Đánh giá chất lượng nước mặt Sông Kinh, Nhà Bè qua chỉ số WQI và RQ

Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước sông Kinh, Nhà Bè (TPHCM) bằng chỉ số WQI và RQ. Phân tích thực trạng ô nhiễm và các rủi ro sinh thái liên quan.

• Tác giả: Phan Thanh Trong
• Trường học: Phân hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp tại tỉnh Đồng Nai
• Chuyên ngành: Tài nguyên & Môi trường
• Đề tài: Áp dụng chỉ số chất lượng nước mặt (WQI) và chỉ số rủi ro sinh thái (RQ) đánh giá chất lượng nước mặt tại Sông Kinh đoạn chảy qua huyện Nhà Bè, TP. Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết nhiệm vụ nghiên cứu khoa học cấp cơ sở
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Đồng Nai

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Chất Lượng Nước Sông Kinh Nhà Bè

Sông Kinh là một trong những con sông quan trọng chảy qua huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh. Việc đánh giá chất lượng nước sông Kinh đóng vai trò thiết yếu trong bảo vệ tài nguyên nước và sức khỏe cộng đồng. Tại khu vực này, nước mặt chịu tác động lớn từ hoạt động kinh tế-xã hội, đô thị hóa và nông nghiệp. Nghiên cứu sử dụng chỉ số WQI (Water Quality Index) và RQ (Risk Quotient) giúp đánh giá toàn diện hiện trạng ô nhiễm. Hai chỉ số này cung cấp thông tin chi tiết về mức độ ô nhiễm nước và rủi ro sinh thái, hỗ trợ các nhà quản lý môi trường đưa ra quyết định hiệu quả.

1.1. Khái Niệm Chỉ Số WQI

Chỉ số chất lượng nước WQI là công cụ đánh giá toàn diện chất lượng nước dựa trên nhiều thông số quan trắc. WQI kết hợp các chỉ tiêu vật lý, hóa học và vi sinh thành một giá trị duy nhất, giúp xác định mức độ sử dụng được của nước. Các thông số chính bao gồm BOD₅, COD, pH, PO₄³⁻-P, NH₄⁺-N, NO₃⁻-N, DO và Coliform. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam và trên thế giới để theo dõi chất lượng nước mặt một cách khoa học và hiệu quả.

1.2. Khái Niệm Chỉ Số RQ Rủi Ro Sinh Thái

Chỉ số RQ (Risk Quotient) đánh giá mức độ rủi ro của các chất ô nhiễm đối với hệ sinh thái thủy vực. RQ được tính toán bằng tỷ lệ giữa nồng độ thực tế của chất ô nhiễm và giá trị tiêu chuẩn an toàn sinh thái. Chỉ số này giúp xác định những chất gây hại nhất và mức độ nguy hại của chúng. Thông qua đánh giá rủi ro sinh thái, các nhà khoa học có thể phát hiện những vùng cảnh báo cao và đề xuất giải pháp xử lý phù hợp.

II. Phương Pháp Nghiên Cứu Chất Lượng Nước Sông Kinh

Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước sông Kinh Nhà Bè áp dụng các phương pháp tiêu chuẩn quốc tế và trong nước. Quá trình thực hiện bao gồm khảo sát hiện trường, lấy mẫu nước tại các vị trí chiến lược, phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm và xử lý dữ liệu. Các mẫu nước được thu thập tại 5 đợt khác nhau trong năm để phản ánh biến động mùa vụ của chất lượng nước. Phương pháp phân tích khoa học đảm bảo độ chính xác cao và kết quả đáng tin cậy cho quá trình đánh giá môi trường nước.

2.1. Vị Trí Lấy Mẫu Và Thu Thập Dữ Liệu

Các vị trí lấy mẫu nước được chọn lựa kỹ lưỡng dọc theo sông Kinh để đại diện cho toàn bộ khu vực nghiên cứu. Việc lấy mẫu được thực hiện định kỳ, tại 5 đợt khác nhau trong năm, nhằm theo dõi biến động chất lượng nước theo thời gian. Mỗi mẫu được bảo quản đúng cách để đảm bảo độ chính xác của kết quả phân tích. Dữ liệu thu thập bao gồm thông số vật lý, hóa học và vi sinh.

2.2. Phương Pháp Phân Tích Trong Phòng Thí Nghiệm

Các mẫu nước được phân tích theo tiêu chuẩn TCVN và QCVN sử dụng các thiết bị hiện đại. Những thông số quan trọng như BOD₅, COD, pH, DO, Coliform được đo đạc với độ chính xác cao. Phòng thí nghiệm sử dụng các phương pháp phân tích tiêu chuẩn quốc tế để đảm bảo tính khoa học của kết quả. Các kỹ thuật phân tích này cho phép xác định chính xác mức độ ô nhiễm các thành phần trong nước sông Kinh.

III. Kết Quả Đánh Giá Chất Lượng Nước Bằng WQI

Kết quả tính toán chỉ số WQI tại sông Kinh Nhà Bè cho thấy chất lượng nước ở mức độ khác nhau tùy theo vị trí và thời gian. Các chỉ tiêu BOD₅ và COD vượt tiêu chuẩn cho phép tại nhiều vị trí, chứng tỏ ô nhiễm hữu cơ đáng kể. Giá trị pH dao động trong khoảng chấp nhận được nhưng có xu hướng acid hóa tại một số điểm. Nồng độ Coliform cao vượt tiêu chuẩn, phản ánh ô nhiễm vi sinh vật từ các nguồn phát sinh trong khu vực. Thông qua đánh giá WQI, các nhà khoa học đã phân loại khu vực và xác định những điểm cảnh báo cần xử lý ưu tiên.

3.1. Biến Động Các Chỉ Tiêu Hữu Cơ BOD₅ COD

Chỉ tiêu BOD₅ và COD là những thông số quan trọng phản ánh ô nhiễm hữu cơ tại sông Kinh. Kết quả cho thấy các giá trị này vượt giới hạn QCVN tại hầu hết các vị trí, đặc biệt ở những khu vực có dân cư tập trung. Biến động theo mùa có thể quan sát rõ ràng, với nồng độ cao hơn trong mùa khô. Những giá trị này cho thấy tác động lớn từ hoạt động sống sinh hoạt và nông nghiệp.

3.2. Phân Loại Chất Lượng Nước Theo WQI

Dựa trên giá trị WQI tính toán, nước sông Kinh được phân loại từ tốt đến rất kém tùy vị trí. Các khu vực thượng lưu có chất lượng nước tốt hơn so với những nơi hạ lưu nơi có mật độ dân cư và hoạt động kinh tế cao. Phân loại này giúp quản lý và xử lý nguồn nước một cách có hiệu quả, hỗ trợ quyết định chính sách bảo vệ môi trường.

IV. Đánh Giá Rủi Ro Sinh Thái Bằng Chỉ Số RQ

Đánh giá rủi ro sinh thái (RQ) tại sông Kinh Nhà Bè giúp xác định những chất ô nhiễm nguy hiểm nhất đối với hệ sinh thái thủy vực. Kết quả cho thấy COD, BOD₅ và Coliform là những chất gây rủi ro cao nhất, với giá trị RQ vượt ngưỡng cảnh báo. Chỉ số RQ của PO₄³⁻-P và NO₃⁻-N cũng cho thấy rủi ro rủi ro dinh dưỡng dẫn đến phú dưỡng nước. Những phát hiện này nhấn mạnh cấp bách cần phải kiểm soát các nguồn ô nhiễm chính và cải thiện chất lượng nước để bảo vệ hệ sinh thái và sức khỏe con người.

4.1. Những Chất Ô Nhiễm Gây Rủi Ro Cao Nhất

Chất ô nhiễm hữu cơ (BOD₅, COD) và vi khuẩn Coliform là những tác nhân gây rủi ro sinh thái cao nhất. Giá trị RQ của COD thường vượt 1, chỉ ra rủi ro cao đối với hệ sinh thái. Chất dinh dưỡng như PO₄³⁻-P cũng gây rủi ro trung bình, dẫn đến hiện tượng phú dưỡng nước ảnh hưởng đến các loài thủy sinh. Những con số này cảnh báo về những hậu quả tiềm ẩn.

4.2. Giải Pháp Quản Lý Và Xử Lý Nước

Để giảm thiểu rủi ro sinh thái, cần phải kiểm soát các nguồn phát sinh ô nhiễm từ hoạt động sống sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp. Các giải pháp bao gồm xây dựng hệ thống xử lý nước thải, cấm xả thải trực tiếp và nâng cao nhận thức cộng đồng. Giám sát thường xuyên chất lượng nước và áp dụng công nghệ xử lý hiện đại là những bước cần thiết để bảo vệ môi trường sông Kinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về nước mặt 1. Khái niệm về nước mặt Tài nguyên nước mặt ( dòng chảy sông ngòi ) của một vùng lãnh thổ hay một quốc gia là tổng của lượng dòng chảy sông ngòi từ ngoài vùng chảy vào và lượng dòng chảy được sinh ra trong vùng (dòng chảy nội địa) Tổng lượng dòng chảy sông ngòi trung bình hàng năm của nước ta bằng khoảng 847 km3 trong đó tổng lượng ngoài vùng chảy vào là 507 km3 chiếm 60% và chảy nội địa là 340 km3 chiếm 40%. Nước mặt tự nhiên có thể được tăng cường thông qua việc cung cấp từ các nguồn nước khác bởi các kênh hoặc đường ống dẫn nước.

Cũng có thể bổ cấp nhân tạo từ các nguồn khác được liệt kê ở đây. tuy nhiên, số lượng không đáng kể. Con người có thể làm cho nguồn nước cạn kiệt bằng cách xây dựng các bể chứa nước và giảm trữ nước bằng cách tháo khô các vùng đất ngập nước. Con người củng làm tăng lưu lượng và vận tốc của dòng chảy nước mặt ở các khu vực lát đường và dẫn nước bằng các kênh [20].

Tài nguyên nước mặt ở Việt Nam rất đa dạng và phong phú bao gồm nhiều thủy vực tự nhiên và nhân tạo như sông, suối, hồ tự nhiên, hồ nhân tạo (hồ chứa), giếng khơi, hồ đập, ao, đầm phá. Trung bình hàng năm lãnh thổ Việt Nam nhận được 1.944mm nước mưa, trong đó bốc hơi trở lại không trung 1.000mm, còn lại 941mm hình thành một trữ lượng nước mặt vào khoảng 310 tỷ m3. Tính bình quân, mỗi người dân Việt có thể hứng được một lượng nước bằng 3.600 lít nước mỗi ngày. Trong khi đó tại các nước công nghiệp phát triển nhất, tổng nhu cầu về nước trong một ngày bình quân theo đầu người, bao gồm cả 340 lít nước sinh hoạt, 2,540 lít nước cung cấp cho nông nghiệp và 4.520 lít công nghiệp cũng chỉ vào khoảng 7,400 lít/người*ngày.

Ở nước ta, tại các đô thị lớn, lượng nước sinh hoạt cấp cho mỗi người hàng ngày hiện nay chỉ mới vào khoảng 100 ÷ 150 lít. Mục tiêu của Chính phủ Việt Nam là cung cấp cho nhân dân nông thôn khoảng 70 lít/người*ngày vào năm 2010 và 140 lít/người*ngày vào năm 2020. Ở một số vùng đặc biệt khan hiếm nước vào mùa khô, 3 như vùng Lục Khu thuộc tỉnh Cao Bằng, mục tiêu phấn đấu hiện nay là cung cấp 15 lít nước/người*ngày. Chỉ riêng nguồn nước ngọt từ mưa tiềm năng đã vượt khá xa yêu cầu về cấp nước [25].

Các nguồn gây ô nhiễm nước mặt Các chất thải hữu cơ nguồn gốc động vật hay thực vật làm cho nồng độ oxy hoàn tan trong nước bị giảm hay mất đi do quá trình phân hủy sinh học chúng. Những chất này có trong nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải sinh học và trong nước thải của một số ngành công nghiệp ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Các chất dinh dưỡng thực vật (hợp chất N, P, K, …) làm cho tảo, cỏ nước … phát triển thủy sản, cấp nước sinh hoạt, du lịch và cảnh quan.

Các hóa chất hữu cơ tổng hợp bao gồm những chất dùng để diệt sâu bệnh, trừ cỏ, các chất tẩy rửa có tính độc hại đối với những loài thủy sản và có thể gây hại đối với sức khỏe con người. Các chất lắng đọng gây bồi lắng ở hồ chứa, kênh mương, hải cảng … gây mài mòn các thiết bị thủy điện và máy bơm, gây tác hại đến cá và quần thể giáp xác do chúng phủ lấp bãi đẻ và nguồn thức ăn. Các chất vô cơ tạo ra từ quá trình sản xuất, khai thách mỏ, phân bón hóa học nông nghiệp … gây trở ngại cho quá trình tự làm sạch tư nhiên của nước, gây hại cho cá và các loài thủy sản khác, làm cho nước có độ cứng lớn, gây ăn mòn các kết cấu thép, bê tông, làm tăng chi phí xử lý các công trình. Các chất phóng xạ từ các quá trình khai thác, chế biến quặng, sử dụng các chất phóng xạ đã tinh luyện và do bụi phóng xạ từ vụ thử hạt nhân.

Nước thải có nhiệt độ cao từ các quá trình làm lạnh trong công nghiệp làm cho nhiệt độ của nước tiếp nhận tăng lên. Mặt khác sự ngăn dòng tạo hồ chứa cũng làm tăng nhiệt độ của nước. Sự tăng nhiệt độ của nước gây hại đến các và các loài thủy sản khác, làm giảm khả năng tự làm sach của nước [30]. Chưa qua xử lí xuống hệ thống sông, hồ đã gây ô nhiễm nguồn nước trên diện rộng dẫn đến nhiều vùng có nước nhưng không được sử dụng vì bị ô nhiễm.

Tại mỗi LVS theo tình trạng phát triển KT-XH trong khu vực, tỉ lệ đóng góp lượng thải ô nhiễm nước của các ngành có khác nhau. áp lực nước thải chủ yếu từ các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt. 4 Thải lượng các chất ô nhiễm từ hoạt động công nghiệp: Nước thải từ các hoạt động của các cơ sở sản xuất công nghiệp và KCN là nguồn gây áp lực lớn nhất đến môi trường nước mặt lục địa. Mỗi ngành sản xuất có đặc trưng nước thải khác nhau.

Nước thải từ các ngành cơ khí, luyện kim chứa nhiều kim loại nặng, dầu mỡ khoáng; nước thải ngành dệt nhuộm, giấy chứa nhiều chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ khó phân hủy và chất tạo màu; nước thải ngành thực phẩm chứa nhiều chất rắn lơ lửng và đặc biệt là chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (BOD), chất dinh dưỡng như tạp chất Nitơ, Photpho… Thải lượng các chất ô nhiễm từ hoạt động nông nghiệp: Nông nghiệp là ngành sử dụng nhiều nước nhất, chủ yếu để phục vụ tưới lúa và hoa màu. Vì vậy tính trong tổng lượng nước thải chảy ra nguồn nước mặt thì lưu lượng nước thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp chiếm tỉ trọng lớn nhất. Thải lượng các chất ô nhiễm do nước thải đô thị ô nhiễm chưa xử lý: Nước dùng trong sinh hoạt của dân cư các đô thị ngày càng tăng nhanh do tăng dân số và sự phát triển các dịch vụ đô thị. Hiện nay, hầu hết các đô thị đều chưa có hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt.

Ở các đô thị đã có một số trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung thì tỷ lệ nước được xử lý còn rất thấp so với yêu cầu. Nước thải sinh hoạt trong khu dân cư, các khu du lịch và nước thải của các tiểu thủ công nghiệp chưa qua xử lý là nguyên nhân chính làm ô nhiễm hệ thống các thủy vực nội đô và ven đô ở nước ta [5]. Hiện trạng tài nguyên nước mặt Trên cả nước hiện có khoảng 58.540 công trình khai thác, sử dụng nước mặt thuộc quản lý của ngành nông nghiệp và tập trung nhiều nhất trên lưu vực sông Hồng - Thái Bình với 27.446 công trình các loại, tiếp đến là vùng ĐBSCL với 7.216 công trình. Trong số các công trình khai thác, sử dụng nước mặt có khoảng 20% là trạm bơm, 25.8% là đập dâng, 9.0% là hồ chứa và 45.2% là các dạng công trình khác.

Tổng lượng nước đang được khai thác, sử dụng hằng năm khoảng 80.6 tỷ m3, chiếm khoảng 10% tổng lượng dòng chảy của cả nước. Nước được khai thác để sử dụng chính cho nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt, trong đó, trên 80% lượng nước được sử dụng cho mục đích nông nghiệp. Trong cơ cấu sử dụng nước, nước sử dụng cho công nghiệp, thuỷ sản và sinh hoạt đang có xu hướng tăng dần. Lượng nước sử dụng tập trung chủ yếu vào các tháng mùa khô, khi dòng chảy trên các hệ thống sông đã bị suy giảm trong khi tổng lượng nước mùa khô chỉ bằng khoảng 20 - 30% (khoảng 160 - 250 tỷ m3) so với lượng nước của cả năm.

5 Tổng lượng nước khai thác, sử dụng trong ngành nông nghiệp trên cả nước khoảng 65 tỷ m3/năm và chủ yếu sử dụng nguồn nước mặt (59. Nước mặt trên các lưu vực sông được khai thác qua các công trình thủy lợi, công trình tưới, cấp nước, tập trung chủ yếu trên sông Hồng, sông Mã, sông Cả, sông Vu Gia - Thu Bồn, sông Ba, sông Kôn, sông Đồng Nai, sông Sê San, sông Srê Pốk. Hiện nay trên cả nước có khoảng trên 7,160 hồ chứa thủy lợi, thủy điện, trong đó, khoảng 6,660 hồ chứa thủy lợi do Bộ NNPTNT quản lý hoặc phân cấp quản lý cho các địa phương, với tổng dung tích ước tỉnh khoảng 10 tỷ m3; khoảng 500 hồ chứa thủy điện đã đi vào vận hành ngoài ra còn khoảng 300 dự án thủy điện đang triển khai xây dựng và chuẩn bị đi vào vận hành do Bộ Công Thương quản lý. Tổng dung tích các hồ chứa thủy điện vào khoảng 60 tỷ m3, chiếm khoảng 85% tổng dung tích các hồ chứa trên cả nước.

Việc khai thác các công trình thủy lợi một mặt cung cấp nước phục vụ hoạt động sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên mặt khác đang gây ra nhiều vấn đề về điều tiết nước trên lưu vực, cấp nước và duy trì dòng chảy môi trường ở hạ lưu, do các công trình thủy điện hầu hết không có nhiệm vụ điều tiết nước trong mùa cạn ở hạ lưu sông. Đối với nước sử dụng cho công nghiệp, trong năm 2019, tổng lượng nước sử dụng khoảng 7.06 tỷ mở từ nguồn nước mặt, tập trung phần lớn trên lưu vực sông Đồng Nai. Dự kiến nước sử dụng trong ngành công nghiệp sẽ tăng lên khoảng 15.6 tỷ m3 vào năm 2030, trong khi lượng nước mặt ít biến động qua các năm đã làm tăng nhu cầu sử dụng nước dưới đất, đặt ra mối đe dọa đối với an ninh nước, gia tăng sự cổ do sụt lún đất và gia tăng hiện tượng xâm nhập mặn ở các vùng cửa sông [5]. Các thông số quan trắc chất lượng nước mặt 1.

Các thông số vật lý 1. Nhiệt độ Nhiệt độ của nước trong tự nhiên được phụ thuộc vào điều kiện khí hậu thời tiết hay môi trường của xung quanh khu vực. Nhiệt độ nước thải thường cao hơn từ 10 - 25oC so với nước thường do một phần là nước thải chứa nhiều tạp chất dễ làm cho nhiệt độ nước thải tăng khi nhiệt độ ngoài trời tăng và việc xả thải các dòng nước nóng hoặc ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thương mại [24]. Nhiệt độ giữ vai trò rất quan trọng đối với các quá trình sinh hóa diễn ra trong tự nhiên.

Những thay đổi về nhiệt độ của nước có thể ảnh hưởng đến nhiều mặt của chất lượng nước. Các loài thủy sản và những thành viên liên quan của chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước rất nhạy cảm đối với nhiệt độ.