Các khu công nghiệp với nhiều ngành nghề đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế tỉnh Ninh Bình. Ô nhiễm môi trường nước mặt và nước ngầm tại các khu công nghiệp đang là vấn đề báo động. Tại nhiều nơi, chất lượng nước đang bị suy giảm nhanh chóng, vượt qua khả năng tự làm sạch của tự nhiên. Mô hình MIKE 11 (cho nước mặt) và Modflow (cho nước ngầm) đã được ứng dụng để mô hình hóa quá trình vận động của các chất ô nhiễm trong môi trường nước. Kết quả cho phép đánh giá, dự báo sự dịch chuyển ô nhiễm trong môi trường nước, làm căn cứ đề xuất các giải pháp xử lý, bảo vệ môi trường tại các khu công nghiệp tỉnh Ninh Bình.
Đặt vấn đề
Trong môi trường tự nhiên, nước mặt và nước dưới đất luôn vận động theo những quy luật phức tạp. Quá trình vận động, kéo theo sự dịch chuyển các yếu tố và tác nhân gây ô nhiễm. Mô hình hóa dịch chuyển các chất gây ô nhiễm trong môi trường nước, là một trong các giải pháp công nghệ có tính hiện thực, được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và trong nước. Các mô hình được xây dựng trong các khu vực cụ thể, trở thành một phương tiện để xác định hướng và diễn biến các quá trình di chuyển của các chất gây ô nhiễm, xây dựng các giải pháp giảm thiểu có hiệu quả và bền vững.
Sơ lược về đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn các khu công nghiệp
Hệ thông sông ngòi
Toàn tỉnh Ninh Bình có 811,2 km chiều dài sông suối và 2367,5 km kênh mương, mật độ trong khoảng 0,6 - 0,9 km/km2. Những con sông chính chảy qua tỉnh là sông Đáy, sông Bôi, sông Hoàng Long, sông Đằng, sông Vạc, sông Vân. Sông Hoàng Long và sông Đáy là đường giao thông thủy quan trọng, nối liền các vùng trong tỉnh và mở rộng giao thông với các tỉnh xung quanh, đặc biệt với Đồng bằng sông Hồng.
Đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn tại các KCN
Hiện trạng ô nhiễm môi trường nước
Bảng 1. Đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn các KCN
KCN Gián Khẩu. Nguồn nước dưới đất đã bị ô nhiễm các kim loại nặng, trong đó có asen, cadimi, chì, mangan. Nồng độ asen dao động trong khoảng 1,468 mg/l đến 1,462 mg/l; nồng độ cadimi dao động trong khoảng 0,021 mg/l đến 0,024 mg/l; nồng độ chì dao động từ mức 0,07 mg/l đến 0,05 mg/l; nồng độ mangan dao động trong khoảng 8,50 mg/l đến 8,55 mg/l. Nguồn nước mặt bị ô nhiễm amoni, hàm lượng dao động từ 0,319 mg/l đến 0,8 mg/l.
Khu công nghiệp Khánh Phú. Tầng chứa nước thứ nhất bị ô nhiễm asen. Hàm lượng asen dao động trong khoảng từ 0,487 mg/l đến 0,283 mg/l. Một số chỉ tiêu khác gồm cadimi, chì, clorua, mangan, amoni cũng vượt ngưỡng cho phép. Nguồn nước mặt bị ô nhiễm amoni, hàm lượng dao động trong khoảng 0,319 mg/l đến 0,5 mg/l.
Khu công nghiệp Tam Điệp: Nguồn nước dưới đất và nước mặt chưa có dấu hiệu bị ô nhiễm.
Nước mặt trong các hồ chứa: Nước trong các hồ lớn: Đầm Chương, Đồng Quang, Thường Sung, Yên Thắng, Hồ 1, Hồ 2, Hồ 3, Hồ 4, chưa có dấu hiệu bị ô nhiễm.
