Ô nhiễm nước và diễn biến chất lượng nước của các hệ thống thủy nông vùng đồng bằng

1 ô nhiễm nước và diễn biến chất lượng nước của các hệ thống thủy nông vùng đồng bằng PGS.TS Lê Đình Thành Khoa Kỹ thuật bờ biển, Trường Đại học Thủy lợi Túm tắt Chất lượng nước của các hệ thống thủy nông lớn thuộc vùng đồng bằng, nơi có nhiều khu dân cư tập trung như thị trấn, thị xã, thành phố và có các khu công nghiệp phát triển,... đang bị ô nhiễm do các loại chất thải từ sinh hoạt, công nghiệp, làng nghề và các loại hóa chất dùng trong nông nghiệp. Các hệ thống thủy nông lớn ngoài nhiệm vụ cấp nước cho tưới, còn cấp nước cho sinh hoạt và các mục đích khác. Do vậy vấn đề môi trường và chất lượng nước càng cần được quan tâm và bảo vệ. Bài báo này phân tích và trình bày một số kết quả bước đầu về nguyên nhân gây ô nhiễm nước và hiện trạng chất lượng nước của hai hệ thống thủy nông điển hình vùng đồng bằng sông Hồng là An Kim Hải và Bắc Nam Hà, từ đó kiến nghị một số biện pháp bảo vệ. I. Đặt vấn đề Việt Nam có nhiều hệ thống thủy nông lớn với tổng diện tích tưới tiêu trên dưới một trăm ngàn ha, phần lớn các hệ thống thủy nông lớn thuộc các khu vực đồng bằng, nơi có nhiều khu dân cư tập trung như thị trấn, thị xã, thành phố và có các khu công nghiệp phát triển,... Những năm gần đây, do phát triển nông nghiệp nhiều loại phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật bị lạm dụng đã gây ra nhiều vấn đề đối với chất lượng nước kênh. Mặt khác nhiều hệ thống thủy nông ngoài nhiệm vụ cấp nước cho tưới, còn cấp nước cho sinh hoạt và các mục đích khác. Do vậy vấn đề môi trường và chất lượng nước càng cần được quan tâm và bảo vệ. Hiện nay một số hệ thống thủy nông lớn bước đầu đã được đánh giá nguyên nhân, diễn biến chất lượng nước để có những cơ sở đề xuất các biện pháp bảo vệ. Bài báo này phân tích và trình bày một số kết quả bước đầu về nguyên nhân gây ô nhiễm nước và hiện trạng chất lượng nước của hai hệ thống thủy nông điển hình vùng đồng bằng là An Kim Hải (Hải Phòng, Hải Dương) và Bắc Nam Hà (Hà Nam, Nam Định), từ đó kiến nghị các biện pháp bảo vệ. II. Đặc điểm các hệ thống thủy nông lớn và các nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước Các hệ thống thủy nông ở Việt Nam trong hàng chục năm qua đã góp phần rất lớn trong công cuộc phát triển nông nghiệp nói riêng và phát triển kinh tế, xã hội nói chung cho nhiều vùng của đất nước, đặc biệt là những vùng quá thiếu nguồn nước trong mùa khô như các hệ thống Nha Trinh- Lâm Cấm (Ninh Thuận), sông Quao, Cà Giây (Bình Thuận) hay những vùng ngập úng như Bắc Nam Hà (Hà Nam, Nam Định),... Những đặc điểm chính của các hệ thống thủy nông lớn ở nước ta hiện nay là:  Được xây dựng và hoạt động trong nhiều năm, việc duy tu bảo dưỡng hàng năm còn hạn chế, tổn thất nguồn nước là đáng kể. Việc quản lý, khai thác còn yếu nên hiệu quả chưa đạt như thiết kế. 2  Các hệ thống thủy nông thường đi qua nhiều vùng dân cư tập trung, các khu công nghiệp, làng nghề có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nước rất cao.  