Tổng quan nghiên cứu

Vịnh Hạ Long nằm ở vùng Đông Bắc Việt Nam với diện tích tự nhiên 1.553 km2, bao gồm 1.969 hòn đảo lớn nhỏ và đường bờ biển trải dài 120 km. Nơi đây hai lần được UNESCO vinh danh là Di sản Thiên nhiên Thế giới vào năm 1994 và năm 2000, đồng thời sở hữu vùng lõi di sản rộng 434 km2 với 775 hòn đảo đá vôi kỳ vĩ. Đi cùng tiềm năng cảnh quan, khu vực ghi nhận sự bùng nổ mạnh mẽ về du lịch khi lượng khách quốc tế tăng từ 1,4 triệu lượt năm 2005 lên khoảng 2,6 triệu lượt năm 2015, đưa tổng lượng khách tham quan vịnh cán mốc 3,1 triệu lượt. Sự phát triển kinh tế biển sôi động tạo ra áp lực to lớn lên môi trường nước ven bờ.

Vấn đề cốt lõi mà khu vực đối mặt là sự tích tụ chất ô nhiễm bắt nguồn từ quá trình đô thị hóa nhanh, hoạt động hàng hải, lấn biển và đặc biệt là ngành công nghiệp khai thác than với lượng nước thải mỏ phát sinh lên tới 54,8 triệu m3 mỗi năm. Hiện trạng này đe dọa trực tiếp các hệ sinh thái nhạy cảm như rạn san hô, rừng ngập mặn và làm suy giảm trải nghiệm của du khách.

Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường của tác giả Vũ Ngọc Phú hướng đến mục tiêu đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng nước biển ven bờ Vịnh Hạ Long, xác định chính xác các nguồn thải chính và đề xuất hệ thống giải pháp kiểm soát ô nhiễm khả thi.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào vùng biển ven bờ cách bờ trong phạm vi 200 m thuộc địa bàn thành phố Hạ Long trong khung thời gian từ tháng 6/2015 đến tháng 01/2016. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu quan trắc tin cậy phục vụ việc nâng tỷ lệ xử lý nước thải đô thị từ mức 74% lên 100%, đồng thời kiểm soát chặt chẽ 150.149 m3 nước thải mỏ xả ra mỗi ngày nhằm duy trì giá trị di sản toàn cầu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết cân bằng vật chất và sức tải môi trường biển để đánh giá khả năng tự làm sạch của vùng vịnh nửa kín. Theo đặc tính hải văn, chu kỳ trao đổi nước của Vịnh Cửa Lục kéo dài khoảng 6 tháng và Vịnh Bái Tử Long lên tới 6 năm, khiến hệ số pha loãng chất ô nhiễm trong vịnh ở mức tương đối thấp.

Lý thuyết quản lý tổng hợp vùng bờ được tích hợp nhằm phân tích các mối tương tác phức tạp giữa hoạt động nhân sinh trên đất liền và chất lượng môi trường nước biển. Các khái niệm khoa học cốt lõi trong đề tài bao gồm nhu cầu oxy sinh hóa, nhu cầu oxy hóa học, chất rắn lơ lửng, vi sinh vật chỉ thị Coliform và tổng hàm lượng dầu khoáng.

Cơ sở pháp lý nền tảng của nghiên cứu dựa trên Luật Bảo vệ Môi trường 2014, Công ước Quốc tế về Ngăn ngừa Ô nhiễm từ Tàu biển và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 10-MT:2015/BTNMT quy định về chất lượng nước biển vùng bãi tắm và thể thao dưới nước.

Phương pháp nghiên cứu

Hệ thống dữ liệu của luận văn kết hợp nguồn số liệu thứ cấp giai đoạn 2011-2015 từ Trung tâm Quan trắc Môi trường tỉnh Quảng Ninh và dữ liệu sơ cấp thu thập thực địa.

Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 16 mẫu nước mặt được thu thập qua 2 đợt quan trắc tương ứng mùa mưa vào tháng 7/2015 và mùa khô từ tháng 12/2015 đến tháng 01/2016. Quy trình lấy mẫu tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn TCVN 6663-3:2008.

Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng để xác lập 8 điểm quan trắc chiến lược đại diện cho các vùng chịu tác động sinh hoạt, du lịch, công nghiệp và cửa sông:

  • Điểm A1 tại Bãi tắm Bãi Cháy
  • Điểm A2 tại Bãi tắm Tuần Châu
  • Điểm A3 tại Bến phà Bãi Cháy cũ
  • Điểm A4 tại khu vực Vịnh Cửa Lục - Cầu Bãi Cháy
  • Điểm A5 tại khu vực sau chợ Hạ Long I - Cầu Bài Thơ
  • Điểm A6 tại dải ven biển Cột 5 - Cột 8 Hòn Gai
  • Điểm A7 tại khu vực gần Cảng Nam Cầu Trắng
  • Điểm A8 tại cửa đổ Sông Diễn Vọng - Cầu Bang

Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm sử dụng các tiêu chuẩn phân tích hiện hành: chuẩn độ K2Cr2O7 xác định nhu cầu oxy hóa học theo SMEWW 5220B:2005, điện cực màng đo nhu cầu oxy sinh hóa theo SMEWW 5210 B:2005, phương pháp khối lượng đo chất rắn lơ lửng theo TCVN 6625-2000 và tổng dầu mỡ theo SMEWW 5520 B:2005, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa phân tích kim loại nặng kẽm, chì, cadimi theo SMEWW 3111B:2005. Lý do lựa chọn các phương pháp tiêu chuẩn này nhằm đảm bảo độ lặp lại cao, giới hạn phát hiện vết chính xác và tạo cơ sở đối sánh pháp lý trực tiếp với các ngưỡng quy chuẩn hiện hành.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nước biển ven bờ Vịnh Hạ Long ghi nhận tình trạng ô nhiễm chất hữu cơ và vi sinh cục bộ tại các khu vực dân cư tập trung. Tại điểm A5 sau chợ Hạ Long I và điểm A6 khu vực Cột 5 - Cột 8, hàm lượng Coliform trong mùa khô vượt từ 1,2 đến 2,5 lần ngưỡng giới hạn 1.000 MPN/100ml của QCVN 10-MT:2015/BTNMT. Nồng độ chất hữu cơ biểu thị qua nhu cầu oxy sinh hóa và nhu cầu oxy hóa học tại các vụng nước ven bờ đô thị luôn ở mức cao hơn 1,5 lần so với vùng nước ngoài khơi.

Hàm lượng dầu mỡ khoáng ven bờ xuất hiện tình trạng vượt ngưỡng quy chuẩn 0,5 mg/l tại các đầu mối giao thông thủy. Điểm A7 gần Cảng Nam Cầu Trắng và điểm A3 khu bến phà cũ ghi nhận nồng độ dầu mỡ dao động từ 0,55 mg/l đến 0,72 mg/l. Váng dầu hình thành màng mỏng ngăn cản quá trình hấp thụ oxy không khí, kéo nồng độ oxy hòa tan xuống dưới ngưỡng 4,0 mg/l trong một số thời điểm thủy triều kiệt.

Hàm lượng chất rắn lơ lửng và kim loại nặng chịu ảnh hưởng rõ nét từ lưu vực sông và hoạt động khoáng sản. Tại điểm A8 cửa sông Diễn Vọng và điểm A7 cảng than, nồng độ chất rắn lơ lửng trong mùa mưa tăng vọt lên mức 65 mg/l đến 88 mg/l, vượt ngưỡng cho phép 50 mg/l. Nồng độ kẽm và chì trong nước mặt có sự gia tăng tương ứng với mùa khai thác than và dòng chảy rửa trôi bãi thải mỏ.

