nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước sông công đoạn từ hạ lưu hồ núi cốc đến điểm hợp lưu sông cầu và đề xuất giải pháp bảo vệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thị Thanh Thúy NGHIÊN CƢ ́ U HIỆN TRẠNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG CÔNG ĐOẠN TỪ HẠ LƢU HỒ NÚI CỐC ĐẾN ĐIỂM HỢP LƢU SÔNG CẦU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ LUÂ ̣ N VĂN THA ̣ C SI ̃ KHOA HO ̣ C Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thị Thanh Thúy NGHIÊN CƢ ́ U HIỆN TRẠNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG CÔNG ĐOẠN TỪ HẠ LƢU HỒ NÚI CỐC ĐẾN ĐIỂM HỢP LƢU SÔNG CẦU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ Chuyên nga ̀ nh : Khoa học môi trường M số: 60 85 02 LUÂ ̣ N VĂN THA ̣ C SI ̃ KHOA HO ̣ C NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội - 2012 1 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHỤ LỤC BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 9 1.1. Hiện trạng môi trường nước mặt của Việt Nam 9 1.2. Tổng quan về lưu vực sông Công 10 1.2.1. Điều kiện tự nhiên 10 1.2.2. Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 11 1.2.3. Hiện trạng sử dụng đất 15 1.3. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) 17 1.3.1. Tổng quan về chỉ số môi trường 17 1.3.2. Lịch sử phát triển của phương pháp chỉ số CLN 18 1.4. Thải lượng các chất ô nhiễm 22 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1. Đối tượng nghiên cứu 24 2.2. Nội dung nghiên cứu 24 2.3. Phương pháp nghiên cứu 24 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 24 2.3.2. Phương điều tra, phỏng vấn ngoài thực địa 24 2.3.3. Phương pháp thu mẫu và phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm 24 2.3.3.1. Thời gian, tần suất và vị trí lấy mẫu 25 2.3.3.2. Phương pháp lấy mẫu 26 2.3.3.3. Phương pháp phân tích 27 2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu 27 2.3.5. Tính toán WQI 28 2.3.5.1. Tính toán WQI thông số 28 2.3.5.2. Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQI DO ) 28 2.3.5.3. Tính giá trị WQI đối với thông số pH 29 2.3.6. Đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của sông Công 31 2.3.7. Ước tính thải lượng ô nhiễm 33 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35 3.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Công và các phụ lưu của sông Công . 35 2 3.1.1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Công giai đoạn 2005-2011 35 3.1.2. Hiện trạng chất lượng nước các phụ lưu của sông Công 40 3.2. Tính toán WQI cho sông Công đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu 44 3.3. Đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của sông Công 48 3.4. Tính toán thải lượng ô nhiễm thải ra lưu vực sông Công 53 3.4.1. Tính toán thải lượng ô nhiễm của từng nguồn thải lưu vực sông Công từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu 53 3.4.1.1. Ước tính thải lượng từ hoạt động chăn nuôi năm 2010 53 Nguồn: Tính toán trong luận văn 53 3.4.1.2. Thải lượng từ sinh hoạt của con người năm 2010 53 3.4.1.3. Thải lượng do nước mưa chảy tràn khu vực đô thị năm 2010 54 3.4.1.4. Tính toán thải lượng do hoạt động nông nghiệp năm 2010 55 3.4.1.5. Thải lượng phát thải từ vùng rừng 55 3.4.1.6. Thải lượng ô nhiễm của ngành y tế 55 3.4.1.7. Thải lượng từ hoạt động sản xuất công nghiệp 56 3.4.2. Tính tổng thải lượng ô nhiễm đổ vào lưu vực sông Công đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu 57 3.5. Đề xuất giải pháp bảo vệ chất lượng nước sông Công 58 3.5.1. Giải pháp quy hoạch 58 3.5.2. Giải pháp quản lý 60 3.5.3. Giáo dục cộng đồng 61 3.5.4. Giải pháp kỹ thuật 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 3 BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BC Bristish Columbia BVMT Bảo vệ môi trường BVTV Bảo vệ thực vật CLN Chất lượng nước CCME Canada Council of Ministry of the Environment CSL Trung tâm St Laurent EFA Explorerly Factor Analysis HĐND