Nhiều hệ thống là liên tỉnh và thường có nhiệm vụ tưới, tiêu kết hợp nên việc phân cấp quản lí, điều phối cũng gặp khó khăn.  Ngoài nhiệm vụ cấp nước tưới, nguồn nước của các hệ thống còn được dùng cho cấp nước sinh hoạt (qua xử lý), ví dụ cấp nước cho nhà máy nước An Dương, Vật Cách của hệ thống An Kim Hải (Hải Phòng). Hiện nay, các kết quả điều tra, nghiên cứu cho thấy các nguyên nhân chính gây ô nhiễm chất lượng nước các hệ thống thủy nông lớn ở vùng đồng bằng là: 1) Rác thải sinh hoạt và phế thải xây dựng từ các khu vực dân cư, đô thị, hiện nay hầu hết rác thải sinh hoạt hàng ngày của các cụm dân cư, đặc biệt là các khu chợ nông thôn dọc theo các kênh và phế thải xây dựng nhà cửa đều đổ xuống bờ và lòng kênh. Ô nhiễm nước còn do các hoạt động tắm giặt, rửa các dụng cụ sản xuất nông nghiệp trong kênh,... 2) Nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư, và nước thải từ các làng nghề thủ công, từ các hộ chăn nuôi tập trung đều đổ trực tiếp vào kênh mà không hề có một xử lý sơ bộ nào, ví dụ nước thải từ các hoạt động ở làng nghề thủ công xã Hòa Hậu, Lý Nhân (hệ thống Bắc Nam Hà), hay nước thải chăn nuôi ở khu vực Cầu Đỏ (hệ thống An Kim Hải). 3) Chất thải từ các hoạt động công nghiệp, các bệnh viện trong hệ thống và lân cận, trong những năm gần đây nhiều cơ sở sản xuất công nghiệp được xây dựng mà việc xử lý nước thải còn rất hạn chế. Mặt khác do hệ thống thủy nông lớn, liên tỉnh nên có nhiều bệnh viện cấp huyện trong vùng cũng là nguồn gây ô nhiễm nước hệ thống kênh. 4) Nước hồi quy từ các vùng sản xuất nông nghiệp, do tăng vụ, sử dụng phân hoá học và thuốc bảo vệ thực vật tăng và thiếu hướng dẫn kỹ thuật nên dẫn đến dư lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật trong đất và nước tăng gây ô nhiễm nguồn nước, ví dụ nước tại trạm bơm Quang Trung (Bắc Nam Hà) tháng VIII - 2004 hàm lượng Monitor là 0,085 (g/l), và Padan là 0,0462 (g/l). III. Chất lượng nước hệ thống thủy nông an kim hải và bắc nam hà 1. Tổng quan hệ thống An Kim Hải và hệ thống Bắc Nam Hà Đây là hai hệ thống thủy nông lớn thuộc vùng đồng bằng Bắc Bộ với diện tích tưới tiêu trên 100 ngàn ha và đều là hệ thống thủy nông liên tỉnh, có nhiệm vụ chính Nước thải chăn nuôi 3 là cấp nước tưới và tiêu thoát nước, một phần cấp nước cho các nhà máy nước phục vụ sinh hoạt. a)- Hệ thống thủy nông An Kim Hải: Hệ thống này phía tây là huyện Kim Thành (tỉnh Hải Dương) và phía đông huyện An Hải (thành phố Hải Phòng). Địa hình hệ thống thấp dần từ phía tây sang đông. Hệ thống gồm hai trục chính là kênh An Kim Hải (phía nam) và sông Rế (phía bắc). Nguồn nước chủ yếu của hệ thống lấy từ sông Vân úc qua cống Quảng Đạt và Bằng Lai. Nhiệm vụ chính của hệ thống là cấp nước cho 16.946 ha đất canh tác (Kim Thành – Hải Dương: 6.712 ha, An Hải – Hải Phòng : 10.234ha), tiêu úng 22.500 ha, cấp nước cho nhà máy nước An Dương (205.000 m3/ngày đêm) và nhà máy nước Vật