8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.2. Đặc điểm kinh tế xã hội vùng lưu vực sông Nhuệ và ảnh hưởng của phát
của phát triển kinh tế- xã hội đến nguồn tài nguyên nước sông Nhuệ 1.3.2.1. Dân số và ảnh hưởng của quy mô dân số lớn đến nguồn tài nguyên nước sông Nhuệ
Các thống kê trong lịch sử cho thấy dân số Hà Nội tăng nhanh trong nửa thế kỷ gần đây. Năm 1954, thành phố có 53 nghìn dân trên diện tích 152 km². Đến năm 1961, thành phố được mở rộng, diện tích lên tới 584 km² với số dân 91.000 người. Năm 1978, Quốc hội quyết định mở rộng thủ đô lần thứ hai với diện tích đất tự nhiên 2.136 km², dân số 2,5 triệu người. Tới năm 1991, địa giới Hà Nội tiếp tục thay đổi, chỉ còn 924 km², nhưng dân số vẫn ở mức hơn 2 triệu người. Trong suốt thập niên 1990, với việc các khu vực ngoại ô dần được đô thị hóa, dân số Hà Nội tăng đều đặn, đạt con số 2.672.122 người vào năm 1999 [46]. Sau đợt mở rộng địa giới gần đây nhất vào tháng 8 năm 2008, thành phố Hà Nội nằm trong 17 thủ đô có diện tích lớn nhất thế giới. Theo kết quả cuộc điều tra dân số ngày 1 tháng 4 năm 2009, dân số Hà Nội là 6.451.909 người [47]. Tính đến ngày 31/12/2015, dân số Hà Nội là 7.558.956 người,
tăng 1,9% so với năm 2014 [48]. Dân số tăng nhanh, đặc biệt ở các quận huyện nội thành khiến lượng rác thải, nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư tăng lên nhanh chóng, cơ sở hạ tầng chưa đáp ứng được, lượng rác thải, nước thải không được xử lý, xả thải vào các dòng kênh, con rạch, đi ra hệ thống sông Kim Ngưu, Tô Lịch,… rồi đổ vào sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt khiến chất lượng nước sông Nhuệ bị suy thoái nghiêm trọng. Dân số Hà Nội tăng nhanh cũng khiến tình trạng lấn chiếm bờ sông, trong đó nhiều khu vực bờ sông Tô Lịch, Kim Ngưu được sử dụng để sinh sống, họp chợ, xả rác và nước thải trực tiếp trên bề mặt gây ô nhiễm nước mặt, cản trở lưu thông của dòng chảy, tắc nghẽn cống rãnh tạo nước tù. Môi trường yếm khí gia tăng phân hủy các hợp chất hữu cơ, không những gây mùi hôi thối, ô nhiễm nguồn nước và môi trường mà còn gây khó khăn trong việc lấy nguồn nước mặt để xử lý thành nguồn nước sạch đủ tiêu chuẩn cấp cho các hoạt động sống và sản xuất của dân cư vùng lưu vực sông.
1.3.2.2. Sự phát triển kinh tế khu vực sông Nhuệ và những ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Nhuệ chất lượng nước sông Nhuệ
Hà Nội là trung tâm kinh tế, chính trị, xã hội của cả nước. Nhiều năm liền, Hà Nội duy trì mức tăng trưởng kinh tế khoảng 8,8% /năm còn Hà Nam là tỉnh nằm ở cửa ngõ phía Nam của Thủ đô Hà Nội, là tỉnh có vị trí quan trọng về phát triển kinh tế-xã hội với tốc độ tăng trưởng kinh tế đạt bình quân trên 13%/năm. Tại Hà Nội, trong những năm gần đây các ngành dịch vụ, công nghiệp, xây dựng, ngành nông lâm nghiệp thuỷ sản tăng và phát triển vượt bậc. Cụ thể, trong năm 2016, giá trị tăng thêm ngành công nghiệp, xây dựng tăng 8.5%; Giá trị tăng thêm các ngành dịch vụ là 9,5%, nông lâm nghiệp thuỷ sản 2%,…[49]; Tại Hà Nam, cơ cấu kinh tế chuyển dịch tích cực theo hướng tăng tỷ trọng công nghiệp, xây dựng và dịch vụ, giảm dần tỷ trọng nông nghiệp [49].Tổng lượng nước đang được khai thác, sử dụng
hàng năm ở Hà Nội và Hà Nam ước tính khoảng 130 tỷ m3, chiếm 19% tổng lượng
nước hiện có của cả nước. Trong đó, trên 80% lượng nước được sử dụng cho mục
đích nông nghiệp (khoảng 100 tỷ m3/năm). Ngoài ra, nước còn được sử dụng cho
sản xuất năng lượng, sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản và hoạt động sản xuất công nghiệp, du lịch, dịch vụ. Cơ cấu sử dụng nước đang có xu hướng tăng dần cho công
nghiệp, thủy sản và sinh hoạt… Sự gia tăng các hoạt động phát triển kinh tế này đã gây những ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, đặc biệt là môi trường nước mặt trong đó có sông Nhuệ, là con sông cấp nước chính cho các hoạt động nông nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, cũng là con sông phải đón nhận toàn bộ nước thải của Hà Nội mỗi ngày (Bảng 1.4).
Bảng 1.4. Hiện trạng sử dụng nước sông Nhuệ
Đoạn sông Chiều dài (km) Hiện trạng sử dụng Tiếp nhận từ nước thải
nước sông Nhuệ
Cống Liên Mạc – 15,68 Tưới tiêu cho nông Hoài Đức,
Cầu Hà Đông nghiệp Từ Liêm
Cầu Hà Đông – Tưới tiêu cho nông Hoài Đức,Hà
4,34 nghiệp, nuôi thuỷ sản, Đông,Thanh Trì,nội
Cầu Tó
chứa nước thải thànhHà Nội
Cầu Tó – Thanh Trì, Hà
17,14 Đông,Thanh Oai,
Cầu Chiếc
Tưới tiêu cho nông Thường Tín
Cầu Chiếc – 17,33 nghiệp, nuôi thuỷ sản, Thanh Oai, Thường Tín,
Đồng Quan chứa nước thải
Đồng Quan – 13,56 Phú Xuyên, Ứng Hòa
Cống Thần
Tưới tiêu cho nông
Cống Thần – nghiệp, chăn nuôi, Kim Bảng,
14,72 nuôi thuỷ sản, chứa
Phủ Lý Duy Tiên
nước thải, giao thông thuỷ
Nguồn: Công ty Thuỷ lợi sông Nhuệ (2009).
Là thủ đô song Hà Nội lại có điều kiện tự nhiên phong phú với 150 nghìn ha đất đồi gò; 125 nghìn ha đất bãi phù xa, 35 nghìn ha đất đồng bằng và còn lại là đất trũng. Tận dụng tối đa điều kiện thuận lợi cho phát triển nông nghiệp cùng tình trạng sử dụng bừa bãi, tùy tiện các loại hóa chất trong phân bón, các loại thuốc kích hoạt phát triển cây… khiến nhiều hệ thống kênh mương tưới tiêu nội đồng đã bị ô
nhiễm nguồn nước và phát tán rộng cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước sông Nhuệ.
Hệ thống tưới tiêu và hình thức tưới tiêu không hợp lý là nguyên nhân gây thất thoát lưu lượng nước lớn trong ngành trồng trọt. Cấp nước tưới cho nông nghiệp chủ yếu từ nguồn nước mặt, tổng lượng nước lấy hàng năm khoảng 500 triệu
m3/năm, việc cấp nước để tưới ở Hà Nội gồm 6 hệ thống cấp nước tưới bao gồm, hệ
thống thủy nông Sông Nhuệ, Đan Hoài lấy nước từ sông Nhuệ, Bắc Hưng Hải, Bắc Đuống, Đông Anh, Sóc Sơn, trong đó hệ thống thủy nông Sông Nhuệ là hệ thống chính cấp nước tưới cho hơn 81.000 ha diện tích canh tác của Hà Nội và Hà Nam, tiêu úng cho hơn 107.000 ha; Trong khi đó, Hà Nam sử dụng nước sông Nhuệ, sông Đáy, sông Hồng cho sản xuất nông nghiệp. Toàn tỉnh được hai hệ thống thuỷ lợi sông Nhuệ và hệ thống thuỷ lợi Bắc Nam Hà cấp nước tưới, tiêu. Hiện toàn tỉnh có 219 công trình cấp nước cho nông nghiệp, tưới cho 79.172 ha, tiêu cho 87.736 ha, trong đó có 111 trạm bơm, tưới cho 18.895 ha, chiếm 24% diện tích tưới. Tất cả các hệ thống thuỷ nông đều có nhiệm vụ tưới tiêu kết hợp, đảm bảo cung cấp nước tưới cho cây trồng (theo từng giai đoạn phát triển) trong vụ Đông Xuân (vụ mùa) và kết hợp với tiêu úng ra các sông cho từng hệ thống vào vụ mùa.
