Đánh giá sự tác động đến chất lượng nước mưa chảy tràn của mảng xanh công viên đô thị

Tầm quan trọng của không gian xanh đô thị được đánh giá thông qua các mẫu được thu thập qua 6 mẫu nước mưa chảy tràn bề mặt không có thảm thực vật và 6 mẫu đã chảy qua thảm thực vật tại 2 công viên Gia Định và Tao Đàn trong 5 cơn mưa rồi tiến hành phân tích chất lượng mẫu nước. Kết quả cho thấy, các mẫu nước mưa được lọc qua mảng xanh có sự khác biệt ý nghĩa với những mẫu nước mưa chảy tràn. Từ đó, đề tài đưa ra các đề xuất về giải pháp cho việc gia tăng mảng xanh và các giải pháp nhằm cải thiện chất lượng nước và không khí trong khu đô thị.

Giới thiệu

Thành phố Hồ Chí Minh - Thành phố đông dân nhất Việt Nam, về mặt địa lý nằm ở hữu ngạn hạ lưu sông Đồng Nai - Sài Gòn với hệ thống kênh rạch dày đặc, do đó bị ảnh hưởng bởi triều cường, kết hợp với lượng mưa lớn, mở ra các nguy cơ lũ lụt đô thị nghiêm trọng. Thêm đô thị hóa, không đủ khả năng thoát nước và BĐKH đã góp phần tiêu cực vào làm xấu đi tình hình. Nhu cầu phát triển và KT-XH của Thành phố đã dẫn đến tăng diện tích bề mặt không thấm ở các quận trung tâm của Thành phố và giảm khả năng thấm của nước mưa. Cơ sở hạ tầng thoát nước đã xuống cấp do năm dẫn đến tràn khi có bão lớn. Trong bối cảnh khí hậu thay đổi, bất thường các hiện tượng mưa cực đoan, thay đổi cả về tần suất và cường độ, đã làm trầm trọng thêm rủi ro lũ lụt ở Thành phố .

Biến đổi khí hậu và đô thị hóa là những thách thức đặt ra với cơ sở hạ tầng thoát nước của Thành phố do tác động tiêu cực của chúng đối với lượng mưa cực đoan và môi trường của khu vực thành thị. Hệ thống thoát nước bền vững đã nhận được sự quan tâm ngày càng tăng của cộng đồng trong những năm gần đây, do những tác động tích cực của nó đối với các vấn đề về chất lượng và số lượng nước và các tiện nghi giải trí bổ sung được nhận thấy trong cảnh quan đô thị. Các công viên đô thị cung cấp một số dịch vụ hệ sinh thái có giá trị đối với cuộc sống của cư dân Thành phố và chúng được coi là giải pháp dựa trên tự nhiên để giải quyết nhiều môi trường vấn đề ở các Thành phố. Trong số các hệ sinh thái đô thị, công viên cung cấp một số dịch vụ, chẳng hạn như lọc nước và không khí, giảm gió và tiếng ồn, đặc tính lưu trữ cac-bon, điều hòa vi khí hậu, môi trường sống của động vật hoang dã và hạnh phúc xã hội và tâm lý. Nghiên cứu này được triển khai nhằm làm rõ tác dụng của mảng xanh trong công viên sẽ tác động như thế nào đến chất lượng nước mưa chảy tràn trong đô thị, trường hợp điển hình cho hai công viên lớn ở Thành phố là Gia Định và Tao Đàn.

Phương pháp nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu và khảo sát

Hai công viên Tao Đàn và Gia Định là hai mảng xanh lớn tại Thành phố, nằm tiếp giáp với mặt đường và nằm ở trung tâm đông người qua lại nên được chọn để thực hiện nghiên cứu nhằm so sánh nước chảy tràn trong và ngoài công viên.

