Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên đóng vai trò thiết yếu đối với sự tồn tại của con người và các hệ sinh thái sinh vật. Nhu cầu sử dụng nước tối thiểu cho ăn uống và sinh hoạt của một người dao động từ 3 đến 10 lít mỗi ngày. Tuy nhiên, cùng với tốc độ gia tăng dân số và mở rộng kinh tế, tài nguyên nước mặt và nước ngầm tại nhiều khu vực nông thôn đang phải chịu áp lực ô nhiễm nghiêm trọng từ các hoạt động xả thải tự phát, canh tác nông nghiệp lạm dụng hóa chất và hạ tầng xử lý chất thải chưa đồng bộ.

Khóa luận được thực hiện tại phường Lương Sơn, thành phố Sông Công, tỉnh Thái Nguyên. Đây là một địa bàn thuần nông với cơ cấu kinh tế chủ yếu dựa vào trồng trọt và chăn nuôi. Đời sống của người dân còn gặp nhiều khó khăn, đồng thời nhận thức về bảo vệ nguồn nước còn hạn chế. Nguồn nước phục vụ ăn uống, sinh hoạt của người dân trên địa bàn chủ yếu là nước ngầm (giếng khoan và giếng đào) cùng mạng lưới thủy văn tự nhiên gồm sông Cầu và hệ thống kênh mương tưới tiêu. Tình trạng chăn nuôi gia súc gia cầm thả rông, rác thải sinh hoạt và nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý đổ trực tiếp ra môi trường, cùng với việc sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật, đã đặt môi trường nước sinh hoạt tại địa phương trước nguy cơ ô nhiễm.

Tác giả xác định 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Đánh giá hiện trạng môi trường nước sinh hoạt tại phường Lương Sơn, thành phố Sông Công.
  2. Nắm bắt tình hình sử dụng nước sinh hoạt trên địa bàn phường Lương Sơn, thành phố Sông Công, tỉnh Thái Nguyên.
  3. Tìm ra những nguyên nhân có thể gây ô nhiễm môi trường nước sinh hoạt trên địa bàn phường Lương Sơn, thành phố Sông Công, tỉnh Thái Nguyên.
  4. Đề xuất một số biện pháp nhằm khắc phục, giảm thiểu tình trạng ô nhiễm nước sinh hoạt, nâng cao chất lượng nguồn nước và đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân tại địa phương.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hiện trạng môi trường nước sinh hoạt.
  • Phạm vi không gian: Địa bàn phường Lương Sơn, thành phố Sông Công, tỉnh Thái Nguyên.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được tiến hành thu thập số liệu, khảo sát thực địa và phân tích mẫu từ tháng 01/2017 đến tháng 05/2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý luận và khung pháp lý

Nghiên cứu vận dụng các định nghĩa chuẩn hóa về môi trường và ô nhiễm môi trường quy định tại Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014, cùng các thuật ngữ chuyên ngành về nguồn nước, nước mặt, nước dưới đất, nước sinh hoạt và ô nhiễm nguồn nước theo Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13.

Khung đối chiếu quy chuẩn và văn bản pháp quy được áp dụng gồm:

  • Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 (có hiệu lực từ ngày 01/01/2013).
  • Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014 (có hiệu lực từ ngày 01/01/2015).
  • QCVN 02:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt ban hành kèm theo Thông tư số 05/2009/TT-BYT.
  • QCVN 01:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống ban hành kèm theo Thông tư số 04/2009/TT-BYT.
  • Các nghị định liên quan: Nghị định số 201/2013/NĐ-CP, Nghị định số 124/2011/NĐ-CP, Nghị định số 102/2008/NĐ-CP, Nghị định số 43/2015/NĐ-CP, Nghị định số 80/2014/NĐ-CP.
  • Tiêu chuẩn phương pháp: TCVN 6663-11:2011 (Lấy mẫu nước ngầm), TCVN 6663-3:2008 (Bảo quản và xử lý mẫu), TCVN 6492:1999 (Xác định pH), TCVN 6184:1996 (Xác định độ đục, độ cứng, coliform, DO), TCVN 6177-1996 và TCVN 6187-1-1996.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Tác giả kết hợp đồng thời phương pháp nghiên cứu xã hội học môi trường và phương pháp phân tích thực nghiệm trong phòng thí nghiệm:

