Luận văn thạc sĩ vnua đánh giá diễn biến chất lượng nước lưu vực sông mã đoạn chảy qua tỉnh thanh hóa giai đoạn 2011 2014

Luận văn thạc sĩ đánh giá chất lượng nước lưu vực sông Mã tại Thanh Hóa giai đoạn 2011-2014, cung cấp thông tin quan trọng về môi trường.

• Tác giả: Phan Đăng Linh
• Người hướng dẫn: Ts. Trịnh Quang Huy
• Trường học: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Đánh Giá Diễn Biến Chất Lượng Nước Lưu Vực Sông Mã Đoạn Chảy Qua Tỉnh Thanh Hóa Giai Đoạn 2011-2014
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. Danh mục chữ viết tắt
• 1.2. Danh mục bảng
• 1.3. Danh mục hình
• 1.4. Trích yếu luận văn
• 1.5. Thesis abstract
• 1.6. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.7. Giả thuyết khoa học
• 1.8. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.9. Phạm vi nghiên cứu
• 1.10. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về tài nguyên nước lưu vực sông
• 2.2. Vấn đề môi trường tại một số lưu vực sông tại Việt Nam
• 2.2.1. Hiện trạng chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy
• 2.2.2. Lưu vực sông Cầu
• 2.2.3. Lưu vực sông Đồng Nai
• 2.2.4. Nguyên nhân gây ô nhiễm nước mặt
• 2.2.5. Quản lý tài nguyên nước lưu vực sông
• 2.2.5.1. Quá trình phát triển
• 2.2.5.2. Pháp luật liên quan đến quản lý chất lượng nước lưu vực sông
• 2.2.5.3. Tổ chức quản lý môi trường lưu vực sông
• 2.2.5.4. Thực hiện quy hoạch lưu vực sông. Xây dựng nguồn lực
• 2.2.5.5. Sự tham gia của cộng đồng
• 3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỐNG KÊ ĐA BIẾN. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Địa điểm nghiên cứu
• 3.2. Thời gian nghiên cứu
• 3.3. Đối tượng nghiên cứu
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu
• 3.5.1. Thu thập và xử lý số liệu thứ cấp
• 3.5.2. Phương pháp kế thừa
• 3.5.3. Phương pháp xử lý số liệu
• 3.5.4. Phương pháp thống kê đa biến
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của lưu vực sông Mã đoạn chảy qua tỉnh Thanh Hóa
• 4.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 4.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 4.2. Phân tích các áp lực tác động tới chất lượng nước lưu vực sông Mã
• 4.2.1. Gia tăng dân số và đô thị hóa
• 4.2.2. Hiện trạng sản xuất nông nghiệp
• 4.2.3. Hiện trạng sản xuất công nghiệp, làng nghề
• 4.2.4. Hiện trạng phát triển thương mại, dịch vụ
• 4.3. Diễn biến chất lượng nước sông Mã đoạn chảy qua tỉnh Thanh Hóa
• 4.3.1. Đánh giá chỉ số chất lượng nước mặt (WQI)
• 4.3.2. Kết quả phân tích nhóm (CA)
• 4.3.3. Kết quả phân tích thành phần chính (PCA)
• 4.4. Đề xuất một số biện pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm chất lượng nước sông Mã
• 4.4.1. Các giải pháp chung
• 4.4.2. Các giải pháp cụ thể
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Chất Lượng Nước Lưu Vực Sông Mã

Đánh giá chất lượng nước lưu vực sông Mã tại Thanh Hóa giai đoạn 2011-2014 là một nghiên cứu quan trọng nhằm xác định tình trạng ô nhiễm và diễn biến chất lượng nước. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn cung cấp cơ sở dữ liệu cho các chính sách quản lý tài nguyên nước. Chất lượng nước tại lưu vực sông Mã đã bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như gia tăng dân số, đô thị hóa và hoạt động sản xuất nông nghiệp.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Chất Lượng Nước Lưu Vực Sông

Chất lượng nước lưu vực sông Mã có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước sinh hoạt và phục vụ sản xuất nông nghiệp. Việc đánh giá chất lượng nước giúp phát hiện sớm các vấn đề ô nhiễm, từ đó có biện pháp khắc phục kịp thời.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Chất Lượng Nước

Mục tiêu của nghiên cứu là xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước và đánh giá diễn biến chất lượng nước trong giai đoạn 2011-2014. Nghiên cứu cũng nhằm đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Nước Tại Lưu Vực Sông Mã

Ô nhiễm nước tại lưu vực sông Mã đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Các nguồn ô nhiễm chủ yếu đến từ hoạt động sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và công nghiệp. Việc gia tăng dân số và đô thị hóa đã làm tăng áp lực lên chất lượng nước, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ô Nhiễm Nước

Các nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước bao gồm nước thải sinh hoạt, nước thải từ sản xuất công nghiệp và nông nghiệp. Những nguồn thải này chưa được xử lý đúng cách, dẫn đến ô nhiễm nghiêm trọng tại các điểm quan trắc.

