khảo sát xói mòn lưu vực sông sài gòn bằng kỹthuật hạt nhân đểxác định nguồn mangan và sắt trong nước sông

Phạm vi nghiên cứu: Vùng nghiên cứu, trong giai đoạn bắt đầu, là một phần lưu vực sông Sài Gòn, giới hạn từ sau hồ thủy lợi Dầu Tiếng về tới khu vực cầu Phú Cường nhằm đảm bảo đánh giá

TRUNG TÂM HẠT NHÂN TP HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

KHẢO SÁT XÓI MÒN LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN BẰNG KỸ THUẬT HẠT NHÂN ĐỂ XÁC ĐỊNH NGUỒN

MANGAN VÀ SẮT TRONG NƯỚC SÔNG

Ng−êi thùc hiÖn: NguyÔn Kiªn ChÝnh, Huúnh Long,

Lª Danh ChuÈn, TrÇn BÝch Liªn

C¬ quan: Trung t©m h¹t nh©n Tp HCM

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2008

Mục lục

1 Đặt vấn đề 1

2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 3

4 Kết quả thực hiện 10

4.2 Xác định khu vực quan tâm; Điều tra thực địa; Xác định các điểm

4.4.4 Đánh giá xói mòn đất bề mặt khu vực quan tâm 22

4.4.5 Ước lượng phần đóng góp của Mn, Fe trong đất bị xói

mòn vào hàm lượng các kim loại này trong nước sông Sài Gòn

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Tp Hồ Chí Minh là một trong các trung tâm kinh tế-xã hội lớn nhất nước ta Với hơn 7 triệu dân và tốc độ phát triển trung bình khoảng 9-10% hàng năm, nhu cầu về nước cho sinh họat và sản xuất của Thành phố là rất lớn và ngày càng tăng Hiện nay lượng nước cấp cho Thành phố đạt khoảng 1.500.000 m3/ngày, trong đó lượng nước cần thiết lấy từ các nguồn nước bề mặt chiếm tới trên 60% (1.000.000

m3/ngày) Dự kiến tới năm 2010, lượng nước cần thiết sẽ là 2.400.000 m3/ngày và đến 2020 sẽ là 3.500.000 m3/ngày

Để có thể tăng lượng nước cấp trong khi việc khai thác nước ngầm gần như đã đạt tới giới hạn cho phép, cần thiết phải phát triển các nhà máy nước khai thác các nguồn nước bề mặt Ngoài nhà máy nước Thủ Đức (lấy nước thô từ sông Đồng Nai), nhà máy nước Tân Hiệp (lấy nước thô từ sông Sài Gòn) một số nhà máy nước khác đã có kế hoạch xây dựng

Tuy nhiên, việc cung cấp nước từ các nguồn nước bề mặt cũng đang gặp phải khó khăn do chất lượng nước thô đang ngày càng xấu đi Ngoài nguyên nhân chính

do các chất thải sinh hoạt, chất thải sản xuất chưa xử lý hoặc kém xử lý thải thẳng ra các sông Đồng Nai, sông Sài Gòn còn có thể có các nguyên nhân tự nhiên làm ảnh hưởng tới chất lượng các nguồn nước mặt Một trong những nguyên nhân tự nhiên

đó là vấn đề đất bề mặt trong các lưu vực sông bị xói mòn, hòa tan các hợp chất trong đất và làm biến đổi chất lượng nước sông

Tại nhà máy nước Tân Hiệp (xã Tân Hiệp, huyện Hóc Môn) đã và đang phải đối mặt với vấn đề chất lượng nước thô lấy từ sông Sài Gòn diễn biến xấu và không ổn định Theo kết quả phân tích chất lượng nước thô tại nhà máy, ngoài việc nước sông

đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất nitơ (NH3, NH4+), coliform, độ đục… thì hàm lượng Mangan (Mn) trong một số thời điểm trong năm vượt quá giới hạn cho phép đối với nước sinh hoạt theo Tiêu chuẩn Việt Nam

Để có thể đề xuất các biện pháp cần thiết nhằm giảm thiểu mức độ ô nhiễm, ngăn chặn nguy cơ ô nhiễm trầm trọng hơn, một đề tài nghiên cứu đã được triển khai nhằm xác định các nguyên nhân gây ô nhiễm nước sông Sài Gòn với sự tham

là dùng kỹ thuật hạt nhân xác định nguồn các kim loại Mangan, Sắt trong nước sông

Để đạt được mục tiêu, kỹ thuật đồng vị phóng xạ Cs-137 đã được sử dụng để đánh giá xói mòn đất bề mặt trong khu vực lưu vực sông cần quan tâm Từ lượng đất bị xói mòn, hàm lượng Mn, Fe trong lớp đất bề mặt có thể tính toán được phần đóng góp của Mn, Fe trong đất bị xói mòn vào sông vào hàm lượng của các kim loại này trong nước sông Trên cơ sở đó có khả năng đánh giá được nguồn đóng góp chủ yếu các kim loại này trong nước sông Sài Gòn (tại khu vực trạm bơm Hòa Phú của nhà máy nước Tân Hiệp)

2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

2.1.1 Khảo sát sơ bộ lưu vực trên bản đồ Tìm hiểu phân bố các loại đất có trên

lưu vực Nghiên cứu số liệu của Mn, Fe trong nước sông Sài Gòn từ hồ Dầu Tiếng về hạ lưu

