Ứng dụng gis đánh giá diễn biến chất lượng nước sông tiền phục vụ công tác nuôi cá tra thâm canh

Bên cạnh đó, nguồn nước cấp còn bị ảnh hưởng bởi nước thải sinh hoạt từ các đô thị, nước thải từ hoạt động nuôi trồng thủy sản, nguồn ô nhiễm từ hoạt động sản xuất công nghiệp khác,

NUÔI CÁ TRA THÂM CANH

Ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Mã ngành: 8850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lương Văn Việt

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 15 tháng 04 năm 2023

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS Nguyễn Thanh Bình - Chủ tịch Hội đồng

3 TS Lê Hữu Quỳnh Anh - Phản biện 2

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: TRẦN MINH THIỆN MSHV: 20125311

Ngày, tháng, năm sinh: 07/11/1985 Nơi sinh: TP HCM

Ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường Mã ngành: 8850101

I TÊN ĐỀ TÀI:

Ứng dụng GIS đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Tiền phục công tác nuôi cá tra thâm canh

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 So sánh và lựa chọn phương pháp nội suy không gian phù hợp

2 Xây dựng mô hình tính toán chỉ số chất lượng nước cho cá tra thâm canh

3 Đánh giá diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian

4 Xây dựng bản đồ vùng đáp ứng chất lượng nước nuôi cá tra thâm canh

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: theo QĐ 2142/QĐ-ĐHCN ngày 07/09/2022 của hiệu

trưởng trường ĐH Công nghiệp TP HCM

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/03/2023

IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Lương Văn Việt

Tp Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 04 năm 2023

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS LƯƠNG VĂN VIỆT

VIỆN TRƯỞNG VIỆN KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

Thầy PGS TS Lương Văn Việt đã trực tiếp hướng dẫn, đóng góp ý kiến, định hướng

xử lý, phân tích số liệu, thảo luận kết quả trong suốt quá trình thực hiện luận văn này Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo, thầy cô Viện Khoa học Công nghệ và Quản

lý Môi trường, phòng Quản lý sau đại học – Trường Đại học Công nghiệp TP HCM

đã tạo điều kiện tốt để tôi học tập và hoàn thành khóa học này

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Lê Hồng Phước, chủ nhiệm nhiệm vụ “Quan trắc, cảnh báo và giám sát môi trường vùng nuôi trồng thuỷ sản tại một số tỉnh trọng điểm khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long năm 2022” cùng các anh chị em đồng nghiệp tại phòng Quan trắc và Cảnh báo môi trường đã hỗ trợ và tạo điều kiện tôi thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản II đã tạo điều kiện về thời gian trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên, cổ vũ tinh thần tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Xin cảm ơn!

v

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Sông Tiền một trong hai nhánh sông chính của sông Mekong chảy qua địa phận Việt Nam, cung cấp nguồn nước ngọt dồi dào cho nghề nuôi cá tra thâm canh tại Đồng bằng Sông Cửu Long Tuy nhiên, với vùng diện tích rộng lớn và nguồn lực có hạn, công tác quan trắc hiện tại đã gặp không ít khó khăn Do đó, nghiên cứu áp dụng ứng dụng GIS sẽ mang lại hiệu quả quản lý nhất định

Hai phương pháp nội suy không gian thông dụng trong xây dựng bản đồ chất lượng nước là Kriging và IDW đã được so sánh, kết quả không có sự khác biệt ý nghĩa thông

kê giữa 2 phương pháp nội suy, đồng thời cả hai phương pháp đều có thể sử dụng để nội suy tại khu vực nghiên cứu Trong đó, phương pháp nội suy IDW có chỉ số willmott trung bình 0,72 ± 0,18 (n=55) so với Kriging là 0,71 ± 0,17 (n=55)

Bốn bản đồ diễn biến theo không gian các thông số chất lượng nước có độ biến thiên

lớn bao gồm Nitrite, Phophate, TAN và Aeromonas sp và 2 bản đồ chỉ số chất lượng

nước theo mùa từ 15 trạm quan trắc có sẵn đã được xây dựng trên dựa trên phương pháp nội suy IDW Từ kết quả xây dựng bản đồ, đã cho cho thấy khu vực các điểm thu mẫu ST1 thuộc Tân Châu (An Giang), ST2 thuộc Hồng Ngự (Đồng Tháp), ST4 thuộc huyện Chợ Mới (An Giang), ST9 thuộc huyện Châu Thành (Đồng Tháp) thường xuyên bị ô nhiễm các thành phần hữu cơ như Nitrite, Phophate, TAN Trong khi đó điểm quan trắc ST15 thuộc huyện Giồng Trôm (Bến Tre) bị xâm nhập mặn theo mùa

Mô hình tính toán chỉ số chất lượng nước cho nuôi cá tra thâm canh đã được xây dựng với thang điểm từ 1,00 đến 0,00 tương ứng với 5 mức độ thích nghi đối với cá tra từ rất thích nghi (S1), thích nghi (S2), thích nghi trung bình (S3), ít thích nghi (S4) và không thích nghi (N) Từ kết quả nghiên cứu cho thấy khu vực sông Tiền đáp ứng chất lượng nước cho nuôi cá tra thâm canh từ mức thích nghi (S2) đến rất thích nghi (S1) Hiện tại, khu vực nghiên cứu chưa phát hiện vùng chất lượng không thích nghi hoặc thích nghi kém trên khu vực nghiên cứu Kết quả nghiên cứu phù hợp với tình hình thực tế nuôi thả cá tra tại đây với diện tích và sản lượng đứng đầu cả nước

vi

ABSTRACT

Tien River, one of the two main tributaries of the Mekong River flowing through Vietnam, provides an abundant source of fresh water for intensive catfish farming in the Mekong Delta However, related to a large area and limited resources, the current monitoring work has encountered many difficulties Therefore, research on application of GIS could lead to more efficient for management

Two common spatial interpolation methods in building water quality maps, Kriging and IDW, have been compared, the results have no statistically significant difference between the two interpolation methods Therefore, both methods could be used for interpolation in the study area; where, the IDW interpolation method has an average

d index of 0.72 ± 0.18 (n=55) compared with the Kriging method of 0.71 ± 0.17 (n=55)

Four spatial maps of water quality parameters with high variability include Nitrite, Phosphate, TAN and Aeromonas sp and 2 seasonal water quality index maps from

15 available monitoring stations were built based on IDW interpolation method From the results of mapping, it has been shown that the areas which were the sampling points ST1 in Tan Chau town and ST4 in Cho Moi district (An Giang province), ST2

in Hong Ngu town and ST9 in Chau Thanh district (Dong Thap province) were regularly contaminated by organic components such as Nitrite, Phosphate, TAN Meanwhile, monitoring point ST15 in Giong Trom district (Ben Tre province) suffered from seasonal saline intrusion

The water quality index calculation model for intensive pangasius farming was developed with a scale from 1.0 to 0.0, corresponding to five levels of adaptation for pangasius, including very adapted (S1), adapted (S2), moderately adapted (S3), poorly adapted (S4) and not adapted (N) From the research results, it is shown that the Tien River area meets the water quality for intensive pangasius farming from adapted (S2) to very suitable (S1) At present, the study area has not detected the unadapted or poorly adapted quality areas in the study area The research results are consistent with the actual situation of pangasius farming here with the leading area and output in the country

vii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung trong luận văn “Ứng dụng GIS đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Tiền phục công tác nuôi cá tra thâm canh” là do tôi thực hiện

dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS.TS Lương Văn Việt Các nhận định nêu ra trong luận văn là kết quả nghiên cứu nghiêm túc và trung thực, các tài liệu tham khảo được ghi rõ nguồn trích dẫn

Nếu có phát hiện bất kỳ sai sót về số liệu hoặc sự sao chép nào về kết quả nghiên cứu khác, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường và hội đồng

Học viên

Trần Minh Thiện

viii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN iv

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ v

ABSTRACT vi

LỜI CAM ĐOAN vii

MỤC LỤC viii

DANH MỤC HÌNH xii

DANH MỤC BẢNG xiii

DANH MỤC VIẾT TẮT xiv

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề: 1

2 Mục tiêu 3

2.1 Mục tiêu tổng quát 3

2.2 Mục tiêu cụ thể 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

3.1 Đối tượng nghiên cứu 4

3.2 Phạm vi nghiên cứu 4

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4

4.1 Cách tiếp cận trong nghiên cứu 4

4.2 Phương pháp nghiên cứu 5

4.2.1 Phương pháp kế thừa 5

4.2.2 Phương pháp điều tra, thu mẫu, khảo sát thực địa 5

4.2.3 Phương pháp xây dựng bản đồ vùng thích nghi 5

5 Ý nghĩa luận văn 6

5.1 Ý nghĩa khoa học 6

5.2 Ý nghĩa thực tiễn 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 7

1.1 Đặc điểm chung của vùng nghiên cứu 7

1.2 Tình hình nuôi thả cá tra trên khu vực nghiên cứu 8

ix

1.3 Yêu cầu chất lượng nước đối với cá tra thâm canh 9

1.3.1 Thông số nhiệt độ: 9

1.3.2 Thông số pH 10

1.3.3 Thông số DO 11

1.3.4 Thông số độ kiềm 13

1.3.5 Thông số độ dẫn điện (EC) 14

1.3.6 Thông số COD 14

1.3.7 Tổng chất rắn lơ lửng 15

1.3.8 Thông số Nitrite (N-NO2-) 16

1.3.9 Thông số TAN 16

1.3.10 Hydrogen Sulfide (H2S) 18

1.3.11 Thông số phosphate 18

1.3.12 Thông số Aeromonas 19

1.3.13 Kim loại nặng: 20

1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 20

1.4.1 Nghiên cứu ngoài nước 21

1.4.2 Nghiên cứu trong nước 24

1.5 Các tồn tại và đề xuất nội dung nghiên cứu 29

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 Nội dung nghiên cứu 31

2.1.1 Tổng quan tài liệu 31

2.1.2 Lấy mẫu và phân tích mẫu 31

2.1.3 Lựa chọn phương pháp nội suy không gian 35

2.1.4 Xây dựng chỉ số chất lượng nước cho nuôi cá tra 36

2.1.5 Xác định vùng nuôi cá tra thâm canh và đề xuất các giải pháp quản lý 36

2.2 Phương pháp nghiên cứu: 37

2.2.1 Xử lý số liệu 37

2.2.2 Lựa chọn phương pháp nội suy không gian 37

2.2.3 Xây dựng mô hình tính toán chỉ số chất lượng nước cho cá tra thâm canh 38 2.2.4 Xây dựng bản đồ vùng đáp ứng chất lượng nước nuôi cá tra thâm canh 42

x

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 Lựa chọn thông số và xác định các trọng số của chỉ số chất lượng nước 44

3.1.1 Lựa chọn thông số cho tính toán 44

3.1.2 Xác định các trọng số của chỉ số chất lượng nước 46

3.1.3 Lựa chọn phương pháp nội suy không gian 48

3.2 Tính toán chỉ số chất lượng nước cho các tra thâm canh 52

3.2.1 Chuẩn hóa thông số chất lượng nước 52

3.2.2 Tính toán chỉ số chất lượng nước 53

3.3 Đánh giá diễn biến chất lượng nước theo thời gian 55

3.3.1 Diễn biến nhiệt độ 55

3.3.2 Diễn biến pH 57

3.3.3 Thông số DO 58

3.3.4 Thông số độ kiềm 59

3.3.5 Thông số Độ dẫn điện 60

3.3.6 Thông số COD 61

3.3.7 Thông số tổng chất rắn lơ lứng (TSS) 62

3.3.8 Thông số Nitrite (N-NO2-) 63

3.3.9 Thông số TAN 64

3.3.10 Thông số Phosphate 65

3.3.11 Thông số Aeromonas sp 66

3.4 Đánh giá diễn biến chất lượng nước theo không gian 67

3.4.1 Lựa chọn các thông số đánh giá 67

3.4.2 Diễn biến thông số N-NO2- theo không gian 68

3.4.3 Diễn biến thông số TAN theo không gian 69

3.4.4 Diễn biến thông số Phosphate theo không gian 71

3.4.5 Diễn biến thông số Aeromonas sp theo không gian 72

3.5 Xác định các vùng nước mặt có khả năng nuôi cá tra thâm canh 74

3.5.1 Vùng đáp ứng chất thích nghi chất lượng nướ mùa khô 74

3.5.2 Vùng đáp ứng chất thích nghi chất lượng nướ mùa mưa 75

xi

3.6 Phân tích các nguyên nhân có liên quan đến diễn biến chất lượng nước và

đề xuất các giải pháp 76

3.6.1 Nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lượng nước 76

3.6.2 Giải pháp đề xuất 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

1 Kết luận 81

2 Kiến nghị 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

PHỤ LỤC 87

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 90

xii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Ảnh hưởng của pH đối với đời sống 11

Hình 1.2 Ảnh hưởng của oxy hòa tan lên sức khỏe cá 12

Hình 2.1 Vị trí thu mẫu trên sông 33

Hình 3.1 Diễn biến thông số nhiệt độ 56

Hình 3.2 Diễn biến thông số pH 57

Hình 3.3 Diễn biến thông số DO theo thời gian 58

Hình 3.4 Diễn biến độ kiềm theo thời gian 59

Hình 3.5 Diễn biến độ dẫn điện theo thời gian 60

Hình 3.6 Diễn biến COD theo thời gian 61

Hình 3.7 Diễn biến thông số TSS theo thời gian 62

Hình 3.8 Diễn biến Nitrite theo thời gian 63

Hình 3.9 Diễn biến thông số TAN theo thời gian 64

Hình 3.10 Diễn biến thông số Phopahte theo thời gian 65

Hình 3.11 Diễn biến thông số Aeromonas sp theo thười gian 66

Hình 3.12 Diễn biến chất lượng nước theo WQI 54

Hình 3.13 Biểu diễn N-NO2- đợt 4 theo không gian 68

Hình 3.14 Biểu diễn N-NO2- trung bình theo không gian 68

Hình 3.15 Diễn biến thông số TAN tại đợt 10 theo không gian 70

Hình 3.16 Diễn biến thông số TAN trung bình các đợt theo không gian 70

Hình 3.17 Diễn biến thông số P-PO43- tại đợt 10 theo không gian 71

Hình 3.18 Diễn biến thông số P-PO43- tại đợt 10 theo không gian 71

Hình 3.19 Diễn biến thông số Aeromonas sp tại đợt 10 so với trung bình các đợt 73 Hình 3.20 Diễn biến thông số Aeromonas sp tại đợt 10 theo không gian 73

Hình 3.21 Vùng thích nghi chất lượng nước nuôi cá tra thâm canh mùa khô 74

Hình 3.22 Vùng thích nghi chất lượng nước nuôi cá tra thâm canh mùa mưa 75

Hình 3.23 Kết quả phân tích tương quan mùa khô 77

Hình 3.24 Kết quả phân tích tương quan mùa mưa 78

xiii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Sản lượng cá tra ở một số tỉnh thuộc ĐBSCL năm 2021-2022 [3] 9

Bảng 2.1 Điểm thu mẫu trên sông 32

Bảng 2.2 Bảo quản mẫu và thời gian bảo quản mẫu tối đa 34

Bảng 2.3 Danh sách chỉ tiêu phân tích 35

Bảng 2.4 Xác định vùng đáp ứng trên giá trị WQI 43

Bảng 3.1 Giá trị riêng, tỷ lệ phần trăm phương sai và phương sai tích lũy cho các thành phần 46

Bảng 3.2 Phần trăm phương sai của mỗi thông số được giải thích bởi 4 PC và trọng số chỉ số chất lượng nước 47

Bảng 3.3 Chỉ số d của 2 phương pháp nội suy 48

Bảng 3.4 Kết quả thống kê theo vị trí nội suy 49

Bảng 3.5 Kết quả thống kê theo thông số quan trắc 50

Bảng 3.6 Chuẩn hóa thông số chất lượng nước 52

Bảng 3.7 Kết quả tổng hợp các thông số quan trắc 53

xiv

DANH MỤC VIẾT TẮT

AHP Analytical Hierarchy Pricess (phân tích thứ bậc)

BOD Biochemical Oxygen Demend (Nhu cầu ô-xy sinh học)

CLN Chất lượng nước

COD Chemical Oxygen Demend (Nhu cầu ô-xy hoá học)

CV Coefficient of Variation (hệ số biến thiên)

GIS Geographic Information System (hệ thống thông tin địa lý)

IDW Inverse Distance Weight (trọng số khoảng cách nghịch đảo)

PCA Principal Components Analysis (Phân tích thành phần chính)

SD Standard deviation (độ lệch chuẩn)

(phương pháp tiêu chuẩn kiểm tra nước và nước thải)

TSS Total Suspended Solids (Tổng chất rắn lơ lửng)

WQI Water Quality Index (Chỉ số chất lượng nước)

Tuy nhiên, những năm gần đây sông Mekong nguồn cung cấp nước chính cho các vùng nuôi cá tra trọng điểm của khu vực đang đối mặt với sự suy giảm dòng chảy, xâm nhập mặn từ biển Đông và nguy cơ ô nhiễm từ khu vực thượng nguồn [2] Bên cạnh đó, nguồn nước cấp còn bị ảnh hưởng bởi nước thải sinh hoạt từ các đô thị, nước thải từ hoạt động nuôi trồng thủy sản, nguồn ô nhiễm từ hoạt động sản xuất công nghiệp khác, …[2]

Trong giai đoạn 2014 - 2018, theo kết quả báo cáo của Bộ Tài nguyên Môi trường (2018), chất lượng nước lưu vực sông Mekong bao gồm Sông Tiền và sông Hậu có

sự biến động cục bộ ở một số khu vực Mặc dù, chất lượng nước được cải thiện trong giai đoạn 2014 – 2016 Tuy nhiên, giai đoạn năm 2017 – 2018 chất lượng lại có sự suy giảm nhẹ Cục bộ một vài khu vực của sông Tiền, sông Hậu và vùng lân cận đã ghi nhận hiện tượng ô nhiễm các chất hữu cơ ở những mức độ khác nhau do ảnh hưởng của nước thải từ các khu công nghiệp, hoạt động khai thác cát, nuôi trồng thuỷ sản không qua xử lý xả thẳng ra môi trường Cụ thể, như đoạn sông Tiền qua khu vực cảng cá Mỹ Tho, khu công nghiệp Mỹ Tho đã có dấu hiệu tác động của ô nhiễm hữu

cơ và vi khuẩn [2]

2

Ngoài ra theo kết quả quan trắc của Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản II phục vụ công tác nuôi cá tra trọng điểm tại ĐBSCL cũng cho thấy có sự vượt giá trị cho phép theo QCVN 02-20:2014/BNNPTNT và QCVN 08-MT:2015/BTNMT ở một số chỉ tiêu quan trắc, đặc biệt số liệu năm năm 2021 cho thấy các chỉ tiêu TSS, COD, N-NO2-, TAN, P-PO43- xuất hiện nhiều lần vượt giá trị cho phép [3] Điều này cho thấy chất lượng nước luôn biến động trên lưu vực