2.2. Tác Động Của Ô Nhiễm Đến Môi Trường

Ô nhiễm nước không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn tác động tiêu cực đến hệ sinh thái và nguồn tài nguyên nước. Việc ô nhiễm kéo dài có thể dẫn đến sự suy giảm đa dạng sinh học và chất lượng nước.

III. Phương Pháp Đánh Giá Chất Lượng Nước Lưu Vực Sông Mã

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp thống kê đa biến như Phân tích nhóm (CA) và Phân tích thành phần chính (PCA) để đánh giá chất lượng nước. Các phương pháp này giúp xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước và phân nhóm các điểm quan trắc.

3.1. Phân Tích Nhóm CA Trong Đánh Giá Chất Lượng Nước

Phân tích nhóm giúp phân loại các điểm quan trắc thành các nhóm có chất lượng nước tương đồng. Điều này giúp tối ưu hóa quy trình quan trắc và quản lý chất lượng nước.

3.2. Phân Tích Thành Phần Chính PCA

PCA được sử dụng để xác định các thông số chính ảnh hưởng đến chất lượng nước. Kết quả phân tích cho thấy các thông số như DO, TSS, COD, và Coliform có tác động lớn đến chất lượng nước.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Chất Lượng Nước Lưu Vực Sông Mã

Kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng nước lưu vực sông Mã đã có sự cải thiện qua từng năm. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều điểm quan trắc có dấu hiệu ô nhiễm, đặc biệt là tại các khu vực gần nguồn thải.

4.1. Diễn Biến Chất Lượng Nước Qua Các Năm

Chất lượng nước tại các điểm quan trắc cho thấy sự biến động theo thời gian. Một số thông số như BOD, COD và Coliform vẫn vượt mức cho phép, đặc biệt trong mùa mưa.

4.2. Đánh Giá Chỉ Số Chất Lượng Nước WQI

Chỉ số WQI cho thấy chất lượng nước lưu vực sông Mã đã dần dần được cải thiện, nhưng vẫn cần có các biện pháp quản lý hiệu quả để duy trì và nâng cao chất lượng nước.

V. Giải Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Nước Lưu Vực Sông Mã

Để giảm thiểu ô nhiễm chất lượng nước, cần có các giải pháp tổng thể và cụ thể. Các biện pháp này bao gồm cải thiện hệ thống xử lý nước thải, nâng cao nhận thức cộng đồng và tăng cường quản lý tài nguyên nước.

5.1. Cải Thiện Hệ Thống Xử Lý Nước Thải

Cần đầu tư vào các hệ thống xử lý nước thải hiện đại để giảm thiểu ô nhiễm từ các nguồn thải. Việc này sẽ giúp cải thiện chất lượng nước tại các điểm quan trắc.

5.2. Nâng Cao Nhận Thức Cộng Đồng

Tăng cường giáo dục và nâng cao nhận thức của cộng đồng về bảo vệ môi trường nước là rất cần thiết. Các chương trình tuyên truyền có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm từ hoạt động sinh hoạt hàng ngày.

VI. Kết Luận Và Tương Lai Của Chất Lượng Nước Lưu Vực Sông Mã

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chất lượng nước lưu vực sông Mã đang có xu hướng cải thiện nhưng vẫn còn nhiều thách thức. Cần có các biện pháp quản lý hiệu quả để bảo vệ và cải thiện chất lượng nước trong tương lai.

6.1. Tương Lai Của Chất Lượng Nước

Tương lai của chất lượng nước lưu vực sông Mã phụ thuộc vào các biện pháp quản lý và bảo vệ môi trường. Cần có sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng để đạt được mục tiêu này.

