Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Thành phố Hải Phòng là một trong những trung tâm tăng trưởng kinh tế trọng điểm của khu vực phía Bắc và là đỉnh quan trọng trong tam giác kinh tế Hải Phòng – Hà Nội – Quảng Ninh. Cùng với tốc độ phát triển mạnh mẽ về kinh tế, đô thị hóa và khoa học công nghệ, nhu cầu sử dụng nguồn nước sạch phục vụ cho sinh hoạt dân sinh và các ngành sản xuất công nghiệp trở thành một trong những vấn đề ưu tiên hàng đầu của thành phố. Do đặc thù vị trí địa lý nằm ở vùng cửa sông ven biển, Hải Phòng bị hệ thống sông và lạch chia cắt thành các vùng đất thường xuyên chịu tác động của hiện tượng xâm nhập mặn. Trong bối cảnh trữ lượng nước ngầm tại địa phương rất hạn chế, nguồn nước ngọt của thành phố phụ thuộc chủ yếu vào ba nguồn nước mặt chính gồm: sông Rế, sông Giá và sông Đa Độ.
Trong hệ thống đó, sông Rế giữ vai trò huyết mạch cung cấp nguồn nước thô trực tiếp cho các nhà máy nước sinh hoạt và phục vụ sản xuất nông nghiệp, công nghiệp trên địa bàn huyện An Dương và các quận nội thành Hải Phòng. Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế – xã hội của huyện An Dương và các vùng lân cận, môi trường nước sông Rế đang phải đối mặt với nhiều sức ép nghiêm trọng từ các nguồn thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và tình trạng lấn chiếm hành lang bảo vệ nguồn nước.
Xuất phát từ thực trạng cấp bách đó, đề tài khóa luận tốt nghiệp "Đánh giá hiện trạng môi trường nước và đề xuất biện pháp quản lý nâng cao chất lượng nước sông Rế thành phố Hải Phòng" do sinh viên Nguyễn Thị Khánh Linh thực hiện tại Viện Môi trường, Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam nhằm giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu sau:
- Mục đích nghiên cứu:
- Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt sông Rế thông qua chuỗi số liệu quan trắc thực nghiệm.
- Đề xuất các biện pháp quản lý khả thi nhằm kiểm soát ô nhiễm và nâng cao chất lượng nguồn nước sinh hoạt cho thành phố Hải Phòng.
- Nội dung và nhiệm vụ thực hiện:
- Điều tra, khảo sát tổng quan điều kiện tự nhiên, kinh tế – xã hội và hiện trạng môi trường trong lưu vực sông Rế (địa bàn huyện An Dương).
- Xác định, phân loại và lập bản đồ các nguồn gây ô nhiễm chính xả thải trực tiếp hoặc gián tiếp vào lòng sông.
- Tiến hành quan trắc, thu thập mẫu và phân tích các thông số hóa lý, vi sinh của nước sông Rế qua 4 đợt trong năm.
- Tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) và đánh giá diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian.
- Xây dựng hệ thống giải pháp quản lý môi trường phù hợp với điều kiện thực tế của địa phương.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Chất lượng môi trường nước mặt sông Rế và các nguồn phát sinh chất thải trong lưu vực.
- Phạm vi không gian: Lưu vực sông Rế thuộc địa bàn huyện An Dương và các khu vực lân cận thuộc thành phố Hải Phòng.
- Phạm vi thời gian: Thu thập số liệu kinh tế – xã hội và dữ liệu quan trắc môi trường trong năm 2014 (thực hiện qua 4 đợt quan trắc định kỳ: tháng 2, tháng 6, tháng 8 và tháng 12 năm 2014); khóa luận hoàn thành vào tháng 12 năm 2015.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng
Nghiên cứu được thiết lập dựa trên các quy định pháp lý, tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia của Việt Nam trong lĩnh vực bảo vệ môi trường nước mặt:
- Hệ thống Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia (QCVN) về chất lượng nước mặt do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành.
- Phương pháp luận đánh giá tác động rủi ro môi trường (DTRM) và quy trình quan trắc môi trường chuẩn của Tổng cục Môi trường (TCMT).
- Phương pháp đánh giá chất lượng nước tổng hợp thông qua Chỉ số chất lượng nước (WQI - Water Quality Index) theo hướng dẫn kỹ thuật của cơ quan quản lý chuyên ngành.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thu thập dữ liệu
Khóa luận kết hợp đồng bộ các phương pháp nghiên cứu thực địa, phân tích phòng thí nghiệm và xử lý số liệu thống kê:
- Phương pháp khảo sát hiện trường và lập bản đồ: Khảo sát thực địa dọc tuyến sông Rế để xác định các vị trí xả thải, điểm đen ô nhiễm, các khu vực lấn chiếm dòng chảy và các công trình dân sinh có nguy cơ ảnh hưởng đến chất lượng nước.
- Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu: Thiết kế mạng lưới vị trí quan trắc trên sông Rế (Bảng 3.1) và thực hiện quy trình bảo quản mẫu chuyên biệt cho từng thông số phân tích (Bảng 3.2) theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật quan trắc môi trường nước mặt.
- Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm: Sử dụng các thiết bị đo đạc chuyên dụng và phương pháp phân tích chuẩn (Bảng 3.3) để xác định 8 thông số chất lượng nước cốt lõi:
- Thông số lý hóa cơ bản: pH, Oxy hòa tan (DO), Tổng chất rắn lơ lửng (TSS).
- Thông số ô nhiễm hữu cơ: Nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày (BOD5), Nhu cầu oxy hóa học (COD).
- Thông số chất dinh dưỡng: Amoni ($\text{NH}_4^+\text{-N}$), Phosphat ($\text{PO}_4^{3-}\text{-P}$).
- Thông số vi sinh: Tổng số vi khuẩn Coliform.
- Phương pháp quan trắc định kỳ theo mùa: Dữ liệu quan trắc được thu thập theo 4 đợt tương ứng với các giai đoạn thủy văn và khí hậu trong năm 2014:
- Đợt 1: Tháng 02/2014 (mùa khô/đầu năm).
- Đợt 2: Tháng 06/2014 (thời kỳ chuyển mùa).
- Đợt 3: Tháng 08/2014 (mùa mưa/lũ).
- Đợt 4: Tháng 12/2014 (mùa khô/cuối năm).
- Phương pháp thống kê và biểu đồ hóa: Tổng hợp số liệu định lượng, xây dựng các biểu đồ diễn biến nồng độ chất ô nhiễm theo từng đợt quan trắc và so sánh đối chiếu với các ngưỡng giới hạn quy chuẩn.
Nguồn dữ liệu
- Dữ liệu thứ cấp: Báo cáo tình hình phát triển kinh tế – xã hội năm 2014 của Ủy ban nhân dân huyện An Dương; bản đồ hành chính và thủy văn thành phố Hải Phòng.
- Dữ liệu sơ cấp: Kết quả quan trắc thực tế tại hiện trường và phân tích mẫu nước sông Rế do tác giả thực hiện dưới sự hướng dẫn chuyên môn của Viện Môi trường (Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam) và Trung tâm Quan trắc Môi trường thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường Hải Phòng.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Điều kiện tự nhiên và kinh tế – xã hội khu vực lưu vực sông Rế
Chương 1 cung cấp cái nhìn tổng quan về vị trí địa lý của sông Rế (Hình 1.1) trong mạng lưới thủy văn của Hải Phòng, đồng thời phân tích chi tiết bối cảnh kinh tế – xã hội của huyện An Dương năm 2014 – địa bàn trực tiếp bao bọc và khai thác nguồn nước sông Rế.
Về tình hình phát triển kinh tế huyện An Dương năm 2014:
Nền kinh tế huyện tiếp tục duy trì mức tăng trưởng ổn định với tổng giá trị sản xuất đạt 5.858,5 tỷ đồng, đạt 100,03% kế hoạch năm và tăng 8,25% so với năm 2013. Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tăng tỷ trọng công nghiệp – xây dựng và thương mại – dịch vụ.
| TT |
Ngành kinh tế |
Giá trị (tỷ đồng) |
Tỷ trọng cơ cấu (%) |
Tỷ lệ thực hiện so kế hoạch (%) |
So sánh với năm 2013 (%) |
| 1 |
Nông nghiệp – Thủy sản |
1.218,0 |
20,8% |
100,00% |
103,27% |
| 2 |
Công nghiệp – Xây dựng |
2.536,5 |
43,3% |
100,00% |
106,35% |
| 3 |
Thương mại – Dịch vụ |
2.114,0 |
35,9% |
100,00% |
113,00% |
| Tổng cộng |
Tổng giá trị sản xuất |
5.858,5 |
100,0% |
100,03% |
108,25% |
Về các chỉ tiêu xã hội và nông nghiệp:
- Dân số toàn huyện năm 2014 đạt khoảng 180.000 người, tốc độ tăng trưởng dân số tự nhiên là 1,12% (giảm 6% so với năm 2013).
- Tỷ lệ lao động có việc làm đạt 98% (đạt 100% kế hoạch); tỷ lệ hộ nghèo giảm xuống còn 2,42% (giảm 1,02% so với năm 2013).
- Hạ tầng dân sinh đạt kết quả cao: 100% xã/thị trấn đạt chuẩn quốc gia về y tế, 100% hộ dân sử dụng điện lưới và 99,9% hộ dân được sử dụng nước hợp vệ sinh.
- Các hoạt động sản xuất nông nghiệp tiếp tục phát triển về diện tích cây trồng (Bảng 1.2) và quy mô cơ cấu vật nuôi (Bảng 1.3), làm gia tăng nhu cầu dùng nước tưới và phát sinh lượng lớn phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và chất thải chăn nuôi ra môi trường.
Chương 2: Hiện trạng các nguồn thải và nguy cơ ô nhiễm môi trường nước sông Rế
Chương 2 tập trung điều tra và lập bản đồ các nguồn thải chính gây ô nhiễm sông Rế (Hình 2.1). Tác giả đã khảo sát thực địa và nhận diện các điểm nóng ô nhiễm cùng các hành vi xâm phạm hành lang an toàn nguồn nước:
- Nguồn thải sinh hoạt và rác thải dân sinh: Tình trạng xả rác và nước thải trực tiếp chưa qua xử lý tại các khu dân cư ven sông, điển hình là khu vực chân cầu Rế đang bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi chất thải rắn và nước rỉ rác (Hình 2.2).
- Hoạt động lấn chiếm lòng sông: Xuất hiện các điểm san lấp, xây dựng công trình trái phép lấn chiếm lòng sông, tiêu biểu là khu vực gần trạm bơm Quán Vĩnh (Hình 2.3), làm thu hẹp dòng chảy tự nhiên, cản trở khả năng tự làm sạch và tiêu thoát nước của sông.
- Nguồn ô nhiễm đặc thù từ nghĩa trang ven sông: Điển hình là nghĩa trang thôn Lương Quy thuộc xã Lê Lợi (Hình 2.4) nằm sát mép nước sông, tiềm ẩn nguy cơ thẩm thấu chất hữu cơ và vi sinh vật gây hại vào tầng nước mặt.
- Nguồn thải công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: Nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp – xây dựng phân bố dọc tuyến sông chưa được thu gom triệt để về hệ thống xử lý tập trung.
Chương 3: Kết quả quan trắc và đánh giá chất lượng nước sông Rế năm 2014
Chương 3 trình bày hệ thống số liệu thực nghiệm thu được từ 4 đợt quan trắc trong năm 2014 tại các vị trí quan trắc đã xác lập (Bảng 3.1, Hình 3.1):
- Số liệu quan trắc 4 đợt:
- Kết quả đợt 1 (tháng 2/2014 - Bảng 3.4): Đánh giá chất lượng nước thời điểm mùa khô.
- Kết quả đợt 2 (tháng 6/2014 - Bảng 3.5): Đánh giá chất lượng nước thời điểm đầu mùa mưa.
- Kết quả đợt 3 (tháng 8/2014 - Bảng 3.6): Đánh giá chất lượng nước thời điểm chính mùa mưa, lưu lượng dòng chảy lớn.
- Kết quả đợt 4 (tháng 12/2014 - Bảng 3.7): Đánh giá chất lượng nước thời điểm cuối năm, dòng chảy kiệt.
- Diễn biến các thông số ô nhiễm qua các biểu đồ:
- Biểu đồ pH và DO (Hình 3.2, Hình 3.3): Phản ánh môi trường đệm và nồng độ oxy hòa tan trong nước biến động theo mùa và theo mức độ tiếp nhận chất thải hữu cơ.
- Biểu đồ TSS (Hình 3.4): Nồng độ chất rắn lơ lửng tăng cao vào các tháng mùa mưa do xói mòn và nước mưa tràn bề mặt mang theo phù sa, bùn đất.
- Biểu đồ BOD5 và COD (Hình 3.5, Hình 3.6): Thể hiện mức độ nhiễm bẩn các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và tổng lượng hữu cơ có xu hướng gia tăng tại các đoạn sông tiếp nhận nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
- Biểu đồ $\text{NH}_4^+\text{-N}$ và $\text{PO}_4^{3-}\text{-P}$ (Hình 3.7, Hình 3.8): Hàm lượng các hợp chất dinh dưỡng nitơ và phospho xuất hiện cao cục bộ tại các khu vực canh tác nông nghiệp và xả thải chăn nuôi.