Thiết lập và xây dựng mô hình nước mặt
Xây dựng mô hình và dự báo sự dịch chuyển ô nhiễm trong môi trường nước mặt trong tương lai, trong bài báo trình ứng dụng phần mềm với model code MIKE11(DHI, 2017). Các số liệu đầu vào bao gồm: bình đồ mạng lưới sông, các mặt cắt địa hình dòng sông, các số liệu mực nước tại các trạm (Trần Văn Đức và nnk, 2020) (Hình 1, 2).
Hình 1. Số liệu mực nước các trạm đo
Hình 2. Mặt cắt địa hình đáy sông tại các trạm đo
Mực nước tại các trạm thủy văn Bến Đế, Gián Khẩu, Phủ Lý, Ninh Bình được hiệu chỉnh theo ngày từ 1/1/2017 đến 31/12/2017 và được kiểm định từ 1/1/2018 đến 31/12/2018. Khoảng giá trị giới hạn của chỉ tiêu Nash dao động từ - đến 1. Về cơ bản, giá trị của Nash càng tiến tới 1, kết quả mô phỏng càng chính xác và lớn hơn 0.5 là đã có thể được chấp nhận.
Bảng 2. Thang phân loại chỉ tiêu Nash và R2
Kết quả mô phỏng mực nước được hiểu chỉnh tại các sông được như sau (Trần Văn Đức và nnk 2020 (Hình 3):
Hình 3. Kết quả mô phỏng mực nước tại các trạm đo
Đánh giá theo chỉ tiêu Nash và R2, quá trình hiệu chỉnh và kiểm định tại trạm Ninh Bình lần lượt đạt 0,86÷0,96 và 0,86÷0,98 (Bảng 3).
Bảng 3. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mực nước (Trần Văn Đức và nnk, 2020)
Các chỉ tiêu Nash và R2 trong các quá trình hiệu chỉnh và kiểm định tại 4 trạm Bến Đế, Gián Khẩu, Phủ Lý, Ninh Bình đều có giá trị lớn hơn 0,75 – đạt ngưỡng rất tốt. Kết quả của quá trình này sẽ được đánh giá theo chỉ tiêu PBIAS, là một loại phân tích sai số thống kê định lượng khả năng mô phỏng các giá trị của mô hình để đánh giá giới hạn dao động của chuỗi dữ liệu quan trắc được. (Bảng 4).
Bảng 4. Thang phân loại chỉ tiêu PBIAS
Do hạn chế thông tin về dữ liệu đo đạc nồng độ amoni trên các sông, nghiên cứu này chỉ thực hiện quá trình hiệu chỉnh mô hình tại 9 điểm (4 vị trí trên sông Hoàng Long và 5 vị trí trên sông Đáy) (Hình 4a).
Hình 4. Vị trí các điểm và kết quả hiệu chỉnh nồng độ amoni
Từ kết quả trên thấy rằng, kết quả mô phỏng tại các điểm HL1, HL4, SĐ4 và SĐ5 tương đối trùng khớp với kết quả quan trắc (Hình 4b). Tại các điểm còn lại nồng độ amoni quan trắc có xu hướng cao hơn tính toán, nguyên nhân có thể là do tại khu vực ngoài hai nguồn xả chính từ 2 KCN Gián Khẩu và Khánh Phú vẫn còn các điểm xả nhỏ lẻ khác từ các khu dân cư dọc hai bên bờ sông. Nghiên cứu này chưa tính đến ảnh hưởng từ các nguồn này do chúng phân bố rất rời rạc và không liên tục gây khó khăn trong việc xác định và đo đạc.
Đánh giá theo chỉ tiêu PBIAS, kết quả hiệu chỉnh nồng độ amoni đạt 9.3%, kết quả tính toán chỉ ra rằng mức độ trung bình của các giá trị mô phỏng nồng độ được đánh giá là rất tốt (PBIAS <±10). Như vậy, bộ thông số của quá trình này có thể được chấp nhận để sử dụng trong các bước kế tiếp.
Dựa trên các số liệu đầu vào và kết quả hiệu chỉnh mực nước, hiệu chỉnh nồng độ, kết quả ứng dụng phần mềm MIKE 11 cho kết quả mô hình dịch chuyển ô nhiễm amoni trong nước mặt được thể hiện dưới đây MIKE (DHI, 2017) (Hình 5).
Hình 5. Mô hình dịch chuyển ô nhiễm amoni trong nước mặt tại KCN Gián Khẩu (trái) và KCN Khánh Phú (phải)
Thiết lập và xây dựng mô hình nước dưới đất
Tương tự như công tác xây dựng mô hình dịch chuyển ô nhiêm nước mặt, để xây dựng mô hình dịch chuyển ô nhiễm nước ngầm, bài báo đã ứng dụng phần mềm model code Modflow và MT3DMS.
Cơ sở dữ liệu đầu vào
Thu thập dữ liệu địa hình. Bề mặt địa hình được xây dựng dựa trên thông tin từ bản đồ địa hình được số hoá và gán các thông tin trên cơ sở nền bản đồ địa hình tỉ lệ 1/10.000.
Xác định hệ số khuếch tán. Trong các hệ thống phân tầng ngang, đối với dòng chảy song song với phân tầng, giá trị của độ phân tán ngang trên phân tầng có thể tương tự với giá trị của hệ số khuếch tán hiệu quả (Lecturer note by Mackay, 2010). Với diện tích lựa chọn xây dựng mô hình cho các KCN, giá trị khuếch tán được tính toán và xác định dưới bảng sau:
Bảng 5. Giá trị khuếch tán của các KCN (Trần Văn Đức, nnk, 2020)
Thông số ô lưới: Việc lựa chọn khoảng cách kích thước các ô lưới của mô hình phải được đánh giá qua hệ số Peclet (Pe) (Batu, V. 2006). Giá trị Pe < 2, thì số liệu kích thước mạng ô lưới được chấp nhận. Do vậy, đề tài đã lựa chọn lưới mô hình cho 3 KCN như sau:
Bảng 6. Tạo lập thông số kích thước ô lưới (Trần Văn Đức và nnk 2020)
Thông số lớp: Dựa vào các số liệu địa chất, địa chất thủy văn cho phép xác định các lớp địa chất trong khu vực nghiên cứu làm căn cứ để phân các lớp khác nhau phục vụ cho việc xây dựng mô hình.
Bảng 7. Tạo lập thông số lớp mô hình (Trần Văn Đức và nnk, 2020)
Thông số địa chất, địa chất thủy văn. Dựa vào số liệu địa chất thủy văn hệ số thấm tham khảo các tài liệu đã nghiên cứu trước những công trình giai đoạn trước, bổ xung và kiểm chứng thêm các tài liệu được xây dựng trong quá trình thực hiện đề tài. Hệ số thấm của các lớp thống kê trong bảng dưới đây:
Bảng 8. Hệ số thấm của các lớp trong các KCN (Trần Văn Đức và nnk 2020)
Thông số khí tượng thủy văn. Được lấy theo lượng mưa quan trắc trung bình theo các tháng trong các năm 2010 – 2018 dao động 1.356,1mm đến 1.945,9mm.
Điều kiện biên. Dựa vào điều kiện thực tế, các loại biên trong mô hình bao gồm: Biên sông (River), biên biển (H = const), biên không dòng chảy (no-flow) (Q=0), biên mực nước xác đinh (H = const).
Bảng 9. Hệ thông điều kiện biên KCN Gián Khẩu (Trần Văn Đức và nnk, 2020)
Thông số ô nhiễm: Được xác định qua kết quả lấy mẫu thí nghiệm nước trong các năm 2018 đến 2019.
Bảng 10. Thông số ô nhiễm (Trần Văn Đức và nnk, 2020)
Xây dựng mô hình dịch chuyển ô nhiễm nước ngầm
Cập nhật các thông số đầu vào đã được thu thập vào model code Modflow, modpath và MT3DMS (Zheng, c. 1990; Harbaugh và nnk, 2000). Hình 6 thể hiện mô hình ô nhiễm mô phỏng từ dòng chảy, hướng dòng chảy, hướng và nồng độ dịch chuyển chất ô nhiễm.
