1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai (thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế) là
đầm phá lớn nhất ở ven bờ Việt Nam với gần 1000 loài động vật, thực
vật thủy sinh có giá trị kinh tế [1]. Các hoạt động kinh tế - xã hội vùng
đầm phá đang diễn ra hết sức sôi động bao gồm nông nghiệp, nghề cá
và khai thác biển, giao thông - cảng, du lịch – dịch vụ v.v.. Hệ đầm phá
là nơi tiếp nhận các nguồn thải ven bờ không những của các huyện giáp
ranh mà còn cả của các khu vực miền núi. Khả năng suy thoái chất
lượng môi trường, cạn kiệt nguồn giống sẽ xảy ra nếu không có những
biện pháp quản lý hệ thống đầm phá. Mỗi một hệ thống tự nhiên có một
khả năng chịu tải nhất định. Vượt quá ngưỡng đó, hệ thống sẽ bị thay
đổi kéo theo sự thay đổi chức năng của hệ thống. Trong khi đó, các
hoạt động phát triển kinh tế - xã hội ven bờ đã dẫn đến tải lượng hữu cơ
và dinh dưỡng đưa vào hệ đầm phá không ngừng gia tăng mà không có
biện pháp bảo vệ hoặc cảnh báo. Trước sức ép phát triển kinh tế của
khu vực, nghiên cứu sinh đã chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá sức tải
một số yếu tố môi trường (C, N, P) khu vực đầm phá Tam Giang - Cầu
Hai (tỉnh Thừa Thiên Huế)” làm luận án nghiên cứu của mình.
Nghiên cứu sức tải môi trường có một số hướng tiếp cận và được áp
dụng trong một số lĩnh vực như trong NTTS, quản lý nguồn thải, quản lý
hệ sinh thái. Hướng tiếp cận của luận án tập trung vào nghiên cứu, quản lý
nguồn thải, góp phần bảo vệ chất lượng môi trường nước và hệ sinh thái.
Hiểu và đánh giá đúng sức chịu tải môi trường có ý nghĩa quan trọng trong
việc đưa ra các chính sách phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường.
2. Mục tiêu của luận án
- ánh giá được sức chịu tải của một số yếu tố môi trường (C, N,
P) trong hệ đầm phá TG - CH làm cơ sở cho quản lý, phát triển bền
vững hệ đầm phá.
3. Nội dung nghiên cứu
- Phân tích, đánh giá và dự báo tải lượng ô nhiễm từ các nguồn
đưa vào hệ đầm phá.
2
- Mô phỏng lan truyền các chất ô nhiễm trong hệ đầm phá TG -
CH theo các kịch bản cơ sở (năm 2011 – 2012) và kịch bản 2020, 2030,
kịch bản đột xuất.
- Nghiên cứu, tính toán sức tải hệ đầm phá TG - CH đối với các
chất hữu cơ và chất dinh dưỡng theo các ngưỡng của quy chuẩn Việt
Nam, ngưỡng sức tải tối đa và ngưỡng gây bất lợi đối với sinh vật thủy
sinh.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- ối tượng nghiên cứu: các hợp chất C, N, P trong nước hệ
đầm phá TG - CH; các nguồn thải đưa vào hệ thống đầm phá.
- Phạm vi không gian: không gian nghiên cứu là hệ đầm phá
TG – CH và các vùng xung quanh đưa các chất ô nhiễm vào đầm phá.
- Phạm vi thời gian: mùa mưa (tháng 11) và mùa khô (tháng 5)
của các năm 2011, 2012, 2016; dự báo cho các năm 2020, 2030
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Tổng quan tài liệu về sức tải môi trường và hệ đầm phá TG-CH.
- iều tra, khảo sát và thực nghiệm ngoài hiện trường.
- Mô hình hóa chế độ thủy động lực và sự lan truyền chất ô nhiễm
trong hệ đầm phá sử dụng phần mềm Delft – 3D.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Hệ thống hóa được phương pháp đánh giá sức chịu tải môi trường
cho một thủy vực ven bờ Việt Nam.
- Góp phần xác định sức tải môi trường các yếu tố BOD5, COD, N-
NH4
+, N-NO3
- và P-PO4
3- cho hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai, có thể sử
dụng làm nguồn tham khảo cho công tác quản lý môi trường.
7. Những kết quả khoa học đạt đƣợc và đóng góp mới của luận án
- ã xác định nguồn thải và ước tính lượng thải các chất ô nhiễm C,
N, P từ các hoạt động kinh tế - xã hội đưa vào hệ đầm phá TG-CH.
- ã hiệu chỉnh mô hình chất lượng nước hệ đầm phá TG-CH và mô
phỏng chất lượng nước theo các kịch bản phát triển đến năm 2020 và 2030.
- ã tính được sức tải môi trường cho hệ đầm phá TG-CH theo các
ngưỡng của QCVN và theo khả năng tự làm sạch (đồng hóa) của đầm phá.
3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC
NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về sức tải môi trƣờng
1.1.1. Các khái niệm
Sức tải môi trường (STMT) là một hướng nghiên cứu của khoa học
môi trường. Vấn đề là hiểu đúng bản chất của STMT và có phương pháp
tính toán đúng đắn để có thể áp dụng vào trong thực tiễn quản lý nguồn
thải và BVMT. Mỗi một định nghĩa, khái niệm về STMT có cách tiếp cận
riêng, nhưng vấn đề kiểm soát nguồn ô nhiễm từ lục địa là mối quan tâm
lớn nhất trong các nghiên cứu về STMT.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Nghiên cứu STMT trên thế giới được tiếp cận theo các hướng sau:
a) Áp dụng mô hình sinh địa hóa để tính toán mật độ nuôi thả tối đa của
các loài nuôi trồng (cá, tôm, hai mảnh vỏ, v.v.).
b) Tính toán lượng thải tối đa hàng ngày được phép đưa vào thủy vực
c) Xây dựng hệ thống chỉ số, chỉ thị để đánh giá STMT cho vùng ven biển.
d) Một số hướng tiếp cận khác liên quan đến sử dụng đất, sức tải xã hội...
1.1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, STMT đã được nghiên cứu từ cuối những năm 1990
dưới dạng các nghiên cứu về tải lượng thải, năng suất sơ cấp, khả năng tự
làm sạch của thủy vực, khả năng trao đổi nước, v.v. STMT đã được đưa
vào trong Luật BVMT từ năm 2005 và là nội dung bắt buộc phải thực hiện
cho tất cả các sông, suối, kênh, rạch, hồ. Tuy nhiên, các nghiên cứu tại Việt
Nam mới chỉ dừng lại ở việc tính STMT qua khả năng trao đổi nước, chưa
tính đến bản chất thực sự của sức tải môi trường là khả năng đồng hóa của
thủy vực và các ngưỡng gây bất lợi đến sinh vật thủy sinh.
1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu môi trƣờng trong hệ đầm phá
TG - CH
1.2.1. Khái quát về hệ đầm phá TG - CH và các hoạt động kinh tế xã hội
Hệ đầm phá TG - CH có chiều dài 68km, tổng diện tích mặt nước 216
km2. 5 huyện liên quan là Phong iền, Phú Lộc, Phú Vang, Quảng iền và
4
Hương Trà với tổng số dân khoảng 615.946 người, diện tích 2648.76km2.
Các hoạt động kinh tế - xã hội vùng đầm phá bao gồm nông nghiệp, nghề
cá và khai thác biển, giao thông - cảng, du lịch – dịch vụ. Năm 2016, diện
tích NTTS toàn khu vực là 7175 ha; số lượng đàn trâu của khu vực đạt
22,4 nghìn con, đàn bò đạt 33,6 nghìn con, đàn lợn đạt 205,6 nghìn con và
đàn gia cầm đạt 2,7 triệu con; lượng khách du lịch là 1,7 triệu khách [66].
1.2.2. Các nghiên cứu về môi trường hệ đầm phá TG - CH
Các nghiên cứu về môi trường bao gồm: địa chất, địa mạo, vận
chuyển trầm tích, hình thái động lực, xói lở bờ biển; chất lượng nước và
các nguồn thải; chất lượng trầm tích; nguồn lợi, thủy sinh, đa dạng sinh
học; các vấn đề kinh tế - xã hội và quản lý.
1.2.3. Môi trường và chất lượng nước hệ đầm phá TG - CH
Nước hệ đầm phá có dấu hiệu ô nhiễm cục bộ chất hữu cơ , amoni và
TSS. Nồng độ các chất có xu hướng tăng theo thời gian.
1.3. Sử dụng công cụ mô hình hóa trong nghiên cứu sức tải môi trƣờng
Hiện nay có nhiều mô hình được sử dụng để mô phỏng chất lượng
nước: Mô hình EFDC (Mỹ), WASP7, AQUATOX, SWAT, MIKE21,
MIKE-3, Delft3D v.v. Delft-3D là mô hình đã được thương mại hóa, có
thể áp dụng cho cả khu vực sông và biển do có lưới cong trực giao giúp
cho việc mô phỏng tại các khu vực đường bờ, cửa sông. Mô hình Delft-3D
là mô hình có bản quyền, đã được kiểm nghiệm kỹ nên NCS đã chọn phần
mềm này làm công cụ nghiên cứu.
1.4. Tổng quan cuối chƣơng và hƣớng nghiên cứu của luận án
Tiếp cận của luận án theo hướng kiểm soát nguồn thải, phòng ngừa ô
nhiễm, thể hiện ở việc tính toán lượng chất tối đa mà đầm phá TG - CH có
thể tiếp nhận sao cho không gây ảnh hưởng đến sự phát triển của sinh vật
thủy sinh. NCS đã tính toán STMT theo các ngưỡng an toàn cho sinh vật
thủy sinh, ngưỡng theo QCVN và ngưỡng sức tải tối đa. Ngưỡng an toàn
cho sinh vật thủy sinh được chọn là nồng độ phosphat - 0,045 mg/l, nồng
độ khí NH3 - 0,05mg/l, và nồng độ DO - 5 mg/l. Ngưỡng ”sức tải tối đa” –
ngưỡng mà tại đó thủy vực không còn khả năng tự làm sạch với các giá trị
được chọn là nồng độ DO = 2mg/l; N-NH4
+ = 1mg/l và P-PO4
3- = 1mg/l.
5
CHƢƠNG II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Khu vực nghiên cứu
Hình 2.1. Phạm vi nghiên cứu: khu vực đầm phá TG - CH
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu của luận án
2.2.1. Phương pháp điều tra, khảo sát
Hiệu chỉnh mô
hình chất
lượng nước
Hiệu chỉnh mô
hình chất lượng
nước
Triển khai các kịch
bản mô phỏng chất
lượng nước
Triển khai các kịch
bản tính sức tải
môi trường
Thẩm định mô hình
chất lượng nước
Chuẩn bị dữ liệu
đầu vào
(Dữ liệu khí tượng, thủy văn,
dữ liệu chất lượng nước, dữ
liệu nguồn thải …)
Triển khai mô
hình thủy động
lực cho hệ đầm
phá TG-CH
Hiệu chỉnh
mô hình thủy
động lực