Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm nguồn nước mặt đang là thách thức môi trường nghiêm trọng tại Việt Nam trong tiến trình công nghiệp hóa và đô thị hóa. Theo thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên và Môi trường, trung bình mỗi năm cả nước ghi nhận khoảng 9.000 trường hợp tử vong do nguồn nước và điều kiện vệ sinh kém, cùng hơn 200.000 ca mắc ung thư mới phát hiện có liên quan mật thiết đến nguồn nước sinh hoạt bị ô nhiễm. Trong bối cảnh đó, sông Thương – con sông lớn thuộc hệ thống sông Thái Bình với chiều dài 157 km và diện tích lưu vực 6.640 km2 – đang chịu sức ép xả thải ngày một gia tăng từ các hoạt động dân sinh, sản xuất nông nghiệp và tiểu thủ công nghiệp. Đoạn sông Thương chảy qua địa bàn tỉnh Lạng Sơn giữ vai trò đặc biệt xung yếu khi trực tiếp cung cấp nguồn nước sinh hoạt, tưới tiêu nông nghiệp cho hơn 2.000 hộ gia đình tại huyện Hữu Lũng, đồng thời phục vụ mạng lưới vận tải thủy từ 50 đến 300 tấn.

Đề tài luận văn thạc sĩ khoa học môi trường của tác giả Vũ Hoàng Việt tập trung đánh giá mức độ biến động chất lượng nước sông Thương đoạn từ huyện Chi Lăng đến huyện Hữu Lũng trong giai đoạn 2014 đến 2019. Mục tiêu trọng tâm của công trình là nhận diện các hình thức sử dụng đất ven bờ tác động đến dòng chảy, phân tích định lượng các thông số lý hóa, vi sinh theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia và đánh giá chất lượng nước tổng hợp thông qua chỉ số WQI. Kết quả nghiên cứu cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm tin cậy, làm luận cứ khoa học cho các cơ quan quản lý trong việc hoạch định chính sách kiểm soát xả thải, bảo vệ tài nguyên nước và phát triển kinh tế xã hội bền vững cho tỉnh Lạng Sơn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Khung lý thuyết của luận văn được xây dựng trên cơ sở lý thuyết tự làm sạch của môi trường nước mặt và mô hình đánh giá chất lượng nước thông qua chỉ số WQI. Đề tài vận dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước do Quỹ Vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) khởi xướng và được Tổng cục Môi trường Việt Nam chuẩn hóa theo Quyết định 879/QĐ-TCMT. Hệ thống đánh giá WQI tích hợp 10 thông số quan trắc then chốt với các trọng số tương ứng phản ánh mức độ ảnh hưởng đến môi trường: oxy hòa tan DO (trọng số 0,17), vi sinh Fecal Coliform (trọng số 0,15), độ pH (trọng số 0,12), nhu cầu oxy sinh hóa BOD5 (trọng số 0,10), Nitrat NO3- (trọng số 0,10), độ đục, Photphat tổng số, nhu cầu oxy hóa học COD, chất rắn lơ lửng TSS và nhiệt độ.

Các khái niệm chuyên ngành nền tảng gồm ô nhiễm nước mặt theo Luật Tài nguyên nước, tải lượng ô nhiễm hữu cơ và khả năng tự làm sạch của dòng sông được áp dụng xuyên suốt để giải thích quy luật lan truyền chất ô nhiễm. Việc kết hợp khung lý thuyết chỉ số WQI với hệ thống Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08-MT:2015/BTNMT tạo nên công cụ đánh giá hai tầng vững chắc, vừa phân tích chi tiết từng thông số đơn lẻ vừa lượng hóa chất lượng nước tổng thể thành thang điểm trực quan từ 1 đến 100.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng cỡ mẫu gồm 18 mẫu nước mặt thực nghiệm thu thập qua 3 đợt quan trắc chuyên sâu (tháng 8 năm 2018, tháng 12 năm 2018 và tháng 4 năm 2019) tại 6 vị trí cố định từ M01 đến M06 dọc tuyến sông, kết hợp chuỗi dữ liệu thứ cấp giai đoạn 2014 đến 2018 từ Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Lạng Sơn. Phương pháp chọn mẫu phân tầng theo không gian dòng chảy được áp dụng nhằm bao quát các khu vực nhạy cảm sinh thái: điểm đầu nguồn Mai Sao (M01), các đô thị tập trung tại thị trấn Đồng Mỏ (M02) và thị trấn Hữu Lũng (M04), vùng giao cắt thủy văn tại cầu Chi Lăng (M03), bến phà suối Ngang (M05) và cầu Lường xã Minh Sơn (M06).