- Biểu đồ Coliform (Hình 3.9): Mức độ ô nhiễm vi sinh vật diễn biến phức tạp, đặc biệt tại các khu vực gần khu dân cư tập trung, bãi rác chân cầu Rế và khu nghĩa trang ven sông.
- Đánh giá tổng hợp chỉ số WQI: Kết quả tính toán Chỉ số chất lượng nước sông Rế năm 2014 (Bảng 3.8) cung cấp bức tranh tổng thể về cấp độ ô nhiễm của từng đoạn sông, phục vụ cho việc phân vùng mục đích sử dụng nước.
Kết quả và đóng góp
Kết quả nghiên cứu chính
- Thiết lập cơ sở dữ liệu quan trắc toàn diện năm 2014: Khóa luận đã đo đạc, phân tích và hệ thống hóa thành công bộ dữ liệu chất lượng nước sông Rế qua 4 đợt quan trắc định kỳ trong năm 2014 với 8 thông số quan trắc lý hóa và sinh học chuẩn mực.
- Khoanh vùng các nguyên nhân và điểm nóng ô nhiễm: Nghiên cứu đã chỉ rõ các điểm gây suy giảm chất lượng nước cục bộ trên sông Rế:
- Điểm ô nhiễm rác thải và chất hữu cơ tại chân cầu Rế.
- Điểm cản trở lưu thông dòng chảy do lấn chiếm lòng sông gần trạm bơm Quán Vĩnh.
- Nguy cơ ô nhiễm vi sinh vật từ nghĩa trang thôn Lương Quy (xã Lê Lợi).
- Đánh giá tương quan giữa phát triển kinh tế và môi trường nước: Phân tích làm rõ áp lực từ cơ cấu kinh tế huyện An Dương (công nghiệp – xây dựng chiếm 43,3%, nông nghiệp 20,8%) đối với nguồn nước ngọt cấp cho thành phố Hải Phòng.
Hệ thống giải pháp quản lý đề xuất
Dựa trên kết quả đánh giá hiện trạng, tác giả đề xuất các nhóm giải pháp quản lý môi trường nước sông Rế:
- Kiểm soát nguồn thải: Tăng cường quản lý nước thải tại nguồn từ các cơ sở công nghiệp, các làng nghề và khu dân cư; xây dựng hệ thống thu gom và xử lý rác thải sinh hoạt triệt để, xóa bỏ các bãi rác tự phát dưới chân cầu Rế.
- Bảo vệ hành lang nguồn nước: Xử lý nghiêm các trường hợp lấn chiếm lòng sông tại khu vực trạm bơm Quán Vĩnh và dọc tuyến sông; khơi thông dòng chảy để nâng cao khả năng tự làm sạch của nguồn nước.
- Quy hoạch và cách ly môi trường: Có lộ trình di dời hoặc xây dựng đê bao ngăn cách, xử lý tiêu thoát nước an toàn cho các khu vực nhạy cảm như nghĩa trang thôn Lương Quy (xã Lê Lợi) nhằm ngăn ngừa ô nhiễm nguồn nước mặt.
- Nâng cao năng lực giám sát và thể chế: Duy trì mạng lưới quan trắc định kỳ phối hợp với Trung tâm Quan trắc Môi trường Hải Phòng; tăng cường vai trò kiểm tra, giám sát của UBND huyện An Dương và các cơ quan quản lý chuyên ngành.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế của đề tài: Khóa luận được thực hiện trong khuôn khổ nghiên cứu tốt nghiệp đại học, phạm vi số liệu quan trắc thực nghiệm tập trung trong năm 2014. Do điều kiện trang thiết bị và thời gian, đề tài chủ yếu phân tích 8 thông số hóa lý – vi sinh cơ bản mà chưa đi sâu vào việc định lượng các chất ô nhiễm vi lượng, hóa chất bảo vệ thực vật tồn dư hoặc kim loại nặng độc hại trong trầm tích đáy sông.
- Hướng nghiên cứu tiếp theo:
- Mở rộng tần suất và mật độ điểm quan trắc theo chuỗi thời gian nhiều năm để theo dõi biến động dài hạn.
- Ứng dụng các mô hình toán mô phỏng thủy lực và chất lượng nước (như SWAT, QUAL2K, MIKE) để dự báo khả năng tự làm sạch và sức tải ô nhiễm của sông Rế dưới tác động của biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn.
