Tổng quan nghiên cứu

Thị xã Sơn Tây là cửa ngõ phía Tây của Thủ đô Hà Nội với tổng diện tích tự nhiên đạt 113,46 km2 và quy mô dân số khoảng 180.000 người, phân bổ trên 15 đơn vị hành chính gồm 09 phường và 06 xã. Khu vực này sở hữu hệ thống thủy văn phong phú với 3 con sông huyết mạch gồm sông Hồng (đoạn qua thị xã dài 5,6 km), sông Tích (chảy qua địa bàn 17 km) và sông Hang, cùng các hồ chứa nước ngọt dung tích lớn như hồ Đồng Mô (dung tích 85 triệu m3) và hồ Xuân Khanh (dung tích 6,12 triệu m3). Đây không chỉ là nguồn cấp nước tưới tiêu cho hàng nghìn hecta đất nông nghiệp mà còn là sinh cảnh sống đặc biệt của loài động vật quý hiếm rùa Hoàn Kiếm (Rafetus swinhoei).

Tuy nhiên, tốc độ đô thị hóa nhanh chóng cùng áp lực phát triển kinh tế đã khiến môi trường nước mặt tại đây đối mặt với nguy cơ ô nhiễm cục bộ. Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Khoa học Môi trường của tác giả Hoàng Thị Thanh Mai, dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Trần Hải Đăng tại Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, tập trung giải quyết bài toán cấp bách: Đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt thị xã Sơn Tây giai đoạn 2020 – 2022.

Mục tiêu cốt lõi của đề tài là ứng dụng Bộ chỉ số chất lượng nước Việt Nam (VN_WQI) kết hợp quan trắc thực địa tại 42 vị trí đại diện để phân tích quy luật biến đổi chất lượng nước, xác định các nguồn áp lực tải lượng ô nhiễm từ sinh hoạt, chăn nuôi và tiểu thủ công nghiệp. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học thực tiễn to lớn, cung cấp cơ sở dữ liệu nền tảng phục vụ công tác quy hoạch bảo vệ tài nguyên nước và quản lý lưu vực bền vững cho thành phố Hà Nội.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết tự làm sạch của thủy vực tự nhiên và mô hình động thái lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường nước mặt. Khung lý thuyết này giải thích sự biến đổi nồng độ các chất hóa lý dưới tác động của các nguồn thải phân tán và tập trung. Bên cạnh đó, luận văn tích hợp các khái niệm học thuật then chốt bao gồm: Nhu cầu oxy sinh học (BOD5), Nhu cầu oxy hóa học (COD), Oxy hòa tan (DO), Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), hiện tượng phú dưỡng hóa do tích tụ hợp chất Nitơ (NH4+, NO3-) và Photpho (PO43-), cùng mật độ vi sinh vật chỉ thị Coliform.

Để lượng hóa mức độ sạch của nguồn nước, nghiên cứu áp dụng Chỉ số chất lượng nước Việt Nam (VN_WQI) theo Quyết định số 1460/QĐ-TCMT ngày 12/11/2019 của Tổng cục Môi trường. Thang điểm WQI chuẩn hóa từ 0 đến 100 được chia thành 5 mức đánh giá cụ thể: Rất tốt (91 - 100), Tốt (76 - 90), Trung bình (51 - 75), Kém (26 - 50) và Ô nhiễm nặng (dưới 25). Toàn bộ dữ liệu phân tích được đối chiếu trực tiếp với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1 (DO lớn hơn hoặc bằng 4 mg/l, BOD5 nhỏ hơn hoặc bằng 15 mg/l, COD nhỏ hơn hoặc bằng 30 mg/l, TSS nhỏ hơn hoặc bằng 50 mg/l, NH4+ nhỏ hơn hoặc bằng 0,9 mg/l).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tiến hành khảo sát thực địa với cỡ mẫu gồm 42 điểm quan trắc (ký hiệu từ NM1 đến NM42) được phân bố mạng lưới trên toàn bộ 15 xã, phường của thị xã Sơn Tây. Phương pháp chọn mẫu theo cụm phân tầng không gian được áp dụng để đảm bảo tính đại diện cao nhất cho 3 loại hình thủy vực đặc trưng: dòng chảy sông chính (sông Hồng, sông Tích, sông Hang), hệ thống hồ cảnh quan - sinh thái (hồ Đồng Mô, hồ Xuân Khanh, hồ Quân Pháp) và các ao làng truyền thống tiếp nhận nước thải dân sinh (ao đình Phú Nhi, ao Tiền Huân, ao Bánh Kẹo).

