i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Thế Nguyên NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC VỊNH HẠ LONG, TỈNH QUẢNG NINH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG LUẬN ÁN TIẾN[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Nguyễn Thị Thế Nguyên NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC VỊNH HẠ LONG, TỈNH QUẢNG NINH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2014 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Nguyễn Thị Thế Nguyên NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC VỊNH HẠ LONG, TỈNH QUẢNG NINH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG Chuyên ngành: Môi trường đất nước Mã số: 62440303 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Nguyễn Chu Hồi PGS TS Đồng Kim Loan Hà Nội - 2014 ii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Nguyễn Thị Thế Nguyên iii LỜI CẢM ƠN Trước hết xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Nguyễn Chu Hồi PGS.TS Đồng Kim Loan giúp đỡ quý báu khoa học động viên, khích lệ để tơi hồn thành luận án Bên cạnh đó, tơi xin cảm ơn tập thể thày cô giáo khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội khoa Kỹ thuật biển, trường Đại học Thủy Lợi, Ban giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi ý kiến đóng góp cho luận án tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành cơng việc nghiên cứu Tơi xin cảm ơn Ban Quản lý vịnh Hạ Long, Sở Tài nguyên Môi trường Quảng Ninh, Viện Tài nguyên Môi trường Biển cung cấp số liệu tài liệu cho luận án Cuối cùng, xin cảm ơn đồng nghiệp, gia đình, bạn bè ln động viên, ủng hộ giúp đỡ q trình thực luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn! Nguyễn Thị Thế Nguyên iv MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 13 1.1 Giới thiệu chung khu vực nghiên cứu 13 1.1.1 Vị trí địa lý 13 1.1.2 Đặc điểm khí tượng, thuỷ - hải văn 13 1.1.3 Đặc điểm địa hình, địa chất 14 1.1.4 Hiện trạng đa dạng sinh học vịnh Hạ Long 14 1.1.5 Vai trò nước biển vịnh Hạ Long 17 1.2 Tình hình nghiên cứu chất lượng nước quản lý môi trường vịnh Hạ Long 19 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng số chất lượng nước 23 1.3.1 Phương pháp tính tốn 23 1.3.2 Các thơng số tính tốn 27 1.3.3 Trọng số thông số 29 1.3.4 Thang phân loại chất lượng nước 29 1.3.5 Nhận xét nghiên cứu số chất lượng nước 30 1.4 Tình hình nghiên cứu áp dụng mơ hình tốn phục vụ quản lý chất lượng nước biển 38 1.4.1 Tình hình nghiên cứu áp dụng mơ hình tốn phục vụ quản lý chất lượng nước biển 38 1.4.2 Giới thiệu mơ hình Delft3D 39 1.5 Tình hình nghiên cứu, áp dụng phân vùng chất lượng nước biển, quy hoạch quản lý không gian biển 41 Chương PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.1 Phạm vi nghiên cứu 44 2.1.1 Phạm vi địa lý 44 2.1.2 Phạm vi vấn đề nghiên cứu 45 2.2 Đối tượng nghiên cứu 45 2.3 Phương pháp tiếp cận 46 2.4 Các phương pháp nghiên cứu 48 2.4.1 Phương pháp mơ hình tốn 48 2.4.2 Phương pháp xây dựng số chất lượng nước 48 2.4.3 Phương pháp nội suy không gian 50 2.4.4 Phương pháp phân vùng chất lượng nước theo WQI 51 2.4.5 Phương pháp điều tra, khảo sát chất lượng nước phân tích phịng thí nghiệm 51 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 55 3.1 Một số vấn đề chất lượng nước