Luận văn: Đánh giá chất lượng môi trường nước tại TP Uông Bí, Quảng Ninh

Nghiên cứu đánh giá chất lượng môi trường nước tại thành phố Uông Bí, Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường hiệu quả dựa trên dữ liệu khoa học.

• Tác giả: Đoàn Hải Sơn
• Người hướng dẫn: TS. Chu Thành Huy
• Trường học: Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
• Đề tài: Đánh giá chất lượng môi trường nước thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan về đánh giá chất lượng môi trường nước thành phố Uông Bí

Đánh giá chất lượng môi trường nước tại thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh là nhiệm vụ cấp thiết nhằm bảo vệ nguồn tài nguyên nước và sức khỏe cộng đồng. Thành phố Uông Bí có hệ thống sông ngòi dày đặc với sông Đá Bạc là tuyến thủy chính, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế-xã hội. Nguồn nước tại đây chịu tác động từ hoạt động công nghiệp, khai thác khoáng sản, sinh hoạt và nông nghiệp. Theo số liệu quan trắc từ 2017-2020, chất lượng nước sông Đá Bạc có xu hướng suy giảm do ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng và vi sinh vật. Việc áp dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) giúp đánh giá khách quan hiện trạng môi trường nước, từ đó đề xuất giải pháp quản lý hiệu quả. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà quản lý trong việc xây dựng chính sách bảo vệ môi trường nước bền vững.

1.1. Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội thành phố Uông Bí

Thành phố Uông Bí nằm ở phía tây tỉnh Quảng Ninh, có diện tích 256,5 km² với địa hình đa dạng gồm núi, đồi và đồng bằng. Khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm với lượng mưa trung bình 1.800-2.200 mm/năm. Hệ thống sông ngòi gồm sông Đá Bạc (dài 43 km), sông Trới và nhiều suối nhỏ. Về kinh tế, thành phố phát triển mạnh ngành công nghiệp khai thác than, sản xuất vật liệu xây dựng và sản xuất điện. Năm 2020, giá trị sản xuất công nghiệp đạt 9.951,7 tỷ đồng, tăng 13,1% so với cùng kỳ. Hoạt động khai thác khoáng sản tập trung ở các phường Vàng Danh, Thượng Yên Công. Nông nghiệp chuyển dịch theo hướng sản xuất hàng hóa, nhưng vẫn chiếm tỷ trọng nhỏ trong cơ cấu kinh tế.

1.2. Hiện trạng phát thải ô nhiễm nước trên địa bàn

Nguồn thải chính gây ô nhiễm nước tại Uông Bí gồm nước thải sinh hoạt (chiếm 60%), nước thải công nghiệp (30%) và nước thải nông nghiệp (10%). Các khu vực tập trung ô nhiễm gồm phường Vàng Danh (khai thác than), phường Phương Nam (sản xuất vật liệu xây dựng) và khu vực ven sông Đá Bạc. Nước thải chưa qua xử lý từ các nhà máy, hộ gia đình và hoạt động khai thác khoáng sản xả trực tiếp vào nguồn nước. Theo báo cáo của Sở Tài nguyên và Môi trường Quảng Ninh, năm 2020 có 15 cơ sở vi phạm xả thải vượt quy chuẩn. Ô nhiễm hữu cơ (BOD, COD), kim loại nặng (As, Pb) và vi sinh vật (Coliform) vượt ngưỡng cho phép tại nhiều vị trí quan trắc.

II. Phân tích chất lượng môi trường nước sông Đá Bạc giai đoạn 2017 2020

Chất lượng môi trường nước sông Đá Bạc được đánh giá thông qua 10 thông số chính gồm DO, pH, COD, BOD, độ đục, N-NH4, P-PO4, TSS, Coliform và kim loại nặng. Số liệu quan trắc từ 2017-2020 cho thấy xu hướng suy giảm chất lượng nước, đặc biệt tại các điểm quan trắc NM1, NM2, NM3. Chỉ số WQI trung bình năm 2020 dao động từ 71-79, thuộc loại trung bình (WQI 50-75). Các thông số vượt quy chuẩn gồm BOD, COD, Coliform và N-NH4. Nguyên nhân chính do nước thải sinh hoạt, công nghiệp chưa xử lý xả vào sông. Mùa khô (Quý I, IV) chất lượng nước xấu hơn mùa mưa do lưu lượng dòng chảy giảm. Kết quả phân tích cho thấy cần ưu tiên xử lý ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vật.

