Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Tài nguyên nước mặt đóng vai trò quyết định đối với an ninh sinh thái, sự tồn tại và phát triển bền vững của mỗi quốc gia. Tại Việt Nam, tổng lượng dòng chảy mặt hàng năm đạt khoảng 830 - 840 tỷ m³, tuy nhiên tài nguyên nước có tính phụ thuộc ngoại sinh rất lớn khi nguồn nước bắt nguồn từ bên ngoài lãnh thổ chảy vào chiếm tới gần 2/3 (khoảng 520 - 525 tỷ m³, tương đương 63%). Trong bối cảnh công nghiệp hóa, đô thị hóa và gia tăng dân số nhanh chóng, nhiều lưu vực sông tại Việt Nam đang đối mặt với nguy cơ ô nhiễm, suy thoái trữ lượng và chất lượng nghiêm trọng.

Sông Hồng là một trong những trục thủy văn chính của miền Bắc, chảy qua các tỉnh: Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Hòa Bình, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định và là nguồn cấp nước sinh hoạt, sản xuất trực tiếp cho nhiều vùng hạ du. Tỉnh Lào Cai nằm ở vị trí địa đầu, nơi sông Hồng chảy vào lãnh thổ Việt Nam từ tỉnh Vân Nam (Trung Quốc). Nguồn nước sông Hồng đoạn qua Lào Cai vừa phải tiếp nhận lượng chất thải xuyên biên giới (nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và hiện tượng xói mòn, rửa trôi bề mặt từ thượng lưu), vừa chịu áp lực xả thải từ quá trình phát triển kinh tế - xã hội nội tỉnh (khai thác khoáng sản, tuyển luyện quặng, sản xuất hóa chất, nông nghiệp và đô thị hóa). Nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý và bảo vệ nguồn nước mặt tại địa phương, đề tài "Đánh giá hiện trạng nước sông Hồng đoạn chảy qua tỉnh Lào Cai và đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm" đã được tác giả Vũ Thị Trang thực hiện.

Mục tiêu của nghiên cứu được xác định cụ thể như sau:

  1. Mục tiêu tổng quát: Đánh giá chất lượng nước sông Hồng đoạn chảy qua tỉnh Lào Cai và đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Xác định được các áp lực đối với chất lượng nước sông Hồng đoạn chảy qua tỉnh Lào Cai.
    • Đánh giá chất lượng nước sông Hồng đoạn chảy qua tỉnh Lào Cai thông qua phân tích các thông số lý - hóa - sinh.
    • Đề xuất một số giải pháp nhằm góp phần quản lý, cải thiện chất lượng nước sông Hồng trên địa bàn tỉnh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nguồn nước sông Hồng đoạn chảy qua địa phận tỉnh Lào Cai.
  • Phạm vi nghiên cứu: Chất lượng nước mặt sông Hồng trên địa bàn tỉnh Lào Cai.
  • Địa điểm và thời gian tiến hành: Nghiên cứu được thực hiện tại tỉnh Lào Cai trong thời gian từ ngày 26/01/2018 đến ngày 28/04/2018; phân tích mẫu tại Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường (Hà Nội).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ sở pháp lý

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên các cơ sở lý luận về môi trường, sự phú dưỡng thủy vực, đặc trưng các nguồn thải nhân tạo (sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp) và cơ chế tác động của các chất ô nhiễm nước. Hệ thống văn bản pháp luật và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia được sử dụng để đối chiếu, đánh giá gồm:

  • Hệ thống văn bản pháp luật: Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13; Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13; Nghị định số 19/2015/NĐ-CP hướng dẫn thi hành Luật BVMT; Nghị định số 82/2017/NĐ-CP về tính tiền cấp quyền khai thác tài nguyên nước; Thông tư số 75/2017/TT-BTNMT; Thông tư số 47/2017/TT-BTNMT; Thông tư số 12/2015/TT-BTNMT.
  • Quy chuẩn so sánh: QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt - Cột A1: phục vụ mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải qua xử lý thông thường và bảo tồn động thực vật thủy sinh); QCVN 38:2011/BTNMT; QCVN 39:2011/BTNMT.

