Áp dụng chỉ số chất lượng nước đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt tại khu vực phía Nam tỉnh Bình Dương

118 SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL NATURAL SCIENCES, VOL 2, ISSUE 6, 2018 Áp dụng số chất lượng nước đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt khu vực phía Nam tỉnh Bình Dương Lê Ngọc Tuấn, Tào Mạnh Qn, Trần Thị Th Tóm tắt—Vùng thị phía Nam tỉnh Bình Dương tập trung nhiều hoạt động dân sinh kinh tế, mặt đóng góp đáng kể cho phát triển tỉnh, mặt khác gây tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt nguy ô nhiễm nguồn nước Trên sở kế thừa kết quan trắc định kỳ 25 vị trí (2012 – 2016), để đánh giá toàn diện trạng chất lượng nước (CLN) vào mùa khô năm 2017, đồng thời phục vụ tính tốn khả chịu tải (ở nghiên cứu tiếp sau), 93 mẫu nước mặt phân tích bổ sung đánh giá tổng hợp theo số WQI Giai đoạn 2012 – 2016, CLN dao động mức đến mức tốt (giá trị WQI tương ứng từ 20 – 88) Các vị trí đáng quan tâm rạch Chòm Sao (RSG5), suối Bưng Cù (RĐN2) sơng Thị Tính (RTT1) có CLN mức (giá trị WQI tương ứng 7, 1) chủ yếu hàm lượng cao amoni, BOD5, COD, coliform… Mùa khô năm 2017, CLN dao động mức đến mức tốt (tương ứng giá trị WQI từ 16 – 88); đó, vị trí có WQI mức STT2 sơng Thị Tính, MC25 suối Cầu Định, MC50 tuyến suối Cát – Bưng Biệp MC91 suối Cái hàm lượng cao TSS, độ đục, amoni, BOD5, COD… Để hoạch định hợp lý giải pháp quản lý môi trường nước mặt địa phương, cần tiếp tục nghiên cứu, đánh giá chi tiết tình hình phát thải khả chịu tải lưu vực Từ khóa—nước mặt, chất lượng nước, số chất lượng nước, ô nhiễm môi trường Ngày nhận thảo 11-02-2018; Ngày chấp nhận đăng 13-82018; Ngày đăng: 31-12-2018 Lê Ngọc Tuấn1, Tào Mạnh Quân2, Trần Thị Thuý3 * –1Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM; 2Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Bình Dương; 3Viện Khí Tượng Thuỷ Văn Hải Văn Môi Trường; *Email: lntuan@hcmus.edu.vn GIỚI THIỆU Tài nguyên nước thành phần chủ yếu môi trường sống, yếu tố đặc biệt quan trọng bảo đảm thực thành công chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia [1] Tuy nhiên, trình khai thác, sử dụng tài nguyên nước chưa hợp lý, thiếu bền vững gây suy giảm tài nguyên nước, đặc biệt thách thức chất lượng nước (CLN) trình tiếp nhận nước thải từ hoạt động dân sinh kinh tế [2] Theo đó, ngồi kiểm sốt hiệu nguồn thải, việc quan trắc đánh giá diễn biến chất lượng nước (CLN) theo khơng gian thời gian đóng vai trị quan trọng, cung cấp sở (dữ liệu) cho việc đánh giá tác động hoạch định thực thi giải pháp quản lý có liên quan Có nhiều phương pháp khác sử dụng để đánh giá CLN: phương pháp mơ hình hóa, WASP7 (Water Quality Analysis Simulation Program - mô tả dự báo chất lượng nước) [35], AQUATOX (Aquatic ecosystem simulation model - đánh giá yếu tố tác động lên sinh trưởng, phát triển thuỷ sinh vật) [6], QUAL2K (River and Stream Water Quality Model - mô chất