Chúng tôi cho rằng đánh giá diễn biến và dự báo môi tr−ờng cần xem xét quan hệ 2 chiều giữa các áp lực môi tr−ờng (các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội tác động lên môi tr−ờng), hiện trạng môi tr−ờng (diễn biến tình trạng chất l−ợng của các thành phần môi tr−ờng) và đáp ứng của Nhà n−ớc và xã hội đối với công tác bảo vệ môi tr−ờng (các thể chế và giải pháp giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi tr−ờng). Các quan hệ này đ−ợc thể hiện một cách rành mạch theo mô hình “áp lực-Hiện trạng- Đáp ứng”, do UNEP đề xuất (Hình 2.2). áp lực hiện trạng Các hoạt động và tác động của con ng−ời Năng l−ợng GTVT Công nghiệp Nông nghiệp Ng− nghiệp Hoạt động khác áp lực Nguồn lực Hiện trạng hoặc tình trạng của môi tr−ờng Không khí N−ớc Tài nguyên đất Đa dạng sinh học Khu dân c−
Văn hóa, cảnh quan
Thông tin Thông tin
đáp ứng Các đáp ứng xã hội (Các quyết định - hành động) Các đáp ứng thể chế và xã hội Luật pháp Công cụ kinh tế Công nghệ mới Thay đổi cách sống của cộng đồng Ràng buộc quốc tế Khác ... Các đáp ứng xã hội (Các quyết định - hành động) Hình 2.2. Mô hình "áp lực - Hiện trạng - Đáp ứng" (Nguồn OECD, 1993)
Ph−ơng pháp dự báo các viễn cảnh trạng thái chất l−ợng môi tr−ờng trong t−ơng lai đối với 2 khu vực trọng điểm phát triển KT – XH đ−ợc áp dụng cụ thể trong đề tài khoa học này dựa trên các ph−ơng pháp khoa học sau đây [1].
2.2.1. Ph−ơng pháp “hồi cứu quá khứ – dự báo t−ơng lai”, đó là ph−ơng pháp hồi cứu các số liệu của hệ thống monitoring môi tr−ờng để dự báo trạng thái môi tr−ờng cứu các số liệu của hệ thống monitoring môi tr−ờng để dự báo trạng thái môi tr−ờng trong t−ơng lai.
Sự dự báo này có thể xét theo một số kịch bản giả thiết có mức gia tăng áp lực môi tr−ờng nh− các năm tr−ớc đây và kịch bản giả thiết có mức gia tăng áp lực môi tr−ờng tối đa hay tối thiểu.
Nh−ng cần nhấn mạnh rằng ph−ơng pháp “Hồi cứu quá khứ - Dự báo t−ơng lai” này đòi hỏi phải có dữ liệu quá khứ với thời gian dài. ở n−ớc ta dữ liệu trạng thái môi tr−ờng đô thị và công nghiệp mới có tích luỹ đ−ợc trong một số năm gần đây, tức là rất ngắn. Vì vậy tính chắc chắn và độ tin cậy của ph−ơng pháp này là bị hạn chế.
Thí dụ : áp dụng ph−ơng pháp “Hồi cứu” để dự báo chất l−ợng n−ớc hồ Tây :
Riêng về chất l−ợng n−ớc hồ Tây (Hà Nội), chúng tôi đã tập hợp đ−ợc số liệu đo l−ờng thực tế của nhiều cơ quan nghiên cứu tiến hành, cùng với các số liệu quan trắc môi tr−ờng của Trung tâm Kỹ thuật Môi tr−ờng Đô thị và Khu công nghiệp (ĐHXD) từ năm 1980 đến nay, t−ơng đối dài, nên có thể áp dụng ph−ơng pháp dự báo từ cơ sở dữ liệu của quá khứ.
Các số liệu quan trắc BOD5 trung bình của n−ớc ở giữa Hồ Tây từ năm 1980 đến nay cho ở bảng d−ới đây.
Trị số BOD5 của n−ớc ở giữa Hồ Tây theo kết quả đo l−ờng thực tế từ năm 1980 đến nay (CEETIA).
Năm 80 85 88 90 92 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04
BOD5 6,4 6,2 7,2 7,7 8,0 8,4 9,0 10,2 10,7 10,9 13 16,5 18,1 17,9 21,5 19,9*
Bị chú : * Số đo 2 lần trong 4 tháng đầu năm 2004
Do trị số đo l−ờng BOD n−ớc Hồ Tây có điểm nhảy vọt vào năm 1999 và năm 2000 nên chúng tôi chia các số liệu quan trắc BOD5 trung bình của n−ớc ở giữa hồ Tây từ năm 1980 đến nay ra làm hai phần. Trên mỗi phần số liệu ta sẽ xử lý riêng và lập ph−ơng trình riêng theo mô hình xấp xỉ theo hàm e-mũ. Chỗ ghép từ phần thứ nhất sang phần thứ hai là một b−ớc nhảy, rất có thể b−ớc nhảy đó thực tế là thể hiện sự gia tăng đột biến n−ớc thải vào hồ qua việc gia tăng tốc độ đô thị hóa, xây dựng nhiều công trình mới ở khu vực hồ trong năm 1999.
