Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Sài Gòn, một trong những hệ thống sông quan trọng tại miền Nam Việt Nam, đang chịu áp lực ô nhiễm nghiêm trọng do các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội và biến đổi khí hậu. Với dân số hơn 9 triệu người tại TP. Hồ Chí Minh, nguồn nước sông Sài Gòn đóng vai trò thiết yếu trong cung cấp nước sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và công nghiệp. Tuy nhiên, chất lượng nước mặt tại lưu vực này đang suy giảm rõ rệt, đặc biệt là các chỉ tiêu như tổng chất rắn lơ lửng (TSS), độ đục, oxy hòa tan (DO) và Coliform vượt ngưỡng quy chuẩn cho phép. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 4 đến tháng 9 năm 2023, khảo sát 09 vị trí lấy mẫu nước mặt trong hai mùa mưa và khô, nhằm đánh giá chất lượng nước và hàm lượng các hóa chất độc hại như kim loại nặng (Zn, Pb, Cr) và các hợp chất gây rối loạn nội tiết (EDCs) gồm OP, NP, BPA, NP1EO, NP2EO.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá hiện trạng chất lượng nước mặt lưu vực sông Sài Gòn theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia và chỉ số chất lượng nước Việt Nam (VN-WQI), phân tích diễn biến chất lượng nước vùng hạ lưu, từ đó đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả nhằm giảm phát thải các hóa chất độc hại, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái thủy sinh. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ quản lý nguồn thải, cấp phép xả thải và định hướng phát triển bền vững tài nguyên nước tại khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình đánh giá chất lượng nước hiện đại, trong đó trọng tâm là chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI). WQI là công cụ tổng hợp các thông số hóa lý và sinh học thành một chỉ số duy nhất, giúp đánh giá nhanh và trực quan chất lượng nước theo thang điểm từ rất xấu đến rất tốt. Các mô hình WQI phổ biến như NSF-WQI (Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ) và CCME-WQI (Canada) được tham khảo để xây dựng chỉ số phù hợp với đặc điểm vùng nghiên cứu.

Ngoài ra, nghiên cứu áp dụng các khái niệm về kim loại nặng (heavy metals) như Zn, Pb, Cr với đặc tính độc tính, khả năng tích lũy sinh học và ảnh hưởng lâu dài đến môi trường và sức khỏe con người. Các hợp chất gây rối loạn nội tiết (Endocrine Disrupting Compounds - EDCs) như octyl phenol (OP), nonylphenol (NP), bisphenol A (BPA) và các dẫn xuất ethoxylate được xem xét do tác động nguy hại đến hệ thống nội tiết của sinh vật và con người.

Ba khái niệm chính được sử dụng trong nghiên cứu gồm:

  • Chỉ số chất lượng nước (WQI) tổng hợp và chỉ số đơn lẻ
  • Độc tính và tích lũy sinh học của kim loại nặng
  • Tác động sinh học và môi trường của các hợp chất EDCs

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tiến hành thu thập mẫu nước mặt tại 09 vị trí trên lưu vực sông Sài Gòn từ Suối Đá đến cầu Chà Và, trong khoảng thời gian từ tháng 4 đến tháng 9 năm 2023, bao gồm cả mùa mưa và mùa khô. Mỗi vị trí lấy 3 mẫu lặp, tổng cộng 27 mẫu, được lấy vào hai thời điểm triều cao và triều thấp trong ngày, đảm bảo tính đại diện cho biến động thủy văn.

Các mẫu nước được thu thập ở độ sâu 30 cm từ mặt nước, bảo quản lạnh ở 5 ± 3°C và vận chuyển nhanh đến phòng thí nghiệm Viện Khoa học Công nghệ và Quản lý Môi trường, Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh để phân tích. Các thông số hóa lý như DO, pH, độ đục, TSS, BOD5, PO43-, NO3-, Coliform được đo theo tiêu chuẩn Việt Nam và phương pháp SMEWW.

Hàm lượng kim loại nặng Zn, Pb, Cr được phân tích bằng máy quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-OES) sau xử lý mẫu bằng axit nitric và peroxide trong hệ thống phân hủy vi sóng.

Các hợp chất EDCs (OP, NP, BPA, NP1EO, NP2EO) được xác định bằng kỹ thuật sắc ký khí khối phổ (GC-MS) và sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS/MS) với giới hạn phát hiện từ 0,005 µg/L đến 0,1 ng/L, đảm bảo độ nhạy và chính xác cao.

Phân tích thống kê sử dụng phần mềm JMP Pro 16.0 để thực hiện ANOVA và phân tích thành phần chính (PCA), nhằm xác định sự khác biệt có ý nghĩa và nguồn gốc ô nhiễm. Giá trị WQI được tính toán theo phương pháp NSF-WQI với 9 thông số chính, phân loại chất lượng nước theo thang điểm từ 0 đến 100.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng nước mặt lưu vực sông Sài Gòn
    Kết quả phân tích cho thấy các thông số TSS, độ đục, DO và Coliform vượt ngưỡng quy chuẩn Việt Nam (QCVN 08-MT:2015/BTNMT) tại nhiều vị trí. Giá trị WQI dao động từ 26 đến 70, tương ứng với chất lượng nước từ xấu đến trung bình, không có vị trí nào đạt mức tốt hoặc rất tốt. Cụ thể, TSS trung bình tại các điểm khảo sát đạt khoảng 45 mg/L, vượt mức cho phép 30 mg/L; DO giảm xuống dưới 4 mg/L tại một số điểm, thấp hơn ngưỡng tối thiểu 5 mg/L cho nước sinh hoạt.

  2. Hàm lượng kim loại nặng trong nước mặt
    Hàm lượng Zn, Pb và Cr được phát hiện với mức độ biến động theo mùa và vị trí. Zn có nồng độ trung bình khoảng 0,12 mg/L, vượt giới hạn cho phép 0,1 mg/L tại 40% mẫu; Pb dao động từ 0,01 đến 0,05 mg/L, trong đó 30% mẫu vượt ngưỡng 0,03 mg/L; Cr có nồng độ trung bình 0,02 mg/L, một số điểm vượt mức 0,01 mg/L theo quy chuẩn. Sự gia tăng nồng độ kim loại nặng tập trung chủ yếu ở khu vực hạ lưu, nơi chịu ảnh hưởng từ nước thải công nghiệp và sinh hoạt.

  3. Hàm lượng EDCs trong nước mặt
    Các hợp chất OP, NP, BPA, NP1EO và NP2EO được phát hiện phổ biến với nồng độ dao động từ 0,02 đến 6,2 ng/L. BPA có nồng độ trung bình 1,5 ng/L, vượt mức cảnh báo sinh thái tại một số điểm; NP và OP cũng xuất hiện với nồng độ đáng kể, đặc biệt trong mùa mưa. Mức độ EDCs cao hơn vào mùa mưa do dòng chảy mạnh và rửa trôi các nguồn ô nhiễm từ đất liền.

  4. Mối tương quan giữa chất lượng nước, kim loại nặng và EDCs
    Phân tích ma trận tương quan Pearson cho thấy có mối liên hệ tích cực giữa TSS, độ đục với hàm lượng kim loại nặng và EDCs (hệ số tương quan r > 0,6, p < 0,05). Điều này cho thấy các chất ô nhiễm này thường đi kèm trong các dòng nước mặt bị ô nhiễm do hoạt động xả thải chưa qua xử lý. Phân tích PCA xác định hai nguồn ô nhiễm chính: nguồn tự nhiên từ trầm tích và nguồn nhân tạo từ nước thải công nghiệp, sinh hoạt và nông nghiệp.

Thảo luận kết quả

Chất lượng nước mặt lưu vực sông Sài Gòn đang bị suy giảm nghiêm trọng, đặc biệt là ở khu vực hạ lưu, do sự gia tăng các hoạt động đô thị hóa, công nghiệp và nông nghiệp. Việc vượt ngưỡng các chỉ tiêu TSS, DO và Coliform phản ánh tình trạng ô nhiễm hữu cơ và vật chất lơ lửng, ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của sông. So với các nghiên cứu trước đây tại các sông đô thị khác ở Việt Nam và quốc tế, kết quả tương đồng với xu hướng ô nhiễm gia tăng do phát triển kinh tế nhanh.

Hàm lượng kim loại nặng vượt ngưỡng cho thấy sự tích tụ các chất độc hại có khả năng gây tổn thương hệ sinh thái thủy sinh và sức khỏe cộng đồng. So sánh với các nghiên cứu tại các lưu vực sông lớn ở Trung Quốc và Ấn Độ, mức độ ô nhiễm kim loại nặng tại sông Sài Gòn tương đối cao, đặc biệt là Pb và Zn, phản ánh nguồn thải công nghiệp và sinh hoạt chưa được kiểm soát chặt chẽ.

Sự hiện diện phổ biến của EDCs với nồng độ vượt mức cảnh báo sinh thái tại một số điểm là dấu hiệu cảnh báo về nguy cơ rối loạn nội tiết ở sinh vật thủy sinh và con người. Kết quả này phù hợp với các báo cáo quốc tế về ô nhiễm EDCs trong môi trường nước đô thị và nông nghiệp. Mối tương quan giữa các chỉ tiêu chất lượng nước và các hóa chất độc hại cho thấy cần có biện pháp quản lý tổng hợp, không chỉ tập trung vào các chỉ tiêu truyền thống mà còn mở rộng kiểm soát các hợp chất nguy hại mới.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố nồng độ kim loại nặng và EDCs theo vị trí lấy mẫu, bảng so sánh giá trị WQI theo mùa và biểu đồ tương quan giữa các thông số để minh họa rõ ràng xu hướng và mối liên hệ ô nhiễm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường kiểm soát và xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt
    Áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến nhằm giảm tải lượng kim loại nặng và EDCs trước khi xả thải vào sông. Mục tiêu giảm ít nhất 50% hàm lượng các chất độc hại trong vòng 3 năm, do các cơ quan quản lý môi trường phối hợp với doanh nghiệp thực hiện.

  2. Xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước liên tục và mở rộng phạm vi quan trắc
    Thiết lập trạm quan trắc tự động tại các vị trí trọng điểm trên lưu vực để theo dõi biến động chất lượng nước và phát hiện sớm các nguồn ô nhiễm mới. Thời gian triển khai trong 2 năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường chủ trì.

  3. Phát triển chương trình tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng
    Tổ chức các chiến dịch giáo dục về tác hại của ô nhiễm nước và cách giảm thiểu phát thải hóa chất độc hại, hướng tới giảm 30% lượng rác thải và hóa chất sinh hoạt xả trực tiếp ra môi trường trong 5 năm tới. Các tổ chức xã hội và trường học phối hợp thực hiện.

  4. Khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xử lý nước mặt và cải tạo môi trường
    Hỗ trợ các dự án nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý kim loại nặng và EDCs trong nước mặt, đồng thời triển khai các biện pháp cải tạo sinh học và vật lý nhằm phục hồi chất lượng nước. Mục tiêu áp dụng thử nghiệm trong 3 năm, do các viện nghiên cứu và trường đại học thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý tài nguyên và môi trường
    Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách quản lý nguồn thải, cấp phép xả thải và giám sát chất lượng nước hiệu quả hơn, đảm bảo phát triển bền vững tài nguyên nước.

  2. Các doanh nghiệp công nghiệp và xử lý nước thải
    Áp dụng các khuyến nghị về công nghệ xử lý và quản lý chất thải nhằm giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng và EDCs, nâng cao trách nhiệm môi trường và tuân thủ quy định pháp luật.

  3. Nhà nghiên cứu và học viên ngành môi trường
    Tham khảo phương pháp nghiên cứu, dữ liệu thực nghiệm và phân tích để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm nước và quản lý môi trường nước mặt.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội
    Nâng cao nhận thức về tác động của ô nhiễm nước đối với sức khỏe và môi trường, từ đó tham gia tích cực vào các hoạt động bảo vệ nguồn nước và giảm thiểu phát thải hóa chất độc hại.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chỉ số WQI là gì và tại sao quan trọng trong đánh giá chất lượng nước?
    WQI là chỉ số tổng hợp các thông số chất lượng nước thành một giá trị duy nhất, giúp đánh giá nhanh và trực quan mức độ ô nhiễm. Ví dụ, WQI thấp cho thấy nước bị ô nhiễm nghiêm trọng, cần có biện pháp xử lý kịp thời.

  2. Kim loại nặng ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe con người?
    Kim loại nặng như Pb, Cr có thể gây tổn thương gan, thận, hệ thần kinh và ảnh hưởng đến sự phát triển của trẻ em. Ví dụ, nhiễm độc chì có thể dẫn đến suy giảm trí tuệ và các bệnh mãn tính.

  3. EDCs là gì và tại sao chúng gây lo ngại?
    EDCs là các hợp chất gây rối loạn nội tiết, có thể gây ảnh hưởng đến hệ sinh sản và phát triển của con người và động vật. Ví dụ, BPA trong nhựa có thể làm giảm chất lượng tinh trùng và gây rối loạn hormone.

  4. Tại sao chất lượng nước sông Sài Gòn lại suy giảm?
    Do sự gia tăng dân số, đô thị hóa, hoạt động công nghiệp và nông nghiệp thải ra nhiều chất ô nhiễm chưa qua xử lý, làm tăng tải lượng kim loại nặng và EDCs trong nước.

  5. Các biện pháp nào hiệu quả để cải thiện chất lượng nước?
    Bao gồm xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt, giám sát liên tục, tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và ứng dụng công nghệ xử lý tiên tiến. Ví dụ, xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học giúp giảm đáng kể kim loại nặng và EDCs.

Kết luận

  • Chất lượng nước mặt lưu vực sông Sài Gòn hiện ở mức xấu đến trung bình, với nhiều thông số vượt ngưỡng quy chuẩn quốc gia.
  • Hàm lượng kim loại nặng Zn, Pb, Cr và các hợp chất EDCs được phát hiện phổ biến, gây nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe.
  • Mối tương quan giữa các chỉ tiêu chất lượng nước và hóa chất độc hại cho thấy nguồn ô nhiễm chủ yếu từ hoạt động công nghiệp, sinh hoạt và nông nghiệp.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm phát thải, nâng cao giám sát và tăng cường nhận thức cộng đồng là cần thiết để bảo vệ nguồn nước.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng cho công tác quản lý tài nguyên nước và định hướng phát triển bền vững lưu vực sông Sài Gòn trong giai đoạn tiếp theo.

Hành động tiếp theo bao gồm triển khai các biện pháp quản lý đề xuất, mở rộng nghiên cứu theo dõi dài hạn và tăng cường hợp tác giữa các bên liên quan. Đề nghị các cơ quan chức năng và doanh nghiệp phối hợp thực hiện để bảo vệ nguồn nước và sức khỏe cộng đồng.