Quy trình thu thập mẫu nước mặt, bảo quản và vận chuyển tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn quốc gia TCVN hiện hành. Nghiên cứu lựa chọn phân tích 16 chỉ tiêu vật lý, hóa học và sinh học trọng yếu bao gồm pH, nhiệt độ, DO, TSS, COD, BOD5, PO43-, NO2-, NO3-, NH4+, Tổng Nitơ, Tổng Photpho, Cl-, Sắt (Fe), Cr6+ và Coliform. Toàn bộ các phép thử nghiệm trong phòng lab được thực hiện tại Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường. Lý do lựa chọn tổ hợp phương pháp này là nhằm đảm bảo tính chuẩn xác, đồng bộ hóa số liệu quan trắc thứ cấp giai đoạn 2020 - 2021 với số liệu thực nghiệm năm 2022, giúp phản ánh trung thực biến động chất lượng nước theo chu kỳ thời gian.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, chất lượng nước mặt tại hệ thống sông tự nhiên ghi nhận sự phân hóa không gian rõ rệt. Đoạn sông Hồng chảy qua phường Lê Lợi duy trì chất lượng nước ở mức khá tốt với chỉ số DO dao động trên 5,5 mg/l và hàm lượng COD dưới 20 mg/l. Ngược lại, sông Tích đoạn chảy qua các khu vực nội thị đông dân cư như phường Ngô Quyền (mẫu NM15, NM16) và phường Quang Trung xuất hiện dấu hiệu suy thoái hữu cơ, nồng độ BOD5 ghi nhận từ 12 đến 14 mg/l và COD đạt 24 đến 28 mg/l, tiến sát ngưỡng giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT.

Thứ hai, hệ thống ao hồ nội sinh trong các khu dân cư nông thôn và làng nghề chịu áp lực ô nhiễm vi sinh và dinh dưỡng đáng lo ngại. Tại các điểm quan trắc ao đình làng Phú Nhi (NM5, NM6) và ao Bánh Kẹo (NM11, NM12), nồng độ NH4+ đạt mức 0,75 - 0,88 mg/l, tăng khoảng 25% so với mùa mưa, trong khi mật độ vi khuẩn Coliform chạm ngưỡng 6.800 - 7.400 MNP/100ml. Điển hình tại mẫu NM17 (Hồ khu Mài Lại) năm 2021, kết quả phân tích ghi nhận DO đạt 5,49 mg/l, BOD5 đạt 12 mg/l, COD đạt 26 mg/l, TSS đạt 47 mg/l và Coliform ở mức 5.400 MNP/100ml.

Thứ ba, hai hồ chứa lớn là hồ Đồng Mô (mẫu NM37, NM38) và hồ Xuân Khanh (mẫu NM25, NM26) có chỉ số WQI duy trì ổn định trong khoảng 62 đến 78 điểm, thuộc mức đánh giá từ Trung bình đến Tốt. Nguồn nước tại đây đảm bảo các điều kiện sinh thái để cấp nước thủy lợi phục vụ canh tác nông nghiệp và duy trì môi trường sống cho hệ thủy sinh hoang dã.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến suy giảm chất lượng nước tại các ao hồ và nhánh sông nội thị bắt nguồn từ hoạt động xả thải sinh hoạt chưa qua xử lý triệt để. Khảo sát thực tế tại các địa bàn như phường Phú Thịnh (2.058 hộ dân), xã Thanh Mỹ (2.952 hộ dân) và xã Xuân Sơn (2.148 hộ dân) cho thấy tỷ lệ hộ gia đình có bể tự hoại đạt trên 90%, song các bể này chỉ xử lý sơ bộ rồi thải trực tiếp ra hệ thống mương hở. Thêm vào đó, áp lực từ hoạt động chăn nuôi với tổng đàn toàn thị xã gồm 53.249 con lợn và 789.400 con gia cầm, cùng nước thải phát sinh từ làng nghề bánh tẻ Phú Nhi đã làm gia tăng tải lượng hữu cơ trong môi trường nước mặt.

