Tổng quan nghiên cứu

Sông Vàm Cỏ Tây (VCT) là một hệ thống sông quan trọng nằm trên địa bàn tỉnh Long An, tiếp nhận nước từ sông Tiền và vùng Đồng Tháp Mười. Với chiều dài khoảng 186 km chảy qua địa phận tỉnh, sông VCT đóng vai trò thiết yếu trong cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt và giao thông thủy. Tuy nhiên, do tiếp nhận đa dạng các nguồn thải từ khu dân cư, nuôi trồng thủy sản, chợ và các hoạt động công nghiệp, chất lượng nước sông VCT đang chịu áp lực ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng (KLN).

Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 4 đến tháng 9 năm 2023, với mục tiêu đánh giá hiện trạng chất lượng nước mặt sông VCT, xác định mức độ ô nhiễm KLN và đánh giá nguy cơ đối với sức khỏe con người. Phạm vi nghiên cứu bao gồm 15 điểm lấy mẫu dọc theo tuyến sông từ biên giới Campuchia đến bến phà Nhựt Ninh, Tân Trụ. Việc đánh giá được thực hiện dựa trên chỉ số chất lượng nước mặt (WQI) theo phương pháp của Bộ Tài nguyên và Môi trường, cùng với các chỉ số nguy cơ ô nhiễm KLN như chỉ số ô nhiễm kim loại nặng (HPI), lượng tiêu thụ hàng ngày mãn tính (CDI) và chỉ số nguy hiểm (HQ).

Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng về chất lượng nước và ô nhiễm KLN tại sông VCT mà còn góp phần đề xuất các biện pháp quản lý môi trường hiệu quả, nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững tài nguyên nước trong 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 sau:

  • Chỉ số chất lượng nước mặt (Water Quality Index - WQI): Là chỉ số tổng hợp đánh giá chất lượng nước dựa trên các thông số hóa lý như pH, DO, BOD5, COD, TSS, Amoni, Nitrat, Phosphat và Coliform. WQI giúp phân loại chất lượng nước thành các mức độ từ rất tốt đến ô nhiễm nặng, hỗ trợ đánh giá tổng quát và dễ hiểu cho các nhà quản lý.

  • Chỉ số ô nhiễm kim loại nặng (Heavy Metal Pollution Index - HPI): Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN tổng thể trong nước dựa trên trọng số và nồng độ từng kim loại như Fe, Mn, Cu, Zn. HPI phân loại nguy cơ ô nhiễm thành thấp, trung bình và cao.

  • Chỉ số nguy cơ sức khỏe (Hazard Quotient - HQ) và lượng tiêu thụ hàng ngày mãn tính (Chronic Daily Intake - CDI): Được sử dụng để đánh giá nguy cơ phơi nhiễm KLN đối với người lớn và trẻ em qua đường uống nước, dựa trên nồng độ KLN, lượng nước tiêu thụ và trọng lượng cơ thể.

  • Phân tích đa biến (PCA, FA) và phân tích phương sai (ANOVA): Giúp xác định nguồn ô nhiễm, các thông số quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng nước và mức độ ô nhiễm KLN, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như vị trí lấy mẫu, mùa vụ.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng 30 mẫu nước mặt được lấy tại 15 điểm trên sông VCT trong hai đợt (mùa mưa tháng 4 và mùa khô tháng 9 năm 2023). Các điểm lấy mẫu được bố trí gần khu dân cư, khu nuôi thủy sản, chợ và cụm công nghiệp nhằm phản ánh đa dạng nguồn ô nhiễm.

  • Phương pháp lấy mẫu và phân tích: Mẫu nước được lấy ở tầng 0-50 cm bằng ống Van Dorn, bảo quản lạnh và phân tích tại phòng thí nghiệm chuyên nghiệp. Các thông số hóa lý được đo theo tiêu chuẩn TCVN và SMEWW, bao gồm pH, DO, COD, BOD5, TSS, Amoni, Nitrat, Phosphat, Coliform. Hàm lượng KLN (Fe, Mn, Cu, Zn) được xác định bằng phương pháp trắc phổ hấp thụ nguyên tử và các quy trình chuẩn ISO.

  • Phân tích dữ liệu: Chỉ số WQI được tính theo hướng dẫn của Bộ Tài nguyên và Môi trường để đánh giá chất lượng nước mặt. HPI, CDI và HQ được tính toán để đánh giá mức độ ô nhiễm KLN và nguy cơ sức khỏe. Phân tích đa biến PCA và FA được thực hiện bằng phần mềm XLSTAT để xác định nguồn ô nhiễm và các thông số quan trọng. Phân tích ANOVA dùng phần mềm JMP để đánh giá ảnh hưởng của vị trí, nguồn thải và mùa vụ đến các thông số.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được tiến hành từ tháng 4 đến tháng 9 năm 2023, bao gồm giai đoạn lấy mẫu, phân tích mẫu và xử lý số liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI:

    • Đợt 1 (mùa mưa): Trong 15 điểm lấy mẫu, có 3 điểm đạt chất lượng rất tốt với WQI từ 90,25 đến 91,13; 11 điểm đạt chất lượng tốt với WQI từ 79,97 đến 89,69; 1 điểm có chất lượng trung bình với WQI 59,90.
    • Đợt 2 (mùa khô): Tất cả 15 điểm đều đạt chất lượng tốt với WQI từ 83,06 đến 89,39.
      Điều này cho thấy chất lượng nước mặt sông VCT nhìn chung ở mức tốt, tuy nhiên vẫn có điểm có chất lượng trung bình cần chú ý.

  2. Thông số hóa lý nổi bật:

    • Giá trị pH trung bình khoảng 6,91, nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 08:2023/BTNMT (6,5 - 8,5), chỉ có một điểm mẫu có pH thấp hơn 6,5.
    • Nồng độ oxy hòa tan (DO) trung bình khoảng 4,3 mg/L, thấp hơn giới hạn cho phép (>6,0 mg/L theo QCVN 08:2023/BTNMT), cho thấy khả năng oxy hóa của nước còn hạn chế, có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh.

  3. Mức độ ô nhiễm kim loại nặng:

    • Hàm lượng Fe là cao nhất trong nhóm KLN, với giá trị trung bình 0,50 mg/L, giá trị cao nhất 0,85 mg/L và thấp nhất 0,31 mg/L.
    • Chỉ số HPI của Fe chiếm tỷ lệ cao trong nhóm KLN, từ 71,46% đến 95,28%, cho thấy Fe là thành phần chính gây ô nhiễm KLN trong nước sông VCT.
    • Các kim loại khác như Mn, Cu, Zn có nồng độ thấp hơn và nằm trong giới hạn cho phép.

  4. Nguy cơ sức khỏe con người:

    • Chỉ số CDI cao nhất đối với người lớn là 0,024 mg/kg/ngày và đối với trẻ em là 0,057 mg/kg/ngày, đều thấp hơn ngưỡng giới hạn của USEPA.
    • Chỉ số nguy hiểm HQ cao nhất là 0,081, nhỏ hơn nhiều so với ngưỡng 1, cho thấy chưa có dấu hiệu rủi ro sức khỏe do ô nhiễm KLN trong nước mặt sông VCT.

Thảo luận kết quả

Chất lượng nước mặt sông VCT được đánh giá ở mức tốt đến rất tốt theo chỉ số WQI, tuy nhiên giá trị DO thấp hơn giới hạn cho phép phản ánh áp lực ô nhiễm hữu cơ và khả năng oxy hóa kém, có thể do nguồn thải từ khu dân cư, nuôi trồng thủy sản và chợ. Hàm lượng Fe cao và chiếm tỷ trọng lớn trong chỉ số HPI cho thấy nguồn gốc ô nhiễm KLN chủ yếu từ Fe, có thể do quá trình rửa trôi đất nhiễm phèn và các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp trong lưu vực.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả tương đồng với các báo cáo về ô nhiễm KLN tại các sông đô thị và vùng nông thôn, nơi có hoạt động xả thải chưa qua xử lý. Việc chỉ số CDI và HQ thấp hơn ngưỡng an toàn cho thấy hiện tại chưa có nguy cơ sức khỏe cấp thiết, nhưng cần theo dõi lâu dài do khả năng tích lũy sinh học của KLN.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố WQI theo điểm lấy mẫu, biểu đồ cột thể hiện hàm lượng Fe và các KLN khác, cùng bảng so sánh chỉ số CDI và HQ theo nhóm tuổi. Phân tích đa biến PCA và ANOVA giúp xác định các nguồn ô nhiễm chính và ảnh hưởng của mùa vụ, vị trí lấy mẫu đến chất lượng nước.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường giám sát chất lượng nước mặt:

    • Thực hiện quan trắc định kỳ các thông số hóa lý và KLN tại các điểm trọng yếu trên sông VCT, đặc biệt trong mùa khô khi ô nhiễm có xu hướng tăng.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường Long An, thời gian: hàng quý.

  2. Kiểm soát nguồn thải từ khu dân cư và nuôi trồng thủy sản:

    • Xây dựng và nâng cấp hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản, hạn chế xả thải trực tiếp ra sông.
    • Chủ thể thực hiện: UBND các huyện ven sông, các doanh nghiệp nuôi trồng thủy sản, thời gian: 1-2 năm.

  3. Áp dụng biện pháp cải tạo và phục hồi môi trường nước:

    • Sử dụng các công nghệ xử lý sinh học, lọc sinh học để giảm hàm lượng Fe và các KLN trong nước mặt.
    • Chủ thể thực hiện: Các đơn vị nghiên cứu, doanh nghiệp công nghệ môi trường, thời gian: 2-3 năm.

  4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng:

    • Tổ chức các chương trình giáo dục, truyền thông về tác hại của ô nhiễm KLN và cách bảo vệ nguồn nước cho người dân sống ven sông.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Y tế, Sở Giáo dục và Đào tạo, các tổ chức xã hội, thời gian: liên tục.

  5. Xây dựng chính sách quản lý và pháp lý chặt chẽ:

    • Ban hành các quy định nghiêm ngặt về kiểm soát xả thải KLN, xử lý vi phạm và khuyến khích áp dụng công nghệ sạch.
    • Chủ thể thực hiện: UBND tỉnh Long An, Bộ Tài nguyên và Môi trường, thời gian: 1 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý môi trường và chính sách:

    • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu khoa học và đề xuất giải pháp quản lý ô nhiễm KLN hiệu quả tại sông VCT.
    • Use case: Xây dựng kế hoạch giám sát và kiểm soát ô nhiễm nước mặt.

  2. Các nhà nghiên cứu và học thuật:

    • Lợi ích: Tham khảo phương pháp đánh giá chất lượng nước và nguy cơ ô nhiễm KLN, áp dụng cho các vùng nghiên cứu tương tự.
    • Use case: Phát triển nghiên cứu sâu hơn về ô nhiễm môi trường nước và sức khỏe cộng đồng.

  3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực thủy sản và công nghiệp:

    • Lợi ích: Hiểu rõ tác động môi trường và trách nhiệm xã hội trong hoạt động sản xuất, từ đó áp dụng các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm.
    • Use case: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và quản lý môi trường doanh nghiệp.

  4. Cộng đồng dân cư ven sông và tổ chức xã hội:

    • Lợi ích: Nâng cao nhận thức về ô nhiễm nước và tác động sức khỏe, tham gia bảo vệ môi trường.
    • Use case: Tham gia các chương trình bảo vệ nguồn nước và giám sát cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chỉ số WQI là gì và tại sao quan trọng?
    WQI là chỉ số tổng hợp đánh giá chất lượng nước dựa trên nhiều thông số hóa lý. Nó giúp đơn giản hóa việc đánh giá và truyền đạt chất lượng nước cho các nhà quản lý và cộng đồng, từ đó đưa ra các biện pháp phù hợp.

  2. Kim loại nặng nào được phát hiện nhiều nhất trong nước sông VCT?
    Fe (sắt) là kim loại nặng có hàm lượng cao nhất, chiếm tỷ lệ lớn trong chỉ số ô nhiễm KLN, do nguồn gốc tự nhiên và hoạt động con người như rửa trôi đất nhiễm phèn và xả thải công nghiệp.

  3. Nguy cơ sức khỏe do KLN trong nước sông VCT có đáng lo ngại không?
    Theo chỉ số CDI và HQ, mức độ phơi nhiễm KLN hiện tại chưa vượt ngưỡng an toàn, chưa gây nguy cơ sức khỏe cấp thiết. Tuy nhiên, cần theo dõi lâu dài do khả năng tích lũy sinh học của KLN.

  4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích nước được thực hiện như thế nào?
    Mẫu nước được lấy ở tầng 0-50 cm bằng ống Van Dorn tại 15 điểm, bảo quản lạnh và phân tích các thông số hóa lý và KLN theo tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam tại phòng thí nghiệm chuyên nghiệp.

  5. Các biện pháp quản lý ô nhiễm KLN được đề xuất là gì?
    Bao gồm tăng cường giám sát, kiểm soát nguồn thải, áp dụng công nghệ xử lý sinh học, tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và xây dựng chính sách pháp lý chặt chẽ nhằm giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Kết luận

  • Chất lượng nước mặt sông Vàm Cỏ Tây nhìn chung đạt mức tốt theo chỉ số WQI, tuy nhiên có điểm chất lượng trung bình và giá trị DO thấp hơn giới hạn cho phép.
  • Hàm lượng Fe là kim loại nặng chiếm tỷ trọng lớn nhất trong ô nhiễm KLN, với chỉ số HPI cao, phản ánh nguồn ô nhiễm chủ yếu từ Fe.
  • Nguy cơ sức khỏe do KLN qua đường uống nước hiện tại chưa vượt ngưỡng an toàn, nhưng cần giám sát liên tục để phòng ngừa tích lũy độc hại.
  • Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý môi trường toàn diện, bao gồm giám sát, kiểm soát nguồn thải, công nghệ xử lý và nâng cao nhận thức cộng đồng.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai các biện pháp quản lý, mở rộng nghiên cứu theo dõi dài hạn và áp dụng kết quả vào chính sách bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Call-to-action: Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng cần phối hợp chặt chẽ để thực hiện các giải pháp đề xuất, bảo vệ nguồn nước sông Vàm Cỏ Tây và sức khỏe người dân trong bối cảnh phát triển kinh tế và biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp.