triển KTXH đến diễn biến chất lượng nước sông
Tiến hành mô phỏng chất lượng nước theo các kịch bản quy hoạch phát triển KTXH và so sánh sự ảnh hưởng của các kịch bản đến chất lượng nước sông Cầu Bây.
Kịch bản 1: Thành lập kịch bản gốc với điều kiện khí tượng và chất
lượng nước hiện thời.
Kịch bản 2: Giả thiết các nguồn thải phát sinh tại Thị trấn Trâu Quỳ
được xử lý và đạt tiêu chuẩn thải (QCVN 14-2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt) và các nguồn thải thuộc xã Đa Tốn chưa qua xử lý do quá trình quy hoạch ở khu vực nông thôn có phần chậm hơn.
Kịch bản 3: Giả thiết các nguồn thải phát sinh tại xã Đa Tốn được xử lý
và đạt tiêu chuẩn thải theo QCVN 14-2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt. Các nguồn thải thuộc Thị trấn Trâu Quỳ chưa qua xử lý.
Kịch bản 4: Giả thiết tất cả các nguồn thải dọc theo lưu vực sông đều
được xử lý và đạt tiêu chuẩn xả thải trước khi đổ vào sông Cầu Bây.
Hình 4.15 đến 4.18 so sánh sự biến đổi của các thông số đánh giá chất lượng nước theo từng kịch bản đánh giá.
Hình 4.4. So sánh hàm lượng oxy hòa tan trong nước giữa các kịch bản đánh giá
Theo đó, hàm lượng oxy hòa tan ít thay đổi từ khoảng cách KM 7,02 đến KM 4,2. Trong khi đó, từ KM 4,2 xuôi về hạ nguồn, có sự tăng lên của DO đối với tất cả các kịch bản đánh giá. Chính sự giảm nồng độ các chất ô nhiễm từ các nguồn thải đã qua xử lý đã tạo điều kiện cho sự phát triển của hệ thực vật thủy sinh, làm gia tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước. Tuy nhiên, giá trị DO cao nhất của các kịch bản chỉ là 2,3 mgO2/L, thấp hơn so với quy định nhiều lần (DO ≥ 4 mgO2/L, QCVN 08-2008/BTNMT, Cột B1: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi), điều này được giải thích do thủy vực nghiên cứu đã tiếp nhận một lượng lớn nước thải từ các khu dân cư và khu công nghiệp Sài Đồng B phía thượng nguồn đã khiến cho giá trị DO của nguồn nước giảm mạnh.
Hình 4.5. So sánh nhu cầu oxy sinh học trong nước giữa các kịch bản đánh giá
Tương tự như hàm lượng oxy hòa tan trong nước, diễn biến nồng độ BOD5 ít có sự thay đổi từ KM 7,02 đến KM 4,2; từ KM 4,2 trở đi, có sự thay đổi rõ rệt nồng độ BOD5 giữa các kịch bản. Sự giảm nồng độ của các chất ô nhiễm từ các nguồn thải và quá trình tự làm sạch của thủy vực là nguyên nhân dẫn tới sự khác biệt này. Mặc dù giá trị BOD5 có giảm dần theo hướng dòng chảy nhưng vẫn chưa đạt yêu cầu về chất lượng đối với nguồn nước mặt dùng cho mục đích tưới tiêu nông nghiệp.
Nồng độ Nitơ – Amoni có sự khác biệt từ KM 7,02 đến KM 4,0 và từ KM 4,0 trở đi sự chênh lệch nồng độ giữa các kịch bản càng được thể hiện rõ nét, khi nước thải từ khu vực Thị trấn Trâu Quỳ và xã Đa Tốn không áp dụng và áp dụng công nghệ xử lý nước thải. Tuy có quá trình tự làm sạch theo hướng dòng chảy, nhưng nồng độ Nitơ – Amoni trong nước ở các kịch bản vẫn còn ở mức cao và chưa đạt tiêu chuẩn cho chất lượng nước mặt dùng cho mục đích sản xuất nông nghiệp.