Hội đồng nhân dân LVS Lưu vực sông MCP Mức cho phép PTN Phòng Thí nghiệm QCVN Quy chuẩn Việt Nam SMEWW Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater TCMT Tổng cục môi trường TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Tp.HCM Thành phố Hồ Chí Minh UBND Ủy ban nhân dân UWQI Universal Water Quality Index VESDEC Viện khoa học môi trường và phát triển WQI Water Quality Index WQIA Water Quality Index weighted Arithmetic QCVN 6TS Chỉ số chất lượng nước bao gồm 6 thông số 4 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Mô hình tháp dữ liệu thể hiện mối quan hệ giữa các mức độ sử dụng dữ liệu từ chi tiết đến tổng hợp 17 Hình 1.2. Sơ đồ các giai đoạn xây dựng chỉ số chất lượng nước 19 Hình 2.1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu 26 Hình 3.1. Diễn biến TSS trung bình trên sông Công giai đoạn 2005 - 2011 36 Hình 3.2. Diễn biến BOD 5 trung bình trên sông Công giai đoạn 2005-2011 37 Hình 3.3. Diễn biến COD trung bình trên sông Công giai đoạn 2005-2011 37 Hình 3.4. Diễn biến NH 4 + trung bình trên sông Công giai đoạn 2005- 2011 38 Hình 3.5. Diễn biến NO 2 - trung bình trên sông Công giai đoạn 2005-2011 39 Hình 3.6. Diễn biến Coliform trung bình trên sông Công giai đoạn 2005-2011 40 Hình 3.7. Biểu đồ giá trị BOD 5 trên phụ lưu sông Công năm 2011 40 Hình 3.8. Biểu đồ giá trị COD trên phụ lưu sông Công năm 2011 41 Hình 3.9. Biểu đồ TSS trên phụ lưu sông Công năm 2011 41 Hình 3.10. Biểu đồ coliform trên phụ lưu sông Công năm 2011 42 Hình 3.11. Biểu đồ BOD 5 , COD, TSS trung bình trên suối La Cấm giai đoạn 2005-2011 44 Hình 3.12. Biểu đồ WQI của sông Công khu vực nghiên cứu 45 Hình 3.13. Biểu đồ WQI của phụ lưu sông Công vào mùa khô và mùa mưa 46 Hình 3.14. Tỉ lệ thông số so với QCVN08:2008/BTNMT 47 Hình 3.15. Tỉ lệ WQI thuộc các mức phân loại chất lượng nước 47 Hình 3.16. Chỉ số WQI trung bình các năm của sông Công khu vực nghiên cứu 48 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.2. Độ ẩm trung bình các tháng trong năm tại Thái Nguyên (2010) 10 Bảng 1.3. Tổng lượng mưa các tháng trong năm (mm) 11 Bảng 1.4. Tình hình phát triển dân số khu vực nghiên cứu 12 Bảng 1.5. Tình hình chăn nuôi của các x năm 2010 13 Bảng 1.6. Hiện trạng lâm nghiệp năm 2010 14 Bảng 1.7. Hiện trạng sử dụng đất tại các xã, huyện khu vực nghiên cứu năm 2010 16 Bảng 1.8. Các công thức tập hợp tính WQI 20 Bảng 1.9. Tính toán WQI cuối cùng [39, 40] 21 Bảng 2.1. Thông số và phương pháp phân tích 27 Bảng 2.2. Bảng quy định các giá trị q i , BP i 28 Bảng 2.3. Bảng quy định các giá trị BP i và qi đối với DO % bão hòa 29 Bảng 2.4. Bảng quy định các giá trị BP i và q i đối với thông số pH 29 Bảng 2.5. Phân loại chất lượng nước mô hình WQI – TCMT 30 Bảng 2.6. Hệ số lưu lượng dòng chảy 32 Bảng 2.7. Chỉ số đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải 32 Bảng 2.8. Đánh giá sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của DO 33 Bảng 2.9. Hệ số chảy tràn đối với một số nguồn ô nhiễm điển hình 34 Bảng 3.1. Kết quả WQI của sông Công khu vực nghiên cứu mùa khô và mùa mưa 44 Bảng 3.2. Kết quả WQI của phụ lưu sông Công mùa khô và mùa mưa 45 Bảng 3.3. Tính toán WQI của sông Công khu vực nghiên cứu trung bình qua các năm 48 Bảng 3.4. DO, BOD 5 , NH 4 + -N dọc sông Công mùa mưa tháng 10/2011 51 Bảng 3.5. Bảng tính toán sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của sông Công 52 Bảng 3.6. Tổng hợp sức chịu tải và khả năng tiếp nhận nước thải của nước sông Công trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 52 Bảng 3.7. Hệ số phát thải ô nhiễm của động vật nuôi khu vực nghiên cứu 53 Bảng 3.8. Ước tính thải lượng từ hoạt động chăn nuôi khu vực nghiên cứu 53 Bảng 3.9. Thải lượng từ hoạt động sinh hoạt đổ ra sông Công năm 2010 54 6 Bảng 3.10. Thải lượng từ các đô thị trong khu vực nghiên cứu năm 2010 54 Bảng 3.11. Thải lượng từ hoạt động nông nghiệp năm 2010 55 Bảng 3.12. Thải lượng từ vùng rừng năm 2010 