Tóm tắt luận án: Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau

Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.Nghiên cứu tác động của các loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM NGUYỄN ĐỨC PHONG NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI NGUỒN XẢ THẢI ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÙNG BÁN ĐẢO CÀ MAU TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Ngành: Mơi trường đất nước Mã số: 44 03 03 HÀ NỘI, 2023 Cơng trình hồn thành tại: VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM Người hướng dẫn khoa học : GS.TS Tăng Đức Thắng - Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam GS.TS Nguyễn Vũ Việt - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Địa 171 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội Vào hồi …… giờ… ngày… tháng… năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia; - Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam; - Thư viện Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường I MỞ ĐẦU Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá nguồn nước thải (cơng nghiệp, nông nghiệp sinh hoạt) xả vào hệ thống sông, kênh vùng Bán đảo Cà Mau; - Xây dựng sở khoa học đánh giá lan truyền nguồn thải gây nhiễm mơi trường nước vùng Bán đảo Cà Mau; - Xác định lan truyền phạm vi tác động nguồn nước thải vùng nghiên cứu II Ý nghĩa khoa học luận án Kết nghiên cứu luận án cung cấp sở khoa học công cụ để phân tích, đánh giá định lượng mức độ xả thải (của nguồn thải chính), lan truyền loại nguồn, nhóm nguồn gây nhiễm nước mặt sông, kênh tác động nguồn biên vùng nghiên cứu Từ đánh giá ảnh hưởng loại nguồn xả thải đến chất lượng nước mặt sông, kênh III Ý nghĩa thực tiễn luận án Ý nghĩa thực tiễn luận án bao gồm: - Kết nghiên cứu luận án là tài liệu tham khảo để cảnh báo ô nhiễm nước mặt sông kênh vùng nghiên cứu phục vụ cấp nước sinh hoạt, nông nghiệp nuôi trồng thủy sản vùng nghiên cứu; - Kết luận án là tài liệu tham khảo cho quan quản lý tài nguyên nước, bảo vệ môi trường nước việc quy hoạch phát triển tài nguyên nước mặt, sử dụng đất, sản xuất theo hướng bền vững phục vụ phát triển kinh tế xã hội vùng nghiên cứu vùng có điều kiện tương tự IV Đóng góp luận án (1) Làm rõ loại nguồn xả thải (lượng chất) vào sông kênh vùng Bán đảo Cà Mau, đánh giá lan truyền nguồn xả thải thành phần gây nhiễm có nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp nuôi trồng thủy sản; (2) Làm rõ xu lan truyền nguồn nước từ biên (Sông Hậu, biên Biển) vào Bán đảo lan truyền nguồn nước xả thải nội Bán đảo, từ đánh giá xu thế, phạm vi lan truyền, gây ảnh hưởng, ô nhiễm nguồn nước vùng Bán đảo; (3) Xác định vùng ô nhiễm dựa vào đặc tính thủy lực (dịng chảy, hướng nhận nước, hướng tiêu thốt…) chất lượng nước từ xác định vấn đề mơi trường nước mặt định hướng giải pháp cải thiện môi trường vùng Bán đảo CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN TÁC ĐỘNG CỦA CÁC NGUỒN XẢ THẢI ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT TRÊN THẾ GIỚI VÀ VÙNG BÁN ĐẢO CÀ MAU 1.1 Tổng quan chất lượng nước mặt Tình trạng nhiễm nguồn nước gia tăng nơi Trái đất, nghiêm trọng nước phát triển, việc xả thải không xử lý hiệu vào nguồn nước dẫn đến nguồn nước mặt bị ô nhiễm nghiêm trọng Hầu hết hoạt động người, hoạt động sản