Tổng quan nghiên cứu

Bắc Ninh là một trong những cái nôi làng nghề truyền thống sầm uất nhất vùng đồng bằng sông Hồng với 62 làng nghề, bao gồm 32 làng nghề truyền thống và 30 làng nghề mới. Hoạt động tiểu thủ công nghiệp tại đây giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong nền kinh tế địa phương, đóng góp từ 75% đến 80% giá trị sản xuất công nghiệp ngoài quốc doanh, chiếm trên 30% tổng giá trị công nghiệp toàn tỉnh và tạo việc làm ổn định cho gần 35.000 lao động tại chỗ. Các làng nghề tập trung dày đặc tại ba huyện Từ Sơn, Yên Phong và Gia Bình, chiếm gần 68% tổng số làng nghề toàn tỉnh.

Tuy nhiên, tốc độ mở rộng sản xuất tự phát và ồ ạt đã làm nảy sinh tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Lưu lượng nước thải sản xuất phát sinh tại các điểm nóng như Đa Hội lên tới 7.500 - 8.000 m3/ngày đêm và tại Phong Khê đạt gần 5.000 m3/ngày đêm, phần lớn xả trực tiếp ra hệ thống thủy vực tự nhiên. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá thực trạng ô nhiễm môi trường đất và nước tại năm làng nghề tiêu biểu của tỉnh Bắc Ninh, từ đó thiết lập hệ thống giải pháp công nghệ kỹ thuật và quản lý môi trường khả thi.

Nghiên cứu được triển khai trên phạm vi năm địa bàn trọng điểm: làng nghề sắt thép Đa Hội, đúc nhôm chì Văn Môn, tái chế giấy Phong Khê, sản xuất giấy Phú Lâm và nấu rượu Đại Lâm, dựa trên chuỗi dữ liệu quan trắc chuyên sâu giai đoạn 2011 - 2012. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc cung cấp luận cứ khoa học để cắt giảm từ 50% đến 80% tải lượng các chất ô nhiễm vượt chuẩn, bảo vệ trực tiếp lưu vực sông Ngũ Huyện Khê và phục vụ định hướng phát triển công nghiệp hóa bền vững đến năm 2020 của tỉnh Bắc Ninh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết sức tải môi trường tự nhiên kết hợp mô hình sản xuất sạch hơn do Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc khởi xướng, nhằm phân tích sự mất cân bằng giữa lượng phát thải thực tế và khả năng tự làm sạch của các thủy vực nông thôn. Đồng thời, nguyên tắc kinh tế môi trường về việc người gây ô nhiễm phải trả tiền được áp dụng làm nền tảng cho việc đề xuất các công cụ quản lý kinh tế và chế tài xử lý vi phạm.

Hệ thống nghiên cứu làm rõ các khái niệm then chốt trong quản lý môi trường làng nghề:

  • Làng nghề và cơ sở sản xuất quy mô hộ gia đình chiếm 72% tổng số đơn vị gia công.
  • Tải lượng ô nhiễm hữu cơ phản ánh qua nhu cầu oxy sinh học và nhu cầu oxy hóa học.
  • Tổng chất rắn lơ lửng, amoni, tổng nitơ, tổng phốt pho và chỉ số vi sinh vật coliform.
  • Ngưỡng tích lũy các kim loại nặng độc hại gồm chì, kẽm, đồng, sắt, mangan và cadimi.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu sơ cấp từ các đợt quan trắc thực địa phối hợp cùng dữ liệu thứ cấp từ Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh cùng Chi cục Bảo vệ Môi trường Bắc Ninh trong giai đoạn 2011 - 2012.

Quy trình chọn mẫu và cỡ mẫu được thiết lập bài bản:

  • Mạng lưới quan trắc lấy mẫu đại diện tại năm làng nghề nghiên cứu với tần suất định kỳ 4 đợt trong năm, tương ứng với 4 mẫu cho 4 quý nhằm theo dõi đầy đủ biến động mùa vụ và chu kỳ sản xuất cao điểm.
  • Điểm lấy mẫu nước thải bố trí tại cống thải chung của từng làng nghề. Điểm lấy mẫu nước mặt đặt tại sông Ngũ Huyện Khê qua cầu Song Tháp, cầu Tó và các ao hồ tiếp nhận. Mẫu đất và bùn lắng được thu thập tại khu vực đất sản xuất và cống xả thải.
  • Phương pháp chọn mẫu có chủ đích tại các điểm nóng phát thải được lựa chọn vì phản ánh trung thực tải lượng ô nhiễm cực đại của các công đoạn sản xuất đặc thù như tẩy rửa kim loại bằng axit, nấu tẩy bột giấy bằng sút javen hay nung đúc kim loại màu.

Toàn bộ quá trình lấy mẫu, bảo quản và phân tích trong phòng thí nghiệm tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia TCVN 5992-1995, TCVN 5993-1995, TCVN 5994-1995 và TCVN 5996-1995. Kết quả phân tích được đối chiếu trực tiếp với ba bộ quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện hành: QCVN 24:2009/BTNMT cột B về nước thải công nghiệp, QCVN 08:2008/BTNMT cột B1 về chất lượng nước mặt và QCVN 03:2008/BTNMT về giới hạn kim loại nặng trong đất công nghiệp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích mẫu nước thải tại cống xả làng nghề sắt thép Đa Hội ghi nhận mức độ ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng rất cao. Hàm lượng nhu cầu oxy sinh học đạt 135 mg/l, vượt 2,7 lần giới hạn quy chuẩn cho phép. Nhu cầu oxy hóa học đạt 240 mg/l, vượt 2,4 lần quy chuẩn. Chỉ tiêu mangan đạt 1,47 mg/l, vượt 1,47 lần; sắt đạt 6,15 mg/l, vượt 1,23 lần; amoni đạt 10,6 mg/l, vượt 1,06 lần và chỉ số coliform đạt 6.000 MPN/100ml, vượt 1,2 lần ngưỡng an toàn. Tại làng nghề đúc nhôm chì Văn Môn, nước thải cũng bị ô nhiễm hữu cơ rõ nét với nhu cầu oxy sinh học đạt 64 mg/l (vượt 1,28 lần) và nhu cầu oxy hóa học đạt 116 mg/l (vượt 1,16 lần).

Chất lượng nước mặt tiếp nhận tại sông Ngũ Huyện Khê bị suy thoái nghiêm trọng do tiếp nhận trực tiếp dòng thải chưa qua xử lý. Tại vị trí cầu Song Tháp thuộc Đa Hội, nhu cầu oxy sinh học của nước mặt đạt 38 mg/l, vượt 2,33 lần quy chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT cột B1; nhu cầu oxy hóa học đạt 60 mg/l, vượt 2,0 lần và amoni đạt 0,64 mg/l, vượt 1,28 lần. Đoạn sông qua cầu Tó thuộc xã Văn Môn có nhu cầu oxy sinh học đạt 33 mg/l (vượt 2,2 lần) và nhu cầu oxy hóa học đạt 56 mg/l (vượt 1,87 lần quy chuẩn).

Áp lực phát thải chất thải rắn và nước thải công nghiệp diễn ra ở quy mô cực lớn. Riêng xã Châu Khê phát sinh từ 35 đến 40 tấn chất thải rắn mỗi ngày, chủ yếu là xỉ kim loại và xỉ than, cùng 7.500 - 8.000 m3 nước thải có nhiệt độ xả thải vượt trên 50 độ C từ các xưởng cán kéo thép. Tại làng nghề giấy Phong Khê, hơn 300 cơ sở sản xuất thải ra gần 5.000 m3 nước thải đục ngầu hóa chất mỗi ngày.

Về môi trường đất, hàm lượng kim loại nặng trong bùn cống và đất khu vực sản xuất tại Đa Hội đạt mức 36,8 mg/kg với đồng; 28,9 mg/kg với chì và 106 mg/kg với kẽm. Tại Văn Môn, hàm lượng chì trong đất đạt 142,6 mg/kg và kẽm đạt 214 mg/kg. Mặc dù các chỉ số này vẫn nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 03:2008/BTNMT đối với đất công nghiệp (ngưỡng tối đa của chì và kẽm là 300 mg/kg), nhưng nguy cơ thẩm thấu kim loại nặng vào mạch nước ngầm và đất nông nghiệp lân cận là rất rõ rệt.

Thảo luận kết quả

Thực trạng ô nhiễm bắt nguồn từ nguyên nhân công nghệ sản xuất lạc hậu và chắp vá. Trình độ kỹ thuật thủ công và bán cơ khí chiếm từ 43,9% đến 70,7% tùy theo ngành nghề, trong khi tỷ lệ tự động hóa hoàn toàn đạt 0%. Quy mô sản xuất manh mún với 72% là hộ gia đình xen lẫn khu dân cư khiến việc bố trí hệ thống thu gom xử lý cục bộ gặp nhiều trở ngại. Hơn 60% lực lượng lao động chỉ có trình độ học vấn tiểu học hoặc trung học cơ sở, dẫn đến ý thức tuân thủ an toàn lao động và bảo vệ môi trường chưa cao.

Toàn bộ dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan qua các biểu đồ so sánh tương quan hàm lượng nhu cầu oxy sinh học và nhu cầu oxy hóa học giữa năm làng nghề, kết hợp bảng ma trận phát sinh dòng thải theo từng quy trình sản xuất sắt thép, đúc nhôm và xeo giấy. Việc đối chiếu các biểu đồ quan trắc cho thấy mức độ ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng có tính tương đồng cao với các khu vực tái chế phế liệu tại các tỉnh lân cận thuộc đồng bằng sông Hồng.

Hậu quả môi trường đã tác động trực tiếp đến an sinh xã hội khi 95% lao động làng nghề tiếp xúc với bụi, 85,9% tiếp xúc với nhiệt độ cao và 59,6% tiếp xúc với hóa chất độc hại. Tuổi thọ trung bình của cư dân làng nghề thấp hơn từ 5 đến 10 năm so với các làng thuần nông, tỷ lệ mắc các bệnh đường hô hấp ở học sinh và bệnh da liễu ở công nhân sản xuất giấy, kim khí liên tục gia tăng.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giải quyết triệt để vấn nạn ô nhiễm và thúc đẩy kinh tế làng nghề phát triển bền vững, nghiên cứu đề xuất bốn nhóm giải pháp đồng bộ:

  1. Thực hiện quy hoạch không gian và di dời cơ sở sản xuất: Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Ninh cùng Ủy ban nhân dân thị xã Từ Sơn và huyện Yên Phong tổ chức di dời 100% các cơ sở tái chế sắt thép, đúc nhôm và sản xuất giấy xen kẽ trong khu dân cư vào các Cụm công nghiệp tập trung trong lộ trình từ năm 2013 đến năm 2020. Thiết lập dải cây xanh cách ly tối thiểu 500 mét giữa cụm công nghiệp và khu dân cư.
  2. Xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh chủ trì phối hợp cùng Ban quản lý các Cụm công nghiệp triển khai xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung công suất 8.000 m3/ngày đêm tại Đa Hội và trạm 5.000 m3/ngày đêm tại Phong Khê trước năm 2018. Ứng dụng quy trình keo tụ tạo bông kết hợp bể lắng và xử lý sinh học nhằm loại bỏ từ 85% đến 90% hàm lượng chất hữu cơ, sắt, mangan và axit dư thừa.
  3. Thúc đẩy áp dụng sản xuất sạch hơn và kinh tế tuần hoàn: Các hộ sản xuất giấy tại Phong Khê và Phú Lâm chủ động lắp đặt hệ thống thu hồi bột giấy và tuần hoàn nước thải sản xuất đạt tỷ lệ tái sử dụng 60% - 70% trong giai đoạn 2014 - 2017, giúp giảm định mức tiêu thụ nước từ 25 m3 xuống dưới 15 m3 cho mỗi tấn giấy thành phẩm.
  4. Áp dụng công cụ kinh tế và hương ước làng nghề: Ủy ban nhân dân cấp xã ban hành và thực thi nghiêm mức thu phí bảo vệ môi trường đối với nước thải, khí thải và chất thải rắn theo nguyên tắc người gây ô nhiễm phải trả tiền từ năm 2013. Đồng thời lồng ghép quy chuẩn bảo vệ môi trường vào 100% hương ước thôn xóm, nghiêm cấm triệt để hành vi đổ trộm 35 - 40 tấn xỉ thải mỗi ngày xuống dòng sông Ngũ Huyện Khê.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh, Chi cục Bảo vệ Môi trường và Phòng Tài nguyên Môi trường cấp huyện sử dụng số liệu làm căn cứ xây dựng chính sách quy hoạch làng nghề và kế hoạch kiểm soát ô nhiễm lưu vực sông.
  • Giảng viên, học viên và sinh viên ngành môi trường: Nguồn tài liệu tham khảo giá trị cho các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường và Kỹ thuật Môi trường trong việc phân tích thực trạng ô nhiễm tiểu thủ công nghiệp.
  • Chủ doanh nghiệp và cơ sở sản xuất tại làng nghề: Cung cấp sơ đồ công nghệ cải tiến quy trình xeo giấy, xử lý nước thải mạ kim loại và mô hình tuần hoàn nước giúp giảm chi phí nguyên nhiên liệu.
  • Các đơn vị tư vấn và chuyển giao công nghệ môi trường: Ứng dụng thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung phù hợp với đặc thù mặt bằng và nguồn vốn đầu tư của làng nghề nông thôn.

