Luận án tiến sĩ Đánh giá sức tải C, N, P đầm phá Tam Giang - Cầu Hai - Cao Thị Thu Trang - ĐHBK Hà Nội

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi. Các số liệu về kết quả nghiên cứu nêu trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố bởi tác giả khác. Một số số liệu, tài liệu tham khảo từ đề tài “Đánh giá sức tải môi trường vùng đầm phá Tam Giang – Cầu Hai và đề xuất các giải pháp phát triển bền vững” và dự án “Điều tra tổng thể hiện trạng và biến động đa dạng sinh học trong các hệ sinh thái ven biển Việt Nam” thuộc nhiệm vụ số 8 (giai đoạn 2016-2020), đề án 47 đã được sự cho phép của các chủ nhiệm đề tài, dự án. Hà Nội, ngày 28 tháng 2 năm 2019 Thay mặt tập thể hướng dẫn Tác giả TS.

Trịnh Thành Cao Thị Thu Trang i Luận án tiến sĩ Kĩ thuật LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện công trình này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trịnh Thành - Viện khoa học và Công nghệ Môi trường, GS.TS Trần Đức Thạnh– Viện Tài nguyên và Môi trường biển đã tận tình hướng dẫn, định hướng và tạo điều kiện tốt cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và học tập. Xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Tài nguyên và Môi trường Biển đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Trong thời gian qua tôi cũng đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của đồng nghiệp, sự giúp đỡ về tinh thần vật chất của gia đình và người thân.

Xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó. Tác giả Cao Thị Thu Trang ii Luận án tiến sĩ Kĩ thuật MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC HÌNH. vii DANH MỤC BẢNG.

ix 1 MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU. Tổng quan về sức tải môi trường .Tình hình nghiên cứu ngoài nước. Tình hình nghiên cứu trong nước.

Tổng quan về tình hình nghiên cứu môi trường trong hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai. Khái quát về hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai và các hoạt động kinh tế xã hội. Các nghiên cứu về môi trường hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai. Môi trường và chất lượng nước hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai.

Sử dụng công cụ mô hình hóa trong nghiên cứu sức tải môi trường. Tổng quan cuối chương và hướng nghiên cứu của luận án. 41 CHƯƠNG II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .Khu vực nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp điều tra, khảo sát. Kỹ thuật thu mẫu, bảo quản mẫu. Kỹ thuật đo đạc, phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm.

Phương pháp tính tải lượng thải .1 Tính toán lượng thải phát sinh. Ước tính tải lượng ô nhiễm đưa vào khu vực đầm phá Tam Giang - Cầu Hai51 2. Phương pháp mô hình hóa. 52 iii Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 2.

Cơ sở lý thuyết của mô hình Delft -3D. Triển khai mô hình Delft 3D mô phỏng chất lượng nước hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai và tính toán sức tải môi trường. 60 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.

Tính toán lượng chất thải đưa vào đầm phá Tam Giang - Cầu Hai. Tính toán lượng chất thải phát sinh từ các nguồn khu vực đầm phá Tam Giang – Cầu Hai thời điểm năm 2011 và dự báo năm 2020, 2030. Tải lượng thải C, N, P đưa vào vùng đầm phá: năm 2011 và dự báo năm 2020, 2030. Hiệu chỉnh mô hình.

Mô hình thủy động lực. Mô hình chất lượng nước. Mô phỏng chất lượng nước theo các kịch bản. Các kịch bản mô phỏng.

Mô phỏng chất lượng nước đầm phá Tam Giang – Cầu Hai thời điểm năm 2011 – 2012. Nồng độ oxy hòa tan. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5). Nhu cầu oxy hóa học (COD).

Nồng độ muối amoni (N-NH4++NH3). Nồng độ muối nitrat (N-NO3-). Nồng độ muối phosphat (P-PO43-). Kịch bản thấp 2020.

Kịch bản cao 2020. Kịch bản thấp 2030. Kịch bản cao 2030. Kịch bản đột xuất 2020.

Kịch bản đột xuất 2030. Tính toán sức tải môi trường khu vực đầm phá Tam Giang – Cầu Hai đối với các hợp chất của C, N và P. 124 iv Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 3. Sức chịu tải môi trường trên cơ sở quy chuẩn Việt Nam (QCVN 10- MT:2015/BTNMT và QCVN 08-MT:2015/BTNMT).

Sức chịu tải tối đa hay kịch bản nguy hiểm.Đề xuất mức sức tải môi trường phù hợp. 130 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 135 v Luận án tiến sĩ Kĩ thuật DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AAP Phosphat hấp thụ (Adsorbed phosphate) BOD Nhu cầu oxy sinhhóa (Biochemical oxygen demand) BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường BVMT Bảo vệ môi trường COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical oxygen demand) CSDL Cơ sở dữ liệu DO Oxy hoàn tan (Dissolved oxygen) ĐDSH Đa dạng sinh học GHCP Giới hạn cho phép HCBVTV Hóa chất bảo vệ thực vật HST Hệ sinh thái IMOLA Quản lý tổng hợp các họat động của đầm phá (Integrated Management of Lagoon Activities) KCN Khu công nghiệp KLN Kim loại nặng KT-XH Kinh tế- xã hội NĐTHCP Nồng độ tới hạn cho phép NSSC Năng suất sơ cấp NTTS Nuôi trồng thủy sản NOAA Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia (National Oceanic and Atmospheric Administration) PAH Polycyclic aromatic hydrocarbons PCB Polychlorinated biphenyl QCVN Quy chuẩn Việt Nam SOD Nhu cầu oxy trầm tích (Sediment Oxygen Demand) STMT Sức tải môi trường TG-CH Tam Giang - Cầu Hai TSS Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid) TTH Thừa Thiên Huế TMDL Tổng tải lượng tối đa hàng ngày (Total Maximum Daily Load ) TN Tổng nitơ TP Tổng phôt pho TVN Thực vật nổi TVPD Thực vật phù du WHO Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization) vi Luận án tiến sĩ Kĩ thuật DANH MỤC HÌNH Hình 2.