xuất có khả phát sinh ô nhiễm môi trường, có mơi trường nước 1.2 Tổng quan loại nguồn xả thải Ơ nhiễm mơi trường nước vùng nghiên cứu xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác (hoạt động người thiên nhiên), phần tiếp nhận chất thải từ nguồn xả thải vào nguồn tiếp nhận, phần lan truyền chất ô nhiễm môi trường nước Đối với vùng Bán đảo Cà Mau, nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước mặt vùng nghiên cứu nguồn thải xả trực tiếp vào nguồn nước mặt (không qua xử lý xử lý không đạt chuẩn), bao gồm nguồn nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản… 1.3 Tổng quan nghiên cứu liên quan đến nguồn xả thải chất lượng nước mặt vùng Bán đảo Cà Mau Đối với nghiên cứu giới đánh giá ảnh hưởng nguồn thải đến chất lượng nước thực tương đối nhiều Kết nghiên cứu sở khoa học cho việc đánh giá ảnh hưởng xả thải tới chất lượng nước mặt Từ đó, đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm môi trường nước mặt vùng BĐCM, đồng thời nhấn mạnh vai trò nguồn nước dùng để đẩy mặn thau rửa hệ thống Việc ứng dụng mơ hình thủy lực tính tốn chất lượng nước vùng nghiên cứu nhiều tồn Các nghiên cứu chưa sâu vào nghiên cứu lan truyền thành phần nguồn nước chứa chất khơng bảo tồn, việc ứng dụng mơ hình thủy lực chất lượng nước để dự báo xu chất lượng nước hạn chế, vấn đề quan trọng công tác cảnh báo ô nhiễm Để giải vấn đề trên, luận án ứng dụng lý thuyết lan truyền nguồn nước hệ thống sông kênh Nhằm bổ sung, tăng cường sức mạnh cho cơng cụ tính tốn phương pháp luận đánh giá nguồn nước nay, dựa ý tưởng xem xét hệ thống nguồn nước thông qua nguồn nước thành phần Luận án sử dụng Mơ hình Mike11-Ecolab để tính tốn lan truyền nguồn nước 1.4 Xác định giới hạn vấn đề nghiên cứu luận án Từ tồn nghiên cứu phân tích trên, xác định vấn đề nghiên cứu luận án sau: (1) Đánh giá nguồn xả thải ô nhiễm vào hệ thống sông/kênh vùng Bán đảo Cà Mau (định lượng loại nguồn cho xu tương lai) Đồng thời, đánh giá tác động loại nguồn xả thải đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau (2) Nghiên cứu chế độ chất lượng nước tác động nguồn xả thải nội bán đảo điều kiện biên, lan truyền, phân bố số nguồn nước quan trọng ý cho vùng BĐCM nhằm xác định lan truyền phạm vi tác động (hướng, phạm vi, tỷ lệ nguồn nước ô nhiễm theo thời gian) nguồn xả thải chế gây ô nhiễm loại nguồn, nhóm nguồn gây nhiễm (3) Đưa định hướng giải pháp kỹ thuật kiểm soát nguồn nước thải (dựa vào phạm vi tác động nguồn xả thải) CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2.1.1 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi vùng nghiên cứu tồn BĐCM, nằm phía Nam kênh Cái Sắn hữu ngạn sơng Hậu, có tổng diện tích tự nhiên khoảng 1.678.000 (chiếm khoảng 43% diện tích Đồng sông Cửu Long) Bao gồm thành phố Cần Thơ, tỉnh Hậu Giang, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau phần phía Nam tỉnh Kiên Giang (gồm huyện Giồng Riềng, An Biên, An Minh, Vĩnh Thuận, Gò Quao xã phía Nam huyện Châu Thành, Tân Hiệp) 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu nguồn nước mặt nguồn nước thải vùng Bán đảo Cà Mau bao gồm: Nguồn nước mặt (nguồn nước từ sông Hậu nước mặn từ biển Đơng biển Tây); Các nguồn nước thải gây ô nhiễm bao gồm: sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản Các đối tượng xả nước thải có lưu lượng ≥ 50 m3/ngày đêm; Và chất lượng nước mặt vùng BĐCM Trong vùng BĐCM có hai loại nguồn gây nhiễm nguồn thải điểm nguồn thải phân tán Ô nhiễm nguồn điểm dễ xác định đến từ nơi Ơ nhiễm nguồn phân tán khó xác định khó giải nguồn nhiễm đến từ nhiều nơi, tất thời điểm (nước thải nơng nghiệp, nước mưa chảy tràn, ) - Có 552 nguồn thải điểm, 144 nguồn thải có lưu lượng lớn 50 m3/ngày.