55 Bảng 3.13. Ước tính số lượng giường bệnh tại khu vực nghiên cứu 56 Bảng 3.14. Tổng thải lượng từ hoạt động y tế năm 2010 56 Bảng 3.15. Lưu lượng nước thải của một số cở sở công nghiệp trên địa bàn nghiên cứu 56 Bảng 3.16. Hệ số chảy tràn đối với một số nguồn ô nhiễm điển hình 58 Bảng 3.17. Giá trị tổng thải lượng ô nhiễm năm 2010 58 7 MỞ ĐẦU Nước là một yếu tố sinh thái không thể thiếu đối với sự sống và là nguồn tự nhiên có khả năng tái tạo vô cùng quý giá đối với con người. Nước được dùng trong các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và tạo cảnh quan môi trường. Hầu hết các hoạt động trên đều cần nước ngọt. Theo J.A. Jonnes, 97,41% thể tích nước Trái Đất nằm trong biển và đại dương, 1,98% trong băng tuyết hai cực, núi cao, còn lại 0,61% nằm rải rác trong không khí và các thuỷ vực mặt, ngầm ở lục địa [11]. Hệ thống sông suối của Việt Nam khá phát triển, nhưng phân bố không đều. Mật độ trung bình 0,6 km/km, lớn nhất 2 - 4 km/km ở châu thổ sông Hồng - Thái Bình và Cửu Long, do nhu cầu tiêu thoát nước lớn trong khi địa hình bằng phẳng, biên độ triều lớn và khả năng can thiệp của con người cao [5]. Mật độ sông suối lớn tạo ra những thuận lợi cho đối tượng trực tiếp dùng nước, tạo điều kiện phát triển giao thông thủy. Cùng với sự phát triển đất nước theo hướng CNH – HĐH, quá trình đô thị hoá diễn ra mạnh mẽ, môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng đang bị tác động rất lớn. Chất lượng nước các con sông đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, đồng thời khả năng tiếp nhận chất thải của chúng cũng bị mất dần như sông Nhuệ, Tô Lịch, sông Đồng Nai, sông Sài Gòn,…vùng thượng lưu cũng như hạ lưu các con sông đ chịu tác động mạnh mẽ từ các hoạt động sinh hoạt, y tế, hoạt động sản xuất nông, lâm nghiệp và công nghiệp… từ các tỉnh trong lưu vực sông [2]. Sông Công là một chi lưu của sông Cầu. Sông Công bắt nguồn từ vùng Ba Lá, huyện Định Hóa, chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam. Môi trường nước sông Công đang có biểu hiện bị ô nhiễm do nguồn thải từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp, sản xuất công nghiệp, dịch vụ chủ yếu qua khu vực thị x sông Công. Với vai trò trong việc phát triển kinh tế-x hội của tỉnh Thái Nguyên, việc bảo vệ tổng thể môi trường nước sông Công là hết sức cần thiết. Trước những yêu cầu về việc bảo vệ môi trường nước sông Công, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước sông Công đoạn từ hạ 8 lưu Hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu và đề xuất giải pháp bảo vệ”, với mục tiêu sau: Đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng nước Sông Công. Đánh giá khả năng chịu tải của dòng sông. Đánh giá các sức ép của phát triển kinh tế - xã hội, của các hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nông, lâm ngư nghiệp lên môi trường nước Sông Công; trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường nước vùng Sông Công. [...]... của sông Công đoạn từ hạ lưu Hồ Núi Cốc tới điểm hợp lưu với sông Cầu - Đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt dựa vào QCVN 08:2008/BTNMT - Đánh giá chất lượng nước mặt dựa vào chỉ số chất lượng nước WQI - Đánh giá khả năng chịu tải của dòng sông - Nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm và cải thiện chất lượng môi trường nước mặt tại sông Công đoạn từ hạ lưu Hồ Núi Cốc tới điểm. .. tích lưu vực sông Công là 951km2, tính đến đập Núi Cốc là 536km2 Nước mặt trên sông Công có diễn biến ngày càng phức tạp hơn nên tác giả đã chọn đối tượng nghiên cứu là nước mặt sông Công khu vực từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu với sông Cầu 2.2 Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu đề ra, khoá luận đã thực hiện các nội dung sau: - Nghiên cứu, đánh giá diễn biến chất lượng môi trường nước. .. Thải lượng ô nhiễm - Qpt: Thải lượng ô nhiễm tại nguồn - R: Hệ số chảy tràn [3] 23 CHƢƠNG 