Hình 6. Kết quả mô hình dòng chảy và hướng dịch chuyển ô nhiễm Asen trong nước ngầm
Các kết quả dự báo ô nhiễm từ các mô hình
Căn cứ vào các số liệu thu thập, khảo sát, quan trắc và phân tích, đề tài đã sử dụng phần mềm MIKE 11 để xây dựng kịch bản lan truyền ô nhiễm nước mặt và ứng dụng phần mềm Groundwater Vista để xây dựng mô hình theo các kịch bản ô nhiễm khác nhau trong nước dưới đất. Các kết quả đề tài cho phép dự báo được sự dịch chuyển của các chất ô nhiễm nhằm phục vụ dự báo tác động của các chất ô nhiễm trong môi trường nước ngầm và nước mặt, cụ thể:
Trong môi trường nước mặt: KCN Gián Khẩu, xả thải với công suất khoảng 1000 m3/ngày.đêm, nồng độ amoni tại điểm xả thải là 0.306 mg/l. Trên sông Đáy, từ KCN Gián Khẩu amoni lan truyền 8 km ngược lên thượng lưu và 10 km về hạ lưu trước khi nồng độ đạt 0.3 mg/l- đạt nồng độ theo tiêu chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Trên sông Hoàng Long, amoni di chuyển theo hướng thượng lưu và đạt giá trị 0.3 mg/l tại vị trí cách KCN Gián Khẩu 12km; di chuyển về phía hạ lưu trùng với hướng dịch chuyển trên dòng sông Đáy. KCN Khánh Phú, xả thải với công suất khoảng 8.375 m3/ngày.đêm, nồng độ amoni tại điểm xả thải là 0.56 mg/l. Trên sông Đáy, từ KCN Khánh Phú, hàm lượng amoni lan truyền 25 km ngược lên thượng lưu và 24 km về hạ lưu trước khi nồng độ đạt 0.3 mg/l- đạt nồng độ theo tiêu chuẩn: QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Trên sông Hoàng Long, amoni di chuyển về phí thượng lưu và đạt 0.3 mg/l tại vị trí cách KCN Khánh Phú 27 km.
Trong môi trường nước ngầm: KCN Gián Khẩu, với nồng độ ban đầu tại nguồn là 1,468 mg/l, arsen dịch chuyển về phía Đông Nam KCN. Thời gian xuất hiện ô nhiễm tại biên của mô hình trên bờ phải của dòng sông Đáy sau khoảng 600 năm. KCN Khánh Phú, với nồng ban đầu tại nguồn là 0,387 mg/l, As dịch chuyển về phía Đông – Đông Nam khu. Thời gian xuất hiện ô nhiễm tại bở phải của dòng sông Đáy vào khoảng 300 năm; KCN Tam Điệp: Dựa trên các thông số địa chất, dòng chảy ngầm theo hướng Tây Bắc của khu. Đây sẽ là cơ sở để tiếp tục xây dựng hướng dịch chuyển ô nhiễm khi phát hiện các yếu tố ô nhiễm.
Lời cảm ơn
Nghiên cứu này được hoàn thành trên cơ sở số liệu thuộc đề tài nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp tỉnh (Ninh Bình) với mã số 10/ĐT - KHCN 2018.
