Đánh Giá Chất Lượng Nước Sông Cầu Đoạn Chảy Qua Tỉnh Thái Nguyên Giai Đoạn 2016-2018

Luận văn đánh giá chất lượng nước sông Cầu tại Thái Nguyên giai đoạn 2016-2018, cung cấp thông tin quan trọng về ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Huyền
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Thị Hoàn
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Chất Lượng Nước Sông Cầu Đoạn Chảy Qua Địa Phận Tỉnh Thái Nguyên Giai Đoạn 2016-2018
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
• 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Chất Lượng Nước Sông Cầu Thái Nguyên

Sông Cầu đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Thái Nguyên, cung cấp nước cho sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Tuy nhiên, hoạt động công nghiệp, khai thác khoáng sản và sinh hoạt đã gây ô nhiễm nguồn nước. Các báo cáo môi trường cho thấy nhiều đoạn sông Cầu bị ô nhiễm, với nồng độ BOD5, COD, SS vượt quá tiêu chuẩn. Đặc biệt, đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên có nồng độ TSS vượt quá tiêu chuẩn nhiều lần. Nghiên cứu này tập trung đánh giá chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2016-2018, xác định nguyên nhân ô nhiễm và đề xuất giải pháp quản lý.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Sông Cầu Đối Với Tỉnh Thái Nguyên

Sông Cầu không chỉ là nguồn cung cấp nước quan trọng cho các hoạt động kinh tế và sinh hoạt của người dân tỉnh Thái Nguyên, mà còn đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì cân bằng hệ sinh thái và cảnh quan tự nhiên của khu vực. Việc bảo vệ tài nguyên nước này là vô cùng quan trọng để đảm bảo sự phát triển bền vững của tỉnh.

1.2. Thực Trạng Ô Nhiễm Nước Sông Cầu Hiện Nay

Hiện nay, sông Cầu Thái Nguyên đang đối mặt với nhiều thách thức về ô nhiễm do các hoạt động công nghiệp, khai thác khoáng sản và sinh hoạt. Nồng độ các chất ô nhiễm như BOD5, COD và TSS thường xuyên vượt quá tiêu chuẩn chất lượng nước cho phép, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Nguồn Nước Sông Cầu Thách Thức Cấp Bách

Nguồn thải trên sông Cầu rất đa dạng, bao gồm sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản, làng nghề, nông nghiệp, bệnh viện, bãi rác và tàu thuyền. Các chất thải này chứa nhiều chất ô nhiễm như nước thải, chất thải rắn và khí thải. Sự phát triển của các khu công nghiệp (KCN) như Sông Công, Nhà máy gang thép Thái Nguyên, Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ đã làm chất lượng nước sông Cầu suy giảm. Việc giám sát và quản lý tài nguyên nước chưa hiệu quả, gây mất cân bằng giữa phát triển và môi trường.

2.1. Các Nguồn Gây Ô Nhiễm Chính Cho Sông Cầu

Các nguồn gây ô nhiễm chính cho sông Cầu Thái Nguyên bao gồm nước thải từ các khu công nghiệp, hoạt động khai thác khoáng sản, làng nghề, sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân. Mỗi nguồn thải này đều đóng góp vào việc gia tăng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước sông.

2.2. Tác Động Của Ô Nhiễm Đến Chất Lượng Nước Sông Cầu

Ô nhiễm nguồn nước sông Cầu gây ra nhiều tác động tiêu cực, bao gồm suy giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây thiệt hại cho các hoạt động kinh tế và làm suy thoái hệ sinh thái. Việc giải quyết vấn đề ô nhiễm này là vô cùng cấp bách.

2.3. Ảnh Hưởng Của Khai Thác Khoáng Sản Đến Sông Cầu

Hoạt động khai thác khoáng sản, đặc biệt là khai thác than, đóng góp đáng kể vào ô nhiễm sông Cầu. Nước thải từ các mỏ thường chứa hàm lượng TSS và Fe cao, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước.

III. Phương Pháp Đánh Giá Chất Lượng Nước Sông Cầu 2016 2018

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thu thập số liệu thứ cấp, so sánh hàm lượng các chất ô nhiễm với quy chuẩn, tính toán chỉ số WQI (Water Quality Index) để phân vùng chất lượng nước sông Cầu tại tỉnh Thái Nguyên. Điều tra khảo sát thực địa xác định nguồn thải chính. Mục tiêu là đánh giá chất lượng nước sông Cầu giai đoạn 2016-2018, tìm hiểu nguồn thải và đề xuất giải pháp quản lý, sử dụng nước hiệu quả.

3.1. Thu Thập Và Phân Tích Số Liệu Chất Lượng Nước

Việc thu thập và phân tích số liệu chất lượng nước là bước quan trọng để đánh giá hiện trạng ô nhiễm của sông Cầu. Các thông số như BOD5, COD, TSS, pH và DO được đo đạc và phân tích để xác định mức độ ô nhiễm.

3.2. Sử Dụng Chỉ Số WQI Để Đánh Giá Tổng Quan

Chỉ số WQI được sử dụng để đánh giá tổng quan chất lượng nước sông Cầu. Chỉ số này kết hợp nhiều thông số chất lượng nước khác nhau để đưa ra một đánh giá toàn diện về mức độ ô nhiễm và khả năng sử dụng của nguồn nước.

3.3. Khảo Sát Thực Địa Xác Định Nguồn Thải

Khảo sát thực địa giúp xác định các nguồn thải chính gây ô nhiễm sông Cầu. Việc này bao gồm việc xác định vị trí, loại hình và quy mô của các nguồn thải, cũng như đánh giá tác động của chúng đến chất lượng nước.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Diễn Biến Chất Lượng Nước Sông Cầu 2016 2018

Kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên suy giảm trong giai đoạn 2016-2018, đặc biệt ở hạ lưu. Hàm lượng TSS vượt mức cho phép. Năm 2016, tất cả các điểm quan trắc có hàm lượng TSS vượt mức A1. Đến năm 2018, hàm lượng TSS tăng rõ rệt. Chỉ số WQI cũng giảm dần qua các năm, từ mức "rất tốt" năm 2016 xuống mức không thể sử dụng cho sinh hoạt năm 2018. Lưu lượng nước thải của tỉnh Thái Nguyên là 103.467 m3/năm, trong đó nước thải công nghiệp và khai thác khoáng sản chiếm tỷ lệ lớn.

4.1. Phân Tích Diễn Biến Hàm Lượng TSS Trong Nước Sông

Hàm lượng TSS (Tổng chất rắn lơ lửng) là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng nước. Nghiên cứu cho thấy hàm lượng TSS trong sông Cầu đã tăng đáng kể trong giai đoạn 2016-2018, đặc biệt là ở các khu vực chịu ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản.

4.2. Đánh Giá Sự Thay Đổi Của Chỉ Số WQI Qua Các Năm

Sự thay đổi của chỉ số WQI qua các năm cho thấy sự suy giảm chất lượng nước sông Cầu. Chỉ số này giảm từ mức "rất tốt" năm 2016 xuống mức "kém" năm 2018, cho thấy tình trạng ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng.

4.3. Xác Định Các Khu Vực Ô Nhiễm Nghiêm Trọng Nhất

Nghiên cứu xác định các khu vực ô nhiễm nghiêm trọng nhất trên sông Cầu, thường là các khu vực gần các khu công nghiệp, mỏ khai thác khoáng sản và các khu dân cư đông đúc. Việc xác định này giúp tập trung các biện pháp xử lý và quản lý vào các khu vực ưu tiên.

V. Giải Pháp Quản Lý Và Cải Thiện Chất Lượng Nước Sông Cầu

Tỉnh Thái Nguyên cần có giải pháp khắc phục hiện trạng và bảo vệ bền vững lưu vực sông Cầu, bao gồm giải pháp luật pháp, chính sách, quy hoạch, kỹ thuật, công nghệ, tuyên truyền, giáo dục và kinh tế. Cần ưu tiên lựa chọn các giải pháp phù hợp để khắc phục ô nhiễm nước sông Cầu. Phân vùng chất lượng nước và đặc tính nguồn thải sông Cầu qua tỉnh Thái Nguyên thành 3 đoạn: từ Bắc Cạn đến trước thành phố Thái Nguyên, đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên và đoạn sau thành phố Thái Nguyên đến tiếp giáp tỉnh Bắc Giang.

5.1. Các Giải Pháp Về Luật Pháp Và Chính Sách

Các giải pháp về luật pháp và chính sách bao gồm việc hoàn thiện hệ thống pháp luật về bảo vệ tài nguyên nước, tăng cường kiểm tra và xử phạt các hành vi vi phạm, và khuyến khích các doanh nghiệp áp dụng các công nghệ sản xuất sạch hơn.

5.2. Quy Hoạch Và Kế Hoạch Sử Dụng Nước Bền Vững

Quy hoạch và kế hoạch sử dụng nước bền vững cần được xây dựng dựa trên việc đánh giá kỹ lưỡng tài nguyên nước, nhu cầu sử dụng nước và các tác động môi trường. Kế hoạch này cần đảm bảo sự cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường.

5.3. Ứng Dụng Các Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Tiên Tiến

Việc ứng dụng các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến là một trong những giải pháp quan trọng để giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước. Các công nghệ này có thể loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm từ nước thải công nghiệp và sinh hoạt.

VI. Kết Luận Hướng Tới Quản Lý Bền Vững Nguồn Nước Sông Cầu

Nghiên cứu đã đánh giá chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2016-2018, chỉ ra nguyên nhân ô nhiễm và đề xuất giải pháp. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cấp chính quyền, doanh nghiệp và cộng đồng để bảo vệ tài nguyên nước này. Việc quản lý bền vững nguồn nước sông Cầu là yếu tố then chốt để đảm bảo sự phát triển bền vững của tỉnh Thái Nguyên.

6.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chất lượng nước sông Cầu đang suy giảm, với hàm lượng TSS và các chất ô nhiễm khác vượt quá tiêu chuẩn chất lượng nước. Các nguồn gây ô nhiễm chính bao gồm nước thải công nghiệp, khai thác khoáng sản và sinh hoạt.

6.2. Đề Xuất Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc đánh giá chi tiết hơn tác động của ô nhiễm đến hệ sinh thái sông Cầu, phát triển các mô hình dự báo chất lượng nước và đánh giá hiệu quả của các biện pháp quản lý đã được triển khai.

6.3. Kêu Gọi Hành Động Để Bảo Vệ Sông Cầu

Cần có sự chung tay của tất cả các bên liên quan để bảo vệ sông Cầu. Điều này bao gồm việc tăng cường kiểm soát ô nhiễm, đầu tư vào các công nghệ xử lý nước thải và nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc bảo vệ tài nguyên nước.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Cầu giữ vị trí chiến lược đặc biệt quan trọng trong hệ thống sông Thái Bình với tổng diện tích lưu vực đạt 6.030 km2 và chiều dài dòng chính lên đến 288,5 km. Đoạn sông chảy qua địa phận tỉnh Thái Nguyên đóng vai trò huyết mạch cung cấp nguồn nước thiết yếu cho sinh hoạt dân sinh, sản xuất nông nghiệp và các tổ hợp công nghiệp luyện kim, khai khoáng trọng điểm của vùng trung du miền núi phía Bắc. Tuy nhiên, trước sức ép từ tốc độ gia tăng dân số và sự phát triển mạnh mẽ của hơn 500 doanh nghiệp cùng 20 khu công nghiệp trên toàn lưu vực, môi trường nước mặt sông Cầu đang đối mặt với nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là sự suy thoái nhanh chóng của chất lượng nước mặt và tình trạng mất an ninh nguồn nước tại địa phương. Mục tiêu cụ thể của công trình là đánh giá toàn diện diễn biến chất lượng nước sông Cầu giai đoạn 2016 - 2018 dựa trên 10 thông số quan trắc lý hóa học, xác định các nguồn xả thải chính và lượng hóa mức độ ảnh hưởng của chúng. Nghiên cứu được triển khai trong phạm vi không gian gồm 8 vị trí quan trắc dọc theo dòng chính sông Cầu qua tỉnh Thái Nguyên từ huyện Đồng Hỷ đến thị xã Phổ Yên trong giai đoạn từ tháng 6/2018 đến tháng 9/2019.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài thể hiện ở việc áp dụng bộ chỉ số chất lượng nước tổng hợp WQI nhằm chuyển đổi các dữ liệu quan trắc phức tạp thành thang đo định lượng trực quan. Kết quả nghiên cứu chứng minh chất lượng nước đã suy giảm rõ rệt khi chỉ số WQI giảm từ mức 74 - 96 trong năm 2016 xuống còn 47 - 70 vào năm 2018. Công trình cung cấp luận cứ khoa học tin cậy giúp các nhà quản lý khoanh vùng ô nhiễm, phân bổ hạn ngạch xả thải cho hơn 103 triệu m3 nước thải phát sinh mỗi năm, bảo đảm mục tiêu phát triển kinh tế bền vững gắn liền với bảo vệ tài nguyên nước mặt.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài được xây dựng trên nền tảng lý thuyết quản lý tài nguyên nước tích hợp (IWRM) và lý thuyết về khả năng tự làm sạch của các hệ sinh thái nước ngọt tự nhiên. Quá trình đánh giá được thực hiện thông qua mô hình tính toán chỉ số chất lượng nước tổng hợp WQI ban hành theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT năm 2011 và Quyết định số 711/QĐ-TCMT năm 2015 của Tổng cục Môi trường. Khung lý thuyết này tích hợp hệ thống trọng số của các nhóm thông số vật lý, hóa học và dinh dưỡng nhằm phân hạng chất lượng nước thành 5 mức độ từ ô nhiễm nặng (WQI từ 0 - 25) đến chất lượng rất tốt (WQI từ 91 - 100).

Nghiên cứu tập trung vào các khái niệm chuyên ngành then chốt bao gồm: Tải lượng ô nhiễm (lượng chất bẩn xả vào nguồn tiếp nhận trong một đơn vị thời gian), Tổng chất rắn lơ lửng (TSS biểu thị nồng độ hạt huyền phù không tan), Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5 đo lượng oxy cần thiết để vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ), Nhu cầu oxy hóa học (COD biểu thị lượng oxy cần thiết để oxy hóa toàn bộ các hợp chất trong nước) và Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước mặt. Kết quả phân tích được đối chiếu trực tiếp với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08:2015/BTNMT theo các phân hạng A1, A2, B1, B2 và Quy chuẩn nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm số liệu thứ cấp thu thập từ Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên, Cục Thống kê tỉnh Thái Nguyên và các báo cáo hiện trạng môi trường lưu vực sông Cầu, kết hợp nguồn dữ liệu thực nghiệm quan trắc trực tiếp.

Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 120 mẫu nước mặt tổ hợp được thu thập định kỳ qua 15 đợt lấy mẫu trong 3 năm (2016 - 2018). Mỗi năm tiến hành 5 đợt quan trắc gồm 2 đợt vào mùa mưa (tháng 6 và tháng 9) cùng 3 đợt vào mùa khô (tháng 10, tháng 12 và tháng 3) tại 8 vị trí quan trắc cố định: Văn Lăng, Hòa Bình, Sơn Cẩm, Hoàng Văn Thụ, Cầu Gia Bảy, Đập Thác Đuống, Cầu Trà Vườn, Cầu Mây và Tân Phú. Phương pháp chọn mẫu áp dụng kỹ thuật lấy mẫu tổ hợp trên mặt cắt ngang theo các tiêu chuẩn TCVN 6663-1:2011 và TCVN 6663-6:2018. Tại mỗi trạm, mẫu được thu thập tại 3 điểm phân bố đều gồm bờ trái, bờ phải và giữa dòng để tạo thành một mẫu đại diện đồng nhất, triệt tiêu sai số do phân tầng thủy lực dòng chảy.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích phòng thí nghiệm kết hợp mô hình WQI là nhằm bảo đảm tính pháp lý và độ chuẩn xác khoa học cao nhất. Các thông số pH, DO, nhiệt độ và độ đục được đo nhanh tại hiện trường theo Thông tư số 24/2017/TT-BTNMT. Các thông số phức tạp như TSS (phương pháp SMEWW 2540D), COD (phương pháp SMEWW 5220C), BOD5 (phương pháp SMEWW 5210B), N-NH4+ (TCVN 6179-1:1996), P-PO43- (SMEWW 4500P-E) và Kim loại nặng Fe (phương pháp EPA Method 6020A) được phân tích trong phòng thí nghiệm đạt chuẩn ISO/IEC 17025. Phương pháp này cho phép tổng hợp đồng thời 10 thông số độc lập thành một giá trị định lượng duy nhất, giúp phản ánh chân thực hiện trạng ô nhiễm theo không gian và thời gian.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, chất lượng nước sông Cầu đoạn qua tỉnh Thái Nguyên suy giảm rõ rệt và liên tục trong giai đoạn 2016 - 2018. Chỉ số WQI trung bình toàn đoạn sông năm 2016 đạt mức 74 - 96 (chất lượng tốt, đáp ứng mục đích cấp nước sinh hoạt sau khi xử lý thông thường). Đến năm 2017, WQI giảm xuống khoảng 51 - 84. Đặc biệt vào năm 2018, chỉ số WQI giảm mạnh xuống mức 47 - 70, khiến 100% các điểm quan trắc trên dòng chính không còn vị trí nào đáp ứng tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt (loại A theo QCVN 08:2015/BTNMT) mà chỉ có thể dùng cho tưới tiêu nông nghiệp hoặc giao thông thủy.

Thứ hai, hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và kim loại Sắt (Fe) ghi nhận sự gia tăng vượt ngưỡng nghiêm trọng. Năm 2016, toàn bộ 8 điểm quan trắc đều có TSS vượt giới hạn A1 (20 mg/l). Năm 2017, hai điểm nóng ô nhiễm ghi nhận nồng độ TSS cao là Hòa Bình với 94 mg/l và Sơn Cẩm với 92,66 mg/l. Đến năm 2018, nồng độ TSS bùng nổ tại hầu hết các trạm, trong đó điểm Tân Phú ở hạ lưu đạt giá trị trung bình 266,8 mg/l, vượt 5,3 lần giới hạn B1 (50 mg/l) và gấp 2,66 lần ngưỡng B2 (100 mg/l). Nồng độ Fe tại các điểm chịu ảnh hưởng xả thải luyện kim cũng vượt ngưỡng 1,5 - 2,0 mg/l.

Thứ ba, cơ cấu phát sinh chất thải của tỉnh Thái Nguyên tạo áp lực cực lớn lên nguồn nước mặt với tổng lưu lượng nước thải phát sinh ước tính đạt 103.467.000 m3/năm. Trong đó, nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp chiếm khoảng 38.712.000 m3/năm (tương đương 37,4%) và nước thải từ hoạt động khai thác khoáng sản chiếm 29.229.000 m3/năm (chiếm 28,2%). Nước thải tuyển quặng từ các mỏ than, sắt và thiếc mang theo lượng bùn đất có hàm lượng chất rắn lơ lửng lên tới 400 mg/l xả trực tiếp vào lưu vực.

Thứ tư, nghiên cứu đã phân vùng thành công lưu vực sông Cầu qua địa bàn tỉnh thành 3 đoạn đặc thù: Đoạn 1 (từ ranh giới Bắc Kạn đến trước thành phố Thái Nguyên) chịu ô nhiễm từ khai thác khoáng sản nhỏ lẻ và sản xuất xi măng; Đoạn 2 (chảy qua thành phố Thái Nguyên) tiếp nhận nước thải sinh hoạt đô thị, nước thải chế biến kim loại màu và nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ với nồng độ COD, BOD5 vượt tiêu chuẩn hơn 10 lần; Đoạn 3 (từ sau thành phố Thái Nguyên đến giáp Bắc Giang) chịu tải lượng cộng dồn từ các khu công nghiệp tập trung và phụ lưu sông Công.

Thảo luận kết quả

Để trực quan hóa toàn bộ khối dữ liệu quan trắc đa chiều, các kết quả nghiên cứu có thể được thể hiện hiệu quả nhất thông qua hai hình thức đồ họa: Biểu đồ đường đa trục biểu diễn tương quan biến thiên giữa chỉ số WQI và nồng độ TSS, Fe dọc theo 8 trạm quan trắc qua các năm 2016, 2017, 2018; kết hợp với Bảng phân vùng chất lượng nước mô tả mức độ ô nhiễm theo 5 dải màu quy chuẩn từ xanh lam sang đỏ cam.

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến tình trạng suy thoái môi trường nước bắt nguồn từ tốc độ công nghiệp hóa nhanh nhưng hạ tầng xử lý nước thải không theo kịp. Theo thống kê, trên toàn lưu vực sông Cầu có 49 nguồn xả thải ô nhiễm trọng điểm, trong khi tỷ lệ nước thải sinh hoạt đô thị và công nghiệp được xử lý đạt chuẩn còn rất thấp. Toàn lưu vực mới chỉ có 7 nhà máy xử lý nước thải tập trung vận hành với công suất 128.500 m3/ngày đêm, chỉ đạt 25,75% so với mục tiêu 499.000 m3/ngày đêm theo Quy hoạch 228 của Thủ tướng Chính phủ.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, hiện trạng ô nhiễm hữu cơ và chất rắn lơ lửng tại sông Cầu tương đồng với diễn biến suy thoái tại nhiều dòng sông lớn ở châu Á, nơi nồng độ chất thải cao gấp 3 lần trung bình toàn cầu. Tại Việt Nam, chỉ số WQI của sông Cầu đoạn hạ lưu (47 - 70) dù cao hơn các dòng sông ô nhiễm nội thành Hà Nội như sông Tô Lịch (WQI từ 6 - 11), nhưng mức độ ô nhiễm kim loại nặng và TSS từ công nghiệp khai khoáng đang đặt hệ sinh thái hạ lưu vào tình trạng báo động đỏ, làm suy giảm khả năng tự làm sạch tự nhiên của dòng chảy.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm khắc phục tình trạng suy thoái chất lượng nước và bảo vệ bền vững tài nguyên nước sông Cầu, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm với các chỉ số mục tiêu và lộ trình cụ thể:

Thứ nhất, hoàn thiện chính sách và kiểm soát cấp phép xả thải dựa trên sức chịu tải môi trường. Ban hành quy chế phối hợp liên tỉnh trong việc kiểm soát lưu vực sông và xây dựng hạn ngạch xả thải chi tiết cho từng cơ sở sản xuất. Mục tiêu cụ thể là giảm 30% tổng tải lượng chất ô nhiễm công nghiệp chưa qua xử lý đổ vào sông Cầu trước năm 2025. Lộ trình thực hiện từ năm 2021 đến 2023, do Ủy ban nhân dân tỉnh Thái Nguyên chủ trì phối hợp với Sở Tài nguyên và Môi trường.

Thứ hai, đẩy mạnh đầu tư hạ tầng thu gom và nâng công suất các nhà máy xử lý nước thải tập trung. Tập trung nguồn vốn ngân sách và thu hút đầu tư PPP để hoàn thiện hệ thống thoát nước tách riêng cho đô thị loại I và các khu công nghiệp. Đích đến là nâng tỷ lệ nước thải sinh hoạt đô thị được xử lý đạt quy chuẩn từ mức dưới 30% lên tối thiểu 60% vào năm 2025, nâng tổng công suất xử lý toàn lưu vực đạt trên 300.000 m3/ngày đêm. Lộ trình triển khai giai đoạn 2022 - 2025 do Sở Xây dựng và Ban Quản lý các Khu công nghiệp tỉnh Thái Nguyên thực hiện.

Thứ ba, áp dụng công nghệ lắng lọc tuần hoàn và xử lý bắt buộc tại các cơ sở khai thác khoáng sản, luyện kim. Yêu cầu 100% các mỏ than, mỏ sắt và doanh nghiệp luyện kim màu dọc đoạn sông số 1 và số 2 phải xây dựng hồ lắng tuần hoàn nước thải rửa quặng, bảo đảm nồng độ TSS sau xử lý dưới 50 mg/l và Fe dưới 1,5 mg/l trước khi xả ra môi trường. Lộ trình hoàn thành thanh tra và lắp đặt trong giai đoạn 2022 - 2024, do Sở Công Thương phối hợp với Sở Tài nguyên và Môi trường chỉ đạo.

Thứ tư, thiết lập mạng lưới trạm quan trắc tự động liên tục và nâng cao năng lực giám sát cộng đồng. Lắp đặt thêm 5 trạm quan trắc nước mặt tự động truyền dữ liệu trực tuyến 24/7 tại các điểm nóng xung yếu như Sơn Cẩm, Cầu Trà Vườn và Tân Phú để phát hiện kịp thời các sự cố xả lén. Lộ trình thực hiện từ năm 2022 đến 2024, do Trung tâm Quan trắc Môi trường miền Bắc phối hợp với Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Thái Nguyên vận hành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao, đặc biệt phù hợp cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm sau:

Một là, các cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và quy hoạch đô thị. Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Xây dựng, Ủy ban Bảo vệ môi trường lưu vực sông Cầu có thể sử dụng dữ liệu tính toán WQI và bản đồ phân vùng 3 đoạn sông để làm căn cứ phê duyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường, xác định hạn ngạch xả thải và xây dựng kế hoạch thanh tra 49 nguồn xả thải trọng điểm trên địa bàn.

Hai là, ban quản lý các khu công nghiệp và doanh nghiệp khai khoáng, luyện kim. Các tổ hợp công nghiệp gang thép, các mỏ khai thác than, luyện kim màu có thể sử dụng các số liệu thực chứng về tải lượng TSS và Fe để đánh giá lại hiệu quả của hệ thống xử lý nội bộ, từ đó đầu tư công nghệ lắng lọc đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT, tránh các chế tài xử phạt hành chính theo Nghị định 155/2016/NĐ-CP.

Ba là, các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học, sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên nước và Kỹ thuật Môi trường. Luận văn cung cấp một tài liệu tham khảo hoàn chỉnh về quy trình kết hợp giữa quan trắc thủy văn đa điểm với mô hình toán WQI 10 thông số theo chuẩn của Tổng cục Môi trường, làm cơ sở khoa học cho các nghiên cứu đánh giá sức chịu tải lưu vực sông.

Bốn là, các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư địa phương. Tài liệu cung cấp bức tranh số liệu minh bạch về hiện trạng chất lượng nước mặt, hỗ trợ các tổ chức xã hội xây dựng chương trình truyền thông nâng cao nhận thức bảo vệ nguồn nước và giúp cộng đồng giám sát chất lượng nước phục vụ sản xuất nông nghiệp tại các huyện Phú Bình, Phổ Yên.

Câu hỏi thường gặp

Chỉ số chất lượng nước WQI của sông Cầu qua Thái Nguyên giai đoạn 2016 - 2018 biến động như thế nào? Chỉ số WQI trung bình suy giảm mạnh qua từng năm. Năm 2016, WQI dao động ở mức tốt từ 74 đến 96; năm 2017 giảm xuống 51 đến 84; và đến năm 2018 chỉ còn 47 đến 70. Sự sụt giảm này khiến toàn bộ các điểm quan trắc trên dòng chính không còn đạt chuẩn cấp nước cho sinh hoạt.

Thông số ô nhiễm nào ghi nhận mức vượt quy chuẩn nghiêm trọng nhất tại khu vực nghiên cứu? Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và hàm lượng Sắt (Fe) là hai thông số ô nhiễm trầm trọng nhất. Năm 2016, 100% điểm quan trắc vượt giới hạn A1. Đến năm 2018, trạm Tân Phú ghi nhận nồng độ TSS trung bình lên tới 266,8 mg/l, vượt 5,3 lần giới hạn B1 theo QCVN 08:2015/BTNMT do ảnh hưởng từ nước thải mỏ.

Tổng lưu lượng nước thải phát sinh tại Thái Nguyên là bao nhiêu và nguồn nào chiếm tỷ trọng lớn nhất? Tổng lưu lượng nước thải phát sinh trên địa bàn đạt 103.467.000 m3/năm. Trong đó, nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp chiếm lớn nhất với 38.712.000 m3/năm (37,4%), tiếp theo là nước thải từ hoạt động khai thác mỏ khoáng sản với 29.229.000 m3/năm (28,2%), chứa hàm lượng TSS và kim loại nặng rất cao.

Luận văn đã phân chia sông Cầu qua Thái Nguyên thành các phân đoạn quản lý môi trường nào? Sông Cầu được phân thành 3 đoạn: Đoạn 1 (từ Bắc Kạn đến trước thành phố Thái Nguyên) chịu tác động từ khai thác khoáng sản và xi măng; Đoạn 2 (qua thành phố Thái Nguyên) chịu áp lực từ đô thị, giấy và luyện kim màu; Đoạn 3 (sau thành phố đến giáp Bắc Giang) chịu tải từ các khu công nghiệp và phụ lưu sông Công.

Vì sao tỷ lệ xử lý nước thải tập trung trên lưu vực sông Cầu hiện nay vẫn đạt mức thấp? Theo Quy hoạch 228 của Thủ tướng Chính phủ, lưu vực sông Cầu cần 20 nhà máy xử lý với tổng công suất thiết kế 499.000 m3/ngày đêm. Tuy nhiên, thực tế mới chỉ có 7 nhà máy vận hành với công suất 128.500 m3/ngày đêm, đạt 25,75% kế hoạch do thiếu hụt nguồn vốn đầu tư và cơ chế huy động xã hội hóa còn hạn chế.