Bức tranh môi trường nước tại Sơn Tây phản ánh đúng thực trạng chung của thành phố Hà Nội, nơi mỗi ngày phát sinh khoảng 350.000 m3 nước thải sinh hoạt nhưng chỉ có khoảng 10% (tương đương 35.000 m3) được thu gom xử lý tập trung. Toàn bộ dữ liệu diễn biến nồng độ DO, TSS, BOD5, COD, NH4+, Fe, Coliform cùng thang điểm WQI được luận văn trực quan hóa qua 10 đồ thị xu hướng thời gian và 7 bảng tổng hợp số liệu chi tiết, giúp các nhà quản lý dễ dàng nhận diện điểm nóng ô nhiễm.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả đánh giá thực trạng và nguyên nhân gây ô nhiễm, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược mang tính khả thi cao:

Một là, quy hoạch và xây dựng hệ thống thu gom, xử lý nước thải sinh hoạt tập trung tại các phường đô thị trung tâm như Lê Lợi, Quang Trung, Ngô Quyền và Sơn Lộc. Mục tiêu cụ thể là nâng tỷ lệ nước thải sinh hoạt đô thị được xử lý đạt chuẩn lên mức 60% vào năm 2026 và đạt 85% vào năm 2030. Chủ thể thực hiện là Ủy ban nhân dân thị xã Sơn Tây chủ trì, phối hợp với Sở Xây dựng và Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Hà Nội triển khai bố trí vốn đầu tư công.

Hai là, kiểm soát chặt chẽ nguồn thải từ hoạt động nông nghiệp, chăn nuôi và làng nghề truyền thống. Áp dụng chính sách hỗ trợ 100% cơ sở chăn nuôi gia súc quy mô từ 100 con trở lên tại các xã Xuân Sơn, Thanh Mỹ, Cổ Đông xây dựng công trình khí sinh học Biogas hoặc đệm lót sinh học giai đoạn 2023 - 2025. Đồng thời, triển khai mô hình xử lý nước thải tập trung cho làng nghề bánh tẻ Phú Nhi nhằm giảm thiểu trên 80% hàm lượng BOD5 xả ra môi trường. Chủ thể thực hiện là Phòng Kinh tế thị xã Sơn Tây phối hợp cùng chính quyền cấp xã, phường.

Ba là, thiết lập mạng lưới quan trắc chất lượng nước tự động và định kỳ. Đầu tư lắp đặt 02 trạm quan trắc tự động liên tục trên sông Tích và hồ Đồng Mô trước năm 2025; duy trì tần suất quan trắc định kỳ tối thiểu 4 đợt mỗi năm tại 42 vị trí trọng yếu nhằm kịp thời cảnh báo nguy cơ ô nhiễm nguồn nước. Chủ thể chịu trách nhiệm là Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Sơn Tây.

Bốn là, đẩy mạnh công tác thanh tra môi trường, thực thi pháp luật và tuyên truyền cộng đồng. Kiên quyết xử lý các hành vi xả thải trái phép theo Nghị định số 45/2022/NĐ-CP; xóa bỏ 100% các bãi rác tự phát ven sông suối và thiết lập các bể thu gom bao gói thuốc bảo vệ thực vật sau sử dụng trên toàn bộ 2.964,3 ha đất canh tác nông nghiệp. Chủ thể thực hiện là Ủy ban nhân dân các xã, phường phối hợp với Đội Cảnh sát Môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và dữ liệu thực chứng trong luận văn mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

Thứ nhất, cán bộ quản lý tài nguyên và môi trường tại các cơ quan quản lý nhà nước như Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Ủy ban nhân dân thị xã Sơn Tây và Phòng Tài nguyên và Môi trường cấp huyện. Luận văn cung cấp bộ dữ liệu nền về tọa độ 42 điểm quan trắc cùng đánh giá WQI để phục vụ công tác thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường và quy hoạch phân vùng bảo vệ nguồn nước.

Thứ hai, các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học, sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường và Kỹ thuật Môi trường. Đề tài là tài liệu tham khảo giá trị về quy trình ứng dụng chỉ số VN_WQI và phương pháp xử lý dữ liệu quan trắc đa thông số theo chuỗi thời gian 2020 – 2022.

Thứ ba, các doanh nghiệp, cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chủ trang trại chăn nuôi tại các địa phương. Dữ liệu từ luận văn giúp các cơ sở nhận thức rõ tác động của các nguồn thải hữu cơ, từ đó chủ động đầu tư hệ thống xử lý sơ bộ đạt quy chuẩn môi trường.

Thứ tư, các tổ chức bảo tồn thiên nhiên và đa dạng sinh học. Báo cáo cung cấp các thông số thủy lý, thủy hóa chi tiết tại hồ Đồng Mô và hồ Xuân Khanh, đóng góp trực tiếp vào các chương trình giám sát sinh cảnh bảo vệ loài rùa Hoàn Kiếm quý hiếm.

