Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Quảng Ninh sở hữu vị trí địa chính trị và kinh tế đặc biệt quan trọng tại vùng Đông Bắc Việt Nam, với diện tích đất tự nhiên trên 609.000 ha, đường biên giới đất liền giáp Trung Quốc dài 112 km và bờ biển trải dài 250 km. Dân số toàn tỉnh đạt khoảng 1.172,5 nghìn người, trong đó tỷ lệ dân số đô thị chiếm tới 53,9%. Tốc độ phát triển kinh tế nhanh với cơ cấu công nghiệp - xây dựng chiếm 56,9% GDP và sản lượng khai thác than đạt 44 triệu tấn mỗi năm đã tạo ra áp lực khổng lồ lên hệ sinh thái môi trường, đặc biệt là nguồn tài nguyên nước mặt.

Tổng trữ lượng nước mặt toàn tỉnh ước tính đạt 7,26 tỷ m3 mỗi năm, tuy nhiên tổng khối lượng khai thác đã lên tới 3.669,86 triệu m3/năm. Trong đó, nhu cầu sử dụng nước phục vụ sản xuất công nghiệp chiếm tỷ trọng áp đảo với 88,4% (tương đương 3.243,04 triệu m3/năm), trong khi sản xuất nông nghiệp chiếm 10,5% và sinh hoạt, du lịch chỉ chiếm khoảng 1,1%. Sự phân bố tài nguyên nước không đều giữa các mùa và áp lực xả thải từ hoạt động khai khoáng, công nghiệp nhiệt điện, cảng biển và sinh hoạt đô thị đang đe dọa nghiêm trọng đến an ninh nguồn nước.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá thực trạng chất lượng môi trường nước mặt, phân tích xu thế biến động hóa lý và xác định các nguồn phát thải chính tại 13 huyện, thị xã, thành phố trong giai đoạn 2011-2014. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học định lượng, phục vụ hoạch định chính sách phân bổ nguồn nước hợp lý và bảo vệ bền vững các lưu vực sông trước tốc độ đô thị hóa nhanh chóng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng phương pháp tiếp cận hệ sinh thái theo khung hướng dẫn 5 bước của Gill Shepherd, xem con người và các hoạt động kinh tế là trung tâm tương tác của lưu vực thủy văn. Mô hình này cho phép phân tích mối quan hệ đa chiều giữa cấu trúc hệ sinh thái sông hồ với các áp lực từ quá trình khai khoáng và thâm canh nông nghiệp. Đồng thời, lý thuyết quản lý tài nguyên thiên nhiên dựa vào cộng đồng (CBNRM) được kết hợp để làm rõ vai trò, quyền hạn và trách nhiệm của các bên liên quan trong việc kiểm soát xả thải.

Các khái niệm chuyên ngành nền tảng được chuẩn hóa theo Luật Tài nguyên nước năm 2012 và hệ thống tiêu chuẩn quốc gia. Trong đó, nước mặt được định nghĩa là nguồn nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo. Hiện tượng ô nhiễm nước được lượng hóa thông qua các chỉ số tiêu thụ oxy như nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), oxy hòa tan (DO) và các kim loại nặng độc hại như chì (Pb), asen (As), cadmi (Cd), thủy ngân (Hg). Tình trạng phú dưỡng hóa cũng được xem xét thông qua sự tích tụ các hợp chất nitơ và photpho trong các thủy vực nội địa.

Phương pháp nghiên cứu

Mạng lưới khảo sát thực địa được thiết lập gồm 28 điểm quan trắc đại diện trên địa bàn 13 đơn vị hành chính của tỉnh Quảng Ninh, bao gồm 17 điểm quan trắc trên các sông, suối chính và 8 điểm quan trắc tại các hồ, đập trọng điểm. Phương pháp chọn mẫu tuân thủ nghiêm ngặt Thông tư 29/2011/TT-BTNMT, các tiêu chuẩn TCVN 5992-1995, TCVN 5994:1995, TCVN 5996:1995 và Quyết định số 3108/QĐ-UBND của Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Ninh.

Tại mỗi vị trí khảo sát, mẫu nước được lấy tích hợp ở 3 tầng độ sâu gồm: tầng mặt cách mặt nước 50 cm, tầng giữa và tầng đáy, sau đó trộn đều thành một mẫu đại diện duy nhất. Tần suất thu mẫu được tiến hành định kỳ 4 lần trong năm theo 4 quý để phản ánh đầy đủ biến động thủy văn theo mùa mưa và mùa khô.

Các chỉ tiêu hóa lý tại hiện trường như pH và DO được đo trực tiếp bằng máy đo điện hóa cầm tay chuyên dụng Starter 3000 và theo TCVN 7325:2004. Trong phòng thí nghiệm, chỉ số COD được xác định bằng phương pháp chuẩn độ pemanganat (TCVN 4565-88), BOD5 phân tích theo phương pháp pha loãng và cấy vi sinh (TCVN 6001:2008), hàm lượng dầu mỡ phân tích bằng quang phổ huỳnh quang UV trên thiết bị TD 3100, và kim loại nặng được định lượng chính xác bằng hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS kết hợp ICP-MS. Dữ liệu phân tích được đối chiếu chi tiết với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT theo các cột giới hạn A2 và B1.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích số liệu quan trắc năm 2013 chỉ ra sự phân hóa chất lượng nước sâu sắc theo vị trí địa lý và các loại hình kinh tế tập trung:

Thứ nhất, khu vực sông ngòi phía Tây chịu ô nhiễm nghiêm trọng nhất bởi hoạt động khai thác than và công nghiệp nặng. Điển hình tại sông Mông Dương, do tiếp nhận nước thải mỏ từ các công ty than Đông Bắc và Khe Chàm, giá trị pH giảm xuống 5,95, nồng độ DO chỉ đạt 4,95 mg/l, trong khi COD lên tới 60,2 mg/l và BOD5 đạt 39,43 mg/l. Hàm lượng TSS tại đây đạt mức kỷ lục 333 mg/l, vượt quy chuẩn B1 hơn 6,6 lần. Kim loại nặng chì (Pb) ghi nhận mức 0,0675 mg/l, vượt giới hạn B1 khoảng 1,35 lần. Tại suối Moong Cọc 6, hàm lượng TSS đạt 227 mg/l, vượt quy chuẩn A2 từ 5,7 đến 8,8 lần qua các đợt đo. Suối Lộ Phong có TSS đạt 141 mg/l (vượt chuẩn A2 4,7 lần) và hàm lượng dầu mỡ vượt giới hạn A2 tới 5,15 lần (0,103 mg/l).

Thứ hai, các thủy vực phía Đông chịu ảnh hưởng lớn từ hoạt động giao thương biên giới, cảng bốc xếp và canh tác nông nghiệp. Nước sông Ka Long tại Móng Cái bị ô nhiễm dầu mỡ và chất lơ lửng rất cao, với hàm lượng TSS đạt 61 mg/l (vượt 2,03 lần mức A2 và 1,22 lần mức B1), tổng dầu mỡ đạt 0,183 mg/l (vượt 9,15 lần mức A2 và 1,83 lần mức B1), và nồng độ Pb đạt 0,0353 mg/l (vượt 1,76 lần mức A2). Sông Đầm Hà ghi nhận BOD5 lên tới 18,86 mg/l (vượt 1,26 lần mức B1) và tổng dầu mỡ đạt 0,035 mg/l (vượt 1,75 lần mức A2) do tiếp nhận dòng rửa trôi phân bón và chất thải sinh hoạt nông thôn.

Thứ ba, chất lượng nước tại đa số các hồ chứa tự nhiên và nhân tạo như hồ Yên Lập (dung tích 118,12 triệu m3), đập Cao Vân và hồ Tràng Vinh duy trì ở mức tương đối tốt, đạt tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt loại A2. Tuy nhiên, hồ Nội Hoàng tại Đông Triều bị suy thoái nghiêm trọng do nằm sát chân bãi thải than và tuyến đường vận tải khoáng sản. Nước hồ bị axit hóa nặng nề với độ pH trung bình chỉ đạt 3,70 (dao động trong khoảng 3,4 đến 4,5), hàm lượng Pb đạt 0,02815 mg/l (vượt chuẩn A2 1,41 lần) và dầu mỡ đạt 0,02275 mg/l.

Thứ tư, nguồn nước mặt có sự chênh lệch lớn về lượng dòng chảy đầu người giữa các lưu vực. Khu vực Phố Cũ đạt 54.043 m3/người/năm, trong khi khu vực Quảng Yên chỉ đạt 1.504 m3/người/năm, đặt địa phương này vào tình trạng thiếu nước cục bộ trầm trọng.

