MỞ ĐẦU Theo UNICEF, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nƣớc đang diễn ra ở khắp nơi trên thế giới đặc biệt là các nƣớc phát triển, khi chất lƣợng nƣớc mặt tại các sông, suối, ao hồ thƣờng bị tác động và biến đổi bởi các hoạt động của con ngƣời. Năm 2016, tổ chức môi trƣờng thế giới đã báo động Việt Nam là một trong những quốc gia có lƣợng rác thải đổ ra biển nhiều nhất trên thế giới. Hiện tƣợng xả thải trực tiếp ra hồ, sông, suối trở nên nghiêm trọng đặc biệt là những khu vực có làng nghề, khu chế xuất, khu công nghiệp và Bắc Ninh là một ví dụ điển hình. Bắc Ninh là tỉnh có nhiều khu công nghiệp và làng nghề với vị trí thuận lợi về giao thông đƣờng bộ và đƣờng không.
Các tuyến đƣờng huyết mạch: Quốc lộ 1A, 1, quốc lộ 18, quốc lộ 38, đƣờng sắt Hà Nội - Lạng Sơn, Hà Nội - Quảng Ninh nối liền tỉnh Bắc Ninh với các trung tâm kinh tế, văn hóa và thƣơng mại của khu vực phía Bắc Việt Nam, với cảng hàng không quốc tế Nội Bài. Nhờ vị trí địa lý thuận lợi cùng với các cơ chế và giải pháp phát triển kinh tế hợp lý, tỉnh Bắc Ninh đã, đang khai thác các tiềm năng hiện có để trở thành một trung tâm kinh tế - văn hóa phụ trợ, một vệ tinh quan trọng cho Hà Nội và là một điểm nhấn trong tam giác kinh tế trọng điểm Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. Bên cạnh mặt tích cực của việc phát triển nhanh về kinh tế thì vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đặc biệt là môi trƣờng nƣớc mặt ở Bắc Ninh cũng là một vấn lớn gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới chất lƣợng sống của ngƣời dân. Trong những năm qua việc đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh dựa vào việc phân tích các thông số riêng biệt, so sánh với giá trị giới hạn đƣợc quyết định trong các tiêu chuẩn trong và ngoài nƣớc, điều này chƣa phản ánh đƣợc chất lƣợng nƣớc mặt tổng thể, đồng thời cũng không thấy đƣợc sự phân bố chất lƣợng nƣớc mặt cho toàn thủy vực.
Để khắc phục nhƣợc điểm trên, cần có một nghiên cứu đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt tại Bắc Ninh một cách tổng thể về các chỉ tiêu lý – hóa – sinh của nguồn nƣớc mặt và đƣợc đánh giá theo thang điểm thống nhất. Và nghiên cứu này phải có tính khái quát cao để mô tả diễn biến chất lƣợng nƣớc mặt theo không gian và thời gian, là nguồn thông tin hữu ích cho các nhà quản lý và cộng đồng để thực hiện giám sát, ra quyết định khai thác, bảo vệ hay cải thiện nguồn nƣớc mặt kịp 2 thời. Xuất phát từ ý nghĩa đó, đề tài “Ứng dụng GIS đánh giá phân bố chất lượng nước mặt” đƣợc chọn thực hiện. Mục tiêu đề tài - Ứng dụng đƣợc công nghệ GIS trong đánh giá phân bố chất lƣợng nƣớc mặt tại TP.
Bắc Ninh và các huyện lân cận. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về GIS; - Nghiên cứu tổng quan vê nƣớc mặt, tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc mặt; - Nghiên cứu về phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt; - Đánh giá phân bố chất lƣợng nƣớc mặt tại thành phố Bắc Ninh và một số huyện lân cận. Phương pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp thu thập, thống kê, xử lý các thông tin và tài liệu liên quan; - Phƣơng pháp phân tích, tổng hợp: Sử dụng các phƣơng tiện và các công cụ tiện ích, phân tích, tổng hợp các tƣ liệu, đánh giá khách quan các yếu tố để đƣa ra kết luận làm cơ sở giải quyết các vấn đề đặt ra; - Ứng dụng Tin học: Sử dụng phần mềm GIS, Microstation V8i và các phần mềm phụ trợ trong việc đánh giá chất lƣợng nƣớc. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ĐÁNH GIÁ VỀ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT 1.
