Đánh giá hiện trạng và dựbáo nguy cơô nhiễm nguồn nước do nuôi trồng thuỷsản nước mặn, lợtỉnh Quảng Trị

Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ  25, Số 1S (2009) 46‐59 46 _______ Đánh giá hiện trạng và dự báo nguy cơ ô nhiễm nguồn nước do nuôi trồng thuỷ sản nước mặn, lợ tỉnh Quảng Trị Nguyễn Tiền Giang*, Trần Ngọc Anh, Nguyễn Thanh Sơn, Trần Anh Phương, Ngô Chí Tuấn, Nguyễn Đức Hạnh Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Ngày nhận 02 tháng 01 năm 2009 Tóm tắt. Trong những năm gần đây, việc nuôi trồng thuỷ sản nước mặn, lợ ở tỉnh Quảng Trị có xu hướng ngày càng gia tăng. Bên cạnh lợi ích về kinh tế mà hoạt động này mang lại, nuôi tôm nước mặn, lợ có nguy cơ gây ô nhiễm các nguồn nước, làm ảnh hưởng đến các ngành dùng nước và hệ sinh thái. Bài báo này trình bày kết quả việc sử dụng các số liệu thực đo và mô hình chất lượng nước để đánh giá ảnh hưởng của nuôi tôm nước mặn, lợ đến nguồn nước tại thời điểm hiện tại và trong tương lai theo không gian và thời gian. Kết quả cho thấy tại thời điểm hiện tại chất lượng nước sông còn tốt. Nồng độ các chất hữu cơ của nước thải xả ra từ một vài khu nuôi tôm tập trung vượt quá tiêu chuẩn cho phép bảo vệ đời sống thủy sinh. Đến năm 2020, nếu không có các giải pháp giảm thiểu lượng ô nhiễm từ các khu nuôi trồng tập trung thì nó có thể ảnh hướng xấu đến chất lượng nước ở hạ lưu hai con sông chính Bến Hải và Thạch Hãn. Từ khoá: Nuôi tôm, chất lượng nước, MIKE 11, Quảng Trị. 1. Đặt vấn đề∗ Trong những năm gần đây, nuôi trồng thuỷ sản (NTTS) đã trở thành 1 ngành kinh tế mũi nhọn của nước ta với những bước phát triển vượt bậc, đóng góp đáng kể vào công cuộc xóa đói giảm nghèo [1]. Tuy nhiên, những tác động khó lường lên môi trường nước vùng nuôi cũng như các khu vực lân cận của hoạt động nuôi trồng thủy sản đang đặt ra những vấn đề cấp bách cần giải quyết. Đó là vấn đề cân bằng giữa lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường, giữa lợi ích trước mắt và lợi ích lâu dài, giữa lợi ích của NTTS với các ngành khác, giữa lợi ích cá thể (các hộ tham gia hoạt động NTTS) và lợi ích cộng đồng. Thực tế đã chứng minh rằng, nếu quá tập trung vào các mục tiêu phát triển kinh tế trước mắt, bất chấp những hậu quả môi trường thì chi phí cho việc phục hồi môi trường và thiệt hại mà NTTS gây ra cho các ngành khác thậm chí còn lớn hơn lợi nhuận mà nó thu được. Mặt khác, chính NTTS cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi hoạt động của mình do sự tác động ngược trở lại của môi trường bị ô nhiễm [2]. Vì vậy, để đảm bảo một ngành NTTS bền vững, đạt hiệu quả kinh tế cao thì các nghiên cứu về tác động của hoạt động NTTS đến môi trường và từ đó đề xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm là một yêu cầu khách quan và cấp bách. ∗ Tác giả liên hệ. ĐT: 84-4-38584943. E-mail: nguyentiengiang@yahoo.com Trong những năm qua, hoạt động NTTS nước lợ, mặn phát triển khá mạnh mẽ và có xu hướng ngày càng gia tăng ở hầu hết các huyện ven biển của tỉnh Quảng