Câu hỏi thường gặp

Mức độ ô nhiễm nước thải tại làng nghề sắt thép Đa Hội nghiêm trọng như thế nào?

Nước thải tại cống xả làng nghề Đa Hội bị ô nhiễm nặng bởi hợp chất hữu cơ và kim loại nặng. Chỉ số nhu cầu oxy sinh học đạt 135 mg/l, vượt 2,7 lần quy chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT cột B. Hàm lượng mangan đạt 1,47 mg/l, vượt 1,47 lần và sắt đạt 6,15 mg/l, vượt 1,23 lần ngưỡng cho phép.

Nguyên nhân chính khiến chất lượng nước sông Ngũ Huyện Khê bị suy thoái là gì?

Sông Ngũ Huyện Khê tiếp nhận trực tiếp từ 7.500 đến 8.000 m3 nước thải mỗi ngày từ Đa Hội và gần 5.000 m3/ngày từ Phong Khê mà không qua xử lý. Điều này khiến nhu cầu oxy hóa học tại sông đạt 60 mg/l, vượt 2 lần quy chuẩn nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT cột B1.

Đất tại làng nghề đúc nhôm chì Văn Môn đã bị ô nhiễm kim loại nặng vượt ngưỡng chưa?

Hàm lượng chì đo được trong đất tại Văn Môn là 142,6 mg/kg và kẽm là 214 mg/kg. Mặc dù vẫn nằm dưới ngưỡng tối đa 300 mg/kg của QCVN 03:2008/BTNMT đối với đất công nghiệp, đất tại đây đã tích lũy kim loại nặng ở mức cảnh báo và cần được kiểm soát chặt chẽ.

Hoạt động sản xuất tại các làng nghề Bắc Ninh tác động ra sao đến sức khỏe người dân?

Khảo sát chỉ ra 95% lao động tiếp xúc với bụi và 59,6% tiếp xúc với hóa chất. Tỷ lệ mắc bệnh viêm đường hô hấp, bệnh ngoài da và tiêu hóa tăng cao rõ rệt, làm giảm tuổi thọ trung bình của người dân làng nghề từ 5 đến 10 năm so với các làng thuần nông.

Giải pháp kỹ thuật nào giúp giảm thiểu ô nhiễm nước thải tại làng nghề tái chế giấy Phong Khê?

Giải pháp hiệu quả nhất là lắp đặt hệ thống bể lắng thu hồi bột giấy kết hợp tuần hoàn nước thải khép kín ngay tại từng xưởng sản xuất. Quy trình này giúp tái sử dụng từ 60% đến 70% lượng nước thải, tiết kiệm 10 m3 nước tiêu thụ trên mỗi tấn sản phẩm giấy.

Kết luận

  • Luận văn đã đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng môi trường đất và nước tại năm làng nghề tiêu biểu của tỉnh Bắc Ninh, chỉ rõ mức độ ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng vượt chuẩn từ 1,04 đến 2,7 lần.
  • Cung cấp bức tranh thực tế về sự suy thoái nghiêm trọng của lưu vực sông Ngũ Huyện Khê do tiếp nhận hàng chục nghìn mét khối nước thải công nghiệp và hơn 40 tấn chất thải rắn mỗi ngày.
  • Khẳng định môi trường đất sản xuất tuy chưa vượt ngưỡng QCVN 03:2008/BTNMT nhưng đang chịu áp lực tích lũy kim loại nặng rất lớn.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp liên hoàn gồm quy hoạch di dời vào cụm công nghiệp, xây trạm xử lý nước thải tập trung, áp dụng sản xuất sạch hơn và thu phí môi trường trong lộ trình 2013 - 2020.
  • Đây là công trình học thuật có giá trị thực tiễn cao, đóng góp nền tảng dữ liệu khoa học vững chắc phục vụ công tác hoạch định chính sách bảo vệ môi trường và phát triển bền vững làng nghề Việt Nam.