Khái quát về nƣớc mặt 1. Khái niệm về nước mặt Nƣớc mặt là nƣớc tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo [1] và là nƣớc phân bố trên mặt đất, nƣớc trong sông, suối, ao hồ, đầm lầy. Các yếu tố về điều kiện khí hậu và các hoạt động của con ngƣời tác động mạnh mẽ làm thay đổi thành phần hóa lý của nƣớc mặt, tuy nhiên thì nƣớc mặt cũng phục hồi nhanh ở những vùng thƣờng có mƣa. Thông thƣờng việc đánh giá tài nguyên nƣớc dựa vào lƣợng, chất, động thái.
- Lƣợng là đặc trƣng biểu thị mức độ phong phú của tài nguyên nƣớc trên lƣu vực, lãnh thổ. - Chất bao gồm các đặc trƣng về hàm lƣợng các hòa tan hoặc không hòa tan trong nƣớc (có lợi hoặc có hại theo tiêu chuẩn của đối tƣợng sử dụng). - Động thái của nƣớc đƣợc đánh giá bởi sự thay đổi của các đặc trƣng dòng chảy theo thời gian, sự thay đổi giữa các khu vực chứa nƣớc, sự chuyển động nƣớc dƣới đất, các quá trình trao đổi chất hòa tan, truyền mặn,… 1. Đặc điểm tài nguyên nước mặt Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, mặc dù lƣợng mƣa trung bình nhiều năm trên toàn lãnh thổ vào khoảng 1940 mm/năm nhƣng do ảnh hƣởng của địa hình đồi núi, lƣợng mƣa phân bố không đều trên cả nƣớc và biến đổi mạnh theo thời gian đã và đang tác động lớn đến trữ lƣợng và phân bố tài nguyên nƣớc.
Ở nƣớc ta có hơn 2360 con sông có chiều dài từ 10 km trở lên, trong đó có 109 sông chính. Toàn quốc có 16 LVS với diện tích lƣu vực lớn hơn 2500 km2, 10/16 lƣu vực có diện tích trên 10 000 km2. Tổng diện tích các LVS trên cả nƣớc lên đến trên 1 167 000 km2, trong đó, phần lƣu vực nằm ngoài diện tích lãnh thổ nƣớc ta chiếm đến 72%. Do vị trí địa lý, đặc điểm điều kiện tự nhiên có tính đặc thù nên khoảng 60% lƣợng nƣớc của cả nƣớc tập trung ở LVS Mê Công, sau đó là LVS Hồng - Thái Bình chiếm 16%, hệ thống sông Đồng Nai chiếm khoảng 4%, các LVS lớn khác, 4 tổng lƣợng nƣớc chỉ chiếm phần nhỏ còn lại đƣợc thể hiện tại hình 1.
Tổng lƣợng nƣớc mặt của nƣớc ta phân bố không đều giữa các mùa một phần là do lƣợng mƣa phân bố không đồng đều cả về thời gian và không gian, gây nên lũ lụt thƣờng xuyên và khô hạn trong thời gian dài. Lƣợng mƣa thay đổi theo mùa và thời điểm mùa mƣa, mùa khô ở các vùng là khác nhau. Ở miền Bắc, mùa khô bắt đầu vào tháng 11 và tháng 12, ở miền Trung và miền Nam mùa khô bắt đầu muộn hơn, vào tháng 01. Mùa khô ở nƣớc ta kéo dài từ 6 đến 9 tháng và khắc nghiệt, lƣợng nƣớc trong thời gian này chỉ bằng khoảng 20 - 30% lƣợng nƣớc của cả năm.
Vào thời điểm này, khoảng một nửa trong số 15 LVS chính bị thiếu nƣớc - bất thƣờng hoặc cục bộ. Tổng lƣợng nƣớc mặt của các LVS trên lãnh thổ Việt Nam khoảng 830 - 840 tỷ m3 /năm, nhƣng chỉ có khoảng 310 - 315 tỷ m3 (37%) là nƣớc nội sinh, còn 520 - 525 tỷ m3 (63%) là nƣớc chảy từ các nƣớc láng giềng vào lãnh thổ Việt Nam. Chẳng hạn, ở LVS Hồng nguồn nƣớc ngoại lai chiếm 50% tổng khối lƣợng nƣớc bề mặt. Còn ở LVS Mê Công có đến 90% tổng khối lƣợng nƣớc bề mặt có nguồn gốc ngoại lai [2].
