Thời gian LT3 (kg/tháng) ST3 (kg/tháng) Q (m3/tháng) Diện tích (m2) LT3/ST3 Q/A 3/2011 103.450 403.369 125.841.600 397.990.000 0,2565 0,316193 3/2012 56.075 403.369 107.619.840 397.990.000 0,1390 0,270408 3/2013 43.728 404.301 104.172.480 397.990.000 0,1082 0,261746 Bảng 3.7: Tải lƣợng N trong tháng 6 Thời gian LT6 (kg/tháng) ST6 (kg/tháng) Q (m3/tháng) Diện tích (m2) LT6/ST6 Q/A 6/2011 77.584 302.527 129.936.960 397.990.000 0,2565 0,326483 6/2012 122.877 302.766 136.313.280 397.990.000 0,4058 0,342504 6/2013 295.850 302.838 161.015.040 397.990.000 0,9769 0,404571
Từ kết quả trên chúng ta có biểu đồ nhƣ sau:
Hình 3.27: Biểu diễn mối tƣơng quan giữa số liệu quan trắc lƣợng N trong nƣớc sông và tổng lƣợng N phát thải lƣợng N trong nƣớc sông và tổng lƣợng N phát thải
a- Phƣơng trình tính tốn toản lƣợng N vào tháng 3 b-Phƣơng trình tính tốn toản lƣợng N vào tháng 6
Từ hai biểu đồ biểu diễn mối tƣơng quan giữa các đại lƣợng nhƣ: tổng tải lƣợng N của nguồn thải, tổng tải lƣợng của lƣu vực tiếp nhận nguồn thải và tổng lƣu lƣợng nguồn tiếp nhận bằng các phƣơng trình sau:
Đối với tải lƣợng N vào tháng 3: y = 39,32x3,362
hay 𝐿𝑇3
𝑆𝑇3 = 39,32 𝑄3
𝐴
4,362
Đối với tải lƣợng N vào tháng 6: y = 224,9x5,986 hay 𝐿𝑇6
𝑆𝑇6 = 224,9 𝑄6
𝐴
5,986
Qua từ những phƣơng trình này, chúng ta có thể dự đốn đƣợc tải lƣợng N trong nguồn tiếp nhận nƣớc thải, vì trong quá trình sản xuất khơng thay đổi cơng nghệ, quy trình sản xuất thì nguồn thải N là cố định, cho nên chúng ta chỉ cần quan trắc lƣu lƣợng của dịng sơng thì có thể xác định tổng tải lƣợng N. Ngồi ra chúng ta có thể dung phƣơng trình này để kiểm tra kết quả quan trắc của đơn vị thực hiện quan trắc, phân tích chất lƣợng nƣớc mặt khu vực này.
y = 39.32x4.362 R² = 0.984 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.25 0.27 0.29 0.31 0.33 (a) y = 224.9x5.986 R² = 0.983 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0.3 0.35 0.4 0.45 (b)
3.3.4 Đánh giá mơ hình tính tốn
Dựa vào kết quả thu đƣợc tại mục 3.3.3 trên ta có thể thấy hệ số tƣơng quan của các phƣơng trình lần lƣợt là: R32= 0,984 và R26=0,983 với độ tin cậy P=95%, nhƣ vậy phƣơng trình hồn tồn phù hợp với xác xuất thống kê.
Ngồi ra, chúng tơi sử dụng kết quả quan trắc chất lƣợng nƣớc tại 02 điểm đã lựa chọn vào tháng 3 năm 2014 (bảng 3.8) để kiểm chứng mơ hình.
Bảng 3.8: Kết quả quan trắc tải lƣợng N vào 3/2014
Điểm 1 Điểm 2 Q3 (m3/tháng) Tải lƣợng Nthực tế (kg/tháng) Lƣu lƣợng (m3/s) Tổng N (mg/l) Lƣu lƣợng (m3/s) Tổng N (mg/l) 28,35 0,463 11,34 0,516 102.876.480 49.190
Thay các giá trị vào phƣơng trình vừa tìm đƣợc ở trên ta có:
𝐿𝑇3 = 39,32 𝑄3 𝐴 3,623 𝑥𝑆𝑇3 = 39,32 102.876.480 397.990.000 4,362 𝑥405.342 LT3= 43.600(kg/tháng)
Sai số giữa kết quả tính tốn theo phƣơng trình và kết quả thực tế quan trắc đƣợc nhƣ sau: - 11,36%. Việc sai số giữa kết quả tính tốn và kết quả quan trắc tải lƣợng N trong nƣớc mặt có thể do các nguyên nhân sau:
+ Trong q trình tính tốn, chúng ta đã lƣợc bỏ một số nguồn thải N nhƣ: nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc từ các bệnh viện, nƣớc thải chăn nuôi, nƣớc mƣa…
+ Số liệu thống kê của việc sử dụng lƣợng phân bón hóa học và phần trăm lƣợng N thải vào nguồn nƣớc.
+ Số liệu quan trắc thực tế và thời điểm quan trắc chất lƣợng nƣớc cũng cần xem xét và đánh giá một cách khách quan.
Dựa vào kết quả nghiên cứu tại mục 3.1 cho thấy nguồn thải N từ thủy sản chiếm đến 25,15% (71.583 kg N/tháng) tổng nguồn thải vào lƣu vực sông khu vực này, do đó chúng tơi tính thêm nguồn thài này và kết quả nhƣ sau:
𝐿𝑇3 =39,32 𝑄3 𝐴 3,623 𝑥𝑆𝑇3 = 39,32 102.876.480 397.990.000 4,362 𝑥476.925 LT3= 51.303 (kg N/tháng)
Từ kết quả này, so sánh với kết quả thực tế ta thấy sai số giữa kết quả tính theo lý thuyết và kết quả thực tế là + 4,29%. Nhƣ vậy, nguồn thải N từ q trình chăn ni thủy sản cũng đóng góp phần khơng nhỏ đến sự ô nhiễm N trong nguồn nƣớc mặt trong khu vực.
Nhƣ vậy, qua hệ số tƣơng quan R2
và kiểm tra bằng số liệu thực tế cho thấy phƣơng trình biểu diễn mối quan hệ giữa tổng tải lƣợng N của nguồn thải, tổng tải lƣợng của lƣu vực tiếp nhận nguồn thải và tổng lƣu lƣợng nguồn tiếp nhận là phù hợp có thể sử dụng.
3.4 Kịch bản ô nhiễm N trong môi trƣờng của tỉnh Hải Dƣơng đến năm 2020
Căn cứ vào Quyết định số 3155/QĐ-UBND ngày 15 tháng 11 năm 2011 của Ủy ban nhân tỉnh Hải Dƣơng [11] về việc “phê duyệt quy hoạch vùn tỉnh Hải Dƣơng đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030” và Nghị quyết số 91/2008 /NQ- HĐND ngày 22 tháng 02 năm 2008 của Hội đồng nhân dân tỉnh Hải Dƣơng về “Quy hoạch phát triển sản xuất nông nghiệp tỉnh Hải Dƣơng đến năm 2015 và định hƣớng đến năm 2020” tại kỳ họp thứ 11- Hội đồng nhân dân khóa XIV [8], tình hình kinh tế xã hội năm 2020 nhƣ bảng 3.9.
Bảng 3.9: Bảng số liệu thống kê về phát triển kinh tế tỉnh Hải Dƣơng năm 2020
TT Nội dung Đơn vị Số lƣợng Tăng/
giảm % Năm 2012 Năm 2020
1 Dân số Ngƣời 1.738.480 1.810.000 tăng 4,11
2 Diện tích lúa ha 63.205 58.000 Giảm 8,23
3 Sản lƣợng lúa Tấn 782.235 700.000 Giảm 10,52
4 Sản lƣợng thịt lợn hơi Tấn 83.572 170.000 tăng 103,42
5 Sản lƣợng gia cầm Tấn 26.285 37.000 tăng 40,76
3.4.1 Áp dụng mơ hình MFA
Trong khuôn khổ của luận văn, chúng tơi áp dụng mơ hình MFA tại mục 3.1 để xây dựng kịch bản ô nhiễm môi trƣờng theo mục tiêu phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020 của tỉnh Hải Dƣơng. Kết quả chi tiết của mơ hình MFA đƣợc biểu diễn tại hình 3.28.
