Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Vịnh Hạ Long sở hữu diện tích 1.553 km2 với 1.969 hòn đảo lớn nhỏ, là di sản thiên nhiên thế giới hai lần được UNESCO vinh danh và là trọng điểm phát triển kinh tế biển của tỉnh Quảng Ninh. Tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh chóng cùng lưu lượng du khách tăng vọt từ 1,4 triệu lượt năm 2005 lên hơn 3,1 triệu lượt năm 2015 đã đặt hệ sinh thái thủy vực ven bờ trước những áp lực môi trường chưa từng có. Hoạt động đô thị hóa, khai thác than với khối lượng nước thải mỏ lên tới 150.149 m3/ngày đêm và giao thông thủy mật độ cao đang tạo ra các nguồn xả thải liên tục chứa chất hữu cơ, dầu mỡ và kim loại nặng độc hại vào môi trường biển.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là sự suy thoái chất lượng nước biển đới bờ do tác động tổng hợp từ các hoạt động nhân sinh trên đất liền và trên biển. Mục tiêu cụ thể bao gồm việc đánh giá hiện trạng chất lượng nước biển ven bờ khu vực thành phố Hạ Long, nhận diện và định lượng tải lượng ô nhiễm từ 5 nguồn thải chính, đồng thời xây dựng hệ thống giải pháp kỹ thuật và chính sách quản lý môi trường khả thi.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào vùng nước ven bờ cách mép nước 200 m thuộc địa phận thành phố Hạ Long trong khung thời gian từ tháng 6/2015 đến tháng 01/2016, bao gồm cả mùa mưa và mùa khô. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc cung cấp luận cứ khoa học thực nghiệm giúp các cơ quan quản lý nâng cao tỷ lệ xử lý nước thải đô thị từ mức 74% hiện tại lên mục tiêu 100%, kiểm soát nguy cơ ô nhiễm nguồn nước và bảo tồn bền vững cảnh quan di sản thiên nhiên thế giới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng khung lý thuyết quản lý tổng hợp đới bờ (Integrated Coastal Zone Management - ICZM) và mô hình cân bằng vật chất thủy vực ven bờ kín chịu tác động của chế độ nhật triều có biên độ lớn từ 3,0 đến 4,0 m.

Nghiên cứu khai thác các khái niệm nền tảng bao gồm:

  • Sức tải môi trường thủy vực: Khả năng tự làm sạch và đồng hóa chất ô nhiễm của khối nước biển ven bờ trước các nguồn thải nhân sinh.
  • Hiện tượng phú dưỡng hóa và suy giảm oxy hòa tan: Quá trình tích tụ các hợp chất nitơ tổng số, photpho tổng số kích thích vi tảo bùng phát gây cạn kiệt oxy tầng mặt và tầng đáy.
  • Ô nhiễm dầu và cơ chế hình thành màng chắn: Tác động của 1 tấn dầu tràn có thể loang phủ tới 12 km2 mặt nước, ngăn cản quá trình trao đổi oxy hòa tan giữa khí quyển và cột nước biển.
  • Độc tính tích lũy sinh học của kim loại nặng: Cơ chế tích tụ của kẽm, chì, cadmi và thủy ngân trong trầm tích đáy và chuỗi thức ăn thủy sản ven bờ.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập thông qua chương trình quan trắc hiện trường với cỡ mẫu 16 mẫu nước mặt, phân bổ tại 8 trạm quan trắc tiêu biểu (ký hiệu từ A1 đến A8). Các điểm lấy mẫu đại diện cho đầy đủ các loại hình hoạt động đặc trưng: bãi tắm Bãi Cháy (A1), bãi tắm Tuần Châu (A2), bến phà Bãi Cháy cũ (A3), vịnh Cửa Lục (A4), khu vực sau chợ Hạ Long I (A5), khu đô thị Cột 5 - Cột 8 (A6), cảng than Nam Cầu Trắng (A7) và cửa sông Diễn Vọng - cầu Bang (A8).

Phương pháp chọn mẫu tuân thủ tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663-3:2008. Kỹ thuật lấy mẫu thực hiện theo 2 đợt: mùa mưa (tháng 7/2015) và mùa khô (tháng 12/2015 đến tháng 01/2016). Chu kỳ này được lựa chọn nhằm phân tích rõ nét cơ chế pha loãng thủy văn khi lượng mưa mùa hạ chiếm hơn 85% tổng lượng mưa cả năm (đạt trên 1.400 mm/năm).

