Tài liệu đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông cầu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN ANH TUYÊN ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG CẦU ĐOẠN CHẢY QUA THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên - 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN ANH TUYÊN ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG CẦU ĐOẠN CHẢY QUA THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số ngành: 8440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phan Đình Binh Thái Nguyên - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam kết rằng nội dung Đề tài Luận văn “Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên” là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ đúng các nguyên tắc có liên quan. Kết quả trình bày trong Luận văn có được trong quá trình nghiên cứu là trung thực, chưa từng được ai công bố trước đây. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 Học viên Nguyễn Anh Tuyên ii LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu, thu thập tài liệu, tôi đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ với Đề tài “Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên” với sự nỗ lực của bản thân, sự hướng dẫn chu đáo của thầy, cô cùng bạn bè, đồng nghiệp trong đơn vị đang công tác và một số đơn vị liên quan khác. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS Phan Đình Binh và các thầy cô trong khoa Khoa học môi trường đã tạo điều kiện cho tôi chọn đề tài có tính thực tiễn cao và hướng dẫn tận tình, đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo Trung tâm quan trắc Tài nguyên và môi trường, Lãnh đạo và tập thể Trạm quan trắc, phòng quan trắc hiện trường, phòng phân tích và các phòng chuyên môn đã tạo mọi điều kiện về thời gian và tài liệu, cũng như góp ý để tôi hoàn thành tốt luận văn. Luận văn này là thành quả được đúc kết trong quá trình học tập tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, là những kinh nghiệm đúc kết từ thực tế trong quá trình công tác, làm việc của tôi. Trong quá trình thực hiện Luận văn, mặc dù bản thân đã rất cố gắng nhưng không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, rất mong nhận được sự góp ý bổ sung và chỉ bảo từ các thầy, các cô để luận văn được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 Học viên Nguyễn Anh Tuyên iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................. vi DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... vi MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ...............................................................................2 2.1. Mục tiêu tổng quát ...............................................................................................2 2.2. Mục tiêu cụ thể .....................................................................................................2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.................................................................................3 3.1. Ý nghĩa trong khoa học ........................................................................................3 3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn ........................................................................................3 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................4 1.1. Cơ sở lý luận của đề tài ........................................................................................4 1.1.1. Một số khái niệm cơ bản: ..................................................................................4 1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước ............................................................5 1.2. Cơ sở pháp lý .......................................................................................................7 1.3. Tổng quan về các lưu vực sông ở Việt Nam ........................................................7 1.4. Tổng quan về lưu vực sông Cầu.........................................................................10 1.5. Các nghiên cứu về đánh giá chất lượng nước mặt có liên quan. .......................11 1.6. Hiện trạng chất lượng nước và diễn biến lưu lượng nước mặt trên sông Cầu tỉnh Thái Nguyên ..............................................................................................................13 1.6.1. Chất lượng nước sông Cầu ..............................................................................13 1.6.2. Diễn biến lưu lượng nước mặt sông Cầu ........................................................14 1.6.