Luận án tiến sĩ về tài nguyên và môi trường nước phục vụ phát triển bền vững tại Bắc Ninh

Luận án tiến sĩ môi trường nghiên cứu hus xác lập cơ sở khoa học về tài nguyên và môi trường nước phục vụ định hướng phát triển bền vững, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý

• Tác giả: Phạm Thị Tố Oanh
• Người hướng dẫn: Trương Quang Hải
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Địa lý
• Đề tài: Xác Lập Cơ Sở Khoa Học Về Tài Nguyên Và Môi Trường Nước Phục Vụ Định Hướng Phát Triển Bền Vững Một Số Làng Nghề Tỉnh Bắc Ninh
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ SỬ DỤNG HỢP LÝ TÀI NGUYÊN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG NƯỚC KHU VỰC LÀNG NGHỀ TỈNH BẮC NINH
• 1.1. Lịch sử nghiên cứu các vấn đề liên quan
• 1.1.1. Nghiên cứu, sử dụng định mức xả thải tính toán lượng thải và chi phí môi trường
• 1.1.2. Hệ thống thông tin dữ liệu phục vụ định hướng phát triển bền vững làng nghề của tỉnh Bắc Ninh
• 1.2. Ứng dụng bài toán tối - ưu
• 1.2.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn phục vụ định hướng phát triển bền vững làng nghề
• 1.2.2. Định mức xả thải các chất gây ô nhiễm nước thải
• 1.2.3. Cơ sở lý thuyết của việc xây dựng bài toán tối - ưu phục vụ việc sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường nước khu vực làng nghề
• 1.2.4. Phát triển bền vững làng nghề
• 1.2.5. Quan điểm và phương pháp nghiên cứu
• 1.2.6. Các quan điểm và tiếp cận nghiên cứu
• 1.2.7. Quy trình nghiên cứu
• 1.2.8. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ MÔI TRƯỜNG CHỦ YẾU KHU VỰC LÀNG NGHỀ BẮC NINH
• 2.1. Điều kiện tự nhiên
• 2.1.1. Vị trí địa lý và phạm vi ranh giới tỉnh
• 2.1.2. Địa hình - địa chất
• 2.1.3. Đặc điểm thời tiết và hiện trạng sử dụng đất
• 2.1.4. Đặc điểm khí hậu
• 2.1.5. Điều kiện kinh tế xã hội
• 2.1.6. Hiện trạng sản xuất và môi trường nước khu vực làng nghề Bắc Ninh
• 2.1.7. Đặc điểm chung của các làng nghề tỉnh Bắc Ninh
• 2.1.8. Cơ sở lựa chọn các làng nghề nghiên cứu
• 2.1.9. Hiện trạng môi trường nước lưu vực sông Ngò Huyện Khoa và khu vực làng nghề nghiên cứu
• 2.1.10. Hiện trạng sản xuất và môi trường khu vực làng nghề nghiên cứu
• 2.2. Kết luận chương II
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG BÀI TOÁN TỐI - ƯU PHỤC VỤ VIỆC SỬ DỤNG HỢP LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KHU VỰC LÀNG NGHỀ TỈNH BẮC NINH VÀ CÁC GIẢI PHÁP
• 3.1. Ứng dụng giải bài toán
• 3.1.1. Nguyên lý chung về xây dựng bài toán tối - ưu gắn với phát triển bền vững
• 3.1.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu cho bài toán tối - ưu
• 3.1.3. Thuật toán và giải bài toán
• 3.1.4. Mô hình tính toán giá thành đầu tư và vận hành xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
• 3.2. Ứng dụng bài toán phục vụ định hướng phát triển sản xuất gắn với bảo vệ tài nguyên và môi trường nước cho khu vực làng nghề thuộc tỉnh Bắc Ninh
• 3.2.1. Bài toán tối - ưu kế hoạch sản xuất
• 3.2.2. Định hướng phát triển sản xuất và bảo vệ môi trường nước
• 3.2.3. Đề xuất giải pháp hỗ trợ định hướng phát triển bền vững
• 3.2.4. Các giải pháp về mặt chính sách
• 3.2.5. Các giải pháp về mặt kỹ thuật
• 3.3. Kết luận chương III
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
• ĐƠN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tài nguyên và môi trường nước tại Bắc Ninh

Tài nguyên nước là một trong những yếu tố quan trọng nhất cho sự phát triển bền vững của bất kỳ khu vực nào. Tại Bắc Ninh, tài nguyên nước không chỉ phục vụ cho sinh hoạt mà còn cho sản xuất nông nghiệp và công nghiệp. Tuy nhiên, việc quản lý tài nguyên nước đang gặp nhiều thách thức do sự gia tăng dân số và hoạt động sản xuất. Việc nghiên cứu và bảo vệ môi trường nước là cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững cho tỉnh Bắc Ninh.

1.1. Đặc điểm tài nguyên nước tại Bắc Ninh

Bắc Ninh có hệ thống sông ngòi phong phú, với nhiều con sông lớn như sông Cầu, sông Đuống. Tài nguyên nước tại đây chủ yếu được sử dụng cho nông nghiệp và sinh hoạt. Tuy nhiên, chất lượng nước đang bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt.

1.2. Vai trò của môi trường nước trong phát triển bền vững

Môi trường nước đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự sống và phát triển kinh tế. Nguồn nước sạch không chỉ đảm bảo sức khỏe cho người dân mà còn hỗ trợ cho các hoạt động sản xuất. Việc bảo vệ môi trường nước là cần thiết để duy trì sự phát triển bền vững cho Bắc Ninh.

II. Những thách thức trong quản lý tài nguyên nước tại Bắc Ninh

Quản lý tài nguyên nước tại Bắc Ninh đang đối mặt với nhiều thách thức lớn. Sự gia tăng dân số và hoạt động công nghiệp đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước. Ngoài ra, biến đổi khí hậu cũng ảnh hưởng đến nguồn nước và chất lượng nước. Việc nhận diện và giải quyết những thách thức này là rất quan trọng để bảo vệ tài nguyên nước.

2.1. Ô nhiễm nguồn nước và nguyên nhân

Ô nhiễm nguồn nước tại Bắc Ninh chủ yếu do chất thải từ các nhà máy, nông nghiệp và sinh hoạt. Các chất ô nhiễm như kim loại nặng, hóa chất độc hại đang làm giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

2.2. Biến đổi khí hậu và tác động đến tài nguyên nước

Biến đổi khí hậu đang làm thay đổi lượng mưa và nhiệt độ, ảnh hưởng đến nguồn nước. Tình trạng hạn hán và lũ lụt ngày càng gia tăng, gây khó khăn cho việc quản lý tài nguyên nước tại Bắc Ninh.

III. Phương pháp nghiên cứu tài nguyên nước tại Bắc Ninh

Để nghiên cứu tài nguyên nước tại Bắc Ninh, cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại. Việc thu thập dữ liệu về chất lượng nước, lưu lượng nước và các yếu tố môi trường là rất quan trọng. Các phương pháp này giúp đánh giá tình trạng tài nguyên nước và đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả.

3.1. Phương pháp thu thập dữ liệu

Việc thu thập dữ liệu về tài nguyên nước có thể thực hiện thông qua các trạm quan trắc, khảo sát thực địa và phân tích mẫu nước. Các dữ liệu này sẽ cung cấp thông tin cần thiết để đánh giá chất lượng nước.

3.2. Phân tích chất lượng nước

Phân tích chất lượng nước bao gồm việc kiểm tra các chỉ tiêu như BOD, COD, TSS và các chất ô nhiễm khác. Kết quả phân tích sẽ giúp xác định mức độ ô nhiễm và đưa ra các biện pháp khắc phục.

IV. Giải pháp bảo vệ tài nguyên nước tại Bắc Ninh

Để bảo vệ tài nguyên nước, Bắc Ninh cần triển khai các giải pháp đồng bộ. Việc nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường nước là rất quan trọng. Đồng thời, cần có các chính sách quản lý tài nguyên nước hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm.

4.1. Nâng cao nhận thức cộng đồng

Giáo dục cộng đồng về tầm quan trọng của tài nguyên nước và các biện pháp bảo vệ môi trường là cần thiết. Các chương trình tuyên truyền có thể giúp nâng cao ý thức của người dân trong việc sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước.

