Kết quả cho thấy hàm lượng Pb và Zn tăng vào mùa mưa, trong khi Ni và V tương đối ổn định, còn Cr và Cu giảm nhẹ. Phân tích tương quan cho thấy, pH có tương quan âm với Pb và Zn, đặc biệt rõ trong mùa mưa, phản ánh sự gia tăng tính linh động của các kim loại này khi pH giảm. Ngược lại, Cu và Ni có tương quan dương với pH, trong khi Cr và V chỉ thể hiện tương quan yếu, cho thấy sự phân bố của hai nguyên tố này chịu ảnh hưởng nhiều hơn bởi các điều kiện địa hóa khác. Kết quả nghiên cứu khẳng định pH là yếu tố địa hóa quan trọng chi phối sự phân bố và tích lũy của một số kim loại nặng trong trầm tích, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho công tác giám sát, đánh giá rủi ro môi trường và quản lý chất lượng trầm tích tại lưu vực sông Sài Gòn.
Keywords: pH trầm tích, kim loại nặng, tương quan Pearson, lưu vực sông Sài Gòn.
Ngày nhận bài: 27/5/2026; Ngày sửa chữa: 18/6/2026; Ngày duyệt đăng: 26/6/2026.
Pearson Correlation Between Sediment pH and Heavy Metal Concentrations (Pb, Zn, Cr, Ni, Cu, and V) in Tidal Sluice Gate Sediments of the Saigon River Basin
Abstract
This study aimed to evaluate the correlation between sediment pH and the concentrations of Pb, Zn, Cr, Ni, Cu, and V in sediments collected from tidal sluice gates within the Saigon River Basin, thereby clarifying the role of pH in controlling the distribution and accumulation of heavy metals in sediments. A total of 106 surface sediment samples were collected from nine representative sampling sites during both the dry and wet seasons between 2022 and 2025. Heavy metal concentrations were determined using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP–MS) following acid digestion according to the EPA 3050B method, while sediment pH was measured using the glass electrode method. Data were processed using Microsoft Excel, IBM SPSS Statistics, and R Studio, and the relationships between sediment pH and heavy metal concentrations were assessed using Pearson correlation analysis. The results showed that Pb and Zn concentrations increased during the wet season, whereas Ni and V remained relatively stable, while Cr and Cu exhibited a slight decrease. Correlation analysis revealed significant negative relationships between pH and Pb and Zn concentrations, particularly during the wet season, indicating enhanced mobility of these metals under lower pH conditions. In contrast, Cu and Ni showed positive correlations with pH, whereas Cr and V exhibited only weak correlations, suggesting that their distribution was more strongly influenced by other geochemical factors. These findings confirm that sediment pH is a key geochemical factor governing the distribution and accumulation of selected heavy metals in sediments and provide a scientific basis for sediment quality monitoring, environmental risk assessment, and sustainable management of the Saigon River Basin.
Keywords: Sediment pH, heavy metals, pearson correlation, saigon River Basin.
JEL Classification: Q51, Q52, Q53, Q54, Q55.
1. GIỚI THIỆU
Lưu vực sông Sài Gòn là nguồn nước quan trọng phục vụ sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và giao thông thủy của Thành phố Hồ Chí Minh cùng các tỉnh lân cận. Tuy nhiên, quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa và gia tăng dân số đã làm gia tăng ô nhiễm môi trường nước, trong đó kim loại nặng là nhóm chất ô nhiễm đáng quan ngại do độc tính cao, khả năng tích lũy sinh học và tồn lưu lâu dài. Các kim loại như Pb, Zn, Cr, Ni, Cu và V có xu hướng lắng đọng trong trầm tích đáy, ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh và sức khỏe con người. Trầm tích được xem là môi trường lưu giữ chất ô nhiễm, phản ánh tác động tích lũy của các nguồn thải theo thời gian. Nhiều nghiên cứu tại Việt Nam đã ghi nhận sự tích lũy Pb, Zn và Cr trong trầm tích sông nội đô, đồng thời cho thấy hàm lượng kim loại biến động theo không gian, thời gian và chịu ảnh hưởng của các hoạt động đô thị, công nghiệp cũng như điều kiện địa hóa môi trường [1];[2];[4];[5]; [6];[7].
Trong các yếu tố chi phối sự phân bố kim loại nặng, pH có vai trò quan trọng vì ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ, hòa tan và tính linh động của kim loại trong trầm tích. Sự thay đổi pH có thể làm thay đổi khả năng tích lũy hoặc giải phóng kim loại vào môi trường nước. Tuy nhiên, các nghiên cứu về mối quan hệ giữa pH và sự phân bố Pb, Zn, Cr, Ni, Cu, đặc biệt là V, trong trầm tích tại hệ thống cống kiểm soát triều thuộc lưu vực sông Sài Gòn vẫn còn hạn chế [1];[2];[5];[6].
Nghiên cứu này nhằm đánh giá hàm lượng Pb, Zn, Cr, Ni, Cu và V trong trầm tích tại các cống kiểm soát triều, đồng thời sử dụng phân tích tương quan Pearson để làm rõ mối quan hệ giữa pH và hàm lượng các kim loại. Kết quả góp phần bổ sung cơ sở dữ liệu về chất lượng trầm tích, làm sáng tỏ vai trò của pH đối với sự phân bố kim loại nặng, phục vụ đánh giá rủi ro môi trường và hỗ trợ quản lý bền vững lưu vực sông Sài Gòn [1];[2];[3];[6];[7].
2. CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở dữ liệu
Cơ sở dữ liệu nghiên cứu gồm kết quả khảo sát thực địa và phân tích phòng thí nghiệm tại các cống kiểm soát triều thuộc lưu vực sông Sài Gòn, bao gồm vị trí, thời gian lấy mẫu, độ sâu trầm tích, pH và hàm lượng Pb, Zn, Cr, Ni, Cu, V. Mẫu được thu thập, bảo quản và phân tích theo quy trình chuẩn nhằm đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu. Nghiên cứu giả định rằng các hoạt động đô thị, công nghiệp và giao thông đường thủy là nguồn phát thải chính các kim loại này vào môi trường nước, dẫn đến sự tích lũy trong trầm tích. Trên cơ sở đó, nghiên cứu sử dụng phân tích tương quan Pearson để làm rõ mối quan hệ giữa pH và hàm lượng Pb, Zn, Cr, Ni, Cu và V, qua đó đánh giá ảnh hưởng của pH đến sự phân bố và tích lũy kim loại trong trầm tích [8];[9];[10].
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
Mẫu được thu trong mùa khô (tháng 3 và tháng 4) và mùa mưa (tháng 10 và tháng 11) trong giai đoạn từ năm 2022 đến năm 2025. Tổng số mẫu thu được là 106 mẫu tại 09 vị trí lấy mẫu đại diện tại các cống kiểm soát triều trên lưu vực sông Sài Gòn. Mẫu trầm tích bề mặt được thu ở độ sâu từ 0–10 cm bằng thiết bị lấy mẫu chuyên dụng, sau đó được bảo quản trong túi polyethylene sạch, giữ lạnh ở nhiệt độ khoảng 4°C và vận chuyển về phòng thí nghiệm để phân tích.
Việc phân tích mẫu được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Công ty Cổ phần Đầu tư Phát triển Môi trường Đại Việt, theo giấy chứng nhận VIMCERTS 066 (bổ sung thông số), căn cứ theo Quyết định số 321/QĐ-BTNMT ngày 12/02/2019 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Trong phòng thí nghiệm, mẫu trầm tích được sấy khô, nghiền mịn và sàng qua rây 0,15 mm trước khi phá mẫu theo phương pháp EPA 3050B bằng hỗn hợp HNO₃–HCl. Hàm lượng Pb, Zn, Cr, Ni, Cu và V được xác định bằng kỹ thuật khối phổ plasma cảm ứng cao tần (ICP-MS) theo hướng dẫn của USEPA và các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành. Kết quả phân tích được kiểm soát bằng mẫu trắng, mẫu lặp trong suốt quá trình đo mẫu. Giá trị pH được đo bằng phương pháp điện cực thủy tinh trên huyền phù trầm tích:nước cất (1:2,5). Mỗi chỉ tiêu được phân tích tối thiểu ba lần và sử dụng giá trị trung bình cho các bước xử lý số liệu tiếp theo.[8];[9];[10]Vị trí lấy mẫu được trình bày ở Bảng 1.
Bảng 1: Vị trí lấy mẫu bùn
2.2.2. Phương pháp xử lí, tổng hợp dữ liệu:
Dữ liệu được tổng hợp và xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel, IBM SPSS Statistics và R Studio. Các chỉ tiêu thống kê mô tả bao gồm giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, giá trị nhỏ nhất và lớn nhất được sử dụng để đánh giá đặc điểm phân bố của các kim loại nặng trong trầm tích.
Mối quan hệ giữa pH và hàm lượng Pb, Zn, Cr, Ni, Cu và V được đánh giá thông qua phân tích tương quan Pearson. Giá trị hệ số tương quan (r) được sử dụng để xác định chiều hướng và mức độ tương quan giữa các biến nghiên cứu. Mức ý nghĩa thống kê được lựa chọn là p < 0,05. Kết quả được biểu diễn dưới dạng ma trận tương quan và đồ thị hồi quy nhằm đánh giá ảnh hưởng của pH đến sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích trên lưu vực sông Sài Gòn.
3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT
Bảng 2. Thống kê mô tả hàm lượng kim loại trong trầm tích vào mùa khô và mùa mưa (mg/kg) theo trung bình ± Độ lệch chuẩn (Mean ± SD), Trung vị (Q1–Q3), Min–Max và CV (%).
Chú thích: ĐLC: Độ lệch chuẩn (Standard Deviation); Q1–Q3: Khoảng tứ phân vị (25–75%); CV: Hệ số biến thiên (Coefficient of Variation); Min–Max: Giá trị nhỏ nhất – lớn nhất.
Kết quả thống kê mô tả tại Bảng 2 cho thấy, hàm lượng kim loại trong trầm tích có sự khác biệt giữa mùa khô và mùa mưa. Hàm lượng trung bình của Pb và Zn tăng vào mùa mưa, trong đó Zn tăng mạnh từ 149,88 lên 246,17 mg/kg, phản ánh ảnh hưởng của quá trình rửa trôi và vận chuyển vật chất chứa kim loại theo dòng chảy mùa mưa. Ngược lại, Cr và Cu có xu hướng giảm nhẹ, trong khi Ni và V hầu như không thay đổi giữa hai mùa. Về mức độ biến động, Zn có hệ số biến thiên cao nhất (CV ≈ 100%), cho thấy sự phân bố không đồng đều và chịu ảnh hưởng mạnh từ các nguồn phát thải cục bộ. Ngược lại, Ni có hệ số biến thiên thấp nhất (CV < 12%), phản ánh sự ổn định về hàm lượng trong trầm tích. Nhìn chung, Zn và Pb chịu ảnh hưởng rõ rệt của biến động theo mùa, trong khi Ni và V tương đối ổn định. [1];[2].
Hình 2. Đồ thị phân tán giữa pH với hàm lượng kim loại (Pb, Zn, Cr, Ni, Cu và V) trong trầm tích giữa mùa khô (a) và mùa mưa (b)
Kết quả phân tích đồ thị phân tán cho thấy pH là yếu tố địa hóa quan trọng chi phối sự phân bố kim loại trong trầm tích tại các cống kiểm soát triều thuộc lưu vực sông Sài Gòn, tuy nhiên mức độ ảnh hưởng khác nhau giữa các nguyên tố và theo mùa. Vào mùa khô, Pb và Zn có xu hướng tương quan nghịch với pH, trong khi Ni và Cu tương quan thuận, còn Cr và V chỉ thể hiện mối liên hệ yếu. Điều này cho thấy sự thay đổi pH ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ và giải hấp kim loại trên bề mặt hạt trầm tích trong điều kiện thủy văn tương đối ổn định.
Đến mùa mưa, mối tương quan trở nên rõ rệt hơn khi Pb và Zn có tương quan âm mạnh với pH (r = -0,85 và -0,82), phản ánh khả năng hòa tan và di động của hai kim loại tăng trong điều kiện pH thấp, phù hợp với các nghiên cứu trước [3];[4]. Ngược lại, Cu duy trì tương quan thuận và mạnh hơn vào mùa mưa (r = 0,70), cho thấy xu hướng tích lũy trong pha rắn thông qua hấp phụ lên vật chất hữu cơ và oxit Fe–Mn [4]. Ni cũng có tương quan dương với pH, trong khi Cr và V chỉ có tương quan yếu, cho thấy sự phân bố của hai nguyên tố này chịu ảnh hưởng nhiều hơn bởi điều kiện oxy hóa–khử, thành phần khoáng vật và nguồn phát thải [5], [7]. Nhìn chung, kết quả khẳng định pH là yếu tố quan trọng kiểm soát tính linh động và tích lũy của Pb, Zn, Cu và Ni, đặc biệt trong mùa mưa.
Hình 3. Ma trận tương quan giữa pH với hàm lượng kim loại (Pb, Zn, Cr, Ni, Cu và V) trong trầm tích giữa mùa khô (c) và mùa mưa (d)
Kết quả phân tích ma trận tương quan Pearson cho thấy, pH là yếu tố địa hóa quan trọng chi phối sự phân bố kim loại trong trầm tích tại các cống kiểm soát triều, với mức độ ảnh hưởng khác nhau giữa các nguyên tố và theo mùa. Trong mùa khô, pH có tương quan âm mạnh với Pb (r = -0,73) và Zn (r = -0,64), phản ánh xu hướng giảm hàm lượng của hai kim loại khi pH tăng do tăng khả năng kết tủa và hấp phụ lên pha rắn. Ngược lại, Cu (r = 0,52) và Ni (r = 0,43) có tương quan dương với pH, trong khi Cr (r = -0,13) và V (r = -0,33) chỉ có tương quan yếu. Ngoài ra, mối tương quan dương giữa Pb–Zn, Zn–Ni và Zn–Cr cho thấy các kim loại này có thể có chung nguồn phát thải hoặc cùng chịu tác động của quá trình hấp phụ và lắng đọng.
Vào mùa mưa, mối tương quan giữa pH với Pb (r = -0,85) và Zn (r = -0,82) trở nên mạnh hơn, phản ánh ảnh hưởng của quá trình rửa trôi và vận chuyển chất ô nhiễm. Trong khi đó, Cu (r = 0,70) và Ni (r = 0,41) tiếp tục duy trì tương quan dương, còn Cr và V vẫn chỉ có tương quan yếu. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu trước [4], [5], [6];[7], khẳng định pH là yếu tố quan trọng kiểm soát sự phân bố và tính linh động của Pb, Zn, Cu và Ni, trong khi Cr và V chịu ảnh hưởng nhiều hơn bởi điều kiện địa hóa và nguồn phát thải.
