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 CƢ́U 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 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thị Thanh Thúy NGHIÊN CƢ́U 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 ngành : Khoa học môi trường Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội - 2012 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHỤ LỤC BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Hiện trạng môi trường nước mặt Việt Nam 1.2 Tổng quan 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 số chất lượng nước (WQI) 17 1.3.1 Tổng quan số môi trường 17 1.3.2 Lịch sử phát triển phương pháp số CLN 18 1.4 Thải lượng chất ô nhiễm 22 CHƢƠNG 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, vấn thực địa 24 2.3.3 Phương pháp thu mẫu phân tích mẫu phịng thí nghiệm 24 2.3.3.1 Thời gian, tần suất 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 tốn WQI 28 2.3.5.1 Tính tốn WQI thơng số 28 2.3.5.2 Tính giá trị WQI thông số DO (WQIDO) 28 2.3.5.3 Tính giá trị WQI thơng số pH 29 2.3.6 Đánh giá sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải sơng Cơng 31 2.3.7 Ước tính thải lượng ô nhiễm 33 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Đánh giá trạng chất lượng nước sông Công phụ lưu sông Công 35 3.1.1 Đánh giá trạng chất lượng nước sông Công giai đoạn 2005-2011 35 3.1.2 Hiện trạng chất lượng nước phụ lưu sơng Cơng 40 3.2 Tính tốn WQI cho sơng Cơng đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu 44 3.3 Đánh giá sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải sông Công 48 3.4 Tính tốn thải lượng nhiễm thải lưu vực sông Công 53 3.4.1 Tính tốn thải lượng nhiễm 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 ni năm 2010 53 Nguồn: Tính toán luận văn 53 3.4.1.2 Thải lượng từ sinh hoạt người năm 2010 53 3.4.1.3 Thải lượng nước mưa chảy tràn khu vực đô thị năm 2010 54 3.4.1.4 Tính tốn thải lượng 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 ngành y tế 55 3.4.1.7 Thải lượng từ hoạt động sản xuất cơng 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 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 Phịng 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 phát triển WQI Water Quality Index WQIA Water Quality Index weighted Arithmetic QCVN 6TS Chỉ số chất lượng nước bao gồm thông số DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mơ hình tháp liệu thể mối quan hệ mức độ sử dụng liệu từ chi tiết đến tổng hợp 17 Hình 1.2 Sơ đồ giai đoạn xây dựng số chất lượng nước 19 Hình 2.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu 26 Hình 3.1 Diễn biến TSS trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005 - 2011 36 Hình 3.2 Diễn biến BOD5 trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 37 Hình 3.3 Diễn biến COD trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 37 Hình 3.4 Diễn biến NH4+ trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005- 2011 38 Hình 3.5 Diễn biến NO2- trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 39 Hình 