vịnh Hạ Long 55 3.1.1 Các nguồn tác động đến chất lượng nước vịnh Hạ Long 55 3.1.2 Đánh giá dự báo diễn biến nguồn tác động đến chất lượng nước 63 3.1.3 Hiện trạng diễn biến chất lượng nước vịnh Hạ Long 67 3.1.4 Đánh giá dự báo diễn biến chất lượng nước vịnh Hạ Long 76 3.2 Nghiên cứu lan truyền chất nước vịnh Hạ Long 78 3.2.1 Thiết lập hiệu chỉnh mơ hình thủy động lực 78 3.2.2 Thiết lập mơ hình lan truyền chất 86 3.2.3 Kết mô sơ chế độ thủy động lực 88 3.2.4 Kết mô lan truyền chất 91 3.2.5 Đánh giá chung mức độ tác động khu vực nguồn thải 97 3.3 Thiết lập số chất lượng nước cho vịnh Hạ Long 99 3.3.1 Mục đích xây dựng số chất lượng cho vịnh Hạ Long 99 3.3.2 Phân tích lựa chọn thơng số tính toán WQI 100 3.3.3 Xác định trọng số thơng số tính WQI 106 3.3.4 Xây dựng số phụ giản đồ số phụ 110 3.3.5 Phân tích lựa chọn phương pháp tổng hợp số phụ 117 3.3.6 Đề xuất hiệu chỉnh dạng tích có trọng số WQI cho vịnh Hạ Long 123 3.3.7 Xây dựng thang phân loại WQI cho vịnh Hạ Long 125 3.3.8 Kiểm nghiệm công thức tính WQI cho vịnh Hạ Long 126 3.3.9 So sánh cơng thức tính WQI xây dựng với số công thức khác 127 3.3.10 Đánh giá chung cơng thức tính WQI cho vịnh Hạ Long 130 3.4 Phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long 132 3.4.1 Mục đích phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long 132 3.4.2 Cơ sở phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long 133 3.4.3 Kết phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long 139 3.5 Đề xuất giải pháp quản lý sử dụng nước vịnh Hạ Long 142 3.5.1 Cơ sở đề xuất giải pháp quản lý sử dụng nước vịnh Hạ Long 142 3.5.2 Đề xuất mục tiêu bảo vệ chất lượng nước vịnh Hạ Long 145 3.5.3 Đề xuất định hướng quản lý hoạt động sử dụng vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long 146 3.5.4 Đề xuất số giải pháp quản lý chất lượng nước vịnh Hạ Long 154 KẾT LUẬN 162 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 165 TÀI LIỆU THAM KHẢO 166 PHỤ LỤC 174 Phụ lục 1: Một số quy chuẩn/tiêu chuẩn chất lượng nước biển ven bờ sử dụng luận án 174 Phụ lục 2: Biểu đồ diễn biến chất lượng nước vịnh Hạ Long từ 2002 đến 2013 177 Phụ lục 3: Vị trí đặc điểm vị trí đo đạc chất lượng nước tháng 4/2013 tháng 8/2013 181 Phụ lục 4: Tính tốn kiểm nghiệm WQI cho vịnh Hạ Long với số liệu giả định 184 Phụ lục 5: Cơ sở toán học mơ hình Delft3d-Flow 191 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ADB BQL BOD BP BTNMT BTTS CLN Chl-a COD CP DO %DOBH EoH F Coli GHCP HST Ii IDRC IUCN JICA KCN NCS NOAA NN-PTNT NTTS SAREC SIDA SWOT QCVN 10:2008/BTNMT qi QHKGB T Coli TOC TN TNMT TP : Ngân hàng phát triển châu Á : Ban quản lý : Nhu cầu ơxy sinh hóa : Bình phương : Bộ Tài nguyên Môi trường : Bảo tồn thủy sinh : Chất lượng nước : Chlorophyll-a : Nhu cầu ôxy hóa học : Cổ phần : Hàm lượng ôxy hịa tan : Phần trăm ơxy bão hịa : Phát huy giá trị di sản (Enhancing our Heritage) : Feacal coliform : Giới hạn cho phép : Hệ sinh thái : Chỉ số phụ thông số i : Trung tâm nghiên cứu phát triển quốc tế Canada : Tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế : Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản : Khu công nghiệp : Nghiên cứu sinh : Cơ quan quản lý khí đại dương Mỹ : Nơng nghiệp phát triển nông thôn : Nuôi trồng thủy sản : Cơ quan