4.2. Chính sách quản lý tài nguyên nước

Cần có các chính sách quản lý tài nguyên nước chặt chẽ, bao gồm việc kiểm soát chất thải, quy hoạch sử dụng nước và bảo vệ nguồn nước. Các chính sách này sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ tài nguyên nước cho thế hệ tương lai.

V. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Các nghiên cứu về tài nguyên nước tại Bắc Ninh đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Việc áp dụng các giải pháp bảo vệ môi trường nước đã giúp cải thiện chất lượng nước. Các mô hình quản lý tài nguyên nước hiệu quả cũng đã được triển khai, góp phần vào sự phát triển bền vững của tỉnh.

5.1. Kết quả cải thiện chất lượng nước

Sau khi áp dụng các biện pháp bảo vệ môi trường, chất lượng nước tại một số khu vực đã được cải thiện rõ rệt. Các chỉ tiêu ô nhiễm đã giảm, giúp nâng cao sức khỏe cộng đồng.

5.2. Mô hình quản lý tài nguyên nước hiệu quả

Một số mô hình quản lý tài nguyên nước đã được triển khai thành công tại Bắc Ninh. Các mô hình này không chỉ giúp bảo vệ tài nguyên nước mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng nước trong sản xuất và sinh hoạt.

VI. Kết luận và tương lai của tài nguyên nước tại Bắc Ninh

Tài nguyên nước tại Bắc Ninh đang đối mặt với nhiều thách thức, nhưng cũng có nhiều cơ hội để phát triển bền vững. Việc nghiên cứu và bảo vệ tài nguyên nước là cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững cho tỉnh. Tương lai của tài nguyên nước tại Bắc Ninh phụ thuộc vào các chính sách và hành động cụ thể trong việc quản lý và bảo vệ môi trường nước.

6.1. Tầm quan trọng của bảo vệ tài nguyên nước

Bảo vệ tài nguyên nước không chỉ là trách nhiệm của chính quyền mà còn là của toàn xã hội. Mỗi cá nhân cần có ý thức trong việc sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước.

6.2. Định hướng phát triển bền vững

Định hướng phát triển bền vững cho tài nguyên nước tại Bắc Ninh cần được xây dựng dựa trên các nghiên cứu khoa học và thực tiễn. Các giải pháp cần được triển khai đồng bộ để đảm bảo tài nguyên nước được bảo vệ và sử dụng hiệu quả.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ địa lý của nghiên cứu sinh Phạm Thị Tố Oanh có tiêu đề "Xác lập cơ sở khoa học về tài nguyên và môi trường nước phục vụ định hướng phát triển bền vững một số làng nghề tỉnh Bắc Ninh", chuyên ngành Sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường (mã số 62 85 15 01), được bảo vệ năm 2009 tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Trương Quang Hải và GS.TSKH. Nguyễn Xuân Nguyên.

                    HỆ THỐNG QUẢN LÝ VÀ PHÁT TRIỂN LÀNG NGHỀ
ĐẦU VÀO TÀI NGUYÊN                                            DÒNG THẢI MÔI TRƯỜNG
- Nước cấp sản xuất                                           - Nước thải (Q, TSS, BOD, COD, TN)
- Nguyên, nhiên vật liệu                                      - Chất ô nhiễm kim loại, hóa chất
- Nhân công lao động                                          - Tác động lưu vực sông Ngũ Huyện Khê
                   MÔ HÌNH TOÁN TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU (C#)
          - Kết xuất: Mức sản xuất hợp lý và Hạn ngạch xả thải cho phép

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Phát triển ngành nghề và làng nghề truyền thống là một trong những định hướng chiến lược của công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn tại vùng đồng bằng Bắc Bộ. Tỉnh Bắc Ninh có hệ thống làng nghề hình thành từ thời Lý, sản phẩm đa dạng cung ứng cho thị trường trong và ngoài tỉnh. Tuy nhiên, hoạt động sản xuất tại các làng nghề biểu hiện tính phân tán, quy hoạch tự phát, duy trì kỹ thuật mang tính chất "cha truyền con nối", chậm đổi mới công nghệ, dẫn đến tình trạng sử dụng lãng phí tài nguyên nước và nguyên nhiên liệu. Hoạt động này phát sinh khối lượng lớn nước thải chưa qua xử lý, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, tác động trực tiếp đến sông Ngũ Huyện Khê và gián tiếp đến chất lượng nước lưu vực sông Cầu, đồng thời làm gia tăng tỷ lệ mắc các bệnh liên quan đến nguồn nước ở cư dân địa phương.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: các quy hoạch môi trường và công nghiệp làng nghề trước đây tại Bắc Ninh chủ yếu mang tính định tính, dừng lại ở các giải pháp chung chung hoặc đề xuất công nghệ xử lý đơn lẻ; các cơ quan quản lý chỉ áp dụng các quy chuẩn nồng độ tĩnh mà chưa có công cụ lượng hóa tổng tải lượng xả thải cho phép (tính theo kg/ngày hoặc tấn/năm) vào từng lưu vực; đồng thời hoàn toàn thiếu vắng các cơ sở dữ liệu định mức phát thải cho các làng nghề đặc thù và mô hình toán tối ưu liên kết giữa phát triển kinh tế, doanh thu với chi phí xử lý môi trường.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu: Xác lập cơ sở khoa học cho việc sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường nước (gắn với các định mức thải, giới hạn thải) khu vực một số làng nghề tỉnh Bắc Ninh phục vụ định hướng phát triển bền vững.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

1. Đánh giá hiện trạng sản xuất, sử dụng tài nguyên và mức độ gây ô nhiễm môi trường nước khu vực làng nghề nghiên cứu.
2. Xây dựng định mức phát thải/xả thải phục vụ tính toán chi phí xử lý nước thải và đánh giá lượng thải một số chất gây ô nhiễm nguồn nước làm cơ sở cho việc định hướng và đề xuất các giải pháp phát triển bền vững trong làng nghề.
3. Ứng dụng thuật toán và sử dụng phần mềm tính toán để giải bài toán gắn với định hướng phát triển bền vững làng nghề; thử nghiệm tính toán gắn với kết quả của nhiệm vụ 2 cho 3 loại hình sản xuất của 5 làng nghề thuộc tỉnh Bắc Ninh nhằm xác định mức sản xuất ưu tiên, bảo đảm tăng trưởng GDP, phù hợp sức chịu tải môi trường và tối ưu hóa doanh thu sau khi trừ chi phí xử lý chất thải.
4. Đề xuất các giải pháp điều chỉnh hoạt động so với hiện tại theo hướng phát triển bền vững, phục vụ lập kế hoạch sản xuất, sử dụng hợp lý tài nguyên và quản lý chất thải.

Luận điểm bảo vệ:

• Luận điểm 1: Tổ chức sản xuất mang tính tự phát, thiếu quy hoạch và sự quản lý thiếu chặt chẽ gây ra việc sử dụng bất hợp lý tài nguyên thiên nhiên tại một số loại hình làng nghề tỉnh Bắc Ninh, gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững làng nghề và phát triển kinh tế xã hội khu vực.
• Luận điểm 2: Nghiên cứu xây dựng định mức phát thải/xả thải của các loại hình sản xuất phù hợp với khả năng tiếp nhận của môi trường và sử dụng thuật toán để xây dựng và giải bài toán tối ưu trong tổ chức sản xuất là một giải pháp có hiệu quả cao nhằm góp phần phục vụ phát triển bền vững các làng nghề.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Cơ sở khoa học về tài nguyên nước, nguyên nhiên liệu sản xuất, dòng thải ô nhiễm môi trường nước và bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu trong tổ chức sản xuất làng nghề.
• Phạm vi không gian (lãnh thổ): 5 làng nghề đại diện cho 3 loại hình sản xuất nằm dọc lưu vực sông Ngũ Huyện Khê (tiếp nhận chất thải và đổ vào sông Cầu) trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh, bao gồm:
  1. Làng nghề tái chế giấy Phong Khê (thị xã Bắc Ninh/huyện Yên Phong).
  2. Làng nghề tái chế giấy Phú Lâm (huyện Tiên Du).
  3. Làng nghề đúc nhôm Văn Môn (huyện Yên Phong).
  4. Làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội (thị xã Từ Sơn).
  5. Làng nghề nấu rượu Đại Lâm (xã Tam Đa, huyện Yên Phong).
• Phạm vi nội dung chuyên môn: Tập trung lượng hóa các chỉ tiêu ô nhiễm môi trường nước (lưu lượng nước thải $Q$, tổng chất rắn lơ lửng $TSS$, nhu cầu oxy sinh hóa $BOD$, nhu cầu oxy hóa học $COD$, tổng nitơ $TN$, cùng các chỉ tiêu đặc trưng như kim loại nặng, $S^{2-}, CN^-$). Các nguồn ô nhiễm khí thải, chất thải rắn, tiếng ồn chỉ được xem xét ở mức độ phối hợp và phụ trợ.
• Thời gian khảo sát và dữ liệu: Các đợt quan trắc, phân tích mẫu nước mặt và nước thải thực hiện vào tháng 7/2005, tháng 11/2005, tháng 7/2006, tháng 11/2006; chuỗi số liệu khí tượng - thủy văn từ năm 2003 đến năm 2006; bản đồ và sơ đồ hiện trạng môi trường cập nhật năm 2007.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu quốc tế

Luận án hệ thống hóa các hướng nghiên cứu quốc tế về kinh tế môi trường, định mức phát thải và kiểm toán chất thải từ thập niên 1930 đến đầu thế kỷ XXI:

• Lý thuyết kinh tế môi trường cổ điển và tân cổ điển: Công trình của A. Pigou (1932) với "Mô hình ô nhiễm tối ưu" đặt nền tảng cho việc nội hóa chi phí ngoại ứng; nghiên cứu của Ronald Coase (1937, 1960) về "Bản chất của công ty" và "Vấn đề chi phí xã hội" tiếp cận điều chỉnh thị trường đối với tài nguyên; các công trình của Fisher (1981) về kinh tế tài nguyên môi trường và lý thuyết tối ưu hóa khai thác tự nhiên.
• Hệ thống định giá và hạch toán chi phí môi trường: Phương pháp định giá chi phí bảo vệ môi trường của các chuyên gia Nhật Bản từ năm 1970; hệ thống tài khoản tài nguyên và môi trường của Na Uy khởi thảo từ thập niên 1970 và hoàn thiện kiểm kê khí thải, nước thải năm 1997; quan điểm hạch toán môi trường của Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA, 1995) qua tác phẩm "An introduction to environmental accounting as a business management tool: Key concepts and terms"; hệ thống ma trận tài khoản kinh tế - môi trường quốc gia NAMEA (National Accounting Matrix including Environmental Accounts) do Hà Lan xây dựng đầu thập niên 1990 dựa trên bảng ma trận hạch toán xã hội SAM; tài liệu hướng dẫn SEEA (System of integrated Environmental and Economic Accounting) của Liên Hợp Quốc ban hành năm 1993.
• Xây dựng hệ số và định mức phát thải:
  • Tổ chức Y tế Thế giới (WHO, 1993) ban hành sổ tay "Assessment of Sources of Air, Water and Land Pollution – A guide to Rapid Source Inventory Techniques and their Use in Formulating Environmental Control Strategies", cung cấp kỹ thuật đánh giá nhanh nguồn ô nhiễm cho nước, khí và chất thải rắn.
  • Ban liên Chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) thành lập năm 1988 bởi WMO và UNEP, phối hợp với OECD và IEA công bố "Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventory", định hình kỹ thuật tính toán hệ số phát thải.
  • Nhóm chuyên gia Ngân hàng Thế giới (World Bank - WB, 1994) xây dựng "Hệ thống thông tin kiểm soát ô nhiễm công nghiệp" (Industrial Pollution Projection System - IPPS) dựa trên cơ sở dữ liệu môi trường của 200.000 cơ sở sản xuất tại Hoa Kỳ, quy đổi hệ số ô nhiễm theo sản lượng giá trị (USD năm 1987) hoặc theo quy mô nhân công lao động; cơ sở dữ liệu nước thải công nghiệp DBIWW (Database of Industrial Wastewater) thử nghiệm tại Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc.
  • Hệ thống kiểm kê phát thải khí quyển quốc gia NAEI (National Atmospheric Emissions Inventory) do Vương quốc Anh (DEFRA) vận hành.
• Thuật toán quy hoạch tối ưu: Các thành tựu của Khachian (1978) và Narendra Karmarkar (1983) về phương pháp điểm trong (interior point method) thay thế phương pháp đơn hình cổ điển, cho phép giải các bài toán tối ưu tuyến tính và phi tuyến có quy mô hàng vạn ràng buộc kỹ thuật.

Các hướng nghiên cứu trong nước

• Nghiên cứu mô hình kinh tế - sinh thái: Nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu Phát triển thuộc OECD (1995) về quan hệ giữa tăng trưởng, thương mại và môi trường tại Việt Nam; nhóm tác giả Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại học Kinh tế Quốc dân và Tổng cục Thống kê ứng dụng bảng cân đối liên ngành cho vùng đồng bằng sông Hồng; nghiên cứu của Nguyễn Trần Dương và Bùi Trinh (2003) phân tích định lượng tương quan giữa tăng trưởng và ô nhiễm tại đồng bằng sông Cửu Long.
• Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm làng nghề Bắc Ninh và lưu vực sông: Đề tài của Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường – Đại học Bách khoa Hà Nội (tháng 12/2000) khảo sát ô nhiễm làng nghề 3 tỉnh Hà Tây, Bắc Ninh, Hưng Yên; Đề tài cấp nhà nước KC08.09 (2003) nghiên cứu cơ sở chính sách và biện pháp môi trường làng nghề; Dự án Môi trường Việt Nam – Canada phối hợp với Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (2003) lập quy hoạch môi trường thị xã Bắc Ninh và vùng phụ cận; tài liệu "Làng nghề Việt Nam và môi trường" (NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2005); đề án "Quy hoạch môi trường tỉnh Bắc Ninh thời kỳ 2006-2020, kế hoạch bảo vệ môi trường 2006-2010" do Sở Tài nguyên và Môi trường Bắc Ninh phối hợp với Bộ Tư lệnh Hóa học triển khai năm 2005; các công trình của Trần Đức Hải về mô hình lan truyền chất ô nhiễm trên dòng sông nông thôn.
• Triển khai định mức phát thải và khung chính sách phí: Tổ chức NEDO (Nhật Bản) hỗ trợ Trung tâm CTC xây dựng cơ sở dữ liệu nước thải DATABASE NEDO-CTC từ năm 2003; dự án của Bộ Tài nguyên và Môi trường (2006-2007) về xây dựng định mức xả thải phục vụ Nghị định số 67/2003/NĐ-CP và Nghị định số 04/2007/NĐ-CP; Thông tư liên tịch số 106/2007/TTLT/BTC-BTNMT (sửa đổi Thông tư liên tịch 125/2003/TTLT).

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Mặc dù các cơ quan chức năng đã ban hành các chủ trương, quy hoạch và thu phí bảo vệ môi trường, song công tác quản lý tại khu vực làng nghề vẫn tồn tại các điểm nghẽn lớn: thiếu cơ sở dữ liệu định mức xả thải chi tiết cho từng loại sản phẩm làng nghề; việc kê khai phí theo Nghị định 67/2003/NĐ-CP bế tắc do thiếu dữ liệu quan trắc thường xuyên; các quy hoạch mang nặng tính định tính, chưa chỉ rõ sản lượng sản xuất công nghiệp nào là tối ưu khi đặt trong giới hạn tải lượng tiếp nhận của dòng sông. Luận án giải quyết trực tiếp khoảng trống này bằng cách: thiết lập cơ sở dữ liệu định mức thải thực nghiệm cho làng nghề, tích hợp mô hình chi phí xử lý nước thải sinh học, và xây dựng phần mềm tối ưu hóa giải bài toán phân bổ quy mô sản xuất gắn liền bảo vệ tài nguyên nước.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

• Khái niệm định mức phát thải/xả thải (emission/effluent factor): Là tải lượng hoặc khối lượng chất thải phát sinh khi sản xuất ra một đơn vị sản phẩm hoặc tiêu thụ một đơn vị nguyên/nhiên liệu. Định mức được xác định bởi 3 yếu tố cốt lõi: nguyên nhiên liệu sử dụng; loại hình và trình độ công nghệ sản xuất; thiết bị xử lý chất thải hiện có. Trong trường hợp đặc thù của công nghiệp nhỏ và vừa, định mức có thể quy đổi theo đầu nhân công lao động dựa trên mô hình IPPS của Ngân hàng Thế giới.
• Khung lý thuyết bài toán tối ưu hóa kinh tế - môi trường: Mô hình toán đa mục tiêu xác định nghiệm tối ưu là vectơ sản lượng sản xuất của các ngành nghề sao cho cực đại hóa hàm mục tiêu tổng doanh thu (đã khấu trừ chi phí đầu tư và vận hành xử lý nước thải), đồng thời thỏa mãn hệ thống bất đẳng thức ràng buộc về: giới hạn tài nguyên nước cấp, nguyên vật liệu sẵn có, nhân công lao động, và tổng tải lượng chất ô nhiễm ($TSS, BOD, COD, TN$) không vượt quá sức chịu tải của nguồn tiếp nhận.
• Quan điểm và nguyên tắc phát triển bền vững: Dựa trên Chương trình nghị sự 21 toàn cầu (Agenda 21, Rio de Janeiro 1992) và "Định hướng chiến lược phát triển bền vững ở Việt Nam" (Chương trình nghị sự 21 của Việt Nam, phê duyệt theo Quyết định số 153/2004/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ), trong đó bảo vệ môi trường nước và sử dụng bền vững tài nguyên nước là 1 trong 19 lĩnh vực ưu tiên hàng đầu.

Phương pháp nghiên cứu cụ thể

• Phương pháp thu thập và xử lý tài liệu thứ cấp: Kế thừa dữ liệu về khí tượng, thủy văn, địa chất, thổ nhưỡng từ Niên giám thống kê tỉnh Bắc Ninh; số liệu chất lượng môi trường từ Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (ĐHBK Hà Nội), Dự án Việt Nam – Canada; bộ số liệu định mức phát thải tham chiếu từ Trung tâm CTC, WHO và Ngân hàng Thế giới.
• Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: Tiến hành khảo sát quy trình công nghệ, nguyên nhiên liệu đầu vào và các điểm xả thải tại 5 làng nghề; phát phiếu điều tra dịch tễ học và thu thập số liệu sức khỏe dân cư chịu tác động ô nhiễm nước tại xã Phong Khê, thôn Đa Hội (Châu Khê), làng Đại Lâm (Tam Đa).
• Phương pháp lấy mẫu và phân tích hóa lý môi trường: Quan trắc các đợt tháng 7 và tháng 11 năm 2005, tháng 7 và tháng 11 năm 2006. Đo đạc lưu lượng dòng thải ($Q$); phân tích các thông số nhiệt độ, pH, DO, TSS, $BOD_5$, $COD$, Amoni, tổng Nitơ, tổng Photpho, kim loại nặng ($Fe, Al, Cu, Pb$), $S^{2-}$, xianua ($CN^-$) và vi sinh vật coliform (MPN/100 ml), đối chiếu theo TCVN 5945:2005 (nước thải công nghiệp), TCVN 5942-1995 (nước mặt) và TCVN 5944-1995 (nước ngầm).
• Phương pháp mô hình hóa và toán tối ưu:
  • Áp dụng mô hình tính toán chi phí đầu tư và vận hành trạm xử lý nước thải tập trung bằng phương pháp sinh học (bùn hoạt tính hiếu khí).
  • Thiết lập ma trận định mức sử dụng tài nguyên - vật tư và các hàm ràng buộc ô nhiễm.
  • Sử dụng ngôn ngữ lập trình C# để viết thuật toán giải bài toán quy hoạch tối ưu, tìm ra nghiệm tối ưu về công suất sản xuất thích hợp cho từng nhóm làng nghề ứng với các mức can thiệp phí môi trường.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Cơ sở lý luận về sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường nước khu vực làng nghề tỉnh Bắc Ninh

Chương 1 tổng hợp các tiền đề khoa học và cơ sở pháp lý định hình phương pháp luận nghiên cứu:

• Lịch sử nghiên cứu phát thải và kinh tế môi trường: Phân tích các mô hình kiểm soát ngoại ứng từ Pigou, Coase đến các khung kiểm kê phát thải quốc tế (IPCC, IPPS, DBIWW, SEEA, NAMEA). Đánh giá thực trạng tại Việt Nam khi Luật Bảo vệ Môi trường 2005 và Nghị định số 67/2003/NĐ-CP đã đi vào đời sống nhưng việc thu phí nước thải gặp bế tắc vì thiếu dữ liệu định mức thải cho làng nghề.
• Cơ sở lý thuyết về định mức phát thải nước thải: Phân tích 4 phương pháp xác định định mức thải: quan trắc trực tiếp, mô hình hóa nguồn thải, kỹ thuật đánh giá nhanh của WHO và phương pháp kết hợp. Luận án khẳng định tính khả thi của phương pháp kết hợp quan trắc thực địa với hiệu chỉnh hệ số IPPS theo quy mô nhân công và sản lượng thực tế tại Bắc Ninh.
• Cơ sở lý thuyết bài toán tối ưu hóa trong quản lý làng nghề: Phân tích sự phát triển của lý thuyết vận trù học từ phương pháp đơn hình cổ điển đến phương pháp điểm trong của Karmarkar (1983). Xác lập nguyên lý liên kết đa ngành giữa tài nguyên, công nghệ sản xuất, dòng thải và sức chịu tải của hệ sinh thái sông tiếp nhận.
• Khung lý luận phát triển bền vững làng nghề: Làm rõ 8 nguyên tắc chính của phát triển bền vững tại Việt Nam theo Chương trình nghị sự 21; phân tích thực trạng các chính sách quản lý nông thôn (Quyết định số 132/2000/QĐ-TTg, Nghị định số 66/2006/NĐ-CP, Thông tư số 116/2006/TT-BNN, Chỉ thị số 28/2007/CT-BNN). Đánh giá ưu điểm và các bất cập lớn trong quy hoạch cụm công nghiệp làng nghề (thiếu hạ tầng xử lý chất thải đồng bộ, khó huy động vốn từ các hộ gia đình, thiếu đất giãn dân).
• 4 quan điểm tiếp cận chủ đạo: Tiếp cận hệ thống, tiếp cận lãnh thổ, tiếp cận đa thời gian và tiếp cận phát triển bền vững, định hình quy trình nghiên cứu 2 bước.

Chương 2. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và một số vấn đề môi trường chính khu vực một số làng nghề Bắc Ninh

Chương 2 cung cấp bức tranh toàn diện về tự nhiên, hạ tầng kinh tế và mức độ ô nhiễm thực tế tại tỉnh Bắc Ninh và 5 làng nghề trọng điểm:

• Điều kiện tự nhiên và thủy văn: Phân tích vị trí địa lý, địa hình đồng bằng tích tụ, hệ thống mạng lưới sông ngòi (sông Đuống, sông Cầu, sông Ngũ Huyện Khê). Khí hậu nhiệt đới gió mùa qua chuỗi số liệu nhiệt độ, giờ nắng, lượng mưa các năm 2003-2006. Đặc biệt nhấn mạnh vai trò của sông Ngũ Huyện Khê là trục tiêu thoát nước tự nhiên tiếp nhận trực tiếp dòng thải đậm đặc từ các làng nghề trước khi đổ vào sông Cầu.
• Đặc điểm kinh tế - xã hội: Phân bố dân cư, cơ cấu sử dụng đất theo huyện/thị xã; tốc độ tăng trưởng GDP, số lượng cơ sở sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp phân theo thành phần kinh tế; phân loại làng nghề toàn tỉnh theo nhóm sản phẩm (chế biến nông sản thực phẩm, dệt nhuộm, tái chế kim loại, tái chế giấy, thủ công mỹ nghệ).
• Cơ sở lựa chọn 5 làng nghề tiêu biểu: Dựa trên mức độ gây ô nhiễm nước mặt nghiêm trọng, lưu lượng xả thải lớn đổ vào sông Ngũ Huyện Khê và tỷ lệ cư dân mắc bệnh cao qua điều tra sức khỏe:

Tên làng nghề	Địa bàn hành chính	Loại hình sản xuất	Đặc trưng dòng thải gây ô nhiễm
Phong Khê	TP. Bắc Ninh / H. Yên Phong	Tái chế giấy (vệ sinh, bao bì)	Lưu lượng nước thải lớn, nồng độ $TSS$, $COD$, $BOD_5$ và hóa chất tẩy trắng rất cao
Phú Lâm	Huyện Tiên Du	Tái chế giấy (giấy dó, bìa cáctông)	Xả thải trực tiếp ra kênh rạch nội đồng, $TSS$ và chất hữu cơ đậm đặc
Văn Môn	Huyện Yên Phong	Tái chế, đúc nhôm	Nước thải tuyển quặng/rửa, xỉ thải kim loại, chứa nhiều kim loại nặng và hóa chất trợ dung
Đa Hội	Phường Châu Khê, TX. Từ Sơn	Tái chế sắt thép cán kéo	Nước thải tẩy rửa axit, gỉ sắt, pH thấp, chứa ion kim loại nặng ($Fe, Al$) và cặn dầu mỡ
Đại Lâm	Xã Tam Đa, Huyện Yên Phong	Nấu rượu gạo, cồn thủ công	Nước thải chứa hàm lượng hợp chất hữu cơ cực cao ($BOD, COD$), chất thải bã rượu

• Kết quả quan trắc chất lượng nước: Dữ liệu phân tích nước sông Ngũ Huyện Khê và các điểm xả thải làng nghề trong các năm 2005-2006 cho thấy hầu hết các thông số $BOD_5$, $COD$, $TSS$, tổng Nitơ đều vượt Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5945:2005 cột B và TCVN 5942-1995) từ nhiều lần đến hàng chục lần. Dòng sông Ngũ Huyện Khê bị suy thoái sinh học nghiêm trọng, hàm lượng oxy hòa tan ($DO$) tại nhiều đoạn tiệm cận 0 mg/l.
• Điều tra sức khỏe cộng đồng: Số liệu điều tra dịch tễ tại các làng nghề Phong Khê, Đa Hội, Đại Lâm khẳng định sự gia tăng đột biến của các bệnh đường tiêu hóa, bệnh da liễu, mắt và các bệnh hô hấp do tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nguồn nước bị nhiễm độc.

Chương 3. Ứng dụng bài toán tối ưu phục vụ việc sử dụng hợp lý tài nguyên nước và định hướng phát triển bền vững khu vực làng nghề tỉnh Bắc Ninh và các giải pháp

Chương 3 là phần thực nghiệm mô hình toán và kiến nghị chính sách giải quyết bài toán cốt lõi của luận án:

• Xây dựng cơ sở dữ liệu cho bài toán tối ưu: Tổng hợp điều kiện thực tế của hệ thống IPPS thế giới và khả năng chuẩn hóa tại Việt Nam. Thiết lập thông tin tiêu thụ nguyên nhiên liệu, vật tư và định mức xả thải ($m^3$ nước thải, kg $TSS$, kg $BOD$, kg $COD$, kg $TN$ trên một tấn sản phẩm) cho 3 loại hình sản xuất của 5 làng nghề.

• Mô hình tính toán kinh tế công trình xử lý nước thải: Xây dựng hàm toán học ước tính vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành thường xuyên đối với hệ thống xử lý nước thải tập trung ứng dụng công nghệ sinh học bùn hoạt tính hiếu khí. Kết quả đối chiếu giữa giá trị thực tế của một số trạm xử lý với giá trị mô phỏng tính toán khẳng định độ tin cậy của thuật toán.

• Thiết lập và giải bài toán quy hoạch tối ưu:

  • Hàm mục tiêu: Tối đa hóa tổng doanh thu toàn vùng sau khi trừ chi phí xử lý chất thải đạt chuẩn.
  • Hệ thống ràng buộc: Giới hạn quỹ tài nguyên nước ngầm và nước mặt có thể khai thác; công suất cung cấp nguyên liệu; dung lượng lao động địa phương; và tải lượng ô nhiễm xả ra không được vượt quá khả năng tự làm sạch của sông Ngũ Huyện Khê.
  • Lập trình giải toán: Sử dụng thuật toán quy hoạch toán học viết trên nền ngôn ngữ C#.

• Kết quả mô phỏng các phương án sản xuất: Thiết lập các kịch bản phát triển tương ứng với các hệ số tính phí môi trường khác nhau. Mô hình chỉ rõ: khi áp dụng công cụ phí môi trường nghiêm ngặt, quy mô sản xuất của ngành tái chế giấy và nấu rượu phải được kiểm soát ở mức sản lượng tối ưu để bảo đảm lợi nhuận ròng không bị triệt tiêu bởi chi phí vận hành xử lý nước thải đậm đặc. Ngược lại, ngành cơ khí - tái chế sắt thép và đúc nhôm có hệ số phát sinh nước thải hữu cơ thấp hơn có thể duy trì mức tăng trưởng cao hơn nếu đầu tư hệ thống trung hòa axit và tách kim loại nặng đạt chuẩn.

• Hệ thống giải pháp đề xuất:

  • Giải pháp chính sách: Hoàn thiện quy chế quản lý môi trường đặc thù cho làng nghề; minh bạch hóa cơ chế thu nộp và sử dụng quỹ phí bảo vệ môi trường theo Nghị định số 04/2007/NĐ-CP; tăng cường năng lực thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường và giám sát xả thải của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh; ban hành chính sách ưu đãi tín dụng cho các cơ sở đầu tư thiết bị xử lý nước thải.
  • Giải pháp kỹ thuật và tổ chức không gian: Xây dựng sơ đồ phân vùng không gian bảo vệ môi trường cho từng làng nghề (Đại Lâm, Phú Lâm, Phong Khê, Đa Hội, Văn Môn); quy hoạch di dời các công đoạn phát sinh ô nhiễm nặng ra cụm công nghiệp tập trung; áp dụng quy trình sản xuất sạch hơn, thu hồi bã thải nấu rượu làm thức ăn chăn nuôi, tái tuần hoàn nước thải sản xuất giấy và trung hòa tái sinh dòng thải axit tại các cơ sở cán kéo sắt thép.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

1. Xác lập phương pháp luận mới trong lập quy hoạch phát triển và tổ chức sản xuất làng nghề theo hướng phát triển bền vững: Luận án đã lượng hóa mối quan hệ hữu cơ giữa cường độ sản xuất kinh tế, mức tiêu hao tài nguyên nước - vật tư và khối lượng phát thải chất ô nhiễm.
2. Ứng dụng bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu vào quản lý môi trường làng nghề: Lần đầu tiên phương pháp luận mô hình toán tối ưu (giải bằng ngôn ngữ lập trình C#) được vận dụng cụ thể cho khu vực nông thôn làng nghề Việt Nam để giải quyết đồng thời bài toán kinh tế (tăng trưởng GDP, tối ưu doanh thu) và bài toán sinh thái (sức chịu tải môi trường nước, định mức thải cho phép).
3. Đóng góp phương pháp tiếp cận hệ thống: Kết hợp hiệu quả giữa cơ sở dữ liệu định mức thải quốc tế (IPPS, WHO) với việc chuẩn hóa, hiệu chỉnh bằng các dữ liệu khảo sát thực nghiệm tại địa bàn nông thôn đồng bằng sông Hồng.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

1. Phản ánh trung thực và toàn diện hiện trạng tài nguyên và chất lượng nước: Luận án cung cấp bộ dữ liệu quan trắc hóa lý đa thời gian (2005-2006) tại 5 làng nghề lớn và lưu vực sông Ngũ Huyện Khê; làm rõ sự phân hóa ô nhiễm đặc trưng giữa các nhóm làng nghề chế biến lương thực, tái chế giấy và tái chế kim loại.
2. Thiết lập cơ sở dữ liệu định mức xả thải phục vụ quản lý: Bộ định mức phát thải nước thải ($Q, TSS, BOD, COD, TN$) cho từng nhóm làng nghề tại Bắc Ninh là công cụ định lượng hỗ trợ các cơ quan quản lý (Sở Tài nguyên và Môi trường, Ủy ban nhân dân các huyện/thị xã) trong việc thẩm định tờ khai nộp phí bảo vệ môi trường theo Nghị định số 67/2003/NĐ-CP và Nghị định số 04/2007/NĐ-CP.
3. Đề xuất các giải pháp khả thi gắn với không gian lãnh thổ: Luận án đã xây dựng các bản đồ, sơ đồ định hướng tổ chức không gian bảo vệ môi trường riêng biệt cho từng làng nghề (Đại Lâm, Phú Lâm, Phong Khê, Đa Hội, Văn Môn) và xác định cơ cấu sản xuất tối ưu tương ứng với từng mức áp dụng chi phí môi trường.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế của đề tài:
  • Phạm vi nghiên cứu của mô hình lượng hóa mới tập trung chuyên sâu vào môi trường nước và một số thông số ô nhiễm chính ($TSS, BOD, COD, TN$), chưa tích hợp đồng thời các mô hình phát tán chất ô nhiễm không khí, chất thải rắn và tiếng ồn vào hệ thống hàm ràng buộc của bài toán tối ưu.
  • Cơ sở dữ liệu định mức phát thải một phần vẫn phải dựa trên việc tham chiếu và hiệu chỉnh từ nguồn dữ liệu IPPS của Ngân hàng Thế giới và tài liệu của WHO do điều kiện điều tra quan trắc thực tế định kỳ tại các cơ sở làng nghề còn gặp nhiều khó khăn, hạn chế về nguồn lực.
  • Các thông số ràng buộc về sức chịu tải môi trường của sông Ngũ Huyện Khê chủ yếu xem xét trên các lát cắt thời gian quan trắc thực địa năm 2005-2006, chưa bao quát đầy đủ sự biến động dòng chảy theo chu kỳ thủy văn nhiều năm.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Tiếp tục mở rộng khảo sát, lấy mẫu phân tích thực nghiệm để xây dựng bộ định mức xả thải chuẩn quốc gia cho nhiều nhóm ngành nghề nông thôn khác.
  • Phát triển phần mềm tối ưu hóa tích hợp mô hình lan truyền chất ô nhiễm trong không gian dòng sông (kết nối GIS với thuật toán tối ưu C#) phục vụ việc điều hành và cấp phép xả thải động theo mùa cho các lưu vực sông liên tỉnh.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho các đối tượng và lĩnh vực sau:

• Đối với cơ quan quản lý nhà nước: Cung cấp cơ sở khoa học cho Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh, Sở Công Thương, Ban Quản lý các Khu công nghiệp/Cụm công nghiệp làng nghề và Ủy ban Bảo vệ môi trường lưu vực sông Cầu trong việc thẩm định quy hoạch công nghiệp, lập kế hoạch bảo vệ môi trường, kiểm soát cấp phép khai thác nước ngầm và thu phí bảo vệ môi trường nước thải.
• Đối với các nhà hoạch định chính sách kinh tế - xã hội: Cung cấp phương pháp luận lượng hóa tác động môi trường để ra quyết định ưu tiên phát triển nhóm ngành nghề nào, ở mức quy mô sản xuất nào nhằm đảm bảo hài hòa giữa tăng trưởng kinh tế địa phương và bảo tồn sinh thái.
• Đối với giới nghiên cứu và giảng dạy: Tài liệu chuyên khảo hữu ích cho cán bộ nghiên cứu, nghiên cứu sinh và học viên cao học thuộc các chuyên ngành Quản lý tài nguyên môi trường, Địa lý môi trường, Kinh tế môi trường, Kỹ thuật môi trường và Toán ứng dụng trong việc tham khảo phương pháp thiết lập ma trận định mức thải và kỹ thuật giải bài toán quy hoạch tối ưu bằng phần mềm tự lập trình.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án lựa chọn những làng nghề cụ thể nào tại tỉnh Bắc Ninh để nghiên cứu và dựa trên các tiêu chí nào?
Luận án lựa chọn 5 làng nghề thuộc 3 nhóm loại hình sản xuất: làng nghề tái chế giấy Phong Khê (thị xã Bắc Ninh/huyện Yên Phong) và Phú Lâm (huyện Tiên Du); làng nghề đúc nhôm Văn Môn (huyện Yên Phong); làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội (thị xã Từ Sơn); và làng nghề nấu rượu Đại Lâm (huyện Yên Phong). Tiêu chí lựa chọn dựa trên mức độ gây ô nhiễm nước thải nghiêm trọng, vị trí địa lý xả thải trực tiếp vào trục sông tiêu thoát Ngũ Huyện Khê (gây ảnh hưởng gián tiếp đến sông Cầu), và địa bàn có tỷ lệ dân cư mắc các bệnh liên quan đến ô nhiễm nguồn nước ở mức cao.

2. Các thông số ô nhiễm nước thải chính nào được đưa vào mô hình định mức thải và bài toán tối ưu?
Các thông số cốt lõi được lựa chọn lượng hóa bao gồm: lưu lượng dòng xả ($Q$), tổng chất rắn lơ lửng ($TSS$), nhu cầu oxy sinh hóa ($BOD$), nhu cầu oxy hóa học ($COD$) và tổng Nitơ ($TN$). Đây là các thông số đặc trưng cho ô nhiễm hữu cơ và cặn lơ lửng phát sinh từ quá trình ngâm nấu bột giấy, xả bã rượu và dung dịch rửa công nghiệp, phù hợp với hệ thống dữ liệu IPPS của Ngân hàng Thế giới và Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945:2005.

3. Công cụ toán học và ngôn ngữ lập trình nào được tác giả sử dụng để giải bài toán quy hoạch tối ưu?
Tác giả đã ứng dụng lý thuyết quy hoạch tối ưu đa mục tiêu (kế thừa các nguyên lý điểm trong) và tự xây dựng phần mềm tính toán bằng ngôn ngữ lập trình C#. Chương trình này cho phép nhập ma trận dữ liệu định mức sử dụng tài nguyên, thông số dòng thải và chi phí xử lý nước thải để tự động tìm ra nghiệm tối ưu về sản lượng sản xuất của từng ngành nghề.

4. Mô hình xử lý nước thải nào được lựa chọn để tính toán hàm chi phí trong luận án?
Tác giả sử dụng mô hình tính toán giá thành đầu tư xây dựng và chi phí vận hành thường xuyên của trạm xử lý nước thải tập trung ứng dụng phương pháp sinh học (công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí). Chi phí này được đưa vào mô hình toán học như một hàm trừ lùi trực tiếp vào doanh thu sản xuất của các làng nghề khi nâng cao mức độ can thiệp quản lý môi trường.

5. Điểm cốt lõi trong giải pháp điều chỉnh sản xuất theo kết quả giải bài toán tối ưu là gì?
Kết quả tối ưu hóa chứng minh rằng khi chính quyền can thiệp thu phí môi trường đầy đủ, các làng nghề có dòng thải hữu cơ đậm đặc và lưu lượng lớn (như tái chế giấy và nấu rượu) phải kiểm soát quy mô sản lượng ở ngưỡng cân bằng sinh thái để tránh chi phí xử lý vượt quá doanh thu; đồng thời toàn bộ hoạt động sản xuất phải chuyển dịch vào các cụm công nghiệp tập trung có hạ tầng tách dòng và tái tuần hoàn nước thải.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Phạm Thị Tố Oanh đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu xác lập cơ sở khoa học về tài nguyên và môi trường nước cho các làng nghề trọng điểm tỉnh Bắc Ninh thông qua cách tiếp cận liên ngành giữa địa lý môi trường, kinh tế tài nguyên và mô hình hóa toán học. Bằng việc xây dựng bộ định mức xả thải thực nghiệm kết hợp với giải thuật tối ưu hóa đa mục tiêu lập trình trên nền tảng C#, công trình đã cung cấp công cụ định lượng rõ ràng giúp giải quyết bài toán mâu thuẫn giữa gia tăng giá trị sản xuất công nghiệp nông thôn và bảo tồn năng lực chịu tải của nguồn nước lưu vực sông Ngũ Huyện Khê. Các kết quả nghiên cứu, hệ thống sơ đồ tổ chức không gian môi trường và giải pháp chính sách đề xuất có giá trị thực tiễn trực tiếp đối với công tác quy hoạch phát triển bền vững làng nghề tại Bắc Ninh và vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ TỐ OANH XÁC LẬP CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC PHỤC VỤ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG MỘT SỐ LÀNG NGHỀ TỈNH BẮC NINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ Hµ Néi, 2009 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] §¹i häc quèc gia hµ néi tr-êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn Ph¹m ThÞ Tè Oanh X¸c lËp c¬ së khoa häc vÒ tµi nguyªn vµ m«i tr-êng n-íc phôc vô ®Þnh h-íng ph¸t triÓn bÒn v÷ng mét sè lµng nghÒ tØnh B¾c Ninh Chuyªn ngµnh: Sö dông vµ b¶o vÖ tµi nguyªn m«i tr-êng M· sè: 62 85 15 01 LuËn ¸n tiÕn sÜ ®Þa lý Ng-êi h-íng dÉn khoa häc: 1. Tr-¬ng Quang H¶i 2. NguyÔn Xu©n Nguyªn LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Môc lôc Trang Danh môc ch÷ viÕt t¾t i Formatted: French (France) Danh môc c¸c b¶ng trong luËn ¸n iii Danh môc c¸c h×nh trong luËn ¸n v Danh môc c¸c s¬ ®å trong luËn ¸n vi Më ®Çu 1 TÝnh cÊp thiÕt cña luËn ¸n 1 Môc tiªu vµ nhiÖm vô cña luËn ¸n 1 Ph¹m vi nghiªn cøu 2 Nh÷ng ®iÓm míi cña luËn ¸n 3 Nh÷ng luËn ®iÓm b¶o vÖ 3 ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn 4 CÊu tróc cña luËn ¸n 4 Ch-¬ng 1. C¬ së lý luËn vÒ sö dông hîp lý tµi nguyªn vµ 5 b¶o vÖ m«i tr-êng n-íc khu vùc lµng nghÒ tØnh b¾c ninh 1.

