Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống nước mặt Việt Nam bao gồm hơn 2.360 con sông, suối dài trên 10 km, đóng vai trò huyết mạch trong việc duy trì đa dạng sinh học và cung cấp tài nguyên nước cho sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp. Theo thống kê y tế và môi trường, trung bình mỗi năm cả nước có khoảng 9.000 ca tử vong và hơn 200.000 trường hợp phát hiện ung thư có nguyên nhân liên quan đến nguồn nước bị ô nhiễm. Tỉnh Sơn La có tổng diện tích tự nhiên 14.174 km2 với mật độ sông suối dày đặc từ 1 đến 1,8 km/km2, đặc trưng bởi hai trục thủy văn chính là sông Đà (chiều dài 238 km chảy qua tỉnh) và sông Mã (chiều dài 94 km).

Quá trình thúc đẩy phát triển kinh tế, đô thị hóa cùng các hoạt động chế biến nông sản và canh tác đất dốc đang tạo áp lực xả thải rất lớn lên nguồn nước. Sự biến động dòng chảy theo mùa với lưu lượng mùa lũ chiếm từ 65% đến 80% tổng lượng dòng chảy năm khiến chất lượng nước mặt biến đổi phức tạp theo không gian và thời gian. Mục tiêu của đề tài là đánh giá toàn diện đặc điểm hình thái mạng lưới sông suối, phân tích mức độ biến động chất lượng nước qua các thông số lý hóa, sinh học, tính toán chỉ số chất lượng nước tổng hợp và xác định các nhân tố ảnh hưởng then chốt. Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn bộ địa bàn tỉnh Sơn La thông qua 30 điểm quan trắc trọng điểm, thu thập dữ liệu trong giai đoạn 2016 đến 2018 và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu từ tháng 5/2018 đến tháng 11/2018. Kết quả cung cấp cơ sở khoa học định lượng giúp các cơ quan quản lý ban hành giải pháp bảo vệ tài nguyên nước mặt bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết tự làm sạch của nguồn nước mặt kết hợp mô hình đánh giá chuyển hóa các hợp chất hữu cơ và dinh dưỡng trong lưu vực sông miền núi. Cơ chế phân hủy sinh hóa của vi sinh vật đối với chất hữu cơ được lượng hóa thông qua các chỉ số nhu cầu oxy sinh hóa và nhu cầu oxy hóa học. Đề tài áp dụng phương pháp đánh giá chỉ số chất lượng nước tổng hợp theo hướng dẫn tại Quyết định số 879/QĐ-TCMT của Tổng cục Môi trường. Công thức tính toán tích hợp đồng thời 5 nhóm thông số hữu cơ và dinh dưỡng, 2 thông số độ đục và chất rắn lơ lửng, cùng thông số vi sinh Coliform và nồng độ pH.

Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm: Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), Nhu cầu oxy hóa học (COD), Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và Mật độ vi khuẩn Coliform/E.Coli. Hệ thống đối chiếu chất lượng dựa trên Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT, Quy chuẩn nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT và Quy chuẩn nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT, phân loại nguồn nước thành 5 cấp phục vụ cho các mục đích cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu hoặc giao thông thủy.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thiết lập mạng lưới quan trắc gồm 30 điểm lấy mẫu phân bố trên 8 tuyến lưu vực sông chính, bao gồm: Tuyến thành phố Sơn La, tuyến Sơn La - Thuận Châu, tuyến Sơn La - Mường La, tuyến Sơn La - Mai Sơn - Yên Châu, tuyến Sơn La - Quỳnh Nhai, tuyến Sơn La - Sông Mã, tuyến Sơn La - Mộc Châu - Vân Hồ và tuyến Sơn La - Bắc Yên - Phù Yên. Phương pháp chọn mẫu áp dụng nguyên tắc chọn mẫu phân tầng có chủ đích, xác định vị trí nhạy cảm theo tọa độ GPS tại các điểm hợp lưu, thượng nguồn hồ chứa và hạ lưu các khu dân cư tập trung theo tiêu chuẩn TCVN 6663-1:2011 và TCVN 6663-6:2008.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thực nghiệm trong phòng thí nghiệm kết hợp đo nhanh tại hiện trường là nhằm bảo đảm tính chính xác cao và kiểm soát chất lượng QA/QC nghiêm ngặt. Các chỉ tiêu pH, DO được đo trực tiếp bằng thiết bị đo đa chỉ tiêu YSI 556 với sai số dưới 5%. Các thông số BOD5, COD, Amoni, Nitrat, Phosphat và kim loại nặng được phân tích theo các tiêu chuẩn TCVN 6001-1:2008, SMEWW 2540D và TCVN 6187-1:2009. Chuỗi số liệu được thu thập đồng bộ vào đợt 2 (tháng 6 đến tháng 7) liên tục trong 3 năm 2016, 2017 và 2018 để loại trừ các sai số ngẫu nhiên do biến động thời tiết cực đoan.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Dữ liệu quan trắc giai đoạn 2016 - 2018 cho thấy chất lượng nước sông suối tỉnh Sơn La có sự phân hóa không gian sâu sắc. Tại các đoạn sông chính như sông Đà và sông Mã khu vực thượng lưu, chất lượng nước đạt mức tốt đến trung bình với chỉ số WQI dao động phổ biến từ 76 đến 90, đáp ứng mục đích cấp nước sinh hoạt sau khi qua quy trình xử lý thông thường. Ngược lại, tại các suối nhánh chảy qua vùng đô thị và vùng chế biến nông sản, chất lượng nước suy giảm nghiêm trọng.

Điển hình tại suối Nậm La (đoạn chân cầu Trắng) và suối Nậm Pàn (đoạn huyện Mai Sơn), nồng độ BOD5 và COD tăng cao, vượt từ 1,5 đến 3,2 lần so với giới hạn cột A2 của quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Chỉ số WQI tại các điểm này giảm xuống mức 26 đến 50, cục bộ có thời điểm rơi vào mức dưới 25, thuộc nhóm nước ô nhiễm nặng. Hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng (TSS) trong mùa lũ tăng vọt lên mức 150 mg/L do lượng bùn đất xói mòn đổ về lưu vực sông Đà ước tính khoảng 4,3 triệu tấn mỗi năm. Mật độ vi sinh vật Coliform tại các điểm quan trắc gần khu dân cư vượt ngưỡng cho phép từ 2 đến 5 lần, đạt mức trên 5.000 MPN/100mL.

Thảo luận kết quả

Sự biến động chất lượng nước mặt tại Sơn La chịu tác động cộng hưởng từ cả điều kiện tự nhiên lẫn hoạt động nhân sinh. Về mặt tự nhiên, địa hình chia cắt mạnh với độ dốc lớn kết hợp lượng mưa tập trung trong mùa hè làm gia tăng hiện tượng xói mòn đất dốc, cuốn trôi một lượng lớn phù sa và chất rắn lơ lửng vào sông suối. Để trực quan hóa hiện tượng này, dữ liệu nghiên cứu có thể được biểu diễn hiệu quả qua bản đồ phân vùng ô nhiễm không gian GIS kết hợp biểu đồ tương quan tuyến tính giữa lưu lượng dòng chảy và nồng độ chất rắn lơ lửng (TSS).

Về mặt nhân sinh, nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng ô nhiễm hữu cơ tại suối Nậm La và Nậm Pàn là do hệ thống thu gom nước thải đô thị chưa hoàn chỉnh; toàn bộ nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý triệt để được xả thẳng ra nguồn tiếp nhận. Hàng năm, toàn tỉnh sử dụng khoảng 150.000 kg hóa chất bảo vệ thực vật (với tỷ lệ tồn lưu trong đất và nước ước tính 70% - 90%) và khoảng 20.000 tấn phân bón hóa học. Khi so sánh với các nghiên cứu tại lưu vực sông Nhuệ hay sông Lô, ô nhiễm tại Sơn La mang đặc thù phân tán theo mùa vụ nông nghiệp và tập trung mạnh vào mùa lũ, đòi hỏi các giải pháp can thiệp có tính chất đặc thù địa hình miền núi.