hợp tác nghiên cứu Thụy Điển : Tổ chức hợp tác phát triển quốc tế Thụy Điển : Điểm mạnh – Điểm yếu – Cơ hội – Thách thức (StrenghsWeaknesses - Opportunities - Threats) : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước biển ven bờ : Chỉ số phụ thông số i : Quy hoạch không gian biển : Tổng coliform : Tổng bon hữu : Tổng nitơ : Tài nguyên môi trường : Tổng phốt TS TSS UBND UNESCO WB WQI : Thông số : Tổng chất rắn lơ lửng : Uỷ ban nhân dân : Tổ chức giáo dục, khoa học văn hóa Liên hiệp quốc : Ngân hàng giới : Chỉ số chất lượng nước (Water quality index) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Độ phủ san hô sống điểm khảo sát vịnh Hạ Long 17 Bảng 1.2 Tổng hợp tình hình nghiên cứu ứng dụng số chất lượng nước 31 Bảng 3.1 Dự báo tình hình du lịch Quảng Ninh vịnh Hạ Long 58 Bảng 3.2 Khối lượng nước thải công suất xử lý KCN Cái Lân Việt Hưng 60 Bảng 3.3 Tổng hợp nguồn tác động đến chất lượng nước vịnh Hạ Long 64 Bảng 3.4 Dự báo diễn biến nguồn tác động đến chất lượng nước vịnh Hạ Long 66 Bảng 3.5 Nồng độ sắt kẽm nước biển vịnh Hạ Long năm 2012 75 Bảng 3.6 Tóm tắt tham số đầu vào mơ hình thủy động lực 83 Bảng 3.7 Biến thiên giá trị TN vịnh Hạ Long sau 15 ngày mơ (µg/L) 98 Bảng 3.8 Tải lượng ô nhiễm đưa vào vịnh Hạ Long-Bái Tử Long từ 2008-2010 98 Bảng 3.9 Tầm quan trọng trọng số thơng số tính WQI cho vịnh Hạ Long 109 Bảng 3.10 Giá trị DObão hòa theo nhiệt độ, độ mặn áp suất 1atm 112 Bảng 3.11 Bảng quy định giá trị số phụ qi tương ứng với nồng độ Ci 114 Bảng 3.12 Kết tổng hợp số phụ với phương pháp tính khác 119 Bảng 3.13 Đánh giá chung phương pháp tổng hợp số phụ 122 Bảng 3.14 Kết tính WQI với hai dạng tích có trọng số trường hợp đủ số liệu thiếu số liệu 124 Bảng 3.15 Phân tích thiết lập ngưỡng phân loại chất lượng nước 125 Bảng 3.16 Kết tính tốn ngưỡng phân loại chất lượng nước 126 Bảng 3.17 Thang phân loại chất lượng nước khả sử dụng nguồn nước 126 Bảng 3.18 Kết so sánh WQI cho vịnh Hạ Long với số số khác 128 Bảng 3.19 Một số ví dụ tính tốn phân loại chất lượng nước vịnh Hạ Long theo công thức WQI xây dựng WQI Canada 129 Bảng 3.20 Kết đánh giá trình xây dựng WQI cho vịnh Hạ Long 131 Bảng 3.21 Kết đo đạc tính toán số chất lượng nước tháng 8/2013 134 Bảng 3.22 Kết đo đạc tính tốn số chất lượng nước tháng 4/2013 137 Bảng 3.23 Bảng phân loại chất lượng nước vịnh theo WQI 139 Bảng 3.24 Tóm tắt phân tích SWOT cơng tác quản lý CLN vịnh Hạ Long 144 Bảng 3.25 Đặc điểm CLN mục tiêu quản lý CLN vịnh Hạ Long 146 Bảng 3.26 Đề xuất hoạt động vùng nước có chất lượng tốt đến tốt 147 Bảng 3.27 Đề xuất hoạt động vùng nước có chất lượng xấu đến trung bình 149 Bảng 3.28 Đề xuất hoạt động vùng nước có chất lượng xấu 150 Bảng 3.29 Tổng hợp đề xuất định hướng quản lý sử dụng vùng nước vịnh Hạ Long 151 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1 Hình ảnh khu vực nghiên cứu 44 Hình 2.2 Sơ đồ giải nội dung nghiên cứu 46 Hình 2.3 Sơ đồ tổng quát xây dựng số chất lượng nước 49 Hình 2.4 Các vị trí đo đạc chất lượng nước tháng 4/2013 tháng 8/2013 53 Hình 3.1 Lượng nước thải cơng suất xử lý thành phố Hạ Long 56 Hình 3.2 Phân bố hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng (kg/m3) vị trí nạo vét thi công cảng Công ten nơ quốc tế Cái Lân vị trí đổ thải triều xuống 62 Hình 3.3 