Nghiên cứu đánh giá một số chỉ tiêu ô nhiễm bằng phương pháp mô hình hoá làm cơ sở đề xuất một số giải pháp cải thiện chất lượng nước biển ven bờ vịnh cửa lục Hạ Long, Quảng Ninh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNGTrần Đức Dũng NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CHỈ TIÊU Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA, LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ V

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Trần Đức Dũng

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CHỈ TIÊU Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA, LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ VỊNH CỬA LỤC, VỊNH HẠ LONG, QUẢNG NINH

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nước thải

Mã số: 9520320 -2

LUẬN ÁN TIẾN SỸ

Hà nội, năm 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Trần Đức Dũng

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CHỈ TIÊU Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA, LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ VỊNH CỬA LỤC, VỊNH HẠ LONG, QUẢNG NINH

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nước thải

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu,kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được aicông bố trong bất cứ một công trình nghiên cứu nào khác

Tác giả

Trần Đức Dũng

Xin cám ơn Bộ môn Cấp thoát nước, Khoa Kỹ thuật môi trường, Khoa Sauđại học, Trường Đại học Xây dựng và các chuyên gia, đồng nghiệp đã tạo điềukiện, hỗ trợ giúp đỡ NCS trong quá trình thực hiện chương trình học tập tạitrường.

Xin cám ơn Viện nghiên cứu KHKT Bảo hộ lao động (nay là Viện KHKT

An toàn vệ sinh lao động Việt Nam), với sự tạo điều kiện cho quá trình học tậpnghiên cứu; đồng thời hỗ trợ thực hiện Đề tài: “Nghiên cứu, mô phỏng và đánhgiá lan truyền một số kim loại nặng nguồn gốc công nghiệp gây ô nhiễm môitrường nước ven biển Vịnh Hạ Long”, bước đầu đã tạo tiền đề cho hướng nghiêncứu của Luận án

Xin cám ơn Lãnh đạo Phòng thí nghiệm Trọng điểm quốc gia về Động lựchọc Sông biển- Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam, các đồng nghiệp, chuyên giatại Trung tâm Động lực học sông biển đã đóng góp những ý kiến quý báu, đồngthời hỗ trợ tác giả về bản quyền phần mềm được sử dụng trong quá trình thựchiện Luận án này

Xin chân thành cám ơn đến Công ty CP Kỹ thuật môi trường Đô thị vànông thôn (CEETRA), bạn bè và gia đình đã đồng hành cùng tác giả trong suốtthời gian làm Luận án này

Trân trọng cám ơn

Tác giảTrần Đức Dũng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT……… vi

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÙNG VEN BIỂN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ Ô NHIỄM VÙNG VEN BIỂN 7

1.1 Các nguồn thải và hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển trên thế giới

1.1.1 Một số khái niệm, định nghĩa 7

1.1.2 Các nguồn thải và hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển trên thế giới 8

1.2 Các nguồn thải và hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển Việt Nam 11

1.2.1 Các nguồn thải tại vùng ven biển Việt Nam 11

1.2.2 Hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển ở Việt Nam 15

1.3 Tổng quan các nghiên cứu về ô nhiễm vùng biển Việt Nam 19

1.3.1 Các nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lượng nước, tổng hợp phân tích kết quả quan trắc, đo đạc 19

1.3.2 Nghiên cứu sử dụng mô hình toán áp dụng cho ô nhiễm biển ven bờ 22

1.3.3 Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám đánh giá chất lượng nước ven bờ 26

1.4 Tổng quan các nghiên cứu về ô nhiễm nước vịnh Cửa Lục 27

1.4.1 Khái quát chung khu vực nghiên cứu 27

1.4.2 Tình hình nghiên cứu về chất lượng nước vịnh Cửa Lục 32

1.4.3 Hướng phát triển, nghiên cứu những vấn đề trọng tâm của Luận án 36

CHƯƠNG 2 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ TẢI LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHU VỰC VỊNH CỬA LỤC, VỊNH HẠ LONG 38

2.1 Sức chịu tải môi trường và khả năng tự làm sạch của lưu vực 38

2.1.1 Cơ sở ước tính tải lượng các nguồn thải khu vực 39

2.1.2 Dự báo tải lượng ô nhiễm phát sinh 47

2.1.3 Các tính toán về sức tải môi trường khu vực nghiên cứu 47

2.1.4 Đánh giá khả năng tự làm sạch của thuỷ vực 49

2.2 Các nguồn thải chính ra vịnh Cửa Lục - vịnh Hạ Long 50

2.2.1 Nguồn thải sinh hoạt từ khu vực dân cư và du lịch 50

2.2.2 Nguồn thải từ hoạt động công nghiệp 53

2.2.3 Nguồn thải từ hoạt động chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản 56

2.2.4 Nguồn thải từ các hoạt động giao thông vận tải, cảng biển 56

2.2.5 Nguồn tác động từ hoạt động lấn biển và rửa trôi đất 57

2.3 Mô hình dòng chảy và tải lượng ô nhiễm trên lưu vực- SWAT 58

2.3.1 Cân bằng nước trên lưu vực 59

2.3.2 Quá trình dòng chảy trong hệ thống sông 61

2.3.3 Ý nghĩa của việc sử dụng mô hình SWAT 63

2.4 Các mô hình số phục vụ mô phỏng chất lượng nước 63

2.4.1 Mô hình EFDC (Mỹ) 63

2.4.2 Mô hình Delft3D-WAQ (Hà Lan) 64

2.4.3 Mô hình MIKE21 (Đan Mạch) 66

2.4.4 Mô hình khuyếch tán POL-2D 68

2.4.5 Mô hình của nhóm các tác giả Đại học khoa học tự nhiên 69

2.4.6 Phân tích lựa chọn mô hình tính toán chất lượng nước 69

2.5 Mạng lưới quan trắc chất lượng nước các sông và vịnh cửa Lục - vịnh Hạ Long 71 2.6 Đánh giá khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của thủy vực 72

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ VỊNH CỬA LỤC, VỊNH HẠ LONG 74

3.1 Tải lượng ô nhiễm hiện tại và dự báo tải lượng ô nhiễm đổ vào vịnh Cửa Lục 74

3.1.1 Tải lượng chất gây ô nhiễm hiện tại 74

3.1.2 Dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm 81

3.1.3 So sánh tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh và đưa vào vịnh ở hiện tại (năm 2018) và dự báo (năm 2030) 87

3.2 Thiết lập mô hình tính toán 88

3.2.1 Tài liệu sử dụng 88

3.2.2 Xây dựng lưới tính 89

3.2.3 Hiệu chỉnh mô hình thủy lực 89

3.2.4 Hiệu chỉnh mô hình chất lượng nước 93

3.3 Mô phỏng hiện trạng 2018 (Scenario 1) 99

3.3.1 Thủy động lực 99

3.3.2 Mô hình chất lượng nước 106

3.4 Kịch bản mô phỏng dự báo đến 2030 (Scenario 2) 115

3.4.1 Nhóm các chất hữu cơ 116

3.4.2 Nhóm dinh dưỡng 117

3.4.3 Nhóm kim loại nặng 121

3.5 Đánh giá khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm tại hiện trạng (2018) và dự báo (2030) 122

3.5.1 Đánh giá khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm tại hiện trạng (2018) 122

3.5.2 Dự báo tổng lượng chất gây ô nhiễm tích lũy trong nước biển và khả năng tiếp nhận đến 2030 126

CHƯƠNG 4- ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ VỊNH CỬA LỤC- VỊNH HẠ LONG 129

4.1 Cơ sở đề xuất giải pháp 129

4.1.1 Cơ sở khoa học: 129

4.1.2 Cơ sở thực tiễn 130

4.2 Nhóm giải pháp phi công trình 133

4.2.1 Tăng cường thể chế và chính sách 133

4.2.2 Điều chỉnh các quy hoạch phát triển và quy hoạch bảo vệ môi trường 134

4.2.3 Hoàn thiện hệ thống quan trắc, cảnh báo môi trường và kiểm toán nguồn thải 136

4.2.4 Sử dụng các công cụ kinh tế môi trường 137

4.2.5 Xã hội hoá bảo vệ môi trường vịnh, thông tin tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức và xây dựng ý thức cộng đồng bảo vệ môi trường vịnh 138

4.3 Nhóm giải pháp công trình 138

4.3.1 Giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt: 138

4.3.2 Giải pháp xử lý nước thải công nghiệp- hầm lò mỏ than 143

KẾT LUẬN 147

KIẾN NGHỊ 149

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 150

TÀI LIỆU THAM KHẢO 151 PHỤ LỤC PL-1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

trường nước GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý GESAMP Group of Experts on the Scientific

Aspects of Marine Environmental Protection

Nhóm chuyên gia về khía cạnh khoa học của ô nhiễm biển

Toàn cầu về Bảo vệ Môi trường Biển

HSCTM Hydrodynamic, Sediment and

Contaminant Transport Model

Mô hình thủy động lực, vận chuyển bùn cát và chất ô nhiễm

IMO International Maritime Organization Tổ chức Hàng hải quốc tế

Administration Commissioned Corps Đại dương Quốc gia

RACE Rapid Assessment Coastal

độc tính

TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng

UNEP United Nations Environment

DHI Danish Hydraulic Institute Viện thủy lực Đan Mạch

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Một số đặc trưng hình thái các sông trong lưu vực vịnh cửa Lục 29

Bảng 1.3: Đặc điểm phân phối dòng chảy năm trên các sông khu vực nghiên cứu 30

Bảng 2.7: Tỷ lệ rửa trôi các chất gây ô nhiễm từ các nhóm nguồn thải ven bờ 45 Bảng 2.8: Hiện trạng các khu xử lý chất thải rắn đang tiếp nhận rác thải của thành

Bảng 2.9: Tổng lượng nước thải của một số xã, phường xả thải vào vịnh cửa Lục 51

Bảng 2.11: Một số nguồn phát sinh nước thải công nghiệp khu vực nghiên cứu 53

Bảng 2.14: Tiêu chuẩn chất lượng nước Việt Nam với các thông số tính toán 72

Bảng 3.2: Tải lượng ô nhiễm phát sinh từ sinh hoạt, du lịch của người dân trong khu

Bảng 3.3: Lượng nước thải và đất đá thải từ hoạt động ngành than trong khu vực

Bảng 3.4: Thành phần trung bình nước thải ngành than trong khu vực vịnh cửa Lục-

Bảng 3.5: Tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ hoạt động ngành than khu vực

Bảng 3.6: Tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ ngành công nghiệp thực phẩm khu

Bảng 3.7: Tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ hoạt động công nghiệp khu vực

Bảng 3.8: Tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh do chăn nuôi trong khu vịnh cửa Lục

Bảng 3.9: Tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ hoạt động nuôi thuỷ sản trong khu

Bảng 3.10: Tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ hoạt động của tàu thuyền phục

Bảng 3.11: Tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ tiểu khu vực thành phố Hạ Long

Bảng 3.12: Tổng tải lượng chất gây ô nhiễm đưa vào vịnh từ tiểu khu vực Hoành Bồ,

Bảng 3.13: Dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm từ sinh hoạt của dân cư và khách du

Bảng 3.14: Dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ hoạt động ngành than khu

Bảng 3.15: Dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ công nghiệp thực phẩm

Bảng 3.16: Dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ nguồn công nghiệp năm

Bảng 3.17: Dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm nguồn từ chăn nuôi khu vực vịnh cửa

Bảng 3.18: Dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm nguồn từ nuôi thuỷ sản khu vực vịnh

Bảng 3.19: Dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm (tấn/năm) phát sinh từ khu vực vịnh

Bảng 3.20: Dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm đưa vào vịnh từ tiểu khu vực thành

Bảng 3.21: So sánh tải lượng các chất ô nhiễm trên vịnh cửa Lục hiện tại và dự báo

Bảng 3.22- Bộ thông số lựa chọn của mô hình thủy lực 93

Bảng 3.24: Tổng lượng chất gây ô nhiễm tối đa trong phạm vi xác định của vịnh cửa

Bảng 3.25: Khối lượng chất gây ô nhiễm tích lũy trong nước biển vịnh Cửa Lục, mùa

Bảng 3.26: Khối lượng chất gây ô nhiễm có thể chấp nhận thêm mà không gây ô

Bảng 3.27: Khả năng tiếp nhận (tấn/ngày) và khả năng đạt tải tại vịnh cửa Lục 126 Bảng 3.28: Khối lượng chất gây ô nhiễm tích lũy trong nước biển vịnh Cửa Lục, mùa

Bảng 3.29: Khối lượng chất gây ô nhiễm có thể chấp nhận thêm mà không gây ô

Bảng 3.30: Khả năng tiếp nhận (tấn/ngày) và khả năng đạt tải tại vịnh cửa Lục năm

Bảng 4.1- Tổng hợp các thông số ô nhiễm, nguồn thải và các khu vực bị ô nhiễm

Bảng 4.2- Danh mục các công trình xử lý nước thải tập trung sẽ xây dựng tại khu vực

Bảng PL4 1: Các thông số thổ nhưỡng để mô phỏng thủy văn trên vịnh Cửa Lục PL-17

Bảng PL5 1: Tính toán tải lượng ô nhiễm phát sinh từ sinh hoạt của người dân trong

Bảng PL5 2: Tính toán tải lượng ô nhiễm phát sinh từ khách du lịch trong khu vực

Bảng PL5 3: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ hoạt động ngành than

Bảng PL5 4: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ ngành công nghiệp

Bảng PL5 5: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ hoạt động công

Bảng PL5 6: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh do chăn nuôi trong khu

Bảng PL5 7: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh do chăn nuôi trong khu

Bảng PL5 8: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh do nuôi trồng thủy sản

Bảng PL5 9: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh do nuôi trồng thủy sản

Bảng PL5 10: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ hoạt động của tàu

Bảng PL5 11: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm nguồn gốc từ sinh hoạt đưa vào

Bảng PL5 12: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm nguồn gốc từ công nghiệp đưa

Bảng PL5 13: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm nguồn gốc từ chăn nuôi đưa vào

Bảng PL5 14: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm nguồn trực tiếp trên vịnh đưa

Bảng PL5 15: Tính toán tải lượng ô nhiễm phát sinh từ sinh hoạt của người dân

Bảng PL5 16: Tính toán tải lượng ô nhiễm phát sinh từ khách du lịch trong khu vực

Bảng PL5 17: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ hoạt động ngành

Bảng PL5 18: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh từ ngành công nghiệp

Bảng PL5 19: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh do chăn nuôi trong

Bảng PL5 20: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh do chăn nuôi trong

Bảng PL5 21: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh do nuôi trồng thủy sản

Bảng PL5 22: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh do nuôi trồng thủy sản

Bảng PL5 23: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm nguồn gốc từ sinh hoạt đưa vào

Bảng PL5 24: Tính toán tải lượng chất gây ô nhiễm nguồn gốc từ chăn nuôi đưa vào

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.3 Diễn biến hàm lượng NH4+ trung bình trong nước biển ven bờ tại một số

Hình 2.2 Một số công trình cấp nước sinh hoạt đô thị và công nghiệp quanh vịnh

Hình 3.3 So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm Bãi Cháy (tháng 11) 91

Hình 3.17 Trường dòng chảy thời kỳ nước ròng, mùa khô 102

Hình 4.2 Thiết bị mô tả công nghệ AAO-MBBR 139

Hình 4.4 Khu vực đề xuất áp dụng giải pháp thiết bị xử lý nước thải FRP-MBBR 142 Hình 4.5 Thiết bị mô tả quá trình xử lý keo tụ - lắng lamen - lọc mangan 143

Hình 4.7 Khu vực đề xuất áp dụng giải pháp thiết bị xử lý nước thải ngành than 146

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài

Vấn đề ô nhiễm môi trường biển từ lâu đã là vấn đề mang tính chất toàn cầu Nó không chỉ dừng lại ở các khu vực bị ô nhiễm mà còn mang tính chất vùng, miền, xuyên quốc gia Đây là những thách thức rất lớn đối với sự duy trì, phát triển bền vững của các vùng, các quốc gia có biển

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu đánh giá ô nhiễm môi trường biển theo nhiều hướng tiếp cận khác nhau Tuy nhiên, tại Việt Nam, những nghiên cứu đánh giá các quá trình lan truyền chất, sức tải môi trường…vẫn đang còn khá hạn chế Điều này có thể cải thiện với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ môi trường hiện nay, việc nghiên cứu trên vùng biển diện rộng thuận lợi hơn nhờ công nghệ viễn thám, GIS kết hợp các công nghệ tính toán mô phỏng hiện đại

Vịnh Cửa Lục là một vịnh nhỏ thông ra vịnh Hạ Long thuộc tỉnh Quảng Ninh Vịnh

có chế độ thủy động lực phức tạp, chịu ảnh hưởng của cả chế độ thủy triều từ biển và dòng chảy từ sông Bên cạnh đó, xung quanh vịnh và trên vịnh hiện đang có khá nhiều hoạt động phát triển kinh tế - xã hội như cảng biển, khu đô thị, các nhà máy xi măng, nhiệt điện, khai thác khoáng sản, … Số liệu quan trắc môi trường nước của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh cho thấy, sự phát triển kinh tế - xã hội quanh vịnh Cửa Lục đã có những động đáng kể đến môi trường nước vịnh Vấn đề đánh giá

và xác định các cơ sở khoa học về mức độ tác động của các hoạt động xung quanh vịnh Cửa Lục đến môi trường nước để đảm bảo phát triển bền vững là rất cần thiết

Trong nhiều năm qua, một số công trình nghiên cứu đến mối quan hệ giữa phát triển kinh tế - xã hội và diễn biến chất lượng môi trường vịnh Cửa Lục đã được thực hiện Các dự án đã sử dụng quan điểm lưu vực trong kiểm kê các nguồn và thải lượng chất gây ô nhiễm Tuy nhiên chưa có công trình nào nghiên cứu tổng hợp trên cơ sở kết hợp đặc điểm lưu vực và các quy hoạch, phát triển trong nghiên cứu phục vụ đánh giá môi trường vịnh Cửa Lục Cũng chưa có nghiên cứu nào về khả năng chịu tải của vịnh Cửa Lục Bên cạnh đó, đã có một số công trình nghiên cứu về xói mòn, bồi lắng và ô nhiễm môi trường nước vịnh Cửa Lục, song chưa nghiên cứu nào đi sâu đánh giá và xác định cơ sở khoa học về độ nhạy cảm xói mòn của cảnh quan sau khai thác than liên quan đến bồi lắng trong vịnh Cửa Lục, trong khi đó, xói mòn, bồi lắng và ô nhiễm môi trường nước là những yếu tố quan trọng đe doạ sự phát triển bền vững của lưu vực và vịnh Cửa Lục trong giai đoạn hiện nay

Từ những vấn đề nêu trên cho thấy việc nghiên cứu, đánh giá sức tải, các quá trình trao đổi nước ảnh hưởng đến ô nhiễm môi trường và đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng nước trong khu vực vịnh Cửa Lục - vịnh Hạ Long là cần thiết Việc nghiên cứu thành công các nội dung trên sẽ có ý nghĩa khoa học cũng như thực tiễn, phục vụ công

tác quản lý phát triển bền vững môi trường vịnh cửa Lục nói riêng, các vịnh và môi trường ven biển nói chung Đây cũng chính là mục tiêu khi thực hiện Đề tài Luận án:

“Nghiên cứu, đánh giá một số chỉ tiêu ô nhiễm bằng phương pháp mô hình hóa, làm cơ sở đề xuất một số giải pháp cải thiện chất lượng nước biển ven bờ Vịnh Cửa Lục, Vịnh Hạ Long, Quảng Ninh”

2 Mục đích, nội dung nghiên cứu

- Đề xuất được các giải pháp để quản lý, kiểm soát, giảm thiểu, cải thiện ô nhiễm môi trường nước biển ven bờ khu vực Vịnh Cửa Lục - Vịnh Hạ Long

Các nội dung nghiên cứu bao gồm:

Nội dung 1: Tổng quan hiện trạng, thống kê tải lượng thải của các nguồn thải từ sông, nhà máy, khu công nghiệp, nguồn từ giao thông, dân cư khu vực liên quan đổ vào vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long;

Nội dung 2: Xác định hiện trạng chất lượng nước khu vực nghiên cứu:

- Thu thập dữ liệu tại vịnh Cửa Lục: địa chất, địa hình, khí tượng thủy văn, thủy động lực, các nguồn xả thải (nhà máy, khu công nghiệp, các nhánh sông đổ vào );

- Lập mô hình mô phỏng điều kiện biên của vịnh Cửa Lục và vùng ven bờ vịnh Hạ Long; đo thực tế thủy hải văn và lưu lượng tại 02 mặt cắt sông Diễn Vọng (cầu Bang)

và eo Cửa Lục (cầu Bãi Cháy);

- Quan trắc thực tế chất lượng nước tại vịnh Cửa Lục và vùng ven bờ vịnh Hạ Long: lập mạng lưới điểm quan trắc, thực hiện quan trắc (2 đợt: tháng 11/2017 và tháng 5/2018; mỗi đợt 02 lần đo tại đỉnh triều và chân triều);

- Chạy mô hình mô phỏng, kiểm định, hiệu chỉnh và các kịch bản mô phỏng Nội dung 3: Phân tích, đánh giá sự biến đổi chất lượng nước từ năm 2011 đến 2018; và dự báo khả năng thay đổi về tải lượng của các thông số ô nhiễm, dựa vào Quy hoạch kinh tế xã hội (đến năm 2030);

Nội dung 4: Xác định ngưỡng chịu tải của vịnh Cửa Lục: xác định năng lực môi trường và đánh giá khả năng tự làm sạch tự nhiên, sức tải môi trường của vịnh;

Nội dung 5: Đề xuất các giải pháp phi công trình (quản lý, chính sách), giải pháp công trình (các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt, công nghệ xử lý nước thải công nghiệp - khai thác than ) để áp dụng tại khu vực nghiên cứu

Sơ đồ khối khi thực hiện 5 nội dung nghiên cứu thuộc Luận án như sau:

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Chất lượng nước biển ven bờ tại vịnh Cửa Lục, vịnh Hạ Long, Quảng Ninh Trong phạm vi luận án, chất lượng nước biển ven bờ được đánh giá thông qua 06 chỉ tiêu: nhu cầu oxy hóa sinh hóa trong 5 ngày (BOD5); hàm lượng các chất dinh dưỡng (NH4+; NO3-, PO43-), hàm lượng kim loại nặng (Fe, Mn) có trong nước biển ven bờ

Phạm vi nghiên cứu:

- Phạm vi địa lý: Khu vực liên quan đến dòng chảy: toàn bộ vịnh Cửa Lục (bao gồm các nguồn đổ trực tiếp xuống vịnh, 5 nhánh sông và lưu vực liên quan), vịnh Hạ long (bán kính 1.5 km từ vị trí cầu Bãi cháy- vị trí từ vịnh Cửa Lục đổ ra vịnh Hạ Long);

- Phạm vi vấn đề nghiên cứu: quá trình nghiên cứu sự lan truyền chất trong nước biển ven bờ, giới hạn trong việc vận chuyển và khuếch tán vật chất theo dòng chảy tổng hợp;

- Phạm vi thời gian nghiên cứu: từ năm 2011 đến 2018 và dự báo đến năm 2030

4 Cơ sở khoa học

Cơ sở khoa học để tiếp cận vấn đề nghiên cứu: DPSIR (Driving Forces- Presssure – State – Impact – Response), được diễn giải như sau: Động lực -> Áp lực-> Hiện trạng-> Tác động-> Đáp ứng

Cụ thể: Các bước phát triển kinh tế, xã hội (Động lực) -> Có các nguồn nước thải vào (Áp lực)-> Các yếu tố chất lượng nước trong vùng nghiên cứu (Hiện trạng)-> Tác động của các nguồn thải khi vào hiện trạng (Tác động)-> Đề xuất các giải pháp cải thiện (Đáp ứng)

Đề tài thực hiện quan trắc, phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm của các mẫu nước tại cửa sông, vịnh Cửa lục và nước biển ven bờ để cập nhật các thông số cho mô hình Ứng dụng phần mềm SWAT, Mike 21/3 Ecolab để mô phỏng tính toán các kịch bản (phát triển KTXH, sự cố môi trường, biến đổi khí hậu, nước biển dâng…) Trên cơ sở điều kiện hiện trạng, quy hoạch phát triển KTXH của khu vực, đề tài đánh giá khả năng chịu tải của vịnh Cửa Lục Sau đó, đề xuất một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm đối với môi trường nước vịnh Cửa Lục và nước biển ven bờ vịnh Hạ Long Sơ đồ tổng quát theo hình dưới đây:

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu như sau:

- Phương pháp kế thừa: kế thừa các kết quả đánh giá diễn biến chất lượng môi trường của các đề tài trước đây, các kết quả quan trắc môi trường nước biển vịnh Cửa Lục- Vịnh Hạ Long của Sở Tài nguyên môi trường tỉnh Quảng Ninh và Ban quản lý dự

án Vịnh Hạ Long;

- Phương pháp hồi cứu: các số liệu, bài báo khoa học của các tác giả đã đã công bố như việc phân vùng chỉ số chất lượng nước của Vịnh Hạ long, số liệu các thí nghiệm lắng đọng, quang hợp, khuếch tán, phân hủy tại khu vực vịnh Hạ long và các tài liệu có liên quan đến vấn đề nghiên cứu;

- Phương pháp khảo sát đo đạc tại hiện trường: thực hiện 02 đợt quan trắc, phân tích các mẫu nước biển tại khu vực vịnh Cửa Lục (11/2017 và 05/2018), đo đạc thủy hải văn và lưu lượng, lấy số liệu để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình;

- Phương pháp thí nghiệm trong phòng thí nghiệm: Mẫu nước được đo đạc và phân tích tuân theo các tiêu chuẩn Việt nam và Quốc tế Kết quả phân tích được thực hiện

từ phòng thử nghiệm - Trung tâm phân tích FPD, Tp Hạ Long, Quảng Ninh và phòng Phân tích chất lượng môi trường- Công ty CP Kỹ thuật môi trường Đại Việt

- Phương pháp so sánh - tổng hợp: so sánh các kết quả đạt được của luận án với các kết quả hiện có của các đề tài đã được thực hiện;

- Phương pháp mô hình mô phỏng: ứng dụng phần mềm SWAT, MIKE21 Ecolab

để mô phỏng hệ thống lan truyền ô nhiễm chất lượng nước ven biển tại khu vực vịnh Cửa Lục - vịnh Hạ Long;

- Phương pháp chuyên gia: hỏi ý kiến với các chuyên gia về đánh giá hiện trạng chất lương nước biển ven vờ khu vực vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long, đề xuất những biện pháp cải thiện hiệu quả chất lượng môi trường nước ven biển, tổ chức hội thảo của Luận

án

6 Những đóng góp mới

Các đóng góp mới của Luận án:

- Đã xác lập được nền hiện trạng chất lượng nước biển về 06 chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước tại vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long (04/06 chỉ tiêu đã vượt tải, bao gồm BOD5(114,41%), NH4+ (528,65%), PO43-(170,81%), Fe (241,14%)); đánh giá được hiện trạng mức độ ô nhiễm tại các vị trí trong khu vực nghiên cứu (02 khu vực: KV ô nhiễm nghiêm trọng 1 và KV ô nhiễm nghiêm trọng 2);

- Đã đánh giá sức tải môi trường khu vực vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long, có dự báo đến năm 2030 thông qua mô hình toán (có 4 thông số dự báo vượt tải là NH4+, PO43-,

Fe, Mn);

- Đã đề xuất các giải pháp quản lý, chính sách và công nghệ kỹ thuật xử lý nước để bảo vệ môi trường nước tại khu vực nghiên cứu (xử lý nước thải sinh hoạt (theo hướng kết hợp xử lý tập trung và xử lý phân tán), xử lý nước thải hầm lò mỏ than )

Ý nghĩa khoa học:

- Luận án đã xác lập được hiện trạng của nước biển ven bờ tại khu vực Vịnh Cửa Lục - Vịnh Hạ Long thông qua các bộ số liệu được kế thừa và số liệu khảo sát đo đạc tại thời điểm hiện tại và kết quả mô phỏng mô hình chất lượng nước;

- Luận án đã đánh giá được sức tải môi trường tại thời điểm hiện tại (năm 2018) và đưa ra các cơ sở để dự báo sức tải vịnh Cửa Lục (năm 2030);

- Luận án đã đóng góp và làm sáng tỏ phương pháp luận để xác định ngưỡng chịu tải của các vịnh kín, áp dụng trước hết cho vịnh Cửa Lục

Ý nghĩa thực tiễn:

- Luận án đã xác lập bức tranh toàn cảnh về nhóm 06 chỉ tiêu chất lượng nước biển tại vịnh Cửa Lục - vịnh Hạ long, đánh giá được hiện trạng mức độ ô nhiễm tại các vị trí trong khu vực;

- Luận án đã đánh giá sức tải môi trường khu vực vịnh Cửa Lục, có dự báo đến năm 2030 thông qua mô hình toán, làm cơ sở và cung cấp thông tin cho công tác quản

lý, sử dụng môi trường nước biển vịnh Cửa Lục;

- Luận án đã đề xuất sử dụng các giải pháp tổng hợp: giải pháp phi công trình (nhóm giải pháp chính sách, quản lý) và giải pháp công trình (nhóm giải pháp kỹ thuật) áp dụng tại khu vực nghiên cứu

Cấu trúc chính của Luận án như sau:

- MỞ ĐẦU;

- CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÙNG VEN BIỂN

VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ Ô NHIỄM VÙNG VEN BIỂN;

- CHƯƠNG 2 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ TẢI LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHU VỰC VỊNH CỬA LỤC, VỊNH HẠ LONG;

- CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÙNG VEN BIỂN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ Ô NHIỄM VÙNG VEN BIỂN

1.1 Các nguồn thải và hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển trên thế giới

1.1.1 Một số khái niệm, định nghĩa

- TCVN là tiêu chuẩn Việt Nam (theo Pháp lệnh chất lượng hàng hóa năm 1999), nhưng đến khi Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật ra đời năm 2006 thì tiêu chuẩn Việt nam được chuyển thành Tiêu chuẩn quốc gia và lấy ký hiệu là TCVN Kể từ đó, TCVN cũng được sử dụng làm tiền tố cho các bộ tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia của Việt Nam

- QCVN là viết tắt của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN quy định về mức giới hạn của các đặc tính kỹ thuật và yêu cầu quản lý mà sản phẩm, hàng hoá, dịch vụ, quá trình, môi trường và các đối tượng khác trong hoạt động kinh tế – xã hội phải tuân thủ để bảo đảm an toàn, vệ sinh, sức khoẻ con người; bảo vệ động vật, thực vật, môi trường; bảo vệ lợi ích và an ninh quốc gia, quyền lợi của người tiêu dùng và các yêu cầu thiết yếu khác

QCVN do cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành dưới dạng văn bản để bắt buộc áp dụng Đồng thời, QCVN cũng được sử dụng làm tiền tố cho các bộ Quy chuẩn

kỹ thuật quốc gia của Việt Nam

- Triều cường là hiện tượng thuỷ triều khi mực nước dâng cao nhất (trong tháng) Khi mặt trăng – mặt trời – trái đất nằm thẳng nhau, mặt trăng mặt trời gây ra lực lên Trái Đất tạo ra triều cường;

- Triều kém là hiện tượng thuỷ triều khi mực nước dâng thấp nhất (trong tháng) Khi mặt trăng – trái đất – mặt trời nằm thẳng nhau, mặt trăng mặt trời gây ra lực lên Trái Đất tạo ra triều kém;

- Đỉnh triều là mực nước cao nhất trong một chu kỳ triều;

- Chân triều là mực nước thấp nhất trong một chu kỳ triều;

Tại khoản 1 Điều 22 Luật tài nguyên, môi trường biển và hải đảo chỉ quy định nguyên tắc xác định phạm vi vùng bờ và giao Chính phủ quy định chi tiết về phạm vi vùng bờ tại Nghị định số 40/2016/NĐ-CP ngày 15 tháng 5 năm 2016 quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật tài nguyên, môi trường biển và hải đảo (Điều 8)

- Vùng biển ven bờ có ranh giới trong là đường mép nước biển thấp nhất trung bình trong nhiều năm (18,6 năm) và ranh giới ngoài cách đường mép nước biển thấp

nhất trung bình trong nhiều năm một khoảng cách 06 hải lý do Bộ Tài nguyên và Môi trường xác định và công bố

Theo Nghị định thư về quản lý tổng hợp vùng bờ ở Địa Trung Hải (Nghị định thư) thì vùng bờ được định nghĩa như sau: “Vùng bờ là vùng địa mạo hai bên của bờ biển có sự tương tác giữa phần biển và đất liền, mà tại đây xuất hiện hình thái của các

hệ thống tài nguyên và sinh thái phức tạp, cấu thành các thành phần sinh vật và phi sinh vật, cùng tồn tại và tương tác với cộng đồng dân cư và các hoạt động kinh tế - xã hội

có liên quan”

1.1.2 Các nguồn thải và hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển trên thế giới

Vùng biển ven bờ luôn là nơi được con người quan tâm do các nguồn tài nguyên biển phong phú và cũng là nơi dễ dàng cho sự tiếp cận của thị trường quốc tế Nó tạo

ra không gian sống, các tài nguyên sinh vật và phi sinh vật cho các hoạt động của con người và có chức năng điều hòa đối với môi trường tự nhiên cũng như môi trường nhân tạo Khu vực xung quanh vùng biển ven bờ là khu vực trọng tâm của nhiều ngành kinh

tế quốc gia, là nơi có rất nhiều các hoạt động về kinh tế, xã hội diễn ra và cũng là nơi phải chịu tác động của các hoạt động này nhiều nhất Rất nhiều vùng biển ven bờ ở nhiều nơi trên thế giới đã bị ô nhiễm do nhiều nguyên nhân khác nhau

Các chất ô nhiễm từ lục địa theo sông ngòi mang ra biển như nước thải, phân bón nông nghiệp, thuốc trừ sâu, chất thải công nghiệp, chất thải phóng xạ và nhiều chất

ô nhiễm khác Hàng năm, các chất thải rắn đổ ra biển trên thế giới khoảng 50 triệu tấn, gồm đất, cát, rác thải, phế liệu xây dựng, chất phóng xạ Một số chất thải loại này sẽ lắng tại vùng biển ven bờ Một số chất khác bị phân huỷ và lan truyền trong toàn khối nước biển Việc phát triển cơ sở hạ tầng, mở rộng sản xuất công nghiệp, đô thị hóa khu vực ven biển làm tăng lượng nước thải vào các đại dương Tình hình nghiêm trọng nhất trên toàn châu Âu, bờ biển phía Đông của Hoa Kỳ, Hoa Đông của Trung Quốc và Biển Đông của Đông Nam Á Đây cũng là các ngư trường chính

Các nguồn gây ô nhiễm môi trường biển có thể được phân chia thành các nhóm chính như sau [55]:

- Từ lục địa mang ra: Các hoạt động phát triển trên đất liền, đặc biệt trên các lưu vực sông như đô thị hóa, phát triển các khu công nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng và khai thác thủy sản nước lợ, các khu dân cư, khai khoáng Các chất thải không qua xử

lý đổ ra sông suối và cuối cùng "trăm sông đều đổ về biển cả" Lượng thải từ đất liền

ra biển ở nước ta chiếm khoảng 50-60%

- Từ trên biển: Các hoạt động trên biển như hàng hải, nuôi trồng và đánh bắt hải sản, phát triển cảng và nạo vét đáy biển, du lịch biển, thăm dò và khai thác khoáng sản

biển (chủ yếu dầu, khí), nhận chìm tàu và các sự cố môi trường biển khác (tràn dầu, thải dầu, đổ dầu cặn bất hợp pháp, đổ thải phóng xạ, hóa chất độc hại )

- Từ không khí đưa xuống: Các hoạt động tương tác biển – không khí cũng kéo theo hiện tượng lắng các chất gây ô nhiễm xuống biển Loại này khó theo dõi và quản

lý vì thường phát tán trên diện rộng

- Từ đáy biển đưa lên: Chủ yếu ở những khu vực có hoặc chịu ảnh hưởng của các hoạt động địa động lực mạnh như động đất, núi lửa, sóng thần

Theo GESAMP, có 06 con đường chính mà các chất gây ô nhiễm xâm nhập vào môi trường cửa sông: (1) nguồn phân tán chảy ra từ đất; (2) thải trực tiếp đường ống; (3) dòng sông chảy vào; (4) lắng đọng khí quyển; (5) vận tải biển; và (6) rác thải trên biển [53]

Đối với vùng biển ven bờ, môi trường có thể bị ô nhiễm bởi các nguồn từ: sự cố tràn dầu, chất thải bồi lắng, hiện tượng phú dưỡng do xử lý nước thải không triệt để hoặc không xử lý ở nhiều nơi trên thế giới, các chất ô nhiễm hữu cơ bền (POPs), chất thải kim loại nặng từ mỏ và các nguồn khác, quá trình axit hóa, chất phóng xạ và việc

xả rác ra của các tổ chức hoạt động trên biển Các nguồn thải này cộng với việc đánh bắt quá mức sinh vật biển là nguyên nhân dẫn đến sự tàn phá môi trường sống ven biển, chỉ số hàm lượng Nitơ (chủ yếu là nitrat và amoni) trong nước biển được dự báo sẽ tăng

ít nhất 14% trên toàn cầu vào năm 2030 [65]

Ở vùng ven biển Caspian khoảng 60% lượng nước thải xả ra không được xử lý hiệu quả, ở ven biển của Mỹ, Trung Quốc con số này là gần 80%, và trong phần lớn Châu Phi và Ấn Độ - Thái Bình Dương có tỷ lệ cao 80-90% [64] Ước tính cần khoảng

56 tỷ đô hàng năm để xử lý lượng nước thải khổng lồ này Tuy nhiên, chi phí phục hồi các rạn san hô, thiệt hại trong du lịch, thủy sản và các chi phí chi trả cho các nguy cơ sức khỏe của con người có thể còn đắt hơn Nhiều loài sinh vật biển, bao gồm san hô nước lạnh như Lopheliasp, rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ và oxy hòa tan, làm cho chúng dễ bị tổn thương do biến đổi khí hậu và ô nhiễm

Đường bờ biển dài 68.000 km của khu vực EU chiếm khoảng một nửa dân số

EU sống ở phạm vi 500 m gần bờ biển [56] Các hoạt động về đất đai và biển như sản xuất, vận chuyển, du lịch, nông nghiệp, trong số những ngành khác đã tăng lên qua nhiều năm Cơ sở hạ tầng đang được xây dựng hoặc mở rộng dọc theo các khu vực gần

bờ để hỗ trợ các hoạt động kinh tế này Mặc dù các biện pháp giảm phát thải các chất gây ô nhiễm từ các hoạt động của con người đã được áp dụng, việc thải trực tiếp và gián tiếp các chất thải nông nghiệp, đô thị và công nghiệp vào vùng nước ven bờ vẫn

là một vấn đề quản lý chính Dữ liệu từ các vùng biển châu Âu cho thấy nồng độ nitơ

và photpho vẫn cao ở hầu hết các trạm quan trắc Trong trường hợp các hoá chất độc liên tục, xu hướng giảm tổng thể các mức chất gây ô nhiễm có thể gây hại đã được báo cáo Việc sử dụng hoá chất đã được quy định trong những năm gần đây, tuy nhiên đánh giá tổng thể về sự thay đổi mức độ ô nhiễm hoá học cho thấy các điểm nóng ô nhiễm vẫn tập trung ở vùng biển Châu Âu, chẳng hạn như biển Baltic và biển Địa Trung Hải Các hóa chất độc vẫn được tìm thấy với nồng độ cao trong sinh vật biển ở hầu hết các vùng biển châu Âu Cụ thể, nồng độ cadmium, thuỷ ngân và chì trong sinh vật biển vượt quá giới hạn quy định đối với thực phẩm, dựa trên chỉ số ô nhiễm hóa học [57] Những điều kiện này không chỉ đe doạ trực tiếp đến sinh vật biển mà cả sức khoẻ con người, thông qua việc tiêu thụ hải sản bị ô nhiễm

Tại khu vực Đông Nam Á, diện tích rạn san hô chiếm 34% rạn san hô, 30% diện tích rừng ngập mặn, 18% diện tích cỏ biển trên thế giới Tuy nhiên với tổng dân số ước tính là 580 triệu người (ước tính năm 2009), trong đó 70% sống dọc theo bờ biển dài 100.000 km [58], áp lực của con người tác động vào nguồn tài nguyên ven biển của khu vực khiến vùng này là rất lớn khiến nó có nguy cơ là một trong những vùng biển ô nhiễm nhất trên thế giới Hầu hết các quốc gia trong khu vực đều có mật độ dân cư cao,

đô thị hóa cao và có nền kinh tế phát triển nhanh Một lượng lớn nước thải không được

xử lý hoặc được xử lý một phần được thải trực tiếp hoặc gián tiếp xuống biển làm ô nhiễm nghiêm trọng hệ sinh thái ven biển [51] Nạn phá rừng, phát triển nông nghiệp thiếu bền vững, nuôi trồng thủy sản, khai thác mỏ, hoạt động vận chuyển đường thủy cũng đóng góp đáng kể lượng chất thải gây ô nhiễm trong hệ sinh thái ven biển của Đông Nam Á bao gồm trầm tích lơ lửng, kim loại, mầm bệnh vi sinh vật, chất dinh dưỡng, ôxy, các chất ô nhiễm hữu cơ bền (POPs) ( [64], [59]) Do đó, môi trường nước tại một số thành phố ven biển hay tại các khu vực cửa sông đặc biệt như ở Indonesia, Thái Lan, Việt Nam và Philippines đang bị suy giảm nghiêm trọng Năm 2006, trong một bản báo cáo nghiên cứu phân tích chẩn đoán xuyên biên giới (TDA) về các vấn đề

ô nhiễm và tác động tiềm tàng của chúng đối với môi trường biển ở vùng biển Tây Philippine đã được tiến hành ở Campuchia, Trung Quốc, Indonesia, Malaysia, Philippines, Thái Lan và Việt Nam, đề xuất 35 điểm ô nhiễm nặng trong các hệ thống ven biển có tác động xấu đến sức khoẻ cộng đồng cần được ưu tiên giám sát và giảm nhẹ lượng chất thải Một trong những lưu lượng chất thải biển nặng nhất và tập trung nhiều nhất vào hoạt động của tàu cá trên thế giới, các điểm nóng về ô nhiễm dầu và các khu vực có nguy cơ cao đối với thảm họa hàng hải trong khu vực cũng được báo cáo [66] Hầu hết các nước trong Đông Nam Á đã có các biện pháp chống ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước bằng cách đưa ra các luật và chính sách để bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn sức khoẻ con người Tăng cường quản lý nước thải, đưa ra khung quản

lý lưu vực sông, kết hợp các mối quan tâm xung quanh bảo tồn hệ sinh thái là một trong

số những bước phát triển quan trọng trong quản lý môi trường nước trong khu vực [69] Tuy nhiên, chất lượng nước thấp hoặc xấu đi ở nhiều vùng vẫn là một trong những vấn

đề quan trọng nhất trong đánh giá môi trường chiến lược vì việc xây dựng các biện pháp quản lý thích hợp và đầy đủ nhằm ngăn ngừa sự xuống cấp của môi trường nước vẫn còn chậm so với tăng trưởng kinh tế - xã hội

Năm 2004, một nghiên cứu được thực hiện đánh giá ban đầu về hiện trạng chất lượng nước của 12 vịnh ở Philipin Đánh giá bao gồm 11 khu vực đánh bắt cá ưu tiên được xác định bởi Chương trình ngành Thuỷ sản (FSP) của Cục nghề cá và nguồn lợi thủy sản (BFAR) là: vịnh Manila, vịnh Calauag, vịnh San Miguel, vịnh Ragay, vịnh Lagonoy, vịnh Sorsogon, vịnh Carigara, vịnh San Pedro, vịnh Ormoc, vịnh Sogod và vịnh Panguil Dữ liệu về vịnh Lingayen, bờ biển Thái Bình Dương của Philippines và Biển Đông (SCS) cũng đã được đưa vào đánh giá Hiện trạng của mỗi vịnh được đánh giá theo các thông số về chất lượng nước như chất dinh dưỡng (NO3-, NO2-, NH3- và

PO43-), oxy hoà tan (DO), chlorophyll-a (Chl-a), pH, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), coliform, kim loại nặng và thuốc trừ sâu Các tiêu chí được sử dụng bao gồm các tiêu chí do Bộ TN & MT (DENR) ấn định, tiêu chuẩn chất lượng môi trường biển của Hiệp hội các Quốc gia Đông Nam Á (ASEAN), và tiêu chuẩn chất lượng nước Malaysia (PEMSEA và MBEMP TWG-RRA 2004) Ở hầu hết các vịnh, ô nhiễm ven biển do tăng nồng độ chất dinh dưỡng và thuốc trừ sâu thường có nguyên nhân từ các hoạt động nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản Sự gia tăng rõ rệt dân số ở các khu vực duyên hải cũng gây ra sự gia tăng những hậu quả từ nước thải sinh hoạt Các vấn đề khác được xác định là do quá tải ô nhiễm kim loại nặng từ các ngành công nghiệp và các hoạt động liên quan đến khai thác [63]

1.2 Các nguồn thải và hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển Việt Nam

1.2.1 Các nguồn thải tại vùng ven biển Việt Nam

Việt Nam có vùng biển rộng lớn, bờ biển dài trên 3.260km và hơn 3.000 đảo lớn, nhỏ với đường bờ biển dài, nhiều vũng vịnh Đường biển từ lâu đã trở thành con đường vận tải quan trọng của Việt Nam giao thương hàng hóa trong nước và trên thế giới, trong tổng số 10 tuyến đường biển lớn nhất trên thế giới hiện nay, có 5 tuyến đi qua Biển Đông hoặc có liên quan đến Biển Đông Dọc bờ biển nước ta có khoảng 100 địa điểm có thể xây dựng được các cảng biển Thêm vào đó với hệ thống sông ngòi dày đặc như hệ thống sông vùng Quảng Ninh, hệ thống sông Hồng, sông Mã, sông Cả, sông Đồng Nai -Vàm Cỏ và hệ thống sông Cửu Long các tuyến đường sông, đường bộ ven

biển được xây dựng trong thời gian qua đã tạo điều kiện thuận lợi cho thông thương nội địa Việt Nam với các nước khác trong khu vực [24]

Thời gian gần đây, trước sức ép của tốc độ gia tăng dân số ngày càng nhanh, nhu cầu phát triển kinh tế ngày càng cao trong bối cảnh các nguồn tài nguyên đất liền ngày càng cạn kiệt, càng đẩy mạnh khuynh hướng tiến ra biển, khai thác biển, làm giàu từ biển Tuy nhiên, các hoạt động khai thác chủ yếu chỉ tập trung vào mục tiêu phát triển kinh tế, xem nhẹ công tác bảo vệ môi trường, làm cho nhiều nguồn tài nguyên biển bị khai thác cạn kiệt, hệ sinh thái biển bị đe dọa nghiêm trọng Hoạt động du lịch biển đang gia tăng mạnh nhưng thiếu quy hoạch và quản lý không khoa học nên cũng gây ô nhiễm môi trường vùng ven biển Sản lượng khai thác cá biển đã vượt mức cho phép, 80% là từ vùng nước ven bờ Năm 2002, Viện Tài nguyên quốc tế đã thống kê có tới 80% rạn san hô của Việt Nam đang trong tình trạng bị đe dọa (nguy hiểm), trong đó 50% nguy cấp Từ đó đến nay, chất lượng môi trường biển và vùng ven biển Việt Nam đang tiếp tục suy giảm Đã có 70 loài hải sản được đưa vào danh sách đỏ để bảo vệ, 85 loài ở tình trạng nguy cấp ở nhiều mức độ khác nhau, đặc biệt là hiện tượng thủy triều

đỏ xuất hiện năm 2002, 2003 ở Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận gây thiệt hại lớn cho nghề nuôi trồng thủy hải sản[23]

Các nguồn gây ô nhiễm môi trường biển tại Việt Nam gồm:

Ô nhiễm do hoạt động kinh tế trong đất liền và nuôi trồng, khai thác thuỷ hải sản ven biển: các hoạt động kinh tế và sinh sống của dân cư ven biển đang có những tác động xấu tới môi trường sinh thái biển Hiện cả nước có 17 KKT ven biển được thành lập, thu hút 254 dự án đầu tư nước ngoài với tổng vốn đăng ký là 42 tỷ USD và 1.079 dự án đầu tư trong nước, với tổng vốn đầu tư đăng ký khoảng 805,2 nghìn tỷ đồng [29] Quá trình đô thị hóa đem lại sự đổi mới cho các đô thị, nhưng đi kèm với nó

là quá trình di dân từ nông thôn ra thành thị, lực lượng lao động tại các thành thị ngày càng tăng, sự phát triển của cơ sở hạ tầng nhất là các hệ thống xử lý rác thải chưa được đầu tư hiệu quả đã gây tác hại nghiêm trọng đến sức khoẻ con người, giảm khả năng sinh sản của các loài hải sản ở các vùng cửa sông và ven bờ [66]

Đặc biệt, vấn đề ô nhiễm chất thải nhựa tại các khu vực nước biển ven bờ đang

là vấn đề gây bức xúc hiện nay Rác thải nhựa trên biển làm mất mỹ quan, gây phản cảm Không những thế, rác thải còn chìm xuống đáy biển, mất hàng trăm năm để phân hủy; nếu thu gom, đem đốt cũng phát sinh những chất độc hại; còn không đốt thì những mảnh plastic nhỏ sẽ đi vào cơ thể sinh vật biển, gây ra những hậu quả nghiêm trọng tới

sự sống của các loài động vật theo chuỗi thức ăn Các biện pháp thu gom chất thải nhựa

và tuyên truyền nâng cao ý thức của khách du lịch và người dân địa phương trong việc

sử dụng đã được thực hiện, tuy nhiên hiệu quả thu được vẫn chưa cao Vấn đề này cần được sự quan tâm của các cấp quản lý nhà nước, cũng như mọi người sử dụng các sản phầm có nguy cơ thải ra chất thải nhựa này để có thể kiểm soát được nguy cơ ô nhiễm chất thải nhựa tại vùng biển ven bờ [52]

Hầu hết các chất thải lỏng do sinh hoạt và các khu công nghiệp đều đổ trực tiếp

ra biển, một phần chất thải rắn vào sông, biển gây nên ô nhiễm môi trường nước, như

Hà Nội, Quảng Ninh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Vũng Tàu, Biên Hòa, Tp Hồ Chí Minh Theo Ban quản lý khu bảo tồn biển vịnh Nha Trang (Khánh Hòa), mỗi ngày vịnh phải tiếp nhận 10 tấn rác thải gây ô nhiễm môi trường biển và cảnh quan nơi đây Số rác này

do hơn 2.000 người dân sống trên các đảo Vũng Ngán, Hòn Một, Đầm Bấy và Bích Đầm xả ra; cùng với 6.000 lồng nuôi trồng thủy sản ngay trong vịnh và từ tàu thuyền đánh cá, tàu thuyền du lịch, khách du lịch xả trực tiếp, chưa kể rác sinh hoạt của người dân sống trên thượng nguồn sông Tắc và sông Cái đổ vào vịnh Tại khu vực cảng Cam Ranh, các kết quả quan trắc chất lượng nước biển ven bờ năm 2007 và 2008, cho thấy: khu vực này đã bị ô nhiễm váng dầu và coliform Mật độ coliform cao hơn so với năm

2007 và vượt tiêu chuẩn cho phép 8 lần [12]

Ô nhiễm do hoạt động dầu khí: hoạt động dầu khí liên quan nhiều đến ô nhiễm dầu, một dạng ô nhiễm nguy hiểm, gây thiệt hại kinh tế-xã hội-môi trường nặng nề Tất

cả các giai đoạn khai thác, thăm dò đều gây ô nhiễm môi trường biển Ở giai đoạn thăm

dò, mùn khoan và dung dịch khoan được xem là các chất thải có khả năng gây ô nhiễm nặng nề nhất Chất thải rắn sinh ra từ các hoạt động khoan bao gồm: chất thải nguy hại

có chứa dầu, mỡ, các vật liệu nhiễm dầu, pin đã sử dụng, sơn, thùng sơn, dung môi, hóa chất đã sử dụng phát sinh từ các hoạt động khoan; chất thải rắn không nguy hại, gồm rác thực phẩm và rác thải có nguồn gốc từ vật liệu giấy, bìa, thủy tinh, nhựa và phế liệu kim loại Sau giai đoạn thăm dò, các chất thải sẽ tạo huyền phù làm tăng độ đục của nước, sự sa lắng của mùn khoan lẫn dầu sẽ gây nên những biến đổi về thành phần của trầm tích và tích tụ hydrocarbon, ngoài ra còn ảnh hưởng đến sự tích tụ kim loại nặng trong trầm tích, trong mô của một số loài sinh vật đáy Theo thống kê của Sở Tài Nguyên và Môi trường tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, hiện rác thải của ngành dầu khí khoảng 30.000 tấn/năm, hầu hết lượng rác thải này không được xử lý, gây ảnh hưởng xấu tới môi trường cảnh quan và đa dạng sinh học của vùng biển Ô nhiễm từ lĩnh vực thăm dò-khai thác dầu khí, nhất là các sự cố tràn dầu, chất thải chứa dầu, chất thải nguy hại…, đang là thách thức lớn và nằm ngoài tầm kiểm soát của tỉnh, vì chưa đủ nguồn lực để thực hiện nhiệm vụ này Các ngành chức năng của Bà Rịa-Vũng Tàu chưa có khả năng phát hiện các vết dầu loang trên biển cũng như đối tượng gây ra sự cố ô nhiễm Trong khi đó, Trung tâm Ứng cứu tràn dầu phía Nam thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (đặt

tại Tp Hồ Chí Minh) vẫn đang yếu về năng lực ứng cứu và ở xa khu vực biển Vũng Tàu nên việc ứng cứu sự cố tràn dầu đạt hiệu quả thấp[16]

Ô nhiễm từ vận tải biển, sự cố tràn dầu: nằm trên đường giao lưu hàng hải quốc

tế với mật độ lớn nên khả năng ô nhiễm biển do tàu thuyền là rất lớn Theo số liệu quốc

tế, số lượng dầu chuyên chở qua Biển Đông hàng năm vào khoảng 2,1 tỷ tấn và thường xuyên có khoảng 51 tàu chở dầu cỡ lớn hoạt động trong khu vực Nếu giả định chỉ có 1% rò rỉ thì hàng năm lượng dầu tràn lên tới 20 triệu tấn Hiện tại, bờ biển Việt Nam được phân ra 3 vùng nhạy cảm và đây cũng là điểm nóng của ô nhiễm ven bờ: vùng Hạ Long - Hải Phòng, vùng Đà Nẵng - Dung Quất và vùng Gành Rái – Vũng Tàu

Nguồn ô nhiễm dầu do hoạt động của các tàu vận tải và đánh cá trong nước ước tính hàng năm thải ra biển Việt Nam khoảng 337 tấn Tỷ lệ ô nhiễm từ các hoạt động này chiếm khoảng 48% do các tàu không có két chứa dầu, 35% do sự cố tràn đâm và 13% do sự cố tràn dầu Sự cố tràn dầu là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm dầu ở các vùng biển và dải ven bờ, nghiêm trọng nhất do hoạt động của tàu thủy Sự cố tràn dầu thường do các tai nạn tàu thuyền gây ra, đặc biệt là tai nạn của tàu chở dầu chuyên dụng Từ năm 1987 đến 1999 có hơn 100 vụ tràn dầu trên vùng biển nước ta qua 20 tỉnh từ đảo Bạch Long Vĩ xuống tới Cà Mau, gây tổn thất lớn về sinh thái và kinh tế-xã hội[17]

Bên cạnh vấn đề tràn dầu, dò rỉ dầu từ các giàn khoan, các tàu chở dầu cũng góp phần làm cho môi trường biển ngày càng xấu đi Các tàu chở dầu làm thoát ra biển tới 0,7% tải trọng của chúng trong quá trình vận chuyển thông thường Lượng dầu này sẽ theo chiều gió mùa tấp vào bờ biển Việt Nam Đầu năm 2007, sự cố tràn dầu đã gây ô nhiễm trên 500 km bờ biển miền Trung; 8 tỉnh, thành phố từ Hà Tĩnh đến Phú Yên đã phát động các chiến dịch thu gom dầu vón cục tấp lên dải ven biển, với khoảng 1.200 tấn Tiếp đó, tháng 6 năm 2009, tàu Nhật Thuần đã chìm sâu xuống biển Vũng Tàu sau khi bùng cháy trong khoảng 02 giờ liền Theo báo cáo Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh

Bà Rịa - Vũng Tàu, tại thời điểm xẩy ra tai nạn, trong tàu Nhật Thuần có chứa khoảng 1.795m3 dầu cặn và chất thải lẫn dầu Các sự cố tràn dầu thường để lại hậu quả rất nghiêm trọng làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến điều kiện sinh thái, tài nguyên thủy sinh, tài nguyên nước, tài nguyên đất trên một khu vực khá rộng, gây thiệt hại đến các hoạt động kinh tế - xã hội Ngoài ra, nó cũng gây ảnh hưởng đến sức khỏe và đời sống kinh tế của cư dân ven các vùng biển

Ô nhiễm từ hoạt động đóng tàu: nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển đội tàu trong nước và xuất khẩu, nhiều nhà máy đóng tàu lớn đã được nâng cấp mở rộng và trang bị công nghệ hiện đại Tuy nhiên, nếu công tác bảo vệ môi trường không được chú trọng,

thì hoạt động của các nhà máy sẽ là những nguồn phát thải chất thải nguy hại tới môi trường Tất cả các giai đoạn đóng mới tàu đều tạo ra các chất thải gây ô nhiễm biển và vùng ven bờ, từ các loại kim loại nặng đến dầu thải tại các khu vực có nhà máy đóng tàu và bến tàu Những chất thải này làm thay đổi tính chất hóa lý của nước, ảnh hưởng trực tiếp tới động thực vật biển và ven biển cũng như gây trở ngại cho sự phát triển một

số ngành công nghiệp chế biến, đặc biệt là ngành làm muối, nuôi trồng thủy sản và khai thác du lịch ven biển, trên các đảo ven bờ

1.2.2 Hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển ở Việt Nam

Việt Nam là quốc gia ven biển nằm bên bờ Tây của Biển Đông, có địa chính trị

và địa kinh tế rất quan trọng Việt nam có bờ biển dài trên 3.260 km trải dài từ Bắc xuống Nam, đứng thứ 27 trong số 157 quốc gia ven biển, các quốc đảo và các lãnh thổ trên thế giới Trong 63 tỉnh, thành phố của cả nước thì 28 tỉnh, thành phố có biển và gần một nửa dân số sinh sống tại các tỉnh, thành ven biển Theo Công ước của Liên hợp quốc về Luật Biển năm 1982, nước ta có diện tích biển khoảng trên 1 triệu km2, gấp 3 lần diện tích đất liền, chiếm gần 30% diện tích Biển Đông (cả Biển Đông có diện tích khoảng 3,5 triệu km2) [10] Tuy nhiên, chất lượng nước biển khu vực ven bờ của Việt Nam hiện nay đang có dấu hiệu xuống cấp đáng quan tâm Theo báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2010, chất lượng môi trường vùng ven biển tiếp tục bị suy giảm theo chiều hướng xấu [2] Môi trường biển và vùng ven biển đã bị ô nhiễm dầu, kẽm

và chất thải sinh hoạt; chất rắn lơ lửng, Si, NO3-, NH4+ và PO43- cũng ở mức đáng lo ngại; chất lượng trầm tích đáy biển ven bờ, nơi cư trú của nhiều loài thủy hải sản cũng đang bị ô nhiễm; hàm lượng hóa chất bảo vệ thực vật chủng loại andrin và endrin trong các mẫu sinh vật đáy ở các vùng cửa sông ven biển phía Bắc đều cao hơn giới hạn cho phép Vì vậy, tính đa dạng sinh học động vật đáy ở ven biển miền Bắc và thực vật nổi

ở miền Trung suy giảm rõ rệt

Hình 1.1 Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước biển ven bờ [22]

Các chất thải có nguồn gốc lục địa được đưa vào biển nước ta thường là các chất rắn lơ lửng (TSS), hàm lượng chất rắn lơ lửng TSS trong nước biển chủ yếu do sông tải ra nên thường có giá trị cao ở vùng ven biển đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long đặc biệt ở các vùng cửa sông như Ba Lạt, Định An, Rạch Giá Khu vực miền Trung có hàm lượng tương đối nhỏ so với các khu vực khác và có xu thế giảm trong giai đoạn 2010 - 2014 [22] Ở hầu hết các điểm đo thuộc vùng biển phía Bắc (từ Cửa Lục đến Cửa Lò) và vùng biển phía Nam (từ Vũng Tàu đến Kiên Giang) của các trạm thuộc hệ thống quan trắc môi trường quốc gia, hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng thường vượt quá giới hạn cho phép đối với nước biển ven bờ

Nhu cầu ôxy hoá học (COD) trong nước vùng ven bờ biến động theo các khu vực khác nhau Theo Hình 1.3 giá trị COD trong nước biển ven bờ có xu hướng tăng cao dọc ven biển miền Nam và biến đổi trung bình năm trong khoảng 11,23- 20,50 mg/l Ở vùng ven biển phía Bắc, COD tăng cao tại khu vực cửa Ba Lạt, giảm thấp tại khu vực Trà Cổ, Cửa Lò Trung bình trong các khu vực dao động từ 2,70 đến 3,06 mg/l, toàn vùng 2,90 mg/l trong mùa khô và từ 2,14 đến 4,26 mg/l, toàn vùng 2,87 mg/l trong mùa mưa

Hình 1.2 Chỉ số COD trong nước biển ven bờ [20]

Về hàm lượng amoni (NH4+) ở khu vực ven bờ miền Bắc cao hơn so với miền Trung và miền Nam Tại nhiều vùng cửa sông như Cửa Lục, Đồ Sơn, Ba Lạt, Rạch Giá, hàm lượng Amoni đã vượt quá QCVN 10-MT:2015/BTNMTđối với nước biển ven bờ cho NTTS, bảo vệ thủy sinh

Hình 1.3 Diễn biến hàm lượng NH4+ trung bình trong nước biển ven bờ tại một số

khu vực ven biển giai đoạn 2010 -2014 [22]

Thực tế ô nhiễm dầu dọc theo dải ven biển Việt Nam đã và đang là vấn đề cần lưu tâm vì nó có ảnh hưởng rất lớn đến môi trường vùng biển ven bờ, liên quan trực tiếp đến nuôi trồng thủy sản và du lịch ven biển

Tại khu vực miền Bắc, hàm lượng dầu trong nước biển ven bờ thể hiện rõ ảnh hưởng của hoạt động giao thông thủy đến chất lượng nước Điểm đo cửa Lục gần luồng cửa Lục, gần bến phà Bãi Cháy có hàm lượng dầu trong nước cao hơn hẳn các điểm đo khác, cụ thể: Khu vực vịnh Cửa Lục – cầu Bãi Cháy: hàm lượng dầu có xu hướng tăng, dao động từ 0,012 mg/l đến 0,826 mg/l, so với quy chuẩn là 0,2 mg/l Khu vực ven bờ bến chợ Hạ Long 1 và khu vực ven bờ cột 5, cột 8: hàm lượng dầu mỡ khoáng tuy có

xu hướng giảm trong năm 2013, 2014, tuy nhiên vẫn vượt ngưỡng cho phép trong tất

cá mú loại từ 40 – 50 kg trôi dạt vào bờ và chết Đến ngày 25/4, tỉnh Hà Tĩnh có 10 tấn

cá chết, Quảng Trị có 30 tấn cá chết, đến ngày 29/4 Quảng Bình hơn 100 tấn cá biển bất ngờ chết dạt bờ Thảm họa này gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất và sinh hoạt của ngư dân, đến những hộ nuôi thủy sản ven bờ, ảnh hưởng đến du lịch biển và cuộc sống của cư dân miền Trung Chỉ riêng tỉnh Quảng Bình có 18 xã chuyên làm nghề biển với hơn 14.000 hộ và 24.000 lao động nghề biển Tháng 6/2016, nguyên nhân của vụ việc

đã được công bố rộng rãi trên truyền thông: nước xả thải chưa được xử lý đúng chuẩn của khu công nghiệp gang thép Formosa Hà Tĩnh chứa các độc tốc nguy hại như Phenol, Cyanua vượt quá mức cho phép nhiều lần Nước thải theo dòng hải lưu di chuyển hướng Bắc-Nam qua 4 tỉnh Đây là nguyên nhân làm hải sản và sinh vật biển chết hàng loạt nhất là ở tầng đáy Sự cố ô nhiễm môi trường dẫn đến hải sản chết hàng loạt ven biển

4 tỉnh miền Trung và nhiều điểm nóng ô nhiễm môi trường cùng lúc bùng phát ở nhiều tỉnh thành trên cả nước là hệ quả của giai đoạn phát triển nóng, thiếu bền vững trong thời gian qua Nhiều địa phương đã chú trọng đến mục tiêu tăng trưởng kinh tế mà chưa quan tâm đúng mức đến công tác BVMT

Trầm tích biển ven bờ là nơi trú ngụ của nhiều loài sinh vật đáy đặc sản nhưng chất lượng cũng thay đổi Một số vùng ven bờ bị đục hóa, lượng phù sa lơ lửng tăng đã ảnh hưởng đến ngành dịch vụ - du lịch, làm giảm khả năng quang hợp của một số sinh

vật biển và làm suy giảm nguồn giống hải sản tự nhiên Nước biển ở một số khu vực

có biểu hiện bị axít hóa do độ pH trong nước biển tầng mặt biến đổi trong khoảng 6,3 - 8,2 Nước biển ven bờ có biểu hiện bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ, kẽm, một số chủng thuốc bảo vệ thực vật Hiện tượng thủy triều đỏ xuất hiện tại vùng biển Nam Trung Bộ, đặc biệt là tại Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận làm chết các loại tôm cá đang nuôi trồng ở những khu vực này [27]

Môi trường biển đã trở thành một trong những vấn đề trọng tâm của chiến lược phát triển biển, đảo của Việt Nam Vì thế, nhiều năm qua đã có rất nhiều chương trình,

đề án, dự án nghiên cứu, điều tra, khảo sát, quan trắc môi trường biển ven bờ và xa bờ Nhiều chương trình nghiên cứu, điều tra mặc dù không trực tiếp đề cập đến nội dung QLNN về BVMT biển nhưng đã cung cấp nhiều dữ liệu về môi trường và tài nguyên biển phục vụ cho công tác BVMT biển trong đó có biển ven bờ như: Chương trình điều tra nghiên cứu biển (KHCN 06) và Chương trình Khoa học công nghệ Nhà nước về TN&MT (KHCN 07), Chương trình cấp nhà nước về KHCN biển đã mở đề tài "Nghiên cứu xây dựng kế hoạch quản lý tổng hợp vùng bờ Việt Nam" (mã số KHCN 06-07) [42] Với mục tiêu xây dựng luận cứ khoa học phục vụ quy hoạch, quản lý, khai thác tài nguyên biển đảo, đấu tranh bảo vệ chủ quyền lãnh hải Trong giai đoạn 2011-2015,

đã có 27 đề tài, dự án cấp nhà nước được phê duyệt trong khuôn khổ Chương trình KC09/2011-2015 Nội dung nghiên cứu cung cấp các luận cứ khoa học cho việc hoạch định và hoàn thiện hệ thống chính sách, pháp luật về biển và khung thể chế QLTH và thống nhất về biển, vùng ven biển và hải đảo, bảo vệ chủ quyền quốc gia đối với các vùng biển và hải đảo của Việt Nam, Chương trình còn đề ra mục tiêu ứng dụng có hiệu quả các giải pháp KH&CN mới trong giám sát, điều tra TN&MT biển; phòng tránh thiên tai trên biển đảo, chú trọng triển khai KH&CN biển liên quan đến vùng nước sâu

và xa bờ nhằm khẳng định chủ quyền và đảm bảo an ninh quốc phòng trên vùng biển

và hải đảo Việt Nam Ngoài ra, Chương trình còn có mục tiêu tạo bước chuyển biến mới về công nghệ nghiên cứu biển và nâng cao tiềm lực KH&CN biển thông qua việc đẩy mạnh hợp tác quốc tế trong nghiên cứu một số vấn đề quan trọng của biển Đông 1.3 Tổng quan các nghiên cứu về ô nhiễm vùng biển Việt Nam

1.3.1 Các nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lượng nước, tổng hợp phân tích kết quả quan trắc, đo đạc

Năm 2012, một nghiên cứu tính toán chỉ số WQI cho 15 vùng ven biển của Việt Nam dựa trên số liệu quan trắc trong cho thấy môi trường biển ven bờ của nước ta bắt đầu có dấu hiệu bị ô nhiễm Điển hình tại Rạch Giá, nước biển ven bờ ở khu vực quan trắc có biểu hiện ô nhiễm, chất lượng nước thường xuyên bị đe dọa hay bị tổn thương

nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng ở vùng biển ven bờ này luôn trong tình trạng đáng báo động Ở các vùng biển ven bờ Trà Cổ, Cửa Lục, Đồ Sơn, Ba Lạt, Sầm Sơn, Cửa Lò và Vũng Tàu chất lượng nước được kiểm soát và bảo vệ, tuy nhiên đôi khi bị đe doạ hay

bị tổn thương ở mức thấp Nhiều vùng biển đang tiến gần đến nguy cơ bắt đầu bị ô nhiễm như Cửa Lò, Vũng Tàu Các vùng ven biển Đèo Ngang, Thuận An, Đà Nẵng, Dung Quất, Sa Huỳnh, Quy Nhơn và Nha Trang chất lượng nước được bảo vệ với mức

độ đe dọa và bị tổn thương không lớn Tuy nhiên, hiện trạng chất lượng nước ở một số vùng biển đôi khi bắt đầu vượt ra khỏi hệ tự nhiên hay các mức mong muốn như Sa Huỳnh, Nha Trang [43]

Năm 2014, một nghiên cứu được thực hiện cho vùng vịnh Hạ Long với kết quả chính gồm phân vùng và xây dựng chỉ số chất lượng nước Chỉ số WQIHL được xây dựng kết hợp với công cụ GIS đã phân khu chất lượng nước cho toàn vịnh Các phân khu chất lượng nước tốt đến rất tốt chủ yếu nằm ở vùng lõi vịnh và phần đệm phía biển Các phân khu chất lượng nước trung bình, xấu và rất xấu nằm ở vùng phụ cận và vùng đệm phía đất liền Điều này cho thấy chất lượng nước vịnh Hạ Long hiện đang chịu áp lực lớn từ các nguồn thải ven biển Kết quả phân vùng cũng cho thấy một số hoạt động

sử dụng nước vịnh Hạ Long hiện đang diễn ra trong điều kiện không đảm bảo[32] Đánh giá chất lượng môi trường nước biển năm 2016 vùng ven bờ phía Bắc Việt Nam thông qua các chỉ số chất lượng nước RQ (hệ số tai biến RQ= Ci/Ctc; Ci là nồng

độ chất ô nhiễm I (mg/l); Ctc là giới hạn cho phép chất ô nhiễm đối với nước nuôi trồng thủy sản (QCVN 10: 2015/BTNTMT và ngưỡng ASEAN (mg/l)) [30] Nghiên cứu thực hiện thu mẫu ngoài thực địa trong đó các thông số nhiệt độ, độ muối, pH, oxi hòa tan được đo nhanh tại hiện trường Các thông số khác được chuyển về phòng thí nghiệm chuyên ngành Kết quả nghiên cứu cho thấy, năm 2016 môi trường nước biển tại các vùng biển phía Bắc Việt Nam có hệ số tai biến RQtb trung bình chung (0,4) được xem như an toàn về môi trường Khi xét từng khu vực, năm 2016 không có vùng bị ô nhiễm

vì có hệ số RQtb < 0,75 Hệ số RQ thấp nhất tại trạm Trà Cổ (0,30 < 0,75); cao nhất tại trạm Ba Lạt (0,58 < 0,75) Nhìn chung chất lượng nước ven bờ phía Bắc năm 2016 ở mức không bị ô nhiễm và tại các trạm quan trắc cũng không thấy dấu hiệu của sự ô nhiễm

Để đánh giá chất lượng môi trường tại các trạm quan trắc môi trường biển phía Nam Việt Nam, có thể sử dụng chỉ số chất lượng nước NSF-WQI Dữ liệu dùng để tính toán chỉ số chất lượng nước NSF-WQI trong 5 năm gần đây được chọn lọc, thu thập và chuẩn hóa từ các trạm quan trắc và phân tích môi trường biển miền Nam Chỉ

số chất lượng nước NFS-WQI đã phản ánh được tình trạng chất lượng nước biển ven

bờ tại các trạm quan trắc môi trường biển miền Nam, trong đó chất lượng nước tại trạm

Nha Trang là tốt nhất và tại trạm Rạch Giá là kém nhất Chất lượng nước tại các trạm Nha Trang và Vũng Tàu ít có sự khác biệt, trong khi đó tại trạm Rạch giá thì có sự khác biệt rất rõ rệt giữa 2 mùa [22]

Năm 2017, đề tài “Nghiên cứu kinh nghiệm quốc tế về sử dụng bộ chỉ thị sinh học phục vụ đánh giá ô nhiễm kim loại nặng (Pb, Hg, As, Cd) khu vực cửa sông ven biển” đã được thực hiện Đề tài đã phân tích, đánh giá được kinh nghiệm quốc tế về sử dụng bộ chỉ thị sinh học đánh giá ô nhiễm kim loại nặng khu vực cửa sông ven biển, kinh nghiệm quốc tế về quan trắc môi trường bằng phương pháp sinh học, kinh nghiệm quốc tế và của Việt Nam về sử dụng sinh vật chỉ thị trong đánh giá ô nhiễm kim loại nặng khu vực cửa sông ven biển, hiện trạng đa dạng sinh học khu vực cửa sông ven biển Việt nam Từ đó đề tài lựa chọn và bước đầu đề xuất 02 loài thân mềm loài Hàu

đá và Ngao Bến Tre là những loài phù hợp làm chỉ thị sinh vật phục vụ đánh giá ô nhiễm kim loại nặng khu vực cửa sông ven biển Việt Nam [19]

Năm 2009, một nghiên cứu về hàm lượng Zn, Cu, Pb trong trầm tích đất và nước tại vùng ven biển bán đảo Cà Mau cũng được thực hiện Nghiên cứu này sử dụng 03 phương pháp: Phương pháp thu và bảo quản mẫu, phương pháp phân tích mẫu đất và nước và phương pháp xử lý số liệu Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng Pb, Zn,

Cu khá cao trong sông rạch thuộc nội ô thành phố Cà Mau nhưng lại thấp ở phía biển Nồng độ của Zn, Cu trong nước tại vùng khảo sát cao vượt tiêu chuẩn nước cho nuôi thủy sản, trong khi sự hiện diện Pb trong vùng khảo sát ở mức độ không ô nhiễm Cu,

Zn, Pb có tương quan thuận với nhau, càng xa khu dân cư thì sự phân bố của chúng giảm dần Các yếu tố mùa có ảnh hưởng nhất định đến hàm lượng Pb, Zn, Cu ([36], [25])

Nghiên cứu môi trường cho vùng vịnh Đà Nẵng với các phương pháp: đo độ pH trầm tích; Phân tích xác định hàm lượng carbonat sinh vật và hóa học; Phân tích các ion hấp thụ trong trầm tích; Phân tích hàm lượng carbonat hữu cơ bằng phương pháp Knop Kết quả nghiên cứu cho thấy nguy cơ ô nhiễm Asen xảy ra trên toàn bộ vùng nghiên cứu với 51/58 mẫu có hàm lượng 0,32-0,63 ppm As trong vùng nghiên cứu tạo thành 1 dị thường As với mức hàm lượng 6,2-6,3 ppm và phân bố chủ yếu ở vùng ven biển đồn biên phòng Hải Vân (ở độ sâu 7-10 m nước) Các dị thường As phân bố ở các vùng thường là nơi diễn ra các hoạt động nhân sinh mạnh mẽ Chúng liên quan với các chất thải của công nghiệp khai khoáng, hoá chất, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, diệt cỏ, diệt nấm As còn được sinh ra trong quá trình phong hoá các đá và quặng, hoà tan vào nước mặt, nước dưới đất và đi ra biển Qua các kết quả phân tích mẫu cho thấy trầm tích giàu vật chất hữu cơ cũng có khả năng hấp thụ và tích luỹ As; các kết quả phân tích mẫu đều cho thấy arsen thường tập trung cao trong mùn của đất đen Nhìn

chung, trong trầm tích vùng nghiên cứu có sự tập trung của As Nguy cơ ô nhiễm As xảy ra trên diện rộng, nhưng tập trung chủ yếu ở các cảng, xí nghiệp đóng tàu và ở các vùng cửa sông Đối với thủy ngân: tại khu vực phía Tây bắc và Tây nam bãi Bang, ở

độ sâu 16-20 m nước đã có biểu hiện ô nhiễm Hg ở mức trung bình (hàm lượng Hg ở đây đạt giá trị 0,2 ppm) vượt giới hạn cho phép tiêu chuẩn ô nhiễm môi trường trầm tích của Canada (0,195 ppm) Cũng tại vùng biển Bãi Bang ở độ sâu >20 m nước đã có biểu hiện ô nhiễm Hg ở mức gây ảnh hưởng (hàm lượng Hg ở đây đạt giá trị 1,2 ppm), vượt giới hạn cho phép tiêu chuẩn ô nhiễm môi trường trầm tích của Canada đối với

Hg (0,69 ppm) Đối với chì: vùng nghiên cứu có biểu hiện ô nhiễm Pb với mức độ yếu

ở vùng Tây nam Bãi Bang (ở độ sâu 16-17 m nước) Tại đây, Pb đạt hàm lượng 40 ppm, vượt giới hạn cho phép tiêu chuẩn ô nhiễm môi trường trầm tích của Canada đối với Pb (32 ppm) [35]

1.3.2 Nghiên cứu sử dụng mô hình toán áp dụng cho ô nhiễm biển ven bờ

1.3.2.1 Tổng quan về mô hình toán trong nghiên cứu chất lượng nước

Mô hình chất lượng nước là công cụ hữu hiệu để mô phỏng và dự đoán vận chuyển chất ô nhiễm trong môi trường nước, có thể góp phần tiết kiệm chi phí lao động

và nguyên vật liệu cho một số lượng lớn các thí nghiệm hóa học ở mức độ nào đó Hơn nữa, mô hình có thể giải quyết một số vấn đề khó khăn cho các thí nghiệm ngoài hiện trường trong một số trường hợp do các vấn đề ô nhiễm môi trường đặc biệt Vì vậy, mô hình chất lượng nước trở thành một công cụ quan trọng để xác định tình trạng ô nhiễm môi trường nước, kết quả và trạng thái cuối cùng của các chất ô nhiễm trong môi trường nước Các kết quả mô hình hóa theo các kịch bản hiện trạng ô nhiễm khác nhau sử dụng

mô hình chất lượng nước là thành phần rất quan trọng của việc đánh giá tác động môi trường Hơn nữa, đó cũng là cơ sở để ra quyết định quản lý môi trường, kết quả mô hình sẽ hỗ trợ dữ liệu và hỗ trợ kỹ thuật cho các cơ quan bảo vệ môi trường nước trong quá trình phân tích, đánh giá các dự án Kết quả mô hình có ảnh hưởng rất lớn đến tính hợp lý và tính khả thi của các biện pháp kiểm soát ô nhiễm

Với sự phát triển của mô hình lý thuyết và kỹ thuật máy tính được cập nhật nhanh, ngày càng nhiều mô hình chất lượng nước được phát triển với các thuật toán mô hình khác nhau Đến nay, có nhiều loại mô hình chất lượng nước bao gồm hàng trăm phần mềm mô hình đã được phát triển cho các địa hình khác nhau, khối nước, và các chất ô nhiễm ở không gian và tỷ lệ thời gian khác nhau

Các mô hình chất lượng nước đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài kể từ khi Streeter và Phelps xây dựng mô hình chất lượng nước đầu tiên (mô hình S – P) để kiểm soát ô nhiễm nước sông ở bang Ohio của Mỹ [14] Các mô hình chất lượng nước

có bước tiến lớn từ việc chỉ mô phỏng 1 yếu tố chất lượng nước đến nhiều yếu tố, từ

mô hình trạng thái bền tới mô hình động lực, từ mô hình nguồn điểm đến mô hình kết hợp giữa nguồn điểm và nguồn diện và từ mô hình không chiều tới mô hình một chiều, hai chiều, và ba chiều Hơn 100 mô hình chất lượng nước đã được phát triển cho tới ngày nay Tuy nhiên, mỗi mô hình chất lượng nước lại có các điều kiện áp dụng riêng Nhìn chung, các mô hình chất lượng nước đã trải qua ba giai đoạn phát triển quan trọng

từ năm 1925 đến nay

Trong số các mô hình chất lượng nước mặt, các mô hình mô hình Streeter – Phelps, QUASAR, QUAL, WASP, CE-QUAL-W 2, BASINS, MIKE, EFDC đã được

áp dụng rộng rãi trên phạm vi toàn cầu Gần đây, Kannel và cộng sự đã khẳng định, các

mô hình phổ biến như QUAL2E, WASP7, và QUASAR là phù hợp nhất để mô phỏng oxy hòa tan dọc các sông, suối Nhìn chung, tại các quốc gia phát triển, đặc biệt Hoa

Kỳ và các nước châu Âu đã phát triển và cải tiến mô hình chất lượng nước mặt tốt hơn

so với các nước khác Một vài mô hình chất lượng nước mặt cũng được thiết lập tại một

số trường đại học và các viện nghiên cứu ở Trung Quốc trong các năm qua, tuy nhiên các mô hình này hiện vẫn chưa được sử dụng rộng rãi so với các mô hình MIKE, EFDC

và WASP [9]

Các mô hình mô phỏng quá trình lan truyền chất thải và đánh giá chất lượng nước sông phát triển mạnh nhất vào những năm cuối của thế kỷ 20 bao gồm các mô hình 1 chiều, 2 chiều và 3 chiều Mô hình mở rộng phạm vi tính toán tới sự phát triển của các quá trình sinh học và sinh thái xảy ra trong thủy vực nước Công nghệ tính toán,

mô phỏng, dự báo dòng chảy và chất lượng nước hiện nay chủ yếu là được xây dựng

và phát triển dựa trên các mô hình toán Với sự phát triển của kỹ thuật tính toán trên máy tính đã cho phép xây dựng những mô hình toán hiệu quả và đáng tin cậy Những năm gần đây, mô hình toán nói chung, và mô hình chất lượng nước nói riêng đang phát triển mạnh mẽ với sự ứng dụng rộng rãi các công nghệ hiện đại như hệ thông tin địa lý (GIS), các thuật toán cho các máy tính công suất lớn Các phần mềm hiện đại ngày nay

có xu hướng đa tính năng trên cơ sở tích hợp các modun chuyên dụng với các giao diện thân thiện với người sử dụng như các phần mềm CORMIX (USEP, 1990, 1993), HSPF (Hydrological Simulation Program Fortran, USEP 1984), SWMM (Storm Water Management Model), WASP (USEP), QUAL2E và QUAL2Euncas (USEP), WQRRS (Water quality for river), hệ thống mô hình MIKE Một số mô hình thông dụng đã được phát triển và ứng dụng phổ biến ở nước ta có thể kể đến các mô hình Việt Nam gồm VRSAP, SAL, KOD…, các mô hình nước ngoài như SOBEK, ISI, WENDY, SMS

và MIKE Các mô hình chất lượng nước thường được tích hợp trên các mô hình thuỷ động lực phục vụ mô phỏng và dự báo diễn biến môi trường Điển hình có thể kể đến