm khoảng 3,5%, tương đương gần 300 ha bị chuyển đổi thành đất trống và đất khai thác than. Giai đoạn 2010-2015, diện tích rừng tiếp tục giảm khoảng 2,8%, với tổng diện tích rừng mất đi trong 10 năm là khoảng 5,8%. Nguyên nhân chính là do hoạt động khai thác than, bao gồm khai thác hợp pháp và khai thác trái phép trong rừng phòng hộ.

  2. Chất lượng nước mặt bị suy giảm: Kết quả phân tích 13 mẫu nước mặt và 8 mẫu nước thải cho thấy nhiều chỉ tiêu vượt quy chuẩn cho phép. Ví dụ, hàm lượng BOD5 vượt mức cho phép từ 3,9 đến 5,7 lần tại các điểm lấy mẫu nước thải của Công ty than Uông Bí; nồng độ TSS vượt tiêu chuẩn đến 15,6 lần tại khu vực nước thải của Công ty than Dương Huy. Nồng độ NH4+(N) và NO2-(N) trong nước mặt cũng vượt mức cho phép, đặc biệt tại các điểm gần bãi thải và cửa lò khai thác than.

  3. Ảnh hưởng của khai thác than đến môi trường rừng và nước: Hoạt động khai thác than lộ thiên và hầm lò đã làm phá hủy cấu trúc rừng, tạo ra các khu vực đất trống, gây xói mòn đất và làm tăng lượng chất rắn lơ lửng trong nước mặt. Nước thải khai thác than chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ, làm giảm chất lượng nước hồ Yên Lập, ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp của các vùng hạ lưu.

  4. Hiện trạng quản lý và xử lý môi trường: Các công ty khai thác than trong lưu vực đã đầu tư các trạm xử lý nước thải, tuy nhiên hiệu quả chưa cao do công nghệ còn lạc hậu và chưa đồng bộ. Việc khai thác than trái phép trong rừng phòng hộ vẫn diễn ra phổ biến, gây khó khăn cho công tác bảo vệ rừng và môi trường.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự suy giảm diện tích rừng phòng hộ và ô nhiễm nguồn nước mặt tại hồ Yên Lập có mối liên hệ chặt chẽ với hoạt động khai thác than trong lưu vực. Diện tích rừng mất đi không chỉ làm giảm khả năng điều tiết nước và bảo vệ đất, mà còn làm tăng nguy cơ xói mòn và bồi lắng hồ chứa. Chất lượng nước mặt suy giảm do các chất ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng và chất rắn lơ lửng vượt mức cho phép, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái thủy sinh.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, tình trạng ô nhiễm môi trường do khai thác than tại Quảng Ninh tương tự như các khu vực khai thác than lớn khác, nhưng mức độ ô nhiễm có xu hướng gia tăng do khai thác trái phép và công nghệ xử lý chưa hiện đại. Việc sử dụng ảnh viễn thám để đánh giá biến động rừng là phương pháp hiệu quả, giúp cung cấp số liệu chính xác và kịp thời cho công tác quản lý tài nguyên.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ biến động diện tích rừng theo từng năm, bảng so sánh các chỉ tiêu chất lượng nước với quy chuẩn cho phép, và bản đồ phân bố các khu vực khai thác than và ô nhiễm môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường công tác quản lý và giám sát khai thác than: Cơ quan chức năng cần nâng cao hiệu quả kiểm tra, xử lý nghiêm các trường hợp khai thác than trái phép trong rừng phòng hộ, đồng thời áp dụng công nghệ giám sát hiện đại như viễn thám và GIS để theo dõi biến động rừng và hoạt động khai thác.

  2. Cải tiến công nghệ xử lý nước thải: Các công ty khai thác than cần đầu tư nâng cấp hệ thống xử lý nước thải, áp dụng công nghệ tiên tiến nhằm giảm thiểu các chỉ tiêu ô nhiễm như BOD, COD, TSS, và kim loại nặng, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi xả ra môi trường.

  3. Phục hồi và trồng rừng thay thế: Thực hiện trồng rừng thay thế ngay tại các khu vực rừng bị mất do khai thác than, ưu tiên các loài cây phù hợp với chức năng phòng hộ đầu nguồn, nhằm khôi phục chức năng điều tiết nước và bảo vệ đất.

  4. Quy hoạch khu vực khai thác và bãi thải hợp lý: Lập quy hoạch chi tiết về vị trí khai thác than, bãi thải và khu vực sàng tuyển than trong lưu vực hồ Yên Lập, tránh ảnh hưởng đến diện tích rừng phòng hộ và nguồn nước mặt, đồng thời đảm bảo phát triển bền vững.