Hình 4.7. So sánh nồng độ Photpho vô cơ trong nước giữa các kịch bản đánh giá
Theo hỡnh trờn, có thể thấy rõ sự khác biệt của nồng độ Phopho vô cơ trong nước là không nhiều giữa các kịch bản. Cũng như các thông số đánh giá khác, hàm lượng Phopho vô cơ có xu hướng giảm dần về phía cuối dòng. Giá trị của P-PO43- trong các kịch bản dao động trong khoảng 955,51 – 2034,65 àgP/L, cao hơn so với quy định từ 3,2 đến 6,8 lần.
Qua các kịch bản mô phỏng chất lượng nước sông Cầu Bây, đoạn chảy qua địa phận huyện Gia Lâm – Hà Nội, nhận thấy chất lượng nước có xu hướng được cải thiện về phía hạ nguồn. Các quá trình pha loãng, xáo trộn và các quá trình sinh học diễn ra trong nước là cơ sở cho sự tự làm sạch của thủy vực. Ở các kịch bản xem xét sự giảm thiểu nồng độ các chất ô nhiễm trong nguồn thải, môi trường nước có sự chuyển biến tích cực thông qua việc các chất ô nhiễm
trong nguồn nước được giảm đi đáng kể. Tuy nhiên, ở kịch bản 4, với giả thiết các nguồn nước thải đổ trực tiếp vào sông được xử lý và đạt tiêu chuẩn thải, mặc dù đã giảm thiểu áp lực và nâng cao chất lượng nước sông theo không gian nhưng hầu như các thông số đánh giá vẫn cao hơn so với quy định nhiều lần. Việc xả thải của các nguồn nước thải phát sinh từ các khu dân cư và khu công nghiệp từ địa phận hành chính khu vực thượng nguồn sông Cầu Bây, trong đó chủ yếu là nước thải có độ nguy hại và ô nhiễm cao từ KCN Sài Đồng B được coi là nguyên nhân chính khiến cho nồng độ các chất ô nhiễm ở trong nước vẫn còn ở mức cao và chưa đạt yêu cầu so với quy chuẩn hiện hành.
PHẦN V – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận
1. Môi trường nước sông Cầu Bây qua các thời điểm quan trắc cho thấy biểu hiện của sự suy thoái. Điều này được phản ánh qua giá trị của các thông số quan trắc, đa số đều cao hơn so với cho phép nhiều lần. Cụ thể, thông số N- NH4+ cao hơn so với TCCP từ 11 – 31 lần, P-PO43- cao hơn TCCP từ 1,5 – 20 lần, COD cao hơn TCCP 1,6 lần.
Đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của thủy vực theo Thông tư số 02/2009/BTNMT: Thông tư quy định đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước, cho thấy sông Cầu Bõy đó hết khả năng chịu tải đối với các thông số chất lượng nước.
2. Mô hình QUAL2K đã được ứng dụng thành công cho mô phỏng chất lượng nước sông Cầu Bây, đoạn chảy qua địa phận huyện Gia Lâm, Hà Nội với các mức sai số nhỏ hơn 30% đối với các thông số mô phỏng vào tháng 6 năm 2011 và tháng 3 năm 2012. Điều này cho thấy, các thông số và hệ số đầu vào mô hình phù hợp với điều kiện thực tế của thủy vực. Ngoài ra, các đường phân bố nồng độ của các thông số đánh giá theo khoảng cách đều phản ánh sự tương đồng giữa giá trị mô phỏng và thực tế. Tại thời điểm tháng 8 năm 2011, có sự biến động mạnh về chất lượng nước sông và giá trị nồng độ của các chất ô nhiễm tại các nguồn thải nên sai số tính toán giữa kết quả mô phỏng và kết quả quan trắc thực tế của 2 thông số DO và BOD5 chưa đạt mức giá trị cho phép.
