Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Vịnh Cửa Lục là một vịnh biển kín có diện tích khoảng 18 km² với điểm sâu nhất đạt 17 m, tọa lạc tại vị trí giáp ranh giữa thành phố Hạ Long và huyện Hoành Bồ thuộc tỉnh Quảng Ninh. Về mặt thủy văn và sinh thái, vịnh đóng vai trò như một cửa sông hình phễu đón nhận dòng chảy từ các hệ thống sông chính gồm sông Diễn Vọng, sông Man và sông Trới, đồng thời là thủy vực trung chuyển trực tiếp nước mặt ra vịnh Hạ Long qua eo Cửa Lục (sông Cửa Lục) với độ mở cửa vịnh chỉ rộng khoảng 1 km.

Do đặc thù vị trí địa lý, lưu vực vịnh Cửa Lục là địa bàn tập trung hàng loạt hoạt động phát triển kinh tế trọng điểm của tỉnh Quảng Ninh. Khu vực Đông và Đông Bắc tiếp giáp các mỏ khai thác than quy mô lớn thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin) cùng mạng lưới cảng than xuất khẩu (Làng Khánh, Nam Cầu Trắng). Khu vực bờ Tây và Tây Nam là nơi đặt Cảng nước sâu Cái Lân, cảng xăng dầu B12, Khu công nghiệp Cái Lân, Khu công nghiệp Việt Hưng, các nhà máy nhiệt điện, xi măng và đóng tàu. Song song với sản xuất công nghiệp, tốc độ đô thị hóa diễn ra nhanh chóng với các dự án san nền lấn biển quy mô lớn (khu đô thị Cao Xanh, Hà Khánh, Vựng Đâng) và mật độ dân cư tập trung cao tại các phường nội thị ven bờ. Áp lực từ nước thải mỏ than, nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt và trầm tích bồi lắng do san lấp đang đe dọa trực tiếp chất lượng môi trường nước vịnh Cửa Lục và vùng lõi di sản vịnh Hạ Long.

Nhằm cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước mặt, khóa luận hướng đến các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt và nước biển ven bờ khu vực vịnh Cửa Lục thông qua hệ thống chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng, vi sinh và hàm lượng dầu mỡ.
  2. Mô phỏng quá trình lan truyền các chất gây ô nhiễm hữu cơ (chỉ số COD và BOD5) theo chu kỳ thủy triều và theo mùa (mùa mưa và mùa khô).
  3. Phân tích, nhận diện các nguồn thải và nguyên nhân chính gây suy giảm chất lượng môi trường nước trên lưu vực.
  4. Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý môi trường phù hợp với điều kiện thực tế khu vực.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài được xác lập:

  • Đối tượng nghiên cứu: Môi trường nước mặt, nước biển ven bờ và các thông số chất lượng nước đặc trưng (Nhiệt độ, pH, DO, TSS, COD, BOD5, Pb, Cd, Hg, Coliform, Dầu mỡ khoáng).
  • Phạm vi không gian: Vùng nước vịnh Cửa Lục và toàn bộ lưu vực phụ cận có tổng diện tích tự nhiên 79.293,46 ha (Niên giám thống kê tỉnh Quảng Ninh năm 2012), bao gồm 10 xã, thị trấn thuộc huyện Hoành Bồ ở phía Bắc và 8 phường thuộc thành phố Hạ Long ở phía Nam; mạng lưới khảo sát thực tế gồm 10 trạm quan trắc đại diện.
  • Phạm vi thời gian: Kế thừa chuỗi số liệu quan trắc định kỳ giai đoạn 2011 – 2016, tập trung phân tích chuyên sâu đợt quan trắc Quý IV năm 2016; thời gian thực hiện khóa luận kéo dài từ tháng 6 năm 2018 đến tháng 9 năm 2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài áp dụng hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện hành của Bộ Tài nguyên và Môi trường làm thước đo đánh giá:

  • QCVN 10-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ (áp dụng vùng "vùng khác" cho các điểm nước biển vịnh).
  • QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B): Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (áp dụng cho các nguồn nước thải sản xuất và kênh xả trước khi hòa vào thủy vực tiếp nhận không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt).

