NGHIÊN cứu TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG VỊNH CAM RANH – KHÁNH HOÀ THEO các KỊCH bản KINH tế xã hội

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

314 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
VỊNH CAM RANH – KHÁNH HOÀ THEO CÁC KỊCH BẢN
KINH TẾ XÃ HỘI
Nguyễn Thị Thuỵ Hằng
1
, Nguyễn Kỳ Phùng
2
, Nguyễn Thị Bảy
3

(1) Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TpHCM, TpHCM, (2) Sở Khoa học
Công nghệ TpHCM, (3) Trường Đại học Bách khoa TpHCM

Vịnh Cam Ranh – Khánh Hoà là vùng hội tụ nhiều tiềm năng phát triển kinh tế, đặc
biệt là kinh tế biển như: cảng biển; du lịch; nuôi trồng, đánh bắt, chế biến thủy, hải sản; sản
xuất muối tập trung,…Các ngành sản xuất này có nguy cơ gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn
nước ở đây. Hiện nay, các nguồn gây ô nhiễm cho vịnh Cam Ranh chủ yếu là nguồn ô nhiễm
hữu cơ từ các nhà máy đường, nhà máy chế biến thuỷ sản, nước thải sinh hoạt và nuôi trồng
thuỷ sản,…. Nguồn ô nhiễm kim loại nặng hầu như không đáng kể. Tuy nhiên, với kế hoạch
cụm công nghiệp Cam Thành Bắc đi vào hoạt động năm 2014, khu vực này có nguy cơ tình
hình ô nhiễm kim loại nặng trầm trọng. Dựa trên mô hình MIKE 21, các tác giả nghiên cứu
tính toán, dự báo, đánh giá tình hình ô nhiễm các kim loại năng (Fe, Cu) vùng vịnh Cam
Ranh theo các kịch bản kinh tế xã hội (KTXH) hiện trạng, năm 2015 và năm 2020.

1. Giới thiệu
Tải lượng nguồn thải Fe, Cu của các nhà máy, cụm công nghiệp, khu dân cư,

nuôi trồng thuỷ sản, vùng ven bờ vịnh Cam Ranh được tính toán dựa vào các kịch
bản phát triển KTXH của vùng. Từ các số liệu thống kê, tính toán về tải lượng ô nhiễm
và số liệu đo đạc về mực nước, dòng chảy, các số liệu về nồng độ các chất ô nhiễm Fe,
Cu trong vùng nghiên cứu, mô hình MIKE 21 được ứng dụng để hiệu chỉnh và tình
kiểm tra mô hình thuỷ lực, mô hình lan truyền chất cho Fe và Cu, từ đó tính toán quá
trình thuỷ lực và lan truyền ô nhiễm kim loại Fe, Cu cho khu vực nghiên cứu (Hình 1),
gồm 3 kịch bản: kịch bản hiện trạng, kịch bản năm 2015 và kịch bản năm 2020. Từ các
kết quả tính toán được, tiến hành đánh giá đặc điểm phân bố các kim loại nặng ở kịch
bản hiện trạng và sự thay đổi phân bố các kim loại trên trong trường hợp giả định địa
hình đáy khu vực nghiên cứu không thay đổi, và tải lượng chất ô nhiễm thay đổi theo
các kịch bản phát triển KTXH của vùng.
2. Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1. Phương pháp nghiên cứu
Trong nghiên cứu này các tác giả đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau
đây: phương pháp kế thừa cơ sở dữ liệu; phương pháp xử lý số liệu, kỹ thuật GIS,
phương pháp mô hình toán,…Trong đó phương pháp mô hình toán là phương pháp
chủ đạo. Môđun thuỷ lực HD và môđun ECOLAB của mô hình MIKE 21 được sử
dụng để tính toán thuỷ lực và môi trường vùng nghiên cứu [2].
ECOLAB là một môđun của mô hình MIKE 21, là công cụ chung và mở cho mô
hình sinh thái để mô tả chất lượng nước, hiện tượng phú dưỡng, kim loại nặng,…
Môđun được phát triển để mô tả các quá trình hóa học, sinh học,…. Cơ sở khoa học
để phát triển môđun này là giải các phương trình truyền tải vật chất. [4].

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 315

2.2. Số liệu tính toán
- Địa hình đáy và lưới tính
Lưới tính của vùng tính lớn được xây dựng là

lưới tam giác phi cấu trúc gồm 10335 nút, 19389
phần tử, góc nhỏ nhất của các phần tử tam giác là
33
0
, khoảng cách giữa các nút từ 30m đến 150m tuỳ
các khu vực khác nhau trong vùng tính.
Từ lưới tính được xây dựng và số liệu thu thập
được, dùng Mike Zero trong bộ phần mềm Mike
của DHI để thiết lập địa hình đáy cho vùng tính.
- Điều kiện ban đầu: lấy số liệu đo đạc vào
tháng 5/2011 và tháng 10/2011 trên khu vực nghiên
cứu.
- Điều kiện biên: Điều kiện biên đưa vào mô
hình cũng dựa vào số liệu đo đạc phân tích 2 đợt
năm 2011: mùa khô (tháng 5/2011) và mùa mưa
(tháng 10/2011). Theo đó số liệu nồng độ biên được
đưa vào mô hình như sau: nồng độ Fe mùa khô
106,8 µg/l, mùa mưa108µg/l; nồng độ Cu mùa khô
1,8 µg/l, mùa mưa 2,9µg/l

Hình 1: Địa hình đáy vùng
nghiên cứu
- Hệ số khuếch tán: tính tương ứng theo hệ số nhớt rối, với hệ số Prandtl=1
- Hệ số biến đổi 0,005/ngày
- Nguồn thải: Các nguồn thải được đưa vào mô hình là số liệu thu thập, thống kê,
tính toán tương ứng với kịch bản phát triển KTXH của địa phương. Nguồn thải cho
vào mô hình như sau:
Bảng 1: Tải lượng thải Cu và Fe vùng vịnh Cam Ranh theo 3 kịch bản
TT
Nguồn thải

X
Y
KB hiện trạng
KB năm 2015
KB năm 2020
Fe
(kg/
ngày)
Cu (kg/
ngày)
Fe (kg/
ngày)
Cu (kg/
ngày)
Fe
(kg/
ngày)
Cu
(kg/
ngày)
1
Cụm CN Cam
Thành Bắc
109
0
10'39,82''
12
0
02'25,07''
-

-
12
9
12
9
2
Chế biến thủy sản
Cam Lâm và nguồn
từ NN, SH &
NTTS
109
0
10'25,08''
12
0
03'25,83''
3,147
0,024
15,592
0,2668
47,91
0,814
3
Nhà máy chế biến
thủy sản Ba Ngòi
109
0
08'47,17''
11
0

54'0,55''
0,975
0,006
1,0496
0,0177
1,433
0,024
4
Nguồn thải NN, SH
& NTTS (Cam
Nghĩa)
109
0
11'54,29''
11
0
59'37,03''
0,9505
0,0219
1,7832
0,0411
2,632
0,061
5
Nguồn thải NN, SH
& NTTS (Cam
Phú, Cam Phúc)
109
0
10'57,22''

11
0
56'15,61''
2,7629
0,0227
5,8723
0,0482
10,58
0,087

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

316 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường

TT
Nguồn thải
X
Y
KB hiện trạng
KB năm 2015
KB năm 2020
Fe
(kg/
ngày)
Cu (kg/
ngày)
Fe (kg/
ngày)
Cu (kg/
ngày)

Fe
(kg/
ngày)
Cu
(kg/
ngày)
6
NN, SH & NTTS
(Ba Ngòi, Cam
Linh, Cam Lợi,
Cam Thuận)
109
0
08'25,82''
11
0
54'32,73''
4,9049
0,0402
7,4230
0,0609
11,75
0,096
7
NN, SH & NTTS
(Cam Thịnh Đông)
109
0
06'46,86''
11

0
52'19,38''
2,3088
0,0532
1,1713
0,0270
1,616
0,037
8
NN, SH & NTTS
(Cam Lập)
109
0
08'53,87''
11
0
49'22,32''
0,9092
0,0210
1,6134
0,0372
2,124
0,049

2.3. Hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình
Sau khi hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình thuỷ
lực, tiến hành hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình lan
truyền chất tính cho Cu và Fe. Các số liệu được sử
dụng trong hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình là số
liệu đo đạc tháng 5 năm 2011 của Viện Hải dương

học Nha trang. Vị trí đo đạc, lấy mẫu phân tích
được thể hiện như Hình 2. Do số liệu phân tích
chất lượng nước Fe và Cu của vùng nghiên cứu
tương đối rời rạc, nên rất khó để hiệu chỉnh và
kiểm tra mô hình cho một chuỗi số liệu theo thời
gian. Trong nghiên cứu này, việc hiệu chỉnh và
kiểm tra mô hình chủ yếu dựa vào số liệu trung
bình tính toán và thực đo. Kết quả tính toán mô
hình cho thấy số liệu tính toán và phân tích chênh
lệch không nhiều. (Hình 3, 4)

Hình 2: Các vị trí hiệu chỉnh
và kiểm tra mô hình



Hình 3: Trung bình nồng độ Fe tính
toán và thực đo


Hình 4: Trung bình nồng độ Cu tính
toán và thực đo
3. Kết quả tính toán
Thực hiện tính toán lan truyền ô nhiễm cho 3 kịch bản ứng với các kịch bản phát
triển KTXH: Kịch bản 1 (KB1): Hiện trạng năm 2011; Kịch bản 2 (KB2): Kịch bản
phát triển kinh tễ xã hội năm 2015; Kịch bản 3 (KB3): Kịch bản phát triển KTXH năm
2020. Các Hình 5 đến Hình 28 là đặc trưng nồng độ Fe và Cu của 3 kịch bản lúc triều
dâng và triều rút vào mùa khô và mùa mưa.

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 317



Hình 5: Nồng độ Fe
mùa khô khi triều
dâng – KB hiện trạng
(3h ngày 22/6/2011)

Hình 6: Nồng độ Fe
mùa khô khi triều rút
– KB hiện trạng
(19h ngày 22/6/2011)

Hình 7: Nồng độ Fe
mùa mưa khi triều
dâng – KB hiện trạng
(6h ngày 22/11/2011)

Hình 8: Nồng độ Fe
mùa mưa khi triều rút
– KB hiện trạng
(11h ngày
22/11/2011)

Hình 9: Nồng độ Fe
mùa khô khi triều
dâng – KB năm 2015
(3h ngày 22/6)

Hình 10: Nồng độ Fe
mùa khô khi triều rút
– KB năm 2015
(19h ngày 22/6)

Hình 11: Nồng độ Fe
mùa mưa khi triều
dâng – KB năm 2015
(6h ngày 22/11)

Hình 12: Nồng độ Fe
mùa mưa khi triều rút
– KB năm 2015
(11h ngày 22/11)


Hình 13: Nồng độ Fe
mùa khô khi triều
dâng – KB năm 2020
(3h ngày 22/6)


Hình 14: Nồng độ Fe
mùa khô khi triều rút
– KB năm 2020
(19h ngày 22/6)


Hình 15: Nồng độ Fe

mùa mưa khi triều
dâng – KB năm 2020
(6h ngày 22/11)


Hình 16: Nồng độ Fe
mùa mưa khi triều rút
– KB năm 2020
(11h ngày 22/11)





Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

318 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường


Hình 17: Nồng độ Cu
mùa khô khi triều
dâng – KB hiện trạng
(3h ngày 22/6/2011)

Hình 18: Nồng độ Cu
mùa khô khi triều rút
– KB hiện trạng
(19h ngày 22/6/2011)

Hình 19: Nồng độ Cu

mùa mưa khi triều
dâng – KB hiện trạng
(6h ngày 22/11/2011)

Hình 20: Nồng độ Cu
mùa mưa khi triều rút
– KB hiện trạng
(11h ngày
22/11/2011)

Hình 21: Nồng độ Cu
mùa khô khi triều
dâng – KB năm 2015
(3h ngày 22/6)

Hình 22: Nồng độ Cu
mùa khô khi triều rút
– KB năm 2015
(19h ngày 22/6)

Hình 23: Nồng độ Cu
mùa mưa khi triều
dâng – KB năm 2015
(6h ngày 22/11)

Hình 24: Nồng độ Cu
mùa mưa khi triều rút
– KB năm 2015
(11h ngày 22/11)

Hình 25: Nồng độ Cu
mùa khô khi triều
dâng – KB năm 2020
(3h ngày 22/6)

Hình 26: Nồng độ Cu
mùa khô khi triều rút
– KB năm 2020
(19h ngày 22/6)

Hình 27: Nồng độ Cu
mùa mưa khi triều
dâng – KB năm 2020
(6h ngày 22/11)

Hình 28: Nồng độ Cu
mùa mưa khi triều rút
– KB năm 2020
(11h ngày 22/11)


Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường 319

4. Kết luận
Để tiện cho việc đánh giá kết quả tính toán,
ta chia vùng nghiên cứu thành 4 khu vực như
sau: Khu vực I: từ xã Cam Đức trở về phía Bắc;
Khu vực II: từ Cam Đức đến Cam Thành Nam;

Khu vực III: từ Cam Thành Nam đến cửa vịnh;
Khu vực IV: khu vực còn lại (nam Cam Ranh)
(Hình 29).
Trong vùng nghiên cứu, các nguồn ô
nhiễm chủ yếu từ bờ tây, do vậy bờ tây ô nhiễm
hơn bờ đông. Nhìn chung ở kịch bản hiện trạng
tải lượng ô nhiễm Cu và Fe không đáng kể nên
nồng độ Cu và Fe trên toàn khu vực nghiên cứu
không lớn. Tuy nhiên khi cụm công nghiêp Cam
Thành Bắc đi vào hoạt động vào năm 2014 thì
khu vực này bị ô nhiễm rất nặng.
Đặc điểm dòng chảy 2 mùa khác nhau nên
tính chất lan truyền ô nhiễm cũng khác nhau
theo mùa. Vào mùa mưa, chịu ảnh hưởng của
gió bắc với vận tốc tương đối lớn nên vận tốc

Hình 29: Phân chia khu vực
phục vụ đánh giá kết quả tính
toán
dòng chảy vào mùa mưa cao hơn mùa khô (khi triều rút), do đó các chất ô nhiễm sẽ
lan truyền đi xa hơn, nguồn thải từ lục địa sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nước vùng
nghiên cứu trên diện rộng hơn so với mùa khô; nhất là bờ tây bắc vùng vĩ độ từ
1330000m đến 1334000m và bờ đông vùng vĩ độ khoảng 1317000m.
Khi cụm công nghiệp Cam Thành Bắc đi vào hoạt động (dự kiến năm 2014) thì
khu vực lân cận, đặc biệt vùng vĩ độ khoảng từ 1330000m đến 1334000m bị ô nhiễm
nghiêm trọng. Không có sự chênh lệch đáng kể về nồng độ kim loại nặng giữa bờ phải
và bờ trái của vịnh ở các khu vực.
Nồng độ kim loại nặng ở khu vực IV hầu như ít thay đổi qua các kịch bản. Nồng
độ Fe, Cu khu vực I và II kịch bản năm 2020 tăng không đáng kể so với năm 2015.
Nồng độ Cu kịch bản tương lai lớn hơn rất nhiều so với kịch bản hiện trạng (ở khu vực

I, II), nhưng kịch bản năm 2020 không thay đổi đáng kể so với kịch bản năm 2015
(các khu vực được ký hiệu như Hình 29).
Khi triều rút ảnh hưởng của nguồn thải từ cụm công nghiệp Cam Thành Bắc đến
các vùng phía nam khá lớn làm cho sự chênh lệch đáng kể giữa nồng độ các kim loại
nặng giữa pha triều dâng và lúc triều rút trong các kịch bản tương lai. Khi triều rút
nguồn thải từ cụm công nghiệp Cam Thành Bắc ảnh hưởng một phần phía bắc của khu
vực III .
Nồng độ Fe trên khu vực nghiên cứu đều vượt quá tiêu chuẩn về chất lượng nước
biển ven bờ cho tất cả các mục đích nuôi trồng thuỷ sản, bãi tắm,…Nồng độ Cu ở kịch
bản hiện trạng hầu như đạt tiêu chuẩn QCVN10:2008/BTNMT nhưng kịch bản tương
lai khi cụm công nghiệp Cam Thành Bắc đi vào hoạt động thì phía bắc khu vực II bị ô
nhiễm nghiêm trọng, nồng độ các kim loại này vượt nhiều lần so với
QCVN10:2008/BTNMT.

Hội thảo khoa học Quốc gia về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu lần thứ XVI

320 Tập 2: Thủy văn - Tài nguyên nước, Biển, Môi trường

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. DHI (2007), Mike 21 & Mike 3 flow model FM – Advection-Dispersion module –
Scientific documentation.
2. DHI (2007), Mike 21 & Mike 3 flow model FM – Hydrodynamic and transport
modules – Scientific documentation.
3. DHI (2007), Mike 21 flow model FM – Ecolab module – User guide.
4. DHI (2007), Mike 21 flow model FM – Hydrodynamic module – User guide.
5. Nguyễn Kỳ Phùng (2008), “Đánh giá rủi ro môi trường vịnh Vân Phong”, Đề tài
NCKH cấp tỉnh

CALCULATING HEAVY METAL POLLUTION IN CAM RANH BAY –
KHANH HOA BASING ON SOCIAL – ECONOMIC SCENARIOS

Nguyen Thi Thuỵ Hang
1
, Nguyen Ky Phung
2
, Nguyen Thi Bay
3

(1)HCMC University of Science, (2) HCMC Department of Science and Technology
(3) HCMC University of Technology

Cam Ranh bay in Khanh Hoa is the area converged of many potential economic
sectors, especially sea economic branches such as: sea port, tourism, aquaculture, fishing,
fish processing, salt producing, Surface water is seriously at risk of pollution because of the
development of these economic sectors. Currently, the polluting sources to Cam Ranh Bay are
mainly organic substances from the sugar factories, fish processing plants, aquaculture,
domestic waste water, Polluted sources of heavy metal is almost negligible. As planned,
Cam Thanh Bac industrial cluster will operate in 2014, the situation of heavy metal pollution
in this area will be supper higher with risks. Applying the MIKE 21 model, the authors
calculated, predicted and evaluated the heavy metal pollution (namely Fe, Cu) in Cam Ranh
bay based on socio-economic scenarios which are actual state of 2011, 2015 and 2020.