Luận văn thạc sĩ đánh giá chất lượng nước mặt tỉnh Hải Dương - Hà Thị Luyền

Đánh giá chất lượng nước mặt Hải Dương. Phân tích các chỉ số ô nhiễm, nguyên nhân gây ô nhiễm và những giải pháp bảo vệ môi trường nước hiệu quả.

• Tác giả: Hà Thị Luyền
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng
• Trường học: Đại học Sư phạm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Địa lí tự nhiên
• Đề tài: Đánh giá chất lượng môi trường nước mặt tỉnh Hải Dương
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan về đánh giá chất lượng môi trường nước mặt

Môi trường nước mặt bao gồm các nguồn nước tự nhiên như sông, suối, ao, hồ, kênh mương. Nước mặt đóng vai trò quan trọng trong đời sống sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và công nghiệp. Tại Việt Nam, tình trạng ô nhiễm nước mặt ngày càng nghiêm trọng do quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa diễn ra nhanh chóng. Tỉnh Hải Dương nằm ở vùng đồng bằng sông Hồng, có hệ thống sông ngòi dày đặc gồm sông Thái Bình, sông Kinh Thầy và nhiều kênh mương nội đồng. Đánh giá chất lượng môi trường nước mặt là nhiệm vụ cấp thiết nhằm xác định mức độ ô nhiễm, tìm ra nguyên nhân gây suy thoái nguồn nước. Nghiên cứu sử dụng các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh để đo lường mức độ ô nhiễm. Từ đó đề xuất các giải pháp quản lý, bảo vệ tài nguyên nước hiệu quả. Đây là cơ sở khoa học phục vụ quy hoạch phát triển bền vững của địa phương.

1.1. Khái niệm môi trường nước và nước mặt

Môi trường nước là tổng thể các yếu tố vật lý, hóa học, sinh học chi phối đời sống sinh vật trong hệ thống nước. Nước mặt là phần nước tồn tại trên bề mặt đất, bao gồm sông, suối, ao, hồ, kênh mương. Nước mặt khác với nước ngầm vì tiếp xúc trực tiếp với không khí, chịu tác động mạnh từ hoạt động con người. Thành phần nước mặt bao gồm các ion vô cơ hòa tan, chất hữu cơ, vi sinh vật. Theo nhiều nghiên cứu, nước sạch phải đạt các tiêu chuẩn về hàm lượng oxy hòa tan, pH, kim loại nặng và vi khuẩn gây bệnh.

1.2. Hiện trạng nghiên cứu chất lượng nước mặt tại Hải Dương

Tỉnh Hải Dương có nhiều công trình nghiên cứu về môi trường nước mặt từ cấp tỉnh đến cấp bộ. Các nghiên cứu tập trung vào đánh giá ô nhiễm sông Thái Bình, sông Kinh Thầy và hệ thống kênh mương nội đồng. Kết quả cho thấy nhiều chỉ tiêu vượt ngưỡng quy chuẩn cho phép, đặc biệt là hàm lượng hữu cơ, coliform và kim loại nặng. Sở Tài nguyên Môi trường Hải Dương thường xuyên quan trắc chất lượng nước tại các trạm giám sát. Tuy nhiên, nghiên cứu toàn diện về toàn bộ hệ thống nước mặt tỉnh vẫn còn hạn chế. Luận văn thạc sĩ của Hà Thị Luyền năm 2015 là công trình nghiên cứu có giá trị về vấn đề này.

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt Hải Dương

Chất lượng nước mặt tỉnh Hải Dương chịu tác động từ nhiều nguồn ô nhiễm khác nhau. Hoạt động sinh hoạt của người dân là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng lớn chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh. Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp cũng đóng góp đáng kể vào tình trạng ô nhiễm. Các làng nghề truyền thống như dệt nhuộm, chế biến thực phẩm, thuộc da xả thải trực tiếp ra môi trường. Hoạt động nông nghiệp sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu làm gia tăng nồng độ nitơ, photphat trong nước. Chăn nuôi gia súc, gia cầm thiếu hệ thống xử lý chất thải gây ô nhiễm kênh mương. Nuôi trồng thủy sản trên sông cũng làm suy giảm chất lượng nước do thức ăn dư thừa. Yếu tố tự nhiên như địa hình, khí hậu, mùa vụ cũng ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của nguồn nước.

