Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ hải phòng bằng chỉ số chất lượng nước TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ  LÊ VĂN NAM NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÙNG BIỂN VEN BỜ HẢI PHÒNG BẰNG CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên môi trường Mã số: 9850101 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Hà Nội – 2021 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: TS Lê Xuân Sinh Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS Đặng Thị Kim Chi Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: … Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … ’, ngày … tháng … năm 202… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Hải Phòng thành phố biển, nằm vùng duyên hải Bắc Bộ, cửa biển tỉnh phía Bắc Với vị trí thuận lợi tài nguyên thiên nhiên, bao gồm vị thế, cảnh quan, nên khu vực biển ven bờ Hải Phịng có hoạt động kinh tế biển sôi động như: cảng biển, đánh bắt nuôi trồng thủy sản, du lịch dịch vụ… có ảnh hưởng khơng Hải Phòng mà vùng duyên hải Bắc Bộ Tuy nhiên, hoạt động kinh tế tác động mạnh đến môi trường - gây ô nhiễm môi trường, thu hẹp không gian bãi triều, tạo thách thức môi trường biển Chỉ số chất lượng nước (WQI) cho vùng biển ven bờ - công cụ hữu hiệu để đánh giá, phân vùng, quản lý chất lượng môi trường nước theo tiếp cận tổng hợp chưa nghiên cứu rộng rãi Việt Nam Việc phân vùng chất lượng nước biển ven bờ theo số chất lượng nước có hiệu cao khoa học kinh tế Phân vùng chất lượng nước hợp phần quan trọng trình quy hoạch quản lý sử dụng khơng gian cửa sơng ven biển Hiện chưa có nghiên cứu chuyên sâu phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phịng WQI Chính thế, việc tiến hành đề tài luận án: "Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phịng số chất lượng nước" góp phần giải số vấn đề bỏ ngỏ nói Mục tiêu nghiên cứu luận án - Xây dựng cơng thức tính số chất lượng nước phù hợp với đặc điểm môi trường nước biển ven bờ Hải Phòng; - Phân vùng trạng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng theo số chất lượng nước xây dựng Các nội dung nghiên cứu luận án - Tổng quan phương pháp luận phân vùng hệ thống số chất lượng nước quốc gia giới Việt Nam - Phân tích, đánh giá chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng (Hiện trạng, diễn biến chất lượng nước trình lan truyền chất ô nhiễm nước) - Ứng dụng cải tiến phương pháp tính số chất lượng nước phù hợp với đặc điểm môi trường nước vùng biển ven bờ Hải Phòng - Phân loại chất lượng nước điểm khảo sát theo số chất lượng nước - Lập đồ phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng theo số chất lượng nước - Đề xuất giải pháp bảo vệ mơi trường nước vùng biển ven bờ Hải Phịng CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan số chất lượng nước 1.1.1 Khái niệm số chất lượng nước Chỉ số chất lượng nước (WQI) thông số "tổ hợp" tính tốn từ nhiều thơng số chất lượng nước theo phương pháp xác định (hay theo cơng thức tốn học xác định) WQI dùng để mô tả định lượng chất lượng nước biểu diễn qua thang điểm, từ đơn giản hóa chúng thành kết luận đơn giản chất lượng nước tốt, tốt, trung bình, 1.1.2 Quy trình xây dựng WQI Hiện nay, mơ hình WQI xây dựng thơng qua quy trình bước sau đây: Bước 1: Lựa chọn thơng số tính WQI Bước 2: Tính tốn số phụ - chuyển đổi thơng số thang đo Bước 3: Xác định trọng số