Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Tài nguyên nước giữ vai trò thiết yếu đối với hệ sinh thái tự nhiên và là yếu tố quyết định đến sự ổn định, phát triển kinh tế - xã hội của mọi quốc gia. Sự gia tăng dân số cùng tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa nhanh chóng đang tạo ra áp lực lớn lên trữ lượng và chất lượng nguồn nước mặt. Tại tỉnh Tuyên Quang, nền kinh tế những năm qua có sự chuyển dịch mạnh mẽ theo hướng tăng dần tỷ trọng công nghiệp và dịch vụ, giảm tỷ trọng nông - lâm nghiệp, kéo theo nhu cầu khai thác nước và lượng nước thải phát sinh ngày càng gia tăng.

Sông Lô là phụ lưu tả ngạn lớn của hệ thống sông Hồng với tổng diện tích lưu vực 37.878 km², bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam (Trung Quốc), chảy qua tỉnh Hà Giang và đi vào địa phận tỉnh Tuyên Quang. Đoạn sông Lô chảy qua tỉnh Tuyên Quang dài 180 km (diện tích lưu vực 2.090 km²), cung cấp hàng triệu mét khối nước mỗi năm phục vụ sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, đồng thời đảm nhận chức năng giao thông thủy và duy trì cân bằng sinh thái khu vực. Tuy nhiên, phần lớn lượng nước thải sinh hoạt đô thị và nước thải sản xuất trên địa bàn thành phố Tuyên Quang chưa được xử lý triệt để mà xả trực tiếp vào sông Lô, tiềm ẩn nguy cơ làm suy thoái chất lượng nguồn nước mặt.

Trước thực tiễn đó, khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Khoa học Môi trường của tác giả Hoàng Thị Như Quỳnh tại Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên (hướng dẫn khoa học: TS. Dư Ngọc Thành) được triển khai nhằm thực hiện ba mục tiêu cụ thể:

  1. Đánh giá hiện trạng môi trường nước sông Lô đoạn chảy qua địa bàn thành phố Tuyên Quang.
  2. Xác định các nguồn gây ô nhiễm nước sông Lô đoạn chảy qua địa bàn thành phố Tuyên Quang.
  3. Đề xuất một số biện pháp quản lý tài nguyên nước sông Lô đoạn chảy qua địa bàn thành phố Tuyên Quang – tỉnh Tuyên Quang.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là chất lượng môi trường nước mặt sông Lô. Phạm vi không gian tập trung vào đoạn sông Lô chảy qua thành phố Tuyên Quang với 3 điểm quan trắc trọng điểm (Ngã ba Lô – Gâm, khu vực phà Nông Tiến cũ và khu vực tiếp nhận nước thải của Khu công nghiệp Long Bình An phía dưới Nhà máy giấy An Hòa). Phạm vi thời gian nghiên cứu thực địa và xử lý dữ liệu được tiến hành từ tháng 7/2017 đến tháng 11/2017, dựa trên chuỗi số liệu quan trắc môi trường giai đoạn 2015 – 2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường của Việt Nam:

  • Cơ sở pháp lý: Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014 (có hiệu lực từ ngày 23/06/2015); Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13; các Nghị định số 162/2003/NĐ-CP, 149/2004/NĐ-CP, 80/2006/NĐ-CP, 21/2008/NĐ-CP, 117/2009/NĐ-CP, 29/2011/NĐ-CP; các Thông tư số 02/2009/TT-BTNMT, 21/2011/TT-BTNMT, 21/2012/TT-BTNMT; Quyết định số 341/QĐ-BTNMT.
  • Hệ thống quy chuẩn so sánh: QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt, áp dụng giới hạn Cột B1 – dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng tương đương); QCVN 14:2008/BTNMT (nước thải sinh hoạt); QCVN 28:2010/BTNMT (nước thải y tế); QCVN 40:2011/BTNMT (nước thải công nghiệp); TCVN 5942-1995 và TCVN 5945:2005.

Khung lý thuyết của đề tài tập trung vào các khái niệm cốt lõi theo Luật Bảo vệ Môi trường 2014: môi trường, bảo vệ môi trường, ô nhiễm môi trường nước, tiêu chuẩn môi trường, quy chuẩn kỹ thuật môi trường, nước thải và quan trắc môi trường. Các nhóm thông số kiểm soát chất lượng nước bao gồm:

  • Thông số vật lý: Nhiệt độ, hàm lượng chất rắn (TS, SS/TSS, DS).
  • Thông số hóa học: Độ pH, nồng độ oxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy sinh học (BOD₅), nhu cầu oxy hóa học (COD).
  • Hợp chất dinh dưỡng và khoáng: Nitrit (NO₂⁻), Nitrat (NO₃⁻), Amoni (NH₄⁺), Photphat (PO₄³⁻), Sắt tổng số (Fe) và các kim loại nặng.
  • Thông số sinh học: Vi khuẩn chỉ thị Coliform và E.Coli.

