Xác định sức tải môi trường thủy vực phá Tam Giang – Cầu Hai từ mô hình Delft-3D
TS. Cao Thị Thu Trang (Viện Tài nguyên và Môi trường biển, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) và cộng sự đã đề xuất việc xây dựng các kịch bản đánh giá nguy cơ ô nhiễm môi trường thủy vực và giải pháp bảo vệ các khu vực này.
Đó là nội dung chính của công trình “Assessment of the environmental carrying capacity of pollutants in Tam Giang-Cau Hai Lagoon (Viet Nam) and solutions for the environment protection of the lagoon” (Đánh giá sức tải chất ô nhiễm của môi trường thủy vực ở vùng đầm phá Tam Giang – Cầu Hai và những giải pháp bảo vệ môi trường đàm phá), xuất bản trên tạp chí Science of The Total Environment 1.
Ba kịch bản phát thải vào môi trường
Ý tưởng đánh giá sức tải môi trường (EEC) được các nhà khoa học Mỹ đề xuất vào đầu thế kỷ 20, sau được áp dụng để đánh giá cho nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội khác nhau. Ở đây, sức tải môi trường là lượng ô nhiễm tối đa mà nước có thể ‘tải’ mà vẫn đảm bảo giữ được sự tăng trưởng và phát triển của các loài thủy sinh. Mức ô nhiễm mà nước có thể tiếp nhận là khả năng ngưỡng ô nhiễm (carbon, nitrogen, phosphorous…) mà một thủy vực có thể chứa. Nếu vượt quá ngưỡng này, bất chấp các quá trình tự làm sạch ở thủy vực, các chất ô nhiễm có thể ảnh hưởng đến đời sống của các loại động thực vật dưới nước 2.
Với nền kinh tế đang phát triển, Việt Nam đang phải đối mặt với những vấn đề môi trường, trong đó có sự ô nhiễm nguồn nước. Để ngăn ngừa ô nhiễm và bảo vệ nguồn nước, TS. Cao Thị Thu Trang và cộng sự đã nghĩ đến việc tính toán tổng lượng chất thải tối đa hằng ngày có thể thải vào một nguồn nước mà không gây ô nhiễm trên vùng đầm phá Tam Giang – Cầu Hai, một đầm phá lớn nhất nằm ở miền Trung. Trong quá trình thực hiện nghiên cứu, họ đã tổ chức hai cuộc khảo sát theo hai mùa: mùa mưa (tháng 11/2011) và mùa khô (tháng 5/2012) tại ba địa điểm là Tam Giang, Sam và Cầu Hai. Mục tiêu của các chuyến khảo sát này là xác định thủy lực và mô hình hóa chất lượng nước; thu thập dữ liệu kèm thêm về chất lượng nước ở Tam Giang – Cầu Hai.
Để tính toán sức tải thủy vực, các nhà nghiên cứu sử dụng mô hình Delft 3D và mô phỏng thủy lực, chất lượng nước. Qua đó, họ có được kết quả mô phỏng chất lượng nước năm 2011–2012 và coi đây là điều kiện cơ sở. Sau đó, họ thiết lập kịch bản cho sức tải thủy vực với mức phát thải thấp vào năm 2030: nồng độ oxy hòa tan tại điểm theo dõi sẽ giảm 3,7% đến 20,3%, nhu cầu oxy cho các quá trình sinh hóa trong nước sẽ từ 3,0 và 5,0 mg l−1; giá trị COD (lượng oxy được sử dụng để oxy hóa các chất ô nhiễm trong nước thải) gia tăng từ 1,3 đến 1,8 lần; nồng độ ammonium sẽ tăng từ 1,9 đến 3 lần; nồng độ nitrate sẽ gia tăng từ 1,7 đến 2,2 lần; nồng độ phosphate sẽ tăng từ 1,3 đến 1,6 lần. Kịch bản này cho thấy là vào năm 2030, dẫu có một nhà máy xử lý nước thải ở thành phố Huế và các cơ sở công nghiệp thì đầm phá này vẫn sẽ bị ô nhiễm với vật chất hữu cơ và ammonium, đặc biệt trong mùa mưa.
Theo kịch bản phát thải cao vào năm 2030 với nước thải sinh hoạt, công nghiệp, chăn nuôi xả thẳng xuống đầm phá tương tự như năm 2011–2012 do chưa có những nhà máy xử lý có công suất phù hợp, kết quả mô phỏng cho thấy hàm lượng ô xy hòa tan tại điểm quan trắc sẽ ở mức dưới 5 mg l−1 vào cả mùa mưa và mùa khô; nhu cầu ô xy cho các quá trình sinh hóa sẽ là 3,5 và 8,0 mg l−1 cao hơn giá trị ngưỡng; giá trị COD sẽ vào khoảng 10 and 18 mg l−1 trong mùa khô và từ 20 đến 35 mg l−1 trong mùa mưa, cao hơn giá trị ngưỡng; hàm lượng ammonium gia tăng từ 2,9 đến 4,4 lần; hàm lượng nitrate tăng từ 2,5 đến 3 lần; hàm lượng phosphate tăng từ 1,6 đến 1,8 lần.
Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu còn xây dựng kịch bản phát thải bất thường của năm 2030, chủ yếu ở Tam Giang và phá Sâm, nơi nhận nước thải từ Khu công nghiệp Phong Điền, Phú Bài. Kịch bản này dựa trên cơ sở kịch bản phát thải thấp nhưng có thêm lượng chất thải “đổ trộm”, không qua xử lý từ các nguồn công nghiệp với tần suất khoảng 7 ngày mỗi mùa. Theo các điều kiện đó thì chất lượng nước ở Tam Giang, Sam suy giảm đáng kể. Tại các điểm tiếp nhận nước thải, lượng ô xy hòa tan xuống thấp, nồng độ vật chất hữu cơ rất cao và nồng độ ammonium tăng lên, dẫn đến cái chết hàng loại của các loài thủy sinh.
Dựa trên các chỉ số thành phần của carbon, ni tơ và phốt pho, các nhà nghiên cứu đã tính toán được sức tải thủy vực. Tại mức chịu cao nhất, khu đầm phá này sẽ mất đi năng lực tự làm sạch và nước biển từ cửa biển Thuận An và Tư Hiền không thể hòa tan được hiệu quả nước của đầm phá Tam Giang – Cầu Hai để duy trì sự sống thủy vực. Sự phục hồi của các hệ sinh thái trong đầm phá này sẽ cần đến rất nhiều thời gian, nỗ lực của con người và tiền bạc của chính quyền.
Tình trạng ô nhiễm ở một góc phá Tam Giang.
Những giải pháp cho tương lai
Nhìn về quá khứ, so với những kết quả quan sát từ năm 1995 đến nay, chất lượng môi trường ở Tam Giang – Cầu Hai ngày một suy giảm. Kết hợp với kết quả từ nghiên cứu của các nhà khoa học Ý và Việt Nam giai đoạn 2006–2008, TS. Cao Thị Thu Trang và cộng sự đã phát hiện ra, từ năm 2006 đến năm 2011, nồng độ vật chất hữu cơ trong nước đã gia tăng từ 1,6 đến 4,5 lần trong khi hàm lượng dưỡng chất trong nước giảm 1,5 đến 2,2 lần với thành phần ni tơ và 1,3 đến 1,7 lần với thành phần phốt pho.
Theo mô hình của họ, trong kịch bản phát thải thấp vào năm 2030, chất lượng nước suy giảm và ô nhiễm hữu cơ, ammonium sẽ dẫn đến hàm lượng ô xy hòa tan ở mức cực thấp. Đáng chú ý, điều này sẽ ảnh hưởng đến quá trình tăng trưởng và phát triển của đời sống thủy vực. Còn theo kịch bản bất thường, nếu có hiện tượng nước xả trộm từ các khu công nghiệp thì nó sẽ dẫn đến hàm lượng ô xy hòa tan gần như cạn kiệt, trong khi ô nhiễm ammonia, phosphate tại khu vực quanh địa điểm tiếp nhận nước thải gia tăng đột biến, dẫn đến cái chết của các loài thủy sinh. Nước thải có thể lan đến khu vực giữa đầm phá, làm tăng hàm lượng ô nhiễm.
Trên cơ sở tính toán sức tải thủy vực cho đầm phá Tam Giang – Cầu Hai, các nhà nghiên cứu đề xuất một số giải pháp để bảo vệ môi trường:
– Cần thiết giảm thiểu giá trị ngưỡng của phosphate trong QCVN 10-MT: 2015/BTNMT cho nước ven biển từ 0,2 mg l−1 đến 0.045 mg l−1 hoặc thấp hơn, để giảm thiểu quá trình phú dưỡng trong đầm phá.
– Các hệ sinh thái tảo biển và cỏ biển đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch thủy vực nên cần phải bảo vệ các hệ sinh thái được mệnh danh là “các nhà máy xử lý chất thải tự nhiên” này 3.
– Cần thiế gia tăng sự hoàn lưu giữa các thủy vực và biển để loại bỏ các loại chất thải để ngăn ngừa trôi nổi trong nước (đăng, đó, lưới, xốp…) để đảm bảo sự thông khí trên mặt nước đầm phá.
– Xây dựng các nhà máy xử lý nước thải ở các khu vực ven biển nhằm đảm bảo mọi loại nước thải khi xả vào đầm phá đều qua xử lý. Trong ngắn hạn, chính quyền cần hỗ trợ người dân địa phương xây dựng các nhà vệ sinh đủ tiêu chuẩn và các nhà vệ sinh công cộng để phục vụ khách du lịch. Cách làm này sẽ làm giảm thiểu lượng chất thải xả ra môi trường.
– Cần có quy định chặt chẽ hơn về các hoạt động công nghiệp trong Luật Bảo vệ môi trường, ngăn chặn không cho các khu công nghiệp xả thải vào đầm phá. Thêm vào đó, cần phát triển một cơ sở dữ liệu về nước thải để kiểm soát các khu công nghiệp cũng như năng lực xử lý nước thải của mỗi công ty. Việc sử dụng cơ sở dữ liệu này sẽ giúp dò theo được hành động xả nước của các doanh nghiệp.
– Hỗ trợ các hộ gia đình chăn nuôi các khu vực xử lý chất thải chăn nuôi hầm biogas, sử dụng năng lượng cho sinh hoạt…; thu thập và xử lý nước thải chăn nuôi cũng góp phần làm giảm ô nhiễm.
Tô Thanh Vân
————————————
1. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969720366602
2. https://khoahocphattrien.vn/khoa-hoc/du-bao-nhung-vung-bien-sap-bi-o-nhiem/2022051202512596p1c160.htm
3. https://khoahocphattrien.vn/khoa-hoc/suy-giam-co-bien-o-mien-trung-chuyen-khong-binh-thuong/20210617105029279p1c160.htm
