Tổng quan nghiên cứu

Nghề truyền thống và làng nghề nông thôn đóng vai trò là động lực then chốt thúc đẩy chuyển dịch cơ cấu kinh tế tại các vùng quê Việt Nam. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, cả nước hiện có khoảng 2.017 làng nghề, trong đó khu vực Đồng bằng sông Hồng tập trung mật độ cao nhất với khoảng 800 làng nghề. Riêng tại tỉnh Bắc Ninh, địa phương duy trì 62 làng nghề đang hoạt động, nổi bật là làng nghề nấu rượu Đại Lâm thuộc xã Tam Đa, huyện Yên Phong. Với quy mô 398 hộ trực tiếp sản xuất rượu kết hợp chăn nuôi gia súc trên tổng diện tích tự nhiên toàn xã là 818,92 ha, làng Đại Lâm đã tạo ra nguồn thu nhập bình quân cao gấp 3 đến 4,5 lần so với các vùng thuần nông.

Tuy nhiên, sự phát triển tự phát với công nghệ thủ công truyền thống đã tạo ra áp lực thải lượng khổng lồ. Hàng ngày, hàng trăm mét khối nước thải chứa hàm lượng hữu cơ cao cùng hàng chục tấn phế phụ phẩm chưa qua xử lý triệt để bị xả thẳng ra các ao hồ và đoạn sông Cầu dài 7 km bao quanh xã. Vấn đề ô nhiễm môi trường cục bộ đã làm suy thoái nghiêm trọng chất lượng nguồn nước, không khí và đe dọa trực tiếp đến đời sống của hơn 13.000 người dân địa phương. Đề tài luận văn được triển khai từ tháng 02 năm 2015 đến tháng 04 năm 2016 nhằm đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng nước thải, nước mặt, nước ngầm, không khí và chất thải rắn. Mục tiêu cụ thể là xác định các chỉ số ô nhiễm đặc trưng và đề xuất hệ thống giải pháp công nghệ, chính sách quản lý khả thi, hướng tới mục tiêu giảm thiểu trên 50% tải lượng ô nhiễm và bảo tồn làng nghề truyền thống bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phát triển bền vững kinh tế nông thôn gắn với bảo vệ môi trường sinh thái, kết hợp mô hình kinh tế tuần hoàn và sản xuất sạch hơn trong tiểu thủ công nghiệp. Các khung định chế quản lý được vận dụng gồm Thông tư số 116/2006/TT-BNN về tiêu chí làng nghề truyền thống và Nghị định số 66/2006/NĐ-CP của Chính phủ về phát triển ngành nghề nông thôn. Trong đó, tiêu chí làng nghề yêu cầu tối thiểu 30% tổng số hộ dân tham gia sản xuất và hoạt động ổn định trên 2 năm.

Nghiên cứu tiếp cận 3 khái niệm trọng tâm: phân loại làng nghề theo đặc tính dòng thải (xác định mức ô nhiễm nặng khi thông số vượt quá 5 lần tiêu chuẩn cho phép); chu trình chuyển hóa dòng vật chất trong chuỗi sản xuất rượu kết hợp chăn nuôi; và khả năng chịu tải tự làm sạch của hệ thống thủy vực tự nhiên. Mô hình tích hợp Nấu rượu - Chăn nuôi lợn - Hầm khí sinh học Biogas được xem là mô hình lý thuyết trung tâm để phân tích các điểm phát sinh dòng thải và đề xuất giải pháp kiểm soát ô nhiễm tại nguồn.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được kết hợp chặt chẽ giữa số liệu thứ cấp giai đoạn 2012-2014 từ Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh cùng số liệu sơ cấp điều tra thực địa từ tháng 5 năm 2015 đến tháng 11 năm 2015.

Về cỡ mẫu và phương pháp điều tra, tác giả áp dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng xã hội học với bảng hỏi chi tiết trên 50 hộ dân, bao gồm 40 hộ trực tiếp nấu rượu chăn nuôi và 10 hộ đối chứng không làm nghề để đánh giá mức độ phơi nhiễm và ảnh hưởng sức khỏe.

