Trong khuôn khổ của luận văn, chúng tôi áp dụng mô 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 mô hình MFA đƣợc biểu diễn tại hình 3.28.
Hình 3.28: Mô hình MFA cho Hải Dƣơng đến năm 2020
Từ kết quả thu đƣợc tại hình trên, chúng tôi tiến hành so sánh với kết quả tính toán 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 không 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 mô hình tính toán 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% Thoát nước 24%
Tỷ nguồn thải đổ vào môi trường nước mặt năm 2012
Thủy sản 27% Trồng trọt 45% Thoát nước 28%
Tỷ nguồn thải đổ vào môi 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 toán 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
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 toán 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 sông 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 môi 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 vôi 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 thoát 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 sông Thái Bình và sông Bắc Hƣng Hải từ năm 2011 đến năm 2013.
3. Đã nghiên cứu xây dƣng mô hình MFA về chu trình N thông qua việc phân tích đánh giá các quá chuyển hóa Nitơ trong môi 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 môi trƣờng (không 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 môi trƣờng không khí qua sự bay hơi chiếm đến 73,4% tổng lƣợng N thải ra môi trƣờng, còn 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 sông ngòi khu vực nghiên của hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xây dựng mô hình tính toán tải lƣợng N trên địa bàn của 03 huyện và thành phố: Tp Hải Dƣơng, Gia Lộc, Bình Giang, Cẩm Giàng. Mô 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 mô 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 mô hình, kết quả chỉ ra rằng sai số giữa tính toán bằng mô hình và số liệu quan trắc là +4,29% (đã tính đến nguồn thải từ hoạt động nuôi trồng thủy sản từ mô hình MFA).
5. Dựa trên mô 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 mô 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 không khí giảm 7,4% so với năm 2013.
+ Đối với mô 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 nông nghiệp (cấy lúa), nuôi trồng thủy sản và hệ thống thoát 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 còn hạn chế cho nên chúng tôi 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 mô hình. Để xây dựng mô hình MFA và mô hình tính toán tải lƣợng N trong môi trƣờng nƣớc mặt có độ chính xác phù hợp, đáp đƣợc các yêu cầu là công cụ dự báo tình hình ô nhiễm N trên hệ thống sông 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 ô nhiễm môi 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 đất 5 năm kỳ đầu (2011-2015) tỉnh Hải Dương, Nghị quyết số 42/NQ-CP. 6. Hội đồng nhân tỉnh Hải Dƣơng (2008), Quy hoạch phát triển sản xuất nông
nghiệp tỉnh Hải Dương đến năm 2015 và định hướng đến năm 2020, Nghị quyết 91/2008/NQ-HĐND
7. Bùi Tá Long (2013), “Ứng dụng MIKE11 mô phỏng chất lƣợng nƣớc sông Ba, Gia Lai theo các kịch bản kinh tế xã hội”, Tạp chí Khí tượng thủy văn tháng 4 năm 2013.
8. Phạm Tiến Nhất (2009), Đánh giá ngưỡng chịu tải nước sông Cầu, làm cơ sở xây dựng các quy hoạch kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường, Trung tâm Tƣ vấn và Công nghệ Môi trƣờng, Bộ Tài nguyên Môi trƣờng.
9. Đàm Văn Vệ (2009), Báo cáo tổng hợp: Điều tra, thống kê các nguồn thải, hiện trạng môi trường và những tác động đến môi trường trên lưu vực sông Cầu. Trung tâm Tƣ vấn và Công nghệ Môi trƣờng, Bộ Tài nguyên Môi trƣờng 10. Sở Tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh Hải Dƣơng (2010), Báo cáo hiện trạng
môi trường tỉnh Hải Dương
11. Ủy ban nhân tỉnh Hải Dƣơng (2013), Phê duyệt Quy hoạch vùng tỉnh Hải Dương đến năm 2020 tầm nhìn 2030, Quyết định số 3155/QĐ-UBND.
Tiếng anh
12. Belevi, H. (2002). “Material flow analysis as a strategic planning tool for regional waste water and solid waste management” The workshop "Globale Zukunft: Kreislaufwirtschaftskonzepte im kommunalen Abwasser- und Fäkalien management". Munich, 13-15 May.
13. Belevi, H., Leitzinger, C., Binder, C., Montangero, A., Strauss, M., Zurbrügg, C. (2000), “Material Flow Analysis: A Planning Tool for Organic Waste Management in Kumasi, Ghana”. EAWAG/SANDEC, ETH Zurich, Switzerland.
14. Berhanu F.Alemaw (2012), “Hydrological modeling of large drainage basins using a GIS-based hybrid atmosphere and terrestrial water balance (HATWAB) model”, Journal of water resourse and protection, 2012, 4, P.516 – 522.
15. Do T.N (2012) “Development of material flow analysis for assessing nitrogen fluxes at river basin scale” PhD thesis. University of Yamanashi, Japan
16. Friedrich Hinterberger, Stefan Giljum and Mark Hammer, 2003, Material Flow Accounting and Analysis (MFA) A Valuable Tool for Analyses of Society-Nature Interrelationships, Sustainable Europe Research Institute Schwarzspanierstrasse 4/8 A-1090 Vienna, Nr. 2, ISSN 1729-3545
17. K.R.J Perera and N.T.S.Wijesekera (2012), “Potencial on the Use of GIS watershed Modeling for River Basin planning - Case Study of Attanagalu Oya Basin, Sri Lanka” ENGINEER – Vol.XXXXV, No.4, P.13-22.