Các chỉ tiêu chất lượng nước được tiếp cận theo cơ chế động lực học môi trường nước cửa sông ven biển:

  • Nhu cầu oxy hóa học (COD): Đại diện cho mức độ ô nhiễm hợp chất hữu cơ tổng số; số liệu đầu vào của nghiên cứu được xác định theo phương pháp Pecmanganat (COD-Mn) với hiệu suất oxy hóa khoảng 50%.
  • Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5): Phản ánh lượng oxy hòa tan bị tiêu thụ bởi vi sinh vật trong 5 ngày để phân hủy chất hữu cơ chứa cacbon và nitơ.
  • Chất rắn lơ lửng (TSS) và kim loại nặng (Pb, Cd, Hg): Chỉ số đo độ đục, mức độ bồi lắng và sự hiện diện của độc chất tích lũy sinh học từ nước thải mỏ, đóng tàu và hóa chất công nghiệp.
  • Dầu mỡ khoáng và Coliform: Nhóm chỉ thị cho hoạt động giao thông thủy, sự cố rò rỉ nhiên liệu và ô nhiễm vi sinh từ chất thải sinh hoạt, giết mổ gia súc.

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  • Phương pháp thu thập và xử lý tài liệu: Thu thập chuỗi số liệu quan trắc môi trường giai đoạn 2011 – 2016 và báo cáo chuyên đề Quý IV/2016 từ Trung tâm Quan trắc Môi trường thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh; số liệu kinh tế - xã hội và tài nguyên đất đai từ Niên giám Thống kê tỉnh Quảng Ninh năm 2012 và năm 2015.
  • Phương pháp khảo sát thực địa: Khảo sát trực tiếp các điểm xả thải chính quanh lưu vực vịnh, bao gồm trạm xử lý nước thải tập trung, cống xả khu công nghiệp, kho than, cảng xuất than và khu vực bãi triều lấn biển.
  • Phương pháp đánh giá so sánh: Đối chiếu nồng độ các thông số phân tích tại 10 vị trí quan trắc với ngưỡng giới hạn quy định trong QCVN 10-MT:2015/BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) để phân vùng mức độ ô nhiễm.
  • Phương pháp mô phỏng số trị: Ứng dụng mô hình toán lan truyền chất ô nhiễm hai chiều (2D) trên nền trường dòng chảy thủy triều đặc trưng (chế độ nhật triều biên độ cực đại 4,7 m) để dự báo không gian phân bố COD và BOD5 theo 4 pha triều: triều cường - nước lớn, triều cường - nước ròng, triều kém - nước lớn và triều kém - nước ròng trong cả hai điều kiện mùa mưa và mùa khô.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan về điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội khu vực vịnh Cửa Lục

Chương I hệ thống hóa toàn diện các yếu tố tự nhiên chi phối môi trường nước vịnh Cửa Lục. Địa hình lưu vực có cấu trúc hình phễu, phân tầng độ cao giảm dần từ khối núi cao phía Bắc (đỉnh Am Váp 1.090 m) xuống bậc đồi bóc mòn 30 – 200 m (diện tích khoảng 45 km²) và thoải dần về các bãi triều ven vịnh. Phía Tây có dãy núi Chùa Lôi cao 500 – 600 m, phía Đông là dãy núi Giáp Khẩu cao 200 – 300 m nơi phân bố các vỉa than Hồng Gai. Chế độ thủy văn sông ngòi đặc trưng bởi các lưu vực nhỏ, ngắn và dốc, lưu lượng biến đổi mạnh theo mùa; ba hệ thống sông chính cấp nước là sông Diễn Vọng, sông Trới và sông Man.

