CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về tài nguyên nước và ô nhiễm nguồn nước hồ trên thế giới và tại Việt Nam 1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về ô nhiễm hồ nước và các giải pháp khắc phục, một số nghiên cứu điển hình được trình bày dưới đây: - Hồ Paijanne là hồ lớn thứ hai ở Phần Lan, việc phát triển một số nhà máy chế biến gỗ, bột giấy đã gây ra bị ô nhiễm kéo dài trong khoảng 40 năm (1944 - 1983). Để giảm thiểu và cải thiện CLN hồ, Phần Lan đã xây dựng các trạm xử lý nước thải (XLNT) đô thị và công nghiệp để giảm tải lượng chất dinh dưỡng và hữu cơ thải vào hồ. Và đã dùng 20 năm để cải thiện CLN hồ. Hiện tượng phú dưỡng hóa được khống chế và hàm lượng tảo trong hồ rất thấp [2] [3] [4].
- Hồ Malaren - Thụy Điển có mật độ dân cư lớn và là vùng phát triển công nghiệp mỏ đồng và sắt. Hồ bị phú dưỡng hóa nghiêm trọng. Việc xây dựng các trạm XLNT đô thị đã giảm 95% tải lượng phốtpho từ nguồn điểm vào hồ và cải thiện được CLN hồ. Hiện tại 3 phần tư lượng phốtpho và hai phần ba lượng nitơ đến từ hoạt động nông nghiệp [5].
- Hồ Onega - vùng Tây bắc Nga, một hồ nước thực sự lớn. Hệ sinh thái hồ nước và sự phát triển của nó được nghiên cứu khá kỹ lưỡng qua nhiều thập kỷ. Nước thải đô thị ở đây đã gây ra hiện tượng thiếu ôxy ở vùng phía Tây hồ. Một điều tra nhanh cho thấy lượng trầm tích rất lớn tương tự như các hồ ở Phần Lan do bị ô nhiễm bởi ngành công nghiệp giấy và bột giấy.
Sự vận hành của Onega phụ thuộc vào kế hoạch bảo vệ nước mà đã bị cản trợ bởi sự suy thoái kinh tế những năm qua [3] [6]. - Hồ Laguna de Bay là hồ nông rộng 900 km2 ở ngoại ô Manila của Phillipines. Hơn 3 triệu người sống xung quanh hồ. Hồ có nhiệm vụ cung cấp nước sinh hoạt, thủy lợi, kiểm soát lũ, cung cấp cá và như là một kho chứa chất thải trong nước, chất thải công nghiệp, nông nghiệp.
Hồ ô nhiễm nặng bởi nước thải và nước thải công nghiệp. Việc tăng dân số trong lưu vực sông Laguna de Bay được ước tính ở mức 5,2% (Pacardo 4 1994), tiếp nhận chất thải và khai thác quá mức đã tạo áp lực môi trường lên hồ nước và làm suy giảm đáng kể CLN. Hồ được đánh giá phú dưỡng cao trong ít nhất 50 năm và tảo nở hoa xảy ra thường xuyên suốt mùa hè. Cơ quan phát triển hồ Laguna đã thực hiện hệ thống phí môi trường đối với người sử dụng từ năm 1997.
Chương trình này cung cấp các ưu đãi kinh tế để khuyến khích người sử dụng hồ giảm thiểu ô nhiễm nước, đồng thời cũng cung cấp kinh phí cho việc quan trắc CLN hồ [10] [11]. - Hồ Okeechobee rộng 1.732 km2, là hồ cận nhiệt đới ở Floria, Mỹ. Hồ là nguồn cung cấp nước, phòng chống lũ và là nhu cầu giải trí của một số dân khoảng 3,5 triệu người. Việc thâm canh đất bao quanh khiến hồ giàu dinh dưỡng hơn.
Hoạt động chăn nuôi gia súc và chăn nuôi bò sữa ở phía bắc, trồng rau và canh tác mía ở phía nam của hồ. Sự phát triển nông nghiệp đã tác động đến CLN của hồ, suy giảm CLN và hoa nở tảo phát triển trong những năm 1980, hàm lượng P trong hồ cao 0,3 - 0,4 g/m2/năm. Để giảm thiểu lượng nitơ và phốtpho vào hồ, cơ quan quản lý đã triển khai chương trình kiểm soát ô nhiễm (KSON) thực tế bằng các biện pháp quản lý bao gồm sử dụng chất thải động vật trong canh tác, xây dựng hàng rào để giữ gia súc, sử dụng các vùng đất ngập nước để loại bỏ chất dinh dưỡng để giảm lượng phốtpho phát thải 0,3 – 3,2kgP/ha/nam xuống 0,3 – 1,6kgP/ha/năm và nitơ từ 2,7 – 26 kgN/ha/năm xuống 2,1 – 3kgN/ha/năm. Triển khai chương trình tổng tải lượng tối đa ngày (TDMLs) để giảm nồng độ phopho xuống 40 µg/l.
Ban bảo vệ môi trường (BVMT) ở Floria đã đề xuất thiết lập tổng tải trọng tối đa P hằng ngày (TMDL) để hạn chế nồng độ P tổng dưới 40mg/L và đề nghị và chiến lược quản lý hồ Okeechobee: xem xét các vùng sinh thái là nền tảng cho việc nghiên cứu trong tương lai, duy trì kiểm soát P trong hồ, tập trung các chương trình giám sát phía tây và phía nam của hồ, thực hiện chế độ quản lý nước cấp linh hoạt với chế độ thủy văn tự nhiên [12] [13]. - Hồ Kasumigaura tại Nhật Bản bị ô nhiễm do hiện tượng phú dưỡng hóa, để cải thiện CLN hồ Chính phủ đã áp dụng các biện pháp: tiêu chuẩn xả thải công nghiệp, xây dựng hệ thống thoát nước, vớt tảo, nạo vét, áp dụng chương trình TMDLs [14]. Tóm lại, đã có nhiều biện pháp đã được áp dụng để cải thiện và quản lý CLN các hồ trên thế giới đạt các mục đích sử dụng khác nhau. Các biện pháp chủ yếu tập trung vào 5 việc: quản lý việc sử dụng đất hợp lý bằng giải pháp canh tác nông nghiệp bền vững, bảo vệ rừng đầu nguồn, …; xây dựng các nhà máy XLNT tập trung để XLNT đạt tiêu chuẩn trước khi thải vào hồ; xây dựng quy chuẩn CLN riêng cho hồ; khai thác và vận hành hồ hợp lý; nghiêm cấm và di dời các nhà máy gây ô nhiễm cao ra khỏi LVH; quan trắc CLN hồ; áp dụng công cụ kinh tế trong quản lý các nguồn thải; ….
Nhìn chung để quản lý và bảo vệ được CLN các hồ chứa, cần phải áp dụng tổ hợp nhiều biện pháp khác nhau, gồm cả giải pháp công trình và phi công trình.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Ở nước ta, trong những năm gần đây, sư gia tăng khai thác tài nguyên nước đang gây ra 2 thách thức lớn đối với phát triển bền vững: - Nạn ô nhiễm và lượng phế thải đã vượt quá khả năng hấp thụ và phân hủy/khả năng tự làm sạch của nguồn nước. - Sự suy giảm khối lượng và chất lượng của tài nguyên nước. Tại Việt Nam do tác động của hoạt động kinh tế - xã hội trong lưu vực, nhiều hồ chứa cũng bị ô nhiễm ở mức độ khác nhau và cần phải triển khai các giải pháp quản lý phù hợp. Vấn đề ô nhiễm các hồ chứa nước cùng với các giải pháp giảm thiểu đã được nghiên cứu và đề cập đối với một số hồ như: - Nghiên cứu phú dưỡng hóa Hồ Dầu Tiếng do tác động bởi hoạt động nông nghiệp, nuôi thủy sản lòng hồ, vấn đề xói mòn.
Phú dưỡng hóa hồ Dầu Tiếng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến vấn đề cấp nước sinh hoạt cho TP. Để cải thiện CLN cơ quản quản lý đã nghiêm cấm hoạt động nuôi cá bè trong lòng hồ, triển khai phương thức canh tác nông nghiệp bền vững, bảo vệ rừng đầu nguồn, quản lý tổng hợp LV, … [15]. - Hồ Trị An là một trong những hồ nhân tạo đa mục tiêu lớn nhất Việt Nam, nguồn nước hồ bị tác động bởi chất thải hoạt động nuôi các bè, nước thải công nghiệp (mía đường, …) đô thị và hoạt động nông nghiệp. Để cải thiện thiện CLN hồ, dự án “Ngăn ngừa ô nhiễm nước trong hồ Trị An và hạ lưu sông Đồng Nai” được triển khai từ tháng 9/2007-6/2010 do WWF tài trợ.
Mục tiêu của dự án là xác định và ngăn ngừa các vấn đề ô nhiễm nước đang ngày một gia tăng trong hồ Trị An và hạ lưu sông Đồng Nai. Cụ 6 thể là xác định mối liên hệ giữa các phương thức sử dụng đất của cộng đồng địa phương; giới thiệu phương pháp sản xuất tốt hơn cho các cộng đồng sinh sống gần hồ và hạ lưu sông Đồng Nai; hỗ trợ xây dựng chiến lược nước sạch và vệ sinh môi trường cho các bên liên quan sử dụng nguồn nước trong vùng dự án; nâng cao năng lực cho cá nhân và cộng đồng về kiến thức kỹ năng quản lý hiệu quả tài nguyên thiên nhiên để tiến hành các hoạt động sinh kế bền vững; xây dựng hệ thống thông tin về các lợi ích kinh tế-xã hội, sinh thái từ sự giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước…. Dự án đã xác định được các khu vực và những hoạt động chính gây ô nhiễm nước hồ Trị An và hạ lưu sông Đồng Nai; giới thiệu các phương pháp quản lý, thực hành tốt hơn trong sản xuất nhằm giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước. - Hồ Xuân Hương là danh thắng du lịch nổi tiếng của TP Đà Lạt nói riêng và Việt Nam nói chung.
Hồ bị ô nhiễm nghiêm trọng trong khoảng thời gian dài, đặc biệt là hiện tượng phú dưỡng hóa làm tảo phát triển mạnh gây hiện tượng nở hoa hàng năm, ảnh hưởng đến mỹ quan và hoạt động du lịch. Giải quyết ô nhiễm chính quyền địa phương đã áp dụng nhiều giải pháp như nạo vét lòng hồ, xây dựng các hồ lắng phía thượng lưu, XLNT công nghiệp, thu gom nước thải đô thị ngăn không cho chảy vào hồ,…. Tuy nhiên, vẫn không xử lý hết được hiện tượng phú dưỡng hồ do các nguồn thải chăn nuôi, sinh hoạt, nông nghiệp khu vực thượng nguồn vẫn chưa được kiểm soát tốt. - Hồ Đá Đen là hồ cấp nước quan trọng nhất của tỉnh BR-VT, hồ cũng đang chịu nhiều tác động tiêu cực của hoạt động phát triển KT-XH trên lưu vực, gây ảnh hưởng đến khả năng cấp nước an toàn cho tỉnh.
Đề tài “Nghiên cứu các yếu tố tác động đến CLN hồ Đá Đen và đề xuất giải pháp quản lý tổng hợp” do nhóm tác giả TS. Lê Việt Thắng, TS. Nguyễn Hồng Quân thực hiện đã xác định được các nguyên nhân chính tác động đến CLN hồ Đá Đen (NTSH của các đô thị, hoạt động chăn nuôi và nông nghiệp, …). Mô hình SWAT, Mike 21 đã được sử dụng để mô phỏng và dự báo CLN hồ theo các kịch bản khác nhau dựa vào quy hoạch phát triển KT-XH trên lưu vực.
Trên cơ sở kết quả điều tra thực tế, ứng dụng mô hình CLN, … nhóm nghiên cứu đã đề xuất các giải pháp (quy hoạch, công nghệ xử lý, quan trắc bồi lắng và CLN hồ, KSON từ hoạt động nông nghiệp, nâng cao nhận thức,….) có tính khả thi cao, phù hợp với điều kiện thực tế bảo vệ CLN hồ Đá Đen đạt quy chuẩn nguồn cấp nước sinh hoạt [16]. 7 - Hồ Lắk được mệnh danh là “hòn ngọc xanh” của Tây Nguyên. Hàng năm khu du lịch này đón hàng trăm ngàn lượt du khách trong nước và quốc tế đem lại doanh thu lớn cho ngành du lịch Đắk Lắk.
