Tài liệu Luận văn ứng dụng gis đánh giá phân bố chất lượng nước mặt

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI NGUYỄN ĐÌNH CHUNG ỨNG DỤNG GIS ĐÁNH GIÁ PHÂN BỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI- NĂM 2019 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI NGUYỄN ĐÌNH CHUNG ỨNG DỤNG GIS ĐÁNH GIÁ PHÂN BỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT Chuyên ngành: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA BẢN ĐỒ Mã số: 8520503 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI- NĂM 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của TS. Trịnh Thị Hoài Thu. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn thạc sĩ kỹ thuật là trung thực xuất phát từ những kết quả quan trắc thực tế tại TP. Bắc Ninh và các huyện lân cận. Học viên Nguyễn Đình Chung ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trịnh Thị Hoài Thu, ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn tôi hoàn thành luận văn. Với những lời chỉ dẫn, những tài liệu, sự tận tình hƣớng dẫn và những lời động viên của cô đã giúp tôi vƣợt qua nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn quý thầy cô giảng Khoa Trắc địa, Bản đồ và Thông tin địa lý đã truyền dạy những kiến thức quý báu, những kiến thức này rất hữu ích và giúp tôi nhiều khi thực hiện nghiên cứu. Đặc biệt, tôi xin cảm ơn về những góp ý có ý nghĩa rất lớn khi tôi thực hiện đề cƣơng nghiên cứu. Xin cảm ơn các lãnh đạo Sở Tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh Bắc Ninh, trung tâm quan trắc môi trƣờng tỉnh Bắc Ninh, văn phòng đăng ký đất đai tỉnh Bắc Ninh đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình tôi tham gia thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Học viên Nguyễn Đình Chung iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................vi DANH MỤC VIẾT TẮT ......................................................................................... vii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................................ix MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ĐÁNH GIÁ VỀ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT .......... 3 1.1. Khái quát về nƣớc mặt ...................................................................................... 3 1.1.1. Khái niệm về nước mặt ............................................................................... 3 1.1.2. Đặc điểm tài nguyên nước mặt ................................................................... 3 1.2. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc mặt trên thế giới và Việt Nam ............................ 5 1.2.1. Hiện trạng môi trường nước mặt trên thế giới ........................................... 5 1.2.2. Hiện trạng môi trường nước mặt ở Việt Nam ............................................ 8 1.3. Tổng quan nghiên cứu về ứng dụng GIS trong đánh giá phân bố chất lƣợng nƣớc mặt ................................................................................................................ 11 1.3.1. Trên thế giới ............................................................................................. 11 1.3.2. Trong nước ............................................................................................... 14 1.4. Vấn đề nghiên cứu của đề tài .......................................................................... 16 CHƢƠNG 2. ỨNG DỤNG GIS ĐÁNH GIÁ PHÂN BỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT ................................................................................................. 