Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đô thị hóa, công nghiệp hóa và gia tăng dân số nhanh chóng, tài nguyên nước ngầm và nước mặt tại huyện Củ Chi và sông Sài Gòn đang chịu áp lực lớn, dẫn đến suy giảm chất lượng và nguồn cung cấp. Theo ước tính, khoảng 50% người dân huyện Củ Chi sử dụng nước giếng khoan cho sinh hoạt, trong khi hơn 51% mẫu nước ngầm được đánh giá ở mức “xấu” đến “rất xấu”, không phù hợp cho ăn uống và sinh hoạt. Nước sông Sài Gòn cũng đang bị ô nhiễm với các chỉ tiêu như DO giảm 0,03 mg/l, amoni tăng 17,7 mg/l và nồng độ kim loại nặng như Cr, Hg vượt quy chuẩn gấp 10 lần. Nghiên cứu nhằm làm sáng tỏ sự trao đổi giữa nước ngầm và nước mặt bằng kỹ thuật đồng vị bền (δ18O và δ2H), đánh giá chất lượng nước dựa trên các chỉ tiêu pH, EC, NH4+-N, NO2--N, NO3--N, đồng thời đề xuất các giải pháp công nghệ lọc nước hiệu quả cho khu vực nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 12/2017 đến tháng 7/2020, tập trung tại huyện Củ Chi và sông Sài Gòn, với mục tiêu góp phần bảo vệ và khai thác bền vững nguồn nước phục vụ phát triển kinh tế - xã hội địa phương. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước, hỗ trợ giám sát chất lượng và cung cấp cơ sở khoa học cho các giải pháp xử lý nước phù hợp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: kỹ thuật đồng vị bền và các chỉ tiêu hóa lý trong đánh giá chất lượng nước. Kỹ thuật đồng vị bền sử dụng tỷ lệ đồng vị hydro (δ2H) và oxy (δ18O) trong nước để xác định nguồn gốc, quá trình trao đổi và pha trộn giữa nước ngầm và nước mặt. Đường nước khí tượng toàn cầu (GMWL) và đường nước khí tượng địa phương (LMWL) được sử dụng làm chuẩn để so sánh và phân tích thành phần đồng vị. Các khái niệm chính bao gồm: pH (đo tính axit/kiềm của nước), EC (độ dẫn điện phản ánh tổng ion hòa tan), và các hợp chất nitơ (NH4+-N, NO2--N, NO3--N) là chỉ tiêu quan trọng đánh giá ô nhiễm nước. Quy trình chuyển hóa nitơ trong nước cũng được xem xét để đánh giá mức độ ô nhiễm và quá trình tự làm sạch của nguồn nước.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu bao gồm mẫu nước ngầm lấy từ 6 giếng khoan tại các xã Phú Hòa Đông, Nhuận Đức và Phạm Văn Cội, mẫu nước mặt lấy tại 2 vị trí trên sông Sài Gòn, và mẫu nước mưa tại Trung tâm CARE. Tổng số mẫu đồng vị bền là 31 mẫu nước mưa, cùng với các mẫu nước ngầm và nước sông được lấy từ tháng 1/2019 đến tháng 7/2020 với tần suất 1 lần/tháng. Phương pháp lấy mẫu tuân thủ tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663 và Thông tư 32/2011/TT-BTNMT, đảm bảo mẫu đại diện và không bị biến đổi trong quá trình vận chuyển. Phân tích đồng vị bền được thực hiện bằng khối phổ kế tại phòng thí nghiệm ở Pháp, sử dụng kỹ thuật đo tỷ số đồng vị 2H/1H và 18O/16O. Các chỉ tiêu hóa lý được phân tích tại Trung tâm CARE bằng phương pháp quang phổ với thuốc thử Nessler và NitraVer@5Nitrate. Dữ liệu được xử lý và phân tích thống kê bằng phần mềm Excel và SPSS để xác định mối tương quan và đánh giá chất lượng nước. Timeline nghiên cứu kéo dài gần 3 năm, từ tháng 12/2017 đến tháng 7/2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Sự trao đổi giữa nước ngầm và nước mặt: Kỹ thuật đồng vị bền cho thấy sự trao đổi nước ngầm và nước mặt diễn ra chủ yếu vào cuối mùa khô và đầu mùa mưa (tháng 2 đến tháng 5/2019) tại các vị trí GWCC01 (Phú Hòa Đông), GWCC02, GWCC03, GWCC04 (Nhuận Đức). Vị trí GWCC06 (Phạm Văn Cội) không ghi nhận sự trao đổi này.

  2. Chất lượng nước ngầm: Nước ngầm tại huyện Củ Chi có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ, nước có tính axit và chất lượng nước ngọt, ngoại trừ vị trí GWCC01 có nước ít ngọt hơn. Hàm lượng NH4+-N, NO2--N, NO3--N phần lớn nằm trong giới hạn quy chuẩn QCVN 09-MT:2015/BTNMT và QCVN 01:2009/BYT, trừ vị trí GWCC06 có amoni vượt quy chuẩn trong các tháng 7/2019, 8/2019, 2/2020 và 5/2020.

  3. Chất lượng nước sông Sài Gòn: Nước sông có pH hơi axit nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT, ngoại trừ tháng 10 và 11/2019 có pH thấp hơn quy chuẩn. Các chỉ tiêu amoni, nitrit, nitrat đều đạt quy chuẩn. Tại vị trí RWCC02, các chỉ tiêu pH, amoni, nitrit của nước sông có tương quan tuyến tính dương mạnh với nước ngầm; tại RWCC07, tương quan dương mạnh giữa pH, amoni, nitrit, nitrat của nước sông và nước ngầm, trong khi EC của nước sông có tương quan âm mạnh với EC nước ngầm.

  4. Mối tương quan hóa lý: Phân tích thống kê cho thấy mối tương quan chặt chẽ giữa các chỉ tiêu hóa lý của nước ngầm và nước mặt, minh chứng cho sự trao đổi và ảnh hưởng lẫn nhau giữa hai nguồn nước.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân sự trao đổi nước ngầm và nước mặt vào cuối mùa khô và đầu mùa mưa có thể do sự thay đổi mực nước và áp lực thủy lực trong hệ thống tầng chứa nước và sông Sài Gòn. Vị trí không có trao đổi (GWCC06) có thể do khoảng cách xa sông hoặc đặc điểm địa chất riêng biệt. Chất lượng nước ngầm bị ảnh hưởng bởi các nguồn thải sinh hoạt và nông nghiệp, thể hiện qua hàm lượng amoni vượt quy chuẩn tại một số điểm. Nước sông Sài Gòn tuy còn giữ được chất lượng tương đối tốt nhưng có dấu hiệu suy giảm pH trong một số tháng, phản ánh tác động của ô nhiễm đô thị và công nghiệp. So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước, kết quả phù hợp với xu hướng suy giảm chất lượng nước do phát triển kinh tế và đô thị hóa. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường nước khí tượng địa phương, biểu đồ tương quan các chỉ tiêu hóa lý và bảng thống kê các giá trị đồng vị bền, giúp minh họa rõ ràng sự trao đổi và chất lượng nước.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai công nghệ lọc nước ngầm quy mô hộ gia đình: Áp dụng các hệ thống lọc sử dụng vật liệu hấp phụ và màng lọc để loại bỏ amoni và các chất ô nhiễm, nhằm cải thiện chất lượng nước sinh hoạt, thực hiện trong vòng 12 tháng, do chính quyền địa phương phối hợp với các tổ chức phi chính phủ thực hiện.

  2. Xây dựng cụm dân cư với hệ thống xử lý nước tập trung: Thiết kế và vận hành các trạm xử lý nước ngầm quy mô cụm dân cư, đảm bảo nước đạt chuẩn QCVN 01:2009/BYT, triển khai trong 18 tháng, do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các doanh nghiệp công nghệ môi trường thực hiện.

  3. Tăng cường giám sát và quản lý chất lượng nước: Thiết lập mạng lưới quan trắc chất lượng nước ngầm và nước mặt thường xuyên, sử dụng kỹ thuật đồng vị bền để phát hiện sớm các biến động, thực hiện liên tục, do Trung tâm Quan trắc Môi trường thành phố chủ trì.

  4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục về bảo vệ nguồn nước, khuyến khích người dân sử dụng nước sạch và hạn chế khai thác nước ngầm không kiểm soát, thực hiện trong 6 tháng đầu năm, do các tổ chức xã hội và chính quyền địa phương phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý tài nguyên nước: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách quản lý, giám sát và bảo vệ nguồn nước ngầm và nước mặt tại khu vực đô thị hóa nhanh.

  2. Các nhà khoa học và nghiên cứu môi trường: Tham khảo phương pháp kỹ thuật đồng vị bền và phân tích hóa lý để áp dụng trong các nghiên cứu tương tự về nguồn gốc và chất lượng nước.

  3. Doanh nghiệp công nghệ xử lý nước: Áp dụng các giải pháp công nghệ lọc được đề xuất để phát triển sản phẩm và dịch vụ phù hợp với điều kiện thực tế tại huyện Củ Chi và các vùng lân cận.

  4. Cộng đồng dân cư địa phương: Nắm bắt thông tin về chất lượng nước và các biện pháp xử lý nước an toàn, từ đó nâng cao ý thức bảo vệ nguồn nước và sử dụng nước hợp lý.

Câu hỏi thường gặp

  1. Kỹ thuật đồng vị bền là gì và tại sao được sử dụng trong nghiên cứu này?
    Kỹ thuật đồng vị bền sử dụng tỷ lệ đồng vị hydro (δ2H) và oxy (δ18O) trong nước để xác định nguồn gốc và sự trao đổi giữa nước ngầm và nước mặt. Đây là công cụ hiệu quả giúp phân biệt các nguồn nước và đánh giá quá trình pha trộn, rất phù hợp với nghiên cứu tài nguyên nước tại huyện Củ Chi.

  2. Chất lượng nước ngầm tại huyện Củ Chi hiện nay ra sao?
    Nước ngầm có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ với tính axit và hàm lượng amoni vượt quy chuẩn tại một số điểm. Tuy nhiên, phần lớn các chỉ tiêu như nitrit và nitrat vẫn nằm trong giới hạn cho phép, cho thấy cần có biện pháp xử lý và giám sát chặt chẽ.

  3. Sự trao đổi nước ngầm và nước mặt diễn ra như thế nào theo mùa?
    Sự trao đổi chủ yếu diễn ra vào cuối mùa khô và đầu mùa mưa (tháng 2 đến tháng 5), khi mực nước và áp lực thủy lực thay đổi, tạo điều kiện cho nước sông và nước ngầm tương tác mạnh hơn.

  4. Các giải pháp công nghệ lọc nước được đề xuất là gì?
    Bao gồm công nghệ lọc nước ngầm quy mô hộ gia đình sử dụng vật liệu hấp phụ và màng lọc, cũng như hệ thống xử lý nước tập trung cho cụm dân cư, nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm và đảm bảo nước đạt chuẩn sinh hoạt.

  5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư có thể tham gia bảo vệ nguồn nước?
    Cộng đồng cần được tuyên truyền nâng cao nhận thức về tác động của khai thác nước ngầm không kiểm soát và ô nhiễm nguồn nước, đồng thời khuyến khích sử dụng nước sạch và áp dụng các biện pháp xử lý nước tại gia đình.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã làm sáng tỏ sự trao đổi nước ngầm và nước mặt tại huyện Củ Chi và sông Sài Gòn, chủ yếu diễn ra vào cuối mùa khô và đầu mùa mưa năm 2019.
  • Chất lượng nước ngầm có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ, với một số vị trí có hàm lượng amoni vượt quy chuẩn, trong khi nước sông Sài Gòn vẫn giữ được chất lượng tương đối tốt.
  • Mối tương quan chặt chẽ giữa các chỉ tiêu hóa lý của nước ngầm và nước mặt chứng minh sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa hai nguồn nước.
  • Đề xuất các giải pháp công nghệ lọc nước quy mô hộ gia đình và cụm dân cư nhằm cải thiện chất lượng nước và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
  • Khuyến nghị tăng cường giám sát chất lượng nước và nâng cao nhận thức cộng đồng để bảo vệ bền vững tài nguyên nước khu vực.

Tiếp theo, cần triển khai các giải pháp công nghệ lọc và thiết lập mạng lưới quan trắc thường xuyên nhằm đảm bảo nguồn nước sạch cho người dân. Mời các nhà quản lý, nhà khoa học và cộng đồng cùng tham gia vào quá trình bảo vệ và khai thác tài nguyên nước hiệu quả.