Phương pháp phân tích hóa lý và vi sinh trong phòng thí nghiệm được thực hiện trên hệ thống thiết bị chuẩn hóa:

  • Đo pH bằng phương pháp điện cực theo TCVN 6492-2011.
  • Định lượng chất rắn lơ lửng (TSS) bằng phương pháp khối lượng theo TCVN 6625-2000.
  • Xác định BOD5 bằng phương pháp điện cực màng theo SMEWW 5210 B:2005 và COD bằng chuẩn độ Bicromat theo SMEWW 5220B:2005.
  • Đo tổng hàm lượng dầu mỡ bằng phương pháp khối lượng theo SMEWW 5520 B:2005.
  • Đếm khuẩn Coliform bằng kỹ thuật màng lọc theo TCVN 6187-1-1996.
  • Định lượng kim loại nặng gồm chì, cadmi, kẽm và thủy ngân bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (AAS) theo SMEWW 3111B:2005.

Toàn bộ dữ liệu thu thập được xử lý thống kê bằng phần mềm chuyên dụng và đối chiếu trực tiếp với giới hạn quy định tại QCVN 10-MT:2015/BTNMT (vùng bãi tắm và thể thao dưới nước).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phát hiện thứ nhất: Khu vực ven bờ chịu áp lực ô nhiễm chất hữu cơ và vi sinh vật ở mức cao cục bộ. Lượng nước thải sinh hoạt phát sinh từ thành phố Hạ Long đạt 20.225 m3/ngày đêm, trong khi 5 trạm xử lý nước thải đô thị tập trung hiện hữu (Bãi Cháy, Hà Khánh, Vựng Đâng, Cột 5 - Cột 8) chỉ đạt tổng công suất 14.800 m3/ngày đêm, đáp ứng khoảng 74% nhu cầu. Điều này dẫn tới lượng nước thải chưa xử lý hơn 5.425 m3/ngày đêm xả trực tiếp ra biển, làm nồng độ BOD5, COD và mật độ Coliform tại trạm sau chợ Hạ Long I (A5) và trạm Cột 5 - Cột 8 (A6) vượt ngưỡng QCVN 10-MT:2015/BTNMT vào mùa khô.

Phát hiện thứ hai: Tình trạng ô nhiễm dầu khoáng diễn ra phổ biến dọc hành lang ven bờ và các bến cảng. Hoạt động của 535 tàu du lịch (bao gồm 156 tàu lưu trú nghỉ đêm) cùng hệ thống cảng bến tạo ra lượng nước la canh lẫn dầu rất lớn. Tại khu vực bến phà Bãi Cháy cũ (A3) và khu neo đậu tàu thuyền, hàm lượng tổng dầu mỡ ghi nhận vượt mức giới hạn cho phép 0,5 mg/L theo quy chuẩn môi trường biển, phản ánh thực tế rửa hầm tàu và xả nước dằn tàu chiếm trên 68% tổng lượng dầu thải vào vùng nước.

Phát hiện thứ ba: Ô nhiễm kim loại nặng và chất rắn lơ lửng tập trung cao tại các khu vực tiếp nhận nước thải khai thác than và cửa sông. Tổng lượng nước thải từ các mỏ than Hạ Long và Cẩm Phả phát sinh tới 150.149 m3/ngày đêm (khoảng 54,8 triệu m3/năm). Mặc dù có 35 trạm xử lý nước thải mỏ đi vào vận hành, song 33 trạm mới chỉ đạt tiêu chuẩn loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT và chỉ có 2 trạm đạt loại A. Nồng độ kẽm, chì và hàm lượng TSS tăng đột biến tại trạm cảng Nam Cầu Trắng (A7) và trạm sông Diễn Vọng (A8), đặc biệt sau các trận mưa lớn cuốn trôi đất đá bãi thải than.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn tới tình trạng ô nhiễm ven bờ bắt nguồn từ sự kết hợp giữa các nguồn phát thải lớn trên đất liền và đặc điểm thủy văn - hải văn khép kín của vịnh. Thời gian lưu giữ nước trong vịnh Cửa Lục kéo dài khoảng 6 tháng và tại vịnh Bái Tử Long lên tới 6 năm. Đồng thời, dù biên độ triều đạt 3,0 - 4,0 m nhưng tần suất con nước đứng chiếm tới 97-99%, khiến hệ số pha loãng và khả năng tự làm sạch tự nhiên của khối nước ven bờ rất thấp.