Phương án thiết kế lấy mẫu đánh giá
 

Hình 1. Các điểm mẫu (A) Công viên Tao Đàn; (B) Công viên Gia Định

Yêu cầu lấy 6 điểm mẫu trong 5 cơn mưa và bỏ ra cơn mưa đầu tiên để quan sát vị trí điểm thu được nước mưa phù hợp và tìm hiểu thiết kế hệ thống thoát nước mưa ở hai công viên Gia Định và Tao Đàn. Từ đó, nghiên cứu chọn lấy mẫu nước mưa chảy tràn: (1) Mẫu “không được thấm lọc” ở các vị trí đường đi và nước chảy tràn khu vực đang tạo dòng chảy xuống các hố ga. Chọn vị trí không có thảm thực vật ngăn nước mưa chảy qua để so sánh với vị trí mẫu nước chảy qua thảm thực vật. (2) Điểm lấy mẫu nước chảy tràn bề mặt có thực vật, là nơi cần có thảm cỏ, và tốt nhất là có cây bao quanh. Mẫu nước chảy tràn lấy ở khu vực thảm cỏ thường được lấy tại các rãnh thoát nước, còn mẫu nước chảy tràn ở các bồn cây thường có lỗ thoát ở dưới. Các khu vực được chọn lấy mẫu là các khu vực có độ dốc để nước mưa chảy tràn có thời gian thấm lọc qua bộ phận mảng xanh.

Phương pháp lấy mẫu được dựa theo TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-2:2006), chất lượng nước - lấy mẫu - Phần 1: Hướng dẫn kỹ thuật lấy mẫu. Các thông số chất lượng nước được đánh giá theo các tiêu chuẩn Việt Nam như: pH (TCVN 6492:2011 - ISO 10523:2008), DO (TCVN 7324:2004 - ISO 5813:1983), TSS (TCVN 6625:2000 - ISO 11923:1997), COD (TCVN 6491:1999 - ISO 6060:1989), NH4+-N (TCVN 5988:1995 - ISO 5664:1984), NO2—N (TCVN 6178:1996 - ISO 6777:1984), NO3-N (TCVN 6180:1996 - ISO 7890-3:1988) và PO43- (TCVN 6202:2008 - ISO 6878:2004).

Kết quả và bàn luận

Với giá trị pH theo tiêu chuẩn từ 5 đến 5.8 thì theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT, nước mưa chảy tràn bề mặt không đạt tiêu chuẩn của nước sinh hoạt (pH từ 6,5 đến 8,0), chỉ có thể dùng cho việc tưới tiêu, thủy lợi (pH từ 5.5 đến 9). Tuy nhiên, với các mẫu nước thu gom từ nước mưa chảy qua mảng xanh của cả hai công viên dao động được độ pH là ổn định từ 5.8 đến 7.2, một số mẫu đã đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt sau khi xử lý thông thường.
 

Hình 2. Nồng độ COD trong nước mưa chảy tràn (A) Công viên Gia Định; (B) Công viên Tao Đàn.

Kết quả phân tích chỉ số COD trong nước mưa cho thấy, nước mưa đã bị ô nhiễm chất hữu cơ khá cao với các chỉ sổ từ 30 lên đến 80. Các mẫu nước mưa chảy tràn bề mặt có chỉ số COD cao hơn so với nước mưa đã chảy qua mảng xanh. Điều này có thể giải thích, do quá trình chảy trên bề mặt, nước mưa đã hòa tan thêm các tạp chất, bụi bẩn trên mặt đường và khu vực cống thoát nước làm mức độ ô nhiễm cao hơn.

Hình 3. Nồng độ nitơ NH4+ trong nước mưa chảy tràn (A) Công viên Gia Định; (B) Công viên Tao Đàn.

Nước có hàm lượng amoni cao biểu thị đã bị ô nhiễm chất hữu cơ có nguồn gốc nitơ, nước có thể bị nhiễm amoni do các hoạt động trong sản xuất, hóa chất. Khi nước mưa bị nhiễm amoni có thể là một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng độ pH thấp. Kết quả phân tích tại hai công viên cho thấy, hàm lượng amoni trong nước mưa khá cao nhưng không đều. Hàm lượng Amoni cao (từ 1.2 đến 1.3) đều phân bố ở mẫu nước mưa chảy tràn bề mặt, nhưng ở các mẫu nước mưa thu được sau khi chảy qua mãng xanh lại cho kết quả hàm lượng đạt chuẩn (từ 0.7 đến 0.9) theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT.

Về đánh giá hàm lượng nitrat (NO3-N) và nitrit (NO2-N), nguồn gốc các chỉ tiêu này được sinh ra từ sự phân hủy của các chất hữu cơ và trong quá trình hoạt động của con người. Vì vậy, ở các mẫu nước mưa chảy tràn bề mặt không có thảm thực vật có kết quả ghi nhận cao hơn hẳn (8.7 đến 10.9 mg/L) và nitrite (0.1 đến 0.25 mg/L) so với nước đã được lấy sau khi chảy qua mảng xanh chỉ từ Nitrat (7.0 đến 8.9 mg/L) và Nitrit (0.03 đến 0.1 mg/L). Sự chênh lệch các chỉ số chỉ dao động khoảng 10 đến 15%. Các mẫu nước mưa này đều đạt chuẩn chỉ tiêu nước tưới tiêu, thủy lợi, và một số mẫu nhất là các mẫu nước đã được chảy qua mảng thực vật đều đạt chuẩn chỉ tiêu có thể dùng làm nước sinh hoạt theo QCVN 08 sau khi xử lý.

Hình 4. Nồng độ nitrat NO3- trong nước mưa chảy tràn (A) Công viên Gia Định; (B) Công viên Tao Đàn

Cuối cùng là thông số phosphat, kết quả phân tích cho thấy, kết quả đo đạc thông số PO4 trong nước mưa tại công viên qua các điểm dao động lần lượt là lần 1 từ 0.471 - 0.396 mg/l, lần 2 từ 0.574 - 0.402 mg/l, lần 3 từ 0.605 - 0.437 mg/l, lần 4 từ 0.435 - 0.374 mg/l, lần 5 từ 0.406 - 0.343 mg/l. Điều này cho thấy, nước mưa tại các điểm có sự khác biệt, nồng độ nitrit giảm dần qua các điểm lấy mẫu. Nhìn chung, thông số PO4 ở các vị trí nước chảy tràn vượt chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT - cột B (0.3 - 0.5 mg/l). Các mẫu nước hứng ở vị trí chảy tràn cao hơn so với nước hứng đã lọc qua mảng xanh.

Kết luận

Qua kết quả của quá trình đánh giá các mẫu nước mưa chảy tràn bề mặt có mảng xanh cho thấy, các thông số ô nhiễm khá thấp so với các mẫu nước mưa chảy tràn không có mảng xanh. Chỉ số chênh lệch khoảng 10-20%, cho thấy có sự thẩm thấu và thanh lọc các chất ô nhiễm sau khi được chảy qua mảng xanh. Các giá trị như: pH, DO, COD, PO4, NO2, NO3, NH4, TDS và TSS của các mẫu nước sau khi chảy qua mảng xanh đều đạt chỉ tiêu có thể tái sử dụng làm nước sinh hoạt sau khi được xử lý theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT.

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Quỹ IFS (International Foundation for Science), mã số: NO. I2-W-6511-1. Chúng tôi xin cảm ơn Trường Đại học Nguyễn Tất Thành đã hỗ trợ thời gian, phương tiện vật chất và phòng thí nghiệm thử nghiệm cho nghiên cứu này.

Tài liệu tham khảo

1. P. N. Duy, L. Chapman, M. Tight, P. N. Linh, and L. V. Thuong, "Increasing vulnerability to floods in new development areas: evidence from Ho Chi Minh City," International Journal of Climate Change Strategies and Management, 2018;

2. Q. J. W. Zhou, "A review of sustainable urban drainage systems considering the climate change and urbanization impacts," vol. 6, no. 4, pp. 976-992, 2014;

3. T. Mexia et al., "Ecosystem services: Urban parks under a magnifying glass," vol. 160, pp. 469-478, 2018;

4. A. J. L. Chiesura and u. planning, "The role of urban parks for the sustainable city," vol. 68, no. 1, pp. 129-138, 2004;

5. N. C. Manh, P. Van Minh, N. T. Q. Hung, P. T. Son, and N. M. Ky, "A Study to Assess the Effectiveness of Constructed Wetland Technology for Polluted Surface Water Treatment," VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, vol. 35, no. 2, 2019.

TRẦN THÀNH

Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, TP. Hồ Chí Minh