Về khảo sát lấy mẫu môi trường, dung lượng mẫu phân tích được thiết kế theo 4 nhóm hộ sản xuất đặc trưng gồm 64 mẫu cơ sở. Trên mạng lưới không gian, nghiên cứu thiết lập 12 điểm quan trắc không khí, 8 điểm lấy mẫu nước thải đại diện, 5 vị trí mẫu nước mặt tại ao làng và lưu vực sông Cầu, cùng 7 vị trí mẫu nước ngầm từ các giếng khoan hộ gia đình. Tần suất quan trắc được tiến hành 2 đợt trong năm: đợt 1 vào tháng 5 đại diện cho mùa sản xuất bình thường và đợt 2 vào tháng 11 đại diện cho mùa cao điểm tiêu thụ tết.

Về phương pháp phân tích và lý do lựa chọn, quy trình lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn quốc gia TCVN và tiêu chuẩn quốc tế SMEWW, Hach Method để xác định các chỉ tiêu COD, BOD5, TSS, Tổng Nitơ, Tổng Photpho, Amoni, Coliform, Fe, SO2, CO, Bụi. Việc lựa chọn phương pháp này nhằm đảm bảo tính khách quan khoa học, độ tin cậy thực nghiệm và khả năng đối chiếu trực tiếp với các Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện hành như QCVN 05:2013/BTNMT về không khí xung quanh, QCVN 08:2008/BTNMT về nước mặt, QCVN 09:2008/BTNMT về nước ngầm và QCVN 14:2008/BTNMT về nước thải sinh hoạt.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả thực nghiệm đã lượng hóa rõ nét mức độ suy thoái môi trường tại làng nghề Đại Lâm qua 4 phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, môi trường nước thải bị ô nhiễm hữu cơ đặc biệt nghiêm trọng. Nước thải sau quá trình ngâm gạo, rửa sắn, chưng cất rượu và vệ sinh chuồng trại có nồng độ COD và BOD5 vượt ngưỡng cho phép từ 3 đến 5 lần so với QCVN 14:2008/BTNMT. Ngay cả tại các hộ có hầm biogas, do đàn lợn vượt công suất thiết kế (trên 20 con mỗi hộ), hiệu quả phân hủy yếm khí chỉ đạt khoảng 40% đến 55%, lượng nước thải sau biogas xả ra cống chung vẫn chứa hàm lượng Amoni và Tổng Nitơ cao gấp 2 đến 3 lần giới hạn cho phép.

Thứ hai, hệ thống nước mặt ao hồ và sông Cầu chịu tải lượng ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vượt ngưỡng. Chỉ số TSS và Coliform tại 2 ao chứa trung tâm thôn vượt quy chuẩn từ 2,5 đến 4 lần, nước ao có màu đen đặc và bốc mùi hôi thối do quá trình yếm khí. Tại 3 điểm đo trên sông Cầu, nồng độ chất hữu cơ tại điểm cuối dòng chảy qua làng tăng 25% đến 35% so với điểm đầu dòng chảy.

Thứ ba, tầng chứa nước ngầm nông có dấu hiệu ô nhiễm kim loại và hợp chất hữu cơ. Kết quả tại 7 giếng khoan cho thấy hàm lượng Fe ở 4 trên 7 vị trí vượt ngưỡng quy chuẩn QCVN 09:2008/BTNMT từ 1,2 đến 1,8 lần, kèm theo nồng độ Nitrit và Amoni tăng cao vào đợt quan trắc tháng 11.

Thứ tư, chất thải rắn và không khí phát sinh cục bộ nhưng chưa được quản lý tốt. Mỗi ngày làng nghề thải ra hàng tấn xỉ than từ các bếp đun thủ công, trong đó hơn 60% lượng xỉ than bị đổ tạm bợ tại các bãi đất trống ven đường. Nồng độ khí SO2, CO và bụi lơ lửng tại khu vực lò nấu trong đợt sản xuất cao điểm tháng 11 cao hơn từ 20% đến 30% so với đợt tháng 5.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân gốc rễ của tình trạng ô nhiễm xuất phát từ sự bất cập trong kết cấu hạ tầng nông thôn khi 398 cơ sở sản xuất nằm xen kẽ trong khu dân cư với mật độ cao, thiếu quỹ đất bố trí vùng xử lý đệm. Công nghệ chưng cất rượu vẫn dùng 100% than tổ ong và than đá truyền thống, trong khi 685 hộ làm nghề trên toàn xã Tam Đa đều thiếu hệ thống tách dòng thải tại nguồn.