  • Phương pháp thu thập và kế thừa tài liệu thứ cấp: Tổng hợp số liệu thống kê điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội từ UBND phường Lương Sơn và các báo cáo hiện trạng môi trường của tỉnh Thái Nguyên.
  • Phương pháp điều tra, phỏng vấn xã hội học: Sử dụng bộ phiếu điều tra gồm 17 câu hỏi để phỏng vấn trực tiếp $n = 120$ hộ gia đình tại 12 tổ dân phố đại diện (Pha, Phú Thái, Kè, Cầu, Ninh Hương 1, Ninh Hương 2, Trước, Sau, Nha Làng, Xộp, Tân Sơn 1, Tân Sơn 2). Nội dung khảo sát tập trung vào nguồn nước đang sử dụng, nhận thức về chất lượng nước, tình hình xử lý rác thải và nước thải sinh hoạt.
  • Phương pháp khảo sát thực tế và cảm quan: Đánh giá trực tiếp hiện trường về màu sắc, mùi vị và vị trí các nguồn xả thải lân cận công trình lấy nước.
  • Phương pháp lấy mẫu và phân tích phòng thí nghiệm: Lấy 6 mẫu nước đại diện tại 3 tổ dân phố (Phú Thái, Pha, Cầu), gồm 3 mẫu nước giếng đào (Mẫu 1, 3, 5) và 3 mẫu nước giếng khoan (Mẫu 2, 4, 6) theo đúng quy trình kỹ thuật TCVN 6663-11:2011. Các mẫu được phân tích tại Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường và Viện Khoa học sự sống (Đại học Thái Nguyên) để xác định các thông số: Màu sắc, Mùi vị, pH, Nhiệt độ, DO, Độ đục, Độ cứng và Tổng Coliform.
  • Phương pháp thống kê và xử lý số liệu: Số liệu điều tra và phân tích được xử lý, lập bảng biểu và tính toán trên phần mềm Microsoft Excel và Word, sau đó so sánh trực tiếp với giới hạn cho phép tại QCVN 02:2009/BYT.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của việc bảo vệ nguồn nước sạch đối với sức khỏe cộng đồng nông thôn trong bối cảnh phát triển kinh tế và gia tăng áp lực chất thải. Phần này xác định rõ mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ khoa học, đối tượng, phạm vi không gian (phường Lương Sơn, TP. Sông Công) và thời gian thực hiện đề tài (01/2017 – 05/2017), đồng thời nêu rõ ý nghĩa lý luận và thực tiễn của công trình.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các vấn đề lý luận về vai trò sinh lý và sản xuất của tài nguyên nước đối với con người, thực vật, nông nghiệp và công nghiệp (như tiêu tốn 4.500 lít nước để sản xuất 1 kg thóc, 300 tấn nước cho 1 tấn gang). Tác giả tổng hợp bức tranh ô nhiễm nước trên phạm vi toàn cầu theo số liệu của SIWI, WHO và UNICEF (trung bình 2 triệu tấn chất thải sinh hoạt đổ ra sông hồ mỗi ngày trên thế giới; hơn 1,6 triệu trẻ em tử vong hàng năm vì thiếu nước sạch và vệ sinh kém).

Tại Việt Nam, tổng trữ lượng dòng chảy hàng năm đạt khoảng 1.240 tỷ m³, nhưng phân bố không đều theo mùa. Ở vùng nông thôn, tỷ lệ tiếp cận nước sạch còn thấp so với đô thị. Đối với tỉnh Thái Nguyên, tổng trữ lượng nước tự nhiên đạt 6,4 tỷ m³/năm (trong đó nông nghiệp dùng 15,6%, công nghiệp 7,8%, sinh hoạt 1%). Sông Cầu là nguồn cấp nước mặt chủ lực nhưng đối mặt với ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng trầm tích tại các đoạn chảy qua khu vực công nghiệp (Gang Thép, Nhà máy Giấy Hoàng Văn Thụ). Nước ngầm của tỉnh có 12 phức hệ chứa từ 1,5 đến 2 tỷ m³, nhìn chung chất lượng còn tương đối tốt nhưng bắt đầu có dấu hiệu nhiễm vi sinh cục bộ.

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

Nội dung chương mô tả chi tiết quy trình tổ chức nghiên cứu thực địa tại phường Lương Sơn. Tác giả trình bày các bước chuẩn bị dụng cụ lấy mẫu (chai nhựa súc rửa, tráng cồn 90°, tráng nước cất), kỹ thuật xả vòi từ 3–5 phút trước khi lấy mẫu nước ngầm, phương thức bảo quản mẫu hóa lý và vi sinh trong túi tối màu chuyển về phòng thí nghiệm. Chương này cũng liệt kê danh mục 7 chỉ tiêu phân tích kèm các phương pháp tiêu chuẩn Việt Nam tương ứng (TCVN 6492:1999, TCVN 6184:1996).