Trị. Tuy nhiên, so với N.T. Giang và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 46‐59 47 tiềm năng hiện có, diện tích khai thác vẫn còn khá khiêm tốn. Vì vậy, với những kết quả bước đầu đạt được, Quảng Trị đã định hướng mở rộng diện tích và nâng cao năng suất NTTS, đưa NTTS trở thành ngành kinh tế mũi nhọn. Để có cơ sở cho việc lập quy hoạch, việc cung cấp đầy đủ thông tin về tác động qua lại giữa NTTS và môi trường cho các nhà hoạch định chính sách là rất việc làm cần thiết và quan trọng. Dựa vào các thông tin này, người ra quyết định có thể lựa chọn những phương án thích hợp, dung hòa giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, đảm bảo có một ngành NTTS phát triển ổn định, có hiệu quả kinh tế cao. Trước những đòi hỏi bức thiết trên, bài báo này trình bày một số kết quả nghiên cứu với mục tiêu là sử dụng kết hợp các phương pháp điều tra thực địa và công cụ mô hình toán, tập trung xác định diễn biến của các yếu tố môi trường theo không gian và thời gian tại thời điểm hiện tại (2007) và trong tương lai (2020) ở hai vùng hạ lưu sông Bến Hải và Thạch Hãn trên địa bàn tỉnh Quảng Trị, dưới ảnh hưởng các kịch bản phát triển khác nhau của hoạt động nuôi tôm nước lợ, mặn. 2. Khái quát khu vực nghiên cứu Quảng Trị là một tỉnh thuộc khu vực Bắc Trung Bộ, trong phạm vi từ 16 018 đến 17010 vĩ độ Bắc; 106032 đến 107024 kinh độ Đông. Về phía Bắc, giáp tỉnh Quảng Bình; phía Nam giáp tỉnh Thừa Thiên Huế; phía Tây là biên giới Việt - Lào và phía Đông là biển Đông, với chiều dài bờ biển là 75 km (hình 1). Tỉnh có tổng diện tích tự nhiên vào khoảng 4.746 km2 với 10 đơn vị hành chính, gồm 8 huyện và 2 thị xã. Hình 1. Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Trị. Về khí hậu, Quảng Trị nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng, ẩm mang đầy đủ sắc thái khí hậu các tỉnh miền Trung Việt Nam. Trong năm có hai mùa rõ rệt, mùa khô và mùa mưa. Mùa khô từ tháng XII tới tháng VIII năm sau, mùa mưa từ tháng IX tới tháng XI. Về tài nguyên nước, trên địa phận tỉnh Quảng Trị có ba hệ thống sông chính là Thạch Hãn, Bến Hải và Ô Lâu trong đó sông Thạch Hãn là sông có diện tích lưu vực lớn nhất (2660 km2). Dòng chảy năm tại khu vực nghiên cứu có giá trị mô đun biến động trong khoảng 54 - 73 l/s.km2, thuộc khu vực có dòng chảy dồi dào so với trung bình cả nước, phần lớn nước tập trung vào mùa lũ (khoảng 75-85%) trong khi mùa kiệt chỉ chiếm từ (15-25%), gây khó khăn cho hoạt động sản xuất đặc biệt là nông nghiệp và NTTS. N.T. Giang và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 46‐59 48 3. Hiện trạng về diện tích và phân bố nuôi tôm nước mặn, lợ Với 75 km bờ biển và 2 cửa sông, tiềm năng NTTS nước mặn, lợ của Quảng Trị là tương đối lớn. Tổng diện tích tiềm NTTS nước mặn, lợ của toàn tỉnh vào khoảng 6361 ha, trong đó: mặt nước biển eo, vịnh (570 ha), đất cát ven biển (3250 ha), đất bãi triều, mặt nước hoang hoá ven sông (620 ha), ruộng nhiễm mặn (1881 ha) và diện tích đồng muối (40 ha). Tuy nhiên, so với tiềm