Cách (10.800 m3/ngày đêm). Các nguồn gây ô nhiễm chính trong hệ thống là rác thải, nước thải sinh hoạt và chăn nuôi không được thu gom xử lý, việc tắm giặt, rửa các loại dụng cụ, xe máy,... Ô nhiễm tập trung ở các điểm dân cư như Cầu Đỏ, thị trấn Kim Thành, khu chợ gần trạm bơm Bạch Mai, thượng lưu cống Luồn và các khu dân cư mới hạ lưu cống Luồn. Đặc biệt nước kênh sau cống Luồn bị ô nhiễm rất nặng, không thể dùng cho bất cứ mục đích nào, thậm chí hiện nay đây là khu vực chứa nước thải của khu vực nam thành phố Hải Phòng. b)- Hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà: Hệ thống này thuộc 8 đơn vị hành chính của hai tỉnh Hà Nam và Nam Định, trong đó có thị xã Phủ Lý ở phía bắc và thành phố Nam Định ở phía nam, địa hình dốc từ phí tây bắc xuống đông nam. Nguồn nước của hệ thống lấy từ các sông Hồng, Đáy và Đào qua các đầu mối cống và trạm bơm. Hệ thống được bao bọc bởi các sông lớn là sông Hồng ở phía đông, sông Đáy ở phía tây, và sông Đào ở phía nam. Nhiệm vụ chính hiện nay của hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà là đảm nhiệm tưới vụ chiêm xuân 47.000 ha, vụ mùa 46.000 -46.500 ha, vụ đông 13.000 – 15.000 ha; tiêu nước với diện tích tiêu mặt bằng 85.326 ha. Ngoài ra còn cấp nước cho nhà máy nước huyện ý Yên. Những vấn đề môi trường và nguồn ô nhiễm của hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà chủ yếu là chất thải sinh hoạt của các khu dân cư tập trung, đặc biệt là khu vực thành phố Nam Định ở phía nam hệ thống, một số vùng có hoạt động làng nghề như xã Hòa Hậu (Lý Nhân), Yên Tiến (Y’ Yên). Chỉ riêng xã Hòa Hậu đã có 10 cơ sở nhuộm, 4 cơ sở nhuộm và tẩy ảnh hưởng trực tiếp, gây ô nhiễm môi trường do các hoá chất trong nước thải không được xử lý làm ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Giang. Tại khu vực thành phố Nam Định nước thải tập trung ra hai trạm bơm Quán Chuột và Kênh Gia tạo nên sự ô nhiễm rất nặng nề. Ô nhiễm nước Kênh Gia 4 2. Diễn biến chất lượng nước trong hệ thống thủy nông An Kim Hải và Bắc Nam Hà a)- Hệ thống thủy nông An Kim Hải: Theo kết quả của dự án “Điều tra khảo sát chất lượng nước và ô nhiễm môi trường nước hệ thống thủy nông An Kim Hải, (2002- 2003) thì chất lượng nước của hệ thống có xu thế chung là xấu dần từ đầu nguồn hệ thống (cống Quảng Đạt và cống Bằng Lai) về cuối hệ thống (sau cống Luồn và cống Cái Tắt). Cụ thể, đoạn từ đầu nguồn (Quảng Đạt, Bằng Lai) của hệ thống đến cống Cái Tắt (trên sông Rế) và đến cống Luồn (trên kênh chính An Kim Hải) vẫn đảm bảo cho tưới và một số mục đích sử dụng khác. Đoạn sau cống Luồn đến cuối hệ thống chất lượng nước rất kém, không thể sử dụng cho bất kỳ mục đích sử dụng nào. Toàn bộ nước dọc hệ thống (kênh chính, sông Rế) và các sông lân cận đều bị ô nhiễm Coliforms và Ecoli, có nơi rất cao đạt tới hàng ngàn MPN/100 ml nước. Nếu xem xét các chỉ tiêu chất lượng nước điển hình diễn biến theo thời gian trong năm (giữa mùa mưa và mùa khô) cho thấy:  Độ pH thay đổi không nhiều trong năm, mức thay đổi chủ yếu là từ 5,5 – 6,0 đến 7,5 – 8,0.  Tổng chất rắn hoà tan TDS (mg/l) của nước trên hệ thống thủy nông An Kim Hải trong mùa khô cao hơn trong mùa mưa khoảng trên dưới 1,5 lần. Tương ứng với TDS, độ dẫn điện của nước kênh trong mùa khô cũng cao hơn trong mùa mưa, và gần như tỷ lệ với TDS trong nước.  Nồng độ ô xy hoà tan DO (mg/l) trong nước của hệ thống về mùa khô cao hơn một chút so với mùa mưa. Các kết quả cho thấy xu thế DO giảm dần rõ rệt từ đầu nguồn (Quảng Đạt, Bằng Lai) xuống cuối hệ thống. Tuy nhiên trong hệ thống cũng có đoạn DO tăng lên đôi chút, ví dụ khu vực cầu Rế (thị trấn Kim Thành). o xy hoà tan kênh chính kim an hải mùa mưa 2003 0 2 4 6 8 10 Bằng Lai Cầu Đỏ Hà Liên Cầu Đen Bạch Mai Cống Luồn Cầu Văn Cao D O (m g/ l) VII/2003 VIII/2003 nồng độ ô xy hoà tan kênh chính an kim hảI mùa khô 2003 0 2 4 6 8 10 Bằng Lai Cầu Đỏ Hà Liên Cầu Đen Bạch Mai Cống Luồn Cầu Văn Cao D O (m g /l ) XI/2003 XII/2003 Hình 1: Ô xy hoà tan (DO) dọc kê chính An Kim Hải mùa mưa 2003 Hình 2: Ô xy hoà tan (DO) dọc kênh chính An Kim Hải mùa khô 2003 5 Chất lượng nước hệ thống thủy nông An Kim Hải trong năm 2004 có xu thế xấu hơn năm 2003, kết quả như bảng 1. Bảng 1: Chất lượng nước trên kênh chính An Kim Hải 2003-2004 Chỉ tiêu Cống Hà Liên Cống Cái Tắt TB Bạch Mai Cống Luồn Cầu số 2 TCVN 1995 (B) pH VIII-2003 VIII-2004 7,34 7,10 7,64 6,10 7,22 6,00 6,75 6,10 6,80 6,20 5,5-9,0 DO (mg/l) VIII-2003 VIII-2004 6,40 3,50 5,80 2,00 5,20 1,50 2,50 0,96 2,10 1,90 >=2,00 Coliforms (MNP/100ml) VIII-2003 VIII-2004 7400 9700 6500 10500 9500 12600 7400 13650 9000 15750 10000 Nguồn: Dự án "Điều tra khảo sát chất lượng nước và ô nhiễm môi trường nước hệ thống thủy nông An Kim Hải", Hà Nội 2002-2003; Luận văn Thạc sỹ của Đinh Thị Lan Phương "Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước của hệ thống thủy lợi An Kim Hải phục vụ cho mục đích phát triển kinh tế xã hội của hai huyện Kim Thành, An Hải", Hà Nội 2004. b)- Hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà: Chất lượng nước của hệ thống diễn biến khá phức tạp theo không gian và thời gian theo kết quả điều tra của dự án “Điều tra khảo sát diễn biến chất lượng nước, xác định nguồn gây ô nhiễm trong hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà phục vụ công tác quản lý” (2004) cho thấy: Theo không gian trong hệ thống, các khu vực nước bị ô nhiễm là phía bắc (Phủ Lý), đông bắc (Lý Nhân), và khu vực nam và đông nam (thành phố Nam Định, Y’ Yên). Các khu vực phía tây và trung tâm của hệ thống mới có dấu hiệu ô nhiễm và nước kênh vẫn đảm bảo cho mục đích tưới. Trong đó ô nhiễm chủ yếu là chất hữu cơ, vi sinh, các kim loại nặng đều có nồng độ dưới mức cho phép, nồng độ thuốc bảo vệ thực vật trong nước không quá cao. Như vậy có thể nói nước hệ thống Bắc Nam Hà bị ô nhiễm tập trung ở phía đông và đông nam. Nguyên nhân chủ yếu là do nước thải sinh hoạt và các hoạt động tiểu thủ công nghiệp. Bảng 2: Chất lượng nước mùa mưa