Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm nước mặt đang là vấn đề nghiêm trọng tại các đô thị lớn, đặc biệt là Hà Nội, nơi có tổng lượng nước thải chưa qua xử lý lên đến khoảng 670.000 m³/ngày đêm, chiếm 93% tổng lượng nước thải. Quận Hoàng Mai, một trong những quận nội thành phát triển nhanh của Hà Nội, có hệ thống sông, hồ đa dạng như sông Tô Lịch, sông Sét, sông Lừ, sông Kim Ngưu và nhiều hồ lớn nhỏ như hồ Linh Đàm, hồ Định Công, hồ Yên Sở. Sự phát triển kinh tế - xã hội mạnh mẽ đã tạo áp lực lớn lên chất lượng nguồn nước mặt tại đây. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá chất lượng nước mặt quận Hoàng Mai giai đoạn 2016-2017 bằng chỉ số chất lượng nước (WQI), xác định nguyên nhân ô nhiễm và đề xuất giải pháp cải thiện. Nghiên cứu có phạm vi không gian tại quận Hoàng Mai, thời gian từ tháng 8/2016 đến tháng 7/2017, tập trung vào các sông, hồ chính. Kết quả đánh giá chất lượng nước mặt sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho công tác quản lý tài nguyên nước, góp phần nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường và phát triển bền vững tại khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các khái niệm và quy định pháp luật về môi trường và tài nguyên nước, bao gồm Luật Bảo vệ môi trường 2014, Luật Tài nguyên nước 2012 và các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (QCVN 08-MT:2015/BTNMT). Khái niệm môi trường được hiểu là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo ảnh hưởng đến sự tồn tại của con người và sinh vật. Tài nguyên nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất, chịu tác động bởi các hoạt động sinh hoạt, công nghiệp và đô thị hóa. Chỉ số chất lượng nước (WQI) là chỉ số tổng hợp các thông số lý - hóa - sinh nhằm đánh giá tổng quát chất lượng nước, được biểu diễn trên thang điểm từ 0 đến 100, giúp đơn giản hóa thông tin và dễ dàng truyền đạt cho các đối tượng quản lý và cộng đồng.

Các khái niệm chính bao gồm:

  • Nhu cầu ôxy sinh học (BOD5) và nhu cầu ôxy hóa học (COD) phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ.
  • Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) biểu thị lượng vật chất rắn trong nước.
  • Oxy hòa tan (DO) là chỉ tiêu quan trọng cho sự sống của vi sinh vật.
  • Các ion NH4+, PO43- và tổng Coliforms là chỉ tiêu sinh học và hóa học quan trọng đánh giá ô nhiễm nước.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp lấy mẫu thực địa và phân tích phòng thí nghiệm với tổng cộng 60 mẫu nước mặt lấy tại 5 sông chính và 10 hồ, ao trên địa bàn quận Hoàng Mai trong hai mùa: mùa khô (tháng 10/2016) và mùa mưa (tháng 5/2017). Phương pháp lấy mẫu tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663 và TCVN 5994, đảm bảo độ chính xác và tính đại diện. Các thông số phân tích gồm nhiệt độ, pH, DO, COD, BOD5, TSS, NH4+, PO43-, tổng Coliforms.

Chỉ số WQI được tính toán theo hướng dẫn của Tổng cục Môi trường Việt Nam (Quyết định số 879/QĐ-TCMT, 2011), sử dụng công thức toán học tổng hợp các chỉ số phụ (WQISI) của từng thông số, sau đó so sánh với bảng đánh giá chất lượng nước để phân loại mức độ ô nhiễm. Phương pháp phân tích số liệu bao gồm thống kê mô tả, so sánh giữa các điểm lấy mẫu và thời gian, biểu diễn dữ liệu bằng bảng và đồ họa. Ngoài ra, phương pháp điều tra phỏng vấn 100 hộ dân trên địa bàn được thực hiện để thu thập ý kiến về chất lượng nước mặt và tác động đến cuộc sống.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng nước sông:
  • Giá trị pH dao động từ 6,8 đến 7,5, nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015.
  • Giá trị DO tại sông Tô Lịch, Sét, Kim Ngưu thấp, dao động từ 0,41 đến 1,65 mg/l, không đạt tiêu chuẩn ≥2 mg/l. Trong khi đó, sông Lừ và sông Hồng có DO từ 2,1 đến 3,6 mg/l, đạt chuẩn.
  • Hàm lượng TSS tại sông Tô Lịch và Kim Ngưu vượt mức cho phép từ 1,16 đến 1,73 lần, đặc biệt vào mùa mưa.
  • COD và BOD5 đều vượt tiêu chuẩn nghiêm trọng, ví dụ COD sông Kim Ngưu lên đến 212 mg/l, cao gấp 4,24 lần tiêu chuẩn; BOD5 sông Tô Lịch đạt 101 mg/l, cao gấp 4,04 lần tiêu chuẩn.
  • NH4+ vượt tiêu chuẩn từ 8,1 đến 16,7 lần, cao nhất tại sông Tô Lịch.
  • PO43- vượt tiêu chuẩn từ 1,8 đến 5,6 lần, đặc biệt tại sông Tô Lịch và Sét.
  • Tổng Coliforms rất cao, ví dụ tại sông Tô Lịch lên đến 481.200 MPN/100ml, gấp nhiều lần tiêu chuẩn.
  1. Chất lượng nước hồ, ao:
  • pH ổn định trong giới hạn cho phép (6,5-8,5).
  • DO thấp, dao động từ 1,55 đến 3,4 mg/l, không đạt tiêu chuẩn ≥4 mg/l.
  • BOD5 cao vượt tiêu chuẩn, phản ánh ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng.
  • Các chỉ số ô nhiễm khác cũng vượt mức cho phép, cho thấy hồ, ao bị ô nhiễm do nguồn thải sinh hoạt và công nghiệp.
  1. Diễn biến theo mùa:
  • Mùa mưa (tháng 5/2017) có giá trị DO cao hơn mùa khô, do nước mưa làm loãng và khuấy đảo các chất ô nhiễm. Tuy nhiên, các chỉ số ô nhiễm như COD, BOD5, NH4+ vẫn vượt mức nghiêm trọng.
  • Mùa khô (tháng 10/2016) thường có nồng độ ô nhiễm cao hơn do ít nước chảy và khả năng pha loãng thấp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước mặt tại quận Hoàng Mai là do lượng lớn nước thải sinh hoạt, công nghiệp và bệnh viện chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt chuẩn xả trực tiếp vào các sông, hồ. Hệ thống thoát nước hiện tại chưa đáp ứng được nhu cầu, với mật độ cống thấp (62m/ha) và nhiều tuyến cống xuống cấp, gây khó khăn trong việc tiêu thoát nước và xử lý ô nhiễm. Các chỉ số ô nhiễm cao như COD, BOD5, NH4+ và tổng Coliforms phản ánh sự tồn tại của các chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh và các chất dinh dưỡng làm tăng hiện tượng phú dưỡng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái thủy sinh và sức khỏe cộng đồng.

So sánh với các nghiên cứu trước đây tại Hà Nội và các đô thị lớn cho thấy mức độ ô nhiễm tại Hoàng Mai tương đương hoặc cao hơn, đặc biệt ở các sông Tô Lịch và Kim Ngưu. Việc sử dụng chỉ số WQI giúp tổng hợp và truyền đạt thông tin chất lượng nước một cách dễ hiểu, hỗ trợ công tác quản lý và ra quyết định. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh các chỉ số ô nhiễm theo mùa và theo từng điểm lấy mẫu, giúp nhận diện các điểm nóng ô nhiễm và xu hướng biến động.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường xử lý nước thải:
  • Đầu tư nâng cấp và mở rộng các trạm xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp, đảm bảo công suất xử lý đạt ít nhất 70% tổng lượng nước thải trong vòng 3 năm tới.
  • Áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến phù hợp với đặc điểm nguồn thải tại quận Hoàng Mai.
  1. Cải tạo và quản lý hệ thống thoát nước:
  • Nạo vét, sửa chữa và xây mới hệ thống cống thoát nước, đặc biệt tại các tuyến sông Tô Lịch, Sét, Kim Ngưu để tăng khả năng tiêu thoát nước, hoàn thành trong 5 năm.
  • Xây dựng kế hoạch bảo trì định kỳ và giám sát chất lượng nước thải trước khi xả ra môi trường.
  1. Phục hồi và bảo vệ các hồ, ao:
  • Thực hiện các dự án cải tạo hồ bằng công nghệ sinh học kết hợp cơ - sinh - hóa nhằm giảm ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng, ưu tiên hồ Linh Đàm, Định Công, Yên Sở.
  • Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước, hạn chế xả thải trực tiếp vào hồ, ao.
  1. Tăng cường quản lý và phối hợp liên ngành:
  • Thiết lập cơ chế phối hợp giữa các sở, ngành, địa phương trong quản lý tài nguyên nước và xử lý ô nhiễm.
  • Xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước mặt liên tục, công khai thông tin cho cộng đồng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và tài nguyên nước:
  • Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch quản lý nguồn nước mặt, nâng cao hiệu quả kiểm soát ô nhiễm.
  1. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành khoa học môi trường:
  • Tham khảo phương pháp ứng dụng chỉ số WQI trong đánh giá chất lượng nước mặt, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về công nghệ xử lý nước.
  1. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực xử lý nước thải:
  • Hiểu rõ đặc điểm ô nhiễm và nhu cầu xử lý nước tại khu vực để phát triển các giải pháp công nghệ phù hợp.
  1. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội:
  • Nâng cao nhận thức về tình trạng ô nhiễm nước mặt, tham gia bảo vệ môi trường và giám sát hoạt động xả thải.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chỉ số WQI là gì và tại sao quan trọng?
    WQI là chỉ số tổng hợp đánh giá chất lượng nước dựa trên nhiều thông số lý - hóa - sinh. Nó giúp đơn giản hóa dữ liệu phức tạp thành một thang điểm dễ hiểu, hỗ trợ quản lý và truyền thông hiệu quả.

  2. Tại sao nước sông Tô Lịch bị ô nhiễm nghiêm trọng?
    Do lượng lớn nước thải sinh hoạt và công nghiệp chưa qua xử lý xả trực tiếp, cùng với hệ thống thoát nước xuống cấp và lưu lượng nước chảy thấp, dẫn đến tích tụ chất ô nhiễm.

  3. Các thông số nào phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ?
    BOD5 và COD là hai chỉ số chính phản ánh lượng chất hữu cơ trong nước, càng cao chứng tỏ ô nhiễm hữu cơ càng nghiêm trọng.

  4. Làm thế nào để cải thiện chất lượng nước hồ, ao?
    Cần kết hợp xử lý sinh học, cơ - sinh - hóa, cải tạo môi trường xung quanh, hạn chế nguồn thải và duy trì hệ sinh thái thủy sinh khỏe mạnh.

  5. Vai trò của cộng đồng trong bảo vệ nguồn nước mặt là gì?
    Cộng đồng có thể giám sát, báo cáo vi phạm, tham gia các hoạt động bảo vệ môi trường và thay đổi hành vi để giảm thiểu ô nhiễm.

Kết luận

  • Nước mặt tại quận Hoàng Mai bị ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt ở các sông Tô Lịch, Kim Ngưu với các chỉ số COD, BOD5, NH4+, PO43- vượt tiêu chuẩn nhiều lần.
  • Chỉ số WQI là công cụ hiệu quả giúp đánh giá tổng thể chất lượng nước, hỗ trợ quản lý và truyền thông.
  • Nguyên nhân chính là do nước thải sinh hoạt, công nghiệp chưa được xử lý triệt để và hệ thống thoát nước chưa đáp ứng yêu cầu.
  • Cần triển khai đồng bộ các giải pháp xử lý nước thải, cải tạo hệ thống thoát nước và phục hồi các hồ, ao.
  • Tiếp tục nghiên cứu, giám sát chất lượng nước và nâng cao nhận thức cộng đồng là bước tiếp theo quan trọng để bảo vệ nguồn nước mặt bền vững.

Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng trong công tác bảo vệ và cải thiện chất lượng nước mặt tại quận Hoàng Mai, góp phần phát triển bền vững môi trường đô thị Hà Nội.