Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống tài nguyên nước mặt tại Việt Nam sở hữu mạng lưới phong phú với hơn 2.360 con sông, suối dài trên 10 km cùng hàng nghìn ao hồ lớn nhỏ. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của các đô thị đang đặt ra thách thức gay gắt đối với việc duy trì chất lượng nguồn nước. Thành phố Lạng Sơn, với tổng diện tích tự nhiên 78,11 km² và dân số đạt hơn 90.394 người vào năm 2018, đóng vai trò là trung tâm kinh tế, thương mại và du lịch trọng điểm vùng Đông Bắc. Sự bùng nổ dân số đô thị (chiếm 78% tổng dân số) kết hợp với các hoạt động dịch vụ thương mại đã tạo ra lượng nước thải sinh hoạt ước tính khoảng 5.774 m³/ngày đêm xả thẳng ra các lưu vực tiếp nhận mà chưa qua hệ thống xử lý tập trung.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là sự suy giảm chất lượng nước mặt và khả năng tự làm sạch tự nhiên của các thủy vực chính, đặc biệt là sông Kỳ Cùng (đoạn chảy qua thành phố dài 19 km với lưu lượng trung bình 2.300 m³/s) và các hồ, suối nội đô. Mục tiêu nghiên cứu cụ thể của luận văn bao gồm: đánh giá diễn biến chất lượng môi trường nước mặt giai đoạn 2014 - 2018, xác định các nguồn thải chính gây tác động tiêu cực và xây dựng hệ thống giải pháp quản lý bền vững.

Phạm vi không gian tập trung vào 6 vị trí tiếp nhận nguồn thải trọng điểm trên địa bàn thành phố Lạng Sơn trong chuỗi thời gian 5 năm. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm định lượng chính xác, tạo tiền đề để địa phương kiểm soát và hướng đến mục tiêu giảm thiểu 25% đến 30% nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ, bảo vệ an ninh nguồn nước và phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên 2 nền tảng lý thuyết chính: Lý thuyết tự làm sạch và cân bằng thủy vực đô thị kết hợp với Lý thuyết đánh giá rủi ro ô nhiễm môi trường do tích tụ sinh học. Mô hình nghiên cứu áp dụng công cụ tính toán Chỉ số chất lượng nước tổng hợp (WQI) theo hướng dẫn của Tổng cục Môi trường tại Quyết định số 879/QĐ-TCMT, kết hợp việc đối chiếu ngưỡng giới hạn theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT.

Các khái niệm chuyên ngành cốt lõi được vận hành trong nghiên cứu bao gồm: Nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày (BOD5 - phản ánh mức độ tiêu hao oxy của vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ), Nhu cầu oxy hóa học (COD - lượng oxy cần để oxy hóa các hợp chất hóa học), Tổng chất rắn lơ lửng (TSS - các hạt vật chất không hòa tan), Oxy hòa tan (DO - dưỡng khí duy trì sự sống thủy sinh) và mật độ vi sinh vật chỉ thị Coliform.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm dữ liệu thứ cấp từ Niên giám thống kê, Báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Lạng Sơn và dữ liệu sơ cấp thu thập qua các đợt quan trắc thực địa. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 60 mẫu nước mặt được thu thập tại 6 vị trí quan trắc cố định (ký hiệu từ NM1 đến NM6) qua 10 đợt quan trắc định kỳ (2 đợt/năm vào tháng 4 mùa khô và tháng 9 mùa mưa) xuyên suốt giai đoạn 2014 - 2018. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu theo không gian phân tầng trọng điểm, ưu tiên các khu vực chịu áp lực xả thải lớn như khu dân cư đông đúc, chợ truyền thống, bệnh viện và các cửa ngõ dòng chảy.

