Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước các sông kênh rạch khu vực Tp. Hồ Chí Minh theo chỉ số chất lượng nước (WQI) và đề xuất khả năng sử dụng, 2007-2008 (chủ trì) ppsx

Tính cấp thiết của việc sử dụng Chỉ số Chất lượng nước WQI trong đánh giá hiện trạng và quản lý chất lượng nước mặt và tình hình nghiên cứu phát, triển ở nước ngoài Để đánh giá chất lượn

Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước các sông kênh rạch khu vực Tp Hồ Chí Minh theo chỉ số chất lượng nước (WQI) và đề xuất khả năng sử dụng, 2007-2008 (chủ trì).

Cơ quan quản lý: Sở KHCN TP Hồ Chí Minh

Cơ quan thực hiện: Phân viện Công nghệ mới và Bảo vệ Môi trường Chủ nhiệm:

1 Tính cấp thiết của việc sử dụng Chỉ số Chất lượng nước (WQI) trong đánh giá hiện trạng và quản lý chất lượng nước mặt và tình hình nghiên cứu phát, triển ở nước ngoài

Để đánh giá chất lượng nước (CLN), ô nhiễm nước sông, kênh rạch, ao đầm, nước biển, hiện nay ở Việt Nam và nhiều quốc gia trên thế giới, người ta thường dựa vào việc phân tích các thông

số (parameter) CLN riêng biệt, rồi so sánh từng thông số đó với giá trị giới hạn được quy định trong Tiêu chuẩn Quy chuẩn Quốc gia hoặc Tiêu chuẩn Quốc tế Cách làm “truyền thống” này gặp phải một số hạn chế:

i Khó phân loại CLN cho một mục đích sử dụng nào đó, chẳng hạn, TCVN 5942-1995 quy định CLN sông (loại A - đạt tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt) và cột B (loại B - không đạt tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt), chỉ có thể dùng cho các mục đích khác) đối với oxy hoà tan (DO), chất rắn lơ lửng (SS) và tổng coliform (TC) tương ứng như sau: DO = 6 mg/L và 4 mg/L; SS = 20 mg/L và 80 mg/L; TC = 5000 MPN/100mL và 10.000 MPN/100mL Tuy nhiên trong thực tế, con sông này (hoặc đoạn sông này) đạt yêu cầu loại A về DO, nhưng không đạt loại A về SS và TC, còn con sông khác (hoặc đoạn sông khác) đạt yêu cầu loại A về SS, nhưng không đạt loại A về DO và TC, hoặc cũng có thể đạt loại A về DO và

SS, nhưng TC không đạt cả loại A và B…

Mặt khác, đối với một mục đích sử dụng, mỗi thông số có tầm quan trọng khác nhau, chẳng hạn: độ đục

và TC rất quan trọng cho mục đích tiếp xúc trực tiếp (tắm, bơi lội), nhưng lại không quan trọng cho mục đích cấp nước cho, nông nghiệp, nhiệt độ, độ mặn, NH4 không quan trọng lắm với nước bãi tắm nhưng rất quan trọng với nước nuôi thủy sản v.v…Rõ ràng, trong những trường hợp trên, rất khó kết luận CLN của một con sông (hay đoạn sông) đạt loại A hay B và CLN đạt yêu cầu cho mục đích này, nhưng lại không đạt yêu cầu cho mục đích khác Những điều đó dẫn đến rất khó phân vùng và phân loại CLN sông, khó quyết định về khả năng khai thác sông (hoặc đoạn sông) cho một hoặc một số mục đích sử dụng nào đó…

ii Khi đánh giá CLN qua nhiều thông số riêng biệt, sẽ không thể nói đến diễn biến CLN tổng quát của một con sông (hay đoạn sông) và do vậy, khó so sánh CLN từng vùng của một con sông, so sánh CLN sông này với sông khác, CLN thời gian này với thời gian khác (theo tháng, mùa), CLN hiện tại so với tương lai… Như vậy, sẽ khó khăn cho công tác giám sát diễn biến CLN, khó đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước… Mặt khác, khi đánh giá qua các thông số CLN riêng biệt, chỉ các nhà khoa học hoặc nhà chuyên môn mới hiểu được và như vậy, khó thông tin về CLN cho cộng đồng

và các cơ quan quản lý Nhà nước, các nhà lãnh đạo để ra các quyết định phù hợp về bảo vệ và khai thác nguồn nước…

