Nghiên cứu ứng dụng GIS kết hợp WQI đánh giá tình trạng nước mặt tại hệ thống kênh tân hóa – lò gốm trên địa bàn thành phố hồ chí minh

So sánh với báo cáo kết quả 2015 của Sở tài nguyên và môi trường thành phố Hồ Chí Minh cho thấy chất lượng nước tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm có 08-xu hướng tái ô nhiễm.. Trước đây, việc đán

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đề tài này là công trình nghiên cứu khoa học của tác giả Các

số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và có nguồn gốc Tác giả xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng phản biện và pháp luật về các kết quả nghiên cứu của đề tài này

Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Lê Dương Ngọc Phú

LỜI CẢM ƠN

Qua bốn năm học tập, nghiên cứu, rèn luyện ở trường nhờ sự chỉ dạy tận tình của quý thầy cô trường Đại học Công nghệ TP HCM đặc biệt là quý thầy cô Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường đã giúp em có được ngày càng nhiều kiến thức và những hiểu biết sâu sắc trong học tập cũng như trong thực tiễn hằng ngày Để hoàn thành

đồ án tốt nghiệp này, trước hết em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, trường Đại học Công nghệ TP.HCM đã trang bị cho

em vốn kiến thức quý báu trong suốt những năm học

Em vô cùng cám ơn Thầy Nguyễn Trung Dũng đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến anh Trịnh Trọng Nguyễn

đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm thí nghiệm phân tích tại Mobilab cũng như trong suốt quá trình làm đồ án này

Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thiện Đồ án tốt nghiệp này nhưng có thể đề tài vẫn còn nhiều thiếu sót, vì vậy em mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô, Hội đồng phản biện để đề tài này hoàn thiện hơn

Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Lê Dương Ngọc Phú

là việc kết hợp hệ thống thông tin môi trường (GIS) để giúp nhà quản lý cũng như người dân nắm bắt kịp thông tin, diễn biến của môi trường Tôi đã tiến hành thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu ứng dụng GIS kết hợp WQI đánh giá tình trạng nước mặt tại hệ thống kênh

Tân Hóa – Lò Gốm trên địa bàn thành phô Hồ Chí Minh” Kênh Tân Hóa – Lò Gốm là

một trong những dòng kênh thoát nước chính của TP HCM với tổng chiều tài lên đến 7.84 km chảy qua các quận Tân Phú, Quận 11, Quận 6, Tân Bình Đến năm 2015 kênh Tân Hóa – Lò Gốm được cải tạo lại, chất lượng nước đươc cải thiện tốt hơn và giúp cho cuộc sống của người dân ở khu vực này được cải thiện

Kết quả quá trình phân tích cho thấy 7/10 chỉ tiêu phân tích đều vượt QCVN MT:2015/BTNMT - cột B2 đó là các chỉ tiêu Amoni, TSS, DO, COD, BOD5, Coliform, Phosphate Sau tính toán WQI đề cho thấy chỉ số chất lượng nước của kênh rất thấp cả giờ triều lên và giờ triều xuống đều năm trong thang màu đỏ ( nước ô nhiễm nặng cần phải có biện pháp xử lý) So sánh với báo cáo kết quả 2015 của Sở tài nguyên và môi trường thành phố Hồ Chí Minh cho thấy chất lượng nước tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm có

08-xu hướng tái ô nhiễm Và trong nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ GIS với phần mềm Arcmap để xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu thông số quan trắc môi trường nước mặt tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm Qua đó cho thấy ứng dụng công nghệ mới có nhiều tiện ích và

là giải pháp hiện đại, hiểu quả cho việc quản lý môi trường

SUMMARY

Water is extremely important to human life and dayly activities, In our Contry pollution of water resources is in serios problem In Ho Chi Minh City, water pollution in Canal is more serious and it’s difficult to collect information on water quality To overcome this situation, there is a need for an index system for water quality by using summary of physical - chemistry – biological indicators base on standard index score, easy to understand for most of people One of the indicators is the "Water Quality Index - WQI" toghether with the Geographic Information System (GIS) to help managers as well

as people catch up with information about environment change I was started on the thesis topic: “GIS application research combined with WQI to assessment of water status in Tan Hoa - Lo Gom canal system in Ho Chi Minh City” Tan Hoa – Lo Gom canal system is one of the main drainage canal of Ho Chi Minh City With a total length of 7.84 km, HCM City runs through Tan Phu district, district 11, district 6 and Tan Binh district By

2015, the Tan Hoa - Lo Gom Canal system will be rehabilitated to improve water quality and improve people life of living in this area

The results of the analysis showed that 7 out of 10 of analyzed items exceeded QCVN 08-MT:2015/BTNMT - column B2 which are Amoni, TSS, DO, COD, BOD5, Coliform, Phosphate After calculated the WQI, the water quality index of the canal was very low during both the tide is hight and the tide is low time, which were all in the red scale (heavy polluted water required for treatment) Compared with the 2015 report of the

Ho Chi Minh City Natural Resources and Environment Department, the water quality in Tan Hoa - Lo Gom canal system tends to be re-polluted And in the research using GIS with Arcmap software to build and manage the water in Tan Hoa - Lo Gom Canal Through that, the apply of new technology has many advantages, it is a modern and effective solution for managing the environment

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

DANH MỤC HÌNH xi

DANH MỤC BẢNG xiv

DANH MỤC VIẾT TẮT xvi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

1.1 Tài nguyên nước 6

1.1.1 Khái niệm tài nguyên nước[6] 6

1.1.2 Phân loại tài nguyên nước[6] 6

1.1.3 Quy luật biến động tài nguyên nước theo thời gian[6] 6

1.1.3.1 Tính chu kỳ 6

1.1.3.2 Tính ngẫu nhiên 7

1.2 Ô nhiễm môi trường nước 7

1.2.1 Khái niệm môi trường nước và ô nhiễm môi trường nước 7

1.2.2 Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước 8

1.2.3 Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước 8

1.2.4 Các tiêu chuẩn, chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước 9

1.3 Khu vực nghiên cứu 11

1.3.1 Vị trí 11

1.3.1.1 Vị trí địa lý khu vực 11

1.3.1.2 Vai trò của khu vực 12

1.3.2 Điều kiện tự nhiên 12

1.3.2.1 Đặc điểm khí hậu 12

1.3.2.2 Đặc điểm địa hình 14

1.3.2.3 Đặc điểm thủy văn sông rạch 15

1.3.3.1 Đặc điểm xã hội 17

1.3.3.2 Đặc điểm hiện trạng kinh tế 17

1.3.4 Hiện trạng môi trường khu vực 18

1.3.4.1 Chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm trước khi cải tạo 18

1.3.4.2 Chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm sau khi cải tạo 20

1.4 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước WQI 23

1.4.1 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước WQI [2] 23

1.4.1.1 Tổng quan về chỉ số môi trường 23

1.4.1.2 Mục đích của chỉ số môi trường 23

1.4.1.3 Khái niệm WQI: 23

1.4.1.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng chỉ số WQI của một số quốc gia trên thế giới 26

1.4.1.5 Tình hình nghiên cứu và áp dụng WQI tại Việt Nam 27

1.5 Tổng quan về ứng dụng GIS [5] 27

1.5.1 Khái niệm GIS 27

1.5.2 Các khả năng xử lỷ của GIS 29

1.5.3 Định nghĩa hệ thống thông tin môi trường 30

1.5.4 Công nghệ cơ sở dữ liệu trong nghiên cứu môi trường 30

1.5.5 Vai trò của GIS trong nghiên cứu môi trường 31

1.5.6 Một số công trình nghiên cứu xây dựng HTTTMT 31

1.5.7 Các nghiên cứu ứng dụng GIS trong quản lý môi trường 33

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 35

2.1 Vật liệu nghiên cứu 35

2.1.1 Dụng cụ và thiết bị 35

2.1.1.1 Dụng cụ 35

2.1.1.2 Thiết bị 35

2.1.2 Hóa chất 35

2.1.2.1 Phosphate: 35

2.1.2.2 BOD 36

2.1.2.3 COD [10] 75

2.1.2.4 Độ đục 75

2.1.2.5 N-NH4+ 76

2.1.2.6 Coliform 76

2.2 Thời gian và địa điểm 76

2.3 Đối tượng nghiên cứu 76

2.4 Phương pháp nghiên cứu 76

2.4.1 Phương pháp lấy mẫu 76

2.4.1.1 Khảo sát vị trí các điểm lấy mẫu 77

2.4.1.2 Lấy mẫu, vận chuyển và lưu trữ 77

2.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 78

2.4.2.1 Phân tích chỉ tiêu P-PO43-[9],[13] 79

2.4.2.2 Phân tích chỉ tiêu Tổng Coliform (MPN)[8] 82

2.4.2.3 DO 83

2.4.2.4 BOD ( nhu cầu oxy sinh hóa) [9] 85

2.4.2.5 Độ đục 88

2.4.2.6 Phân tích chỉ tiêu COD bằng thiết bị Elox 100 [10] 89

2.4.2.2 Phân tích chỉ tiêu NH4+ bằng thiết bị Amonitor [11] 94

2.4.2.3 TSS (Tổng chất rắn lơ lửng) 97

2.4.2.4 Nhiệt độ, pH 97

2.4.4 Phương pháp xây dựng chỉ số WQI [1] 101

2.4.4.1 Các yêu cầu đối với việc tính toán WQI 101

2.4.4.2 Quy trình tính toán 101

2.4.4.3 Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc 101

2.4.4.4 Tính toán WQI 102

2.4.4.5 So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá 105

2.4.5 Phương pháp mô hình Streeter – Phelps: 106

2.4.5.1 Cách tiếp cận cân bằng vật chất 106

2.4.5.2 Độ thiếu hụt oxy 108

2.4.5.3 Độ thiếu hụt ban đầu 108

2.4.5.4 Phương trình diễn biến của DO: 109

2.4.5.5 Sự nạp không khí 110

2.4.6 Phương pháp tham khảo ý kiến của các chuyên gia 111

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 112

3.1 Kết quả phân tích các chỉ tiêu 112

3.2 Kết quả phân tích phosphate 113

3.2.1 Kết quả phân tích triều lên 113

3.2.2 Kết quả phân tích phosphate giờ triều xuống 115

3.3 Kết quả phân tích coliform 119

3.3.1 Kết quả phân tích giờ triều lên 119

3.3.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống 121

3.4 Kết quả phân tích DO 125

3.4.1 Kết quả phân tích giờ triều lên 125

3.4.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống 127

3.5 Kết quả phân tích BOD5 131

3.5.1 Kết quả phân tích giờ triều lên 131

3.5.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống 133

3.6 Kết quả phân tích độ đục 136

3.6.1 Kết quả phân tích giờ triều lên 136

3.6.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống 138

3.7 Kết quả phân tích COD 141

3.7.1 Kết quả phân tích giờ triều lên 141

3.7.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống 143

3.8 Kết quả phân tích Amoni 147

3.8.1 Kết quả phân tích giờ triều lên 147

3.7.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống 149

3.8 Kết quả phân tích TSS 153

3.8.1 Kết quả phân tích giờ triều lên 153

3.8.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống 155

3.9 Kết quả phân tích pH 159

3.9.1 Kết quả phân tích giờ triều lên 159

3.9.2 Kết quả phân tích giờ triều xuống 161

3.10 nhận xét chung về kết quả phân tích lý hóa trên kênh Tân Hóa – Lò Gốm 164

3.10.1 Về pH, chất rắn lơ lửng, độ đục 164

3.10.2 Ô nhiễm chất hữu cơ 165

3.10.3 Chất dinh dưỡng 166

3.10.4 Các vi sinh vật gây bệnh 167

3.11 Kết quả tính toán chỉ số WQI 168

3.11.1 Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu thuộc hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm khi triều lên 168

3.11.2 Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu thuộc hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm khi triều xuống 171

3.11.3 Biểu đồ diễn biến chất lượng nước mặt của kênh Tân Hóa – Lò Gốm tại các vị trí lấy 175

3.12 Thành lập bản đồ và kết quả quan trắc 178

3.13 Tính toán lan truyền chất theo mô hình streeter 187

3.13.1 Thông tin về kênh và nguồn xả 187

3.13.1.1 Thông tin về kênh 187

3.13.1.2 Thông tin về nguồn xả 187

3.13.2 Đồ thị streeter 189

3.14 Đánh giá và đề xuất biện pháp 196

3.14.1 Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm 196

3.14.2 Đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên nước kênh Tân Hóa –

Lò Gốm 196

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 197 TÀI LIỆU THAM KHẢO 199 PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ HÌNH ẢNH GHI NHẬN TRONG QUÁ TRÌNH QUAN TRẮC KÊNH TÂN HÓA- LÒ GỐM 1 PHỤ LỤC 2: BẢNG MAC CRADY 6 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 8

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.2: Một đoạn Kênh Tân Hóa – Lò Gốm sau khi cải tạo 21

Hình 2.1: Bản đồ hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm trên địa bạn thành phố Hồ Chí Minh 77

Hình 2.2 Kết quả dựng đường chuẩn phosphate 82

Hình 2.3 Máy đo DO 84

Hình 2.4: Cấu tạo máy Elox100 90

Hình 2.5: Sơ đồ quá trình phân tích của máy 91

Hình 2.6: Sơ đồ ống dẫn 92

Hình 2.7: Điện cực và cell xử lí mẫu của máy Elox100 93

Hình 2.8: Nguyên lí hoạt động điện hóa của máy Elox100 94

Hình 2.9: Sơ đồ hình chiếu ngang hệ thống của máy Amonitor 95

Hình 2.10: Cấu tạo máy amonitor 96

Hình 2.11: Thiết bị Turbimax (đầu dò đo TSS) 97

Hình 2.12: Đo nhiệt độ trên tại điểm ấy mẫu trên kênh Tân Hóa-Lò Gốm 98

Hình 2.13: Máy đo pH 98

Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện kết quả phosphate tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên 114

Hình 3.2: Biểu đồ phosphate triều xuống 116

Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện kết quả coliform tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống 122

Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện kết quả DO tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống 128

Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện kết quả BOD5 tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên 132

Hình 3.8: Biểu đồ thể hiện kết quả BOD5 tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống 134

Hình 3.9 Biểu đồ thể hiện kết quả độ đục tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên 137

Hình 3.10 Biểu đồ thể hiện kết quả độ đục tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống 139

Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện kết quả COD tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống 144

Hình 3.13: Biểu đồ thể hiện kết quả amoni tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên 148

Hình 3.14: Biểu đồ thể hiện kết quả amoni tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống 150

Hình 3.15: Biểu đồ thể hiện kết quả BOD5 tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên 154

Hình 3.16: Biểu đồ thể hiện kết quả TSS tại các vị trí lấy mẫu giờ triều xuống 156

Hình 3.17: Biểu đồ thể hiện kết quả pH tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên 160

Hình 3.19: Rác thải tại cầu Ông Buông lúc triều xuống ngày 28/3 164

Hình 3.20: Thu gom lục bình tại cầu Ông Buông lúc triều lên ngày 28/3 165

Hình 3.21: Nước thải sinh hoạt được thải ra tại cầu Tân Hóa vào ngày 21/2/2017 166

Hình 3.22: Cống xả nước thải tại cầu Tân Hóa lúc triều xuống ngảy 7/3 167

Hình 3.24 Biểu đồ đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm lúc triều lên bằng chỉ số WQI 170

Hình 3.25 Biểu đồ đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm lúc triều xuống bằng chỉ số WQI 173

Hình 3.26 Biểu đồ đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm lúc triều xuống bằng chỉ số WQI 173

Hình 3.27 Cầu Phạm Văn Chí triều lên 175

Hình 3.29 Cầu Phạm Văn Chí triều xuống 175

Hình 3.30 Cầu Hậu Giang khi triều xuống 175

Hình 3.31 Cầu Ông Buông khi triều lên 176

Hình 3.32 Cầu Tân Hóa khi triều lên 176

Hình 3.33 Cầu Ông Buông khi triều xuống 176

Hình 3.34 Cầu Tân Hóa khi triều xuống 176

Hình 3.35 Bảng đồ phân vùng ô nhiễm theo chỉ số WQI kênh Tân Hóa – Lò Gốm 177

Hình 3.36 Bản đồ khu vực tiến hành lấy mẫu quan trắc 178

Hình 3.37 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Phạm Văn Chí giờ triều xuống 179

Hình 3.38 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Phạm Văn Chí giờ triều lên 180

Hình 3.39 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Hậu Giang giờ triều xuống 181

Hình 3.40 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Hậu Giang giờ triều lên 182

Hình 3.41 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Ông Buông giờ triều xuống 183

Hình 3.42 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Ông Buông giờ triều lên 184

Hình 3.43 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Tân Hóa giờ triều xuống 185

Hình 3.44 Bản đồ và số liệu phân tích tại cầu Tân Hóa giờ triều lên 186

Hình 3.45 Đồ thị 189

Hình 3.46 Đồ thị từng nguồn xả 190

Hình 3.47 Nồng độ tại cầu Phạm Văn Chí tính theo mô hình Streeter 191

Hình 3.48 Nồng độ tại cầu Hậu Giang tính theo mô hình Streeter 192

Hình 3.49 Nồng độ tại cầu Ông Buông tính theo mô hình Streeter 193

Hình 3.50 Nồng độ tại cầu Tân Hóa tính theo mô hình Streeter 194 Hình 3.51 Bản đồ thể hiện WQI tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm 195

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các đặc trưng nhiệt độ 12

Bảng 1.2: Các đặc trưng chế độ mưa 13

Bảng 1.3: Độ ẩm tương đối trong các tháng tại Tp Hồ Chí Minh 13

Bảng 1.4: Tổng sản phẩm trên địa bàn tháng 12 năm 2016 17

Bảng 1.5: Các thông số phân tích chất lượng nước tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm 22

Bảng 2.1: Dãy bình định mức dùng để lập đường chuẩn xác định nồng độ phosphate 81

Bảng 2.2: Chọn hệ số pha loãng 86

Bảng 2.3: Lập dãy đường chuẩn xác định độ đục 88

Bảng 2.4: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt 99

Bảng 2.5: Quy định các giá trị qi, BPi 102

Bảng 2.6: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa 104

Bảng 2.7: Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH 104

Bảng 2.8: Mức đánh giá chất lượng môi trường nước mặt 105

Bảng 3.1: Kết quả phân tích phosphate giờ triều lên 113

Bảng 3.2: Kết quả phân tích phosphate giờ triều xuống 115

Bảng 3.3: Kết quả phân tích coliform giờ triều lên 119

Bảng 3.4: Kết quả phân tích coliform giờ triều xuống 121

Bảng 3.5: Kết quả phân tích DO giờ triều lên 125

Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện kết quả DO tại các vị trí lấy mẫu giờ triều lên 126

Bảng 3.6: Kết quả phân tích DO giờ triều xuống 127

Bảng 3.7: Kết quả phân tích BOD5 giờ triều lên 131

Bảng 3.8: Kết quả phân tích BOD5 giờ triều xuống 133

Bảng 3.11: Kết quả phân tích COD giờ triều lên 141

Bảng 3.12: Kết quả phân tích COD giờ triều xuống 143

Bảng 3.13: Kết quả phân tích amoni giờ triều lên 147

Bảng 3.14: Kết quả phân tích amoni giờ triều xuống 149

Bảng 3.15: Kết quả phân tích TSS giờ triều lên 153

Bảng 3.16: Kết quả phân tích TSS giờ triều xuống 155

Bảng 3.17: Kết quả phân tích pH giờ triều lên 159

Bảng 3.18: Kết quả phân tích pH giờ triều lên 161

Bảng 3.19:Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu giờ

triều lên 168

Bảng 3.20 Diễn biến chất lượng nước mặt theo chỉ số WQI tại các vị trí lấy mẫu giờ

triều xuống 171

DANH MỤC VIẾT TẮT

3 COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học

16 TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng

22 WQI Water Quality Index Chỉ số chất lượng nước

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người Nước trong tự nhiên bao gồm toàn bộ nước từ các đại dương, sông suối, ao hồ, nước ngầm Trên trái đất nước ngọt chiếm một tỉ lệ rất nhỏ so với nước mặn Nước mặt rất cần thiết cho sự sống và phát triển, nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chất, tham gia vào các phản ứng sinh hóa và tạo nên các tế bào mới Vì vậy, có thể nói rằng ở đâu có nước thì ở đó có

sự sống Nước được dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ Sau khi sử dụng thì nước trở thành nước thải và chúng sẽ bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của các ngành công, nông nghiệp… Chúng đã để lại rất nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn

đề ô nhiễm môi trường nước Vấn đề này đang là mối nguy đáng lo ngại rất nhiều người cũng như rất nhiều quốc gia trên thế giới Ở Việt Nam hiện nay toàn bộ nước thải sinh hoạt chưa được xử lý và được thải bỏ ra sông, hồ, ao các con kênh, rạch (ví dụ: Chất thải từ các cơ sở giặt tẩy, may quần jean xả thải trực tiếp ra môi trường làm che lấp hoàn toàn con kênh tại xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh, ) Vì vậy, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước và bốc mùi khó chịu, làm mất cảnh quan và ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe của con người và các loài động thực vật sống gần khu vực

xã thải

Trong nghiên cứu này, tôi quan tâm đến hệ thống kênh rạch Thành phố Hồ Chí Minh đây là hệ thống tiếp nhận nguồn nước thải sinh hoạt và công nghiệp Kênh Tân Hóa – Lò Gốm là một trong những hệ thống kênh đang phải hằng ngày chứa một lượng lớn nước thải đổ vào, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng Thành phố Hồ Chí Minh đã có những dự án cải tạo, gần đây nhất là dự án xây dụng, nạo vét kênh dọc hai bên kênh Tân Hóa – Lò Gốm Tuy nhiên, chất lượng nước sau cải vẫn chưa được đánh giá Trước đây, việc đánh giá chất lượng nước và mức độ ô nhiễm các thủy vực thường dựa vào các chỉ số chất lượng nước riêng biệt và so sánh với giá trị giới hạn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn trong nước nhưng chưa có nghiên cứu đầy đủ nào về chất lượng nước của các kênh thuộc địa bàn thành phố Cách làm này cũng nói lên một phần không nhỏ về mức độ ô nhiểm nhưng vẫn còn các hạn chế: Thứ nhất, đánh giá từng thông số riêng biệt không nói lên chất lượng nước tổng quát của

chuẩn hoặc thấp hơn tiêu chuẩn (ví dụ: DO) cho phép nên việc đánh giá chất lượng nước sông chỉ có các nhà khoa học có chuyên môn mới hiểu được Do vậy, sẽ khó thông tin tình trạng chất lượng nước sông cho công chúng, gây khó khăn khi các nhà quản lý đưa ra các quyết định nhằm bảo vệ hay khai thác nguồn nước hợp lý

Để khắc phục khó khăn trên, cần có một hoặc một hệ thống chỉ số phép nhìn nhận chất lượng nước một cách tổng hợp về các chỉ tiêu lý – hóa – sinh của nguồn nước, được đánh giá theo một thang điểm thống nhất, dễ hiểu với các đối tượng phổ thông Một trong các chỉ số đó là “Chỉ số chất lượng nước – WQI” Chỉ số WQI với ưu điểm

là đơn giản dễ hiểu, có tính khái quát cao có thể sử dụng cho mục đích đánh giá diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian, là nguồn thông tin phù hợp cho cộng đồng, cho những nhà quản lý không phải chuyên gia về môi trường nước

Và trong thời đại hội nhập, tân tiến, thay đổi liên tục theo xu hướng hiện đại hóa, công nghệ thông tin phát triển không ngừng nhờ đó mà con người nắm bắt, xử lý thông tin một cách nhanh nhất, sớm nhất và chính xác nhất Nhờ những bước tiến xa

và nhanh của thời đại công nghệ thông tin như hiện nay cũng góp phần không nhỏ đến quá trình phát triển nhanh chóng của khoa học, đặc biệt là ngành khoa học bản đồ mà đỉnh cao của nó là hệ thống thông tin địa lý GIS đã cập nhật, tổng hợp, phân tích, quản

lý, truy xuất thông tin dễ dàng nhanh chóng và có tính chính xác cao Khoa học thông tin địa lý là sự kết hợp của ngành là sự kết hợp của các ngành bản đồ, địa lý và công nghệ thông tin Trong quản lý môi trường GIS có vai trò cực kì quan trọng GIS giúp cho các nhà quản trị phân tích được những yêu tố môi trường dựa trên hệ thộng cơ sỡ

dữ liệu thông tin nhận được từ viễn thám không gian để thực hiện tích hợp dữ liệu, phân tích địa lý không gian và lập bản đồ phân bố không gian nhằm theo dõi biến động tài nguyên và tình hình phát triển phục vụ quy hoạch, quản lý tài nguyên môi trường

và đưa ra được các chiến lược bảo vệ môi trường Trên thế giới và ở Việt Nam đã có những nghiên cứu ứng dụng GIS với WQI và đã thu được nhiều kết quả khả quan Với những lý do nêu trên, tác giả đề xuất ứng dụng GIS với công cụ Arcmap và WQI để phân vùng chất lượng nước ở hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm thành phố là một hướng đi có ý nghĩa thực tiễn để quản lý môi trường kênh rạch, làm cơ sở đánh giá chất lượng nước một cách tổng quát, đồng thời cung cấp thông tin môi trường cho

cộng đồng một cách đơn giản, trực quan và nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho cộng đồng

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu chính

 Đánh giá chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm thông qua chỉ số chất lượng nước WQI và ứng dụng GIS

2.2 Mục tiêu cụ thể

 Xây dựng chỉ số WQI cho hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm

 Đánh giá chất lượng nước hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm theo chỉ số WQI

 Phân vùng chất lượng nước bằng ứng dụng Arcmap kết hợp WQI

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Nội dung chính: Nghiên cứu, khảo sát thực địa và lấy mẫu

 Nội dung 1: Thu thập, tổng hợp tài liệu

 Nội dung 2: Phân tích các thông số chất lượng nước cho hệ thống kênh Tân

Hóa – Lò Gốm

 Nội dung 3: Lập bản đồ phân vùng chất lượng nước dựa trên WQI và ứng dụng

GIS

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

 Thời gian thực hiện đề tài: 02/2017 đến 07/2017

 Phạm vi nghiên cứu: khu vực dọc kênh Tân Hóa – Lò Gốm, Thành phố Hồ Chí Minh

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Phương pháp thu thập số liệu: dự liệu được thu thập từ kết quả nghiên cứu, các tài liệu và các web liên quan

 Phương pháp khảo sát thực địa: tiến hành khảo sát khu vực nghiên cứu

 Phần mềm tính toán WQI và xây dựng cở sở dữ liệu GIS bằng phần mềm Arcmap 10.1

 Phương pháp tư vấn chuyên gia: Tham khảo ý kiến chuyên gia

6 CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI

Cấu trúc của đề tài gồm 3 phần chính:

PHẦN MỞ ĐẦU

PHẦN NỘI DUNG

Chương 1: Tổng quan ( khái niệm về tài nguyên nước, ô nhiễm tài nguyên nước,

độc học nước, khu vực nghiên cứu, độc tính kim loại nặng, các nguồn gây ô nhiễm tại khu vực nghiên cứu, các nghiên cứu liên quan)

Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu

 Tổng hợp tài liệu

 Thông tin về tình hình kinh tế, xã hội của khu vực lấy mẫu

 Thông tin về các chỉ số lý hóa và chỉ số độc học cần phân tích

 Tài liệu các nghiên cứu liên quan

 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn về chất lượng nước mặt; lấy mẫu, bảo quản

và phân tích mẫu

 Thông tin về lịch thủy triều tại lưu vực cần phân tích

 Hướng dẫn sử dụng các máy móc, thiết bị phục vụ cho việc phân tích

 Khảo sát thực địa và lấy mẫu tại khu vực nghiên cứu

 Thời gian lấy mẫu dựa vào lịch triều lên, triều xuống

Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp lấy mẫu

 Phương pháp phân tích lý hóa sinh

 Phương pháp tính toán WQI

 Phương pháp mô hình streeter

Chương 3: Kết quả và thảo luận

 Kết quả phân tích chỉ tiêu lý hóa sinh

 Kết quả tính toán WQI

 Bản đồ thể hiện thông tin và vị trí lấy mẫu

 Chạy mô hình Streeter

 Bản đồ thể hiện xu hướng ô nhiễm

PHẦN KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tài nguyên nước

Theo “Thuật ngữ thuỷ văn và môi trường nước”, tài nguyên nước là lượng nước trên một vùng đã cho hoặc lưu vực, biểu diễn ở dạng nước có thể khai thác (nước mặt

và nước dưới đất) Điều 2 Luật Tài nguyên nước Việt Nam (1998) quy định "Tài nguyên nước (của Việt Nam) bao gồm các nguồn nước mặt, nước mưa, nước dưới đất, nước biển thuộc lãnh thổ Việt Nam" Rõ ràng, tài nguyên nước của một lãnh thổ là toàn bộ lượng nước có trong đó mà con người có thể khai thác sử dụng được, xét cả về mặt lượng và chất, cho sinh hoạt, sản xuất, trong hiện tại và tương lai

Nước là dạng tài nguyên đặc biệt Nó vừa là thành phần thiết yếu của sự sống và môi trường, quyết định sự tồn tại, phát triển của xã hội, vừa có thể mang tai họa đến cho con người Nước có khả năng tự tái tạo về lượng, về chất và về năng lượng

Theo J.A.Jonnes chia tài nguyên nước thành ba loại:

1 Tài nguyên tiềm năng tương lai, là toàn bộ lượng nước có trên Trái Đất mà trong điều kiện hiện nay loài người hầu như chưa có khả năng khai thác, như nước ngầm nằm rất sâu, nước trong băng tuyết hai cực, nước biển và đại dương…

2 Tài nguyên tiềm năng thực tại, là lượng nước có trong lãnh thổ, nhưng ở trạng thái tự nhiên con người khó khai thác và có nguy cơ bị nó gây hại, hoặc xảy ra rủi ro, ví dụ như nước lũ, nước ngầm nằm sâu…

3 Tài nguyên hiện thực của một vùng, là khái niệm trùng với quan điểm truyền thống hiện nay, chỉ toàn bộ lượng nước có trong các thuỷ vực mặt và ngầm mà con người dễ dàng khai thác sử dụng

1.1.3.1 Tính chu kỳ

Theo thời gian tài nguyên nước phân phối không đồng đều Hai chu kỳ biến động

rõ nét nhất của tài nguyên nước theo thời gian là chu kỳ mùa và chu kỳ nhiều năm

Chu kỳ mùa: Chế độ nước trong các thuỷ vực tăng cao trong một số tháng liên

tục (mùa lũ) và hạ thấp trong một số tháng liên tục còn lại (mùa kiệt) một cách có quy luật rõ ràng Cách phân mùa dòng chảy sông ngòi đơn giản nhất là theo chỉ tiêu vượt trung bình: Mùa lũ là thời kỳ không dưới hai tháng liên tiếp có lưu lượng trung bình tháng bằng hoặc vượt lưu lượng trung bình năm, với xác suất vượt trung bình không dưới 50%

Chu kỳ nhiều năm: Là sự dao động chế độ dòng chảy theo chu kỳ dài, mỗi chu

kỳ có một số năm ít nước liên tiếp (pha ít nước) và một số năm nhiều nước liên tiếp (pha nhiều nước), giữa chúng có thể có một số năm chuyển tiếp với những giá trị nước trung bình

1.1.3.2 Tính ngẫu nhiên

Dòng chảy là sản phẩm tác động của nhiều yếu tố ngẫu nhiên Khi các yếu tố ngẫu nhiên đều có tác động đáng kể tới dòng chảy thì nó sẽ mang tính ngẫu nhiên rõ rệt Những hiện tượng thuỷ văn, như lũ lụt, hạn hán, xảy ra theo chu kỳ, nhưng các đặc trưng định lượng của chúng, như độ lớn, thời điểm xuất hiện , lại có tính ngẫu nhiên

và tuân theo một số quy luật ngẫu nhiên nhất định

1.2 Ô nhiễm môi trường nước

1.2.1 Khái niệm môi trường nước và ô nhiễm môi trường nước

Môi trường nước được hiểu là môi trường mà những cá thể tồn tại, sinh sống và tương tác qua lại đều bị ảnh hưởng và phụ thuộc vào nước Môi trường nước có thể bao quát trong một lưu vực rộng lớn hoặc chỉ chứa trong một giọt nước Môi trường nước là đối tượng nghiên cứu của nhiều ngành khoa học tự nhiên, kỹ thuật và cả kinh

tế – xã hội[19]

Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước, có hại cho hoạt động sống bình thường của con người và sinh vật, do sự có mặt của các tác nhân quá ngưỡng cho phép

Hiến chương Châu Âu định nghĩa: "Sự ô nhiễm nước là một sự biến đổi nói chung do con người gây đối với chất lượng nước, làm ô nhiễm nước và gây nguy hại đối với việc sử dụng của con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi

- giải trí, cũng như đối với các động vật nuôi, các loài hoang dại"

1.2.2 Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước

Sự ô nhiễm nước có thể có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo:

 Sự ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên là do nhiễm mặn, nhiễm phèn, gió, bão, lũ lụt Nước mưa rơi xuống mặt đất, mái nhà, đường phố đô thị khu công nghiệp, kéo theo các chất bẩn xuống sông, hồ hoặc các sản phẩm của hoạt động sống của sinh vật, vi sinh vật kể cả các xác chết của chúng Sự ô nhiễm này còn gọi là ô nhiễm không xác định được nguồn

 Sự ô nhiễm nhân tạo chủ yếu do xả nước thải từ các vùng dân cư, khu công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và các phân bón trong nông nghiệp, các phương tiện giao thông vận tải, đặc biệt là giao thông vận tải đường biển

Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm người ta phân biệt ô nhiễm vô cơ, ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm vi sinh vật, cơ học hay vật lý (ô nhiễm nhiệt hoặc

do các chất lơ lững không tan), ô nhiễm phóng xạ

Theo vị trí người ta phân biệt: ô nhiễm sông, ô nhiễm hồ, ô nhiễm biển, ô nhiễm mặt nước, ô nhiễm nước ngầm

Theo nguồn gây ô nhiễm người ta phân biệt:

 Nguồn xác định: là các nguồn thải chúng ta có thể xác định được ví trí chính xác như cống thải nhà máy, khu công nghiệp, đô thị

 Nguồn không xác định: là các chất gây ô nhiễm phát sinh từ những trận mưa lớn kéo theo bụi bẩn, xói mòn đất đai, và là nguồn những chất thải không thể xác định được gây ra như nước mưa chảy qua các khu dân cư, các cánh đồng đã bị ô nhiễm

1.2.3 Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước

Có rất nhiều tác nhân gây ô nhiễm nước, tuy nhiên để tiện lợi cho việc quan trắc

và khống chế ô nhiễm nguồn nước, ta có thể phân chúng thành các nhóm cơ bản:

 Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học hoặc các chất tiêu thụ oxy: thuộc loại này có cacbohydrat, protein, chất béo, Đây là các chất gây ô nhiễm phổ biến nhất có trong nước thải từ các khu dân cư, khu công nghiệp chế biến thực phẩm

 Các chất hữu cơ bền vững: polychlorophenol (PCPs), polychlorobiphenyl (PCB), các hydrocacbon đa vòng, Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp

và nguồn nước chảy tràn qua các vùng nông, lâm nghiệp có sử dụng nhiều thuốc trừ sâu Đây là các chất có độc tính cao đối với con người và sinh vật

 Các kim loại nặng: Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con người và các loại động vật có vú, lưỡng thê, bò sát, chim và tôm cá Các kim loại nặng thường có trong nước thải công nghiệp là chì (Pb), thủy ngân (Hg), crôm (Cr), cadimi (Cd), asen (As), mangan (Mn)

 Các chất vô cơ: Nhiều ion vô cơ có nồng độ rất cao trong nước tự nhiên, đặc biệt

là nước biển Trong nước thải từ các khu dân cư luôn có nồng độ tương đối cao các ion Cl-, CO32-, PO43-, Na+, K+

 Dầu mỡ: Là chất lỏng khó tan trong nước Độc tính và tác động sinh thái của dầu

mỡ phụ thuộc vào từng loại dầu Hầu hết các loài thực, động vật đều bị tác hại bởi dầu mỡ Các loài thủy sinh và cây ngập nước dễ bị chết do dầu mỡ ngăn cản quá trình hô hấp, quang hợp và cung cấp chất dinh dưỡng

 Các chất phóng xạ: Trong môi trường luôn có một lượng phóng xạ tự nhiên do hoạt động của con người hoặc từ các nguồn đất đá, núi lửa tạo nên Các sự cố phóng xạ có khả năng gây tác hại nghiêm trọng đến con người và sinh vật chủ yếu do nổ hoặc rò rỉ các lò phản ứng nguyên tử

 Các sinh vật gây bệnh: Bao gồm vi trùng, siêu vi trùng, giun sán Nguồn nước ô nhiễm do phân có thể có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng (virus), động vật đơn

bào (Protozoa) và trứng giun sán gây bệnh

 Các chất có mùi: Nước có mùi là do các nguyên nhân sau: có chất hữu cơ từ cống rãnh khu dân cư, xí nghiệp chế biến thực phẩm; nước thải công nghiệp, hóa chất; sản phẩm từ sự phân hủy cây cỏ, rong tảo, động vật

Ngoài ra còn có các chất rắn và khí hòa tan cũng là tác nhân gây ra ô nhiễm môi trường nước

1.2.4 Các tiêu chuẩn, chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước

Để xác định chất lượng nước hay mức độ ô nhiễm nước, người ta dùng các thông

số chất lượng nước:

 Các thông số vật lý: nhiệt độ, màu, mùi vị, độ dẫn điện, độ phóng xạ, có thể

 Các thông số hoá học: Chỉ số pH (độ axit hoặc độ kiềm), lượng chất lơ lửng, các chỉ số BOD, COD, Oxy hoà tan (DO), Dầu mỡ, Clorua, Sunphat, Amôn, Nitrit, Nitrat, Phosphate, Các nguyên tố vi lượng, Kim loại nặng, Thuốc trừ sâu, Các chất tẩy rửa và nhiều loại chất độc khác

 Các thông số sinh học: Coliform, Fecal streptococus, tổng số vi khuẩn hiếu khí,

 Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD - Biochemical Oxygen Demand): Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá (bởi vi sinh vật hiếu khí) các chất bẩn hữu cơ trong nước trong một khoảng thời gian xác định Nó đặc trưng cho lượng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ bởi các vi sinh vật hiếu khí Thông thường đối với nước thải sinh hoạt, để phân huỷ hết các chất bẩn hữu cơ đòi hỏi thời gian 20 ngày - BOD20 hay BOD toàn phần Trong thực tế chúng ta chỉ xác định BOD5 tương ứng với 5 ngày đầu

mà thôi

 Nhu cầu oxy hoá học (COD - Chemical Oxygen Demand): Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá bằng hoá học các chất bẩn hữu cơ có trong nước Đại lượng này đặc trưng cho tất cả các chất bẩn hữu cơ có trong nước

Có nhiều kỹ thuật đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước dựa vào giá trị của các thông

số chọn lọc Các kỹ thuật này sử dụng các chỉ số (index) để thực hiện mức độ ô nhiễm

Có thể nêu một số chỉ số đang được công nhận như sau [20]:

 Chỉ số ô nhiễm dinh dưỡng (NPI): Chỉ số này dựa vào kết quả quan trắc hàng tháng các thông số: NH4+, NO3-, NO2-, tổng P, pH, chlorophyll, độ dẫn điện và độ đục

 Chỉ số ô nhiễm hữu cơ (OPI): Chỉ số này được tính kết quả quan trắc hàng tháng các thông số: NH4+, BOD, COD, nhiệt độ và DO

 Chỉ số ô nhiễm công nghiệp (IPI): Sử dụng để đánh giá ô nhiễm do các tác nhân

ô nhiễm vi lượng (trừ hóa chất bảo vệ thực vật): kim loại nặng, dầu mỡ, polyhydrocacbon thơm, phenol, cyanua, không chỉ hòa tan trong nước mà có thể dính bám vào đất và thủy sinh

 Chỉ số động vật đáy (BSI): BSI được sử dụng để đánh giá chất lượng nước thông qua việc quan trắc động vật đáy không xương sống lớn Một trong những BSI hiện đang sử dụng ở Châu Âu để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn sông suối là hệ thống BMWP (Biological Monotoring Working Party) Hệ thống BMWP dựa theo điểm của động vật đáy trong mẫu thu được Sự xuất hiện của ấu trùng một

số động vật phù du họ Ephemeridae được cho điểm 10 (nước sạch không ô

nhiễm), còn nếu trong nguồn nước có các loại giun nhiều tơ sẽ được cho điểm 1 (nước bị ô nhiễm nặng) Khoảng cách giữa 1 và 10 là các mức độ ô nhiễm khác nhau

 Chỉ số đa dạng sinh học (BDI): BDI được sử dụng để đánh giá đa dạng thủy sinh vật dựa vào quan trắc thực địa

Trên cơ sở chất lượng nước của các lưu vực nước tự nhiên, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, tiêu chuẩn gây hại cho sức khoẻ của con người, của các sinh vật sống trong nước mà các quốc gia đều đưa ra tiêu chuẩn chất lượng nước của quốc gia mình

1.3 Khu vực nghiên cứu

nên hạ tầng kỹ thuật rất yếu kém, không đáp ứng các tiêu chuẩn đô thị Quá trình phát triển của thành phố đã mở rộng trung tâm ra đến gần như toàn bộ lưu vực kênh, vai trò của lưu vực kênh vì thế ngày càng trở nên quan trọng đối với bộ mặt thành phố

Ranh giới khu vực được giới hạn bởi các tuyến đường

• Phía Bắc: khu vực Bàu Cát quận Tân Bình

• Phía Đông: đường Lò Siêu-Lạc Long Quân

• Phía Tây: đường Âu Cơ

• Phía Nam: kênh Tàu Hủ

1.3.1.2 Vai trò của khu vực

Nằm trong khu vực tập trung cao dân cư, đây là khu vực quan trọng của thành phố, ảnh hưởng trực tiếp đến một số hoạt động chính yếu của thành phố

Tình trạng ô nhiễm và bồi lấp của kênh hiện nay đã ảnh hưởng trầm trọng đến việc thoát nước của khu vực Một số khu vực dọc kênh trên thượng nguồn bị ô nhiễm nặng do nước thải công nghiệp Một số khu vực khác thường ngập úng và rút rất chậm sau khi mưa do các chi lưu của kênh bị lấn chiếm, bồi thường

1.3.2 Điều kiện tự nhiên

1.3.2.1 Đặc điểm khí hậu

Khí hậu vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, có 2 mùa rõ rệt, mùa mưa và mùa khô

Có tính ổn định cao, thay đổi khí hậu nhỏ giữa các năm

Không có thiên tai, hầu như không có bão lụt, chỉ bị ảnh hưởng nhẹ, không đáng kể

Nhiệt độ không khí : Nhiệt độ không khí ít thay đổi giữa các tháng trong năm, biên độ dao động trong khoảng 5-7oC, nhiệt độ trung bình năm là 28.7oC

Bảng 1.1: Các đặc trưng nhiệt độ

Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất 30.7oC (tháng 5)

Nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất 26.4oC

Mưa : Lưu lượng mưa về mùa mưa chiếm 95% cả năm

Lưu lượng mưa về mùa khô chiếm 5% cả năm

Bảng 1.2: Các đặc trưng chế độ mưa

Các yếu tố đặc trung chế độ mưa Trị số (mm)

Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất 504 (tháng 9)

Số ngày mưa trung bình lớn nhất 22 (tháng 9)

Lượng mưa trung bình tháng nhỏ nhất 2

(Nguồn: Trạm Khí Tượng Thủy Văn Thành Phố, 2015)

Độ ẩm không khí : Độ ẩm không khí rất cao vào các tháng mùa mưa lên đến mức độ bão hòa 100% Vào các tháng khô, độ ẩm giảm, độ ẩm tương đối cho bởi bảng sau:

Bảng 1.3: Độ ẩm tương đối trong các tháng tại Tp Hồ Chí Minh

(Nguồn: Trạm Khí Tượng Thủy Văn Thành Phố, 2015)

Lượng bốc hơi : Lượng bốc hơi hàng năm tương đối lớn : 1.399 m Lượng bốc hơi lớn trong các tháng mùa khô, bình quân trong các tháng nắng: 5-6 mm/ngày (tháng 3,4) Sự bốc hơi từ mặt nước theo ước tính khoảng 600mm vùng ven biển và 500mm sâu trong đất liền

Số giờ chiếu sáng trung bình hàng năm là 2.299 giờ, cường độ ánh sáng vào giữa mùa khô có khi đến 100.000lux

1.3.2.2 Đặc điểm địa hình

Thành Phố Hồ Chí Minh là vùng tiếp giáp giữa miền gò, đồi thuộc miền Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long, một phần tiếp giáp ven biển Xu thế điạ hình thấp dần từ Bắc- Đông Bắc xuống Tây -Tây Nam Có thể chia ra làm các vùng địa hình như sau :

 Vùng triền gò : ở Thủ Đức, Hóc Môn, Bắc Bình Chánh, Gò Vấp, một phần Tân Bình, quận 1,3 Địa hình vùng này khá phức tạp, lồi lõm dạng lượn sóng, có độ dốc lớn, thuận tiện cho việc thoát nước

 Vùng thấp : nằm ở phía Nam và Đông Nam thành phố, bao gồm : Đông Hóc Môn, Nam Bình Chánh, Nam Thủ Đức, Nhà Bè, quận 4, 6, 8 Địa hình vùng này tương đối thấp và bằng phẳng, mặt đất bị chia cắt bởi mạng lưới sông, rạch chằn chịt Khu vực này chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của thủy triều, phải san nền với khối lượng lớn khi xây dựng

 Vùng trũng rất thấp : nằm ở phía Tây, Tây Nam thành phố, là vệt trũng kênh Thầy Cai, An Hạ Đây là nơi giáp nước lại chịu ảnh hưởng lũ ngoại lai từ Đồng Tháp đổ về thường bị ngập úng vào mùa mưa, không phù hợp với việc phát triển đô thị

 Kênh Tân Hóa – Lò Gốm có thượng lưu thuộc vùng triền gò và hạ lưu thuộc vùng thấp

1.3.2.3 Đặc điểm thủy văn sông rạch

 Hệ thống sông rạch

Sông Đồng Nai : lớn nhất vùng Đông Nam Bộ, cung cấp và tiêu thoát nước cho một lưu vực rộng lớn của Đông Nam Bộ vào khoảng 23.000 km2, trong đó có thành phố Hồ Chí Minh, lưu lượng vào mùa kiệt từ 75m3/s đến 200m3/s

Sông Sài Gòn : cũng là một con sông lớn của vùng Đông Nam Bộ, có lưu vực khoảng 5.400 km2, đoạn chảy qua thành phố có bề rộng từ 225 m đến 370 m, chiều sâu đến 20m Sông này hợp lưu với sông Đồng Nai ở cửa Cát Lái, đoạn sông hợp lưu còn gọi là sông Nhà Bè chảy thẳng ra biển

Mạng lưới sông, rạch của thành phố cũng giống như của vùng Nam Bộ, rất chằn chịt và dày đặc, nếu chỉ tính riêng phần kênh, rạch nằm trong khu vực nội thành

và giữ nhiệm vụ chính là thoát nước thì gồm 5 hệ thống chính với tổng chiều dài các kênh, rạch chính là 55.585 m và chiều dài các chi lưu là 36.436 m (trên tổng diện tích nội thành là 14.040 ha, mật độ kênh chính là 4m/ha) Bao gồm các hệ thống chính:

• Kênh Tân Hóa - Lò Gốm (đối tượng nghiên cứu)

• Kênh Kênh Đôi - Kênh Tẻ

động rõ nét của việc khai thác các hồ chứa nước tại thượng lưu (Trị An, Dầu Tiếng, Thác Mơ hiện nay và Hàm Thuận-Đa Mi, Phước Hòa trong tương lai gần…)

Tổng diện tích mặt nước hiện nay khoảng 16% tổng diện tích Thành Phố Mật

độ dòng chảy trung bình khoảng 3,8 km/km2 Với phần thấp trũng có độ cao dưới 2m bao gồm các vùng ven sông và mặt nước chiếm đến 61% diện tích tự nhiên, lại nằm ở vùng cửa sông với nhiều công trình điều tiết lớn ở thượng nguồn nên nguy cơ ngập úng rất cao

Hai con sông nhận nước thải và nước mưa chính của thành phố là:

 Sông Đồng Nai, con sông lớn nhất vùng Đông Nam Bộ, diện tích thoát nước khoảng 23.000km2, lưu lượng vào mùa khô dao động trong 75-200m3/s

 Sông Sài Gòn hợp lưu với Sông Đồng Nai tại Cát Lái làm thành sông Nhà Bè, chảy ra biển Đông, có diện tích thoát nước khoảng 5.400km2, đoạn chảy qua thành phố rộng 225-370m, sâu tối đa 20m

Thành phố có mạng lưới sông ngòi và kênh dày đặc, những kênh thoát nước được phân nhóm thành 5 lưu vực, trong đó những kênh chính có tổng chiều dài 55,6

km, kênh phụ (chảy vào kênh chính) có tổng chiều dài 36,4 km

5 lưu vực thoát nước chính đó là:

• Lưu vực Kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè

• Lưu vực Tàu Hủ - Kênh Đôi - Kênh Tẻ

• Lưu vực Bến Nghé

• Lưu vực Tân Hóa - Lò Gốm (lưu vực nghiên cứu)

• Lưu vực Tham Lương - Bến Cát - Vàm Thuật

Sông ngòi trong thành phố được nối thông với nhau và chịu ảnh hưởng mạnh

mẽ thủy triều từ Biển Đông, có 03 thời kỳ thủy triều trong một năm:

• Tháng 01 - 3: thủy triều trung bình

• Tháng 4 - 8: thủy triều thấp

• Tháng 9 - 12: thủy triều cao

Triều cường cao nhất thường ở thời điểm trung và hạ tuần mỗi tháng (âm lịch) Biên độ triều thay đổi từ 1,7 - 2,5m, cao nhất theo ghi nhận được là 3,95m

Hiện nay, mặt cắt kênh Tân Hoá - Lò Gốm bị co hẹp và cạn do bùn, rác và xà bần được đổ bừa bãi xuống kênh, làm giảm tác động thau rửa của thủy triều qua kênh Tàu Hủ - Bến Nghé Tuy nhiên, do phải tiêu thoát nước trực tiếp vào kênh Tàu Hủ - Bến Nghé nên chịu ảnh hưởng rất lớn về thủy văn của dòng kênh này

1.3.3 Điều kiện kinh tế xã hội

1.3.3.1 Đặc điểm xã hội

Trước năm 2015 mức sống của người dân trong khu vực này tương đối thấp so với các vùng dân cư nội thành khác của thành phố Hồ Chí Minh, chiếm tỷ lệ đông đảo nhất là tầng lớp dân cư nghèo và trung bình, những người thợ làm thuê cho chủ cơ sở tiểu thủ công nghiệp trong vùng Đặc biệt có những hộ dân sống với mức quá khổ, nằm trong viện xoá đói giảm nghèo của thành phố Mức sống thấp đi kèm theo trình

độ dân trí thấp, chiếm tỷ lệ lớn của dân cư trong khu vực này là bộ phận người Hoa và đặc biệt là những người Hoa nghèo, so với cộng đồng người Hoa ở Quận 5, Quận 10 thành phố Hồ Chí Minh

Từ 2015 cùng với sự phát triển nhanh của kinh tế thành phố Hồ Chí Minh Đáng chú ý nhất 05/04/2015 đã khánh thành công trình cải tạo kênh Tân Hóa – Lò Gốm với hơn 5.000 tỷ đồng đã thay đổi cuộc sống cho người dân 2 bên ven kênh Mang lại sự khởi sắc về mọi mặt của cuộc sống xã hội đã tác động toàn diện lên khu vực này mức sống của người dân ngày càng được tăng lên kéo theo đời sống văn hoá

và ý thức của người dân cũng được cải thiện Mạng lưới giao thông từ các đường lớn đến các hẻm nhỏ cũng được chính quyền địa phương sửa chữa, nâng cấp, mạng lưới thoát nước dần được cải thiện

1.3.3.2 Đặc điểm hiện trạng kinh tế

Tổng sản phẩm trong địa bàn thạnh phố (GRDP) cả nước ước đạt 1.023.926 tỷ đồng Tính theo giá so với 2010 đạt 790.357 tỷ đồng , tăng 8,05% so với năm trước, cao hơn hơn mức tăng 7,72% của năm 2015

Giá thực tế Giá so sánh 2010

Tỷ đồng Cơ cấu (%) Tỷ đồng Chỉ số phát triển

so với 2015 (%)

Đóng góp vào mức tăng (%)

tỷ USD

1.3.4 Hiện trạng môi trường khu vực

1.3.4.1 Chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm trước khi cải tạo

Nước thải công nghiệp của các đơn vị sản xuất nằm trên lưu vực kênh thuộc các quận 6, 11, Tân Bình, Tân Phú chưa được xử lý trước khi thải ra ngoài

Nước thải sinh hoạt của các hộ dân, cơ sở kinh doanh dịch vụ nằm trên lưu vực

Hệ thống kênh Tân Hóa - Lò Gốm bị ô nhiễm nặng nề do sản xuất công nghiệp

và tiểu thủ công nghiệp cùng với nước thải sinh hoạt của cộng đồng dân cư sống trên lưu vực Yếu tố dễ nhận biết nhất của tình trạng chất lượng nước là mức ô nhiễm hữu

cơ rất cao, phản ánh bằng giá trị rất cao BOD5 và COD, đặc biệt là đối với lưu lượng thấp ( khi triều kiệt hoặc không mưa) Giá trị DO tại các khu vực kênh Tân Hóa - Lò Gốm rất thấp (thường dưới 1mg/l) Nồng độ BOD5 lên đến 2.100 mg/l và COD lên đến 3.200 mg/l, giá trị trung bình khoảng 300 mg/l, vượt quá tiêu chuẩn nước mặt loại B ( QCVN 08:2008 ) Giá trị Coliform vượt quá tiêu chuẩn TCVN ( 10.000/100ml) rất nhiều lần và giá trị cao nhất lên đến 13x106 MPN/100ml, chứng tỏ mức độ ô nhiễm vi sinh rất lớn [3]

Kim loại nặng có độc tính cao như thủy ngân ( Hg), cadmium (Cd) và Asen (As) hiện diện ở mức thấp hơn giá trị tiêu chuẩn Tuy nhiên hàm lượng Kẽm (Zn) và Crom (Cr) vượt đáng kể so với tiêu chuẩn Sự hiện diện Zn và Cr trong nước cho thấy mức độ ảnh hưởng của nước các ngành như : dệt nhuộm, xi mạ và thuộc da là rất lớn

Hình 1.1: Nước kênh và lòng kênh trước khi cải tạo

1.3.4.2 Chất lượng nước kênh Tân Hóa – Lò Gốm sau khi cải tạo

Sau hơn 3 năm cải tạo (2011 – 2015) với tổng vốn đầu tư gần 2.000 tỉ đồng, dự

án cải tạo kênh Tân Hóa – Lò Gốm với chiều dài hơn 6,8 km, trải dài qua các quận 6, quận 11, quận Tân Phú, quận Tân Bình đã hoàn thành góp phần cải tạo được môi trường xung quanh, giải quyết được vấn đề ngập úng, trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh

Dự án đã giúp hơn 2,5 triệu người dân được hưởng lợi trực tiếp bao gồm các hạng mục như: mở rộng kênh, nắn dòng chày, nạo vét bùn, đắp bờ kênh, cải tạo

đường, trồng cây xanh dọc tuyến, …

Hình 1.2: Một đoạn Kênh Tân Hóa – Lò Gốm sau khi cải tạo

Theo báo cáo tóm tắt hiện trạng chất lượng môi trường chi cục bảo vệ môi trường thành phố Hồ Chí Minh quý 3/2016 có nhận xét tại khu vực kênh Tân Hóa – Lò Gốm như sau:

Hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm:

• Vị trí Hòa Bình: vượt thông số amoni, phosphate, COD, BOD5 và

Coliform ( nước lờn và nước ròng), DO thấp (nước ròng)

• Vị trí Ông Buông: vượt thông số amoni, phosphate, BOD5 và Coliform ( nước lờn và nước ròng), DO thấp (nước lơn và nước ròng), vượt COD ( nước ròng) [14]

Bảng 1.5: Các thông số phân tích chất lượng nước tại kênh Tân Hóa – Lò Gốm

Ô nhiễm do các chất hữu cơ [4]

Nước tại kênh mỗi ngày phải nhận một lượng nước thải rất lớn đổ trực tiếp vào, chủ yếu là nước thải sinh hoạt, công nghiệp chưa xử lý đạt yêu cầu từ các cơ sở sản xuất hoặc chưa qua xử lý từ các cơ sở tư nhân nhỏ lẻ, khách sạn, nhà hàng nằm dọc theo hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm

Ô nhiễm do các chất dinh dưỡng [4]

Do nhận phần lớn nước thải sinh hoạt nên hàm lượng amoni và tổng nito hữu

cơ cao hơn tiêu chuẩn cho phép Sự ô nhiễm các chất dinh dưỡng sẽ dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa và hậu quả là: tăng độc tính đối với cá, động vật thủy sinh, … do phát triển các loài tảo độc

Ô nhiễm do vi khuẩn [4]

Vì nơi tiếp nhận nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý nên việc ô nhiễm Coliform

và Ecoli tại dọc kênh này khá cao Nước bị ô nhiễm Coliform cao sẽ làm ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân và có thể dẫn đến các bệnh dịch dễ lan truyền

1.4 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước WQI

1.4.1.1 Tổng quan về chỉ số môi trường

Khái niệm chỉ số môi trường: là một tập hợp của các tham số hay chỉ thị được tích hợp hay nhân với trọng số Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩa là chúng được tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượng nào đó Chỉ số môi trường truyền đạt các thông đi ệp đơn giản và rõ ràng về một vấn đề môi trường d ễ hiể u cho cả chuyên gia và công chúng

1.4.1.2 Mục đích của chỉ số môi trường

Phản ánh hiện trạng và diễn biến của chất lượng môi trường, đảm bảo tính phòng ngừa của công tác b ảo vệ môi trường

Cung cấp thông tin cho những người những người quản lý, các nhà hoạch định chính sách cân nhắc về các vấn đề môi trường và phát triển kinh tế xã hội để đảm bảo phát triển bền vững

Thu gọn kích thước, đơn giản hóa thông tin để dễ dàng quản lý, sử dụng và tạo

ra tính hiệu quả của thông tin

Thông tin cho cộng đồng về chất lượng môi trường, nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường cho cộng đồng

1.4.1.3 Khái niệm WQI:

Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI) là một chỉ số tổ hợp được tính toán từ các thông số chất lượng nước xác định thông qua một công thức toán học WQI dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và được biểu diễn qua một thang điểm

Việc sử dụng sinh vật trong nước làm chỉ thị cho mức độ sạch ở Đức từ năm

1850 được coi là nghiên cứu đầu tiên về WQI