đêm; 408 nguồn thải nhỏ lẻ từ sở nằm KCN (Các sở phân bố rải rác dọc theo tuyến sông – kênh) - Nguồn phân tán nguồn từ nhiều nơi, tất thời điểm (nước thải nơng nghiệp, nước mưa chảy tràn, ) khó xác định khó kiểm sốt Theo Quy hoạch tài nguyên nước vùng BĐCM có 52 tiểu vùng thủy lợi, tương ứng với nguồn thải phân tán (trồng trọt NTTS) xả vào 135 sơng/kênh vùng (các tiểu vùng thủy lợi vùng nông nghiệp tương ứng) 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp đo đạc trường, lấy mẫu phân tích - Vị trí số lượng mẫu quan trắc: 233 mẫu, phân bố rải rác theo dọc tuyến sông, kênh địa phương vùng nghiên cứu Trong đó, tỉnh Bạc Liêu 52 mẫu; Cà Mau 48 mẫu; Cần Thơ 31 mẫu; Hậu Giang 29 mẫu; Kiên Giang 31 mẫu Sóc Trăng 48 mẫu; - Thơng số quan trắc: Dựa theo kết quan trắc nhiều năm địa phương vùng nghiên cứu xác định tiêu ô nhiễm nước sơng, kênh chủ yếu lý, hóa vi sinh; - Thời gian lấy mẫu: Mẫu nước lấy vào mùa khô năm 2016 (tháng 4) mùa mưa năm 2016 (tháng 10); - Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nước: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT; - Phương pháp lấy mẫu quan trắc: Áp dụng theo tiêu chuẩn TCVN 6663 (ISO 6667) Chất lượng nước – Lấy mẫu 2.2.2 Phương pháp tính tốn lưu lượng nước thải - Để xác định tổng lượng nước thải phát sinh toàn vùng nguồn cụ thể, luận án tính toán lượng nước thải phát sinh nguồn nước thải chính: sinh hoạt, cơng nghiệp, nơng nghiệp ni trồng thủy sản vào ngun nhân gây ô nhiễm nước mặt vùng BĐCM chủ yếu nguồn nước thải + Lượng nước thải sinh hoạt dự báo dựa số lượng dân cư (2016) định mức sử dụng nước sinh hoạt hành; + Tính tốn lượng nước thải cơng nghiệp: Theo TCXDVN 33:2006 cấp nước – mạng lưới đường ống cơng trình tiêu chuẩn thiết kế (Bộ Xây dựng), tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sản xuất công nghiệp xác định sở tài liệu thiết kế có so sánh với điều kiện tương tự + Tính tốn lượng nước thải trồng trọt: Lượng nước thải trồng trọt lượng nước chảy từ khu ruộng việc tháo nước thừa hay rò rỉ tự nhiên (lượng nước hồi quy) Theo số nghiên cứu Thế giới Việt Nam hệ số hồi quy lấy khoảng 15% + Lượng nước thải chăn nuôi phát sinh ước tính số lượng gia súc, gia cầm hệ số phát sinh nước thải Theo Quyết định 88/QĐ-UBND ngày 13 tháng 01 năm 2014 Ủy ban nhân dân tỉnh Bình Dương hướng dẫn thu thập, tính tốn thị mơi trường giai đoạn 2013 – 2020 + Tính toán lượng nước thải thủy sản: Lượng nước thải nuôi trồng thủy sản lượng nước chảy từ ao ni việc tháo nước hay rị rỉ tự nhiên 2.2.3 Tính tốn tải lượng nhiễm Tải lượng nhiễm khối lượng chất nhiễm có nước thải nguồn nước đơn vị thời gian xác định Để xác định tải lượng ô nhiễm cho vùng Bán đảo Cà Mau, nguồn thải tính tốn bao gồm sinh hoạt, cơng nghiệp, chăn nuôi nuôi trồng thủy sản Theo Thông tư số 76/2017/TT-BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường (Quy định đánh giá khả tiếp nhận nước thải, sức chịu tải nguồn nước