Tác giả đã áp dụng phối hợp bốn phương pháp nghiên cứu chính:

  1. Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu thứ cấp: Thu thập số liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại Niên giám thống kê tỉnh Tuyên Quang năm 2016; thu thập dữ liệu quan trắc chất lượng nước sông Lô và chất lượng nước thải từ Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Tuyên Quang và Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Tuyên Quang.
  2. Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu: Thống kê, xử lý chuỗi số liệu phân tích chất lượng nước các năm 2015, 2016 và 2017 theo từng đợt quan trắc (đợt 1 vào tháng 4, đợt 2 vào tháng 12 hàng năm).
  3. Phương pháp so sánh và đánh giá: Đối chiếu các giá trị đo đạc thực tế của 6 thông số đặc trưng (pH, DO, COD, BOD₅, TSS, Fe) với giới hạn quy định tại QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B1).
  4. Phương pháp chuyên gia: Tham vấn ý kiến chuyên môn của cán bộ phụ trách môi trường tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Tuyên Quang cùng giảng viên hướng dẫn.

Nội dung chính theo từng phần của khóa luận

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ vai trò của nguồn nước sông Lô đối với thành phố Tuyên Quang và nguy cơ ô nhiễm do nước thải đô thị, công nghiệp. Xác định rõ 3 mục tiêu nghiên cứu, 4 yêu cầu về tính chính xác, khách quan của số liệu và phương pháp so sánh. Khẳng định ý nghĩa khoa học trong việc vận dụng kiến thức chuyên ngành vào thực tế và ý nghĩa thực tiễn trong việc cung cấp cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý môi trường tại địa phương.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Khái quát hệ thống cơ sở pháp lý và các khái niệm khoa học môi trường nước. Tổng hợp tài liệu về tài nguyên nước toàn cầu (với 1,5 tỷ km³ tổng trữ lượng, nước ngọt chỉ chiếm khoảng 28,25 triệu km³ và lượng nước con người có thể sử dụng là 4,2 triệu km³) cùng thực trạng suy thoái nguồn nước tại các lưu vực sông quốc tế (sông Rio Bogota ở Colombia, sông Vonga ở Nga). Tổng quan tài nguyên nước mặt Việt Nam với hơn 2.369 con sông dài trên 10 km và 8 hệ thống sông chính; phân tích hiện trạng ô nhiễm hữu cơ và chất rắn tại các lưu vực sông Cầu, sông Nhuệ, sông Đồng Nai, sông Tiền và sông Hậu.

Phần này phân tích chi tiết hệ thống sông Lô: đoạn chảy qua Tuyên Quang dài 180 km tiếp nhận hai phụ lưu lớn là sông Gâm (chiếm 44,1% diện tích lưu vực sông Lô, dài 109 km qua Tuyên Quang, nhập lưu tại xã Tứ Quận) và sông Phó Đáy (dài 80 km qua địa bàn tỉnh). Đánh giá chất lượng nước sông Lô theo mùa: mùa khô nước có tính axit yếu, mùa mưa có tính kiềm yếu và lưu lượng nước lớn giúp pha loãng các chất ô nhiễm; theo không gian dòng chảy, COD tăng dần từ khu vực thượng lưu về phía hạ lưu thành phố.

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

Xác định đối tượng là chất lượng môi trường nước sông Lô và phạm vi nghiên cứu trên địa bàn thành phố Tuyên Quang. Thiết lập mạng lưới 3 vị trí lấy mẫu đại diện:

  • NM1: Nước sông Lô tại Ngã ba Lô – Gâm (đoạn trước khi vào trung tâm đô thị).
  • NM2: Nước sông Lô tại khu vực phà Nông Tiến cũ (khu vực tập trung dân cư nội thị).
  • NM3: Nước sông Lô tại Khu công nghiệp Long Bình An – dưới Nhà máy giấy An Hòa (đoạn hạ lưu tiếp nhận chất thải sản xuất).