2.1.2 Lấy mẫu phù sa lơ lửng trên sông Sài Gòn, đo hàm lượng Mn, Fe và hàm

lượng Cs-137 của phù sa

2.1.3 Xác định khu vực cần quan tâm Khảo sát các khu vực cần quan tâm, tìm

vị trí mẫu tham chiếu, vị trí lấy mẫu, xây dựng bản đồ lấy mẫu

2.1.4 Lấy mẫu, chuẩn bị mẫu, đo hàm lượng Mn, Fe và hoạt độ Cs-137 theo

chiều sâu cột mẫu và tổng hoạt độ Cs-137 từng mẫu

2.1.5 Xác lập bản đồ, biểu đồ hoạt độ

2.1.6 Tính tốc độ xói mòn, khối lượng, hướng xói mòn

2.1.7 Đánh giá về nguyên nhân (nguồn gốc) gây nhiễm Mn, Fe trong nước

sông Sài Gòn

2.1.8 Đề xuất các giải pháp giảm thiểu

2.1.9 Viết báo cáo tổng hợp nội dung nghiên cứu

2.2 Phạm vi nghiên cứu:

Vùng nghiên cứu, trong giai đoạn bắt đầu, là một phần lưu vực sông Sài Gòn, giới hạn từ sau hồ thủy lợi Dầu Tiếng về tới khu vực cầu Phú Cường nhằm đảm bảo đánh giá được hầu hết các tác động của hiện tượng xói mòn đất trong phần lưu vực làm ảnh hưởng tới chất lượng nước thô của nhà máy nước Tân Hiệp

Các chỉ tiêu nghiên cứu gồm hàm lượng Mn, Fe và Cs-137 trong các mẫu đất lấy trong khu vực quan tâm; hàm lượng Mn, Fe trong các mẫu nước sông Sài Gòn, sông Thị Tính

2.3 Đối tượng nghiên cứu:

+ Lớp đất bề mặt, tới độ sâu 30cm, trong khu vực nghiên cứu

+ Nước sông trong khu vực nghiên cứu

+ Ngoài ra, cũng khảo sát thêm về hàm lượng Mn, Fe và hàm lượng Cs-137 trong phù sa lấy tại vị trí ngay họng lấy nước trên sông Sài Gòn của nhà máy nước Tân Hiệp

2.4 Phương pháp nghiên cứu:

2.4.1 Lấy mẫu nghiên cứu và phân tích theo tiêu chuẩn Cụ thể:

+ Các mẫu đất được lấy theo tiêu chuẩn để phân tích Cs-137; vị trí các điểm lấy mẫu được chọn sao cho khả năng đất tại vị trí đó, nếu có bị xói mòn do mưa, sẽ nhiều khả năng tới được sông Sài Gòn Đồng thời, tại các vị trí này, lớp đất mặt (tới

độ sâu khoảng 10cm) cũng được lấy để phân tích hàm lượng Mn và Fe tổng số + Các mẫu nước sông được lấy tại các vị trí sao cho có thể đánh giá được hàm lượng Mn, Fe trong nước sông Sài Gòn, đồng thời cũng đánh giá được ảnh hưởng (về hàm lượng Mn và Fe) của các nhánh sông, rạch lớn chảy vào sông Sài Gòn + Vị trí các điểm lấy mẫu nghiên cứu (đất, nước) được định vị tọa độ bằng thiết bị định vị vệ tinh và thể hiện trên bản đồ đã được số hóa

2.4.2 Phân tích mẫu:

+ Phân tích hàm lượng Mn, Fe tổng số trong các mẫu đất, nước bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử trong phòng thí nghiệm theo các tiêu chuẩn của Việt Nam

+ Phân tích hàm lượng Cs-137 trong mẫu đất và phù sa bằng phương pháp đo hoạt

độ gamma phông thấp dùng phổ kế bán dẫn siêu tinh khiết (Ge-Li) trong phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn quốc tế

+ Các số liệu phân tích đều được xử lý thống kê

2.4.3 Thể hiện các điểm lấy mẫu nghiên cứu cũng như kết quả phân tích trong

khu vực nghiên cứu trên bản đồ số hóa và các loại đồ thị

2.4.4 Đánh giá mức độ xói mòn đất bề mặt bằng kỹ thuật Cs-137:

Cs-137 là một đồng vị phóng xạ nhân tạo, hình thành từ sự phân hạch hạt nhân, chủ yếu được tạo ra và phát tán vào trong khí quyển từ các vụ nổ nguyên tử và các

vụ thử hạt nhân hoặc các sự cố hạt nhân Sau đó đồng vị này sẽ rơi lắng xuống theo mưa và nhanh chóng bị hấp thụ và cố định vào các hạt đất mịn, đặc biệt là sét và

chất mùn Sự thay đổi của các lớp đất bề mặt là nguyên nhân chủ yếu làm thay đổi mật độ tồn lưu (hay hàm lượng) của Cs-137 trong đất Như vậy, đánh giá sự thay đổi về mật độ tồn lưu của Cs-137 trong đất bề mặt ta sẽ biết được sự phân bố lại của đất bề mặt Dựa trên sự sai khác giữa mật độ tồn lưu Cs-137 trong mẫu đất tại vị trí nghiên cứu với mật độ tồn lưu tham chiếu (hàm lượng Cs-137 trong đất bề mặt hầu như không bị xói mòn, tích tụ do gió, mưa và các hoạt động sản xuất) sẽ biết được tại vị trí đó đất bề mặt bị xói mòn hoặc tích tụ hay không, đồng thời định lượng được sự xói mòn hay bồi tích tại vị trí đó Tương tự, đối với một vùng hoặc khu vực nào đó, việc đánh giá lượng xói mòn, tích tụ sẽ thực hiện được dựa trên việc xác định mật độ tồn lưu Cs-137 của một số lượng thích hợp các mẫu đất lấy trong vùng hoặc khu vực đó và xác định giá trị mật độ tồn lưu tham chiếu

Để xác định mật độ tồn lưu Cs-137 tham chiếu tốt nhất là tìm được vị trí thích hợp (đất bề mặt tại vị trí đó chưa bị phân bố lại hoặc không đáng kể) và tiến hành lấy các mẫu theo chiều sâu; phân tích hàm lượng Cs-137 của các mẫu đất đó và tính toán giá trị Cs-137 tham chiếu Trong trường hợp không thể tìm đuợc vị trí tham chiếu thì có thể tính toán giá trị này dựa trên các công thức thực nghiệm thu được trong các nghiên cứu trên phạm vi rộng hơn thích hợp nhất đối với vùng, khu vực nghiên cứu Trong nghiên cứu này, do không thể tìm được vị trí tham chiếu nên giá trị này sẽ được tính toán theo mô hình phân bố mật độ tồn lưu Cs-137 trên toàn lãnh thổ Việt Nam do PGs Ts Phạm Duy Hiển và các cộng sự công bố năm 2002

3 TỔNG QUAN MỘT SỐ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN

Nghiên cứu xói mòn đã được tiến hành từ lâu ở Việt nam Ở miền Đông Nam

bộ, vào đầu những năm 30 của thế kỷ trước, một số nghiên cứu về đất và xói mòn đất tại Đồng Nai đã các chuyên gia người Pháp tiến hành với mục đích là để lập các đồn điền cao su Đáng chú ý nhất là công trình nghiên cứu và lập bản đồ đất của Moorman (1958, 1959, 1961); Thái Công Tụng và Moorman (1958); Moorman và Golden (1960); Thái Công Tụng (1972) Đến những năm sau giải phóng, tại khu vực này, hàng loạt bản đồ tỷ lệ 1/250.000 đã được xây dựng bởi Phan Liêu và ctv (1989); Phạm Quang Khánh (1995)

Những năm gần đây việc nghiên cứu về xói mòn đất trong lưu vực sông Đồng Nai đã và đang được các nhà khoa học rất quan tâm Các nhà khoa học Nông nghiệp thuộc Viện Khoa học nông nghiệp miền Nam đã thực hiện nhiều nghiên cứu tại khu vực này như nghiên cứu về ảnh hưởng của xói mòn đến độ phì nhiêu của đất canh tác ở tỉnh Đồng Nai (Đỗ Trung Bình, Công Doãn Sắt và Nguyễn Văn Nải, 2002); những quan trắc về môi trường đất một số tỉnh miền Đông Nam bộ (Nguyễn Bích Thu, từ năm 2006 đến nay)… Các nhà khoa học thủy lợi cũng đã tiến hành một số nghiên cứu về xói mòn, bồi lắng tại một số địa phương trong lưu vực này như nghiên cứu đánh giá hiện trạng xói mòn lưu vực hồ Trị An (Lương Văn Thanh, Thái

Lê Nguyên, 2004); nghiên cứu ước lượng xói mòn tại nông trường Mã Đà (Nguyễn Kim Lợi, 2006)… Trong các nghiên cứu này việc đánh giá lượng xói mòn được thực hiện theo phương pháp đo đạc xói mòn và lập mô hình xói mòn đất Trong phương pháp đo đạc xói mòn, một hệ thống các hào, rãnh và bể hứng đất được thiết lập theo hướng vuông góc với hướng dòng chảy tràn bề mặt (run-off) Lượng đất hứng được được theo dõi theo thời gian và phân tích thêm một số chỉ tiêu hóa học đất để tính toán lượng xói mòn trên khu vực nghiên cứu Với mỗi loại địa hình đặc trưng, cần thiết phải thiết lập một số bãi thí nghiệm tương ứng để hứng và đánh giá lượng xói mòn Đây là phương pháp thường được các nhà khoa học nông nghiệp sử dụng

Cơ sở của phương pháp lập mô hình là phương trình mất đất phổ dụng USLE (Universal Soil Loss Equation) thành lập bởi Science and Education Administration

(Mỹ) năm 1954 và được bổ sung và phát triển thêm bởi Wischmeier và Smith những năm 1960, 1965, 1972 và 1978 Phương trình USLE như sau:

A = R K C P L S Trong đó A là lượng mất đất trung bình trên một đơn vị diện tích trong một năm; R

là hệ số xói mòn do mưa (còn được gọi là nhân tố mưa); K là hệ số xói mòn của đất (nhân tố đất), phụ thuộc vào thành phần cơ giới của đất; C là hệ số cây trồng hay thảm thực vật; P là hệ số sử dụng đất (biện pháp sử dụng đất, hình thức canh tác); L,

S là các hệ số chiều dài sườn và độ dốc (nhân tố địa hình) Để tính toán được lượng mất đất trung bình A cần phải đánh giá hết các nhân tố trong phương trình USLE Với sự trợ giúp của công nghệ GIS dựa trên các số liệu quan trắc, đo đạc các nhân

tố trong phương trình USLE sẽ được mô hình hóa theo các bản đồ nhân tố và tính toán được các hệ số trong phương trình USLE

Như vậy, trong mọi trường hợp đều cần có đo đạc trực tiếp bằng các bãi thí nghiệm, quan trắc xói mòn đất

Ứng dụng các nhân phóng xạ rơi lắng từ khí quyển, đặc biệt là Cs-137, là một phương tiện có giá trị và hiệu quả trong việc khảo sát tốc độ xói mòn và phân bố lại đất bề mặt Ưu điểm của cách tiếp cận này là nó cung cấp được thông tin lâu dài trong quá khứ (từ khoảng 40 năm) về tốc độ xói mòn và mô hình phân bố lại đất bề mặt trong khu vực mà không cần phải quan trắc thường xuyên trong suốt 40 năm

đó Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã có 25 nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới về kỹ thuật Cs-137 này Cơ quan Nông lương Quốc tế (FAO) cũng có nhiều nghiên cứu về kỹ thuật này Ở nước ta cũng đã triển khai kỹ thuật này trong nghiên cứu sa bồi hồ chứa và cửa biển (Viện Hạt nhân) và xói mòn đất (Bộ Lâm nghiệp)

Nguyên lý của kỹ thuật như sau: Cs-137 là một nhân phóng xạ nhân tạo, phát tia

γ năng lượng 0.622MeV, chu kỳ bán rã 30.12 năm, hình thành từ phân hạch hạt nhân, chủ yếu là từ nổ bom nguyên tử (1945), các vụ thử hạt nhân (1950-1963) và gần nhất là từ tai nạn hạt nhân nghiêm trọng Chernobyl (Ukraine, 1986) Được phát tán ra, nhân phóng xạ Cs-137 đi lên tầng khí quyển và phân bố không đều giữa bắc bán cầu và nam bán cầu, trong đó bắc bán cầu có nồng độ Cs-137 cao hơn do các vụ thử hạt nhân tiến hành ở bắc bán cầu nhiều hơn, rồi sau đó rơi dần theo mưa Đã có

các nghiên cứu và công bố số liệu về phân bố rơi lắng toàn cầu của Cs-137 (Garcia Agudo, 1998; Walling and He, 2000), tuy tai nạn Chernobyl có đóng góp Cs-137 nhưng phân bố rơi lắng toàn cầu này chủ yếu không thay đổi nhiều (IAEA, 1991)

Sở dĩ Cs-137 là một chất đánh dấu quan trọng trong nghiên cứu xói mòn đất là nhờ tính chất nhanh chóng bị hấp thụ và cố định vào các hạt đất mịn, đặc biệt là sét và các chất mùn (Tamura, 1964; Bachhuber et al., 1982) Như vậy thông qua nghiên cứu mô hình phân bố lại của Cs-137 cho thấy được sự phân bố lại của đất bề mặt (Ritchie and Mc Henry, 1990; Walling and Quine, 1993; Zapata, 2002) So sánh sự

sự sai lệch về tổng hoạt độ Cs-137 trên đơn vị diện tích (hàm lượng, hay mật độ tồn lưu) của một điểm lấy mẫu với tham chiếu của khu vực ta suy ra được sự xói mòn hay tích tụ tại đó Do không có số liệu quan trắc lâu dài và chi tiết về rơi lắng của Cs-137 trong khu vực, nên ta phải chọn một vị trí gần như không có xói mòn hay tích tụ do gió, nước, canh tác, chăn nuôi, san lấp, khai thác đất (thường là đồng cỏ hoang) làm mẫu tham chiếu Nơi nào có mật độ tồn lưu Cs-137 cao hơn mẫu tham chiếu khu vực có nghĩa là nơi đó có tích tụ thêm đất, phù sa từ nơi khác, tương tự như vậy, nơi nào có mật độ tồn lưu thấp hơn mẫu tham chiếu khu vực là nơi đó bị xói mòn Độ sai lệch của mật độ tồn lưu Cs-137 và hướng thay đổi giá trị cho ta thấy được mô hình phân bố lại đất bề mặt hay là quá trình xói mòn và tích tụ

Giữa sai lệch về mật độ tồn lưu Cs-137 (so với mật độ tồn lưu tham chiếu khu vực) và khối lượng xói mòn đất có quan hệ với nhau và đó là cơ sở để có thể tính toán lượng xói mòn (hay tích tụ) Đã có nhiều tác giả nghiên cứu và thiết lập được mối quan hệ này thành một số các mô hình như Mô hình tỷ lệ PM (Proportional Model); các Mô hình cân bằng khối đơn giản hóa SMBM (Simplified Mass Balance Model), SMBM1, SMBM2 (Ritchie and Mc Henry, 1990; Walling and Quine, 1993; Walling and He, 1999)

Ở nước ta, kỹ thuật này được đưa vào ứng dụng trong nghiên cứu xói mòn, bồi lắng từ năm 1993 thông qua hai đề án hợp tác nghiên cứu do IAEA/FAO đề xướng

và tài trợ qui tụ các nhà khoa học từ các quốc gia khác nhau gồm 26 hợp đồng nghiên cứu về kỹ thuật Cs-137 nhằm đưa ra một bản hướng dẫn chi tiết thống nhất

về đánh giá xói mòn đất và sa bồi trong sản xuất nông nghiệp và bảo vệ môi trường Chúng ta được hưởng lợi không nhỏ từ các đề án trên, cụ thể là đã có những ứng

dụng trong nghiên cứu bồi lắng (hồ chứa, cửa sông, cảng biển) và xói mòn đất tại một số địa phương, khu vực như Hải Phòng, Tây Nguyên, Lâm Đồng, Đồng Nai… Đặc biệt là thiết bị đo gamma phông thấp hiện cũng đã được trang bị tại các cơ sở nghiên cứu hạt nhân trong nước

Trong những nghiên cứu thuộc lĩnh vực này tại Việt Nam, nghiên cứu về phân

bố mật độ tồn lưu Cs-137 trên toàn lãnh thổ Việt Nam (P D Hien et al., 2002) là rất quan trọng Với 292 mẫu đất không bị xáo trộn, mô hình phân bố rơi lắng Cs-137 trên lãnh thổ Việt Nam dưới đây đã được thiết lập:

Ln(D) = (3.64 ± 0.11) + (0.094 ± 0.004)L + (0.54 ± 0.04)AR (1) với: L là vĩ độ (oN) và AR là lượng mưa trung bình hàng năm (m)

và được dùng để đánh giá mật độ tồn lưu tham chiếu trong các nghiên cứu xói mòn/ tích tụ đất

4 KẾT QUẢ THỰC HIỆN

4.1 Điều tra sơ bộ khu vực nghiên cứu:

Với mục tiêu nghiên cứu như trên, khu vực cần khảo sát trong giai đoạn đầu của nghiên cứu này được giới hạn ở phần lưu vực của sông Sài Gòn tính từ sau hồ thủy lợi Dầu Tiếng tới cầu Phú Cường, cách trạm bơm Hòa Phú (họng lấy nước) của nhà máy nước Tân Hiệp khoảng 7km về phía hạ lưu Diện tích phần lưu vực này là khoảng 1800 km2 (tổng diện tích lưu vực là 4950 km2)

Trong phần lưu vực này, sông Sài Gòn chảy qua địa phận của ba tỉnh, thành là Bình Dương, Tây Ninh và Tp Hồ Chí Minh Tính từ hồ thủy lợi Dầu Tiếng tới khu vực nhà máy nước Tân Hiệp, đoạn sông có chiều dài khoảng 60km với nhiều kênh rạch chảy vào Trong số các dòng mặt chảy vào sông Sài Gòn, lớn nhất là sông Thị Tính (đổ vào sông Sài Gòn tại khu vực cầu Ông Cộ, Bình Dương), các nhánh khác đều nhỏ và ngắn và tập trung trong khu vực trũng hai bờ sông Sài Gòn; Hồ Cần Nôm cũng là một nguồn nước mặt đáng kể chảy vào sông Sài Gòn tại khu vực huyện Dầu Tiếng (Bình Dương) Các sông, rạch này có thể là những “phương tiện” chính thu gom, vận chuyển đất bị xói mòn do mưa và các hoạt động khác vào sông Sài Gòn Các dòng chảy mặt lớn trong khu vực chịu chế độ bán nhật triều Lưu lượng nước trên sông Sài Gòn, đo tại Phú Cường, là 48,9 m3/s vào mùa khô và đạt tới 180,1 m3/s trong mùa mưa với lưu lượng trung bình năm là 103,6 m3/s (Nguồn:

Báo cáo tổng hợp qui hoạch tài nguyên nước sông Đồng Nai, Cục quản lý tài nguyên nước, Viện Qui hoạch thủy lợi miền Nam, Ts Tô Văn Trường, 1/2008) Cần chú ý tới sông Thị Tính vì đây là một dòng chảy mặt tương đối lớn (so với sông Sài Gòn) và tháo nước từ những khu vực có độ dốc tương đối lớn ở khu vực bắc tây bắc của tỉnh Bình Dương Hồ Cần Nôm là nơi tích tụ nước mưa cùng với đất bị xói mòn và đóng vai trò như một nơi lắng đọng đất bị xói mòn trước khi chảy vào sông Sài Gòn

Về khí tượng thủy văn: khu vực nghiên cứu nằm trong khu vực nhiệt đới với hai mùa mưa (từ tháng 5 tới tháng 10), khô (từ tháng 11 tới tháng 4) rõ rệt; Nhiệt độ trung bình khoảng 30-32 độ C Lượng mưa trung bình trên phần lưu vực này (được

Về thổ nhưỡng, trong lưu vực sông Sài Gòn nói chung và phần lưu vực nghiên

cứu nói riêng, gồm 5 loại đất chính (Nguồn: Tài nguyên đất vùng Đông Nam bộ,

Phạm Quang Khánh, NXB Nông nghiệp, 1995; Những thông tin cơ bản về các loại đất chính Việt Nam, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Bộ Nông nghiệp và PTNT, NXB Thế giới, 2001) Đó là: Đất phèn; Đất phù sa; Đất đỏ vàng và Đất dốc tụ Cụ thể:

- Đất phèn Đất phèn phân bố thành khối chạy dài từ Tp.HCM dọc sông Vàm

Cỏ Đông lên tận Gò Dầu, Tây Ninh Càng lên phía Gò Dầu, đất phèn thuộc loại nhóm phụ đất phèn hoạt động càng phổ biến Đó là loại đất phèn đã bị ôxi hóa, có sự thoáng khí diễn ra trong đất bởi sự tiêu thủy, thành phần pyrit (Fe2S) đã bị ôxi hóa từng phần hoặc toàn phần tạo thành jarosite (KFe3(SO4)2(OH)6) Đất có thành phần cơ giới trung bình đến nặng với thành phần cơ giới sét là chính cùng với sự tích lũy muối phá vỡ các keo đất làm cho đất rất dẻo khi ướt và nứt nẻ lớn và cứng khi khô Loại đất này có hàm lượng Fe và Al cao

- Đất phù sa Loại đất này phân bố thành những dải hẹp dọc theo các triền sông, kênh, rạch Hình thành trên các trầm tích aluvi tuổi Holocene muộn, đất phù sa có thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng, thành phần cấp hạt sét là chủ yếu, rồi đến cấp hạt cát, limon Tỷ lệ cấp hạt giữa các tầng bất đồng nhất do quá trình bồi đắp khác nhau của trầm tích phù sa Trên loại đất này thường canh tác lúa, cây hoa màu và cây ăn trái

- Đất xám, còn gọi là đất xám bạc màu do đất có màu xám trắng (ít mùn và nghèo Fe) Đây là nhóm đất có diện tích lớn nhất trong khu vực nghiên cứu

Chúng phân bố thành các khối lớn ở các khu vực Bến Cát, Tân Uyên (Bình Dương); Hóc Môn, Củ Chi, Bình Chánh (Tp.HCM); Trảng Bàng, Gò Dầu (Tây Ninh) Trong khu vực này, đất xám thuộc hai nhóm là nhóm đất xám trên phù sa cổ và nhóm đất xám gley trên phù sa cổ Loại đất xám trên phù sa

cổ phân bố chủ yếu trên khu vực có độ cao từ 15 đến 20 mét với điều kiên địa hình bằng thoải hoặc bậc thang (Bến Cát, Tân Uyên, Gò Dầu…) trong khi loại đất xám gley trên nền phù sa cổ phân bố ở khu vực địa hình với độ cao thấp hơn (<15 mét) như Trảng Bàng, Củ Chi, một phần Hóc Môn Thành phần cơ giới của các nhóm đất này đều nhẹ, từ thịt nhẹ, cát pha đến cát Do phân bố ở địa hình cao, thành phần cơ giới nhẹ nên loại đất này rất dễ bị rửa trôi, xói mòn Trên loại đất này thường trồng các loại cây lưu niên như cao

su, cây ăn trái, một số loại hoa màu (ngô, sắn, đậu, đỗ) và một số loại cây họ keo để giữ đất, giảm xói mòn

- Đất đỏ vàng Đây là nhóm đất có diện tích lớn nhất ở khu vực Đông Nam bộ nhưng trong KVNC loại đất này không nhiều, phân bố chủ yếu ở các vùng cao của Bình Dương và Bình Phước (Bình Long, Đồng Phú, Phước Long, Bù Đăng) Tùy thuộc vào các sản phẩm phong hóa của các loại đá mẹ và mẫu chất khác nhau mà trên đó hình thành 5 loại đất đỏ vàng khác nhau là đất nâu

đỏ trên đá bazan; đất nâu vàng trên đá bazan; đất nâu vàng trên phù sa cổ; đất vàng đỏ trên đá granite; và đất vàng đỏ trên đá phiến sét Ở khu vực miền Đông Nam bộ, phổ biến là loại đất nâu đỏ trên đá bazan với thành phần cơ giới nặng nhưng tơi xốp do kết cấu tốt và đất nâu vàng trên phù sa cổ Trên KVNC loại đất nâu vàng trên phù sa cổ phổ biến hơn (so với loại đất nâu đỏ trên đá bazan) và phân bố trên địa hình cao từ 25-30 mét, dạng đồi lượn sóng với thành phần cơ giới nhẹ, dễ tiêu thoát nước Trên loại đất này, thường trồng các loại cây công nghiệp như cao su, cà phê … và một số loại cây ăn trái

- Đất dốc tụ Đất dốc tụ phân bố rải rác hầu hết khắp vùng, tại các chân sườn thoải hoặc khe dốc, trong các hợp thủy xen kẽ với nhóm đất đỏ vàng, đất xám Có hai loại: đất dốc tụ có thành phần cơ giới nặng, hình thành chủ yếu

ở những vùng đất bazan; và đất dốc tụ cát hình thành trong những vùng đất

có thành phần cơ giới nhẹ như đất cát, đất xám Diện tích đất dốc tụ trong khu vực nghiên cứu không nhiều, thích hợp cho các loại cây hoa màu và cây lương thực

Chất lượng nước sông Sài Gòn, trong đó có hàm lượng các kim loại như Fe tổng

số, Mn (là đối tượng quan tâm của nghiên cứu này) đã và đang được Chi cục Bảo vệ môi trường Tp HCM quan trắc Số liệu phân tích có thể tham khảo từ Chi cục Tại Nhà máy nước Tân Hiệp nước thô từ sông Sài Gòn sau khi xử lý sẽ được hòa mạng vào hệ thống cấp nước của thành phố Tại đây, hàm lượng Mn và Fe tổng

số trong nước thô được đo đạc theo thời gian Tại một số thời điểm trong năm, hàm lượng các kim loại này còn được đo đạc hàng giờ Số liệu quan trắc cũng đang được lưu giữ tại bộ phân chức năng của nhà máy Theo các thông tin được công bố, không rộng rãi, hàm lượng Mn trong nước sông Sài Gòn tại khu vực họng lấy nước của nhà máy thay đổi theo thời gian và thường cao vào thời gian bắt đầu mùa mưa

và giảm xuống sau đó

4.2 Xác định khu vực cần quan tâm; Khảo sát thực địa; và Lựa chọn các

điểm lấy mẫu:

Để đánh giá khả năng gây ô nhiễm nước sông Sài Gòn bởi Mn tại khu vực họng lấy nước của nhà máy nước Tân Hiệp do sự xói mòn đất, khu vực cần quan tâm là phần lưu vực dọc hai bờ sông Sài Gòn từ sau hồ Dầu Tiếng tới cầu Phú Cường với chiều dài khoảng 60km và chiều rộng trong khoảng từ 10-12km tính từ mỗi bờ sông Khu vực quan tâm, gọi là khu vực nghiên cứu, bao trọn phần sông Sài Gòn, khoảng 30km sông Thị Tính và phần lớn các rạch ngang, là các dòng chảy bề mặt

có thể vận chuyển Mn, Fe trong đất bị xói mòn tới khu vực trạm bơm Hòa Phú (nhà máy nước Tân Hiệp) Diện tích khu vực nghiên cúu là khoảng 900km2 Trong khu vực này sẽ bố trí các điểm lấy mẫu đất để đánh giá mức độ xói mòn, bồi tích

Trong khu vực này, địa hình có đặc điểm chủ yếu là bằng thoải hoặc lượn sóng, cao ở các khu vực thuộc huyện Thanh Tuyền, Bến Cát (Bình Dương); Trảng Bàng (Tây Ninh), Củ Chi (Tp.HCM), với độ cao khoảng từ 10 đến 30 mét và thoải dần về phía Tp.HCM và các sông Sài Gòn và sông Thị Tính

Dọc sông Sài Gòn, đoạn từ ngã tư Sở Sao lên Dầu Tiếng có nhiều nhà máy, xí nghiệp được xây dựng Dọc sông Thị Tính cũng có nhiều nhà máy, xí nghiệp xây dựng gần sông Đáng lưu ý là dọc sông Thị Tính có một số cơ sở luyện sắt, thép Việc khảo sát thực địa còn cho thấy, trong khu vực cần quan tâm, đất bề mặt đều

bị xáo trộn do các hoạt động xây dựng hay canh tác do vậy rất khó tìm được vị trí

mà tại đó đất không bị xáo trộn, xói mòn để làm vị trí tham chiếu xác định mật độ Cs-137 rơi lắng (giá trị tham chiếu) cho việc tính toán lượng xói mòn/ bồi tích Trong nghiên cứu này, một mặt chúng tôi vẫn lấy một số mẫu đất theo độ sâu để lập profile hàm lượng Cs-137 nhằm khẳng định có thể dùng kỹ thuật Cs-137 trong các nghiên cứu xói mòn đất ở khu vực này hay không và xác định độ sâu lấy mẫu cần thiết Và để xác định giá trị Cs-137 tham chiếu tại từng vị trí lấy mẫu chúng tôi sử dụng mô hình phân bố mật độ tồn lưu Cs-137 trên lãnh thổ Việt Nam thu được trong các nghiên cứu trước đây

Trên cơ sở điều tra thực địa khu vực cần quan tâm; Căn cứ trên mục tiêu nghiên cứu giai đoạn đầu; Thời gian và Kinh phí của phần nghiên cứu này, khoảng 20 điểm lấy mẫu đất để đánh giá xói mòn đã được chọn theo các tiêu chí:

- Các điểm lấy mẫu đất được bố trí theo mạng lưới với kích thước ô lưới khoảng 5km Hai tuyến lấy mẫu chính là 2 tuyến dọc theo hai bờ sông Sài

Gòn từ sau hồ Dầu Tiếng về tới Phú Cường (cách họng lấy nước của nhà máy nước Tân Hiệp, về phía thương lưu, khoảng 7km) Còn có các tuyến phụ với khoảng cách so với hai tuyến chính từ 5-7km

- Vị trí lấy mẫu phải nằm trong khu vực mà ở đó đất bề mặt không bị các biến động, xáo trộn lớn do các hoạt động xây dựng (đào, đắp…), trồng trọt, canh tác

- Gần các sông, kênh rạch nhằm đảm bảo khả năng đất bị xói mòn đến được các dòng chảy này là cao nhất Các dòng mặt này đều chảy ra các sông Sài Gòn, Thị Tính

Để đánh giá sơ bộ sự thay đổi hàm lượng của Fe và Mn trong nước sông Sài Gòn và đánh giá đóng góp (có thể có) từ sông Thị Tính vào hàm lương Fe, Mn tại khu vực họng lấy nước của nhà máy nước Tân Hiệp, phần nghiên cứu này cũng lập

kế hoạch lấy một số mẫu nước tại sông Sài Gòn, sông Thị Tính từ thượng lưu xuống

hạ lưu Tuy nhiên, đây chỉ là các khảo sát sơ bộ, mẫu đơn mà thôi và chỉ phục vụ cho phần nghiên cứu này Nghiên cứu dự tính lấy khoảng 10 mẫu nước trên cả sông Sài Gòn và sông Thị Tính Các mẫu nước lấy trên sông Sài Gòn sẽ được lấy trên dòng từ sau hồ Dầu Tiếng tới cầu Phú Cường (khu vực thị xã Thủ Dầu Một) Trên sông Thị Tính các mẫu nước được lấy từ thị trấn Bến Cát tới khu vực cầu Ông Cộ (ngay trước khi sông Thị Tính đổ vào sông Sài Gòn) Vị trí các điểm lấy các mẫu nước sông cũng được trình bày trong bản đồ mạng lưới lấy mẫu Các mẫu nước lấy trên sông Sài Gòn có ký hiệu là SG; các mẫu nước sông Thị Tính có ký hiệu là TT

4.3 Lấy các loại mẫu và phân tích:

4.3.1 Lấy mẫu đất đánh giá xói mòn, bồi tích:

Tại từng vị trí đã chọn, mẫu đất dùng để đánh giá xói mòn/bồi tích được lấy bằng dụng cụ lấy mẫu đất với phần lấy mẫu là ống inox có đường kính trong là 48mm Thời gian lấy các mẫu đất là từ cuối tháng 4 tới giữa tháng 5/2008

Ống lấy mẫu được đóng vuông góc với mặt đất xuống độ sâu cần thiết (30cm)

để lấy nguyên cột đất trong ống Số cột đất cần lấy phụ thuộc vào lượng mẫu cần thiết để phân tích Cs-137 Trong phần nghiên cứu này chúng tôi lấy từ 2 đến 3 ống mẫu để đạt khối lượng đất tối thiểu khoảng 1,0 kg Đất mẫu sau đó được loại bỏ các

rễ cây, sấy khô, cân và ghi lại trọng lượng để tính toán tỷ trọng Tổng cộng, 22 mẫu đất đã được lấy cho phần công việc này Các mẫu được ký hiệu từ SM1 đến SM22

Vị trí các điểm lấy mẫu đất được thể hiện trên Hình 2

Tiếp theo, để phân tích hàm lượng Cs-137, đất mẫu cần phải được loại bỏ đá lẫn trong đất (do đá không chứa Cs-137), nghiền nhỏ tới cỡ hạt theo yêu cầu, sấy và cân lại rồi đưa vào đo hoạt độ trên thiết bị phân tích tại phòng thí nghiệm phổ gamma phông thấp của Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt

4.3.2 Lấy mẫu phù sa sông Sài Gòn:

Chúng tôi dự định lấy một mẫu phù sa trong nước sông Sài Gòn bằng cách lắng đọng để phân tích hàm lượng Cs-137, Mn và Fe Tuy nhiên, do mật độ phù sa không cao và thời gian cần thiết quá dài nên thay vì lấy mẫu phù sa chúng tôi lấy phần huyền phù lơ lửng gần sát đáy sông bằng bơm, sau đó lắng đọng, sấy khô, xử

lý và phân tích các chỉ tiêu nêu trên Hai mẫu loại này đã được lấy: một mẫu ở ngay tại vị trí họng lấy nước của nhà máy nước Tân Hiệp; mẫu kia lấy tại vị trí cầu Phú Cường để so sánh Đồng thời mẫu bùn lắng thải ra khu vực chứa thải của nhà máy Tân Hiệp trong quá trình xử lý nước thô cũng được lấy và phân tích hàm lượng Mn

và Fe Vị trí các điểm lấy mẫu huyền phù sát đáy sông được vẽ trên Hình 2

4.3.3 Lấy mẫu đất theo độ sâu:

Để thiết lập profile hàm lượng Cs-137, tại vị trí đã chọn lấy các mẫu đất trên diện tích 1,0 m2 với bề dày mỗi lớp khoảng 2,0 cm để đủ lượng mẫu cần thiết cho phân tích (khoảng 1,0kg) Đất mẫu cũng được xử lý tương tự các mẫu phân tích Cs-

137 như đã trình bày ở trên và cũng được phân tích trong cùng phòng thí nghiệm Tổng cộng đã lấy 14 mẫu đất từ bề mặt tới độ sâu 30 cm Các mẫu profile này được lấy tại vị trí lấy mẫu SM7

4.3.4 Lấy mẫu đất phân tích hàm lượng Mn, Fe tổng số:

Do Mn, Fe trong đất bị xói mòn ra sông chủ yếu là Mn, Fe trong lớp đất trên bề mặt nên ngay tại các vị trí đã lấy mẫu đất để đo Cs-137 trên, các mẫu đất lấy tới độ sâu khoảng 10cm được lấy để phân tích hàm lượng Mn và Fe trong đất Hàm lượng các kim loại này sẽ được dùng để tính toán hàm lượng Mn, Fe có trong nước sông Sài Gòn do hiện tượng xói mòn với giả thiết rằng đất bị xói mòn sẽ tới sông Sài

Gòn và toàn bộ lượng Mn, Fe trong đất sẽ bị hòa tan trong nước sông Từ đó có thể đánh giá phần đóng góp gây ô nhiễm nước sông bởi Mn, Fe do đất bị xói mòn trong lưu vực

Hình 2: Vị trí các điểm lấy mẫu đất, mẫu nước và huyền phù

4.3.5 Lấy các mẫu nước sông:

Nước sông được lấy mẫu trong khoảng thời gian từ cuối tháng 4/2008 tới 7/5/2008, là khoảng thời gian bắt đầu có những trận mưa đầu mùa

Các mẫu nước sông đều lấy trên dòng theo phương pháp trộn lẫn Hoặc dùng thuyền ra giữa dòng, hoặc lấy cách bờ ít nhất 4,0 mét, dùng bơm nhúng chìm đưa xuống gần sát đáy sông và bơm Trong quá trình lấy mẫu, bơm được kéo dần từ đáy lên tới mặt sông Nước được hứng vào trong xô nhựa, khuấy đều rồi được chứa trong chai nhựa PE loại 500ml, axít hóa ngay bằng axít nitric đậm đặc, đóng kín và đưa về phòng thí nghiệm để phân tích hàm lượng Mn và Fe tổng số

Tổng cộng đã lấy 10 mẫu nước sông trong đó có 8 mẫu lấy trên sông Sài Gòn,

ký hiệu từ SG1 đến SG8; và 2 mẫu trên sông Thị Tính ký hiệu là TT1 và TT2 Vị trí lấy các mẫu nước sông như trên Hình 2

Các mẫu đất và nước đều được phân tích hàm lượng Mn, Fe tổng số bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử tại phòng thí nghiệm phân tích hóa của Trung tâm Chất lượng nước và Môi trường, Viện Qui hoạch thủy lợi miền Nam

4.4 Xử lý, tính toán các số liệu thu được và nhận xét:

4.4.1 Hàm lượng Mn và Fe tổng số trong đất bề mặt ở khu vực quan tâm:

Kết quả phân tích hàm lượng các kim loại Mn và Fe trong lớp đất mặt trên khu vực nghiên cứu, trong huyền phù sát đáy sông và trong bùn lắng tại bể chứa thải của

NM nước Tân Hiệp (25 mẫu) được tổng hợp trong Bảng 1 (phần Phụ lục)

Các kết quả phân tích này cho thấy:

- Trong đất bề mặt (22 mẫu), hàm lượng Mn và Fe thay đổi tùy từng vị trí lấy mẫu (Hình 3, phần Phụ lục) Hàm lượng Mn thay đổi trong khoảng từ 4,5 tới 43,0 mg/kg với giá trị trung bình là 18,0 mg/kg Hàm lượng Fe tổng số thay đổi trong khoảng từ 3,0 tới 74,0 g/kg với giá trị trung bình là 15,5 g/kg Đồ thị quan hệ hàm lượng Mn và hàm lượng Fe tổng số trong đất bề mặt (Hình 4) cho thấy không có mối liên hệ nào giữa hàm lượng hai chất này

0 10 20 30 40 50

Hình 4: Quan hệ giữa hàm lượng Mn và Fe tổng số trong đất bề mặt

- Hàm lượng Mn trong huyền phù lơ lửng sát đáy sông tại vị trí họng lấy nước (110,0 mg/kg), tại cầu Phú Cường (84,0 mg/kg) và trong bùn lắng thải ra trong quá trình xử lý nước thô của nhà máy Tân Hiệp (380,0 mg/kg) là rất cao so với hàm lượng chất này trong đất bề mặt trên khu vực cần quan tâm Điều này cho thấy, lượng Mn trong đất bề mặt có thể có đóng góp vào hàm lượng chất này trong huyền phù lơ lửng sát đáy sông nhưng vẫn còn có một nguồn khác có vai trò lớn hơn đóng góp Mn trong loại vật chất này Hàm lượng Mn rất cao trong bùn lắng thải của nhà máy nước là do tích tụ của Mn được xử lý loại ra khỏi nước thô và phù sa trong nước thô

4.4.2 Hàm lượng Mn và Fe trong nước sông Sài Gòn và sông Thị Tính:

Kết quả phân tích 10 mẫu nước lấy tại sông Sài Gòn (8 mẫu) và sông Thị Tính (2 mẫu) được liệt kê trong Bảng 2 và Hình 5 (phần Phụ lục) Các kết quả cho thấy:

- Dọc theo sông Sài Gòn, nhìn chung, hàm lượng Mn có xu hướng tăng dần từ thượng lưu xuống hạ lưu (Hình 6) Hàm lượng kim loại này thấp nhất (0,07 mg/l) trong nước sông lấy ở ngay sau hồ Dầu Tiếng (SG1) và cao nhất trong nước sông lấy ở vị trí họng lấy nước của NM nước Tân Hiệp (SG7) và tại cầu Phú Cường (SG8) với hàm lượng Mn là 0,23 mg/l Tuy nhiên, tại thời điểm lấy mẫu, cuối tháng 4 và tuần đầu tháng 5, hàm lượng Mn trong nước

- Đoạn sông Sài Gòn sau chỗ sông Thị Tính đổ vào có hàm lượng Mn cao hơn

so với đoạn sông từ hồ Dầu Tiếng về tới ngã ba sông Sài Gòn-Thị Tính Điều này cho thấy sông Thị Tính tải một lượng đáng kể Mn vào sông Sài Gòn và làm tăng hàm lượng kim loại này trong nước sông Sài Gòn

- Nồng độ Fe trong nước các sông đều đã vượt tiêu chuẩn TCVN 5502-2003

- Sự thay đổi hàm lượng Fe trên sông Sài Gòn không có qui luật Hàm lượng

Fe cao nhất quan sát thấy tại điểm lấy mẫu SG4 và giảm dần theo cả phía lên thượng lưu và xuống hạ lưu (Hình 7) Tại vị trí này cần khảo sát thêm xem

có thể có nguồn giàu Fe vào sông hay không Các mẫu SG7 và SG8 có hàm lượng Fe thấp so với hàm lượng trung bình, không biến đổi như đối với Mn (tăng cao khi tiếp nhận nước từ sông Thị Tính) Điều này cũng cần phải khảo sát kỹ thêm (mẫu, thời điểm lấy)

- Hàm lượng Fe trung bình trong nước sông Thị Tính cao hơn hẳn so với hàm lượng trung bình của kim loại này trong nước sông Sài Gòn