Tổng quan nghiên cứu

Nước mặt là nguồn tài nguyên thiết yếu cho sự sống và phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt tại các khu vực đô thị và nông nghiệp. Thành phố Móng Cái, tỉnh Quảng Ninh, với vị trí địa lý đặc thù giáp biên giới Trung Quốc và nằm trong vùng duyên hải Bắc Bộ, có hệ thống sông ngòi ngắn, dốc và chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều. Sông Tràng Vinh là một trong hai con sông chính của thành phố, đóng vai trò quan trọng trong cung cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu và phát triển công nghiệp. Tuy nhiên, sự gia tăng dân số, phát triển công nghiệp và đô thị hóa đã tạo áp lực lớn lên chất lượng nước mặt sông Tràng Vinh, gây ra nguy cơ ô nhiễm và ảnh hưởng đến hệ sinh thái cũng như sức khỏe cộng đồng.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào đánh giá hiện trạng chất lượng nước mặt sông Tràng Vinh trong giai đoạn 2017-2020, sử dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) để phân tích diễn biến ô nhiễm và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường phù hợp. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông Tràng Vinh thuộc thành phố Móng Cái, với dữ liệu quan trắc thu thập từ năm 2017 đến 2020. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý tài nguyên nước, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững tại địa phương, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống và thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng các lý thuyết và mô hình đánh giá chất lượng nước mặt dựa trên chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI), một công cụ định lượng tổng hợp các thông số môi trường để đánh giá mức độ ô nhiễm và khả năng sử dụng nguồn nước. Hai mô hình chính được sử dụng là:

  • Mô hình WQI của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ (NSF-WQI): Bao gồm 9 thông số quan trọng như nhiệt độ, tổng chất rắn, oxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), coliform, với trọng số đóng góp được xác định bằng kỹ thuật Delphi. Mô hình này được áp dụng rộng rãi trên thế giới và có khả năng phân loại mức độ ô nhiễm theo thang điểm.

  • Mô hình HCM-WQI cải tiến: Được phát triển dựa trên mô hình NSF-WQI, điều chỉnh các thông số phù hợp với điều kiện Việt Nam, bao gồm các thông số như SS, COD, tổng coliform, với trọng số đóng góp được xác định qua khảo sát chuyên gia. Mô hình này phù hợp để đánh giá chất lượng nước sông ngòi tại Việt Nam, đặc biệt là các khu vực đô thị và công nghiệp.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: nước mặt, lưu vực sông, chỉ số chất lượng nước (WQI), các thông số môi trường như pH, DO, BOD5, COD, TSS, coliform, N-NH4+, P-PO43-. Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 và Quyết định số 1460/QĐ-TCMT năm 2019 của Tổng cục Môi trường là cơ sở pháp lý cho việc thu thập và xử lý số liệu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là số liệu quan trắc môi trường nước mặt sông Tràng Vinh từ năm 2017 đến 2020, được thu thập định kỳ 3-4 lần mỗi năm tại 5 điểm quan trắc đại diện cho thượng nguồn, trung nguồn và hạ nguồn. Cỡ mẫu bao gồm toàn bộ số liệu quan trắc các thông số môi trường như pH, DO, BOD5, COD, TSS, coliform, N-NH4+, P-PO43-, độ đục.

Phương pháp phân tích sử dụng mô hình WQI theo hướng dẫn của Tổng cục Môi trường, bao gồm các bước: xử lý số liệu, tính toán chỉ số WQI thông số, tổng hợp chỉ số WQI tổng thể, so sánh với bảng đánh giá chất lượng nước theo quy chuẩn Việt Nam. Phương pháp chọn mẫu là chọn điểm quan trắc dựa trên vị trí địa lý và ảnh hưởng của các nguồn thải, nhằm phản ánh chính xác diễn biến chất lượng nước trên toàn lưu vực.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2017 đến 2020, với phân tích chi tiết diễn biến chất lượng nước theo từng quý, nhằm đánh giá xu hướng và mức độ ô nhiễm. Các phương pháp thống kê và biểu đồ được sử dụng để minh họa kết quả, hỗ trợ việc so sánh và thảo luận.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng nước mặt sông Tràng Vinh năm 2020:

    • Giá trị pH dao động từ 6,82 đến 7,24, nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT (A1, A2).
    • Hàm lượng oxy hòa tan (DO) từ 5,33 đến 6,24 mg/l, phù hợp với tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (A2).
    • Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5) dao động từ 3,1 đến 6,2 mg/l, có dấu hiệu vượt nhẹ giới hạn A2 tại một số điểm.
    • Nhu cầu oxy hóa học (COD) ổn định trong khoảng 6,8 đến 11,3 mg/l, nằm trong giới hạn cho phép.
    • Hàm lượng coliform tăng dần về phía hạ lưu, dao động từ 170 đến 690 MPN/100ml, vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
    • Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) vượt giới hạn cho phép từ 1,4 đến 1,9 lần tại quý I năm 2020, giảm dần từ thượng nguồn xuống hạ nguồn.
    • Nồng độ N-NH4+ và P-PO43- đều nằm trong giới hạn cho phép, dao động lần lượt từ 0,01-0,03 mg/l và 0,01-0,03 mg/l.
    • Độ đục có xu hướng giảm dần theo không gian và thời gian, dao động từ 3 đến 9 NTU.