sông, hồ) 2.2.4 Phương pháp tính tốn số chất lượng nước mặt (WQI) Chỉ số chất lượng nước Việt Nam (VN_WQI) số tính tốn từ thơng số quan trắc chất lượng nước mặt Việt Nam, dùng dùng để mô tả định lượng chất lượng nước khả sử dụng nguồn nước đó, biểu diễn qua thang điểm Chỉ số chất lượng nước tính theo thang điểm (6 khoảng giá trị WQI) tương ứng với biểu tượng màu sắc để cảnh báo chất lượng nước đáp ứng cho nhu cầu sử dụng 2.2.5 Phương pháp mơ hình tốn Sử dụng mơ hình Mike11-Ecolab cho vùng Bán đảo Cà Mau nhằm mô dự báo diễn biến chất lượng nước mặt hệ thống sông/kênh vùng BĐCM theo không gian thời gian Làm sở để đánh giá tác động nguồn nước thải (sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, NTTS) đến chất lượng nước mặt vùng BĐCM Sử dụng mơ hình tốn lan truyền nguồn nước để tính tốn lan truyền nguồn nước ô nhiễm nội vùng nguồn nước lan truyền từ biên vùng nghiên cứu vào hệ thống, làm sở để đánh giá phạm vi mức độ tác động nguồn ô nhiễm nguồn nước từ biên 11 3.1.2 Tính tốn tải lượng thơng số nhiễm Theo tính tốn trên, nguồn thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp (trồng trọt) NTTS nguồn gây ô nhiễm cho vùng Do vậy, nguồn thải đưa vào tính tốn tải lượng nhiễm gồm nguồn thải sinh hoạt, công nghiệp, chăn nuôi nuôi trồng thủy sản Các thành phần lựa chọn để tính tải lượng nhiễm BOD5, COD, TSS, Tổng N, Tổng P thơng số ô nhiễm đặc trưng vùng BĐCM Qua kết tính tốn lưu lượng nước thải tải lượng thơng số ô nhiễm chất thải thấy nguồn thải ảnh hưởng đến chất lượng nước vùng nghiên cứu nguồn thải sinh hoạt, công nghiệp, trồng trọt NTTS 3.2 Đánh giá chất lượng nước mặt theo số chất lượng nước mặt (WQI) 3.2.1 Kết quan trắc chất lượng nước mặt Qua kết quan trắc, thấy nước mặt vùng nghiên cứu chủ yếu bị ô nhiễm hữu cơ, chất dinh dưỡng, vi sinh vật Các thông số vượt nhiều lần TCCP DO, BOD5, NH4+ tổng Coliform (đây thơng số nhiễm điển hình vùng nghiên cứu) Ngoài ra, TSS nước cao lượng lớn phù sa từ đợt lũ năm mang lại Mức độ ô nhiễm hữu cơ, chất dinh dưỡng vi sinh vật ngày tăng qua năm (vượt TCCP từ 1,1 – 3,7 lần) 3.2.2 Kết tính tốn số chất lượng nước mặt (WQI) Qua kết tính tốn VN_WQI thấy vùng bị ảnh hưởng ô nhiễm nước mặt rộng (chiếm khoảng ½ diện tích tồn vùng): vùng phía Đơng Bắc (Thành phố Cần Thơ); vùng Đơng 12 Nam (Sóc Trăng – Bạc Liêu); vùng phía Tây (huyện An Minh, An Biên tỉnh Kiên Giang) vùng Bán đảo (Vị Thanh, Cà Mau) Các tuyến kênh bị ảnh hưởng ô nhiễm Kênh Cà Mau – Bạc Liêu, Quản Lộ - Phụng Hiệp; Các kênh rạch đô thị thị lớn (Cần Thơ Sóc Trăng) Đối với tỉnh vùng nghiên cứu, biên độ dao động VN_WQI khác nhau, tỉnh Hậu Giang, Sóc Trăng, Kiên Giang Cần Thơ có giá trị WQI thấp biên độ dao động lớn (đồng nghĩa với ô nhiễm nghiêm trọng hơn); tỉnh Bạc Liêu Cà Mau có giá trị VN_WQI lớn 50, nên chất lượng nước mặt không bị ô nhiễm nghiêm trọng Tuy nhiên, tỉnh Cà Mau có vài điểm ô nhiễm cục (chủ yếu thành phố Cà Mau nước thải từ sinh hoạt cơng nghiệp) Xem Hình 3.2 Hình 3.2: Biểu đồ biên độ dao động WQI tỉnh vùng BĐCM (tháng 10/2016) 3.2.3 Dự báo số chất lượng nước mặt mơ hình học máy Căn vào kết lựa chọn thông số phục vụ xây dựng mơ hình học máy phương pháp Bayes (BMA), nghiên cứu lựa chọn Mơ hình với thông số pH, BOD5, PO4 Coliform để 13 làm số liệu đầu vào dự báo WQI theo thuật tốn (mơ hình) học