Tài liệu đánh giá chất lượng nước mặt và đề xuất giải pháp quản lý tại huyện tam dương, tỉnh vĩnh phúc.

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄỄN THANH TÙNG ĐÁNH GIÁ CHẤẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT VÀ ĐỀỀ XUẤẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ TẠI HUYỆN TAM DƯƠNG, TỈNH VĨNH PHÚC Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã sốố: 60.44.03.01 Người hướng dẫẫn khoa học: TS. Nguyêẫn Thanh Lẫm HÀ NỘI - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằằng mọi sự giúp đỡ cho việc th ực hi ện lu ận vằn đã đ ược cám ơn, các thông tn trích dẫẫn trong luận vằn này đềằu đ ược ch ỉ rõ nguôằn gôốc. Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Tùng i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Thanh Lâm đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Khoa Môi trường - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc, chi cục Thủy lợi tỉnh Vĩnh Phúc, phòng Tài nguyên và Môi trường, phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn huyện Tam Dương đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./. Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2016 Học viên Nguyễn Thanh Tùng ii MỤC LỤC Lời cam đoan....................................................................................................................i Lời cảm ơn.......................................................................................................................ii Danh mục chữ viết tắt.....................................................................................................v Danh mục bảng..............................................................................................................vi Danh mục đồ thị, sơ đồ.................................................................................................vii Phần 1: Mở đầu...............................................................................................................1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................2 1.3. Phạm vi nghiên cứu.................................................................................................2 1.4. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn.....................................................2 Phần 2. Tổng quan tài liệu..............................................................................................3 2.1. Một số khái niệm và thuật ngữ liên quan.....................................................................3 2.2. Chu trình tuần hoàn nước trong tự nhiên.....................................................................4 2.3. Hiện trạng chất lượng nước trên thế giới và việt nam......................................8 2.3.1. Hiện trạng chất lượng nước trên Thế giới...........................................................8 2.3.2. Hiện trạng chất lượng nước tại Việt Nam..........................................................10 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt.........................................................15 2.4.1. Khai thác và sử dụng quá mức tài nguyên nước................................................15 2.4.2. Suy thoái chất lượng nước do hoạt động công nghiệp và khu vực đô thị.........15 2.4.3. Suy thoái chất lượng nước do hoạt động nông nghiệp và khu vực nông thôn............17 2.4.4. Ô nhiễm nước từ các nguồn khác......................................................................18 2.5. Quản lý chất lượng nước mặt...................................................................................18 2.5.1. Cơ sở pháp lý.....................................................................................................18 2.5.2. Tổ chức quản lý nhà nước về môi trường nước................................................19 2.6. Hướng nghiên cứu đánh giá chất lượng nước mặt.......................................................20 2.6.1. Phương pháp đánh giá chất lượng nước dựa theo tiêu chuẩn môi trường...............21 2.6.2. Phương pháp đánh giá theo thang điểm............................................................24 2.6.3. Phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng nguồn nước..................................26 2.6.4. Phương pháp đánh giá thông qua mô hình........................................................27 2.6.5. Phương pháp đánh giá theo chỉ thị sinh vật.......................................................27 2.6.6. Phương pháp đánh giá qua ước tính thiệt hại kinh tế........................................29 iii Phần 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu............................................................31 3.1. Địa điểm nghiên cứu..............................................................................................31 3.2. Thời gian nghiên cứu.............................................................................................31 3.3. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................31 3.4. Nội dung nghiên cứu..............................................................................................31 3.5. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................31 3.5.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu...............................................................31 3.5.2. Phương pháp lấy mẫu........................................................................................32 3.5.3. Phương pháp xử lý số liệu.................................................................................34 3.5.4. Ứng dụng chỉ số WQI........................................................................................35 3.5.5. Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước mặt dựa trên chỉ tiêu tổng hợp (Ptb).....................................................................................................38 Phần 4: Kết quả và thảo luận.......................................................................................39 4.1. Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu...........................................39 4.1.1. Điều kiện tự nhiên, tài nguyên và cảnh quan môi trường..................................39 4.1.2. Điều kiện phát triển kinh tế - xã hội..................................................................49 4.2. Một số nguồn thải chính trên địa bàn nghiên cứu....................................................57 4.2.1. Hoạt động nông - lâm nghiệp............................................................................57 4.2.2. Hoạt động công nghiệp - xây dựng...................................................................61 4.2.3. Nguồn thải sinh hoạt..........................................................................................62 4.3. Đánh giá chất lượng nước mặt tại huyện tam dương....................................................64 4.3.1. Kết quả phân tích chất lượng nước mặt.............................................................65 4.3.2. Đánh giá chất lượng nước theo phương pháp WQI...........................................72 4.3.3. Đánh giá chất lượng nước theo chỉ tiêu tổng hợp.............................................76 4.4. Đề xuất một số giải pháp.........................................................................................80 4.4.1. Giải pháp chung.................................................................................................80 4.4.2. Giải pháp cụ thể tại huyện Tam Dương.............................................................82 Phần 5: Kết luận và kiến nghị......................................................................................89 5.1. Kết luận...............................................................................................................89 5.2. Kiến nghị.............................................................................................................90 Tài liệu tham khảo...........................................................................................................91 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BTNMT Bộ Tài nguyên môi trường BVMT Bảo vệ môi trường BVTV Bảo vệ thực vật KLN Kim loại nặng LVS Lưu vực sông NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn NTM Nông thôn mới QCCP Quy chuẩn cho phép QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TNN Tài nguyên nước TN&MT Tài nguyên và Môi trường VAC Vườn ao chuồng WQI Chỉ số chất lượng nước v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Trữ lượng nước mặt của các sông...................................................................14 Bảng 2.2. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt..........................22 Bảng 2.3. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước tưới tiêu...........................23 Bảng 2.4. Phân loại dòng chảy dựa trên chỉ số chất lượng nước.....................................25 Bảng 2.5. Phân loại mức nhiễm bẩn nước thải theo Liên Xô..........................................26 Bảng 2.6. Vi sinh vật chỉ thị nguồn nước theo mục đích sử dụng...................................28 Bảng 2.7. Số lượng các vi sinh vật chỉ thị có ở phân người và phân động vật.................28 Bảng 3.1. Thông tin về điều kiện quan trắc.....................................................................33 Bảng 3.2. Các thông số và phương pháp phân tích tại phòng thí nghiệm.......................34 Bảng 3.3. Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước mặt..................................34 Bảng 3.4. Bảng quy định giá trị qi, BPi...........................................................................36 Bảng 3.5. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO%baohoa......................................36 Bảng 3.6. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH................................37 Bảng 3.7. Các mức đánh giá chất lượng nước.................................................................38 Bảng 4.1. Điều kiện khí hậu huyện Tam Dương.............................................................41 Bảng 4.2. Tăng trưởng kinh tế giai đoạn 2011– 2015.....................................................50 Bảng 4.3. Chuyển dịch cơ cấu kinh tế huyện Tam Dương giai đoạn 2011-2015...................50 Bảng 4.4. Dân số, lao động huyện Tam Dương năm 2014..............................................54 Bảng 4.5. Quy mô trồng trọt huyện Tam Dương năm 2015............................................58 Bảng 4.6. Quy mô chăn nuôi huyện Tam Dương............................................................59 Bảng 4.7. Tổng lượng chất thải gia súc tại huyện Tam Dương.......................................60 Bảng 4.8. Bảng thống kê các nguồn tác động đến vị trí lấy mẫu....................................63 Bảng 4.9. Kết quả tính giá trị WQI mùa khô...................................................................73 Bảng 4.10. Kết quả tính giá trị WQI mùa mưa................................................................74 Bảng 4.11. Bảng tính toán giá trị WQI tổng hợp.............................................................75 Bảng 4.12. Bảng tổng hợp giá trị Ptb...............................................................................77 vi DANH MỤC ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ Hình 2.1. Vòng tuần hoàn nước trong tự nhiên.................................................................4 Hình 4.1. Vị trí địa lý huyện Tam Dương........................................................................39 Hình 4.2. Bản đồ quy hoạch hệ thống thủy lợi tỉnh Vĩnh Phúc.......................................46 Hình 4.3. Tỷ lệ điều tra đánh giá chất lượng nước mặt...................................................64 Hình 4.4. Tỷ lệ xử lý nước thải.......................................................................................65 Hình 4.5. Kết quả phân tích giá trị DO trung bình..........................................................65 Hình 4.6. Kết quả phân tích giá trị COD trung bình.......................................................66 Hình 4.7. Kết quả phân tích giá trị BOD5 trung bình......................................................67 Hình 4.8. Kết quả phân tích giá trị TSS trung bình.........................................................68 Hình 4.9. Kết quả phân tích giá trị độ đục trung bình.....................................................68 Hình 4.10. Kết quả phân tích giá trị N-NH4+ trung bình..................................................69 Hình 4.11. Kết quả phân tích giá trị P-PO43- trung bình..................................................70 Hình 4.12. Kết quả phân tích giá trị Coliform trung bình...............................................71 Hình 4.13. Kết quả phân tích giá trị pH trung bình.........................................................72 Hình 4.14. Tỷ lệ sử dụng cho các mục đích khác nhau theo giá trị WQI........................76 Hình 4.15. Kết quả tính toán chỉ tiêu tổng hợp Ptb theo cột A1.......................................78 Hình 4.16. Kết quả tính toán chỉ tiêu tổng hợp Ptb theo cột A2.......................................78 Hình 4.17. Kết quả tính toán chỉ tiêu tổng hợp Ptb theo cột B1.......................................79 Hình 4.18. Kết quả tính toán chỉ tiêu tổng hợp Ptb theo cột B2.......................................79 Hình 4.19. Giải pháp nâng cao ý thức BVMT tại huyện Tam Dương.............................82 TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Thanh Tùng Tên luận văn: Đánh giá chất lượng nước mặt và đề xuất giải pháp quản lý tại huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc. vii Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60.44.03.01 Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu: Đánh giá được thực trạng chất lượng nước mặt nhằm đề xuất các giải pháp quản lý chất lượng nước mặt phù hợp với điều kiện tại huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc. Phương pháp nghiên cứu: Các phương pháp được sử dụng bao gồm việc thu thập tài liệu, lấy mẫu phân tích, xử lý số liệu, phương pháp ứng dụng chỉ số chất lượng nước WQI, phương pháp đánh giá dựa trên chỉ tiêu tổng hợp Ptb. Kết quả chính và kết luận: Qua quá trình nghiên cứu đề tài đã xác định các nguồn thải chính gây ô nhiễm nguồn nước mặt, và đánh giá được chất lượng nước mặt tại các thủy vực lớn như: Sông Phó