3.2.2 .Phân đoạn sông Cầu theo mức độ ô nhiễm
3.5. Đánh giá ngƣỡng chịu tải của sông Cầu trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
người dân được sử dụng nước sạch là cao hơn, nhưng với người nghèo, khả năng tiếp cận với nước sạch vẫn rất hạn chế. Chi phí đầu tư một hệ thống xử lý nước sinh hoạt cho một hộ gia đình thường cao hơn nhiều so với mức thu nhập bình qn và mức sống của người dân nơng thơn. Do đó, phần lớn người dân nơng thơn khai thác và sử dụng trực tiếp nước sông hoặc các thuỷ vực xung quanh phục vụ cho sinh hoạt nên khi nguồn nước mặt bị ơ nhiễm thì cũng chính là yếu tố làm gia tăng bệnh tật của người dân.
3.4.3. Ảnh hưởng tới hệ sinh thái
Nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ có thể thuận lợi cho thực vật phát triển, nhưng nếu vượt quá sẽ gây hiện tượng phú dưỡng, làm giảm lượng ôxy trong nước, các loài thuỷ sinh bị thiếu ơxy dẫn đến một số lồi bị chết hàng loạt. Sự xuất hiện các độc chất như dầu mỡ, kim loại nặng, các loại hóa chất trong nước sẽ tác động đến động thực vật thủy sinh và dần đi vào chuỗi thức ăn trong tự nhiên.
Ở sông Cầu, việc dùng hố chất trong tuyển rửa khống sản gây ơ nhiễm các chất độc hại, đã ảnh hưởng tới chất lượng nước sông. Tại khu vực các mỏ, hàm lượng thiếc và chì trong nước sông cao. Lượng nước thải từ các mỏ than khá lớn, lại chứa mùn than đã gây ô nhiễm nước mặt. Ở nhiều đoạn sông các chất hữu cơ và nhiều hố chất độc hại có trong nước sơng đã khiến nước sơng khơng cịn dùng để ăn uống, tắm giặt, thậm chí các lồi thủy sinh vật cũng khơng thể tồn tại [1].
3.5. Đánh giá ngƣỡng chịu tải của sông Cầu trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên Nguyên
3.5.1. Tính tốn tải lượng ơ nhiễm tối đa
Quan niệm
Tải lượng ô nhiễm tối đa là khối lượng lớn nhất của chất ơ nhiễm có thể có trong nguồn nước tiếp nhận mà không ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng mục tiêu chất lượng nước của nguồn nước tiếp nhận (Thơng tư 02/2009/TT-BTNMT)[3].
Phương pháp tính tốn tải lượng ơ nhiễm tối đa
Tải lượng tối đa chất ơ nhiễm mà đoạn sơng có thể tiếp nhận đối với một chất ơ nhiễm cụ thể được tính theo cơng thức:
Ltđ = (Qs+ ∑Qt) * Ctc *3,6 (1)
Trong đó:
+ Ltđ (kg/giờ) là tải lượng ô nhiễm tối đa của nguồn nước đối với chất ô nhiễm đang xem xét;
+ Qs (m3/s) là lưu lượng dòng chảy tức thời nhỏ nhất ở đoạn sông cần đánh giá trước khi tiếp nhận nước thải;
+ ∑Qt (m3/s) là tổng lưu lượng nước thải lớn nhất của các nguồn thải; + Ctc (mg/l) là giá trị giới hạn nồng độ chất ô nhiễm đang xem xét được quy định tại quy chuẩn, tiêu chuẩn chất lượng nước để đảm bảo mục đích sử dụng của nguồn nước đang đánh giá
+ 3,6 là hệ số chuyển đổi đơn vị thứ nguyên từ (m3/s) * (mg/l) sang (kg/giờ)
- Tính tốn tải lượng ơ nhiễm có sẵn trong nguồn nước tiếp nhận:
Tải lượng ơ nhiễm có sẵn trong nguồn nước tiếp nhận đối với một chất ơ nhiễm cụ thể được tính theo công thức:
Ln = (Qs* Cs) *3,6 (2)
Trong đó:
+ Ln (kg/giờ) là tải lượng ơ nhiễm có sẵn trong nguồn nước tiếp nhận;
+ Qs (m3/s) là lưu lượng dòng chảy tức thời nhỏ nhất ở đoạn sông cần đánh giá trước khi tiếp nhận nước thải;
+ Cs (mg/l) là giá trị nồng độ cực đại của chất ô nhiễm trong nguồn nước chảy vào đoạn sông trước khi tiếp nhận nước thải;
+ 3,6 là hệ số chuyển đổi đơn vị thứ nguyên từ (m3/s) * (mg/l) sang (kg/giờ).
- Tính tốn tải lượng ơ nhiễm của chất ô nhiễm đưa vào đoạn sông tiếp nhận: Tải lượng ô nhiễm của một chất ô nhiễm cụ thể từ nguồn xả thải đưa vào nguồn nước tiếp nhận được tính theo cơng thức:
Lt = ∑(Qt* Ct) *3,6 (3)
Trong đó:
+ Lt (kg/giờ) là tổng tải lượng chất ô nhiễm của tất cả các nguồn thải vào đoạn sông cần đánh giá;
+ Qt (m3/s) là lưu lượng nước thải lớn nhất của mỗi nguồn thải vào đoạn sông cần đánh giá (hoặc/và lưu lượng của nhánh sông chảy vào đoạn sông cần đánh giá);
+ Ct (mg/l) là giá trị nồng độ cực đại của chất ô nhiễm trong mỗi nguồn thải vào đoạn sông cần đánh giá (hoặc/và nồng độ cực đại của nhánh sông chảy vào đoạn sông cần đánh giá);
+ 3,6 là hệ số chuyển đổi đơn vị thứ nguyên từ (m3/s) * (mg/l) sang (kg/giờ).
3.5.2. Tính tốn khả năng tiếp nhận tải lượng ơ nhiễm
Quan niệm
Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước có thể tiếp nhận được thêm một tải lượng ô nhiễm nhất định mà vẫn đảm bảo nồng độ các chất ô nhiễm trong nguồn nước không vượt quá giá trị giới hạn được quy định trong các quy chuẩn, tiêu chuẩn chất lượng nước cho mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp nhận (thông tư số 02/2009/TT-BTNMT).
Phương pháp tính tốn khả năng tiếp nhận nước thải
Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước đối với chất ô nhiễm đang đánh giá được tính tốn theo phương trình cân bằng vật chất:
Khả năng tiếp nhận của nguồn nước đối với chất ô nhiễm
~ Tải lượng ô nhiễm tối đa của chất ô nhiễm -
Tải lượng ơ nhiễm sẵn có trong nguồn nước của chất ô nhiễm và khả
Khả năng tiếp nhận tải lượng ô nhiễm (hoặc ngưỡng chịu tải) của đoạn sông đánh giá đối với một chất ô nhiễm cụ thể từ một điểm xả đơn lẻ được tính theo cơng thức:
Ltn = [ Ltđ – (Ln+ Lt) ] * Fs (4)
Trong đó:
+ Ltn (kg/giờ) là khả năng tiếp nhận tải lượng chất ô nhiễm của nguồn nước;
+ Ltđ xác định theo phương trình (1); + Ln xác định theo phương trình (2); + Lt xác định theo phương trình (3);
+ Fs là hệ số an toàn.
Việc sử dụng hệ số an toàn Fs trong xác định khả năng tiếp nhận chất ơ nhiễm là do có nhiều yếu tố khơng thể định lượng và khơng chắc chắn trong q trình tính tốn khả năng tiếp nhận nước thải ; hoă ̣c do thiếu thơng tin đầy đủ về tình hình xả nước thải và khai thác, sử dụng nước ở hạ lưu; đồng thời nhằm bảo đảm khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước trên thực tế sẽ không bị sử dụng hết chỉ cho một nguồn xả nước thải và dành khả năng tiếp nhận nước thải của các nguồn thải ở hạ lưu. Vì vậy buộc phải chấp nhận các giả thiết rằng, các chất ô nhiễm sau khi đi vào nguồn nước tiếp nhận sẽ không tham gia và các quá trình biến đổi chất trong nguồn nước như:
+ Lắng đọng, tích luỹ, giải phóng các chất ơ nhiễm (ví dụ q trình lắng đọng, tích luỹ photpho trong trầm tích và giải phóng chúng từ trầm tích do q trình xáo trộn hoặc do hàm lượng oxy hồ tan thấp);
+ Tích đọng các chất ơ nhiễm trong thực vật, động vật thuỷ sinh (ví dụ q trình tích đọng sinh học các kim loại nặng và thuốc trừ sâu trong cá);
+ Tương tác vật lý, hoá học hoặc/và sinh học của các chất ô nhiễm trong nguồn nước (ví dụ các hợp chất hữu cơ làm giảm lượng oxy hoà tan trong nước sông);
+ Sự bay hơi của các chất ô nhiễm ra khỏi nguồn nước (thường xảy ra với các hợp chất dễ bay hơi);
- Khơng có sự thay đổi về tốc độ dòng chảy lẫn chất lượng nguồn nước tiếp nhận phía thượng lưu trong khoảng thời gian đánh giá;
- Khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm là đồng đều trên tồn đoạn sơng;
- Q trình hồ tan, xáo trộn chất ô nhiễm trong nguồn nước tiếp nhận là hoàn toàn và xảy ra ngay sau khi xả thải.
Hệ số an tồn Fs có giá trị trong khoảng 0,3 < Fs <0,7. Hệ số an tồn có thể khác nhau đối với các chất ô nhiễm khác nhau. Giá trị Fs nhỏ có nghĩa là chỉ dành một phần nhỏ khả năng tiếp nhận nước thải đối với chất ô nhiễm được đưa vào nguồn nước do các yếu tố không chắc chắn lớn và nguy cơ rủi ro cao. Trên thực tế, sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên là nguồn tiếp nhận nước thải của một số lượng đáng kể các khu công nghiệp, nhà máy, dân cư dọc 2 bên sơng. Vì vậy yếu tố khơng chắc chắn trong q trình đánh giá khả năng chịu tải của sơng là cao. Do đó trong luận văn này, tác giả sử dụng hệ số an toàn nhỏ nhất Fs = 0,3 trên tất cả các đoạn sông nhằm đảm bảo đánh giá khắt khe nhất khả năng chịu tải của sông.
Nếu giá trị Ltn lớn hơn (> 0) thì nguồn nước vẫn cịn khả năng tiếp nhận đối với chất ô nhiễm. Ngược lại, nếu giá trí Ltn nhỏ hơn hoặc bằng (≤ 0) có nghĩa là nguồn nước khơng cịn khả năng tiếp nhận đối với chất ô nhiễm.
3.5.3. Phân đoạn và đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên
Từ các số liệu phân tích, kết hợp với bảng tính chỉ số WQI ở trên ở ta thấy Sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Ngun có thể chia ra làm ba đoạn chính tương ứng với các nguồn thải chính như sau:
- Đoạn 1: Từ đầu nguồn giáp với tỉnh Bắc Kạn đến Sơn Cẩm; - Đoạn 2: Từ Sơn Cẩm đến Cầu Trà Vườn;
Bắc Kạn Thác RiỊng GSL Chỵ Chu Chợ Mới Sông Chợ Chu Bắc Kạn Thái Ngun Sơng Nghinh T-ờng Th¸c B-ëi GSL Sơng Đu Thái Ngun Hå Nói Cèc TX S«ng C«ng S«ng C«ng Sơng Cầu Đập Thác Huống Phú Bình
Sơng Cầu Irrigation System 0,0m3/s 2,5m3/s 4,7m3/s 6,3m3/s 2,1m3/s 8,5m3/s 8,8m3/s 10,3m3/s 10,7m3/s 11,1m3/s 0,1m3/s 0,0m3/s 1,6m3/s 12,5m3/s 0,1m3/s 13,4m3/s 15,2m3/s 16,2m3/s 16,2m3/s 1,9m3/s 0,1m3/s 5,9m3/s 0,0m3/s 1,7m3/s 2,1m3/s 2,1m3/s 1,7m3/s 0,4m3/s 1,5m3/s 0,1m3/s Return Flow
Hình 3.60: Sơ đồ lưu lượng Sơng Cầu và các nguồn thải đổ vào sông Cầu (tháng 2, giá trị trung bình 1998-2007)
Dựa vào sơ đồ hình 3.60 và coi Ct trong cơng thức (3) ở trên chính là nồng độ của các chất ô nhiễm trong các phụ lưu cấp 1 của sông Cầu. Ở đây, hiểu nguồn nước đang đánh giá được sử dụng cho mục đích cấp nước nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp nên giá trị giới hạn các chất ô nhiễm trong nguồn nước được xác định theo QCVN 08: 2008/BTNMT cột A2. Đoạn sông từ Sơn Cẩm đến Cầu Trà Vườn do đã bị ơ nhiễm hữu cơ nên chỉ tính tốn đến khả năng tiếp nhận kim loại đối với đoạn 2.
