Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ô nhiễm môi trường nước tại các khu vực nông thôn, đặc biệt là các làng nghề truyền thống, đang là thách thức lớn đối với sự phát triển bền vững tại Việt Nam. Toàn tỉnh Bắc Ninh có 62 làng nghề (chiếm khoảng 18% số làng nghề và hơn 30% làng nghề truyền thống cả nước). Trong đó, làng nghề Mẫn Xá thuộc xã Văn Môn, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh là trung tâm tái chế kim loại phát triển mạnh mẽ với nghề đúc, cô nhôm và chì. Mặc dù hoạt động tiểu thủ công nghiệp đóng góp tới 77% cơ cấu kinh tế của xã Văn Môn (năm 2013), sự gia tăng quy mô sản xuất thủ công, manh mún, xen lẫn trong khu dân cư đã dẫn đến tình trạng xả thải trực tiếp nước thải chưa qua xử lý ra ao, hồ, kênh rạch và sông Ngũ Huyện Khê.

Đề tài khóa luận tốt nghiệp cử nhân ngành Khoa học và Quản lý Môi trường của tác giả Lê Thị Ngân (Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên, bảo vệ năm 2015 dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Thế Hùng) được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ và câu hỏi nghiên cứu cụ thể:

  • Mục tiêu tổng quát: Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nước và đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm tại làng nghề đúc, cô nhôm và chì Mẫn Xá.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Khảo sát, đánh giá đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội tại xã Văn Môn.
    2. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nước tại làng Mẫn Xá và tổng quan tình hình ô nhiễm làng nghề tại Việt Nam.
    3. Đánh giá tác động của ô nhiễm nước và môi trường làng nghề tới sức khỏe cộng đồng địa phương.
    4. Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý môi trường địa phương một cách bền vững dựa vào sự tham gia của cộng đồng.
  • Câu hỏi nghiên cứu:
    • Câu hỏi a: Hiện trạng chất lượng nước thải tại làng nghề Mẫn Xá, xã Văn Môn, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh như thế nào?
    • Câu hỏi b: Hậu quả của hiện trạng ô nhiễm đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng là gì?
    • Câu hỏi c: Các giải pháp khả thi nào có thể áp dụng để giải quyết vấn đề ô nhiễm tại địa phương?
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu: Nguồn nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất (đúc, cô, tái chế kim loại) và nước thải sinh hoạt tại làng Mẫn Xá; các mẫu nước mặt (ao làng, dòng suối), nước rãnh thải và mẫu trầm tích bùn đáy.
    • Phạm vi không gian: Làng Mẫn Xá, xã Văn Môn, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh; phối hợp số liệu và phân tích tại Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Yên Phong, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh.
    • Phạm vi thời gian: Khóa luận thu thập số liệu và tiến hành nghiên cứu thực địa trong 4 tháng, từ ngày 15/09/2014 đến ngày 15/12/2014; kết hợp chuỗi số liệu quan trắc từ năm 2011 đến năm 2014.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ sở pháp lý

Nghiên cứu tiếp cận vấn đề ô nhiễm môi trường nước làng nghề dựa trên định nghĩa môi trường của UNESCO (1981), phân loại nguồn thải của Hoàng Văn Hùng (2009) và tiêu chí xác định làng nghề nông thôn tại Việt Nam (tối thiểu 50% số hộ hoặc 30% thu nhập bắt nguồn từ hoạt động phi nông nghiệp). Hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn kỹ thuật môi trường được trích dẫn gồm:

  • Văn bản quy phạm pháp luật: Nghị định số 26/2010/NĐ-CP và Nghị định số 179/2013/NĐ-CP về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường; Nghị quyết số 27/NQ-CP năm 2009 về các giải pháp cấp bách trong quản lý tài nguyên và môi trường; Thông tư số 09/2009/TT-BXD hướng dẫn Nghị định số 88/2007/NĐ-CP về thoát nước đô thị và khu công nghiệp.
  • Tiêu chuẩn, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia áp dụng:
    • QCVN 08:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (cột B1).
    • QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (cột B).
    • QCVN 43:2012/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích.
    • TCVN 5942:1995, TCVN 5945:2005, TCVN 5999:1995 (hướng dẫn lấy mẫu nước thải).