Dữ liệu quan trắc có thể được mô tả trực quan qua biểu đồ biến thiên nồng độ BOD5 và COD giữa hai mùa: đường biểu diễn nồng độ chất hữu cơ mùa khô luôn ở mức cao hơn mùa mưa từ 20% đến 35% do giảm lưu lượng nước mưa pha loãng. Biểu đồ cột phân bố nồng độ TSS và kim loại nặng (Zn, Pb) phản ánh sự phân hóa không gian rõ nét, với các giá trị đỉnh tập trung tại các trạm A7, A8 và giảm dần khi ra xa bờ 200 m. Nước thải làm mát từ các nhà máy nhiệt điện với lưu lượng cực đại 4.520 m3/ngày đêm tại Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh tạo ra sự gia tăng nhiệt độ nước cục bộ trên 40 độ C tại điểm xả thải, làm xáo trộn hệ sinh thái vi sinh vật biển ven bờ.

So sánh với các nghiên cứu tổng thể vùng bờ biển Việt Nam, chất lượng nước ngoài khơi xa của Vịnh Hạ Long vẫn giữ được độ trong sạch và đạt chuẩn bảo tồn, tuy nhiên dải nước ven bờ đang trong tình trạng ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng cục bộ, đe dọa trực tiếp các rạn san hô và hệ sinh thái rừng ngập mặn.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, nâng cấp hạ tầng xử lý nước thải đô thị: Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Ninh và thành phố Hạ Long cần đầu tư mở rộng công suất 5 trạm xử lý nước thải sinh hoạt hiện có từ mức 14.800 m3/ngày đêm lên trên 25.000 m3/ngày đêm trong giai đoạn 2016-2020. Mục tiêu là thu gom và xử lý triệt để 100% khối lượng nước thải sinh hoạt đô thị đạt quy chuẩn trước khi xả ra vịnh.

Thứ hai, kiểm soát nghiêm ngặt nguồn thải giao thông thủy và du lịch: Ban Quản lý Vịnh Hạ Long phối hợp Chi cục Đăng kiểm triển khai quy định bắt buộc 100% trong số 535 tàu du lịch phải lắp đặt thiết bị phân ly dầu nước để xử lý nước la canh và trang bị hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt khép kín theo công ước MARPOL 73/78 trong thời hạn 12 tháng, chấm dứt hoàn toàn hành vi xả thải trực tiếp xuống mặt nước di sản.

Thứ ba, hoàn thiện công nghệ xử lý nước thải mỏ than và công nghiệp: Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (VINACOMIN) cần nâng cấp toàn diện 33 trạm xử lý nước thải mỏ đạt quy chuẩn loại A theo QCVN 40:2011/BTNMT, kiểm soát an toàn toàn bộ 150.149 m3/ngày đêm nước thải mỏ; đồng thời hoàn thành xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung tại Khu công nghiệp Việt Hưng và 4 cụm công nghiệp phụ cận trước năm 2018.

Thứ tư, tăng cường quan trắc và quản lý tổng hợp đới bờ: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh cần xây dựng trạm quan trắc tự động liên tục tại 8 vị trí xung yếu ven bờ vịnh, tích hợp hệ thống cảnh báo sớm sự cố tràn dầu và hiện tượng phú dưỡng, song song với việc hoàn tất di dời 100% trong số 684 hộ dân làng chài về khu tái định cư Hà Phong nhằm giảm áp lực chất thải trực tiếp lên mặt vịnh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm cơ quan quản lý nhà nước: Cán bộ thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh, Ban Quản lý Vịnh Hạ Long và các cơ quan quản lý đô thị có thể sử dụng số liệu thực chứng của luận văn để lập quy hoạch bảo vệ môi trường, phân vùng chức năng đới bờ và xây dựng các chế tài kiểm soát xả thải.

Nhóm doanh nghiệp du lịch và vận tải thủy: Các chủ tàu thuyền, doanh nghiệp lữ hành và đơn vị quản lý cảng biển khai thác các chỉ số ô nhiễm dầu mỡ để xây dựng quy trình bảo dưỡng kỹ thuật, đầu tư thiết bị lọc tách dầu và thực thi trách nhiệm xã hội về bảo vệ môi trường di sản.

Nhóm doanh nghiệp công nghiệp và khai khoáng: Đội ngũ kỹ sư môi trường tại Tập đoàn VINACOMIN, các nhà máy nhiệt điện và ban quản lý khu công nghiệp tham khảo các thông số TSS, kim loại nặng để tối ưu hóa công nghệ xử lý nước thải mỏ và nước làm mát đạt chuẩn loại A.

Nhóm nhà nghiên cứu và sinh viên học thuật: Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Khoa học môi trường, Quản lý tài nguyên biển ứng dụng bộ cơ sở dữ liệu 16 mẫu nước và quy trình phân tích tiêu chuẩn để phát triển các đề tài nghiên cứu chuyên sâu về sinh thái thủy vực ven bờ.