3.6 Diễn biến Coliform trung bình sơng Cơng giai đoạn 2005-2011 40 Hình 3.7 Biểu đồ giá trị BOD5 phụ lưu sông Công năm 2011 40 Hình 3.8 Biểu đồ giá trị COD phụ lưu sông Công năm 2011 41 Hình 3.9 Biểu đồ TSS phụ lưu sơng Cơng năm 2011 41 Hình 3.10 Biểu đồ coliform phụ lưu sông Công năm 2011 42 Hình 3.11 Biểu đồ BOD5, COD, TSS trung bình suối La Cấm giai đoạn 2005-2011 44 Hình 3.12 Biểu đồ WQI sơng Cơng khu vực nghiên cứu 45 Hình 3.13 Biểu đồ WQI phụ lưu sông Công vào mùa khơ mùa mưa 46 Hình 3.14 Tỉ lệ thông số so với QCVN08:2008/BTNMT 47 Hình 3.15 Tỉ lệ WQI thuộc mức phân loại chất lượng nước 47 Hình 3.16 Chỉ số WQI trung bình năm sông Công khu vực nghiên cứu 48 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.2 Độ ẩm trung bình tháng năm Thái Nguyên (2010) 10 Bảng 1.3 Tổng lượng mưa tháng năm (mm) 11 Bảng 1.4 Tình hình phát triển dân số khu vực nghiên cứu 12 Bảng 1.5 Tình hình chăn nuôi xã năm 2010 13 Bảng 1.6 Hiện trạng lâm nghiệp năm 2010 14 Bảng 1.7 Hiện trạng sử dụng đất xã, huyện khu vực nghiên cứu năm 2010 16 Bảng 1.8 Các cơng thức tập hợp tính WQI 20 Bảng 1.9 Tính tốn WQI cuối [39, 40] 21 Bảng 2.1 Thông số phương pháp phân tích 27 Bảng 2.2 Bảng quy định giá trị qi, BPi 28 Bảng 2.3 Bảng quy định giá trị BPi qi DO% bão hòa 29 Bảng 2.4 Bảng quy định giá trị BPi qi thông số pH 29 Bảng 2.5 Phân loại chất lượng nước mơ hình WQI – TCMT 30 Bảng 2.6 Hệ số lưu lượng dòng chảy 32 Bảng 2.7 Chỉ số đánh giá sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải 32 Bảng 2.8 Đánh giá sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải DO 33 Bảng 2.9 Hệ số chảy tràn số nguồn nhiễm điển hình 34 Bảng 3.1 Kết WQI sông Công khu vực nghiên cứu mùa khô mùa mưa 44 Bảng 3.2 Kết WQI phụ lưu sông Công mùa khô mùa mưa 45 Bảng 3.3 Tính tốn WQI sơng Cơng khu vực nghiên cứu trung bình qua năm 48 Bảng 3.4 DO, BOD5, NH4+-N dọc sông Công mùa mưa tháng 10/2011 51 Bảng 3.5 Bảng tính tốn sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải sông Công 52 Bảng 3.6 Tổng hợp sức chịu tải khả tiếp nhận nước thải nước sông Công địa bàn tỉnh Thái Nguyên 52 Bảng 3.7 Hệ số phát thải ô nhiễm động vật nuôi khu vực nghiên cứu 53 Bảng 3.8 Ước tính thải lượng từ hoạt động chăn ni khu vực nghiên cứu 53 Bảng 3.9 Thải lượng từ hoạt động sinh hoạt đổ sông Công năm 2010 54 Bảng 3.10 Thải lượng từ đô thị 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 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 số cở sở công nghiệp địa bàn nghiên cứu 56 Bảng 3.16 Hệ số chảy tràn số nguồn nhiễm điển hình 58 Bảng 3.17 Giá trị tổng thải lượng ô nhiễm năm 2010 58 MỞ ĐẦU Nước yếu tố sinh thái thiếu sống nguồn tự nhiên có khả tái tạo vơ q giá người Nước dùng hoạt động nơng nghiệp, cơng nghiệp, dân dụng, giải trí tạo cảnh quan môi trường Hầu hết hoạt động cần nước Theo J.A Jonnes, 97,41% thể tích nước Trái Đất nằm biển đại dương, 1,98% băng tuyết hai cực, núi cao, lại 0,61% nằm rải rác khơng khí thuỷ vực mặt, ngầm lục địa [11] Hệ thống sông suối Việt Nam phát triển, phân bố không Mật độ trung bình 0,6 