4. KẾT LUẬN
Kết quả phân tích ma trận tương quan Pearson và đồ thị phân tán cho thấy, pH là yếu tố địa hóa quan trọng chi phối sự phân bố kim loại trong trầm tích tại các cống kiểm soát triều thuộc lưu vực sông Sài Gòn, với mức độ ảnh hưởng khác nhau giữa các nguyên tố và theo mùa. Trong mùa khô, pH có tương quan âm với Pb (r = -0,73) và Zn (r = -0,64), trong khi Cu (r = 0,52) và Ni (r = 0,43) có tương quan dương; Cr và V chỉ thể hiện tương quan yếu. Mối tương quan dương giữa Pb–Zn, Zn–Ni và Zn–Cr cho thấy các kim loại này có thể có chung nguồn phát thải hoặc cùng chịu tác động của quá trình hấp phụ và lắng đọng. Vào mùa mưa, tương quan âm giữa pH với Pb (r = -0,85) và Zn (r = -0,82) trở nên mạnh hơn, phản ánh sự gia tăng tính hòa tan và khả năng di động của hai kim loại trong điều kiện pH thấp dưới tác động của quá trình rửa trôi và vận chuyển chất ô nhiễm. Ngược lại, Cu duy trì tương quan dương mạnh (r = 0,70) và Ni tiếp tục có tương quan dương (r = 0,41), cho thấy xu hướng tích lũy trong pha rắn thông qua hấp phụ lên vật chất hữu cơ và oxit Fe–Mn. Trong khi đó, Cr và V vẫn chỉ có tương quan yếu với pH, cho thấy sự phân bố của hai nguyên tố này chịu ảnh hưởng nhiều hơn bởi điều kiện oxy hóa–khử, thành phần khoáng vật và nguồn phát thải. Kết quả nghiên cứu phù hợp với các nghiên cứu trước [2]; [3]; [4]; [5];[6];[7], khẳng định pH là yếu tố quan trọng kiểm soát tính linh động và tích lũy của Pb, Zn, Cu và Ni, đặc biệt trong mùa mưa. Kết quả nghiên cứu góp phần bổ sung cơ sở dữ liệu về chất lượng trầm tích, hỗ trợ đánh giá rủi ro môi trường và đề xuất các giải pháp quản lý phù hợp cho lưu vực sông Sài Gòn.
Lời cảm ơn: Tập thể tác giả xin cảm ơn Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM đã hỗ trợ cho nghiên cứu này.
Trần Thị Phi Oanh1,2,*, Võ Nguyễn Xuân Quế1,2
1Khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh
2Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn và cộng sự (2023). Assessing the Current Status and Proposing Solutions for Heavy Metal Management in the Saigon River Basin Sediments. VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 39,No.2: 95-111
2. Lê Hồng Thía, Nguyễn Văn Phương (2022). Đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích hạ lưu sông Vàm Thuật.Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 59, 134-144
3. Duodu, G. O., Goonetilleke, A., & Ayoko, G. A. (2017). Comparison of pollution indices for the assessment of heavy metal in Brisbane River sediment. Environmental Pollution, 219, 1077–1091.
4. Sutherland, R. A. (2000). Bed sediment-associated trace metals in an urban stream, Oahu, Hawaii. Environmental Geology, 39(6), 611–627.
5. Zhang, C., Yu, Z. G., Zeng, G. M., Jiang, M., Yang, Z. Z., Cui, F., Zhu, M. Y., Shen, L. Q., & Hu, L. (2018). Effects of sediment geochemical properties on heavy metal bioavailability. Environment International, 73, 270–281.
6. Zhang, C., Qiao, Q., Piper, J. D. A., & Huang, B. (2017). Assessment of heavy metal pollution from urban river sediments and the influence of environmental factors on metal distribution. Environmental Science and Pollution Research, 24, 27318–27330.
7. Burton, G. A. (2002). Sediment quality criteria in use around the world. Limnology, 3(2), 65–76.
8. USEPA (1996). Method 3050B: Acid Digestion of Sediments, Sludges and Soils.
9. USEPA (2007). Method 6020B: Inductively Coupled Plasma–Mass Spectrometry (ICP-MS).
10. QCVN 43:2017/BTNMT. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích.