Câu hỏi thường gặp

Nguồn thải nào gây ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng nước ven bờ Vịnh Hạ Long? Nước thải khai thác than với lưu lượng 150.149 m3/ngày đêm và nước thải sinh hoạt đô thị chưa qua xử lý trên 5.425 m3/ngày đêm là hai nguồn gây ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng lớn nhất. Bên cạnh đó, hoạt động của 535 tàu du lịch xả nước nhiễm dầu la canh tạo ra nguy cơ ô nhiễm dầu màng trực tiếp trên mặt vịnh.

Tại sao vùng nước ven bờ Vịnh Hạ Long có khả năng tự làm sạch thấp? Vùng vịnh có địa hình kín với 1.969 hòn đảo che chắn làm triệt tiêu sóng gió, kết hợp với chu kỳ lưu giữ nước kéo dài từ 6 tháng đến 6 năm và tần suất xuất hiện con nước đứng chiếm tới 97-99%. Điều này làm suy giảm đáng kể tốc độ pha loãng và khả năng khuếch tán chất ô nhiễm ra biển khơi.

Chất lượng nước tại các bãi tắm Bãi Cháy và Tuần Châu hiện nay như thế nào? Vào mùa mưa, nhờ lượng nước pha loãng lớn, các chỉ tiêu hóa lý tại bãi tắm Bãi Cháy (A1) và Tuần Châu (A2) cơ bản nằm trong ngưỡng giới hạn của QCVN 10-MT:2015/BTNMT. Tuy nhiên, vào mùa khô và mùa cao điểm đón hơn 3,1 triệu lượt khách, chỉ số vi sinh Coliform và váng dầu cục bộ có xu hướng tăng cao, đòi hỏi phải kiểm soát chặt nguồn xả thải.

Luận văn đã sử dụng những tiêu chuẩn nào để thu thập và phân tích mẫu nước? Tác giả đã thực hiện quy trình lấy mẫu nước mặt theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663-3:2008 tại 8 vị trí trọng điểm. Các chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng và vi sinh được phân tích bằng các phương pháp chuẩn TCVN và SMEWW, sau đó so sánh trực tiếp với QCVN 10-MT:2015/BTNMT cột vùng bãi tắm và thể thao dưới nước.

Các phương tiện thủy hoạt động trên vịnh cần giải pháp kỹ thuật gì để bảo vệ môi trường nước? Các phương tiện cơ giới thủy và tàu du lịch hoạt động trên vịnh bắt buộc phải lắp đặt hệ thống bồn chứa nước thải kín và thiết bị phân ly dầu nước la canh đạt chuẩn quốc tế MARPOL 73/78, định kỳ bàn giao chất thải dầu mỡ cho các trạm thu gom bờ tại các cảng theo đúng quy định kỹ thuật.

Kết luận

  • Đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng nước biển ven bờ thành phố Hạ Long thông qua 16 mẫu quan trắc tại 8 trạm tiêu biểu trong cả mùa mưa và mùa khô.
  • Xác định rõ 5 nguồn phát thải chính gây áp lực môi trường bao gồm: nước thải sinh hoạt đô thị, khai thác than, khu công nghiệp, nhiệt điện và phương tiện du lịch.
  • Chỉ rõ thực trạng ô nhiễm cục bộ ven bờ về chất hữu cơ, Coliform, dầu mỡ và kim loại nặng (Zn, Pb), trong khi vùng nước ngoài khơi xa vẫn duy trì chất lượng tốt.
  • Cung cấp luận cứ khoa học chuẩn xác hỗ trợ nâng cấp công suất xử lý nước thải đô thị từ 14.800 m3/ngày đêm lên trên 25.000 m3/ngày đêm và hoàn thiện công nghệ 35 trạm xử lý nước thải mỏ than.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp tổng thể kết hợp giữa công nghệ xử lý nước thải tại nguồn, quy chế quản lý tàu thuyền và giám sát liên tục bằng trạm quan trắc tự động.

Trong giai đoạn tiếp theo, các cơ quan chức năng cần khẩn trương hiện thực hóa quy chế kiểm soát xả thải liên ngành và đầu tư hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật môi trường. Quý độc giả và các nhà nghiên cứu quan tâm có thể khai thác chi tiết các mô hình phân tích và bảng số liệu thực nghiệm trong toàn văn luận văn để áp dụng vào công tác bảo tồn môi trường biển di sản.