Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Thái Nguyên, với diện tích tự nhiên khoảng 3.500 km², là trung tâm chính trị, kinh tế của khu vực Việt Bắc và vùng Trung du miền núi Đông Bắc. Khu vực phía Nam tỉnh, bao gồm thành phố Sông Công, thị xã Phổ Yên và huyện Phú Bình, có tổng diện tích nghiên cứu khoảng 320 km² với dân số khoảng 242.656 người, mật độ trung bình 613 người/km². Đây là vùng có tốc độ đô thị hóa nhanh, phát triển công nghiệp mạnh mẽ với nhiều khu công nghiệp lớn như KCN Sông Công I, II, Nam Phổ Yên, Tây Phổ Yên, Điềm Thụy và Quyết Thắng, tổng diện tích lên đến hơn 1.500 ha.

Tài nguyên nước dưới đất tại khu vực này đóng vai trò quan trọng trong cung cấp nước sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và công nghiệp. Tuy nhiên, tình trạng khai thác nước ngầm ngày càng gia tăng, kết hợp với quản lý chưa đồng bộ, dẫn đến suy thoái, cạn kiệt nguồn nước, ô nhiễm và suy giảm chất lượng nước dưới đất. Mức độ ô nhiễm được thể hiện qua các chỉ tiêu như NH4+, Pb, Mn, Cd, As vượt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 09-MT:2015/BTNMT tại một số điểm quan trắc trong giai đoạn 2017-2020.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiện trạng chất lượng nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên, phân tích các yếu tố ảnh hưởng tự nhiên và nhân tạo, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý, khai thác và sử dụng tài nguyên nước hiệu quả, bền vững. Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 4/2019 đến tháng 5/2020, tập trung tại 13 công trình quan trắc phân bố trên địa bàn các huyện, thị xã và thành phố thuộc khu vực nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc cung cấp cơ sở dữ liệu tin cậy phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước dưới đất, đồng thời góp phần nâng cao nhận thức cộng đồng và các cơ quan quản lý về tầm quan trọng của việc bảo vệ nguồn nước ngầm trong bối cảnh phát triển kinh tế - xã hội và biến đổi khí hậu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về tài nguyên nước dưới đất, bao gồm:

  • Lý thuyết thủy văn địa chất: Phân tích đặc điểm tầng chứa nước, thành phần thạch học, tính thấm và khả năng chứa nước của các tầng địa chất như tầng chứa nước lỗ hổng hệ Đệ tứ, tầng chứa nước khe nứt hệ tầng Mẫu Sơn, Tam Đảo, Nà Khuất.

  • Mô hình đánh giá chất lượng nước: Sử dụng các chỉ tiêu hóa lý và vi lượng như pH, NH4+, Pb, Mn, Cd, As để đánh giá mức độ ô nhiễm và so sánh với quy chuẩn quốc gia.

  • Lý thuyết tác động của yếu tố tự nhiên và nhân tạo: Phân tích ảnh hưởng của áp suất khí quyển, lượng mưa, đô thị hóa, khai thác nước ngầm và xả thải công nghiệp, sinh hoạt đến chất lượng và trữ lượng nước dưới đất.

Các khái niệm chính bao gồm: tầng chứa nước, mực nước thủy áp, hiệu ứng áp suất khí quyển, ô nhiễm nước ngầm, quy chuẩn chất lượng nước dưới đất, quản lý tài nguyên nước.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng số liệu thứ cấp từ Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường Thái Nguyên (2017-2020), các văn bản pháp luật liên quan như Thông tư 19/2013/TT-BTNMT, Nghị định 167/2018/NĐ-CP, QCVN 09-MT:2015/BTNMT; tài liệu thống kê dân số, kinh tế xã hội; báo cáo quan trắc 13 công trình nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu.

  • Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp: Lấy mẫu nước dưới đất tại 13 điểm quan trắc theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663-11:2011, đo đạc các chỉ tiêu tại hiện trường và phân tích trong phòng thí nghiệm theo các tiêu chuẩn TCVN hiện hành. Tần suất lấy mẫu 2 lần/năm (tháng 4 và tháng 8), quan trắc mực nước và nhiệt độ nước theo quý.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng thống kê mô tả (giá trị trung bình, min, max, độ lệch chuẩn), so sánh với quy chuẩn QCVN 09-MT:2015/BTNMT để đánh giá chất lượng nước. Phân tích diễn biến mực nước, nhiệt độ và các chỉ tiêu ô nhiễm theo thời gian. Áp dụng phương pháp chuyên gia để đánh giá tác động và đề xuất giải pháp.

  • Timeline nghiên cứu: Từ tháng 4/2019 đến tháng 5/2020, bao gồm thu thập số liệu, phân tích mẫu, xử lý dữ liệu, đánh giá hiện trạng và xây dựng đề xuất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Diễn biến mực nước dưới đất ổn định nhưng có xu hướng giảm tại một số điểm: Mực nước trung bình giai đoạn 2017-2020 dao động từ -1,22 m (QH7) đến -8,93 m (QH8). Một số công trình như QH4, QH5, QH6, QH8, QH10 có dấu hiệu giảm mực nước so với các giai đoạn trước, phản ánh áp lực khai thác tăng lên. Mực nước dao động nhỏ và ổn định tại đa số điểm quan trắc, tuy nhiên QH7 và TN4 có dao động lớn, không ổn định.

  2. Nhiệt độ nước dưới đất dao động trong khoảng 23,3°C đến 26,5°C, ổn định theo mùa: Nhiệt độ trung bình ngày trong giai đoạn nghiên cứu là 24,96°C, không có biến động bất thường, phù hợp với đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa của vùng.

  3. Chất lượng nước dưới đất có dấu hiệu ô nhiễm tại một số điểm: Các chỉ tiêu NH4+, Pb, Mn, Cd, As vượt quy chuẩn QCVN 09-MT:2015/BTNMT tại các công trình QH7, QH4, QH5, QH6, QH10 trong một số thời điểm. Ví dụ, nồng độ NH4+ tại QH7 vượt quy chuẩn 8,5 lần vào tháng 4/2017 và 2,41 lần vào tháng 4/2019; nồng độ Mn tại QH7 vượt 14,68 lần vào tháng 4/2017. Các chỉ tiêu pH cũng có thời điểm nằm ngoài khoảng cho phép, dao động từ 3,7 đến 7,8, trung bình 6,0.

  4. Ảnh hưởng của yếu tố tự nhiên và nhân tạo rõ rệt: Mưa và áp suất khí quyển ảnh hưởng đến dao động mực nước ngầm. Đô thị hóa và khai thác nước ngầm không phép làm giảm lượng bổ sung nước, tăng nguy cơ suy thoái nguồn nước. Ô nhiễm từ các khu công nghiệp, trang trại chăn nuôi và nước thải sinh hoạt chưa được xử lý triệt để là nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước ngầm.

Thảo luận kết quả

Diễn biến mực nước ổn định tại nhiều điểm cho thấy nguồn nước dưới đất vẫn còn khả năng cung cấp, tuy nhiên xu hướng giảm mực nước tại các công trình quan trắc chính phản ánh áp lực khai thác ngày càng tăng, đặc biệt trong các khu công nghiệp và đô thị hóa nhanh. So sánh với các nghiên cứu trong khu vực Đông Bắc Việt Nam, hiện tượng này tương đồng với xu hướng suy giảm mực nước do khai thác quá mức.

Nhiệt độ nước ổn định phù hợp với điều kiện khí hậu, không gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước. Tuy nhiên, sự biến động pH và các chỉ tiêu kim loại nặng vượt ngưỡng cho phép cảnh báo nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và môi trường sinh thái.

Nguyên nhân ô nhiễm chủ yếu do hoạt động khai thác nước ngầm không kiểm soát, xả thải công nghiệp và sinh hoạt chưa qua xử lý, cùng với tác động của đô thị hóa làm giảm lượng nước bổ sung tự nhiên. Kết quả này phù hợp với báo cáo của ngành tài nguyên môi trường về tình trạng ô nhiễm nước ngầm tại các vùng công nghiệp phát triển nhanh.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ diễn biến mực nước trung bình theo năm, biểu đồ nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm vượt chuẩn theo thời gian, và bản đồ phân bố các điểm quan trắc với mức độ ô nhiễm tương ứng, giúp minh họa rõ ràng tình trạng hiện tại và xu hướng biến đổi.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Hoàn thiện chính sách pháp luật và chiến lược quản lý tài nguyên nước: Xây dựng và ban hành các quy định chặt chẽ về cấp phép khai thác nước dưới đất, kiểm soát chặt chẽ hoạt động khoan giếng tự phát, hạn chế khai thác quá mức. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên phối hợp với UBND các huyện, thị xã, thành phố.

  2. Tăng cường công tác quan trắc, giám sát và cảnh báo nguồn nước: Mở rộng mạng lưới quan trắc tự động, áp dụng công nghệ GIS và Big Data để quản lý dữ liệu, cảnh báo sớm các hiện tượng suy giảm mực nước và ô nhiễm. Thời gian: 1-3 năm; Chủ thể: Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường, các đơn vị khoa học công nghệ.

  3. Xây dựng quy hoạch tài nguyên nước tổng thể và chi tiết: Rà soát, điều chỉnh quy hoạch tài nguyên nước cấp tỉnh, lưu vực sông, khu công nghiệp, đô thị; ưu tiên bảo vệ các tầng chứa nước giàu và hạn chế khai thác tầng nghèo nước. Thời gian: 2-4 năm; Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, Viện Quy hoạch và Thiết kế tài nguyên nước.