18. Le V.C., Haruka Iseri, Kazuaki Hiramatsu Masayoshi Harada, Makito Mori (2013), “Simulation of rainfall runoff and pollutant load for Chikugo River basin in Japan using a GIS-based distributed parameter model”, Paddy and Water Environment, Volume 11, P.97-112.
19. Loi., N.K., and Trang. N.H. (2010), “Assessing Impacts of Land use change and Practices on Soil & Water at a Sub-watershed Scale Using SWAT Model: Case study in La Nga Sub-Watershed – Vietnam”, Proceedings on Awareness of the Need for Environmental Protection A Role for Higher Education. P. 141-148.
20. Montangero, A., Belevi, H., (2007) “Phosphorus Flow Model for Hanoi: A Tool for Evaluating Environmental Sanitation Options” Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Switzerland, University of Innsbruck, Institute of Environmental Engineering, Technikerstr.13, 6020 Innsbruck, Austria
21. Montangero, A., Nguyen, T. K. T., Belevi, H. (2004), “Material Flow Analysis as a Tool for Environmental Saitation Planning in Viet Tri, Vietnam” 30 th WEDC International Conference, Vientiane, Lao PDR. 22. Montangero, A., Belevi, H. (2006), “Assessing nutrient flows in septic tanks
by eliciting expert judgement: A promising method in the context of developing countries”, Water Research, Vol. 41, Issue 5, March 2007, p. 1052-1064.
23. Montangero, A., Belevi, H., (2007), “Phosphorus Flow Model for Hanoi: A Tool for Evaluating Environmental Sanitation Options” Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Switzerland, University of Innsbruck, Institute of Environmental Engineering, Technikerstr.13, 6020 Innsbruck, Austria
24. Nguyen H.Q. (2006), “Rainfall – runoff modeling in the ungauged Can Le catchment, Saigon river basin”, International institute for geo-information science and earth obvervation enschede, the Netherlands
25. Paul H. Brunner and Helmut Rechberger (2005), Practical Handbook of material flow analysis, The Taylor & Francis e-Library.
26. Y.B.Liu et al., (2004), “Parameterization using ArcView GIS in large and medium watershed modeling. GIS and Remote Sensing in Hydrology”,
Phụ lục 1: Kết quả phân tích các hợp chất của N
1-a. Kết quả phân tích NH4+-N (mg/l) Vị trí quan trắc Đợt I - 2011 Đợt II - 2011 Đợt III - 2011 Đợt IV - 2011 Đợt I - 2012 Đợt II - 2012 Đợt III - 2012 Đợt IV - 2012 Đợt I - 2013 Đợt II - 2013 Đợt III - 2013 Đợt IV- 2013 S1 0,10 0,04 0,21 0,55 0,06 0,2 0,20 0,36 0,58 1,55 0,23 0,25 S2 0,03 0,03 0,23 0,59 0,02 0,51 0,16 0,38 0,46 1,21 0,22 0,22 S3 0,03 0,07 0,21 0,57 0,02 0,57 0,12 0,25 0,65 1,00 0,24 0,22 S4 0,14 0,32 0,25 0,26 0,10 0,13 0,17 0,21 0,26 0,69 0,40 0,27 S5 0,06 0,26 0,19 0,5 0,03 0,27 0,18 0,19 0,23 0,50 0,56 0,12 S6 0,04 0,14 0,29 0,25 0,05 0,19 0,10 0,20 0,25 0,46 0,60 0,07 S7 0,04 0,02 0,05 0,11 0,01 0,18 0,12 0,22 0,31 0,50 0,16 0,28 S8 0,06 0,07 0,13 0,19 0,23 0,23 0,04 0,29 0,47 0,12 0,16 0,15 S9 0,13 0,02 0,10 0,17 0,23 0,29 0,22 0,31 0,46 0,16 0,17 0,12 S10 0,19 0,05 0,14 0,12 0,21 0,22 0,05 0,31 0,20 0,21 0,19 0,32 S11 0,03 0,19 0,10 0,32 0,32 0,16 0,04 0,35 0,14 0,23 0,27 0,32 S12 0,04 0,04 0,04 0,17 0,15 0,16 0,10 0,22 0,13 0,2 0,16 0,14 S13 0,57 0,09 0,17 0,08 0,26 0,29 0,19 0,16 0,26 0,31 0,39 0,55 S14 0,16 0,15 0,16 0,14 0,19 0,10 0,20 0,32 0,18 0,62 0,24 0,17 S15 0,02 0,11 0,15 0,09 0,11 0,16 0,06 0,09 0,32 0,30 1,00 0,49 S16 0,16 0,22 0,75 0,26 0,11 0,25 0,03 0,56 0,21 0,47 1,10 0,32 S17 0,09 0,03 0,68 0,13 0,06 0,2 0,07 0,49 0,19 0,50 0,59 0,15 S18 0,11 0,12 0,16 0,14 0,27 0,12 0,04 0,48 0,40 0,45 0,24 0,30