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp thu thập số liệu thứ cấp và phương pháp thực nghiệm quan trắc chất lượng nước:

  1. Phương pháp kế thừa số liệu thứ cấp: Thu thập thông tin từ Niên giám thống kê tỉnh Lào Cai, số liệu khí tượng thủy văn (NOAA), các báo cáo quy hoạch tài nguyên nước của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lào Cai và tỉnh Yên Bái.
  2. Phương pháp lấy mẫu thực địa: Tiến hành lấy 3 mẫu nước mặt đại diện cho các phân đoạn sông chịu tác động khác nhau:
    • Mẫu M1: Lấy tại vị trí gần biên giới Việt Nam - Trung Quốc (đánh giá chất lượng nước chảy vào lãnh thổ).
    • Mẫu M2: Lấy tại khu vực thành phố Lào Cai (đoạn chịu tác động của đô thị hóa và giao thương cửa khẩu).
    • Mẫu M3: Lấy tại huyện Bảo Hà (vùng hạ lưu của tỉnh Lào Cai). Quy trình lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển tuân thủ các tiêu chuẩn: TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1), TCVN 6663-3:2003 (ISO 5667-3) và TCVN 6663-6:2008 (ISO 5667-6).
  3. Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm: 12 thông số được phân tích tại phòng thí nghiệm theo các phương pháp và thiết bị chuyên dụng:
    • pH: Đo bằng máy đo pH chuyên dụng.
    • Độ đục: Đo bằng máy đo độ đục (đơn vị NTU).
    • Tổng chất rắn lơ lửng (TSS): Phân tích theo tiêu chuẩn SMEWW 2540B (sấy ở 105°C đến khối lượng không đổi).
    • Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD₅): Phương pháp ủ mẫu ở 20°C trong 5 ngày dùng cảm biến sensor.
    • Nhu cầu oxy hóa học (COD): Đo quang phổ trên máy DR/2000.
    • Clorua (Cl⁻): Chuẩn độ bằng dung dịch bạc nitrat với chỉ thị cromat.
    • Crom hóa trị VI (Cr(VI)): Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).
    • Sắt (Fe): Phương pháp đo quang theo TCVN 5987-1995.
    • Mangan (Mn): Phương pháp trắc quang dùng thuốc thử formaldoxim.
    • Amoni (tính theo N): Phương pháp chưng cất và chuẩn độ.
    • E.coli: Phương pháp màng lọc.
    • Tổng Coliform: Phương pháp lên men nhiều ống (TCVN 6187-2:1996).
  4. Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu: Thống kê số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel, trực quan hóa bằng bảng biểu và đối chiếu trực tiếp với giới hạn quy định tại QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột A1).

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả nêu rõ tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ đặc điểm phụ thuộc nguồn nước ngoại sinh của Việt Nam và áp lực ô nhiễm kép tại tỉnh biên giới Lào Cai. Phần này xác định mục tiêu tổng quát, 3 mục tiêu cụ thể, 4 yêu cầu cần đạt được cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn của khóa luận trong việc hỗ trợ các cơ quan quản lý nhà nước ban hành quyết sách bảo vệ môi trường nước.

Phần 2: Tổng quan tài liệu nghiên cứu

Chương này tổng kết có hệ thống cơ sở lý luận và bức tranh tổng quan về tài nguyên nước:

  • Phân tích vai trò của nước đối với cơ thể sống (chiếm 70% trọng lượng cơ thể) và các ngành kinh tế (nông nghiệp, công nghiệp, du lịch, giao thông thủy).
  • Hệ thống hóa các chỉ tiêu lý - hóa - sinh dùng trong đánh giá chất lượng nước mặt.
  • Trình bày bức tranh tài nguyên nước thế giới (tổng thể tích 1,39 tỷ km³, trong đó nước mặn chiếm 97,2%, nước ngọt chỉ chiếm 2,8% nhưng 68,7% nằm ở dạng băng tuyết) và nhu cầu tiêu thụ nước toàn cầu (nông nghiệp chiếm 58-63%, công nghiệp chiếm 23-40%, sinh hoạt chiếm 8-10%).
  • Đánh giá hiện trạng tài nguyên nước Việt Nam: Nước mặt nội sinh đạt 310 - 315 tỷ m³/năm (37%), nước ngoại sinh 520 - 525 tỷ m³/năm (63%); cả nước có 2.372 con sông dài trên 10 km. Trữ lượng nước dưới đất tiềm năng khoảng 48 tỷ m³/năm, lượng khai thác đạt 1,85 tỷ m³/năm. Toàn quốc có khoảng 350 nguồn nước khoáng và nước nóng.
  • Tổng quan tài nguyên nước tỉnh Lào Cai: Tỉnh có 17 sông suối liên tỉnh, 62 sông suối nội tỉnh với tổng trữ lượng nước mặt khoảng 28.130 triệu m³/năm (riêng lưu vực ven sông Hồng chiếm 19.718 triệu m³/năm). Tổng lượng nước khai thác đạt khoảng 573.000 m³/ngày (tương đương 209 triệu m³/năm), trong đó nông nghiệp tiêu thụ khoảng 60%. Tác giả chỉ ra áp lực thiếu nước cục bộ vào mùa khô tại các huyện vùng cao núi đá (Bắc Hà, Si Ma Cai, Mường Khương, Bát Xát).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết địa điểm, thời gian thực hiện (tháng 01/2018 - tháng 04/2018), 4 nội dung nghiên cứu chính, quy trình lấy mẫu tại 3 vị trí (M1, M2, M3) dọc theo tuyến sông và các phương pháp phân tích 12 thông số ô nhiễm trong phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN và quốc tế.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này tập trung vào hai nội dung trọng tâm:

  1. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Lào Cai:
    • Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 6.383,88 km²; dân số 674.530 người (mật độ 106 người/km²), gồm 25 dân tộc (đồng bào thiểu số chiếm 64,09%).
    • Tốc độ tăng trưởng kinh tế đạt 14,3% (nông nghiệp 14,07%, công nghiệp - xây dựng 44,17%, dịch vụ - du lịch 41,76%).
    • Địa hình chia cắt mạnh, khí hậu nhiệt đới gió mùa phân hóa theo đai cao (vùng cao nhiệt độ trung bình 15 - 20°C, vùng thấp 23 - 29°C).
    • Đặc điểm thủy văn: Sông Hồng chảy qua tỉnh Lào Cai với chiều dài khoảng 110 - 130 km; lưu lượng mùa lũ lên tới 4.830 m³/s, mùa kiệt giảm sâu còn 70 m³/s (số liệu trạm Lào Cai năm 2013).
  2. Đánh giá thực nghiệm chất lượng nước sông Hồng:
    • Phân tích số liệu quan trắc cho thấy nguồn nước sông Hồng chảy qua Lào Cai đã xuất hiện ô nhiễm chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng và kim loại nặng, trong khi các chỉ tiêu vi sinh vẫn nằm trong giới hạn an toàn.
    • Xác định 4 nhóm nguồn thải chính gây ô nhiễm: Nông - lâm nghiệp (phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật, xói mòn đất); Công nghiệp (khai thác quặng apatit trữ lượng 2,1 - 2,5 tỷ tấn, quặng sắt Quý Sa 124 triệu tấn, mỏ đồng Sin Quyền 53 triệu tấn, chế biến luyện kim, hóa chất); Giao thông vận tải thủy - bộ; và ô nhiễm xuyên biên giới từ phía Trung Quốc.

Kết quả và đóng góp

Kết quả phân tích chất lượng nước thực nghiệm

Dữ liệu quan trắc thực tế tại 3 điểm lấy mẫu (M1, M2, M3) khi đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột A1) được tổng hợp trong bảng sau:

STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Mẫu M1 (Gần biên giới) Mẫu M2 (TP. Lào Cai) Mẫu M3 (H. Bảo Hà) QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột A1) Đánh giá mức độ vượt chuẩn
1 pH - 8,20 8,47 9,27 6,0 – 8,5 M1, M2 đạt; M3 vượt ngưỡng trên (tính kiềm cao)
2 Độ đục NTU 18 21 25 15 Vượt từ 1,2 đến 1,67 lần (tăng dần về hạ lưu)
3 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 140 158 171 20 Vượt từ 7,0 đến 8,55 lần
4 BOD₅ mg/l 14,2 16,0 18,1 4 Vượt từ 3,55 đến 4,525 lần
5 COD mg/l 24,4 28,4 35,3 10 Vượt từ 2,44 đến 3,53 lần
6 Amoni (tính theo N) mg/l < 0,03 < 0,03 < 0,03 0,3 Đạt chuẩn
7 Clorua (Cl⁻) mg/l < 5 < 5 < 5 250 Đạt chuẩn
8 Crom VI (Cr(VI)) mg/l 0,034 0,040 0,047 0,01 Vượt từ 3,4 đến 4,7 lần
9 Sắt (Fe) mg/l 1,2 1,5 2,0 0,5 Vượt từ 2,4 đến 4,0 lần
10 Mangan (Mn) mg/l < 0,03 < 0,03 < 0,03 0,1 Đạt chuẩn
11 E.coli MPN/100ml 4 3 4 20 Đạt chuẩn
12 Tổng Coliform MPN/100ml 300 340 340 2.500 Đạt chuẩn

(Nguồn: Số liệu trích xuất từ Bảng 4.5 của khóa luận)

Phát hiện khoa học chính:

  • Nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ (BOD₅, COD), chất rắn lơ lửng (TSS) và kim loại nặng (Fe, Cr(VI)) có xu hướng tăng dần từ thượng lưu (M1 - gần biên giới) xuống hạ lưu (M3 - huyện Bảo Hà).
  • Chỉ số pH tại điểm M1 và M2 nằm trong ngưỡng quy chuẩn, nhưng tại điểm M3 đã tăng lên mức 9,27 (vượt ngưỡng cho phép), phản ánh tác động của các nguồn nước thải có tính kiềm từ các cơ sở công nghiệp hoạt động dọc tuyến sông.
  • Các chỉ tiêu vi sinh vật (E.coli, Coliform) và một số ion vô cơ (Amoni, Cl⁻, Mn) tại thời điểm khảo sát đều nằm trong giới hạn cho phép của Cột A1.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

Dựa trên kết quả đánh giá, tác giả đề xuất hai nhóm giải pháp:

  • Giải pháp quản lý chung: Tăng cường công tác kiểm tra, thanh tra môi trường đối với các cơ sở sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản; hoàn thiện cơ chế, chính sách quản lý lưu vực sông; đẩy mạnh tuyên truyền, giáo dục nâng cao nhận thức cộng đồng dân cư về bảo vệ nguồn nước.
  • Giải pháp kỹ thuật và xử lý cụ thể:
    • Bắt buộc các cơ sở sản xuất công nghiệp, khu công nghiệp và khai thác tuyển khoáng (apatit, đồng, sắt) phải đầu tư hệ thống xử lý nước thải đạt quy chuẩn trước khi xả ra sông Hồng.
    • Xây dựng hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung tại thành phố Lào Cai và các thị trấn ven sông.
    • Kiểm soát việc sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp nhằm hạn chế chất ô nhiễm theo nước mưa rửa trôi vào nguồn nước mặt.
    • Thiết lập mạng lưới trạm quan trắc tự động và tăng cường hợp tác quốc tế, trao đổi dữ liệu thủy văn, chất lượng nước với các cơ quan quản lý môi trường tỉnh Vân Nam (Trung Quốc) để chủ động kiểm soát ô nhiễm xuyên biên giới.

Đóng góp của đề tài

Khóa luận đã cung cấp một bộ số liệu thực nghiệm cập nhật tại thời điểm đầu năm 2018 về 12 thông số chất lượng nước sông Hồng đoạn qua Lào Cai, làm rõ diễn biến ô nhiễm theo không gian từ biên giới về hạ lưu tỉnh, tạo cơ sở thực chứng giúp địa phương nhận diện áp lực tải lượng chất ô nhiễm.


Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của nghiên cứu: Do giới hạn về thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp (thực hiện từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2018), số lượng điểm lấy mẫu còn khiêm tốn (chỉ bố trí 3 điểm quan trắc M1, M2, M3 trên toàn bộ chiều dài hơn 110 km sông chảy qua tỉnh). Đợt khảo sát chủ yếu diễn ra trong giai đoạn mùa kiệt sang đầu mùa mưa, chưa thu thập được chuỗi số liệu đầy đủ qua cả hai mùa (mùa lũ và mùa cạn) trong năm.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần mở rộng mạng lưới điểm quan trắc với mật độ dày hơn, bổ sung các điểm quan trắc tại cửa các phụ lưu lớn và sau các nguồn xả thải công nghiệp trọng điểm; duy trì quan trắc định kỳ nhiều đợt trong năm để đánh giá chính xác tải lượng ô nhiễm và quy luật biến thiên chất lượng nước theo mùa.

Giá trị tham khảo

Tài liệu này hữu ích cho sinh viên, học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên Nước và Kỹ thuật Môi trường tham khảo về:

  • Quy trình xây dựng đề cương, phương pháp quan trắc và kỹ thuật phân tích các thông số chất lượng nước mặt theo hệ thống Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và SMEWW.
  • Dữ liệu tham khảo thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, mạng lưới thủy văn và các mỏ khoáng sản quy mô lớn tại tỉnh Lào Cai.
  • Phương pháp luận đánh giá và so sánh chất lượng nguồn nước mặt liên quốc gia theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận tiến hành lấy mẫu nước tại những vị trí cụ thể nào?
Tác giả đã lấy 3 mẫu nước mặt tại 3 vị trí trên sông Hồng:

  • Mẫu M1: Gần biên giới Việt Nam - Trung Quốc.
  • Mẫu M2: Tại khu vực thành phố Lào Cai.
  • Mẫu M3: Tại địa phận huyện Bảo Hà.

2. Những chỉ tiêu nào trong nước sông Hồng đoạn qua Lào Cai vượt ngưỡng QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột A1)?
Có 6 chỉ tiêu vượt chuẩn, bao gồm:

  • pH: Điểm M3 đạt 9,27 (vượt ngưỡng trên 8,5).
  • Độ đục: Dao động 18 - 25 NTU (vượt chuẩn 15 NTU).
  • TSS: Dao động 140 - 171 mg/l (vượt chuẩn 20 mg/l từ 7 đến 8,55 lần).
  • BOD₅: Dao động 14,2 - 18,1 mg/l (vượt chuẩn 4 mg/l từ 3,55 đến 4,525 lần).
  • COD: Dao động 24,4 - 35,3 mg/l (vượt chuẩn 10 mg/l từ 2,44 đến 3,53 lần).
  • Cr(VI): Dao động 0,034 - 0,047 mg/l (vượt chuẩn 0,01 mg/l từ 3,4 đến 4,7 lần).
  • Fe: Dao động 1,2 - 2,0 mg/l (vượt chuẩn 0,5 mg/l từ 2,4 đến 4,0 lần).

3. Những chỉ tiêu nào đạt quy chuẩn nước mặt Cột A1 theo kết quả phân tích?
Các chỉ tiêu đạt chuẩn gồm: Amoni (< 0,03 mg/l), Cl⁻ (< 5 mg/l), Mn (< 0,03 mg/l), E.coli (3 - 4 MPN/100ml so với giới hạn 20 MPN/100ml) và tổng Coliform (300 - 340 MPN/100ml so với giới hạn 2.500 MPN/100ml).

4. Nguyên nhân chính gây suy giảm chất lượng nước sông Hồng qua địa bàn Lào Cai là gì?
Theo kết quả nghiên cứu của tác giả, nguyên nhân bao gồm ô nhiễm xuyên biên giới từ phía thượng nguồn Trung Quốc kết hợp với nguồn thải nội tỉnh từ hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản (apatit, sắt, đồng), nước thải công nghiệp luyện kim - hóa chất, nước thải sinh hoạt đô thị chưa xử lý triệt để và hóa chất nông nghiệp bị rửa trôi.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Vũ Thị Trang đã phản ánh hiện trạng chất lượng nước sông Hồng đoạn chảy qua tỉnh Lào Cai đầu năm 2018 với các dấu hiệu ô nhiễm hữu cơ, chất rắn lơ lửng và kim loại nặng (Fe, Cr(VI)) vượt giới hạn QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột A1). Kết quả thực nghiệm cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm gia tăng rõ rệt từ khu vực biên giới xuôi về hạ lưu huyện Bảo Hà do tiếp nhận thêm các nguồn thải công nghiệp và dân sinh. Công trình đã đề xuất hệ thống giải pháp quản lý và kỹ thuật khả thi nhằm kiểm soát nguồn thải, góp phần bảo vệ tài nguyên nước mặt trên địa bàn tỉnh Lào Cai.