lượng nước suối sơng chiều có tham gia q trình xáo trộn rối bên) [7], DELFT3D (mơ hình tổng hợp chiều Viện Thủy lực Delft - Hà Lan nghiên cứu phát triển - mô mối tương tác thủy động lực, sóng, vận chuyển bùn cát chất lượng nước) [8], HEC – RAS (Hydrologic Engineering Centers River Analyis System - mơ hình tính toán thủy văn, thủy lực chiều hệ thống sông) [9], phần mềm MIKE Viện Thuỷ lực Đan Mạch phát triển [10 – 12]; phương pháp quan trắc TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ: CHUYÊN SAN KHOA HỌC TỰ NHIÊN, TẬP 2, SỐ 6, 2018 119 môi trường; phương pháp đánh giá tổng hợp CLN theo số CLN (Water Quality Index – WQI) [13-16] Nhìn chung, tùy vào mục tiêu quy mô nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu lựa chọn sử dụng đơn lẻ kết hợp cách phù hợp Tỉnh Bình Dương thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, đà tăng trưởng đạt nhiều thành tựu đáng kể kinh tế xã hội Tuy nhiên, nguồn nước mặt tỉnh Bình Dương, đặc biệt khu vực phía Nam (Thị xã Dĩ An, Thuận An, Tân Uyên, Bến Cát thành phố Thủ Dầu Một) chịu nhiều nguy ô nhiễm [17], từ ảnh hưởng đến đời sống, sinh hoạt người dân nói riêng mục tiêu phát triển nói chung địa phương, địi hỏi sách, biện pháp quản lý phù hợp, dài hạn hệ thống Do vậy, việc quan trắc, đánh giá diễn biến CLN nhiệm vụ cần thiết, tạo sở quan trọng để xây dựng giải pháp kiểm sốt nguồn thải, quản lý CLN, góp phần bảo vệ môi trường đảm bảo mục tiêu phát triển bền vững Khu vực phía Nam tỉnh Bình Dương (nơi tập trung nhiều hoạt động dân sinh kinh tế tỉnh) có 25 vị trí quan trắc định kỳ CLN Tuy nhiên, để đánh giá toàn diện CLN khu vực cần thiết mở rộng quy mô quan trắc Theo đó, phương pháp thu thập số liệu, lấy mẫu phân tích, kết hợp kỹ thuật GIS, CLN khu vực phía Nam Bình Dương đánh giá thông qua số WQI giai đoạn 2012 – 2016 mùa khô năm 2017 Kết nghiên cứu góp phần quan trọng vào việc đánh giá khả tiếp nhận nước thải quản lý CLN địa phương PHƯƠNG PHÁP Phạm vi nghiên cứu Khu vực thị phía Nam tỉnh Bình Dương với diện tích 208.776ha, vùng chịu ảnh hưởng triều, có sơng thuộc hệ thống sơng Đồng Nai chảy qua (sơng Sài Gịn sơng Đồng Nai) sơng Thị Tính (phụ lưu sơng Sài Gịn) nên mang nét đặc trưng chế độ thuỷ văn hai sơng lớn Bên cạnh đó, phạm vi nghiên cứu cịn có hệ thống suối, rạch có chức tiêu nước cho khu vực (Hình 1) Hình Vị trí lấy mẫu phục vụ đánh giá chất lượng nước mặt khu vực Nam Bình Dương Phương pháp lấy mẫu phân tích mẫu Mạng lưới quan trắc địa bàn tỉnh giai đoạn 2012 – 2016 có 26 điểm quan trắc nước mặt, bao gồm: 10 điểm sơng Sài Gịn chi lưu; 10 điểm sông Đồng Nai chi lưu; điểm sơng Bé; điểm sơng Thị Tính chi lưu Nhằm phục vụ phạm vi nghiên cứu khu vực phía Nam tỉnh Bình Dương, nghiên cứu kế thừa 25 vị trí thuộc sơng Sài Gịn, Đồng Nai, Thị Tính chi lưu, trừ điểm sơng Bé khơng thuộc phạm vị nghiên cứu Ngồi ra, để đánh giá toàn diện CLN khu vực nghiên cứu, đồng thời phục vụ tính tốn