Áp dụng các cơng thức tính ở trên, ta có được các kết quả sau:
Bảng 3.10: Kết quả tính tốn khả năng tiếp nhận nước thải của sơng Cầu đoạn 1 (kg/giờ)
Thông số TSS BOD5 COD NH4+ As Pb Zn Fe
Ltđ 2435,40 487,08 1217,70 16,24 1,624 1,624 81,180 81,18
Ln 504,47 168,16 277,15 0,93 0,062 0,187 0,735 15,57
Lt 113,90 78,91 156,31 1,24 0,181 0,066 0,305 5,59
Thông số TSS BOD5 COD NH4 As Pb Zn Fe
Giá trị giới hạn = Ctc
Bảng 3.11: Kết quả tính tốn khả năng tiếp nhận nước thải của sông Cầu đoạn 2 (kg/giờ) Thông số TSS As Pb Zn Fe Ltđ 1784,70 1,190 1,190 59,490 59,49 Ln 2681,64 0,258 6,188 1,547 63,43 Lt 106,92 0,024 0,048 0,317 4,04 Ltn -301,16 0,272 -1,514 17,288 -2,39
Bảng 3.12: Kết quả tính tốn khả năng tiếp nhận nước thải của sông Cầu đoạn 3 (kg/giờ)
Thông số TSS BOD5 COD NH4+ As Pb Zn Fe
Ltđ 1263,6 252,72 631,80 8,42 0,842 0,842 42,120 42,12
Ln 261,25 180,54 407,81 1,91 0,085 0,172 0,758 11,68
Lt 655,63 171,22 392,54 2,71 0,146 0,104 0,773 27,56
Qua kết quả đánh giá ngưỡng chịu tải của từng đoạn sơng ở trên, ta có thể nhận xét như sau:
- Đoạn 1: Chất lượng nước còn tương đối tốt, còn khả năng tiếp nhận đối với tất cả các chỉ tiêu ở trên
- Đoạn 2: Đã bị ơ nhiễm, chỉ cịn khả năng tiếp nhận thêm một số chỉ tiêu như As, Zn
- Đoạn 3: Khơng có khả năng tiếp nhận một số chỉ tiêu như TSS, BOD5, COD.
3.6. Đề xuất các giải pháp quản lý môi trƣờng nƣớc sông Cầu
Khả năng tiếp nhận chất thải nói riêng và chất lượng nước sơng Cầu nói chung trong thời gian tới sẽ thay đổi trong quá trình phát triển KT- XH của tỉnh Thái Nguyên vì vậy cần dự báo sự thay đổi đó để làm cơ sở cho cơng tác quản lý.
3.6.1. Quy hoạch phát triển KT- XH tỉnh Thái Nguyên đến năm 2020
Quy hoạch tổng thể phát triển KT-XH tỉnh Thái Nguyên đến năm 2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết đinh số 58/2007/QĐ-TTg với các mục tiêu chính sau [19]:
- Tốc độ tăng trưởng kinh tế GDP bình quân giai đoạn 2011-2020 khoảng 12-15%. Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tăng các ngành phi nông nghiệp. Năm 2020 tỷ trọng trong GDP của ngành công nghiệp-xây dựng chiếm 47-48%, thương mại-dịch vụ chiếm 42-43%, nông lâm nghiệp-thủy sản là 9-10%. GDP bình quân đầu người vào năm 2020 đạt 2.300USD. Đến năm 2020 sẽ có 28 KCN, với tổng diện tích mặt bằng 5.320ha, so với năm 2008 số KCN tăng 5,6 lần, diện tích tăng trên 1,9 lần. Ngồi ra, cịn có 20 CCN và 47.687 cơ sở công nghiệp nhỏ lẻ khác.
- Tốc độ tăng dân số bình quân trong thời kỳ quy hoạch là 0,9%. Dân số Thái Nguyên sẽ là 1.158 nghìn người (2015) và 1.285 nghìn người (2020). Hàng năm 12.000-13.000 lao động có việc làm. Giảm tỷ lệ hộ nghèo xuống còn 2,5%. Nâng tỷ lệ đơ thị hóa lên 45% vào năm 2020. Riêng thành phố Thái Nguyên, đến năm 2020 tổng dân số khoảng 600.000 người, trong đó số dân nội thành là 450.000 người.
Các hoạt động KT-XH theo quy hoạch phát triển với tốc độ cao, quá trình cơng nghiệp hóa, đơ thị hóa ở Thái Nguyên diễn ra nhanh sẽ làm gia tăng áp lực lên các thành phần môi trường, nhất là môi trường nước sông Cầu.
3.6.2. Phân tích các áp lực lên mơi trường nước sông Cầu
a. Dự báo tải lượng nước thải công nghiệp đổ vào sông Cầu
Khối lượng nước thải công nghiệp đổ vào sông Cầu đến năm 2020 được dự báo dựa trên các số liệu về số lượng khu cơng nghiệp, tổng cộng diện tích tất cả các khu cơng nghiệp đã có và theo quy hoạch phát triển KT-XH tỉnh Thái Nguyên đến năm 2020 đổ thải ra sơng Cầu, loại hình sản xuất trong khu cơng nghiệp, hệ số phát sinh nước thải công nghiệp do Cơ quan Hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA) nghiên cứu đối với các KCN Việt Nam … và với quy ước rằng các cơ sản xuất nằm ngoài KCN có tải lượng thải khiêm tốn. Theo đó, ước tính lưu lượng nước thải từ các KCN Thái Nguyên thải ra vào năm 2020 khoảng 102.205m3/ngày. Tải lượng các hợp phần ô nhiễm trong nước thải, ví dụ BOD sẽ là 17.375kg/ngày, gấp 2,5 lần so với năm 2007. Theo Quy hoạch bảo vệ mơi trường tỉnh Thái Ngun thì ước tính lưu lượng nước thải và tải lượng BOD trong nước thải từ các KCN, cụm và điểm công nghiệp thải ra vào năm 2020 khoảng 136.256m3/ngày và 23.163kg/ngày [20]. Số liệu dự báo của Quy hoạch bảo vệ môi trường tỉnh lớn hơn là do tính cả lượng nước thải của các cơ sở cơng nghiệp nằm phân tán ngồi KCN.
b. Dự báo tải lượng nước thải sinh hoạt đổ vào sông Cầu
Khối lượng nước thải sinh hoạt và tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải của tỉnh Thái Nguyên đổ vào sông Cầu đến năm 2020 được dự báo dựa trên các yếu tố: tốc độ gia tăng dân số và số dân năm 2020 (1.285 nghìn người), lượng nước cấp cho các đơ thị và nơng thơn, thất thốt trong chuyển tải, nhu cầu sử dụng nước trung bình ngày của mỗi người dân với mức sống đơ thị 150l/ngày, nông thôn 120l/ngày, hệ số phát thải chất ơ nhiễm… Theo đó, ước tính lưu lượng nước thải sinh hoạt thải