Tổng quan nghiên cứu

Nguồn nước mặt đóng vai trò thiết yếu trong các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt của con người. Việt Nam, với tổng lượng dòng chảy đạt khoảng 835,5 km³ và lượng nước bình quân 9.210 m³/người/năm, sở hữu nguồn tài nguyên nước mặt phong phú. Tuy nhiên, sự gia tăng các hoạt động đô thị hóa, công nghiệp hóa đã gây ra áp lực lớn lên chất lượng nguồn nước, dẫn đến hiện tượng ô nhiễm và suy thoái nguồn nước mặt. Sông Cầu, một trong những dòng sông chính của hệ thống sông Thái Bình, có chiều dài 288 km và lưu vực chiếm 47% diện tích toàn lưu vực, đang chịu tác động nghiêm trọng từ các nguồn nước thải đô thị và công nghiệp, đặc biệt là đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên.

Nghiên cứu nhằm đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên trong năm 2020, với mục tiêu cụ thể là phân tích các chỉ tiêu môi trường đặc thù như pH, DO, BOD5, COD, TSS, NH4+, NO3-, Fe, Pb và Coliform, từ đó đề xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào đoạn sông Cầu trong địa phận thành phố Thái Nguyên, với dữ liệu thu thập từ tháng 4/2020 đến tháng 4/2021, lấy mẫu định kỳ 2 tháng một lần tại 6 điểm quan trắc chính.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp số liệu khoa học làm cơ sở cho công tác quản lý, bảo vệ môi trường nước, đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước, góp phần phát triển bền vững kinh tế - xã hội của thành phố Thái Nguyên và lưu vực sông Cầu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các khái niệm và lý thuyết cơ bản về môi trường và tài nguyên nước, bao gồm:

  • Khái niệm môi trường theo Luật Bảo vệ môi trường 2014: hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật.
  • Quan trắc môi trường: quá trình theo dõi có hệ thống các thành phần môi trường nhằm đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng môi trường.
  • Nước mặt: nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo theo Luật Tài nguyên nước 2012.
  • Ô nhiễm nguồn nước: sự biến đổi tính chất vật lý, hóa học và sinh học của nước không phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật.
  • Chỉ số chất lượng nước (WQI): chỉ số tổng hợp từ các thông số quan trắc để đánh giá định lượng chất lượng nước và khả năng sử dụng nguồn nước.

Ngoài ra, nghiên cứu áp dụng các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước theo tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 08:2015/BTNMT, bao gồm các thông số lý học (pH, nhiệt độ, TSS), hóa học (BOD5, COD, DO, NH4+, NO3-, Fe, Pb) và sinh học (Coliform). Mô hình đánh giá chất lượng nước dựa trên phương pháp tính chỉ số WQI do Tổng cục Môi trường hướng dẫn, cho phép phân loại mức độ ô nhiễm và khả năng sử dụng nước.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng kết hợp các phương pháp thu thập và phân tích dữ liệu:

  • Phương pháp kế thừa: tổng hợp, phân tích các tài liệu, số liệu thứ cấp liên quan đến điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và chất lượng nước sông Cầu các năm trước.
  • Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp: khảo sát thực địa tại 6 điểm quan trắc trên sông Cầu và các suối phụ lưu trong thành phố Thái Nguyên, lấy mẫu nước định kỳ 2 tháng/lần trong năm 2020.
  • Phương pháp lấy mẫu và phân tích: tuân thủ các tiêu chuẩn TCVN 6663-6:2018 và TCVN 6663-3:2016, phân tích các chỉ tiêu môi trường trong phòng thí nghiệm theo phương pháp SMEWW và TCVN hiện hành.
  • Phương pháp xử lý số liệu: tổng hợp, so sánh với QCVN 08:2015/BTNMT, phân tích diễn biến theo thời gian và không gian, sử dụng phần mềm Microsoft Excel để xử lý và biểu diễn dữ liệu.
  • Phương pháp đánh giá chất lượng nước: tính toán chỉ số WQI theo Quyết định số 1460/QĐ-TCMT năm 2019, phân loại chất lượng nước theo thang điểm WQI.
  • Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến các cán bộ quản lý môi trường và chuyên gia trong lĩnh vực để đánh giá và đề xuất giải pháp.

Cỡ mẫu gồm 6 điểm quan trắc với 11 chỉ tiêu phân tích, lấy mẫu 6 đợt trong năm 2020, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng nước tại suối Phượng Hoàng: Các chỉ tiêu BOD5, COD, TSS, NH4+ và Coliform thường xuyên vượt giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Cụ thể, BOD5 vượt cột A2 từ 1,26 đến 3,35 lần trong các đợt lấy mẫu; COD vượt 1,28 đến 2,41 lần; TSS vượt 2,74 lần trong đợt 2; NH4+ vượt 1,1 đến 5,23 lần; Coliform vượt 1,22 lần. Chỉ số WQI dao động từ 52 đến 66, thuộc mức "sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương khác" (màu vàng).

  2. Chất lượng nước tại suối Mỏ Bạch: BOD5 vượt cột A2 từ 1,21 đến 3,35 lần, COD vượt 1,27 đến 2,54 lần, NH4+ vượt 1,1 đến 5,23 lần, Coliform vượt 1,2 lần. Các chỉ tiêu pH, DO, Fe, Pb nằm trong giới hạn cho phép. WQI tại các đợt quan trắc cũng phản ánh mức độ ô nhiễm tương tự suối Phượng Hoàng.

  3. Chất lượng nước trên sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên: Các điểm quan trắc như Cầu Gia Bảy, Đập Thác Huống và sau điểm xả suối Cam Giá cho thấy sự biến động các chỉ tiêu môi trường, trong đó BOD5, COD, TSS và Coliform có xu hướng tăng cao vào mùa mưa, phản ánh ảnh hưởng từ nguồn nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Lưu lượng nước mùa mưa đạt trung bình 620 m³/s, mùa khô giảm xuống 3,33 m³/s, ảnh hưởng đến khả năng pha loãng và tự làm sạch của dòng sông.

  4. Ảnh hưởng của các yếu tố kinh tế xã hội và tự nhiên: Quá trình đô thị hóa nhanh, hoạt động công nghiệp chưa kiểm soát tốt, khai thác khoáng sản và sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp là các nguyên nhân chính làm suy giảm chất lượng nước mặt. Biến đổi khí hậu cũng góp phần làm gia tăng biến động dòng chảy và các hiện tượng thời tiết cực đoan, ảnh hưởng đến tài nguyên nước.

Thảo luận kết quả

Kết quả phân tích cho thấy chất lượng nước mặt sông Cầu và các suối phụ lưu trong thành phố Thái Nguyên bị suy giảm rõ rệt do ô nhiễm hữu cơ, chất rắn lơ lửng và vi sinh vật gây bệnh. Các chỉ tiêu BOD5 và COD vượt mức cho phép phản ánh lượng lớn chất thải hữu cơ chưa được xử lý triệt để, chủ yếu từ nước thải sinh hoạt và một số cơ sở công nghiệp như nhà máy giấy và khai thác khoáng sản. Sự gia tăng TSS và kim loại nặng như Fe cũng liên quan đến hoạt động khai thác và xử lý khoáng sản tại khu vực.

So sánh với các nghiên cứu tương tự tại các lưu vực sông khác ở Việt Nam, mức độ ô nhiễm tại sông Cầu đoạn qua Thái Nguyên tương đối nghiêm trọng, đặc biệt trong mùa mưa khi lượng nước thải tăng cao và khả năng pha loãng giảm. Biểu đồ diễn biến các chỉ tiêu môi trường theo thời gian cho thấy xu hướng dao động rõ rệt, phù hợp với chu kỳ sinh hoạt và hoạt động sản xuất của địa phương.

Việc sử dụng chỉ số WQI giúp tổng hợp và đánh giá nhanh chất lượng nước, hỗ trợ cho công tác quản lý và ra quyết định. Tuy nhiên, cần bổ sung các nghiên cứu chuyên sâu về nguồn gốc ô nhiễm và tác động lâu dài đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ đường thể hiện diễn biến các chỉ tiêu BOD5, COD, TSS, NH4+ và Coliform theo từng đợt lấy mẫu, cùng bảng tổng hợp giá trị WQI và phân loại chất lượng nước theo từng điểm quan trắc.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường kiểm soát và xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp: Áp dụng công nghệ xử lý nước thải hiện đại tại các khu vực có nguồn thải lớn như nhà máy giấy, khu công nghiệp và các cơ sở khai thác khoáng sản nhằm giảm tải ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng. Chủ thể thực hiện: chính quyền địa phương, các doanh nghiệp; Thời gian: trong vòng 1-2 năm.

  2. Xây dựng hệ thống quan trắc môi trường nước liên tục và đồng bộ: Thiết lập các trạm quan trắc tự động để theo dõi chất lượng nước mặt theo thời gian thực, giúp phát hiện sớm các sự cố ô nhiễm và điều chỉnh kịp thời các biện pháp quản lý. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường; Thời gian: 1 năm.

  3. Tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước: Tổ chức các chương trình giáo dục, truyền thông về tác hại của ô nhiễm nước và cách thức bảo vệ nguồn nước cho người dân, đặc biệt là các khu vực dân cư ven sông và suối. Chủ thể thực hiện: UBND thành phố, các tổ chức xã hội; Thời gian: liên tục.

  4. Quản lý và giám sát chặt chẽ hoạt động khai thác khoáng sản và nông nghiệp: Áp dụng các biện pháp kỹ thuật giảm thiểu xói mòn, rửa trôi đất đá, kiểm soát sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật hợp lý để hạn chế ô nhiễm nguồn nước. Chủ thể thực hiện: các ngành chức năng, doanh nghiệp khai thác, nông dân; Thời gian: 2-3 năm.

  5. Phát triển các công trình xử lý và tái sử dụng nước thải: Khuyến khích đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung và tái sử dụng nước trong công nghiệp và nông nghiệp nhằm giảm áp lực lên nguồn nước mặt. Chủ thể thực hiện: doanh nghiệp, chính quyền địa phương; Thời gian: 3-5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường, UBND thành phố Thái Nguyên có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch bảo vệ nguồn nước, đồng thời giám sát chất lượng nước mặt hiệu quả hơn.

  2. Các nhà nghiên cứu và học thuật trong lĩnh vực khoa học môi trường: Luận văn cung cấp dữ liệu thực nghiệm và phương pháp đánh giá chất lượng nước, hỗ trợ cho các nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm nước và quản lý tài nguyên nước tại các lưu vực sông khác.

  3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong khu công nghiệp và khai thác khoáng sản: Thông tin về mức độ ô nhiễm và các chỉ tiêu môi trường giúp doanh nghiệp nhận thức rõ trách nhiệm bảo vệ môi trường, từ đó áp dụng các biện pháp xử lý nước thải phù hợp.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại địa phương: Nâng cao nhận thức về tình trạng ô nhiễm nguồn nước, từ đó tham gia tích cực vào các hoạt động bảo vệ môi trường, giám sát và phản ánh các hành vi xả thải trái phép.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chất lượng nước sông Cầu đoạn qua Thái Nguyên bị suy giảm?
    Chất lượng nước suy giảm chủ yếu do nguồn nước thải sinh hoạt và công nghiệp chưa được xử lý triệt để, cùng với hoạt động khai thác khoáng sản và sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp gây ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh.

  2. Chỉ số WQI có ý nghĩa gì trong đánh giá chất lượng nước?
    WQI là chỉ số tổng hợp các thông số môi trường, giúp đánh giá nhanh và định lượng chất lượng nước, phân loại mức độ ô nhiễm và khả năng sử dụng nước cho các mục đích khác nhau như sinh hoạt, tưới tiêu, giao thông thủy.

  3. Các biện pháp nào hiệu quả để cải thiện chất lượng nước sông Cầu?
    Tăng cường xử lý nước thải, xây dựng hệ thống quan trắc liên tục, nâng cao nhận thức cộng đồng, quản lý chặt chẽ hoạt động khai thác và nông nghiệp, phát triển công trình xử lý và tái sử dụng nước thải là các giải pháp thiết thực.

  4. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các lưu vực sông khác không?
    Phương pháp đánh giá và các kết quả nghiên cứu có thể tham khảo và điều chỉnh phù hợp để áp dụng cho các lưu vực sông khác có điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội tương tự, giúp quản lý và bảo vệ nguồn nước hiệu quả hơn.

  5. Tác động của biến đổi khí hậu đến chất lượng nước như thế nào?
    Biến đổi khí hậu làm gia tăng biến động lượng mưa và các hiện tượng thời tiết cực đoan như lũ lụt, hạn hán, ảnh hưởng đến dòng chảy và khả năng pha loãng ô nhiễm của sông, từ đó tác động tiêu cực đến chất lượng nước mặt.

Kết luận

  • Nước mặt sông Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên năm 2020 chịu ảnh hưởng rõ rệt của ô nhiễm hữu cơ, chất rắn lơ lửng và vi sinh vật gây bệnh, với nhiều chỉ tiêu vượt giới hạn cho phép theo QCVN 08:2015/BTNMT.
  • Chỉ số WQI cho thấy chất lượng nước chủ yếu phù hợp cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương, chưa đảm bảo cho cấp nước sinh hoạt trực tiếp.
  • Nguyên nhân chính là do nước thải sinh hoạt, công nghiệp chưa được xử lý triệt để, hoạt động khai thác khoáng sản và nông nghiệp chưa kiểm soát tốt.
  • Cần triển khai các giải pháp đồng bộ về xử lý nước thải, quan trắc môi trường, tuyên truyền nâng cao nhận thức và quản lý hoạt động khai thác, sản xuất.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quản lý, bảo vệ môi trường nước tại thành phố Thái Nguyên và lưu vực sông Cầu, đồng thời mở hướng nghiên cứu tiếp theo về tác động lâu dài và các biện pháp ứng phó hiệu quả.

Hành động tiếp theo là triển khai các giải pháp đề xuất trong vòng 1-3 năm tới, đồng thời mở rộng nghiên cứu đánh giá chất lượng nước trong các năm tiếp theo để theo dõi diễn biến và hiệu quả các biện pháp quản lý. Các cơ quan quản lý, doanh nghiệp và cộng đồng dân cư cần phối hợp chặt chẽ để bảo vệ nguồn nước bền vững.