Kỹ thuật lấy mẫu sử dụng thiết bị hình trụ mở Ruttner và Kemmerer có dung tích 1 đến 3 lít, tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn TCVN 5992:1995, TCVN 5993:1995, TCVN 5996:1995 và Thông tư số 24/2017/TT-BTNMT. Việc phân tích phòng thí nghiệm được thực hiện tại Trung tâm Quan trắc Môi trường tỉnh Lạng Sơn theo các phương pháp chuẩn: TCVN 6001-1:2008 cho chỉ tiêu BOD5, SMEWW 2540D:2012 cho chỉ tiêu TSS, TCVN 6179-1:1996 cho Amoni (NH4+) và TCVN 6187-1:2009 cho Coliform. Lý do lựa chọn phương pháp tính toán chỉ số WQI và đối chuẩn QCVN là nhằm chuẩn hóa và tích hợp đa thông số lý - hóa - sinh phức tạp thành một thang điểm duy nhất từ 0 đến 100, giúp lượng hóa mức độ an toàn của nguồn nước một cách trực quan, khoa học và hỗ trợ ra quyết định quản trị môi trường chính xác.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, chất lượng nước sông Kỳ Cùng có sự suy giảm rõ rệt khi chảy qua khu vực trung tâm thành phố. Tại trạm Cầu Mai Pha (điểm đầu vào thành phố), chất lượng nước ở mức khá tốt và đạt chuẩn loại A2 theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Tuy nhiên, khi đến trạm Cầu Ngầm (khu vực tiếp nhận nước thải trung tâm), nồng độ BOD5 và COD tăng trung bình từ 35% đến 45% qua các năm, cho thấy sự gia tăng mạnh mẽ của ô nhiễm hữu cơ từ đô thị.

Thứ hai, ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vật diễn ra nghiêm trọng tại các thủy vực nội thành khép kín. Nồng độ Amoni (NH4+) tại suối Lao Ly (đoạn nhận nước thải từ chợ Giếng Vuông xả 30 - 50 m³/ngày) và hồ Phai Món thường xuyên vượt ngưỡng quy chuẩn từ 1,5 đến 3,2 lần. Riêng tại hồ Phai Món, do không có dòng chảy tiêu thoát tự nhiên và bị bồi lấp vật liệu xây dựng, nồng độ oxy hòa tan (DO) trong mùa khô suy giảm xuống dưới 4,0 mg/L, phát sinh hiện tượng phú dưỡng hóa và bốc mùi hôi thối.

Thứ ba, thông số tổng chất rắn lơ lửng (TSS) chịu tác động mạnh bởi quy luật dòng chảy theo mùa. Vào đợt quan trắc tháng 4 hàng năm (giai đoạn đầu mùa mưa lũ), hàm lượng TSS tại các điểm trên sông Kỳ Cùng tăng cao đột biến, đạt giá trị lớn hơn từ 1,8 đến 2,5 lần so với các đợt quan trắc tháng 9 (mùa cạn), nguyên nhân do rửa trôi đất cát từ địa hình đồi núi dốc xung quanh lòng chảo thành phố.

Thứ tư, phân loại chất lượng nước theo chỉ số WQI toàn thành phố dao động trong khoảng 42 đến 88 điểm. Hồ Nà Tâm duy trì chất lượng nước tốt nhất (WQI đạt từ 76 đến 88 điểm, phù hợp cho cấp nước sinh hoạt sau xử lý), trong khi hồ Phai Món và suối Lao Ly rơi vào mức trung bình đến kém (WQI dao động từ 26 đến 50 điểm), cần các biện pháp cải tạo cấp bách.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm chất lượng nước mặt tại thành phố Lạng Sơn bắt nguồn từ việc thiếu vắng một hệ thống xử lý nước thải đô thị tập trung. Toàn bộ hơn 5.774 m³/ngày nước thải sinh hoạt từ 72.173 cư dân thành thị hầu như chỉ qua bể tự hoại sơ bộ rồi thoát thẳng ra sông suối. Thêm vào đó, hơn 861 cơ sở sản xuất kinh doanh tiểu thủ công nghiệp phát sinh khoảng 4.027 m³/ngày nước thải và 3 bệnh viện tuyến tỉnh phát sinh từ 1.000 đến 2.000 m³/ngày nước thải y tế chưa được kiểm soát tuyệt đối.