năng hiện có, diện tích NTTS của tỉnh mới chỉ chiếm một phần khá nhỏ. Đến năm 2007, tổng diện tích này mới chỉ đạt 832.6 ha bằng 13% diện tích có khả năng NTTS (hình 2). Vì vậy, tiềm năng NTTS nước mặn/lợ của Quảng Trị còn rất lớn đòi hỏi cần có các phương án qui hoạch hợp lý nhằm tận dụng tiềm năng này, góp phần nâng cao thu nhập của người dân, đóng góp cho sự phát triển kinh tế của tỉnh. Về hiện trạng phân bố diện tích NTTS nước mặn lợ, nhóm tác giả đã tiến hành khoanh vùng và lên bản đồ các vùng nuôi tôm tập trung năm 2007 dựa vào GPS và công nghệ GIS (các vùng kẻ ca rô trên hình 3). Kết quả cho thấy các khu nuôi tôm tập trung hiện tại phân bố chủ yếu ở phần hạ lưu hai sông Bến Hải và Thạch Hãn, là các khu vực chịu ảnh hưởng triều. Các khu nuôi tôm này chịu ảnh hưởng của nước thải từ các khu công nghiệp, bệnh viện, nông nghiệp như nhà máy cao su Trường Anh, nhà máy giấy Bắc Trung Bộ, bệnh viện đa khoa tỉnh Quảng Trị. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 2004 2005 2006 2007 Tiềm năng Năm D iệ n tíc h (h a) Hình 2. Diện tích NTTS mặn, lợ tiềm năng và diện thực nuôi theo các năm. 4. Đánh giá hiện trạng ảnh hưởng của nuôi tôm nước mặn, lợ đến môi trường nước Dựa vào kết quả phân tích mẫu nước thu thập được ở một số vị trí quan trắc (hình 3) ở các thời điểm khác nhau, nghiên cứu đưa ra một số kết luận sau: Hình 3. Phân bố khu nuôi và vị trí các điểm lấy mẫu nước mặt và nước ngầm. Sự gia tăng về diện tích nuôi trồng thủy sản nước mặn, lợ trong những năm gần đây dẫn tới sự gia tăng tải lượng các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Tuy nhiên do khả năng tự làm sạch hiện thời của hai con sông là lớn nên chưa gây ra hậu quả nghiêm trọng. Theo không gian, nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ và cặn lơ lửng đặc biệt lớn tại các khu nuôi tôm tập trung. Nồng độ BOD, COD trong mẫu nước thải lấy từ hai hồ nuôi tôm điển hình vào thời kỳ thu hoạch (giữa tháng VII) đều lớn hơn nhiều so với Tiêu chuẩn thải nước thải công nghiệp vào vực sông dùng cho mục đích bảo vệ thủy sinh TCVN 6984:2001. Đặc biệt có vị trí nồng độ BOD lên tới 224 mgO2/l và COD lên tới 720 mgO2/l (hình 4). Tại các vị trí khác, nồng độ các chất ô nhiễm mặc dù cao hơn khu vực không chịu ảnh hưởng nhưng đều nằm dưới tiêu chuẩn cho phép [2]. N.T. Giang và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 46‐59 49 0 50 100 150 200 250 Vị trí BO D 5 (m gO 2/ l) BOD5 Tiêu chuẩn BOD5 30 24 33 61 224 Tiêu chuẩn 30 30 30 30 30 Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 3 Vị trí 4 Vị trí 5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 C O D (m g/ l) COD Tiêu chuẩn COD 104 68 120 280 720 Tiêu chuẩn 60 60 60 60 60 Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 3 Vị trí 4 Vị t rí 5 a) BOD b) COD Hình 4. Nồng độ BOD và COD tại một số vị trí xả thải. Theo thời gian, so sánh nồng độ BOD và COD vào các thời điểm khác nhau cho thấy vào tháng III nồng độ COD là lớn nhất, trong khi đó nồng độ BOD lại đạt giá trị lớn nhất vào tháng IV và tháng VII, là hai tháng kiệt nhất trong năm (hình 5). Tuy nhiên, với các tiêu chuẩn nước mặt (TCVN 5942 :1995) thì chất lượng nước ở các vùng thượng nguồn vẫn đạt tiêu chuẩn loại A và ở gần cửa sông là loại B, xấp xỉ loại A. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 III IV V VI VII Tháng m gO 2/ l BH3 BH5 0 2 4 6 8 10 12 III IV V VI VII Tháng m gO 2/ l BH3 BH5 a) Nồng độ BOD b) Nồng độ COD Hình 5. Nồng độ ô nhiễm hữu cơ tại một số vị trí của tháng VII và tháng XI. Với nguồn nước dưới đất và nước ven bờ, kết quả phân tích các chỉ tiêu tại khu vực NTTS tập trung cho thấy hầu hết các thông số phân tích đều có nồng độ nằm trong giới hạn cho phép, chưa có dấu hiệu bị ô nhiễm. Về ảnh hưởng của các hoạt động sản xuất khác lên mô trường nước, các kết quả phân tích hàm lượng NOx, và PO4 tại 2 thời điểm: tháng VII (thời điểm các ao nuôi tôm thu hoạch và xả nước), và tháng XI (thời điểm mùa lũ khi các N.T. Giang và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 46‐59 50 chất ô nhiễm khuyếch tán từ đồng ruộng ra hệ thống sông và hoạt động nuôi tôm gần như không diễn ra) cho thấy bên cạnh ô nhiễm do NTTS, các nguồn ô nhiễm từ sản xuất nông nghiệp là đáng kể (hình 6). Vì vậy, khi xem xét các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước, cần đặt bài toán trong bối cảnh tương tác với các ngành kinh tế khác để có thể đề xuất những biện pháp thích hợp. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Vị trí N O 3 (m g/ l) Tháng 7 Tháng 11 Tháng 7 0.13 0.08 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 Tháng 11 1.146 0.938 1.586 0.36 0.998 0.85 1.05 SH1 SH2 SH5 SH6 BH2 BH3 BH4 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 SH1 SH2 SH5 SH6 BH2 BH3 BH4 Tháng 11 Tháng 7 Hình 6. Nồng độ NOx- (trái) và PO43- (phải) tại một số vị trí của tháng VII và tháng XI. Như vậy, tại thời điểm hiện tại, do diện tích NTTS còn chưa lớn, tình trạng ô nhiễm chỉ diễn ra cục bộ tại một số vị trí xả thải của các ao nuôi và trong thời gian các ao nuôi xả thay nước. Tuy nhiên, trong thời gian tới, khi diện tích NTTS tăng lên và vẫn giữ nguyên cách thức thay, xả nước như hiện tại thì khả năng gây ô nhiễm môi trường có thể sẽ khác. Các kết quả tính toán cụ thể với các phương án sử dụng đất cho NTTS trong tương lai sẽ được trình bày ở mục các tiếp theo. 5. Dự báo diễn biến chất lượng nước bằng mô hình MIKE 11 5.1. Cở sở lý thuyết mô hình dự báo diễn biến chất lượng nước Từ kết quả phân tích ở mục 4 hai chỉ tiêu ô nhiễm hợp chất hữu cơ là BOD và COD được lựa chọn làm chỉ tiêu chất lượng nước để mô phỏng và dự báo. Về lý thuyết, để mô phỏng diễn biến các chỉ tiêu chất lượng nước này cần xem xét đầy đủ hai quá trình chính là vận chuyển và khuyếch tán dưới tác động của dòng chảy và quá trình sinh, hóa thể hiện sự tương tác của các yếu tố chất lượng nước với nhau và giữa các yếu tố này với môi trường. Quá trình thứ nhất thường được mô phỏng dựa trên các hệ phương trình vi phân mô tả chuyển động của nước (hệ Saint Vernant) và phương trình chuyền tải khuyếch tán (pt. 1). Quá trình thứ hai được mô phỏng bằng các phương trình vi phân thường thể hiện sự biến đổi theo thời gian của các chất ô nhiễm dưới tác động của môi trường tới tham số đang xem xét [3,4]. Mô hình MIKE 11 đã được lựa chọn do tính thông dụng và độ tin cậy của mô hình để mô phỏng các quá trình trên. Trong MIKE 11, các quá trình diễn biến nồng độ được mô phỏng bằng 3 mô đun: mô đun thủy động lực (HD), mô đun lan truyền chất (AD) và mô đun chất lượng nước (WQ). Trong đó, mô đun HD giải hệ phương trình Saint-Venant để xác định lưu lượng và mực nước tại các mặt cắt trên hệ thống sông, làm cơ sở cho việc tính toán của 2 mô đun còn lại. Mô đun lan truyền chất giải phương trình khuyếch tán, mô phỏng quá trình lan truyền các chất ô nhiễm trong sông do sự chênh lệch về mật độ và tác dụng vận chuyển của dòng nước, trong khi mô đun WQ giải các phương trình vi phân thường, mô phỏng quá trình tương tác sinh, lý, hóa giữa các chất gây ô nhiễm và môi trường N.T. Giang và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 46‐59 51 [5,6]. Tuy nhiên Radwan và công sự [4] chứng minh rằng có thể giản hoá bài toán bằng cách sử dụng hệ số phân huỷ tuyến tính để mô phỏng BOD mà không cần sử dụng đầy đủ mô đun WQ. Do vậy, để mô phỏng lan chuyền BOD và COD trong hai hệ thống sông tỉnh Quảng Trị, phương trình dưới đây trong MIKE 11 được dùng làm phương trình chủ đạo. Trong đó: C là nồng độ chất ô nhiễm; D là hệ số khuyếch tán; là diện tích mặt cắt ngang; A K là hệ số tự phân hủy tuyến tính; C là nồng độ của nguồn gia nhập/ra khỏi của hệ thống; là gia nhập khu giữa; 2 q tx, là tọa độ theo không gian và thời gian. 5.2. Thiết lập mạng thủy lực Khu vực nghiên cứu có hai hệ thống sông chính là Bến Hải và Thạch Hãn. Nối kết giữa hai hệ thống sông này là sông Cánh Hòm. Ngoài ra, trên địa bàn tỉnh Quảng Trị, còn có sông Vĩnh Định, nối từ cống Việt Yên thuộc xã Triệu An chảy qua các huyện Triệu Phong, Hải Lăng rồi nhập với hệ thống sông Ô Lâu trước khi đổ ra biển. Sơ đồ thủy lực mô phỏng phần hạ lưu được tính toán của các sông này được minh họa trên hình 7. Hình 7. Sơ đồ mạng lưới tính toán thuỷ lực hệ thống sông Bến Hải - Thạch Hãn. 5.3. Số liệu 5.3.1. Số liệu địa hình a) Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50 000, của Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước (2006) b) Tài liệu mặt cắt ngang và trắc dọc các hệ thống sông chính tỉnh Quảng Trị: sông Bến Hải từ Gia Vòng đến Cửa Tùng, sông Sa Lung từ cầu đường sắt Sa Lung đến cầu Hiền Lương, sông Thạch Hãn từ đập Thạch Hãn đến Cửa Việt, sông Cam Lộ từ cầu Cam Tuyền đến Đông Hà, sông Cánh Hòm từ cống Xuân Hòa đến cống Mai Xá, và sông Vĩnh Định từ đập Việt Yên đến cầu Hội Yên II. 5.3.2. Số liệu thủy văn Mực nước triều tại trạm thủy văn Cửa Việt, lưu lượng tại trạm Gia Vòng và mực nước thượng lưu đập Thạch Hãn, mực nước trạm qCAKC x C AD x x QC t AC 2 +− = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ − ∂ ∂ + ∂ ∂ N.T. Giang và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 46‐59 52 Thạch Hãn. - Đo đạc lưu lượng biên trên trực tiếp bằng máy đo lưu lượng Q - liner tại cầu Cam Tuyền trên sông Cam Lộ và cầu đường sắt trên sông Sa Lung ngày 14/8/2007. Mực nước triều tại Cửa Tùng được hiệu chỉnh theo mực nước tại Cửa Việt. Các số liệu này được nhập vào 4 biên lưu lượng thượng lưu và 2 biên mực nước hạ lưu. 5.3.3. Số liệu chất lượng nước a) Vị trí và diện tích đầm nuôi, dung tích nước đầm nuôi, thời gian và vị trí xả thải vào hệ thống kênh, vị trí kênh đổ vào hệ thống sông chính (hình 8). b) Các yếu tố chất lượng nước trong đầm được thu thập qua các đợt khảo sát chuyên đề từ ngày 7-15/8/2007 và từ 25/11-2/12/2007, các đợt khảo sát định kỳ trong các tháng IV- 10/2007, và kế thừa một số các báo cáo trước [7,8]. c) Quy trình thay, xả nước theo từng vụ của các ao nuôi xác định qua khảo sát hiện trạng và điều tra của nhóm nghiên cứu được xác định như sau: Giai đoạn 1: tháng thứ 3, thay 75% thể tích ao nuôi trong vòng 1 tháng, các lần thay cách đều nhau, trung bình mỗi lần thay khoảng 25% thể tích ao. Giai đoạn 2: đầu tháng thứ 4, thay 75% thể tích ao nuôi trong vòng 15 ngày cách đều nhau, sau đó giữ nguyên 15 ngày trước thu hoạch. a) Sông Bến Hải b) Sông Thạch Hãn Hình 8. Vị trí các khu vực nuôi tôm trên sông Bến Hải và sông Thạch Hãn. Giai đoạn 3: xả hoàn toàn 100% thể tích ao nuôi ngay sau thu hoạch. Tổng lượng nước xả thải và lưu lượng xả ra sông, hồ sẽ được tính toán từ diện tích nuôi tôm nước mặn, lợ đã điều tra 2007. Kết quả trình bày trong bảng 1. Bảng 1. Lưu lượng nước xả thải qua các thời kỳ sinh trưởng của tôm Lưu lượng nước xả ( )sm3 TT Khu vực nuôi Diện tích (1000m2) Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 1 BH1 135,00 0.094 0.094 0.188 2 BH2 776,50 0.539 0.539 1.078 3 BH3 51,91 0.036 0.036 0.072 4 BH4 1585,00 1.101 1.101 2.201 5 BH5 259,61 0.180 0.180 0.361 6 BH6 972,13 0.675 0.675 1.350 N.T. Giang và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 46‐59 53 ( )sm3Lưu lượng nước xả TT Khu vực nuôi Diện tích (1000m2) Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 7 BH7 162,10 0.113 0.113 0.225 8 BH8 345,01 0.240 0.240 0.479 9 TH1 795,10 0.552 0.552 1.104 10 TH2 1808,34 1.256 1.256 2.512 11 TH3 730,35 0.507 0.507 1.014 12 TH4 529,12 0.367 0.367 0.735 13 TH5 273,99 0.190 0.190 0.381 14 TH6 88,40 0.061 0.061 0.123 15 TH7 138,78 0.096 0.096 0.193 Xét theo chu kỳ sinh trưởng của tôm, chất lượng nước trong ao nuôi cũng có những thay đổi. Để có thể hình thành bộ số liệu dành cho tính toán mô hình, nghiên cứu này đã sử dụng giá trị nồng độ các chất ô nhiễm trong tháng VII theo thực đo chất lượng nước thải từ ao nuôi tôm ở Triệu Phước (7/2005 - Trung tâm Quan trắc Môi trường Quảng Trị), sau đó dùng hàm quan hệ theo thời gian của Quan Thi Quynh Dao và cộng sự [8] để tính toán nồng độ chất ô nhiễm theo chu kỳ sinh trưởng của tôm như được trình bày trong bảng 2. Bảng 2. Nồng độ chất ô nhiễm theo các thời kỳ sinh trưởng