Câu hỏi thường gặp

Chỉ số chất lượng nước VN_WQI được tính toán và phân cấp như thế nào trong luận văn?
Chỉ số VN_WQI được tính toán theo Quyết định số 1460/QĐ-TCMT dựa trên 16 thông số quan trắc lý hóa và vi sinh tại 42 điểm lấy mẫu. Thang điểm 0 - 100 phản ánh định lượng mức độ sạch của nguồn nước, chia thành 5 cấp độ từ ô nhiễm nặng đến rất tốt.

Chất lượng nước tại hồ Đồng Mô và hồ Xuân Khanh có an toàn cho thủy sinh và tưới tiêu không?
Kết quả phân tích giai đoạn 2020 – 2022 cho thấy chỉ số WQI tại hồ Đồng Mô (dung tích 85 triệu m3) và hồ Xuân Khanh (dung tích 6,12 triệu m3) đạt từ 62 đến 78 điểm (mức Tốt và Trung bình). Nguồn nước đáp ứng tốt yêu cầu tưới tiêu cho hơn 1.000 ha nông nghiệp và bảo tồn sinh cảnh rùa Hoàn Kiếm.

Những tác nhân chính nào đang gây ô nhiễm nước mặt tại thị xã Sơn Tây?
Ô nhiễm nước mặt tại Sơn Tây chủ yếu xuất phát từ nguồn thải sinh hoạt của 180.000 dân chưa qua xử lý tập trung, nước thải từ 53.249 con lợn, 789.400 con gia cầm, nước thải làng nghề bánh tẻ Phú Nhi và dư lượng phân bón từ 2.964,3 ha đất canh tác.

Thực trạng xử lý nước thải sinh hoạt tại 15 xã, phường thuộc thị xã Sơn Tây ra sao?
Trên 90% hộ dân tại các xã, phường như Phú Thịnh, Xuân Sơn, Thanh Mỹ đã lắp đặt bể tự hoại 3 ngăn. Tuy nhiên, thị xã vẫn chưa có trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung, phần lớn nước sau xử lý sơ bộ vẫn xả trực tiếp ra mương rãnh và sông hồ.

Nồng độ các chất hữu cơ COD và BOD5 trong nước mặt có vượt giới hạn cho phép không?
Tại sông Hồng và các hồ lớn, hàm lượng COD và BOD5 đều nằm trong giới hạn QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1. Tuy nhiên, tại các ao nội thị và đoạn sông Tích qua khu dân cư, COD đạt 24 - 28 mg/l và BOD5 đạt 12 - 14 mg/l, tiệm cận ngưỡng tối đa cho phép.

Kết luận

  • Luận văn hoàn thành việc khảo sát, quan trắc và phân tích toàn diện diễn biến chất lượng nước mặt tại 42 vị trí trên địa bàn 15 xã, phường thuộc thị xã Sơn Tây trong chu kỳ 2020 – 2022.
  • Ứng dụng thành công khung lý thuyết tự làm sạch và Bộ chỉ số chất lượng nước VN_WQI để lượng hóa mức độ ô nhiễm hữu cơ, vi sinh và dinh dưỡng theo thang điểm chuẩn quốc gia.
  • Xác định rõ các nguyên nhân gây suy giảm chất lượng nước cục bộ, bắt nguồn từ áp lực nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý tập trung, nước thải chăn nuôi và hoạt động làng nghề.
  • Khẳng định vai trò duy trì chất lượng nước đạt mức khá tốt của hồ Đồng Mô (85 triệu m3) và hồ Xuân Khanh, đảm bảo mục tiêu kép về thủy lợi và bảo tồn đa dạng sinh học.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, quản lý và cơ chế chính sách với lộ trình thực thi rõ ràng từ năm 2023 đến năm 2030 nhằm bảo vệ nguồn tài nguyên nước bền vững.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là tạo lập cơ sở dữ liệu quan trắc khoa học, có độ tin cậy cao, phục vụ đắc lực cho công tác quản trị môi trường nước của thành phố Hà Nội trong giai đoạn mới. Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và học viên quan tâm có thể khai thác toàn văn công trình nghiên cứu này tại Thư viện Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên để ứng dụng vào thực tiễn quản lý và phát triển các đề tài học thuật tiếp theo.