Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông cầu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN ANH TUYÊN ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG CẦU ĐOẠN CHẢY QUA THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên - 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN ANH TUYÊN ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG CẦU ĐOẠN CHẢY QUA THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số ngành: 8440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phan Đình Binh Thái Nguyên - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam kết nội dung Đề tài Luận văn “Đánh giá trạng đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Ngun” cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ nguyên tắc có liên quan Kết trình bày Luận văn có trình nghiên cứu trung thực, chưa công bố trước Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 Học viên Nguyễn Anh Tuyên ii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, thu thập tài liệu, tơi hồn thành luận văn Thạc sĩ với Đề tài “Đánh giá trạng đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên” với nỗ lực thân, hướng dẫn chu đáo thầy, cô bạn bè, đồng nghiệp đơn vị công tác số đơn vị liên quan khác Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Phan Đình Binh thầy khoa Khoa học môi trường tạo điều kiện cho tơi chọn đề tài có tính thực tiễn cao hướng dẫn tận tình, đóng góp nhiều ý kiến q báu q trình thực luận văn Tơi xin cảm ơn Lãnh đạo Trung tâm quan trắc Tài nguyên môi trường, Lãnh đạo tập thể Trạm quan trắc, phịng quan trắc trường, phịng phân tích phịng chun mơn tạo điều kiện thời gian tài liệu, góp ý để tơi hồn thành tốt luận văn Luận văn thành đúc kết trình học tập Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, kinh nghiệm đúc kết từ thực tế trình cơng tác, làm việc tơi Trong q trình thực Luận văn, thân cố gắng khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, mong nhận góp ý bổ sung bảo từ thầy, cô để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 Học viên Nguyễn Anh Tuyên iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát 2.2 Mục tiêu cụ thể Ý nghĩa khoa học thực tiễn 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở lý luận đề tài 1.1.1 Một số khái niệm bản: 1.1.2 Các thông số đánh giá chất lượng nước 1.2 Cơ sở pháp lý 1.3 Tổng quan lưu vực sông Việt Nam 1.4 Tổng quan lưu vực sông Cầu 10 1.5 Các nghiên cứu đánh giá chất lượng nước mặt có liên quan 11 1.6 Hiện trạng chất lượng nước diễn biến lưu lượng nước mặt sông Cầu tỉnh Thái Nguyên 13 1.6.1 Chất lượng nước sông Cầu 13 1.6.2 Diễn biến lưu lượng nước mặt sông Cầu 14 1.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt sông Cầu 16 1.7 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội thành phố Thái Nguyên 18 1.7.1 Điều kiện tự nhiên 18 1.7.2 Điều kiện kinh tế xã hội 20 1.7.3 Đánh giá tác động điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội đến tài nguyên nước mặt 22 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 25 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25 iv 2.1.2 Địa điểm thời gian tiến hành 25 2.2 Nội dung nghiên cứu 25 2.3 Phương pháp nghiên cứu 26 2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 26 2.3.1.1 Phương pháp tổng hợp số liệu, kế thừa nghiên cứu công bố 26 2.3.1.2 Phương pháp kế thừa số liệu: 27 2.3.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp 27 2.3.2.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực tế 27 2.3.2.2 Phương pháp lấy mẫu phân tích phịng thí nghiệm .27 2.3.2.3 Phương pháp tổng hợp xử lý số liệu: 31 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .32 3.1 Đánh giá lưu lượng nước mặt sông Cầu 32 3.1.1 Chuẩn dòng chảy năm dao động cùa dòng chảy năm thời kỳ nhiều năm 32 3.1.2 Lưu lượng dòng chảy vào mùa cạn mùa lũ 32 3.1.3 Ảnh hưởng lưu lượng dòng chảy đến chất lượng nước sông Cầu 33 3.2 Đánh giá trạng môi trường nước mặt sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 34 3.2.1 Hiện trạng môi trường nước suối phụ lưu sông Cầu nằm khu vực thành phố Thái Nguyên 35 3.2.2 Hiện trạng môi trường nước mặt điểm sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 51 3.2.3 Diễn biến chất lượng nước mặt sông Cầu đoạn chảy qua khu vực thành phố Thái Nguyên 63 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm chất lượng nước sông Cầu 71 3.