Quy định chi tiết các bước thu thập tài liệu thứ cấp, quy trình tổng hợp, phương pháp so sánh quy chuẩn môi trường hiện hành và tham vấn chuyên gia.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Trình bày các kết quả nghiên cứu cụ thể qua 4 nội dung chính:

  • Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội TP. Tuyên Quang: Thành phố có diện tích tự nhiên 11.921 ha với 13 đơn vị hành chính (07 phường, 06 xã). Hiện trạng sử dụng đất năm 2016 gồm: đất nông nghiệp 8.013 ha (67,22%), đất phi nông nghiệp 3.601,24 ha (30,21%), đất chưa sử dụng 306,76 ha (2,57%). Khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình năm 23,6°C, lượng mưa trung bình 1.600 mm, độ ẩm không khí 84%. Dân số năm 2016 là 92.178 người, mật độ dân số 773 người/km², lực lượng lao động đạt 59.691 người (61,20% dân số).
  • Thực trạng môi trường nước sông Lô giai đoạn 2015 – 2017: Trình bày chi tiết số liệu phân tích 6 thông số (pH, DO, COD, BOD₅, TSS, Fe) qua các năm 2015, 2016 và đợt 1 năm 2017 tại 3 điểm NM1, NM2, NM3. Phân tích diễn biến nồng độ các chất theo chuỗi thời gian.
  • Xác định nguồn gây ô nhiễm: Nhận diện 4 nguồn thải chính: nước thải sinh hoạt đô thị từ 92.178 cư dân; nước thải y tế từ 19 cơ sở khám chữa bệnh (gồm 5 bệnh viện như Bệnh viện Đa khoa tỉnh và 14 trạm y tế phường/xã); nguồn thải nông nghiệp từ trồng trọt, chăn nuôi và 182 ha nuôi trồng thủy sản; nguồn thải công nghiệp từ KCN Long Bình An, cơ sở sản xuất tại phường Nông Tiến và các mỏ khai thác vật liệu xây dựng.
  • Đề xuất biện pháp quản lý: Đưa ra các biện pháp quản lý tổng thể và giải pháp kỹ thuật, kiểm soát xả thải cụ thể phù hợp với điều kiện địa phương.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng hợp những kết luận then chốt về chất lượng nước sông Lô đoạn qua thành phố Tuyên Quang và đưa ra các kiến nghị quản lý đối với cơ quan chức năng tỉnh Tuyên Quang.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã tổng hợp và phân tích toàn diện chuỗi số liệu quan trắc chất lượng nước sông Lô đoạn chảy qua thành phố Tuyên Quang giai đoạn 2015 – 2017, đối chiếu trực tiếp với QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B1).

STT Thông số Đơn vị QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B1) Năm 2015 (Đợt 1 & Đợt 2) Năm 2016 (Đợt 1 & Đợt 2) Năm 2017 (Đợt 1)
1 pH - 5,5 – 9 6,49 – 6,92 (TB: ~6,80) 6,82 – 6,87 (TB: ~6,84) 6,83 – 6,87
2 DO mg/l ≥ 4 4,46 – 4,70 (TB: ~4,55) 4,52 – 4,72 (TB: ~4,62) 4,55 – 4,67
3 COD mg/l 30 12,0 – 25,0 (TB: ~18,9) 10,0 – 23,52 (TB: ~15,7) 14,7 – 21,5
4 BOD₅ mg/l 15 4,0 – 7,0 (TB: ~5,75) 3,22 – 11,6 (TB: ~7,57) 7,6 – 10,6
5 TSS mg/l 50 7,0 – 24,0 6,0 – 16,0 8,0 – 17,0
6 Fe mg/l 1,5 0,13 – 1,52 0,07 – 0,24 0,16 – 0,27

Kết quả phân tích cụ thể từng thông số:

