Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá ngưỡng chịu tải và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước Sông Nhuệ, khu vực qua thành phố Hà Nội

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:126

Thêm vào BST

Báo xấu

122
lượt xem 32
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài với mục tiêu đưa ra một bức tranh tổng quát về hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ, khả năng tiếp nhận, khả năng tự làm sạch và bước đầu tiếp cận phương pháp luận để đánh giá ngưỡng chịu tải của môi trường nước sông Nhuệ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá ngưỡng chịu tải và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước Sông Nhuệ, khu vực qua thành phố Hà Nội

̣ ̣ ̀ ̣ ĐAI HOC QUÔC GIA HA NÔI ́ TRƯƠNG ĐAI HOC KHOA HOC T ̀ ̣ ̣ ̣ Ự NHIÊN Nguyễn Thị Phương Hoa ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG CHỊU TẢI VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ, KHU VỰC QUA THÀNH PHỐ HÀ NỘI ̣ ̣ ̣ LUÂN VĂN THAC SI KHOA HOC ̃ NGƯỜI HƯỚNG DẪN TS.Trần Hồng Thái
LỜI CẢM ƠN §Ó hoµn thµnh luËn v¨n th¹c sÜ nµy, tríc hÕt t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n tíi TS. TrÇn Hång Th¸i, ngêi ®· tËn t×nh chØ b¶o vµ híng dÉn t«i thùc hiÖn tèt luËn v¨n th¹c sÜ nµy. §ång thêi, t«i còng xin göi lêi c¶m ¬n ch©n thµnh tíi Ths. NguyÔn ThÞ Hång H¹nh, Ths. §ç ThÞ H¬ng ®· gióp ®ì, ®ãng gãp nhiÒu ý kiÕn vµ gióp ®ì nhiÒu tµi liÖu h÷u Ých phôc vô hoµn thµnh luËn v¨n nµy. Qua ®©y, t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n toµn thÓ anh, chÞ, em c¸n bé Trung t©m T vÊn KhÝ tîng Thñy v¨n vµ M«i trêng - ViÖn khoa häc KhÝ tîng Thñy v¨n vµ M«i trêng ®· nhiÖt t×nh gióp ®ì, cæ vò vµ ®éng viªn t«i trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n tíi toµn thÓ thÇy c« Khoa m«i tr- êng, Trêng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn – §¹i häc Quèc gia Hµ Néi. §Æc biÖt lµ c¸c thÇy c« trong bé m«n C«ng nghÖ M«i trêng ®· truyÒn ®¹t cho t«i nh÷ng kiÕn thøc quý b¸u trong qu¸ tr×nh häc tËp vµ nghiªn cøu t¹i khoa. §ång thêi, t«i xin ch©n thµnh göi lêi c¶m ¬n tíi gia ®×nh, b¹n bÌ lu«n quan t©m ®éng viªn vµ ®ãng gãp ý kiÕn trong qu¸ tr×nh hoµn thµnh luËn v¨n nµy. T«i xin tr©n träng sù gióp ®ì quý b¸u ®ã! T¸c gi¶ i
NguyÔn ThÞ Ph¬ng Hoa ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ASPT Chỉ số đa dạng sinh học BOD5 Nhu cầu ôxy hóa sinh học (Biochemical Oxygen Demand) BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường CCN Cụm công nghiệp CFR Code of Federal Regulations (USA) CLN Chất lượng nước COD Nhu cầu ôxy hóa hóa học (Chemical Oxygen demand) EPA Cơ quan bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine GESAMP Pollution HST Hệ sinh thái HSTTV Hệ sinh thái thủy vực IBI Chỉ số tổ hợp sinh học KCN Khu công nghiệp TLS Tự làm sạch LVS Lưu vực sông QCMTQG Quy chuẩn môi trường quốc gia QCVN Quy chuẩn Việt Nam QUAL2E model The Enhanced Stream Water Quality Model SWAT Soil and Water Assessment Tool TMDL Total Maximum Daily Loads WHO Tổ chứ Y thế giới iii
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................ iii MỤC LỤC ................................................................................................................ iv ............................................................................................................................ v DANH SÁCH CÁC BẢNG ...................................................................................... vi DANH SÁCH CÁC HÌNH ..................................................................................... viii MỞ ĐẦU .................................................................................................................. x CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN ..................................................................................... 1 1.1.CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ ................ 1 1.2.TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGƯỠNG CHỊU TẢI NƯỚC SÔNG ......... 