LÞch sö nghiªn cøu c¸c vÊn ®Ò liªn quan 5 1. Nghiªn cøu, sö dông ®Þnh møc x¶ th¶i tÝnh to¸n l-îng th¶i vµ chi phÝ m«i 5 tr-êng 1. HÖ thèng th«ng tin d÷ liÖu phôc vô ®Þnh h-íng ph¸t triÓn bÒn v÷ng lµng 15 nghÒ cña tØnh B¾c Ninh 1. øng dông bµi to¸n tèi -u 18 1.

C¬ së khoa häc vµ thùc tiÔn phôc vô ®Þnh h-íng ph¸t triÓn bÒn v÷ng lµng 21 nghÒ 1. §Þnh møc x¶ th¶i c¸c chÊt g©y « nhiÔm n-íc th¶i 21 1. C¬ së lý thuyÕt cña viÖc x©y dùng bµi to¸n tèi -u phôc vô viÖc sö dông hîp 23 lý tµi nguyªn vµ b¶o vÖ m«i tr-êng n-íc khu vùc lµng nghÒ 1. Ph¸t triÓn bÒn v÷ng lµng nghÒ 28 1.

Quan ®iÓm vµ ph-¬ng ph¸p nghiªn cøu 35 1. C¸c quan ®iÓm vµ tiÕp cËn nghiªn cøu 35 1. Quy tr×nh nghiªn cøu 38 1. Ph-¬ng ph¸p nghiªn cøu 39 KÕt luËn ch-¬ng 1 41 Ch-¬ng 2.

§iÒu kiÖn tù nhiªn, kinh tÕ x· héi vµ mét sè 42 vÊn ®Ò m«i tr-êng chÝnh khu vùc mét sè lµng nghÒ B¾c Ninh 2. §iÒu kiÖn tù nhiªn 42 2. VÒ vÞ trÝ ®Þa lý vµ ph¹m vi ranh giíi tØnh 42 2. VÒ ®Þa h×nh - ®Þa chÊt 42 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

§Æc ®iÓm thæ nh-ìng vµ hiÖn tr¹ng sö dông ®Êt 43 2. §Æc ®iÓm khÝ hËu 44 2. §iÒu kiÖn kinh tÕ x· héi 53 2. HiÖn tr¹ng s¶n xuÊt vµ m«i tr-êng n-íc khu vùc lµng nghÒ B¾c Ninh 56 2.

§Æc ®iÓm chung cña c¸c lµng nghÒ tØnh B¾c Ninh 56 2. C¬ së lùa chän c¸c lµng nghÒ nghiªn cøu 59 2. HiÖn tr¹ng m«i tr-êng n-íc l-u vùc s«ng Ngò HuyÖn Khª vµ khu vùc lµng 64 nghÒ nghiªn cøu 2. HiÖn tr¹ng s¶n xuÊt vµ m«i tr-êng khu vùc lµng nghÒ nghiªn cøu 69 KÕt luËn ch-¬ng II 91 Ch-¬ng 3.

øng dông bµi to¸n tèi -u phôc vô viÖc sö dông 92 hîp lý tµi nguyªn n-íc vµ ®Þnh h-íng ph¸t triÓn bÒn v÷ng khu vùc lµng nghÒ tØnh b¾c ninh vµ c¸c gi¶i ph¸p 3. øng dông gi¶i bµi to¸n 92 3. Nguyªn lý chung vÒ x©y dùng bµi to¸n tèi -u g¾n víi ph¸t triÓn bÒn v÷ng 92 3. X©y dùng c¬ së d÷ liÖu cho bµi to¸n tèi -u 95 3.

ThuËt to¸n vµ gi¶i bµi to¸n 99 3. M« h×nh tÝnh to¸n gi¸ thµnh ®Çu t- vµ vËn hµnh xö lý n-íc th¶i b»ng 107 ph-¬ng ph¸p sinh häc 3. øng dông bµi to¸n phôc vô ®Þnh h-íng ph¸t triÓn s¶n xuÊt g¾n víi b¶o 114 vÖ tµi nguyªn vµ m«i tr-êng n-íc cho khu vùc lµng nghÒ thuéc tØnh B¾c Ninh 3. Bµi to¸n tèi -u kÕ ho¹ch s¶n xuÊt 114 3.

§Þnh h-íng ph¸t triÓn s¶n xuÊt vµ b¶o vÖ m«i tr-êng n-íc 119 3. §Ò xuÊt gi¶i ph¸p hç trî ®Þnh h-íng ph¸t triÓn bÒn v÷ng 124 3. C¸c gi¶i ph¸p vÒ mÆt chÝnh s¸ch 124 3. C¸c gi¶i ph¸p vÒ mÆt kü thuËt 134 KÕt luËn ch-¬ng III 135 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 136 Danh môc c«ng tr×nh khoa häc cña t¸c gi¶ liªn quan 139 ®Õn luËn ¸n Tµi liÖu tham kh¶o 140 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Danh môc ch÷ viÕt t¾t BOD : Nhu cÇu oxy sinh hãa (biological oxygen demand) Bé NN&PTNT : Bé N«ng nghiÖp vµ Ph¸t triÓn n«ng th«n BTC : Bé Tµi chÝnh BTNMT : Bé Tµi nguyªn vµ M«i tr-êng CN- : Xianua COD : Nhu cÇu oxy hãa häc (chemical oxygen demand) CP : ChÝnh phñ CT-BNN : ChØ thÞ Bé N«ng nghiÖp CTC : Trung t©m t- vÊn vµ chuyÓn giao c«ng nghÖ vÖ sinh m«i tr-êng DBIWW : HÖ thèng dù b¸o « nhiÔm c«ng nghiÖp DO : Oxy hßa tan (Dissolved oxygen) §HQG : §¹i häc Quèc gia §TM : §¸nh gi¸ t¸c ®éng m«i tr-êng EPA : H¹ch to¸n m«i tr-êng GDP : Tæng thu nhËp quèc d©n HTX : Hîp t¸c x· IPPC : Ban liªn chÝnh phñ vÒ biÕn ®æi khÝ hËu (Intergovermental Protection of Climate Change) IPPS : HÖ thèng th«ng tin kiÓm so¸t « nhiÔm c«ng nghiÖp (Industrial Pollution System) JICA : C¬ quan hîp t¸c quèc tÕ NhËt B¶n KHCN&MT : Khoa häc C«ng nghÖ vµ M«i tr-êng KHKT : Khoa häc kü thuËt KPH : Kh«ng ph¸t hiÖn M : T¸c ®éng m¹nh MPN/100 ml : §¬n vÞ tÝnh cña chi tiªu vi sinh vËt coliform NAEI : KiÓm kª ph¸t th¶i kh«ng khÝ quèc gia N§ : NghÞ ®Þnh OCED : Tæ chøc ph¸t triÓn vµ hîp t¸c quèc tÕ OECD : Trung t©m nghiªn cøu ph¸t triÓn cña tæ chøc hîp t¸c quèc tÕ vµ ph¸t triÓn Q : L-u l-îng n-íc th¶i Q§-TTg : QuyÕt ®Þnh – Thñ t-íng RM : T¸c ®éng rÊt m¹nh S2- : Sunfua SH : Sinh häc SP : S¶n phÈm 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] SS : ChÊt r¾n l¬ löng (suspended solid) TCCP : Tiªu chuÈn cho phÐp TCVN : Tiªu chuÈn ViÖt Nam TN : Tæng nit¬ (total nitrogen) TN&MT : Tµi nguyªn vµ m«i tr-êng TNHH : Tr¸ch nhiÖm h÷u h¹n TS : Tæng sè TSS: : Tæng chÊt r¾n l¬ löng TTLT : Th«ng t- liªn tÞch TX : ThÞ x· UBND : Uû ban nh©n d©n Formatted: English (United States) UNEP : Ch-¬ng tr×nh m«i tr-êng Liªn hiÖp quèc VMO : Tæ chøc khÝ t-îng thñy v¨n thÕ giíi VN§ : ViÖt nam ®ång WB : Ng©n hµng thÕ giíi WECD : Uû ban thÕ giíi vÒ m«i tr-êng vµ ph¸t triÓn WHO : Tæ chøc y tÕ thÕ giíi ∑N : Tæng nit¬ (total nitrogen) XN : XÝ nghiÖp ∑P : Tæng photpho (total phosphorus) 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Danh môc c¸c b¶ng trong luËn ¸n Tªn vµ néi dung b¶ng Tran Stt g 1 B¶ng 2.

