Tổng quan nghiên cứu

Sông Cà Lồ sở hữu tổng chiều dài tự nhiên 89 km, trong đó đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc dài 27 km với lưu vực đóng vai trò huyết mạch trong việc tiêu thoát lũ, cấp nước nông nghiệp và duy trì cân bằng sinh thái cho hơn 123.515 ha diện tích tự nhiên của toàn tỉnh. Tuy nhiên, tốc độ gia tăng công nghiệp hóa với 8 khu công nghiệp đang hoạt động cùng sức ép từ hơn 15.168 m3 nước thải chăn nuôi mỗi ngày đã khiến chất lượng nước mặt tại lưu vực này suy giảm nghiêm trọng. Vấn đề ô nhiễm nguồn tiếp nhận diễn biến ngày càng phức tạp khi hệ thống sông tiếp nhận lượng lớn chất thải chưa qua xử lý triệt để từ các khu dân cư và làng nghề truyền thống.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là tiến hành đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt, phân tích chuỗi diễn biến chất lượng nước sông Cà Lồ qua 6 đợt quan trắc năm 2018 và giai đoạn 2016 - 2018, đồng thời nhận diện chính xác các nguồn thải trọng điểm tác động tới dòng chảy. Phạm vi nghiên cứu tập trung tại 9 điểm quan trắc đại diện trải dọc lưu vực từ huyện Bình Xuyên đến thành phố Phúc Yên thuộc tỉnh Vĩnh Phúc.

Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc thiết lập bộ cơ sở dữ liệu quan trắc định lượng đồng bộ, làm căn cứ khoa học vững chắc giúp các nhà quản lý địa phương xây dựng chiến lược kiểm soát ô nhiễm, phấn đấu giảm từ 20% đến 30% tải lượng các chất ô nhiễm dinh dưỡng và chất hữu cơ xả vào lưu vực trong giai đoạn tiếp theo, hướng tới mục tiêu phát triển đô thị xanh bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của hai nền tảng lý thuyết cốt lõi trong khoa học môi trường gồm lý thuyết tự làm sạch của nguồn nước mặt và lý thuyết lan truyền chất ô nhiễm trong dòng chảy hở. Khả năng tự làm sạch tự nhiên của dòng sông chịu sự chi phối chặt chẽ bởi các quá trình thủy động lực học, quá trình hòa tan oxy khí quyển và tốc độ phân hủy sinh hóa của vi sinh vật bản địa. Bên cạnh đó, mô hình đánh giá áp lực - hiện trạng - đáp ứng được vận dụng để làm rõ mối quan hệ tương tác đa chiều giữa hoạt động phát triển kinh tế xã hội với hiện trạng môi trường nước mặt.

Khung khái niệm chính trong đề tài bao gồm ô nhiễm nguồn nước, nhu cầu oxy sinh hóa, nhu cầu oxy hóa học, tổng chất rắn lơ lửng và hiện tượng phú dưỡng nguồn nước. Luận văn lấy mốc cảnh báo hiện tượng phú dưỡng khi nồng độ nitơ vượt ngưỡng 500 µg/L và phốt pho vượt quá 20 µg/L theo các tài liệu chuẩn quốc tế. Hệ thống cơ sở pháp lý nền tảng bao gồm Luật Bảo vệ Môi trường 2014, Luật Tài nguyên Nước 2012, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT và Quyết định số 335/QĐ-UBND của Ủy ban nhân dân tỉnh Vĩnh Phúc về Đề án Bảo vệ môi trường giai đoạn 2013 - 2020.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được tổng hợp từ khảo sát thực địa trực tiếp kết hợp nguồn dữ liệu quan trắc kế thừa định kỳ từ Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc trong giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2018.

Cỡ mẫu nghiên cứu thực tế gồm 9 vị trí quan trắc nước mặt đại diện ký hiệu từ NM1 đến NM9, được phân bổ dọc theo trục dòng chảy chính và các phụ lưu lớn từ thị trấn Hương Canh, huyện Bình Xuyên đến phường Phúc Thắng, thành phố Phúc Yên. Tần suất quan trắc năm 2018 được tiến hành đều đặn qua 6 đợt vào các tháng 2, 4, 6, 8, 10 và 12. Phương pháp lấy mẫu tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 6663-3:2008 và TCVN 6663-6:2008 nhằm đảm bảo tính đại diện cao nhất về không gian lẫn thời gian của chu kỳ thủy văn. Đồng thời, nghiên cứu thực hiện điều tra xã hội học với cỡ mẫu 100 hộ dân sinh sống ven sông tại 9 xã, phường bằng phiếu khảo sát ngẫu nhiên.

Các phương pháp phân tích phòng thí nghiệm được chuẩn hóa nghiêm ngặt: chỉ tiêu pH xác định theo TCVN 6492:1999, BOD5 ủ 5 ngày theo SMEWW 5210-B:2005, TSS phân tích trọng lượng theo SMEWW 2540-D:2005, amoni xác định bằng phương pháp trắc phổ SMEWW 4500-NH3, nitrit và nitrat phân tích trên hệ thống sắc ký ion Dionex ICS-3000, tổng Coliform đếm theo phương pháp nhiều ống xác suất cao SMEWW 9222. Việc lựa chọn các phương pháp này nhằm đảm bảo tính chính xác tuyệt đối, giảm thiểu sai số đo đạc và tương thích trực tiếp với hệ quy chuẩn quốc gia hiện hành.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, các chỉ tiêu hóa lý cơ bản gồm pH, BOD5, COD và tổng hàm lượng dầu mỡ tại toàn bộ 9 vị trí quan trắc trong cả 6 đợt năm 2018 đều nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1. Cụ thể, giá trị pH dao động ổn định trong khoảng 6,25 đến 7,65; hàm lượng BOD5 dao động từ 5,80 mg/L đến 14,63 mg/L; hàm lượng COD ghi nhận từ 12,50 mg/L đến 28,30 mg/L; hàm lượng tổng dầu mỡ nằm trong mức dưới 0,30 mg/L đến 0,86 mg/L. Các giá trị này phản ánh nguồn nước vẫn nằm trong phạm vi có thể xử lý phục vụ các mục đích giao thông thủy hoặc tưới tiêu nông nghiệp.

Thứ hai, hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng thể hiện sự biến động rất mạnh theo mùa và không gian lấy mẫu, dao động từ 7,00 mg/L đến 75,50 mg/L. Đợt 1 và đợt 2 ghi nhận hiện tượng vượt chuẩn B1 với ngưỡng quy chuẩn là 50 mg/L tại một số vị trí như NM3 đạt 61,00 mg/L, vượt 22% so với quy chuẩn và NM4 đạt đỉnh 75,50 mg/L, vượt 51% so với ngưỡng an toàn.

Thứ ba, ô nhiễm các hợp chất dinh dưỡng gốc nitơ diễn ra ở mức độ báo động trên toàn bộ lưu vực. 100% các điểm lấy mẫu trong năm 2018 đều có hàm lượng amoni vượt giới hạn cột B1 với mức 0,90 mg/L. Biên độ amoni dao động từ 0,40 mg/L đến 2,82 mg/L, trong đó mẫu NM8 ở đợt 6 đạt 2,82 mg/L, vượt 3,13 lần so với quy chuẩn. Tương tự, hàm lượng nitrit hầu hết đều vượt quy chuẩn 0,05 mg/L, điển hình tại NM6 đợt 3 chạm mốc 0,77 mg/L, vượt gấp 15,4 lần quy định. Nồng độ phosphat nhìn chung nằm trong giới hạn kiểm soát nhưng xuất hiện ô nhiễm cục bộ tại NM4 đợt 5 với mức 0,625 mg/L, vượt chuẩn 108%.

Thứ tư, mật độ vi sinh vật tổng Coliform tại các điểm hạ lưu và gần khu dân cư luôn duy trì ở mức cao, phản ánh trực tiếp tình trạng nước mặt bị nhiễm khuẩn do chất thải hữu cơ chưa qua xử lý sinh học.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng ô nhiễm amoni và nitrit nghiêm trọng trên sông Cà Lồ xuất phát từ việc tiếp nhận trực tiếp nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý của các cụm dân cư ven sông kết hợp với 15.168 m3 nước thải chăn nuôi mỗi ngày trên toàn địa bàn. Ngoài ra, việc sử dụng 65,14 tấn hóa chất bảo vệ thực vật và hơn 101,35 tấn phân bón vô cơ mỗi năm trong sản xuất nông nghiệp đã tạo ra lượng lớn dòng chảy tràn giàu dinh dưỡng đổ thẳng vào các chi lưu như sông Phan trước khi hòa vào sông Cà Lồ.

So sánh với các nghiên cứu trên hệ thống lưu vực sông Cầu hay sông Nhuệ - Đáy, chất lượng nước sông Cà Lồ có nét tương đồng rõ rệt về đặc tính ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng phân tán. Tuy nhiên, mức độ tích tụ dầu mỡ và kim loại nặng trên sông Cà Lồ hiện thấp hơn nhờ 5 khu công nghiệp lớn như Khai Quang, Bình Xuyên, Bá Thiện II đã vận hành các trạm xử lý nước thải tập trung đạt tỷ lệ đấu nối trên 90%.

