Tổng quan nghiên cứu

Quận Long Biên, Hà Nội, với diện tích gần 6.000 ha và dân số khoảng 283.500 người, là khu vực có vị trí chiến lược quan trọng về kinh tế, chính trị và xã hội. Sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp, đô thị hóa và gia tăng dân số đã tạo áp lực lớn lên môi trường đất và nước, đặc biệt là ô nhiễm môi trường đất nền và nước dưới đất. Theo báo cáo của ngành, các khu công nghiệp tại Việt Nam thải ra khoảng 30.000 tấn chất thải rắn, lỏng, khí mỗi ngày, trong đó nhiều khu công nghiệp chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung hiệu quả, dẫn đến nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng. Tình trạng ô nhiễm nước dưới đất tại Long Biên ngày càng trầm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến phát triển kinh tế - xã hội bền vững của khu vực.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiện trạng ô nhiễm và mức độ lan truyền các chất ô nhiễm trong môi trường đất và nước dưới đất tại quận Long Biên, từ đó đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động ô nhiễm. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào môi trường đất và nước dọc hệ thống sông Cầu Bay thuộc địa bàn quận, với dữ liệu thu thập trong giai đoạn 2014-2016. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý, quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường tại địa phương, góp phần nâng cao chất lượng sống và phát triển bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường địa kỹ thuật, bao gồm:

  • Lý thuyết vận chuyển và khuếch tán chất ô nhiễm: Áp dụng định luật Fick và phương trình khuếch tán tổng quát để mô tả quá trình phân tán và vận chuyển chất ô nhiễm trong môi trường đất và nước dưới đất. Phương trình này bao gồm các thành phần phân tán cơ học và khuếch tán, đồng thời xét đến các phản ứng hóa học và sinh học có thể xảy ra.

  • Mô hình địa chất thủy văn: Phân tích đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn của các tầng chứa nước Holocene và Pleistocene, đặc biệt là tính thấm, độ rỗng, và mối quan hệ thủy lực giữa các tầng chứa nước và nước mặt sông Hồng, sông Đuống.

  • Khái niệm ô nhiễm môi trường đất và nước: Định nghĩa các dạng ô nhiễm sinh học, hóa học trong đất và nước, nguồn gốc và cơ chế vận chuyển chất ô nhiễm, cũng như tác động của các hoạt động công nghiệp, đô thị hóa và nông nghiệp đến môi trường.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết, khảo sát thực địa và mô hình số:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu địa chất, địa chất thủy văn, chất lượng nước mặt và nước dưới đất tại các vị trí điển hình dọc sông Cầu Bay, quận Long Biên. Dữ liệu bao gồm kết quả hút nước thí nghiệm, phân tích chỉ tiêu hóa lý và vi sinh, số liệu khí hậu, mưa, nhiệt độ giai đoạn 2014-2016.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm GEO-STUDIO với module CTRAN/W để mô phỏng quá trình lan truyền ô nhiễm trong môi trường đất nền. Phân tích vận tốc dòng chảy, phân tán chất ô nhiễm, và dự báo sự thay đổi nồng độ theo thời gian và không gian.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lựa chọn các điểm khảo sát đại diện cho các tầng chứa nước Holocene và Pleistocene, các vị trí gần nguồn ô nhiễm như khu công nghiệp, bãi rác, và khu dân cư đông đúc. Cỡ mẫu khoảng 15-20 điểm lấy mẫu nước và đất, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong vòng 2 năm, từ năm 2016 đến 2018, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích mẫu, mô phỏng và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mức độ ô nhiễm nước dưới đất vượt chuẩn: Các chỉ tiêu Coliforms, E.coli, NH4+ trong nước dưới đất tại nhiều vị trí đã vượt quy chuẩn quốc gia về giới hạn cho phép. Ví dụ, nồng độ NH4+ trung bình đạt 3,355 mg/l, vượt mức cho phép, Coliforms trung bình 13 con/100ml, E.coli trung bình 6,7 con/100ml.

  2. Lan truyền ô nhiễm theo tầng chứa nước: Mô hình CTRAN/W cho thấy chất ô nhiễm hòa tan và chất rắn lơ lửng lan truyền nhanh trong tầng chứa nước Holocene với vận tốc dòng chảy trung bình 0,4-0,8 m/ngày, lan truyền xa đến vài trăm mét sau 3 năm. Tầng chứa nước Pleistocene có vận tốc thấp hơn nhưng vẫn chịu ảnh hưởng do mối quan hệ thủy lực với tầng Holocene và nước mặt.

  3. Ảnh hưởng của các nguồn ô nhiễm: Các khu công nghiệp, bãi rác và khu dân cư đông đúc là nguồn phát sinh chính các chất ô nhiễm. Tỷ lệ các khu công nghiệp có hệ thống xử lý nước thải tập trung chỉ chiếm khoảng 42%, nhiều nơi xả thải trực tiếp vào nguồn nước, làm tăng nguy cơ ô nhiễm.

  4. Tác động của điều kiện tự nhiên: Đặc điểm địa chất với các lớp cách nước không đồng đều, lớp sét mỏng hoặc bị bào mòn tạo điều kiện thuận lợi cho chất ô nhiễm thâm nhập và lan truyền vào các tầng chứa nước sâu hơn. Khí hậu nhiệt đới ẩm, lượng mưa trung bình khoảng 1.800 mm/năm cũng góp phần thúc đẩy quá trình vận chuyển ô nhiễm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ô nhiễm là do sự phát triển công nghiệp và đô thị hóa nhanh chóng, thiếu hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, cùng với quản lý chất thải chưa chặt chẽ. So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả tương đồng về vai trò của tầng chứa nước Holocene trong việc lan truyền ô nhiễm nhanh và rộng. Biểu đồ phân bố nồng độ ô nhiễm theo không gian và thời gian minh họa rõ sự gia tăng ô nhiễm gần các nguồn thải và giảm dần theo khoảng cách.

Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc bảo vệ các lớp cách nước và kiểm soát nguồn thải tại chỗ để hạn chế ô nhiễm lan rộng. Việc áp dụng mô hình số giúp dự báo chính xác hơn sự lan truyền ô nhiễm, hỗ trợ công tác quản lý và quy hoạch phát triển bền vững.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải tập trung: Tăng tỷ lệ khu công nghiệp có trạm xử lý nước thải đạt chuẩn lên trên 80% trong vòng 3 năm tới, do chính quyền địa phương phối hợp với các doanh nghiệp thực hiện.

  2. Thi công các công trình chống thấm và tường chắn tại các khu vực ô nhiễm trọng điểm: Áp dụng công nghệ màng chống thấm và tường chắn để hạn chế lan truyền ô nhiễm vào tầng chứa nước sâu, hoàn thành trong 2 năm, do các đơn vị xây dựng chuyên ngành thực hiện.

  3. Tăng cường giám sát và quản lý chất thải rắn, lỏng: Thiết lập hệ thống giám sát liên tục chất lượng nước mặt và nước dưới đất, xử lý nghiêm các hành vi xả thải trái phép, thực hiện ngay và duy trì lâu dài bởi các cơ quan quản lý môi trường.

  4. Phát triển các giải pháp phi công trình bảo vệ môi trường: Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường, khuyến khích sử dụng năng lượng sạch, giảm thiểu sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật, triển khai trong 1-2 năm tới, do các tổ chức xã hội và chính quyền địa phương phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý môi trường và quy hoạch đô thị: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển bền vững, kiểm soát ô nhiễm môi trường đất và nước.

  2. Các doanh nghiệp trong khu công nghiệp và xây dựng: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý chất thải nhằm giảm thiểu ô nhiễm, nâng cao hiệu quả sản xuất và tuân thủ quy định pháp luật.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành địa kỹ thuật, môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình mô phỏng lan truyền ô nhiễm và các kết quả thực nghiệm để phát triển nghiên cứu sâu hơn.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về tác động của ô nhiễm môi trường, tham gia các hoạt động bảo vệ môi trường và giám sát thực thi các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao ô nhiễm nước dưới đất tại Long Biên lại nghiêm trọng?
    Do sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp và đô thị hóa, nhiều khu công nghiệp chưa có hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, cùng với đặc điểm địa chất tạo điều kiện cho chất ô nhiễm thâm nhập và lan truyền rộng.

  2. Phương pháp mô phỏng lan truyền ô nhiễm được sử dụng như thế nào?
    Sử dụng phần mềm GEO-STUDIO với module CTRAN/W để mô phỏng quá trình vận chuyển và phân tán chất ô nhiễm trong môi trường đất nền, dựa trên các tham số địa chất thủy văn và dữ liệu thực địa.

  3. Các giải pháp kỹ thuật nào được đề xuất để giảm ô nhiễm?
    Bao gồm thi công tường chắn chống thấm, xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung, và áp dụng các biện pháp phi công trình như tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng.

  4. Ô nhiễm sinh học và hóa học khác nhau thế nào?
    Ô nhiễm sinh học do vi sinh vật gây ra, ảnh hưởng chủ yếu đến nước mặt; ô nhiễm hóa học do các chất hóa học tồn tại lâu dài, khó phân hủy, có thể lan truyền xa trong nước dưới đất.

  5. Tác động của ô nhiễm đến sức khỏe và kinh tế ra sao?
    Ô nhiễm làm giảm chất lượng nước sinh hoạt, gây bệnh tật cho người dân, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và công nghiệp, làm tăng chi phí xử lý và giảm hiệu quả phát triển kinh tế xã hội.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã đánh giá chi tiết hiện trạng ô nhiễm và mức độ lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường đất và nước dưới đất tại quận Long Biên, với nhiều chỉ tiêu vượt quy chuẩn quốc gia.
  • Mô hình số cho thấy ô nhiễm lan truyền nhanh trong tầng chứa nước Holocene và có ảnh hưởng đến tầng chứa nước sâu hơn.
  • Các nguồn ô nhiễm chính là khu công nghiệp, bãi rác và khu dân cư, trong khi đặc điểm địa chất và khí hậu tạo điều kiện thuận lợi cho lan truyền ô nhiễm.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và phi kỹ thuật nhằm giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ nguồn nước và phát triển bền vững.
  • Khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu mở rộng phạm vi và áp dụng mô hình dự báo để hỗ trợ quản lý môi trường hiệu quả hơn.

Hành động tiếp theo: Triển khai các giải pháp đề xuất, tăng cường giám sát môi trường và nghiên cứu bổ sung để đảm bảo phát triển kinh tế xã hội bền vững tại quận Long Biên.