Kết luận

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường của tác giả Nguyễn Thị Thu Huyền đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng nước sông Cầu đoạn qua tỉnh Thái Nguyên với các đóng góp khoa học nổi bật:

• Định lượng chính xác sự suy thoái chất lượng nước giai đoạn 2016 - 2018 qua 8 trạm quan trắc, ghi nhận chỉ số WQI giảm sâu từ mức 74 - 96 xuống còn 47 - 70.
• Phát hiện và lượng hóa hai thông số ô nhiễm cốt lõi là TSS (đạt cực đại 266,8 mg/l tại hạ lưu) và Fe từ 29.229.000 m3 nước thải mỏ phát sinh hàng năm.
• Xây dựng bản đồ phân vùng môi trường nước mặt thành 3 đoạn sông gắn liền với đặc trưng xả thải của hơn 103 triệu m3 nước thải toàn tỉnh.
• Đánh giá thực trạng hạ tầng xử lý nước thải lưu vực mới chỉ đạt 25,75% công suất quy hoạch với 128.500 m3/ngày đêm.
• Hoàn thiện hệ thống 4 nhóm giải pháp kiểm soát ô nhiễm đồng bộ từ công cụ pháp lý, kỹ thuật công nghệ đến kinh tế môi trường giai đoạn 2021 - 2025.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2022 đến 2025, các cơ quan chức năng tỉnh Thái Nguyên cần khẩn trương số hóa dữ liệu quan trắc và triển khai lắp đặt các trạm đo tự động liên tục. Việc áp dụng ngay các khuyến nghị từ công trình nghiên cứu này là chìa khóa để bảo vệ bền vững dòng sông Cầu, bảo đảm an ninh nguồn nước và kiến tạo môi trường sống trong lành cho cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ THU HUYỀN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦU ĐOẠN CHẢY QUA ĐỊA PHẬN TỈNH THÁI NGUYÊN GIAI ĐOẠN 2016-2018 Ngành: Khoa họ c mô i trường Mã số: 8440301 Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Thị Hoàn NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan dưới sự hướng dẫn của TS.Vũ Thị Hoàn Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày… tháng… năm… Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu Huyền i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS.Vũ Thị Hoàn đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Vi sinh vật, Khoa Môi trường - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Trung tâm Quan trắc môi trường miền Bắc đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày… tháng… năm… Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu Huyền ii MỤC LỤC Lời cam đoan.

ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt. v Danh mục bảng. vi Danh mục hình.

viii Trích yếu luận văn. ix Thesis abstract. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu.

Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học hoặc thực tiễn. Tổng quan tài liệu. Cơ sở khoa học của đề tài.

Một số khái niệm liên quan tới quản lý tài nguyên nước. Cơ sở thực tiễn. Đánh giá chất lượng nước. Hiện trạng chất lượng nước sông thế giới và Việt Nam.

Hiện trạng chất lượng nước sông trên thế giới. Hiện trạng nước sông ở Việt Nam. Hiện trạng chất lượng nước LVS Cầu. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu.

Địa điểm nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp. Phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI). Phương pháp so sánh đánh giá.

Phương pháp xử lý số liệu. Phương pháp điều tra. Phương pháp lấy mẫu và phân tích. Phương pháp tính toán và dự báo tải lượng chất ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt.

Kết quả và thảo luận. Điều kiện tự nhên, kinh tế - xã hộ tỉnh Thái Nguyên. Điều kiện tự nhiên. Điều kiện kinh tế xã hội.

Đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Cầu tỉnh Thái Nguyên. Diễn biến hàm lượng một số thông số CLN mặt chính tại sông Cầu. Đánh giá hiện trạng sử dụng nước mặt LVS cầu đoạn chảy qua địa phận tỉnh Thái Nguyên. Phân vùng chất lượng nước sông Cầu tại tỉnh Thái Nguyên theo chỉ số WQI.

Các nguồn tác động chính đến CLN sông Cầu tại tỉnh Thái Nguyên. Khái quát toàn bộ nguồn thải của tỉnh Thái Nguyên. Các nguồn thải tác động chính đến chất lượng nước sông Cầu tại tỉnh Thái Nguyên. Đánh giá sơ bộ các giải pháp kiểm soát ô nhiễm và quản lý môi trường nước Sông Cầu tại tỉnh Thái Nguyên.

Đề xuất giải pháp quản lý môi trường nước sông Cầu tại tỉnh Thái Nguyên. Kết luận và kiến nghị. 70 Tài liệu tham khảo. 74 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt Bộ TN&MT Bộ Tài nguyên và Môi trường BVMT Bảo vệ môi trường CLN Chất lượng nước CTR Chất thải rắn HTS Hệ thống sông KCN Khu công nghiệp LVS Lưu vực sông NTSH Nước thải sinh hoạt NXB Nhà xuất bản RTSH Rác thải sinh hoạt TCCP Tiêu chuẩn cho phép TNN Tài nguyên nước WQI Chỉ số chất lượng nước v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.

Số lưu vực sông quốc tế. Chất lượng nước mặt trên thế giới. Một số đặc trưng cơ bản của các hệ thống sông chính ở Việt Nam. Chỉ số chất lượng nước WQI các sông nội thành tại Hà Nội.

Đặc điểm sông ngòi lưu vực sông Cầu. Thống kê các nguồn gây ô nhiễm trọng điểm trên LVS Cầu. Các loại hình, ngành nghề đạc trưng xả thải ra lưu vực sông Cầu. Kết quả tính toán các chỉ số bền vững (WSI) lưu vực sông Cầu.

Dự báo lượng nước thải phát sinh tại lưu vực sông Cầu. Bảng quy định các giá trị qi, BPi. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH.

Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt. Bảng xác định giá trị WQI. Phương pháp đánh giá mức độ phù hợp. Vị trí quan trắc nước mặt sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên.

Danh mục các phương pháp đo tại hiện trường. Danh mục phương pháp phân tích. Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo phương pháp của APHA. Dân số tỉnh Thái Nguyên.