Phương pháp nghiên cứu và phương pháp phân tích

Tác giả kết hợp phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp, điều tra xã hội học và quan trắc thực nghiệm phân tích chất lượng nước:

  • Điều tra bảng hỏi: Thực hiện phỏng vấn trực tiếp bằng bảng hỏi đối với 30 hộ gia đình tại làng Mẫn Xá tham gia hoạt động đúc nhôm và cô đúc xỉ nhôm/chì để thu thập dữ liệu về nhận thức môi trường, tình trạng vệ sinh và mô hình bệnh tật.
  • Thu thập dữ liệu thứ cấp: Báo cáo kinh tế - xã hội 6 tháng đầu năm 2014 của UBND xã Văn Môn; Niên giám thống kê tỉnh Bắc Ninh các năm 2009–2012; dữ liệu quan trắc định kỳ của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh các năm 2013 và 2014.
  • Lấy mẫu, bảo quản và phân tích trong phòng thí nghiệm: Tuân thủ hướng dẫn ISO 6663-3:2008 và quy trình của Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường Bắc Ninh.
Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Phương pháp / Tiêu chuẩn kiểm tra
pH - TCVN 6492:2011
$\text{BOD}_5$ ($20^\circ\text{C}$) mg/l SMEWW 5210B:2005
$\text{COD}$ mg/l HACH 8000:1998 / TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989)
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l SMEWW 2540D:2005
Độ hòa tan oxy (DO) mg/l Thiết bị đo điện hóa
Chì (Pb) mg/l SMEWW 3113 B:2005
Đồng (Cu) mg/l SMEWW 3111 B:2005
Kẽm (Zn) mg/l SMEWW 3111 B:2005 / TCVN 6193:1996
Sắt (Fe) mg/l TCVN 6177:1996 (Phương pháp trắc phổ dùng 1,10-phenanthroline)
Tổng dầu mỡ khoáng mg/l Chiết và cân / Quang phổ hồng ngoại
Coliform MPN/100ml Phương pháp lên men nhiều ống

Nội dung chính theo từng chương

Phần I & II: Tổng quan tài liệu, cơ sở pháp lý và kinh nghiệm quốc tế

Tác giả điểm luận kinh nghiệm phát triển và bảo vệ môi trường làng nghề tại Trung Quốc (chương trình chuyển giao khoa học công nghệ, gắn kết khoa học - kinh tế - môi trường từ sau cải cách 1978) và Hàn Quốc (mô hình sản xuất tập trung, phát triển hạ tầng kỹ thuật nông thôn từ năm 1967).

Tại Việt Nam, các làng nghề tập trung chủ yếu ở vùng Đồng bằng sông Hồng (67%), miền Trung (21%) và miền Nam (12%). Báo cáo chỉ ra đặc điểm công nghệ tại các làng nghề tái chế kim loại là thiết bị lạc hậu, tiêu hao nhiều than đá sinh phát thải khí độc ($\text{SO}_2, \text{CO}, \text{NO}_x, \text{PbO}, \text{Al}_2\text{O}_3$), bụi kim loại từ 1–7 tấn/ngày, cùng nước thải chứa hàm lượng kim loại nặng cao vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,5 đến 10 lần. Tuổi thọ trung bình của người dân tại một số làng nghề thấp hơn từ 5 đến 10 năm so với mức trung bình cả nước.

Phần III & IV: Đặc điểm địa bàn và quy trình sản xuất tại làng nghề Mẫn Xá

Xã Văn Môn có diện tích tự nhiên 424,48 ha (trong đó đất canh tác chiếm 255,52 ha, đất ở 25,21 ha, ao hồ 24 ha). Dân số năm 2013 là 2.859 hộ với 11.235 nhân khẩu. Tổng lượng nước thải sinh hoạt phát sinh ước tính từ 829 đến 1.245 $\text{m}^3/\text{ngày}$ (chiếm 70% lượng nước cấp tiêu thụ).