2.1. Diễn biến chất lượng nước theo kết quả quan trắc môi trường

Từ 2017-2020, nồng độ BOD tăng 15%, COD tăng 12% và Coliform tăng 20% tại điểm quan trắc NM2. Hàm lượng N-NH4 vượt quy chuẩn 1,5-2 lần, đặc biệt vào mùa khô. Chỉ số WQI thấp nhất ghi nhận tại NM3 (71 năm 2020) do ảnh hưởng từ nước thải khu công nghiệp Phương Nam. Sự gia tăng ô nhiễm hữu cơ liên quan đến hoạt động khai thác than và sản xuất xi măng. Các thông số pH, DO và kim loại nặng vẫn nằm trong giới hạn cho phép, nhưng có xu hướng xấu đi. Kết quả này phù hợp với báo cáo của Trung tâm Quan trắc Môi trường Quảng Ninh.

2.2. Đánh giá chất lượng nước dựa trên chỉ số WQI

WQI sông Đá Bạc được tính toán theo phương pháp của Tổng cục Môi trường (2020). Năm 2020, WQI trung bình Quý I là 79 (loại trung bình), Quý II là 77, Quý III là 75, Quý IV là 74. Các điểm NM1, NM2 có WQI thấp hơn NM3 do gần khu vực đô thị. Chỉ số WQI thấp nhất ghi nhận vào mùa khô (Quý I) do lưu lượng dòng chảy giảm 30-40%. WQI cao nhất vào mùa mưa (Quý III) nhờ khả năng tự làm sạch của sông. Kết quả cho thấy chất lượng nước sông Đá Bạc thuộc loại trung bình, cần cải thiện để đạt loại tốt (WQI > 90).

III. Đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng môi trường nước

Giải pháp bảo vệ môi trường nước tại Uông Bí phải kết hợp đồng bộ giữa quản lý nhà nước, cải tiến công nghệ và nâng cao nhận thức cộng đồng. Trước tiên, xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung cho các khu công nghiệp và khu dân cư, ưu tiên công nghệ sinh học và màng lọc. Thứ hai, tăng cường kiểm soát chặt chẽ hoạt động khai thác khoáng sản, áp dụng công nghệ khai thác thân thiện môi trường. Thứ ba, triển khai chương trình quan trắc môi trường tự động, công khai kết quả để giám sát cộng đồng. Cuối cùng, đẩy mạnh tuyên truyền giáo dục môi trường trong trường học và cộng đồng dân cư. Các giải pháp phải phù hợp với quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội của thành phố đến năm 2030.

3.1. Giải pháp công nghệ xử lý nước thải

Áp dụng công nghệ xử lý sinh học kết hợp màng lọc (MBR) cho nước thải sinh hoạt với công suất 5.000 m³/ngày. Đối với nước thải công nghiệp, ưu tiên công nghệ xử lý hóa lý (keo tụ, lắng, lọc) kết hợp sinh học. Nhà máy xử lý nước thải Vàng Danh cần nâng cấp lên công suất 3.000 m³/ngày. Đối với các hộ gia đình, triển khai mô hình xử lý nước thải tại chỗ bằng bể tự hoại cải tiến. Công nghệ phải đáp ứng quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT. Ưu tiên sử dụng nguồn vốn từ ngân sách nhà nước và vốn vay ODA.

3.2. Giải pháp quản lý và giám sát môi trường

Thành lập đội thanh tra chuyên trách về bảo vệ môi trường nước, tăng cường xử phạt vi phạm. Áp dụng hệ thống quan trắc tự động tại 5 vị trí trọng điểm trên sông Đá Bạc, kết nối dữ liệu về Sở Tài nguyên và Môi trường. Xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý chất lượng nước, công khai trên cổng thông tin điện tử. Thực hiện đánh giá tác động môi trường (ĐTM) nghiêm ngặt đối với các dự án mới. Khuyến khích doanh nghiệp áp dụng tiêu chuẩn ISO 14001 trong sản xuất. Tăng cường hợp tác quốc tế trong quản lý môi trường nước.