  • Độ pH: Dao động ổn định trong khoảng 6,49 đến 6,92, môi trường nước trung tính đến kiềm nhẹ, đạt quy chuẩn cho phép (5,5 – 9).
  • Hàm lượng Oxy hòa tan (DO): Nằm trong khoảng 4,46 đến 4,72 mg/l, luôn đạt giới hạn tối thiểu của QCVN 08-MT:2015/BTNMT loại B1 (≥ 4 mg/l), đảm bảo điều kiện dưỡng khí cho thủy sinh vật phát triển.
  • Hàm lượng COD và BOD₅: COD biến đổi từ 10,0 đến 25,0 mg/l (đạt ngưỡng cho phép ≤ 30 mg/l); BOD₅ dao động từ 3,22 đến 11,6 mg/l (đạt ngưỡng cho phép ≤ 15 mg/l). Cả hai chỉ tiêu đều có xu hướng tăng dần từ vị trí NM1 (Ngã ba Lô – Gâm) đến NM3 (KCN Long Bình An), phản ánh tác động của nước thải đô thị và sản xuất công nghiệp dọc lưu vực.
  • Tổng chất rắn lơ lửng (TSS): Dao động từ 6,0 đến 24,0 mg/l, thấp hơn nhiều so với quy chuẩn cho phép (50 mg/l). Giá trị thấp nhất đạt 6,0 mg/l tại vị trí NM2.
  • Hàm lượng Sắt (Fe): Nồng độ Fe dao động phổ biến từ 0,07 đến 0,34 mg/l. Riêng tại vị trí NM3 trong đợt 1 năm 2015 ghi nhận giá trị 1,52 mg/l (vượt nhẹ giới hạn quy chuẩn 1,5 mg/l), sau đó đã giảm xuống 0,13 mg/l ở đợt 2 cùng năm và duy trì ổn định dưới quy chuẩn trong các năm 2016 – 2017.

Các giải pháp quản lý tài nguyên nước do tác giả đề xuất:

  • Nhóm biện pháp chung: Hoàn thiện cơ chế phối hợp liên ngành trong quản lý lưu vực sông; tăng cường công tác thanh tra, kiểm tra và xử lý vi phạm pháp luật về môi trường; đẩy mạnh tuyên truyền, giáo dục nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước; quy hoạch phân vùng xả thải phù hợp với sức chịu tải của sông Lô.
  • Nhóm biện pháp cụ thể:
    • Xây dựng và hoàn thiện mạng lưới thu gom, trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung cho khu vực nội thị thành phố Tuyên Quang.
    • Kiểm soát nghiêm ngặt hệ thống xử lý nước thải y tế tại Bệnh viện Đa khoa tỉnh Tuyên Quang và 14 trạm y tế, đảm bảo nước thải đạt chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT trước khi xả ra môi trường.
    • Yêu cầu các doanh nghiệp tại KCN Long Bình An (đặc biệt là Nhà máy giấy An Hòa) và cụm công nghiệp Nông Tiến vận hành thường xuyên trạm xử lý nước thải đạt QCVN 40:2011/BTNMT, lắp đặt hệ thống quan trắc tự động liên tục tại cửa xả.
    • Khuyến khích mô hình sản xuất nông nghiệp an toàn, quản lý chặt chẽ dư lượng phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật và kiểm soát chất thải từ các cơ sở chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận được thực hiện trong thời gian thực tập ngắn (tháng 7/2017 đến tháng 11/2017) nên việc thu thập số liệu năm 2017 mới chỉ dừng lại ở đợt 1 (tháng 4/2017). Mạng lưới quan trắc gồm 3 vị trí (NM1, NM2, NM3) phản ánh được các phân đoạn chính qua thành phố nhưng chưa bao quát toàn diện các nhánh sông nhỏ đổ vào sông Lô. Nguồn số liệu chủ yếu dựa trên tài liệu thứ cấp định kỳ, chưa tiến hành đo đạc chuyên sâu các hợp chất hữu cơ độc hại khó phân hủy, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ hay vi sinh vật chỉ thị tại tất cả các thời điểm trong năm.

Hướng nghiên cứu mở rộng cần tập trung:

  • Mở rộng mạng lưới quan trắc và tăng tần suất lấy mẫu quan trắc tự động theo mùa mưa - mùa khô dọc 180 km chiều dài sông Lô qua địa bàn tỉnh.
  • Tiến hành tính toán tải lượng ô nhiễm và đánh giá sức chịu tải của đoạn sông theo Thông tư số 02/2009/TT-BTNMT nhằm phục vụ công tác cấp phép xả nước thải vào nguồn nước mặt.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên, học viên cao học thuộc các ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Kỹ thuật Môi trường khi thực hiện các đồ án, khóa luận tốt nghiệp về đánh giá chất lượng nước mặt lưu vực sông.

Các cơ quan quản lý nhà nước tại địa phương như Chi cục Bảo vệ Môi trường, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Tuyên Quang, Phòng Tài nguyên và Môi trường thành phố Tuyên Quang có thể khai thác hệ thống dữ liệu quan trắc giai đoạn 2015 – 2017 và danh mục nguồn thải để xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường, lập kế hoạch quản lý và phân vùng xả nước thải trên địa bàn.