Chế độ hải văn vịnh Cửa Lục mang tính chất nhật triều điển hình (26 – 28 ngày nhật triều/tháng), biên độ triều cực đại đạt 4,7 m, mực nước trung bình 2,06 m. Tốc độ dòng triều rút thường lớn hơn dòng triều lên từ 1,5 đến 2 lần; vào kỳ triều cường, tốc độ dòng chảy gấp 2,5 đến 3 lần kỳ triều kiệt. Dòng triều đóng vai trò là động lực chính vận chuyển vật chất và chi phối hoàn toàn quy luật lan tỏa ô nhiễm.

Về cơ cấu sử dụng đất năm 2012, trong tổng số 79.293,46 ha diện tích tự nhiên, đất lâm nghiệp chiếm 49,82% (39.499,55 ha), đất chưa sử dụng chiếm 38,65% (30.633,2 ha), đất nông nghiệp chiếm 6,91% (5.481,8 ha), đất chuyên dùng chiếm 3,14% (2.487,49 ha) và đất ở chiếm 1,48% (1.171,3 ha). Đất đồi dốc bị rửa trôi mạnh mẽ khi lớp phủ thực vật bị suy thoái bởi các dự án công nghiệp và đô thị hóa.

Về kinh tế - xã hội, vịnh tiếp nhận lượng nước thải lớn từ nhiều nguồn:

  • Nước thải sinh hoạt: Tập trung tại các phường đông dân cư như Cao Xanh (lượng thải 16.197,05 m³), Hà Khánh (6.220,8 m³), Trần Hưng Đạo (11.497,15 m³) và xã Việt Hưng (10.404,05 m³).
  • Hoạt động công nghiệp và khai thác khoáng sản: Trữ lượng than đá thăm dò đạt trên 530 triệu tấn; 5 đơn vị trực thuộc Vinacomin duy trì khai thác quy mô trên 10 triệu tấn/năm với 2 mỏ hầm lò, 12 mỏ lộ thiên, nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng và hệ thống cảng than Làng Khánh, Nam Cầu Trắng, bến Quyết Thắng. Bên cạnh than, lưu vực sở hữu mỏ sét Giếng Đáy trữ lượng 41,5 triệu m³ và cát sỏi Hoành Bồ 17,624 triệu m³. Các cơ sở công nghiệp nặng gồm Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh 1.200 MW, các nhà máy xi măng Thăng Long, Hạ Long, cơ sở luyện thép Đông Á (500.000 tấn phôi/năm) và cụm đóng tàu Cái Lân.
  • Giao thông thủy, nông nghiệp và lấn biển: Mật độ phương tiện thủy đạt 4.000 – 5.000 phương tiện chở hàng, tàu container ra vào cảng Cái Lân đạt 7 – 12 lượt/ngày; vùng vịnh duy trì 454 bè với 1.500 ô lồng nuôi thủy sản và 4 công ty nuôi trai cấy ngọc (40 ha mặt nước); hoạt động san lấp các khu đô thị ven bờ làm suy thoái thảm rừng ngập mặn và gia tăng bồi lắng.

Chương II: Đánh giá chất lượng môi trường nước khu vực vịnh Cửa Lục

Chương II tập trung phân tích thực trạng chất lượng môi trường nước dựa trên mạng lưới 10 trạm quan trắc đại diện do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh thiết lập:

Ký hiệu Vị trí quan trắc Tọa độ X Tọa độ Y
N1 Trạm xử lý nước thải Hà Khẩu 2321632 420514
N2 Nước qua cầu K67 - Cao Xanh 2320967 431188
N3 Khu công nghiệp Cái Lân 2320780 425212
N4 Sông Diễn Vọng tại cửa xả Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh 2324685 435755
N5 Khu giết mổ gia súc, gia cầm tập trung phường Hà Khánh 2325091 436359
N6 Sau chợ Hòn Gai 231302 430402
N7 Giữa kênh thoát nước Hà Khánh và hệ thống xuất hàng xi măng Hạ Long 232670 430240
N8 Nước thải Nhà máy xử lý nước thải Hà Khánh 2320462 432223
N9 Nước biển ven bờ Cảng Làng Khánh 2325156 436482
N10 Nước biển ven bờ vịnh Cửa Lục - Cầu Bãi Cháy 2318862 428763