2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu Sông Công là phụ lưu lớn nhất trong số 26 phụ lưu ra nhập sông Cầu chạy dọc theo chân núi Tam Đảo dòng sông bị ngăn lại ở huyện Đại Từ tạo thành hồ núi Cốc Sông Công có chiều dài từ nguồn đến đập Núi Cốc là 54km và đến cửa ra nơi nhập lưu với sông Cầu. .. văn Sông Công là một phụ lưu cấp I của sông Cầu, toàn bộ chiều dài của sông Công đều nằm trọn trên địa phận tỉnh Thái Nguyên Sông Công có diện tích lưu vực khá lớn 951km2 Sông Công chảy theo hướng Tây Bắc Đông nam và nhập vào sông Cầu tại Hương Ninh, Hợp Thịnh, Bắc Giang Lưu vực sông Công có độ cao trung bình 224m, độ dốc 27,3% Tổng lượng nước sông Công trung bình năm vào khoảng 0,794.106 m3, lưu lượng. .. sông Công 1.2.1 Điều kiện tự nhiên - Vị trí địa lý Sông Công bắt nguồn từ vùng núi Ba Lá, huyện Định Hóa (106036’00’’, 21052’00’’), ở độ cao 275m, đây là phụ lưu lớn nhất trong số 26 phụ lưu ra nhập sông Cầu (không kể sông Thương), chạy dọc theo chân núi Tam Đảo dòng sông bị ngăn lại ở huyện Đại Từ tạo thành hồ núi Cốc Sông Công có chiều dài từ nguồn đến đập Núi Cốc là 54km và đến cửa ra nơi nhập lưu. .. trường nước của sông Công, các phụ lưu và các nguồn nước thải đổ vào sông Công Trên cơ sở kế thừa, sử dụng các số liệu quan trắc đã có từ quá trình thực hiện mạng lưới quan trắc của tỉnh phê duyệt năm 2004, phê duyệt điều chỉnh năm 2008 và năm 2011, các điểm quan trắc phân tích được lựa chọn bổ sung nhằm đánh giá chi tiết tổng thể chất lượng môi trường lưu vực sông Công đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm. .. khu công nghiệp và các cán bộ quản lý môi trường tại địa phương nhằm xác định rõ hiện trạng và các tác động môi trường 2.3.3 Phƣơng pháp thu mẫu và phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm 24 2.3.3.1 Thời gian, tần suất và vị trí lấy mẫu Để đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng nước sông Công, cần có các số liệu chi tiết về chất lượng môi trường nước theo thời gian tại lưu vực sông Công: chất lượng. .. Lefebvre, 1985 Nguồn: Trích dẫn bởi Phạm Thị Minh Hạnh trong luận án tiến sĩ “Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluation in Vietnam”, [40] 21 1.4 Ƣớc tính thải lƣợng ô nhiễm Các nguồn ô nhiễm tác động lên chất lượng nước lưu vực sông Công đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu được chia làm 2 dạng: Nguồn điểm và nguồn diện Nguồn điểm gồm các nhà máy, khu mỏ, trang... điểm hợp lưu với sông Cầu học viên đã tiến hành lấy mẫu vào mùa mưa vào tháng 10/2011 và mùa khô vào tháng 2/2012 Vị trí lấy mẫu: - NM-1: Đập Hồ Núi Cốc - NM-2: Trạm bơm nước của nhà máy nước sông Công - NM-6: Cầu Bến Đẫm, Đắc Sơn, Phổ Yên - NM-7: Cầu Đa Phúc - NM-3: Sau điểm xả suối tiếp nhận nước rác Đá Mài 100m - NM-4: Sau điểm xả suối tiếp nhận nước thải của thị xã sông Công 200m - NM-5: Sau điểm. .. Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ NSF (National Sanitation Foundation - Water Quality Index) Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và đề xuất và áp dụng về bộ chỉ số chất lượng nước như các WQI-2 và WQI-4 được sử dụng để đánh giá số liệu chất lượng nước trên sông Sài Gòn tại Phú Cường, Bình Phước và Phú An trong thời gian từ 2003 đến 2007 [24] Từ những năm 70 đến nay, trên thế giới đã có hàng trăm công trình nghiên . lưu vực sông Công đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu 57 3.5. Đề xuất giải pháp bảo vệ chất lượng nước sông Công 58 3.5.1. Giải pháp quy hoạch 58 3.5.2. Giải pháp quản lý. lưu Hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu và đề xuất giải pháp bảo vệ , với mục tiêu sau: Đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng nước Sông Công. Đánh giá khả năng chịu tải của dòng sông. . TỰ NHIÊN Phạm Thị Thanh Thúy NGHIÊN CƢ ́ U HIỆN TRẠNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC SÔNG CÔNG ĐOẠN TỪ HẠ LƢU HỒ NÚI CỐC ĐẾN ĐIỂM HỢP LƢU SÔNG CẦU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ LUÂ ̣ N