5 1.2.1.Các khái niệm ..................................................................................................... 5 1.2.2.Các nghiên cứu trên thế giới ............................................................................ 7 1.2.3.Các nghiên cứu trong nước ............................................................................. 11 1.3.PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG CHỊ TẢI NƯỚC SÔNG 16 ............................................................................................................................. 1.3.1.Nước sông và các quá trình trong sông .......................................................... 16 1.3.2.Cơ sở phương pháp đánh giá ngưỡng chịu tải ........................................... 22 CHƯƠNG 2.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 27 1.4.ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ...................................................................... 27 1.4.1.Đặc điểm tự nhiên của lưu vực sông Nhuệ ................................................ 28 1.4.2.Đặc điểm phát triển kinh tế xã hội ............................................................ 34 1.5.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 39 1.5.1.Phương pháp phân chia đoạn sông nghiên cứu ............................................ 41 1.5.2.Phương pháp tính khả năng tiếp nhận các chất ô nhiễm của nước sông 42 ...................................................................................................................................... CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................. 49 1.6.HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG ............... 49 1.6.1.Nhiệt độ ............................................................................................................. 49 1.6.2.Chất rắn lơ lửng ............................................................................................. 49 1.6.3.Oxy hòa tan (DO) .............................................................................................. 51 1.6.4.Hàm lượng các chất hữu cơ ........................................................................... 52 1.6.5.Các hợp chất chứa N ....................................................................................... 54 1.6.6.Coliform ............................................................................................................. 55 1.6.7.Hàm lượng Fe ................................................................................................... 55 iv
1.7.ĐẶC TÍNH CÁC ĐOẠN SÔNG PHÂN CHIA ............................................. 58 1.7.1.Kết quả phân chia các đoạn sông tính toán .................................................. 58 1.7.2.Đặc điểm dòng chảy trên các đoạn sông ...................................................... 63 1.7.3.Đặc điểm nguồn thải trên các đoạn sông ..................................................... 64 1.8.KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN CHẤT Ô NHIỄM CỦA NƯỚC SÔNG ............. 75 1.1.1.Khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của nước sông ..................................... 75 1.1.2.Tải lượng ô nhiễm tối đa trên từng đoạn sông ........................................... 76 1.1.3.Khả năng tiếp nhận chất thải của nước sông ............................................ 80 1.9.ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH CỦA SÔNG ............................. 82 1.10.BƯỚC ĐẦU NHẬN ĐỊNH NGƯỠNG CHỊU TẢI MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ ......................................................................................... 85 1.11.ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG .................................................................................. 87 1.11.1.Đề xuất xây dựng mục tiêu môi trường ..................................................... 87 1.11.2.Đề xuất cải tạo hoàn chỉnh hệ thống công trình thủy lợi ....................... 88 1.11.3.Đề xuất hoàn thiện mạng lưới quan trắc, giám sát chất lượng môi trường ......................................................................................................................... 88 1.11.4.Đề xuất các giải pháp tuyên truyền, giáo dục trong bảo vệ môi trường 92 ...................................................................................................................................... KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 98 PHỤ LỤC ............................................................................................................. 104 v
DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thanh phân hoa hoc trung binh cua n ̀ ̀ ́ ̣ ̀ ̉ ươc sônǵ ......................................16 Bảng 2.2.Diện tích gieo trồng các loại cây chính tại các quận/huyện trong khu vực nghiên cứu .......................................................................................................36 Bảng 2.3. Số lượng vật nuôi chính tại các quận/huyện trong khu vực nghiên cứu ................................................................................................................................. 37 Bảng 2.4. Số lượng và diện tích các Khu, Cụm Công nghiệp thành phố Hà Nội 38 Bảng 2.5. Công thức tính toán tải lượng ô nhiễm đưa vào nước sông.................46 Bảng 3.6. Các đoạn phân chia trên sông Nhuệ......................................................58 Bảng 3.7. Phần trăm diện tích xã/huyện thuộc các tiểu vùng phân chia ứng với mỗi đoạn sông........................................................................................................59 Bảng 3.8. Số liệu lưu lượng dòng chảy trên các đoạn sông nghiên cứu..............63 Bảng 3.9. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải sinh hoạt tính cho các quận/huyện trong khu vực nghiên cứu...................................................................64 Bảng 3.10. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải chăn nuôi tính cho các quận/huyện trong khu vực nghiên cứu...................................................................65 Bảng 3.11. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải một số bệnh viện trong khu vực nghiên cứu.................................................................................................66 Bảng 3.12. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước thải một số làng nghề trong khu vực nghiên cứu.................................................................................................67 Bảng 3.13. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 1.....................67 Bảng 3.14. Tải Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 2..............69 Bảng 3.15. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 3.....................70 Bảng 3.16. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào đoạn 4....................71 Bảng 3.17. Tải lượng ô nhiễm và lưu lượng nước đưa vào vào đoạn 5.............72 Bảng 3.18.Tổng tải lượng ô nhiễm ước tính theo các đoạn sông.........................74 Bảng 3.19. Số liệu lưu lượng thải đối với từng đoạn sông tiếp nhận nước thải ................................................................................................................................. 77 Bảng 3.20. Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông theo QCVN 08/2008TNMT loại B1 (kg/ngày)...........................................................................77 Bảng 3.21. Tải lượng ô nhiễm tối đa cho các đoạn theo QCVN 08/2008TNMT loại B2 (kg/ngày)....................................................................................................78 Bảng 3.22. Tải lượng ô nhiễm tối đa cho các đoạn sông theo QCVN 08/2008TNMT loại A2 (kg/ngày)...........................................................................79 vi