Chuỗi dữ liệu quan trắc định kỳ giai đoạn 2011 – 2016 tại trạm N10 (Cầu Bãi Cháy) cho thấy các chỉ tiêu pH (8,21 – 8,30), TSS (5 – 17,5 mg/l), DO (6,48 – 6,83 mg/l) và Coliform (1 – 35 MPN/100ml) duy trì ổn định trong giới hạn cho phép của QCVN 10-MT:2015/BTNMT. Tuy nhiên, hàm lượng dầu mỡ khoáng ghi nhận xu hướng gia tăng đáng kể: từ mức 0,012 mg/l (Quý I/2011) tăng vọt lên 0,805 mg/l (Quý II/2013), sau đó duy trì ở ngưỡng cao và vượt chuẩn quy định (0,5 mg/l) vào Quý II/2016 với nồng độ 0,587 mg/l.

Kết quả phân tích mẫu nước đợt quan trắc Quý IV năm 2016 cung cấp số liệu so sánh chi tiết:

Điểm quan trắc pH TSS (mg/l) COD (mg/l) Pb (mg/l) Cd (mg/l) Hg (mg/l) Coliform (MPN/100ml) Dầu mỡ (mg/l)
N1 7,88 88 9,0 0,52 0,0006 0,00004 350 0,42
N2 7,65 32 9,8 0,51 0,0006 0,00004 90 0,45
N3 7,89 28 7,0 0,64 0,0006 0,00004 180 0,11
N4 7,62 47 7,3 0,59 0,0006 0,00004 730 0,34
N5 7,82 41 9,0 0,68 0,0006 0,00004 7.000 0,68
QCVN 10-MT:2015 6,5 - 8,5 50 - 0,10 0,005 0,005 1.000 0,50
QCVN 40:2011 (Cột B) 5,5 - 9,0 100 150 0,50 0,100 0,010 5.000 10,00

Đánh giá chất lượng nước theo từng thông số:

  • pH và TSS: Độ pH tại toàn bộ các điểm dao động trong khoảng 7,62 – 8,21, nằm trong ngưỡng cho phép. Nồng độ TSS trong nước thải công nghiệp đạt yêu cầu (< 100 mg/l); riêng nước biển ven bờ tại cảng Làng Khánh (N9) ghi nhận TSS lên tới 81 mg/l, vượt ngưỡng 50 mg/l do ảnh hưởng trực tiếp của bụi than và hoạt động bốc rót vật liệu.
  • Kim loại nặng (Pb, Cd, Hg): Nồng độ Cd (0,0006 mg/l) và Hg (0,00004 – 0,0009 mg/l) rất thấp, đạt quy chuẩn môi trường. Ngược lại, ô nhiễm Chì (Pb) xuất hiện trên diện rộng. Tại các nguồn thải công nghiệp, nồng độ Pb tại N3 (0,64 mg/l), N4 (0,59 mg/l) và N5 (0,68 mg/l) đều vượt QCVN 40:2011/BTNMT (0,5 mg/l). Đối với nước biển ven bờ, cả ba vị trí N2, N7, N9 đều nhiễm Chì gấp 2,5 – 5,1 lần QCVN 10-MT:2015/BTNMT; trong đó N2 đạt giá trị cao nhất 0,51 mg/l và N9 đạt 0,28 mg/l.
  • Coliform và Dầu mỡ: Điểm xả N5 (cơ sở giết mổ Hà Khánh) có Coliform đạt 7.000 – 7.350 MPN/100ml, vượt quy chuẩn nước thải công nghiệp khoảng 1,5 lần. Tại vùng nước biển ven bờ cảng Làng Khánh (N9), Coliform lên tới 8.000 MPN/100ml, gấp 8 lần QCVN 10; hàm lượng dầu mỡ tại N9 vượt 3 – 4 lần quy chuẩn ven bờ.

