Nghiên cứu xây dựng chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI) để đánh giá chất lượng nước dưới đất quận 12, thành phố Hồ Chí Minh
Võ Thị Nguyên Son, Tôn Thất Lãng
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh
Tóm tắt
Chỉ số chất lượng nước dưới đất được xây dựng bằng phương pháp Delphi và được sử dụng trong đề tài để đánh giá sự phù hợp của chất lượng nước nước dưới đất cho mục đích sinh hoạt ở 11 phường của quận 12. Bằng việc thu thập 33 mẫu nước ngầm từ 11 phường để phân tích bảy thông số chất lượng nước như: pH, Độ cứng tổng, Nitrat, Asen , Sắt, Mangan, Coliform để tính toán chỉ số chỉ số chất lượng nước dưới đất GWQI. Kết quả cho thấy hầu như các phường của quận 12 đều bị ô nhiễm nước ngầm rất nhẹ đến nhẹ, do giá trị pH thấp hơn so với quy chuẩn và 3 phường Tân Thới Hiệp, Tân Chánh Hiệp, Trung Mỹ Tây có thông số Coliform cao hơn so với QCVN 09:2015/BTNMT. Do đó nước ngầm tại đây phục vụ tốt cho mục đích sinh hoạt sau khi xử lý nâng pH và khử trùng bằng giàn mưa kết hợp hóa chất khử trùng.
1/ Đặt vấn đề
Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm văn hóa, kinh tế và chính trị của cả nước, là nơi có tốc độ đô thị hóa cao nhất nước. Hiện nay, toàn bộ vùng ven và ngoại thành của Thành phố đã có bộ mặt thay đổi rõ rệt. Đời sống của người dân thay đổi một cách nhanh chóng, cơ sở hạ tầng kỹ thuật được cải thiện. Bên cạnh đó, việc tập trung dân cư, khai thác các nguồn tài nguyên, nhất là nước dưới đất ngày càng lớn và đã có tác động xấu đến nguồn nước quý giá, có nguy cơ tác động đến đời sống của nhân dân và tốc độ phát triển kinh tế – xã hội của cả Thành phố, đặc biệt là các vùng ven và ngoại thành.
Quận 12 có diện tích 52,78 km2, nằm ở phía Tây Bắc của thành phố Hồ Chí Minh. Quận 12 có 11 đơn vị hành chính trực thuộc và có vị trí là cửa ngõ giao thông vô cùng quan trọng của Thành phố nối liền với các tỉnh vùng Đông Nam Bộ và các tỉnh miền Tây. Quận 12 còn là một vùng đệm quan trọng trong việc phát triển kinh tế – xã hội của khu vực Tây Bắc Thành phố (Hình 1.1).
Do nhu cầu sử dụng nước tăng, việc khai thác nguồn nước tại chỗ, nguồn nước dưới đất khai thác nhiều, không có quy hoạch và do quá trình đô thị hóa đã ảnh hưởng rất lớn đến chính nguồn nước và đe dọa đến sự phát triển bền vững. Việc nghiên cứu đánh giá chất lượng nguồn nước dưới đất của quận 12 có ý nghĩa rất lớn trong hoạch định chính sách phát triển kinh tế – xã hội của quận. Chính vì thế đề tài “Nghiên cứu xây dựng chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI) để đánh giá chất lượng nước dưới đất quận 12, thành phố Hồ Chí Minh” được tiến hành với mục tiêu xây dựng chỉ số chất lượng nước dưới đất và sử dụng chỉ số này để đánh giá thực trạng chất lượng nước, từ đó đề xuất giải pháp quản lý nguồn nước.
2/ Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu được thực hiện trong đề tài, bao gồm:
– Thu thập và tổng hợp số liệu: tài liệu về hiện trạng khai thác nước dưới đất, tài liệu về dân số, quy hoạch sử dụng đất, phát triển công nghiệp, … tại khu vực quận 12
– Thu thập và tổng hợp số liệu: tài liệu về hiện trạng khai thác nước dưới đất, tài liệu về dân số, quy hoạch sử dụng đất, phát triển công nghiệp, … tại khu vực quận 12
– Phương pháp điều tra xã hội học: đối tượng được khảo sát là các hộ gia đình hiện đang sử dụng nước dưới đất trên địa bàn quận 12 bằng các phiếu điều tra, tổng số phiếu điều tra là 52.202 phiếu trên địa bàn 11 phường.
– Phương pháp đánh giá và so sánh: so sánh chất lượng nước dưới đất với QCVN 09:2015
– Phương pháp thống kê: thống kê kết quả điều tra khảo sát- Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu.
Các phương pháp thường được sử dụng để tính toán GWQI cuối cùng từ các chỉ số phụ: trung bình cộng, trung bình nhân và dạng Solway có hoặc không trọng số.
Công thức được lựa chọn để tính toán GWQI là trung bình cộng có trọng số, vì theo một số kết quả nghiên cứu nó phản ảnh khá đúng và nhạy đối với chất lượng nước [1, 4, 6 ].
Bước 5: đánh giá, phân loại chất lượng nước: Để đánh giá chất lượng nước dưới đất, dựa vào một số kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả và thực tế đề xuất phân loại nguồn nước ngầm theo chỉ số GWQI như sau [5, 7]:
3. Kết quả- Thảo luận
3.1. Kết quả điều tra hiện trạng sử dụng nước ngầm
Kết quả khảo sát tại 11 phường quận 12 cho thấy quận 12 có 52.202 hộ dân có giếng khoan, trong đó có 47.945/52.612 (91,12%) giếng đang sử dụng tốt, và 4.667/52.612 (8,87%) giếng đã bị hư hỏng, hoặc không còn nhu cầu sử dụng.
Theo thống kê, người dân Quận 12 dùng nước giếng phục vụ cho quá trình sinh hoạt, tưới tiêu và ăn uống, có 21.936/47.929 (45,76%) hộ sử dụng nước giếng trong quá trình ăn uống. Lượng nước giếng tiêu thụ trên địa bàn Quận 12 ước tính hơn 54.255 m3/ngày. Theo ý kiến người dân, chỉ có 1.312/4.667 (28,11%) hộ có giếng không sử dụng đồng ý trám lấp giếng.
Kết quả khảo sát cũng cho thấy chất lượng nguồn nước giếng đang sử dụng không ổn định, một số khu vực bị phèn nặng, có cặn. Dù vậy, người dân đa số vẫn sử dụng nước giếng trực tiếp (37.695/47.929 hộ chiếm 78,65%), và một bộ phận người dân xử lý nước sơ bộ rồi mới sử dụng (10.234/47.929 hộ chiếm 21,35%).
3.2. Kết quả tính toán chỉ số chất lượng nước ngầm (GWQI)
3.2.1. Kết quả lựa chọn thông số chất lượng nước:
Theo phương pháp Delphi, các phiếu phỏng vấn được biên soạn và gởi đến 40 chuyên gia chất lượng nước ở các trường Đại Học, các Viện Nghiên cứu, các
trung tâm Môi trường để lấy ý kiến. Các mẫu phỏng vấn được gởi đi hai đợt: đợt một
là các câu hỏi để xác định các thông số chất lượng nước quan trọng, đợt hai là các câu
hỏi để xác định trọng số của các thông số chất lượng nước để xây dựng chỉ số phụ và hàm chất lượng nước [5]. Từ kết quả lấy ý kiến chuyên gia, bảy thông số được lựa chọn để tính GWQI cho quận 12 là: pH, sắt, Asen, độ cứng tổng, Nitrat, Mangan, coliform.
3.2.2. Kết quả tính toán chỉ số phụ:
Từ điểm số trung bình do các chuyên gia cho ứng với từng khoảng nồng
độ thực tế, đối với mỗi thông số chất lượng nước một đồ thị được xây dựng biểu thị sự
tương quan giữa nồng độ và chỉ số phụ. Dựa vào phương pháp thử với sự trợ
giúp của phần mềm Excel, các hàm chất lượng nước được hình thành.
Hàm chất lượng nước chính là đường nối các điểm giá trị sao cho đi qua hầu hết tất cả các điểm và thể hiện được mối tương quan giữa trọng số và giá trị của các thông số, từ đó tìm ra được phương trình toán học phù hợp nhất. Kết quả thu được như sau:
- Hàm chất lượng nước với thông số pH y = -0,3395×4 + 9,0205×3 – 87,696×2 + 368,01x – 554,5
- Hàm chất lượng nước với thông số độ cứng tổng y = 3.10-10×2– 0,0061x + 4,2693
- Hàm chất lượng nước với thông số Nitrat y = 0,0319×2 – 0,1496x + 4,1231
- Hàm chất lượng nước với thông số Asen y = 185,71x – 0,1642
- Hàm chất lượng nước với thông số Mangan: y = 25,038×2 + 2,7454x + 2,6815
- Hàm chất lượng nước với thông số Sắt y = 0,274×2 – 0,0661x + 3,271
- Hàm chất lượng nước với thông số coliform y = 0,1971x + 0,6314
3.2.3 Kết quả tính toán trọng số
Dựa vào kết quả cho điểm từ phiếu điều tra tính toán điểm trung bình từ thấp đến cao cho các thông số và trọng số được kết quả như sau: trọng số của pH 0,16, sắt 0,16, Asen 0,15, độ cứng tổng 0,15, Nitrat 0,14, Mn 0,12, coliform 0,12.