Bên cạnh các hoạt động trồng trọt, chăn nuôi năm 2015 của thành phố cũng khá phát triển. Năm 2015 đàn gia súc gia cầm phát triển cả về số lượng và chất lượng, nếu tính tổng đàn gia súc, gia cầm hiện Hà Nội có số lượng đứng đầu cả nước, tỷ trọng chăn nuôi chiếm 53% giá trị tổng sản phẩm nội địa sản xuất nông nghiệp. Việc chăn nuôi gia súc gia cầm ở hộ gia đình vùng nông thôn còn chưa có ý thức tiết kiệm nguồn nước trong việc vệ sinh chuồng trại, chưa có hệ thống xử lý nước thải, phần lớn cho vào ao hồ, bể tự hoại để thấm vào đất gây ô nhiễm môi trường nước, cụ thể các vùng trọng điểm trong chăn nuôi như chăn nuôi lợn ở Vạn Thái, Sơn Công (Ứng Hòa); Yên Bình, Thạch Hòa (Thạch Thất); Tân Ước, Kim
Thư (Thanh Oai), chăn nuôi vịt ở Vân Đình,…Bên cạnh các hoạt động chăn nuôi
gia súc, gia cầm, cần phải nói tới các hoạt động nuôi trồng thuỷ sản trên nguồn nước mặt từ các sông, hồ, ao trong vùng lưu vực. Lượng nước ngọt cấp cho nuôi
trồng thuỷ sản hàng năm ước tính khoảng 150 triệu m3/năm. Toàn lưu vực hiện có 10.315 ha mặt nước nuôi trồng thuỷ sản, toàn bộ là nuôi nước ngọt. Việc nuôi trồng thuỷ sản trực tiếp trên các dòng nước mặt sông ngòi trong vùng lưu vực cũng đã làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước do một số nguyên nhân: thức ăn của cá dư thừa, sự khuấy động nguồn nước, sự cản trở lưu thông dòng mặt.
Trong phát triển công nghiệp, hiện nay, thành phố Hà Nội đã và đang triển khai xây dựng 3 khu công nghệ cao, 16 khu công nghiệp với diện tích quy hoạch gần 5.250 ha. Cùng với đó, địa bàn thành phố có 110 cụm công nghiệp với diện tích quy hoạch hơn 3.000 ha.Tổng lượng nước hàng năm cấp cho sản xuất công nghiệp
ước tính khoảng 600 triệu m3/năm[48]. Riêng nhu cầu cấp nước hàng năm cho khu
công nghiệp Đông Anh, Sóc Sơn, Nam Thăng Long, Bắc Thăng Long và Đông Bắc (sau khi đã được lấp đầy) ước tính chiếm tới hơn 1/3 tổng lượng nước hàng năm cấp cho sản xuất công nghiệp.Việc gia tăng nhiều nhà máy, xí nghiệp từ quy mô nhỏ hộ gia đình đến quy mô lớn dẫn đến nhu cầu về nguồn nước tăng, không những nước phục vụ cho sản xuất mà còn phục vụ sinh hoạt cho một số lượng lớn công nhân từ nhiều vùng khác nhau tập trung về. Hơn nữa, nước thải từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt chưa được xử lý tốt xả thải bừa bãi là nguyên nhân lớn dẫn đến ô nhiễm nguồn nước mặt mà sông Nhuệ là nơi phải đón nhận chính các nguồn nước thải này. Nhận thấy cùng với sự phát triển dân số và sự phát triển của các ngành công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi thuỷ sản là sự tăng lên về nhu cầu sử dụng nước sạch trong vùng lưu vực sông Nhuệ. Chính sự phát triển kinh tế xã hội này đang ngày càng trở thành tác nhân chủ yếu tác động mạnh mẽ gây ra các vấn đề môi trường do nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng nhiều trong khi lượng nước ô nhiễm xả thải ra cũngtăng nhanh chóng. Đứng trước thách thức đó, cần phải có những biện pháp bảo vệ nguồn nước sạch, cải thiện, nâng cấp chất lượng nước các nguồn nước đang bị ô nhiễm để đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước sạch, đảm bảo mỹ quan cảnh quan đô thị ngày càng sạch đẹp hơn.