Kết quả mô phỏng lan truyền ô nhiễm hữu cơ (COD và BOD5):

  • COD: Vào mùa mưa kỳ triều cường, tại thời điểm nước lớn, nồng độ COD phía trong và cửa vịnh dao động ở mức 4,5 mg/l; khi triều rút (nước ròng), nồng độ tăng lên 4,0 – 6,5 mg/l (đặc biệt khu vực cửa vịnh đạt 5,0 – 6,0 mg/l). Xuất hiện hiện tượng lưỡi nước biển có COD cao từ ngoài khơi xâm nhập sâu vào vịnh khi triều cường. Vào mùa khô, giá trị COD ven bờ Bãi Cháy, Tuần Châu và biên mở Cát Hải duy trì trên 3,0 mg/l; trong vụng Cửa Lục, COD dưới 5,0 mg/l khi nước lớn và xấp xỉ 6,0 mg/l khi nước ròng.
  • BOD5: Mùa khô, giá trị BOD5 trung bình toàn vùng dao động từ 0,21 – 0,78 mgO2/l; riêng dải ven bờ Hòn Gai, Bãi Cháy và Tuần Châu đạt 1,39 – 1,58 mgO2/l. Trong kỳ triều cường mùa mưa, BOD5 khu vực Cửa Lục đạt 0,20 – 1,00 mgO2/l. Đáng chú ý, vào mùa khô kỳ triều cường lúc nước ròng, hàm lượng BOD5 phía Đông vịnh Cửa Lục tăng vọt lên tới 3,00 mgO2/l, chiếm gần 1/2 diện tích mặt nước phía Đông vịnh do nước thải hữu cơ từ lưu vực thoát chậm.

Chương III: Các nguyên nhân gây ô nhiễm và các biện pháp bảo vệ môi trường nước

Chương III phân tích căn nguyên gây suy thoái chất lượng nước dựa trên tính toán thải lượng thực tế từ các hoạt động sản xuất:

  • Khai thác và sàng tuyển than đá: Là tác nhân nghiêm trọng nhất. Định mức nước thải bình quân trong khai thác mỏ than được xác định: khai thác hầm lò phát sinh 3 – 10 m³ nước thải/tấn than; khai thác lộ thiên phát sinh 2 m³/tấn than; sàng tuyển than phát sinh 0,5 m³/tấn than sạch. Tổng lượng nước thải mỏ hàng năm trên 30 triệu m³ cùng 150 triệu m³ đất đá thải đổ thải ra các bãi xít ven sườn đồi. Nước thải mỏ có đặc trưng pH thấp (axit từ 4 – 5), hàm lượng ion SO4²⁻ và TSS rất cao, cuốn theo quặng và kim loại nặng bồi lấp luồng lạch. Hệ thống kho bãi, cảng xuất than Làng Khánh, Nam Cầu Trắng nằm sát mép nước nhưng thiếu bờ bao chắn nước mưa chảy tràn, khiến than vụn bị cuốn trôi trực tiếp ra sông Diễn Vọng.
  • Khai thác khoáng sản phi kim và xói mòn: Khai thác sét Giếng Đáy và cát sỏi ven sông Trới (trữ lượng dự báo Hoành Bồ 17,624 triệu m³) làm xáo trộn nền đáy, tăng độ đục và thay đổi hình thái dòng chảy. Quá trình xói mòn trên sườn đồi phía Bắc vào mùa mưa làm tăng mạnh lượng phù sa lơ lửng.
  • Công nghiệp phụ trợ và giao thông thủy: Cụm công nghiệp tàu thủy Cái Lân phát sinh dầu mỡ và hóa chất làm sạch rỉ sét bề mặt vỏ tàu. Sự hoạt động thường xuyên của 4.000 – 5.000 tàu thuyền cùng sự cố rơi vãi nhiên liệu làm gia tăng nồng độ dầu khoáng ven bờ.
  • Nông nghiệp, ngư nghiệp và đô thị hóa: Hoạt động nuôi trồng thủy sản lồng bè (454 bè nuôi) xả trực tiếp thức ăn dư thừa xuống nước; diện tích rừng ngập mặn tự nhiên bị chặt phá để đắp đầm thủy sản và san lấp mặt bằng đô thị (khu đô thị Cao Xanh, Hà Khánh) làm triệt tiêu chức năng lọc sinh học tự nhiên ven bờ.

