Nghiên cứu đề xuất mô hình quản lý nguồn thải gây ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ đoạn chảy qua Hà Nội

Keywords: Khoa học môi trường; Ô nhiễm nước; Sông Nhuệ; Quản lý môi trường Content MỞ ĐẦU Tại Việt Nam, trong khoảng hơn 20 năm trở lại đây, nước mặt tại các thủy vực nói chung và nướ

Nghiên cứu đề xuất mô hình quản lý nguồn thải gây ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ

đoạn chảy qua Hà Nội

Abstract: Tổng quan về tài nguyên nước, đặc điểm kinh tế tự nhiên và kinh tế xã

hội của lưu vực sông Nhuệ cũng như tình hình ô nhiễm nước sông trên thế giới và Việt Nam Nghiên cứu môi trường nước sông Nhuệ đoạn chảy qua Hà Nội Điều tra thực tế hiện trạng các nguồn xả thải của các địa phương thuộc diện tích của lưu vực sông Nhuệ Lấy các loại mẫu nước phân tích phục vụ đánh giá chất lượng nước theo tiêu chuẩn hiện hành Đưa ra kết quả nghiên cứu và thảo luận: Thực trạng chất lượng nước sông Nhuệ; nguồn gây ô nhiễm môi trường nước lưu vực sông Nhuệ

đoạn chảy qua địa phận Hà Nội

Keywords: Khoa học môi trường; Ô nhiễm nước; Sông Nhuệ; Quản lý môi trường

Content

MỞ ĐẦU Tại Việt Nam, trong khoảng hơn 20 năm trở lại đây, nước mặt tại các thủy vực nói

chung và nước mặt trong các dòng sông có sự thay đổi lớn theo chiều hướng suy giảm về

chất lượng Các sông lớn như Đồng Nai, sông Cầu, sông Đáy, sông Nhuệ… đã và đang bị

ô nhiễm nghiêm trọng bởi các hoạt động dân sinh và suy giảm chức năng cung cấp nước

cho hoạt động sản xuất, sinh hoạt Sông Nhuệ là sông cung cấp nước quan trọng cho hoạt

động sản xuất nông nghiệp của nhiều địa phương Sông Nhuệ lấy nước từ sông Hồng qua

cống Liên Mạc, cấp nước tưới cho hệ thống thủy nông Đan Hoài Bên cạnh đó sông Nhuệ

còn có nhiệm vụ tiều nước cho thành phố Hà Nội, thị xã Hà Đông và chuyển nước cho

sông Đáy tại thành phố Phủ Lý Do đó, việc nghiên cứu, đánh giá chất lượng nước sông là

cần thiết cho công tác quản lý môi trường nước của sông Nhuệ [7]

Trong những năm gần đây, sự phát triển kinh tế - xã hội trong lưu vực sông Nhuệ diễn ra rất mạnh mẽ, đem lại nhiều lợi ích kinh tế góp phần nâng cao đời sống cho người

dân, giải quyết công ăn việc làm cho một số lượng lớn người lao động Tuy nhiên, ngoài

những lợi ích mang lại thì tình trạng ô nhiễm môi trường nói chung và môi trường nước

nói riêng trong lưu vực ngày càng nghiêm trọng, dòng chảy bị hạn chế gây ảnh hưởng đến

sức khoẻ cho cộng đồng dân cư sống quanh vùng Nguyên nhân của tình trạng này là do:

công tác quản lý Nhà nước trong thời gian qua và ý thức của một số doanh nghiệp, công

dân còn hạn chế; nước thải sinh hoạt, nước thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp, làng

nghề chưa qua xử lý thải trực tiếp ra lòng sông; tình trạng đổ phế thải, rác thải xuống sông

còn phổ biến; sông Nhuệ có tầm quan trọng lớn đối với cuộc sống của nhân dân trong lưu

vực, do đó đã từ lâu đã được khai thác sử dụng [12] Mặc dù vậy, không thể phủ nhận vai

trò của sông Nhuệ đối với các địa phương trong lưu vực là:

- Sông Nhuệ là nguồn cung cấp nước tưới và tiêu nước cho các hoạt động nông nghiệp

- Sông Nhuệ là nhánh sông phân lũ cho hệ thống sông Hồng trong mùa lũ

- Sông Nhuệ là nơi tiêu thoát nước thải cho thành phố Hà Nội

Nhận thấy vai trò quan trọng của hệ thống sông Nhuệ đối với sự phát triển kinh tế bền vững của thành phố Hà Nội và các tỉnh phía nam sông Nhuệ như Hà Nam, Nam định,

Ninh Bình cũng như để có cơ sở đề xuất các giải pháp quản lý, giải pháp kỹ thuật nhằm cải

thiện chất lượng nước sông Nhuệ, tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu đề xuất mô hình quản

lý nguồn thải gây ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ đoạn chảy qua Hà Nội” Đề tài

được chọn với mục đích nghiên cứu, đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước sông

Nhuệ đoạn chảy qua Hà Nội Qua đó đề xuất mô hình quản lý nguồn thải đổ vào sông

Nhuệ, đề xuất một số giải pháp để tăng cường hiệu quả của công tác quản lý môi trường

nước sông Nhuệ nhằm quản lý môi trường nước lưu vực sông Nhuệ tại Hà Nội theo định

hướng phát triển bền vững

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về tài nguyên nước

1.1.1 Tổng quan về tài nguyên nước trên thế giới

1.1.2 Tổng quan về tài nguyên nước ở Việt Nam

1.2 Tổng quan về tình hình ô nhiễm nước sông trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Tình hình ô nhiễm nước sông trên thế giới

1.2.2 Tình hình ô nhiễm nước sông ở Việt Nam

1.2.2.2 Môi trường nước sông tại vùng KTTĐ miền Trung 1.2.2.3 Môi trường nước sông tại vùng KTTĐ phía nam

1.3 Khái quát một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội lưu vực sông Nhuệ

1.3.1 Điều kiện tự nhiên

1.3.1.1 Vị trí địa lý và diện tích

1.3.1.2 Đặc điểm địa hình

1.3.1.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

1.3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

1.3.2.1 Dân số

1.3.2.2 Đô thị hóa 1.3.2.3 Tình hình phát triển kinh tế - xã hội 1.3.2.4 Giáo dục, y tế, văn hóa

Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là môi trường nước sông Nhuệ đoạn chảy qua Hà Nội được thể hiện trong hình 2.1 bản đồ lưu vực sông Nhuệ

2.2 Phạm vi nghiên cứu

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu

2.3.2 Phương pháp điều tra và khảo sát thực tế

2.3.3 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu

* Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu

- Phương pháp và dụng cụ lấy mẫu

- Phương pháp bảo quản mẫu 2.3.4 Phương pháp phân tích các thông số ô nhiễm

2.3.5 Phương pháp đánh giá chất lượng nước

2.3.5.1 Đánh giá chất lượng nước mặt và diễn biến theo mùa thông qua các chỉ

tiêu riêng lẻ: pH, DO, TSS, COD, BOD 5 ,NO 3 -,

2.3.5.2 Đánh giá chất lượng nước sông Nhuệ bằng chỉ số tổng hợp chất lượng

nước WQI

Trên cơ sở số liệu thu thập, chỉ số WQI của sông Nhuệ đoạn chảy qua Hà Nội đã được tính toán như sau:

- Bước 1: Tính toán WQI thông số

WQI thông số (WQISI) được tính toán cho các thông số BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng Coliform theo công thức như sau:

i i

BP BP

q q

qi: Giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi

qi+1: Giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1

Cp: Giá trị của thông số quan trắc được đưa vào tính toán

Ghi chú: Trường hợp giá trị C p của thông số trùng với giá trị BP i đã cho trong bảng, thì

xác định được WQI của thông số chính bằng giá trị q i tương ứng

Tính WQI đối với thông số DO (WQI DO ): tính toán thông qua giá trị DO % bão

hòa

Tính toán giá trị DO bão hòa:

3 2

000077774

0 0079910

0 41022

0 652

T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0

C)

Tính giá trị DO % bão hòa:

DO%bão hòa= DOhòa tan / DObão hòa*100

DO hòa tan : Giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)

Tính giá trị WQIDO:

i i

i i

BP BP

q q

Trong đó:

Cp: giá trị DO % bão hòa

BPi, BPi+1, qi, qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong bảng

Bảng 2.4 Bảng quy định các giá trị BP i và qi đối với DO % bão hòa [7]

Nếu 20< giá trị DO% bão hòa< 88 thì WQIDO được tính theo công thức 2 và sử dụng bảng 2.4

Nếu 88≤ giá trị DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDO bằng 100

Nếu 112< giá trị DO% bão hòa< 200 thì WQIDO được tính theo công thức 1 và sử dụng bảng 2.4

Nếu giá trị DO% bão hòa ≥200 thì WQIDO bằng 1

Tính giá trị WQI đối với thông số pH

Bảng 2.5 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH [7]

Nếu giá trị pH≤5.5 thì WQIpH bằng 1

Nếu 5,5< giá trị pH<6 thì WQIpH được tính theo công thức 2 và sử dụng bảng 2.5

Nếu 6≤ giá trị pH≤8,5 thì WQIpH bằng 100

Nếu 8.5< giá trị pH< 9 thì WQIpH được tính theo công thức 1 và sử dụng bảng 2.5

Nếu giá trị pH≥9 thì WQIpH bằng 1

- Bước 2 Tính toán WQI

Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số nêu trên, việc tính toán WQI được áp dụng theo công thức sau:

3 / 1 2

1

5

1 5

a

pH

WQI WQI

WQI

WQI WQI

WQIpH: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số pH

Ghi chú: Giá trị WQI sau khi tính toán sẽ được làm tròn thành số nguyên

- Bước 3 So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá

Sau khi tính toán được WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánh giá chất lượng nước để so sánh, đánh giá, cụ thể như sau:

Bảng 2.6 Đánh giá chất lượng nước theo WQI [7]

Giá trị

91 - 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt

76 - 90 Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý

phù hợp

51 - 75 Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương khác

26 - 50 Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích tương đương khác

0 - 25 Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong tương lai

2.3.6 Phương pháp có sự tham gia của cộng đồng

Phương pháp này giúp thu thập, cập nhật thêm những thông tin chưa có tài liệu thống kê, hoặc muốn lấy ý kiến từ cộng đồng hoặc các đối tượng có liên quan Sử dụng

phương pháp này để thu thập các thông tin liên quan đến sản xuất và vấn đề môi trường

của các quận, huyện trên lưu vực sông Nhuệ

2.3.7 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

Phân tích, đánh giá các số liệu sẵn có, các số liệu phân tích được Tổng hợp các số liệu đó để đưa ra đánh giá chính xác và đầy đủ Các số liệu thu thập được tập hợp và xử lý

trên phần mềm Microsoft office excel 2003

Kết quả phân tích nước mặt được so sánh với QCVN 08:2008/BTNMT (cột B1) Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt

Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Thực trạng chất lượng nước sông Nhuệ