VIII- 2004 hệ thống Bắc Nam Hà Chỉ tiêu TB Hữu TB Quán TB Kênh TB Cốc Vĩnh Trị Cổ Đam 6 Bị Chuột Gia Thành pH 6,71 6,65 6,68 6,75 9,05 8,42 SO4 -2 (mg/l) 11,4 21,1 39,0 8,20 10,1 4,10 DO (mg/l) 4,90 3,60 1,80 2,20 5,21 5,39 BOD5 (mg/l) 21,0 16,9 32,0 30,7 13,7 14,1 Coliforms (MPN/100ml) 4976 9820 20280 6970 9870 4510 Nguồn: Điều tra khảo sát diễn biến chất lượng nước, xác định nguồn gây ô nhiễm trong hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà phục vụ công tác quản lý, Hà Nội 2004. Theo thời gian trong năm, các kết quả nghiên cứu và đánh giá cho thấy mùa khô mức độ ô nhiễm nước kênh cao hơn đáng kể so với mùa mưa. Đặc biệt là tại các khu vực trạm bơm tiêu như Quán Chuột, Kênh Gia, Cốc Thành. Tại đây nồng độ BOD5 đạt trên 30 mg/l, DO nhỏ hơn 2,0 mg/l và Coliforms lên tới trên 103 MPN/100ml (bảng 2, 3).  Nông độ SO4 -2 trong nước của mùa khô cao hơn mùa mưa khoảng 1,4 – 1,5 lần.  Nhu cầu ô xy sinh học BOD5 của nước kênh mùa khô cao hơn trong mùa mưa khoảng 10-25%.  Nồng độ ô xy hòa tan DO, trong mùa khô nói chung thấp hơn mùa mưa khoảng 20-25%, xu thế phù hợp với diễn biến của BOD5.  Trong mùa khô tất cả các vị trí trạm bơm quanh hệ thống có chỉ tiêu vi sinh Coliforms đều vượt mức cho phép của TCVN-1995. Bảng 3: Chất lượng nước tháng XI-2004 hệ thống Bắc Nam Hà Chỉ tiêu TB Hữu Bị TB Quán Chuột TB Kênh Gia TB Cốc Thành Vĩnh Trị Cổ Đam pH 6,92 6,50 7,02 7,12 9,25 8,64 SO4 -2 (mg/l) 21,4 31,2 49,6 18,20 20,1 9,20 DO (mg/l) 3,80 3,50 1,86 2,12 4,21 3,56 BOD5 (mg/l) 28,0 19,6 35,0 38,7 37,4 19,1 Coliforms (MPN/100ml) 5200 10800 21000 8670 10600 5200 Nguồn: Điều tra khảo sát diễn biến chất lượng nước, xác định nguồn gây ô nhiễm trong hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà phục vụ công tác quản lý, Hà Nội 2004. 7 hình 2-13: diễn biến bod tại các trạm bơm 0 10 20 30 40 50 TB Hữu Bị TB Quán Chuột TB Kênh Gia TB Cốc Thành Vĩnh Trị Cổ Đam B O D 5 (m g /l ) Nov-04 Aug-04 hình 2-14: diễn biến coliforms tại các trạm bơm 0 4000 8000 12000 16000 20000 24000 TB Hữu Bị TB Quán Chuột TB Kênh Gia TB Cốc Thành Vĩnh Trị Cổ Đam C o li fo rm s (c o n /1 00 m l) Nov-04 Aug-04 IV. Những vấn đề cấp bách và kiến nghị biện pháp Qua các kết quả nghiên cứu, đánh giá môi trường và chất lượng nước hai hệ thống thủy nông lớn điển hình vùng đồng bằng Bắc Bộ cho thấy những vấn đề cấp bách sau đây: 1) Nước trong hệ thống kênh mương đã bị ô nhiễm, đặc biệt là những đoạn kênh qua khu dân cư tập trung như thị xã, thành phố nơi có mật độ dân số cao, nhiều hoạt động công nghiệp và thủ công nghiệp, chất lượng nước ở đây không đạt yêu cầu. 2) Nhiều nguồn xả thải trực tiếp vào nước kênh, những nguồn này đến nay vẫn chưa hề có bất kỳ xử lý nào trước khi đổ vào kênh. Ngoài ra các hoạt động tắm giặt, rửa trực tiếp trong kênh, chăn thả thủy cầm, thủy sản cũng rất phổ biến. 3) Đã có dấu hiệu ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật trong nước kênh, đặc biệt là những vùng trũng và thâm canh do mức độ sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật ngày càng nhiều. Hình 3: Diễn biến BOD5 hệ thống Bắc Nam Hà năm 2004 Hình 4: Diễn biến Coliforms hệ thống Bắc Nam Hà năm 2004 8 Để bảo vệ và cải thiện chất lượng nước của các hệ thống thủy nông cho mục đích nâng cao hiệu quả quản lý và khai thác, bước đầu kiến nghị một số biện pháp cơ bản và khả thi trong giai đoạn trước mắt: 1. Các công ty quản lý hệ thống thủy nông cần kết hợp với chính quyền địa phương cải tạo, nạo vét những đoạn sông, kênh bị bồi lấp hoặc bị lấn chiếm, không để đổ các loại rác thải xuống kênh. 2. Tạo đủ nguồn nước cho vùng cuối hệ thống để giảm nhẹ nồng độ ô nhiễm, đồng thời hạn chế nước thải trực tiếp vào kênh, nước thải các đô thị, làng nghề phải được tập trung xử lý sơ bộ trước khi đổ vào kênh. 3. Hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, và cần có hướng dẫn kỹ thuật sử dụng đúng mức, đúng thời gian. 4. Nghiên cứu quy hoạch chuyển đổi mục đích khai thác một số đoạn kênh ô nhiễm nặng mà không có khả năng khắc phục, ví dụ đoạn cuối của hệ thống An Kim Hải. tài liệu tham khảo 1. Ngô Đình Tuấn, Lê Đình Thành và nnk, Điều tra cơ bản chất lượng nước và nguồn gây ô nhiễm nước các sông Miền Trung, Hà nội, 2000-2001. 2. Lê Đình Thành, Phạm Hùng và nnk, Điều tra khảo sát chất lượng nước và ô nhiễm môi trường nước hệ thống thủy nông An Kim Hải, Hà Nội 2002-2003. 3. Lê Đình Thành, Phạm Hùng, Diễn biến chất lượng nước các vùng cửa sông điển hình ven biển Miền Trung, Tạp chí khoa học Thủy lợi và Môi trường, Đại học Thủy lợi, 11/2004. 4. Nguyễn Bá Quỳ, Lê Đình Thành và nnk, Điều tra khảo sát diễn biến chất lượng nước, xác định nguồn gây ô nhiễm trong hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà phục vụ công tác quản lý, Hà Nội 2004. 5. Đinh Thị Lan Phương, Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước của hệ thống thủy lợi An Kim Hải phục vụ cho mục đích phát triển kinh tế xã hội của hai huyện Kim Thành, An Hải, Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ, trường Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội 2004. WATER POLLUTION AND WATER QUALITY VARIATION OF THE IRRIGATION AND DRAINAGE SYSTEMS IN RED RIVER DELTA Ass.Prof. Dr. Le Dinh Thanh, Coastal Engineering Faculty, Water Resources University Water is being poluuted in the irrigation systems of delta, where there are many high population areas, towns, cities, and industrial development zones; and the chemical matters and pesticides are using in agriculture. Beside of the main task in supplying water for irrigation, the irrigation systems also supplies water for domestic and other purposes, therefore, the problems of their environment and water quality must be protected. This study presents some results in the reasons of water pollution 9 and status in water quality variation of the typical irrigation systems (An Kim Hai, and Bac Nam Ha), from that some measures for protecting and managing the water quality are recommended.