Với bộ số liệu thứ nhất :
1980 1985 1988 1990 1992 1994 1995 1996 1997 1998 1999
6,4 6,2 7,2 7,7 8,0 8,4 9,0 10,2 10,7 10,9 13
Ta có hàm xấp xỉ theo ph−ơng pháp bình ph−ơng bé nhất có dạng :
y1 =4,44e0,0368t (2.1a) Hàm y1 đ−ợc thể hiện trên hình 2.3 (đ−ờng liên tục). Các điểm (•) là số liệu đo thực tế.
Với bộ số liệu thứ hai, không kém phần tổng quát, giả sử biến thiên của BOD5 tăng dần tới trị số 30 mg/l trong t−ơng lai xa điều này không ảnh h−ởng đến dáng điệu đ−ờng cong biểu diễn xấp xỉ cho bảng số liệu thứ hai sau đây :
2000 2001 2002 2003 2004 6,4 6,2 7,2 7,7 8,0 6,4 6,2 7,2 7,7 8,0
Hàm xấp xỉ theo ph−ơng pháp bình ph−ơng bé nhất có dạng
y2 =30−270,23e-0,1136t (2.1b) Hàm y2 đ−ợc thể hiện trên hình 2.3.
L−u ý: Ta lấy năm 1974 làm mốc thời gian t=0 trong khi xây dựng các hàm xấp xỉ. Theo hàm y1 ta giải ra đ−ợc t=-3, tức vào năm 1971 n−ớc hồ Tây có chất l−ợng loại A. Từ đó có thể dự đoán rằng : từ năm 1971 trở về tr−ớc n−ớc hồ Tây có chất
l−ợng loại A có thể dùng để cấp n−ớc cho sinh hoạt đô thị.
Ph−ơng trình biểu diễn sự diễn biến BOD5 của n−ớc Hồ Tây từ năm 2010 trở đi đ−ợc xác định theo 2 giả thiết nh− sau :
- Nếu khu vực xung quanh Hồ Tây tiếp tục đô thị hoá với tốc độ nh− các năm qua và các cống n−ớc thải vào hồ vẫn duy trì nh− hiện nay thì hàm l−ợng BOD5 của n−ớc hồ tiếp tục tăng theo thời gian theo hàm y2, ph−ơng trình (2.1b) và đ−ợc thể hiện bằng đ−ờng cong liên tục trên hình 2.3.
- Nếu qui hoạch hệ thống cấp thoát n−ớc khu vực Hồ Tây sẽ đ−ợc xây dựng hoàn chỉnh vào năm 2010, đ−ờng cống thoát n−ớc bao quanh Hồ sẽ đ−ợc xây dựng xong, toàn bộ n−ớc thải của khu vực đô thị Hồ Tây sẽ chảy vào cống thoát n−ớc bao quanh hồ và chảy vào trạm xử lý n−ớc thải, sau đó mới thải vào nguồn n−ớc, thì nồng độ BOD5 của n−ớc hồ Tây sẽ giảm dần theo hàm e-mũ do quá trình n−ớc hồ tự làm sạch, và đ−ợc thể hiện bằng đ−ờng cong giảm dần từ năm 2010. Ta đặt tên hàm số biến thiên giảm dần BOD5 từ năm 2010 trở đi là hàm y3.
Đối với hàm y3 thì các tham số hoàn toàn xác định ta không thể can thiệp. Giá trị của y3 tại thời điểm 2010 phải bằng y2 tại thời điểm 2010, hệ số tự làm sạch của hồ trong tự nhiên giả thiết đã cho là - 0.08. Biến động của BOD5 tuân thủ ph−ơng trình
y3 =25,15e -0,08(t-2010) (2.2) Trong đó : t - thời gian (năm), gốc thời gian t = 0 là năm 2010.
Theo ph−ơng trình (2.2) ta thử tìm lời giải vào năm nào thì BOD5 đạt cỡ 4.1 (mg/l)? Giải ra ta đ−ợc t (=2032.67) xấp xỉ bằng 2033 tức cỡ sau 23 năm n−ớc hồ sẽ trở về chất l−ợng loại A.
