Tổng quan nghiên cứu

Khu vực duyên hải đồng bằng Bắc Bộ sở hữu chiều dài bờ biển 179 km trải rộng qua 4 tỉnh, thành phố gồm Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình. Hàng năm, hệ thống sông ngòi tại đây tiếp nhận hơn 134,5 tỷ m3 nước từ thượng nguồn đổ ra biển Đông qua các cửa sông chính. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hóa, đô thị hóa và nuôi trồng thủy sản đang tạo áp lực gay gắt lên môi trường nước mặt tại ba cửa sông huyết mạch: Văn Úc, Ba Lạt và Cửa Đáy. Việc khai thác tài nguyên tự phát cùng với nguồn nước thải chưa qua xử lý triệt để đã làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng nguồn nước và đe dọa các hệ sinh thái ven bờ.

Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng nước mặt tại ba cửa sông Văn Úc, Ba Lạt, Cửa Đáy; đồng thời phân tích các nguồn phát thải chính từ lục địa và hoạt động kinh tế ven biển. Trên cơ sở đó, đề tài xây dựng hệ thống giải pháp đồng bộ nhằm giảm thiểu ô nhiễm và nâng cao hiệu quả quản trị tài nguyên nước.

Phạm vi nghiên cứu bao quát 6 huyện ven biển gồm Kiến Thụy, Tiên Lãng, Thái Thụy, Tiền Hải, Giao Thủy và Kim Sơn trong giai đoạn từ tháng 5/2016 đến tháng 8/2017. Kết quả nghiên cứu cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm gồm 90 mẫu nước mặt và 90 phiếu điều tra cộng đồng. Đây là nguồn cơ sở khoa học quan trọng phục vụ quản lý môi trường đới bờ, góp phần bảo tồn đa dạng sinh học tại Vườn quốc gia Xuân Thủy với diện tích 12.000 ha và Khu Dự trữ Sinh quyển Châu thổ Sông Hồng được UNESCO công nhận từ năm 2004.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết tương tác động lực sông - biển của Xamoilov kết hợp với mô hình thủy văn phân tầng dòng chảy của Mikhailov và Simonov. Khung lý thuyết này phân tích cơ chế xáo trộn giữa khối nước ngọt lục địa và khối nước mặn ven biển, làm sáng tỏ quá trình biến đổi thủy hóa cũng như sự vận chuyển, lắng đọng bồi tích tại vùng cửa sông châu thổ diện tích 17.000 km2 của đồng bằng sông Hồng.

Bên cạnh đó, đề tài tích hợp lý thuyết Quản lý tổng hợp đới bờ (ICZM) theo định hướng của Luật Tài nguyên nước năm 2012 và Luật Tài nguyên, môi trường biển và hải đảo năm 2016. Các khái niệm trọng tâm được chuẩn hóa bao gồm: lưu vực sông liên tỉnh tiếp nhận lưu lượng 134,5 tỷ m3/năm, thủy vực ven bờ dạng phễu và dạng châu thổ, nhu cầu oxy sinh học (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), oxy hòa tan (DO) và tổng chất rắn lơ lửng (TSS).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được kết hợp chặt chẽ giữa dữ liệu thứ cấp và dữ liệu sơ cấp thực địa. Quá trình quan trắc thu thập mẫu nước mặt diễn ra theo 2 giai đoạn: đợt 1 vào mùa mưa (tháng 8 đến tháng 9/2016) và đợt 2 vào mùa khô (tháng 3 đến tháng 4/2017).

Quy mô khảo sát bao gồm 90 mẫu nước mặt, phân bổ đều 15 mẫu cho mỗi cửa sông trong từng mùa khảo sát (15 mẫu x 3 cửa sông x 2 mùa). Vị trí lấy mẫu được xác định dựa trên QCVN 47:2012/BTNMT về quan trắc thủy văn, kết hợp phương pháp lấy mẫu hỗn hợp theo chuẩn TCVN 6663-6:2008. Song song với đó, tác giả tiến hành điều tra xã hội học với 90 phiếu khảo sát ý kiến người dân (30 phiếu trên mỗi lưu vực cửa sông) nhằm đánh giá nhận thức cộng đồng.

Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm được lựa chọn nghiêm ngặt theo Tiêu chuẩn Việt Nam và quy chuẩn APHA quốc tế (pH theo TCVN 6492-2011, DO theo TCVN 6001-1:2008, BOD5 theo phương pháp pha loãng, COD theo APHA 5220D, Coliform theo TCVN 6202-2008). Toàn bộ dữ liệu được đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT để bảo đảm tính chuẩn xác và khách quan.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Chất lượng nước mặt tại ba cửa sông có sự phân hóa rõ rệt theo thời gian và không gian. Nồng độ các chất ô nhiễm trong mùa khô luôn cao hơn mùa mưa. Xét theo không gian, chỉ số pH và DO tăng dần từ phía trong cửa sông ra ngoài biển, trong khi nồng độ COD, BOD, sắt tổng số (Fe) và dầu mỡ khoáng giảm dần theo chiều dòng chảy ra khơi.