  5. Nâng cao nhận thức cộng đồng và doanh nghiệp: Tổ chức các chương trình tuyên truyền, đào tạo về bảo vệ môi trường và quản lý tài nguyên rừng cho người dân và các doanh nghiệp khai thác than, nhằm tăng cường trách nhiệm và hợp tác trong bảo vệ môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý tài nguyên và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Quảng Ninh có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và giám sát hoạt động khai thác than, bảo vệ rừng phòng hộ và nguồn nước.

  2. Doanh nghiệp khai thác than: Các công ty than trong lưu vực hồ Yên Lập có thể áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý được đề xuất để giảm thiểu tác động môi trường, nâng cao hiệu quả sản xuất và tuân thủ quy định pháp luật.

  3. Nhà nghiên cứu và học viên ngành quản lý tài nguyên rừng, môi trường: Luận văn cung cấp dữ liệu thực tiễn, phương pháp nghiên cứu viễn thám và phân tích môi trường, là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cộng đồng dân cư địa phương: Người dân sống trong lưu vực hồ Yên Lập có thể hiểu rõ hơn về tác động của khai thác than đến môi trường sống, từ đó tham gia tích cực vào công tác bảo vệ rừng và nguồn nước.

Câu hỏi thường gặp

  1. Hoạt động khai thác than ảnh hưởng như thế nào đến diện tích rừng phòng hộ?
    Hoạt động khai thác than, đặc biệt khai thác lộ thiên và khai thác trái phép, đã làm giảm khoảng 5,8% diện tích rừng phòng hộ trong lưu vực hồ Yên Lập giai đoạn 2005-2015, gây phá hủy cấu trúc rừng và làm tăng đất trống, ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ nguồn nước.

  2. Chất lượng nước mặt hồ Yên Lập bị ảnh hưởng ra sao do khai thác than?
    Nước mặt tại các khu vực gần khai thác than có các chỉ tiêu BOD, COD, TSS, NH4+(N), NO2-(N) vượt mức quy chuẩn từ 3 đến 15 lần, làm suy giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp của người dân.

  3. Phương pháp nào được sử dụng để đánh giá biến động diện tích rừng?
    Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 7 ETM kết hợp phần mềm ENVI và ArcGIS để phân loại, xây dựng bản đồ hiện trạng và diễn biến rừng, đánh giá biến động diện tích rừng qua hai giai đoạn 2005-2010 và 2010-2015 với độ chính xác trên 85%.

  4. Các công ty khai thác than đã áp dụng biện pháp gì để giảm thiểu ô nhiễm?
    Các công ty đã đầu tư trạm xử lý nước thải, tuy nhiên hiệu quả còn hạn chế do công nghệ xử lý chưa hiện đại và chưa đồng bộ, đồng thời vẫn tồn tại khai thác than trái phép gây khó khăn cho công tác bảo vệ môi trường.

  5. Giải pháp nào được đề xuất để bảo vệ rừng và nguồn nước trong lưu vực hồ Yên Lập?
    Giải pháp bao gồm tăng cường quản lý và giám sát khai thác than, cải tiến công nghệ xử lý nước thải, trồng rừng thay thế, quy hoạch hợp lý khu vực khai thác và bãi thải, cùng nâng cao nhận thức cộng đồng và doanh nghiệp về bảo vệ môi trường.

Kết luận

  • Hoạt động khai thác than trong lưu vực hồ Yên Lập đã làm giảm khoảng 5,8% diện tích rừng phòng hộ trong giai đoạn 2005-2015, ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng bảo vệ nguồn nước và điều tiết lũ.

  • Chất lượng nước mặt hồ Yên Lập bị suy giảm nghiêm trọng với nhiều chỉ tiêu ô nhiễm vượt quy chuẩn, đặc biệt tại các khu vực gần khai thác than và bãi thải.

  • Việc sử dụng ảnh viễn thám và GIS là công cụ hiệu quả trong đánh giá biến động tài nguyên rừng và hỗ trợ quản lý tài nguyên thiên nhiên.

  • Các công ty khai thác than cần nâng cấp công nghệ xử lý nước thải và phối hợp chặt chẽ với cơ quan quản lý để giảm thiểu tác động môi trường.

  • Đề xuất các giải pháp quản lý, kỹ thuật và quy hoạch nhằm bảo vệ rừng phòng hộ và nguồn nước, góp phần phát triển bền vững tỉnh Quảng Ninh trong những năm tới.

Hành động tiếp theo: Cơ quan quản lý và doanh nghiệp cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục nghiên cứu, giám sát để đảm bảo hiệu quả bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững.