Trên cơ sở đặc thù phát triển kinh tế - xã hội huyện Cần Giờ, tải lượng ô nhiễm được tính toán cho 04 nguồn thải chính: (i) sinh hoạt-dịch vụ-tiểu thủ công nghiệp, (ii) chăn nuôi, (iii) nuôi trồng thủy sản và (iv) nước mưa chảy tràn đến năm 2025 – phục vụ tính toán, đánh giá chất lượng nước mặt.
Trang 1Tính toán tải lượng ô nhiễm phát sinh
từ các nguồn thải chính trên địa bàn huyện Cần Giờ đến năm 2025
Calculating pollution loads from major sources in Can Gio District up to year 2025
Nguyễn Văn Bằng, Viện Khí tượng Thuỷ văn Hải văn và Môi trường
Nguyen Van Bang, Institute of Hydrology Meteorology Oceanology and Environment
TS Lê Ngọc Tuấn, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG TP.HCM
Le Ngoc Tuan, Ph.D., University of Natural Sciences – National University, Ho Chi Minh City
Tóm tắt
Trên cơ sở đặc thù phát triển kinh tế - xã hội huyện Cần Giờ, tải lượng ô nhiễm được tính toán cho 04 nguồn thải chính: (i) sinh hoạt-dịch vụ-tiểu thủ công nghiệp, (ii) chăn nuôi, (iii) nuôi trồng thủy sản và (iv) nước mưa chảy tràn đến năm 2025 – phục vụ tính toán, đánh giá chất lượng nước mặt Kết quả cho thấy tổng tải lượng ô nhiễm tăng qua các năm sắp đến Các nguồn thải nhân tạo phát sinh phần lớn tải lượng ô nhiễm trên địa bàn (84 - 95%), đòi hỏi những biện pháp kiểm soát, quản lý phù hợp nhằm duy trì chất lượng nguồn nước, bảo vệ môi trường cũng như đảm bảo mục tiêu phát triển bền vững của địa phương
Từ khóa: nguồn thải, chất lượng nước mặt, tải lượng ô nhiễm
Abstract
On the basis of socio-economic development conditions in Can Gio district, pollution loads were calculated for 04 major sources: (i) human activities - services - handicraft, (ii) livestock, (iii) aquaculture, and (iv) rainwater runoff till 2025 - aiming at calculation and assessment of surface water quality Results showed that the total pollution load increases in the future Most of pollution loads in the locality (84-95%) are resulted from artificial sources of waste, requiring appropriate management solutions in order to maintain water quality, protect the environment, and ensure sustainable development goals
Keywords: emission source, surface water quality, pollution load
1 Giới thiệu
Tài nguyên nước là thành phần chủ
yếu của môi trường sống, là yếu tố đặc biệt
quan trọng bảo đảm thực hiện thành công
các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát
triển KTXH, bảo đảm quốc phòng, an ninh
quốc gia [1] Việt Nam có tổng lượng nước
bình quân đầu người khoảng 9,560
m3/người.năm, thấp hơn chuẩn 10,000
m3/người.năm của quốc gia có tài nguyên
nước ở mức trung bình theo quan điểm của Hiệp hội Nước quốc tế [2] Do vậy, bảo vệ tài nguyên nước (cả trữ lượng lẫn chất lượng) là cần thiết và vô cùng quan trọng Cần Giờ là huyện duy nhất của Thành phố Hồ Chí Minh giáp biển, có hệ thống sông rạch chằng chịt (hơn 30% diện tích tự nhiên toàn huyện), lượng nước mặt dồi dào Tuy nhiên, với sự tăng trưởng mạnh
mẽ KTXH, đặc biệt là sự phát triển của các
Trang 2ngành thủy sản, dịch vụ… các tác động
tiêu cực đến chất lượng nước mặt tại địa
phương ngày càng trở nên rõ nét, theo đó,
ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động sản xuất,
sinh hoạt của cộng đồng dân cư, đòi hỏi
những chính sách, biện pháp quản lý phù
hợp, dài hạn và hệ thống
Bằng phương pháp đánh giá nhanh,
nghiên cứu nhằm mục tiêu tính toán tải
lượng ô nhiễm phát sinh từ các nguồn thải
chính trên địa bàn huyện Cần Giờ năm
2014 và dự báo đến các năm 2020, 2025
(sinh hoạt - dịch vụ - tiểu thủ công nghiệp
(SH-DV-TTCN); chăn nuôi; nuôi trồng
thủy sản (NTTS) và nước mưa chảy tràn)
nhằm cung cấp thông tin về thực trạng ô
nhiễm - cơ sở quan trọng cho tính toán chất
lượng nước, mức độ nhạy cảm và khả năng
tổn thương của lĩnh vực nước sạch và vệ
sinh môi trường tại địa phương trong bối
cảnh biến đổi khí hậu (BĐKH)
2 Phương pháp nghiên cứu
2.1 Phạm vi nghiên cứu: tải lượng ô
nhiễm trên địa bàn huyện Cần Giờ năm
2014, 2020, 2025 được tính toán thông qua
các thông số: BOD, COD, TSS, Tổng N,
Tổng P phát sinh từ 02 nguồn thải chính: (1) Nguồn diện: nước mưa chảy tràn và (2) Nguồn điểm: SH - DV - TTCN, chăn nuôi
và NTTS
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp thu thập và xử lý
số liệu
Tài liệu, số liệu phục vụ tính toán gồm tiêu chuẩn xả thải, nồng độ chất ô nhiễm,
số liệu hiện trạng và quy hoạch dân số, công nghiệp, chăn nuôi, NTTS… được thu thập từ các nguồn có độ tin cậy cao như:
Bộ Tài nguyên và môi trường, Viện quy hoạch xây dựng, Viện Khí tượng Thủy văn Hải văn và Môi trường, Phòng ban hữu
quan tại địa phương…
2.2.2 Phương pháp Hệ thống thông tin địa lý - GIS
Áp dụng để xây dựng bản đồ nhằm trực quan hóa mức độ xả thải tại mỗi xã/thị trấn Phần mềm Mapinfo 11.0 được
sử dụng
2.2.3 Phương pháp tính toán tải lượng
ô nhiễm
Công thức tính toán tải lượng ô nhiễm được trình bày ở Bảng 1
Bảng 1: Công thức tính toán tải lượng ô nhiễm phát sinh từ một số nguồn thải
SH-DV-TTCN
Li = Ci .Qthải.10-6 L i: Tải lượng của thông số i được xét (kg/ngày đêm)
C i: Nồng độ trung bình của thông số i được xét
(mg/lít)
Q thải: Lưu lượng nước thải (lít/ngày đêm)
10 -6: Hệ số chuyển đổi đơn vị từ mg sang kg
Chăn nuôi LiChN = Σ(Nj x eijthảiTB)
[3]
LiChN: Tải lượng chất ô nhiễm tính cho thông số i trong chăn nuôi (kg/năm)
N: Số lượng vật nuôi của loài j tại địa phương (con)
eijthảiTB: Hệ số phát thải ô nhiễm thông số i đối với loài j (kg/con.năm)
Trang 3Nguồn thải Công thức Mô tả
NTTS LiTS = Q x CiTS10-6 [4] LiTS: Tải lượng chất ô nhiễm tính cho thông số i
trong thủy sản (kg/năm) Q: Lưu lượng nước thải NTTS, được tính toán dựa trên tổng thể tích ao nuôi và số vụ nuôi trong năm (giả định lượng nước thay trong quá trình nuôi là không đáng kể) (L/năm)
CiTS: Nồng độ của thông số i (mg/L)
10-6: Hệ số chuyển đổi đơn vị từ mg sang kg
Nước mưa
chảy tràn
L iCT =C iCT *Q*10 -6
Q = c*i*A
LiCT: Tải lượng ô nhiễm tính cho thông số i trong
nước mưa chảy tràn (kg/ngày)
CiCT: nồng độ trung bình của thông số chỉ thị i
(mg/lít)
10-6: Hệ số chuyển đổi đơn vị từ mg sang kg
Q: Lưu lượng nước mưa chảy tràn (ft 3
/s)
c: Hệ số chảy tràn theo phương pháp Rational
A: Diện tích chảy tràn (arce) (1arce = 4,046.86 m2)
i: Lượng mưa trung bình (in/h)
Các kịch bản phát thải
Tải lượng ô nhiễm phát sinh từ từng
nguồn thải đến năm 2020, 2025 được tính
toán dựa trên các số liệu quy hoạch phát
triển/tốc độ phát triển của các ngành/lĩnh
vực… Nồng độ nước thải trung bình năm
2020-2025 của hầu hết các nguồn thải tạm
thời giả định không thay đổi so với hiện tại
bởi các lý do chính như sau: (i) Hạn chế về
số liệu thu thập được tại địa phương, theo
đó là hạn chế phương pháp tính toán; (ii)
Phác họa tình huống ô nhiễm tối đa- mang
tính cảnh báo trong trường hợp công tác
quản lý môi trường tại địa phương không
được quan tâm đúng mức
Tuy vậy, để cung cấp những dẫn liệu
về tầm quan trọng của việc xử lý nước thải
nói riêng và quản lý nguồn thải nói chung
tại địa phương, kịch bản phát thải được xây
dựng riêng cho nguồn thải SH-DV-TTCN
như sau:
- Kịch bản 1 – Kịch bản phát thải
cao: giữ nguyên hiện trạng xử lý nước thải
- Kịch bản 2 – Kịch bản phát thải
trung bình: hướng đến mục tiêu phát triển bền vững của địa phương, theo đó, nồng độ
ô nhiễm được xử lý đạt loại B QCVN 14:2008/BTNMT
- Kịch bản 3 – Kịch bản phát thải
thấp: nhằm “lý tưởng hóa” chất lượng môi trường trong giai đoạn 2020 – 2025, tạo động lực tăng cường công tác quản lý môi trường tại địa phương; theo đó, nồng độ ô nhiễm được xử lý đạt loại A QCVN 14:2008/BTNMT
3 Kết quả và thảo luận
3.1 Tải lượng ô nhiễm từ SH-DV-TTCN
Trên cơ sở số liệu dân số, tiêu chuẩn nước thải phân theo thành thị - nông thôn đến năm 2025 [5] và nồng độ các thông số BOD, COD, TSS, TN, TP trong nước thải
Trang 4[6], tải lượng ô nhiễm từ SH-DV-TTCN
được tính toán và trình bày tại Hình 2
Theo đó, tải lượng ô nhiễm SH-DV-TTCN
gia tăng theo sự gia tăng dân số Với kịch
bản 1, tải lượng ô nhiễm do
SH-DV-TTCN (5 thông số tính toán) năm 2020 và
2025 tăng lần lượt 1,64 lần và 5,99 lần so
với năm 2014 (3,107 tấn) Sự gia tăng mức
độ phát thải sẽ tác động rất lớn đến chất
lượng nguồn nước nói riêng, chất lượng
môi trường nói chung, ảnh hưởng đáng kể
đến hoạt động sản xuất và sinh hoạt của
cộng đồng
Ngoài ra, tải lượng ô nhiễm
SH-DV-TTCN giảm rõ nét theo các kịch bản phát
thải (KB1 > KB2 > KB3): tổng lượng phát
thải giảm còn khoảng 32,2% (Kịch bản 2) và 16,5% (Kịch bản 3) so với kịch bản phát thải
hiện tại (Kịch bản 1) (Hình 3) Theo đó, có
thể thấy vai trò quan trọng của công tác kiểm soát nguồn thải (cụ thể là nồng độ nước thải) trong việc cải thiện chất lượng môi trường nói riêng và phục vụ mục tiêu phát triển bền
vững của địa phương nói chung
Hình 2: Tải lượng ô nhiễm từ SH-DV-TTCN tại huyện Cần Giờ qua các năm 2014,
2020 và 2025 (Kịch bản 1)
Hình 3: Tải lượng ô nhiễm SH-DV-TTCN tại huyện Cần Giờ theo các kịch bản phát
thải: (a) năm 2020, (b) năm 2025
Trang 5
Về phân bố theo không gian, kết quả
tính toán hiện trạng cho thấy, xã Bình
Khánh có tổng tải lượng ô nhiễm do
SH-DV-TTCN nhiều nhất (893 tấn - chiếm
28,7%), tiếp theo là Thị trấn Cần Thạnh
(19,3%), xã Long Hòa (18%) và xã An
Thới Đông (15,4%) Đây cũng là các địa
phương có tải lượng ô nhiễm cao trên địa
bàn đến năm 2025 (Hình 4) với tỉ lệ lần
lượt là 28,7%, 21,0%, 29,7% và 13.6% (kịch bản 1) Theo phương án Điều chỉnh quy hoạch chung huyện Cần Giờ [5], dân
số tại các xã/thị trấn đến năm 2025 tăng không đồng đều – tập trung chủ yếu ở Bình Khánh với 84.000 người (chiếm 28%) và Long Hòa với 82.000 người (chiếm 27,3%)
(c)
Hình 4: Tải lượng ô nhiễm từ SH-DV-TTCN huyện Cần Giờ phân theo xã/thị trấn:
(a) năm 2014, (b) năm 2020 – KB 1, (c) năm 2025 – KB 1
3.2 Tải lượng ô nhiễm từ chăn nuôi
Dựa trên số liệu hiện trạng và quy
hoạch số lượng vật nuôi [8, 9], hệ số phát
thải [3,6], tải lượng ô nhiễm từ chăn nuôi
năm 2020 tính được là 2,109 tấn, gấp 2,37
lần so với năm 2014 – cho thấy nguy cơ làm suy giảm chất lượng nguồn nước nếu không có những biện pháp quản lý phù hợp
(Hình 5) Theo quyết định
3178/QĐ-UBND về việc phê duyệt kế hoạch phát
Trang 6triển chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa
bàn TP.HCM đến năm 2020 và định hướng
đến năm 2025, tổng đàn gia súc trên địa
bàn huyện Cần Giờ năm 2020, 2025 hầu
như không đổi Theo đó, tổng tải lượng ô nhiễm phát sinh từ hoạt động chăn nuôi không thay đổi trong các năm 2020 và
2025
Hình 5: Tổng tải lượng ô nhiễm do chăn nuôi tại huyện Cần Giờ đến năm 2025
Năm 2014, tổng tải lượng ô nhiễm từ
hoạt động chăn nuôi toàn huyện là 887
tấn, trong đó tập trung chủ yếu ở Long
Hòa (26,7%), tiếp đến là An Thới Đông
(20,8%), Cần Thạnh (19,7%), Bình Khánh
(15,4%) Theo định hướng phát triển
ngành chăn nuôi toàn huyện đến năm
2020, 2025 [9], kết quả tính toán tải lượng
ô nhiễm tập trung cao nhất ở Long Hòa,
Cần Thạnh, Bình Khánh, An Thới Đông với tỷ lệ lần lượt: 28,9%, 24,9%, 20,7%, 12,4%
Với đặc trưng của nguồn thải chắc nuôi, TSS luôn là thông số ô nhiễm cao nhất, chiếm 48,4% - năm 2014 và 45,2% - năm 2020, 2025 trong tổng tải lượng ô nhiễm từ hoạt động chăn nuôi Tiếp sau đó
là COD và BOD (Hình 6)
Hình 6: Tải lượng ô nhiễm chăn nuôi theo từng thông số trên địa bàn huyện Cần Giờ
(a) năm 2014, (b) năm 2020
Trang 73.3 Tải lượng ô nhiễm từ NTTS
Trên địa bàn huyện Cần Giờ, NTTS
được chia làm hai hình thức chính: nuôi
tôm (tập trung ở vùng nội địa) và các loài
nhuyễn thể (nghêu, sò, ốc…) (tập trung ở
bãi bồi ven biển) Hình thức nuôi tôm gây
nhiều áp lực đến chất lượng nước mặt – do
đó, nghiên cứu tiếp cận tính toán tải lượng
ô nhiễm phát sinh từ hoạt động nuôi tôm
trên địa bàn huyện Cần Giờ Số liệu thu
thập phục vụ tính toán tải lượng ô nhiễm từ
NTTS bao gồm: diện tích nuôi tôm huyện
Cần Giờ năm 2014 với 04 hình thức - công
nghiệp, bán công nghiệp, ruộng, sinh thái,
số vụ trong một năm và kích thước ao nuôi [10, 11], nồng độ trung bình các chất trong nước thải nuôi tôm [10] Do hạn chế về số liệu diện tích ao nuôi đến năm 2025, nghiên cứu giả định mức tăng tải lượng ô nhiễm tương đương với tốc độ tăng trường ngành thủy sản toàn huyện giai đoạn 2016 – 2020, 11% [12]
Tải lượng ô nhiễm do hoạt động NTTS (5 thông số tính toán) năm 2020 và 2025 tăng lần lượt 1,24 lần và 2,13 lần so với
năm 2014 (22,915 tấn) (Hình 7)
Hình 7: Tải lượng ô nhiễm NTTS huyện Cần Giờ đến năm 2025
Tổng tải lượng ô nhiễm từ hoạt động
NTTS tại Cần Giờ năm 2014 là 22,915 tấn,
trong đó An Thới Đông, Bình Khánh và Lý
Nhơn có tải lượng cao nhất - tương ứng
31%, 30% và 23% (Hình 8-a) Tỷ lệ phát
thải này cũng duy trì trong giai đoạn
2020-2025 (Hình 8b, c)
Trong nguồn thải từ NTTS, TSS là thông số đóng góp cao nhất vào tổng tải lượng ô nhiếm, chiếm khoảng 85% tổng tải lượng ô nhiễm các năm
Trang 8
(c)
Hình 8: Tải lượng ô nhiễm do NTTS phân theo xã/thị trấn trên địa bàn huyện Cần Giờ
(a) năm 2014, (b) năm 2020, (c) năm 2025
3.4 Tải lượng ô nhiễm từ nước mưa
chảy tràn
Với 4 nhóm đất chính: đất rừng, đất
trồng trọt, đất trống, đất dân cư với hệ số
mưa chảy tràn theo phương trình Rational
lần lượt 0,15; 0,25; 0,2; 0,53, nghiên cứu
thống kê diện tích đất toàn huyện theo
mỗi loại dựa trên bản đồ Diện tích đất
năm 2020, 2025 được tính toán thông qua
Điều chỉnh quy hoạch chung huyện Cần Giờ – TP.HCM [5], trên cơ sở tỉ lệ mỗi loại đất theo hiện trạng Các thông số có liên quan khác như: nồng độ các thông số
ô nhiễm [3]; tổng lượng mưa tại khu vực huyện Cần Giờ hiện trạng là 1043mm, tăng lên 1,81% và 2,15% lần lượt các năm 2020, 2025 theo kịch bản BĐKH B2 [13]
Trang 9Hình 9: Tải lượng ô nhiễm từ nước mưa chảy tràn trên địa bàn
huyện Cần Giờ đến năm 2025
Kết quả tính toán cho thấy tải lượng ô
nhiễm do nước mưa chảy tràn năm 2014 là
5,195 tấn và gia tăng không đáng kể qua các
năm: tăng 1,67% năm 2020 và 2,15% năm
2025 (Hình 9) Sự gia tăng này có thể được
giải thích bởi sự gia tăng lượng mưa; thay
đổi trong cơ cấu sử dụng đất - theo đó là sự
thay đổi lưu lượng nước mưa chảy tràn
Trong nước mưa chảy tràn, hàm lượng
BOD, COD, TSS chiếm đa số với khoảng
97% tổng tải lượng ô nhiễm qua các năm
3.5 Đánh giá chung
Năm 2014, tổng tải lượng ô nhiễm phát sinh từ các nguồn thải chính trên địa bàn huyện Cần Giờ là 32,106 tấn, trong đó
An Thới Đông, Bình Khánh, Lý Nhơn có mức phát thải cao nhất với tỉ lệ lần lượt là 26,5%; 25,9%, 21,5% - đây cũng là các xã
có mức phát thải cao vào năm 2020, 2025 (tỷ lệ lần lượt trong năm 2025 là 26,4%;
28,3% và 19,2%) (Hình 10) TSS là thông
số ô nhiễm cao nhất, chiếm 69,8% tổng tải lượng ô nhiễm toàn huyện và phát sinh chủ
yếu từ hoạt động NTTS (Hình 11-13)
Hình 10: Tải lượng ô nhiễm theo đơn vị hành chính huyện Cần Giờ đến năm 2025
Trang 10(a) Tải lượng theo nguồn ô nhiễm (b) Tải lượng theo thông số ô nhiễm
Hình 11: Tải lượng ô nhiễm phát sinh từ một số nguồn thải chính trên địa bàn huyện
Cần Giờ năm 2014
(a) Tải lượng theo nguồn ô nhiễm (b) Tải lượng theo thông số ô nhiễm
Hình 12: Tải lượng ô nhiễm phát sinh từ một số nguồn thải chính trên địa bàn huyện
Cần Giờ năm 2020