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt sông Cầu 71 3.3.2 Đề xuất số giải pháp nhằm góp phần giảm thiểu ô nhiễm cải thiện chất lượng nước mặt sông Cầu 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 1.Kết luận 82 Kiến nghị 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD5 Nhu cầu oxy hóa sinh học ngày BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường BVMT Bảo vệ môi trường COD Nhu cầu oxy hóa hóa học DO Ơxy hịa tan ĐTM Đánh giá tác động môi trường GDP Tổng sản phẩm quốc nội GIS Hệ thống thông tin địa lý HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải HST Hệ sinh thái KT-XH Kinh tế - xã hội LVS Lưu vực sông QCVN Quy chuẩn Việt Nam QTMT Quan trắc môi trường UBND Uỷ ban nhân dân SS Chất rắn lơ lửng TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN&MT Tài nguyên Môi trường TSS Tổng chất rắn lơ lửng TP Thành phố WHO Tổ chức Y tế giới vi DA Bảng 1 Một số đặc trưng hệ thống sơng Việt Nam Bảng Tải lượng nồng độ chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt Bảng 3.Các tiêu ô nhiễm chủ yếu nước thải bệnh viện Bảng Bảng thống kê dâ Bảng Bảng tổng hợp số Bảng 2 Phương pháp ph Bảng Bảng đánh giá ch Bảng 1.Mực nước lưu lượng nước sông Bảng Kết phân tích tiêu nước mặt suối Phượng Hoàng (SPH 6) Bảng 3 Chất lượng nước mặt suối Phượng Hoàng Bảng Kết phân tích tiêu nước mặt suối Mỏ Bạch trước điểm nhập lưu sông Cầu (SMB 4) Bảng Chất lượng nước suối Mỏ Bạch trước điểm nhập lưu sông Cầu Bảng Kết phân tích tiêu nước mặt cửa xả suối Cam Giá (suối tiếp nhận nước thải Khu Công nghiệp Lưu Xá trước đổ sông Cầu) (SCG – 1) Bảng 7.Chất lượng nước cửa xả suối Cam Giá Bảng Kết phân tích tiêu nước mặt sông Cầu Cầu Gia Bảy (SCA 1-4) Bảng Chất lượng nước cầu Gia Bảy Bảng 10 Bảng kết phân tích tiêu nước sơng Cầu Đập Thác Huống (SCA 1-5) Bảng 11 Chất lượng nước Đập Thác Huống lấy sông Cầu Bảng 12 Kết phân tích tiêu nước mặt sơng Cầu sau điểm xả suối Cam Giá 300m phía hạ nguồn (SCA 3-1) Bảng 13 Chất lượng nước sông Cầu sau điểm Bảng 14 Đặc trư Bảng 15 Các Bảng 16 Lưu lư Bảng 17 Kết qu Thái Nguyên vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ tỉnh nằm lưu vực sơng Cầu 11 Hình 1.2 Sơ đồ khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên 18 Hình 1.3 Sơ đồ vị trí lấy mẫu quan trắc khu vực thành phố Thái Nguyên 19 Hình 3.1 Diễn biến giá trị pH 06 điểm đại diện sông Cầu phụ lưu sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 63 Hình 3.2 Diễn biến giá trị DO 06 điểm đại diện sông Cầu phụ lưu sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 64 Hình 3 Diễn biến giá trị BOD5 06 điểm đại diện sông Cầu phụ lưu sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 65 Hình 3.4 Diễn biến giá trị COD 06 điểm đại diện sông Cầu phụ lưu sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 65 Hình 3.5 Diễn biến giá trị TSS 06 điểm đại diện sông Cầu phụ lưu sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 66 - Hình 3.6 Diễn biến giá trị NO3 06 điểm đại diện sông Cầu phụ lưu sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 67 + Hình 3.7 Diễn biến giá trị NH4 06 điểm đại diện sông Cầu phụ lưu sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 68 Hình 3.8 Diễn biến giá trị Fe 06 điểm đại diện sông Cầu phụ lưu sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 69 Hình 3.9 Diễn biến giá trị Pb 06 điểm đại diện sông Cầu phụ lưu sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 70 Hình 3.10 Diễn biến giá trị Coliform 06 điểm đại diện sông Cầu phụ lưu sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 70 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tổng lượng nước mặt trung bình năm Việt Nam khoảng 830 tỉ m tập trung chủ yếu LVS lớn, bao gồm: LVS Hồng - Thái Bình, Bằng Giang Kỳ Cùng, Mã, Cả, Vu Gia - Thu Bồn, Ba, Đồng Nai sông Mê Công (Cửu Long) Tuy nhiên, khoảng 63% nguồn nước mặt Việt Nam (tương ứng với 520 tỷ m ) có nguồn gốc ngồi ranh giới quốc gia, có gần 310 tỉ m năm sinh lãnh thổ Việt Nam Tổng lượng nước khai thác, sử dụng hàng năm khoảng 80,6 tỷ m cho mục đích nơng nghiệp, sản xuất lượng, sinh hoạt, ni trồng thuỷ sản hoạt động sản xuất công nghiệp, du lịch, dịch vụ Tuy nhiên, khai thác, sử dụng tài nguyên nước chưa hợp lý thiếu bền vững gây suy giảm tài nguyên nước Hiệu sử dụng nước cịn thấp, tình trạng lãng phí sử dụng nước diễn phổ biến phạm vi nước Có thể nhìn thấy trước mắt thách thức đặt việc sử dụng bền vững tài nguyên nước quốc gia, nguy cạn kiệt nguồn nước phân bố lượng nước không đồng theo mùa, suy giảm chất lượng nước ô nhiễm, đặc biệt chế hợp tác, chia sẻ nguồn nước vùng, quốc gia LVS liên vùng, liên quốc gia chưa hiệu Sông Cầu sơng hệ thống sơng Thái Bình với 47% diện tích tồn lưu vực Sơng Cầu bắt nguồn từ phía Nam đỉnh Phia Bc (cao 1.578 m) dãy núi Văn Ôn địa phận xã Phương Viên huyện chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn Tổng chiều dài sông Cầu 288km Hiện sông Cầu chịu tác động lớn từ nguồn nước thải từ nhiều địa phương Các hoạt động quản lý bảo vệ môi trường lưu vực quan tâm Tỉnh Thái Ngun có thành phố cơng nghiệp lớn thứ miền Bắc (sau Hà Nội Hải Phòng), mệnh danh thành phố gang thép với khu công nghiệp gang thép lớn nước, hàng năm cung cấp triệu thép, chiếm 20% sản lượng thép nước Ngoài địa bàn tỉnh, hoạt động sản xuất khác diễn sôi động khai khoáng, da giầy, sản xuất giấy, chế biến lâm sản, thực phẩm v.v Các hoạt động đem lại nguồn thu nhập lớn cho tỉnh Thái Nguyên, giải công ăn việc làm nhu cầu lao động, việc sử dụng tài nguyên nước mặt mà chưa có biện pháp bảo vệ nguồn nước hiệu lại tạo áp lực cho việc khai thác bảo vệ tài nguyên nước PHỤ LỤC Ảnh Suối Mỏ Bạch Ảnh Suối Cam Giá Ảnh Suối Phượng Hoàng Ảnh Điểm cầu Gia Bẩy Ảnh Trên Sông Cầu, sau điểm xả suối Ảnh Điểm đập thác Huống Cam Giá 300m phía hạ nguồn PHỤ LỤC Quyết định số 879/QĐ-TCMT ngày tháng năm 2011 Về việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính tốn số chất lượng nước Các văn khác BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM QUYẾT ĐỊNH Về việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính tốn số chất lượng nước TỔNG CỤC TRƯỞNG TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG Căn Luật Bảo vệ môi trường ngày 29 tháng 11 năm 2005; Căn Quyết định số 132/2008/QĐ-TTg ngày 30 tháng năm 2008 Thủ tướng Chính phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn cấu tổ chức Tổng cục Môi trường; Theo đề nghị Giám đốc Trung tâm Quan trắc mơi trường Vụ trưởng Vụ Chính sách Pháp chế, QUYẾT ĐỊNH: Điều Ban hành kèm theo Quyết định sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tính tốn số chất lượng nước Điều Quyết định có hiệu lực kể từ ngày ban hành Điều Giám đốc Trung tâm Quan trắc môi trường, Thủ trưởng đơn vị trực thuộc Tổng cục Môi trường, Trạm quan trắc Môi trường tổ chức, cá nhân có liên quan chịu trách nhiệm thi hành Quyết định này./ Nơi nhận: - Như Điều 3; - Các Phó Tổng cục trưởng Tổng cục Mơi trường; - Sở TN&MT tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương; - Lưu: VT, CSPC, QTMT TỔNG CỤC TRƯỞNG Bùi Cách Tuyến BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TỔNG CỤC MƠI TRƯỜNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc SỔ TAY HƯỚNG DẪN TÍNH TỐN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (Ban hành kèm theo Quyết định số 879 /QĐ-TCMT ngày 01 tháng năm 2011 Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường) Phần I QUY ĐỊNH CHUNG Phạm vi điều chỉnh Văn hướng dẫn việc tính tốn số chất lượng nước từ số liệu quan trắc môi trường nước mặt lục địa Đối tượng áp dụng Hướng dẫn áp dụng quan quản