CHƯƠNG 2: PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG,THỜI GIAN, NỘI DUNG, CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phạm vi, đối tượng và thời gian nghiên cứu
2.1.1. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi không gian: Nghiên cứu được thực hiện trên đoạn sông Nhuệ đoạn từ Cầu Tó tới Cống Thần, có chiều dài 32 km chảy qua 5 quận huyện của Hà Nội bao gồm quận Hà Đông, huyện Thanh Oai, huyện Ứng Hoà, huyện Thường Tín,
huyện Phú Xuyên. Toạ độ địa lý nằm trong khoảng từ 20o57’06”đến 20o 41’56” vĩ
độ Bắc và 105o48’42”đến 105o 53’49” kinh độ Đông (Hình 2.1.).
2.1.2. Đối tượng nghiên cứu
- Môi trường nước sông Nhuệ đoạn từ Cầu Tó tới Cống Thần. - Môi trường trầm tích sông Nhuệ đoạn từ Cầu Tó tới Cống Thần.
- 3 loài thuỷ sinh thực vật:
+ Cây Thuỷ trúc hay còn gọi cây Cói quạt, cây Lác dù, thuộc họ Cói
(Cypercaceae) với tên khoa họcCyperus alterfolious, Cyperus flabelliformis Routt.
+ Cây Rau muống hay cây Ung thái, thuộc họ Khoai lang (Convolvulaceae)
với tên khoa học Impomoea aquatic Forsk.
+ Cây Rau ngổ trâu hay còn gọi Rau ngổ tía, Ngổ nước, Ngổ đất, Ngổ hương,
thuộc họ Cúc (Asteraceae), với tên khoa học là Enydra fluctuans Lour.
2.1.3. Thời gian nghiên cứu
Thời gian nghiên cứu từ 12/2012 đến nay, bao gồm các đợt thực địa, khảo sát thu thập mẫu nước, trầm tích, số ngày thí nghiệm, khoảng thời gian các giai đoạn thí nghiệm được trình bày trong Bảng 2.1 và các công việc nghiên cứu kéo dài trong suốt khoảng thời gian nói trên.