Đáy, sông Phan, kênh Bến Tre, hồ Đồng Bông, đầm Sổ. Hiện trạng nguồn nước mặt huyện Tam Dương đã có dấu hiệu ô nhiễm bởi các chất hữu cơ, chất lượng nước không đảm bảo cho mục đích cấp nước sinh hoạt và bảo tồn động vật thủy sinh theo cột A2 của QCVN 08:2008/BTNMT. Các chỉ tiêu phân tích mẫu nước mặt hầu hết đều vượt giới hạn cho phép nhiều lần như: BOD5, COD, TSS, N-NH4+, P-PO43-, tổng coliform. Kết quả phân tích và đánh giá cho thấy chất lượng nước tại khu vực kênh tiêu thoát nước Bến Tre có mức độ ô nhiễm nghiêm trọng nhất, chất lượng nước các thủy vực khác giảm dần theo thứ tự: Sông Phan, hồ Đồng Bông, đâm Sổ, sông Phó Đáy. Từ kết quả thu thập được đề tài đề xuất một số giải pháp để phát triển và bảo vệ tài nguyên nước mặt một cách có hiệu quả như: Thực hiện các quy định mới, áp dụng giải pháp về kinh tế - kỹ thuật, tuyên truyền nâng cao nhận thức, tăng cường xây dựng nguồn lực. viii THESIS ABSTRACT Master Student: Nguyen Thanh Tung Thesis title: Evaluation of surface water quality and proposedmanagement solutions in Tam Duong district, Vinh Phuc province. Major: Environmental Science Code: 66.44.03.01 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research objectives: Assessing the real quality of surface water in order to propose solutions to manage surface water quality with suitable conditions in Tam Duong district, Vinh Phuc province. Materials and Methods: The methodology is used includes document collection, sampling and analysis, data processing, application methods WQI water quality indicators, evaluation methods based on synthetic indicators Ptb. Main findings and conclusions: This study identified major sources of polluting surface water sources, and assess surface water quality in larger water areas such as: Pho Day River, Phan rivers, Ben Tre canal, Dong Bong lake, So Swam. The currentstate of surface water in Tam Duong indicated a signant of pollution by the organic compound, water quality failed to guarantee to providepotable water and reserve aquatic animals according to the column A2 of QCVN 08:2008/BTNMT. Most of the indicators in water analysis exceeded their permitted limitations such as BOD5, COD, TSS, N-NH4+, P-PO43-, total coliform. The results from analysis and appraisal indicated that the quality of water in Ben Tre Canal was the worst, the water in other waterbodies decrease in quality by the following order: Phan River, Dong Bong Lake, So Swam, Pho Day. The thesis proposed several solutions to develop and protect surface water resources effectively, for example: establishing new regulations , implementing economic and technical solutions, enhancing social awareness and human resources. ix PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Tam Dương là huyện Đông Bắc của tỉnh Vĩnh Phúc, trên địa bàn bao gồm 13 xã, thị trấn. Trong những năm gần đây nền kinh tế của huyện đạt được những bước phát triển đáng kể với tốc độ tăng trưởng giá trị sản xuất bình quân là 22,82%/năm, cuộc sống người dân ngày càng được nâng cao. Tuy nhiên bên cạnh những thành tựu đã đạt được cũng phát sinh một số tác động tiêu cực đến các thành phần môi trường. Nổi bật trong đó là hiện tượng nguồn tài nguyên nước mặt đang bị suy giảm về chất lượng và số lượng gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe và hoạt động sản xuất của nhân dân địa phương. Trong khi nhu cầu sử dụng nước mặt phục vụ sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt... trên địa bàn huyện ngày càng gia tăng. Theo điều tra, đánh giá của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc, tổng trữ lượng nước mặt của tỉnh đạt trên 151.507 triệu m 3. Căn cứ báo cáo hiện trạng môi trường năm 2013, mức độ ô nhiễm môi trường nước mặt trên địa bàn tỉnh nói chung, huyện Tam Dương nói riêng đang có xu hướng tăng so với những năm trước đây. Kết quả phân tích mẫu nước mặt tại các thủy vực vượt quy chuẩn cho phép chiếm tỷ lệ tương đối cao với 50,63% mẫu bị ô nhiễm BOD 5; 46,25% mẫu bị ô nhiễm COD; 87,5% mẫu bị ô nhiễm bởi chất rắn lơ lửng... Nguyên nhân gây thực trạng ô nhiễm nguồn nước mặt tại huyện Tam Dương từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó phải kể đến các nguồn gây ô nhiễm chính như: Nước thải từ hoạt động sinh hoạt hàng ngày phát sinh từ các khu dân cư tập trung (Thị trấn Hợp Hòa, xã Hợp Thịnh); Chất thải từ hoạt động chăn nuôi (Phân, nước tiểu, xác động vật chết); Tồn dư hóa chất bảo vệ thực vật, sử dụng phân bón quá mức trong canh tác nông nghiệp (Tại các xã chuyên canh về rau màu như An Hòa, Vân Hội). Câu hỏi đã được đặt ra: "Khu vực nào bị ô nhiễm và mức độ ra sao? Làm thế nào để bảo vệ nguồn nước mặt trước các nguyên nhân gây ô nhiễm?" Xuất phát từ hiện trạng môi trường nêu trên và yêu cầu thực tế về đánh giá chất lượng môi trường nước mặt của huyện Tam Dương, từ đó tìm ra các giải pháp góp phần giảm thiểu ô nhiễm, cải thiện chất lượng môi trường nước mặt của huyện trong thời gian tới. Tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: "Đánh giá chất lượng nước mặt và đề xuất giải pháp quản lý tại huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc". 