Toàn bộ các biến thiên dữ liệu này được trực quan hóa thông qua 8 biểu đồ động thái nồng độ và 18 bảng số liệu chi tiết trong công trình nghiên cứu, giúp minh chứng rõ nét xu hướng suy giảm chất lượng nước mặt từ thượng nguồn về hạ lưu. Tác giả khẳng định rằng việc nâng cao nhận thức cộng đồng là chìa khóa để bảo vệ dòng sông khi kết quả khảo sát 100 hộ dân chỉ ra hơn 70% người dân phản ánh nước sông đang bị ô nhiễm rõ rệt so với các năm trước.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, tăng cường kiểm soát và xử lý nước thải công nghiệp tập trung bằng việc đưa vào vận hành ngay trạm xử lý nước thải tập trung tại Khu công nghiệp Bá Thiện với công suất thiết kế 5.000 m3/ngày đêm trước quý IV năm 2020. Ban Quản lý các Khu công nghiệp tỉnh Vĩnh Phúc cần nâng tỷ lệ đấu nối xả thải của các doanh nghiệp thứ cấp từ mức 90% hiện nay lên đạt tối thiểu 98% vào năm 2021.

Thứ hai, triển khai xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt phân tán cho các cụm dân cư đô thị ven sông. Ủy ban nhân dân huyện Bình Xuyên và thành phố Phúc Yên cần phối hợp với Sở Xây dựng đầu tư 3 trạm xử lý nước thải sinh hoạt hợp khối công suất từ 2.000 m3 đến 3.000 m3/ngày đêm giai đoạn 2021 - 2023, đặt mục tiêu giảm thiểu 35% tải lượng chất hữu cơ và vi sinh thải trực tiếp ra dòng sông.

Thứ ba, quy hoạch và quản lý triệt để nguồn chất thải nông nghiệp, chăn nuôi. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Vĩnh Phúc cần chủ trì mở rộng chương trình hỗ trợ xây dựng hầm biogas, ứng dụng chế phẩm đệm lót sinh học cho 100% trong số 275 cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm quy mô tập trung đến năm 2022. Đồng thời, ngành nông nghiệp cần hướng dẫn người dân cắt giảm tối thiểu 20% lượng phân bón hóa học dư thừa và kiểm soát việc thu gom 408,8 tấn phụ phẩm nông nghiệp phát sinh mỗi năm.

Thứ tư, nâng cao năng lực quan trắc và thực thi chế tài pháp lý. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc cần tiến hành lắp đặt 2 trạm quan trắc nước mặt tự động liên tục tại vị trí đầu nguồn NM1 và hạ lưu NM9 trước năm 2023. Các cơ quan chức năng cần tăng cường thanh tra đột xuất, kiên quyết xử phạt hành chính các cơ sở xả lén chất thải nhằm giảm 40% số vụ vi phạm môi trường ven lưu vực.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, cán bộ quản lý môi trường và các nhà hoạch định chính sách tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc, Chi cục Bảo vệ Môi trường và Ủy ban nhân dân các cấp. Luận văn cung cấp hệ thống dữ liệu thực chứng và chuỗi số liệu quan trắc đa thời gian, hỗ trợ trực tiếp cho công tác lập quy hoạch phân vùng chất lượng nước và xây dựng kế hoạch quản lý lưu vực sông.

Thứ hai, các nhà khoa học, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên Nước tại các trường đại học và viện nghiên cứu. Tài liệu là nguồn tham khảo chuyên sâu về phương pháp tiếp cận đánh giá chất lượng nước mặt, quy trình phân tích chỉ tiêu theo tiêu chuẩn ISO và TCVN, cùng kỹ thuật xử lý số liệu quan trắc thực địa.

Thứ ba, các kỹ sư môi trường, ban quản lý các khu công nghiệp và doanh nghiệp tư vấn môi trường trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc. Công trình cung cấp bức tranh chi tiết về hiện trạng tiếp nhận nước thải của sông Cà Lồ, giúp các đơn vị tính toán chính xác tải lượng xả thải và thiết kế hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

Thứ tư, các tổ chức phi chính phủ, các hội đoàn thể và cộng đồng dân cư địa phương tham gia các dự án bảo vệ nguồn nước. Kết quả điều tra xã hội học trong luận văn là tư liệu thực tế giá trị để xây dựng các chương trình truyền thông nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ tài nguyên nước mặt.

Câu hỏi thường gặp

Chất lượng nước sông Cà Lồ đoạn qua tỉnh Vĩnh Phúc hiện đạt mức nào theo quy chuẩn quốc gia?

Theo kết quả quan trắc 6 đợt năm 2018 so sánh với QCVN 08-MT:2015/BTNMT, các chỉ tiêu pH, BOD5, COD và dầu mỡ đều đạt mức B1, đáp ứng mục tiêu tưới tiêu và giao thông thủy. Tuy nhiên, các chỉ tiêu dinh dưỡng như amoni và nitrit vượt ngưỡng cho phép nhiều lần, cho thấy nguồn nước đang chịu áp lực ô nhiễm dinh dưỡng đáng kể.

Thông số môi trường nào ô nhiễm nghiêm trọng nhất trên dòng sông Cà Lồ?

Hợp chất amoni là chỉ tiêu ô nhiễm nặng nhất với 100% mẫu phân tích năm 2018 đều vượt giới hạn chuẩn B1 là 0,90 mg/L. Nồng độ amoni dao động từ 0,40 mg/L đến 2,82 mg/L, trong đó mẫu NM8 đợt 6 vượt quy chuẩn tới 3,13 lần. Kế đến là nitrit tại điểm NM6 đợt 3 vượt tới 15,4 lần quy chuẩn.

Những nguồn thải chính nào đang tác động trực tiếp làm suy giảm chất lượng nước sông?

Ba nguồn thải chính gồm nước thải sinh hoạt từ hơn 210.000 hộ dân trong vùng chưa qua xử lý hoàn chỉnh, nước thải chăn nuôi phát sinh khoảng 15.168 m3/ngày từ 275 trang trại tập trung và dòng chảy tràn nông nghiệp cuốn theo dư lượng từ 65,14 tấn hóa chất bảo vệ thực vật cùng hơn 101 tấn phân bón vô cơ mỗi năm.

Vì sao hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng lại có sự chênh lệch rất lớn giữa các đợt quan trắc?

Hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng dao động từ 7,00 mg/L đến 75,50 mg/L và tăng vọt ở đợt 1, đợt 2 do hiện tượng nước mưa cuốn trôi đất đá, rác thải và bùn bề mặt vào sông. Lưu lượng dòng chảy mùa mưa đạt đỉnh 286 m3/giây đã làm xáo trộn lớp bùn đáy, đẩy nồng độ chất lơ lửng lên cao đột biến.

Cộng đồng dân cư địa phương đánh giá như thế nào về hiện trạng môi trường dòng sông?

Khảo sát 100 hộ dân tại 9 xã ven sông cho thấy trên 70% người dân nhận định chất lượng nước sông đang suy giảm rõ rệt so với 5 năm trước. Đa số người dân chỉ ra nguyên nhân do nước thải chăn nuôi và rác thải sinh hoạt xả bừa bãi, đồng thời bày tỏ mong muốn chính quyền sớm đầu tư hệ thống xử lý tập trung.

Kết luận

  • Luận văn đã đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng nước mặt sông Cà Lồ qua 9 điểm quan trắc với 6 đợt khảo sát thực địa trong năm 2018 và chuỗi số liệu kế thừa giai đoạn 2016 - 2018.
  • Các chỉ số pH, BOD5, COD và dầu mỡ đạt quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1, trong khi amoni và nitrit vượt chuẩn B1 tại phần lớn các điểm, với amoni vượt cao nhất 3,13 lần và nitrit vượt đỉnh 15,4 lần.
  • Đề tài đã bóc tách định lượng 3 nguồn áp lực chính gồm nước thải sinh hoạt đô thị, 15.168 m3/ngày nước thải chăn nuôi và dòng chảy tràn từ hơn 55.676 ha đất sản xuất nông nghiệp.
  • Hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, quy hoạch và chính sách quản lý được đề xuất cụ thể kèm lộ trình thực hiện chi tiết từ năm 2020 đến năm 2023 cho từng cơ quan ban ngành tại Vĩnh Phúc.
  • Công trình đóng góp bộ cơ sở dữ liệu thực chứng tin cậy, thúc đẩy việc triển khai các trạm quan trắc tự động và hệ thống xử lý nước thải phân tán nhằm bảo vệ bền vững lưu vực sông Cà Lồ.

Quý độc giả, các nhà nghiên cứu và cơ quan quản lý quan tâm đến giải pháp bảo vệ tài nguyên nước mặt lưu vực sông Cà Lồ có thể khai thác toàn văn công trình nghiên cứu khoa học này để ứng dụng vào công tác thực tiễn và phát triển các đề tài chuyên sâu tiếp theo.