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 4 là phần nội dung trọng tâm của khóa luận, bao gồm các phát hiện và số liệu khảo sát chi tiết:

  • Đặc điểm địa bàn nghiên cứu: Phường Lương Sơn có diện tích tự nhiên 15,68 km² (2.930 ha, gồm 76,74% đất nông nghiệp, 13,49% đất phi nông nghiệp, 9,75% đất chưa sử dụng), dân số 23.865 người phân bổ tại 26 tổ dân phố, mật độ 1.522 người/km². Lao động nông lâm nghiệp chiếm 67% lực lượng lao động trong độ tuổi.
  • Tình hình khai thác và sử dụng nguồn nước: Kết quả phỏng vấn 120 hộ dân cho thấy giếng khoan chiếm tỷ lệ áp đảo với 90% (108 hộ), giếng đào chiếm 5,8% (7 hộ), và nước máy do nhà máy cung cấp chỉ chiếm 4,2% (5 hộ). Độ sâu trung bình của các giếng khoan dao động từ 15 đến 35 m.
  • Đánh giá cảm quan của cộng đồng: 90% số hộ (108 hộ) đánh giá nguồn nước sinh hoạt ở mức "Tốt", 8,3% (10 hộ) đánh giá "Rất tốt", và 0,17% (2 hộ) cho rằng "Không tốt" do hiện tượng đóng cặn đáy phích khi đun nấu hoặc nước bị vẩn đục sau các trận mưa lớn.
  • Tính toán nhu cầu dùng nước: Với định mức 100 lít/người/ngày (0,1 m³/người/ngày), tổng nhu cầu nước sinh hoạt toàn phường được tính toán đạt 2.386,5 m³/ngày, tương đương 69.356 m³/tháng và 862.280,5 m³/năm. Các tổ dân phố có nhu cầu tiêu thụ lớn nhất gồm Phú Thái (112,1 m³/ngày), Sau (105 m³/ngày), Ninh Hương 4 (103,2 m³/ngày) và Ga (102,5 m³/ngày).
Tổ dân phố điển hình Loại hình nguồn nước pH Nhiệt độ (°C) DO (mg/l) Độ đục (FNU) Độ cứng (mg CaCO₃/l) Coliform (VK/100ml) Đánh giá theo QCVN 02:2009/BYT
Phú Thái (Mẫu 1) Giếng đào 6,2 28,4 3,87 0,29 0,2 15 Đạt chuẩn
Phú Thái (Mẫu 2) Giếng khoan (20–35m) 6,5 28,2 1,32 0,00 0,2 19 Đạt chuẩn
Pha (Mẫu 3) Giếng đào 6,5 28,2 3,87 - 0,2 15 Đạt chuẩn
Pha (Mẫu 4) Giếng khoan (22–25m) 6,8 28,5 4,54 - 0,2 19 Đạt chuẩn
Cầu (Mẫu 5) Giếng đào 6,2 28,2 4,09 - 0,2 15 Đạt chuẩn
Cầu (Mẫu 6) Giếng khoan 6,5 28,6 4,54 - 0,2 19 Đạt chuẩn
Ngưỡng quy chuẩn QCVN 02:2009/BYT 6,0–8,5 - - 5,0 300 150 -
  • Nhận diện nguyên nhân gây nguy cơ ô nhiễm:
    1. Chất thải rắn sinh hoạt: Công tác thu gom rác mới chỉ tập trung dọc trục Quốc lộ 3 và Quốc lộ 37; tại các cụm dân cư xa trung tâm, rác thải vẫn bị đổ thải bừa bãi.
    2. Nước thải sinh hoạt: Toàn bộ nước thải tắm giặt, nấu nướng chưa được thu gom hay xử lý qua hệ thống tập trung mà xả trực tiếp vào hệ thống rãnh hở và kênh mương thủy nông.
    3. Chất thải nông nghiệp và chăn nuôi: Lạm dụng phân bón, vỏ bao bì thuốc BVTV vứt tại bờ ruộng; phân gia súc gia cầm từ hoạt động chăn nuôi thả rông hoặc chuồng trại đặt gần giếng ngấm vào tầng nước nông khi mưa lũ.
    4. Nguồn thải từ chợ và trạm y tế: Nước rỉ rác và chất thải khu vực buôn bán, khám chữa bệnh chưa có trạm xử lý cục bộ hoàn chỉnh.
  • Đề xuất nhóm giải pháp: Tác giả phân bổ thành 4 nhóm giải pháp cụ thể gồm: (1) Tuyên truyền giáo dục nâng cao ý thức cộng đồng; (2) Thực thi pháp luật và cơ chế chính sách bảo vệ môi trường cơ sở; (3) Huy động nguồn lực kinh tế đầu tư hạ tầng cấp thoát nước; (4) Giải pháp kỹ thuật (hướng dẫn xây bể lọc cát - than hoạt tính hộ gia đình, xây hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi, nạo vét và che chắn miệng giếng, quy hoạch rãnh thoát nước ngầm).