3.1.1 Đánh giá chất lượng nước mặt và diễn biến chất lượng nước theo mùa mưa và

mùa khô thông qua các chỉ tiêu riêng lẻ

Để đánh giá chất lượng nước mặt và diễn biến theo mùa mưa và mùa khô, đề tài

tiến hành nghiên cứu đánh giá 12 chỉ tiêu tại 16 vị trí trên sông Nhuệ

*Chỉ tiêu pH: Giá trị pH đặc trưng cho độ axit/bazơ của nước

7,3 7,35 7,4 7,45 7,5 7,55 7,6 7,65

VTLM

Hình 3.1 Nồng độ pH tại một số điểm quan trắc

6,8 6,9 7 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

V TLM

Hình 3.2 Diễn biến nồng độ pH theo mùa

Theo chỉ tiêu riêng lẻ: qua hình 3.1 cho thấy giá trị pH của nước sông Nhuệ thể hiện đặc trưng kiềm nhẹ, dao động trong khoảng từ 7,0 đến 7,4 Tại tất cả các vị trí giá trị

pH đều đạt QCVN 08:2008/BTNMT (loại B1)

Theo mùa: qua hình 3.2 cho thấy giá trị pH mùa mưa thấp hơn mùa khô và có giá trị gần với pH trung tính, ngược lại mùa khô giá trị pH mang tính kiềm nhẹ ở hầu hết các

điểm quan trắc và thể hiện đặc trưng kiềm nhẹ

*Chỉ tiêu DO: Thể hiện hàm lượng ôxi hòa tan trong nước

mg/l

01234

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VTLM

QCVN 08:2008/BTN MT

Hình 3.3 Nồng độ DO tại các điểm quan trắc

0 1 2 3 4 5 6 7

m g/l

Hình 3.4 Diễn biến nồng độ DO theo mùa

Theo chỉ tiêu riêng lẻ: qua hình 3.3 hàm lượng DO tại tất cả các vị trí quan trắc đều thấp hơn quy chuẩn cho phép quy định bởi QCVN 08:2008/BTNMT loại B1 (>4), dao

động trong khoảng từ 2,6 đến 3,1 mg/l và chỉ đáp ứng yêu cầu của loại B2 giao thông thủy

và các mục đích khác với yêu cầu chất lượng nước thấp

Theo mùa: qua hình 3.4 cho thấy mùa mưa hàm lượng DO cao hơn mùa khô do lưu

lượng nước mùa mưa cao hơn, quá trình xáo trộn vùng bề mặt nước tốt hơn mùa khô; đồng

thời do quá trình phân huỷ các chất ô nhiễm hữu cơ thấp hơn mùa khô nên hàm lượng DO

trong nước có giá trị tốt hơn

* Chỉ tiêu Chất rắn lơ lửng (TSS):

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Hình 3.5 Nồng độ TSS tại các điểm quan trắc

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

VTLM mg/l

Hình 3.6 Diễn biến nồng độ TSS theo mùa

Theo chỉ tiêu riêng lẻ: qua hình 3.5 cho thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) từ vị trí NR1 đến NR4 không vượt mức giới hạn tối đa cho phép quy định bởi QCVN

08:2008/BTNMT (loại B1), còn lại các điểm khác đều vượt vượt mức giới hạn tối đa cho

phép, đặc biệt từ vị trí NR5 đến NR8 Nguyên nhân của tình trạng này có thể sông Nhuệ

chịu tác động mạnh của hoạt động sinh hoạt và phát triển đô thị của các khu dân cư trong

thủy vực nhận nước của sông

Theo mùa: qua hình 3.6 cho thấy hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) mùa mưa thấp hơn mùa khô

* Chỉ tiêu COD:

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

VTLM mg/l

Hình 3.8 Diễn biến nồng độ COD theo mùa

Theo chỉ tiêu riêng lẻ: qua hình 3.7 cho thấy hàm lượng COD tại tất cả các vị trí quan trắc đều vượt mức giới hạn tối đa cho phép quy định bởi QCVN 08:2008/BTNMT

(loại B1) Nguyên nhân của tình trạng này có thể sông Nhuệ chịu tác động mạnh của hoạt

động sinh hoạt và phát triển đô thị của các khu dân cư trong thủy vực nhận nước của sông