lý nhà nước môi trường, tổ chức, cá nhân có tham gia vào mạng lưới quan trắc mơi trường tham gia vào việc công bố thông tin chất lượng môi trường cho cộng đồng Giải thích từ ngữ Trong sổ tay hướng dẫn, từ ngữ hiểu sau: Chỉ số chất lượng nước (viết tắt WQI) số tính tốn từ thơng số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng chất lượng nước khả sử dụng nguồn nước đó; biểu diễn qua thang điểm WQI thông số (viết tắt WQISI) số chất lượng nước tính tốn cho thơng số Các nguyên tắc xây dựng số WQI Các nguyên tắc xây dựng WQI bao gồm: - Bảo đảm tính phù hợp; Bảo đảm tính xác; - Bảo đảm tính quán - Bảo đảm tính liên tục; - Bảo đảm tính sẵn có; - Bảo đảm tính so sánh - Mục đích việc sử dụng WQI - Đánh giá nhanh chất lượng nước mặt lục địa cách tổng quát; - Có thể sử dụng nguồn liệu để xây dựng đồ phân vùng chất lượng nước; Cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan; - Nâng cao nhận thức mơi trường - Phần II TÍNH TỐN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC Các yêu cầu việc tính tốn WQI - WQI tính tốn riêng cho số liệu điểm quan trắc; - WQI thông số tính tốn cho thơng số quan trắc Mỗi thông số xác định giá trị WQI cụ thể, từ tính tốn WQI để đánh giá chất lượng nước điểm quan trắc; Thang đo giá trị WQI chia thành khoảng định Mỗi khoảng ứng với mức đánh giá chất lượng nước định - Quy trình tính tốn sử dụng WQI đánh giá chất lượng môi trường nước mặt lục địa Quy trình tính tốn sử dụng WQI đánh giá chất lượng môi trường nước bao gồm bước sau: Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm quan trắc môi trường nước mặt lục địa (số liệu qua xử lý); Bước 2: Tính tốn giá trị WQI thơng số theo cơng thức; Bước 3: Tính tốn WQI; Bước 4: So sánh WQI với bảng mức đánh giá chất lượng nước Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc Số liệu quan trắc thu thập phải đảm bảo yêu cầu sau: - Số liệu quan trắc sử dụng để tính WQI số liệu quan trắc nước mặt lục địa theo đợt quan trắc định kỳ giá trị trung bình thông số khoảng thời gian xác định quan trắc liên tục; - Các thông số sử dụng để tính WQI thường bao gồm thơng số: DO, nhiệt độ, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng Coliform, pH; Số liệu quan trắc đưa vào tính tốn qua xử lý, đảm bảo loại bỏ giá trị sai lệch, đạt yêu cầu quy trình quy phạm đảm bảo kiểm sốt chất lượng số liệu - Tính tốn WQI a Tính tốn WQI thơng số * WQI thơng số (WQISI) tính tốn cho thơng số BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng Coliform theo cơng thức sau: WQI SI = Trong đó: BPi: Nồng độ giới hạn giá trị thông số quan trắc quy định bảng tương ứng với mức i BPi+1: Nồng độ giới hạn giá trị thông số quan trắc quy định bảng tương ứng với mức i+1 qi: Giá trị WQI mức i cho bảng tương ứng với giá trị BPi qi+1: Giá trị WQI mức i+1 cho bảng tương ứng với giá trị BPi+1 Cp: Giá trị thông số quan trắc đưa vào tính tốn Bảng Bảng quy định giá trị qi, BPi i qi 100 75 50 25 Ghi chú: Trường hợp giá trị Cp thông số trùng với giá trị BPi cho bảng, xác định WQI thơng số giá trị q i tương ứng Tính giá trị WQI thơng số DO (WQIDO): tính tốn thơng qua giá trị DO % bão hịa * Bước 1: Tính tốn giá trị DO % bão hịa: - Tính giá trị DO bão hịa: DObaohoa = 14.652 − 0.41022T + 0.0079910T − 0.000077774T T: nhiệt độ môi trường nước thời điểm quan trắc (đơn vị: C) - Tính giá trị DO % bão hòa: DO%bão hòa= DOhòa tan / DObão hòa*100 DOhòa tan: Giá trị DO quan trắc (đơn vị: mg/l) Bước 2: Tính giá trị WQIDO: WQI SI = Trong đó: Cp: giá trị DO % bão hịa BPi, BPi+1, qi, qi+1 giá trị tương ứng với mức i, i+1 Bảng Bảng Bảng quy định giá trị BPi qi DO% bão hòa i BPi qi ≤20 Nếu giá trị DO% bão hịa ≤ 20 WQIDO Nếu 20< giá trị DO% bão hịa< 88 WQIDO tính theo cơng thức sử dụng Bảng Nếu 88≤ giá trị DO% bão hịa≤ 112 WQIDO 100 Nếu 112< giá trị DO% bão hòa< 200 WQIDO tính theo cơng thức sử dụng Bảng Nếu giá trị DO% bão hòa ≥200 WQIDO * Tính giá trị WQI thông số pH Bảng Bảng quy định giá trị BPi qi thông số pH I BPi qi Nếu 5,5< giá trị pH