Một số đặc trƣng cơ bản của các hệ thống sông chính ở Việt Nam [2] 5 Hình 1. Tỷ lệ phân bố tài nguyên nƣớc theo các LVS [2] 1. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc mặt trên thế giới và Việt Nam 1. Hiện trạng môi trường nước mặt trên thế giới Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nƣớc mặt đang ngày càng trở nên nghiêm trọng, đặc biệt tại các lƣu vực sông và các sông nhỏ, kênh rạch trong nội thành, nội thị.
Trung bình mỗi ngày trên trái đất có khoảng 02 triệu tấn chất thải sinh hoạt đổ ra sông hồ và biển cả, 70% lƣợng chất thải công nghiệp không qua xử lý bị trực tiếp đổ vào các nguồn nƣớc tại các quốc gia đang phát triển. Trên thế giới có khoảng 1400 triệu km3 nƣớc, trong đó nƣớc mặn chiếm 97%, nƣớc ngọt 3% tuy nhiên chỉ có 10 triệu km3 nƣớc ngọt có thể sử dụng đƣợc, phần còn lại là nƣớc đóng băng [2]. Thế giới hiện nay tỉ lệ sử dụng nƣớc đƣợc nghiên cứu tại [2]: - 69% sử dụng cho nông nghiệp; - 23% sử dụng cho công nghiệp; - 8% sử dụng cho đời sống và đô thị. Theo ƣớc tính, những khu vực đất bị hạn hán chiếm 31% tổng diện tích đất liền trên toàn thế giới, trong đó bao gồm 40% đất đai là sa mạc, việc khan hiêm nƣớc ở khu vực này là điều không thể tránh khỏi.
Tuy nhiên, điều đáng báo động là có đến 50 nƣớc, nghĩa là 750 triệu dân đƣợc cung cấp nƣớc dƣới mức 1700 m3 (1 ngƣời/1 năm) thấp hơn rất nhiều so với mức sử dụng nƣớc bình quân trên mỗi đầu ngƣời 6 vào khoảng 2000 m3, tình trạng thiếu nƣớc sẽ trở nên trầm trọng hơn tại Châu Phi, Trung Quốc và Ấn Độ. Ô nhiễm nƣớc đang là 'vấn nạn' lớn trên toàn cầu. Một trong những thủ phạm lớn nhất ở các nƣớc phát triển đó là thuốc trừ sâu và các hóa chất sử dụng thƣờng xuyên trong nông nghiệp. Chúng gây tích tụ nitrat trong nƣớc mặt, gây ra sự nở hoa tảo độc, làm ô nhiễm môi trƣờng nƣớc.
Thêm vào đó là quá trình sản xuất từ các nhà máy, xí nghiệp cũng là một nguyên nhân lớn gây ô nhiễm nguồn nƣớc. Hàng năm các khu công nghiệp, cụm công nghiệp, nhà máy,. đã thải ra môi trƣờng hàng loạt các chất thải độc hại gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nƣớc. Dƣới đây là hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc tại một số quốc gia trên thế giới: - Ở Trung Quốc Sông Hoàng Hà đƣợc biết đến nhƣ là con sông bị ô nhiễm nặng nề ở Trung Quốc, theo số liệu nghiên cứu năm 2007 chỉ có 16% mẫu nƣớc xét nghiệm đạt mức cho phép sử dụng theo thang tiêu chuẩn cho phép của chƣơng trình môi trƣờng Liên Hợp Quốc.
Điều nguy hại hơn là có tới 70% lƣợng chất thải từ sông Hoàng Hà là xuất phát từ các nhà máy công nghiệp (theo thống kê trong số 20 000 nhà máy hóa dầu toàn quốc, có đến 4000 nhà máy nằm ven sông Hoàng Hà), 23% là chất thải sinh hoạt và 6.4% từ các nguồn thải khác [3].