khả tiếp nhận nước thải nguồn nước (ở nghiên cứu tiếp sau), 93 mẫu nước (Hình 1) lấy bổ sung vào mùa khô năm 2017 (hầu hết vị trí quan trắc tác động) Các thơng số quan trắc bao gồm: nhiệt độ, pH, BOD5, COD, SS, NH4+-N, PO43 P, tổng coliform, độ đục, DO phục vụ tính toán số WQI (theo QĐ 879/QĐ-TCMT) Thời gian quan trắc: 30/3/2017 – 1/4/2017 Các đối tượng quan trắc: 120 SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL NATURAL SCIENCES, VOL 2, ISSUE 6, 2018 + Sơng Thị Tính: gồm vị trí STT1 đến STT3 Đối với chi lưu: RTT1, RTT2 (vị trí quan trắc CLN định kỳ); MC01 – MC14 (tuyến suối Bến Tượng); MC15 – MC18 (suối Bến Trắc); MC19, MC20 (rạch Cây Bàng); MC21 – MC25 (suối Cầu Định) + Sơng Sài Gịn: gồm vị trí SG1 đến SG3 Các chi lưu: RSG1 – RSG7 (vị trí quan trắc CLN định kỳ); MC26 – MC37 (hệ thống suối Giữa); MC38 – MC45, MC50 (tuyến suối Cát – Bưng Biệp); MC46 – MC49, MC51 – MC53 (rạch Chòm Sao – Suối Đờn – rạch Vàm Búng); MC54 - MC67 (hệ thống kênh Bình Hịa – Kênh D – Lái Thiêu – rạch Vĩnh Bình); MC68, MC69 (kênh Ba Bị) + Sơng Đồng Nai: gồm vị trí ĐN1 đến ĐN4 Các chi lưu: RĐN1 - RĐN6 (vị trí quan trắc CLN định kỳ); MC70 – MC93 (hệ thống suối Cái) Áp dụng TCVN 6663-6:2008 (ISO 56676:2005) lấy mẫu; TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3:2003) bảo quản xử lý mẫu; QCVN 08:2015/BTNMT so sánh, đánh giá đơn lẻ thông số CLN Mẫu nước lấy phân tích Trung tâm Quan trắc Tài nguyên Mơi trường tỉnh Bình Dương đảm bảo quy tắc lấy mẫu độ tin cậy kết phân tích Phương pháp tính tốn số chất lượng nước mặt - WQI Chỉ số WQI tính tốn theo Sổ tay hướng dẫn tính tốn số chất lượng nước Quyết định số 879/QĐ-TCMT [15], quy trình tính tốn: Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc (10 thông số): pH, Nhiệt độ (oC), DO, COD, BOD5, TSS, NH4+-N, PO43 P (mg/L), Độ đục (NTU), Coliform (MPN/100mL) Bước 2: Tính tốn giá trị WQI thơng số Bước 3: Tính tốn WQI Bước 4: So sánh WQI tính tốn với giá trị quy định Bảng mức đánh giá CLN Bảng Bảng đánh giá chất lượng nước theo giá trị WQI [15] Giá trị WQI Mức đánh giá chất lượng nước Màu Rất tốt 91 – 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt Xanh nước biển Tốt 76 – 90 Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt cần biện pháp xử lý phù hợp Xanh Trung bình 51 – 75 Sử dụng cho mục đích tưới tiêu mục đích tương đương khác Vàng Kém 26 – 50 Sử dụng cho giao thơng thủy mục đích tương đương khác Da cam Rất – 25 Nước ô nhiễm nặng, cần biện pháp xử lý tương lai Đỏ Kỹ thuật GIS Phần mềm Mapinfo 11.5 ArcGIS 10.2 (công cụ IDW) sử dụng để xây dựng biên tập đồ số WQI sơng chi lưu khu vực Nam Bình Dương Trong nghiên cứu này, liệu WQI tính tốn vị trí quan trắc theo chiều dọc sơng, phương pháp nội suy nghịch đảo khoảng cách (IDW) áp dụng để tính tốn phân bố giá trị WQI theo không gian chiều (chiều rộng chiều dài sơng) Sau đó, kết nội suy thể trực quan đồ phục vụ đánh giá KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Diễn biến CLN mặt khu vực phía Nam tỉnh Bình Dương giai đoạn 2012 – 2016 Sơng Thị Tính chi lưu Nhìn chung, giai đoạn 2012 – 2016, CLN sơng Thị Tính có xu hướng gia tăng (từ mức năm 2012 đến mức trung bình giai đoạn 2013 – 2016) CLN giảm dần phía hạ lưu có chênh lệch rõ rệt mùa: CLN mùa mưa dao động mức – trung bình (WQI từ 16 – 72) so với mức – tốt (WQI từ 42 – 81) mùa khô Các thông số khiến WQI suy giảm bao gồm TSS, độ đục amoni TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ: CHUYÊN SAN KHOA HỌC TỰ NHIÊN, TẬP 2, SỐ 6, 2018 121 CLN chi lưu có xu hướng tương đồng với sơng Thị Tính Đặc biệt năm 2012, CLN chi lưu với hàm lượng coliform cao (nước ô nhiễm cần có biện pháp xử lý tương lai) nguồn tiếp nhận nước thải công nghiệp từ thị xã Bến Cát Suối Nước suối Bưng Cù, CLN mức (RĐN2, WQI mùa mưa = vào năm 2015), giải thích hàm lượng Amoni, BOD5 COD cao diện nước thải sở sản xuất công nghiệp địa bàn thị xã Thuận An Sơng Sài Gịn chi lưu Đánh giá chung Kết tính tốn cho thấy, WQItb sơng Sài Gịn năm 2012 mức trung bình cải thiện vào năm tiếp sau (mức tốt) CLN vào mùa mưa mùa khô, ghi nhận giá trị WQI mức Ngoài ra, hạ lưu, CLN suy giảm Giai đoạn 2012 – 2016, xu thay đổi CLN sông giống nhau: thấp vào 2012, tương đối tương đồng năm lại; WQI mùa mưa mùa khô; giảm dần phía hạ nguồn chi lưu Nhìn chung, CLN chủ yếu mức trung bình Một số khu vực đáng quan tâm rạch Chòm Sao, suối Bưng Cù… Chỉ số WQI khu vực phía Nam tỉnh Bình Dương năm 2012 2016 trình bày Hình CLN chi lưu rõ nét, chủ yếu đạt mức kém, năm 2014 đạt mức trung bình (tuy nhiên giá trị WQItb tương đối thấp, 55) Nhiều vị trí có CLN mức hai mùa: WQI mùa mưa mùa khô dao động từ 12 – 71 từ – 87 Đáng lưu ý vào mùa khô năm 2016, CLN Suối Cát - rạch Chòm Sao (WQI RSG4, RSG5 11 7) gia tăng nồng độ thông số BOD, COD, amoni, độ đục TSS có nước thải sinh hoạt nước thải từ KCN Việt Hương Sông Đồng Nai chi lưu Tương tự khu vực khác, sông Đồng Nai, CLN năm 2012 thấp (mức trung bình), sau gia tăng (đạt mức tốt) CLN mùa mưa dao động mức – tốt (WQI từ 42 – 88) so với mức trung bình – tốt vào mùa khơ (WQI từ 74 – 96) Nhìn chung, thông số ô nhiễm đáng quan tâm khu vực bao gồm độ đục, TSS amoni CLN chi lưu có diễn biến tương tự, thấp vào 2012 (mức kém) tăng dần sau (mức trung bình) Khơng ghi nhận chênh lệch CLN đáng kể hai mùa mưa khơ, có khác biệt rõ nét vị trí quan trắc: WQI dao động từ – 71 14 – 84 Tại trạm cầu Hiện trạng chất lượng nước mặt khu vực phía Nam tỉnh Bình Dương năm 2017 Sơng Thị Tính chi lưu Chỉ số WQI mùa khơ năm 2017 sơng Thị Tính có chênh lệch tương đối cao trạm quan trắc, dao động mức – tốt, giá trị WQI từ 16 – 84 Đặc biệt, trạm STT2, nước mặt bị ô nhiễm nghiêm trọng, đạt mức (WQI = 16) độ đục (178 NTU) TSS (144 mg/l) cao Đây vị trí tiếp nhận nước thải từ khu đô thị Bàu Bàng, khu đô thị Mỹ Phước, KCN hoạt động chăn nuôi, cần quan tâm kiểm sốt tốt nguồn thải Hình