Thảo luận kết quả

Diễn biến chất lượng nước mặt có thể được trực quan hóa rõ ràng qua biểu đồ cột so sánh nồng độ TSS giữa mùa mưa và mùa khô tại 17 trạm sông suối, kết hợp với đồ thị đường thể hiện sự suy giảm pH nghiêm trọng tại hồ Nội Hoàng so với ngưỡng an toàn sinh thái.

Nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm chất lượng nước bắt nguồn từ quá trình oxy hóa quặng pirit trong các bãi thải mỏ than chưa được hoàn nguyên, tạo ra dòng axít mỏ hòa tan kim loại nặng và rửa trôi đất đá vào mạng lưới sông suối. Bên cạnh đó, với hơn 631,5 nghìn dân số đô thị nhưng tỷ lệ nước thải sinh hoạt được thu gom và xử lý tập trung còn thấp, lưu lượng lớn nước thải chưa qua xử lý đã đổ thẳng vào các sông Chanh, sông Sinh và suối Lộ Phong. So sánh với các nghiên cứu tại các vùng khai thác khoáng sản trên thế giới, sự kết hợp giữa ô nhiễm chất rắn lơ lửng và kim loại nặng tại Quảng Ninh có quy mô tác động nhanh do đặc thù địa hình đồi núi dốc trên 80% diện tích và mạng lưới sông ngắn.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm kiểm soát và phục hồi chất lượng tài nguyên nước mặt, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược:

Thứ nhất, nâng cấp mạng lưới giám sát và tự động hóa công tác quan trắc môi trường nước. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh cần chủ trì lắp đặt các trạm quan trắc tự động liên tục tại các điểm nóng như sông Mông Dương, sông Ka Long và hồ Nội Hoàng, hướng tới mục tiêu kiểm soát 100% dữ liệu xả thải trực tuyến trong giai đoạn 2015-2020.

Thứ hai, bắt buộc chuyển đổi công nghệ xử lý nước thải mỏ than và nước thải công nghiệp. Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam cùng các cơ sở nhiệt điện, xi măng phải xây dựng các trạm xử lý nước thải đạt quy chuẩn loại A trước khi xả ra môi trường, đặt mục tiêu giảm thiểu ít nhất 40% lượng chất rắn lơ lửng (TSS) và hàm lượng kim loại nặng Pb phát tán ra lưu vực sông vào năm 2020.

Thứ ba, đẩy nhanh tiến độ đầu tư hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt đô thị tập trung. Ủy ban nhân dân các thành phố Hạ Long, Cẩm Phả, Uông Bí và Móng Cái cần bố trí ngân sách xây dựng các nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt quy mô lớn, hướng đến tỷ lệ xử lý trên 70% tổng lượng nước thải đô thị phát sinh.

Thứ tư, thiết lập cơ chế phối hợp kiểm soát ô nhiễm liên vùng và liên biên giới. Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Ninh cần phối hợp chặt chẽ với Bộ Tài nguyên và Môi trường xây dựng quy chế chia sẻ dữ liệu thủy văn và thanh tra kiểm soát 100% các phương tiện thủy xả thải dầu mỡ trên lưu vực sông Ka Long - Bắc Luân.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo có giá trị cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường bao gồm Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban Quản lý Khu kinh tế và Ủy ban nhân dân các cấp. Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu quan trắc thực tế tại 28 điểm làm căn cứ khoa học cho công tác thẩm định cấp phép xả thải và xây dựng quy hoạch phân bổ tài nguyên nước.

Doanh nghiệp khai thác than, khoáng sản và các khu công nghiệp tại địa phương. Doanh nghiệp có thể ứng dụng các phân tích nguồn thải để thiết kế lại hệ thống tuần hoàn nước rửa than, xây dựng các hồ lắng bùn và kiểm soát axít mỏ hiệu quả hơn.

Các nhà khoa học, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Phát triển Bền vững. Luận văn cung cấp mô hình thực nghiệm về phương pháp tiếp cận hệ sinh thái và ma trận đánh giá chất lượng nước trên địa bàn ven biển chịu tác động đa ngành.