máy Tăng cường độ dốc, Tăng cường độ dốc cực đại, Tăng cường độ dốc nhẹ Cây định Kết dự báo WQI cho thấy mơ hình Tăng cường độ dốc có kết dự báo xác có hệ số xác định R2 cao (0,973), giá trị sai số MAE, MSE RMSE thấp (3,24; 22,54; 4,75) Tiếp đến mơ hình Tăng cường độ dốc cực đại có R2 0,966 giá trị sai số tương ứng (3,15; 28,95; 5,38) Mơ hình Cây định có R2 0,944; giá trị sai số 4,46; 49,67; 7,04; Mơ hình Tăng cường độ dốc nhẹ có R2 0,928; giá trị sai số 5,95; 63,30; 7,95) Hình 3.3: Biểu đồ so sánh giá trị WQI dự báo thực đo tập số liệu thử nghiệm theo mô hình học máy khác Có thể thấy, mơ hình học máy áp dụng nghiên cứu dự đốn tốt WQI cho khu vực nghiên cứu (hệ số xác định cao, lớn 0,9) Đây sở khoa học vững kết quan trọng để ứng dụng mơ hình học máy tính tốn WQI cho vùng khác có điều kiện tương 14 tự vùng BĐCM, điều kiện khó khăn công tác quan trắc đầy đủ thông số chất lượng nước để phục vụ tính tốn WQI theo phương pháp truyền thống 3.3 Nghiên cứu lan truyền nguồn nước vùng Bán đảo Cà Mau 3.3.1 Các loại nguồn nước mặt nước thải vùng nghiên cứu Chất lượng nước vùng nghiên cứu hệ tương tác tất nguồn nước từ biên nội bán đảo (nước mặt nước thải), bao gồm (Hình 3.4): - Các nguồn nước từ biên vùng BĐCM bao gồm nguồn từ Sông Hậu (từ thượng lưu); từ biển Đông biển Tây Đây nguồn chi phối chế độ thủy lực vùng bán đảo, chi phối động lực nguồn ô nhiễm; - Các nguồn nội bán đảo bao gồm nguồn thải chính: sinh hoạt, cơng nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản; - Các nguồn đặc thù (phát sinh thời gian đó) nước thải từ khu nuôi trồng thủy sản, cố môi trường… Hình 3.4: Sơ đồ phạm vi nguồn nước biên BĐCM 15 3.3.2 Nghiên cứu lan truyền nguồn biên vùng BĐCM Kết mô cho thấy: - Nguồn nước mặt (ngọt) từ sông Hậu (với tỷ lệ thành phần nước lớn 75%) sâu vào Bán đảo chiếm khoảng 40-45% diện tích BĐCM theo tuyến kênh Cái Sắn, Thốt Nốt, Ơ Mơn, Cái Cơn đến Sông Cái Lớn, kênh Quản Lộ - Bạc Liêu, sơng Nhu Gia (Sóc Trăng); - Nguồn nước biển: dịng nước biển Biển Đơng xâm nhập sâu vào Bán đảo, điều làm cho nguồn thải từ phía Biển đơng lan truyền sâu vào Bán đảo Dịng nước biển Biển Tây khơng có khả xâm nhập sâu vào Bán đảo, yếu nhiều so với dịng từ Biển Đơng (do triều Biển Đơng mạnh Biển Tây) Xem Hình 3.5 đến Hình 3.10 Hình 3.5: Phân bố tỷ lệ thành phần nước lớn sơng Hậu có cơng trình ngăn mặn (1/2016) Hình 3.6: Phân bố thành phần nguồn nước biển từ cửa sơng Hậu - kênh Hịa Phú có cơng trình ngăn mặn (1/2016) 16 Hình 3.7: Phân bố thành phần nguồn nước biển Bạc Liêu – Gành Hào có cơng trình ngăn mặn (1/ 2016) Hình 3.8: Phân bố thành phần nguồn nước biển Tiểu Dừa Rạch Giá có cơng trình ngăn mặn (1/2016) Hình 3.9: Phân bố thành phần nguồn nước biển (lớn nhất) Gành Hào – Sơng Đốc (tháng 1/ 2016) Hình 3.10: Phân bố thành phần nguồn nước biển (lớn nhất) Sông Hậu - Rạch Giá (trung bình tháng 1/2016) 3.3.3 Nghiên cứu lan truyền nguồn nội vùng BĐCM Kết mô lan truyền nguồn nội vùng BĐCM sau: 17 - Lan truyền nguồn nước thải sinh hoạt: Tỷ lệ thành phần nguồn nước thải sinh hoạt 20% lan rộng chiếm khoảng 80% diện tích tồn bán đảo; - Nước thải công nghiệp phân bố với nồng độ cao gần nguồn xả, sau lan rộng nhiều hướng khác nhau; - Lan truyền nguồn nước thải trồng trọt: Càng vào sâu Bán đảo, tỷ lệ nước thải cao dần đạt trị số lớn, đến 10%, kể