Sù ph©n bæ diÖn tÝch ®Êt c¸c lo¹i 44 2 B¶ng 2. NhiÖt ®é kh«ng khÝ trung b×nh, sè giê n¾ng, l-îng m-a, ®é Èm 45 3 B¶ng 2. Nh÷ng con s«ng chÝnh ch¶y qua tØnh B¾c Ninh 47 4 B¶ng 2. §Æc ®iÓm kinh tÕ x· héi c¸c tØnh trong l-u vùc s«ng CÇu 49 5 B¶ng 2.

Ph©n bè ®Êt tù nhiªn, d©n c- theo ®¬n vÞ hµnh chÝnh tØnh B¾c Ninh 53 6 B¶ng 2. DiÖn tÝch ®Êt c¸c lo¹i ph©n theo thÞ x·, huyÖn 54 7 B¶ng 2. D©n sè khu vùc thµnh thÞ vµ n«ng th«n 54 8 B¶ng 2. Sè c¬ së vµ s¶n xuÊt c«ng nghiÖp ph©n theo lo¹i h×nh kinh tÕ 55 9 B¶ng 2.

Tæng s¶n phÈm trong tØnh (GDP) ph©n theo khu vùc kinh tÕ 56 10 B¶ng 2. Ph©n lo¹i lµng nghÒ theo s¶n phÈm ë B¾c Ninh 60 11 B¶ng 2. Ph©n lo¹i t¸c ®éng cña c¸c lo¹i lµng nghÒ tíi m«i tr-êng 61 B¶ng 2. Sè liÖu ®iÒu tra søc kháe ng-êi d©n lµng nghÒ t¸i chÕ giÊy Phong 12 62 Khª 13 B¶ng 2.

Sè liÖu ®iÒu tra søc kháe ng-êi d©n lµng nghÒ t¸i chÕ s¾t thÐp §a Héi 63 14 B¶ng 2. Sè liÖu ®iÒu tra søc kháe ng-êi d©n lµng nghÒ nÊu r-îu §¹i L©m 63 B¶ng 2. KÕt qu¶ ph©n tÝch chÊt l-îng n-íc s«ng Ngò HuyÖn 15 65 Khª (7/2005) 16 B¶ng 2. KÕt qu¶ ph©n tÝch chÊt l-îng n-íc s«ng Ngò HuyÖn Khª (11/2005) 66 19 B¶ng 2.

KÕt qu¶ quan tr¾c n-íc th¶i c¸c lµng nghÒ th¸ng 7 n¨m 2006 67 20 B¶ng 2. KÕt qu¶ quan tr¾c n-íc th¶i c¸c lµng nghÒ th¸ng 11 n¨m 2006 67 B¶ng 2. KÕt qu¶ ph©n tÝch chÊt l-îng m«i tr-êng n-íc lµng nghÒ nÊu r-îu 21 71 §¹i L©m 22 B¶ng 2. §Æc tr-ng s¶n xuÊt cña hai lµng nghÒ t¸i sinh giÊy Phó L©m vµ 74 Phong Khª 23 B¶ng 2.

Nhu cÇu nguyªn, nhiªn liÖu sö dông t¹i lµng nghÒ Phó L©m vµ 78 Phong Khª B¶ng 2. KÕt qu¶ ph©n tÝch chÊt l-îng m«i tr-êng n-íc lµng nghÒ t¸i chÕ giÊy 24 81 Phó L©m B¶ng 2. KÕt qu¶ ph©n tÝch chÊt l-îng m«i tr-êng n-íc lµng nghÒ t¸i chÕ giÊy 25 82 Phong Khª 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nhu cÇu sö dông nguyªn liÖu t¹i lµng nghÒ t¸i chÕ s¾t thÐp §a Héi 84 Formatted: Indent: First line: 0" 27 B¶ng 2.

C¸c lo¹i s¶n phÈm cña lµng nghÒ t¸i chÕ s¾t thÐp §a Héi 85 Formatted: Indent: First line: 0" 28 B¶ng 2. Nhu cÇu sö dông nhiªn liÖu t¹i lµng nghÒ t¸i chÕ s¾t thÐp §a Héi 85 B¶ng 2. KÕt qu¶ ph©n tÝch chÊt l-îng m«i tr-êng n-íc lµng nghÒ t¸i chÕ s¾t 29 87 thÐp §a Héi B¶ng 2. Mét sè ®Æc tr-ng vÒ hiÖn tr¹ng s¶n xuÊt cña lµng nghÒ ®óc nh«m 30 88 V¨n M«n B¶ng 2.

KÕt qu¶ ph©n tÝch chÊt l-îng m«i tr-êng n-íc lµng nghÒ ®óc nh«m 31 90 V¨n M«n 32 B¶ng 3. C¸c ®iÒu kiÖn thùc tÕ vÒ c¬ së d÷ liÖu IPPS trªn thÕ giíi vµ ViÖt Nam 93 B¶ng 3. C¸c chØ tiªu hãa lý cña n-íc th¶i lµng nghÒ, n-íc th¶i c«ng nghiÖp vµ 33 th«ng sè ®Çu t- c¸c tr¹m xö lý n-íc th¶i b»ng ph-¬ng ph¸p sinh häc (bïn ho¹t 110 tÝnh) 34 B¶ng 3. So s¸nh c¸c gi¸ trÞ thùc tÕ vµ c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n b»ng m« h×nh 112 B¶ng 3.

Th«ng tin vÒ sö dông nguyªn liÖu vµ vËt t- trong s¶n xuÊt cña c¸c lo¹i 35 116 h×nh lµng nghÒ nghiªn cøu 36 B¶ng 3. L-îng x¶ th¶i « nhiÔm theo ®Þnh møc cña lµng nghÒ 116 B¶ng 3. Ma trËn ®Þnh møc sö dông tµi nguyªn-vËt t- vµ giíi h¹n sö dông ë c¸c 37 117 lµng nghÒ nghiªn cøu 38 B¶ng 3. Ph-¬ng ¸n s¶n xuÊt g¾n víi hÖ sè tÝnh phÝ m«i tr-êng 122 B¶ng 3.

Doanh thu vµ l-îng n-íc th¶i thùc tÕ g¾n víi chi phÝ b¶o vÖ m«i 39 123 tr-êng B¶ng phô lôc 1a.