Câu hỏi thường gặp

1. Chất lượng nước sông Lô đoạn qua thành phố Tuyên Quang giai đoạn 2015 – 2017 được đánh giá theo quy chuẩn nào và kết quả tổng thể ra sao?
Chất lượng nước được đối chiếu trực tiếp với QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B1 – dùng cho tưới tiêu thủy lợi). Kết quả cho thấy trong suốt giai đoạn 2015 – 2017, các thông số pH (6,49 – 6,92), DO (4,46 – 4,72 mg/l), COD (10,0 – 25,0 mg/l), BOD₅ (3,22 – 11,6 mg/l), TSS (6,0 – 24,0 mg/l) và Fe (0,07 – 0,34 mg/l ở đa số các đợt) đều nằm trong giới hạn cho phép của Cột B1, chưa có hiện tượng ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng.

2. Ba vị trí lấy mẫu quan trắc nước mặt (NM1, NM2, NM3) được bố trí tại đâu và đại diện cho khu vực nào?

  • NM1 đặt tại Ngã ba Lô – Gâm: đại diện cho chất lượng nước thượng lưu trước khi chảy vào vùng trung tâm thành phố.
  • NM2 đặt tại khu vực phà Nông Tiến cũ: đại diện cho đoạn sông chảy qua khu vực đô thị trung tâm tập trung đông dân cư.
  • NM3 đặt tại Khu công nghiệp Long Bình An (dưới Nhà máy giấy An Hòa): đại diện cho đoạn sông hạ lưu tiếp nhận nguồn thải sản xuất công nghiệp.

3. Thông số nào từng ghi nhận giá trị vượt giới hạn quy chuẩn cho phép trong giai đoạn nghiên cứu?
Chỉ tiêu Sắt tổng số (Fe) tại vị trí NM3 (Khu công nghiệp Long Bình An) trong đợt 1 năm 2015 đạt mức 1,52 mg/l, vượt nhẹ so với giới hạn của QCVN 08-MT:2015/BTNMT Cột B1 (quy định mức ≤ 1,5 mg/l). Ở các đợt quan trắc tiếp theo (đợt 2 năm 2015, năm 2016 và đợt 1 năm 2017), hàm lượng Fe tại điểm này đã giảm xuống mức an toàn từ 0,13 đến 0,18 mg/l.

4. Khóa luận đã xác định những nguồn phát thải chính nào tác động đến chất lượng nước sông Lô?
Bốn nguồn thải chính được xác định gồm: (1) Nước thải sinh hoạt từ 92.178 cư dân đô thị và nông thôn với mật độ 773 người/km²; (2) Nước thải y tế từ 19 cơ sở khám chữa bệnh (gồm 5 bệnh viện và 14 trạm y tế); (3) Nước thải nông nghiệp từ hoạt động trồng trọt, chăn nuôi gia súc, gia cầm và 182 ha nuôi trồng thủy sản; (4) Nước thải công nghiệp từ Khu công nghiệp Long Bình An, điểm sản xuất tiểu thủ công nghiệp phường Nông Tiến và các mỏ khai thác vật liệu xây dựng.

5. Đặc điểm lưu lượng nước sông Lô theo mùa ảnh hưởng như thế nào đến khả năng tự làm sạch của sông?
Vào mùa mưa, lưu lượng dòng chảy sông Lô rất lớn giúp hòa tan, pha loãng nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ, hợp chất chứa nitơ và khoáng chất, làm giảm chỉ số COD và BOD₅ trong nước sông. Ngược lại vào mùa khô, mực nước hạ thấp làm giảm khả năng pha loãng, khiến nước tại một số khu vực tiếp nhận nước thải (như phường Minh Xuân) bắt đầu xuất hiện dấu hiệu tích tụ chất ô nhiễm hữu cơ.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hoàng Thị Như Quỳnh đã hoàn thành việc đánh giá thực trạng môi trường nước sông Lô đoạn chảy qua địa bàn thành phố Tuyên Quang trong giai đoạn 2015 – 2017 dựa trên số liệu quan trắc thực tế. Kết quả nghiên cứu khẳng định chất lượng nước mặt tại khu vực khảo sát cơ bản đạt yêu cầu của QCVN 08-MT:2015/BTNMT (loại B1), phục vụ tốt cho mục đích tưới tiêu và sản xuất nông nghiệp. Đồng thời, công trình đã phân loại cụ thể các nguồn phát thải sinh hoạt, y tế, công nghiệp, nông nghiệp và đề xuất hệ thống giải pháp quản lý tài nguyên nước đồng bộ, có tính ứng dụng cao cho công tác bảo vệ môi trường tại thành phố Tuyên Quang.