6.2. Đề Xuất Chính Sách Quản Lý Nước

Đề xuất các chính sách quản lý nước bền vững, bao gồm quy hoạch sử dụng đất, quản lý nguồn nước và bảo vệ môi trường. Các chính sách này cần được thực hiện đồng bộ để đạt hiệu quả cao nhất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Mã là một trong bốn hệ thống sông liên tỉnh lớn nhất tại Việt Nam với tổng diện tích tự nhiên đạt 28.400 km², trong đó phần diện tích thuộc lãnh thổ Việt Nam chiếm 17.600 km² và tổng lượng dòng chảy chuyển tải ra biển hàng năm ước tính khoảng 18 tỷ m³ (tương ứng lưu lượng trung bình 52,6 m³/s). Đoạn sông Mã chảy qua địa bàn tỉnh Thanh Hóa có chiều dài 242 km, giữ vai trò huyết mạch đối với nguồn nước cấp sinh hoạt, tưới tiêu nông nghiệp và hoạt động sản xuất công nghiệp của địa phương. Tuy nhiên, trước áp lực gia tăng dân số với mật độ trung bình đạt 312 người/km² vào năm 2014, cùng sự phát triển công nghiệp nhanh chóng khi giá trị sản xuất tăng vọt từ 467,8 tỷ đồng năm 2011 lên hơn 1.500 tỷ đồng năm 2014, chất lượng môi trường nước mặt trên lưu vực đã xuất hiện dấu hiệu suy thoái cục bộ.

Nghiên cứu được thực hiện nhằm xác định các yếu tố ảnh hưởng, đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Mã đoạn chảy qua tỉnh Thanh Hóa giai đoạn 2011–2014, đồng thời đề xuất hệ thống giải pháp giảm thiểu ô nhiễm khả thi. Phạm vi không gian nghiên cứu bao phủ từ vùng thượng lưu huyện Quan Hóa, qua Cẩm Thủy, Vĩnh Lộc đến vùng hạ lưu tại Ngã ba Bông và Cửa Hới. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc ứng dụng đồng bộ chỉ số chất lượng nước WQI và các công cụ thống kê đa biến hiện đại, cung cấp luận cứ chính xác giúp cơ quan quản lý tối ưu hóa mạng lưới quan trắc và cắt giảm khoảng 20% đến 25% chi phí giám sát định kỳ hàng năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông (IWRM) theo tinh thần Nghị định số 120/2008/NĐ-CP của Chính phủ, nhấn mạnh sự thống nhất giữa chất lượng nước, chế độ dòng chảy và các hoạt động kinh tế xã hội liên vùng. Đề tài vận dụng lý thuyết đánh giá chất lượng nước mặt tích hợp thông qua chỉ số WQI theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT của Tổng cục Môi trường, quy đổi các thông số lý hóa và vi sinh phức tạp về thang điểm từ 0 đến 100 tương ứng 5 mức chất lượng nước.

Bên cạnh đó, lý thuyết thống kê đa biến trong khoa học môi trường gồm Phân tích thành phần chính (PCA) và Phân tích nhóm thứ bậc (CA) được áp dụng nhằm trích xuất thông tin trọng yếu từ các tập dữ liệu nhiều chiều. Các khái niệm chuyên ngành then chốt được phân tích bao gồm: Nhu cầu oxy hóa học (COD), Nhu cầu oxy sinh học (BOD5), Oxy hòa tan (DO), Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), Độ dẫn điện (EC), Tổng chất rắn hòa tan (TDS), vi khuẩn Coliform và hàm lượng kim loại nặng Fe.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kế thừa chuỗi dữ liệu thứ cấp từ Chương trình quan trắc môi trường lưu vực sông Mã giai đoạn 2011–2015 của Trung tâm Quan trắc môi trường thuộc Tổng cục Môi trường. Tổng cỡ mẫu nghiên cứu gồm 120 mẫu nước mặt được thu thập qua 12 đợt khảo sát trong 4 năm liên tục (2011–2014), với tần suất 3 đợt/năm vào các tháng 3 (mùa khô), tháng 5 (chuyển mùa) và tháng 9 (cao điểm mùa mưa).

Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu vị trí cố định có chủ đích (purposive sampling) tại 10 trạm quan trắc đại diện trải dọc 242 km dòng chảy: Cầu Na Sài, Cầu La Hán, Cầu treo Cẩm Lương, Cầu Cẩm Thủy, Trạm bơm Cẩm Ngọc, Ngã ba Phù Hưng, Cầu Kiểu, Phà Hoành, Ngã ba Bông và Cửa Hới. Quy trình phân tích gồm đo đạc nhanh 7 thông số hiện trường (pH, nhiệt độ, độ đục, DO, EC, TDS, ORP) bằng thiết bị cầm tay chuyên dụng và phân tích 10 thông số trong phòng thí nghiệm (COD, BOD5, TSS, NH4+, PO43-, NO3-, NO2-, Fe, Pb, Coliform) theo tiêu chuẩn Standard Methods (SMEWW) và Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN 6180:1996, TCVN 6187-2:2009).