Hình 3.28: Mơ hình MFA cho Hải Dƣơng đến năm 2020
Từ kết quả thu đƣợc tại hình trên, chúng tơi tiến hành so sánh với kết quả tính tốn tải lƣợng N của năm 2012, đƣợc trình bày tại bảng 3.10; 3.11; 3.12
Bảng 3.10: So sánh tải lƣợng N thải vào nƣớc mặt năm 2012 và năm 2020
TT Quá trình Tải lƣợng N (tấn/năm) Tăng/giảm % Năm 2012 Năm 2020
1 Thủy sản 1.829 2.696 tăng 47,40
2 Trồng trọt 4.930 4.524 Giảm 8,23
3 Thoát nƣớc 2.096 2.809 tăng 34,01
Bảng 3.11: So sánh tải lƣợng N thải vào khơng khí năm 2012 và năm 2020
TT Quá trình Tải lƣợng N (tấn/năm) Tăng/giảm % Năm 2012 Năm 2020
1 Trồng trọt 21.995 20.184 Giảm 8,23
2 Chăn nuôi 1.764 3.494 tăng 98,07
Tổng tải lƣợng 23.759 21.948 Giảm 7,62 Bảng 3.12: So sánh tải lƣợng N thải vào nƣớc ngầm năm 2012 và năm 2020
TT Quá trình Tải lƣợng N (tấn/năm) Tăng/giảm % Năm 2012 Năm 2020
1 Trồng trọt 3.034 2.784 Giảm 8,23
2 Thủy sản 1.380 1.957 tăng 41,81
Tổng tải lƣợng 4.414 4.741 tăng 7,4
3.4.2 Áp dụng mơ hình tính tốn tải lượng N
Theo nghị quyết số 42/NQ-CP ngày 28 tháng 3 năm 2013 của Chính phủ về “Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 và kế hoạch sử dụng đất 5 năm kỳ đầu (2011-2015) của tỉnh Hải Dƣơng” thì diện tích đất trồng lúa của 04 địa phƣơng (Tp Hải Dƣơng, huyện Cẩm Giàng, huyện Bình Giang, huyện Gia Lộc) đƣợc trình bày tại bảng 3.13. Thủy sản 20% Trồng trọt 56% Thốt nước 24%
Tỷ nguồn thải đổ vào mơi trường nước mặt năm 2012
Thủy sản 27% Trồng trọt 45% Thốt nước 28%
Tỷ nguồn thải đổ vào mơi trường nước mặt năm 2020
Bảng 3.13: Diện tích sử đất của 3 huyện và thành phố đến năm 2020
TT Huyện/thành phố Diện tích đất trồng lúa (ha) Ghi chú Năm 2012 Năm 2020 1 Hải Dƣơng 2.063 1.219 2 Cẩm Giàng 4.925 3.273 3 Bình Giang 6.570 5.242 4 Gia Lộc 6.172 4.433 Tổng cộng 19.730 14.167
Dựa vào phƣơng trình tính tốn ở mục 3.3, giả sử lƣợng bón phân hóa học (Ure) của ngƣời dân không thay đổi, tải lƣợng N từ nguồn thải công nghiệp tăng lên 15% so với năm 2013 và lƣu lƣợng nƣớc tại các khu vực nghiên cứu là không thay đổi. Số liệu đầu vào để xác định tải lƣợng N đến năm 2020 tại khu vực nghiên cứu nhƣ ở bảng 3.14.
Bảng 3.14: Số liệu đầu vào để xác định tải lƣợng N đến năm 2020 TT Tham số Đơn vị tính Số lƣợng TT Tham số Đơn vị tính Số lƣợng
1 Diện tích đất tự nhiên m2 397.990.000
2 Diện tích đất trồng lúa m2 141.670.000
3 Lƣợng phân bón (Ure) tháng 3 Kg/360m2 4
Lƣợng phân bón (Ure) tháng 6 Kg/360m2 3
4 Tải lƣợng N từ nguồn thải công
nghiệp kg/tháng 2.234
5 Nguồn thải từ chăn nuôi thủy sản kg/tháng 71.583
6
Lƣu lƣợng nƣớc của sông trong
khu vực nghiên cứu 3 m
3/tháng 102.876.480
Lƣu lƣợng nƣớc sông trong khu
vực nghiên cứu tháng 6 m
3/tháng 142.421.760
Áp dụng công thức:
Đối với tải lƣợng N vào tháng 3: y = 39,32x3,362 hay 𝐿𝑇3
𝑆𝑇3 = 39,32 𝑄3
𝐴
4,362
Đối với tải lƣợng N vào tháng 6: y = 224,9x5,986
hay 𝐿𝑇6
𝑆𝑇6 = 224,9 𝑄6
𝐴
LT3(2020) = 39.096 (kg N/tháng) so kết quả thu đƣợc với năm 2013 (51.303 kg N/năm) đã giảm đến 23,79%
LT6(2020) = 139.450 (kg N/tháng) so với kết quả của năm 2013 (295.850 kg
N/năm) giảm 52,86%.
