Tổng quan nghiên cứu

Tại Thành phố Hồ Chí Minh, ngoài các quận nội thành được cấp nước sạch từ nhà máy với chất lượng ổn định đạt trên 99%, các huyện vùng ven như Củ Chi, Hóc Môn và Bình Chánh vẫn chủ yếu khai thác nước ngầm để phục vụ sinh hoạt. Theo ước tính, lượng nước ngầm khai thác tại ba huyện này khoảng 10.000 m³/ngày, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt cho khoảng 10% dân số Củ Chi, 23% dân số Hóc Môn và 34% dân số Bình Chánh. Tuy nhiên, chất lượng nước ngầm tại các khu vực này chưa được đánh giá tổng quát và đầy đủ, gây khó khăn trong việc quản lý và bảo vệ nguồn nước.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm ứng dụng chỉ số chất lượng nước ngầm (GWQI) để đánh giá sự phù hợp của nguồn nước ngầm cho mục đích sinh hoạt tại ba huyện trên, đồng thời đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả. Nghiên cứu khảo sát 1.147 giếng khoan với độ sâu phân bố đa dạng, từ tầng Holocene đến tầng Pliocene dưới, thu thập 940 mẫu nước trong giai đoạn 2014-2016. Việc đánh giá dựa trên 9 chỉ tiêu chất lượng nước quan trọng, giúp cung cấp thông tin định lượng, dễ hiểu về chất lượng nước ngầm phục vụ sinh hoạt.

Ý nghĩa nghiên cứu không chỉ góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu về chất lượng nước ngầm tại vùng ngoại thành TP. HCM mà còn hỗ trợ công tác quản lý, giám sát và nâng cao nhận thức cộng đồng về sử dụng nguồn nước an toàn. Kết quả nghiên cứu có thể làm cơ sở cho các chính sách phát triển bền vững nguồn nước ngầm trong bối cảnh đô thị hóa nhanh và áp lực khai thác ngày càng tăng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Chỉ số chất lượng nước ngầm (GWQI): Là chỉ số tổng hợp được tính toán từ các thông số chất lượng nước như pH, độ đục, hàm lượng sắt, amoni, asen, coliform, v.v., nhằm mô tả định lượng chất lượng nước ngầm và khả năng sử dụng cho mục đích sinh hoạt. GWQI được biểu diễn trên thang điểm phân loại chất lượng từ rất tốt đến không phù hợp sử dụng.

  • Chu trình tuần hoàn nước ngầm: Nước ngầm được hình thành và vận động theo chu trình tự nhiên, chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố khí hậu, địa chất, thủy văn và tác động nhân tạo. Hiểu rõ chu trình này giúp đánh giá nguồn bổ cập và nguy cơ ô nhiễm.

  • Tiêu chuẩn chất lượng nước sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia quy định giới hạn tối đa cho phép của các chỉ tiêu chất lượng nước phục vụ sinh hoạt, làm cơ sở so sánh và đánh giá mức độ phù hợp của nước ngầm.

Các khái niệm chính bao gồm: nước ngầm, nước sinh hoạt, ô nhiễm nguồn nước ngầm, suy thoái nguồn nước, các chỉ tiêu chất lượng nước (pH, độ đục, sắt tổng số, amoni, asen, coliform, E.coli), và các tầng chứa nước Holocene, Pleistocene, Pliocene.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập 940 mẫu nước ngầm từ 1.147 giếng khoan tại các huyện Củ Chi, Hóc Môn và Bình Chánh trong giai đoạn 2014-2016. Các mẫu được lấy theo phương pháp ngẫu nhiên có hệ thống, đảm bảo đại diện cho các tầng chứa nước và khu vực địa lý khác nhau.

  • Phân tích mẫu: Các chỉ tiêu chất lượng nước được phân tích theo tiêu chuẩn SMEWW và QCVN 02:2009/BYT, bao gồm pH, độ đục, màu sắc, hàm lượng sắt tổng số, amoni, chỉ số pecmanganat, asen, coliform tổng số và E.coli.

  • Phương pháp tính toán GWQI: Áp dụng công thức toán học tổng hợp trọng số từng chỉ tiêu dựa trên mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Trọng số được xác định theo phương pháp tham khảo từ các nghiên cứu quốc tế và điều chỉnh phù hợp với điều kiện địa phương. Chỉ số GWQI được tính bằng tổng trọng số nhân với tỷ lệ đánh giá từng chỉ tiêu.

  • Phân tích mối tương quan: Sử dụng phân tích thống kê để xác định mối tương quan giữa chỉ số GWQI và từng thông số chất lượng nước nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng của các chỉ tiêu đến chất lượng tổng thể.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 2 đến tháng 8 năm 2017, bao gồm khảo sát thực địa, thu thập mẫu, phân tích phòng thí nghiệm, tính toán chỉ số và đề xuất giải pháp quản lý.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân bố độ sâu khai thác nước ngầm: Tại huyện Củ Chi, 86% giếng khoan khai thác tầng Holocene (độ sâu đến 40m), Hóc Môn là 63%, Bình Chánh chỉ 22%. Tầng Pleistocene và Pliocene trên có trữ lượng lớn nhưng tỷ lệ khai thác thấp, lần lượt 14% ở Củ Chi và Bình Chánh, 37% ở Hóc Môn. Ở Bình Chánh, 64% giếng khoan khai thác tầng Pliocene dưới với độ sâu từ 130-200m.

  2. Chất lượng nước ngầm theo chỉ số GWQI: Tỷ lệ mẫu nước phù hợp cho sinh hoạt tại Củ Chi đạt 94,91%, Hóc Môn 89,66%, trong khi Bình Chánh chỉ đạt 48,99%. Tỷ lệ mẫu nước ở mức "Xấu", "Rất xấu" hoặc "Không phù hợp" tại Bình Chánh lên đến 51,01%, cao hơn nhiều so với Hóc Môn (10,34%) và Củ Chi (5,09%).

  3. Mối tương quan giữa GWQI và các chỉ tiêu: Các thông số như hàm lượng amoni, sắt tổng số, asen và coliform có ảnh hưởng lớn đến chỉ số GWQI, thể hiện qua hệ số tương quan cao. Điều này cho thấy các chỉ tiêu này là những yếu tố chính quyết định chất lượng nước ngầm tại khu vực nghiên cứu.

  4. Diễn biến chất lượng nước qua các năm: Qua ba năm 2014-2016, chất lượng nước ngầm tại Củ Chi và Hóc Môn có xu hướng ổn định hoặc cải thiện nhẹ, trong khi Bình Chánh có dấu hiệu suy giảm chất lượng, đặc biệt ở các chỉ tiêu vi sinh và kim loại nặng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt chất lượng nước giữa các huyện là do đặc điểm địa chất, mức độ khai thác và các nguồn gây ô nhiễm. Bình Chánh có tỷ lệ khai thác tầng sâu cao, nơi có nguy cơ ô nhiễm từ các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp, dẫn đến chất lượng nước suy giảm nghiêm trọng. Trong khi đó, Củ Chi và Hóc Môn có tầng Holocene chiếm ưu thế, nguồn nước ít bị ô nhiễm hơn.

So sánh với các nghiên cứu tại bán đảo Cà Mau và khu vực Mao-Pathatha Rao (Ấn Độ), việc áp dụng chỉ số GWQI cho thấy tính hiệu quả trong việc tổng hợp và đánh giá chất lượng nước ngầm một cách trực quan và dễ hiểu. Việc biểu diễn dữ liệu qua biểu đồ phân bố GWQI và bản đồ chất lượng nước giúp các nhà quản lý dễ dàng nhận diện vùng ô nhiễm và ưu tiên xử lý.

Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc giám sát liên tục các chỉ tiêu ô nhiễm đặc biệt là amoni, asen và vi sinh vật gây bệnh để bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Đồng thời, việc ứng dụng GWQI tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền thông và nâng cao nhận thức người dân về chất lượng nước họ đang sử dụng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường giám sát chất lượng nước ngầm: Thiết lập hệ thống quan trắc định kỳ tại các giếng khoan trọng điểm, tập trung vào các chỉ tiêu amoni, asen, sắt và vi sinh vật. Mục tiêu giảm tỷ lệ mẫu không đạt chuẩn xuống dưới 10% trong vòng 3 năm. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường TP. HCM phối hợp với Trung tâm Y tế Dự phòng.

  2. Xây dựng bản đồ chất lượng nước ngầm: Ứng dụng GIS để bản đồ hóa chỉ số GWQI, giúp xác định vùng ô nhiễm và ưu tiên xử lý. Thời gian hoàn thành bản đồ chi tiết trong 12 tháng. Chủ thể thực hiện: Viện Khoa học Môi trường và các trường đại học liên quan.

  3. Áp dụng các biện pháp kỹ thuật xử lý nước: Khuyến khích sử dụng bể lọc thô, xử lý asen bằng công nghệ hấp phụ và lọc sinh học tại các hộ gia đình và cụm dân cư. Mục tiêu nâng cao chất lượng nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn QCVN 02:2009/BYT trong 2 năm. Chủ thể thực hiện: UBND các huyện phối hợp với các doanh nghiệp công nghệ môi trường.

  4. Nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình tuyên truyền, đào tạo về bảo vệ nguồn nước và sử dụng nước ngầm an toàn. Mục tiêu đạt 80% hộ dân hiểu và áp dụng các biện pháp bảo vệ nguồn nước trong 3 năm. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý địa phương, các tổ chức xã hội và trường học.

  5. Quản lý khai thác nước ngầm: Ban hành quy định kiểm soát việc khoan giếng, hạn chế khai thác quá mức và khuyến khích chuyển đổi sang sử dụng nước sạch từ hệ thống cấp nước tập trung. Thời gian thực hiện trong 5 năm. Chủ thể thực hiện: Sở Xây dựng, Sở Tài nguyên và Môi trường, UBND các huyện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách quản lý, giám sát và bảo vệ nguồn nước ngầm, đồng thời lập kế hoạch phát triển bền vững nguồn nước tại TP. HCM.

  2. Các nhà nghiên cứu và học thuật trong lĩnh vực kỹ thuật môi trường: Tham khảo phương pháp tính toán chỉ số GWQI, phân tích mối tương quan các chỉ tiêu chất lượng nước, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo về đánh giá và quản lý chất lượng nước ngầm.

  3. Doanh nghiệp công nghệ môi trường và xử lý nước: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật đề xuất trong luận văn để phát triển công nghệ xử lý nước ngầm phù hợp với điều kiện thực tế tại các huyện ngoại thành.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về chất lượng nước ngầm, cách thức sử dụng nước an toàn và bảo vệ nguồn nước, từ đó giảm thiểu các nguy cơ về sức khỏe liên quan đến ô nhiễm nước.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chỉ số GWQI là gì và tại sao quan trọng?
    GWQI là chỉ số tổng hợp đánh giá chất lượng nước ngầm dựa trên nhiều thông số quan trọng. Nó giúp đơn giản hóa dữ liệu phức tạp thành một giá trị dễ hiểu, hỗ trợ quản lý và truyền thông về chất lượng nước.

  2. Nguồn nước ngầm tại các huyện Củ Chi, Hóc Môn và Bình Chánh có an toàn để sử dụng không?
    Theo kết quả nghiên cứu, khoảng 95% mẫu tại Củ Chi và gần 90% tại Hóc Môn phù hợp cho sinh hoạt, trong khi Bình Chánh chỉ đạt khoảng 49%, với nhiều mẫu nước ở mức không phù hợp, cần xử lý trước khi sử dụng.

  3. Các yếu tố nào ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng nước ngầm?
    Hàm lượng amoni, sắt tổng số, asen và vi sinh vật như coliform và E.coli là những yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm và sức khỏe người sử dụng.

  4. Làm thế nào để cải thiện chất lượng nước ngầm tại các huyện này?
    Cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật xử lý nước, tăng cường giám sát, quản lý khai thác hợp lý và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước.

  5. Tại sao việc sử dụng chỉ số GWQI lại phù hợp với điều kiện Việt Nam?
    GWQI cho phép đánh giá tổng hợp chất lượng nước ngầm một cách nhanh chóng, dễ hiểu và có thể áp dụng cho nhiều khu vực khác nhau, phù hợp với điều kiện đa dạng về địa chất và mức độ ô nhiễm tại Việt Nam.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xây dựng và ứng dụng thành công chỉ số chất lượng nước ngầm (GWQI) để đánh giá chất lượng nước phục vụ sinh hoạt tại các huyện Củ Chi, Hóc Môn và Bình Chánh.
  • Kết quả cho thấy chất lượng nước ngầm tại Bình Chánh đang ở mức báo động với hơn 50% mẫu không phù hợp sử dụng, trong khi Củ Chi và Hóc Môn có chất lượng nước tương đối tốt.
  • Mối tương quan rõ ràng giữa GWQI và các chỉ tiêu như amoni, sắt, asen và vi sinh vật giúp xác định các yếu tố ô nhiễm chính cần kiểm soát.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý, kỹ thuật và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm cải thiện và bảo vệ nguồn nước ngầm.
  • Tiếp tục triển khai giám sát định kỳ và mở rộng nghiên cứu để cập nhật dữ liệu, hỗ trợ quản lý bền vững nguồn nước ngầm tại TP. HCM.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ nguồn nước ngầm – tài nguyên quý giá cho sức khỏe và phát triển bền vững cộng đồng!