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích chuẩn hóa theo hệ thống tiêu chuẩn quốc gia TCVN là nhằm đảm bảo tính pháp lý, độ chuẩn xác và khả năng so sánh liên tục. Các thông số pH, DO và nhiệt độ được xác định trực tiếp tại hiện trường bằng thiết bị đo nhanh cầm tay; các thông số BOD5 (TCVN 6001-1:2008), COD (TCVN 6186:1996), Sắt tổng số (TCVN 6177:1996), Nitrit (TCVN 6178:1996), Photphat, Amoni và Coliform được bảo quản lạnh và phân tích nghiêm ngặt trong phòng thí nghiệm đạt chuẩn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm kết hợp đối chiếu chuỗi dữ liệu 5 năm đã chỉ ra 4 phát hiện trọng tâm về hiện trạng và diễn biến chất lượng nước sông Thương:

Thứ nhất, hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) và độ đục có sự biến thiên sâu sắc theo mùa. Vào mùa mưa tháng 8 năm 2018 và tháng 4 năm 2019, nồng độ TSS tại các trạm quan trắc tăng gấp 2,5 đến 3,2 lần so với mùa khô tháng 12 năm 2018 do tác động xói mòn và rửa trôi đất canh tác đồi núi.

Thứ hai, hiện tượng ô nhiễm hữu cơ và vi sinh biểu hiện tập trung tại các đoạn sông chảy qua khu đô thị và dân cư tập trung. Tại điểm M02 (thị trấn Đồng Mỏ) và M04 (thị trấn Hữu Lũng), nồng độ BOD5 và COD tăng khoảng 35% đến 48% so với điểm thượng nguồn M01 (xã Mai Sao). Mật độ vi sinh vật Coliform tại khu vực thị trấn vượt giới hạn quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột A2 từ 1,8 đến 2,4 lần.

Thứ ba, chỉ số chất lượng nước WQI có sự phân hóa rõ nét từ thượng lưu về hạ lưu. Đoạn đầu nguồn Mai Sao duy trì chất lượng nước ở mức tốt với chỉ số WQI đạt trên 85 điểm, đáp ứng mục tiêu cấp nước sinh hoạt sau khi xử lý. Ngược lại, khi chảy qua thị trấn Hữu Lũng và các vùng dân cư hạ nguồn, WQI giảm xuống mức 58 đến 68 điểm, chỉ đạt mức trung bình, phục vụ tưới tiêu nông nghiệp và giao thông thủy.

Thứ tư, nồng độ các chất dinh dưỡng Phosphat và Nitrat tăng từ 20% đến 30% tại những dải ven sông tập trung canh tác nông nghiệp do tập quán sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật cao gấp 3 lần liều lượng khuyến cáo.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm chất lượng nước tại các điểm nóng đô thị bắt nguồn từ việc hơn 90% lượng nước thải sinh hoạt ven sông được xả trực tiếp không qua hệ thống xử lý tập trung. Địa hình vùng núi có sườn dốc trung bình trên 25 độ kết hợp lượng mưa tập trung 1.200 đến 1.600 mm/năm làm gia tăng lưu lượng nước chảy tràn cuốn theo chất thải chăn nuôi và dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật. So sánh với các lưu vực lân cận như sông Kỳ Cùng hay sông Cầu, chất lượng nước sông Thương đoạn qua Lạng Sơn vẫn ở mức khá hơn nhưng tốc độ gia tăng các chỉ tiêu COD và Coliform đang diễn ra nhanh chóng.