Phạm vi nghiên cứu: khu vực đầm phá TG - CH. Sơ đồ nghiên cứu của luận án .Trường độ sâu của mô hình thủy động lực .Hình thái và phạm vi lưới tính của mô hình. Vị trí các điểm thải khu vực TG - CH phục vụ chạy mô hình. Sai số giữa mô hình và quan trắc về vận tốc dòng chảy theo phương ngang - U tại hệ đầm phá TG - CH - mùa mưa (RSE = 0,0046).

Sai số giữa mô hình và quan trắc về vận tốc dòng chảy theo phương thẳng đứng -V tại hệ đầm phá TG - CH -mùa khô (RSE =0,0042) .Tính tương hợp giữa mô hình và quan trắc của dòng chảy theo phương U – (R2= 0,696) .Tính tương hợp giữa mô hình và quan trắc của dòng chảy theo phương V – (R2 = 0,690). Ảnh hưởng của các tham số đến các biến số trong hệ thống. Sai số của DO giữa mô hình và quan trắc (g/m3). Sai số của BOD giữa mô hình và quan trắc (g/m3).

Sai số của COD giữa mô hình và quan trắc (g/m3). Sai số của N-NH4++NH3 giữa mô hình và quan trắc (g/m3). Sai số của N-NO3- giữa mô hình và quan trắc (g/m3). Sai số của P-PO43- giữa mô hình và quan trắc (g/m3).Trường tốc độ dòng chảy trong thời kỳ a) nước ròng-mùa mưa; b- nước lớn-mùa mưa; c) nước ròng-mùa khô; d- nước lớn-mùa khô .Mô phỏng nồng độ oxy hòa tan trong nước hệ đầm phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, mùa mưa; b – triều lên, mùa mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô).

Mô phỏng nhu cầu oxy sinh hóa trong nước hệ đầm phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, mùa mưa; b – triều lên, mùa mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô). 107 vii Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 3.Mô phỏng nhu cầu oxy hóa học trong nước hệ đầm phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, mùa mưa; b – triều lên, mùa mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô). Mô phỏng nồng độ muối amoni trong nước hệ đầm phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, mùa mưa; b – triều lên, mùa mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô). Mô phỏng nồng độ muối nitrat trong nước hệ đầm phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, mùa mưa; b – triều lên, mùa mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô).

Mô phỏng nồng độ muối phosphat trong nước hệ đầm phá TG-CH năm 2011 -2012 (a – triều xuống, mùa mưa; b – triều lên, mùa mưa; c – triều xuống, mùa khô; d – triều lên mùa khô). Mô phỏng chất lượng nước hệ đầm phá TG-CH theo kịch bản thấp 2020 – thời điểm triều xuống, mùa mưa. Mô phỏng chất lượng nước hệ đầm phá TG-CH theo kịch bản cao 2020 – thời điểm triều xuống, mùa mưa. Mô phỏng chất lượng nước hệ đầm phá TG-CH theo kịch bản thấp 2030 – thời điểm triều xuống, mùa mưa.

Mô phỏng chất lượng nước hệ đầm phá TG-CH theo kịch bản cao 2030 – thời điểm triều xuống, mùa mưa. Mô phỏng chất lượng nước hệ đầm phá TG-CH theo kịch bản đột xuất 2020 – thời điểm triều xuống, mùa mưa. Mô phỏng chất lượng nước hệ đầm phá TG-CH theo kịch bản đột xuất 2030 – thời điểm triều xuống, mùa mưa. Mô phỏng chất lượng nước hệ đầm phá TG-CH theo kịch bản đạt mức sức tải trên cơ sở quy chuẩn Việt Nam – thời điểm triều xuống, mùa khô.

Mô phỏng chất lượng nước đầm phá TG-CH theo kịch bản đạt mức sức tải tối đa – thời điểm triều xuống, mùa khô. Mô phỏng chất lượng nước hệ đầm phá TG-CH theo kịch bản đạt mức sức tải đề xuất – thời điểm triều xuống, mùa khô. 131 viii Luận án tiến sĩ Kĩ thuật DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Những đặc trưng dòng chảy của các sông đổ vào hệ đầm phá TG – CH 27 Bảng 1.Tốc độ dòng chảy (cm/s) trung bình và cực đại ở tầng mặt.

Đặc điểm môi trường nước hệ đầm phá TG – CH giai đoạn 2004 -2012 32 Bảng 1. Nồng độ oxy hòa tan và nhu cầu tiêu thụ ô xy trong nước hệ đầm phá TG - CH giai đoạn 2004 - 2012 (mg/l) .Nồng độ một số chất dinh dưỡng khoáng (g/l) trong nước hệ đầm phá TG - CH giai đoạn 2004 - 2012 Bảng 2.