Các giải pháp bảo vệ môi trường nước được tác giả đề xuất:

  • Đầu tư hoàn thiện hệ thống bờ bao kỹ thuật, rãnh gom và hố lắng nước mặt tại toàn bộ các kho than, bãi tuyển quặng ven sông Diễn Vọng và các cảng than Làng Khánh, Nam Cầu Trắng; xử lý triệt để nước tháo khô mỏ đạt QCVN 40:2011/BTNMT trước khi xả ra môi trường tiếp nhận.
  • Kiểm soát nghiêm ngặt nguồn thải tại cơ sở giết mổ tập trung phường Hà Khánh, yêu cầu nâng cấp công đoạn khử trùng vi sinh để triệt tiêu Coliform.
  • Tăng cường kiểm tra việc thu gom dầu thải, nước la-gông tại các xưởng sửa chữa đóng tàu Cái Lân và cảng hàng hải; trang bị phương tiện ứng phó sự cố tràn dầu trên luồng hàng hải Cửa Lục.
  • Quy hoạch dải cây xanh bảo vệ ven bờ, khoanh nuôi và phục hồi hệ sinh thái rừng ngập mặn bãi triều; kiểm soát chặt chẽ quy trình thi công nạo vét luồng tàu và đổ đất san nền lấn biển.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu mang lại các kết quả định lượng cụ thể về hiện trạng môi trường vịnh Cửa Lục:

  • Xác định các thông số ô nhiễm vượt ngưỡng: Khóa luận chứng minh nước biển ven bờ vịnh Cửa Lục chưa bị ô nhiễm diện rộng về pH, COD, Cd và Hg, nhưng đã xuất hiện ô nhiễm cục bộ nghiêm trọng đối với Chì (Pb vượt từ 2,5 đến 5,1 lần QCVN 10-MT:2015/BTNMT tại các trạm ven bờ N2, N7, N9), Dầu mỡ khoáng (vượt chuẩn tại Cầu Bãi Cháy N10 đạt 0,587 mg/l và cảng Làng Khánh N9) và Coliform (vượt 8 lần tại N9 và vượt 1,5 lần tại cống xả giết mổ gia súc N5).
  • Làm rõ bức tranh phát thải ngành than: Lượng hóa tổng lượng nước thải mỏ phát sinh hàng năm trên địa bàn đạt trên 30 triệu m³ gắn liền với khối lượng bãi thải xít 150 triệu m³/năm, chỉ ra cơ chế rửa trôi axit mỏ (pH 4 – 5) và TSS là nguồn phát thải chính gây bồi lắng đáy vịnh.
  • Đóng góp về phương pháp mô phỏng lan truyền: Thiết lập thành công mô hình lan truyền chất hữu cơ (COD-Mn và BOD5) kết hợp dữ liệu dòng triều thực địa. Kết quả chỉ rõ quy luật dịch chuyển của khối nước ô nhiễm: nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ ven bờ đạt đỉnh vào thời điểm nước ròng (BOD5 lên tới 3,0 mgO2/l ở phía Đông vịnh vào mùa khô), cung cấp luận cứ khoa học để phân tích cơ chế lan truyền chất ô nhiễm từ Cửa Lục xâm nhập sang vịnh Hạ Long.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận còn tồn tại một số hạn chế gắn liền với điều kiện thực hiện:

  • Thời gian nghiên cứu thực địa ngắn (3 tháng, từ tháng 6 đến tháng 9 năm 2018), nguồn lực quan trắc hạn chế nên số liệu mạng lưới 10 trạm chủ yếu dựa vào một đợt khảo sát đơn lẻ trong Quý IV năm 2016, chưa phản ánh đầy đủ biến động liên tục qua các mùa trong năm.
  • Phân tích COD sử dụng phương pháp Pecmanganat (COD-Mn) với hiệu suất phản ứng oxy hóa chỉ đạt khoảng 50%, do đó số liệu đầu vào của mô hình mô phỏng chỉ phản ánh lượng hữu cơ dễ phân hủy mà chưa đại diện cho tổng lượng COD toàn phần như phương pháp Dicromat (Cr-method).
  • Văn bản khóa luận chưa trình bày chi tiết tên gọi phần mềm toán học thương mại hoặc mã nguồn cụ thể dùng để thiết lập mô hình dòng chảy và lan truyền chất ô nhiễm.

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:

  • Xây dựng mạng lưới quan trắc tự động liên tục đối với các thông số nhạy cảm (TSS, Pb, Dầu mỡ) tại các cửa xả trọng điểm.
  • Ứng dụng mô hình số trị ba chiều (3D) để mô phỏng chi tiết quá trình bồi lắng trầm tích đáy và sự phân tầng độ mặn, nhiệt độ theo độ sâu tại luồng lạch Cửa Lục.
  • Nghiên cứu mô hình tính toán khả năng tiếp nhận tải lượng ô nhiễm và sức chịu tải môi trường nước vịnh Cửa Lục đối với từng phân ngành kinh tế.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận mang giá trị thực tiễn và học thuật cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành: Tài liệu tham khảo trực tiếp cho sinh viên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Hải dương học khi thực hiện đồ án tốt nghiệp về đánh giá chất lượng nước mặt ven biển, cửa sông và tính toán phát thải công nghiệp.
  • Nhà nghiên cứu mô hình hóa môi trường: Cung cấp phương pháp luận thực tế về việc kết hợp chuỗi dữ liệu quan trắc ven bờ với mô hình mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm theo chu kỳ nhật triều.
  • Các nội dung nổi bật đáng tham khảo:
    • Bảng tọa độ chi tiết và cách phân bố mạng lưới trạm quan trắc kết hợp giữa nguồn thải công nghiệp ven bờ và vùng nước biển tự nhiên (Bảng 2.1).
    • Phương pháp đối chiếu song song giữa hai quy chuẩn QCVN 10-MT:2015/BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT Cột B để đánh giá tác động xuyên ranh giới nguồn thải - vùng tiếp nhận.
    • Hệ số phát sinh nước thải đặc trưng của ngành khai thác than hầm lò, lộ thiên và sàng tuyển (Bảng 3.1).

Câu hỏi thường gặp

1. Chất lượng nước mặt ven bờ vịnh Cửa Lục bị ô nhiễm bởi những thông số nào nghiêm trọng nhất? Theo kết quả quan trắc Quý IV năm 2016 và chuỗi số liệu 2011 – 2016, hai thông số ô nhiễm vượt quy chuẩn nghiêm trọng nhất tại vùng nước biển ven bờ là Chì (Pb) và Dầu mỡ khoáng. Cả 3 điểm ven bờ (N2, N7, N9) đều nhiễm Chì gấp từ 2,5 đến 5,1 lần QCVN 10-MT:2015/BTNMT (điểm N2 đạt cao nhất 0,51 mg/l so với ngưỡng 0,10 mg/l). Dầu mỡ khoáng tại trạm Cầu Bãi Cháy (N10) đạt 0,587 mg/l (vượt ngưỡng 0,50 mg/l) và tại Cảng Làng Khánh (N9) vượt từ 3 đến 4 lần quy chuẩn. Ngoài ra, vi sinh vật Coliform tại cảng Làng Khánh đạt 8.000 MPN/100ml, vượt 8 lần quy chuẩn nước biển ven bờ.