Hàm lượng TSS số điểm vịnh Hạ Long tháng 8/2013 68 Hình 3.4 Giá trị COD số khu vực vịnh Hạ Long tháng 4/2013 8/2013 69 Hình 3.5 Giá trị COD Cửa Lục năm 2011 2012 70 Hình 3.6 Giá trị TOC số khu vực vịnh Hạ Long tháng tháng 8/2013 71 Hình 3.7 Diễn biến hàm lượng dầu mỡ nước vịnh Hạ Long vào mùa khơ 71 Hình 3.8 Diễn biến hàm lượng dầu mỡ nước vịnh Hạ Long vào mùa mưa 71 Hình 3.9 Nồng độ amoni nước vịnh Hạ Long tháng 8/2013 72 Hình 3.10 Nồng độ phốt phát nước vịnh Hạ Long tháng 8/2013 73 Hình 3.11 Diễn biến hàm lượng chlorophyll-a Cửa Lục 74 Hình 3.12 Diễn biến giá trị coliform nước vịnh Hạ Long vào mùa khơ 75 Hình 3.13 Diễn biến giá trị coliform nước vịnh Hạ Long vào mùa mưa 76 Hình 3.14 Điều kiện địa hình vùng lõi vịnh Hạ Long 79 Hình 3.15 Mơ hình Delft-Almighty tạo biên phía biển cho khu vực nghiên cứu 79 Hình 3.16 Điều kiện biên phía sơng - mực nước ba trạm Do Nghi, Cửa Cấm trạm Quang Phục 80 Hình 3.17 Vị trí nghiên cứu lưới tính tốn 82 Hình 3.18 Vị trí biên thủy lực điều kiện địa hình tồn miền tính 82 Hình 3.19 Kết hiệu chỉnh mực nước trạm Hòn Dấu tháng 9-10 năm 2006 84 Hình 3.20 Kết hiệu chỉnh mực nước trạm Cát Bà tháng 9-10 năm 2006 84 Hình 3.21 Kết hiệu chỉnh mực nước trạm Hồng Gai tháng 9-10 năm 2006 84 - Nhóm nguồn thải từ đất liền: gồm khu vực nguồn thải Bãi Cháy, Hồng Gai, Cẩm Phả, Cửa Lục, Yên Lập, Yên Hưng, Tuần Châu - Nhóm nguồn thải biển: gồm khu vực nguồn thải Cát Bà, Lan Hạ, Cửa Vạn O3 O1 O5 O3 O6 O7 O8 O4 O9 O10 Hình 3.24 Vị trí điểm nguồn thải điểm trích xuất kết 3.2.3 Kết mơ sơ chế độ thủy động lực Kết mô q trình biến đổi dịng chảy số vị trí thể Hình 3.25 phân bố trường dòng chảy lớn triều lên triều xuống trình bày Hình 3.26 88 a Quá trình vận tốc điểm Hồng Gai b Quá trình vận tốc điểm Cầu Trắng c Quá trình vận tốc điểm Tuần Châu d Địa hình vị trí điểm quan trắc e Q trình vận tốc điểm Cát Bà f Quá trình vận tốc điểm Cửa Vạn Hình 3.25 Kết mơ q trình biến đổi dịng triều số vị trí 89 a Phân bố lưu tốc triều lên b Phân bố lưu tốc triều xuống c Quá trình mực nước Cửa Vạn d Địa hình vị trí điểm quan trắc e Phân bố lưu tốc triều lên f Phân bố lưu tốc triều xuống Hình 3.26 Kết mơ phân bố lưu tốc triều thời kỳ triều cường 90 Như nói, dịng chảy vịnh Hạ Long tổng hợp dịng chảy sơng, dịng chảy gió dịng triều Các kết tính tốn mơ trường dịng chảy khu vực vịnh Hạ Long cho thấy tính chất dịng chảy mùa khơ mùa mưa khơng có khác biệt nhiều lưu lượng nước từ sông chảy vào vịnh Hạ Long không lớn có nhiều đảo chắn phía ngồi nên ảnh hưởng gió nhỏ Chính vậy, dịng chảy hoàn toàn lệ thuộc lên, xuống thủy triều (Hình 3.25) Trong pha triều lên, dịng triều từ phía đông nam Cát Bà chia làm hai nhánh, nhánh quặt hướng tây bắc vào vịnh Hạ Long, vịnh Cửa Lục xuống phía nam đảo Tuần Châu, nhánh lên phía đơng bắc vào vịnh Bái Tử Long Trong pha triều xuống, dòng triều từ đảo Tuần Châu, vịnh Cửa Lục, vịnh Hạ Long chảy theo hướng đơng – đơng nam, dịng nước từ phía Cửa Ơng vịnh Bái Tử Long chảy theo hướng tây – tây nam sau kết hợp với xuống đơng nam đảo Cát Bà Do điều kiện địa hình phức tạp với nhiều đảo lớn nhỏ nên hướng độ lớn dòng chảy vịnh biến thiên đáng kể Tại vị trí cầu Bãi Cháy, dịng chảy hướng bắc nam với tốc độ lớn 0,25 m/s Về phía Cầu Trắng, dịng chảy lại có hướng đơng bắc - tây nam vận