30 25 25 20 15 10 5 t (năm) 2040 •
Hình 2.3. Dự báo hàm l−ợng BOD5 trong n−ớc ở giữa hồ Tây biến thiên trong thời gian quá khứ (tr−ớc 1980) và trong t−ơng lai (sau 2004), dựa trên số liệu đo l−ờng thực tế từ 1980 đến 2004
Ph−ơng pháp “Hồi cứu quá khứ để dự báo t−ơng lai” này đã đ−ợc sử dụng từ lâu trong dự báo nồng độ khí CO2 chứa trong không khí, gây ra hiệu ứng “nhà kính” làm tăng dần nhiệt độ khí quyển của Trái Đất. Thí dụ nh− Meadows, 1992 [8] đã căn cứ vào số liệu đo l−ờng nồng độ khí CO2 trong khí quyển từ năm 1957 đến năm 1990 tại Mauna Loa, Hawaii, để dự báo nồng độ CO2 tăng dần đến năm 2000. Meadows không những dự báo nồng độ khí CO2 đến năm 2000, mà còn suy diễn đ−ợc nồng độ khí CO2 trong khí quyển ở thời kỳ tr−ớc Cách mạng Công nghiệp, đầu thế kỷ 19, chỉ vào khoảng 288 ppm, nồng độ khí CO2 năm 1990 đo đ−ợc là 355 ppm, tăng 25% so với đầu thế kỷ 19. Từ dự báo nồng độ khí CO2 trong khí quyển tăng lên mà ng−ời ta có thể dự đoán đ−ợc nhiệt độ khí quyển của Trái Đất sẽ tăng lên 1,5 - 2,50C và mực n−ớc biển sẽ dâng cao 1,5 - 3m vào năm 2050, nếu nh− loài ng−ời không có biện pháp giảm thiểu l−ợng phát thải khí “nhà kính”.
Tổng kết số liệu của nhiều n−ớc trên thế giới TS. Xuemei Bai đã phân chia quá trình phát triển kinh tế của các n−ớc qua 3 giai đoạn: giai đoạn nghèo đói, giai đoạn công nghiệp hoá và giai đoạn phát triển tiêu thụ. Quan hệ giữa ô nhiễm môi tr−ờng và phát triển kinh tế ứng với mỗi giai đoạn trên có đặc điểm riêng.
Theo Báo cáo phát triển thế giới năm 1992 của Ngân hàng Thế giới (TS. Xuemei Bai) [28]: Nếu không có chiến l−ợc phát triển bền vững thì quan hệ giữa phát triển kinh tế và ô nhiễm môi tr−ờng có 3 dạng sơ đồ, t−ơng ứng với 3 giai đoạn phát triển kinh tế, nh− thể hiện ở Hình 2.4.
ở các n−ớc đang nghèo đói điều kiện vệ sinh môi tr−ờng th−ờng rất thấp (hình 2.4a), khi kinh tế phát triển làm tăng thu nhập quốc nội cũng nh− thu nhập của mỗi hộ gia đình tăng lên, có thể có điều kiện kinh tế để cải thiện điều kiện vệ sinh Trung tâm Kỹ thuật Môi tr−ờng Đô thị và Khu công nghiệp
môi tr−ờng, do đó các vấn đề môi tr−ờng nảy sinh giảm đi. Trong giai đoạn công nghiệp hoá (hình 2.4b), ở đoạn đầu với mục tiêu tăng tr−ởng nhanh kinh tế là chính, các vấn đề môi tr−ờng tăng lên cùng với phát triển kinh tế, nh−ng ở đoạn sau mức độ ô nhiễm môi tr−ờng sẽ giảm đi, vì các cơ sở công nghiệp đã đủ tiềm lực giải quyết các vấn đề môi tr−ờng, xã hội quan tâm đến BVMT nhiều hơn và luật pháp về BVMT chặt chẽ hơn, có hiệu lực thi hành. ở giai đoạn phát triển tiêu thụ (hình 2.4c) tính khốc liệt của ô nhiễm môi tr−ờng th−ờng đồng biến với phát triển kinh tế do chất thải phát sinh từ một xã hội tiêu thụ ngày càng lớn và độc hại hơn, sử dụng năng l−ợng và các sản phẩm hoá học nhiều hơn. ở n−ớc ta hiện nay, một phần đất n−ớc đang ở giai đoạn nghèo đói (hình 2.4a) một phần đất n−ớc đang ở giai đoạn đầu của giai đoạn công nghiệp hoá (hình 2.4b). Có thể khái quát là nông thôn của n−ớc ta đang diễn biến theo mô hình 2.4a, vùng đô thị và khu công nghiệp, đặc biệt ở 3 vùng trọng điểm phát triển kinh tế của n−ớc ta đang diễn biến theo mô hình 2.4b. Hình 2.4d là sơ đồ mục tiêu BVMT và phát triển bền vững của n−ớc ta (do chúng tôi mô phỏng).
Phát triển kinh tế