thơng số tính WQI Bước 4: Tính tốn số cuối - tính giá trị WQI theo cơng thức tốn học xác định Bước 5: Xây dựng thang phân loại chất lượng nước theo WQI 1.1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng WQI giới Việt Nam 1.1.3.1 Trên giới Trên giới tùy thuộc vào vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, trạng chất lượng, trạng quy định quản lý vùng lãnh thổ, quốc gia mà có nhiều cách tiếp cận xây dựng mơ hình số chất lượng nước khác nhau, theo hướng sau đây: - Áp dụng phương pháp tính WQI có sẵn nước vào quốc gia/địa phương; - Áp dụng có cải tiến phương pháp tính WQI có vào quốc gia/địa phương; - Nghiên cứu phát triển phương pháp tính WQI cho quốc gia/địa phương 1.1.3.2 Tại Việt Nam Tại Việt Nam, nghiên cứu WQI chủ yếu áp dụng cho môi trường nước mặt Bên cạnh nghiên cứu WQI áp dụng đánh giá chất lượng nước mặt, Việt Nam có nghiên cứu đề xuất WQI áp dụng cho đánh giá chất lượng nước đầm phá ven biển vùng biển ven bờ Các nghiên cứu số hạn chế cần khắc phục 1.1.4 Ưu điểm hạn chế WQI Sử dụng WQI để đánh giá chất lượng nước, có ưu điểm hạn chế sau đây: Ưu điểm - WQI thông số tổ hợp tính tốn từ thơng số chất lượng nước (vật lý, hóa học vi sinh) xác định thơng qua cơng thức tốn học, đơn giản hóa q trình đánh giá trạng diễn biến chất lượng nước - Việc phát triển WQI tiến trình liên quan đến việc đơn giản hóa liệu giảm kích thước chúng (giúp giảm chi phí việc lưu trữ bổ sung thông tin) - Việc xây dựng thang phân loại chất lượng nước (tốt, trung bình, xấu…) đồng nghĩa "lượng hóa" chất lượng nước theo thang điểm liên tục (tổng hòa ảnh hưởng thông số đến chất lượng môi trường nước khu vực nghiên cứu) - Thông qua WQI, việc phân vùng chất lượng nước ("màu hóa" thang điểm WQI) khách quan - Thuận lợi cho quản lý, thông báo trạng diễn biến chất lượng nước cho cộng đồng nhà hoạch định sách - WQI sở để đánh giá thay đổi tiềm sử dụng nước (là sở đề xuất giải pháp sử dụng bền vững tài nguyên nước) Hạn chế - Các liệu môi trường chất lượng nước để xây dựng WQI thường thiếu nhiều so với yêu cầu, đặc biệt nước phát triển Yếu tố hạn chế khắc phục qua nghiên cứu mơ hình lan truyền chất nhiễm - Tính ảo: số trường hợp, WQI khơng phản ánh rõ ràng trạng chất lượng nước - Tính khơng mềm dẻo (cứng nhắc): số phương pháp tính WQI khơng cho phép bổ sung thêm thơng số phương pháp cố định - Tính che khuất: phương pháp tính WQI có biến xấu kết tính WQI khơng phản ánh xấu, có nghĩa vài thơng số có kết mức chất lượng bị che khuất 1.2 Khu vực nghiên cứu Không gian nghiên cứu tổng thể: toàn vùng triều, vùng biển ven bờ thành phố Hải Phịng, tính từ bờ đến phía ngồi quần đảo Cát Bà (được giới hạn gồm có quận: Hồng Bàng, Ngơ Quyền, Hải An, Dương Kinh Đồ Sơn; huyện ven biển: Thủy Nguyên, Kiến Thụy Tiên Lãng huyện đảo Cát Hải, nơi tập trung chủ yếu khu dân cư mật độ cao, cảng khu cơng nghiệp, khu du lịch) Vùng bờ Hải Phịng nằm chuyển tiếp đới bờ châu thổ Sông Hồng đới bờ Đông Bắc Do điều kiện địa chất, địa hình thủy văn đa dạng, nên vùng bờ Hải Phòng, hệ sinh thái đa dạng, gần có mặt đầy đủ hệ sinh thái vùng bờ Việt Nam, thiếu hệ sinh thái đầm phá (lagoon), đồng thời lại có mặt hệ sinh thái tùng áng, dạng đặc thù riêng biệt cho vùng đá vôi Cát Bà Hạ Long CHƯƠNG PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phạm vi nghiên cứu 2.1.1 Phạm vi địa lý Khơng gian nghiên cứu tổng thể: tồn vùng triều, vùng