Các vấn đề ô nhiễm nguồn nước mặt do nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải nông nghiệp và hoạt động nuôi trồng thủy sản đã gây ra suy giảm môi trường nước khu vực xung quanh là những nguyên nhân khiến cho việc nuôi cá tra ở ĐBSCL nói chung và một số lưu vực sông Tiền nói riêng gặp muôn vàn khó khăn Các vấn đề về xử lý nguồn bùn thải và nước thải trong nuôi nuôi trồng thủy sản nói chung và đặc biệt là nuôi cá tra thâm canh hiện nay còn rất hạn chế, chưa đáp ứng các yêu cầu quy chuẩn môi trường quy định Mặc khác, xác động vật thủy sản chết

do dịch bệnh nếu không kiểm soát tốt cũng sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước mặt Do đó, cần thiết một hệ thống giám sát, quản lý và cảnh báo môi trường kịp thời nhằm mục đích theo dõi đánh giá giá chất lượng nước mặt vùng nuôi

cá tra Từ đó, hỗ trợ nhà quản lý, doanh nghiệp và người dân đưa ra những biện pháp quản lý môi trường phù hợp phục vụ trong việc nuôi và phát triển cá tra nhằm tăng sản lượng và phòng ngừa dịch bệnh trên cá do ảnh hưởng của môi trường nước Các công tác quan trắc hiện tại đã cung cấp cơ sở dữ liệu cũng như kết quả thiết thực

và kịp thời trong công tác quản lý của các trang trại và hộ nuôi, tuy nhiên vẫn còn một số khó khăn trong việc bao phủ đến diện rộng về diện tích cũng như quy mô Các điểm quan trắc đã tập trung vào vùng cung cấp nước chính cho khu vực nuôi trọng điểm nhưng do nguồn lực còn hạn chế về kinh phí chưa thể bao quát hết tất cả các các vùng nuôi, vì thể cần một công cụ hữu hiệu để có thể đánh giá chất lượng nước một cách tin cậy cho toàn vùng

Công nghệ GIS đã được quan tâm và khai thác trong lĩnh vực quan trắc môi trường nhiều năm Hiện nay, nhiều phần mềm có tính phí cũng như phần mềm mở đã góp

3

phần quan trọng trong việc phát triển mạng lưới quan trắc môi trường nói chung và quan trắc môi trường nước nói riêng Công nghệ GIS đã khắc phục các hạn chế mà các công tác quan trắc truyền thống đang gặp phải Tiết kiệm đáng kể về thời gian và chi phí trong quan trắc môi trường Đặc biệt số liệu được diễn tả một các trực quan góp phần quan trọng trong công tác quản lý của nhà nước và mang tính ứng dụng cao cho người dân, đặc biệt là người dân nuôi trồng thủy sản tại Đồng bằng Sông Cửu Long với nguồn nước chính được cung cấp từ sông Mekong

Đề tài “ỨNG DỤNG GIS ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG TIỀN PHỤC CÔNG TÁC NUÔI CÁ TRA THÂM CANH” được thực hiện sẽ góp phần quan trọng trong việc bao phủ vùng nuôi, từ đó xác định các vùng nước có khả năng sử dụng cho nuôi cá tra một cách hiệu quả cũng như cung cấp một cái nhìn tổng quan và bao quát hơn về sự thay đổi của các vùng nước quan trắc dựa trên các điểm quan trắc đang có sẵn Đây là một giải pháp hữu hiệu trong việc đánh giá chất lượng nước ở một vùng rộng lớn

2 Mục tiêu

2.1 Mục tiêu tổng quát

Ứng dụng GIS đánh giá chất lượng nước sông mặt Tiền phục vụ công tác nuôi cá tra

và xác định vùng chất lượng nước thích nghi nuôi cá tra thâm canh

4

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Chất lượng môi trường nước mặt sông Tiền nhằm mục đích phục vụ công tác nuôi cá tra thâm canh trong lưu vực

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Vùng nghiên cứu: Nước mặt sông Tiền đoạn tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long,

và Bến Tre

Thời gian nghiên cứu: Số liệu sử dụng từ tháng 03/2022 đến tháng 07/2022

Chỉ tiêu phân tích: pH, nhiệt độ, độ kiềm, oxy hòa tan, TSS, COD, N-NO2-, TAN, PO43-, Aeromonas

P-4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận trong nghiên cứu

Ứng dụng GIS đánh giá diễn biến chất lượng nước sông Tiền phục công tác nuôi cá tra thâm canh hướng tới đối tượng chính là chất lượng nước cấp, phục vụ cấp nước cho các ao nuôi cá tra thâm canh trên nền ứng dụng công nghệ GIS nhằm tính toán

và xác định trên bản đồ vùng chất lượng nước đáp ứng cho mục tiêu nuôi cá tra thâm canh tại khu vực nghiên cứu Để giải quyết vấn đề này cần thiết làm rõ 2 nội dung cơ

sở cho việc đánh giá chất lượng nước như sau:

(1): Lựa chọn phương pháp nội suy không gian phù hợp với đối tượng nghiên cứu (2): Mô hình tính toán chỉ số chất lượng nước phù hợp với vùng với đối tượng nghiên cứu

(3) Sử dụng phương pháp nội suy và mô hình chất lượng nước phù hợp trên nền dữ liệu bản đồ nền xây dựng bản đồ vùng thích nghi chất lượng nước cho cá tra thâm canh hiện tại

Vì thế, hướng tiếp cận của đề tài bao gồm:

5

(1): Ứng dụng nội suy không gian trên các phần mềm về GIS tính toán và lựa chọn phương pháp nội suy phù hợp cho vùng nghiên cứu dựa trên cơ sở dữ liệu về chất lượng nước tại khu vực trong quá khứ (số liệu trong giai đoạn 2020 – 2021)

(2): Xây dựng mô hình tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) phù hợp với đối tượng nghiên cứu thông qua 4 bước [4][5][6]

Bước 1: Lựa chọn thông số

Bước 2: Chuẩn hóa thông số

Bước 3: Tính toán trọng số mô hình

Bước 4: Tổng hợp kết quả WQI cuối cùng

4.2 Phương pháp nghiên cứu

4.2.2 Phương pháp điều tra, thu mẫu, khảo sát thực địa

Khảo sát thực tế vùng nghiên cứu, thu thập thông tin về tình hình nuôi cá tra, thu mẫu chất lượng nước Đo tại hiện trường các thông số chất lượng nước cơ bản, thu và bảo quản mẫu phân tích tại phòng thí nghiệm cho các thông số về dinh dưỡng và độc chất Mẫu quan trắc định kỳ được phân tích tại phòng thí nghiệm của Trung tâm Quan trắc Môi trường và Bệnh Thủy sản Nam Bộ - Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản II

4.2.3 Phương pháp xây dựng bản đồ vùng thích nghi

Xây dựng bản đồ vùng thích nghi được tiến thành sau khi đã tổng hợp và xây dựng

mô hình tính toán chỉ số chất lượng nước phù hợp Sử dụng phần mềm Excel sử lý số

Trực quan hóa kết quả quan trắc, đồng thời góp phần quan trọng trong công tác quản

lý điều hành và chỉ đạo nuôi cá tra thâm canh của cơ quan quản lý tại các khu vực nghiên cứu

Cung cấp thông tin hữu ích, tin cậy cho người dân, doanh nghiệp nuôi cá tra thâm canh trong việc quản lý và đánh giá chất lượng nước trong công tác quản lý ao nuôi thủy sản

7

1.1 Đặc điểm chung của vùng nghiên cứu

Đồng bằng Sông Cửu Long thuộc khu vực Nam bộ, với đặc điểm tự nhiên phù hợp được xác định là vùng sản xuất nông nghiệp điển hình của Việt Nam [2] Với hệ thống sông ngòi đa dạng, nhiều cồn và cù lao Trong đó lưu vực sông Mekong bao gồm hai con sông lớn là Sông Hậu và sông Tiền có diện tích lưu vực 75.257 km2, chiếm 57% tổng lượng nước của cả nước Nguồn nước ngọt lớn, lòng sông sâu và rộng nên khả năng tự làm sạch tự nhiên của hai con sông này tương đối lớn Khả năng tiếp nhận một lượng hữu cơ nhất định góp phần làm giảm mức độ ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng

Sông MêKong đổ vào Việt Nam theo cửa ngõ Châu Đốc (sông Hậu) và Tân Châu (sông Tiền) với lưu lượng nước chênh lệch rất lớn: 20% ở sông Hậu và 80% ở sông Tiền Hệ thống hai sông này có lưu lượng bình thường là 13,8 ngàn m3/s trong mùa

lũ lên đến 24 ngàn m3/s và trong mùa kiệt xuống còn 5,02 ngàn m3/s

Vùng nghiên cứu chính của đề tài thuộc nhánh sông Tiền, đoạn chảy từ Tân Châu (An Giang) qua các tỉnh Đồng Tháp, Vĩnh Long và Bến Tre

Khí hậu, thời tiết: Vùng nghiên cứu thuộc Đồng bằng Sông Cửu Long, thuộc Nam

bộ do đó mang đặc điểm chung của vùng khí hậu nhiệt đới Khu vực chịu ảnh hưởng của 2 mùa gió chính là gió Tây Nam và gió mùa Đông Bắc Gió Tây Nam mát ẩm nên gây ra mùa mưa, gió mùa Đông Bắc thổi vào xuất phát từ biển nhiệt đới phía Trung Quốc nên có khí hậu hanh khô, có phần nắng nóng

Nhiệt độ: Thay đổi theo hai mùa là mùa khô và mùa mưa, nhiệt độ trung bình các

tháng trong năm dao động từ 26,9oC – 27,9oC Các năm gần đây, nhiệt độ thay đổi trong năm theo quy luật các tháng có nhiệt độ cao nhất trong năm bao gồm tháng 4,

5, và 9 Nhiệt độ thấp nhất là vào các tháng 11 đến tháng 2 năm sau

8

Mưa: Vùng nghiên cứu có đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt:

Mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 11) và mùa khô (từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau) Lượng mưa nhiều và phân bố theo mùa, lượng mưa hàng năm bình quân từ An Giang (1.500mm – 1.600mm/năm.), Đồng Tháp (1.170 – 1.520 mm), Vĩnh Long (1.450 - 1.504 mm/năm), Bến Tre (1.250 mm – 1.500 mm )

1.2 Tình hình nuôi thả cá tra trên khu vực nghiên cứu

Cá tra là đối tượng nuôi chủ lực của Đồng bằng Sông Cửu Long Diện tích nuôi cá tra toàn quốc năm 2020 gần 20 nghìn ha (trong đó hơn 6000 ha nuôi cá tra thâm canh

và bán thâm canh) với sản lượng 1494,5 nghìn tấn Trong đó tập trung chủ yếu tại Đồng bằng Sông Cửu Long 94,9% diện tích của cả nước [1] Chỉ riêng 5 tỉnh: An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Bến Tre và Cần Thơ chiếm hơn 92% về sản lượng cá tra ở ĐBSCL Trong đó hai tỉnh An Giang và Đồng Tháp dẫn đầu về diện tích cũng như sản lượng thu hoạch, chiếm 61% sản lượng thu hoạch của toàn ĐBSCL và các tỉnh Bến Tre, Cần Thơ, Vĩnh Long 31% về sản lượng thu hoạch của các tỉnh ĐBSCL Trong giai đoạn từ 2016-2020 diện tích nuôi cá tra thâm canh và bán thâm canh tại ĐBSCL đã giảm từ 6157,2 ha xuống còn 5901,0 ha trung bình giảm 0,8%/năm Tuy nhiên sản lượng trung bình tăng từ 1.171.001,7 tấn năm 2016 lên 1.480.779,5 tấn năm

2020 tăng trưởng trung bình 5,2%/năm Theo ước tính của Vụ Thống kê Nông, lâm nghiệp và thủy sản đến năm 2025 diện tích nuôi cá tra không tăng đáng kể, ước tính khoảng 6.360 ha tuy nhiên nhờ vào cải tiến các kỹ thuật nuôi tổng sản lượng ước tính

sẽ đạt 1.747.553 tấn [7]

Theo báo cáo của các Chi cục Thủy sản Đồng Tháp, An Giang, Vĩnh Long, Bến Tre, Cần Thơ 9 tháng năm 2022, tổng diện tích nuôi thuộc 5 tỉnh này là 4.635,7 ha và tổng sản lượng cá tra thu hoạch đạt 1.275 ngàn tấn Diện tích nuôi giảm 8,1% và sản lượng

cá tra tăng 126,1% so với năm 2021 Trong đó hai tỉnh An Giang và Đồng Tháp dẫn đầu về sản lượng thu hoạch, chiếm 69,9% sản lượng thu hoạch và các tỉnh Bến Tre, Cần Thơ, Vĩnh Long 30,1% về sản lượng thu hoạch của các tỉnh thuộc ĐBSCL (Bảng 1.1)

Diện tích (ha)

Sản lượng (tấn)

Diện tích (ha)

Sản lượng (tấn)

Diện tích

Sản lượng

1.3 Yêu cầu chất lượng nước đối với cá tra thâm canh

Trong nuôi trồng thủy sản nói chung và các Tra nói riêng tác động của mỗi thông số chất lượng nước đến đến sinh trưởng và phát triển của đối tượng nuôi là khá phức tạp

1.3.1 Thông số nhiệt độ:

Cá và giáp xác là động vật máu lạnh, vì vậy nhiệt độ của cơ thể chúng gần với nhiệt độ nước xung quanh Khi nhiệt độ nước thay đổi đồng nghĩa với nhiệt độ cơ thể của chúng cũng thay đổi, việc này ảnh tốc độ chuyển hóa sinh hóa trong cơ thể Tác giả

C Boyd (1990) đã cho rằng tốc độ chuyển hóa tăng gần gấp đôi khi nhiệt độ tăng

10oC [8] Nhiệt độ nước là yếu tố môi trường quan trọng trong hệ sinh thái, ảnh hưởng đến sinh trưởng và hoạt động của cá Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất,

hô hấp, và các quá trình điều hòa sinh lý của cá Biên độ dao động ngày đêm phụ thuộc vào độ sâu và diện tích của ao, đối với ao cá tra có độ sâu hơn 2,5m vùng nhiệt

10

độ tầng đáy có thể xuống dưới 26oC vào sáng sớm nếu nhiệt độ thay đổi đột ngột 5oC

sẽ ảnh hưởng đến cá

Theo Huỳnh Trường Giang (2008) nhiệt độ lý tưởng cho nuôi cá da trơn là từ 26–

30oC [9] Trong khi đó Claude E Boyd (1990) cho rằng nhiệt độ tối ưu cho cá da trơn trong khoảng 25-30oC, nhiệt độ từ nhỏ hơn 15 oC hoặc lớn 34 oC là ngưỡng cá da trơn

có thể chịu đựng tuy nhiên mức độ rối loạn đáng kể trong quá trình trao đổi chất có thể diễn ra Nhiệt độ thấp hơn 0 oC hoặc lớn hơn 40 oC có thể gây chết đối với cá da trơn [8] Tác giả LaDon Swann (1997) và tác giả Robert C Summerfelt (2000) cho rằng khoảng nhiệt độ phù hợp cho sinh trưởng và phát triển của các loại cá da trơn là

23,8 – 32,2 oC nhiệt độ tối ưu là 29,4 oC [10]

Sự thay đổi nhiệt độ môi trường dưới 2 oC/ngày cho phép động vật thủy sản thích nghi với môi trường mới Động vật thủy sản sẽ bị căng thẳng với sự thay đổi nhiệt độ nhanh, sự thay đổi nhiệt độ rất nhanh (0,5 oC/phút hoặc lớn 5 oC) có thể gây sốc và chết Ngoài ra nhiệt độ còn ảnh hưởng đến các quá trình sinh học và hóa học nước [11]

Nhiệt độ còn gây ảnh đến các bệnh truyền nhiễm trong động vật thủy sản vì nó có thể tác động đến vật chủ và cả mầm bệnh, khi nhiệt độ thay đổi làm giảm khả năng miễn dịch của động vật thủy sản đồng thời tác động vào mầm bênh Cụ thể, cá da trơn dễ

bị bệnh do vi khuẩn Edwardsiella ictaluri gây ra nhất khi nhiệt độ nước trong khoảng

22-28 °C [8]

Giới hạn cho phép theo QCVN 02-20:2014/ BNNPTNT về cơ sở nuôi cá tra trong ao

Điều kiện đảm bảo vệ sinh thú y, bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm từ 25

-32 °C

1.3.2 Thông số pH

Đối với động vật thủy sản nói chung, ảnh hưởng chủ yếu của pH khi quá cao hay quá thấp là làm thay đổi độ thẩm thấu của màng tế bào dẫn đến làm rối loạn quá trình trao đổi chất giữa cơ thể và bên ngoài Động vật thủy sản tiếp xúc với môi môi trường có

11

pH quá cao hoặc quá thấp có thể gây chết, tuy nhiên tác động gián tiếp của pH với các thông số chất lượng nước khác thường quan trọng hơn Cụ thể, pH cao thì làm tăng độc tính của amonia (NH3) trong môi trường và khi pH giảm sẽ làm tăng tính độc của hidrosunfua (H2S) trong môi trường [11] Ngoài ra, sự thay đổi pH cũng có tác động đến kim loại nặng và các chất hữu cơ và đa dạng của hệ sinh thái dưới nước [8]

pH tối ưu cho sự phát triển của hầu hết các động vật thủy sản là từ 6,5 – 9,0, ở mức dưới 4 hoặc trên 11 gây chết đối với động vật thủy sản [8] Thông số pH này cũng tương đồng với công bố của Lin C K và Yang Yi (2001) pH dao động từ 6,5 - 9,0 được xem phù hợp với môi trường ao nuôi cá nước ngọt Đối với cá nước ngọt, pH tác động đến cấu trúc và chức năng của mang cá như ức chế cơ chế hấp thụ Natri và Clorua; tăng tính thẩm thấu ion và dòng ion khuếch tán; tăng dòng hydro qua mang; tăng sản xuất chất nhầy; đông tụ và kết tủa chất nhầy; ức chế trao đổi khí qua mang

và gây tổn thương các lớp biểu mô mang [8] Sự thay đổi đột ngột của pH có thể gây

ra sốc đối với cá, mặc dù mức độ pH vẫn phù hợp

Hình 1.1 Ảnh hưởng của pH đối với đời sống [12]

Giới hạn cho phép QCVN 02-20:2014/ BNNPTNT về cơ sở nuôi cá tra trong ao - Điều kiện đảm bảo vệ sinh thú y, bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm từ 7,0 -9,0; giới hạn cho phép theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước mặt cột A1 (Bảo tồn động vật thủy sinh): 6,0 -8,5

1.3.3 Thông số DO

Oxy hòa tan (DO) là yếu quan trọng trong ao nuôi cá nói riêng và trong môi trường nước nói chung Ngoài việc oxy được sử dụng cho quá trình hô hấp oxy hòa tan còn