Đề xuất và khuyến nghị

Xây dựng và nâng cấp hệ thống thu gom, xử lý nước thải sinh hoạt tập trung tại thành phố Sơn La và thị trấn các huyện. Mục tiêu đến năm 2025 đạt tỷ lệ xử lý trên 70% tổng lượng nước thải sinh hoạt đô thị đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT trước khi xả ra suối Nậm La, Nậm Pàn. Đơn vị chủ trì thực hiện là Ủy ban nhân dân tỉnh Sơn La phối hợp với Sở Xây dựng.

Lắp đặt và vận hành hệ thống quan trắc tự động liên tục đối với các cơ sở công nghiệp chế biến cà phê, tinh bột sắn và khai thác khoáng sản có lưu lượng xả thải từ 50 m3/ngày đêm trở lên. Thời gian triển khai hoàn thành trong giai đoạn 2020 - 2023 nhằm đảm bảo 100% nước thải công nghiệp được kiểm soát theo QCVN 40:2011/BTNMT. Đơn vị thực hiện là Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Sơn La.

Kiểm soát chặt chẽ dư lượng hóa chất nông nghiệp thông qua việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng và tập huấn kỹ thuật canh tác VietGAP trên đất dốc. Mục tiêu giảm thiểu 25% lượng phân bón hóa học và thu gom, xử lý 95% bao gói thuốc bảo vệ thực vật sau sử dụng trong giai đoạn 2021 - 2025. Đơn vị chịu trách nhiệm là Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

Khoanh nuôi, phục hồi và mở rộng diện tích rừng phòng hộ đầu nguồn thuộc lưu vực sông Đà và sông Mã. Nâng cao tỷ lệ che phủ rừng lên trên 48% nhằm giảm 30% lượng bùn cát bồi lắng vào lòng hồ thủy điện và hạn chế tối đa quá trình rửa trôi chất hữu cơ trong mùa mưa lũ. Đơn vị chủ trì là Chi cục Kiểm lâm tỉnh Sơn La.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cán bộ quản lý tại Sở Tài nguyên và Môi trường, Chi cục Bảo vệ Môi trường và Phòng Tài nguyên các huyện thuộc tỉnh Sơn La. Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng 3 năm về 30 trạm quan trắc để xây dựng quy hoạch phân vùng chất lượng nước và kế hoạch kiểm soát nguồn thải giai đoạn mới.

Các nhà khoa học, giảng viên và nghiên cứu viên trong lĩnh vực Khoa học Môi trường, Lâm nghiệp và Quản lý Tài nguyên nước. Nghiên cứu cung cấp tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp ứng dụng chỉ số WQI và mô hình lan truyền chất ô nhiễm trên địa hình chia cắt phức tạp.

Ban quản lý các nhà máy thủy điện (Sơn La, Hòa Bình) và các doanh nghiệp chế biến nông sản trên địa bàn. Nghiên cứu giúp tính toán dung tích bồi lắng lòng hồ (với thông số 4,3 triệu tấn bùn cát/năm) và thiết kế hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn kỹ thuật.

Học viên cao học, sinh viên đại học chuyên ngành Môi trường và Quản lý Đất đai. Công trình là tài liệu học thuật tiêu chuẩn trong việc thiết kế đề cương điều tra thực địa, lấy mẫu theo tiêu chuẩn TCVN và phân tích thống kê môi trường.

Câu hỏi thường gặp

Chỉ số chất lượng nước WQI tại tỉnh Sơn La biến động như thế nào giữa các vùng? Chỉ số WQI có sự chênh lệch lớn giữa các vùng sinh thái. Tại khu vực sông Đà và sông Mã, WQI đạt mức 76 - 90, sử dụng tốt cho cấp nước sinh hoạt sau khi xử lý. Tuy nhiên, tại các suối đô thị như Nậm La và Nậm Pàn, WQI suy giảm xuống mức 26 - 50, cá biệt dưới 25, rơi vào mức ô nhiễm nặng cần xử lý khẩn cấp.