Khi so sánh với các nghiên cứu tương tự tại làng bánh đa Tống Buồng ở Hải Dương hay làng bún Phú Đô tại Hà Nội với nồng độ COD vượt từ 12 đến 15 lần, làng nghề Đại Lâm có đặc trưng ô nhiễm kép do tích hợp cả nước thải chế biến tinh bột lẫn phân thải chăn nuôi lợn quy mô 7.000 con. Các dữ liệu khảo sát này có thể được mô hình hóa trực quan thành biểu đồ cột biến thiên nồng độ BOD5 và COD qua 2 mùa quan trắc, kết hợp với bảng ma trận tải lượng chất thải theo 7 đội hành chính trong làng nhằm chỉ rõ các điểm nóng ô nhiễm cần ưu tiên can thiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giải quyết triệt để bài toán ô nhiễm môi trường tại làng nghề Đại Lâm, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp đồng bộ:

Thứ nhất, đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung công suất 400 m3/ngày đêm. Ủy ban nhân dân huyện Yên Phong cùng Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh cần phê duyệt dự án trong giai đoạn 2017-2020, hoàn thiện 5 km mạng lưới cống thu gom kín tách riêng nước thải sản xuất và nước mưa, bảo đảm 100% nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải loại B trước khi đổ ra sông Cầu.

Thứ hai, nâng cấp công nghệ khí sinh học Biogas cải tiến và ứng dụng đệm lót sinh học. Ủy ban nhân dân xã Tam Đa phối hợp Trung tâm Khuyến nông hỗ trợ kỹ thuật cho 100% hộ chăn nuôi quy mô trên 10 con lợn xây dựng bể lắng hai ngăn sau biogas, cam kết hoàn thành trong vòng 18 tháng để giảm 70% tải lượng hữu cơ ban đầu.

Thứ ba, chuyển đổi công nghệ đun nấu sạch và thu gom 100% chất thải rắn xỉ than. Hợp tác xã làng nghề Đại Lâm vận động người dân thay thế bếp than thủ công bằng nồi hơi sử dụng khí gas sinh học hoặc điện công nghiệp, hướng tới mục tiêu giảm 50% lượng khí thải CO và SO2 phát tán vào năm 2019; đồng thời thành lập tổ thu gom chuyên trách vận chuyển 100% xỉ than làm vật liệu đóng gạch không nung.

Thứ tư, đẩy mạnh thanh tra, giám sát môi trường và giáo dục cộng đồng. Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Yên Phong phối hợp chính quyền địa phương tổ chức 4 khóa tập huấn thường niên, xây dựng quy ước bảo vệ môi trường làng nghề với sự tham gia của 100% hộ dân ký cam kết, áp dụng chế tài xử phạt hành chính đối với các trường hợp xả thải bừa bãi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị học thuật và thực tiễn phong phú cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

Thứ nhất, cơ quan quản lý nhà nước và chính quyền địa phương bao gồm Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh, Ủy ban nhân dân huyện Yên Phong, Ủy ban nhân dân xã Tam Đa sử dụng số liệu làm căn cứ khoa học để quy hoạch cụm công nghiệp làng nghề, lập dự toán đầu tư hạ tầng xử lý nước thải và xây dựng tiêu chí nông thôn mới kiểu mẫu.

Thứ hai, các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Kỹ thuật Môi trường tham khảo khung phương pháp quan trắc phân tầng, công thức tính toán tải lượng ô nhiễm và ma trận đánh giá tác động môi trường làng nghề chế biến thực phẩm.

Thứ ba, các hộ sản xuất kinh doanh rượu và trang trại chăn nuôi tại xã Tam Đa cùng các làng nghề tương tự tham khảo các giải pháp kỹ thuật Biogas cải tiến, cách vận hành đệm lót sinh học và quy trình sản xuất sạch hơn nhằm tiết kiệm chi phí nhiên liệu và bảo vệ sức khỏe gia đình.