18 2.1. Khái quát về GIS và vai trò của GIS trong đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt .... 18 2.1.1. Khái niệm cơ bản về GIS .......................................................................... 18 2.1.2. Thành phần của GIS ................................................................................. 18 2.1.3. Dữ liệu địa lý trong GIS ........................................................................... 19 2.2. Các tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt ................................................ 22 2.2.1. Thông số quan trắc ................................................................................... 22 iv 2.2.2. Chỉ số WQI ............................................................................................... 26 2.3. Các phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt ........................................... 33 2.3.1. Phương pháp đánh giá dựa trên các điểm quan trắc đơn lẻ ................... 33 2.3.2. Đánh giá chất lượng nước mặt dựa theo mô hình ................................... 35 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM ................................................................................ 44 3.1. Giới thiệu về khu vực nghiên cứu................................................................... 44 3.1.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................... 44 3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội.......................................................................... 45 3.2. Dữ liệu nghiên cứu ......................................................................................... 46 3.3. Đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt ........................................................................ 48 3.3.1. Đánh giá chất lượng nước mặt theo các chỉ số quan trắc ....................... 48 3.3.2. Đánh giá theo chỉ số WQI ........................................................................ 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 70 1. Kết luận .............................................................................................................. 70 2. Kiến nghị............................................................................................................ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 72 v CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Cán bộ hƣớng dẫn chính: TS. Trịnh Thị Hoài Thu Cán bộ chấm phản biện 1: PGS. TS Doãn Hà Phong Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Nguyễn Tiến Thành Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Ngày 06 tháng 04 năm 2019 vi TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ tên học viên: Nguyễn Đình Chung Lớp: CH3A.TĐ Khóa: 3 Cán bộ hƣớng dẫn: TS. Trịnh Thị Hoài Thu Tên đề tài: Ứng dụng GIS đánh giá phân bố chất lƣợng nƣớc mặt. Tóm tắt: Luận văn thực hiện việc đánh giá phân bố chất lƣợng nƣớc mặt cho hệ thống sông Cầu khu vực TP. Bắc Ninh và các huyện lân cận. Dữ liệu sử dụng để đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt bao gồm: Các thông số quan trắc môi trƣờng nƣớc mặt đƣợc thực hiện tại 32 điểm phân bố trên toàn thủy vực, theo bốn quý của năm 2017 và dữ liệu không gian về lớp nƣớc mặt tại khu vực nghiên cứu đƣợc chiết tách từ bản đồ sử dụng đất tỉ lệ 1:10000 hệ VN-2000. Đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt tại khu vực nghiên cứu đƣợc thực hiện thông qua việc xác định chỉ số WQI riêng rẽ cho từng thông số quan trắc và tính WQI tổng thể cho tất cả các điểm quan trắc theo từng quý. Giá trị WQI tổng thể sẽ đƣợc sử dụng để nội suy xác định giá trị chất lƣợng nƣớc mặt cho toàn bộ không gian thủy hệ. Tổng số điểm dùng trong nội suy là 32 điểm trong đó có 26 điểm sử dụng để nội suy và và 06 điểm kiểm tra. Thực hiện nội suy hai phƣơng pháp IDW và Kriging, so sánh độ chính xác cho thấy kết quả thực hiện nội suy theo phƣơng pháp Kriging tốt hơn IDW. Kết quả cho thấy chất lƣợng nƣớc tại hệ thống sông Cầu khu vực thành phố Bắc Ninh và các huyện lân cận là ô nhiễm nặng với chỉ số WQI rất thấp từ 05 đến 25. vii DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt BOD5 BTNMT COD CP CSDL DMT DO DTL FDI GRDP GIS HUR IDW LVS MT NĐ NO3-N NSI NTS NH4 MNP OE PO4-P QĐ TP. TSS TW TX UBND WHO WQI XK UNICEF TTCN QCCP Giải thích Oxy sinh hóa trong 5 ngày đầu tiên Bộ Tài Nguyên và Môi trƣờng Oxy hóa học Chính Phủ Cơ sở dữ liệu Đánh giá tác động môi trƣờng Oxy hòa tan Đất thủy lợi Phần trăm nồng độ oxy bão hòa Nồng độ oxy bão hòa Đầu tƣ trực tiếp nƣớc ngoài Tổng sản phẩm trên địa bàn Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý) Hydrologic Response Unit (Đơn vị phản ứng thủy văn) Inverse Distance Weighted (Nghịch đảo khoảng cách có trọng số) Lƣu vực sông Môi trƣờng Nghị định Nitrat nitrogen Chỉ số Nash-Sutcliffe Đất nuôi trồng thủy sản Amonia Số lƣợng xác suất cao nhất (số lƣợng chắc chắn nhất có thể) Tổ chức các quốc gia phát triển kinh tế Phốt pho Quyết định Thành phố Chất rắn lơ lửng Trung ƣơng Thị xã Ủy ban nhân dân Tổ chức Y tế thế giới Chỉ số chất lƣợng nƣớc Xuất khẩu Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc Tiểu thủ công nghiệp Quy chuẩn cho phép viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Một số đặc trƣng cơ bản của các hệ thống sông chính ở Việt Nam ........4 Bảng 2.1. Giá trị giới hạn các thông số chất lƣợng nƣớc mặt..................................24 Bảng 2.2. Bảng so sánh theo thang điểm WQI .......................................................28 Bảng 2.3. Bảng so sánh theo thang điểm WQI .......................................................30 Bảng 2.4. Quy định các giá trị , BPi.....................................................................31 Bảng 2.5. Quy định các giá trị BPi và qi đối với ..............................32 Bảng 2.6. Quy định các giá trị BPi và qi đối với pH ...............................................32 Bảng 2.7. Bảng so sánh theo thang điểm WQI .......................................................33 Bảng 2.8. Hệ số ô nhiễm trong quá trình sinh hoạt của con ngƣời .........................35 Bảng 3.1. Phiếu kết quả phân tích...........................................................................47 Bảng 3.2. Bảng tính chỉ số WQI cho quý I năm 2017 ............................................54 Bảng 3.3. Bảng tính chỉ số WQI cho quý II năm 2017 ...........................................55 Bảng 3.4. Bảng tính chỉ số WQI cho quý III năm 2017 .........................................56 Bảng 3.5. Bảng tính chỉ số WQI cho quý IV năm 2017 .........................................58 Bảng 3.6. Chỉ số WQI quý I bằng Kriging .............................................................60 Bảng 3.7. Chỉ số WQI quý II bằng Kriging ............................................................61 Bảng 3.8. Chỉ số WQI quý III bằng Kriging ...........................................................61 Bảng 3.9. Chỉ số WQI quý IV bằng Kriging ..........................................................61 Bảng 3.10. Chỉ số WQI quý I bằng IDW ................................................................62 Bảng 3.11. Chỉ số WQI quý II bằng IDW ..............................................................62 Bảng 3.12. Chỉ số WQI quý III bằng IDW .............................................................63 Bảng 3.13. Chỉ số WQI quý IV bằng IDW .............................................................63 Bảng 3.14. Bảng so sánh sai số trung phƣơng của 04 quý giữa Kriging và IDW ..64 ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Tỷ lệ phân bố tài nguyên nƣớc theo các LVS ..........................................5 Hình 2.1. Cấu trúc dữ liệu GIS ...............................................................................20 Hình 2.2. Thế giới thực trên hai mô hình raster (a) và vector (b) ..........................21 Hình 2.3. Nội suy bề mặt theo phƣơng pháp (IDW) ...............................................36 Hình 2.4. Điểm cần nội suy và điểm quan trắc lân cận...........................................37 Hình 2.5. Mối quan hệ giữa mức độ ảnh hƣởng và khoảng cách ...........................37 Hình 2.6. Nội suy bề mặt theo phƣơng pháp Spline ...............................................38 Hình 2.7. Nội suy bề mặt theo phƣơng pháp Kriging .............................................39 Hình 3.1. Vị trí hành chính tỉnh Bắc Ninh.............................................................44 Hình 3.2. Diễn biến nồng độ pH theo 04 quý tƣơng ứng (pH I, pH II, pH III, pH IV) năm 2017 .................................................................................................................49 Hình 3.3. Diễn biến nồng độ DO theo 04 quý tƣơng ứng (DO I, DO II, DO III và DO IV) năm 2017 ....................................................................................................49 Hình 3.4. Diễn biến nồng độ TSS theo 04 quý tƣơng ứng (TSS I, TSS II, TSS III và TSS IV) năm 2017 ..................................................................................................50 Hình 3.5. Diễn biến nồng độ COD theo 04 quý tƣơng ứng (COD I, COD II, COD III và COD IV) năm 2017 .......................................................................................51 Hình 3.6. Diễn biến nồng độ BOD5 theo 04 quý tƣơng ứng (BOD5 (200C) I, BOD5 (200C) II, BOD5 (200C) III và BOD5 (200C) IV) năm 2017 ................................51 Hình 3.7. Diễn biến nồng độ photphat theo 04 quý tƣơng ứng (Photphat I, Photphat II, Photphat III và Photphat IV) năm 2017 .............................................................52 Hình 3.8. Diễn biến nồng độ Amoni theo 04 quý tƣơng ứng (Amoni I, Amoni II, Amoni III và Amoni IV) năm 2017 ........................................................................52 Hình 3.9. Diễn biến nồng độ Coliform theo 04 quý tƣơng ứng (Coliform I, Coliform II, Coliform III và Coliform IV) của năm 2017 ......................................................53 Hình 3.10. Phân bố chất lƣợng nƣớc mặt khu vực TP. Bắc Ninh và các huyện lân cận quý I năm 2017 .....................................................................64 x Hình 3.11. Phân bố chất lƣợng nƣớc mặt khu vực TP. Bắc Ninh và các huyện lân cận quý II năm 2017 ................................................................................................65 Hình 3.12. Phân bố chất lƣợng nƣớc mặt khu vực TP. Bắc Ninh và các huyện lân cận quý III năm 2017 ..............................................................................................66 Hình 3.13. Phân bố chất lƣợng nƣớc mặt khu vực TP. Bắc Ninh và các huyện lân cận quý IV năm 2017 ..............................................................................................67 Hình 3.14. Chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI tổng tại các vị trí quan trắc của 04 quý tƣơng ứng (WQI I, WQI II, WQI III và WQI IV) năm 2017 .................................68 1 MỞ ĐẦU Theo UNICEF, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nƣớc đang diễn ra ở khắp nơi trên thế giới đặc biệt là các nƣớc phát triển, khi chất lƣợng nƣớc mặt tại các sông, suối, ao hồ thƣờng bị tác động và biến đổi bởi các hoạt động của con ngƣời. Năm 2016, tổ chức môi trƣờng thế giới đã báo động Việt Nam là một trong những quốc gia có lƣợng rác thải đổ ra biển nhiều nhất trên thế giới. Hiện tƣợng xả thải trực tiếp ra hồ, sông, suối trở nên nghiêm trọng đặc biệt là những khu vực có làng nghề, khu chế xuất, khu công nghiệp và Bắc Ninh là một ví dụ điển hình. Bắc Ninh là tỉnh có nhiều khu công nghiệp và làng nghề với vị trí thuận lợi về giao thông đƣờng bộ và đƣờng không. Các tuyến đƣờng huyết mạch: Quốc lộ 1A, 1, quốc lộ 18, quốc lộ 38, đƣờng sắt Hà Nội - Lạng Sơn, Hà Nội - Quảng Ninh nối liền tỉnh Bắc Ninh với các trung tâm kinh tế, văn hóa và thƣơng mại của khu vực phía Bắc Việt Nam, với cảng hàng không quốc tế Nội Bài. Nhờ vị trí địa lý thuận lợi cùng với các cơ chế và giải pháp phát triển kinh tế hợp lý, tỉnh Bắc Ninh đã, đang khai thác các tiềm năng hiện có để trở thành một trung tâm kinh tế - văn hóa phụ trợ, một vệ tinh quan trọng cho Hà Nội và là một điểm nhấn trong tam giác kinh tế trọng điểm Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. Bên cạnh mặt tích cực của việc phát triển nhanh về kinh tế thì vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đặc biệt là môi trƣờng nƣớc mặt ở Bắc Ninh cũng là một vấn lớn gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới chất lƣợng sống của ngƣời dân. Trong những năm qua việc đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh dựa vào việc phân tích các thông số riêng biệt, so sánh với giá trị giới hạn đƣợc quyết định trong các tiêu chuẩn trong và ngoài nƣớc, điều này chƣa phản ánh đƣợc chất lƣợng nƣớc mặt tổng thể, đồng thời cũng không thấy đƣợc sự phân bố chất lƣợng nƣớc mặt cho toàn thủy vực. Để khắc phục nhƣợc điểm trên, cần có một nghiên cứu đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt tại Bắc Ninh một cách tổng thể về các chỉ tiêu lý – hóa – sinh của nguồn nƣớc mặt và đƣợc đánh giá theo thang điểm thống nhất. Và nghiên cứu này phải có tính khái quát cao để mô tả diễn biến chất lƣợng nƣớc mặt theo không gian và thời gian, là nguồn thông tin hữu ích cho các nhà quản lý và cộng đồng để thực hiện giám sát, ra quyết định khai thác, bảo vệ hay cải thiện nguồn nƣớc mặt kịp 2 thời. Xuất phát từ ý nghĩa đó, đề tài “Ứng dụng GIS đánh giá phân bố chất lượng nước mặt” đƣợc chọn thực hiện. Mục tiêu đề tài - Ứng dụng đƣợc công nghệ GIS trong đánh giá phân bố chất lƣợng nƣớc mặt tại TP. Bắc Ninh và các huyện lân cận. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về GIS; - Nghiên cứu tổng quan vê nƣớc mặt, tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc mặt; - Nghiên cứu về phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt; - Đánh giá phân bố chất lƣợng nƣớc mặt tại thành phố Bắc Ninh và một số huyện lân cận. Phương pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp thu thập, thống kê, xử lý các thông tin và tài liệu liên quan; - Phƣơng pháp phân tích, tổng hợp: Sử dụng các phƣơng tiện và các công cụ tiện ích, phân tích, tổng hợp các tƣ liệu, đánh giá khách quan các yếu tố để đƣa ra kết luận làm cơ sở giải quyết các vấn đề đặt ra; - Ứng dụng Tin học: Sử dụng phần mềm GIS, Microstation V8i và các phần mềm phụ trợ trong việc đánh giá chất lƣợng nƣớc. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ĐÁNH GIÁ VỀ CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT 1.1. Khái quát về nƣớc mặt 1.1.1. Khái niệm về nước mặt Nƣớc mặt là nƣớc tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo [1] và là nƣớc phân bố trên mặt đất, nƣớc trong sông, suối, ao hồ, đầm lầy. Các yếu tố về điều kiện khí hậu và các hoạt động của con ngƣời tác động mạnh mẽ làm thay đổi thành phần hóa lý của nƣớc mặt, tuy nhiên thì nƣớc mặt cũng phục hồi nhanh ở những vùng thƣờng có mƣa. Thông thƣờng việc đánh giá tài nguyên nƣớc dựa vào lƣợng, chất, động thái. - Lƣợng là đặc trƣng biểu thị mức độ phong phú của tài nguyên nƣớc trên lƣu vực, lãnh thổ. - Chất bao gồm các đặc trƣng về hàm lƣợng các hòa tan hoặc không hòa tan trong nƣớc (có lợi hoặc có hại theo tiêu chuẩn của đối tƣợng sử dụng). - Động thái của nƣớc đƣợc đánh giá bởi sự thay đổi của các đặc trƣng dòng chảy theo thời gian, sự thay đổi giữa các khu vực chứa nƣớc, sự chuyển động nƣớc dƣới đất, các quá trình trao đổi chất hòa tan, truyền mặn,… 1.1.2. Đặc điểm tài nguyên nước mặt Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, mặc dù lƣợng mƣa trung bình nhiều năm trên toàn lãnh thổ vào khoảng 1940 mm/năm nhƣng do ảnh hƣởng của địa hình đồi núi, lƣợng mƣa phân bố không đều trên cả nƣớc và biến đổi mạnh theo thời gian đã và đang tác động lớn đến trữ lƣợng và phân bố tài nguyên nƣớc. Ở nƣớc ta có hơn 2360 con sông có chiều dài từ 10 km trở lên, trong đó có 109 sông chính. Toàn quốc có 16 LVS với diện tích lƣu vực lớn hơn 2500 km2, 10/16 lƣu vực có diện tích trên 10 000 km2. Tổng diện tích các LVS trên cả nƣớc lên đến trên 1 167 000 km2, trong đó, phần lƣu vực nằm ngoài diện tích lãnh thổ nƣớc ta chiếm đến 72%. Do vị trí địa lý, đặc điểm điều kiện tự nhiên có tính đặc thù nên khoảng 60% lƣợng nƣớc của cả nƣớc tập trung ở LVS Mê Công, sau đó là LVS Hồng - Thái Bình chiếm 16%, hệ thống sông Đồng Nai chiếm khoảng 4%, các LVS lớn khác, 4 tổng lƣợng nƣớc chỉ chiếm phần nhỏ còn lại đƣợc thể hiện tại hình 1.1. Tổng lƣợng nƣớc mặt của nƣớc ta phân bố không đều giữa các mùa một phần là do lƣợng mƣa phân bố không đồng đều cả về thời gian và không gian, gây nên lũ lụt thƣờng xuyên và khô hạn trong thời gian dài. Lƣợng mƣa thay đổi theo mùa và thời điểm mùa mƣa, mùa khô ở các vùng là khác nhau. Ở miền Bắc, mùa khô bắt đầu vào tháng 11 và tháng 12, ở miền Trung và miền Nam mùa khô bắt đầu muộn hơn, vào tháng 01. Mùa khô ở nƣớc ta kéo dài từ 6 đến 9 tháng và khắc nghiệt, lƣợng nƣớc trong thời gian này chỉ bằng khoảng 20 - 30% lƣợng nƣớc của cả năm. Vào thời điểm này, khoảng một nửa trong số 15 LVS chính bị thiếu nƣớc - bất thƣờng hoặc cục bộ. Tổng lƣợng nƣớc mặt của các LVS trên lãnh thổ Việt Nam khoảng 830 - 840 tỷ m3 /năm, nhƣng chỉ có khoảng 310 - 315 tỷ m3 (37%) là nƣớc nội sinh, còn 520 - 525 tỷ m3 (63%) là nƣớc chảy từ các nƣớc láng giềng vào lãnh thổ Việt Nam. Chẳng hạn, ở LVS Hồng nguồn nƣớc ngoại lai chiếm 50% tổng khối lƣợng nƣớc bề mặt. Còn ở LVS Mê Công có đến 90% tổng khối lƣợng nƣớc bề mặt có nguồn gốc ngoại lai [2]. Bảng 1.1. Một số đặc trƣng cơ bản của các hệ thống sông chính ở Việt Nam [2] 5 Hình 1.1. Tỷ lệ phân bố tài nguyên nƣớc theo các LVS [2] 1.2. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc mặt trên thế giới và Việt Nam 1.2.1. Hiện trạng môi trường nước mặt trên thế giới Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nƣớc mặt đang ngày càng trở nên nghiêm trọng, đặc biệt tại các lƣu vực sông và các sông nhỏ, kênh rạch trong nội thành, nội thị. Trung bình mỗi ngày trên trái đất có khoảng 02 triệu tấn chất thải sinh hoạt đổ ra sông hồ và biển cả, 70% lƣợng chất thải công nghiệp không qua xử lý bị trực tiếp đổ vào các nguồn nƣớc tại các quốc gia đang phát triển. Trên thế giới có khoảng 1400 triệu km3 nƣớc, trong đó nƣớc mặn chiếm 97%, nƣớc ngọt 3% tuy nhiên chỉ có 10 triệu km3 nƣớc ngọt có thể sử dụng đƣợc, phần còn lại là nƣớc đóng băng [2]. Thế giới hiện nay tỉ lệ sử dụng nƣớc đƣợc nghiên cứu tại [2]: - 69% sử dụng cho nông nghiệp; - 23% sử dụng cho công nghiệp; - 8% sử dụng cho đời sống và đô thị. Theo ƣớc tính, những khu vực đất bị hạn hán chiếm 31% tổng diện tích đất liền trên toàn thế giới, trong đó bao gồm 40% đất đai là sa mạc, việc khan hiêm nƣớc ở khu vực này là điều không thể tránh khỏi. Tuy nhiên, điều đáng báo động là có đến 50 nƣớc, nghĩa là 750 triệu dân đƣợc cung cấp nƣớc dƣới mức 1700 m3 (1 ngƣời/1 năm) thấp hơn rất nhiều so với mức sử dụng nƣớc bình quân trên mỗi đầu ngƣời 6 vào khoảng 2000 m3, tình trạng thiếu nƣớc sẽ trở nên trầm trọng hơn tại Châu Phi, Trung Quốc và Ấn Độ. Ô nhiễm nƣớc đang là 'vấn nạn' lớn trên toàn cầu. Một trong những thủ phạm lớn nhất ở các nƣớc phát triển đó là thuốc trừ sâu và các hóa chất sử dụng thƣờng xuyên trong nông nghiệp. Chúng gây tích tụ nitrat trong nƣớc mặt, gây ra sự nở hoa tảo độc, làm ô nhiễm môi trƣờng nƣớc. Thêm vào đó là quá trình sản xuất từ các nhà máy, xí nghiệp cũng là một nguyên nhân lớn gây ô nhiễm nguồn nƣớc. Hàng năm các khu công nghiệp, cụm công nghiệp, nhà máy,... đã thải ra môi trƣờng hàng loạt các chất thải độc hại gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nƣớc. Dƣới đây là hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc tại một số quốc gia trên thế giới: - Ở Trung Quốc Sông Hoàng Hà đƣợc biết đến nhƣ là con sông bị ô nhiễm nặng nề ở Trung Quốc, theo số liệu nghiên cứu năm 2007 chỉ có 16% mẫu nƣớc xét nghiệm đạt mức cho phép sử dụng theo thang tiêu chuẩn cho phép của chƣơng trình môi trƣờng Liên Hợp Quốc. Điều nguy hại hơn là có tới 70% lƣợng chất thải từ sông Hoàng Hà là xuất phát từ các nhà máy công nghiệp (theo thống kê trong số 20 000 nhà máy hóa dầu toàn quốc, có đến 4000 nhà máy nằm ven sông Hoàng Hà), 23% là chất thải sinh hoạt và 6.4% từ các nguồn thải khác [3]. Năm 2010, đã sảy ra một vụ tràn dầu lớn ở vùng biển Hoàng Hải của Trung Quốc nguyên nhân là do sự cố nổ đƣờng ống dẫn dầu khiến 1500 tấn dầu thô tràn ra biển gây ra một vành đai 50 km2 dầu trên mặt nƣớc, làm cho nƣớc biển lúc đó bị ô nhiễm một cách nghiêm trọng [3]. Đến năm 2013, hiện tƣợng dịch bệnh trong chăn nuôi tại Trung Quốc lên tới định điểm dẫn đến có tới 16 000 con lợn chết trôi sông Hoàng Phố, làm cho nguồn nƣớc bị nhiễm virut bệnh mạch vành. Dù rằng bệnh này không có hại cho con ngƣời, nhƣng làm cho nguồn nƣớc bị ô nhiễm một cách nặng nề [3]. - Ấn Độ Sông Hằng là con sông nổi tiếng nhất Ấn Độ, dài 2510 km bắt nguồn từ dãy 7 Hymalaya, chảy theo hƣớng Đông Nam qua Bangladesh và chảy vào vinh Bengal. Sông Hằng có lƣu vực rộng 907 000 km2, một trong những khu vực phì nhiêu và có mật độ dân cao nhất thế giới. Sông Hằng đƣợc ngƣời Hindu rất coi trọng, sùng kính và là trung tâm của những truyền thống xã hội và tôn giáo ở đất nƣớc Ấn Độ [3]. Lƣu vực sông Hằng gần nhƣ tạo ra một vùng đất liền thứ ba của Ấn Độ và là một trong 12 vùng dân cƣ trên thế giới phụ thuộc vào con sông. Đây cũng là nơi sống của hơn 140 loài cá, 90 loài động vật lƣỡng cƣ và loài cá heo sông Hằng [3]. Hiện nay, sông Hằng là một trong những con sông bị ô nhiễm nhất trên thế giới vì bị ảnh hƣởng nặng nề bởi nền công nghiệp hóa chất, rác thải công nghiệp và rác thải sinh hoạt chƣa qua xử lý tới mức những ngƣời mộ đạo trƣớc kia tôn thờ nguồn nƣớc sông này giờ đây lại trở nên khiếp sợ chính nguồn nƣớc đó. Chất lƣợng nƣớc đang trở nên xấu đi nghiêm trọng [3]. Cùng với sự mất đi khoảng 30-40% lƣợng nƣớc do những đập nƣớc đang làm cho sông Hằng trở nên khô cạn và có nguy cơ biến mất. Theo ƣớc tính, có hơn 400 triệu ngƣời sống dọc hai bờ sông Hằng và mỗi ngày có hai triệu ngƣời tới bờ sông làm các nghi thức tắm rửa tại đây. Ngoài ra, do phong tục hỏa táng một phần thi thể rồi thả trôi sông những thi thể ngƣời trôi trên dòng sông này, rồi rác thải trực tiếp từ các bệnh viện do thiếu lò đốt cũng là một nguyên nhân làm tăng ô nhiễm sông [3]. Nƣớc sông giờ không những không thể dùng ăn uống, tắm giặt mà còn không thể dùng cho sản xuất nông nghiệp. Các nghiên cứu cũng phát hiện tỷ lệ các kim loại độc trong nƣớc sông khá cao nhƣ thủy ngân (nồng độ từ 65-520 ppb), chì (10800 ppm), crom (10-200 ppm) và nickel (10-130 ppm) [3]. - Indonesia Tình trạng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc đang diễn ra ở Indonesia là rất nghiêm trọng với những dòng sông phủ kín rác. Ngƣời Indonesia xả khoảng 3.5 triệu tấn rác thải nhựa mỗi năm và gần một nửa trong đó đổ ra biển, ƣớc tính đây là quốc gia có lƣợng giác thải nhựa lớn thứ hai sau Trung Quốc. Con sông Citarum nằm ở Indonesia, rộng 13 000 km2, là một trong những dòng sông lớn nhất của Indonesia, đƣợc mệnh danh là “Dòng sông ô nhiễm nhất thế giới” với nguy cơ phát tán nguồn 8 bệnh nguy hiểm cho con ngƣời và ảnh hƣởng tới năng suất cây trồng, sông Citarum cung cấp 80% lƣợng nƣớc sinh hoạt cho 14 triệu dân thủ đô Jakarta và khoảng 30 triệu ngƣời Indonesia vẫn phải dựa vào nó để tƣới tiêu, giặt giũ, uống, tƣới cho những cánh đồng cung cấp 5% sản lƣợng lúa gạo và là nguồn nƣớc cho hơn 2000 nhà máy, nơi làm ra 20% sản lƣợng công nghiệp của đảo quốc này [3]. - Philippines Tình trạng ô nhiễm nguồn nƣớc ở Philippines khá nặng nề. Một trong những con sông đang rất báo động ở đất nƣớc này đó là sông Marilao. Nằm trong hệ thống các sông gần vùng ngoại ô tỉnh Bulacan ở Philippines, sông Marilao đang bị ô nhiễm nặng nề với đủ thứ rác thải sinh hoạt hàng ngày. Đây còn là nơi lƣu thông hàng hóa cho các khu vực thuộc da, tinh chế kim loại, đúc chì. Chính vì vậy, nguồn nƣớc của sông Marilao chứa rất nhiều hóa chất gây độc hại cho sức khỏe con ngƣời nhƣ đồng, thạch tín. Các chất ô nhiễm này gây ra các vấn đề về sức khoẻ cho cƣ dân trong vùng và xa hơn nó còn gây hại tới ngành đánh bắt hải sản tại vịnh Manila. Trƣớc nguy cơ bị xóa sổ, chính quyền địa phƣơng đã có những biện pháp can thiệp, nhƣng sông Marilao vẫn hàng ngày hàng giờ hứng chịu rác thải của các hộ dân ven sông và các chất thải từ khu chế xuất vẫn xả trộm ra sông [3]. 1.2.2. Hiện trạng môi trường nước mặt ở Việt Nam Giống nhƣ các nƣớc đang phát triển trên thế giới, Việt Nam cũng đứng trƣớc thách thức hết sức nặng nề về nạn ô nhiễm môi trƣờng đặc biệt là môi trƣờng nƣớc mặt tại các khu công nghiệp và đô thị. Ô nhiễm nguồn nƣớc xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau. Do tiếp nhận nhiều loại nguồn thải, môi trƣờng nƣớc mặt đang ở tình trạng ô nhiễm tại nhiều nơi, tùy theo đặc trƣng của từng khu vực khác nhau. Tuy nhiên, do hạn chế về số liệu thống kê nên trong phần này chỉ đề cập đến bốn nguồn thải chính tác động đến môi trƣờng nƣớc mặt ở nƣớc ta: Nƣớc thải nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt và y tế. Mức độ gia tăng các nguồn nƣớc thải hiện nay ngày càng lớn với quy mô rộng ở hầu hết các vùng miền trong cả nƣớc. Gần nhƣ toàn bộ hệ thống sông hồ ở các thành phố lớn nhƣ TP. Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, nơi có dân cƣ đông đúc và