Bảng 3.23. Khả năng tiếp nhận nước thải của các đoạn sông theo mục đích sử dụng B1 (kg/ngày)..................................................................................................80 Bảng 3.24. Khả năng tiếp nhận nước thải của các đoạn sông theo mục đích sử dụng B2 (kg/ngày)..................................................................................................81 Bảng 3.25. Khả năng tiếp nhận nước thải của các đoạn sông sông theo mục đích sử dụng A2 (kg/ngày).............................................................................................81 Bảng 3.26. Kết quả tính toán khả năng TLS của sông..........................................83 Bảng 3.27. Danh sach tram GSCLN hê thông sông Nhuê ́ ̣ ̣ ́ ̣ ......................................92 vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ mô phỏng các quá trình nhiệt động lực học trong nước sông.....19 Hình 1.2. Sơ đồ mô phỏng chuyển hoá chất ô nhiễm trong môi trường nước.....22 Hình 2.3. Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu.................................................28 Hình 2.4. Bản đồ vị trí địa lý khu vực nghiên cứu.................................................28 Hình 2.5. Bản đồ hệ thống thủy văn lưu vực sông Nhuệ.....................................32 Hình 2.6. Bản đồ mật độ dân số LVS Nhuệ Đáy................................................35 Hình 2.7. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu..............................................................41 Hình 2.8. Sơ đồ áp dụng tính toán khả năng tiếp nhận nước thải (kg/ngày)........44 Hình 3.9. Giá trị TSS trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 2006 – 2009...50 Hình 3.10. Giá trị TSS trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 2006 2009...51 Hình 3.11. Giá trị DO trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm quan trắc 2006 2009......................................................................................................................... 51 Hình 3.12. Giá trị DO trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm quan trắc 2006 2009......................................................................................................................... 51 Hình 3.13. Giá trị COD trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 20062009..53 Hình 3.14. Giá trị COD trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 20062009...53 Hình 3.15. Giá trị BOD5 trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 2006 2009 ................................................................................................................................. 54 Hình 3.16. Giá trị BOD5 trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 2006 2009 ................................................................................................................................. 54 Hình 3.17. Giá trị NH4+ trên sông Nhuệ vào mùa mưa trong các năm 20062009 55 Hình 3.18. Giá trị NH4+ trên sông Nhuệ vào mùa khô trong các năm 20062009..55 Hình 3.19. Bản đồ các đoạn sông và tiểu vùng tương ứng các đoạn được phân chia .........................................................................................................................61 Hình 3.20. Diễn biến lưu lượng dòng chảy trên các đoạn sông nghiên cứu.........64 Hình 3.21. Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 1..........................68 Hình 3.22. Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 2..........................70 Hình 3.23. Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 3..........................71 Hình 3.24. Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 4..........................72 Hình 3.25. Tỷ lệ % lưu lượng thải của các hoạt động ở đoạn 5..........................73 Hình 3.26. Lưu lượng nước thải ước tính cho mỗi đoạn sông (m3/ngày)............75 Hình 3.27. Tải lượng các thông số ô nhiễm ước tính trên 5 đoạn sông (kg/ngày) 75 Hình 3.28. Tải Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông B1 (kg/ngày).................................................................................................................78 viii
Hình 3.29. Tải Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông – B2 (kg/ngày).................................................................................................................79 Hình 3.30. Tải Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép của các đoạn sông – A2 (kg/ngày).................................................................................................................80 Hình 3.31. Diễn biến giá trị DO.............................................................................84 Hình 3.32. Diễn biến giá trị BOD5.........................................................................84 Hình 3.33. Diễn biến giá trị NO3..........................................................................85 Hình 3.34. Diễn biến giá trị NH4+.........................................................................85 ix
MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, khái niệm Ngưỡng chịu tải môi trường các thủy vực mới được các nhà quản lý môi trường Việt Nam quan tâm và nghiên cứu ứng dụng trong quản lý môi trường. Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về đánh giá ngưỡng chịu tải môi trường các thủy vực và đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước. Việc nghiên cứu, đánh giá ngưỡng chịu tải của môi trường nước sông mang một ý nghĩa lớn, là căn cứ quan trọng trong công tác quản lý, bảo vệ tài nguyên nước và làm cơ sở cho hoạch định chiến lược phát triển môi trường bền vững. Hơn thế, phát triển kinh tế xã hội trên quan điểm phát triển bền vững luôn là mục tiêu quan trọng hàng đầu của tất cả các quốc gia trên thế giới. Sông Nhuệ nằm trong hệ thống sông ngòi của đồng bằng sông Hồng và đóng vai trò thoát lũ và điều hòa nước tưới tiêu nông nghiệp . Thêm vào đó, sông là nơi tiếp nhận và truyền tải một phần lớn lượng nước thải của thành phố Hà Nội qua các sông, kênh trong nội thành, đặc biệt tiếp nhận dòng chảy từ sông Tô Lịch. Mặt khác, sau khi sát nhập tỉnh Hà Tây vào thành phố Hà Nội, với chiều dài khoảng 74 km, sông Nhuệ gần như nằm chọn trong địa phận thủ đô, trung tâm kinh tế – văn hóa – chính trị của cả nước. Như vậy, sông Nhuệ không còn đơn thuần mang giá trị về mặt cung cấp nguồn tài nguyên nước mà còn mang ý nghĩa về mặt sinh thái cảnh quan, giúp điều hòa khí hậu, tạo cảnh quan sinh thái mặt nước giữa lòng đô thị, đem đến giá trị về mặt tinh thần cho bộ phận dân cư trong khu vực. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, môi trường nước sông Nhuệ đã và đang phải đối mặt với nhiều thách thức lớn về mặt chất lượng và đang ở cấp độ báo động. Sự gia tăng dân số cùng với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang diễn ra mạnh mẽ dẫn đến sự ra đời hàng loạt các khu đô thị, khu công x
nghiệp, cụm công nghiệp mới và các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản cũng được đẩy mạnh phát triển…Chính những yếu tố này đã gây nên một áp lực khá lớn lên môi trường nước sông, làm cho chất lượng môi trường nước trên các con sông suy giảm nhanh chóng. Xuất phát từ thực tiễn trên, tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá ngưỡng chịu tải và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước Sông Nhuệ, khu vực qua thành phố Hà Nội” với mục tiêu đưa ra một bức tranh tổng quát về hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ, khả năng tiếp nhận, khả năng tự làm sạch và bước đầu tiếp cận phương pháp luận để đánh giá ngưỡng chịu tải của môi trường nước sông Nhuệ. Những kết quả này được coi là căn cứ quan trọng trong công tác quản lý nhằm bảo vệ và duy trì môi trường nước sông, góp phần duy trì chất lượng nước và phát triển cảnh quan sông Nhuệ. Cụ thể như sau: Đánh giá hiện trạng môi trường nước sông Nhuệ; Tính toán khả năng tiếp nhận các chất ô nhiễm của môi trường nước sông; Đánh giá khả năng tự làm sạch (TLS) các chất ô nhiễm của môi trường nước sông dựa vào các quá trình trong sông; Đưa ra những nhận định bước đầu về ngưỡng chịu tải của môi trường nước sông Nhuệ; Đề xuất một số giải pháp bảo vệ môi trường nước sông. xi
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG NHUỆ Sông Nhuệ là một trong hai sông chính trong hệ thống sông thuộc lưu vực sông Nhuệ sông Đáy, một trong những lưu vực sông đóng vị trí quan trong trong vùng kinh tế trọng điểm phía bắc. Đó là lý do đã có nhiều công trình nghiên cứu khoa học với nhiều hình thức từ đề tài cấp nhà nước, các dự án, cho đến các báo cáo khoa học của nghiên cứu sinh, sinh viên, đánh giá chất lượng môi trường sông Nhuệ nói riêng, hệ thống sông Nhuệ Đáy nói chung và từ đó là cơ sở đề xuất xây dựng các giải pháp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường nước hệ thống sông này, cụ thể như: Các cam kết về bảo vệ môi trường sông Nhuệ Đáy của Ủy ban nhân dân các tỉnh/thành phố thuộc lưu vực từ nhưng năm 2003, hay các báo cáo kết quả quan trắc chất lượng môi trường nước sông cũng đã xây dựng. Tuy nhiên, vẫn còn mang tính chất riêng lẻ, chỉ phục vụ riêng cho các mục đích nghiên cứu khác nhau, thiếu sự liên kết để xây dựng một mục đích quản lý chung. Điều đó cũng cho thấy được mặt trái trong công tác quản lý môi trường ở nước ta. Đề tài cấp nhà nước “Xây dựng đề án tổng thể bảo vệ môi trường sông Nhuệ sông Đáy” của tác giả Nguyễn Văn Cư và nhóm nghiên cứu đã chỉ ra các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trên lưu vực sông Nhuệ sông Đáy. Nhóm tác giả cũng đã bước đầu ứng dụng phương pháp mô hình toán để mô phỏng diễn biến ô nhiễm trên hệ thống sông Nhuệ sông Đáy.[7] Dự án “Mô phỏng chất lượng nước 3 lưu vực sông: Cầu, Nhuệ Đáy, Sài Gòn – Đồng Nai” do tác giả Trần Hồng Thái và các cộng sự thực hiện nghiên cứu về vấn đề mô phỏng và dự báo chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy. Nhóm tác giả đã ứng dụng mô hình toán hiện đại (MIKE11 – Viện Thủy lực Đan Mạch) áp dụng cho dòng chảy một chiều không ổn định để mô phỏng chế độ thủy lực, diễn biến và dự báo chất lượng nước trên lưu vực sông Nhuệ 1
sông Đáy ứng với các kịch bản phát triển kinh tế xã hội và xử lý nguồn thải trước khi đổ ra sông. Từ đó, nhóm tác giả đã sơ bộ đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong khu vực.[37] Nghiên cứu “Cơ sở khoa học và thực tiễn trong nghiên cứu cân bằng nước mùa cạn và nâng cao hiệu quả khai thác hệ thống thủy lợi sông Nhuệ” do tác giả Vũ Minh Cát thực hiện năm 2007 có tính toán cân bằng nước mùa cạn hiện tại và tương lai trên toàn hệ thống canh tác, lựa chọn các giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác và sử dụng nguồn nước của hệ thống. [3] Nghiên cứu điển hình “Nhu cầu cấp nước, sử dụng nước và tính kinh tế của tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ sông Đáy” do Cục Quản lý Tài nguyên nước và Viện Sinh thái và Môi trường thực hiện năm 2005 đã xây dựng mối tương quan giữa các khía cạnh chính của cách tiếp cận kinh tế trong việc quy hoạch phân bổ tài nguyên nước. Trong dự án này, tác giả đã xây dựng một quy trình hướng dẫn từng bước trong quy hoạch phân bổ tài nguyên nước phù hợp với điều kiện Việt Nam; ứng dụng thí điểm quy trình này ở lưu vực sông Nhuệ sông Đáy ở thời điểm hiện tại và dự báo trong tương lai; xây dựng các phương pháp đánh giá nhanh khía cạnh kinh tế về số lượng và chất lượng tài nguyên nước, hỗ trợ cho việc ra quyết định. [4] Đánh giá môi trường nước bằng chỉ số tổ hợp sinh học (IBI) và chỉ số đa dạng sinh học dựa vào thành phần loài cá thu được ở sông Nhuệ và sông Tô Lịch của tac gia N.K. S ́ ̉ ơn (2005) đa dung cac chi sô tô h ̃ ̀ ́ ̉ ́ ̉ ợp sinh hoc (IBI) va cac chi sô ̣ ̀ ́ ̉ ́ ̣ ̣ α va H’ tinh t đa dang sinh hoc ̀ ́ ừ sô liêu vê thanh phân loai ca tai cac th ́ ̣ ̀ ̀ ̀ ̀ ́ ̣ ́ ơi điêm va ̀ ̉ ̀ ̣ ̉ ̉ ́ ́ ưc đô ô nhiêm n đia điêm khac nhau đê đanh gia m ́ ́ ̣ ̃ ước sông Nhuê va sông Tô Lich. ̣ ̀ ̣ ́ ̣ ́ ̉ ́ Gia tri cac chi sô nêu trên tương ứng vơi m ́ ưc đô ô nhiêm cua t ́ ̣ ̃ ̉ ừng đoan sông.[23] ̣ Dự án “Cải thiện chất lượng sông Nhuệ Đáy: Xây dựng sức chịu tải và kiểm kê các nguồn gây ô nhiễm” do Trung tâm quản lý môi trường quốc tế, Cục quản lý tài nguyên nước tiến hành năm 2007 đã đưa ra một số phương pháp tiếp 2
cận trong nghiên cứu sức chịu tải và kiểm kê các nguồn gây ô nhiễm cũng như lan truyền các chất ô nhiễm trong lưu vực sông Nhuệ Đáy đồng thời cũng đề cập đến các ảnh hưởng đến sức khỏe do ô nhiễm nguồn nước.[39] Quy hoạch thoát nước và xử lý nước thải cho lưu vực sông Nhuệ sông Đáy đang được Viện Kiến trúc, Quy hoạch Đô thị Nông thôn thực hiện. Trong đó, vấn đề thoát nước và xử lý nước thải được điều tra khảo sát tỷ mỉ; lập quy hoạch cụ thể và xem xét toàn diện trên nhiều khía cạnh.[38] Báo cáo tổng hợp: Quy hoạch môi trường phục vụ phát triển bền vững kinh tế xã hội, quản lý, bảo vệ môi trường vùng phân lũ, chậm lũ sông Đáy do Trung tâm địa môi trường và tổ chức lãnh thổ Liên hiệp hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam thực hiện năm 2007 đã tổng quan tình hình phân lũ và chậm lũ vùng trọng điểm sông Đáy, diễn biến môi trường đồng thởi đề xuất quy hoạch và các giải pháp bảo vệ môi trường vùng phân lũ, chậm lũ trọng điểm sông Đáy. [31] Báo cáo “Quản lý tài nguyên nước và quản lý chất thải sinh hoạt của khu dân cư ven sông Nhuệ” do Trần Hiếu Nhuệ và các cộng sự thực hiện đã đề xuất xây dựng các mô hình kết hợp giữa các biện pháp chính sách và kỹ thuật nhằm huy động cộng đồng tham gia xử lý chất thải sinh hoạt của các cụm dân cư dọc các lưu vực sông Nhuệ đồng thời Thiết kế chi tiết và thử nghiệm triển khai một mô hình xử lý chất thải sinh hoạt của các cụm dân cư dọc lưu vực sông Nhuệ sông Đáy thuộc địa bàn thành phố Hà Nội.[17] Tổng cục Môi trường cũng đã xây dựng và thực hiện nhiệm vụ “Điều tra, kiểm kê các nguồn thải, hiện trạng môi trường và những tác động đến môi trường trên lưu vực sông Nhuệ sông Đáy”, năm 2009. Đây là một nghiên cứu hết sức có ý nghĩa, mang tính thiết thực vì sẽ tạo ra một bộ cơ sở dữ liệu tổng hợp về hiện trạng môi trường lưu vực sông, từng bước chuẩn hoá các quy trình 3
quản lý thông tin môi trường, làm cơ sở để thống nhất một mô hình quản lý chung cho tất cả các cơ quan quản lý môi trường của các địa phương.[37] Các báo cáo nghiên cứu khoa học của sinh viên như “Tiếp cận tổng hợp bước đầu trong đánh giá chất lượng sông Nhuệ”; “Bước đầu sử dụng phương pháp DELHPI để đánh giá chất lượng môi trường nước sông Nhuệ”; “Vận dụng tiêu chuẩn môi trường Việt Nam vào đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ sông Đáy (khu vực tỉnh Hà Nam) cho các mục đích sử dụng khác nhau”; hay “Đánh giá ảnh hưởng của làng nghề tỉnh Hà Tây tới chất lượng nước sông Nhuệ sông Đáy và đề xuất giải pháp quản lý”...vv. Các nghiên cứu này đã nêu lên được vai trò nguồn nước sông Nhuệ trong các hoạt động dân sinh, hoạt động sản xuất, đánh giá được hiện trạng chất lượng môi trường nước sông Nhuệ, các nguôn xả thải tác động lên nguồn nước bằng một số các phương pháp khác nhau và trong thời gian đó, hay bước đầu xác định được những vấn đề trong quản lý môi trường cũng như đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước.[2,9,10,30] 4
1.2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGƯỠNG CHỊU TẢI NƯỚC SÔNG 1.2.1. Các khái niệm Năng lực môi trường (environmental capacity) được định nghĩa bởi GESAMP (1986) (Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Pollution) là tính chất của môi trường và khả năng thích nghi của nó trong việc điều tiết một hoạt động nào đó mà không gây ra những tác động môi trường không thể chấp nhận được.[46] Sức tải của môi trường là giới hạn cho phép mà môi trường có thể tiếp nhận và hấp thụ các chất gây ô nhiễm (Luật BVMT, 2005). Ngưỡng chịu tải theo Điều 40 CFR, Khoản 130.2 (f) của Hoa Kỳ định nghĩa là lượng chất ô nhiễm lớn nhất môi trường nước có thể tiếp nhận được mà không làm ảnh hưởng đến tiêu chuẩn chất lượng nước.[42] Một số khái niệm được sử dụng trong Thông tư số 02/2009/TTBTNMT quy định đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước: Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước có thể tiếp nhận được thêm một tải lượng ô nhiễm nhất định mà vẫn bảo đảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nguồn nước không vượt quá giới hạn được quy định trong các quy chuẩn, tiêu chuẩn chất lượng nước cho các mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận. Mục tiêu chất lượng nước là mức độ chất lượng nước của nguồn nước tiếp nhận cần phải duy trì để bảo đảm mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp nhận. Tải lượng ô nhiễm là khối lượng chất ô nhiễm có trong nước thải hoặc nguồn nước trong một đơn vị thời gian xác định. 5
Tải lượng ô nhiễm tối đa là khối lượng lớn nhất của các chất ô nhiễm có thể có trong nguồn nước tiếp nhận mà không làm ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng mục tiêu chất lượng nước của nguồn tiếp nhận. 6
1.2.2. Các nghiên cứu trên thế giới Đã có rất nhiều nghiên cứu về ngưỡng chịu tải của nguồn nước được thực hiện trên thế giới và các phương pháp tính toán ngưỡng chịu tải thường sử dụng phương pháp sinh thái học kết hợp với mô hình toán học phù hợp cho từng đối tượng cần nghiên cứu. Việc ứng dụng mô hình chất lượng nước đã được phát triển ngay từ những năm đầu của thế kỷ 20, gắn liền với mối quan tâm của xã hội về vấn đề chất lượng nước và khả năng ứng dụng của công nghệ tính toán khoa học.[37] Tại Hoa Kỳ, Luật nước sạch (Clean Water Act) yêu cầu các Bang xây dựng kế hoạch làm sạch môi trường nước (Total Maximum Daily Loads TMDLs) cho các nhánh sông, hồ và dòng chảy đang bị suy giảm chất lượng nước đối với các chỉ tiêu xác định trong mục 303 (d) của Luật. Căn cứ để đánh giá sự suy giảm chất lượng nước ở đây là so sánh với Tiêu chuẩn chất lượng nước của Bang Washington. Tải lượng ô nhiễm tối đa theo ngày TMDL là tổng tải lượng từ các nguồn thải điểm (Wasteload Allocation WLA), các nguồn thải diện (Load Allocation – LA) và các nguồn thải tự nhiên khác, MOS (Margin of Safety) là hệ số an toàn. TMDL được tính theo công thức: TMDL (loading capacity) = Σ WLAs + Σ LAs + MOS Để thực hiện việc tính toán TMDL cho từng sông, từng lưu vực sông, theo Cơ quan bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ (EPA) phải thực hiện những những công việc như sau: Mô tả vị trí vùng nghiên cứu TMDL Xác định chất lượng nước cho mục đích sử dụng tương ứng Đánh giá vấn đề môi trường, bao gồm cả những khu vực có sự chênh lệch về tiêu chuẩn chất lượng nước. Xác định những lý do, nguyên nhân gây ô nhiễm 7
Xác định nguồn ô nhiễm điểm và nguồn ô nhiễm diện Xác định tải lượng ô nhiễm bao gồm cả đo đạc và tính toán dòng chảy Xác định tải lượng ô nhiễm của nguồn ô nhiễm điểm và tải lượng ô nhiễm của nguồn diện Xác định số hạng an toàn (Margin of Safety) Mô hình toán sử dụng phổ biến để tính toán TMDL và mô tả diễn biến chất lượng nước gồm các phần mềm Qual2E và Qual2K (được cải tiến tháng 3/2006 Mỹ) hoặc MIKE 11, MIKE 21 (Đan mạch). Mô hình QuaL2E là mô hình chất lượng nước sông tổng hợp và toàn diện được phát triển do sự hợp tác giữa trường Đại Học Tufts University và Trung Tâm Mô Hình Chất Lượng nước của Cục môi trường Mỹ. Mô hình cho phép mô phỏng 15 thông số chất lượng nước sông bao gồm nhiệt độ, BOD5, DO, tảo dưới dạng chlorophyl, nitơ hữu cơ, nitrit (NO2), nitrat (NO3 ), phốt pho hữu cơ, phốt pho hòa tan, coliform, thành phần chất không bão hòa và 3 thành phần bảo toàn trong nước. Qual2K sử dụng các đoạn chia không bằng nhau tùy thuộc vào nguồn thải nhiều hay ít. Cơ chế vận truyền chính của dòng là lan truyền và phân tán dọc theo hướng chính của dòng (trục chiều dài của dòng và kênh). Mô hình cho phép tính toán với nhiều nguồn thải, các điểm lấy nước cấp, các nhánh phụ và các dòng thêm vào và lấy ra. Qual2K sử dụng 2 dạng của Carbonaceous BOD để mô phỏng carbon hữu cơ: dạng oxi hóa chậm (slow CBOD) và dạng ô xi hóa nhanh (fast CBOD); Qual2K có thể mô phỏng tảo đáy; Qual2K tính toán sự suy giảm ánh sáng như là một hàm của tảo, đất đá vụn và chất rắn vô cơ. ̣ ́ ươc Châu Âu, theo tông quan cua Jordan E.O. nhiêu công trinh Tai cac n ́ ̉ ̉ ̀ ̀ nghiên cưu liên quan đên qua trinh t ́ ́ ́ ̀ ự làm sạch (TLS) nươc sông đa đ ́ ̃ ược tiên ́ ̀ ừ cuôi thê ky XIX [51]. Đo la cac công trinh nghiên c hanh t ́ ́ ̉ ́ ̀ ́ ̀ ứu TLS nguôn n ̀ ước dựa vao qua trinh đông hoa chât thai h ̀ ́ ̀ ̀ ́ ́ ̉ ữu cơ nhờ hoat đông cua vi khuân co trong ̣ ̣ ̉ ̉ ́ 8