IV. Kết luận và khuyến nghị bảo vệ môi trường nước

Nghiên cứu đã đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước thành phố Uông Bí giai đoạn 2017-2020, chỉ ra những tồn tại trong quản lý và ô nhiễm nguồn nước. Kết quả cho thấy chất lượng nước sông Đá Bạc thuộc loại trung bình, có xu hướng xấu đi do nước thải sinh hoạt, công nghiệp và khai thác khoáng sản. Giải pháp đề xuất gồm công nghệ xử lý nước thải tiên tiến, tăng cường quản lý nhà nước và nâng cao nhận thức cộng đồng. Việc triển khai đồng bộ các giải pháp sẽ góp phần cải thiện chất lượng môi trường nước, bảo vệ sức khỏe người dân và phát triển bền vững. Cần ưu tiên nguồn vốn đầu tư cho hạ tầng xử lý nước thải và giám sát môi trường trong giai đoạn 2021-2025.

4.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và giải pháp đề xuất

Nghiên cứu xác định nguồn gây ô nhiễm chính là nước thải sinh hoạt (60%), công nghiệp (30%) và nông nghiệp (10%). Chỉ số WQI trung bình 74-79 cho thấy chất lượng nước thuộc loại trung bình. Giải pháp ưu tiên gồm xây dựng nhà máy xử lý nước thải tập trung, áp dụng công nghệ tiên tiến và tăng cường giám sát. Các giải pháp phải phù hợp với điều kiện kinh tế-xã hội của Uông Bí. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng kế hoạch bảo vệ môi trường nước giai đoạn 2021-2030.

4.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và khuyến nghị chính sách

Cần nghiên cứu sâu hơn về tác động của biến đổi khí hậu đến chất lượng nước sông Đá Bạc. Đề xuất xây dựng hệ thống cảnh báo ô nhiễm theo thời gian thực. Khuyến nghị chính sách gồm ban hành quy định về xử phạt vi phạm môi trường nghiêm khắc hơn, ưu đãi thuế cho doanh nghiệp áp dụng công nghệ xanh. Đẩy mạnh hợp tác quốc tế trong quản lý môi trường nước. Tăng cường nguồn lực tài chính cho bảo vệ môi trường, ưu tiên vốn đầu tư công và vốn ODA.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong các vấn đề môi trường tại thành phố Uông Bí hiện nay, ô nhiễm nước và khai thác tài nguyên nước bừa bãi đang là một vấn đề thu hút rất nhiều sự quan tâm của các cơ quan quản lý và người dân. Nhưng thực tế cho thấy khai thác sử dụng tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh còn nhiều bất cập, tiềm ẩn nhiều mâu thuẫn, đặc biệt khi nhu cầu sử dụng nước tiếp tục tăng mạnh trong tương lai nhằm thỏa mãn các yêu cầu của phát triển kinh tế. Trong khi đó lượng nước có thể khai thác, sử dụng ngày càng giảm sút cả về số lượng và chất lượng, những mâu thuẫn nảy sinh trong quá trình khai thác nước giữa các ngành liên tục xảy ra.

Do đó, yêu cầu đặt ra là cần phải có phương hướng giải quyết những vấn đề này. Qua nhiều năm liên tục thực hiện phát triển kinh tế - xã hội, thành phố Uông Bí là nơi có tốc độ phát triển cao, đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích kinh tế - xã hội là sự ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng, đặc biệt là môi trường nước, không khí…vv. Sông Đá Bạc: Đoạn sông này nằm ở vùng cửa sông và là hạ du của các con sông lớn: sông Hồng, sông Thái Bình, nên nhận lượng nước lớn từ các sông này phân bổ vào do đó lưu lượng nước sông đủ khả năng pha loãng các chất gây ô nhiễm trong nước thải dọc theo sông (chủ yếu là nước thải nông nghiệp và nước thải của nhà máy nhiệt điện).

Do đó chất lượng nước còn khá tốt. Vấn đề chất lượng nước của sông chủ yếu là hàm lượng phù sa cao và xâm nhập mặn. Kết quả quan trắc độ mặn vào mùa kiệt trên sông Đá Bạc cho thấy độ mặn chỉ dao động trong phạm vi 0,1 - 0,5‰ vẫn có thể sử dụng cho tưới. Con sông này còn tiếp nhận các nguồn thải từ sông Sinh, sông Uông Đổ vào.

Trên cơ sở đó, việc nghiên cứu và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường nước sông Đá Bạc là phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh cụ thể của thành phố Uông Bí là vấn đề cần thiết và cấp bách. Việc đề xuất giải pháp giải pháp bảo vệ môi trường nước góp phần vào quá trình phát triển kinh tế xã hội. Đây cũng là cơ sở để cho thành phố Uông Bí hướng đến phát triển bền vững và đây cũng là lý do đề tài nghiên cứu “Đánh giá chất lượng môi trường nước thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường”. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước sông Đá Bạc, thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh.

Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường nước sông Đá Bạc, thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh. Nhiệm vụ nghiên cứu Tổng quan cơ sở lý luận về đánh giá chất lượng môi trường nước mặt Tổng hợp tài liệu hiện trạng khu vực nghiên cứu. Khảo sát hiện trạng và lập kế hoạch quan trắc khu vực nghiên cứu. Lấy mẫu quan trắc, phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm khu vực nghiên cứu.

Đánh giá chất lượng môi trường nước theo chỉ số chất lượng nước Đề xuất một số giải pháp. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa khoa học Bổ sung phương pháp luận trong nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước mặt phục vụ phát triển kinh tế xã hội. - Ý nghĩa thực tiễn Tìm ra nguyên nhân ô nhiễm môi trường nước sông Đá Bạc của thành phố, đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường nước. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN C U 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.

Đánh giá chất lượng nước mặt theo phương pháp truyền thống Quan trắc môi trường nước là hoạt động quan trọng trong công tác quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường đã được các cơ quan ban ngành trực thuộc Bộ Tài Nguyên và Môi trường Việt Nam đưa vào thực hiện từ năm 1994 đến nay [18]. Hoạt động quan trắc môi trường nhằm ghi nhận các thông tin về hiện trạng và diễn biến môi trường nhằm phục vụ cho việc xây dựng chiến lược, lập kế hoạch, chương trình BVMT. Quan trắc CLMT nước và không khí là hai hoạt động quan trắc môi trường chủ yếu hiện nay. Công tác quan trắc môi trường bao gồm các bước cơ bản như sau: - Thiết lập kế hoạch quan trắc.

- Thiết lập mạng lưới quan trắc. - Lấy mẫu và đo đạc tại hiện trường. - Phân tích trong phòng thí nghiệm. - Xử lý số liệu.

- Phân tích và đánh giá số liệu. - Viết báo cáo kết quả quan trắc. Kết quả quan trắc thường được so sánh với tiêu chuẩn, Quy chuẩn về môi trường hiện hành để đánh giá về mức độ ô nhiễm của môi trường. Hiện nay, kết quả quan trắc đã được sử dụng trong một số các mô hình tính toán để xây dựng các dự báo về diễn biến môi trường theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội tại địa phương.

Nhược điểm của phương pháp đánh giá chất lượng nước thông qua việc so sánh kết quả quan trắc chất lượng nước với giới hạn cho phép của Quy chuẩn Việt Nam hiện hành là: - Khi đánh giá qua từng thông số riêng biệt sẽ không nói lên diễn biến chất lượng tổng quát của con sông hay đoạn sông, do vậy khó so sánh CLN từng vùng của một con sông, so sánh CLN của con sông này với con sông khác, CLN thời điểm này với thời điểm khác (theo tháng, theo mùa), CLN quá khứ, hiện tại và tương lai…Vì thế, sẽ gây khó khăn cho công tác theo dõi, giám sát diễn biến CLN; khó đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước…. 3 - Khi đánh giá chất lượng nước qua các thông số riêng biệt, có thể có thông số đạt, có thông số vượt so giới hạn cho phép của Quy chuẩn. Điều đó chỉ nói lên CLN đối với từng thông số riêng biệt và chỉ các nhà khoa học hoặc các nhà chuyên môn mới hiểu được. Vì vậy, khó thông tin về tình hình CLN cho cộng đồng dân chúng, gây khó khăn khi các nhà quản lý đưa ra các quyết định phù hợp về bảo vệ, khai thác nguồn nước.

Đánh giá chất lượng nước mặt theo chỉ số chất lượng nước Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index – WQI) là một trong các loại chỉ số môi trường (Environmental Index), được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng nguồn nước đó. Chỉ số chất lượng nước được biểu diễn qua thang điểm từ 0 đến 100 [10]. Phương pháp đánh giá chất lượng nước thông qua chỉ số WQI đã khắc phục được các nhược điểm của phương pháp so sánh với quy chuẩn. Phương pháp WQI có khả năng phân loại mức độ ô nhiễm của nguồn nước trên thang điểm.

- Ưu điểm của WQI trong đánh giá diễn biến chất lượng nước Việc sử dụng WQI có thể khắc phục được các hạn chế trong cách đánh giá nghiên cứu diễn biến CLN theo phương pháp truyền thống là áp dụng tiêu chuẩn cho từng thông số riêng biệt. Từ các tài liệu tham khảo được về phương pháp nghiên cứu CLN bằng chỉ số WQI, có thể thấy các ưu điểm và hạn chế của phương pháp này so với phương pháp truyền thống – đánh giá bằng quy chuẩn cho từng thông số riêng biệt theo bảng 1.1: So sánh ưu điểm và hạn chế của phương pháp WQI và phương pháp đánh giá theo quy chuẩn truyền thống Phƣơng pháp đánh giá bằng quy chuẩn Phƣơng pháp đánh giá CLN bằng WQI Khó phân loại CLN cho một mục đích cụ Cho phép phân loại CLN cho một mục thể đích sử dụng nhất định Hạn chế trong việc biểu diễn CLN tổng Cho phép so sánh CLN theo thời gian quát, khó phân vùng và phân loại CLN (theo tháng, năm, theo mùa, theo sự sông, do đó khó khăn trong việc so sánh kiện…) và không gian (đoạn sông, sông CLN theo thời gian và không gian này với sông khác…) 4 Phƣơng pháp đánh giá bằng quy chuẩn Phƣơng pháp đánh giá CLN bằng WQI Khó khăn cho công tác theo dõi diễn biến Thuận lợi hơn trong việc theo dõi và đánh CLN, đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ giá diễn biến CLN để kịp thời có những nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước giải pháp quản lý thích hợp và đánh giá thuận lợi cho việc đánh giá hiệu quả đầu tư Khó sử dụng phổ biến, chỉ các nhà Cho phép ước lượng hóa và có khả năng nghiên cứu, nhà khoa học, giới chuyên mô phỏng các tác động tổng hợp của nồng môn mới hiểu, do đó khó thông tin cho độ nhiều thành phần, trong đó đã tính đến cộng đồng và các cơ quan quản lý, nhà mức độ đóng góp quan trọng của từng lãnh đạo để đưa ra các quyết định phù hợp thông số, do đó đơn giản hóa và dễ hiểu; về bảo vệ và khai thác nguồn nước thuận lợi cho việc sử dụng phổ biến trong cộng đồng. a) Các nghiên cứu xây dựng chỉ số chất lượng trên thế giới Trên thế giới đã có rất nhiều quốc gia áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiều nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI, điển hình nhất là mô hình WQI-NFS của Hòa Kỳ. WQI tại Hoa Kỳ được thực hiện từ những năm 70 của thế kỷ 20 và hiện đã được xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo phương pháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation Foundation – NSF) – gọi tắt là WQI – NSF.

Đây cũng là bộ chỉ số được áp dụng tại nhiều quốc gia [18]. NSF –WQI được xây dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi để xác định các thông số CLN lựa chọn (xi), sau đó xác lập phần trọng lượng đóng góp của từng thông số (wi) và xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá trị xi (giá trị đo được của thông số lựa chọn xi) sang chỉ số phụ (qi). Công thức tính: NSF – WQI được xây dựng theo một trong 2 công thức: Công thức dạng tổng – WQIA: ∑ Công thức dạng tích – WQIM: ∏ Trong đó: Wi: là trọng số (là số biểu thị độ quan trọng của thông số chất lượng nước) 5 qi: là chỉ số phụ của thông số chất lượng nước thứ i - Lựa chọn thông số, xác định trọng số: Trọng số cuối cùng hay còn gọi là phần trọng lượng đóng góp (wi) của 9 thông số được tính toán trong bảng sau: Bảng 1.