Tổng quan nghiên cứu

Khu vực ven biển đóng vai trò đặc biệt quan trọng khi là nơi sinh sống của hơn 50% dân số toàn cầu và tập trung phần lớn các hoạt động kinh tế hàng hải. Tuy nhiên, theo đánh giá từ các tổ chức bảo tồn biển quốc tế, có tới 60% đến 70% tổng tải lượng chất ô nhiễm trên biển bắt nguồn trực tiếp từ các hoạt động trên đất liền. Tại tỉnh Quảng Ninh, thành phố Hạ Long sở hữu vị trí chiến lược với 50 km đường bờ biển, diện tích tự nhiên 27.195,03 ha, cùng hệ thống cảnh quan độc đáo của Di sản Thiên nhiên Thế giới Vịnh Hạ Long. Dù vậy, khu vực này đang chịu áp lực rất lớn từ quá trình đô thị hóa với tỷ lệ dân thành thị đạt trên 90%, mật độ dân số chạm mức 825 người/km2 và hoạt động khai thác than quy mô lớn chiếm trữ lượng 1,2 tỷ tấn (tương đương 14% tổng trữ lượng than toàn tỉnh).

Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu là sự suy giảm chất lượng môi trường nước ven bờ do nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý triệt để, hoạt động bến cảng, du lịch và quá trình xói mòn đất đá từ các khai trường mỏ than lộ thiên. Mục tiêu cụ thể của luận văn là xác lập cơ sở khoa học dựa trên việc nhận diện các nguồn thải, đánh giá diễn biến chất lượng nước biển và phân tích năng lực quản lý của cơ quan chức năng cùng sự tham gia của cộng đồng. Phạm vi không gian nghiên cứu trải dài qua 11 phường ven bờ như Bãi Cháy, Tuần Châu, Hùng Thắng, Hồng Hải, Hà Tu, Hà Phong và mở rộng ra ngoài khơi đến phạm vi 3 hải lý. Chuỗi số liệu phân tích được thu thập liên tục trong giai đoạn 2005 - 2017. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp hệ thống luận cứ thực nghiệm và bản đồ phân vùng chức năng giúp kiểm soát ô nhiễm, bảo vệ hệ sinh thái biển ven bờ và phục vụ trực tiếp cho chiến lược tăng trưởng xanh của địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết tiếp cận hệ thống và tổng hợp (Systemic and Integrated Approach) trong khoa học địa lý môi trường. Theo đó, đới bờ được nhìn nhận là một thể tổng hợp tự nhiên - kinh tế - xã hội mở, nơi các thành phần tự nhiên, dòng chảy vật chất và hoạt động nhân sinh tương tác qua lại mật thiết. Bên cạnh đó, nghiên cứu dựa trên khung lý thuyết Quản lý tổng hợp vùng bờ (Integrated Coastal Zone Management - ICZM) và nguyên lý Phát triển bền vững theo Tuyên bố Rio-92 và Tuyên bố Johannesburg 2002.

Khung lý thuyết của đề tài làm sáng tỏ 4 khái niệm nền tảng:

  • Vùng biển ven bờ: Vùng nước biển tính từ ngấn nước triều thấp nhất trung bình nhiều năm ra ngoài khơi đến giới hạn 03 hải lý (khoảng 5,5 km) theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 10-MT:2015/BTNMT.
  • Ô nhiễm môi trường nước biển: Sự biến đổi tiêu cực về tính chất lý, hóa, sinh học của nước biển vượt ngưỡng quy chuẩn kỹ thuật, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh quyển.
  • Sức tải môi trường nước: Khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của thủy vực mà không làm biến đổi vượt quá quy chuẩn chất lượng nước biển quy định.
  • Chỉ số chất lượng nước (WQI - Water Quality Index): Công cụ toán học tích hợp nhiều thông số hóa lý thành một giá trị định lượng đơn nhất phản ánh mức độ sạch và khả năng sử dụng của nguồn nước.

Phương pháp nghiên cứu

  • Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 85 điểm quan trắc được bố trí phủ khắp vùng biển ven bờ thành phố Hạ Long và khu vực Vịnh Cửa Lục (như Cảng B12, Cảng Cái Lân, Cống Bãi Cháy, Làng chài Cửa Vạn, Đảo Titop...). Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng kết hợp lưới không gian đồng đều, ưu tiên các khu vực xung yếu chịu tác động mạnh từ nguồn thải điểm (cống xả, bến cảng, bãi thải than) và nguồn thải diện (khu dân cư, bãi cát ngập triều).
  • Nguồn dữ liệu và thời gian thu thập: Dữ liệu quan trắc định kỳ trong suốt 13 năm (2005 - 2017) của Ban Quản lý Vịnh Hạ Long kết hợp các đợt khảo sát lấy mẫu đối chứng tại hiện trường vào quý III năm 2017.
  • Phương pháp phân tích và lý do lựa chọn: Luận văn phân tích 09 thông số chất lượng nước chủ chốt gồm pH, TSS, Độ đục, DO, COD, BOD, NH4+, Coliform và PO43-. Phương pháp tính toán chỉ số WQI tổng hợp theo mô hình của Phạm Thị Minh Hạnh (2009) được lựa chọn vì tính tương thích cao với điều kiện thủy hải văn nhiệt đới gió mùa tại Việt Nam. Đồng thời, phần mềm MapInfo Professional 12.0 được sử dụng để phân tích không gian và thành lập bản đồ phân vùng chất lượng nước, giúp trực quan hóa bức tranh ô nhiễm phục vụ ra quyết định quản lý.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, lượng bồi tích cơ học từ các bãi thải khai thác than gây bồi lắng đáy vịnh ở mức báo động. Vịnh Cửa Lục mỗi năm tiếp nhận khoảng 556,82 nghìn tấn vật liệu xói mòn từ toàn bộ lưu vực, trong đó riêng các bãi thải mỏ đóng góp 443,03 nghìn tấn (chiếm tới 79,56% tổng lượng bùn cát). Chỉ có 33,30 nghìn tấn bùn cát được thủy triều vận chuyển ra ngoài khơi, dẫn đến lượng trầm tích tích tụ ròng trong lòng vịnh lên đến 523,52 nghìn tấn mỗi năm, làm nông hóa nhanh luồng lạch cảng Cái Lân.

Thứ hai, chu kỳ trao đổi nước kém khiến chất ô nhiễm lưu cữu dài ngày. Thời gian lưu nước trong Vịnh Cửa Lục kéo dài khoảng 6 tháng và tại Vịnh Bái Tử Long lên tới 6 năm. Điều này làm giảm đáng kể khả năng tự làm sạch của vùng nước. Nồng độ chất rắn lơ lửng (TSS), dầu mỡ khoáng và amoni tại các cửa xả ven bờ Hà Phong, Hà Tu và cống thoát nước Bãi Cháy thường xuyên vượt quy chuẩn QCVN 10-MT:2015/BTNMT từ 1,5 đến 3,2 lần, nhất là sau các trận mưa lớn trên 200 mm.

Thứ ba, sự phân hóa chỉ số WQI theo không gian thể hiện rõ rệt. Kết quả tính toán WQI tại 85 trạm quan trắc phân chia vùng biển ven bờ thành các cấp chất lượng khác biệt: các khu vực gần bờ, ven cống xả đô thị và cảng than Nam Cầu Trắng có WQI ở mức Trung bình và Kém (điểm WQI dưới 50), trong khi các vùng nước xa bờ như Đảo Titop, Đầu Gỗ đạt mức Tốt và Rất tốt (WQI trên 80).

Thứ tư, suy giảm nghiêm trọng các hệ sinh thái nhạy cảm. Thảm cỏ biển từ trạng thái phân bố rộng trước năm 1985 nay chỉ còn 5 loài sót lại với diện tích manh mún. Diện tích bãi triều rạn đá quanh các đảo chỉ còn khoảng 30 ha, và độ che phủ rừng toàn thành phố năm 2017 chỉ đạt 24,58%, tạo áp lực nặng nề lên nguồn lợi thủy sản và 507 loài thực vật bậc cao ghi nhận trong khu vực.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự suy thoái chất lượng nước là sự cộng hưởng giữa địa hình dốc với lượng mưa lớn trung bình 1.800 - 2.000 mm/năm. Khi xảy ra mưa bão, nước mưa rửa trôi lượng lớn kim loại nặng (Fe, Mn, Pb, As) và các hợp chất sunphít từ các bãi khai thác than lộ thiên xuống sông Diễn Vọng, sông Trới rồi đổ ra vịnh.

Trong báo cáo, diễn biến ô nhiễm được trực quan hóa thông qua biểu đồ đường thể hiện xu thế nồng độ TSS, DO, Coliform giai đoạn 2011 - 2017 và bảng ma trận chuyển đổi trọng số WQI cho 85 điểm quan trắc. Khi so sánh với các nghiên cứu vùng cửa sông quốc tế, hiện tượng phú dưỡng cục bộ và ô nhiễm dầu khoáng tại Hạ Long có nét tương đồng với các vùng cảng công nghiệp châu Á, nhưng mức độ bồi lắng bùn than mang tính đặc thù cao, đòi hỏi mô hình quản trị đới bờ chuyên biệt.

Đề xuất và khuyến nghị

  • Kiểm soát nguồn thải mỏ: Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam chủ trì nâng cấp 100% các trạm xử lý nước thải mỏ tại Hà Tu, Hà Lầm đạt quy chuẩn xả thải trước năm 2025, xây dựng đê kè chắn đất đá tại các bãi thải để cắt giảm tối thiểu 60% lượng bùn cát xói mòn trôi vào vịnh Cửa Lục.
  • Thiết lập mạng lưới quan trắc tự động: Ủy ban nhân dân thành phố Hạ Long phối hợp Sở Tài nguyên và Môi trường lắp đặt hệ thống 15 trạm quan trắc nước biển tự động, truyền dữ liệu thời gian thực trước năm 2023, nhằm phát hiện và cảnh báo sớm các sự cố tràn dầu và hiện tượng suy giảm DO dưới ngưỡng 4 mg/L.
  • Phục hồi hệ sinh thái bảo vệ bờ: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cùng các phường ven biển trồng mới 150 ha rừng ngập mặn tại Đại Yên, Tuần Châu và phục hồi 20 ha thảm cỏ biển trong giai đoạn 2021 - 2026, đưa tỷ lệ che phủ rừng toàn thành phố vượt mốc 25,5%.
  • Hoàn thiện cơ chế kinh tế và tài chính: Ban Quản lý Vịnh Hạ Long trích tối thiểu 15 tỷ đồng mỗi năm từ nguồn thu phí tham quan để hỗ trợ các hợp tác xã ngư dân tham gia thu gom rác thải trôi nổi, di dời 100% nhà bè nuôi trồng thủy sản không đúng quy hoạch ra khỏi vùng lõi di sản.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cơ quan quản lý nhà nước (Sở TN&MT Quảng Ninh, UBND TP Hạ Long): Ứng dụng bản đồ phân vùng nguồn thải và cơ sở dữ liệu WQI để thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) và quy hoạch không gian vùng bờ biển.
  • Ban Quản lý Vịnh Hạ Long và các khu bảo tồn: Khai thác số liệu bồi lắng 523,52 nghìn tấn/năm và hiện trạng đa dạng sinh học để điều chỉnh kế hoạch bảo tồn 10 hệ sinh thái đặc thù của di sản thiên nhiên thế giới.
  • Doanh nghiệp ngành than, cảng biển và du lịch: Sử dụng các hướng dẫn kỹ thuật về kiểm soát xói mòn và quy trình xử lý nước thải để xây dựng phương án sản xuất sạch hơn, giảm thiểu nguy cơ bị xử phạt môi trường.
  • Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Môi trường: Tiếp cận bộ phương pháp luận kết hợp GIS với chỉ số WQI và chuỗi số liệu thực nghiệm 13 năm (2005 - 2017) phục vụ nghiên cứu đới bờ.