Để khắc phục những khó khăn trên, cần phải có một hoặc một hệ thống chỉ số (*) cho phép lượng hoá được CLN (tức là biểu diễn CLN theo một thang điểm thống nhất), có khả năng mô tả tác động tổng hợp của nồng

độ nhiều thành phần hóa – lý – sinh trong nguồn nước và tầm quan trọng của mỗi thông số CLN đối với

một mục đích sử dụng nào đó Một trong những chỉ số đó làChỉ số chất lượng nước (Water Quality Index

-WQI) WQI là một chỉ số được tính toán từ nhiều thông số CLN riêng biệt theo một phương pháp xác định (hay theo một công thức toán học xác định)

Mô hình WQI được đề xuất và áp dụng đầu tiên ở Mỹ vào những năm 1965 – 1970 và đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều bang Hiện nay nhiều mô hình WQI đã được triển khai nghiên cứu áp dụng ở nhiều quốc gia Ấn Độ: Canada , Chi lê, Anh, Wales, Đài loan, Úc, Malaixia , WQI được xem là một công cụ hữu hiệu đối với các nhà quản lý môi trường trong giám sát CLN, quản lý nguồn nước, đánh giá hiệu quả BVMT, kiểm soát ô nhiễm nước, cung cấp thông tin ô nhiễm nước cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách Với WQI, dễ áp dụng tin học để quản lý CLN và bản đồ hóa CLN (chẳng hạn, màu hóa CLN theo các thang điểm xác định)

WQI cùng với Chỉ số chất lượng không khí (AQI), Chỉ số đa dạng sinh học (BDI) là những bộ phận hợp thành của Chỉ số Chất lượng Môi trường(EQI) EQI cho phép đánh giá định lượng về chất lượng môi

trường của một hệ sinh thái hay một vùng địa lý xác định Mặt khác, ngoài WQI, trên thế giới và ở Việt

Nam, nhiều viện nghiên cứu và nhà khoa học còn tiếp cận sử dụng chỉ số sinh học (Bioindex - BI) để đánh giá CLN (các phiêu sinh, thực vật, phiêu sinh động vật, động vật đáy, động vật bám…) Song, việc lấy mẫu, xác định thành phần loài và mật độ của các loài sinh vật thường khó khăn hơn nhiều và khó chuẩn hóa

so với lấy mẫu và phân tích các thông số CLN về mặt hóa – lý Do vậy xu thế sử dụng WQI về hóa – lý đang được nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng

Từ những năm 70 đến nay, trên thế giới đã có hàng trăm công trình nghiên cứu phát triển và áp dụng

mô hình WQI cho quốc gia hay địa phương mình theo một trong 3 hướng:

(i) Áp dụng một mô hình WQI có sẵn vào quốc gia / địa phương mình;

(ii) Áp dụng có cải tiến một mô hình WQI có sẵn vào quốc gia / địa phương mình;

(iii) Nghiên cứu phát triển một mô hình WQI mới cho quốc gia / địa phương mình

Xu thế (i) và (ii) ít tốn kém về nhân lực, thời gian và tài chính, nên phù hợp với các quốc gia đang phát triển Hiện nay trên thế giới, có trên 30 loại WQI đang được sử dụng Đặc biệt, tại Hoa Kỳ, Canada… WQI được công bố hàng tháng đối với nhiều dòng sông ở từng bang, giúp cho việc quản lý và sử dụng nước rất tiện lợi

2 Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu.

TP Hồ Chí Minh nằm ở hạ lưu lưu vực sông Đồng Nai - Sài Gòn có mạng lưới sông rạch với mật độ cao Các sông chính là Đồng Nai, Sài Gòn, Nhà Bè, Lòng Tàu, Đồng Tranh, Dừa, Ngã Bảy, Vàm Sát, Soài Rạp, Chợ Đệm, Cần Giuộc, Bến Lức… và hàng trăm kênh rạch

Sông, kênh, hồ đầm ở TP đang thực hiện 6 chức năng (một số sông rạch có 1, 2 chức năng, một số kênh rạch đồng thời có cả 6 chức năng này):

- Cấp nước cho sinh hoạt (thí dụ sông Đồng Nai từ cầu Đồng Nai về thượng lưu; sông Sài Gòn ở Củ Chi)

- Nuôi trồng thuỷ sản (sông Sài Gòn, Đồng Nai, các sông kênh rạch ở huyện Nhà Bè, Cần Giờ)

- Cấp nước thuỷ lợi (các sông Sài Gòn vùng không nhiễm mặn, sông Đồng Nai, Bến Lức )

