Tài liệu Quản lý nguồn ô nhiễm nước vịnh cửa lục với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TẠ NGỌC THANH QUẢN LÝ NGUỒN Ô NHIỄM NƯỚC VỊNH CỬA LỤC VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên – 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TẠ NGỌC THANH QUẢN LÝ NGUỒN Ô NHIỄM NƯỚC VỊNH CỬA LỤC VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã số: 8850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Lê Thị Thu Hiền Chữ ký của GVHD Thái Nguyên – 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi là Tạ Ngọc Thanh, xin cam đoan đề tài luận văn: “Quản lý nguồn ô nhiễm nước Vịnh Cửa Lục với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin” là do tôi thực hiện với sự hướng dẫn của TS Lê Thị Thu Hiền. Các dữ liệu nghiên cứu trong luận văn là trung thực, các tài liệu được trích dẫn trong luận văn có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi đã trình bày trong luận văn này. Tác giả luận văn Tạ Ngọc Thanh i LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới quý thầy (cô) giáo hiện đang công tác tại Khoa Tài nguyên và Môi trường - Trường Đại học Khoa Học – Đại Học Thái Nguyên đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Lê Thị Thu Hiền đã trực tiếp hướng dẫn khoa học cho tôi. Tôi cũng xin bày tỏ sự biết ơn đến lãnh đạo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh, lãnh đạo Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường và các đồng nghiệp, các sở - ban – ngành có liên quan đã tạo điều kiện giúp đỡ để tôi hoàn thành khoá học, thực hiện thành công luận văn này. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn và những tình cảm yêu mến nhất đến gia đình, những người thân của tôi đã tạo điều kiện, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Xin chân thành cám ơn! Tác giả luận văn Tạ Ngọc Thanh ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................. ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..........................................................vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ...................................................................................... vii DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ ........................................................................................ viii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do lựa chọn đề tài nghiên cứu ................................................................................1 2. Tổng quan về ứng dụng CNTT trong quản lý tài nguyên môi trường ........................2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ..................................................................................................3 4. Những đóng góp cho khoa học và thực tiễn của đề tài ...............................................3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỂ NGHIÊN CỨU ...........................................4 1.1. Cơ sở lý luận .............................................................................................................4 1.1.1. Nguồn ô nhiễm nước ....................................................................................4 1.1.2. Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong quản lý môi trường ...........6 1.1.3. Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan ......................................8 1.2. Cơ sở thực tiễn ..........................................................................................................8 1.3. Hiện trạng công tác quản lý các nguồn nước .........................................................10 1.3.1. Cơ cấu tổ chức quản lý môi trường ............................................................10 1.3.2. Công tác xử lý môi trường ..........................................................................10 1.4. Các hoạt động giám sát, quan trắc, cảnh báo ô nhiễm môi trường .........................11 1.5. Hoạt động cấp phép môi trường, thanh kiểm tra môi trường .................................12 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG , PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............................................................................................................................13 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................13 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................13 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................14 2.1.3. Nội dung nghiên cứu...................................................................................14 2.1.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................15 2.2. Đặc điểm khu vực nghiên cứu và hiện trạng dữ liệu ..............................................17 2.2.1. Đặc điểm, đặc trưng kinh tế xã hội, môi trường, chất lượng nước vùng Vịnh cửa lục ..............................................................................................................17 iii 2.3. Hiện trạng các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước Vịnh Cửa Lục. ....................25 2.3.1. Hiện trạng chất lượng môi trường nước tại khu vực nghiên cứu ................25 2.3.2. Hiện trạng chất lượng nước biển ven bờ tại khu vực nghiên cứu ...............25 2.3.3. Hiện trạng chất lượng nước mặt lục địa tại khu vực nghiên cứu ................27 2.4. Quan điểm nghiên cứu............................................................................................29 2.4.1. Quan điểm lãnh thổ .....................................................................................29 2.4.2. Quan điểm tổng hợp ...................................................................................30 2.4.3. Quan điểm phát triển bền vững...................................................................30 2.4.4. Quan điểm quản lý lưu vực.........................................................................30 2.4.5. Quan điểm bảo tồn đa dạng sinh học ..........................................................30 2.5. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................31 2.5.1. Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu ...............................................31 2.5.2. Phương pháp khảo sát thực địa ...................................................................31 2.5.3. Phương pháp quan trắc môi trường ...........................................................32 2.5.4. Phương pháp điều tra xã hội học ................................................................ 33 2.5.5. Phương pháp bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) ....................33 2.6. Phương pháp công nghệ thông tin ..........................................................................34 2.6.1. Các phương pháp sử dụng để thiết lập mạng lưới theo dõi, đo đạc, thu thập số liệu .............................................................................................................................34 2.6.2. Các phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu và hiện trạng dữ liệu khu vực nghiên cứu .................................................................................................................34 2.6.3. Các phương pháp cập nhật, theo dõi chất lượng nước và nguồn gây ô nhiễm .........................................................................................................................35 2.6.4. Các công cụ và kỹ thuật đã sử dụng. ..........................................................35 2.7. Cơ sở tài liệu, số liệu và cơ sở dữ liệu....................................................................36 2.7.1. Tài liệu và số liệu về chất lượng nước ........................................................36 2.7.2. Tài liệu, số liệu về các nguồn gây ô nhiễm.................................................37 2.7.3. Tài liệu, số liệu và cơ sở dữ liệu khác ........................................................40 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................41 3.1. Đánh giá hiện trạng nguồn ô nhiễm nước tại vịnh Cửa Lục ..................................41 3.2. Xây dựng hệ thống ứng dụng CNTT trong quản lý nguồn ô nhiễm nước Vịnh Cửa Lục .................................................................................................................................42 iv 3.2.1. Phần cứng ...................................................................................................42 3.2.2. Phần mềm ...................................................................................................42 3.2.3. Hệ điều hành máy chủ ................................................................................42 3.2.4. Hệ điều hành máy trạm: ..............................................................................44 3.2.5. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu .............................................................................45 3.3. Hướng dẫn sử dụng phần mềm giám sát số liệu môi trường..................................46 3.3.1. Module Quản lý hệ thống ...........................................................................46 3.3.2. Các Module chức năng của phần mềm .......................................................56 3.4. Tác động về môi trường, xã hội và hiệu quả kinh tế với tổ chức, cá nhân ............65 3.4.1. Tác động môi trường, xã hội.......................................................................65 3.4.2. Hiệu quả xã hội ...........................................................................................66 3.4.3. Hiệu quả kinh tế ..........................................................................................66 3.5. Đề xuất tăng cường hệ thống giám sát, thu thập thông tin quản lý chất nước Vịnh cửa lục............................................................................................................................66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................68 1. KẾT LUẬN ...............................................................................................................68 2. KIẾN NGHỊ ...............................................................................................................68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................69 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT BOD5: Nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày (Bio oxygen demand) BVMT Bảo vệ môi trường CCN Cụm công nghiệp COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical oxygen demand) CSDL Cơ sở dữ liệu DO Oxy hòa tan (Disolved oxygen) ĐTM Báo cáo đánh giá tác động môi trường GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) JICA Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản (Japan International Cooperation Agency) KCN Khu công nghiệp NTCN Nước thải công nghiệp TSS Tổng chất rắn lơ lửng PSD Cơ sở dữ liệu nguồn ô nhiễm (Pollution Source Database) QCVN Quy chuẩn Việt Nam XLNT Xử lý nước thải vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Nước thải công nghiệp của Fomosa gây sự cố các chết hàng loạt tại bốn tỉnh miền Trung ......................................................................................................................5 Hình 2. Mô phỏng về phương pháp GIS .........................................................................7 Hình 3: Vị trí vịnh Cửa Lục trong mối tương quan với các đối tượng tự nhiên, KTXH xung quanh ....................................................................................................................17 Hình 4: Sơ đồ độ dốc lưu vực vịnh Cửa Lục .................................................................18 Hình 5: Sạt lở do mưa lớn tại Bãi Cháy năm 2015 .......................................................20 Hình 6: Mạng điểm quan trắc chất lượng môi trường nước tại khu vực nghiên cứu ....25 Hình 7: Vị trí các KCN, CNN tại khu vực nghiên cứu .................................................37 Hình 8: Vị trí KCN Việt Hưng trong mối tương quan với vịnh Cửa Lục .....................39 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Một số nguồn phát sinh NTCN tại khu vực nghiên cứu .....................................6 Bảng 2: Nhiệt độ các tháng trong năm tại trạm Bãi Cháy (oC) .....................................19 Bảng 3: Độ ẩm các tháng trong năm tại trạm Bãi Cháy (%) .........................................19 Bảng 4: Đặc trưng hình thái một số sông trên lưu vực vịnh Cửa Lục ..........................21 Bảng 5: Một số đặc trưng cơ bản về tốc độ dòng chảy tại vịnh Cửa Lục .....................22 Bảng 6: Kết quả quan trắc nước biển tại khu vực nghiên cứu năm 2014 .....................26 viii DANH MỤC BIẺU ĐỒ Biểu đồ 1: Diễn biến hàm lượng dầu mỡ khoáng trong nước biển ven bờ khu vực vịnh Cửa Lục giai đoạn 2011- 2015 .....................................................................................27 Biểu đồ 2: Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước mặt tại khu vực nghiên cứu .........29 Biểu đồ 3; Chỉ số BOD5 trong nước mặt tại khu vực nghiên cứu .................................29 Biểu đồ 4: Kết quả kiểm kê nguồn ô nhiễm tại khu vực nghiên cứu theo địa bàn hành chính ..............................................................................................................................36 ix MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài nghiên cứu Thành phố Hạ Long là trung tâm văn hóa, kinh tế, chính trị của tỉnh Quảng Ninh, nằm trong dải hành lang kinh tế ven biển Vịnh Bắc Bộ, đồng thời là một cực quan trọng trong tam giác tăng trưởng Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh. Hạ Long là thành phố ven biển có tổng diện tích tự nhiên là 27.195,03 ha, được phân thành 20 phường với tổng dân số là 251.069 người (năm 2012). Theo Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội thành phố Hạ Long đến năm 2015 và định hướng đến năm 2020, Hạ Long sẽ phát triển kinh tế - xã hội gắn với việc bảo vệ và phát huy giá trị vịnh Hạ Long, bảo vệ môi trường sinh thái; ưu tiên phát triển Hạ Long theo hướng thành phố du lịch sạch; đồng thời là trung tâm dịch vụ cảng biển, là động lực thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Quảng Ninh và vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, trở thành một trong những trọng điểm du lịch của cả nước, khu vực Đông Nam Á và thế giới. Bên cạnh vịnh Hạ Long – một trong bảy kỳ quan thiên nhiên mới của thế giới, Quảng Ninh còn có vịnh Cửa Lục với diện tích lưu vực trên 610 km2 bao gồm nhiều lưu vực sông và địa hình đồi núi thấp bao bọc xung quanh. Vịnh Cửa Lục được coi như cửa ngõ của di sản thiên nhiên thế giới – vịnh Hạ Long, hai vịnh thông với nhau qua eo Cửa Lục có chiều rộng khoảng 350m. Trong những năm gần đây, Hạ Long đang chuyển dịch phát triển kinh tế theo hướng dịch vụ công nghiệp hiện đại, chuyển dịch cơ cấu kinh tế từ nâu sang xanh, ưu tiên phát triển các ngành dịch vụ và các ngành công nghiệp phi khai khoáng; đồng thời, đảm bảo hoạt động khai thác than được sạch hơn và bền vững hơn. Phát triển bền vững hướng tới mục tiêu tăng trưởng xanh hiện đang là định hướng có tính chiến lược của thành phố Hạ Long và tỉnh Quảng Ninh. Điều đó cũng phù hợp với xu thế chung của đất nước và trên toàn cầu. Tuy nhiên, mặt trái của tăng trưởng kinh tế là sự gia tăng không ngừng các chất thải vào môi trường, gây suy thoái chất lượng các thành phần môi trường và ô nhiễm môi