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thống kê đa biến PCA và CA là nhằm xử lý ma trận số liệu lớn, triệt tiêu sự tương quan dư thừa giữa các thông số lý hóa, đồng thời nhóm các vị trí có đặc tính môi trường tương đồng một cách khách quan, khắc phục triệt để hạn chế của các phương pháp thống kê đơn biến truyền thống.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, diễn biến chỉ số chất lượng nước mặt WQI trong giai đoạn 2011–2014 cho thấy xu hướng cải thiện tích cực qua từng năm. Giá trị WQI trung bình tại hầu hết các trạm thượng và trung lưu tăng từ mức trung bình (51–75 điểm, màu vàng) lên mức khá tốt (76–90 điểm, màu xanh lá cây), đủ tiêu chuẩn phục vụ cho mục đích cấp nước sinh hoạt sau các biện pháp xử lý thông thường.

Thứ hai, kết quả phân tích nhóm CA đã phân chia 10 vị trí quan trắc thành 2 nhóm chất lượng nước rõ rệt:

• Nhóm 1: Gồm 8 trạm trải dài từ Cầu Na Sài đến Phà Hoành (chiếm 80% tổng số điểm quan trắc), đặc trưng bởi chất lượng nước ở mức trung bình đến tốt, ít chịu ảnh hưởng từ các nguồn xả thải công nghiệp quy mô lớn.
• Nhóm 2: Gồm 2 trạm vùng hạ lưu là Ngã ba Bông và Cửa Hới (chiếm 20% tổng số điểm), thể hiện dấu hiệu ô nhiễm cục bộ về hữu cơ và vi sinh.

Thứ ba, kết quả phân tích thành phần chính PCA đã rút gọn 17 chỉ tiêu ban đầu thành 9 thông số cốt lõi chi phối sự biến động chất lượng nước sông Mã gồm: DO, TSS, EC, TDS, COD, NH4+, NO3-, Coliform và Fe.

Thứ tư, nghiên cứu ghi nhận hiện tượng ô nhiễm cục bộ thông số Fe và Coliform tại khu vực hạ lưu, đặc biệt tăng cao vào các đợt quan trắc mùa mưa (tháng 5 và tháng 9). Hàm lượng Fe tại các điểm hạ lưu có thời điểm vượt quy chuẩn cho phép đối với nguồn nước mặt.

Thảo luận kết quả

Diễn biến chất lượng nước sông Mã chịu sự chi phối mạnh mẽ của cả quy luật tự nhiên và hoạt động nhân sinh. Vào mùa mưa, lượng mưa chiếm từ 65% đến 70% tổng lượng mưa cả năm, tập trung tại các sườn đón gió đạt trên 1.600 mm, tạo nên dòng chảy tràn cuốn theo lượng lớn bùn cát, chất rắn lơ lửng TSS và khoáng chất sắt từ các mỏ khai thác quặng sắt ở khu vực thượng lưu đổ về hạ lưu. Đồng thời, sự phát triển nhanh của đàn gia súc (đàn lợn tại huyện Cẩm Thủy tăng từ 21,6 nghìn con năm 2011 lên 33 nghìn con năm 2014, tại Quan Hóa đạt 25,4 nghìn con) cùng nước thải sinh hoạt đô thị chưa qua xử lý triệt để đã làm tăng hàm lượng vi sinh Coliform và hợp chất nitơ tại Ngã ba Bông và Cửa Hới.

So với các lưu vực sông chịu áp lực ô nhiễm trầm trọng ở miền Bắc như sông Nhuệ - Đáy (có 10/10 trạm vượt quy chuẩn amoni) hay sông Cầu (tiếp nhận khoảng 40 triệu m³ nước thải mỗi năm), chất lượng nước sông Mã vẫn duy trì ở trạng thái an toàn hơn nhờ lưu lượng dòng chảy lớn và khả năng tự làm sạch tự nhiên cao. Toàn bộ diễn biến dữ liệu được thể hiện rõ ràng qua biểu đồ hộp Boxplot diễn biến WQI theo từng năm, sơ đồ cây Dendrogram của mô hình CA phân tách cụm trạm, và biểu đồ phân tán tải trọng nhân tố PCA chỉ rõ vai trò của 9 thông số ô nhiễm chính.