Các tổ chức phi chính phủ và mạng lưới bảo tồn môi trường nước. Tài liệu cung cấp góc nhìn thực tiễn về sự tham gia của cộng đồng trong việc phát hiện, giám sát các điểm nóng ô nhiễm nguồn nước mặt tại vùng đồng bằng sông Hồng.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao nguồn nước sông Mông Dương lại có mức độ ô nhiễm chất lơ lửng và kim loại nặng cao nhất? Sông Mông Dương tiếp nhận trực tiếp nước thải mỏ và nước rửa trôi từ các khai trường than lớn như Khe Chàm, Đông Bắc. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng TSS lên tới 333 mg/l, COD đạt 60,2 mg/l và hàm lượng Pb vượt ngưỡng B1 khoảng 1,35 lần.

Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng axit hóa nghiêm trọng tại hồ Nội Hoàng là gì? Hồ Nội Hoàng nằm dưới chân bãi đất đá thải mỏ than và giáp tuyến đường vận chuyển than chuyên dụng. Quá trình phong hóa khoáng chất lưu huỳnh làm nước hồ bị axit hóa với pH giảm xuống mức 3,70, đồng thời kéo theo hàm lượng chì vượt chuẩn A2 1,41 lần.

Đặc điểm ô nhiễm tại sông Ka Long ở khu vực biên giới có điểm gì khác biệt? Khác với vùng khai khoáng, sông Ka Long ô nhiễm chủ yếu do mật độ tàu thuyền qua lại dày đặc và hoạt động bốc xếp hàng hóa, khiến chỉ số tổng dầu mỡ đạt 0,183 mg/l (vượt mức A2 tới 9,15 lần) và TSS vượt 2,03 lần mức A2.

Cơ cấu khai thác và sử dụng nước mặt của tỉnh Quảng Ninh phân bổ ra sao? Tổng lượng nước mặt khai thác hàng năm là 3.669,86 triệu m3. Trong đó, sản xuất công nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất với 88,4%, nông nghiệp chiếm 10,5%, còn nhu cầu sinh hoạt và du lịch chỉ chiếm 1,1%.

Quy trình lấy mẫu tại 28 điểm quan trắc được thiết kế như thế nào để đảm bảo tính đại diện? Mẫu nước được thu thập tại 28 vị trí thuộc 13 đơn vị hành chính theo 4 đợt trong năm. Mỗi điểm lấy mẫu hỗn hợp ở 3 tầng độ sâu (50 cm mặt, giữa và đáy) theo đúng hướng dẫn của TCVN 5992-1995.

Kết luận

Luận văn đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu với 5 đóng góp học thuật và thực tiễn cốt lõi:

  • Đã hệ thống hóa toàn diện bức tranh tài nguyên nước mặt tỉnh Quảng Ninh với tổng trữ lượng 7,26 tỷ m3/năm và định lượng chi tiết cơ cấu khai thác 3.669,86 triệu m3/năm qua bộ dữ liệu 28 trạm quan trắc.
  • Nhận diện rõ 2 hình thái ô nhiễm đặc thù: ô nhiễm axit hóa, kim loại nặng và TSS do khai khoáng than ở khu vực phía Tây; cùng ô nhiễm dầu mỡ, chất hữu cơ do giao thương thủy ở khu vực phía Đông.
  • Đánh giá hiện trạng suy thoái chất lượng nước cục bộ tại các điểm nóng như sông Mông Dương (TSS đạt 333 mg/l) và hồ Nội Hoàng (pH giảm còn 3,70), đưa ra khuyến cáo cấp thiết cho an toàn thủy lợi.
  • Xác lập mối quan hệ định lượng giữa tốc độ công nghiệp hóa, đô thị hóa với sự suy giảm hàm lượng oxy hòa tan và gia tăng chỉ số COD, BOD5 trên các lưu vực sông chính.
  • Đề xuất khung giải pháp quản lý tích hợp kết hợp hoàn thiện thể chế giám sát tự động, quy chuẩn tuần hoàn nước thải công nghiệp và mô hình quản lý dựa vào cộng đồng cho giai đoạn 2015-2025.

Các cơ quan quản lý nhà nước và doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh cần nhanh chóng ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn quy hoạch lưu vực để hướng tới mục tiêu tăng trưởng xanh và bảo vệ an ninh nguồn nước bền vững.