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Khóa luận đúc kết chất lượng nước ngầm sinh hoạt tại phường Lương Sơn tại thời điểm khảo sát năm 2017 vẫn đạt tiêu chuẩn vệ sinh theo QCVN 02:2009/BYT, nhưng tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm thứ cấp lâu dài. Tác giả kiến nghị chính quyền địa phương tăng cường kiểm tra nguồn thải, hỗ trợ kinh phí xây dựng các công trình cấp nước tập trung và đẩy mạnh vệ sinh môi trường nông thôn.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Xác lập bức tranh cơ cấu sử dụng nước thực tế tại phường Lương Sơn: 90% hộ dân phụ thuộc hoàn toàn vào nước giếng khoan, 5,8% dùng giếng đào và chỉ có 4,2% hộ tiếp cận mạng lưới nước máy tập trung.
  • Tính toán tổng lượng nước sinh hoạt tiêu thụ trên toàn địa bàn 26 tổ dân phố với quy mô dân số 23.865 người, đạt mức $2.386,5\text{ m}^3/\text{ngày}$ và $862.280,5\text{ m}^3/\text{năm}$.
  • Cung cấp bộ số liệu phân tích hóa lý và vi sinh thực nghiệm của 6 mẫu nước ngầm tại 3 tổ dân phố đại diện (Phú Thái, Pha, Cầu). Các chỉ số đo đạc thực tế đều nằm trong ngưỡng an toàn của QCVN 02:2009/BYT: pH từ 6,2 đến 6,8; độ đục từ 0,00 đến 0,29 FNU; độ cứng đạt 0,2 mg CaCO₃/l; chỉ số Coliform ghi nhận ở mức 15–19 VK/100ml (thấp hơn nhiều so với giới hạn 150 VK/100ml).
  • Chỉ rõ 4 nguồn phát sinh nguy cơ ô nhiễm chính đe dọa trực tiếp đến tầng nước ngầm nông tại địa phương: nước thải sinh hoạt xả thẳng, rác thải chưa phân loại, phế phẩm nông nghiệp (thuốc BVTV/phân bón), và nước thải chuồng trại chăn nuôi gia súc, gia cầm.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Về mặt kỹ thuật: Vận động người dân chuyển đổi từ giếng đào sang giếng khoan có độ sâu từ 20 m trở lên; trang bị hệ thống bể lọc cát/than hoạt tính tại các hộ gia đình; ứng dụng hầm biogas để xử lý chất thải chuồng trại chăn nuôi lợn thịt và gia súc.
  • Về mặt quản lý và chính sách: Chính quyền địa phương cần đưa các tiêu chí bảo vệ môi trường nước vào quy ước, hương ước tổ dân phố; mở rộng mạng lưới thu gom rác thải sinh hoạt tới toàn bộ các tổ dân phố thay vì chỉ tập trung trên trục quốc lộ; tăng cường giám sát việc xả thải tại khu vực chợ trung tâm và trạm y tế phường.
  • Về mặt tuyên truyền: Tổ chức tập huấn, hướng dẫn bà con nông dân thu gom bao bì thuốc BVTV sau sử dụng đúng nơi quy định, chấm dứt thói quen chăn thả rông gia súc gần khu vực nguồn nước.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận được triển khai trong giới hạn thời gian thực tập tốt nghiệp (từ tháng 01/2017 đến tháng 05/2017), do đó phạm vi lấy mẫu thực nghiệm mới dừng lại ở 6 mẫu đại diện tại 3/26 tổ dân phố (Phú Thái, Pha, Cầu) và chỉ tập trung vào một số chỉ tiêu hóa lý, vi sinh cơ bản (pH, DO, độ đục, độ cứng, Coliform). Các thông số mở rộng về kim loại nặng hòa tan (như As, Pb, Cd, Fe, Mn) hoặc dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật hữu cơ chưa được phân tích toàn diện trong phòng thí nghiệm.