trường. Vịnh Cửa Lục hiện đang là nguồn tiếp nhận nước của nhiều cơ sở sản xuất công 1 nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, khu dân cư, khu đô thị trên địa bàn thành phố Hạ Long và huyện Hoành Bồ. Tại thành phố Hạ Long, lưu vực vịnh trải rộng trên 06 phường: Việt Hưng, Giếng Đáy, Bãi Cháy, Yết Kiêu, Cao Xanh Hà Khánh. Một số cơ sở đang hoạt động như: Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh, Khu công nghiệp Cái Lân, Cụm công nghiệp Hà Khánh, Cảng Cái Lân, ... hiện là những nguồn phát sinh nước thải công nghiệp trọng điểm của khu vực. Theo báo cáo Quy hoạch bảo vệ môi trường thành phố Hạ Long đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030, hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS), hàm lượng dầu mỡ khoáng đo được tại một số vị trí lấy mẫu trên vịnh Cửa Lục (khu vực cảng Cái Lân, khu vực cầu Bang) có giá trị vượt giới hạn cho phép của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ QCVN 10:2008/BTNMT. Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin cũng thể hiện ở việc phát triển mạnh và ngày càng hoàn thiện các gói phần mềm GIS mang tính thương mại. Sự phát triển của các công cụ và ứng dụng GIS trên thế giới hiện nay đã đạt một bước tiến dài và GIS bắt đầu được phổ dụng dần dần với những chức năng đơn giản và được tích hợp cả công nghệ WEB để phổ biến trên internet. Để quản lý các nguồn ô nhiễm nước thải trên vịnh Cửa Lục, đồng thời làm cơ sở cho công tác quản lý Nhà nước trong kiểm soát nguồn thải, học viên đề xuất đề tài "Quản lý nguồn ô nhiễm nước Vịnh Cửa Lục với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin". Đề tài sẽ là một trong những giải pháp hiện thực hóa quy hoạch phát triển bền vững thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh. 2. Tổng quan về ứng dụng CNTT trong quản lý tài nguyên môi trường Trên thế giới - Ứng dụng CNTT giúp ích cho rất nhiều ngành nghề,trong đó có các ngành công nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ, trong quản lý rác thải, nước thải, khí thải… - Giao diện đơn giản, dễ dùng, tập trung vào theo dõi và giám sát - Ứng dụng mang tính độc quyền, nên khó mở rộng cũng như kết nối với các phần mềm khác Tại Việt Nam - Ứng dụng CNTT ở Việt Nam đang rất phát triển, phục vụ theo nhu cầu của người sử dụng - Dễ dàng mở rộng cũng như phát triển thêm tính năng theo yêu cầu của pháp luật - Dễ dàng kết nối, theo dõi giám sát. Được việt hóa nên dễ dàng thao tác và sử dụng 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Quản lý chất lượng và nguồn ô nhiễm nước Vịnh Cửa Lục bằng công nghệ tự động, bảo đảm cung cấp chuỗi số liệu tin cậy, tức thời và liên tục 24/24 giờ làm cơ sở cho việc phát hiện và cảnh báo kịp thời các vấn đề môi trường, đánh giá hiện trạng, xu thế và diễn biến môi trường phục vụ công tác quản lý, bảo vệ môi trường và hoạch định chính sách. 4. Những đóng góp cho khoa học và thực tiễn của đề tài Đóng góp cho khoa học: - Ứng dụng phần mềm quản lý nguồn ô nhiễm nước nhằm cập nhật liên tục để nâng cao hiệu quả quản lý và theo dõi các nguồn gây ô nhiễm nước vịnh Cửa Lục; Đóng góp cho thực tiễn: - Tăng cường năng lực tự động quan trắc môi trường đối với môi trường không khí và nước với phương pháp và công nghệ quan trắc tiên tiến, hiện đại. - Mở rộng mạng lưới các điểm/trạm quan trắc môi trường tự động đối với môi trường không khí và môi trường nước, nhằm phục vụ công tác giám sát ô nhiễm. - Tin học hóa các nghiệp vụ, hỗ trợ nâng cao hiệu quả công tác quản lý, xử lý, khai thác dữ liệu về các nguồn gây ô nhiễm nước vịnh Cửa Lục đối với các nhiệm vụ quản lý nhà nước; - Kết nối và chia sẻ thông tin về các nguồn gây ô nhiễm nước vịnh Hạ Long cho các cá nhân, tổ chức, doanh nghiệp, đơn vị sản xuất với các cơ quan quản lý nhà nước; - Nâng cao năng lực về hạ tầng CNTT, nguồn nhân lực đáp ứng việc triển khai, vận hành Hệ thống. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỂ NGHIÊN CỨU 1.1. Cơ sở lý luận 1.1.1. Nguồn ô nhiễm nước Theo QCVN 40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp, nước thải công nghiệp là nước thải phát sinh từ quá trình công nghệ của cơ sở sản xuất, dịch vụ công nghiệp, từ nhà máy xử lý nước thải tập trung có đấu nối nước thải của cơ sở công nghiệp. Nước thải công nghiệp được phân loại theo ngành sản xuất công nghiệp hoặc theo các chất ô nhiễm đặc trưng. Mỗi ngành sản xuất khác nhau sẽ phát thải chất ô nhiễm khác nhau, đặc trưng cho nguyên liệu đầu vào, quy trình sản xuất và sản phẩm đầu ra. Cụ thể: Đối với ngành công nghiệp thực phẩm (sản xuất đường, bia, giấy, …) cần quan tâm xử lý các chỉ tiêu BOD5, COD, TSS. Đối với ngành công nghiệp luyện kim cần quan tâm đến các chỉ tiêu kim loại nặng (As, Hg, Cd, Pb, …), dầu mỡ. Đối với ngành ngành dược phẩm, dệt nhuộm, … cần quan tâm xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy. Những thông số trên không chỉ khó xử lý và còn độc hại đối với sức khỏe cộng đồng và môi trường sinh thái. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước tỷ lệ thuận với lưu lượng xả nước thải và quy mô sản xuất. Nước thải công nghiệp là nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước lục địa. Gần đây nhất là sự cố môi trường gây cá chết hàng loạt tại 4 tỉnh miền Trung từ Hà Tĩnh đến Thừa Thiên Huế do Công ty TNHH Gang thép Hưng Nghiệp Formosa đã gây hậu quả nghiêm trọng, hủy hoại môi trường biển, không chỉ ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống ngư dân mà còn tác động xấu đến phát triển các ngành sản xuất khác, đến xuất khẩu, du lịch, … Tính toán sơ bộ cho thấy sự cố ô nhiễm môi trường do Công ty Formosa gây ra đã ảnh hưởng trực tiếp đến hơn 100.000 người do không có việc làm ổn định, thu nhập thấp và 176.285 người phụ thuộc. Thiệt hại sản lượng hải sản khai thác ven bờ và vùng lộng ước tính khoảng 1.600 tấn/tháng; diện tích nuôi tôm bị chết hoàn toàn là 5,7 ha tương đương 9 triệu tôm giống và khoảng 7 tấn tôm thương phẩm sắp đến kỳ thu hoạch; có trên 3.000 ha nuôi tôm thâm canh và bán thâm canh đã thả giống bị nhiễm độ mặn cao, môi trường suy giảm nên tôm chậm lớn, xuất hiện 4 bệnh và có trên 350 ha nuôi tôm bị chết rải rác. Ngoài ra, có 1.613 lồng nuôi cá bị chết (khoảng 30.000m3), tương đương 140 tấn cá; có 6,7 ha diện tích nuôi ngao bị chết, tương đương 67 tấn; có trên 10 ha nuôi cua bị chết do sự cố môi trường. Hình 1: Nước thải công nghiệp của Fomosa gây sự cố các chết hàng loạt tại bốn tỉnh miền Trung (nguồn: internet) Khu vực nghiên cứu – thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh được đánh giá là khu vực có tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh. Hoạt động khai thác khoáng sản rầm rộ ở phía Đông Bắc vịnh Cửa Lục (mỏ Giáp Khẩu, mỏ Bắc Bàng Danh, mỏ Thành Công, …) cùng sự xuất hiện hàng loạt của các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp như: Nhà máy xi măng Hạ Long, Nhà máy xi măng Thăng Long, Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh, Cụm công nghiệp Hà Khánh, … hay hoạt động của KCN Cái Lân, KCN Việt Hưng ở phía Tây Bắc và Tây Nam vịnh Cửa Lục, … là những nguồn phát sinh nước thải công nghiệp với lưu lượng lớn. Mỗi nguồn thải mang những đặc trưng khác nhau về tính chất, thành phần ô nhiễm, lưu lượng xả thải, công nghệ xử lý nước thải. Nếu không được xử lý triệt để tại nguồn, không được kiểm soát chặt chẽ trước khi đổ thải vào nguồn tiếp nhận – vịnh Cửa Lục thì vấn đề môi trường tại địa phương sẽ rất khó kiểm soát. Nguy hiểm hơn khi vịnh Cửa Lục được coi là thượng nguồn, cửa ngõ của Di sản thiên nhiên thế giới – vịnh Hạ Long. Tổng hợp một số cơ sở phát sinh nước thải công nghiệp tại khu vực nghiên cứu theo Bảng 1: 5 Bảng 1 Một số nguồn phát sinh NTCN tại khu vực nghiên cứu (nguồn: Sở TNMT Quảng Ninh) Nguồn thải TT Quy mô/ công suất Lưu lượng nướcthải lớn nhất 3 (m /ngày.