Chất lượng nước biển ven bờ có sự phân hóa mạnh mẽ theo không gian và mùa. Các bãi tắm du lịch A1 Bãi Cháy và A2 Tuần Châu giữ được chất lượng nước tương đối tốt, đạt giới hạn cho phép của quy chuẩn biển. Tuy nhiên, vào mùa khô khi lượng mưa giảm hơn 60% làm suy giảm dòng chảy pha loãng, nồng độ các chất ô nhiễm tích tụ tại khu vực Vịnh Cửa Lục tăng cao hơn so với mùa mưa.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiện tượng ô nhiễm hữu cơ và vi sinh bắt nguồn từ năng lực xử lý nước thải sinh hoạt đô thị chưa đồng bộ. Đến năm 2015, toàn thành phố Hạ Long có 5 trạm xử lý nước thải sinh hoạt với tổng công suất 15.000 m3/ngày đêm, chỉ đáp ứng được 74% trong tổng số 20.225 m3 nước thải phát sinh mỗi ngày. Điều này đồng nghĩa với việc hơn 5.200 m3 nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý triệt để vẫn xả trực tiếp ra môi trường ven vịnh mỗi ngày đêm.

Đối với ô nhiễm dầu, bên cạnh hoạt động của các tàu hàng tại cụm cảng Hòn Gai và Cái Lân, sự lưu thông của 535 tàu du lịch (trong đó có 156 tàu lưu trú nghỉ đêm) đóng vai trò lớn. Lượng nước thải phát sinh từ đội tàu du lịch ước tính tương đương 30% lượng nước thải khu dân cư ven bờ. Các thiết bị phân ly dầu nước trên nhiều phương tiện thủy nhỏ chỉ hoạt động mang tính đối phó.

Khi so sánh với số liệu ô nhiễm dầu tại cảng Cái Lân ở mức 0,60 mg/l và cảng Vũng Tàu ở mức 0,52 mg/l, nồng độ dầu tại các điểm nghẽn ven bờ Hạ Long phản ánh sự tương đồng về áp lực hàng hải. Mặt khác, đặc thù hơn 150.149 m3 nước thải mỏ than phát sinh mỗi ngày tại vùng Hạ Long - Cẩm Phả tạo nên tải lượng kim loại nặng đặc thù mà các vùng biển du lịch khác không có.

Dữ liệu quan trắc trong nghiên cứu có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ cột so sánh nồng độ chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ giữa hai mùa mưa - khô tại 8 trạm, kết hợp bảng ma trận tương quan giữa tải lượng xả thải 54,8 triệu m3 nước thải mỏ hàng năm với sự biến thiên nồng độ kim loại nặng vùng ven bờ.

Đề xuất và khuyến nghị

Nâng cấp và mở rộng hệ thống thu gom, xử lý nước thải sinh hoạt đô thị. Ủy ban nhân dân thành phố Hạ Long phối hợp với Sở Xây dựng cần đầu tư xây dựng bổ sung các mô-đun xử lý nước thải tại khu vực Cột 5 - Cột 8 và Hà Khánh, nâng tổng công suất xử lý đô thị từ 15.000 m3/ngày đêm lên 25.000 m3/ngày đêm, đảm bảo thu gom và xử lý 100% lượng nước thải sinh hoạt đô thị đạt chuẩn loại A theo QCVN 14:2008 trước năm 2020.

Hiện đại hóa hạ tầng xử lý nước thải ngành công nghiệp khai thác than. Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam chỉ đạo nâng cấp toàn bộ 35 trạm xử lý nước thải mỏ hiện có đạt tiêu chuẩn loại A theo QCVN 40:2011/BTNMT, triển khai các đập lắng và hồ tuần hoàn nước mặt nhằm tái sử dụng 80% trong tổng số 54,8 triệu m3 nước thải mỏ hàng năm trước năm 2018.

Kiểm soát chặt chẽ nguồn thải từ hoạt động du lịch và phương tiện giao thông thủy. Ban Quản lý Vịnh Hạ Long phối hợp với Cảng vụ Đường thủy nội địa Quảng Ninh yêu cầu 100% trong số 535 tàu du lịch và 156 tàu lưu trú lắp đặt hệ sinh thái xử lý nước xám và thiết bị phân ly dầu nước với hàm lượng dầu xả thải dưới 15 ppm, hoàn thành kiểm định phương tiện trước quý 4 năm 2017.

Hoàn thiện quy hoạch nuôi trồng thủy sản và khu dân cư ven biển. Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Quảng Ninh hoàn thành việc di dời 100% trong tổng số hơn 500 nhà bè nuôi thủy sản trái phép vào vùng quy hoạch tập trung, đồng thời ổn định đời sống cho 364 hộ dân làng chài tại khu tái định cư Hà Phong rộng 7,92 ha, kết hợp trồng phục hồi 50 ha rừng ngập mặn tạo vành đai lọc sinh học tự nhiên ven bờ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên, môi trường và du lịch: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh cùng Ban Quản lý Vịnh Hạ Long có thể khai thác bộ dữ liệu 16 mẫu quan trắc thực địa để xây dựng quy hoạch phân vùng môi trường nước, lập báo cáo hiện trạng môi trường định kỳ và tối ưu hóa vị trí các trạm quan trắc tự động liên tục.

Doanh nghiệp ngành than và đơn vị vận hành cảng biển: Các công ty thành viên trực thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam và các đơn vị quản lý cảng có thể ứng dụng số liệu tải lượng ô nhiễm 150.149 m3 nước thải mỏ/ngày để cải tiến quy trình lắng lọc, kiểm soát dòng rửa trôi bãi than và thiết lập phương án ứng phó sự cố tràn dầu đạt chuẩn ISO 14001.

Học viên cao học, nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành môi trường: Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp thiết lập mạng lưới quan trắc 8 điểm tại vùng biển ven bờ, cách thức xử lý số liệu đối sánh quy chuẩn QCVN 10-MT:2015/BTNMT và mô hình đánh giá tương quan đa nguồn thải.

Các tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế và hiệp hội du lịch: Các tổ chức bảo tồn như UNESCO và tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế có thể sử dụng các chỉ số về chất hữu cơ và kim loại nặng để đánh giá tính toàn vẹn sinh thái của 434 km2 vùng lõi di sản, từ đó xây dựng các chương trình tài trợ bảo vệ nguồn nước và phát triển du lịch bền vững.

Câu hỏi thường gặp

Nguyên nhân chính gây nên hiện tượng ô nhiễm dầu tại vùng ven bờ Vịnh Hạ Long là gì?

Ô nhiễm dầu bắt nguồn chủ yếu từ hoạt động súc rửa hầm tàu, xả nước đáy tàu la-canh của 535 tàu du lịch và các phương tiện vận tải cập cảng than Cảng Nam Cầu Trắng. Hàm lượng dầu đo được tại điểm A3 và A7 vượt ngưỡng quy chuẩn 0,5 mg/l của QCVN 10-MT:2015/BTNMT, hình thành các màng váng dầu làm suy giảm oxy hòa tan trong nước.

Nước thải từ hoạt động khai thác than tác động cụ thể ra sao đến môi trường nước vịnh?

Toàn vùng phát sinh khoảng 150.149 m3 nước thải mỏ mỗi ngày, tương đương 54,8 triệu m3 mỗi năm. Lượng nước thải này mang theo hàm lượng chất rắn lơ lửng rất cao từ 65 mg/l đến 88 mg/l và các ion kim loại nặng như kẽm, chì đổ vào các cửa sông như Sông Diễn Vọng rồi lan ra vịnh, gây bồi lắng và đục nước ven bờ.

Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của thành phố Hạ Long trong giai đoạn nghiên cứu đạt bao nhiêu?

Tại thời điểm năm 2015, thành phố Hạ Long có 5 trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung với tổng công suất thiết kế 15.000 m3/ngày đêm. Hệ thống này mới chỉ xử lý được khoảng 74% tổng lượng nước thải phát sinh (20.225 m3/ngày đêm), để lại hơn 5.200 m3 nước thải chưa qua xử lý xả thẳng ra các thủy vực ven bờ.

Những thông số môi trường nào tại các điểm quan trắc ven bờ thường xuyên vượt quy chuẩn kỹ thuật?

Các thông số thường xuyên vượt ngưỡng QCVN 10-MT:2015/BTNMT bao gồm hàm lượng dầu khoáng (đạt 0,55 mg/l đến 0,72 mg/l tại các cảng bến), chỉ số vi sinh Coliform (vượt từ 1,2 đến 2,5 lần tại khu vực sau chợ Hạ Long I và Cột 5 - Cột 8) cùng chất rắn lơ lửng TSS trong mùa mưa tại cửa sông Diễn Vọng.

Ý nghĩa then chốt của việc kiểm soát ô nhiễm nước đối với hệ sinh thái Vịnh Hạ Long là gì?

Kiểm soát chất lượng nước giúp bảo vệ trực tiếp 434 km2 vùng lõi di sản thế giới, ngăn chặn sự suy thoái của các rạn san hô và thảm cỏ biển nhạy cảm với độ đục. Nước biển sạch đảm bảo môi trường sống cho hàng ngàn loài thủy sinh vật và duy trì năng lực cạnh tranh cho ngành du lịch đón hơn 3,1 triệu lượt khách mỗi năm.

Kết luận

  • Luận văn đánh giá thực chứng chất lượng nước biển ven bờ Vịnh Hạ Long qua 16 mẫu quan trắc tại 8 điểm đại diện, chỉ ra chất lượng nước biển ngoài khơi còn tốt nhưng vùng ven bờ đang chịu ô nhiễm cục bộ bởi chất hữu cơ, dầu mỡ và chất rắn lơ lửng.
  • Xác định rõ 4 nguồn gây ô nhiễm trọng điểm gồm 54,8 triệu m3 nước thải mỏ than/năm, hơn 20.000 m3 nước thải đô thị/ngày, hoạt động của 535 tàu du lịch và dư lượng chất thải từ hơn 500 nhà bè nuôi trồng thủy sản.
  • Phát hiện các điểm nóng ô nhiễm dầu và vi sinh vật tại Cảng Nam Cầu Trắng (A7), Bến phà Bãi Cháy (A3) và khu vực sau chợ Hạ Long I (A5) với nhiều chỉ tiêu vượt ngưỡng QCVN 10-MT:2015/BTNMT.
  • Đề xuất đồng bộ 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý khả thi, tập trung nâng công suất xử lý nước thải đô thị lên 25.000 m3/ngày đêm và xử lý 100% nước thải mỏ than đạt loại A trước năm 2020.
  • Thiết lập cơ sở khoa học tin cậy hỗ trợ các nhà hoạch định chính sách xây dựng khung quan trắc tự động và quy hoạch không gian biển bền vững cho tỉnh Quảng Ninh.

Đóng góp lớn nhất của công trình là lượng hóa cụ thể mối tương quan giữa các nguồn thải lục địa với hiện trạng thủy hóa vùng ven bờ di sản. Bước tiếp theo trong kế hoạch hành động giai đoạn 2016-2020 đòi hỏi sự liên kết chặt chẽ giữa chính quyền địa phương, ngành than và các đơn vị du lịch nhằm triển khai ngay các trạm quan trắc tự động và hệ thống thu gom nước thải tập trung. Các nhà quản lý, doanh nghiệp và nhà khoa học hãy chung tay ứng dụng ngay các khuyến nghị từ nghiên cứu để giữ vững màu xanh nguyên sơ cho Di sản Thiên nhiên Thế giới Vịnh Hạ Long.