sông kênh lớn - Lan truyền nguồn nước thải NTTS lớn với nồng độ thể tích phổ biến từ 0,75 -1% (nghĩa cịn lớn) có khả gây nguy hiểm cho vùng ni Hình 3.11: Sơ đồ lan truyền nguồn nước thải sinh hoạt vùng BĐCM (trung bình tháng 1/2016) Hình 3.12: Sơ đồ lan truyền nguồn nước thải cơng nghiệp vùng BĐCM (trung bình tháng 1/2016) 18 Hình 3.13: Sơ đồ lan truyền nguồn nước thải trồng trọt vùng BĐCM (trung bình tháng 1/2016 Hình 3.14: Tỷ lệ nguồn nước thải NTTS vùng Nam Cà Mau sau 30 ngày Hình 3.15: Tỷ lệ nguồn nước thải Hình 3.16: Tỷ lệ nguồn nước thải NTTS vùng Bắc QL1A, tỉnh Bạc NTTS vùng Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Liêu sau ngày Trăng sau ngày 3.4 Mô chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau 3.4.1 Kết mô thông số chất lượng nước mơ hình Mike11-Ecolab Trong phần mơ dự báo diễn biến chất lượng nước mặt hệ thống sông/kênh vùng BĐCM theo không gian thời gian thống số DO, BOD5 NH4+ (đây 19 thơng số có ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước mặt vùng BĐCM) nhằm giá tác động nguồn ô nhiễm đến chất lượng nước mặt vùng BĐCM năm trạng (2016) Kết mô thông số CLN cho thấy vùng ô nhiễm nặng: tập trung chủ yếu phía Tây Bán đảo (ven biển Tây: tỉnh Cà Mau Kiên Giang); vùng Bán đảo (tỉnh Bạc Liêu, Sóc Trăng) vùng ven biển Đông (tập trung chủ yếu tỉnh Sóc Trăng) Hình 3.17: Kết mơ DO vùng BĐCM (1/2016) Hình 3.18: Kết mơ BOD5 vùng BĐCM (1/2016) Hình 3.19: Kết mơ NH4+ hệ thống sơng/kênh vùng BĐCM (1/2016 Hình 3.20: Vùng bị ảnh hưởng ô nhiễm nước mặt 20 3.5 Đánh giá tác động nguồn xả thải đến chất lượng nước Đối với vùng nghiên cứu, tác động đến chất lượng nước mặt chủ yếu nguồn thải gây ô nhiễm từ hoạt động sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp nuôi trồng thủy sản tác động chế độ thủy văn (thủy triều), thủy lực phức tạp - Phạm vi hướng tác động nguồn nước thải: lan truyền theo nhiều hướng khác nhau, khó kiểm sốt Các nguồn ven sơng Hậu Biển dễ tiêu thoát; nguồn nội vùng (giữa bán đảo) phức tạp không theo quy luật; - Mức độ tác động nguồn nước thải: vào bán đảo ô nhiễm nặng phức tạp: + Tác động nguồn nước thải sinh hoạt đến chất lượng nước mặt vùng BĐCM rõ nét, đoạn sông, kênh rạch chảy qua khu đô thị, dân cư tập trung… chất lượng mơi trường nước mặt có suy giảm đáng kể; + Nguồn nước thải công nghiệp phân bố với nồng độ thể tích cao gần nguồn xả, sau lan rộng gây ảnh hưởng đến nhiều vùng Bán đảo; + Nguồn nước nước thải từ ruộng nuôi xuất vùng nhỏ bán đảo có khả lan rộng sang đến Cà Mau Kiên Giang, nguồn nước mang mầm bệnh (khi xảy ra) có khả lưu cữu lâu dài, lan rộng vùng vùng lân cận 3.6 Định hướng biện pháp kỹ thuật kiểm soát nguồn nước thải - Đối với vùng bị ô nhiễm nặng: khu vực bán đảo khu vực với thành phố lớn (Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc 21 Liêu ), cần tập trung thực biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước mặt (phòng ngừa ô nhiễm nguồn xử lý ô nhiễm cuối đường ống) để tiếp tục mục tiêu đảm bảo phát triển kinh tế xã hội cách bền vững - Đối với vùng bị ô nhiễm nhẹ: khu vực ven sông lớn (Sông Hậu) khu vực ven biển (Biển Đơng Tây) khu vực có trao đổi nước tốt, lưu thơng nước dễ dàng Cần tăng cường khả tự làm nguồn nước bị ô nhiễm, tăng khả tiêu thoát cách lợi dụng thủy triều (vùng ven biển) tận dụng tối đa lượng