Luận văn thạc sĩ kỹ thuật môi trường khảo sát sự có mặt của các sản phẩm phụ quá trình khử trùng trong nước cấp ở thành phố hồ chí minh đánh giá rủi ro sức khỏe của người dân và đề xuất giải pháp giảm thiểu rủi ro

Luận văn về sản phẩm phụ khử trùng trong nước cấp tại TP.HCM: Đánh giá rủi ro sức khỏe và đề xuất giải pháp giảm thiểu. Nghiên cứu chuyên sâu kỹ thuật môi trường.

• Tác giả: Vũ Nguyễn Minh Châu
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Duy Đạt
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Khảo Sát Sự Có Mặt Của Các Sản Phẩm Phụ Quá Trình Khử Trùng Trong Nước Cấp Ở Thành Phố Hồ Chí Minh, Đánh Giá Rủi Ro Sức Khỏe Của Người Dân Và Đề Xuất Giải Pháp Giảm Thiểu Rủi Ro
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. Sự cần thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5.1. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu
• 1.5.2. Phương pháp thống kê
• 1.5.3. Phương pháp đồ thị
• 1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu
• 1.6.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tổng quan về nguồn cấp nước sinh hoạt tại thành phố Hồ Chí Minh
• 2.2. Tổng quan các phương pháp khử trùng
• 2.3. Tổng quan về sản phẩm phụ khử trùng (DBPs)
• 2.3.1. Cơ chế hình thành DBPs
• 2.3.2. Phân loại DBPs
• 2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành DBPs
• 2.3.4. Ảnh hưởng sức khỏe do phơi nhiễm DBPs
• 2.4. Tổng quan phương pháp phân tích DBPs
• 2.4.1. Quy trình kiểm soát chất lượng QA/QC
• 2.4.2. Phương pháp phân tích US
• 2.5. Phương pháp kiểm soát và loại bỏ DBPs
• 2.5.1. Tối ưu hóa liều lượng chlorine
• 2.5.2. Thay thế chất khử trùng
• 2.5.3. Kiểm soát khả năng hình thành THMs, HAAs bằng cách loại bỏ chất hữu cơ tự nhiên (NOM)
• 2.6. Nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.6.1. Nghiên cứu trong nước
• 2.6.2. Nghiên cứu ngoài nước
• 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Chuẩn hóa quy trình phân tích đồng thời nhiều hợp chất DBPs
• 3.2. Lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu
• 3.2.1. Bảo quản và phân tích mẫu
• 3.3. Phân tích tương quan và xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính
• 3.3.1. Phân tích hệ số tương quan Spearman
• 3.3.2. Phương trình hồi quy
• 3.4. Khảo sát tình hình sử dụng nước và đánh giá hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm của các phương pháp xử lý nước trước ăn uống
• 3.5. Đánh giá ảnh hưởng sức khỏe con người
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Chuẩn hóa phương pháp phân tích mẫu
• 4.2. Rút ngắn thời gian phân tích mẫu
• 4.3. Quy trình chuẩn hóa QA/QC
• 4.4. Sự phân bố của các thông số hóa lý và DBPs theo mùa và theo không gian
• 4.4.1. Phân tích các thông số hóa lý
• 4.4.2. Tần suất phát hiện các nhóm chất DBPs
• 4.4.3. Sự phân bố nồng độ DBPs theo mùa và theo không gian
• 4.5. Sự tương quan và thiết lập phương trình hồi quy tuyến tính giữa DBPs và các thông số hóa lý
• 4.6. Đánh giá hiệu suất loại bỏ DBP và các chất ô nhiễm tại các phương pháp xử lý nước khác nhau
• 4.6.1. Đánh giá hiệu quả xử lý chất ô nhiễm bằng phương pháp đun sôi
• 4.6.2. Đánh giá hiệu quả xử lý chất ô nhiễm của các thiết bị xử lý nước kết hợp nhiều công nghệ
• 4.7. Đánh giá rủi ro ảnh hưởng sức khỏe con người do phơi nhiễm DBPs
• 4.7.1. Liều phơi nhiễm theo ngày (CDI)
• 4.7.2. Rủi ro ung thư
• 4.8. Đề xuất phương pháp giảm thiểu rủi ro
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu DBPs và Rủi Ro Trong Nước Cấp TP

Chất lượng nước cấp ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Đảm bảo nguồn nước an toàn là yếu tố then chốt cho sự phát triển bền vững. Nguồn nước thô, đặc biệt là sông và hồ, thường chứa nhiều chất hữu cơ tự nhiên (NOM). Sự xuất hiện của NOM trong nước uống tạo ra những rủi ro sức khỏe đáng kể. Quá trình xử lý nước, đặc biệt là khử trùng bằng clo, có thể tạo ra các sản phẩm phụ khử trùng (DBPs). Các nghiên cứu chỉ ra rằng DBPs có thể gây ra các bệnh ung thư, đột biến gen, và ảnh hưởng xấu đến phụ nữ mang thai. Do đó, việc đánh giá rủi ro và tìm kiếm giải pháp giảm thiểu DBPs là vô cùng cần thiết.

1.1. Tầm quan trọng của việc kiểm soát chất lượng nước cấp

Nguồn nước sạch là yếu tố then chốt cho sức khỏe cộng đồng. Việc kiểm soát chất lượng nước, đặc biệt là sự hiện diện của DBPs, đóng vai trò quan trọng trong việc phòng ngừa các bệnh tật liên quan đến nguồn nước. Các cơ quan chức năng cần tăng cường giám sát chất lượng nước và áp dụng các công nghệ xử lý nước tiên tiến để đảm bảo nguồn nước an toàn cho người dân. "Chất lượng nước uống ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, việc đảm bảo nguồn nước an toàn rất quan trọng đối với sự phát triển bền vững của quốc gia", trích từ tài liệu nghiên cứu.

1.2. Sản phẩm phụ khử trùng DBPs và ảnh hưởng sức khỏe

DBPs hình thành trong quá trình khử trùng nước là một vấn đề đáng lo ngại. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số DBPs như Trihalomethanes (THMs) và Haloacetic acids (HAAs) có thể gây ra các bệnh ung thư nếu tiếp xúc lâu dài. Việc hiểu rõ cơ chế hình thành DBPs và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành DBPs là rất quan trọng để có thể đưa ra các biện pháp kiểm soát và giảm thiểu DBPs hiệu quả. Nghiên cứu cho thấy DBPs có thể gây ung thư bàng quang, đại tràng, trực tràng, gây đột biến, gây độc tế bào, gây độc gen hoặc gây quái thai, tác động xấu đến phụ nữ mang thai như sinh non, sẩy thai, trẻ sinh ra bị chậm phát triển.

II. Thách Thức DBPs trong Nước Cấp TP

TP.HCM đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc đảm bảo chất lượng nước cấp. Quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa nhanh chóng, cùng với sự tăng trưởng dân số, đã gây áp lực lớn lên nguồn nước cấp. TP.HCM nằm ở hạ lưu sông Đồng Nai và sông Sài Gòn, nơi phải tiếp nhận lượng ô nhiễm ngày càng tăng, bao gồm cả các chất hữu cơ - tiền chất của DBPs. Nghiên cứu về sự hiện diện của DBPs trong nước cấp tại TP.HCM còn hạn chế, đòi hỏi cần có các nghiên cứu sâu hơn để đánh giá rủi ro một cách toàn diện.

2.1. Ô nhiễm nguồn nước và sự hình thành DBPs

Sự gia tăng ô nhiễm nguồn nước tại TP.HCM là một yếu tố quan trọng dẫn đến sự hình thành DBPs. Các chất hữu cơ từ nước thải sinh hoạt và công nghiệp khi tiếp xúc với clo trong quá trình khử trùng sẽ tạo ra DBPs. Việc kiểm soát ô nhiễm nguồn nước là một giải pháp quan trọng để giảm thiểu DBPs trong nước cấp. "HCM nằm ở khu vực hạ lưu của sông Đồng Nai và sông Sài Gòn - nơi nhận được sự ô nhiễm ngày càng tăng của nước sông, và tăng hàm lượng chất hữu cơ - tiền chất của DBPs", trích từ tài liệu nghiên cứu.

2.2. Hạn chế trong nghiên cứu về DBPs tại TP.HCM

Thông tin về DBPs trong nước cấp tại TP.HCM còn hạn chế so với các thành phố lớn khác trên thế giới. Điều này gây khó khăn cho việc đánh giá rủi ro sức khỏe và xây dựng các biện pháp kiểm soát hiệu quả. Cần có các nghiên cứu chuyên sâu để xác định nồng độ, loại hình DBPs phổ biến, và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành DBPs tại TP.HCM.

III. Cách Giảm DBPs Quy Trình Xử Lý Nước và Công Nghệ Tiên Tiến

Để giảm thiểu DBPs trong nước cấp, cần áp dụng các quy trình xử lý nước hiệu quả và công nghệ xử lý nước tiên tiến. Điều này bao gồm việc tối ưu hóa quá trình khử trùng, loại bỏ chất hữu cơ tự nhiên (NOM) trước khi khử trùng, và sử dụng các phương pháp khử trùng thay thế như ozon hóa hoặc khử trùng bằng tia cực tím (UV). Việc lựa chọn vật liệu đường ống nước cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa sự hình thành DBPs.

3.1. Tối ưu hóa quy trình khử trùng để giảm thiểu DBPs

Việc sử dụng clo trong quá trình khử trùng có thể tạo ra DBPs. Tối ưu hóa liều lượng clo và thời gian tiếp xúc là một cách để giảm thiểu DBPs. Các phương pháp khác bao gồm việc sử dụng các chất khử trùng thay thế như ozon hoặc chloramine. Tuy nhiên, cần xem xét các yếu tố như chi phí, hiệu quả, và tác động đến sức khỏe khi lựa chọn phương pháp khử trùng. "Tối ưu hóa liều lượng chlorine, Thay thế chất khử trùng, Kiểm soát khả năng hình thành THMs, HAAs bằng cách loại bỏ chất hữu cơ tự nhiên (NOM)" là các phương pháp kiểm soát và loại bỏ DBPs hiệu quả.

3.2. Loại bỏ chất hữu cơ tự nhiên NOM trước khi khử trùng

NOM là tiền chất của DBPs. Loại bỏ NOM trước khi khử trùng là một biện pháp hiệu quả để giảm thiểu DBPs. Các phương pháp loại bỏ NOM bao gồm keo tụ, lắng, lọc, và sử dụng than hoạt tính. Việc lựa chọn phương pháp loại bỏ NOM phụ thuộc vào đặc điểm của nguồn nước và chi phí xử lý. Kiểm soát khả năng hình thành THMs, HAAs bằng cách loại bỏ chất hữu cơ tự nhiên (NOM).

IV. Giải Pháp Thực Tiễn Đun Sôi Nước và Xử Lý Nước Tại Hộ Gia Đình

Nghiên cứu chỉ ra rằng đun sôi nước là một phương pháp đơn giản và hiệu quả để loại bỏ một số loại DBPs như THMs. Ngoài ra, việc sử dụng các thiết bị xử lý nước tại hộ gia đình cũng có thể giúp cải thiện chất lượng nước cấp. Tuy nhiên, hiệu quả của các thiết bị xử lý nước này phụ thuộc vào công nghệ, tình trạng sử dụng, và loại DBPs cần loại bỏ. Cần có những đánh giá khách quan về hiệu quả của các phương pháp xử lý nước này.

4.1. Hiệu quả của việc đun sôi nước trong việc loại bỏ DBPs

Đun sôi nước là một phương pháp đơn giản và hiệu quả để loại bỏ một số loại DBPs như THMs. Nghiên cứu cho thấy rằng đun sôi nước trong khoảng 5 phút có thể loại bỏ hoàn toàn THMs. Tuy nhiên, đun sôi nước không loại bỏ được tất cả các loại DBPs. Do đó, cần kết hợp đun sôi nước với các phương pháp xử lý khác để đảm bảo chất lượng nước uống. "Đun sôi có thể loại bỏ 100% THMs, HANs sau 5 phút", trích từ tài liệu nghiên cứu.

4.2. Đánh giá hiệu quả của các thiết bị xử lý nước tại hộ gia đình

Các thiết bị xử lý nước tại hộ gia đình có thể giúp cải thiện chất lượng nước cấp bằng cách loại bỏ các chất ô nhiễm, bao gồm cả DBPs. Tuy nhiên, hiệu quả của các thiết bị này phụ thuộc vào công nghệ, tình trạng sử dụng, và loại DBPs cần loại bỏ. Cần lựa chọn các thiết bị có chứng nhận chất lượng và bảo trì định kỳ để đảm bảo hiệu quả xử lý. Các thiết bị xử lý nước kết hợp nhiều công nghệ có khả năng loại bỏ tốt nitrate và các chất ô nhiễm, tuy nhiên còn tùy thuộc tình trạng sử dụng hiện tại.

V. Rủi Ro Sức Khỏe Đánh Giá và Phương Pháp Giảm Thiểu DBPs

Nghiên cứu đã đánh giá rủi ro sức khỏe do phơi nhiễm DBPs thông qua các hoạt động hàng ngày như ăn uống, tắm rửa, và hô hấp. Kết quả cho thấy rằng nhóm tuổi nhỏ nhất (1-11 tuổi) có rủi ro ung thư lớn nhất. Rủi ro ung thư cao nhất đối với trường hợp sử dụng nước cấp trực tiếp. Cần có các biện pháp để giảm thiểu rủi ro này, đặc biệt là đối với trẻ em và phụ nữ mang thai.

5.1. Đánh giá rủi ro ung thư do phơi nhiễm DBPs

Nghiên cứu đã tính toán rủi ro ung thư do phơi nhiễm DBPs theo giới tính, độ tuổi, và trường hợp sử dụng nước. Kết quả cho thấy rằng rủi ro ung thư có thể vượt quá mức cho phép đối với một số nhóm đối tượng. Việc đánh giá rủi ro này là cơ sở để xây dựng các biện pháp giảm thiểu DBPs và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu cho thấy Nhóm tuổi nhỏ nhất (1- 11 tuổi) có rủi ro ung thư lớn nhất và nhóm tuổi 70 với rủi ro thấp nhất. Rủi ro ung thư theo trường hợp sử dụng nước giảm dần theo thứ tự: sử dụng nước trực tiếp > sử dụng các thiết bị xử lý nước cho ăn uống và sử dụng nước trực tiếp cho tắm rửa > sử dụng nước đun sôi để nguội cho ăn uống và nước trực tiếp cho tắm rửa.

5.2. Đề xuất phương pháp giảm thiểu rủi ro do DBPs

Để giảm thiểu rủi ro do DBPs, cần kết hợp nhiều biện pháp như kiểm soát ô nhiễm nguồn nước, tối ưu hóa quy trình xử lý nước, khuyến khích sử dụng các thiết bị xử lý nước tại hộ gia đình, và tăng cường thông tin cho người dân về rủi ro sức khỏe do DBPs. Đặc biệt, cần tập trung vào việc bảo vệ các đối tượng dễ bị tổn thương như trẻ em và phụ nữ mang thai. Cần đề xuất các biện pháp giảm thiểu rủi ro dựa trên kết quả nghiên cứu về các biện pháp xử lý nước an toàn.

VI. Tương Lai Nghiên Cứu DBPs và Phát Triển Bền Vững Nước Cấp

Nghiên cứu về DBPs cần được tiếp tục để hiểu rõ hơn về cơ chế hình thành, ảnh hưởng sức khỏe, và các biện pháp giảm thiểu DBPs. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở để cải tiến chất lượng nước cấp, bảo vệ sức khỏe cộng đồng, và đảm bảo sự phát triển bền vững của TP.HCM. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học, các cơ quan quản lý, và cộng đồng để giải quyết vấn đề DBPs trong nước cấp.

6.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo về DBPs trong nước cấp

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các công nghệ xử lý nước tiên tiến để loại bỏ DBPs hiệu quả hơn, nghiên cứu về ảnh hưởng sức khỏe lâu dài do phơi nhiễm DBPs, và đánh giá hiệu quả của các chính sách và chương trình quản lý chất lượng nước. Điều này sẽ cung cấp những thông tin hữu ích làm nền tảng cho những nghiên cứu tiếp theo trong việc cải tiến chất lượng mạng lưới cấp nước, góp phần bảo vệ sức khoẻ con người.

6.2. Vai trò của cộng đồng trong việc đảm bảo chất lượng nước

Cộng đồng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng nước. Người dân cần được cung cấp thông tin về rủi ro sức khỏe do DBPs và các biện pháp phòng ngừa. Việc sử dụng các thiết bị xử lý nước tại hộ gia đình và tiết kiệm nước cũng góp phần vào việc bảo vệ nguồn nước cấp. Cần tăng cường sự tham gia của cộng đồng trong việc giám sát chất lượng nước và báo cáo các vấn đề liên quan đến nước cấp cho các cơ quan chức năng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) với dân số khoảng 10 triệu người và tốc độ đô thị hóa nhanh chóng đang đối mặt với thách thức lớn về chất lượng nguồn nước sinh hoạt. Nguồn nước cấp chủ yếu lấy từ sông Đồng Nai và sông Sài Gòn, hai con sông chịu ảnh hưởng nặng nề bởi ô nhiễm hữu cơ và các hoạt động công nghiệp. Quá trình khử trùng nước bằng clo, mặc dù hiệu quả trong việc loại bỏ vi sinh vật gây bệnh, lại tạo ra các sản phẩm phụ khử trùng (Disinfection By-Products - DBPs) như Trihalomethanes (THMs), Haloacetic Acids (HAAs), Chloral Hydrate (CH), Chloropicrin (CP), và Haloketones (HKs). Các hợp chất này được xác định có khả năng gây độc tế bào, đột biến gen và tăng nguy cơ ung thư, đặc biệt là ung thư bàng quang và các vấn đề sức khỏe sinh sản.

Nghiên cứu tập trung khảo sát sự có mặt và phân bố của 19 hợp chất DBPs trong nước cấp tại hai nhà máy nước lớn của TP.HCM là Thủ Đức và Tân Hiệp, trong cả mùa khô và mùa mưa. Mục tiêu chính là chuẩn hóa quy trình phân tích đồng thời các nhóm DBPs theo tiêu chuẩn của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), đánh giá mức độ phơi nhiễm và rủi ro sức khỏe của người dân theo các nhóm tuổi, giới tính và phương thức sử dụng nước. Nghiên cứu cũng khảo sát hiệu quả loại bỏ DBPs qua các phương pháp xử lý nước tại hộ gia đình như đun sôi và sử dụng thiết bị lọc nước.

Kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng làm cơ sở cho việc cải tiến chất lượng mạng lưới cấp nước, đồng thời đề xuất các giải pháp giảm thiểu rủi ro sức khỏe do DBPs gây ra, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng tại thành phố đông dân nhất Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sự hình thành và ảnh hưởng của sản phẩm phụ khử trùng (DBPs) trong nước cấp. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Cơ chế hình thành DBPs: DBPs được tạo thành khi clo hoặc các hợp chất chứa clo phản ứng với các hợp chất hữu cơ tự nhiên (Natural Organic Matter - NOM) trong nước, đặc biệt là các axit humic và fulvic. Quá trình này bao gồm các phản ứng oxy hóa, bổ sung và thay thế, dẫn đến sự hình thành các nhóm DBPs như THMs, HAAs, HANs, CH, CP và HKs.

2. Mô hình đánh giá rủi ro sức khỏe do phơi nhiễm DBPs: Phân tích rủi ro dựa trên liều phơi nhiễm trung bình hàng ngày (Chronic Daily Intake - CDI) qua ba con đường chính: ăn uống, hấp phụ qua da và hít thở. Mô hình tính toán rủi ro ung thư dựa trên các chỉ số phơi nhiễm, phân theo nhóm tuổi, giới tính và phương thức sử dụng nước.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: Trihalomethanes (THMs), Haloacetic Acids (HAAs), Haloacetonitriles (HANs), Chloral Hydrate (CH), Chloropicrin (CP), Haloketones (HKs), Natural Organic Matter (NOM), liều phơi nhiễm trung bình (CDI), và chỉ số rủi ro ung thư (Cancer Risk - CR).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện theo các bước chính:

• Chuẩn hóa quy trình phân tích DBPs: Áp dụng tiêu chuẩn US EPA 551.1 (US.1) để phân tích đồng thời 4 hợp chất THMs, 4 hợp chất HANs, CH, CP, 1,1-DCP và 1,2-DCP; tiêu chuẩn US EPA 552.2 (US.2) để phân tích 6 hợp chất HAAs. Quy trình kiểm soát chất lượng (QA/QC) bao gồm xác định giới hạn phát hiện (MDL), hệ số thu hồi (Recovery), mẫu trắng và mẫu chuẩn.

• Thu thập mẫu nước: Tổng cộng khoảng 100 mẫu nước được thu thập ngẫu nhiên từ các hộ gia đình trong khu vực cấp nước của nhà máy Thủ Đức và Tân Hiệp, trong cả mùa khô và mùa mưa năm 2023-2024. Các thông số hóa lý như pH, nhiệt độ, UVA254, TOC, Clo dư và các anion (Cl-, Br-, NO3-, SO42-) cũng được đo.

• Phân tích dữ liệu: Sử dụng phần mềm SPSS để phân tích hệ số tương quan Spearman giữa các nhóm DBPs và các thông số hóa lý. Xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính dự đoán sự hình thành DBPs dựa trên các chỉ số chất lượng nước.

• Khảo sát sử dụng nước và hiệu quả xử lý tại hộ gia đình: Thu thập thông tin qua khảo sát trực tiếp và online về các phương pháp xử lý nước như đun sôi, sử dụng thiết bị lọc nước. Phân tích mẫu nước trước và sau xử lý để đánh giá hiệu quả loại bỏ DBPs.

• Đánh giá rủi ro sức khỏe: Tính toán liều phơi nhiễm trung bình (CDI) và chỉ số rủi ro ung thư (CR) theo từng nhóm tuổi, giới tính và phương thức sử dụng nước dựa trên nồng độ DBPs đo được.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân bố DBPs trong nước cấp: 100% mẫu nước thu thập được chứa đầy đủ 4 hợp chất nhóm THMs với tổng nồng độ trung bình dao động từ 14,4 µg/L đến 171 µg/L tùy theo mùa. Nhóm HAAs cũng xuất hiện phổ biến, với 100% mẫu chứa DCAA và 97,6% mẫu chứa TCAA, nồng độ trung bình nhóm HAAs dao động từ 13,1 µg/L đến 41,1 µg/L. Các hợp chất CH chiếm 100% mẫu, CP chiếm 22,6%, 1,1-DCP chiếm 9,25% và 1,2-DCP chiếm 6,51%.

2. Tương quan giữa DBPs và thông số hóa lý: Phân tích hệ số tương quan Spearman cho thấy mối tương quan mạnh (p < 0,05) giữa các nhóm THMs, HAAs, CH với các chỉ số Clo dư, UVA254 và nhiệt độ. Điều này cho thấy các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành DBPs trong nước cấp.

3. Hiệu quả xử lý DBPs tại hộ gia đình: Đun sôi nước trong 5 phút có thể loại bỏ 100% các hợp chất THMs và HANs. Các thiết bị xử lý nước kết hợp nhiều công nghệ cũng cho hiệu quả loại bỏ nitrate và các chất ô nhiễm khác, tuy nhiên hiệu quả phụ thuộc vào tình trạng sử dụng và bảo trì thiết bị.

4. Đánh giá rủi ro ung thư: Chỉ số rủi ro ung thư (CR) đối với nhóm THMs dao động trong khoảng 5,76×10⁻⁵ đến 3,47×10⁻³ đối với nam và 3,51×10⁻⁵ đến 3,40×10⁻³ đối với nữ. Với nhóm HAAs, CR dao động từ 0 đến 1,98×10⁻³ đối với nam và 0 đến 1,31×10⁻⁴ đối với nữ. Nhóm tuổi nhỏ nhất (1-11 tuổi) có rủi ro ung thư cao nhất, trong khi nhóm tuổi 70 có rủi ro thấp nhất. Rủi ro ung thư giảm dần theo thứ tự sử dụng nước trực tiếp > sử dụng thiết bị xử lý nước cho ăn uống và nước trực tiếp cho tắm rửa > sử dụng nước đun sôi để nguội cho ăn uống và nước trực tiếp cho tắm rửa. Gần 50% mẫu nước sử dụng trực tiếp vượt mức rủi ro cho phép (>10⁻⁴).

Thảo luận kết quả

Sự phân bố rộng rãi của các hợp chất DBPs trong nước cấp tại TP.HCM phản ánh ảnh hưởng của nguồn nước đầu vào và quy trình khử trùng bằng clo. Mối tương quan mạnh giữa nồng độ DBPs với Clo dư, UVA254 và nhiệt độ phù hợp với các nghiên cứu quốc tế, cho thấy các yếu tố này là chỉ số quan trọng để dự đoán sự hình thành DBPs. Việc đun sôi nước được xác nhận là phương pháp đơn giản và hiệu quả để loại bỏ các hợp chất độc hại, phù hợp với khuyến cáo sử dụng nước sinh hoạt an toàn.

So sánh với các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam và khu vực Đông Nam Á, nồng độ DBPs tại TP.HCM có xu hướng cao hơn, đặc biệt trong mùa khô do nồng độ hữu cơ hòa tan và Clo dư tăng. Rủi ro ung thư được đánh giá chi tiết theo nhóm tuổi và giới tính, cung cấp thông tin quan trọng cho các chính sách bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố nồng độ DBPs theo mùa và không gian, bảng tương quan giữa DBPs và các thông số hóa lý, cũng như biểu đồ so sánh hiệu quả loại bỏ DBPs qua các phương pháp xử lý nước tại hộ gia đình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa liều lượng clo trong khử trùng: Điều chỉnh liều lượng clo phù hợp theo mùa và chất lượng nước đầu vào nhằm giảm thiểu sự hình thành DBPs mà vẫn đảm bảo hiệu quả khử trùng. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể thực hiện: Các nhà máy cấp nước và cơ quan quản lý môi trường.

2. Khuyến khích sử dụng phương pháp đun sôi nước trước khi sử dụng: Tuyên truyền rộng rãi về lợi ích của việc đun sôi nước để loại bỏ DBPs, đặc biệt trong các khu vực có nồng độ DBPs cao. Thời gian thực hiện: liên tục. Chủ thể thực hiện: Sở Y tế, các tổ chức cộng đồng.

3. Phát triển và áp dụng các thiết bị xử lý nước tại hộ gia đình hiệu quả: Khuyến khích sử dụng các thiết bị lọc nước kết hợp nhiều công nghệ có khả năng loại bỏ DBPs và các chất ô nhiễm khác, đồng thời hướng dẫn bảo trì định kỳ để duy trì hiệu quả. Thời gian thực hiện: 12-24 tháng. Chủ thể thực hiện: Doanh nghiệp sản xuất thiết bị lọc nước, chính quyền địa phương.

4. Xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước cấp liên tục: Thiết lập mạng lưới giám sát nồng độ DBPs và các chỉ số hóa lý quan trọng tại các điểm lấy mẫu trong mạng lưới cấp nước để phát hiện sớm và xử lý kịp thời. Thời gian thực hiện: 12 tháng. Chủ thể thực hiện: Tổng công ty cấp nước SAWACO, Sở Tài nguyên và Môi trường.

5. Nghiên cứu và áp dụng các công nghệ xử lý tiền chất DBPs: Áp dụng các phương pháp keo tụ, hấp phụ than hoạt tính, trao đổi ion và màng lọc tiên tiến tại nhà máy để giảm lượng NOM và các tiền chất DBPs. Thời gian thực hiện: 24-36 tháng. Chủ thể thực hiện: Các nhà máy cấp nước, viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và cơ quan chức năng về môi trường và y tế công cộng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách quản lý chất lượng nước, giám sát và kiểm soát DBPs nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

2. Các nhà máy cấp nước và kỹ sư môi trường: Áp dụng các phương pháp phân tích và mô hình dự đoán DBPs để tối ưu hóa quy trình xử lý nước, giảm thiểu sự hình thành DBPs và nâng cao chất lượng nước cấp.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật môi trường, hóa học: Tham khảo quy trình chuẩn hóa phân tích DBPs, phương pháp đánh giá rủi ro sức khỏe và các giải pháp xử lý nước tiên tiến để phát triển nghiên cứu chuyên sâu.

4. Doanh nghiệp sản xuất và kinh doanh thiết bị xử lý nước: Dựa trên đánh giá hiệu quả các thiết bị lọc nước tại hộ gia đình để cải tiến sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thị trường và nâng cao hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm.

Câu hỏi thường gặp

1. DBPs là gì và tại sao chúng lại nguy hiểm?
   DBPs (Disinfection By-Products) là các hợp chất được hình thành khi clo hoặc các chất khử trùng khác phản ứng với các hợp chất hữu cơ tự nhiên trong nước. Chúng có thể gây độc tế bào, đột biến gen và tăng nguy cơ ung thư, đặc biệt là ung thư bàng quang và các vấn đề sức khỏe sinh sản.

2. Nồng độ DBPs trong nước cấp tại TP.HCM có vượt ngưỡng an toàn không?
   Khoảng 50% mẫu nước sử dụng trực tiếp tại TP.HCM có nồng độ DBPs vượt mức rủi ro ung thư cho phép (>10⁻⁴), đặc biệt trong mùa khô và khu vực có nồng độ Clo dư cao. Điều này cảnh báo cần có biện pháp kiểm soát chặt chẽ hơn.

3. Phương pháp xử lý nước nào hiệu quả nhất để loại bỏ DBPs tại hộ gia đình?
   Đun sôi nước trong 5 phút có thể loại bỏ 100% các hợp chất THMs và HANs. Các thiết bị lọc nước kết hợp nhiều công nghệ cũng có hiệu quả tốt, nhưng cần bảo trì đúng cách để duy trì hiệu quả.

4. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến sự hình thành DBPs trong nước cấp?
   Các yếu tố chính gồm nồng độ Clo dư, hàm lượng hữu cơ hòa tan (TOC), UVA254, nhiệt độ và pH nước. Tăng các yếu tố này thường làm tăng nồng độ DBPs.

5. Làm thế nào để giảm thiểu rủi ro sức khỏe do DBPs gây ra?
   Có thể giảm thiểu bằng cách tối ưu hóa liều lượng clo trong khử trùng, sử dụng nước đun sôi, áp dụng các thiết bị lọc nước hiệu quả, và xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước liên tục để phát hiện và xử lý kịp thời.

Kết luận

• Nghiên cứu đã chuẩn hóa thành công quy trình phân tích đồng thời 19 hợp chất DBPs theo tiêu chuẩn EPA, đảm bảo độ chính xác và tin cậy của số liệu.
• Phân tích cho thấy 100% mẫu nước cấp tại TP.HCM chứa các hợp chất DBPs phổ biến với nồng độ biến động theo mùa và khu vực.
• Mối tương quan mạnh giữa DBPs với Clo dư, UVA254 và nhiệt độ cho phép xây dựng mô hình dự đoán sự hình thành DBPs hiệu quả.
• Đun sôi nước và sử dụng thiết bị lọc nước tại hộ gia đình là các phương pháp hiệu quả để giảm thiểu nồng độ DBPs và rủi ro sức khỏe.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp quản lý và cải tiến chất lượng nước cấp, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng tại TP.HCM.

Next steps: Triển khai các giải pháp tối ưu hóa liều lượng clo, nâng cao nhận thức cộng đồng về xử lý nước tại nhà, và xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước liên tục.

Các nhà quản lý, nhà máy cấp nước và cộng đồng người dân cần phối hợp chặt chẽ để giảm thiểu rủi ro do DBPs, đảm bảo nguồn nước an toàn và bền vững cho tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1. Sự cần thiết của đề tài Chất lượng nước uống ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, việc đảm bảo nguồn nước an toàn rất quan trọng đối với sự phát triển bền vững của quốc gia. Nguồn nước thô (sông, hồ) được sử dụng để cung cấp nước sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ tự nhiên (NOM). Sự xuất hiện của chúng trong nguồn nước uống có thể gây ra vấn đề rủi ro liên quan sức khỏe.

Trong quy trình xử lý nước, đặc biệt tại giai đoạn khử trùng, khi NOM kết hợp Clo tạo ra sản phẩm phụ khử trùng (DBPs) - đã được nghiên cứu là những chất nếu tiếp xúc lâu dài, có khả năng gây ung thư bàng quang, đại tràng, trực tràng, gây đột biến, gây độc tế bào, gây độc gen hoặc gây quái thai, tác động xấu đến phụ nữ mang thai như sinh non, sẩy thai, trẻ sinh ra bị chậm phát triển [1, 2]. Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa nhanh cùng với sự tăng trưởng dân số mạnh. Đã có hàng ngàn nhà máy phát triển khắp thành phố Hồ Chí Minh và toàn bộ Việt Nam. Dân số cao và các hoạt động công nghiệp hóa dày đặc ở HCM là gánh nặng cho nguồn cung cấp nước.HCM nằm ở khu vực hạ lưu của sông Đồng Nai và sông Sài Gòn - nơi nhận được sự ô nhiễm ngày càng tăng của nước sông, và tăng hàm lượng chất hữu cơ - tiền chất của DBPs.

Tuy nhiên, thông tin hạn chế về các hợp chất này trong nước đã được báo cáo ở Việt Nam, bao gồm cả ở một khu vực đô thị lớn như TP. Vì thế, nghiên cứu sâu hơn về sự hiện diện của tất cả các chất DBPs phổ biến nên được thực hiện để đánh giá một cách toàn diện các rủi ro gây ra bởi các nhóm chất này đối với người dân. Nghiên cứu này thực hiện chuẩn hóa phương pháp phân tích đồng thời nhiều họ chất DBPs theo tiêu chuẩn US.1 cho các nhóm chất THMs, HANs, CH, CP, 1,1- Dichloropropane (1,1 - DCP), 1,2 - Dichloropropane (1,2 – DCP) và US.2 cho HAAs được ban hành bởi Cơ quan Môi trường Hoa Kì (EPA) với mục tiêu phân tích đồng thời nhiều họ chất DBPs, kiểm soát chất lượng xử lý và phân tích mẫu, có thể cải tiến phương pháp EPA và đem lại kết quả trung thực, chính xác nhất. 1 Thêm nữa, việc sử dụng các phương pháp xử lý nước ăn uống tại nhà dân đã được áp dụng từ lâu, một số phương pháp có thể làm biến động nồng độ của DBPs trong nước như đun sôi nước trước khi ăn uống, sử dụng các bộ lọc được bán trên thị trường hiện nay.

Tuy nhiên, chưa có một đánh giá nào đánh giá hiệu quả xử lý của phương pháp xử lý tại nhà để biết được khả năng loại bỏ các sản phẩm phụ của quá trình khử trùng của các hệ thống xử lý nước. Các phương pháp này sẽ làm tăng hoặc giảm nồng độ của DBPs và ảnh hưởng đến liều lượng tiếp xúc của người dùng nước khi sử dụng các phương pháp xử lý khác nhau thông qua 03 con đường ăn uống, tắm rửa và hô hấp. Khi sử dụng các phương pháp xử lý nước khác nhau, sẽ có những kịch bản tiếp xúc nước khác nhau và những mức độ rủi ro khác nhau. Do đó, việc khảo sát tình hình sử dụng, xử lý nước thủy cục tại các hộ gia đình sẽ cung cấp thông tin hữu ích về phương pháp xử lý nước hiệu quả nhằm giải thiểu rủi ro do tiếp xúc với DBPs trong thời gian sử dụng nước.

Vì những lí do trên, cần tiến hành điều tra về sự xuất hiện của DBP trong mạng lưới phân phối nước tại HCM. Đề tài “Khảo sát sự có mặt của các sản phẩm phụ quá trình khử trùng trong nước cấp ở thành phố Hồ Chí Minh, đánh giá rủi ro sức khỏe của người dân và đề xuất giải pháp giảm thiểu rủi ro” sẽ cung cấp thông tin về sự có mặt và phân bố của các hợp chất DBPs trong nước thủy cục, mức độ rủi ro ung thư, và phương pháp hạn chế rủi ro của chúng đến sức khỏe người sử dụng nước. Đề tài có ý nghĩa về độ an toàn của nguồn nước và đảm bảo sức khỏe cộng đồng của thành phố đông dân nhất Việt Nam. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu này đầu tiên thực hiện mục tiêu chuẩn hóa quá trình phân tích đồng thời nhiều họ chất DBPs cho phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn US.2 nhằm phân tích đồng thời nhiều chất khác nhau.

Mục tiêu thứ 2 là đánh giá sự thay đổi theo mùa và theo không gian của sản phẩm phụ khử trùng (THMs, HAAs, HANs, CH, CP, 1,1-DCP, 1,2-DCP) trong mẫu nước máy được thu thập ngẫu nhiên từ các hộ gia đình ở TP. Trong khi thu thập mẫu, thực hiện 2 khảo sát tình hình sử dụng nước, các hình thức xử lý nước ăn uống và đánh giá hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm của các giải pháp xử lý này tại các hộ gia đình ở TP. Từ kết quả phân tích nồng độ các chất DBPs, thực hiện mục tiêu thứ 4 là tính toán, đánh giá mức độ phơi nhiễm và rủi ro sức khỏe con người do sản phẩm phụ khử trùng gây ra thông qua các hoạt động hàng ngày theo các nhóm tuổi và giới tính khác nhau. Cuối cùng, đề xuất các biện pháp giảm thiểu rủi ro ảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng nước.

Nội dung nghiên cứu - Kiểm tra độ tin cậy của phương pháp phân tích đồng thời nhiều họ chất DBPs: US. - Thu thập thông tin về tình hình sử dụng nước, các hình thức xử lý nước ăn uống áp dụng tại các hộ gia đình bằng cách khảo sát trực tiếp và điền biểu mẫu online và đánh giá hiệu quả xử lý chất ô nhiễm có trong nước máy thông qua lấy mẫu nước trước và sau khi sử dụng các phương pháp xử lý nước. - Khảo sát nồng độ và phân tích sự tương quan của THMs, HAAs, HANs, các DBPs khác và các chất ô nhiễm: pH, nhiệt độ, UVA254, Clo dư, Tổng Carbon hữu cơ (TOC), Anion (Cl-, Br -, NO3-, SO42-) có trong nước máy được thu thập ngẫu nhiên tại các hộ dân đang sinh sống trong khu vực cấp nước của nhà máy Thủ Đức và Tân Hiệp theo 2 mùa trong năm. - Tính toán và đánh giá mức độ phơi nhiễm của DBPs thông qua 3 con đường chính: ăn uống, hấp thụ qua da, hít thở chia theo độ tuổi, giới tính, các phương pháp xử lý nước khác nhau và so sánh với tiêu chuẩn.

- Đề xuất các biện pháp giảm thiểu rủi ro ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng nước. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4. Đối tượng nghiên cứu - Mạng lưới cấp nước tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh - Các hợp chất DBPs bao gồm 4 chất Trihalomethanes (Chloroform, Dibromochloromethane, Bromodichloromethane, Bromoform), 6 chất Haloacetic Acids (Monochloroacetic Acid, Dichloroacetic Acid, Trichloroacetic Acid, Monobromoacetic Acid, Dibromoacetic Acid, Bromochloroacetic Acid), 4 chất Haloacetonitriles (Trichloroacetonitrile, Dichloroacetonitrile, Bromochloroacetonitrile, Dibromoacetonitrile) và một số DBPs khác: Chloral Hydrate (CH), Chlopicirin (CP), 1,1-Diclopropane (1,1-DCP), 1,2-Diclopropane (1,2 – DCP). - Các thông số hóa lý: pH, UVA254, Nhiệt độ, Tổng carbon hữu cơ (TOC), Clo dư, Anion (Cl-, NO3-, Br -, SO42-) 4.

Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện với đối tượng là nguồn nước cấp từ hai nhà máy cấp nước cho TPHCM là Thủ Đức và Tân Hiệp. Các thí nghiệm phân tích được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Môi trường, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Phương pháp nghiên cứu 5. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu Mẫu nước được thu thập, bảo quản, và phân tích theo quy chuẩn US.1 cho 4 chất THMs, CH, CP, 1,1-DCP, 1,2-DCP và US.2 cho 6 chất HAAs.

Thông số UVA254, TOC được phân tích theo tiêu chuẩn US.3, bằng thiết bị UV-VIS Hitachi UH5300 và thiết bị phân tích TOC (TORCH). Thông số Clo dư được đo trực tiếp ngay khi lấy mẫu tại hiện trường theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6225-3:2012. Phương pháp thống kê Hệ số tương quan Spearman là kỹ thuật dùng để xem xét sự tương quan giữa các biến trong dữ liệu. Phần mềm thống kê SPSS được ứng dụng để khảo sát tác động của các thông số hóa lý lên khả năng xuất hiện và phân bố của các họ chất DBPs trong nghiên cứu này.

Từ kết quả trên, thiết lập phương trình hồi quy giải thích sự hình thành DBPs dựa vào các chỉ số đánh giá chất lượng nước. Phương pháp đồ thị Từ số liệu thực nghiệm, sử dụng phương pháp đồ thị để đem lại cái nhìn trực quan và toàn diện hơn về đề tài. Qua đó, dễ dàng phân tích, nhận định kết quả thu được và lựa chọn được kết quả tối ưu nhất. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu 6.

Ý nghĩa khoa học - Hiện nay chưa có nhiều nghiên cứu về đặc điểm, sự phân bố của DBPs trong nguồn nước cấp cho sinh hoạt tại Việt Nam nói chung và TP. Nghiên cứu này cung cấp thông tin hữu ích liên quan đến mức độ THMs, HAAs, HANs và các chất DBPs khác (CH, CP, 1,1-DCP, 1,2-DCP) trong mạng lưới phân phối nước. Nghiên cứu này cũng tiếp cận rủi ro sức khỏe con người do tiếp xúc với DBPs ở thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu là nguồn tham khảo cho các nhà khoa học khác tham khảo và có những nghiên cứu chi tiết hơn về DBPs.

- Công trình nghiên cứu có thể được sử dụng làm tài liệu để phục vụ trong giảng dạy. Kiến thức thu được từ nghiên cứu này sẽ nâng cao hiểu biết của sinh viên về DBPs và ý nghĩa của các thông số vận hành hệ thống xử lý nước cấp trong việc hạn chế sinh DBPs. Ý nghĩa thực tiễn - Nguồn nước cấp cho sinh hoạt tại TP.HCM đang bị suy giảm nghiêm trọng do nhiều yếu tố về chất lượng nước đầu vào, đường ống, công nghệ xử lý. Vì thế kết quả nghiên cứu giúp đánh giá sơ bộ tình hình cung cấp nước của nhà máy Thủ Đức và 5 Tân Hiệp thông qua bộ dữ liệu về nồng độ DBPs và các chất ô nhiễm.

Ngoài ra, số liệu nghiên cứu về mức độ rủi ro ung thư do sử dụng nước chứa DBPs theo độ tuổi, giới tính, trường hợp sử dụng nước (trực tiếp, đun sôi, hệ thống xử lý) là nền tảng nhằm đưa ra các giải pháp xử lý nước, từ đó bảo vệ sức khỏe cộng đồng và đảm bảo an ninh nguồn nước tại TP.