3. Qua 4 kịch bản đánh giá, chất lượng nước có dấu hiệu cải thiện theo hướng dòng chảy nếu các nguồn thải có áp dụng biện pháp xử lý phù hợp. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của các nguồn thải phía thượng nguồn nên chất lượng nước sông vẫn chưa đạt yêu cầu cho mục đích cấp nước cho hoạt động sản xuất nông nghiệp. Vì vậy, cần thiết phải giảm thiểu các nguồn thải ở thượng nguồn sông Cầu Bây cũng như các nguồn thải dọc theo lưu vực nghiên cứu nhằm cải thiện và nâng cao chất lượng nước sông.
5.2. Kiến nghị
Kết quả nghiên cứu chỉ ra kết quả mô phỏng của mô hình phản ánh sát với thực tế, đóng góp vào việc dự đoán tác động của các nguồn áp lực đến môi trường nước sông Cầu Bây. Đây là việc làm thiết thực và cần thiết nhằm quản lý, cải thiện và nâng cao chất lượng nước của thủy vực. Đồng thời kết quả của đề tài này sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhà quản lý lưu vực sông, chính quyền địa phương huyện Gia Lâm trong việc đánh giá và tìm ra các giải pháp phù hợp nhằm quản lý hiệu quả các nguồn ô nhiễm gia nhập vào dòng sông.
Tuy nhiên, do hạn chế về mặt thời gian và cơ sở dữ liệu đầu vào mà kết quả của nghiên cứu chưa đạt độ chính xác như mong muốn của tác giả. Vì vậy, nếu có điều kiện tiếp tục thực hiện hướng nghiên cứu này, tác giả hy vọng sẽ khắc phục được các hạn chế về mặt số liệu để đạt được mức sai số phù hợp.
PHẦN VI – TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu trong nước
1. Báo Khoa học phổ thông. Áp dụng mô hình qual2k đánh giá diễn biến chất
lượng nước sông Hương, tin tức ngày 12/10/2011.
http://www.khoahocphothong.com.vn/news/detail/10677/ap-dung-mo- hinh-qual2k-danh-gia-dien-bien-chat-luong-nuoc-song-huong.html. Ngày truy cập: 10/03/2011.
2. Bách khoa toàn thư mở Wikipedia. Gia Lâm.
http://vi.wikipedia.org/wiki/Gia_L%C3%A2m. Ngày truy cập: 10/03/2011.
3. Nguyễn Duy Bình. Giáo trình Mô hình hóa trong môi trường, 2009.
4. Cổng thông tin Ủy ban nhân dân huyện Gia Lâm. Giới thiệu chung về huyện Gia Lâm.
http://www.gialam.gov.vn/portal_gialam/code/News-details/148/89/Gioi-thieu- quan.html. Ngày truy cập: 10/03/2011.
5. Lê Hồng Giang. Khảo sát khả năng ứng dụng phần mềm SWAT nhằm đánh
giá tác động của thay đổi sử dụng đất đến chất lượng nước sông ngòi vùng thượng nguồn sụng Mó, khóa luận tốt nghiệp, 2011.
6. Nguyễn Bắc Giang. Áp dụng mô hình QUAL2K đánh giá diễn biến chất
lượng dòng chính sông Hương. Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, Số
65, 2011.
7. Trần Hữu Hùng, Ứng dụng mô hình SWAT để dự đoán tác động của biến
đổi khí hậu đến chế độ dòng chảy lưu vực thượng nguồn sụng Mó,
khóa luận tốt nghiệp, 2011.
8. Bựi Tá Long. Giáo trình Mô hình hóa môi trường, 2008.
9. Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bình Dương. Nghiên cứu hiện trạng môi
trường và đề xuất các giải pháp tổng hợp quản lý chất lượng nước lưu vực sông Thị Tớnh - Bỡnh Dương. Kỷ yếu 5 năm KH&CN Bình
s=AV&CateID=xW6dQEYZfEon8oK9MknGlA%3D
%3D&ArtID=x3dxn63fmke14ZeMBB%2FPkA%3D%3D. Ngày truy
cập: 10/03/2012.
10.Nguyễn Thành Sơn. Ứng dụng mô hình QUAL2K trong quản lý chất lượng
nước sông Hồng, khóa luận tốt nghiệp, 2004.
11.SWATGROUPVN. Các mô hình đánh giá chất lượng nước đã được nghiên
cứu trước đây.
http://swatgroupvn.club.officelive.com/Modeling1.aspx. Ngày truy cập: 10/03/2012.
12.Nguyễn Văn Thịnh. Ứng dụng mô hình PHREEQC mô phỏng quá trình
vận chuyển Cd và Pb trong đất phù sa sông Hồng, khóa luận tốt
nghiệp, 2010.
13.Tổng cục môi trường. Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2003.
Môi trường nước.
14.Tổng cục môi trường. Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2006.
Hiện trạng môi trường nước 3 lưu vực sông Cầu – Nhuệ – Đáy, hệ thống sông Đồng Nai.
15.Tổng cục môi trường. Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2010.
Tổng quan môi trường Việt Nam.
Tài liệu nước ngoài
16. Atila SALVAI, Atila BEZDAN. Water quality model QUAL2K in TMDL
Development, 2008.
17. Chapra, S.C., Pelletier, G.J. and Tao, H. QUAL2K: A Modeling Framework
for Simulating River and Stream Water Quality, Version 2.11: Documentation and Users Manual, 2008.
18. EPA. Stream Water Quality Model.
19. Jasna PIPERSKI, Atila SALVAI. Water quality models application in
20. Nader Nakhaei, Amir Etemad Shahidi. Waste water discharge impact
modeling with QUAL2K, case study: the Zayandeh – rood River, 2010.
21. Paulo M. Espinosa E. Modelamiento de la parte baja del Rio Palo
modeling of the Palo River low part, 2008.
22. Robert B. Ambrose, Jr., Tim A. Wool, and Thomas O. Barnwell, Jr.
Development of Water Quality Modeling in the United States, 2009.
23. Seth Gardner, Ben Griggs, Jeff Handy, Nate Lemme, Mutari Paudel. A
QUAL2K water quality anylysis of the Rio Blanco Watershed near Jalisco, Mexico, 2007.
24. Sỹndỹz UTKU. Modeling of water quality in a drinking water basin, 2005. 25. Tzu-Yi Pai, Jung-Te Huang, Shun-Cheng Wang, Dyi-Huey Chang.
Evaluation of Ecological Water Purification Processes in Dali River using QUAL2K, 2010.
26. Z. Zainudin, N.A. Rahman, N. Abdullah and N.F. Mazlan. Development of
PHẦN VII – PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1: DỮ LIỆU CHẤT LƯỢNG NƯỚC TẠI MỘT SỐ THỜI ĐIỂM QUAN TRẮC
Bảng 7.1. Kết quả quan trắc chất lượng nước vào tháng 4 năm 2011.
pH DO TSS N-NH4+ N-NO3- P-PO43- COD BOD5
Đơn vị (mg/l) NM1 7,43 1,45 524 28,49 4,24 6,45 60 25,2 NM2 7,31 1,18 408 25,76 4,56 4,73 48 20,4 NM3 7,33 1,08 430 26,05 10,88 5,08 58 24,1 NM4 7,33 1,03 526 25,48 6,38 5,23 48 19,7 NM5 7,39 1,07 420 23,11 4,28 5,20 56 20,5 NM6 7,52 1,29 376 24,06 8,94 5,04 48 20,2 NT1 7,42 0,80 410 59,03 0,60 5,58 56 14,6 NT2 7,54 0,54 488 37,23 5,70 12,23 60 22,3 NT3 7,5 0,55 361 30,94 5,26 6,30 56 13,5 NT4 7,5 0,88 638 27,53 6,20 6,08 72 29,5
Bảng 7.2. Kết quả quan trắc chất lượng nước vào tháng 6 năm 2011.