Nguồn thải nào gây ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng nước sông suối Sơn La? Nguồn thải gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất là nước thải sinh hoạt đô thị chưa qua xử lý tập trung và nước thải từ chế biến nông sản (sắn, cà phê). Bên cạnh đó, lượng hóa chất bảo vệ thực vật khoảng 150.000 kg/năm và 20.000 tấn phân bón hóa học bị rửa trôi từ đất dốc cũng là nguồn gây ô nhiễm diện rộng đáng kể.

Mạng lưới quan trắc của đề tài được thiết lập với quy mô và tần suất như thế nào? Đề tài thiết lập mạng lưới gồm 30 điểm quan trắc phân bố trên 8 tuyến lưu vực chính trên địa bàn tỉnh Sơn La. Dữ liệu thực nghiệm được lấy định kỳ vào đợt 2 (tháng 6 đến tháng 7 - mùa mưa lũ) liên tục trong 3 năm từ năm 2016 đến năm 2018 theo đúng các tiêu chuẩn TCVN hiện hành.

Hiện tượng xói mòn đất dốc ảnh hưởng như thế nào đến hàm lượng chất rắn lơ lửng? Do địa hình dốc và thảm phủ bị tác động, lượng bùn đất xói mòn đổ về lưu vực sông Đà qua thủy điện Sơn La lên tới khoảng 4,3 triệu tấn mỗi năm. Điều này làm gia tăng nồng độ tổng chất rắn lơ lửng (TSS) trung bình vượt ngưỡng 150 mg/L trong mùa lũ, gây đục nước và bồi lắng lòng hồ.

Cơ sở pháp lý nào được sử dụng để đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên nước? Nghiên cứu căn cứ trực tiếp vào Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13, Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13, Nghị định 43/2015/NĐ-CP về hành lang bảo vệ nguồn nước, Nghị định 155/2016/NĐ-CP về xử phạt vi phạm môi trường và hướng dẫn tính toán WQI theo Quyết định 879/QĐ-TCMT của Tổng cục Môi trường.

Kết luận

  • Hệ thống hóa toàn diện đặc điểm thủy văn của 2 con sông lớn và 35 con suối chính trên địa bàn tỉnh Sơn La với lưu lượng mùa lũ chiếm từ 65% đến 80%.
  • Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu quan trắc thực nghiệm đồng bộ tại 30 vị trí đại diện trong chuỗi thời gian 3 năm liên tiếp (2016 - 2018).
  • Lượng hóa chính xác mức độ ô nhiễm hữu cơ và vi sinh tại suối Nậm La và suối Nậm Pàn với nồng độ BOD5, COD vượt chuẩn từ 1,5 đến 3,2 lần.
  • Xác định rõ nguyên nhân suy giảm chất lượng nước bắt nguồn từ 4,3 triệu tấn bùn cát xói mòn mỗi năm kết hợp áp lực xả thải sinh hoạt và nông nghiệp chưa qua xử lý.
  • Đề xuất đồng bộ 4 nhóm giải pháp công trình và phi công trình với mục tiêu kiểm soát 100% nguồn thải công nghiệp và nâng tỷ lệ che phủ rừng lên trên 48%.

Đóng góp khoa học cốt lõi của luận văn là cung cấp bức tranh toàn cảnh về diễn biến chất lượng nước mặt miền núi, làm tiền đề thực tiễn để các cơ quan hữu quan triển khai đề án bảo vệ môi trường lưu vực giai đoạn 2020 - 2025. Các cấp chính quyền và cơ quan quản lý chuyên trách cần sớm đưa các khuyến nghị của đề tài vào quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội địa phương để bảo đảm an ninh nguồn nước bền vững.