Qua kết quả tính tốn tải lƣợng N theo kế hoạch phát triển kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu đến năm 2020 cho thấy nếu giảm diện tích trồng lúa xuống thì tải lƣợng N giảm đáng kể. Do vậy, nguồn N thải vào môi trƣờng nƣớc mặt là từ hoạt động trồng lúa và là nguyên nhân chính đến hiện tƣợng phú dƣỡng tại một số đoạn sông trong khu vực nghiên cứu. Để giảm thiểu lƣợng N đổ vào lƣu vực sơng chúng ta có thể sử dụng các biện pháp nhƣ sau:
+ Thay đổi cơ cấu nông nghiệp hợp lý vẫn đảm bảo an ninh lƣơng thực trên địa bàn tỉnh nói riêng và Việt Nam nói chung.
+ Tăng cƣờng sử dụng phân bón sinh học giảm dần phân bón hóa học đặc biệt là phân Ure.
+ Sử dụng các loại phân nhƣ NPK, DAP… nó tan chậm trong mơi trƣờng để tăng mức độ hấp thụ phân của cây trồng.
+ Nâng cao hiệu quả việc sử dụng phân bón hóa học bằng những biện pháp nhƣ sau:
1. Tăng thêm lƣợng vơi cho những vùng đất có độ pH thấp.
2. Trữ nƣớc trong ruộng khoảng 5-7cm và đắp bờ cao để tránh tràn và thải N vào nguồn nƣớc.
+ Tuyên truyền để ngƣời dân cải tạo và sử dụng nhà vệ sinh tự hoại hoặc hố xí hợp vệ sinh.
+ Đối với các hộ gia đình hoặc trang trại chăn nuôi phải tiến hành xây dựng các bể biogas và tận dụng nguồn nƣớc thải và phân để sử dụng cho nuôi trồng thủy sản và trồng trọt.
+ Xây dựng chƣơng trình đóng mở các hệ thống kênh tƣới tiêu cho nông nghiệp phù hợp để tránh thất thốt lƣợng phân bón vào nguồn nƣớc mặt và thau rửa nguồn nƣớc bị ô nhiễm các họp chất của N.
KẾT LUẬN
Từ các kết quả nghiên cứu của luận văn, tôi xin đƣa ra một số các kết luận nhƣ sau:
1. Đã thu thập các thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, môi trƣờng của khu vực Hải Dƣơng và định hƣớng phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Hải Dƣơng đến năm 2020.
2. Đã lấy mẫu, phân tích nồng độ các hợp chất của Nitơ (NH4+, NO2-, NO3-) và đánh giá hiện trạng ô nhiễm Nitơ tại 31 điểm quan trắc thuộc hệ thống sơng Thái Bình và sơng Bắc Hƣng Hải từ năm 2011 đến năm 2013.
3. Đã nghiên cứu xây dƣng mơ hình MFA về chu trình N thơng qua việc phân tích đánh giá các q chuyển hóa Nitơ trong mơi trƣờng nhƣ: trồng trọt, chăn nuôi gia súc - gia cầm, nuôi trồng thủy sản, sinh hoạt… cho kết quả nhƣ sau:
+ Hoạt động cấy lúa đã thải vào mơi trƣờng (khơng khí, nƣớc mặt, đất/nƣớc ngầm) khoảng 55,4% (29.995 tấnN/năm) tổng lƣợng N cung cấp cho cây trồng. Lƣợng N thải vào mơi trƣờng khơng khí qua sự bay hơi chiếm đến 73,4% tổng lƣợng N thải ra mơi trƣờng, cịn lại 16,5% thải vào môi trƣờng nƣớc mặt, 10,1% thấm vào đất hoặc nƣớc ngầm.
+ Nguồn thải N vào môi trƣờng nƣớc mặt từ hoạt động trồng trọt chiếm đến 55,67% , từ hoạt động nuôi trồng thủy sản là 20,65% và từ hệ thống thoát nƣớc (nơi tiếp nhận nƣớc thải sinh hoạt, kinh doanh dịch vụ…) là 23,67%.
4. Ứng dụng các tham số: thông tin hiện trạng sử dụng đất; thông tin về hệ thống sơng ngịi khu vực nghiên của hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xây dựng mơ hình tính tốn tải lƣợng N trên địa bàn của 03 huyện và thành phố: Tp Hải Dƣơng, Gia Lộc, Bình Giang, Cẩm Giàng. Mơ hình thu đƣợc đã đƣợc kiểm tra thông qua 02 giá trị cơ bản nhƣ sau:
+ Hệ số tƣơng quan của các phƣơng trình trong mơ hình có giá trị R2 0,984 đối với tải lƣợng N vào tháng 3 và 0,983 đối với tải lƣợng N vào tháng 6, với độ tin cậy P=0,95 thì phƣơng trình phù hợp với các điều kiện của sác xuất thống kê.
+ Sử dụng số liệu quan trắc tại thời điểm tháng 3/2014 thay vào mơ hình, kết quả chỉ ra rằng sai số giữa tính tốn bằng mơ hình và số liệu quan trắc là +4,29% (đã tính đến nguồn thải từ hoạt động ni trồng thủy sản từ mơ hình MFA).
5. Dựa trên mơ hình MFA và GIS dự báo tải lƣợng N trong môi trƣờng nƣớc mặt đến năm 2020, thu đƣợc kết quả nhƣ sau:
+ Đối với mơ hình MFA: Tỷ lệ nguồn thải N từ hoạt động trồng trọt đổ vào môi trƣờng nƣớc mặt là 45%; hoạt động nuôi trồng thủy sản 27%; hệ thống thoát nƣớc 28% và nguồn thải N vào khơng khí giảm 7,4% so với năm 2013.
+ Đối với mơ hình GIS: Tải lƣợng N trong nƣớc mặt tại 4 địa phƣơng (Tp Hải Dƣơng, Gia Lộc, Bình Giang, Cẩm Giàng) vào tháng 3/2020 là 39.096 kgN/tháng, giảm hơn so với năm 2013 23,79%; vào tháng 6/2020 là 139.450 kgN/tháng giảm so với năm 2013 là 52,86%.
Nhƣ vậy, nguyên nhân gây ô nhiễm N trong môi trƣờng nƣớc mặt khu vực tỉnh Hải Dƣơng đó là từ hoạt động sản xuất nơng nghiệp (cấy lúa), ni trồng thủy sản và hệ thống thốt nƣớc (nơi tiếp nhận nƣớc thải sinh hoạt).
Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu của luận văn, cũng nhƣ số liệu thông kê của khu vực nghiên cịn hạn chế cho nên chúng tơi sử dụng một số kết quả nghiên cứu đã áp dụng cho các địa phƣơng giống nhau về điều kiện tập quán canh tác, sinh hoạt của dân Hải Dƣơng để hoàn thiện các mơ hình. Để xây dựng mơ hình MFA và mơ hình tính tốn tải lƣợng N trong mơi trƣờng nƣớc mặt có độ chính xác phù hợp, đáp đƣợc các u cầu là cơng cụ dự báo tình hình ơ nhiễm N trên hệ thống sơng ngòi khu vực tỉnh Hải Dƣơng và làm cơ sở hoạch định các chính sách, chiến lƣợc phát triển kinh tế xã hội gắn liền với biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng trên địa bàn tỉnh Hải Dƣơng đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030, cần tiếp tục nghiên cứu bổ sung các thí nghiệm về hệ số chuyển hóa N chƣa có (tại Hải Dƣơng) phù hợp với điều kiện sản xuất, tập quán canh tác của ngƣời dân Hải Dƣơng và thống kê thêm lƣu lƣợng nguồn thải ô nhiễm đổ vào hệ sông Bắc Hƣng Hải.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1. Mai Văn Bình (2010), Báo cáo tổng hợp: Lập quy hoạch bảo vệ môi trường
lưu vực sông Cầu đến 2015 và định hướng đến 2020. Trung tâm Tƣ vấn và
Công nghệ Môi trƣờng, Bộ Tài nguyên Môi trƣờng.
2. Cục thống kê tỉnh Hải Dƣơng (2014), Niên giám thống kê tỉnh Hải Dương
năm 2013
3. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam (2007), Báo cáo kết quả Điều tra, đánh
giá tình hình ơ nhiễm mơi trường lưu vực sông Cầu do các hoạt động khai thác khoáng sản.
4. Cục Quản lý Tài nguyên nƣớc (2007), Báo cáo Kết quả điều tra tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nước và xả nước thải vào nguồn nước Lưu vực sông Cầu.
5. Chính phủ (2013), Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 và kế hoạch sử dụng