đêm) Hệ thống XLNT 1 Cụm công nghiệp Hà Khánh - 47,54 ha; Công ty CP Tập đoàn kinh tế lấp đầy 19% Hạ Long (31 DN đang hoạt động, 30 DN chưa hoặc đang XD) Chưa được cấp Chưa có phép xả nước thải 2 KCN Việt Hưng - Công ty CP 301ha; đang xin cấp phép 300 Phát triển KCN Việt Hưng lấp đầy 7,2%/ (05 DN đang hoạt động, 02 DN chưa hoặc đang XD) xả nước thải m3/ngày.đêm 3 KCN Cái Lân - Công ty 2.000 2.000 4 CP Xi măng và Xây dựng lấp đầy 100% Quảng Ninh (34 DN đang hoạt động, 28 DN đang hoặc chưa XD) 5 Cụm cảng Làng Khánh 3,5 triệu đang xin cấp phép chưa có – Công ty Kho vận Hòn Gai - tấn/năm xả nước thải 305,5ha; m3/ngày.đêm TKV 6 Công ty CP Gốm xây dựng 120.000 Giếng Đáy Quảng Ninh m3/năm 7 Cảng dầu B 12 - Công ty 90000 53 Xăng dầu B 12 m3/12 bể chứa 53 m3/ngày.đêm 8 Nhà máy Nhiệt điện Quảng 1.200 MW Ninh - Công ty CP Nhiệt điện Quảng Ninh 4.147.250 m3/ngày.đêm 9 Mỏ than Giáp Khẩu – Công ty 460.000 Than Hòn Gai – TKV nguyên khai/năm Chưa được cấp chưa có phép xả nước thải 4.147.250 m3 125 125 m3/ngày.đêm 1.1.2. Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong quản lý môi trường GIS (Geographic Information System) ngày nay đang được ứng dụng rộng rãi trong việc theo dõi những biến đổi bề mặt Trái đất, quản lý tài nguyên và bảo vệ môi 6 trường. Bản chất của GIS là một tập hợp có tổ chức của phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và con người được thiết kế để thu nhận, lưu trữ, cập nhật, thao tác phân tích làm mô hình và hiển thị tất cả các dạng thông tin địa lý có quan hệ không gian với nhau nhằm giải quyết các vấn đề về quản lý và quy hoạch.GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên đề có thể liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý. Điều này đơn giản nhưng vô cùng quan trọng và là một công cụ đa năng đã được chứng minh là rất có giá trị trong việc giải quyết nhiều vấn đề thực tế từ dạng mô phỏng trên bản đồ. Hình 2. Mô phỏng về phương pháp GIS (nguồn: internet) Xu hướng hiện nay trong quản lý môi trường là sử dụng công cụ GIS để mô phỏng và dự đoán sự lan tỏa và tác động của các yếu tố môi trường. Cùng với sự phát triển ngày một hiện đại của phần cứng máy tính, GIS ngày càng trở nên thân thiện hơn với người sử dụng bởi khả năng hiển thị dữ liệu ba chiều, các công cụ phân tích không gian và giao diện tùy biến. GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý môi trường nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp. Hiện nay, GIS đang là công cụ hiệu quả trong quản lý và giám sát tài nguyên nước, đánh giá chất lượng nước, tạo tiền đề trong việc xây dựng mạng lưới quan trắc môi trường. Các ứng dụng GIS được liên tục phát triển trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ môi trường. Từ chương trình kiểm kê nguồn tài nguyên thiên nhiên của Canada trong những năm 1960, đến các chương trình GIS cấp bang của Mỹ bắt đầu vào cuối những năm 7 1970, đến mô hình hoá quản lý các sự cố môi trường hiện đang được phát triển tại các quốc gia Pakistan, Nhật Bản, Thái Lan, … Công nghệ GIS đã cung cấp các phương tiện để quản lý và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường một cách hiệu quả, mang tính ứng dụng cao. 1.1.3. Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan Tại Việt Nam, các nhà khoa học đã thực hiện một số nghiên cứu về ứng dụng GIS trong lĩnh vực quản lý tài nguyên nước như: - Huỳnh Thị Minh Hằng, Nguyễn Hoàng Anh, 2006, Ứng dụng Geoinformatics trong công tác quản lý lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai – Một số kết quả đánh giá ban đầu. - Xây dựng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) quản lý tổng hợp tài nguyên nước đồng bằng sông Cửu Long”, ThS. Nguyễn Trung Hiếu (Đại học Cần Thơ). Tại khu vực nghiên cứu, một số đề tài – dự án liên quan như: - Dự án Tăng cường năng lực quản lý môi trường nước