2.1. Tác động từ hoạt động sinh hoạt và công nghiệp

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy, vi sinh vật gây bệnh, nitơ và photphat. Mức sống càng cao thì lượng nước thải và tải lượng ô nhiễm càng lớn. Nước thải công nghiệp có thành phần phức tạp tùy thuộc ngành sản xuất. Các xí nghiệp chế biến thực phẩm thải ra nhiều chất hữu cơ. Ngành thuộc da xả thải kim loại nặng, sulfua độc hại. Đại lượng PE được sử dụng để so sánh mức độ ô nhiễm giữa nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Chỉ tiêu COD, BOD, TSS thường được dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ.

2.2. Tác động từ hoạt động nông nghiệp và nuôi trồng

Sử dụng phân bón hóa học quá mức làm gia tăng nồng độ nitơ, photphat trong nước. Khi hàm lượng photphat đạt 0,01 mg/l và tỷ lệ P:N:C vượt quá 1:16:100 sẽ gây hiện tượng phú dưỡng. Phú dưỡng làm tảo phát triển mạnh, suy giảm chất lượng nước nghiêm trọng. Chăn nuôi gia súc, gia cầm ở vùng nông thôn chưa có hệ thống xử lý chất thải. Nước thải chăn nuôi chảy trực tiếp ra ao hồ, kênh mương. Nuôi bè cá, bè tôm trên sông gây ô nhiễm do thức ăn dư thừa và cản trở dòng chảy.

III. Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước mặt

Đánh giá chất lượng nước mặt sử dụng hệ thống chỉ tiêu hóa lý và vi sinh vật. Các chỉ tiêu vật lý bao gồm độ trong, màu sắc, mùi, nhiệt độ, hàm lượng chất rắn lơ lửng. Chỉ tiêu hóa học gồm pH, oxy hòa tan DO, nhu cầu oxy sinh hóa BOD, nhu cầu oxy hóa học COD. Hàm lượng kim loại nặng như chì, thủy ngân, cad뮴, asen cũng được đo lường. Chỉ tiêu vi sinh đánh giá mức độ ô nhiễm phân qua vi khuẩn Coliform, E.coli. Phương pháp lấy mẫu tuân thủ tiêu chuẩn quốc gia, đảm bảo tính đại diện. Mẫu nước được bảo quản đúng quy cách và phân tích tại phòng thí nghiệm đạt chuẩn. Kết quả được so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. Phương pháp đánh giá tổng hợp giúp xác định mức độ ô nhiễm và nguồn gốc gây ô nhiễm chính xác.

3.1. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

Chỉ tiêu vật lý phản ánh tính chất cảm quan của nước gồm độ trong, màu sắc, nhiệt độ. Hàm lượng oxy hòa tan DO cho thấy khả năng tự làm sạch của nguồn nước. BOD5 và COD đo lường lượng oxy cần thiết để phân hủy chất hữu cơ. Chỉ tiêu hóa học bao gồm pH, độ cứng, hàm lượng ion Cl-, SO42-, NO3-. Kim loại nặng Pb, Hg, Cd, As được đo bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử. Chỉ tiêu vi sinh gồm tổng Coliform, Coliform fecal và E.coli. Các chỉ tiêu được phân loại theo 5 loại chất lượng nước mặt theo QCVN 08-MT:2015.

3.2. Kỹ thuật lấy mẫu và phân tích mẫu nước

Lấy mẫu nước phải đảm bảo tính đại diện về không gian và thời gian. Các vị trí lấy mẫu đặt tại thượng lưu, trung lưu và hạ lưu sông chính. Mẫu được lấy ở độ sâu 0,3-0,5 mét dưới bề mặt nước. Dụng cụ lấy mẫu được khử trùng bằng cồn hoặc dung dịch sát khuẩn. Mẫu hóa lý được bảo quản ở nhiệt độ 4 độ C, mẫu vi sinh được giữ lạnh và vận chuyển nhanh. Phân tích tại phòng thí nghiệm đạt tiêu chuẩn ISO 17025. Kết quả được xử lý thống kê để đánh giá xu hướng biến động chất lượng nước.

IV. Kết luận và giải pháp bảo vệ nguồn nước mặt tỉnh Hải Dương

Kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng nước mặt tỉnh Hải Dương bị ô nhiễm ở mức đáng lo ngại. Nhiều chỉ tiêu vượt ngưỡng quy chuẩn quốc gia, đặc biệt tại khu vực gần làng nghề và khu công nghiệp. Ô nhiễm hữu cơ thể hiện qua BOD, COD cao tại các sông nhánh và kênh mương nội đồng. Hàm lượng Coliform vượt tiêu chuẩn cho phép tại nhiều điểm quan trắc. Kim loại nặng xuất hiện ở nồng độ nguy hiểm tại một số khu vực sản xuất công nghiệp. Nguyên nhân chính là do nước thải sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp chưa được xử lý. Giải pháp cấp bách bao gồm xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung. Tăng cường giám sát, xử phạt nghiêm các hành vi xả thải trái phép. Nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ tài nguyên nước. Quy hoạch lại các khu công nghiệp, làng nghề có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn.