2. Động lực thủy triều chi phối quá trình lan truyền chất hữu cơ (COD và BOD5) trong vịnh như thế nào? Vịnh Cửa Lục có chế độ nhật triều biên độ lớn (lên tới 4,7 m). Vào pha triều dâng (nước lớn), khối nước biển sạch từ bên ngoài đẩy sâu vào vịnh làm pha loãng và giảm nồng độ chất hữu cơ trong vụng. Ngược lại, vào pha triều rút (nước ròng), dòng triều mang khối nước chứa chất thải từ các sông và khu dân cư ven bờ dồn về phía cửa vịnh, khiến nồng độ COD tăng lên 4,0 – 6,5 mg/l ở khu vực cửa và BOD5 đạt mức cực đại 3,0 mgO2/l tại phần vịnh phía Đông vào mùa khô.

3. Hoạt động khai thác than đá trên lưu vực phát sinh định mức nước thải và chất thải rắn như thế nào? Định mức nước thải bình quân được xác định là: khai thác than hầm lò phát sinh từ 3 đến 10 m³ nước thải/tấn than; khai thác than lộ thiên phát sinh 2 m³ nước thải/tấn than; sàng tuyển than phát sinh 0,5 m³ nước thải/tấn than sạch. Tổng lượng nước thải mỏ phát sinh hàng năm ước tính trên 30 triệu m³, đi kèm với khối lượng đất đá thải rắn xít than lên tới khoảng 150 triệu m³/năm.

4. Tại sao hàm lượng COD trong nghiên cứu lại được biểu diễn thông qua chỉ số COD-Mn? Các mẫu nước trong nghiên cứu được phân tích tại phòng thí nghiệm bằng phương pháp Pecmanganat (Mn-Method) thay vì phương pháp Dicromat (Cr-Method). Phương pháp Mangan có hiệu suất oxy hóa chất hữu cơ đạt khoảng 50%, do đó số liệu đầu vào và kết quả mô phỏng lan truyền COD thể hiện giá trị COD-Mn, phản ánh lượng oxy tiêu hao để phân hủy nhóm các hợp chất hữu cơ dễ bị oxy hóa.

5. Điểm xả thải nào ghi nhận nồng độ vi sinh Coliform vượt quy chuẩn nước thải công nghiệp cao nhất? Điểm quan trắc N5 đặt tại Khu giết mổ gia súc, gia cầm tập trung phường Hà Khánh ghi nhận nồng độ Coliform từ 7.000 đến 7.350 MPN/100ml, vượt khoảng 1,5 lần so với giới hạn cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT Cột B (5.000 MPN/100ml). Nguồn thải này sau đó thoát trực tiếp ra hạ lưu lưu vực vịnh Cửa Lục mà chưa qua công đoạn xử lý khử trùng triệt để.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Trần Thanh Tùng đã phản ánh chi tiết hiện trạng môi trường nước khu vực vịnh Cửa Lục giai đoạn 2011 – 2016, chỉ ra nguy cơ ô nhiễm cục bộ đối với các chỉ tiêu Chì, Dầu mỡ khoáng, Coliform và chất rắn lơ lửng dưới tác động đồng thời của hoạt động khai thác than đá, công nghiệp nặng ven bờ và áp lực đô thị hóa. Bằng việc kết hợp dữ liệu quan trắc thực tế với mô phỏng lan truyền chất hữu cơ (COD, BOD5) theo chu kỳ nhật triều, công trình đã làm sáng tỏ cơ chế dịch chuyển vật chất ô nhiễm từ lưu vực nội vịnh qua eo Cửa Lục thoát ra vịnh Hạ Long. Các kết quả định lượng và hệ thống giải pháp công trình, phi công trình được đề xuất trong khóa luận cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích cho công tác quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường biển ven bờ tại địa phương.