1 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đánh giá được thực trạng chất lượng nước mặt nhằm đề xuất các giải pháp quản lý chất lượng nước mặt phù hợp với điều kiện tại huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Chất lượng nước tại các khu vực sông, kênh mương, ao, hồ, đầm thuộc huyện Tam Dương. - Không gian: Huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc. - Thời gian: Tháng 5/2015 đến tháng 9/2016 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Đề tài đã xác định được nguyên nhân gây ô nhiễm chính và đánh giá được chất lượng nước mặt tại các thủy vực lớn trên địa bàn. Từ kết quả thu thập, sử dụng phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt để phục vụ cho các mục đích khác nhau. Đồng thời đề tài tìm ra giải pháp quản lý tài nguyên nước mặt phù hợp với điều kiện huyện Tam Dương. 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ LIÊN QUAN Theo Luật Tài nguyên nước (TNN) năm 2012: "Tài nguyên nước bao gồm nguồn nước mặt, nước dưới đất, nước mưa và nước biển thuộc lãnh thổ của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam". Trong đó "Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo". (Khoản 1, 3 - Điều 2 Luật Tài nguyên nước, 2012) Ô nhiễm nguồn nước là sự biến đổi tính chất vật lý, tính chất hóa học và thành phần sinh học của nước không phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật cho phép, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật. (Khoản 14 - Điều 2 Luật Tài nguyên nước, 2012) Suy thoái nguồn nước là sự suy giảm về số lượng, chất lượng nguồn nước so với trạng thái tự nhiên hoặc so với trạng thái của nguồn nước đã được quan trắc trong các thời kỳ trước đó. (Khoản 15 - Điều 2 Luật Tài nguyên nước, 2012) Cạn kiệt nguồn nước là sự suy giảm nghiêm trọng về số lượng của nguồn nước, làm cho nguồn nước không còn khả năng đáp ứng nhu cầu khai thác, sử dụng và duy trì hệ sinh thái thủy sinh. (Khoản 16 - Điều 2 Luật Tài nguyên nước, 2012) Theo Luật Bảo vệ môi trường (BVMT) năm 2014: Quan trắc môi trường là quá trình theo dõi có hệ thống về các thành phần môi trường, các yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung cấp thông tin đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường và các tác động xấu đối với môi trường. (Khoản 20 - Điều 3 Luật Bảo vệ môi trường, 2014) Bảo đảm chất lượng (QA: Quality Asurance) trong quan trắc môi trường là một hệ thống tích hợp các hoạt động quản lý và kỹ thuật trong một tổ chức nhằm đảm bảo cho hoạt động quan trắc môi trường đạt được các tiêu chuẩn chất lượng đã quy định. Kiểm soát chất lượng (QC: Quality Control) trong quan trắc môi trường là việc thực hiện các biện pháp để đánh giá, theo dõi và kịp thời điều chỉnh để đạt được độ chính xác và độ tập trung của các phép đo theo yêu cầu của các tiêu chuẩn chất lượng nhằm đảm bảo cho hoạt động quan trắc môi trường đạt các tiêu chuẩn chất lượng này. 3 2.2. CHU TRÌNH TUẦN HOÀN NƯỚC TRONG TỰ NHIÊN Vòng tuần hoàn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển của trái đất. Nước trái đất luôn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và ngược lại. Vòng tuần hoàn nước đã và đang diễn ra từ hàng tỉ năm và tất cả quá trình sống trên trái đất đều phụ thuộc vào nó, trái đất sẽ không thể sống được nếu không có nước. Nguồn: Viện Khí tượng thủy văn (2016) Hình 2.1. Vòng tuần hoàn nước trong tự nhiên Vòng tuần nước không có điểm bắt đầu nhưng chúng ta có thể bắt đầu từ các đại dương. Mặt trời điều khiển vòng tuần hoàn nước bằng việc làm nóng nước trên những đại dương, làm bốc hơi nước vào trong không khí. Những dòng khí bốc lên đem theo hơi nước vào trong khí quyển, gặp nơi có nhiệt độ thấp hơn hơi nước bị ngưng tụ thành những đám mây. Những dòng không khí di chuyển những đám mây khắp toàn cầu, những phân tử mây va chạm vào nhau, kết hợp với nhau, gia tăng kích cỡ và rơi xuống thành giáng thủy (mưa). Giáng thuỷ dưới dạng tuyết được tích lại thành những núi tuyết và băng 4 hà có thể giữ nước đóng băng hàng nghìn năm. Trong những vùng khí hậu ấm áp hơn, khi mùa xuân đến tuyết tan và chảy thành dòng trên mặt đất, đôi khi tạo thành lũ. Phần lớn lượng giáng thuỷ rơi trên các đại dương, hoặc rơi trên mặt đất và nhờ trọng lực trở thành dòng chảy mặt. Một phần dòng chảy mặt chảy vào sông theo những thung lũng sông trong khu vực, với dòng chảy chính trong sông chảy ra đại dương. Dòng chảy mặt và nước thấm được tích luỹ trữ trong những hồ nước ngọt. Mặc dù vậy không phải tất cả dòng chảy mặt đều chảy vào các sông. Một lượng lớn nước thấm xuống dưới đất. Một lượng nhỏ nước được giữ lại ở lớp đất sát mặt và được thấm ngược trở lại vào nước mặt dưới dạng dòng chảy ngầm. Một phần nước ngầm chảy ra thành các dòng suối nước ngọt. Nước ngầm tầng nông được rễ cây hấp thụ rồi thoát hơi qua lá cây. Một lượng nước tiếp tục thấm vào lớp đất dưới sâu hơn và bổ sung cho tầng nước ngầm sâu để tái tạo nước ngầm, nơi mà một lượng nước ngọt khổng lồ được trữ lại trong một thời gian dài. Tuy nhiên, lượng nước này vẫn luân chuyển theo thời gian, có thể quay trở lại đại dương, nơi mà vòng tuần hoàn nước kết thúc và lại bắt đầu. Bốc hơi nước là một quá trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể hơi hoặc khí. Bốc hơi nước là đoạn đường đầu tiên trong vòng tuần hoàn mà nước chuyển từ thể lỏng thành hơi nước trong khí quyển. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng các đại dương, biển, hồ và sông cung cấp gần 90% độ ẩm của khí quyển qua bốc hơi, với 10% còn lại do thoát hơi của cây. Nhiệt là nhân tố cần thiết cho bốc hơi xuất hiện. Năng lượng được sử dụng để bẻ gãy những liên kết giữa các phân tử nước, nó là nguyên nhân tại sao nước có thể dễ dàng bốc hơi tại điểm sôi (212°F, 100°C) nhưng bốc hơi rất chậm tại điểm đóng băng. Khi độ ẩm tương đối không khí đạt 100%, tức là ở trạng thái bão hoà hơi nước, bốc hơi không thể tiếp tục diễn ra. Bốc hơi nước từ các đại dương là cách chính để nước được luân chuyển vào trong khí quyển. Trên phạm vi toàn cầu lượng nước bốc hơi cũng bằng với lượng giáng thủy. Tuy nhiên tỷ lệ giữa lượng nước bốc hơi và lượng giáng thuỷ biến đổi theo vùng địa lý. Thông thường trên các đại dương lượng bốc hơi nhiều hơn lượng giáng thủy, trong khi đó trên mặt đất, lượng giáng thủy vượt quá lượng bốc hơi. Phần lớn lượng nước bốc hơi từ các đại dương rơi ngay trên đại dương qua quá trình giáng thủy. Chỉ khoảng 10% của nước bốc hơi từ các đại dương được vận chuyển vào đất liền và rơi xuống thành giáng thuỷ. (Viện Khí tượng thủy văn, 2016) 5 Sự ngưng tụ hơi nước là quá trình hơi nước trong không khí được chuyển sang thể lỏng. Ngưng tụ hơi nước rất quan trọng đối với chu trình tuần hoàn nước bởi vì nó hình thành nên các đám mây. Những đám mây này có thể tạo ra mưa, nó là cách chính để nước quay trở lại trái đất. Ngưng tụ hơi nước là quá trình ngược với bốc hơi nước. Những phân tử nước kết hợp với những phân tử nhỏ bé của bụi, muối, khói trong khí quyển để hình thành nên các hạt nhân mây, nó gia tăng khối lượng và phát triển thành những đám mây. Khi những giọt nước kết hợp với nhau, gia tăng về kích thước những đám mây có thể phát triển và mưa có thể xảy ra. Các đám mây hình thành trong khí quyển do không khí chứa hơi nước bốc lên cao và lạnh đi. (Viện Khí tượng thủy văn, 2016) Giáng thủy là nước thoát ra khỏi những đám mây dưới các dạng mưa tuyết, mưa đá, tuyết. Nó là cách chính để nước khí quyển quay trở lại trái đất, phần lớn lượng giáng thuỷ là mưa. Những đám mây trên bầu trời chứa hơi nước và những hạt nhân mây nhỏ, các hạt nhân mây này quá nhỏ để có thể rơi xuống thành mưa, nhưng nó cũng đủ lớn để hình thành nên các đám mây có thể nhìn thấy được. Phần lớn lượng nước được ngưng tụ trong các đám mây không rơi xuống thành giáng thuỷ. Để giáng thuỷ xảy ra, trước tiên những giọt nước nhỏ phải được ngưng tụ. Sau đó những phân tử nước có thể kết hợp với nhau thành những giọt nước lớn hơn và đủ nặng để rơi thành mưa. Cần tới hàng triệu hạt mây để hình thành lên một hạt mưa nhỏ. (Viện Khí tượng thủy văn, 2016) Lượng nước trữ dưới dạng băng và tuyết là nước ngọt được trữ trong những sông băng, những cánh đồng băng và những cánh đồng tuyết. Nước được giữ lâu dài trong băng, tuyết, và các sông băng là một thành phần của vòng tuần hoàn nước toàn cầu. Vùng Nam cực chiếm 90% tổng lượng băng của trái đất, các đỉnh núi băng ở Greenland chiếm 10% tổng lượng băng toàn cầu. (Viện Khí tượng thủy văn, 2016) Dòng chảy mặt là dòng chảy từ mưa trên lưu vực. Nhiều ý kiến cho rằng mưa rơi chảy tràn trên mặt đất (dòng chảy mặt) và chảy vào sông, sau đó đổ ra các đại dương. Nhưng đó chỉ là sự đơn giản hoá, bởi vì các sông còn nhậnvà mất nước do thấm. Tuy nhiên, lượng lớn nước trong sông là do dòng chảy trực tiếp trên mặt đất cung cấp và được định nghĩa là dòng chảy mặt. Thông thường một phần nước mưa rơi thấm ngay vào đất, nhưng khi đất đạt tới trạng thái bão hoà hay không thấm, thì bắt đầu chảy theo sườn dốc thành dòng chảy. Nước sẽ chảy theo những kênh trên mặt đất trước khi chảy vào trong các sông lớn. Mưa 6 rơi làm tăng mực nước sông, và mực nước sông có thể tăng ngay cả khi mưa ở rất xa trên lưu vực sông. Độ lớn của sông phụ thuộc vào độ lớn của lưu vực, sông lớn có lưu vực sông rộng, sông nhỏ có lưu vực sông nhỏ hơn. (Viện Khí tượng thủy văn, 2016) Sự thấm là sự di chuyển của nước từ mặt đất vào trong lòng đất hay các khe nứt của đá. Bất cứ nơi nào trên thế giới, một phần lượng nước mưa và tuyết đều thấm xuống lớp đất và đá dưới bề mặt. Một phần lượng nước thấm xuống sẽ được giữ lại trong những tầng đất nông, ở đó nó có thể chảy vào sông nhờ thấm qua bờ sông. Một phần nước thấm xuống sâu hơn, bổ sung cho các tầng nước ngầm. Nếu tầng nước ngầm nông hoặc đủ độ rỗng để cho phép nước chảy tự do qua nó, con người có thể khoan các giếng trong tầng nước ngầm này và sử dụng nước cho những mục đích của mình. Nước ngầm có thể di chuyển được những khoảng cách dài hoặc được trữ lại trong tầng nước ngầm trong một thời gian dài trước khi quay trở lại bề mặt hoặc qua thấm vào các thuỷ vực khác, như thấm vào các sông và đại dương. (Viện Khí tượng thủy văn, 2016) Thoát hơi là quá trình hơi nước thoát ra từ các cây trồng vào khí quyển. Thoát hơi là quá trình nước được vận chuyển từ các rễ cây đến các lỗ nhỏ bên dưới bề mặt lá, ở đây nước chuyển sang trạng thái hơi và thoát vào khí quyển. Do đó, thoát hơi thực chất là bốc hơi của nước từ lá cây nhưng cũng có khi từ thân cây, hoa và rễ. Bề mặt lá có các lỗ khí khổng, và ở hầu hết các loài nó có nhiều hơn ở mặt dưới của lá. Lỗ khí được bao bọc bởi các tế bào bảo vệ mở và đóng các lỗ. Thực vật điều chỉnh tốc độ thoát hơi nước thông qua mức độ mở lỗ khí. Tốc độ thoát hơi nước cũng bị ảnh hưởng bởi nhu cầu bay hơi của không khí xung quanh lá như độ ẩm, gió, nhiệt độ và ánh sáng mặt trời. Sự cung cấp nước của đất và nhiệt độ đất có thể ảnh hưởng đến sự mở lỗ khí, tác động đến tốc độ thoát hơi nước. Thoát hơi nước qua khí khổng chiếm phần lớn sự mất nước của cây, nhưng một số sự bốc hơi trực tiếp cũng diễn ra, thông qua lớp biểu bì của lá và cành non. Thoát hơi nước làm mát cây do hơi nước thoát ra mang theo nhiệt năng. Lượng nước bốc thoát hơi từ cây trồng ước tính chiếm khoảng 10% của hàm lượng nước trong khí quyển. Thoát hơi thực vật là một quá trình không nhìn thấy được. Trong mùa phát triển của cây trồng, một lá cây sẽ bốc thoát hơi nước nhiều lần hơn trọng lượng của chính nó. Lượng nước bốc thoát hơi từ cây cối biến đổi lớn theo thời gian và không gian. (Viện Khí tượng thủy văn, 2016) 7 2.3. HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.3.1. Hiện trạng chất lượng nước trên Thế giới Theo báo cáo diễn biến môi trường nước ở Việt Nam của Bộ Tài nguyên và môi trường (BTNMT) năm 2004, tổng lượng nước trên Thế giới ước tính khoảng 1,328 tỷ km3. Trong đó nước đại dương chiếm 94,4% ; khoảng 2% tồn tại ở dạng băng tuyết ở các cực và 0,6% ở các bể chứa khác. Trên 80% lượng băng tồn tại ở Nam cực và chỉ có hơn 10% ở Bắc cực, phần còn lại ở các đỉnh núi hoặc sông băng. Lượng nước ngọt chúng ta có thể sử dụng ở các sông, suối, hồ nước ngầm chỉ khoảng 8.000.000 km3 (0.6% tổng lượng nước) trong đó nước mặt chỉ có 36.000 km3 còn lại là nước ngầm. Tuy nhiên, việc khai thác nguồn nước ngầm để sử dụng hiện nay gặp rất nhiều khó khăn và tốn nhiều chi phí. Do vậy nguồn nước mặt đóng vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của nhân loại. (Báo cáo diễn biến môi trường nước, 2004) Theo Giám đốc UNESCO Koichiro Matsuura, trong tình trạng thiếu nước gia tăng như hiện nay, vấn đề quản lý hiệu quả tài nguyên nước trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Nhu cầu về nước ngày càng tăng, tại nhiều quốc gia trên thế giới tài nguyên nước đã bị khai thác quá mức, vượt quá khả năng của nguồn nước. Hơn nữa do tác động của biến đổi khí hậu, tình trạng khan hiếm nước càng thêm trầm trọng hơn. Do đó, vấn đề cạnh tranh về nước đang ngày càng trở nên căng thẳng giữa các quốc gia, khu vực hoặc giữa các ngành nghề, lĩnh vực hoạt động khác nhau. Điều đó khiến cho nước đang dần trở thành một trong những vấn đề chính trị tại nhiều quốc gia trên thế giới. Theo ước tính, đến năm 2030 vẫn còn khoảng 5 tỷ người (chiếm 67% số dân thế giới) chưa được tiếp cận với các điều kiện vệ sinh về nước. Gia tăng dân số đồng nghĩa với gia tăng nhu cầu lương thực và tất nhiên nhu cầu về nước cũng tăng. Cho đến nay nông nghiệp vẫn là đối tượng tiêu thụ nhiều nước nhất, chiếm tới 70% lượng nước tiêu thụ so với 20% dành cho công nghiệp và 10% dùng trong sinh hoạt đời sống. (Cục Quản lý tài nguyên nước, 2010) Theo đánh giá của nhiều cơ quan nghiên cứu về tài nguyên nước, hiện tại có khoảng 1/3 số quốc gia trên thế giới bị thiếu nước và đến 2025 con số này sẽ là 2/3 với khoảng 35% dân số thế giới sẽ rơi vào tình cảnh thiếu nước nghiêm trọng. Ở một số quốc gia, lượng nước bình quân cho mỗi người đang bị giảm đáng kể. Hội nghị về nước của Liên hợp quốc vào năm 1997 đã thống nhất “Tất 8 cả mọi người, không phân biệt tuổi tác, địa vị kinh tế, xã hội đều có quyền tiếp cận nước uống với số lượng và chất lượng đảm bảo cho các nhu cầu cơ bản của mình”. Theo đó, tiếp cận với nước uống là quyền cơ bản của con người. Nước đang trở thành tâm điểm tại nhiều diễn đàn lớn thế giới. Tại Hội nghị Thượng đỉnh về môi trường ở Johannesburg - Nam Phi, nước được xếp ở vị trí cao nhất trong số 05 ưu tiên để phát triển bền vững (WEHAB). Đó là: Nước-W; Năng lượng-E; Sức khoẻ-H; Nông nghiệp-A; và Đa dạng sinh học-B (Cục Quản lý tài nguyên nước, 2015) Những nghiên cứu trên Thế giới gần đây đã dự báo tổng lượng nước mặt vào các năm 2025, 2070, 2100 tương ứng bằng khoảng 96%, 91%, 86% số lượng nước hiện nay, trong khi đó vấn đề ô nhiễm nước mặt đang ngày càng trở nên nghiêm trọng (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2011). Theo tài liệu được cung cấp bởi cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản JICA và Bộ tài nguyên môi trường một số nguồn gây ô nhiễm nước chính hiện nay như sau: Ô nhiễm chất hữu cơ: Trên Thế giới có khoảng 10% số dòng sông bị ô nhiễm hữu cơ rõ rệt (BOD5>6,5mg/l); 5% số dòng sông có nồng độ DO thấp (<55% bão hoà); 50% số dòng sông trên Thế giới bị ô nhiễm hữu cơ nhẹ (BOD 5 khoảng 3mg/l, COD khoảng 18mg/l). (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2011) Ô nhiễm do dinh dưỡng: Khoảng 10% số con sông trên Thế giới có nồng độ nitrat rất cao (9 ÷ 25mg/l), vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn nước uống của WHO (10mg/l). Khoảng 10% các con sông có nồng độ phospho từ 0,2 ÷ 2mg/l tức cao hơn 20 ÷ 200 lần so với các con sông không bị ô nhiễm. Hiện nay, trên Thế giới có 30 ÷ 40% số hồ chứa bị phú dưỡng hoá. Trên 30% trong số 800 hồ ở Tây Ban Nha và nhiều hồ ở Nam Phi, Australia và Mexico cũng bị phú dưỡng hoá. Tuy nhiên các hồ cực lớn như hồ Baikal (chứa 20% lượng nước ngọt toàn cầu) chưa bị phú dưỡng. (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2011) Ô nhiễm do kim loại nặng (KLN): Nguồn chủ yếu đưa KLN vào nước là từ các mỏ khai thác, các ngành công nghiệp có sử dụng KLN và các bãi chôn lấp chất thải công nghiệp. Trong nước sông Rhine tại Hà Lan, nồng độ KLN trong nước tăng dần từ đầu thế kỷ đến 1960, sau đó lại giảm dần nhờ các biện pháp xử lý nước thải. Nồng độ Hg, Cd, Cr, Pb trong các năm 1990 tương ứng là 11mg/l, 2mg/l, 80mg/l, 200mg/l. Nồng độ các nguyên tố này vào những năm 1960 tương ứng là 8mg/l, 10mg/l, 600mg/l, 500mg/l. Đến năm 1980 tổng nồng độ Hg, Cd, 9 Cr, Pb trong nước sông Rhine là 5mg/l, 20mg/l, 70mg/l, 400mg/l. (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2011) Ô nhiễm do các chất hữu cơ tổng hợp: Có khoảng 25% số trạm quan trắc toàn cầu phát hiện các hoá chất hữu cơ chứa Cl - như DDT, Aldrin, Dieldrin và PCB với nồng độ <10mg/l. Tại một số dòng sông, nồng độ các hoá chất này khá cao (100 ÷ 1000mg/l) như sông Irent ở Anh, hồ Biwa và Yoda ở Nhật. Ô nhiễm do Clo hữu cơ nặng nhất trên 100mg/l là ở một số sông thuộc Columbia (DDT & Dieldrin) Indonexia (PCB), Malaixia (Dieldrin) và Tazania (Dieldrin). Gần đây ngày 13/1/2005, vụ nổ nhà máy hóa dầu ở thành phố Cát Lâm (Trung Quốc) gây ô nhiễm sông Tùng Hoa với chất benzen, mức độ ô nhiễm dầu gấp 50 lần mức độ cho phép. (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2011) Ô nhiễm do vi sinh vật gây bệnh: Rất nhiều các sông hồ bị ô nhiễm vi sinh vật, là nguyên nhân gây ra cái chết 25000 người/ngày ở các nước đang phát triển. Sông Yamune trước khi chảy qua New Delhi có 7500 feacal coliform/100ml, sau khi chảy qua thành phố nồng độ feacal coliform lên tới 24.000.000/100ml. (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2011). 2.3.2. Hiện trạng chất lượng nước tại Việt Nam Việt Nam nằm ở phía Đông Nam Á, tận cùng của khối lục địa Á Âu, lục địa lớn nhất hành tinh, trước mặt là Thái Bình Dương nên có một nguồn hơi ẩm lớn. Chính nhờ có một chế độ khí hậu điều hoà, lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.500-2.000mm đã tạo nên một hệ thống sông ngòi khá dày đặc (cứ hơn 10km bờ biển thì có một cửa sông). Theo số liệu Cục quản lý tài nguyên nước, ở nước ta hiện có 3450 sông, suối với chiều dài từ 10 km trở lên, tổng lượng nước đổ ra biển từ sông ngòi khoảng 800×109m3, lượng nước này có thể tưới đủ cho 1/3 diện tích bề mặt hành tinh. Các sông suối này nằm trong 108 lưu vực sông được phân bố và trải dài trên cả nước. Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, Việt Nam được đánh giá là quốc gia có nguồn tài nguyên nước khá phong phú cả về lượng mưa, nguồn nước mặt trong các hệ thống sông, hồ và nguồn nước dưới đất. (Cục Quản lý tài nguyên nước, 2015) Về lượng mưa: Lượng mưa trung bình năm của Việt Nam vào khoảng 1940-1960mm (tương đương tổng lượng nước khoảng 640 tỷ m 3/năm), thuộc số quốc gia có lượng nước mưa vào loại lớn trên thế giới. Tuy nhiên, lượng mưa của Việt Nam phân bố rất không đều theo không gian và thời gian. Lượng 10