4.1. Thực trạng ô nhiễm nước mặt tại các lưu vực sông

Sông Thái Bình chịu ô nhiễm nặng tại đoạn chảy qua thành phố Hải Dương và các khu công nghiệp. Hàm lượng BOD5, COD vượt tiêu chuẩn từ 1,5 đến 3 lần. Sông Kinh Thầy ô nhiễm do tiếp nhận nước thải từ các làng nghề dệt nhuộm. Kênh mương nội đồng bị ô nhiễm bởi phân bón và thuốc trừ sâu. Mùa khô, lưu lượng nước giảm làm nồng độ chất ô nhiễm tăng cao. Một số ao hồ nuôi trồng thủy sản trở thành nguồn ô nhiễm cục bộ. Tình hình đòi hỏi giải pháp tổng thể từ cấp tỉnh đến cấp xã.

4.2. Kiến nghị giải pháp cải thiện chất lượng nước mặt

Xây dựng nhà máy xử lý nước thải tập trung tại các đô thị và khu công nghiệp. Áp dụng công nghệ xử lý sinh học kết hợp hóa lý cho nước thải làng nghề. Thiết lập hệ thống quan trắc tự động tại các vị trí trọng điểm. Ban hành quy định nghiêm ngặt về xả thải và xử phạt vi phạm. Hỗ trợ nông dân áp dụng canh tác hữu cơ, giảm sử dụng hóa chất. Tuyên truyền nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho người dân. Tăng cường hợp tác liên tỉnh trong quản lý lưu vực sông liên vùng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đánh giá chất lượng môi trường nước mặt. Thực trạng ô nhiễm môi trường nuớc mặt tỉnh Hải Dương. Đánh giá chất lượng nước mặt tỉnh Hải Dương, nguyên nhân gây ô nhiễm và một số giải pháp khắc phục.

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT 1. Khái niệm về môi trường và phát triển bền vững 1. Khái niệm môi trường Môi trường được hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau. Con người sống trên Trái đất, nên môi trường của loài người chính là không gian bao quanh Trái đất, có quan hệ trực tiếp đến sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người.

Trong Địa lí học, người ta gọi đó là môi trường xung quanh hay môi trường địa lí. Môi trường sống của con người, tức là hoàn cảnh bao quanh có ảnh hưởng đến sự sống, sự phát triển và chất lượng cuộc sống của con người. Môi trường sống của con người bao gồm môi trường tự nhiên (địa hình, địa chất, đất, khí hậu, nước, sinh vật), môi trường xã hội (quan hệ xã hội trong sản xuất, trong phân phối, trong giao tiếp), môi trường nhân tạo (các đối tượng lao động do con người sản xuất ra và chịu sự chi phối của con người) [2]. Môi trường có ba chức năng chính là: không gian sống của con người, nguồn cung cấp tài nguyên thiên nhiên, nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra, do vậy, con người có thể làm nâng cao hoặc làm suy thoái chất lượng môi trường, chính điều này đã ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển của xã hội loài người [2].

Khái niệm ô nhiễm, suy thoái, sự cố môi trường - Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất vật lí, hóa học. của môi trường bởi các chất gây ô nhiễm. Chất gây ô nhiễm là những chất độc hại được thải ra trong quá trình sinh hoạt, trong quá trình sản xuất hay trong các hoạt động khác. Chất thải có thể ở dạng rắn, khí, lỏng, hoặc các chất khác.