Đề xuất và khuyến nghị

Kiểm soát nước thải công nghiệp và khai khoáng: Yêu cầu 100% các cơ sở chế biến bột giấy, vàng mã tại Quan Hóa, cụm công nghiệp chế biến đá Vĩnh Minh và các mỏ quặng sắt dọc lưu vực phải đầu tư vận hành hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT trước khi xả thải, hoàn thành kiểm toán môi trường định kỳ trong giai đoạn 2016–2020 dưới sự chủ trì của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa.

Xử lý chất thải chăn nuôi và nước thải sinh hoạt nông thôn: Xây dựng hệ thống thu gom nước thải tập trung tại các thị trấn ven sông, áp dụng mô hình hầm biogas và chế phẩm sinh học xử lý chất thải cho trên 80% cơ sở chăn nuôi quy mô lớn tại các huyện Cẩm Thủy, Vĩnh Lộc nhằm giảm thiểu ít nhất 30% tải lượng Coliform và COD đổ vào dòng chính giai đoạn 2017–2022 do UBND các huyện phối hợp Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn triển khai.

Tối ưu hóa mạng lưới trạm quan trắc môi trường: Tái cấu trúc chương trình quan trắc lưu vực dựa trên kết quả phân tích CA và PCA, lắp đặt 2 trạm quan trắc tự động liên tục tại Ngã ba Bông và Cửa Hới để theo dõi 9 thông số trọng yếu (DO, TSS, EC, TDS, COD, NH4+, NO3-, Coliform, Fe), đồng thời giảm tần suất lấy mẫu thủ công tại các điểm trung lưu có tính chất đồng nhất để tiết kiệm khoảng 25% ngân sách do Trung tâm Quan trắc môi trường thực hiện từ năm 2017.

Tăng cường thể chế quản lý lưu vực liên tỉnh: Thành lập Ban điều phối quản lý tổng hợp lưu vực sông Mã liên tỉnh (Điện Biên, Sơn La, Thanh Hóa) theo Nghị định số 120/2008/NĐ-CP, xây dựng cơ sở dữ liệu GIS trực tuyến kết nối thông tin môi trường của hơn 10 huyện thị trên lưu vực trước năm 2020 dưới sự chỉ đạo của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cán bộ quản lý môi trường và nhà hoạch định chính sách: Cơ quan quản lý tại Sở Tài nguyên và Môi trường, Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Thanh Hóa và các tỉnh lân cận có thể sử dụng kết quả nghiên cứu làm căn cứ khoa học để thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) và xây dựng quy hoạch phân vùng bảo vệ chất lượng nước mặt đến năm 2030.

Chuyên gia thiết kế và vận hành mạng lưới quan trắc: Kỹ sư môi trường tại các trung tâm quan trắc quốc gia và địa phương có thể ứng dụng quy trình phân tích PCA và CA trong luận văn để rà soát, tinh gọn mạng lưới trạm đo, loại bỏ các chỉ tiêu dư thừa và tối ưu hóa ngân sách vận hành.

Học viên, giảng viên và nhà nghiên cứu học thuật: Giảng viên, học viên cao học và sinh viên các ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên Nước và Kỹ thuật Môi trường có thể sử dụng tài liệu làm bài giảng mẫu về phương pháp kết hợp chỉ số WQI và thống kê đa biến trong đánh giá chất lượng lưu vực sông.

Doanh nghiệp sản xuất và ban quản lý khu công nghiệp: Các nhà máy chế biến nông lâm sản, cơ sở sản xuất giấy và đơn vị khai thác khoáng sản ven sông Mã có thể tham khảo số liệu đánh giá tải lượng xả thải để chủ động nâng cấp công nghệ xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường hiện hành.

Câu hỏi thường gặp

Chỉ số chất lượng nước WQI trên sông Mã biến đổi như thế nào trong giai đoạn 2011–2014?
Chất lượng nước sông Mã có xu hướng cải thiện rõ rệt qua 4 năm nghiên cứu. Từ mức trung bình trong năm 2011 với giá trị WQI dao động từ 51 đến 75 điểm, chất lượng nước tại 8 trên 10 trạm quan trắc đã nâng lên mức tốt (76–90 điểm) vào năm 2014, đáp ứng điều kiện cấp nước sinh hoạt sau xử lý thông thường.

Phương pháp phân tích nhóm CA đã phân loại các điểm quan trắc trên sông Mã ra sao?
Mô hình CA đã gom 10 điểm quan trắc thành 2 nhóm tách biệt: Nhóm 1 gồm 8 điểm từ Cầu Na Sài đến Phà Hoành có chất lượng nước đồng nhất ở mức trung bình đến tốt; Nhóm 2 gồm 2 điểm hạ lưu tại Ngã ba Bông và Cửa Hới có dấu hiệu ô nhiễm hữu cơ và vi sinh do tiếp nhận nước thải sinh hoạt và công nghiệp.