Tài liệu tham khảo
1. Batu, V. 2006. Applied flow and solute transport modeling in aquifers: Fundamental principles and analytical and numerical methods, Boca Raton, FL: Taylor & Francis;
2. DHI, MIKE 11, 2017. A Modelling System for Rivers and Channels Reference Manua;
3. Harbaugh, A. W., Banta, E. R., Hill, M. C. & Mcdonald, M. G. 2000. MODFLOW- 2000, the U.S. Geological Survey Modular Ground-Water Model-User Guide to Modularization Concepts and the Ground-Water Flow Process, U.S. Geological Survey Open-File Report 00-92;
4. Lecturer note by Mackay, 2010. Estimation of longitudinal dispersion for macroscopic scales;
5.Trần Văn Đức, NNK, 2020. Ứng dụng phương pháp mô hình hóa trong công tác quản lý, đánh giá tác động môi trường, kế hoạch bảo vệ môi trường nước ngầm, nước mặt các KCN trên địa bàn tỉnh Ninh Bình. Tạp chí khoa học tỉnh Ninh Bình;
6. Zheng, c. 1990. MT3D, A modular three-dimensional transport model for simulation of advection, dispersion and chemical reactions of contaminants in groundwater systems. Report to the U.S. Environmental Protection Agency, Robert S. Kerr Environmental Research Laboratory, Ada, OK.n
TRẦN VĂN ĐỨC1, LÊ TIẾN DŨNG1, TRẦN VŨ LONG1,
NGUYỄN HỮU TRỌNG1 NGUYỄN MẠNH HÙNG2, PHẠM THỊ KIM GIANG3;
1 Trung tâm Triển khai Công nghệ Khoáng chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
2 Ban quản lý các Khu công nghiệp Ninh Bình
3 Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội
Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu giải pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) bền vững cho Việt Nam thông qua tích hợp công nghệ vi sinh (phân hủy sinh học) và nhiệt phân. Trước áp lực gia tăng rác đô thị và yêu cầu phát triển kinh tế tuần hoàn, phương pháp này được đề xuất nhằm tận dụng tài nguyên từ rác, giảm chôn lấp và phát thải.
Nếu ở Kỳ 1, độc giả đã thấy những định hướng chiến lược và công nghệ xanh mở ra lối đi mới cho nông nghiệp Việt, thì đến Kỳ 2, điểm nhấn lại nằm ở những giải pháp cụ thể. Từ phòng thí nghiệm, nhiều nghiên cứu khoa học đã bước ra thực tiễn, đồng hành cùng doanh nghiệp, tạo nên các mô hình thành công: từ công nghệ bảo quản mới, chế biến cà phê hiện đại, đến kinh tế tuần hoàn phụ phẩm tôm và nâng tầm sản phẩm truyền thống như nước mắm. Đây chính là những hạt nhân giúp nông sản Việt gia tăng giá trị và chinh phục thị trường quốc tế.
Cao chloroform của Bí kỳ nam (Hydnophytum formicarum Jack.) được sắc ký cột với các hệ dung môi có độ phân cực khác nhau và kết hợp với kỹ thuật sắc ký lớp mỏng để thực hiện quá trình phân lập và tinh sạch các hợp chất. Cấu trúc của các hợp chất được xác định bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân và kết hợp so sánh với tài liệu tham khảo. Ba hợp chất được tinh sạch và xác định cấu trúc bao gồm luteolin (1), quercetin (2) và quercitrin (3).
Hoạt tính xua đuổi hiệu quả của p-menthan-3,8-diol (PMD) đã được chứng minh là hiệu quả an toàn cho sức khỏe, tuy nhiên, hợp chất này vẫn chưa được sử dụng phổ biến ở Việt Nam. Đã có một số công trình nghiên cứu khảo sát tổng hợp PMD chủ yếu sử dụng xúc tác acid H2SO4 loãng với các điều kiện phản ứng khác nhau về thời gian và nhiệt độ.
Cháy nổ trong sinh hoạt dân dụng vẫn là một vấn đề nhức nhối tại Việt Nam, gây ra những thiệt hại nặng nề về người và tài sản do sự bất cẩn hoặc lỗi thiết bị điện. Các hệ thống cảnh báo cháy truyền thống thường có độ trễ cao, chỉ phản ứng khi cháy đã xảy ra rõ ràng, dễ gây báo động giả và thiếu khả năng cảnh báo từ xa.
Khu vực đảo Palawan (Philippine), Sempoma SABAH (Malaysia) nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với hai mùa mưa, mùa khô rõ rệt. Tại Palawan, trung bình năm nhiệt độ không khí 28,50C, độ ẩm trung bình 58,4%, tổng lượng mưa 2.920 mm, tổng số giờ nắng trong khoảng 2,180 - 2,307h, nhiệt độ nước biển 29,30C và độ muối nước biển 33,3‰.