tốc dịng chảy nhỏ 0,1 m/s Còn đảo Tuần Châu lạch Cát Bà 2, vận tốc đạt 0,5 m/s Ngược lại với vị trí gần bờ, lạch sâu đảo vịnh Cửa Vạn, vận tốc dòng chảy lớn với giá trị cực đại lên tới 0,8 m/s có hướng bắc - tây bắc Các giá trị vận tốc lớn đạt giai đoạn triều cường Khi triều kém, vận tốc dòng chảy nhỏ, biến thiên khoảng từ 0,05 đến 0,1 m/s 3.2.4 Kết mô lan truyền chất Kết mô lan truyền chất tác động khu vực nguồn thải đến chất lượng nước vịnh Hạ Long thể hình từ Hình 3.27 đến Hình 3.33 Đặc điểm lan truyền chất ứng với khu vực nguồn thải sau: - Khu vực nguồn thải Bãi Cháy: Phần lớn chất thải phát sinh từ khu vực di chuyển dọc bờ, lan truyền vào vịnh Cửa Lục triều lên vào vịnh Hạ Long triều xuống Khu vực có hàm lượng chất cao từ Vườn Đào đến Tuần Châu (Hình 3.27) 91 (a) (b) Hình 3.27 Phân bố TN pha triều lên (a) pha triều xuống (b) tác động nguồn thải Bãi Cháy, Cẩm Phả - Khu vực nguồn thải Cẩm Phả: Chất thải phát sinh từ khu vực chủ yếu tập trung ven bờ, phần nhỏ lan truyền vào vịnh Bái Tử Long ảnh hưởng đến vùng lõi vịnh Hạ Long (Hình 3.27) 92 (a) (b) Hình 3.28 Phân bố TN pha triều lên (a) pha triều xuống (b) tác động nguồn thải Cửa Lục - Khu vực nguồn thải Cửa Lục: Khi triều rút, phần lớn chất thải lan truyền vào vịnh Hạ Long, hướng dịng chảy lệch sang phía Hồng Gai làm gia tăng hàm lượng chất từ Cửa Lục đến núi Bài Thơ (Hình 3.28) Khi triều lên, phần lớn chất thải bị đẩy ngược trở lại vịnh Cửa Lục theo dòng triều Tuy nhiên phần nhỏ chất thải từ vịnh Hạ Long Hồng Gai bị đẩy ngược trở lại phía Bãi Cháy - Khu vực nguồn thải Hồng Gai: Các điểm thải từ Cửa Lục đến trước chợ Hạ Long bị pha lỗng nhanh chóng Một phần chất thải từ chợ Hạ Long đến Cột lan truyền vào vịnh Hạ Long triều xuống sang ven bờ Bãi Cháy, vào vịnh Cửa Lục triều lên Một phần chất thải khác di chuyển dọc bờ (Hình 3.29) 93 (a) (b) Hình 3.29 Phân bố TN pha triều xuống (a) pha triều lên (b) tác động nguồn thải Hồng Gai, Yên Lập - Khu vực nguồn thải Yên Lập: Ảnh hưởng chủ yếu đến vùng biển quanh đảo Tuần Châu địa hình khu vực nơng, tốc độ dịng chảy nhỏ nên chất nhiễm điểm xả thải ven bờ loanh quanh khu vực di chuyển xa (Hình 3.29) - Khu vực nguồn thải Yên Hưng: Các chất thải từ khu vực Yên Hưng ảnh hưởng đến vịnh Hạ Long mà ảnh hưởng chủ yếu đến ven bờ đảo Cát Bà phía Hải Phịng (Hình 3.30) 94 (a) (b) Hình 3.30 Phân bố TN pha triều xuống (a) pha triều lên (b) tác động nguồn thải Yên Hưng, Cát Bà, Lan Hạ - Khu vực nguồn thải Cửa Vạn – Lan Hạ: Chất thải bị pha lỗng nhanh chóng lan truyền toàn vùng lõi vịnh vận tốc dịng chảy mạnh Vì vậy, giá trị hàm lượng chất giảm nhanh (Hình 3.30) - Khu vực nguồn thải Cát Bà: Các nguồn thải khu du lịch Cát Bà ảnh hưởng nhỏ đến chất lượng nước vịnh Hạ Long (Hình 3.30) 95 Hình 3.31 Phân bố TN vịnh Hạ Long tác động nguồn thải Tuần Châu Hình 3.32 Phân bố TN pha triều lên tác động tất khu vực nguồn thải Hình 3.33 Phân bố TN pha triều xuống tác động tất khu vực nguồn thải 96 - Nguồn thải Tuần Châu: Các chất thải từ khu vực Tuần Châu tác động chủ yếu đến vùng biển quanh đảo Tuần Châu, Yên Hưng đảo Cát Bà phía Hải Phịng (Hình 3.31) 3.2.5 Đánh giá chung mức độ tác động khu vực nguồn thải 3.2.5.1 Cơ sở đánh giá Cơ sở đánh giá mức độ tác động khu vực nguồn thải đến chất lượng nước vịnh Hạ Long