Những thông số môi trường nào đóng vai trò quyết định đến chất lượng nước sông Mã?
Phân tích thành phần chính PCA trên 17 chỉ tiêu ban đầu đã chỉ ra 9 thông số cốt lõi làm thay đổi chất lượng nước sông Mã gồm: DO, TSS, EC, TDS, COD, NH4+, NO3-, Coliform và Fe. Việc xác định này giúp tập trung nguồn lực kiểm soát chính xác các tác nhân ô nhiễm chính.

Tại sao hàm lượng Fe và vi khuẩn Coliform lại tăng cao tại vùng hạ lưu sông Mã?
Hàm lượng Fe và Coliform tăng đột biến trong các đợt quan trắc mùa mưa (tháng 5 và tháng 9) tại Ngã ba Bông và Cửa Hới do nước mưa cuốn trôi đất đá và khoáng sản từ các mỏ quặng sắt thượng nguồn, kết hợp với nước thải từ đàn lợn hơn 33.000 con tại Cẩm Thủy và khu dân cư đô thị xả trực tiếp ra sông.

Lợi ích thực tiễn của việc áp dụng mô hình thống kê đa biến trong quan trắc môi trường nước là gì?
Việc ứng dụng PCA và CA giúp tinh giản các trạm đo có chất lượng nước tương đồng và lược bớt các thông số không mang tính đặc trưng. Trong thực tế, giải pháp này giúp cơ quan chức năng tiết kiệm từ 20% đến 25% kinh phí giám sát mà vẫn bảo đảm độ tin cậy khoa học của toàn bộ hệ thống.

Kết luận

• Chất lượng nước lưu vực sông Mã đoạn chảy qua tỉnh Thanh Hóa giai đoạn 2011–2014 có xu hướng cải thiện tích cực, chỉ số WQI tăng từ mức 51–75 điểm lên mức 76–90 điểm tại 80% số trạm quan trắc.
• Phân tích nhóm CA chia 10 vị trí quan trắc thành 2 vùng rõ rệt: vùng thượng - trung lưu (8 trạm) có chất lượng nước ổn định và vùng hạ lưu (2 trạm) chịu tác động ô nhiễm cục bộ.
• Phân tích thành phần chính PCA xác lập 9 thông số then chốt quyết định chất lượng nước gồm DO, TSS, EC, TDS, COD, NH4+, NO3-, Coliform và Fe.
• Vấn đề ô nhiễm cục bộ Fe và vi khuẩn Coliform xuất hiện chủ yếu vào mùa mưa tại Ngã ba Bông và Cửa Hới do ảnh hưởng tổng hợp từ khai khoáng và nước thải sinh hoạt, chăn nuôi.
• Luận văn đóng góp khung phương pháp luận hiện đại kết hợp giữa chỉ số WQI và thống kê đa biến, mở ra hướng tiếp cận khoa học giúp tối ưu hóa mạng lưới quan trắc và quản lý bền vững tài nguyên nước lưu vực sông.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2016 đến 2020, tỉnh Thanh Hóa cần nhanh chóng triển khai các trạm quan trắc tự động tại vùng cửa sông và hoàn thiện quy chế phối hợp kiểm soát nguồn thải liên vùng. Toàn văn luận văn thạc sĩ là tài liệu tham khảo giá trị dành cho các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và kỹ sư môi trường đang tìm kiếm giải pháp quản lý chất lượng nước lưu vực sông hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHAN ĐĂNG LINH ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG MÃ ĐOẠN CHẢY QUA TỈNH THANH HÓA GIAI ĐOẠN 2011-2014 Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60.01 Người hướng dẫn khoa học: TS. Trịnh Quang Huy NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là Phan Đăng Linh, học viên cao học lớp CH22KHMTC khoá K22 (2013-2015). Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ “Đánh giá diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Mã đoạn chảy qua tỉnh Thanh Hóa giai đoạn 2011 - 2014” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn hoàn toàn trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ cho một học vị nào, phần trích dẫn tài liệu tham khảo được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Phan Đăng Linh i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong thời gian tôi học tập tại Học viện. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn tới Thầy giáo, Tiến sĩ Trịnh Quang Huy, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ dẫn tận tình cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp tại Trung tâm Quan trắc môi trường thuộc Tổng cục Môi trường đã tạo điều kiện về thời gian và cung cấp số liệu giúp tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình và những người bạn đã động viên, hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, làm việc và hoàn thành luận văn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Phan Đăng Linh ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tẳt. v Danh mục bảng.

vi Danh mục hình. vii Trích yếu luận văn. viii Thesis abstract. Tính cấp thiết của đề tài.

