Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu đối với sự sống và mọi hoạt động sản xuất của con người. Mặc dù nước bao phủ hơn 71% bề mặt Trái Đất, trữ lượng nước ngọt phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất chỉ chiếm khoảng 3% (trong đó phần lớn bị đóng băng ở hai cực). Tình trạng gia tăng dân số, đô thị hóa và phát triển công nghiệp nhanh chóng đã khiến nguồn tài nguyên nước ngọt bị suy thoái và ô nhiễm nghiêm trọng. Trước thực trạng khan hiếm và ô nhiễm nguồn nước đe dọa trực tiếp đến hệ sinh thái và phát triển kinh tế - xã hội, giáo dục môi trường trong hệ thống nhà trường được xác định là giải pháp giải quyết tận gốc vấn đề, hình thành ý thức và thói quen bảo vệ môi trường cho thế hệ trẻ.
Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Hóa Môi trường của tác giả Phạm Khánh Vinh (Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2013) được thực hiện với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể:
- Mục tiêu nghiên cứu: Tổng hợp và hệ thống hóa tư liệu khoa học về hiện trạng ô nhiễm môi trường nước ở phạm vi toàn cầu, Việt Nam và Thành phố Hồ Chí Minh; đồng thời thiết kế công cụ đánh giá mức độ nhận thức về môi trường của sinh viên sư phạm Hóa học, cung cấp nguồn tư liệu hỗ trợ giáo viên hóa học trong việc tích hợp giáo dục môi trường vào giảng dạy.
- Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Thu thập, phân loại và sắp xếp có hệ thống các thông tin, số liệu khoa học về thực trạng ô nhiễm môi trường nước theo từng chủ đề chuyên biệt.
- Xây dựng bài trắc nghiệm chuẩn hóa về các vấn đề môi trường (đất, nước, không khí).
- Thực hiện khảo sát thực tế để đo lường mức độ hiểu biết của sinh viên năm thứ ba Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh thông qua bài trắc nghiệm đã thiết kế.
- Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả giáo dục môi trường thông qua bộ môn Hóa học.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Thực trạng ô nhiễm môi trường thủy quyển và mức độ nhận thức môi trường của sinh viên sư phạm Hóa học.
- Khách thể khảo sát: Sinh viên năm 3 lớp Hóa 4B (khóa 2009 – 2013), Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.
- Phạm vi dữ liệu: Dữ liệu về chất lượng môi trường nước trên thế giới, tại Việt Nam và Thành phố Hồ Chí Minh (cập nhật đến các báo cáo quý 1 năm 2013).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khóa luận thuộc dạng nghiên cứu khảo cứu lý luận kết hợp thực nghiệm sư phạm - khảo sát nhận thức. Hệ thống cơ sở lý thuyết và phương pháp luận của đề tài bao gồm:
- Khung pháp lý và tiêu chuẩn kỹ thuật:
- Định nghĩa môi trường theo Điều 3, Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2005.
- Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt TCVN 5942 – 1995 (phân định giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm theo Cột A - nguồn cấp sinh hoạt sau xử lý và Cột B - dùng cho các mục đích khác).
- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm.
- Hệ thống khái niệm và dữ liệu thứ cấp:
- Các định nghĩa môi trường và phân loại môi trường sinh thái của Lê Văn Khoa (1995), Hoàng Đức Nhuận (2000), Vũ Trung Tạng (2000), và UNESCO (1981).
- Khung dữ liệu thống kê từ Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO 2005), Báo cáo Môi trường Quốc gia (2010), Bách khoa toàn thư Khí hậu & Thời tiết (Gleick, 1996), Chương trình Đánh giá Nước Thế giới của Liên Hợp Quốc (UN WWAP 2003, 2009), Báo cáo Mục tiêu Thiên niên kỷ về Nước sạch & Vệ sinh (WHO/UNICEF 2011).
- Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp thu thập và tổng quan tài liệu: Tổng hợp, phân loại, đối chiếu các nguồn dữ liệu chuyên khảo, báo cáo quan trắc môi trường và công trình nghiên cứu hóa môi trường.
- Phương pháp điều tra bằng bảng câu hỏi: Thiết kế hệ thống câu hỏi trắc nghiệm đa phương án bao hàm các chủ đề môi trường đất, nước và không khí nhằm kiểm tra kiến thức của người học.
- Phương pháp phân tích - xử lý số liệu: Phân loại, chấm điểm và thống kê kết quả bài kiểm tra thực nghiệm của sinh viên.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan về môi trường
Chương này tập trung hệ thống hóa các định nghĩa, chức năng cốt lõi của môi trường và phân tích 7 thách thức môi trường toàn cầu:
- Khái niệm và cấu trúc môi trường: Môi trường gồm môi trường tự nhiên (vật lý, sinh vật), môi trường xã hội và môi trường nhân tạo. Môi trường vật lý gồm 4 thành phần cơ bản: Khí quyển (tầng đối lưu dày 10–12 km), Thủy quyển, Thạch quyển (dày 60–70 km ở lục địa, 20–30 km ở đại dương) và Sinh quyển.
- Chức năng môi trường: Không gian sống; nguồn cung cấp tài nguyên; nơi chứa đựng và đồng hóa chất thải. Theo dữ liệu FAO (2005), diện tích đất tự nhiên bình quân đầu người tại Việt Nam đạt 0,38 ha/người (xếp nhóm 5/8), đất nông nghiệp đạt 0,11 ha/người (xếp nhóm 7/8 trên thế giới).
- Bảy thách thức môi trường toàn cầu:
- Biến đổi khí hậu & thiên tai: Nhiệt độ Trái Đất tăng 0,5°C trong 100 năm qua, dự báo tăng 1,5–4,5°C trong thế kỷ XXI; mực nước biển dự báo dâng 25–140 cm.
- Suy giảm tầng ôzôn: Suy thoái lớp $O_3$ ở độ cao 16–40 km dẫn đến gia tăng bức xạ tia cực tím chiếu xuống mặt đất.
- Gia tăng hiệu ứng nhà kính: Do tích tụ các khí $CO_2$, $CFC$, $CH_4$, $N_2O$ (trong đó $CH_4$ có tiềm năng làm tăng nhiệt độ mạnh nhất trong 16 loại khí hiếm).
- Suy thoái tài nguyên: Khoảng 25 tỷ tấn đất bị xói mòn hàng năm; 140 triệu ha đất nông nghiệp có nguy cơ bị thoái hóa trong 20 năm; diện tích rừng toàn cầu giảm một nửa còn khoảng 40 triệu $\text{km}^2$.
- Ô nhiễm môi trường diện rộng: Đô thị hóa nhanh chóng tạo ra các điểm nóng ô nhiễm không khí, rác thải và tiếng ồn.
- Gia tăng dân số: Quy mô dân số vượt mốc 7 tỷ người và dự kiến đạt 9,3 tỷ vào năm 2050; áp lực tiêu thụ tài nguyên lớn (1 tỷ người giàu nhất tiêu thụ 80% tài nguyên Trái Đất).
- Suy giảm đa dạng sinh học: Suy thoái các rạn san hô và môi trường rừng làm mất cân bằng sinh thái.
Chương 2: Môi trường thủy quyển
Chương 2 trình bày chi tiết về cấu trúc thủy quyển, tính chất lý hóa - sinh học của nước và các cơ chế gây ô nhiễm nguồn nước:
- Đặc trưng thủy quyển: Tổng diện tích đại dương chiếm 361 triệu $\text{km}^2$ (71% bề mặt Trái Đất), trữ lượng nước khoảng 1,5 tỷ $\text{km}^3$ (nước mặn chiếm 93,9%, nước nội địa chiếm 6,1%). Trữ lượng nước ngọt đạt 28,25 triệu $\text{km}^3$ (1,88% thủy quyển) nhưng hơn 70% nằm ở dạng băng tuyết; lượng nước ngọt có thể khai thác sử dụng chỉ khoảng 4,2 triệu $\text{km}^3$ (0,28% thủy quyển).
- Phân loại nguồn nước:
- Nước mặt: Trạng thái động/tĩnh, chất lượng biến động theo mùa và lưu vực; chịu sự chi phối của chỉ số oxy hòa tan ($DO$), nhu cầu oxy sinh học ($BOD_5$) và nhu cầu oxy hóa học ($COD$).
- Nước ngầm: Giàu ion vô cơ, ít tạp chất hữu cơ, được lưu trữ trong các tầng chứa nước có tính thấm tốt.
- Nước biển: Giàu muối khoáng ($NaCl$, $Cl^-$, $SO_4^{2-}$, $Na^+$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$).
Bảng so sánh đặc tính lý - hóa học giữa nước ngầm và nước mặt:
| Thông số |
Nước ngầm |
Nước bề mặt |
| Nhiệt độ |
Tương đối ổn định |
Thay đổi theo mùa |
| Chất rắn lơ lửng (SS) |
Rất thấp, hầu như không có |
Thường cao, thay đổi theo mùa |
| Chất khoáng hòa tan |
Ổn định, nồng độ cao hơn nước mặt |
Thay đổi theo lưu vực và lượng mưa |
| Hàm lượng $\text{Fe}^{2+}, \text{Mn}^{2+}$ |
Thường xuyên xuất hiện |
Rất thấp (chỉ có ở lớp đáy hồ) |
| Khí oxy hòa tan ($\text{DO}$) |
Hầu như không tồn tại |
Gần như bão hòa |
| Khí $\text{CO}_2$ tự do |
Nồng độ cao |
Rất thấp hoặc bằng 0 |
| Khí $\text{NH}_3, \text{H}_2\text{S}$ |
Thường có mặt do điều kiện kị khí |
Chỉ xuất hiện khi nước bị ô nhiễm nặng |
| Nitrat ($\text{NO}_3^-$) |
Thường cao do thẩm thấu phân bón |
Thường rất thấp |
| Vi sinh vật |
Chủ yếu là vi khuẩn sắt |
Đa dạng: vi trùng, virus, tảo |
- Thành phần hóa học của nước tự nhiên: Nước chứa các ion chính ($Cl^-$, $Na^+$, $SO_4^{2-}$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$, $K^+$, $HCO_3^-$) và các nguyên tố vi lượng ($B$, $F$, $N$, $P$, $Mo$, $Zn$, $Fe$, $Mn$). Hệ cân bằng cacbonat ($CO_2 \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons HCO_3^- \rightleftharpoons CO_3^{2-}$) đóng vai trò hệ đệm duy trì độ pH ổn định của môi trường nước.
Bảng so sánh nồng độ một số ion chính và vi lượng trong nước tự nhiên:
| Thành phần |
Nước biển |
Nước sông, hồ, đầm |
| Ion chính (mg/l) |
|
|
| $\text{Cl}^-$ |
19.340 |
8 |
| $\text{Na}^+$ |
10.770 |
6 |
| $\text{SO}_4^{2-}$ |
2.712 |
11 |
| $\text{Mg}^{2+}$ |
1.290 |
4 |
| $\text{Ca}^{2+}$ |
412 |
15 |
| $\text{K}^+$ |
399 |
2 |
| $\text{HCO}_3^-$ |
140 |
58 |
| Nguyên tố vi lượng ($\mu\text{g/l}$) |
|
|
| Bo ($\text{B}$) |
4.100 |
10 |
| Flo ($\text{F}$) |
1.400 |
100 |
| Nitơ ($\text{N}$) |
250 |
230 |
| Photpho ($\text{P}$) |
35 |
20 |
| Kẽm ($\text{Zn}$) |
5 |
20 |
| Sắt ($\text{Fe}$) |
3 |
670 |
| Mangan ($\text{Mn}$) |
2 |
7 |
- Thành phần sinh học và cơ chế sinh hóa:
- Vi khuẩn dị dưỡng: Nhóm hiếu khí phân hủy chất hữu cơ cần $O_2$ ($\text{CH}_2\text{O} + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{vkhk}} \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + E$); nhóm kị khí sử dụng oxy liên kết trong nitrat/sunfat sinh ra $\text{H}_2\text{S}, \text{CH}_4$; nhóm tùy nghi hoạt động trong cả hai điều kiện.
- Vi khuẩn tự dưỡng: Oxi hóa hợp chất vô cơ sinh năng lượng (vi khuẩn Nitrosomonas oxi hóa $\text{NH}_4^+$ thành $\text{NO}_2^-$; Nitrobacter oxi hóa $\text{NO}_2^-$ thành $\text{NO}_3^-$; Ferrobacillus oxi hóa $\text{Fe}^{2+}$ thành $\text{Fe}^{3+}$).
- Tảo: Thực vật phù du quang hợp tổng hợp sinh khối từ $\text{CO}_2, \text{PO}_4^{3-}, \text{NH}_3$, đóng vai trò chỉ thị sinh học môi trường nước.
- Các tác nhân gây ô nhiễm nước:
- Nước thải và chất hữu cơ tổng hợp: Hơn 60 triệu tấn hóa chất hữu cơ tổng hợp sản xuất mỗi năm. Thuốc bảo vệ thực vật bền sinh học (25% lượng DDT sử dụng khuếch tán vào đại dương và chuyển hóa thành chất DDD độc hại hơn). Chất tẩy rửa tổng hợp (chứa 10–30% chất hoạt động bề mặt ABS, LAS và polyphosphat gây ức chế vi sinh vật xử lý nước thải).
- Ô nhiễm dầu mỏ: Thất thoát khoảng 10 triệu tấn dầu/năm trên biển; dầu loang ngăn cản quá trình trao đổi oxy, hydrocacbon thơm gây độc cho vi sinh vật ngay ở nồng độ $1/100\text{ ppm}$ và làm chết ấu trùng ở $0,1\text{ ppm}$.
- Ô nhiễm vô cơ và phú dưỡng hóa: Dư thừa nitơ và photpho từ phân bón gây bùng phát thực vật nổi, giảm $DO$, tăng $BOD$. Nitrat ($\text{NO}_3^-$) trong nước uống khi vào cơ thể chuyển hóa thành nitrit ($\text{NO}_2^-$), tạo thành methemoglobin ($4\text{HbFe}^{2+} + 2\text{O}_2 + 4\text{NO}_2^- + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\text{HbFeOH}^{3+} + 4\text{NO}_3^- + \text{O}_2$) ngăn cản vận chuyển oxy và tạo nitrosamin ($\text{R}_2\text{N-NO}$) gây ung thư.
- Khoáng axit mỏ than: Quặng pyrit ($\text{FeS}_2$) bị oxy hóa tạo $\text{FeSO}_4$ và $\text{H}_2\text{SO}_4$, kết tủa $\text{Fe(OH)}_3$ tạo lớp cặn vàng phá hủy hệ sinh thái nước suối.
- Biểu hiện ô nhiễm vật lý: Thay đổi màu sắc, mùi vị khó chịu (tảo Volvox, Dinobryon gây mùi tanh; các hợp chất amin, sunfua gây thối), độ đục tăng cao và ô nhiễm nhiệt (nước thải làm nguội có nhiệt độ cao hơn 10–15°C làm giảm độ tan của oxy).
Chương 3: Môi trường nước toàn cầu
Chương 3 tổng hợp các số liệu quốc tế về khủng hoảng tài nguyên nước và tiến trình thực hiện Mục tiêu Thiên niên kỷ (MDG):
- Số liệu ô nhiễm toàn cầu: Mỗi ngày có 2 triệu tấn nước thải và chất thải công nghiệp/nông nghiệp đổ vào nguồn nước (tương đương khối lượng của toàn bộ 6,8 tỷ dân thế giới lúc bấy giờ); tổng lượng nước thải sản xuất hàng năm ước đạt 1.500 $\text{km}^3$ (gấp 6 lần tổng dung tích của tất cả các con sông trên thế giới).
- Tác động sinh thái & sức khỏe: 24% loài thú và 12% loài chim vùng nội thủy bị đe dọa tuyệt chủng; đầm lầy cung cấp dịch vụ lọc nước trị giá 400 tỷ USD/năm. Gần 70 triệu người ở Bangladesh và 140 triệu người tại 70 quốc gia sử dụng nước ngầm nhiễm Asen vượt chuẩn WHO ($> 10\ \mu\text{g/l}$). Tại Pháp, 3 triệu người dùng nước không đạt chuẩn WHO và 97% mẫu nước ngầm không đạt chuẩn Nitrat. Thiệt hại kinh tế do thiếu nước tại châu Phi ước tính 28,4 triệu USD (tương đương 5% GDP).
- Đánh giá tiến trình MDG: 2,6 tỷ người thiếu điều kiện vệ sinh được cải thiện (tập trung tại Nam Á, Đông Á và châu Phi cận Sahara); 884 triệu người thiếu nước uống an toàn. Tiến trình MDG về nước uống đạt kế hoạch, nhưng mục tiêu về vệ sinh môi trường bị tụt lùi khoảng 13 điểm phần trăm so với mục tiêu 2015.
- Các điểm nóng ô nhiễm: Danh sách 10 dòng sông ô nhiễm/suy kiệt nghiêm trọng nhất thế giới gồm: Sông Citarum (Indonesia), Sông Hằng (Ấn Độ), Mississippi (Mỹ), Buriganga (Bangladesh), Yamuna (Ấn Độ), Hoàng Hà (Trung Quốc), Marilao (Philippines), Tùng Hoa (Trung Quốc), Sarno (Italy), và Sông King (Australia).
Chương 4: Môi trường nước ở Việt Nam
- Tổng quan tài nguyên nước Việt Nam: Lượng mưa trung bình đạt khoảng 2.000 mm/năm (gấp 2,6 lần trung bình lục địa thế giới), tổng lượng mưa toàn thổ 650 $\text{km}^3$/năm, dòng chảy nội địa 324 $\text{km}^3$/năm, nhận thêm 550 $\text{km}^3$/năm từ Trung Quốc và Lào. Khả năng khai thác đạt 150 $\text{km}^3$ nước mặt/năm và 10 triệu $\text{m}^3$ nước ngầm/ngày. Tuy nhiên, lượng nước nội địa bình quân đầu người chỉ đạt 4.200 $\text{m}^3$/người/năm (thuộc nhóm trung bình thấp).
- Thực trạng suy thoái các lưu vực sông: Nguồn nước mặt suy giảm nghiêm trọng do đập thủy điện tạo khúc sông "chết", đập dâng thủy lợi làm khô cạn hạ lưu. Diễn biến ô nhiễm tập trung tại 3 lưu vực sông trọng điểm: Lưu vực sông Nhuệ - Đáy, Lưu vực sông Cầu và Lưu vực sông Đồng Nai - Sài Gòn.
- Tình hình nước dưới đất và nước biển: Nước ngầm đối mặt nguy cơ suy giảm mực nước tĩnh, sụt lún đất và nhiễm mặn ven biển; chất lượng nước biển ven bờ suy giảm do chất thải công nghiệp và nước thải đô thị chưa qua xử lý.
Chương 5: Môi trường nước ở Thành phố Hồ Chí Minh
- Nguồn cấp và áp lực khai thác: Hệ thống kênh rạch dài 7.880 km với diện tích mặt nước 35.500 ha. Nguồn nước mặt cung cấp chính từ sông Sài Gòn và sông Đồng Nai. Trữ lượng tiềm năng nước dưới đất là 2.501.059 $\text{m}^3$/ngày với hơn 100.000 giếng khoan khai thác (56,61% phục vụ sản xuất công nghiệp, còn lại dùng cho sinh hoạt).
- Thực trạng ô nhiễm cục bộ: Hệ thống kênh rạch nội đô (kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Tàu Hủ - Bến Nghé, Tân Hóa - Lò Gốm, Tham Lương) ô nhiễm chất hữu cơ và rác thải; nước thải từ các khu công nghiệp xả thải vượt tiêu chuẩn; nguy cơ hạ thấp mực nước ngầm và nhiễm mặn tầng ngầm gia tăng.
Chương 6: Thiết kế bài trắc nghiệm để đánh giá mức độ hiểu biết của sinh viên về vấn đề môi trường (đất, nước và không khí)
Chương 6 trình bày quy trình xây dựng công cụ khảo sát và tiến hành đánh giá thực nghiệm:
- Tiêu chí xây dựng bài kiểm tra: Đảm bảo tính khoa học, độ giá trị nội dung, độ phân hóa; bao quát các kiến thức hóa môi trường cơ bản (chu trình sinh địa hóa, cơ chế ô nhiễm, tiêu chuẩn chất lượng và biện pháp bảo vệ tài nguyên đất, nước, không khí).
- Nội dung và thang đo: Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm đa phương án được thiết kế cho sinh viên năm 3 Khoa Hóa học; quy định thang điểm và cách thức chấm điểm rõ ràng.
- Phân tích kết quả thực nghiệm: Đánh giá mức độ nhận thức, các lỗ hổng kiến thức môi trường thực tế của sinh viên sư phạm Hóa học, làm căn cứ đề xuất biện pháp đào tạo.
Chương 7: Kết luận và đề xuất
Tổng kết toàn bộ nội dung nghiên cứu và đưa ra hệ thống khuyến nghị về quản lý tài nguyên nước, kiểm soát xả thải và đổi mới phương pháp giáo dục môi trường trong trường đại học sư phạm.
Kết quả và đóng góp
Khóa luận đã đạt được những kết quả và đóng góp khoa học cụ thể sau:
- Hệ thống hóa toàn diện cơ sở dữ liệu chuyên ngành Hóa Môi trường:
- Cung cấp bức tranh toàn cảnh về cán cân tài nguyên nước toàn cầu (tổng lượng nước 1,5 tỷ $\text{km}^3$, lượng nước ngọt khai thác được chỉ đạt 0,28% thủy quyển tương đương 4,2 triệu $\text{km}^3$) và tài nguyên nước Việt Nam (tổng lượng dòng chảy 874 $\text{km}^3$/năm nhưng lượng nước nội sinh chỉ đạt 4.200 $\text{m}^3$/người/năm).
- Tổng hợp hệ thống phương trình hóa học và cơ chế sinh học giải thích bản chất quá trình tự làm sạch, chu trình nitơ ($NH_4^+ \rightarrow NO_2^- \rightarrow NO_3^-$), quá trình oxy hóa pyrit sắt ($\text{FeS}_2$), cơ chế ngộ độc methemoglobin do nitrit và cơ chế phá vỡ màng sinh học do chất hoạt động bề mặt (ABS, LAS).
- Xây dựng bộ công cụ đánh giá thực nghiệm sư phạm:
- Thiết kế thành công bài kiểm tra trắc nghiệm khách quan đa phương án bao gồm 3 phân vùng kiến thức môi trường: đất, nước, không khí.
- Thử nghiệm và đánh giá thành công mức độ nhận thức của sinh viên lớp Hóa 4B Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.
- Đề xuất giải pháp thực tiễn:
- Đưa ra giải pháp nâng cao hiệu quả giáo dục môi trường thông qua việc tích hợp các ví dụ hóa học thực tế, số liệu quan trắc và hình ảnh trực quan vào bài giảng môn Hóa học ở bậc phổ thông.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Phạm vi khảo sát thực nghiệm nhận thức mới chỉ giới hạn trong quy mô sinh viên năm thứ ba Khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh (khóa 2009–2013), chưa mở rộng so sánh với các khoa khác hoặc các trường sư phạm trên toàn quốc.
- Các dữ liệu quan trắc chất lượng nước phần lớn được kế thừa từ các công trình và báo cáo môi trường thứ cấp (đến tháng 2/2013), chưa tiến hành lấy mẫu phân tích thực địa độc lập tại các nguồn nước ô nhiễm.
- Hướng phát triển đề tài:
- Mở rộng phạm vi khảo sát nhận thức môi trường sang học sinh trung học phổ thông để đánh giá hiệu quả tiếp nhận kiến thức khi giáo viên áp dụng tài liệu này vào giảng dạy.
- Xây dựng hệ thống bài tập tình huống hóa học môi trường gắn liền với thực tiễn các khu công nghiệp và lưu vực sông tại địa phương.
Giá trị tham khảo
Tài liệu khóa luận có giá trị thực tiễn và chuyên môn rõ rệt đối với các nhóm đối tượng:
- Sinh viên và giảng viên ngành Sư phạm Hóa học: Nguồn tư liệu tham khảo phục vụ giảng dạy môn Hóa học Môi trường và các học phần Phương pháp dạy học Hóa học; cung cấp tài liệu minh họa sinh động khi thiết kế bài giảng tích hợp giáo dục môi trường ở trường trung học phổ thông.
- Sinh viên ngành Quản lý Môi trường, Kỹ thuật Môi trường: Cung cấp tài liệu tổng quan cô đọng về cơ chế biến đổi hóa học, các phản ứng oxy hóa - khử của các hợp chất vô cơ, hữu cơ và vi sinh vật chỉ thị trong môi trường nước.
- Giáo viên Hóa học bậc phổ thông: Cung cấp hệ thống tư liệu số liệu, hiện tượng thực tế và ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm để biên soạn giáo án tích hợp liên môn.
Câu hỏi thường gặp
1. Khóa luận sử dụng các căn cứ pháp lý và tiêu chuẩn kỹ thuật nào để đánh giá chất lượng nước mặt và nước ngầm tại Việt Nam?
Khóa luận căn cứ vào Điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2005; Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt TCVN 5942 – 1995 (với 31 thông số giới hạn phân định theo Cột A - nước dùng cấp sinh hoạt và Cột B - dùng cho mục đích khác); và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm (với 22 thông số giới hạn nồng độ ô nhiễm).
2. Quá trình oxy hóa khoáng axit mỏ than pyrit sắt ($\text{FeS}_2$) diễn ra theo cơ chế hóa học nào và gây tác hại gì cho nguồn nước?
Khi tiếp xúc với không khí và nước dưới sự xúc tác của vi khuẩn sắt (Thiobacillus ferrooxidans, Metallogenium), quặng pyrit tham gia chuỗi phản ứng:
$$\text{FeS}_2 + \text{H}_2\text{O} + 4\text{O}_2 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{H}_2\text{SO}_4$$
$$4\text{Fe}^{2+} + \text{O}_2 + 4\text{H}^+ \rightarrow 4\text{Fe}^{3+} + 2\text{H}_2\text{O}$$
Khi $\text{pH} > 3$, ion $\text{Fe}^{3+}$ thủy phân tạo kết tủa hydroxide:
$$\text{Fe}^{3+} + 3\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Fe(OH)}_3\downarrow + 3\text{H}^+$$
Kết tủa $\text{Fe(OH)}_3$ tạo lớp cặn màu vàng bao phủ đáy suối và $\text{H}_2\text{SO}_4$ làm giảm mạnh độ pH, phá hủy hệ sinh thái thủy sinh làm chết cá và phiêu sinh vật.
3. Vì sao nồng độ nitrat ($\text{NO}_3^-$) cao trong nước uống lại nguy hiểm cho sức khỏe con người?
Khi đi vào đường tiêu hóa, nitrat ($\text{NO}_3^-$) bị khử thành nitrit ($\text{NO}_2^-$). Nitrit đi vào máu và phản ứng với hemoglobin ($\text{HbFe}^{2+}$) tạo thành methemoglobin ($\text{HbFeOH}^{3+}$), làm mất khả năng liên kết và vận chuyển oxy, dẫn đến tình trạng thiếu oxy trong máu (hội chứng trẻ xanh / bệnh máu trắng). Ngoài ra, ở môi trường acid dạ dày ($\text{pH} < 4$), nitrit tác dụng với amin bậc hai tạo thành nitrosamin ($\text{R}_2\text{N-NO}$) là tác nhân gây đột biến gen và ung thư.
4. Thực trạng tài nguyên nước ngầm tại Thành phố Hồ Chí Minh được tác giả ghi nhận như thế nào?
Trữ lượng tiềm năng nước dưới đất tại các tầng chứa nước của Thành phố Hồ Chí Minh đạt 2.501.059 $\text{m}^3$/ngày với hơn 100.000 giếng khoan khai thác đang hoạt động. Trong đó, 56,61% tổng lượng nước ngầm khai thác được dùng cho mục đích sản xuất công nghiệp, phần còn lại phục vụ sinh hoạt, tạo áp lực suy thoái mực nước tĩnh và nguy cơ nhiễm mặn tầng ngầm.
5. Mức độ ô nhiễm Asen trong nước ngầm trên thế giới được báo cáo với những số liệu nổi bật nào?
Theo số liệu UN WWAP (2009) được trích dẫn trong khóa luận, gần 70 triệu người tại Bangladesh đang sử dụng nguồn nước ngầm có hàm lượng Asen vượt mức quy chuẩn cho phép của WHO ($> 10\ \mu\text{g/l}$); trên phạm vi toàn cầu, ô nhiễm Asen trong nước ngầm đe dọa trực tiếp đến cuộc sống của khoảng 140 triệu người tại 70 quốc gia.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phạm Khánh Vinh đã tổng thuật một cách có hệ thống và chi tiết về thực trạng tài nguyên nước, các cơ chế hóa lý - sinh học của sự ô nhiễm môi trường thủy quyển từ cấp độ toàn cầu đến thực tiễn Việt Nam và Thành phố Hồ Chí Minh. Đề tài kết hợp thành công giữa kiến thức chuyên ngành Hóa Môi trường với nghiệp vụ sư phạm thông qua việc thiết kế công cụ trắc nghiệm đánh giá nhận thức sinh viên. Công trình là nguồn tư liệu học thuật có giá trị tham khảo thiết thực cho công tác giảng dạy, nghiên cứu và tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường trong môn Hóa học.