biển ven bờ thành phố Hải Phịng, tính từ bờ đến phía ngồi quần đảo Cát Bà - Long Châu Tổng diện tích khu vực nghiên cứu là:  1.232 km2 Không gian nghiên cứu trọng điểm gồm 04 khu vực: Khu vực biển ven bờ phía Tây Nam bán đảo Đồ Sơn (TNĐS): đặc trưng cho khu vực biển ven bờ cửa sông châu thổ Khu vực biển ven bờ phía Đông Bắc bán đảo Đồ Sơn, cửa Nam Triệu (ĐBĐS): đặc trưng cho khu vực biển ven bờ cửa sông hình phễu Khu vực ven biển đảo Cát Bà: đặc trưng cho vùng biển vũng vịnh đảo Khu vực vùng ngoài, khu vực chịu tác động khu vực Tây Nam Đồ Sơn, Đơng Bắc Đồ Sơn đảo Cát Bà Hình 2.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu 2.1.2 Phạm vi vấn đề nghiên cứu - Phân tích, đánh giá chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng (Hiện trạng, diễn biến chất lượng nước trình lan truyền chất ô nhiễm nước) - Thiết lập số chất lượng nước (WQI) để đánh giá trạng phân vùng chất lượng nước biển ven bờ Hải Phịng có xem xét đến đặc điểm điều kiện tự nhiên, mơi trường, kinh tế - xã hội q trình thủy động lực vùng biển ven bờ Hải Phòng - Đề xuất giải pháp sử dụng, bảo vệ môi trường nước cho vùng biển ven bờ Hải Phòng 2.2 Đối tượng nghiên cứu - Các điều kiện tự nhiên vùng biển ven bờ Hải Phòng, bao gồm điều kiện khí tượng, thuỷ - hải văn, địa hình, địa chất, đa dạng sinh học - Các nguồn thải tác động đến chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng - Chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Thu thập phân tích, đánh giá tổng hợp thừa kế liệu Luận án sử dụng số liệu điều tra khảo sát môi trường nước vùng biển ven bờ Hải Phòng từ đề tài cấp nhà nước, cấp bộ, cấp tỉnh từ 2009 đến 2.3.2 Phương pháp xây dựng số chất lượng nước 2.3.2.1 Lựa chọn thơng số tính WQI Các thơng số đại diện cho WQI vùng biển ven bờ Hải Phịng phân tích lựa chọn dựa sở: - Thông số đo đạc thường xuyên thường sử dụng; - Thơng số có ảnh hưởng rõ rệt đến hệ thủy sinh hoạt động giải trí người; - Thơng số có nguồn gốc nhân sinh, gắn với hoạt động xả thải; - Thơng số dễ dàng kiểm sốt thơng qua chương trình giảm thiểu nhiễm; - Thơng số có khoảng giá trị phản ánh rõ ràng mức độ ô nhiễm, từ không ô nhiễm đến ô nhiễm nặng - Không nên lựa chọn nhiều thông số đặc trưng (đại diện) vượt giới hạn cho phép làm tăng giá trị WQI dẫn đến làm tăng tính che khuất thơng số số thông số lớn giới hạn cho phép - Khi lựa chọn thông số đặc trưng đề đánh giá chất lượng nước cho khu vực nghiên cứu cụ thể dựa vào tiêu chí nêu trên, thông số cần phải lựa chọn lại khơng có QCVN, tham khảo tài liệu nước ngồi để bổ sung thơng số đưa vào đánh giá cần rõ lý tiêu chuẩn cho phép loại nước cần áp dụng - Các thơng số tính WQI cho mơi trường nước mặt cần lựa chọn nhóm thị chất lượng nước, bao gồm: (1) - nhóm hàm lượng ơxy hịa tan, nhu cầu ơxy hóa học, nhu cầu ơxy sinh hóa; (2) nhóm phú dưỡng; (3) - nhóm tác động đến sức khỏe; (4) - nhóm đặc tính vật lý (5) - nhóm chất rắn nước - Hiện trạng chất lượng nước, nguồn thải mục đích sử dụng nước Ngồi luận án sử dụng phương pháp phân tích thành phần (Principal Components Analysis - PCA) để làm sở để lựa chọn thơng số tính WQI Phương pháp cho phép xác định mẫu chuỗi liệu thể chúng theo cách quan sát điểm tương đồng khác biệt, giảm kích thước mà khơng làm q nhiều thơng tin Phân tích thành phần cơng cụ, qui trình toán học dùng giảm thứ nguyên, dùng giảm liệu biến số lớn, nhiều chiều thành