Hướng nghiên cứu tiếp nối từ đề tài bao gồm:

  • Mở rộng mật độ lấy mẫu trên toàn bộ 26 tổ dân phố của phường Lương Sơn.
  • Thực hiện quan trắc động thái chất lượng nước ngầm theo hai mùa rõ rệt (mùa mưa và mùa khô) để đánh giá tác động của nước mặt ngấm xuống tầng nước ngầm.
  • Bổ sung phân tích định lượng các hợp chất nitơ ($NH_4^+$, $NO_2^-$, $NO_3^-$), kim loại nặng và dư lượng hoạt chất bảo vệ thực vật trong đất và nước.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận là tài liệu tham khảo thực nghiệm hữu ích cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường và Kỹ thuật Môi trường khi thực hiện đồ án, khóa luận tốt nghiệp về chuyên đề điều tra, đánh giá hiện trạng môi trường nước khu vực nông thôn, bán đô thị.
  • Cán bộ quản lý môi trường cấp xã/phường tại các địa phương có điều kiện kinh tế - xã hội tương đồng với thành phố Sông Công (tỉnh Thái Nguyên), cung cấp phương pháp tiếp cận kết hợp giữa khảo sát xã hội học và quan trắc phân tích cơ bản.
  • Phần phương pháp lấy mẫu nước ngầm (áp dụng TCVN 6663-11:2011) và bộ câu hỏi điều tra 17 tiêu chí tại thực địa là những biểu mẫu có giá trị ứng dụng trực tiếp cho các nghiên cứu hiện trạng môi trường cơ sở.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn nước sinh hoạt chủ yếu của người dân phường Lương Sơn tại thời điểm khảo sát năm 2017 là gì? Theo kết quả điều tra 120 hộ gia đình của tác giả, 90% số hộ (108 hộ) sử dụng nguồn nước từ giếng khoan có độ sâu trung bình từ 15 đến 35 m; 5,8% số hộ (7 hộ) sử dụng giếng đào và 4,2% số hộ (5 hộ) tiếp cận nguồn nước máy từ nhà máy cấp nước tập trung.

2. Kết quả phân tích chất lượng nước ngầm tại 3 tổ dân phố Phú Thái, Pha và Cầu có đạt tiêu chuẩn không? Tất cả 6 mẫu nước (3 mẫu giếng đào và 3 mẫu giếng khoan) phân tích tại phòng thí nghiệm đều có các chỉ tiêu (pH, màu sắc, mùi vị, nhiệt độ, DO, độ đục, độ cứng và Coliform) nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 02:2009/BYT. Cụ thể, pH dao động từ 6,2 đến 6,8; độ cứng đạt 0,2 mg CaCO₃/l và tổng Coliform từ 15 đến 19 VK/100ml (ngưỡng cho phép là 150 VK/100ml).

3. Tổng nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt hàng ngày của toàn bộ phường Lương Sơn được tính toán là bao nhiêu? Dựa trên quy mô dân số toàn phường gồm 23.865 người phân bổ trên 26 tổ dân phố và định mức tiêu thụ 100 lít/người/ngày (0,1 m³/người/ngày), tổng nhu cầu nước sinh hoạt của phường được tính toán là $2.386,5\text{ m}^3/\text{ngày}$, tương đương $69.356\text{ m}^3/\text{tháng}$ và $862.280,5\text{ m}^3/\text{năm}$.

4. Những nguy cơ chính nào có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm sinh hoạt tại địa phương? Tác giả đã chỉ ra 4 nguồn nguy cơ chính: (1) Nước thải sinh hoạt từ các hộ gia đình xả trực tiếp ra mương rãnh hở; (2) Rác thải sinh hoạt chưa được thu gom đồng bộ tại các tổ dân phố xa trục đường chính; (3) Tình trạng chăn nuôi gia súc gia cầm thả rông, chuồng trại đặt gần nguồn nước và lạm dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất lúa, hoa màu; (4) Chất thải phát sinh từ khu vực chợ phường và trạm y tế.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Tiến Đạt đã phản ánh toàn diện hiện trạng khai thác, sử dụng và chất lượng nguồn nước sinh hoạt tại phường Lương Sơn, thành phố Sông Công trong giai đoạn đầu năm 2017. Kết quả thử nghiệm thực tế cho thấy các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh cơ bản của nguồn nước giếng khoan và giếng đào trên địa bàn vẫn đảm bảo quy chuẩn QCVN 02:2009/BYT phục vụ nhu cầu sinh hoạt. Tuy nhiên, trước các nguy cơ phát sinh từ nước thải, rác thải sinh hoạt và hoạt động nông nghiệp chưa qua xử lý, nghiên cứu đã kịp thời đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật, quản lý và tuyên truyền nhằm bảo vệ bền vững nguồn tài nguyên nước cho cộng đồng địa phương.