So sánh với các nghiên cứu tại lưu vực sông Cầu hay sông Lô, tình trạng suy thoái nước mặt tại Lạng Sơn có nét tương đồng về sự quá tải tải lượng hữu cơ, nhưng trầm trọng hơn ở các hồ chứa kín do hiện tượng bồi lấp lòng hồ và lấn chiếm diện tích mặt nước. Để biểu diễn trực quan các biến động này, dữ liệu nghiên cứu có thể được thể hiện tối ưu qua biểu đồ cột kép so sánh chỉ số WQI giữa hai mùa mưa - khô, kết hợp với các biểu đồ đường thể hiện xu hướng tăng trưởng nồng độ COD, BOD5 và NH4+ qua chuỗi 5 năm từ 2014 đến 2018 tại từng vị trí quan trắc.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả quan trắc thực tế, luận văn đưa ra 4 giải pháp trọng tâm nhằm nâng cao chất lượng môi trường nước mặt thành phố Lạng Sơn:

  • Đầu tư xây dựng hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải đô thị tập trung: Thiết kế và thi công hệ thống cống bao thu gom tách riêng nước mưa và nước thải sinh hoạt, xây dựng nhà máy xử lý nước thải tập trung với công suất giai đoạn 1 đạt 6.000 m³/ngày đêm; lộ trình thực hiện từ năm 2020 đến 2023 dưới sự chủ trì của UBND thành phố Lạng Sơn và Sở Xây dựng.
  • Lắp đặt mạng lưới quan trắc tự động và kiểm soát nguồn thải lớn: Triển khai lắp đặt tối thiểu 2 trạm quan trắc nước mặt tự động liên tục trên sông Kỳ Cùng (tại cầu Ngầm và cầu Mai Pha), đồng thời kiểm soát nghiêm ngặt 100% các cơ sở y tế và cơ sở sản xuất phát thải trên 50 m³/ngày đêm; hoàn thành trước năm 2022 do Sở Tài nguyên và Môi trường Lạng Sơn chỉ đạo.
  • Cải tạo, nạo vét và khôi phục hệ sinh thái các thủy vực nội thành: Tiến hành nạo vét lớp bùn lắng ô nhiễm, kè bờ sinh thái và mở rộng đường tiêu thoát nước cho hồ Phai Món, hồ Phai Loạn và suối Lao Ly, hướng tới mục tiêu nâng chỉ số WQI tại các điểm này đạt trên 70 điểm vào năm 2025; giao Phòng Tài nguyên và Môi trường thành phố phối hợp cùng Công ty Cổ phần Công viên Cây xanh thực hiện.
  • Tăng cường kiểm soát chất thải nông nghiệp và tuyên truyền cộng đồng: Thiết lập các bể thu gom bao bì thuốc bảo vệ thực vật tại 3 xã nông nghiệp (Hoàng Đồng, Mai Pha, Quảng Lạc), phấn đấu đạt tỷ lệ 95% chất thải nông nghiệp nguy hại được thu gom đúng quy chuẩn vào năm 2024; do Hội Nông dân và UBND các xã phụ trách.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cán bộ quản lý môi trường tại Sở Tài nguyên và Môi trường, Chi cục Bảo vệ Môi trường: Cung cấp bức tranh thực trạng cùng bộ cơ sở dữ liệu 60 mẫu quan trắc thực nghiệm, hỗ trợ đắc lực cho công tác xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường định kỳ 5 năm và thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) các dự án đầu tư trên địa bàn tỉnh Lạng Sơn.
  • Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Khoa học Môi trường: Đóng vai trò là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp luận áp dụng chỉ số WQI theo Quyết định 879/QĐ-TCMT và quy trình thiết kế mạng lưới quan trắc theo Thông tư 24/2017/TT-BTNMT.
  • Các kỹ sư và đơn vị tư vấn quy hoạch hạ tầng đô thị, cấp thoát nước: Khai thác các số liệu cụ thể về lưu lượng phát sinh nước thải sinh hoạt (5.774 m³/ngày) và nước thải công nghiệp (4.027 m³/ngày) để tính toán công suất thiết kế mạng lưới thoát nước và trạm xử lý nước thải tương thích với quy hoạch mở rộng đô thị đến năm 2030.
  • Ban quản lý các bệnh viện, khu chợ và cơ sở sản xuất kinh doanh: Nắm bắt cụ thể các thông số ô nhiễm vượt chuẩn (như Amoni, BOD5, Coliform) tại khu vực lân cận để chủ động đầu tư, nâng cấp các công trình xử lý cục bộ đạt tiêu chuẩn QCVN trước khi xả thải ra môi trường.