biểu diễn số WQI số chi lưu sơng Thị Tính, bao gồm: (i) Tuyến suối Bến Tượng, (ii) Suối Cầu Định - Tuyến suối Bến Tượng: WQI biến động dao động khoảng 65 – 78, đạt mức trung bình – tốt (Hình 3a), thấp vị trí MC04 (WQI = 65, amoni = 3,1 mg/l, độ đục = 76 NTU) ảnh hưởng từ nước thải nhà máy cao su, số sở chăn nuôi heo nước thải khu dân cư… 122 SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL NATURAL SCIENCES, VOL 2, ISSUE 6, 2018 (A) Mùa mưa 2012 (B) Mùa khô 2012 (C) Mùa mưa 2016 (D) Mùa khơ 2016 Hình Chỉ số CLN khu vực phía Nam tỉnh Bình Dương TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ: CHUN SAN KHOA HỌC TỰ NHIÊN, TẬP 2, SỐ 6, 2018 - Suối Bến Trắc: WQI đạt mức trung bình (từ 61 – 69), đáng lưu ý vị trí MC16 (WQI = 61, Amoni = 5,32 mg/l, độ đục = 65 NTU) - nơi tiếp nhận nước thải KCN, khu đô thị Mỹ Phước, số sở chăn nuôi… - Suối Cầu Định: CLN dao động mức – kém, tương ứng WQI từ 24 – 35 (Hình 3b) Có (A) Tuyến suối Bến Tượng 123 thể thấy tuyến suối đáng quan tâm với nồng độ chất ô nhiễm cao, điển hình MC25 có WQI = 24, TSS = 128 mg/l, độ đục = 96 NTU - Rạch Cây Bàng: CLN giảm dần hạ nguồn, đạt mức Tại MC19 MC20, WQI độ đục 35, 46 92, 95 NTU (B) Suối Cầu Định Hình Biểu đồ số WQI chi lưu sơng Thị Tính – Năm 2017 Sơng Sài Gịn chi lưu Mùa khơ năm 2017, CLN sơng Sài Gịn tương đối ổn định, dao động mức trung bình, WQI từ 69 – 73 Một số thông số cần quan tâm bao gồm: DO, NH4+-N, độ đục Hình biểu diễn số WQI số chi lưu sơng Sài Gịn - Hệ thống suối Giữa: CLN có xu hướng suy giảm phía hạ nguồn, dao động mức – tốt, tương ứng WQI từ 29 – 75 (Hình 4a) Suối Giữa (MC35, MC34, MC32, MC33) có CLN thấp tuyến suối Bưng Cầu, đạt mức (TSS = 201 – 309 mg/l, độ đục = 78 – 84 NTU) – giải thích nước thải từ nhà máy tơn – xà gồ – thép Linh Nga, khu công viên trung tâm, khu công nghiệp nước thải sinh hoạt khu vực phía Bắc thành phố Thủ Dầu Một - Tuyến suối Cát – Bưng Biệp: CLN dao động khoảng 22 – 36, đạt mức – (Hình 4b), nước nhiễm nặng, đặc biệt BOD (>50 mg/l), COD (>80 mg/l), cần có biện pháp xử lý tương lai Nguyên nhân nước thải từ KCN nước thải sinh hoạt khu dân cư lân cận - Rạch Chòm Sao – Suối Đờn – rạch Vàm Búng: CLN dao động mức – trung bình, tương ứng WQI từ 31 - 71 (Hình 4c) Vị trí MC32 MC33 (đoạn Rạch Chịm Sao – Suối Đờn) có WQI thấp (WQI từ 31 – 32), xếp mức – giải thích hàm lượng cao chất nhiễm amoni (14 – 14,3 mg/l), COD (57 – 62 mg/l), BOD (30 – 31 mg/l), độ đục (74 – 77 NTU) Một phần rạch nằm khu vực thi cơng cơng trình trục nước Chịm Sao – Suối Đờn (có nhniệm vụ thu nhận nước mưa nước thải qua xử lý cho lưu vực) - Hệ thống kênh Bình Hịa – Kênh D – Lái Thiêu – rạch Vĩnh Bình: CLN mức - trung bình (Hình 4d), WQI dao động từ 43 – 63 Vị trí MC67 có CLN mức (WQI = 43, độ đục = 88 NTU) bị ảnh hưởng nước thải KCN Sóng Thần I, II, sở sản xuất ngồi khu cơng nghiệp nước thải sinh hoạt - Kênh Ba Bò: Kết quan trắc cho thấy CLN kênh Ba Bị (WQI