11 - Suy thoái môi trường là sự làm thay đổi chất lượng, số lượng của các thành phần tạo ra môi trường, gây ảnh hưởng xấu cho đời sống của con người và thiên nhiên. - Sự cố môi trường là các tai biến hoặc rủi ro xảy ra trong quá trình hoạt động sản xuất của con người hoặc biến đổi thất thường của thiên nhiên gây suy thoái môi trường nghiêm trọng gồm: bão lụt, hạn hán, sạt lở đất, hỏa hoạn, cháy rừng, sự cố kĩ thuật gây nguy hại đến môi trường của cơ sở sản xuất kinh doanh, công trình kinh tế, khoa học, kĩ thuật [2]. Khái niệm phát triển bền vững Thuật ngữ “phát triển bền vững” xuất hiện từ những năm đầu của thập kỷ 80 thế kỷ 20, điển hình có khái niệm do tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên và Tài nguyên Thiên nhiên Quốc tế - IUCN) đưa ra: “ Sự phát triển của nhân loại không thể chỉ chú trọng đén sự phát triển kinh tế mà phải tôn trọng những nhu cầu tất yếu của xã hội và sự tác động đến môi trường sinh thái học” [11] Khái niệm này được phổ biến rộng rãi vào năm 1987 qua báo cáo Brundtland (còn gọi là báo cáo Our Common Future) của Ủy ban Môi trường và Phát triển Thế giới – WCED. Báo cáo này ghi rõ Phát triển bền vững là “sự phát triển có thể đáp ứng những nhu cầu hiện tại mà không ảnh hưởng, tổn hại đến những khả năng đáp ứng những nhu cầu trong tương lai…” [11].

Hội nghị môi trường toàn cầu tại Rio de Janerio (6/1992) đưa ra khái niệm: phát triển bền vững nghĩa là sử dụng hợp lý và có hiệu quả các nguồn tài nguyên, bảo vệ môi trường một cách khoa học đồng thời với sự phát triển kinh tế. Theo Hội đồng thế giới về môi trường và phát triển (World Commission and Environment and Development, (WCED) thì “Phát triển bền vững là sự phát triển đáp ứng các nhu cầu hiện tại mà không làm tổn hại khả năng của các thế hệ tương lai trong đáp ứng các nhu cầu của họ”. 12 Năm 2002, Hội nghị thượng đỉnh Thế giới và phát triển bền vững nhóm họp với sự tham gia của các nhà lãnh đạo cũng như các chuyên gia về kinh tế, xã hội và môi trường của gần 200 quốc gia đã tổng kết và đưa ra quyết sách liên quan đến các vấn đề về nước, năng lượng, sức khỏe, nông nghiệp và sự đa dạng sinh thái. Phát triển bền vững hiện đang là mục tiêu hướng tới của nhiều quốc gia trên thế giới, mỗi quốc gia sẽ dựa theo đặc thù kinh tế, xã hội, chính trị, địa lý, văn hóa…riêng để hoạch định chiến lược phù hợp nhất với quốc gia đó, nhằm đảm bảo có sự phát triển kinh tế hiệu quả, xã hội công bằng và môi trường được bảo vệ, giữ gìn.

Khái niệm về môi trường nước 1. Khái niệm môi trường nước Môi trường nước bao gồm tất cả các nguồn nước trong sông ngòi, ao, hồ chứa, đầm lầy, nước ngầm, biển, đại dương và hơi nước trong khí quyển. Môi trường nước có quan hệ chặt chẽ với môi trường nói chung, là thành phần quan trọng của cảnh quan và sự sống. Nước là thành phần phổ biến của bề mặt Trái Đất.

Nước có vai trò điều hòa khí hậu, đóng vai trò quyết định trong thế cân bằng nhiệt độ trên Trái Đất thông qua khả năng hấp thụ, tỏa nhiệt và khả năng giữ lại được khối lượng lớn bức xạ Mặt Trời đi vào khoảng không gian của Trái Đất. Chu trình nước trong tự nhiên Vòng tuần hoàn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển của Trái Đất. Nước trên Trái Đất luôn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và ngược lại. Vòng tuần hoàn nước đã và đang diễn ra từ hàng tỉ năm và tất cả cuộc sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nó.

Vòng tuần nước có thể bắt đầu từ các đại dương. Năng lượng Mặt Trời điều khiển vòng tuần hoàn nước bằng việc làm nóng nước trên những đại 13 dương, làm bốc hơi nước vào trong không khí. Những dòng khí bốc lên đem theo hơi nước vào trong khí quyển, gặp nơi có nhiệt độ thấp hơn hơi nước bị ngưng tụ thành những đám mây. Những dòng không khí di chuyển những đám mây khắp toàn cầu, những phân tử mây va chạm vào nhau, kết hợp với nhau, gia tăng kích cỡ và rơi xuống thành mưa.