sau: - Đặc điểm lan truyền chất khu vực nguồn thải xác định kết tính tốn biến thiên giá trị TN sau 15 ngày mô Bảng 3.7 - Tải lượng thải phát sinh khu vực nguồn thải dựa theo nghiên cứu Nguyễn Thị Phương Hoa, Trần Đình Lân năm 2011 (Bảng 3.8) 3.2.5.2 Kết đánh giá Từ phân tích đặc điểm lan truyền chất khu vực nguồn thải kết tính Bảng 3.7, thấy vùng lõi vịnh Hạ Long chịu tác động mạnh từ nguồn thải ven bờ thành phố Hạ Long, Cửa Lục, Tuần Châu, Bãi Cháy nguồn thải từ vịnh Lan Hạ, Cửa Vạn Nguồn thải Cửa Lục Hồng Gai tác động mạnh đến chất lượng nước vịnh Hạ Long Điều thể rõ gia tăng giá trị TN vùng lõi vịnh tác động nguồn thải cao khu vực nguồn thải khác Ví dụ điểm O8 vùng lõi vịnh, gia tăng giá trị TN nguồn thải Lan Hạ, Cửa Vạn 15 µg/L, khu vực nguồn thải Hồng Gai Cửa Lục 50 µg/L, nguồn thải khác nhỏ Khu vực Hồng Gai Cửa Lục (Hoành Bồ) khu vực có tải lượng thải phát sinh lớn (Bảng 3.8) Nguồn thải Cửa Lục Hồng Gai làm gia tăng giá trị TN vùng đệm 164,8 µg/L 135 µg/L vùng lõi 63,3 µg/L 73,3 µg/L Nguyên nhân tượng dòng chảy ven bờ Hồng Gai, Cửa Lục có hướng bắc nam, tây bắc tây nam có xu hướng đẩy chất nhiễm vào vịnh Khu vực nguồn thải tác động đến chất lượng vịnh Tuần Châu, Bãi Cháy Cửa Vạn - Lan Hạ 97 Bảng 3.7 Biến thiên giá trị TN vịnh Hạ Long sau 15 ngày mô (µg/L) TT Ví trị điểm trích xuất kết Cửa Vạn Tuần Cửa Lục Lan Hạ Châu Vùng đệm O1 O2 O3 O4 Trung bình 0,35 0,15 0,35 0,45 0,3 100 400 150 164,8 Vùng lõi O5 O6 O7 O8 O9 O10 Trung bình 0,5 0,7 0,9 15 15 25 9,5 140 80 80 50 20 10 63,3 Bãi Cháy Hồng Gai 110 120 59,5 110 20 80 52,5 70 160 160 150 135,0 250 0,4 0,18 0,15 44,1 50 0,5 10 0,19 0,2 11,1 110 120 80 50 60 20 73,3 Ghi chú: Vị trí điểm trích xuất kết thể Hình 3.24 Bảng 3.8 Tải lượng nhiễm đưa vào vịnh Hạ Long-Bái Tử Long từ 2008-2010 TT Chất ô nhiễm 10 COD BOD TN TP As Hg Pb Zn Cu TSS Tỷ lệ đưa vào từ khu vực (%) Hạ Cảm Vân Hoành Yên Long Phả Đồn Bồ Hưng 47,2 32,0 6,3 9,2 5,4 63,7 16,4 5,5 9,0 5,3 28,8 27,0 11,9 23,5 8,8 35,8 20,8 12,6 20,4 10,4 26,5 73,5 27,3 72,7 16,7 83,3 16,7 83,3 16,7 83,3 88,3 9,5 0,5 1,0 0,7 Tổng (Tấn/năm) 43.447,2 9.257,8 5.565,7 1.977,7 0,1 0,1 19,3 77,2 38,7 777.454,9 Ghi chú: (-) Không đáng kể Nguồn: Nguyễn Thị Phương Hoa, Trần Đình Lân (2011) [18] Các nguồn thải khu vực Yên Hưng Cẩm Phả ảnh hưởng đến vùng đệm ảnh hưởng không nhiều đến vùng lõi vịnh Mặc dù khu vực Yên Hưng có lượng chất hữu dinh dưỡng phát sinh tương đối lớn đóng góp vào vịnh Hạ Long nhỏ địa hình khu vực nơng trao đổi nước khu vực 98 với vịnh Hạ Long yếu (xem Hình 3.25) Khu vực Cẩm Phả có tải lượng thải lớn kiểu dịng chảy theo hướng đông bắc – tây nam làm cho chất ô nhiễm lan truyền ven bờ vào vịnh Bái Tử Long chủ yếu Các hoạt động dân sinh du lịch Cát Bà không ảnh hưởng đến chất lượng nước vịnh Hạ Long 5 Hình 3.34 Tổng hợp mức độ ảnh hưởng khu vực nguồn thải đến chất lượng nước vịnh Hạ Long Trong pha triều lên, vùng lõi vịnh Hạ Long chịu ảnh hưởng chủ yếu từ nguồn thải vịnh Lan Hạ Cửa Vạn dòng triều đẩy chất ô nhiễm ngược phía đất liền Trong khoảng thời gian này, nguồn thải tác động chủ yếu đến chất lượng nước vùng lõi vịnh hoạt động kinh tế, xã hội vịnh Trong pha triều xuống, hàm lượng chất ô nhiễm nước vùng lõi vịnh Hạ Long chịu tác động tất hoạt động khai thác kinh tế, xã hội ven bờ vịnh vịnh dịng triều đưa chất nhiễm từ ven bờ vào vịnh Do vậy, hàm lượng chất ô nhiễm nước vịnh Hạ Long pha triều lên thấp pha triều xuống 3.3 Thiết lập số chất lượng nước cho vịnh Hạ Long 3.3.1 Mục đích xây dựng số chất lượng cho vịnh Hạ Long Việc phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long luận án thực dựa vào WQI Tuy nhiên đến nay, nghiên cứu WQI giới Việt Nam tập trung nhiều cho môi trường nước mặt (xem phần 1.3) Nghiên cứu WQI 99 cho nước biển nước biển ven bờ giới Mỹ, Ấn Độ, Thái Lan, Nam Phi, dựa mục đích đánh giá cụ thể nên không phù hợp cho nghiên cứu Tại Việt Nam, chưa có cơng trình nghiên cứu công bố WQI riêng cho nước biển ven bờ số tác Phạm Ngọc Hồ (2012), Hồ Cơng Hịa (2009) đánh giá, phân loại nước biển ven bờ theo WQI [14, 102] Do vậy, yêu cầu đặt luận án phát triển WQI phù hợp với điều kiện, tính chất nước vịnh, đặc điểm sinh trưởng hệ sinh thái biển Phần sau sâu vào phân tích, lựa chọn thơng số chất lượng nước, giá trị giới hạn thông số dựa đặc điểm môi trường biển ven bờ trạng, diễn biến chất lượng nước vịnh Tiếp theo q trình phân tích, lựa chọn phương pháp tổng hợp giá trị thông số chất lượng nước, tính tốn thang phân loại WQI kiểm định mức độ xác WQI 3.3.2 Phân tích lựa chọn thơng số tính tốn WQI 3.3.2.1 Cơ sở lựa chọn thông số Tải FULL (197 trang): https://bit.ly/3q5ox9j Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net Các thơng số đại diện cho WQI vịnh Hạ Long phân tích lựa chọn dựa sở sau đây: - Các tiêu chí lựa chọn thơng số tính WQI Ott (1978), Dunnette (1979) Tebbutt (2002) Các tiêu chí đề cập phần 1.3.2 Tiêu chí: “Thơng số đo đạc thường xuyên thường sử dụng” Ott (1978) không sử dụng luận án Hiện tại, sở TNMT Quảng Ninh quan trắc vùng vịnh Hạ Long với thông số pH, nhiệt độ, độ muối, độ dẫn, DO, BOD5, TSS, coliform, dầu mỡ với tần suất lần/năm Các thông số pH, nhiệt độ, độ muối, độ dẫn khơng có nhiều ý nghĩa việc đánh giá mức độ ô nhiễm vùng biển ven bờ bỏ qua xây dựng cơng thức tính WQI cho vùng ven biển (xem thêm phần 3.3.2.2) Do vậy, thông số đo đạc thường xun cịn thơng số DO, BOD5, TSS, coliform, dầu mỡ Nếu dựa vào tiêu chí “Thông số đo đạc thường xuyên thường sử dụng” chọn thơng số việc đánh giá chất lượng nước vùng Di sản thiên nhiên giới vịnh Hạ Long khơng đầy đủ vùng biển chịu tác động mạnh 100 mẽ nhiều hoạt động khai thác kinh tế - xã hội nguy làm suy giảm chất lượng nước lớn - Các thị đánh giá tình trạng chất lượng nước biển ven bờ Việt Nam Bộ thị môi trường quốc gia theo Thông tư số 10/2009/ BTNMT ngày 11/8/2009 BTNMT [6] Trong thị này, thị đánh giá tình trạng chất lượng nước biển ven bờ là: DO, BOD5, NH4+, dưỡng chất (theo TN TP theo NO3-, NO2-, PO43-), chlorophyll-a, kim loại nặng (Cu, Zn, As, Pb, Hg, Cd), clo hữu cơ, dầu mỡ - Các thông số quan trắc đặc trưng số chất lượng nước cho vùng biển ven bờ số nước giới (Mỹ, Ấn Độ, Nam Phi, Thái Lan, Ai Cập, ) Các thông số thông thường DO, TN, TP, chl-a, độ trong, NH3-N, NO3 N, PO43 P, BOD, TSS [90, 106, 113, 118, 121] - Hiện trạng chất lượng nước, nguồn thải yêu cầu bảo tồn vịnh Hạ Long Theo kết phân tích phần 3.1.3 3.1.4, vịnh Hạ Long tiếp tục bị ô nhiễm chất rắn lơ lửng, dầu mỡ, chất dinh dưỡng, chất hữu UNESCO (2013) ghi nhận, giá trị thẩm mỹ vịnh chịu rủi ro vấn đề