Tại cửa Ba Lạt, hàm lượng sắt tổng số trong nước ở mức rất cao, vượt ngưỡng cho phép nhiều lần. Giá trị cực đại đo được trong mùa khô đạt 2,83 mg/L và nồng độ thấp nhất trong mùa mưa là 0,79 mg/L. Chỉ số COD tại đây cũng ở mức cao, dao động từ 3,19 đến 3,41 mg/L.

Tại cửa Văn Úc, nồng độ pH có xu hướng thấp hơn quy chuẩn cho phép đối với mục đích nuôi trồng thủy sản. Mẫu nước mùa khô cho thấy hiện tượng ô nhiễm sắt cục bộ với giá trị cao nhất đạt 0,43 mg/L. Các chỉ tiêu TSS, Coliform và dầu mỡ khoáng có xu hướng tăng nhẹ.

Tại Cửa Đáy, biên độ dao động của các chỉ tiêu hóa lý giữa hai mùa nhỏ hơn so với hai cửa sông còn lại. Mặc dù phần lớn thông số nằm trong ngưỡng giới hạn của QCVN 08-MT:2015/BTNMT, các chỉ tiêu COD và Fe ở một số mẫu vẫn vượt tiêu chuẩn an toàn cho thủy sản.

Thảo luận kết quả

Các phát hiện thực địa có thể được mô hình hóa trực quan thông qua bảng đối sánh chất lượng nước 2 mùa và biểu đồ phân bố không gian. Biểu đồ cột biểu diễn nồng độ Fe và COD làm nổi bật sự chênh lệch giữa mùa khô và mùa mưa tại Ba Lạt, trong khi biểu đồ đường thể hiện sự gia tăng ổn định của oxy hòa tan DO từ 4,5 mg/L lên trên 6,0 mg/L khi tiến dần ra biển khơi.

Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm kim loại và hữu cơ là do lưu lượng dòng chảy mùa khô giảm mạnh, kết hợp với hiện tượng xâm nhập mặn lấn sâu từ 15 đến 35 km (sông Văn Úc 25 - 35 km, sông Hồng 20 - 23 km, sông Đáy 15 - 17 km). Sự suy giảm lưu lượng nước ngọt làm hạn chế khả năng tự làm sạch của sông, trong khi các nguồn thải từ nuôi trồng thủy sản, rác thải sinh hoạt và khai thác cát tiếp tục xả trực tiếp ra hạ lưu.

So với các tài liệu công bố giai đoạn trước năm 2015 của các nhà khoa học Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam ghi nhận nồng độ Fe tại Văn Úc là 0,32 mg/L và Ba Lạt là 0,22 mg/L, kết quả năm 2017 cho thấy mức độ tích tụ sắt và chất hữu cơ đang có xu hướng gia tăng, đòi hỏi những biện pháp kiểm soát nguồn thải tức thì.

Đề xuất và khuyến nghị

Kiểm soát chặt chẽ các nguồn thải lục địa thông qua việc ban hành quy chế phối hợp quản lý môi trường liên tỉnh giữa Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình dưới sự giám sát của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Mục tiêu cắt giảm 25% đến 30% tải lượng chất ô nhiễm hữu cơ xả ra sông trước năm 2025.

Xây dựng và nâng cấp hệ thống hạ tầng xử lý nước thải tập trung tại 100% các cụm công nghiệp và làng nghề ven sông trước năm 2030. Đơn vị vận hành cần kiểm soát chỉ số Fe dưới mức 0,5 mg/L và COD dưới 15 mg/L theo chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT trước khi xả ra môi trường tự nhiên.

Tái thiết lập vùng đệm sinh thái tự nhiên bằng cách trồng mới và phục hồi 500 ha rừng ngập mặn tại các khu vực bãi bồi Cồn Vành, Cồn Đen và Cồn Lu thuộc Vườn quốc gia Xuân Thủy trong giai đoạn 2022-2027 nhằm tăng cường khả năng lọc sinh học và cố định kim loại nặng.

Tổ chức tuyên truyền và tập huấn kỹ thuật cho hơn 90% hộ gia đình nuôi trồng thủy sản tại 6 huyện ven biển. Khuyến khích ứng dụng công nghệ vi sinh, hạn chế xả bùn thải đáy ao chưa qua lắng lọc, cắt giảm 40% lượng hóa chất bảo vệ thực vật dư thừa trôi ra lưu vực cửa sông đến năm 2026.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cơ quan quản lý nhà nước như Sở Tài nguyên và Môi trường, Chi cục Bảo vệ Môi trường tại 4 tỉnh duyên hải có thể sử dụng hệ thống 90 điểm tọa độ quan trắc và số liệu tải lượng ô nhiễm để hoạch định chính sách phân vùng chức năng nguồn nước và cấp phép xả thải.

Ban quản lý các khu bảo tồn thiên nhiên, đặc biệt là Vườn quốc gia Xuân Thủy diện tích 12.000 ha, có thể tham khảo dữ liệu về biến động chỉ số COD, BOD và sắt tổng số để xây dựng kịch bản ứng phó với ô nhiễm nước mặt và bảo vệ các bãi ăn của chim di cư.

Các tổ chức, hợp tác xã và hộ nuôi trồng thủy sản ven biển có thể ứng dụng số liệu về ranh giới mặn (25 - 35 km trên sông Văn Úc) và nồng độ pH theo mùa để thiết lập lịch lấy nước an toàn, giảm thiểu rủi ro dịch bệnh cho hơn 10.000 ha đầm nuôi tôm cá.

Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên Nước có thể khai thác phương pháp luận kết hợp giữa lấy mẫu hỗn hợp tiêu chuẩn TCVN với 90 phiếu khảo sát xã hội học làm tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu liên ngành.

Câu hỏi thường gặp

Chất lượng nước mặt tại 3 cửa sông biến động theo mùa như thế nào? Chất lượng nước suy giảm rõ rệt vào mùa khô khi dòng chảy ngọt từ thượng nguồn xuống thấp. Hàm lượng các chất ô nhiễm như Fe, COD và BOD tăng cao trong mùa khô và giảm đi vào mùa mưa nhờ lượng mưa lớn từ 1520 đến 1850 mm/năm pha loãng.

Thông số môi trường nào ghi nhận mức độ vượt chuẩn cao nhất? Hàm lượng sắt tổng số (Fe) là chỉ tiêu ô nhiễm nghiêm trọng nhất. Tại cửa sông Ba Lạt, nồng độ Fe trong mùa khô đo được lên tới 2,83 mg/L, vượt nhiều lần ngưỡng an toàn cho phép của quy chuẩn quốc gia đối với đời sống thủy sinh.

Phạm vi xâm nhập mặn sâu nhất diễn ra tại cửa sông nào? Sông Văn Úc có phạm vi xâm nhập mặn sâu nhất, thâm nhập từ 25 đến 35 km vào nội địa trong những đợt triều cường mùa khô. Trong khi đó, ranh giới mặn trên sông Hồng dao động từ 20 đến 23 km và sông Đáy từ 15 đến 17 km.

Nguồn phát thải nào tác động mạnh nhất đến chất lượng nước vùng ven biển? Hoạt động nuôi trồng thủy sản thâm canh xả nước thải đáy ao, kết hợp với chất thải sinh hoạt từ 6 huyện ven biển và hoạt động khai thác cát lòng sông là những nguyên nhân chính làm gia tăng độ đục TSS và tải lượng hữu cơ COD (3,19 - 3,41 mg/L).

Quy chuẩn kỹ thuật nào được áp dụng làm căn cứ đánh giá? Đề tài áp dụng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT để đối sánh, đồng thời tuân thủ quy trình lấy mẫu hỗn hợp TCVN 6663-6:2008 và quan trắc thủy văn QCVN 47:2012/BTNMT nhằm đảm bảo độ tin cậy khoa học của 90 mẫu phân tích.

Kết luận

  • Đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng nước mặt tại 3 cửa sông lớn Văn Úc, Ba Lạt và Cửa Đáy trên dải bờ biển dài 179 km.
  • Làm rõ quy luật biến động môi trường theo mùa với nồng độ chất ô nhiễm tăng cao vào mùa khô do lưu lượng dòng chảy suy giảm.
  • Xác định điểm nóng ô nhiễm sắt tổng số tại Ba Lạt với nồng độ cực đại 2,83 mg/L và tình trạng COD cao dao động 3,19 - 3,41 mg/L.
  • Thu thập và phân tích đồng bộ bộ dữ liệu chuẩn hóa gồm 90 mẫu nước mặt và 90 phiếu điều tra nhận thức cộng đồng ven bờ.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp liên vùng toàn diện từ công trình, phục hồi 500 ha rừng ngập mặn đến nâng cao nhận thức cộng đồng giai đoạn 2022-2030.

Luận văn đóng góp nguồn dữ liệu thực chứng giá trị cho công tác quy hoạch phát triển bền vững đới bờ đồng bằng sông Hồng. Đến năm 2026, các cơ quan hữu quan cần tiếp tục mở rộng mô hình quan trắc tự động kết hợp công nghệ viễn thám GIS để theo dõi liên tục chất lượng nước. Độc giả và các nhà nghiên cứu quan tâm có thể tra cứu toàn văn luận văn tại Thư viện Học viện Nông nghiệp Việt Nam để tiếp cận chi tiết các kết quả phân tích chuyên sâu.