Mục tiêu nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mớý, ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Tổng quan tài liệu.

Tồng quan về tài nguyên nước lưu vực sông. Vấn đề môi trường tại một số lưu vực sông tại việt nam. Hiện trạng chất lượng nước LVS Nhuệ - Đáy. Lưu vực sông Cầu.

Lưu vực sông Đồng Nai. Nguyên nhân gây ô nhiễm nước mặt. Quản lý tài nguyên nước lưu vực sông. Quá trình phát triển.

Pháp luật liên quan đến quản lý chất lượng nước lưu vực sông. Tổ chức quản lý môi trường lưu vực sông. Thực hiện quy hoạch lưu vực sông. Xây dựng nguồn lực.

Sự tham gia của cộng đồng. Phương pháp phân tích thống kê đa biến. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu.

27 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Thời gian nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Thu thập và xử lý số liệu thứ cấp. Phương pháp kế thừa. Phương pháp xử lý số liệu.

Phương pháp thống kê đa biến. Kết quả nghiên cứu. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của lưu vực sông Mã đoạn chảy qua tỉnh Thanh Hóa. Điều kiện tự nhiên.

Điều kiện kinh tế - xã hội. Phân tích các áp lực tác động tới chất lượng nước lưu vực sông Mã. Gia tăng dân số và đô thị hóa. Hiện trạng sản xuất nông nghiệp.

Hiện trạng sản xuất công nghiệp, làng nghề. Hiện trạng phát triển thương mại, dịch vụ. Diễn biến chất lượng nước sông Mã đoạn chảy qua tỉnh Thanh Hóa. Đánh giá chỉ số chất lượng nước mặt (WQI).

Kết quả phân tich nhóm (CA). Kết quả phân tích thanh phân chinh (PCA). Đề xuất một số biện pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm chất lượng nước Sông Mã. Các giải pháp chung.

Các giải pháp cụ thể. Kết luận và kiến nghị. 68 Tài liệu tham khảo. 71 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC CHỮ VIẾT TẲT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt Bộ NN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn BVMT Bảo vệ môi trường CA Phân tích nhóm CCN Cụm công nghiệp HCBVTV Hóa chất bảo vệ thực vật KCN Khu công nghiệp LVS Lưu vực sông PCA Phân tích thành phần chính PTN Phòng thí nghiệm QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia TN&MT Tài nguyên và Môi trường TNN Tài nguyên nước WQI Chỉ số chất lượng nước v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC BẢNG Bảng 1.

Một số đặc trưng cơ bản của các hệ thống sông chính ở Việt Nam. Các vị trí lấy mẫu quan trắc nước lưu vực sông Mã đoạn chảy qua tỉnh Thanh Hoá. Phương pháp quan trắc hiện trường. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm.

Các mức đánh giá chất lượng nước. Các nhánh sông suối thuộc hệ thống sông Mã tại Thanh Hoá. Đặc điểm thời tiết của lưu vực. Diễn biến tổng dân số và phân bố ở các khu vực từ năm 2011 - 2014.

Giá trị sản xuất qua các năm. Các nguồn thải chính trên lưu vực sông Mã thuộc tỉnh Thanh Hoá. Kết quả tính toán chất lượng nước sông Mã năm 2011 – 2014. 53 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC HÌNH Hình 2.

Diễn biến giá trị DO trung bình trên sông Nhuệ giai đoạn 2012-2014. Diễn biến giá trị NH4+ trên sông Nhuệ. Diễn biến giá trị DO trên sông Đáy. Diễn biến giá trị BOD5 trên sông Đáy.

Diễn biến giá trị COD trên sông Đáy. Diễn biến DO trên sông Cầu từ năm 2011 đến năm 2014. Diễn biến BOD5 trên sông Cầu từ năm 2011 đến năm 2014. Diễn biến COD trên sông Cầu từ năm 2011 đến năm 2014.

Giá trị DO trên sông Sài Gòn năm 2014. Giá trị BOD5 trên sông Sài Gòn năm 2014. Giá trị COD trên sông Sài Gòn năm 2014. Bản đồ các vị trí lấy mẫu quan trắc nước sông Mã.