Các dữ liệu quan trắc có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua hệ thống biểu đồ đường thể hiện xu thế biến thiên của pH, DO và TSS trong chuỗi 5 năm, biểu đồ cột so sánh nồng độ BOD5 và Coliform giữa 6 trạm quan trắc, cùng bảng ma trận tương quan giữa phương thức sử dụng đất ven bờ và chỉ số WQI. Những dẫn chứng thực nghiệm này khẳng định tính cấp thiết của việc kiểm soát nguồn thải phân tán để ngăn chặn nguy cơ ô nhiễm mở rộng xuống hạ lưu tỉnh Bắc Giang và Hải Dương.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm phục hồi và quản lý bền vững chất lượng nước sông Thương, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp đồng bộ:

Một là, xây dựng và vận hành hệ thống thu gom, xử lý nước thải sinh hoạt phân tán và tập trung tại thị trấn Đồng Mỏ và thị trấn Hữu Lũng. Mục tiêu đặt ra là thu gom và xử lý tối thiểu 70% lượng nước thải đô thị đạt quy chuẩn kỹ thuật trước năm 2025; do Ủy ban nhân dân huyện Chi Lăng và huyện Hữu Lũng trực tiếp làm chủ đầu tư và quản lý vận hành.

Hai là, hiện đại hóa và nâng cấp mạng lưới quan trắc môi trường nước mặt. Tiến hành lắp đặt 2 trạm quan trắc tự động liên tục tại các điểm nóng M02 và M04, đồng thời nâng tần suất quan trắc định kỳ từ 2 lần mỗi năm lên 4 đến 6 lần mỗi năm trong giai đoạn 2021 đến 2024; do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lạng Sơn chủ trì triển khai.

Ba là, thiết lập hành lang đệm thực vật sinh thái bảo vệ bờ sông. Triển khai trồng dải cây xanh có bề rộng từ 15 đến 20 mét dọc theo hơn 30 km bờ sông xung yếu nhằm giảm thiểu từ 40% đến 50% lượng phù sa xói mòn và hóa chất nông nghiệp chảy tràn; do Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật phối hợp cùng chính quyền xã thực hiện giai đoạn 2022 đến 2026.

Bốn là, hoàn thiện cơ chế kinh tế môi trường và chế tài xử lý vi phạm. Áp dụng mức xử phạt tăng từ 50% đến 100% đối với các cơ sở chế biến, trang trại chăn nuôi xả thải không đạt chuẩn; kết hợp tuyên truyền, vận động 100% các hộ dân ven sông ký cam kết không vứt bao gói thuốc bảo vệ thực vật bừa bãi trong giai đoạn 2021 đến 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu khoa học có giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

Thứ nhất, cơ quan quản lý nhà nước về môi trường cấp tỉnh và khu vực (Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lạng Sơn, Chi cục Bảo vệ Môi trường). Luận văn cung cấp bộ cơ sở dữ liệu nền tảng gồm chuỗi số liệu quan trắc 5 năm (2014 đến 2018) và kết quả khảo sát 6 điểm thực địa, phục vụ việc xây dựng kế hoạch phân vùng bảo vệ nguồn nước mặt và quy hoạch môi trường lưu vực sông Thương.

Thứ hai, các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học thuộc ngành Khoa học Môi trường và Quản lý Tài nguyên Nước. Công trình là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp kết hợp QCVN 08-MT:2015/BTNMT và chỉ số WQI theo Quyết định 879/QĐ-TCMT trong đánh giá động thái thủy vực miền núi.

Thứ ba, chính quyền địa phương cấp huyện (Ủy ban nhân dân huyện Chi Lăng và huyện Hữu Lũng). Tài liệu cung cấp luận cứ khoa học xác đáng để quy hoạch các vùng canh tác ven sông, bố trí quỹ đất xây dựng trạm xử lý nước thải và bảo vệ an toàn nguồn nước tưới tiêu cho hơn 2.000 hộ gia đình.

Thứ tư, các doanh nghiệp, hợp tác xã nông nghiệp và cơ sở chăn nuôi ven sông. Luận văn giúp các cơ sở nắm bắt các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ trọng yếu để chủ động cải tiến công nghệ, lắp đặt hệ thống biogas và xử lý nước thải đạt chuẩn trước khi xả ra lưu vực.