Hoạt động sản xuất (Làng Mẫn Xá) Năm 2011 (Hộ / Lao động) Năm 2012 (Hộ / Lao động) Năm 2013 (Hộ / Lao động)
Cô nhôm (tái chế xỉ) 19 hộ / 98 LĐ 20 hộ / 100 LĐ 18 hộ / 80 LĐ
Đúc nhôm 308 hộ / 610 LĐ 289 hộ / 484 LĐ 291 hộ / 472 LĐ
Thu mua phế liệu 151 hộ / 305 LĐ 151 hộ / 305 LĐ 194 hộ / 483 LĐ
Nấu rượu 205 hộ / 280 LĐ 147 hộ / 225 LĐ 127 hộ / 145 LĐ

Toàn xã có khoảng 490 hộ làm nghề đúc nhôm với sản lượng phế liệu thu gom trên 3.000 tấn/năm và nguyên liệu nấu đúc khoảng 4.000 tấn/năm. Công nghệ sản xuất chủ yếu là lò thủ công đắp bằng đất sét, sử dụng nồi gang nhập khẩu, than đá làm nhiên liệu, diện tích xưởng chỉ từ 15–20 $\text{m}^2$ đặt ngay trong sân vườn.

Dòng vật chất tính toán cho một hộ gia đình đúc nhôm điển hình:

  • Đầu vào/ngày: 200 kg phế liệu nhôm, 80–100 kg than đá, 5 kWh điện, 3,4 $\text{m}^3$ nước, 5–6 kg NaOH, 0,5 lít $\text{H}_2\text{SO}_4$, 0,7 kg axit cromic, 5 kg chất đánh bóng.
  • Đầu ra/ngày: 10 kg rác thải phân loại (5%), 15–20 kg xỉ nhôm (27%), 5–10 tấn xỉ than (theo chu kỳ hoặc tích lũy), 63–66 $\text{m}^3$ nước thải lẫn cặn rắn, dầu nhờn thải (chiếm 6% lượng kim loại xử lý), cùng khí thải chứa bụi kim loại, $\text{CO}, \text{CO}_2, \text{SO}_2$.
  • Phát thải xỉ: Lượng xỉ thải toàn xã phát sinh khoảng 600–800 tấn/năm. Mỗi hộ cô nhôm đãi khoảng 120 kg xỉ/ngày với tỷ lệ thu hồi nhôm đạt khoảng 50%.

Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nước mặt, nước thải và trầm tích

Khóa luận tiến hành đo đạc và tổng hợp các thông số chất lượng nước mặt (ao làng Mẫn Xá - NT1, dòng suối - NT2), nước thải rãnh thoát (NT3) và bùn trầm tích (MĐ1), đồng thời so sánh đối chứng với làng nghề đúc đồng Đại Bái (Gia Bình, Bắc Ninh).

1. Kết quả quan trắc nước mặt và nước thải làng Mẫn Xá

  • Năm 2013 (Nước mặt so với QCVN 08:2008/BTNMT cột B1): $\text{BOD}_5$ vượt 9 lần; $\text{COD}$ vượt 7 lần; TSS vượt 3,2 lần; hàm lượng Coliform cao do tiếp nhận trực tiếp phân bùn và nước thải sinh hoạt; hàm lượng sắt (Fe) ở mức cao.
  • Năm 2014 (Nước thải rãnh NT3 so với QCVN 40:2011/BTNMT cột B): $\text{COD}$ vượt 3,1 lần; $\text{BOD}_5$ vượt 5,6 lần.
  • Năm 2014 (Dòng suối NT2 so với QCVN 08:2008/BTNMT cột B1): $\text{BOD}_5$ vượt 2,1 lần; $\text{COD}$ vượt 17,1 lần; TSS vượt 5,9 lần; Tổng dầu mỡ vượt 1,2 lần; Fe vượt 3,4 lần.

