Tổng quan nghiên cứu

Nước ngầm là nguồn tài nguyên thiết yếu phục vụ sinh hoạt và sản xuất, đặc biệt tại các khu vực ngoại thành như huyện Củ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh. Theo báo cáo của ngành tài nguyên, huyện Củ Chi có diện tích tự nhiên khoảng 435 km² với dân số gần 400.000 người, trong đó 100% dân cư đã được cung cấp nước sạch qua hệ thống cấp nước tập trung. Tuy nhiên, thói quen sử dụng nước ngầm chưa qua xử lý vẫn phổ biến do thuận tiện và chi phí thấp, dẫn đến nguy cơ ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu này tập trung đánh giá rủi ro ô nhiễm nước ngầm tầng Pleistocen tại huyện Củ Chi, với mục tiêu thu thập và phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước như pH, Fe tổng, NH4+, NO3-, NO2- cùng các kim loại nặng (Fe, Mn, As, Al, Cu, Pb, Cd), đồng thời đánh giá mức độ ô nhiễm và rủi ro sức khỏe liên quan.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm 7 trạm cấp nước tập trung do Trung tâm Cấp nước và Vệ sinh Nông thôn TP.HCM quản lý và 94 hộ dân sử dụng nước ngầm trực tiếp tại huyện Củ Chi trong giai đoạn năm 2019-2020. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu khoa học làm cơ sở cho các chính sách quản lý tài nguyên nước, cải thiện chất lượng nước sinh hoạt và bảo vệ sức khỏe người dân tại khu vực đang phát triển công nghiệp nhanh chóng này.

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:

  • Mô hình DRASTIC: Được sử dụng để đánh giá mức độ nhạy cảm và nguy cơ ô nhiễm nước ngầm dựa trên các yếu tố địa chất, thủy văn và môi trường như độ sâu tầng chứa nước, loại đất, độ thấm, độ dốc địa hình, v.v. Mô hình này giúp phân loại khu vực theo mức độ rủi ro ô nhiễm từ rất thấp đến rất cao.

  • Chỉ số RQ (Risk Quotient): Mô hình bán định lượng đánh giá rủi ro ô nhiễm dựa trên tỷ lệ giữa nồng độ kim loại đo được (MEC) và nồng độ an toàn cho phép (PNEC). RQ > 1 biểu thị rủi ro cao, RQ từ 0,1 đến 1 là rủi ro trung bình, dưới 0,1 là rủi ro thấp.

  • Ma trận xác suất rủi ro: Phân tích rủi ro sức khỏe dựa trên xác suất tiếp xúc và mức độ nguy hiểm của các kim loại nặng trong nước ngầm, tập trung vào con đường tiêu hóa.

Các khái niệm chính bao gồm: ô nhiễm nước ngầm, kim loại nặng, rủi ro sức khỏe, chỉ số DRASTIC, chỉ số RQ, và xử lý nước bằng vật liệu hấp phụ.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập mẫu nước ngầm tại 7 trạm cấp nước tập trung và 94 giếng khoan hộ gia đình trên địa bàn huyện Củ Chi. Các mẫu được phân tích các chỉ tiêu pH, Fe tổng, NH4+, NO3-, NO2- và kim loại nặng (Fe, Mn, As, Al, Cu, Pb, Cd).

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng các thiết bị phân tích hóa học hiện đại để xác định nồng độ các chỉ tiêu. Phân tích thống kê mô tả, phân tích tương quan Pearson giữa các kim loại, áp dụng mô hình DRASTIC để đánh giá nhạy cảm ô nhiễm, tính toán chỉ số RQ và ma trận xác suất rủi ro sức khỏe.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: 94 mẫu nước ngầm được lấy theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có chủ đích tại các khu vực có hoạt động công nghiệp và dân cư đông đúc nhằm phản ánh chính xác hiện trạng ô nhiễm.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và phân tích mẫu trong năm 2019, hoàn thiện đánh giá và đề xuất giải pháp trong năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng nước ngầm tại các trạm cấp nước: Giá trị pH trung bình là 5,25 ± 0,9, thấp hơn giới hạn cho phép (6,5-8,5), cho thấy nước có tính axit nhẹ. Nồng độ Fe tổng trung bình 0,7448 mg/l, nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 09:2015/BTNMT. Tuy nhiên, NH4+ và NO3- tại trạm Phạm Văn Cội và Thái Mỹ vượt mức cho phép, do vị trí gần nghĩa trang và bãi rác, làm tăng nguy cơ ô nhiễm.

  2. Mối tương quan giữa các kim loại nặng: Phân tích tương quan Pearson cho thấy Fe, Mn, As và Al có mối liên hệ chặt chẽ (hệ số tương quan r từ 0,21 đến 0,39, p < 0,05), chứng tỏ nguồn gốc ô nhiễm chủ yếu do hoạt động nhân sinh. Kim loại Pb và Cd có mối tương quan yếu hơn nhưng vẫn có dấu hiệu ô nhiễm cục bộ.

  3. Đánh giá rủi ro ô nhiễm theo mô hình DRASTIC: Kết quả cho thấy 7 trạm cấp nước và 94 hộ dân có mức độ ô nhiễm nước ngầm từ rất thấp đến trung bình, với chỉ số DRASTIC dao động từ 120 đến 159, tương ứng với mức rủi ro thấp đến trung bình.

  4. Rủi ro sức khỏe do kim loại Mn: Tính toán rủi ro phi ung thư qua con đường tiêu hóa cho thấy rủi ro do Mn là thấp, tuy nhiên vẫn cần quan tâm do ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe người dân.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ô nhiễm nước ngầm tại huyện Củ Chi là do hoạt động công nghiệp phát triển nhanh, khu công nghiệp Tây Bắc Củ Chi và các khu vực chôn lấp rác thải không hợp vệ sinh. Mức pH thấp và sự hiện diện của NH4+, NO3- vượt chuẩn tại một số trạm phản ánh tác động của các nguồn thải hữu cơ và hóa chất. Mối tương quan giữa các kim loại nặng cho thấy ô nhiễm có nguồn gốc nhân sinh, phù hợp với các nghiên cứu trong nước và quốc tế về ô nhiễm nước ngầm do công nghiệp và sinh hoạt.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố nồng độ kim loại theo độ sâu, bảng thống kê tương quan và bản đồ phân vùng rủi ro DRASTIC để minh họa rõ ràng mức độ ô nhiễm và khu vực nguy cơ cao. So sánh với các nghiên cứu tại Bangladesh và các vùng công nghiệp khác cho thấy mức độ ô nhiễm tại Củ Chi tương đối thấp nhưng có xu hướng gia tăng, đòi hỏi sự quản lý chặt chẽ hơn.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường giám sát chất lượng nước ngầm: Thiết lập hệ thống quan trắc liên tục tại các trạm cấp nước và khu vực dân cư trọng điểm, nhằm phát hiện sớm các dấu hiệu ô nhiễm và xử lý kịp thời. Thời gian thực hiện: trong vòng 1 năm, chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường TP.HCM phối hợp với Trung tâm Cấp nước.

  2. Xây dựng và áp dụng công nghệ xử lý nước ngầm tại hộ gia đình: Áp dụng mô hình xử lý kim loại As, Pb, Cd bằng vật liệu hấp phụ ODM-2F, cát mangan và than hoạt tính quy mô hộ gia đình để đảm bảo an toàn sức khỏe. Thời gian thực hiện: 1-2 năm, chủ thể: các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ môi trường.

  3. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Phổ biến chính sách sử dụng nước sạch, hạn chế khai thác nước ngầm chưa xử lý, khuyến khích sử dụng nước máy và các biện pháp xử lý tại chỗ. Thời gian thực hiện: liên tục, chủ thể: UBND huyện Củ Chi và các tổ chức xã hội.

  4. Quản lý và kiểm soát nguồn thải công nghiệp và rác thải: Kiểm soát chặt chẽ các khu công nghiệp, bãi rác, nghĩa trang để hạn chế ô nhiễm nguồn nước ngầm, đồng thời phát triển hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn. Thời gian thực hiện: 3-5 năm, chủ thể: Ban quản lý các khu công nghiệp và Sở Xây dựng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý tài nguyên nước và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách giám sát, quản lý và bảo vệ nguồn nước ngầm tại các khu vực ngoại thành.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành môi trường, tài nguyên nước: Tham khảo phương pháp đánh giá rủi ro ô nhiễm nước ngầm, mô hình DRASTIC và ứng dụng xử lý kim loại nặng.

  3. Doanh nghiệp công nghệ xử lý nước: Áp dụng mô hình xử lý kim loại nặng quy mô hộ gia đình, phát triển sản phẩm phù hợp với điều kiện thực tế tại các vùng nông thôn.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về nguy cơ ô nhiễm nước ngầm, khuyến khích sử dụng nước sạch và các biện pháp bảo vệ sức khỏe.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao nước ngầm tại Củ Chi có pH thấp hơn chuẩn?
    Do tác động của các nguồn thải hữu cơ và hóa chất từ khu công nghiệp, nghĩa trang và bãi rác gần khu vực lấy mẫu, làm tăng tính axit trong nước ngầm.

  2. Kim loại nào gây rủi ro sức khỏe cao nhất trong nghiên cứu?
    Fe, Mn, As và Al có mối tương quan chặt chẽ và xuất hiện phổ biến, trong đó Mn có rủi ro phi ung thư qua tiêu hóa cần được quan tâm.

  3. Mô hình DRASTIC đánh giá rủi ro ô nhiễm như thế nào?
    Mô hình tổng hợp các yếu tố địa chất và môi trường để phân loại mức độ nhạy cảm của tầng chứa nước, giúp xác định khu vực có nguy cơ ô nhiễm cao hay thấp.

  4. Giải pháp xử lý nước ngầm tại hộ gia đình được đề xuất là gì?
    Sử dụng vật liệu hấp phụ ODM-2F kết hợp cát mangan và than hoạt tính để loại bỏ kim loại As, Pb, Cd, đảm bảo an toàn sức khỏe người dùng.

  5. Làm thế nào để người dân hạn chế sử dụng nước ngầm ô nhiễm?
    Tuyên truyền nâng cao nhận thức, khuyến khích sử dụng nước máy đã xử lý, đồng thời áp dụng các thiết bị xử lý nước tại chỗ khi cần thiết.

Kết luận

  • Nước ngầm tầng Pleistocen tại huyện Củ Chi có mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở mức thấp đến trung bình, với một số khu vực có chỉ tiêu NH4+ và NO3- vượt chuẩn do ảnh hưởng từ nghĩa trang và bãi rác.
  • Mối tương quan giữa các kim loại Fe, Mn, As và Al cho thấy nguồn gốc ô nhiễm chủ yếu do hoạt động nhân sinh.
  • Mô hình DRASTIC và chỉ số RQ đánh giá rủi ro ô nhiễm và sức khỏe đều ở mức thấp đến trung bình, tuy nhiên cần theo dõi và kiểm soát chặt chẽ.
  • Đề xuất các giải pháp giám sát, xử lý nước ngầm tại hộ gia đình, tuyên truyền cộng đồng và quản lý nguồn thải công nghiệp nhằm giảm thiểu ô nhiễm.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quản lý tài nguyên nước và bảo vệ sức khỏe cộng đồng tại huyện Củ Chi trong giai đoạn phát triển công nghiệp nhanh chóng.

Hành động tiếp theo là triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời mở rộng nghiên cứu đánh giá ô nhiễm nước ngầm tại các khu vực khác của TP.HCM để bảo đảm nguồn nước sạch bền vững cho người dân.