nước cấp từ thượng nguồn qua sông Hậu - Đối với vùng ô nhiễm trung bình khu vực xen vùng trên: vùng giáp ranh vùng ô nhiễm nặng nhẹ nên có dịch chuyển vùng nhiễm (khơng cố định) dịng chảy Cần thích ứng linh hoạt biện pháp quản lý, trọng đến thực biện pháp phịng ngừa ô nhiễm nguồn xử lý ô nhiễm cuối đường ống KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC NGHIÊN CỨU TIẾP THEO I Kết luận Nghiên cứu đạt kết đây: - Về nghiên cứu nguồn xả thải tải lượng nước thải ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt vùng BĐCM: tính tốn lưu lượng nước thải tải lượng chất thải vùng BĐCM 3.506.796 m3/ngày-đêm, tỉnh Cà Mau có lượng nước thải xả vào sơng/kênh lớn (chiếm 29,0%); nhỏ Hậu Giang (8,5%) Từ đó, xác 22 định nguồn thải ảnh hưởng đến chất lượng nước vùng nghiên cứu nguồn thải sinh hoạt, công nghiệp, trồng trọt NTTS, nguồn nước thải trồng trọt lớn (chiếm 44,7%); NTTS (33,3%); sinh hoạt (16%); cơng nghiệp (5,2%) Trong đó, nguồn nước thải sinh hoạt phân bố khắp bán đảo (tải lượng lớn chiếm 64,4%), dọc theo sông kênh vùng (đây đặc điểm điển hình vùng nghiên cứu, nhà ven kênh) tập trung thành phố/thị xã vùng; nguồn thải công nghiệp tập trung sông lớn sông Hậu, Gành Hào, Ông Đốc, ; nguồn thải NTTS tập trung vùng ven biển Đông Tây, vùng bán đảo Riêng nguồn thải trồng trọt tập trung khu vực hóa phía Bắc bán đảo (là nguồn phân tán) nên khó kiểm soát ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt vùng Các nguồn thải làm nước mặt vùng BĐCM bị ô nhiễm hữu vi sinh với thông số vượt TCCP DO, BOD5, NH4+ tổng Coliform (vượt TCCP từ 1,1 – 3,7 lần) - Kết nghiên cứu lan truyền nguồn nước vùng BĐCM (Mike11-AD) cho thấy, nguồn từ biên vùng BĐCM bao gồm nguồn từ Sông Hậu từ thượng lưu (tỷ lệ thành phần nguồn nước chiếm lớn 80%); từ biển Đông biển Tây (trên 90%) nguồn chi phối chế độ thủy lực vùng bán đảo, chi phối động lực nguồn ô nhiễm Các nguồn nội bán đảo bao gồm nguồn thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản nguồn gây nhiễm Nhất nguồn thải khơng thường xuyên (phát sinh thời gian đó) nước thải thủy sản, cố môi trường… gây ô nhiễm môi trường cho bán đảo 23 - Kết mô lan truyền ô nhiễm (Mike-Ecolab) đánh giá tổng quát, chi tiết chất lượng nước mặt vùng BĐCM Trong xác định vùng nhiễm nghiêm trọng, cần có biện pháp xử lý ngay, chủ yếu tập trung thành phố Cần Thơ, Sóc Trăng, Cà Mau Các vùng Bán đảo bị ô nhiễm nghiêm trọng vùng ven biển bị ảnh hưởng thủy triều Biển Đông Biển Tây tạo vùng giáp nước nên việc trao đổi nước bị hạn chế Các kênh tiếp nhận nhiều nguồn nước thải sông Gành Hào, kênh Cà Mau - Bạc Liêu, Quản Lộ - Phụng Hiệp kênh nội thị thành phố, thị xã Vùng bị ô nhiễm nhẹ khu vực ven sông lớn (Sông Hậu) khu vực ven biển (Biển Đơng Tây) khu vực có trao đổi nước tốt, lưu thơng nước dễ dàng Nghiên cứu đánh giá tác động nguồn xả thải đến chất lượng nước vai trò yếu tố khác (triều, dịng chảy) Trong nguồn nước thải sinh hoạt nguồn ảnh hưởng đến chất lượng nước vùng Bán đảo Cà Mau với phạm vi mức độ ảnh hưởng rộng, hầu hết sơng/kênh vùng nghiên cứu có dân sinh sống dọc theo sông/kênh lượng nước thải sinh hoạt không xử lý liên tục xả hàng vào nguồn nước Tiếp đến nguồn nước thải công nghiệp gây ảnh hưởng đến vùng, nguồn lưu lượng xả thải lớn gây ô nhiễm nghiêm trọng cho số sơng, kênh vùng Các nguồn thải lại (trồng trọt, NTTS ) nguồn thải phân tán, khó kiểm sốt ảnh hưởng đến chất lượng nước vùng nghiên cứu Về định hướng biện pháp kỹ thuật kiểm soát nguồn nước thải: với đặc điểm xả thải loại hình xả thải vùng 24 BĐCM chủ yếu nước thải sinh hoạt, công nghiệp, trồng trọt NTTS Do vậy, bên cạnh giải pháp quản lý chung để bảo vệ môi trường nước mặt, cần tập trung kiểm soát nguồn thải trọng điểm vấn đề ưu tiên vùng nghiên cứu Đồng thời, cần có giải pháp tái sử dụng nước thải giải pháp tránh lãng phí nguồn nước giảm thiểu ô nhiễm II Hướng phát triển nghiên cứu tương lai Có thể thấy rằng, kết luận án góp phần giải vấn đề tồn ô nhiễm nguồn nước mặt hoạt động xả thải vùng nghiên cứu Các kết cho thấy khả lớn việc ứng dụng cơng cụ tính tốn (Mơ hình tốn, GIS ) việc giải tốn lan truyền nhiễm vùng BĐCM Để ứng dụng kết vào thực tế tốt hơn, đáp ứng yêu cầu thực tế cần tiếp tục nghiên cứu sâu nội dung sau: - Nghiên cứu sâu khả tự làm nguồn nước sông, kênh vùng nghiên cứu phục vụ công tác quản lý kiểm sốt nhiễm; - Các nguồn thải phân tán (nông nghiệp, nước mưa chảy tràn ) khó kiểm sốt, cần tiếp tục nghiên cứu sâu - Cần nghiên cứu sâu vấn đề ô nhiễm mơi trường nước xun biên giới, ứng phó hiệu với diễn biến BĐKH để giảm thiểu tác động tới môi trường nước mặt vùng nghiên cứu - Một số vị trí xả thải điển hình cần nghiên cứu đánh giá chi tiết (mô chất lượng nước mơ hình 3D) để xác định xác quy luật, diễn biến ô nhiễm theo không gian (3 chiều) nhằm có giải pháp giảm thiểu hiệu 25 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Nguyễn Đức Phong, Hà Hải Dương (2023), Nghiên cứu ứng dụng mơ hình học máy để dự báo số chất lượng nước mặt vùng Bán đảo Cà Mau, Tạp chí Khoa học cơng nghệ Thủy lợi, ISSN: 1859 - 4255, số 76 (02/2023), Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Nguyễn Đức Phong, Phạm Hồng Cường (2017), Đánh giá trạng nguồn nước mặt đề xuất giải pháp quản lý nguồn nước mặt vùng Bán đảo Cà Mau, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, ISSN: 1859 - 3941, số 58 (9/2017), Trường Đại học Thủy lợi Nguyễn Đức Phong, Phạm Hồng Cường (2017), Hiện trạng xả thải đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động hoạt động xả nước thải vào nguồn nước vùng Bán đảo Cà Mau, Tạp chí Tài nguyên nước, ISSN: 1859 - 3771, số 04 (10/2017), Hội Thủy lợi Việt Nam Tăng Đức Thắng, Nguyễn Đức Phong, Nguyễn Đình Vượng, Vũ Quang Trung, Phạm Văn Giáp, Nguyễn Thanh Hải (2018), Nghiên cứu lan truyền nguồn nước mang mầm bệnh hệ thống thủy lợi phục vụ ni trồng thủy sản, Tạp chí Khoa học Công nghệ Thủy lợi, ISSN: 1859 - 4255, Số 49 (11/2018),Viện KHTL Việt Nam Nguyễn Vũ Việt, Nguyễn Đức Phong Nghiên cứu đánh giá diễn biến chất lượng nước đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước mặt sơng vùng ven biển Đồng Sơng Hồng, Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi Môi trường Số 65 (6/2019) Nguyen Tung Phong, Ha Hai Duong, Nguyen Duc Phong, Water quality monitoring and management for domestic use and agriculture production in coastal irrigation systems in the Red river delta, Vietnam Proceeding of the international conference on Science and Technology for water security disaster reduction and climate change adaptation November 05, 2019 Science and Technics Publishing House, 2019 ISBN: 978-604-67-1627-3