  2. Diễn biến chất lượng nước giai đoạn 2017-2020:

    • pH duy trì ổn định trong khoảng 6,06 đến 7,31, không có biến động lớn theo thời gian.
    • DO dao động từ 4,62 đến 6,48 mg/l, phù hợp với tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt.
    • BOD5 biến động từ 2,7 đến 6,7 mg/l, có xu hướng tăng nhẹ tại một số thời điểm.
    • Các thông số COD, TSS, coliform và các chất dinh dưỡng đều duy trì trong giới hạn cho phép, tuy nhiên TSS có dấu hiệu vượt nhẹ vào mùa mưa.

  3. Chỉ số chất lượng nước (WQI):

    • WQI tính theo phương pháp HCM-WQI cải tiến cho thấy chất lượng nước sông Tràng Vinh đạt mức từ 76 đến 90 điểm, tương ứng với mức "sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các giải pháp xử lý".
    • WQI có xu hướng giảm nhẹ vào mùa mưa do tăng tải lượng chất rắn lơ lửng và các chất hữu cơ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự biến động chất lượng nước là do các nguồn thải không tập trung từ hoạt động nông nghiệp, sinh hoạt và lâm nghiệp trong lưu vực. Việc sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật, cùng với nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý hoàn toàn, đã làm tăng hàm lượng BOD5, COD và TSS, đặc biệt vào mùa mưa khi lượng nước chảy mạnh và cuốn trôi đất đá, chất thải vào sông.

So sánh với các nghiên cứu tương tự tại các lưu vực sông khác ở Việt Nam, kết quả cho thấy sông Tràng Vinh có chất lượng nước tương đối tốt, tuy nhiên vẫn cần chú ý kiểm soát các chỉ số ô nhiễm hữu cơ và chất rắn lơ lửng. Việc áp dụng mô hình WQI giúp đánh giá tổng thể và dễ dàng truyền đạt thông tin cho cộng đồng và các nhà quản lý.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ diễn biến pH, DO, BOD5, COD, coliform, TSS và WQI theo từng quý, giúp minh họa rõ ràng xu hướng biến động và mức độ ô nhiễm theo không gian và thời gian. Bảng so sánh các thông số với quy chuẩn Việt Nam cũng hỗ trợ đánh giá chính xác mức độ phù hợp của nguồn nước.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường quản lý và giám sát chất lượng nước:

    • Thiết lập mạng lưới quan trắc thường xuyên, mở rộng số điểm quan trắc để bao phủ toàn bộ lưu vực.
    • Định kỳ công bố kết quả quan trắc để nâng cao nhận thức cộng đồng và hỗ trợ ra quyết định.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường Quảng Ninh, Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường.
    • Timeline: Triển khai ngay trong 1 năm tới.

  2. Xây dựng và nâng cấp hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt:

    • Đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung tại các khu dân cư xã Hải Sơn và các khu vực có mật độ dân cư cao.
    • Áp dụng công nghệ xử lý phù hợp để giảm tải lượng BOD5, COD và coliform trước khi xả thải ra môi trường.
    • Chủ thể thực hiện: UBND thành phố Móng Cái phối hợp với các đơn vị tư vấn và nhà đầu tư.
    • Timeline: Hoàn thành trong 2-3 năm.

  3. Thúc đẩy thực hành nông nghiệp bền vững:

    • Khuyến khích sử dụng phân bón hữu cơ, giảm thiểu phân hóa học và thuốc bảo vệ thực vật.
    • Tuyên truyền, đào tạo nông dân về kỹ thuật canh tác thân thiện môi trường.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, các tổ chức nông dân.
    • Timeline: Liên tục trong các năm tới.

  4. Phát triển các giải pháp kỹ thuật giảm thiểu phát thải:

    • Xây dựng các công trình kiểm soát xói mòn đất, bờ sông nhằm giảm lượng chất rắn lơ lửng.
    • Áp dụng các biện pháp xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt tại nguồn.
    • Chủ thể thực hiện: Các cơ quan quản lý môi trường, doanh nghiệp và cộng đồng dân cư.
    • Timeline: Triển khai trong 3 năm tới.