của tôm Nồng độ (mg/l) TT Chỉ tiêu môi trường GĐ1 GĐ2 GĐ3 1 BOD5 66.8 84.6 106.8 2 COD 240.0 294.4 350.0 3 NO2 0.207 0.207 0.207 4 Tổng Nitơ 1.76 1.91 2.16 5 Tổng Phốt-pho 0.3 0.55 0.7 Từ các số liệu trên, tải lượng các chất ô nhiễm gia nhập vào hệ thống được tính toán và đưa vào trong mô hình như là các biên nội của hệ thống tại các vị trí tương ứng với vị trí ao nuôi dưới dạng nguồn điểm ở trung tâm khu nuôi và dạng nguồn phân bố đều theo chiều dọc sông với các khu nuôi kéo dài dọc sông (trên 1km). 5.3.4. Thông số mô hình Trong nghiên cứu này, các thông số về độ nhám (trong mô đun HD), hệ số khuếch tán (mô đun AD) được lấy từ kết quả hiệu chỉnh và kiểm định cho mô hình xâm nhập mặn [9]. Hệ số phân huỷ tuyến tính được lựa chọn dựa vào kiểm định định tính thông qua các số liệu chất lượng nước hiện có. 5.4. Dự báo tình hình ô nhiễm do nuôi trồng thủy sản Để dự báo tình hình ô nhiễm trong khu vực do hoạt động nuôi tôm nước mặn lợ, cần nghiên cứu xây dựng các kịch bản đặc biệt là dự thảo về quy hoạch phát triển nuôi tôm nước mặn, lợ đến 2020. Hai phương án phát triển vùng nuôi tôm đến năm 2020 có tính đến tác động của vùng nuôi tôm đến môi trường xung quanh được đề xuất là: + Kịch bản 1: Toàn diện tích tiềm năng được sử dụng hết làm các hồ nuôi, Q75% tháng VII tại các biên trên, các hồ chứa và nhu cầu dùng nước theo quy hoạch đến 2020 và mực nước biển trung bình, chất lượng nước xả vẫn giống hiện trạng (bất lợi nhất). + Kịch bản 2: Có 30% diện tích tiềm năng được sử dụng cho ao xử lí nước cấp và ao xử lí nước thải, Q75% tháng VII tại các biên trên, các hồ chứa và nhu cầu dùng nước theo quy hoạch đến 2020 và mực nước biển trung bình, chất lượng nước xả đã được cải thiện giảm 50% so với trong ao nuôi. Dựa vào diện tích NTTS tương ứng các phương án, sử dụng tương quan diện tích- tổng lượng nước thải, nghiên cứu sẽ xác định được lưu lượng nước thải ứng với từng phương án này. Kết quả tính toán với các kịch bản được trình bày dưới đây: N.T. Giang và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 46‐59 54 a) Kịch bản 1: Các kết quả tính toán với 2 thông số cơ bản là BOD và COD được thể hiện trên các hình từ 9 đến 13. Hình 9 biểu diễn quan hệ giữa nồng độ BOD dọc theo sông Bến Hải từ Gia Vòng về đến Cửa Tùng theo kịch bản 1. Đó là thời điểm lúc 7h, ngày 24/7/2007, thể hiện mức độ ô nhiễm lớn nhất, do các ao nuôi đồng loạt xả nước sau thu hoạch. Khu vực xung quanh Vĩnh Sơn, Vĩnh Lâm, Vĩnh Thành và Trung Hải có diện tích nuôi tôm sú khá lớn nên đỉnh của nồng độ ô nhiễm xuất hiện ở khu vực phía hạ lưu Hiền Lương, gần khu vực cống ngăn mặn Xuân Hòa. 0.0 2000.0 4000.0 6000.0 8000.0 10000.0 12000.0 14000.0 16000.0 18000.0 20000.0 22000.0 24000.0 26000.0 28000.0 [m] -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 [meter] 1000000.0 1500000.0 2000000.0 2500000.0 3000000.0 3500000.0 4000000.0 4500000.0 5000000.0 5500000.0 6000000.0 6500000.0 7000000.0 7500000.0 8000000.0 8500000.0 9000000.0 9500000.0 10000000.0 10500000.0 11000000.0 [mu-g/m^3]24-7-2007 07:00:00 BEN-HAI 0 - 18989 0 6 23 1 98 3 1 11 8 32 1 35 10 16 26 1 18 98 9 BEN-HAI 18989 - 28420 19 1 62 2 15 08 23 4 34 25 53 4 28 4 20 BOD Hình 9. Biểu đồ BOD theo dọc sông Bến Hải lúc 7h00, ngày 24/7. 