tập hợp biến nhỏ cịn chứa ngun thơng tin liệu biến số lớn trước 2.3.2.2 Phương pháp phân nhóm thơng số chất lượng nước 11 xây dựng cho vùng biển ven bờ Hải Phòng quy định màu khác NCS sử dụng phương pháp nội suy không gian để xây dựng đồ phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phịng 2.3.4 Phương pháp mơ lan truyền chất nhiễm thủy vực Mơ hình dùng chủ yếu luận án Delft3d (bộ phần phần mềm Viện Thuỷ lực Delft (WL|Delft Hydraulics) Hà Lan nghiên cứu phát triển) Trong khuôn khổ luận án, module dùng thuỷ động lực (Delfft3D-Flow), chất lượng nước (Delft3D-Waq) 2.3.5 Phương pháp điều tra, khảo sát chất lượng nước phân tích phịng thí nghiệm Vị trí thời gian quan trắc Khảo sát thực địa tiến hành thực khu vực nghiên cứu thực vào đợt: đợt vào tháng năm 2019 đợt vào tháng năm 2019 Các thông số quan trắc, bao gồm: Nhiệt độ, pH, DO, độ muối, COD, NO2-, NO3-, NH4+, PO43-, TSS, Cu, Pb, Zn, Cd, As, Hg, Fe, HCBVTV gốc clo, tổng dầu mỡ khoáng, coliform, tổng phenol, xyanua, chlorophyll a 12 Hình 2.5 Vị trí điểm quan trắc chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng 2.3.6 Phương pháp hỗ trợ 2.3.6.1 Phương pháp đánh giá rủi ro ô nhiễm môi trường nước biển Phương pháp đánh giá rủi ro ô nhiễm môi trường nước biển theo thông tư số 26/2016/TT-BTNMT 2.3.6.2 Phương pháp xử lý số liệu NCS sử dụng phần mềm thống kê Minitab 19 phần mềm Microsoft Excel 365 để tính tốn, xử lý phân tích kết nghiên cứu CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng 3.1.1 Hiện trạng diễn biến chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng 13 Giá trị thông số pH kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, As, Hg) nước khơng có biến động lớn nằm giá trị giới hạn (GTGH) quy chuẩn QCVN10-MT:2015/BTNMT Giá trị chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, dầu mỡ khoáng, coliform, sắt (Fe) nước khu vực ĐBĐS, TNĐS khu vực ven bờ huyện đảo Cát Hải (khu vực cảng cá, khu dân cư nơi có hoạt động tàu thuyền diễn mạnh) có xu hướng tăng lên, vượt GTGH quy chuẩn QCVN10-MT:2015/BTNMT ảnh hưởng trực tiếp chất lượng nước khu vực bảo tồn nuôi trồng thủy sản Do vậy, vấn đề chất lượng nước cần quan tâm ô nhiễm chất dinh dưỡng, chất hữu cơ, dầu mỡ, chất rắn lơ lửng, coliform, sắt (Fe) Hàm lượng PAHs HCBVTV clo nước thấp so với GTGH theo QCVN10-MT:2015/BTNMT Giá trị thông số chất lượng nước mùa mưa thường cao mùa khô lượng mưa tăng cao thời gian trôi nhiều chất thải đổ biển mùa khô Giá trị thông số chất lượng nước pha triều xuống (nước ròng) lớn pha triều lên (nước lớn) Khu vực ĐBĐS TNĐS, mùa khô mùa mưa có giá trị rủi ro nhiễm mơi trường nước từ thấp đến cao Khu vực đảo Cát Bà, mùa khơ có giá trị rủi ro nhiễm mơi trường nước từ thấp đến trung bình, mùa mưa có giá trị rủi ro nhiễm mơi trường nước từ thấp đến cao Khu vực vùng ngoài, mùa khơ mùa mưa có giá trị rủi ro ô nhiễm môi trường nước thấp Các khu vực cửa sông Bạch Đằng, cửa sông Lạch Tray, cửa sông Văn Úc cửa sơng Thái Bình có giá trị rủi ro ô nhiễm môi trường nước cao (RQ > 1,5) 14 3.1.2 Khả lan truyền chất ô nhiễm nước vùng biển ven bờ Hải Phòng Sự biến động trường dòng chảy khối nước theo pha dao động thủy triều có ảnh hưởng đến phân bố chất nhiễm theo không gian Trong pha triều xuống, vùng nước có hàm lượng chất nhiễm cao phát triển mở rộng phía ngồi cửa ven biển phía ngồi vùng ven bờ 3.2 Thiết lập số chất lượng nước cho vùng biển ven bờ Hải Phịng 3.2.1 Phân tích lựa chọn thơng số tính tốn WQI Sau q trình phân tích lựa chọn thơng số tính tốn WQI, 10 thơng số lựa chọn để tính WQI, áp dụng cho vùng biển ven bờ Hải Phòng là: Oxy hòa tan (DO), nitrat (NO3-), amoni (NH4+), phosphat (PO43-), COD, TSS, tổng coliform, chlorophyll-a, tổng dầu mỡ khoáng, sắt (Fe) 3.2.2 Xác định trọng số thơng số tính WQI Áp dụng phương pháp trọng số Entropy, trọng số 10 thông số lựa chọn tính WQI sau: Thơng số DO (trọng số 0,10), COD (0,12), NH4+ (0,11), NO3- (0,11), PO43- (0,11), chlorophyll-a (0,11), TSS (0,09), dầu mỡ khoáng (0,09), Fe (0,08), coliform (0,08) 3.2.3 Phân tích lựa chọn hàm tổng hợp WQI (tổng quát) Từ kết phân tích lựa chọn hàm tổng hợp WQI cho thấy, dạng tích có trọng số có nhiều ưu điểm dạng cịn lại, để phát triển WQI phù hợp áp dụng cho khu vực nghiên cứu, luận án đề xuất hàm tổng hợp WQI kết hợp dạng tích có trọng số dạng tổng có trọng số, thơng số tính WQI phân chia theo nhóm khác 15 Luận án đề xuất hàm tổng hợp WQI áp dụng cho vùng biển ven bờ Hải Phịng có dạng (3.1) sau: m1 wi1    m2 i11   qi1 w i1    qi2 w i2 i1 1 i 1   WQI    m2 m1      wi1    wi2  i1 1   i2 1 m1 m1 w i1 1 Trong đó: WQI: m 1: m 2: m n: n: q i2 : q in : w i1 : w i2 : w in : w i1 1 i1 m2 mn i2 1 in 1 mn win i n 1        w i2    w in  Chỉ số chất lượng nước cuối Số lượng thơng số thuộc nhóm Số lượng thơng số thuộc nhóm Số lượng thơng số thuộc nhóm n Số lượng nhóm thơng số Chỉ số phụ thơng số j1 thuộc nhóm 1, (j1 = ÷ m1) Chỉ số phụ thơng số j2 thuộc nhóm 2, (j2 = ÷ m2) Chỉ số phụ thơng số jn thuộc nhóm n, (jn = ÷ mn) Trọng số thơng số j1 thuộc nhóm 1, (j1 = ÷ m1) Trọng số thơng số j2 thuộc nhóm 2, (j2 = ÷ m2) Trọng số thơng số jn thuộc nhóm n, (jn = ÷ mn) q i1 : m1 i1 m2 wi2  mn i 1   qin w in  i 1     n mn     win    in 1 : Trọng số nhóm thơng số 16 m2 w i2 1 i2 mn w in 1 in : : Trọng số nhóm thơng số Trọng số nhóm thơng số n 3.2.4 Phân nhóm thơng số tính WQI Áp dụng phương pháp phân nhóm 10 thơng số (oxy hịa tan (DO), nitrat (NO3-), amoni (NH4+), phosphat (PO43-), COD, TSS, coliform, chlorophyll-a, dầu mỡ khống, sắt (Fe)) lựa chọn tính WQI, ta có kết phân nhóm thơng số chất lượng nước sau: Nhóm 1, bao gồm thơng số: DO, COD Nhóm 2, bao gồm thơng số: NH4+, NO3-, PO43- , chlorophyll-a Nhóm 3, bao gồm thơng số: TSS Nhóm 4, bao gồm thơng số: Dầu mỡ khống Nhóm 5, bao gồm thơng số: Fe Nhóm 6, bao gồm thơng số: Coliform 3.2.5 Xác định trọng số nhóm thơng số tính WQI Từ trọng số thơng số, áp dụng theo cơng thức (trọng số nhóm thông số tổng trọng số thông số nhóm) ta có kết tính trọng số nhóm thơng số sau: Nhóm thơng số DO, COD (trọng số 0,22), nhóm thơng số NH4+, NO3-, PO43, chlorophyll-a (0,44), TSS (0,09), dầu mỡ khoáng (0,09), Fe (0,08), coliform (0,08) 3.2.6 Kết thiết lập WQI áp dụng cho vùng biển ven bờ Hải Phòng 17 Với 10 thông số (n=10) chất lượng nước lựa chọn (trọng số thơng số (mục 3.2.2) nhóm thơng số (mục 3.2.5)) để tính WQI cho vùng biển ven bờ Hải Phịng, cơng thức 3.1 viết cụ thể sau: 0,22  q 0,10  qCOD 0,12  WQI HP   DO  0, 22   0,44  qNH  0,11  qNO3 0,11  qPO43 0,11  qChlorophyll a 0,11      0, 44   qTSS 0,09 qdau 0,09 qFe 0,08 qcoliform0,08 (3.2) Trong đó: qDO : qCOD : Chỉ số phụ thông số DO Chỉ số phụ thông số COD qNH  : Chỉ số phụ thông số NH4+ qNO : Chỉ số phụ thông số NO3- qPO3 : Chỉ số phụ thông số PO43- qChlorophyll a : Chỉ số phụ thông số chlorophyll-a qTSS : Chỉ số phụ thông số TSS qDau : Chỉ số phụ thông số dầu mỡ khống qFe : Chỉ số phụ thơng số Fe qColiform : Chỉ số phụ thông số coliform 4 3.2.7 Xây dựng số phụ giản đồ số phụ Chỉ số phụ có giá trị từ đến 100 (1 chất lượng nước xấu 100 chất lượng nước tốt nhất) chia thành khoảng sau: 18 - qi = 100 tương ứng với GHCP cho "vùng nuôi trồng thủy sản, bảo tồn thủy sinh" quy chuẩn QCVN 10-MT:2015/BTNMT (mục chất lượng nước biển vùng biển ven bờ) - qi = 75 tương ứng với GHCP cho "vùng bãi tắm, thể thao nước" quy chuẩn QCVN 10-MT:2015/BTNMT (mục chất lượng nước biển vùng biển ven bờ) tham khảo tiêu chuẩn nước biển ven bờ số nước giới - qi = 50 tương ứng với GHCP "cho nơi" khác quy chuẩn QCVN 10-MT:2015/BTNMT tham khảo tiêu chuẩn nước biển ven bờ cho vùng nước cảng, giao thông thủy số nước giới - qi = 25 giá trị thông số vượt GHCP cho vùng nước "Các nơi khác" quy chuẩn QCVN 10-MT:2015/BTNMT, tiêu chuẩn nước biển ven bờ số nước giới số tài liệu chất lượng nước biển khác tương ứng với GHCP nước mặt sử dụng cho giao thông thủy mục đích khác với yêu cầu chất lượng nước thấp (QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột B2) - qi = giá trị thông số vượt GHCP so với mức qi = 25 Bảng 3.13 Bảng quy định giá trị số phụ qi tương ứng với hàm lượng Ci i qi 100 75 50 25 i qi 100 75 50 %DOBH 100 65 40 20 0,5 >1,0 >100 >1 P-PO43Chlorophyll COD Coliform (mg/l) -a (µg/l) (mgO2/l) (CFU/100ml) ≤ 0,015 ≤ 1,4 ≤3 500 0,045 1000 0,3 10 10 1500 19 25 0,36 >0,36 0,6 >0,6 20 >20 20 >20 2000 >2000 Giá trị số phụ thông số i (q’) hàm lượng C’ tính theo công thức sau C  C ' Ci 1  Ci C C' DF BD   i 1   q '  ( qi  qi 1 ) i 1  qi 1 EF AB q ' qi 1 qi  qi 1 Ci 1  Ci Trong đó: Ci: Hàm lượng thơng số quan trắc quy định bảng 3.13 tương ứng với mức i Ci+1: Hàm lượng thông số quan trắc quy định bảng 3.13 tương ứng với mức i+1 q’: Chỉ số phụ tương ứng với hàm lượng C’ qi: Chỉ số phụ mức i cho bảng 3.13 tương ứng với giá trị Ci qi+1: Chỉ số phụ mức i+1 cho bảng 3.13 tương ứng với giá trị Ci+1 C’: Hàm lượng thông số quan trắc đưa vào tính tốn WQI 3.2.8 Xây dựng thang phân loại WQI cho vùng biển ven bờ Hải Phòng Thang phân loại chất lượng nước gồm mức: Rất xấu (WQI = – 24), xấu (WQI = 25 – 49), trung bình (WQI = 50 – 74), tốt (WQI = 75 – 98), tốt (WQI = 99 – 100) 3.2.9 Kiểm nghiệm công thức tính WQI cho vùng biển ven bờ Hải Phịng Luận án sử dụng số liệu giả định để kiểm nghiệm mức độ xác cơng thức WQIHP 20 Kết tính WQI với số liệu giả định cho thấy cơng thức tính WQIHP tương đối hợp lý 3.3 Phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng 3.3.1 Cơ sở phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng Theo giá trị WQI, chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng phân loại thành mức (rất tốt, tốt, trung bình, xấu, xấu) biểu diễn thành màu khác 3.3.2 Kết phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng Về mùa mưa, vùng chất lượng nước xấu xấu có xu hướng mở rộng (vùng chất lượng nước trung bình tốt có xu hướng thu hẹp) so với mùa khơ (hình 3.43 hình 3.44) Diện tích vùng chất lượng nước tốt có biến động theo mùa, vùng chất lượng nước tốt vùng phía ngồi khu vực nghiên cứu - nơi bị chịu tác động nguồn thải ven bờ Khi thủy triều lên (nước lớn) chất lượng nước thường tốt so với thủy triều xuống (nước ròng) Trong mùa khô mùa mưa, khu vực cửa sông Bạch Đằng, cửa