km/km, lớn - km/km châu thổ sông Hồng - Thái Bình Cửu Long, nhu cầu tiêu nước lớn địa hình phẳng, biên độ triều lớn khả can thiệp người cao [5] Mật độ sông suối lớn tạo thuận lợi cho đối tượng trực tiếp dùng nước, tạo điều kiện phát triển giao thông thủy Cùng với phát triển đất nước theo hướng CNH – HĐH, trình thị hố diễn mạnh mẽ, mơi trường nói chung mơi trường nước nói riêng bị tác động lớn Chất lượng nước sông bị ô nhiễm nghiêm trọng, đồng thời khả tiếp nhận chất thải chúng bị dần sơng Nhuệ, Tơ Lịch, sơng Đồng Nai, sơng Sài Gịn,…vùng thượng lưu hạ lưu sông đã chịu tác động mạnh mẽ từ hoạt động sinh hoạt, y tế, hoạt động sản xuất nông, lâm nghiệp công nghiệp… từ tỉnh lưu vực sông [2] Sông Công chi lưu sông Cầu Sông Công bắt nguồn từ vùng Ba Lá, huyện Định Hóa, chảy theo hướng Tây Bắc-Đơng Nam Mơi trường nước sơng Cơng có biểu bị nhiễm nguồn thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, sản xuất công nghiệp, dịch vụ chủ yếu qua khu vực thị xã sơng Cơng Với vai trị việc phát triển kinh tế-xã hội tỉnh Thái Nguyên, việc bảo vệ tổng thể môi trường nước sông Công cần thiết Trước yêu cầu việc bảo vệ môi trường nước sông Công, thực đề tài “Nghiên cứu trạng chất lượng nước sông Công đoạn từ hạ lưu Hồ Núi Cốc đến điểm hợp lưu sông Cầu đề xuất giải pháp bảo vệ”, với mục tiêu sau: Đánh giá trạng diễn biến chất lượng nước Sông Công Đánh giá khả chịu tải dịng sơng Đánh giá sức ép phát triển kinh tế - xã hội, hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nông, lâm ngư nghiệp lên môi trường nước Sơng Cơng; sở đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường nước vùng Sông Công Dầu mỡ NO3 N mg/l mg/l Coliform MPN/100ml 2005 0.135 0.074 0.219 - 0.219 - 0.155 2006 0.052 0.104 0.039 - 0.0392 - 0.088 2007 0.215 0.13 0.192 - 0.192 - 0.12 2008 0.112 0.147 0.118 0.168 - - 0.105 2009 0.037 0.033 0.033 0.062 - - 0.1 2010 KPH KPH KPH 0.047 - - 0.038 2011 KPH KPH KPH KPH - - KPH 2005 6.320 4.123 10.326 - 10.326 - 8.976 2006 4.962 8.4395 4.293 - 4.293 - 8.172 2007 2.857 2.617 2.433 - 2.433 - 4.278 2008 3.853 6.43 5.448 6.067 7.365 5.55 6.62 2009 1.158 0.798 1.787 1.253 0.797 0.84 0.545 2010 0.948 0.96 1.588 1.795 0.945 1.37 0.913 2011 0.427 0.697 0.903 0.757 1.083 0.897 1.03 2005 185.32 266.667 280 - 280 - 278.333 2006 193.33 572 2846.7 - 2846.7 - 650 2007 898.33 1754.17 3138.3 - 3138.3 - 2968.3 2008 1033.3 3016.67 3666.7 2316.667 2658.3 2217 5316.7 2009 816.7 2616.67 2116.7 3266.667 2216.7 1050 3350 88 DO Cd PO43 P mg/l mg/l mg/l 2010 2083.3 2616.67 1983.3 3216.667 2016.7 4217 3033.3 2011 3466.67 433.3 2733.3 1200 2366.7 800 1233.3 2005 4.97 4.5579 - - 5.99 - 5.0078 2006 17.135 5.352 - - 4.84 - 5.244 2007 5.44 5.0667 - - - 5.0167 2008 6.25 4.9333 5.6333 5.6167 6.1 5.5333 2009 7.5 6.8167 6.85 5.9667 6.55 6.3 6.55 2010 6.48 6.06 6.46 6.14 5.14 6.4 6.14 2011 6.4333 6.7133 6.5 6.3333 5.9333 6.4 6.4667 2005 - - - - - - - 2006 - - - - - - - 2007 - - - - - - - 2008 0.0007 0.0050 0.0008 0.0013 0.0050 0.0065 0.0030 2009 0.00025 0.00047 0.0005 0.0007 0.0005 0.00037 0.001 2010