2. So sánh mức độ ô nhiễm giữa làng Mẫn Xá và làng Đại Bái

  • Nước mặt ao hồ: Mức độ ô nhiễm hữu cơ tại Đại Bái cao hơn Mẫn Xá ($\text{BOD}_5$ tại Đại Bái vượt 9,9 lần, $\text{COD}$ vượt 7,9 lần, TSS vượt 5 lần; trong khi Mẫn Xá có TSS vượt 1,3 lần) do Đại Bái sử dụng lượng nước lớn hơn cho công đoạn làm nguội và tẩy rửa sản phẩm đồng.
  • Trầm tích bùn đáy (QCVN 43:2012/BTNMT): Mẫu trầm tích đáy ao Mẫn Xá (MĐ1) có hàm lượng Chì (Pb) vượt quy chuẩn 3,8 lần; Kẽm (Zn) vượt 1,x lần. Mẫu trầm tích Đại Bái (MĐ2) có Đồng (Cu) vượt 4,3 lần, Kẽm (Zn) vượt 2,9 lần. Nguyên nhân Pb tại đáy ao Mẫn Xá rất cao là do các hộ cô nhôm sử dụng chì và muối làm chất trợ dung, sau đó mang xỉ ra đãi trực tiếp tại ao, khiến xỉ kim loại nặng lắng đọng vào bùn đáy.

3. Tác động tới sức khỏe và công tác quản lý môi trường

Kết quả điều tra 30 hộ dân tại Mẫn Xá:

  • Nhận thức và truyền thông: 30% số hộ tiếp nhận thông tin môi trường rất thường xuyên qua loa truyền thanh; 67% tiếp nhận thỉnh thoảng; 3% không tiếp nhận thông tin.
  • Tình hình bệnh tật: Nhóm hộ làm nghề cô nhôm xỉ có tỷ lệ mắc bệnh cao hơn nhóm hộ chỉ đúc nhôm. Trong đó, bệnh đường hô hấp chiếm 33,3% ở nhóm cô nhôm (so với nhóm đúc nhôm); bệnh thần kinh chiếm 3,3%; bệnh huyết áp chiếm 6,7%. Nguyên nhân do quá trình cô xỉ nhôm phát sinh nhiều khói độc chứa chì, khí axit và bụi kim loại.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính dựa trên số liệu thực tế

TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM VƯỢT QUY CHUẨN TẠI LÀNG MẪN XÁ
- BOD5 tại dòng suối (2014): Vượt 2,1 lần QCVN 08:2008/BTNMT
- COD tại dòng suối (2014): Vượt 17,1 lần QCVN 08:2008/BTNMT
- TSS tại dòng suối (2014): Vượt 5,9 lần QCVN 08:2008/BTNMT
- Fe trong nước suối (2014): Vượt 3,4 lần QCVN 08:2008/BTNMT
- Tổng dầu nhờn: Vượt 1,2 - 2,1 lần quy chuẩn
- Pb trong trầm tích đáy ao (MĐ1): Vượt 3,8 lần QCVN 43:2012/BTNMT
- Lượng xỉ thải phát sinh: 600 - 800 tấn/năm

Các nhóm giải pháp đề xuất

  1. Giải pháp giáo dục và tuyên truyền: Đẩy mạnh tuyên truyền qua đài truyền thanh xã và thôn; tổ chức ký cam kết bảo vệ môi trường cho các cơ sở đúc, tái chế; thành lập tổ vệ sinh môi trường thu gom rác thải định kỳ hàng ngày.
  2. Giải pháp quy hoạch không gian làng nghề: Lập quy hoạch di dời toàn bộ các cơ sở sản xuất đúc, cô nhôm và chì ra khỏi khu dân cư vào cụm công nghiệp làng nghề tập trung; đầu tư đồng bộ hệ thống xử lý nước thải, hệ thống hút lọc khí thải và khu lưu giữ chất thải rắn nguy hại (xỉ thải, dầu mỡ).
  3. Giải pháp quản lý và chính sách môi trường: Ban hành cơ chế khuyến khích đổi mới công nghệ sạch hơn; thực thi nghiêm nguyên tắc "người gây ô nhiễm phải trả tiền" (polluter pays); thành lập tổ tự quản môi trường cơ sở; ban hành quy ước, hương ước bảo vệ môi trường, chế tài xử phạt hành chính và thu phí bảo vệ môi trường đối với nước thải, chất thải rắn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế được ghi nhận trong văn bản:
    • Thiếu thốn về trang thiết bị và máy móc hỗ trợ nghiên cứu chuyên sâu tại hiện trường.
    • Kinh nghiệm thực tiễn của sinh viên còn hạn chế.
    • Quy mô khảo sát xã hội học dừng lại ở cỡ mẫu nhỏ ($n = 30$ hộ gia đình).
    • Thời gian nghiên cứu thực địa ngắn (4 tháng, từ tháng 9 đến tháng 12/2014), chưa bao quát hết biến thiên mùa vụ sản xuất cao điểm trong năm (từ tháng 3 đến tháng 6 lượng đơn hàng và sản lượng lớn hơn giai đoạn cuối năm).
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần mở rộng quy mô quan trắc định kỳ cả 4 mùa trong năm; đánh giá chuyên sâu mức độ tích tụ sinh học của kim loại nặng (đặc biệt là Chì - Pb và Crom - Cr) trong đất canh tác nông nghiệp xung quanh làng nghề và trong chuỗi thức ăn.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường và Kỹ thuật Môi trường. Dữ liệu thực nghiệm của đề tài phản ánh hiện trạng ô nhiễm tại cụm làng nghề tái chế kim loại Mẫn Xá - Văn Môn giai đoạn 2013–2014, phục vụ cho các nghiên cứu so sánh diễn tiến môi trường, đánh giá tác động sức khỏe nghề nghiệp và xây dựng chính sách quy hoạch môi trường làng nghề tại tỉnh Bắc Ninh.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao hàm lượng chì (Pb) trong bùn đáy ao tại làng Mẫn Xá lại vượt quy chuẩn tới 3,8 lần?