12

tạo ra năng lượng cho cơ thể Nguồn cung cấp oxy ngoài sự khuếch tán chủ yếu từ khí quyển còn do sự quang hợp của thực vật trong thủy vực Trong khi đó sự tiêu hao oxy trong thủy vực thông thường do sự hô hấp động vật thủy sản, tiêu hao do phân hủy hữu cơ và phân hủy hữu cơ bùn đáy …[12]

Mặc khác, ảnh hưởng bởi hàm lượng oxy hòa tan thấp thường giảm sinh trưởng và nhạy cảm với bệnh hơn Ngoài ra hàm lượng oxy trong ao nuôi thường xuyên thấp sẽ làm cho động vật ăn ít đi và chuyển hóa thức ăn kém hơn [11] Hàm lượng oxy hòa tan lý tưởng phải lớn hơn 5,0 mg/L, ngưỡng chịu đựng oxy của cá tra có thể nhỏ hơn 2,0 mg/L Nếu cá da trơn nhiễm kí sinh trùng hoặc có tổn thương ở mang có thể chết khi DO trong nước giảm xuống một mức nhỏ dưới 5 mg/L [10] Ngoài ra, nếu hàm lượng oxy hòa tan vượt quá bão hòa có thể gây ra bệnh bọt khí trong máu, làm tắt nghẽn các mạch máu dẫn đến não và tim đưa đến sự xuất huyết vây và hậu môn [12] Oxy thường dao động trong ngày theo chu kỳ ngày đêm, mức độ dao động phụ thuộc vào mức độ dinh dưỡng và sự phát triển của thực vật

Hình 1.2 Ảnh hưởng của oxy hòa tan lên sức khỏe cá [12]

Giới hạn cho phép QCVN 02-20:2014/ BNNPTNT về cơ sở nuôi cá tra trong ao - Điều kiện đảm bảo vệ sinh thú y, bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm từ ≥ 2,0 mg/L; giới hạn cho phép theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước mặt cột A1 (Bảo tồn động vật thủy sinh): ≥ 6,0 mg/L

13

1.3.4 Thông số độ kiềm

Độ kiềm của nước trong tự nhiên được quyết định chủ yếu bởi thành phần bicarbonat, HCO3- Động vật thủy sản có khả năng thích ứng với một khoảng dao động lớn về độ kiềm, độ kiềm không tác động trực tiếp lên đời sống thủy động vật Tuy nhiên, các lợi ích và tác động gián tiếp của độ kiềm luôn được quan tâm trong nuôi trồng thủy sản Những lợi ích này bao gồm đệm nước chống lại sự thay đổi độ pH, tăng cường độ phì tự nhiên của nước và giảm khả năng nhiễm độc kim loại

Ngoài ra, tổng độ kiềm là một thông số môi trường quan trọng trong nuôi trồng thủy sản vì nó tương tác với các thông số khác ảnh hưởng đến sức khỏe của động vật thủy sản hoặc khả năng sinh sản của hệ sinh thái [8] Độ kiềm càng cao thì khả năng đệm (ít thay đổi pH) của nước càng lớn Độ kiềm giảm khi quá trình quang hợp xảy ra và tăng khi quá trình hô hấp tăng [11] Quá trình hô hấp, quá trình nitrat hóa và quá trình oxy hóa sunfua làm giảm hoặc tiêu thụ độ kiềm [10]

Độ kiềm có sự tác động mạnh mẽ đến sự thay đổi pH Trong hầu hết các vùng nước, độ pH hiếm khi vượt quá 10 Tuy nhiên, các đợt kéo dài giá trị pH buổi chiều trên 10 xảy ra ở một số ao và có thể gây hại cho cá hoặc động vật giáp xác Giá trị pH buổi chiều cao bất thường thường xảy ra ở các vùng nước có tổng độ kiềm trung bình đến cao (50-200 ppm đối với CaCO3) và tổng độ cứng thấp (dưới 25 ppm đối với CaCO3) [8] Ở nhiều vùng nước có tổng độ kiềm thấp, mặc dù pH không đủ thấp để gây hại cho cá, nhưng đủ thấp để giảm lượng phốt pho vô cơ và carbon dioxide có sẵn cho sự phát triển của thực vật

Boyd và Lichtkoppler (1979) cho rằng nước có tổng độ kiềm từ 20 đến 150 mg/L chứa một lượng CO2 thích hợp để cho phép sản xuất sinh vật phù du cho nuôi cá Theo Wurts và Durborow (1992), độ kiềm từ 75 đến 200 mg/L là lý tưởng trong một

ao nuôi trồng thủy sản Swann (1997) đã khuyến nghị giá trị độ kiềm tổng > 20 mg/L đối với nuôi cá da trơn để cho năng suất ao nuôi tốt [10]

14

Giới hạn cho phép QCVN 02-20:2014/ BNNPTNT về cơ sở nuôi cá tra trong ao - Điều kiện đảm bảo vệ sinh thú y, bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm từ 60 -

180 mgCaCO3/L

1.3.5 Thông số độ dẫn điện (EC)

Độ dẫn điện của nước (Electrical Conductivity: EC ) liên quan đến sự có mặt của các ion trong nước Khả năng dẫn điện của nước tùy thuộc vào sự hiện diện của các ion, hóa trị của các ion, tính linh động và nhiệt độ nguồn nước Các chất rắn trong nước chính là yếu tố quyết định độ mặn của nguồn nước Nồng độ các ion hòa tan càng cao độ dẫn điện (EC) càng cao tức là tổng chất rắn hòa tan TDS đồng thời càng độ mặn trong nước càng cao và ngược lại Đơn vị đo của độ dẫn điện là Micro Siemen/cm (µS/cm) [12] Ngoài ra, độ dộ dẫn điện ngoại trừ nguyên nhân từ sự xâm nhặp mặn còn do sự tiếp nhận một lượng lớn các chất rắn hòa tan từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và đô thị Vì vậy, quan trắc EC với ngoài mục tiêu đánh giá mức độ xâm mặn còn có khía cạnh kiểm soát các nguồn ô nhiễm trên khu vực thông qua sự chênh lệnh giá trị EC giữa khu vực nghiên cứu và các khu vực lân cận

Britz P J Hecht T (1989) đã xem xét độ mặn ảnh hưởng đến kết quả nở trứng ở cá tra và cho rằng không có sự khác biệt ở mức 0 và 2,5 ‰ (tương ứng với độ dẫn điện

từ 0 đến 4000 µS/cm) Ấu trùng có mức tử vong tăng dần ở mức 5,0 - 7,5 ‰ cá có tử vong, ở mức 10 ‰ tử vong trong vòng 48 giờ [13]