0 2 4 6 8 10 12 5/15/2007 0:00 5/25/2007 0:00 6/4/2007 0:00 6/14/2007 0:00 6/24/2007 0:00 7/4/2007 0:00 7/14/2007 0:00 7/24/2007 0:00 8/3/2007 0:00 Ngày B O D (m g/ l) 0 10 20 30 40 50 60 5/15/2007 0:00 5/25/2007 0:00 6/4/2007 0:00 6/14/2007 0:00 6/24/2007 0:00 7/4/2007 0:00 7/14/2007 0:00 7/24/2007 0:00 8/3/2007 0:00 Ngày C O D (m g/ l) a) BOD b) COD Hình 10. Đường biểu diễn BOD và COD theo thời gian trên sông Bến Hải phía trước cống Xuân Hòa. Xem xét đường quá trình nồng độ BOD theo thời gian tại điểm trên sông Bến Hải, phía trước cống Xuân Hòa (hình 10a), thời gian duy trì nồng độ BOD vượt quá cho phép đối với nước mặt loại A theo TCVN 1995 - 5942 là 24 ngày tương ứng với thời điểm thay xả nước giai đoạn 2 và 3. Nồng độ BOD trong nước sông ở giai đoạn 3 đã vượt gấp 2 lần chỉ tiêu cho phép, và chỉ đạt chất lượng loại B. Quy luật biến đổi theo thời gian của COD cũng tương tự với BOD (hình 10b), tuy nhiên trạng thái ô nhiễm COD xuất hiện sớm hơn, từ giai đoạn thay nước thứ nhất, và kể cả so với tiêu chuẩn dành cho nước mặt loại B thì nồng độ COD trong giai đoạn xả thay nước cuối cùng vẫn vượt mức cho phép. N.T. Giang và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 46‐59 55 0.0 1000.0 2000.0 3000.0 4000.0 5000.0 6000.0 7000.0 8000.0 9000.0 10000.0 11000.0 12000.0 13000.0 [m] -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 [meter] 0.0 500000.0 1000000.0 1500000.0 2000000.0 2500000.0 3000000.0 3500000.0 4000000.0 4500000.0 5000000.0 5500000.0 6000000.0 6500000.0 7000000.0 7500000.0 8000000.0 8500000.0 9000000.0 9500000.0 10000000.0 10500000.0 11000000.0 [mu-g/m^3]24-7-2007 11:00:00 SA-LUNG 0 - 13298 0 24 68 45 16 68 17 91 33 11 08 3 13 29 8 BOD 0.0 1000.0 2000.0 3000.0 4000.0 5000.0 6000.0 7000.0 8000.0 9000.0 10000.0 11000.0 12000.0 13000.0 [m] -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 [meter] 0.0 5000000.0 10000000.0 15000000.0 20000000.0 25000000.0 30000000.0 35000000.0 40000000.0 45000000.0 50000000.0 [mu-g/m^3]24-7-2007 11:00:00 SA-LUNG 0 - 13298 0 24 68 45 16 68 17 91 33 11 08 3 13 29 8 COD a) BOD b) COD Hinh 11. Biểu đồ BOD và COD theo dọc sông Sa Lung lúc 11h00, ngày 24/7. Trên nhánh sông Sa Lung, nồng độ COD và BOD cực đại xuất hiện muộn hơn trên sông Bến Hải do ảnh hưởng của thủy triều đẩy nguồn ô nhiễm lên chậm hơn (hình 11). Giá trị cao nhất là tại vị trí gần ngã ba sông Bến Tám. Gần giống như sông Bến Hải, mức độ ô nhiễm COD cao hơn nhiều so với BOD và là điều cần được lưu tâm. 0.0 5000.0 10000.0 15000.0 20000.0 25000.0 30000.0 35000.0 [m] -11.0 -10.0 -9.0 -8.0 -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 [meter] 0.0 500000.0 1000000.0 1500000.0 2000000.0 2500000.0 3000000.0 3500000.0 4000000.0 4500000.0 5000000.0 5500000.0 6000000.0 6500000.0 700000