Trong quá trình cô đúc xỉ nhôm để thu hồi kim loại, các hộ dân tại Mẫn Xá sử dụng thêm chì và muối để hỗ trợ quá trình tách kim loại nóng chảy. Sau đó, công đoạn đãi xỉ được thực hiện trực tiếp tại các ao, hồ và kênh mương trong làng, khiến kim loại nặng lắng đọng xuống đáy và tích tụ lâu năm trong lớp bùn trầm tích.

2. Sự khác biệt về công nghệ giữa nhóm hộ đúc nhôm và nhóm hộ cô nhôm xỉ tại Mẫn Xá là gì?

Nhóm hộ đúc nhôm chỉ nấu chảy phế liệu nhôm trong lò đất để đúc thành phôi nhôm hoặc xoong nồi gia dụng, sau đó bán lại phần xỉ thải mà không dùng chì hay axit trong lò. Ngược lại, nhóm hộ cô nhôm mua xỉ thải về, phối trộn muối và chì để nấu tách nhôm dư, sau đó đãi rửa trực tiếp ra nguồn nước mặt, dẫn đến nguy cơ ô nhiễm kim loại và bệnh tật cao hơn.

3. Tỷ lệ cơ cấu kinh tế của xã Văn Môn trong nghiên cứu được ghi nhận như thế nào?

Theo số liệu năm 2013 được trích dẫn trong khóa luận, cơ cấu kinh tế của xã Văn Môn bao gồm: Tiểu thủ công nghiệp chiếm 77%; Công nghiệp - Chăn nuôi chiếm 16%; Nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy sản chiếm 7%.

4. Kết quả khảo sát y tế trên 30 hộ dân cho thấy nhóm bệnh nào phổ biến nhất?

Bệnh đường hô hấp là nhóm bệnh phổ biến nhất, ghi nhận ở 33,3% số người được khảo sát tại các hộ làm nghề cô nhôm xỉ, xuất phát từ việc người lao động hít phải khói lò, bụi nhôm và hơi khí độc hại phát sinh trong quá trình nấu chảy kim loại trung bình 8 giờ mỗi ngày.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Lê Thị Ngân đã đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nước và môi trường tại làng nghề đúc, cô nhôm chì Mẫn Xá (Văn Môn, Yên Phong, Bắc Ninh). Kết quả thực nghiệm giai đoạn 2013–2014 cho thấy các chỉ tiêu $\text{COD}, \text{BOD}_5, \text{TSS}$, Fe trong nước mặt và Pb trong trầm tích đáy đều vượt ngưỡng kỹ thuật quốc gia (QCVN 08:2008/BTNMT và QCVN 43:2012/BTNMT). Nghiên cứu khẳng định sự cấp thiết của việc di dời sản xuất ra khỏi khu dân cư, đầu tư hệ thống xử lý nước thải tập trung và áp dụng nguyên tắc người gây ô nhiễm phải trả tiền để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.