Diễn biến hàm lượng DO trên sông Mã giai đoạn năm 2011- 2014. Diễn biến hàm lượng TSS trên sông Mã giai đoạn năm 2011- 2014. Diễn biến hàm lượng COD trên sông Mã giai đoạn năm 2011 – 2014. Diễn biến hàm lượng BOD5 trên sông Mã giai đoạn năm 2011 – 2014.

Diễn biến hàm lượng Fe trên sông Mã giai đoạn năm 2011 – 2014. Diễn biến hàm lượng NO3- trên sông Mã giai đoạn năm 2011 – 2014. Diễn biến hàm lượng NH4+ trên sông Mã giai đoạn năm 2011 – 2014. Diễn biến hàm lượng Coliform trên sông Mã giai đoạn năm 2011 – 2014.

Biểu đồ Boxplot diễn biến WQI trên sông Mã giai đoạn năm 2011 - 2014. Phân tích nhóm (CA) chất lượng nước tại các điểm lấy mẫu trên lưu. Phân tích thành phần chính (PCA) chất lượng nước tại các điểm lấy mẫu trên lưu. 62 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm xác định các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng nước lưu vực sông Mã đoạn chảy qua tỉnh Thanh Hóa giai đoạn 2011 - 2014; đánh giá diễn biến chất lượng nước và từ đó có thể đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm chất lượng nước.

Luận án đã xử lý số liệu và tính toán chỉ số WQI và sử dụng phương pháp thống kê đa biến là Phân tích nhóm cluster (CA) và Phân tích thành phần chính (FA/PCA) để đánh giá chất lượng nước. Kết quả tính toán WQI đã cho thấy chất lượng nước lưu vực sông Mã đã dần dần được cải thiện qua từng năm. Kết quả phân tích nhóm CA đã xác lập và phân chia các điểm quan trắc thành 2 nhóm: nhóm 1 có đặc trưng chất lượng nước trung bình bắt đầu từ Cầu Na Sài đến Phà Hoành, nhóm 2 đặc trưng chất lượng nước có dấu hiệu bị ô nhiễm tại 2 điểm cuối là Cửa Hới và Ngã ba Bông. Kết quả phân tích thành phần chính PCA đã chỉ ra 9 thông số làm thay đổi chất lượng nước là DO, TSS, EC, TDS, COD, NH4+, NO3-, Coliform và Fe.

viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] THESIS ABSTRACT The purposes of research of the thesis are to determine the factors affect to water quality for a segment of Ma river basin’s flowing through Thanh Hoa province in 2011 to 2014; assessment on the changes of water quality and thus can propose solutions in order to reduce pollution of water quality. The thesis has processed the data and calculated the water quality index (WQI) and using multivariate statistical method are Cluster Analysis (CA) and Principal Component Analysis (PCA) to assess water quality. The result of calculate WQI has shown that water quality of Ma River basin has gradually improved over the years. CA has established and splited monitoring points into 2 groups: group 1 with average water quality from Na Sai Bridge to Hoanh Ferry terminal, group 2 has signs of contamination from Bong Turning point to Hoi Estuary.

PCA has showed 9 parameters has affected to water quality are: Dissolved Oxygen (DO), Total Suspended Solid (TSS), Electric Conductivity (EC), Total Dissolved Solid (TDS), Chemical Oxygen Demand (COD), Amoni (NH4+), Nitrat (NO3-), Coliform and Iron (Fe). Ma river basin, water quality, WQI, CA, PCA, Thanh Hoa province. ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Quản lý lưu vực sông là hoạt động đã được diễn ra ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam trong nửa cuối thế kỷ 20 và phát triển mạnh trong vài thập kỷ gần đây, nhằm đối phó với những thách thức về sự khan hiếm nước, sự gia tăng tình trạng ô nhiễm và suy thoái các nguồn tài nguyên và môi trường của các lưu vực sông.

Ngày 02/12/2003, Thủ tướng Chính phủ có Quyết định số 256/2003/QĐ- TTg về việc phê duyệt Chiến lược Bảo vệ Môi trường đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020. Một trong những nội dung cơ bản về bảo vệ môi trường của Chiến lược là bảo vệ và khai thác bền vững các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là tài nguyên nước của các lưu vực sông. Theo Quyết định 1989/QĐ-TTg ban hành ngày 1/11/2010 về việc ban hành danh mục các LVS liên tỉnh, LVS Mã là LVS có diện tích lớn thứ 4 với diện tích toàn lưu vực là 28.400 km2, lưu lượng nước trung bình năm là 52,6 m3/s.