tại Việt Nam – Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản (Jica). - Luận án “Nghiên cứu xác lập cơ sở địa lý cho việc sử dụng hợp lý lưu vực vịnh Cửa Lục thành phố Hạ Long – tỉnh Quảng Ninh” – TS Hoàng Danh Sơn, 2006. Dự án “Điều tra, đánh giá và xây dựng cơ sở dữ liệu về các nguồn thải công nghiệp trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh” – Chi cục Bảo vệ môi trường – Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh phối hợp với Trường ĐH Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội thực hiện (GS.TS Nguyễn Cao Huần chủ trì tư vấn). - Đề tài “Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong quản lý di sản thiên nhiên thế giới vịnh Hạ Long”, TS Trần Đình Lân (Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Ninh), 2007-2008. 1.2. Cơ sở thực tiễn Trên thế giới, đã ghi nhận rất nhiều thảm họa môi trường do nước thải công nghiệp gây ra. Trong đó, thảm họa nước biển nhiễm độc thủy ngân xảy ra tại vịnh Minamata Nhật Bản năm 1932 do nhà máy hóa chất Chisso xả trực tiếp nước thải chứa thủy ngân chưa qua xử lý ra vịnh Minamata và biển Shiranui. Chất ô nhiễm trong nước thải đã tích tụ sinh học trong hải sản ở khu vực biển này, khiến người dân và gia súc địa 8 phương ăn vào bị nhiễm độc thủy ngân khiến người nhiễm độc bị co giật, chân tay co quắp, không nói năng được, thai nhi bị dị dạng; gần 2.000 người chết, 10.000 người bị ảnh hưởng; cá biển chết dạt vào bờ, phủ kín mặt biển. Hậu quả trên kéo dài gần 40 năm, đến năm 1968 Nhật Bản mới khắc phục được hậu quả do sự cố này. Hay thảm họa nổ giàn khoan của hãng dầu khí BP năm 2010 ngoài khơi bờ biển Louisiana, Mỹ đã gây ra vụ tràn dầu Deepwater Horizon khiến 11 người chết và 17 người khác bị thương. Gần 5 triệu thùng dầu tràn vào khu vực rộng lớn của vịnh Mexico, phá hủy các hệ sinh thái, gây ảnh hưởng tới hơn 400 loài sinh vật sống tại vùng biển này và gây thiệt hại nghiêm trọng đến ngành ngư nghiệp và du lịch của các quốc gia trong vùng. Đây là sự cố môi trường lớn nhất trong lịch sử nước Mỹ. Theo Cơ quan Khí tượng Thủy văn Mỹ (NOAA), 5 năm sau thảm họa, nồng độ dầu thô đo trong cá ở vùng vịnh vẫn cao hơn mức bình thường, gây dị tật tim bẩm sinh ở cá, khiến chúng chết sớm. Tại Việt Nam, nước thải công nghiệp hiện đang là vấn đề lo ngại đối với các cơ quan quản lý do trước mặt trái của tăng trưởng kinh tế. Việt Nam đang phải đối mặt với thách thức lớn về tình trạng ô nhiễm nguồn nước, đặc biệt là tại các khu công nghiệp, khu đô thị và các làng nghề. Tại các thành phố lớn, lượng nước thải chưa qua xử lý của hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp xả thẳng ra môi trường là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường nguồn nước. Ở khu vực nông thôn, tình trạng ô nhiễm nguồn nước cũng không ngừng gia tăng. Theo thống kê, có 76% số dân đang sinh sống ở nông thôn, là nơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con người và gia súc không được xử lý nên thấm xuống đất hoặc rửa trôi làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Bên cạnh đó, việc lạm dụng các chất bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp dẫn đến các nguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường và sức khoẻ của con người. Mức độ ô nhiễm nước đang ngày càng gia tăng do không kiểm soát nguồn gây ô nhiễm hiệu quả. Tình trạng này đang gây ra những ảnh hưởng đến sức khỏe của người, làm tăng nguy cơ ung thư, sảy thai và dị tật bẩm sinh, dẫn đến suy giảm nòi giống. Tại một số địa phương của Việt Nam, khi nghiên cứu các trường hợp ung thư, viêm nhiễm ở phụ nữ, đã thấy 40 – 50% là do từ sử dụng nguồn nước ô nhiễm. Thống kê và đánh giá của Bộ Y tế và Bộ Tài Nguyên môi trường trung bình mỗi năm ở Việt Nam có khoảng 9.000 người tử vong vì nguồn nước và điều kiện vệ sinh kém và gần 200.000 trường hợp mắc bệnh ung thư mới phát hiện, mà một trong những 9