ô nhiễm [116] Tải FULL (197 trang): https://bit.ly/3q5ox9j Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net Như trình bày phần 1.3.2, không nên lựa chọn nhiều thông số đại diện để tính WQI Việc sử dụng nhiều thơng số vượt GHCP làm tăng giá trị WQI làm tăng tính che khuất WQI [57] 3.3.2.2 Lựa chọn thơng số tính số chất lượng nước cho vịnh Hạ Long Dựa vào sở lựa chọn thơng số tính WQI đưa trên, thơng số dùng để tính WQI cho vịnh Hạ Long sau: * Nhóm hàm lượng ơxy hịa tan nước nhu cầu ơxy: Trong nước, suy giảm nồng độ ơxy hịa tan khơng liên quan trực tiếp đến “sức khỏe” loài động vật nước mà liên quan đến khả ăn mòn tàu thuyền (sắt, thép) neo đậu vịnh Ngược lại, tăng mức nồng độ ôxy hịa tan (>150% ơxy bão hịa) phú dưỡng dẫn đến tác động bất lợi 101 thủy sinh vật Hàm lượng ơxy hịa tan nước cân động bị ảnh hưởng yếu tố sau [52, 111]: - Các chất tiêu thụ ơxy: chất hữu chất khử vô - Các chất ngăn cản q trình hịa tan ơxy từ khơng khí vào nước Các chất bao gồm dầu mỡ hợp chất tạo màng mỏng mặt nước - Nhiệt độ, độ mặn Do vậy, để mô tả đánh giá đầy đủ hàm lượng ơxy hịa tan nước, sử dụng thơng số phần trăm ôxy bão hòa (%DOBH), dầu mỡ, BOD5 COD Quá trình tính tốn giá trị %DOBH bao gồm hai yếu tố nhiệt độ độ mặn Các số liệu quan trắc chất lượng nước vịnh Hạ Long từ 1999 đến 2013 cho thấy, ô nhiễm dầu mỡ vấn đề đáng lo ngại [4, 25, 34, 35, 36] Ơ nhiễm dầu làm giảm lượng ơxy hịa tan từ khơng khí vào nước [7] gây cản trở thực vật phù du tiếp nhận khí cacbonic từ khơng khí để thực phản ứng quang hợp Quá trình phân hủy sinh học dầu làm giảm lượng ơxy hịa tan nước Bên cạnh đó, nhiễm dầu làm hủy hoại vi sinh vật độc tố dầu, gây rối loạn sinh lý, gây thấm ướt dầu lên da, lông sinh vật biển, làm giảm khả chịu lạnh, hô hấp, hay nhiễm bệnh hyđrôcacbon thâm nhập vào thể sinh vật [7] Do đó, dầu mỡ thơng số quan trọng lựa chọn để xây dựng WQI cho vịnh Hạ Long Thông số BOD5 cho biết lượng ôxy mà vi sinh vật sử dụng để ơxy hóa chất hữu hòa tan nước Giá trị BOD5 chưa tính đến chất hữu khơng bị ơxy hóa đường sinh hóa phần chất hữu tiêu hao tạo nên tế bào vi khuẩn Bên cạnh đó, phép phân tích BOD5 có độ lặp độ xác khơng cao [60] Thơng số BOD5 thường sử dụng để đánh giá tốc độ phân hủy chất hữu nước vi sinh vật [53, 60], khơng có nhiều ý nghĩa nghiên cứu Với lý trên, luận án lựa chọn thông số COD để xây dựng số chất lượng nước phục vụ công tác quản lý vịnh Hạ Long Như đề cập trên, ô nhiễm chất hữu nước vịnh Hạ Long vấn đề đáng quan tâm [116] Thông số COD không cho biết tổng lượng chất hữu hòa tan nước cách trực tiếp mà phản ánh gián tiếp lượng chất hữu bị 102 6733123 ... cứu phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh đề xuất giải pháp quản lý sử dụng” góp phần giải số vấn đề cịn bỏ ngỏ nói Luận án tập trung vào phân vùng chất lượng nước vịnh sở số chất. .. trạng chất lượng nước vịnh Hạ Long; - Phân vùng trạng chất lượng nước vịnh Hạ Long theo số chất lượng nước xây dựng; - Đề xuất số giải pháp quản lý sử dụng phân vùng chất lượng nước khác vịnh Hạ. .. đích phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long 132 3.4.2 Cơ sở phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long 133 3.4.3 Kết phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long 139 3.5 Đề xuất giải pháp quản