  5. Tăng cường công tác tuyên truyền và nâng cao nhận thức:

    • Tổ chức các chương trình giáo dục môi trường cho cộng đồng, trường học và doanh nghiệp.
    • Khuyến khích sự tham gia của người dân trong bảo vệ nguồn nước.
    • Chủ thể thực hiện: UBND thành phố, các tổ chức xã hội và truyền thông.
    • Timeline: Liên tục và mở rộng phạm vi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường:

    • Hỗ trợ xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch quản lý chất lượng nước mặt.
    • Use case: Thiết lập mạng lưới quan trắc, đánh giá hiệu quả các biện pháp bảo vệ môi trường.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành môi trường, tài nguyên nước:

    • Cung cấp phương pháp luận và dữ liệu thực tiễn để phát triển nghiên cứu sâu hơn.
    • Use case: Áp dụng mô hình WQI và phân tích diễn biến chất lượng nước trong các nghiên cứu tiếp theo.

  3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực công nghiệp và nông nghiệp:

    • Hiểu rõ tác động của hoạt động sản xuất đến môi trường nước, từ đó áp dụng các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm.
    • Use case: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải, tuân thủ quy chuẩn môi trường.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội:

    • Nâng cao nhận thức về bảo vệ nguồn nước, tham gia giám sát và bảo vệ môi trường.
    • Use case: Tham gia các chương trình bảo vệ môi trường, áp dụng kỹ thuật canh tác bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chỉ số WQI là gì và tại sao quan trọng trong đánh giá chất lượng nước?
    WQI là chỉ số tổng hợp đánh giá chất lượng nước dựa trên nhiều thông số môi trường, giúp phân loại mức độ ô nhiễm và khả năng sử dụng nước. Ví dụ, WQI cao cho thấy nước sạch, phù hợp cho sinh hoạt và sản xuất.

  2. Các thông số nào được sử dụng để tính WQI trong nghiên cứu này?
    Nghiên cứu sử dụng các thông số như pH, DO, BOD5, COD, TSS, coliform, N-NH4+, P-PO43- và độ đục, được lựa chọn dựa trên mô hình HCM-WQI cải tiến phù hợp với điều kiện Việt Nam.

  3. Tại sao tổng chất rắn lơ lửng (TSS) vượt giới hạn cho phép lại là vấn đề?
    TSS cao làm giảm độ trong của nước, ảnh hưởng đến sinh vật thủy sinh và khả năng sử dụng nước. Ví dụ, TSS vượt 1,4-1,9 lần tại quý I năm 2020 có thể do xói mòn đất và nước thải nông nghiệp.

  4. Giải pháp nào hiệu quả nhất để cải thiện chất lượng nước sông Tràng Vinh?
    Xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung và thúc đẩy nông nghiệp bền vững là các giải pháp ưu tiên, giúp giảm tải lượng ô nhiễm hữu cơ và chất rắn vào sông.

  5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư tham gia bảo vệ nguồn nước?
    Cộng đồng có thể tham gia giám sát, tuân thủ quy định về xử lý nước thải, áp dụng kỹ thuật canh tác thân thiện môi trường và tham gia các chương trình tuyên truyền nâng cao nhận thức.

Kết luận

  • Đánh giá chất lượng nước mặt sông Tràng Vinh giai đoạn 2017-2020 cho thấy nước đạt mức sử dụng tốt cho sinh hoạt và sản xuất, tuy nhiên có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ về tổng chất rắn lơ lửng và BOD5.
  • Mô hình WQI HCM cải tiến là công cụ hiệu quả để đánh giá tổng thể và theo dõi diễn biến chất lượng nước, hỗ trợ công tác quản lý và truyền thông.
  • Các nguồn ô nhiễm chủ yếu đến từ hoạt động nông nghiệp, sinh hoạt và lâm nghiệp trong lưu vực, đặc biệt vào mùa mưa.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý, kỹ thuật và tuyên truyền nhằm giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ nguồn nước và phát triển bền vững.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và cộng đồng trong việc bảo vệ và khai thác tài nguyên nước hiệu quả.

Tiếp theo, cần triển khai các giải pháp đề xuất, mở rộng mạng lưới quan trắc và nâng cao nhận thức cộng đồng để đảm bảo chất lượng nước sông Tràng Vinh được duy trì và cải thiện trong tương lai. Đề nghị các cơ quan liên quan phối hợp chặt chẽ để thực hiện các bước tiếp theo nhằm bảo vệ nguồn nước và phát triển kinh tế xã hội bền vững.