Bảng 2.1. Các đợt thí nghiệm và thời gian thí nghiệm
Công việc Thời gian Nơi thực hiện
Năm 2013 Năm 2014 Năm 2015
Khảo sát thực - 25/3 - 28/7 - 30/3 4 vị trí trên sông
địa, lấy mẫu - 29/7 - 31/3 Nhuệ: Cầu Tó,
nước, mẫu trầm - 15/9 -15/9 Cầu Chiếc, Đồng
tích - 4/11 - 3/11 Quan, Cống Thần
-Thí nghiệm - 26/3 ÷ 2/4 -24/3÷ 31/3 - 30/3 ÷ 21/4 Phòng Phân tích
phân tích nước - 30/7 ÷ 6/8 - 29/7÷ 5/8 tổng hợp, Viện
-Thí nghiệm - 16.9 ÷23/9 - 16/9 ÷23 /9 Địa lý, Viện Hàn
phân tích trầm -4/11 ÷ 13/11 - 3/11÷9/11 lâm Khoa học
tích Việt Nam
Khảo sát thực 4/11 24/3 28/3 - Phòng Phân tích
địa, lấy mẫu tổng hợp, Viện
thực vật Địa lý, Viện Hàn
Thực nghiệm 4/11÷3/12 24/3 ÷ 10/4 30/3 ÷ 13/4 lâm Khoa học
nuôi trồng thực Việt Nam
vật - 4 vị trí trên
Thí nghiệm - 30/3 ÷ 6/4 sông Nhuệ: Cầu
Tó, Cầu Chiếc,
phân tích thực - 8/4÷ 15/4
Đồng Quan,
vật - 13/4÷ 21/4
Cống Thần
2.2. Nội dung và quy trình nghiên cứu
2.2.1. Nội dung nghiên cứu
- Chất lượng nước sông Nhuệ đoạn từ Cầu Tó tới Cống Thần về các thông số pH, DO, COD, BOD5, NH4+, TN, TP, Coliform tổng, As, Cd, Cu, Pb, Hg, Zn, Fe,chất lượng trầm tích sông Nhuệ đoạn từ Cầu Tó tới Cống Thần về các thông số pH, TN, TP, As, Cd, Cu, Pb, Hg, Zn, Fe. Để thực hiện nội dung nghiên cứu này cần phải tiến hành đi điều tra, khảo sát thực địa, lấy mẫu nước, mẫu trầm tích, bảo quản mẫu, phân tích mẫu để phát hiện ra hàm lượng các chất ô nhiễm nói trên trong mỗi mẫu nước, mỗi mẫu trầm tích.
- Nghiên cứu sự đa dạng loài TVTS sông Nhuệ và tuyển chọn một số loài TVTS có khả năng làm sạch nước hiệu quả cao và phù hợp với môi trường nước
sông Nhuệ ở đoạn sông nghiên cứu. Trong quá trình đi khảo sát thực địa, tiến hành phân tích đánh giá tính đa dạng hệ TVTS bậc cao có mạch vùng lưu vực sông Nhuệ trong đó có phân tích sự đa dạng về thành phần loài, đặc trưng cấu trúc hệ thống hệ thực vật.
- Đánh giá hiệu quả của Thuỷ trúc (Cyperus flabelliformis Rottb.), Rau muống (Ipomoea aquatica Forsk.), Rau ngổ trâu (Enydra fluctuans
Lour.) trong việc hấp thụ các chất ô nhiễm nói trên đối với môi trường nước ở khu vực nghiên cứu. Lấy mẫu nước, mẫu trầm tích ở những vị trí quan trắc trên đoạn sông nghiên cứu dùng làm vật liệu để nuôi trồng các thuỷ sinh thực vật. Trong thời gian thí nghiệm việc nghiên cứu khả năng sinh trưởng và phát triển của thuỷ trúc, rau muống, rau ngổ trâu thông qua các chỉ tiêu chiều cao cây, số nhánh/ khóm qua các giai đoạn thí nghiệm ở các bể nước và trầm tích thu được ở các vị trí nghiên cứu. Nước, trầm tích và các thực vật dùng cho thí nghiệm được tiến hành phân tích hàm lượng các chỉ tiêu tổng nitơ, tổng photpho, các KLN quan tâm để đánh giá khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm này của mỗi loài thực vật. Khả năng tích lũy và vận chuyển các KLN của ba loại cây này ở các bể nước thu được thông qua việc đánh giá hệ số vận chuyển TF (Translocation factor) cũng được tiến hành.
- Đề xuất giải pháp sinh học cải thiện chất lượng nước để phát triển đa dạng sinh học bảo vệ môi trường nước và hệ sinh thái thủy sinh sông Nhuệ. Trên cơ sở nghiên cứu, khám phá vai trò của các loài TVTS đặc trưng, là những loài thực vật có thể sống sót được trong môi trường sông Nhuệ, có khả năng hấp thụ hàm lượng cao các chất ô nhiễm, đưa ra những giải pháp sinh học hiệu quả nhằm góp phần cải thiện chất lượng nước sông khỏi các chất ô nhiễm.
2.2.1. Các bước nghiên cứu của Luận án
Quy trình nghiên cứu đã được thực hiện với các bước nghiên cứu được