Câu hỏi thường gặp

  • Chỉ số WQI trong luận văn phản ánh chất lượng nước biển ven bờ Hạ Long như thế nào? Chỉ số WQI tích hợp 09 thông số hóa lý quan trắc tại 85 vị trí. Kết quả cho thấy vùng nước ven bờ thuộc các phường Hà Tu, Hà Phong và cống xả Bãi Cháy có chất lượng ở mức Kém và Trung bình, trong khi vùng biển ngoài khơi đạt mức Tốt và Rất tốt theo thang phân loại môi trường nước biển.

  • Hoạt động khai thác than đóng góp bao nhiêu phần trăm vào hiện tượng bồi lắng vịnh Cửa Lục? Theo số liệu tính toán trong luận văn, các bãi thải than đóng góp tới 443,03 nghìn tấn trong tổng số 556,82 nghìn tấn vật liệu xói mòn hàng năm đổ vào Vịnh Cửa Lục, tương đương 79,56% tổng lượng bồi tích cơ học tiếp nhận.

  • Thời gian lưu nước của Vịnh Hạ Long ảnh hưởng thế nào đến quá trình tích tụ ô nhiễm? Thời gian trao đổi nước tại Vịnh Cửa Lục là 6 tháng và Vịnh Bái Tử Long lên tới 6 năm. Chu kỳ lưu nước kéo dài khiến các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy và kim loại nặng không kịp pha loãng, gây lắng đọng đáy vịnh.

  • Bản đồ phân vùng nguồn thải bằng GIS MapInfo 12.0 đem lại lợi ích gì? Phần mềm MapInfo 12.0 giúp liên kết dữ liệu không gian của 27.195,03 ha diện tích tự nhiên với các nguồn thải điểm và diện, hỗ trợ khoanh vùng chính xác các khu vực nhạy cảm môi trường để áp dụng giải pháp quản trị riêng biệt.

  • Cộng đồng địa phương đóng vai trò gì trong quản lý môi trường nước biển ven bờ? Với quy mô dân số 175.212 người và mật độ 825 người/km2, sự tham gia của các tổ chức cộng đồng tại các làng chài (Cửa Vạn, Vông Viêng) giúp giám sát xả thải và bảo vệ hơn 30 ha rạn đá ven bờ hiệu quả hơn.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng cơ sở dữ liệu thực nghiệm toàn diện từ 85 điểm quan trắc chất lượng nước biển ven bờ thành phố Hạ Long trong giai đoạn 13 năm (2005 - 2017).
  • Nghiên cứu chứng minh nguồn thải lục địa là nguyên nhân cốt lõi, trong đó bãi thải than cung cấp 443,03 nghìn tấn bùn cát mỗi năm, gây bồi lắng ròng 523,52 nghìn tấn tại Vịnh Cửa Lục.
  • Đề tài ứng dụng thành công chỉ số WQI và công nghệ GIS để xây dựng bản đồ phân vùng không gian bảo vệ môi trường nước biển ven bờ theo chuẩn khoa học hiện đại.
  • Xác lập hệ thống 4 nhóm giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ, gắn liền với mục tiêu nâng độ che phủ rừng lên trên 25,5% và xử lý 100% nước thải mỏ than.
  • Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp cần nhanh chóng ứng dụng khung phân vùng không gian của luận văn vào thực tiễn quy hoạch vùng bờ để hiện thực hóa mục tiêu phát triển bền vững vịnh di sản.