  4. Thực hiện các giải pháp kỹ thuật bảo vệ và phục hồi nguồn nước: Áp dụng công nghệ xử lý nước thải công nghiệp, sinh hoạt; xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải; bổ sung nhân tạo nước ngầm qua các công trình thu gom nước mưa, hồ chứa; khuyến khích sử dụng nước tái chế. Thời gian: 2-5 năm; Chủ thể: Các doanh nghiệp, chính quyền địa phương, cộng đồng dân cư.

  5. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo cán bộ quản lý: Tổ chức các chương trình tuyên truyền, giáo dục pháp luật về tài nguyên nước, sử dụng tiết kiệm và bảo vệ nguồn nước; đào tạo chuyên môn cho cán bộ quản lý tài nguyên nước. Thời gian: liên tục; Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, các tổ chức xã hội, trường học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường, UBND các cấp có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch quản lý tài nguyên nước dưới đất hiệu quả.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành khoa học môi trường, thủy văn, địa chất: Luận văn cung cấp dữ liệu thực tiễn, phương pháp phân tích và đánh giá chất lượng nước dưới đất, làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo.

  3. Doanh nghiệp khai thác và sử dụng nước ngầm: Các khu công nghiệp, nhà máy, trang trại có thể áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm thiểu tác động đến nguồn nước, đảm bảo khai thác bền vững.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của bảo vệ nguồn nước ngầm, tham gia giám sát và bảo vệ môi trường nước tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần đánh giá chất lượng nước dưới đất khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên?
    Việc đánh giá giúp xác định hiện trạng nguồn nước, phát hiện ô nhiễm và suy giảm trữ lượng, từ đó đề xuất giải pháp quản lý hiệu quả, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững kinh tế - xã hội.

  2. Các chỉ tiêu nào được sử dụng để đánh giá chất lượng nước dưới đất?
    Nghiên cứu sử dụng các chỉ tiêu hóa lý như pH, NH4+, Pb, Mn, Cd, As, cùng các chỉ tiêu vi lượng và tổng khoáng hóa, so sánh với quy chuẩn quốc gia QCVN 09-MT:2015/BTNMT để đánh giá mức độ ô nhiễm.

  3. Yếu tố nào ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu?
    Ngoài yếu tố tự nhiên như mưa và áp suất khí quyển, tác động nhân tạo từ khai thác nước ngầm không kiểm soát, xả thải công nghiệp và sinh hoạt chưa xử lý là nguyên nhân chính gây ô nhiễm và suy giảm chất lượng nước.

  4. Phương pháp thu thập và phân tích mẫu nước được thực hiện như thế nào?
    Mẫu nước được lấy theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663-11:2011, đo đạc các chỉ tiêu tại hiện trường và phân tích trong phòng thí nghiệm theo các tiêu chuẩn TCVN hiện hành, đảm bảo độ chính xác và tin cậy.

  5. Giải pháp nào được đề xuất để bảo vệ nguồn nước dưới đất?
    Bao gồm hoàn thiện chính sách pháp luật, tăng cường quan trắc và giám sát, xây dựng quy hoạch tài nguyên nước, áp dụng công nghệ xử lý nước thải, bổ sung nhân tạo nước ngầm và nâng cao nhận thức cộng đồng.

Kết luận

  • Đánh giá hiện trạng cho thấy mực nước dưới đất tại khu vực phía Nam tỉnh Thái Nguyên ổn định nhưng có xu hướng giảm tại một số điểm do khai thác tăng cao.
  • Nhiệt độ nước dưới đất dao động ổn định trong khoảng 23,3°C đến 26,5°C, phù hợp với điều kiện khí hậu địa phương.
  • Một số chỉ tiêu ô nhiễm như NH4+, Pb, Mn, Cd, As vượt quy chuẩn quốc gia tại các điểm quan trắc, cảnh báo nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm.
  • Yếu tố nhân tạo như đô thị hóa, khai thác nước không phép và xả thải chưa xử lý là nguyên nhân chính gây suy thoái chất lượng nước dưới đất.
  • Cần triển khai đồng bộ các giải pháp quản lý, kỹ thuật và nâng cao nhận thức để bảo vệ và sử dụng bền vững tài nguyên nước dưới đất trong giai đoạn 2021-2025 và những năm tiếp theo.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và cộng đồng cần phối hợp thực hiện các đề xuất nghiên cứu, đồng thời đẩy mạnh công tác quan trắc và giám sát để đảm bảo nguồn nước dưới đất được bảo vệ hiệu quả.