Tổng sản phẩm (GRDP) bình quân đầu người tỉnh Thái Nguyên. Giá trị sản xuất công nghiệp theo giá hiện hành phân theo ngành công nghiệp tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2016-2018 .Giá trị sản xuất nông-lâm-thủy sản theo giá hiện hành phân theo ngành công nghiệp tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2016-2018. Hiện trạng sử dụng nước sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên. Bảng đánh giá chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua Thái Nguyên bằng chỉ số WQI giai đoạn 2016 - 2018.

Đánh giá mức độ phù hợp hiện trạng sử dụng nước sông Cầu tại tỉnh Thái Nguyên năm 2018 theo chỉ số WQI. Tính toán lượng nước thải sinh hoạt và chất rắn lơ lửng của tỉnh Thái Nguyên năm 2018. Một số cơ sở sản xuất xả thải chính nằm phân tán dọc đoạn 1. Một số cơ sở sản xuất xả thải chính nằm phân tán dọc đoạn 2.

Hàm lượng Fe và TSS trong nước thải của khu gang thép và xí nghiệp luyện kim màu 1 và 2. Một số cơ sở sản xuất xả thải chính nằm phân tán dọc đoạn 3. 62 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2. Tỷ lệ phần trăm diện tích LVS (ngậm nước Cấp 4) được tưới từ nguồn sông (dữ liệu từ Bản đồ khu vực tưới tiêu toàn cầu của IWMI).

Tỷ lệ thành phần các chất ô nhiễm trong NTSH ở các vùng trên cả nước. Diễn biến hàm lượng Amoni tại một số sông, kênh, mương nội thành ở Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh giai đoạn 2012 – 2016. Diễn biến hàm lượng Amoni tại một số sông, kênh, mương nội thành ở một số đô thị khác, giai đoạn 2012 – 2016.

Biểu đồ phân bố cơ cấu dùng nước của các hộ dùng nước trên LVS Cầu. Bản đồ gần 500 nguồn thải trên lưu vực sông Cầu đã được đưa vào hệ cơ sở dữ liệu trong cổng thông tin môi trường lưu vực sông Cầu. Giá trị BOD5 dọc lưu vực sông Cầu giai đoạn 2009-2014. Giá trị COD dọc lưu vực sông Cầu giai đoạn 2009-2014.

Giá trị NH4+ dọc lưu vực sông Cầu giai đoạn 2009-2014. Giá trị TSS dọc lưu vực sông Cầu giai đoạn 2009-2014. Chất lượng nước LVS Cầu theo WQI từ năm 2009 – 2012. Sơ đồ vị trí quan trắc nước sông Cầu tại tỉnh Thái Nguyên.

Sơ đồ vị trí tỉnh Thái Nguyên. Bản đồ địa hình tỉnh Thái Nguyên. Dịch chuyển cơ cấu kinh tế tỉnh Thái Nguyên. Hàm lượng BOD5 lưu vực sông Cầu giai đoạn 2016-2018.

Hàm lượng COD tại lưu vực sông Cầu giai đoạn 2016-2018. Hàm lượng P-PO4 tại lưu vực sông Cầu giai đoạn 2016-2018. Hàm lượng N-NH4 tại lưu vực sông Cầu giai đoạn 2016-2018. Hàm lượng Fe tại lưu vực sông Cầu giai đoạn 2016-2018.

Hàm lượng TSS tại lưu vực sông Cầu giai đoạn 2016-2018. Sơ đồ phân vùng chất lượng nước sông Cầu năm 2018 tại tỉnh Thái Nguyên theo chỉ số WQI. Bản đồ phân bố các khu công nghiệp- tổ hợp công ngiệp trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. Hàm lượng TSS một số chi lưu chảy ra sông Cầu.

Hàm lượng Fe một số chi lưu chảy ra sông Cầu. 60 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Thị Thu Huyền Tên luận văn:“Đánh giá chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua địa phận tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2016 - 2018” Ngành khoa học:Khoa học môi trường Mã số: 8440301 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Đánh giá chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua địa phận tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2016 – 2018 dựa trên việc phân tích chất lượng nước, tìm hiểu nguồn thải và ảnh hưởng của nguồn thải đến CLN từ đó đề xuất được giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và quả sử dụng nước sông Cầu trên địa phận tỉnh Thái Nguyên. Phương pháp nghiên cứu Thu thập số liệu thứ cấp liên quan, kết hợp các phương pháp đánh giá so sánh hàm lượng các chất ô nhiễm với quy chuẩn hiện hành, tính toán chỉ số WQI để phân vùng chất lượng nước sông Cầu tại tỉnh Thái Nguyên. Điều tra khảo sát thực địa xác định nguồn thải chính ảnh hưởng tới khu vực nghiên cứu.

Kết quả chính và kết luận Sông Cầu trên địa phận Thái Nguyên có vai trò rất quan trọng đối với phát triển KT-XH của tỉnh, cung cấp nước để phục vụ sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và đời sống sinh hoạt của nhân dân và có chức năng giữ cân bằng hệ sinh thái và cảnh quan thiên nhiên toàn khu vực.