Các vị trí NR1, NR2, NR3 không vượt quy chuẩn cho phép

Theo mùa: qua hình 3.8 cho thấy hàm lượng COD mùa mưa thấp hơn mùa khô tại hầu hết các vị trí, riêng chỉ có vị trí NR15 hàm lượng COD mùa khô thấp hơn mùa mưa

0 20 40 60 80 100 120 140

Hình 3.9 Nồng độ BOD tại các điểm quan trắc

0 20 40 60 80 100 120

V TLM

m g/l

Hình 3.10 Diễn biến nồng độ BOD theo mùa

Theo chỉ tiêu riêng lẻ: qua hình 3.9 cho thấy hàm lượng BOD5 tại vị trí từ NR1 đến NR3 thấp không vượt quy chuẩn, từ vị trí NR4 đến NR16 giá trị BOD5 rất cao vượt

quá quy chuẩn cho phép nhiều lần Nguyên nhân của tình trạng này có thể sông Nhuệ

chịu tác động mạnh của hoạt động sinh hoạt và phát triển đô thị của các khu dân cư trong

thủy vực nhận nước của sông

Theo mùa: Qua hình 3.10 cho thấy hàm lượng BOD5 mùa mưa thấp hơn mùa khô tại

hầu hết các vị trí quan trắc, riêng chỉ có vị trí NR15 hàm lượng BOD5 mùa mưa bằng với

mùa khô

mg/l

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

V TLM

m g/l

Hình 3.14 Diễn biến nồng độ PO 4 - theo mùa

Theo chỉ tiêu riêng lẻ: qua hình 3.13 cho thấy hàm lượng PO43- trong nước sông Nhuệ tương đối cao và dao động trong khoảng từ 0,51 đến 3,66 mg/l Tất cả các vị trí quan

trắc đều vượt mức giới hạn tối đa cho phép ở tất cả các loại (A1-B2) Kết quả nghiên cứu

này cũng phù hợp với các công bố trước đây về chất lượng nước sông Nhuệ

Theo mùa: qua hình 3.14 cho thấy hàm lượng PO4- mùa khô cao hơn mùa mưa tại hầu hết các vị trí quan trắc

QCVN 08:2008 /BTNM

T

3.1.2 Đánh giá chất lượng nước mặt theo chỉ số tổng hợp chất lượng nước WQI

Từ công thức tính toán trong phần phương pháp nghiên cứu, ta tính toán được chỉ

số tổng hợp chất lượng nước tại 16 vị trí dọc trên sông Nhuệ đoạn chảy qua Hà Nội ta thu

được kết quả tính toán như sau:

Bảng 3.1 Chất lượng nước sông Nhuệ và chỉ số WQI năm 2011

STT

Kí hiệu

Chỉ tiêu Địa điểm

Colifor

m tổng

số

TSS (mg/l)

DO (mg/l) pH

BOD

5

(mg/l )

NO 3 (mg/l )

-PO 4 (mg/l ) WQI Đánh giá

2 NR2

Cống trên đường vào Trại Gà

4.5*103 33 2.9 7.4 4 3.21 0.61 28

Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích tương đương khác

3 NR3 Cầu Diễn 2.3*103 34 3.2 7.5 4 3.61 0.72 48

Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích tương đương khác

4 NR4

Cầu trên Đại

lộ Thăng Long

5.8*103 42 2.9 7.6 52 3.13 1.07 38

Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích tương đương khác

5 NR5 Cầu Trắng 104 124 3.3 7.5 49.5 2.38 3.64 7

Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích tương đương khác

8 NR8

Sau điểm hợp lưu sông Hòa Bình

2.5*103 185 3.2 7.4 119 2.98 2.44 11

Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích tương đương khác

13 NR13 Cầu lội- Văn

Trai 3.1*10

3

54 3.2 7.4 39 5.29 2.10 39

Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích tương