- Giải trí, thể thao dưới nước (các sông Sài Gòn, Đồng Nai, các sông ở Cần Giờ)

- Giao thông thuỷ (các sông Sài Gòn, Đồng Nai, Lòng Tàu, Ngã Bảy, Đồng Tranh, Nhà Bè, Cần Giuộc, Soài Rạp và các kênh rạch lớn)

- Tiếp nhận và thoát nước thải (toàn bộ các sông kênh, rạch)

Phân vùng chất lượng nước là nội dung đặc biệt quan trọng không chỉ trongquản lý môi trường (như xác định vùng nào là nguồn nước loại A, loại B hoặc loại C theo TCVN 5942-1995 về chất lượng nước mặt, vùng nào có chất lượng nước đạt loại I (không ô nhiễm), vùng nào có chất lượng nước đạt loại IV (ô nhiễm nặng) mà còn có tầm quan trọng trong quy hoạch sử dụng tài nguyên nước một cách hợp lý và an toàn

Khi có phân vùng tốt, lãnh đạo và các sở, ngành, doanh nghiệp ở TP Hồ Chí Minh và cộng đồng sẽ xác định rõ:

- Vùng nào (đoạn sông nào) có khả năng sử dụng an toàn cho cấp nước sinh hoạt (lấy nước cho nhà máy nước);

- Vùng nào có khả năng nuôi trồng thuỷ sản nước mặn, nước lợ, nước ngọt an toàn, có hiệu quả kinh tế;

- Vùng nào có khả năng cấp nước thuỷ lợi an toàn, có chất lượng tốt

- Vùng nào có khả năng xây dựng cơ sở thể thao, du lịch dưới nước đủ tiêu chuẩn

- Vùng nào không thể sử dụng cho các mục đích trên, cần ưu tiên xử lý, kiểm soát ô nhiễm

Do chưa có nghiên cứu phân vùng chất lượng nước nên hiện nay việc sử dụng nước trong lưu vực Đồng Nai - Sài Gòn nói chung và TP Hồ Chí Minh nói riêng chưa phù hợp: nhiều điểm lấy nước cấp do nhà máy nước không đạt tiêu chuẩn về chất lượng – trường hợp điển hình là nhà máy nước Tân Hiệp trên sông Sài Gòn; một số điểm nuôi thuỷ sản gặp rủi ro do không thích hợp về chất lượng nước (do độ mặn, độ đục hoặc ô nhiễm do các yếu tố hóa lý hoặc vi sinh) Các vấn đề này thường được các phương tiện thông tin đại chúng và các cơ quan quản lý môi trường cảnh báo nhưng chưa có biện pháp khắc phục

Với các lý do trên, việc thực hiện Đề tài này có tính cần thiết cấp bách, tính mới và có khả năng áp

dụng trong thực tế

3 Mục tiêu của đề tài

- Mục tiêu (a): Xác lập cơ sở khoa học để phân loại chất lượng nước các sông, kênh ở TP Hồ Chí Minh theo chỉ số chất lượng nước (WQI) có tính khả thi, dễ áp dụng

- Mục tiêu (b): Thực hiện phân vùng chất lượng nước các sông, rạch khu vực TP Hồ Chí Minh theo

mô hình WQI đã lập có cơ sở khoa học và thực tế

- Mục tiêu(c): Đánh giá đúng mức độ phù hợp của các vùng chất lượng nước đối với các mục tiêu sử dụng khác nhau ở từng vùng nước phục vụ cấp nước, du lịch, thuỷ sản và quản lý môi trường nước

4 Nội dung nghiên cứu

Để đạt 3 mục tiêu trên, Đề tài đã triển khai các nội dung sau:

- Thu thập, xử lý tài liệu, số liệu các dự án, đề tài cấp Nhà nước, Cấp TP, Hợp tác quốc tế đã thực hiện trong lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn và TP Hồ Chí Minh về quan trắc chất lượng nước và ô nhiễm nước mặt

- Thu thập, tổng quan các tài liệu quốc tế và Việt Nam về phân loại chất lượng nước theo WQI

- Triển khai khảo sát thực địa, thu mẫu, phân tích bổ sung các thông số chất lượng nước đặc trưng

- Đo đạc diễn biến chất lượng nước theo chiều dài các dòng sông, kênh chính

- Nghiên cứu cơ sở khoa học phân vùng chất lượng nước mặt ở TP Hồ Chí Minh

- Triển khai phân vùng chất lượng nước sông, kênh rạch khu vực TP Hồ Chí Minh

- Xây dựng tập bản đồ phân vùng chất lượng nước TP Hồ Chí Minh

- Điều tra, đánh giá lấy ý kiến cộng đồng về khả năng sử dụng nước

- Tham vấn ý kiến các chuyên gia về tầm quan trọng của các thông số đánh giá chất lượng nước đặc thù cho TP Hồ Chí Minh

- Đánh giá mức độ phù hợp của các vùng chất lượng nước đối với các mục đích sử dụng nước

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập và xử lý thông tin về phương pháp luận

- Các phương pháp thu mẫu, phân tích chất lượng nước về mặt hóa – lý

- Phương pháp đo đạc, phân tích chất lượng nước liên tục

- Các phương pháp thống kê, đánh giá lưu lượng, tải lượng ô nhiễm từ nước thải

- Phương pháp lập và tính toán WQI

- Phương pháp phân loại và phân vùng chất lượng nước dựa vào WQI

6 Kết quả nghiên cứu

Từ các kết quả nghiên cứu Đề tài chúng tôi có thể đưa ra một số kết luận chính:

1 Khu vực TP Hồ Chí Minh nằm ở hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai – Sài Gòn có mạng lưới sông, kênh rạch dày, chất lượng nước (CLN) các sông này bị ảnh hưởng rõ rệt do các yếu tố tự nhiên: chế độ thủy văn (dòng chảy từ thượng lưu và triều từ biển Đông), đặc điểm thổ nhưỡng (đất phèn) Đặc biệt CLN các sông rạch bị tác động rõ rệt do các nguồn gây ô nhiễm do hoạt động sinh hoạt, công nghiệp, nông, ngư nghiệp, thủy lợi, tạo ra sự biến đổi rất mạnh về mức độ ô nhiễm theo không gian và thời gian

2 Hiện nay sông rạch trong lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn tiếp nhận khoảng 1,2 triệu m3 nước thải công nghiệp và hàng triệu m3 nước thải từ đồng ruộng, trang trại thủy sản Đến năm 2020 lưu lượng nước thải sinh hoạt sẽ lên tới trên 2,2 triệu m3/ngày (tăng 1,8 lần so với năm 2007), lưu lượng nước thải công nghiệp sẽ tăng đến hơn 2,8 triệu m3/ngày (tăng 8,3 lần so với năm 2007 nếu các KCN, CCN đã quy hoạch được lấp đầy)

Như vậy trong tương lai nguy cơ ô nhiễm nguồn nước sông, kênh rạch ở TP Hồ Chí Minh không những không giảm mà còn gia tăng nhanh chóng, đặc biệt là ô nhiễm do chất thải công nghiệp Đây là cảnh báo khẩn cấp cho công tác bảo vệ và phục hồi CLN ở TP Hồ Chí Minh phục vụ cấp nước an toàn cho sinh hoạt, thủy sản, du lịch và nông nghiệp

3 Bằng đo đạc, phân tích liên tục CLN theo chiều dài các dòng sông, kênh rạch kết hợp số liệu phân tích vào 2 mùa trong năm 2007 tại 35 điểm đại diện Đề tài đã xác định rõ ràng sự phân bố các vùng nước bị nhiễm mặn, bị axit hóa, bị ô nhiễm do các chất hữu cơ, dinh dưỡng, dầu mỡ và vi sinh Các bản đồ (số hóa)

về diễn biến các thành phần ô nhiễm này đã được xây dựng Đường cong biến đổi oxy hòa tan (DO, đặc trưng cho ô nhiễm hữu cơ) dọc sông Sài Gòn kéo dài đến Lòng Tàu ra biển đã được xác lập Đây là các tài liệu có giá trị cao phục vụ cho việc đánh giá diễn biến CLN hiện nay và trong tương lai, phục vụ quản lý môi trường, cảnh báo ô nhiễm và cung cấp thông tin cho việc sử dụng nước

4 Bằng việc lựa chọn 10 thông số đặc trưng ( DO, BOD, SS, T.coliform, pH, Tổng N, Độ đục, Dầu

mỡ, COD, Tổng P) vận dụng và cải tiến các mô hình WQI của Hoa Kỳ và Ấn Độ) Đề tài đã lập mô hình

và HCM - WQI) Trên cơ sở số liệu phân tích CLN của Đề tài giá trị WQI của từng điểm trong 35 điểm khảo sát đại diện trên các sông rạch chính đã được tính toán Dựa theo thang điểm của Hệ thống HCM – WQI CLN của từng điểm đã được phân loại Kết quả cho thấy không có điểm nào ở TP Hồ Chí Minh đạt loại I (rất tốt - ô nhiễm nhẹ), chỉ có một số điểm trên sông Sài Gòn, Đồng Nai và một số sông ở Cần Giờ đạt loại II (tốt, ô nhiễm nhẹ); phần lớn các điểm trên sông Đồng Nai và Sài Gòn, các sông ở Cần Giờ chỉ đạt loại III (trung bình, ô nhiễm trung bình); phần lớn các sông Chợ Đệm, Cần Giuộc, kênh An Hạ, Thầy Cai, Rạch Tra, các sông rạch ở Bình Chánh, Nhà Bè, Hóc Môn chỉ đạt loại IV (kém, ô nhiễm nặng); phần lớn các kênh rạch ở các quận nội thành chỉ đạt loại IV và V (rất kém, ô nhiễm rất nặng) Kết quả phân loại CLN theo WQI được tính bằng phần mềm có tính khách quan, do vậy có thể làm cơ sở cho công tác quan trắc môi trường nước sử dụng nước và cải tạo ô nhiễm trong các năm tới

Đây là lần đầu tiên ở lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn và các sông phíaNam được phân loại CLN theo

hệ thống WQI có tính quốc tế hóa

5 Mô hình HCM – WQI theo 6 thông số, cũng có thể áp dụng Kết quả phân loại CLN theo hệ thống

10 thông số và 6 thông số ở từng điểm về cơ bản là thống nhất, không có sự chênh lệch lớn

6 Dựa vào kết quả phân loại CLN theo WQI ở 35 điểm kết hợp chặt chẽ với kết quả của phương pháp

đo đạc, phân tích CLN liên tục theo chiều dài các dòng sông, kênh rạch và 2 mùa theo 6 thông số đặc trưng chung cho ô nhiễm: hữu cơ (qua DO), mặn hóa (qua độ mặn, EC), ô nhiễm do yếu tố tự nhiên và nước thải (qua độ đục), đề tài đã phân vùng CLN các sông kênh rạch khu vực TP Hồ Chí Minh Việc phân vùng CLN được thực hiện cả theo yếu tố tự nhiên (phân vùng theo nhiễm phèn và nhiễm mặn) và theo ô nhiễm do tự nhiên kết hợp hoạt động của con người (theo WQI) Phân vùng theo yếu tố tự nhiên (nhiễm mặn, nhiễm phèn) được thực hiện theo kết quả đo đạc, phân tích trực tiếp; phân vùng theo ô nhiễm được thực hiện dựa theo phân loại WQI Các bản đồ phân vùng CLN (GIS) theo 2 mùa đã được xây dựng Đây là lần đầu tiên các bản đồ phân vùng CLN theo WQI được thực hiện ở Việt Nam

7 Dựa vào kết quả phân vùng CLN kết hợp khảo sát thực địa ý kiến thu thập qua các bảng câu hỏi và các TCVN về chất lượng nước Đề tài đã đánh giá và đề xuất khả năng sử dụng nước các vùng môi trường nước ở TP Hồ Chí Minh Theo đó mức độ phù hợp (độ an toàn) cho cấp nước sinh hoạt, thủy sản, du lịch, thủy lợi ở từng đoạn sông đã được đánh giá Kết quả cho thấy một số đoạn ở sông Đồng Nai, Sài Gòn có thể cấp nước cho các nhà máy nước nhưng yêu cầu phải xử lý đặc biệt, đoạn sông này cũng phục vụ cho thủy lợi, thủy sản nước ngọt và du lịch Phần lớn các đoạn sông ở Cần Giờ có thể phục vụ thủy sản nước mặn – lợ nhưng với các mức độ phù hợp khác nhau Nguồn nước các sông Chợ Đệm, kênh An Hạ, Rạch Tra, Thầy Cai, rạch Cần Giuộc và các sông ở Nhà Bè không phù hợp cho thủy lợi và cấp nước sinh hoạt Các kênh rạch khu vực nội thành không thể sử dụng cho các mục đích trên

8 Mặc dầu Đề tài không có mục đích đề xuất các giải pháp cải tạo ô nhiễm, bảo vệ môi trường nước nhưng với các kết quả nghiên cứu trên cũng cho phép định hướng về các mục tiêu ưu tiên về bảo vệ và phục hồi CLN ở các sông rạch trên địa bàn TP Hồ Chí Minh