sông Lạch Tray, cửa sông Văn Úc cửa sơng Thái Bình có chất lượng nước mức xấu lúc nước ròng (WQI từ 19 đến 22) mức xấu lúc nước lớn (WQI từ 43 đến 45); khu vực phía Nam - Tây Nam vùng cửa sơng ven biển Hải Phịng có chất lượng nước khu vực phía Bắc Đông Bắc Khu vực bến Bèo (Bến Bèo cảng đảo Cát Bà, nơi tập trung hầu hết tàu thuyền lớn nhỏ đảo) có chất lượng nước mức trung bình (WQI từ 62 đến 73), khu vực có nguy nhiễm mơi trường cao khu vực khác vùng biển đảo Cát Bà Khu vực Vùng ngồi có chất lượng nước mức từ tốt đến tốt 21 Hình 3.43 Kết phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phịng (Trung bình - mùa khơ) Hình 3.44 Kết phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phịng (Trung bình - mùa mưa) 22 3.4 Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường nước vùng biển ven bờ Hải Phòng Luận án đề xuất ba nhóm giải pháp bảo vệ mơi trường nước vùng biển ven bờ Hải Phịng, bao gồm: Nhóm giải pháp chung, nhóm giải pháp quản lý nhóm giải pháp kỹ thuật Trong đó, giải pháp cần ưu tiên thực là: Kiểm soát nguồn phát thải đưa biển; đầu tư hệ thống quan trắc, giám sát mơi trường Bên cạnh đó, cần đưa công cụ WQI vào báo cáo đánh giá trạng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng Đối với vùng biển ven bờ Hải Phòng, vấn đề chất lượng nước cần quan tâm ô nhiễm chất dinh dưỡng, chất hữu cơ, dầu mỡ, chất rắn lơ lửng, coliform, Fe Giá trị thông số chất lượng nước mùa mưa thường cao mùa khô Giá trị thông số chất lượng nước pha triều xuống (nước ròng) lớn pha triều lên (nước lớn) Do điều kiện động lực thủy văn, phát tán chất ô nhiễm từ lục địa diễn chủ yếu vào mùa mưa xu hướng lan truyền phía Nam - Tây Nam cửa sơng nhiều Đơng Đơng Bắc Dịng chất nhiễm từ sơng Hải Phịng ảnh hưởng đến khu vực ven biển phía ngồi (Nam đảo Cát Hải Cát Bà) mùa mưa mùa khơ Trong vào mùa mưa, khối nước có hàm lượng chất nhiễm cao từ lục địa ảnh hưởng nhiều đến vùng ven bờ phía Nam cửa sơng có khu vực bãi biển Đồ Sơn Tây Nam cửa Văn Úc Phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng 23 Chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phịng có xu hướng tăng dần từ phía cửa sơng đến phía biển bên ngồi Về mùa mưa, vùng chất lượng nước xấu xấu có xu hướng mở rộng (vùng chất lượng nước trung bình tốt có xu hướng thu hẹp) so với mùa khơ Diện tích vùng chất lượng nước tốt có biến động theo mùa, vùng chất lượng nước tốt vùng phía ngồi khu vực nghiên cứu - nơi bị chịu tác động nguồn thải ven bờ Khi thủy triều lên (nước lớn) chất lượng nước thường tốt so với thủy triều xuống (nước ròng) Khuyến nghị Vùng biển ven bờ Hải Phịng có điều kiện tự nhiên nguồn tài nguyên biển phong phú đặc sắc, tiềm lớn cho phát triển kinh tế biển song việc khai thác sử dụng chưa thực hợp lý nên gây nhiều vấn đề môi trường biển Hiện nay, việc khai thác sử dụng tài nguyên biển quan tâm đến khía cạnh tài nguyên mà xem nhẹ khía cạnh môi trường bảo tồn Để nguồn tài nguyên biển vùng biển ven bờ Hải Phòng sử dụng hợp lý bền vững cần có quan tâm mức quyền địa phương bảo tồn, bảo vệ tài nguyên - môi trường biển Việc phát triển tăng cường hoạt động kinh tế biển không tránh vấn đề mơi trường biển nói chung làm suy giảm chất lượng môi trường nước biển nói riêng Vì vậy, việc triển khai áp dụng số đánh giá chất lượng nước biển (WQI) có ý nghĩa cần thiết việc bảo vệ trì chất lượng mơi trường nước biển hướng tới sử dụng bền vững tài nguyên biển, cần tiếp tục mở rộng hướng nghiên cứu phân vùng chất lượng nước biển ven bờ thơng tin có ý nghĩa quan trọng q trình phân vùng sử dụng lập kế hoạch quản lý không gian vùng biển ven bờ 24 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Luận án phát triển cơng thức tính số chất lượng nước phục vụ việc đánh giá, phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng Cụ thể sau: + Đã lựa chọn thông số chất lượng nước phương pháp thống kê tốn học (các thơng số chất lượng nước lựa chọn đặc trưng cho đặc điểm chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng) + Đã xây dựng số phụ thông số dựa tiêu chuẩn chất lượng nước biển ven bờ Việt Nam giới phù hợp với vùng biển ven bờ Hải Phòng + Đã cải tiến xây dựng công thức WQI áp dụng cho đánh giá chất lượng nước biển ven bờ nói chung vùng biển ven bờ Hải Phịng nói riêng - Luận án phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng theo mức độ ô nhiễm dựa vào kết xác định WQI, làm sở khoa học cho đề xuất giải pháp bảo vệ mơi trường nước vùng biển Hải Phịng DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Lê Văn Nam, Dương Thanh Nghị, Lê Xuân Sinh, Cao Thị Thu Trang, Đánh giá trạng môi trường nước vùng biển hải đảo Hải Phòng, Kỷ yếu hội thảo carees 2019: Nghiên cứu lĩnh vực khoa học trái đất môi trường, 2019 Lê Văn Nam, Phạm Thị Kha, Dương Thanh Nghị, Cao Thị Thu Trang, Nguyễn Xn Sang, Hàm lượng cacbon vơ hịa tan (DIC) môi trường nước vùng cửa sông Bạch Đằng (Hải Phịng), Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, 2020, Số 63 8/2020, 82 – 87 Lê Văn Nam, Lê Xuân Sinh, Nguyễn Thị Thu Hà, Dương Thanh Nghị, Cao Thị Thu Trang, Bước đầu nghiên cứu xác định hàm lượng cacbon (DOC, POC) đánh giá chuyển tải môi trường nước vùng cửa sơng Bạch Đằng (Hải Phịng), Tạp chí Mơi trường, 2020, chuyên đề III, 9/2020, 53 – 59 Lê Văn Nam, Trần Đức Thạnh, Nguyễn Văn Thảo, Đặng Hoài Nhơn, Lê Xuân Sinh, Cao Thị Thu Trang, Dương Thanh Nghị, Phạm Thị Kha, Nguyễn Thị Thu Hà, Bước đầu áp dụng số chất lượng nước (WQI) để đánh giá chất lượng nước biển vịnh Bắc Bộ năm 2018, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Biển, 2020, Tập 20, Số 4B; 2020: 171–181 Dương Thanh Nghị, Lê Văn Nam, Phạm Thị Kha, Lê Xuân Sinh, Đinh Hải Ngọc, Cao Thị Thu Trang, Chất lượng môi trường nước biển trạm quan trắc ven bờ miền Bắc Việt Nam năm 2019, Tạp chí Hóa học, 2020, 58 (6E1,2) 147 -152 Lê Văn Nam, Đặng Kim Chi, Lê Xuân Sinh, Nguyễn Thị Thu Hà, Bước đầu phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng số chất lượng nước, Tạp chí Mơi trường, 2021, Chuyên đề I, 3/2021, 60 - 66 Lê Văn Nam, Tổng quan áp dụng số chất lượng nước (WQI) đánh giá phân vùng chất lượng nước biển ven bờ, Kỷ yếu Hội nghị toàn quốc lần thứ - Hệ thống bảo tàng thiên nhiên Việt Nam, 5/2021, 662 – 672 ... Phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng 3.3.1 Cơ sở phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng Theo giá trị WQI, chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng phân loại thành... giá trạng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng Đối với vùng biển ven bờ Hải Phòng, vấn đề chất lượng nước cần... tính số chất lượng nước phù hợp với đặc điểm môi trường nước vùng biển ven bờ Hải Phòng - Phân loại chất lượng nước điểm khảo sát theo số chất lượng nước - Lập đồ phân vùng chất lượng nước vùng biển