Thứ tư, các tổ chức phi chính phủ, đơn vị tư vấn chuyển giao công nghệ môi trường sử dụng dữ liệu thực chứng của 50 hộ điều tra để xây dựng các dự án tài trợ phát triển sinh kế xanh gắn với xử lý chất thải hữu cơ tại nông thôn Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Hoạt động sản xuất tại làng nghề Đại Lâm gây ra những dạng ô nhiễm môi trường nào nghiêm trọng nhất? Nghiên cứu chỉ ra rằng ô nhiễm môi trường nước là vấn đề nghiêm trọng nhất với nồng độ COD và BOD5 trong nước thải vượt quy chuẩn từ 3 đến 5 lần. Ngoài ra, làng nghề còn đối mặt với ô nhiễm không khí cục bộ do khí thải than tổ ong chứa CO, SO2 và sự tồn đọng hàng chục tấn xỉ than mỗi tháng.

Tại sao mô hình kết hợp nấu rượu với chăn nuôi lợn lại gia tăng nguy cơ suy thoái môi trường? Do tận dụng bã rượu làm thức ăn chăn nuôi cho hơn 7.000 con lợn nhưng hệ thống chuồng trại nằm ngay trong khu dân cư. Lượng phân thải và nước rửa chuồng quá lớn làm quá tải các hầm biogas, dẫn đến nước thải giàu nitơ và vi khuẩn Coliform xả thẳng ra các ao hồ và sông Cầu.

Chất lượng nước ngầm tại khu vực nghiên cứu đang chịu những tác động tiêu cực nào? Khảo sát 7 giếng khoan cho thấy 4 trên 7 mẫu có hàm lượng sắt vượt ngưỡng cho phép từ 1,2 đến 1,8 lần theo QCVN 09:2008/BTNMT. Hiện tượng này xuất phát từ việc nước thải hữu cơ ngấm qua tầng đất thẩm thấu trong nhiều năm, làm suy giảm nghiêm trọng độ an toàn của nguồn nước sinh hoạt gia đình.

Những quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nào được áp dụng để đối chứng kết quả phân tích trong luận văn? Luận văn sử dụng hệ thống quy chuẩn quốc gia chính thống gồm: QCVN 05:2013/BTNMT cho không khí xung quanh, QCVN 08:2008/BTNMT cho nước mặt, QCVN 09:2008/BTNMT cho nước ngầm và QCVN 14:2008/BTNMT cho nước thải sinh hoạt để đảm bảo tính pháp lý và độ chính xác khoa học cao.

Giải pháp nào được đánh giá là cấp thiết và mang tính đột phá nhất cho làng nghề Đại Lâm? Giải pháp đột phá nhất là xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung công suất 400 m3/ngày đêm kết hợp mạng lưới cống kín thu gom dòng thải sản xuất. Biện pháp này sẽ thu gom và làm sạch triệt để toàn bộ nguồn nước thải trước khi xả ra sông Cầu trong lộ trình 2017-2020.

Kết luận

  • Luận văn đã thiết lập bức tranh thực chứng toàn diện về hiện trạng ô nhiễm nước thải, nước mặt, nước ngầm, không khí và chất thải rắn tại làng nghề nấu rượu Đại Lâm qua 64 mẫu phân tích chuyên sâu.
  • Xác định nguyên nhân then chốt gây ô nhiễm hữu cơ nặng nề là do 398 hộ sản xuất rượu kết hợp nuôi 7.000 con lợn xả thải trực tiếp vào hệ thống thủy vực tự nhiên chưa qua trạm xử lý.
  • Đóng góp luận cứ khoa học thực tiễn vững chắc phục vụ công tác quy hoạch môi trường nông thôn và lựa chọn công nghệ xử lý chất thải đặc thù cho các làng nghề chế biến nông sản tại Việt Nam.
  • Đề xuất lộ trình thực thi 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, hạ tầng, công nghệ và chính sách đồng bộ với mục tiêu giảm thiểu 50% đến 70% các chỉ số ô nhiễm chính trong giai đoạn 2017-2020.
  • Kêu gọi các cấp chính quyền, cộng đồng doanh nghiệp và người dân địa phương nhanh chóng hành động, chuyển đổi sang mô hình sản xuất sạch hơn nhằm bảo tồn giá trị di sản làng nghề Đại Lâm song hành với phát triển bền vững.