pH DO TSS N-NH4+ N-NO3- P-PO43- COD BOD5
Đơn vị (mg/l) NM1 7,33 0,70 182 10,36 10,36 2,28 36 29,5 NM2 7,31 1,42 174 9,58 10,22 3,40 32 27,28 NM3 7,32 1,48 218 7,93 11,42 3,06 28 28,5 NM4 7,35 1,56 238 9,19 9,96 3,45 40 32 NM5 7,37 1,63 200 9,71 9,71 3,01 32 25,6 NM6 7,39 1,36 204 9,16 9,29 3,08 24 19,2 NT1 7,37 1,26 226 8,81 7,04 0,80 48 17,8 NT2 7,32 0,56 216 23,81 11,34 1,78 36 12,3 NT3 7,20 0,62 205 19,39 12,47 2,46 52 20,3 NT4 7,30 0,74 196 18,19 10,54 4,58 44 15,6
Bảng 7.3. Kết quả quan trắc chất lượng nước vào tháng 8 năm 2011.
pH DO TSS N-NH4+ N-NO3- PO43- COD BOD5
Đơn vị (mg/l) NM1 8,37 0,74 342 18,86 10,16 3,08 24 13,2 NM2 8,14 0,95 286 17,90 10,26 2,78 16 7,4 NM3 8,02 0,89 318 16,73 10,32 2,68 32 16,6 NM4 7,94 0,81 258 16,60 11,82 2,75 20 10,4 NM5 7,89 0,51 450 17,65 8,88 3,23 28 10,1 NM6 7,86 1,67 248 17,50 9,78 2,85 28 14,3 NT1 7,84 1,94 338 5,84 8,92 3,23 28 8,2 NT2 7,74 0,33 386 21,44 7,24 7,55 48 12,5 NT3 7,78 0,74 348 11,90 7,7 4,48 32 7,6
NT4 7,7 0,54 308 12,08 6,9 5,15 32 9,8
Ghi chú:
− NM1: Điểm đầu Thị trấn Trâu Quỳ.
− NM2: Cuối trường ĐHNNHN.
− NM3: Sau cống Đông Dư.
− NM4: Điểm cuối Thị trấn Trâu Quỳ.
− NM5: Đầu Đa Tốn.
− NM6: Cuối Đa Tốn.
− NT1: Nước thải nông nghiệp xã Đông Dư.
− NT2: Nước thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ.
− NT3: Nước thải từ trường ĐHNNHN – Mương Lào.
Bảng 7.4. Kết quả quan trắc chất lượng nước vào tháng 3 năm 2012.
pH DO N-NH4+ N-NO3- P-PO43- COD
Đơn vị (mg/l) NM1 6,83 0,48 14,56 9,64 4,50 40 NM2 6,81 0,51 15,46 10,66 4,48 36 NM3 7,05 0,22 15,61 5,72 4,73 44 NM4 7,07 0,24 14,96 7,04 4,98 40 NM5 7,22 0,13 13,79 7,28 4,95 44 NM6 7,51 0,21 14,80 5,80 4,55 44 NM7 7,40 0,12 13,93 6,06 4,85 40 NM8 7,34 0,40 13,83 6,00 6,03 48 NM9 7,38 0,14 13,82 6,38 5,48 40 NT1 7,30 0,57 17,41 4,75 7,86 80 NT2 7,25 0,47 17,81 3,25 8,13 78 NT3 7,33 0,49 17,53 5,38 7,52 80 NT4 7,40 0,53 17,66 5,70 7,86 80 NT5 7,21 0,33 22,33 5,26 9,94 90 NT6 7,28 0,63 17,55 6,20 8,17 80 NT7 7,30 0,57 17,39 7,70 7,86 82 NT8 7,32 0,54 17,03 6,90 8,45 82 Ghi chú:
− NM1: Điểm đầu Thị trấn Trâu Quỳ.
− NM2: Điểm giữa khu vực thôn An Lạc.
− NM3: Cầu An Lạc.
− NM4: Cầu Viện nghiên cứu Rau – Quả miền Bắc.
− NM5: Điểm giữa khu vực trường ĐHNNHN.
− NM6: Điểm cuối trường ĐHNNHN.
− NM7: Điểm đầu xã Đa Tốn.
− NM8: Cầu đi Kiêu Kỵ.
− NM9: Điểm cuối xã Đa Tốn.
− NT1: Nước thải sinh hoạt thôn An Lạc – Thị trấn Trâu Quỳ.
− NT2: Nước thải sinh hoạt thôn An Lạc – Thị trấn Trâu Quỳ.