Câu hỏi thường gặp

Chất lượng nước mặt thành phố Lạng Sơn giai đoạn 2014 - 2018 có diễn biến như thế nào? Chất lượng nước có sự phân hóa không gian rõ rệt giữa thượng lưu và hạ lưu đô thị. Sông Kỳ Cùng tại điểm vào thành phố và hồ Nà Tâm đạt mức khá tốt (WQI từ 76 đến 88 điểm). Ngược lại, khu vực hạ lưu trung tâm tại cầu Ngầm, suối Lao Ly và hồ Phai Món bị ô nhiễm hữu cơ đáng kể do tiếp nhận hơn 5.774 m³/ngày nước thải chưa qua xử lý, khiến WQI giảm xuống mức 42 đến 50 điểm.

Nguồn phát thải nào tác động mạnh nhất đến nguồn nước mặt địa phương? Nước thải sinh hoạt đô thị từ 72.173 dân cư thành thị là nguồn phát thải lớn nhất, chiếm hơn 5.774 m³/ngày. Bên cạnh đó, nước thải từ 861 cơ sở sản xuất kinh doanh nhỏ lẻ (phát sinh 4.027 m³/ngày), nước thải y tế từ 3 bệnh viện tuyến tỉnh (1.000 đến 2.000 m³/ngày) và nước thải giết mổ từ chợ Giếng Vuông (30 - 50 m³/ngày) là những tác nhân chính gây quá tải cho các thủy vực.

Việc áp dụng chỉ số WQI trong đánh giá chất lượng nước mặt mang lại lợi ích gì? Chỉ số WQI quy đổi các thông số lý - hóa - vi sinh phức tạp (pH, DO, BOD5, COD, NH4+, Coliform) thành một thang điểm số học duy nhất từ 0 đến 100 theo 5 mức chất lượng rõ ràng. Phương pháp này giúp nhà quản lý dễ dàng theo dõi xu hướng biến động môi trường theo thời gian và đưa ra cảnh báo kịp thời cho cộng đồng sử dụng nguồn nước.

Tại sao hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) tại sông Kỳ Cùng thường tăng cao vào tháng 4? Tháng 4 hàng năm trùng với thời điểm bắt đầu mùa mưa tại vùng núi Lạng Sơn. Các trận mưa đầu mùa cuốn trôi lượng lớn bùn đất, phù sa từ địa hình đồi núi dốc chiếm hơn 70% diện tích lưu vực đổ vào dòng chảy sông Kỳ Cùng, làm hàm lượng TSS tăng cao gấp 1,8 đến 2,5 lần so với mùa cạn tháng 9.

Biện pháp cấp bách nào cần thực hiện ngay tại suối Lao Ly và hồ Phai Món? Chính quyền cần khẩn trương nạo vét lớp bùn lắng đáy ô nhiễm dày đặc, giải tỏa vật liệu xây dựng lấn chiếm lòng hồ và lắp đặt hệ thống cống gom triệt để lượng nước thải 30 - 50 m³/ngày từ chợ Giếng Vuông. Đồng thời, tái lập dòng chảy lưu thông cho hồ Phai Món để nâng giá trị oxy hòa tan và phục hồi chỉ số WQI lên trên 70 điểm.

Kết luận

  • Luận văn đã thiết lập bộ dữ liệu thực nghiệm toàn diện thông qua 60 mẫu quan trắc tại 6 vị trí trọng điểm của thành phố Lạng Sơn xuyên suốt giai đoạn 2014 - 2018.
  • Lượng hóa chính xác áp lực môi trường từ 5.774 m³/ngày nước thải sinh hoạt và 4.027 m³/ngày nước thải công nghiệp đổ vào hệ thống sông Kỳ Cùng và các hồ nội đô.
  • Ứng dụng thành công chỉ số WQI theo Quyết định 879/QĐ-TCMT, phân loại chi tiết các mức chất lượng nước từ tốt (hồ Nà Tâm) đến ô nhiễm cục bộ (hồ Phai Món, suối Lao Ly).
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ với mục tiêu xây dựng trạm xử lý nước thải 6.000 m³/ngày đêm trong giai đoạn 2020 - 2023.
  • Cung cấp cơ sở khoa học tin cậy hỗ trợ đắc lực cho quy hoạch phát triển đô thị loại II bền vững và bảo vệ tài nguyên nước mặt Lạng Sơn đến năm 2030.

Công trình nghiên cứu này là nguồn tham khảo thiết thực cho các cơ quan hoạch định chính sách, nhà khoa học và các tổ chức môi trường. Hãy khai thác ngay các dữ liệu và giải pháp từ luận văn để chung tay bảo vệ môi trường nước bền vững cho thành phố Lạng Sơn!