Mưa dưới dạng tuyết được tích lại thành những núi tuyết và băng hà có thể giữ nước đóng băng hàng nghìn năm. Trong những vùng khí hậu ấm áp hơn, khi mùa xuân đến, tuyết tan và chảy thành dòng trên mặt đất, đôi khi tạo thành lũ. Phần lớn lượng mưa rơi trên các đại dương; hoặc rơi trên mặt đất và nhờ trọng lực trở thành dòng chảy mặt. Một phần dòng chảy mặt chảy vào trong sông theo những thung lũng sông trong khu vực, với dòng chảy chính trong sông chảy ra đại dương.

Dòng chảy mặt, và nước thấm được tích luỹ và được trữ trong những hồ nước ngọt. Mặc dù vậy, không phải tất cả dòng chảy mặt đều chảy vào các sông. Một lượng lớn nước thấm xuống dưới đất. Một lượng nhỏ nước được giữ lại ở lớp đất sát mặt và được thấm ngược trở lại vào nước mặt (và đại đương) dưới dạng dòng chảy ngầm.

Một phần nước ngầm chảy ra thành các dòng suối nước ngọt. Nước ngầm tầng nông được rễ cây hấp thụ rồi thoát hơi qua lá cây. Sau đó nước thực hiện cuộc hành trình ra các biển và đại dương, nước từ biển và đại dương lại bốc hơi do sự tác động của năng lượng Mặt Trời, tiếp tục thực hiện vòng tuần hoàn mới. Nước trên trái đất chủ yếu là nước mặn (chiếm 97%), nước ngọt chỉ chiếm 3%.

Trong tổng lượng nước ngọt: nước ở thể băng chiếm 68,7%, nước ngầm chiếm 30,1%, nước mặt ngọt chỉ chiếm 0,3%, còn lại là tồn tại ở thể khác 0,9%. Trong tổng lượng nước mặt ngọt: nước trong các hồ chiếm 87%, nước trong các đầm lầy 11%, nước trong các sông chỉ chiếm 2% [6] [20] 1. Khái niệm về nước mặt Dòng chảy mặt: lượng lớn nước trong sông là do dòng chảy trực tiếp trên mặt đất cung cấp và được định nghĩa là dòng chảy mặt. Thông thường, một 14 phần nước mưa rơi thấm ngay vào đất, nhưng khi đất đạt tới trạng thái bão hoà hay không thấm, thì bắt đầu chảy theo sườn dốc thành dòng chảy.

Trong một trận mưa lớn, các dòng nước nhỏ chảy xuôi sườn dốc. Nước sẽ chảy theo những kênh trên mặt đất trước khi chảy vào trong các sông lớn. Dòng chảy mặt chảy vào sông, lại bắt đầu hành trình quay trở về đại dương. Cũng giống như tất cả các thành phần khác trong vòng tuần hoàn nước, quan hệ giữa mưa và dòng chảy cũng biến đổi theo thời gian và không gian.

Dòng chảy mặt bị chi phối bởi các nhân tố khí tượng địa vật lý và địa hình. Chỉ khoảng 1/3 lượng nước mưa rơi trên bề mặt đất chảy vào sông suối và quay trở lại đại dương. 2/3 còn lại bị bốc thoát hơi hoặc thấm vào nước ngầm. Con người thường sử dụng nước cho các mục đích khác nhau từ dòng chảy nước mặt.

Dòng chảy sông ngòi: là lượng nước chảy trong sông, suối, hoặc lạch nước. Sông ngòi rất quan trong không chỉ đối với con người mà đối với cuộc sống khắp mọi nơi. Con người sử dụng nước sông cho nhu cầu nước uống và nước tưới, sản xuất ra điện, làm sạch chất thải (xử lý nước thải), giao thông thuỷ, và kiếm thức ăn. Sông ngòi còn là môi trường sống cho tất cả các loài động và thực vật dưới nước.

Sông ngòi bổ sung cho tầng ngậm nước ngầm dưới mặt đất qua lòng sông, và cho đại dương. Dòng chảy sông ngòi luôn thay đổi từng ngày. Mưa rơi làm tăng mực nước sông, và mực nước sông có thể tăng ngay cả khi mưa ở rất xa trên lưu vực sông. Nước ngọt mặt: Nước ngọt trên mặt đất là yếu tố cần thiết cho mọi sự sống trên Trái Đất.

Nước ngọt mặt bao gồm nước trong các dòng sông, ao, hồ, hồ nhân tạo, và các đầm lầy nước ngọt. Con người chủ yếu sử dụng nước ngọt mặt cho các nhu cầu thiết yếu của mình. Nước trên mặt đất thực sự giúp duy trì cuộc sống. Nước ngọt trên bề mặt Trái Đất tương đối khan hiếm.