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt sông Cầu.............................16 1.7. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội thành phố Thái Nguyên ...............................18 1.7.1. Điều kiện tự nhiên ...........................................................................................18 1.7.2. Điều kiện kinh tế xã hội ..................................................................................20 1.7.3. Đánh giá tác động của điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội đến tài nguyên nước mặt .22 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 25 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................25 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................25 iv 2.1.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ......................................................................25 2.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................25 2.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................26 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp .............................................................26 2.3.1.1. Phương pháp tổng hợp số liệu, kế thừa các nghiên cứu đã công bố. ...........26 2.3.1.2. Phương pháp kế thừa số liệu: .......................................................................27 2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp ...............................................................27 2.3.2.1. Phương pháp điều tra khảo sát thực tế .........................................................27 2.3.2.2. Phương pháp lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm .......................27 2.3.2.3. Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu: ......................................................31 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................32 3.1. Đánh giá lưu lượng nước mặt sông Cầu ............................................................32 3.1.1. Chuẩn dòng chảy năm và dao động cùa dòng chảy năm trong thời kỳ nhiều năm ..32 3.1.2. Lưu lượng dòng chảy vào mùa cạn và mùa lũ ................................................32 3.1.3. Ảnh hưởng của lưu lượng dòng chảy đến chất lượng nước sông Cầu ............33 3.2. Đánh giá hiện trạng môi trường nước mặt sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên ..............................................................................................................34 3.2.1. Hiện trạng môi trường nước tại các suối là phụ lưu của sông Cầu nằm trong khu vực thành phố Thái Nguyên. ..............................................................................35 3.2.2. Hiện trạng môi trường nước mặt tại các điểm trên sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên. ............................................................................................51 3.2.3. Diễn biến chất lượng nước mặt sông Cầu đoạn chảy qua khu vực thành phố Thái Nguyên. .............................................................................................................63 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm chất lượng nước sông Cầu. ...................................................................................................................71 3.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt sông Cầu..............................71 3.3.2. Đề xuất một số giải pháp nhằm góp phần giảm thiểu ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước mặt sông Cầu. ........................................................................................78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................82 1.Kết luận ..................................................................................................................82 2. Kiến nghị ...............................................................................................................83 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................84 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD5 Nhu cầu oxy hóa sinh học trong 5 ngày BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường BVMT Bảo vệ môi trường COD Nhu cầu oxy hóa hóa học DO Ôxy hòa tan ĐTM Đánh giá tác động môi trường GDP Tổng sản phẩm quốc nội GIS Hệ thống thông tin địa lý HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải HST Hệ sinh thái KT-XH Kinh tế - xã hội LVS Lưu vực sông QCVN Quy chuẩn Việt Nam QTMT Quan trắc môi trường UBND Uỷ ban nhân dân SS Chất rắn lơ lửng TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN&MT Tài nguyên và Môi trường TSS Tổng chất rắn lơ lửng TP Thành phố WHO Tổ chức Y tế thế giới vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1. Một số đặc trưng cơ bản của 9 hệ thống sông chính ở Việt Nam .............8 Bảng 1. 2. Tải lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt .........16 Bảng 1. 3.Các chỉ tiêu ô nhiễm chủ yếu của nước thải bệnh viện ............................17 Bảng 1. 4. Bảng thống kê dân số trung bình của thành phố thái nguyên qua các năm ...21 Bảng 2. 1. Bảng tổng hợp số lượng mẫu và chỉ tiêu phân tích nước mặt sông Cầu .28 Bảng 2. 2. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm .....................................30 Bảng 2. 3. Bảng đánh giá chất lượng nước theo giá trị WQI ....................................31 Bảng 3. 1.Mực nước và lưu lượng nước sông Cầu tại trạm thủy văn Gia Bảy.........34 Bảng 3. 2. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước mặt tại suối Phượng Hoàng (SPH 6) ...................................................................................................................................37 Bảng 3. 3. Chất lượng nước mặt trên suối Phượng Hoàng .......................................40 Bảng 3. 4. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước mặt trên suối Mỏ Bạch trước điểm nhập lưu ra sông Cầu (SMB 4) .................................................................................42 Bảng 3. 5. Chất lượng nước trên suối Mỏ Bạch trước điểm nhập lưu ra sông Cầu ........45 Bảng 3. 6. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước mặt tại cửa xả suối Cam Giá (suối tiếp nhận nước thải của Khu Công nghiệp Lưu Xá trước khi đổ ra sông Cầu) (SCG – 1).............................................................................................................................47 Bảng 3. 7.Chất lượng nước tại cửa xả suối Cam Giá ................................................50 Bảng 3. 8. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước mặt sông Cầu tại Cầu Gia Bảy (SCA 1-4) ............................................................................................................................52 Bảng 3. 9. Chất lượng nước tại cầu Gia Bảy ............................................................54 Bảng 3. 10. Bảng kết quả phân tích các chỉ tiêu nước sông Cầu tại Đập Thác Huống (SCA 1-5) ..................................................................................................................56 Bảng 3. 11. Chất lượng nước tại Đập Thác Huống lấy trên sông Cầu .....................58 Bảng 3. 12. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước mặt trên sông Cầu sau điểm xả suối Cam Giá 300m về phía hạ nguồn (SCA 3-1) ............................................................60 Bảng 3. 13. Chất lượng nước sông Cầu sau điểm xả suối Cam Giá 300m về phía hạ nguồn 62 Bảng 3. 14. Đặc trưng nước thải của các loại hình công nghiệp ..............................73 Bảng 3. 15. Các điểm xả thải trên địa bàn thành phố Thái Nguyên .........................73 Bảng 3. 16. Lưu lượng nước thải của một số bệnh viện khu vực trung tâm .............77 Bảng 3. 17. Kết quả phân tích nước thải một số bệnh viện trong khu vực thành phố Thái Nguyên ..............................................................................................................78 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Bản đồ các tỉnh nằm trong lưu vực sông Cầu ...........................................11 Hình 1.2. Sơ đồ khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên ....................................18 Hình 1.3. Sơ đồ vị trí lấy mẫu quan trắc tại khu vực thành phố Thái Nguyên ........19 Hình 3.1. Diễn biến giá trị pH tại 06 điểm đại diện trên sông Cầu và phụ lưu của sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên .....................................................63 Hình 3.2. Diễn biến giá trị DO tại 06 điểm đại diện trên sông Cầu và phụ lưu của sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên .....................................................64 Hình 3. 3. Diễn biến giá trị BOD5 tại 06 điểm đại diện trên sông Cầu và phụ lưu của sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên. ....................................................65 Hình 3.4. Diễn biến giá trị COD tại 06 điểm đại diện trên sông Cầu và phụ lưu của sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên .....................................................65 Hình 3.5. Diễn biến giá trị TSS tại 06 điểm đại diện trên sông Cầu và phụ lưu của sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên .....................................................66 Hình 3.6. Diễn biến giá trị NO3- tại 06 điểm đại diện trên sông Cầu và phụ lưu của sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên .....................................................67 Hình 3.7. Diễn biến giá trị NH4+ tại 06 điểm đại diện trên sông Cầu và phụ lưu của sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên .....................................................68 Hình 3.8. Diễn biến giá trị Fe tại 06 điểm đại diện trên sông Cầu và phụ lưu của sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên .....................................................69 Hình 3.9. Diễn biến giá trị Pb tại 06 điểm đại diện trên sông Cầu và phụ lưu của sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên .....................................................70 Hình 3.10. Diễn biến giá trị Coliform tại 06 điểm đại diện trên sông Cầu và phụ lưu của sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên ..............................................70 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Tổng lượng nước mặt trung bình năm của Việt Nam khoảng 830 tỉ m3 được tập trung chủ yếu trên 8 LVS lớn, bao gồm: LVS Hồng - Thái Bình, Bằng Giang Kỳ Cùng, Mã, Cả, Vu Gia - Thu Bồn, Ba, Đồng Nai và sông Mê Công (Cửu Long). Tuy nhiên, khoảng 63% nguồn nước mặt của Việt Nam (tương ứng với 520 tỷ m3) có nguồn gốc ở ngoài ranh giới quốc gia, chỉ có gần 310 tỉ m3 mỗi năm được sinh ra trên lãnh thổ Việt Nam. Tổng lượng nước đang được khai thác, sử dụng hàng năm khoảng 80,6 tỷ m3 cho các mục đích nông nghiệp, sản xuất năng lượng, sinh hoạt, nuôi trồng thuỷ sản và hoạt động sản xuất công nghiệp, du lịch, dịch vụ. Tuy nhiên, khai thác, sử dụng tài nguyên nước chưa hợp lý và thiếu bền vững đã và đang gây suy giảm tài nguyên nước. Hiệu quả sử dụng nước còn thấp, tình trạng lãng phí trong sử dụng nước vẫn còn diễn ra khá phổ biến trên phạm vi cả nước. Có thể nhìn thấy trước mắt những thách thức đặt ra trong việc sử dụng bền vững tài nguyên nước quốc gia, đó là nguy cơ cạn kiệt nguồn nước do sự phân bố lượng nước không đồng đều theo mùa, sự suy giảm chất lượng nước do ô nhiễm, đặc biệt là cơ chế hợp tác, chia sẻ nguồn nước giữa vùng, các quốc gia đối với các LVS liên vùng, liên quốc gia chưa hiệu quả... Sông Cầu là một trong những sông chính của hệ thống sông Thái Bình với 47% diện tích toàn lưu vực. Sông Cầu bắt nguồn từ phía Nam đỉnh Phia Boóc (cao 1.578 m) của dãy núi Văn Ôn trong địa phận xã Phương Viên huyện chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn. Tổng chiều dài của sông Cầu là 288km. Hiện tại sông Cầu đang chịu tác động rất lớn từ các nguồn nước thải từ nhiều địa phương. Các hoạt động quản lý và bảo vệ môi trường lưu vực đang rất được quan tâm. Tỉnh Thái Nguyên có thành phố công nghiệp lớn thứ 3 ở miền Bắc (sau Hà Nội và Hải Phòng), được mệnh danh là thành phố gang thép với khu công nghiệp gang thép lớn nhất nước, hàng năm cung cấp 1 triệu tấn thép, chiếm 20% sản lượng thép cả nước. Ngoài ra trên địa bàn tỉnh, các hoạt động sản xuất khác cũng diễn ra sôi động như khai khoáng, da giầy, sản xuất giấy, chế biến lâm sản, thực phẩm...v.v. Các hoạt động này đem lại nguồn thu nhập lớn cho tỉnh Thái Nguyên, giải quyết công ăn việc làm và nhu cầu lao động, nhưng việc sử dụng tài nguyên nước mặt mà chưa có các biện pháp bảo vệ nguồn nước hiệu quả lại tạo áp lực cho việc khai thác và bảo vệ tài nguyên nước ở đây. 2 Việc khai thác nguồn nước quá mức dẫn đến cạn kiệt, suy thoái nguồn nước dẫn đến tình trạng thiếu nước. Các hoạt động khai thác sử dụng nước trên khu vực rất phát triển với nhiều công trình khai thác nước (trạm bơm, đập dâng, hồ chứa) trên sông Cầu và các phụ lưu, các nhánh suối, đáp ứng một phần nhu cầu sử dụng nước trên khu vực. Bên cạnh đó để đáp ứng các chỉ tiêu phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020 theo Quyết định số 58/2007/QĐ-TTg, ngày 04/5/2007 của Thủ tướng Chính phủ, tỉnh Thái Nguyên phải gia tăng các hoạt động khai thác nước, do đó nếu không có kế hoạch điều hoà phân phối nguồn nước sẽ ảnh hưởng đến các hộ dùng nước, hệ sinh thái thuỷ sinh trên khu vực, tác động trực tiếp đến sự phát triển kinh tế của tỉnh cũng như các vấn đề về an ninh nguồn nước. Xuất phát từ điều kiện thực tiễn nêu trên, chúng tôi lựa chọn đề tài luận văn: “Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên” nhằm điều tra đánh giá các nguồn gây ô nhiễm và đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua khu vực thành phố Thái Nguyên. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2.1. Mục tiêu tổng quát Đánh giá hiện trạng nước sông Cầu và đề xuất một số biện pháp nhằm giảm thiểu, khắc phục tình trạng ô nhiễm làm ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên. 2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá được hiện trạng nước sông Cầu, đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên. Cụ thể trên sông Cầu đoạn chảy qua điểm Cầu Gia Bảy, điểm đập thác Huống, điểm sau điểm xả suối Cam Giá 300m về hạ nguồn và các phụ lưu của sông Cầu bao gồm suối Phượng Hoàng, suối Mỏ Bạch, suối Cam Giá. - Xác định các nguyên nhân gây ô nhiễm, suy thoái môi trường nước sông Cầu đoạn chảy qua khu vực thành phố Thái Nguyên. - Đề xuất một số biện pháp nhằm giảm thiểu, khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường nước sông Cầu đoạn chảy qua địa bàn thành phố Thái Nguyên. 3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. Ý nghĩa trong khoa học Cung cấp cơ sở lý luận trong việc đánh giá hiện trạng nước mặt sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên cho các đơn vị quản lý và các nghiên cứu khác. 3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn - Đưa ra được các đánh giá chung nhất về hiện trạng môi trường nước sông Cầu, giúp cho cơ quan quản lý nhà nước về môi trường có biện pháp thích hợp bảo vệ môi trường. - Tạo số liệu làm cơ sở cho công tác lập kế hoạch xây dựng chính sách bảo vệ môi trường và kế hoạch cung cấp nước sinh hoạt của thành phố. - Nâng cao nhận thức, tuyên truyền và giáo dục về bảo vệ môi trường, đặc biệt là môi trường nước cho mọi cộng đồng dân cư trên địa bàn. - Làm tài liệu tham khảo cung cấp cho các ban ngành, đặc biệt là phòng Tài nguyên nước và khí tượng thủy văn về công tác quản lý, bảo vệ môi trường nước. 4 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở lý luận của đề tài 1.1.1. Một số khái niệm cơ bản: - Khái niệm về môi trường: Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật” [4]. - Khái niệm tài nguyên nước: Theo khoản 1, Điều 2 Luật Tài nguyên nước 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”[3] - Khái niệm nước mặt: Theo Khoản 3, Điều 2 Luật Tài nguyên nước 2012: “Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo”[3]. 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”[3]. 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[3]. 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[3]. - Khái niệm ô nhiễm môi trường: Theo khoản 8 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trương Việt Nam 2014: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật” [4]. 5 - Khái niệm tiêu chuẩn môi trường: Theo khoản 6 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam 2014: “Tiêu chuẩn môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được các cơ quan nhà nước và các tổ chức công bố dưới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trường” [4]. - Khái niệm chỉ thị môi trường: Chỉ thị (indicator) là một tham số (parameter) hay số đo (metric) hay một giá trị kết xuất từ tham số, dùng cung cấp thông tin, chỉ về sự mô tả tình trạng của một hiện tượng môi trường khu vực, nó là thông tin khoa học về tình trạng và chiều hướng của các thông số liên quan môi trường. Các chỉ thị truyền đạt các thông tin phức tạp trong một dạng ngắn gọn, dễ hiểu và có ý nghĩa vượt ra ngoài các giá trị đo liên kết với chúng. Các chỉ thị là các biến số hệ thống đòi hỏi thu thập dữ liệu bằng số, tốt nhất là trong các chuỗi thứ tự thời gian nhằm đưa ra chiều hướng, Các chỉ thị này kết xuất từ các biến số, dữ liệu [1]. -Khái niệm lưu lượng nước: Lưu lượng nước là lượng nước chảy qua một mặt cắt ngang sông trong một đơn vị thời gian (1 giây), được ký hiệu là Q và đơn vị là m3/shoặc l/s. Lưu lượng nước tại một thời điểm bất kỳ gọi là lưu lượng tức thời. - Chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI): Chỉ số chất lượng nước là một chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thang điểm. - WQI thông số (viết tắt là WQISI): WQI thông số là chỉ số chất lượng nước tính toán cho mỗi thông số. 1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước Theo Escap (1994) [20], chất lượng nước được đánh giá bởi các thông số, các chỉ tiêu đó là: 6 - Các thông số lý học, ví dụ như: + Nhiệt độ: Nhiệt độ tác động tới các quá trình sinh hoá diễn ra trong nguồn nước tự nhiên sự thay đổi về nhiệt độ sẽ kéo theo các thay đổi về chất lượng nước, tốc độ, dạng phân huỷ các hợp chất hữu cơ, nồng độ oxy hoà tan. + pH: Là chỉ số thể hiện độ axit hay bazơ của nước, là yếu tố môi trường ảnh hưởng tới tốc độ phát triển và sự giới hạn phát triển của vi sinh vật trong nước. Trong lĩnh vực cấp nước, pH là yếu tố phải xem xét trong quá trình đông tụ hoá học, sát trùng, làm mềm nước, kiểm soát sự ăn mòn. Trong hệ thống xử lý nước thải bằng quá trình sinh học thì pH phải được khống chế trong phạm vi thích hợp đối với các loài vi sinh vật có liên quan, pH là yếu tố môi trường ảnh hưởng tới tốc độ phát triển và giới hạn sự phát triển của vi sinh vật trong nước. - Các thông số hoá học, ví dụ như: + BOD5: Là lượng ôxy cần thiết cung cấp để vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ trong điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian. + COD: Là lượng ôxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước. + DO: Là lượng ôxy hòa tan trong nước cần thiết có sự hô hấp của các sinh vật nước. + TSS: Tổng chất rắn lơ lửng. Độ đục gây ra bởi hiện tượng tương tác giữa ánh sáng với các chất lơ lửng trong nước như cát, sét, tảo và những vi sinh vật và chất hữu cơ có trong nước. + NO3: Là sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ các chất có chứa nitơ trong nước thải. + Các yếu tố KLN: Các kim loại nặng là những yếu tố mà tỷ trọng của chung bằng hoặc lớn hơn 5 như As, Cd, Pb, Fe, Mn …ở hàm lượng nhỏ nhất định chúng cần cho sự phát triển và sinh trưởng của động, thực vật như khi hàm lượng tăng thì chúng sẽ trở thành độc hại đối với sinh vật và con người thông qua chuỗi mắt xích thức ăn. - Các thông số sinh học, ví dụ như: 7 + Colifom: Là nhóm vi sinh vật quan trọng trong chỉ thị môi trường, xác định mức độ ô nhiễm bẩn về mặt sinh học của nguồn nước 1.2. Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13 được Quốc hội thông qua ngày 23/6/2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2015; - Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính Phủ về quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật tài nguyên nước; - Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 đã được Quốc hội thông qua ngày 21/6/2012 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2013; - Thông tư số 43/2011/TT-BTNMT ngày 12/12/2011 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường; - Thông tư số 47/2011/TT-BTNMT ngày 28/12/2011 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường; - Nghị định số 19/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của Chính Phủ về quy định chi tiết thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường; - Quyết định số 16/2008/QĐ-BTNMT ngày 31 tháng 12 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường; - Quyết định số 1162/QĐ-UBND ngày 12/6/2014 của UBND tỉnh Thái Nguyên về việc quy hoạch, phân bổ, quản lý và bảo vệ tài nguyên nước mặt tỉnh Thái Nguyên đến năm 2020, định hướng đến năm 2030; - Quyết định số 81/2006/QĐ-Ttg ngày 14/4/2006 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt Chiến lược quốc gia về tài nguyên nước đến năm 2020. 1.3. Tổng quan về các lưu vực sông ở Việt Nam Lưu vực sông (LVS) chính là phần bề mặt, bao gồm cả độ dày tầng thổ nhưỡng, tập trung nước vào sông. Lưu vực sông thực ra gồm phần tập trung nước mặt và tập trung nước dưới đất. Việc xác định phần tập trung nước dưới đất là rất khó khăn, bởi vậy trong chừng mực nhất định đối với một dòng sông cụ thể, có thể xem như lưu vực tập trung nước mặt và nước dưới đất là trùng nhau và không mắc phải sai số lớn [1]. 8 Nước ta có mạng lưới sông ngòi khá dày, nếu chỉ tính các sông có chiều dài từ 10 km trở lên và có dòng chảy thường xuyên thì có tới 2.372 con sông, trong đó, 13 hệ thống sông lớn có diện tích lưu vực trên 10.000 km2; 10 trong số 13 hệ thống sông trên là sông liên quốc gia [1]. Bảng 1.1. Một số đặc trưng cơ bản của 9 hệ thống sông chính ở Việt Nam TT Hệ thống sông Diện tích lưu vực (km2) Ngoài Trong nước nước 1.980 11.280 - 3 Hồng Tổng Tổng lượng dòng Mức đảm bảo chảy năm (tỷ m ) nước trong năm 3 Ngoài Trong Tổng Nghìn m3/ m3/Km2 người nước nước 13.260 1,7 7,3 9,0 798 9.070 15.180 15.180 - 9,7 9,7 1.550 5.160 82.300 72.700 155.000 45,2 81,3 126,5 - - 4 Mã 10.800 17.600 28.400 5,6 14,0 19,6 1.110 5.500 5 Cả - La 9.470 17.730 27.200 4,4 17,8 22,2 1.250 8.290 6 Thu Bồn - 10.350 10.350 - 20,1 20,1 1.940 16.500 7 Ba - 13.900 13.900 - 9,5 9,5 683 9.140 8 Đồng Nai 6.700 37.400 44.100 3,5 32,8 36,3 877 2.980 9 Mê Kông 726.180 68.820 795.000 447,0 53,0 500,0 7.265 28.380 - 66.030 66.030 - 94,5 94,5 1.430 8.900 340 847,4 2.560 10.240 1 Bằng Giang Kỳ Cùng 2 Thái Bình 10 Các sông khác Cả nước 837.430 330.990 1.167.000 507,4 [Nguồn: Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản – JICA, Báo cáo giữa kỳ (Báo cáo chính) Nghiêm cứu quản lý môi trường đô thị Việt nam, tháng 12 năm 2010]. Đáng lưu ý một số nhánh của sông Mê Kông bắt nguồn từ lãnh thổ nước ta như sông Sê San, Srêpok chảy qua Lào, Campuchia rồi nhập lại vào sông Mê Kông, cuối cùng lại chảy vào lãnh thổ Việt Nam rồi đổ ra biển qua 9 cửa (Cửu Long). Chỉ tính riêng lưu vực của 9 hệ thống sông chính gồm Hồng, Thái Bình, Bằng Giang Kỳ Cùng, Mã, Cả - La, Thu Bồn, Đà Rằng, Đồng Nai, Cửu Long chiếm đến gần 93% tổng diện tích lưu vực sông toàn quốc và xấp xỉ 80% diện tích quốc gia [1]. Nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, có lượng mưa trung bình năm trên toàn lãnh thổ khoảng 1.940 mm. Do ảnh hưởng của địa hình đồi núi, chiếm 3/4 diện tích lãnh thổ, nên lượng mưa phân bố không đều trên cả nước và phân bố mạnh 9 theo thời gian. Lượng mưa trung bình nhiều năm biến đổi trong phạm vi rộng, ở nhiều nơi lượng mưa có thể đạt 4.000 – 5.000 mm, đặc biệt có nơi đạt tới 8.000 mm/năm như tại Bạch Mã; nhưng có nơi chỉ đạt 600 – 800 mm như tại Nha Phố, Ninh Thuận. Lượng mưa phân bố không đều trong năm gây ảnh hưởng đến chế độ dòng chảy sông ngòi và là nguyên nhân chủ yếu gây ra hạn hán trong mùa khô và lũ lụt trong mùa mưa [1]. Lượng mưa trong mùa mưa chiếm từ 75% - 80%, mùa khô chiếm 15 - 25% tổng lượng mưa năm, có nơi 3 đến 4 tháng liền không mưa hay rất ít mưa. Dòng chảy trên các sông cũng phân biệt rõ rệt mùa mưa và mùa khô. Thời gian lệch pha giữa mùa mưa và mùa khô trên các hệ thống sông lớn thường khoảng một tháng. Thời điểm xuất hiện và kết thúc mùa mưa cũng khác nhau theo không gian, có xu hướng chậm dần từ Bắc vào Nam [1]. Nhìn chung các sông ở Việt Nam có lưu lượng lớn, lưu lượng bình quân là 26.200 m3/s, tương ứng với tổng lượng nước là 839 tỉ m3/năm, tuy nhiên chỉ có 38,5% tổng lượng nước được sinh ra trong lãnh thổ Việt Nam. Trong tổng lượng nước nói trên thì nước chảy tràn trên mặt chiếm 637 tỷ m3/năm (76%), còn lại là nước ngầm. Ở tầm quốc gia, nước ta có lượng nước dồi dào, phong phú, tuy nhiên theo đánh giá của một số tổ chức quốc tế, nguồn tài nguyên nước ở Việt Nam hiện nay có nhiều điểm hạn chế, hơn 60% tổng lưu lượng nước mặt bắt nguồn từ các nước khác. Những vấn đề cho thấy tầm quan trọng của những thỏa thuận quốc tế và bảo vệ nguồn nước tại các lưu vực sông đối với Việt Nam là hết sức cần thiết, đặc biệt tỷ lệ nước mặt bình quân đầu người tính theo lượng nước sinh ra trong lãnh thổ nước ta vào khoảng 3.840 m3/người/năm. Nếu tính cả dòng chảy từ ngoài lãnh thổ thì khối lượng này vào khoảng 10.240 m3/người/năm. Với mức độ tăng dân số như hiện nay, vào năm 2025, tỷ lệ này sẽ còn tương ứng là 2.830 và 7.660 m3/người/năm. Theo tiêu chuẩn của Hội Tài nguyên nước Quốc tế, quốc gia có tỷ lệ bình quân đầu người thấp hơn 4.000 m3/người/năm được đánh giá là Quốc gia thiếu nước [1]. Trước thực tế đó việc bảo vệ tài nguyên nước tại các lưu vực sông là hết sức cần thiết, trước thực trạng các nguồn nước tại các lưu vực sông ngày càng bị ô nhiễm bởi quá trình công nghiệp hoá và gia tăng dân số... Vì vậy đặt ra cho các cấp 10 quản lý có kế hoạch, biện pháp, chế tài phù hợp để bảo vệ nguồn nước tại các lưu vực sông cũng giúp đảm bảo anh ninh nguồn nước sạch cho đất nước. 1.4. Tổng quan về lưu vực sông Cầu Sông Cầu là một trong những sông chính của hệ thống sông Thái Bình với 47% diện tích toàn lưu vực. Sông Cầu bắt nguồn từ vùng núi Tam Tao (đỉnh cao 1.326m) chảy qua huyện Chợ Đồn (Bắc Kạn) thị xã Bắc Kạn, Chợ Mới, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc Giang và điểm cuối cùng của con sông này là Phả Lại, Chí Linh, Hải Dương. Tổng chiều dài của sông Cầu là 288 km với tổng lưu lượng nước đạt 4,5 tỷ m3/năm (chiếm 5,4% tổng lượng nước toàn quốc). Lưu vực sông Cầu có địa hình phức tạp với ba (3) vùng sinh thái điển hình: đồng bằng, trung du và núi cao. Lưu vực có 68 sông, suối có chiều dài hơn 10 km [23]. Các nhánh sông chính của LVS Cầu bao gồm sông Cầu, sông Công, sông Cà Lồ, sông Ngũ Huyện Khê, sông Nghinh Tường, sông Đu, sông Chợ Chu, sông Thiếp...[16]. Lưu vực sông Cầu có dạng trải dài từ Bắc xuống Nam. Thung lũng phía thượng lưu và trung lưu nằm giữa hai cánh cung sông Gâm và cánh cung Ngân Sơn - Yên Lạc. Phần thượng lưu sông Cầu chảy theo hướng Bắc Nam, độ cao trung bình đạt tới 300 - 400m, lòng sông hẹp và rất dốc, nhiều thác ghềnh và có hệ số uốn khúc lớn (>2,0) độ rộng trung bình trong mùa cạn khoảng 50 đến 60m, 80 - 100m trong mùa lũ, độ dốc khoảng >0,1%. Phần trung lưu từ Chợ Mới, sông Cầu chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam trên một đoạn khá dài sau đó trở lại hướng cũ cho tới Thái Nguyên. Đoạn này địa hình đã thấp xuống đáng kể, lòng sông mở rộng, độ dốc cũng giảm chỉ còn khoảng 0,05%, độ uốn khúc vẫn cao [16]. Hạ lưu sông Cầu được tính từ Thác Huống đến Phả Lại, từ đây hướng chảy chủ đạo là Tây Bắc - Đông Nam, địa hình có độ cao trung bình 10 đến 20m, lòng sông rất rộng 70 đến 150m và độ dốc giảm đáng kể, chỉ còn khoảng 0,01%. Lưu vực sông Cầu có dạng dài, tổng diện tích được xác định là 6.030 km2, hệ số tập trung nước đạt 2,1 địa hình đồng bằng chiếm phần lớn diện tích lưu vực, độ cao trung bình của lưu vực vì vậy cũng khá thấp (190m). Độ dốc trung bình của lưu vực thuộc loại trung bình 16,1%. 11 Hình 1.1. Bản đồ các tỉnh nằm trong lưu vực sông Cầu Mật độ sông suối trong lưu vực sông Cầu thuộc loại cao: 0,95-1,2km/km2, tổng chiều dài phụ lưu có chiều dài lớn hơn 10km là 1.602 km [16]. 1.5. Các nghiên cứu về đánh giá chất lượng nước mặt có liên quan. Công trình “ Xây dựng WQI để đánh giá của quản lý hệ thống chất lượng nước sông Đồng Nai” của TS. Tôn Thất Lãng – Trường Cao đẳng Tài Nguyên và Môi trường thành phố Hồ Chí Minh được đăng tải trong tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa học lần thứ 19 – Viện Khoa học Kỹ thuật Tài nguyên và môi trường năm 1996.