Câu hỏi thường gặp

Thứ nhất, nguyên nhân chủ yếu nào dẫn đến sự biến động chất lượng nước sông Thương đoạn qua Lạng Sơn? Nguồn thải sinh hoạt chưa qua xử lý từ các khu dân cư tập trung tại Đồng Mỏ và Hữu Lũng chiếm khoảng 30% đến 40% tải lượng ô nhiễm hữu cơ. Đồng thời, thói quen canh tác lạm dụng phân bón, thuốc trừ sâu cao gấp 3 lần khuyến cáo đã làm gia tăng nồng độ nitrat, photphat và vi sinh vật trong nước sông.

Thứ hai, chỉ số chất lượng nước WQI tại khu vực nghiên cứu có sự chênh lệch như thế nào? Giá trị WQI phân hóa mạnh theo vị trí dòng chảy. Đoạn đầu nguồn tại xã Mai Sao (M01) duy trì chất lượng tốt với WQI trên 85 điểm, trong khi tại các khu vực đô thị như thị trấn Đồng Mỏ (M02) và thị trấn Hữu Lũng (M04), WQI suy giảm xuống mức 58 đến 68 điểm do tiếp nhận lượng lớn chất thải sinh hoạt.

Thứ ba, nghiên cứu đã áp dụng những phương pháp nào để đánh giá toàn diện chất lượng nước? Luận văn tích hợp đồng thời hai phương pháp chuẩn hóa: đối sánh các thông số lý hóa, vi sinh với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08-MT:2015/BTNMT và tính toán chỉ số chất lượng nước tổng hợp WQI theo Quyết định 879/QĐ-TCMT dựa trên 10 thông số trọng số, mang lại kết quả định lượng chuẩn xác và toàn diện.

Thứ tư, sự khác biệt về chất lượng nước giữa mùa mưa và mùa khô thể hiện ra sao? Vào mùa mưa (tháng 8 và tháng 4), hàm lượng TSS và độ đục tăng cao gấp 2,5 đến 3,2 lần mùa khô do nước mưa rửa trôi đất đồi dốc. Ngược lại, vào mùa khô (tháng 12), lưu lượng dòng chảy giảm thấp làm nồng độ ô nhiễm hữu cơ BOD5, COD và Coliform tích tụ cục bộ tại các đô thị.

Thứ năm, các giải pháp đề xuất trong luận văn có tính khả thi ứng dụng thực tiễn như thế nào? Các giải pháp được xây dựng với mục tiêu định lượng rõ ràng, bao gồm nâng tần suất quan trắc lên 4 đến 6 lần mỗi năm, thiết lập dải đệm xanh 15 đến 20 mét và xử lý tối thiểu 70% nước thải đô thị trước năm 2025, hoàn toàn phù hợp với nguồn lực địa phương.

Kết luận

Nghiên cứu về chất lượng nước sông Thương đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Lạng Sơn đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu khoa học với 5 đóng góp nổi bật:

  • Thiết lập bức tranh toàn diện về hiện trạng môi trường nước qua 6 điểm quan trắc thực địa và chuỗi số liệu 5 năm (2014 đến 2018).
  • Làm sáng tỏ quy luật phân hóa chất lượng nước giảm dần từ thượng nguồn (WQI trên 85 điểm) về hạ lưu đô thị (WQI từ 58 đến 68 điểm).
  • Xác định sự gia tăng nồng độ TSS và độ đục trong mùa mưa gấp 2,5 đến 3,2 lần mùa khô do rửa trôi bề mặt.
  • Cung cấp cơ sở khoa học tin cậy để bảo vệ nguồn nước sinh hoạt và tưới tiêu cho hơn 2.000 hộ dân tại huyện Hữu Lũng.
  • Đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, công nghệ và quản lý khả thi hướng tới mục tiêu xử lý 70% nước thải đô thị trước năm 2025.

Đóng góp quan trọng nhất của luận văn là liên kết định lượng giữa hoạt động sử dụng đất ven bờ với động thái biến đổi chất lượng nước sông. Để hiện thực hóa các mục tiêu quản lý trong giai đoạn 2021 đến 2025, các cấp chính quyền và cộng đồng dân cư cần nhanh chóng phối hợp thực hiện đồng bộ các giải pháp kiểm soát nguồn xả thải, góp phần gìn giữ nguồn tài nguyên nước trong lành cho toàn bộ lưu vực sông Thương.