3.2.4 . Kết quả đánh giá chất lượng nước quận 12
3.2.4.1 Vị trí lấy mẫu
Song song với quá trình khảo sát, đề tài đã lấy 33 mẫu nước giếng khoan đang sử dụng trên 11 phường tại Quận 12. Mỗi phường, tiến hành lấy 03 mẫu nước giếng khoan thuộc cùng một tầng khai thác phổ biến để đánh giá chất lượng nước.
3.2.4.2 Kết quả phân tích và đánh giá
Kết quả tính toán chỉ số GWQI và đánh giá chất lượng nước dưới đất được tổng kết trong bảng sau:
Kết quả tính toán chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI) cho thấy chất lượng nước dưới đất tại 11 phường của quận 12 bị ô nhiễm nhẹ (9/11 phường) và rất nhẹ (2/11 phường) đáp ứng được nhu cầu sinh hoạt của người dân.
Kết quả tính toán theo chỉ số GWQI phù hợp với kết quả so sánh các thông số với QCVN 09: 2015. Nước ngầm bị ô nhiễm nhẹ do giá trị pH trong nước thấp (pH = 4,1 – 5,5) và giá trị Coliform vượt QCVN 09: 2015 (20-25 MPN/100ml).
3.2.5 Đề xuất các phương pháp xử lý và kiểm soát chất lượng nước dưới đất
3.2.5.1 Phương pháp nâng pH của nước
Nước dưới đất cần làm thoáng nước bằng giàn mưa. Tại hộ dân có thể thiết kế giàn mưa đơn giản bằng cách sử dụng nguồn oxy trong không khí để oxy hóa sắt (Fe) và Mangan (Mn) tạo kết tủa (Fe2+ , Fe3+, Mn2+, Mn4+). Khi qua giàn mưa CO2 trong nước dưới đất còn có thể bị loại bỏ nhằm nâng cao pH và đẩy nhanh quá trình oxy hóa kim loại. Phương pháp dùng giàn mưa vừa giúp nâng cao pH, vừa giúp tạo kết tủa và loại bỏ sắt và mangan trong nước.
3.2.5.2 Phương pháp khử trùng nước
Nước sau khi qua giàn mưa nếu coliform vượt chuẩn thì phải khử trùng. Có thể sử dụng hóa chất (Chloramin B, javel…) đưa vào bể tiếp xúc để khử trùng nước Nước sau khi khử trùng hoặc đun sôi vẫn phải đảm bảo quá trình lưu chứa hợp vệ sinh (đậy nắp, vệ sinh hệ thống lọc và vật chứa nước thường xuyên).
Lần đầu tiên tại Việt Nam chỉ số GWQI được xây dựng dựa trên phương pháp Delphi và đường cong tỷ lệ, và GWQI được sử dụng để đánh giá chất lượng nước dưới đất tại quận 12. Kết quả đánh giá cho thấy chất lượng nước dưới đất trên địa bàn 11 phường của quận 12 hầu như bị ô nhiễm nhẹ, chỉ có một vài phường có giá trị pH thấp hơn quy chuẩn và giá trị Coliform ở 2 phường vượt QCVN 09:2015/BTNMT. Kết quả này phù hợp với kết quả tính toán bằng chỉ số chất lượng nước ngầm GWQI cho thấy mức độ ô nhiễm từ rất nhẹ đến nhẹ. Từ kết quả nghiên cứu trên, đề xuất Sở Tài nguyên và Môi trường cần tăng cường công tác kiểm tra, thanh tra các hoạt động về khai thác nguồn tài nguyên nước dưới đất và cần phải có dự án trám lấp các giếng khi không sử dụng hoặc bị hỏng một cách cẩn thận để tránh trường hợp nước mặt thấm xuống gây ô nhiễm tầng chứa nước dưới đất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Amir R. N., Behrooz N., Mohammad R. P., “Qualitative monitoring of Saveh plain’s Groundwater based on water quality[1] Amir R. N., Behrooz N., Mohammad R. P., “Qualitative monitoring of Saveh plain’s Groundwater based on water qualityindex (WQI)”, European Online Journal of Natural and Social Sciences 2014; Vol.3, No.3 Special Issue on Environmental, Agricultural, and Energy ScienceISSN 1805-3602. [2] Bharti N, Katyal D., School of Environment Management, Indrapratha University, Dwarka, New Delhi, India, “Water quality indices used for surface water vulnerability assessment”, International journal of environmental sciences Volume 2, No 1, 2011.[2] Bharti N, Katyal D., School of Environment Management, Indrapratha University, Dwarka, New Delhi, India, “Water quality indices used for surface water vulnerability assessment”, International journal of environmental sciences Volume 2, No 1, 2011. [3] Linstone, H.A & Turoff M, “The Delphi Method: techniques and applications Addison –Wesley”, Reading, Mass, 1975.[3] Linstone, H.A & Turoff M, “The Delphi Method: techniques and applications Addison –Wesley”, Reading, Mass, 1975. [4] Mufid A., Institute of Technical, Anbar, Iraq, “Application of water quality index to assess suitability of groundwater quality for drinking purposes in Ratmao –Pathri Rao watershed”, Haridwar District, India, 2012.[4] Mufid A., Institute of Technical, Anbar, Iraq, “Application of water quality index to assess suitability of groundwater quality for drinking purposes in Ratmao –Pathri Rao watershed”, Haridwar District, India, 2012. [5] Stigter T.Y., Ribeiro L., Carvalho D., “Application of a groundwater quality index as an assessment and communication tool in[5] Stigter T.Y., Ribeiro L., Carvalho D., “Application of a groundwater quality index as an assessment and communication tool inagro-environmental policies –Two Portuguese case studies”, Journal of Hydrology (2006) 327, 578– 591. [6] Tapasya T., Rajdhani C., Raja G., New Delhi, “Original Article Water quality indices used for groundwater quality assessment”, Received 13 July 2015; accepted 05 August 2015, ISSN 2249–9695.[6] Tapasya T., Rajdhani C., Raja G., New Delhi, “Original Article Water quality indices used for groundwater quality assessment”, Received 13 July 2015; accepted 05 August 2015, ISSN 2249–9695. [7] Warangkana S. and Somsak P., “Groundwater Quality Index for Water Supply Production”, Department of Environmental Health Science, Faculty of Public Health, Khon Kaen University, Thailand 40002, 2013: 25-31.[7] Warangkana S. and Somsak P., “Groundwater Quality Index for Water Supply Production”, Department of Environmental Health Science, Faculty of Public Health, Khon Kaen University, Thailand 40002, 2013: 25-31. [8] Zahra N., *Naser M. N., Amir H. H., Hussein Y., “Proposing an Index to Evaluate the Groundwater Quality Using Multi-Criteria Decision Making Approach and Analyzing the Spatial Distribution of it in Tajan Plain”, Northern Iran, Iranian Journal of Health Sciences 2015; 3(3): 37-47.[8] Zahra N., *Naser M. N., Amir H. H., Hussein Y., “Proposing an Index to Evaluate the Groundwater Quality Using Multi-Criteria Decision Making Approach and Analyzing the Spatial Distribution of it in Tajan Plain”, Northern Iran, Iranian Journal of Health Sciences 2015; 3(3): 37-47.Research on set up the ground water quality index (GWQI) to assess the ground water quality of district 12, Ho Chi Minh city
Vo Thi Nguyen Son, Ton That Lang
Ho Chi Minh City unversity for Natural Resources and Environment
Abstract
Groundwater quality indexes can be built by Delphi method and were applied in this research to assess the suitability of groundwater quality for domestic use in 11 wards of District 12. By collected 33 groundwater samples from 11 wards for analysis seven water quality parameters such as pH, total hardness, nitrate, arsenic, iron, manganese, to calculate the ground water quality index GWQI. The results show that almost the ground water of 11 wards of the 12th district is slightly polluted, because of pH values is lower than standard of QCVN 09:2015/BTNMT and total coliform values is higher than standard in Tan Thoi Hiep, Tan Chanh Hiep, Trung My Tay wards. Therefore groundwater in this areas that will be served well for domestic purpose by increasing the pH values and disinfection by rain frame combine with disinfection chemical.