Giá trị tham khảo
Tài liệu khóa luận có giá trị thực tiễn và học thuật phục vụ các đối tượng sau:
- Sinh viên và học viên: Là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp luận quan trắc môi trường nước mặt, kỹ thuật bảo quản mẫu, quy trình phân tích trong phòng thí nghiệm và phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sinh viên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường.
- Cơ quan quản lý địa phương: Cung cấp bộ dữ liệu thực địa năm 2014 cho Sở Tài nguyên và Môi trường Hải Phòng, Trung tâm Quan trắc Môi trường, và UBND huyện An Dương phục vụ công tác quy hoạch bảo vệ tài nguyên nước và cấp phép xả thải trên lưu vực sông Rế.
Câu hỏi thường gặp
1. Tác giả thực hiện khóa luận này là ai và nghiên cứu thuộc cơ sở đào tạo nào?
Khóa luận được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Thị Khánh Linh dưới sự phân công của Viện Môi trường, Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam. Đề tài được hướng dẫn chuyên môn bởi TS. Nguyễn Thị Như Ngọc cùng sự hỗ trợ thực tế của Trưởng phòng Lê Tiến Tùng thuộc Trung tâm Quan trắc Môi trường – Sở Tài nguyên và Môi trường Hải Phòng.
2. Vì sao sông Rế lại đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với thành phố Hải Phòng?
Do Hải Phòng nằm ở vùng cửa sông ven biển thường xuyên bị xâm nhập mặn và nguồn nước ngầm hạn chế, thành phố phải phụ thuộc vào ba nguồn nước ngọt tự nhiên chính là sông Rế, sông Giá và sông Đa Độ. Sông Rế là nguồn cấp nước thô chủ lực cho các nhà máy nước sinh hoạt và phục vụ sản xuất của thành phố và huyện An Dương.
3. Nghiên cứu đã chỉ ra những điểm nóng và nguồn gây ô nhiễm cụ thể nào dọc sông Rế?
Nghiên cứu ghi nhận nhiều điểm nóng ô nhiễm thực địa gồm: bãi rác và nước thải sinh hoạt dưới chân cầu Rế (Hình 2.2), các công trình xây dựng lấn chiếm lòng sông gần trạm bơm Quán Vĩnh (Hình 2.3), ô nhiễm từ nghĩa trang thôn Lương Quy thuộc xã Lê Lợi nằm sát bờ sông (Hình 2.4), cùng với nước thải sản xuất và dư lượng phân bón, thuốc trừ sâu nông nghiệp trên địa bàn huyện An Dương.
4. Chương trình quan trắc chất lượng nước trong khóa luận gồm những đợt nào và phân tích những thông số gì?
Chương trình quan trắc được triển khai trong năm 2014 qua 4 đợt: đợt 1 (tháng 2/2014), đợt 2 (tháng 6/2014), đợt 3 (tháng 8/2014), và đợt 4 (tháng 12/2014). Các thông số được phân tích bao gồm: pH, DO, TSS, BOD5, COD, $\text{NH}_4^+\text{-N}$, $\text{PO}_4^{3-}\text{-P}$, và Coliform, kết hợp tính toán chỉ số chất lượng nước tổng hợp WQI.
5. Tình hình kinh tế – xã hội huyện An Dương năm 2014 tác động thế nào đến môi trường nước sông Rế?
Năm 2014, huyện An Dương có quy mô kinh tế 5.858,5 tỷ đồng, trong đó công nghiệp – xây dựng chiếm tỷ trọng lớn nhất (43,3%), nông nghiệp – thủy sản chiếm 20,8%, cùng dân số khoảng 180.000 người. Tốc độ tăng trưởng sản xuất công nghiệp và thâm canh nông nghiệp cao tạo áp lực xả thải chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng và chất dinh dưỡng rất lớn lên hệ thống sông Rế.
Kết luận
Khóa luận của sinh viên Nguyễn Thị Khánh Linh đã hoàn thành toàn diện việc khảo sát, quan trắc và đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Rế thành phố Hải Phòng trong năm 2014. Qua việc phân tích chuỗi dữ liệu 4 đợt quan trắc với 8 thông số môi trường cốt lõi và tính toán chỉ số WQI, nghiên cứu đã phản ánh rõ mức độ tác động của các nguồn thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và các điểm vi phạm hành lang nguồn nước lên dòng sông. Hệ thống giải pháp quản lý được đề xuất có tính thực tiễn cao, đóng góp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác bảo vệ và nâng cao chất lượng nguồn nước ngọt cấp sinh hoạt cho thành phố Hải Phòng.