1.3.6 Thông số COD

COD đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ có trong nước, COD là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và nước nên hàm lượng COD trong nước càng lớn thì loại nước đó càng chứa nhiều chất hữu

cơ, tức là nước đã bị ô nhiễm chất hữu cơ nhiều, các chất hữu cơ sẽ làm giảm lượng

DO trong nước Sự ô nhiễm hữu cơ cũng là điều kiện thuận lợi cho quần thể TVPD trong ao nuôi phát triển mạnh, gây thiếu hụt DO về đêm và sáng sớm Chưa có nghiên cứu cụ thể nào về giới hạn giá trị COD cho cá tra Tuy nhiên, trong các ao nuôi thường giá trị kiểm soát dưới 50mg/L [11] Giá trị COD cao có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng

15

oxy trong ao Nguy cơ thiếu hụt oxy có thể diễn ra với các ao có hàm lượng hữu cơ cao

Giới hạn cho phép theo QCVN 08-MT: 2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về nước mặt cột A1 (Bảo tồn động vật thủy sinh): 10 mg/L

1.3.7 Tổng chất rắn lơ lửng

Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solids - TSS) bao gồm lượng keo khoáng, vật

chất hữu cơ lơ lửng, vi tảo trong môi trường nước TSS là những thành phần có thể thấy được và là nguyên nhân gây ra độ đục của nước Độ đục được gây ra bởi sinh vật phù du thì có lợi, trong khi độ đục được sinh ra bởi bùn, sét lơ lửng thường không

có lợi [11] Sự biến động TSS trong nước phụ thuộc rất lớn vào chu kỳ thay nước trong quá trình nuôi trong khi đó lượng hữu cơ trong nước lại phụ rất lớn vào lượng thức ăn và chất thải của cá

Mặc dù các hạt đất lơ lửng ít khi ảnh hưởng trực tiếp đến cá trong ao, tuy nhiên về lâu dài nó có thể gây hại cho cá Chất rắn lơ lửng sẽ hạn chế sự xâm nhập của ánh sáng, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của thực vật, một số hạt sẽ lắng xuống đáy và làm chết trứng cá và phá hủy các quần xã sinh vật đáy Ngoài ra chất rắn lơ lửng có thể gây cản trở tầm nhìn của cá, làm giảm khả năng bắt mồi của của cá [8]

Theo Alabaster and Lloyd (1980) trích dẫn bởi Boyd (1990) không thấy sự ảnh hưởng nào của chất rắn lơ lửng khi giá trị nhỏ hơn 20mg/L Giá trị trung bình phù hợp cho nuôi cá từ 25 – 80mg/L Hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng trong ao nuôi cá tra biến động rất lớn và ở mức cao (3,5 – 275 mg/L) Australia, New Zealand quy định hàm lượng TSS < 40 mg/L cho môi trường nước ngọt; Kenya là < 30 mg/L và Malaysia quy định mức 25 - 150 mg/L ngọt [10]

Giới hạn cho phép theo QCVN 08-MT: 2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về nước mặt cột A1 (Bảo tồn động vật thủy sinh): 20 mg/L

16

1.3.8 Thông số Nitrite (N-NO 2 - )

Nitrite là tác nhân gây độc, gây ra bệnh máu nâu làm giảm khả năng vận chuyển oxy cho tế bào hạn chế hoạt động của nó và đồng thời làm giảm khả năng chống nhiễm khuẩn của cá [11]

Nitrite đi vào máu qua mang, khi hàm lượng nitrite trong nước cao, Nitrite sẽ kết hợp với hemoglobin tạo thành methemoglobin kết quả của quá trình này làm hemoglobin không không thể kết hợp với oxy Mức độ hấp phụ nitrite phụ thuộc vào tỷ lệ giữa nitrite:chlorua, giới hạn gây chết 50% của nitrite đối với cá nước ngọt là 0,66-200 mg/L [12]

Trong các thủy vực nitrite được tạo thành từ quá trình oxy hóa ammonia và

ammonium nhờ hoạt động nhóm vi khuẩn Nitrosomonas Ngoài ra, trong điều kiện

không có oxy, nhiều loài vi khuẩn có thể sử dụng nitrate hoặc một dạng khác của hợp chất chứa nitơ để hô hấp (thay vì oxy), sản phẩm của quá trình này có thể hình thành nitrite, hyponitric, hydroxylamine, ammonia hay khí N2

Theo Nguyễn Đức Hội (2004) nồng độ nitrite trong nước nuôi trồng thuỷ sản nước ngọt phải nhỏ hơn 0,25 mg/L được xem là an toàn Stone và Thomforde (2004) đã đề xuất khoảng tối ưu cho NO2- là từ 0 - 1 mg/L và khoảng chấp nhận là < 4 mg/L Theo Bhatnagar và Devi (2013), nồng độ NO2- từ 0,02 – 1,0 mg/L là ảnh hưởng đến một

số loài cá, nồng độ > 1,0 mg/L là ảnh hưởng đến nhiều loài cái nước ngọt và nồng độ

< 0,02 mg/L là khoảng chấp nhận Santhosh và Singh (2008) đã đề xuất nồng độ nitrit trong nước nên < 0,5 mg/L và (OATA 2008) đã đề xuất mức < 0,2 mg/L là phù hợp cho nuôi trồng thuỷ sản nước ngọt [10]

Giới hạn cho phép theo QCVN 08-MT: 2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về nước mặt cột A1 (Bảo tồn động vật thủy sinh): 0,05 mg N-NO2/L

1.3.9 Thông số TAN

TAN là tổng hàm lượng của NH3 và NH4+, tỷ lệ NH4+:NH3 sẽ tăng khi pH giảm và ngược lại Hầu hết sự bài tiết nitơ trong máu động vật thủy sản ở dạng NH3 Khi hàm

17

lượng NH3 bên môi trường thấp, sự bài tiết dễ dàng, với pH của môi trường NH3 bài tiết nhanh chóng chuyển thành dạng NH4+ và quá trình bài tiết diễn ra bình thường Tuy nhiên, khi lượng NH3 tăng lên làm cho độ khuếch tán NH3 vào nước giảm, NH3 bắt đầu tích tụ trong máu, gây ra một số rối loạn về sinh lý đối với động vật thủy sản, Khi lượng NH3 trong môi trường đủ lớn quá trình chuyển hóa NH3 từ máu ra môi trường có thể bị đảo ngược, NH3 trong máu sẽ tăng nhanh [8]

Sự gia tăng tích tụ NH3 trong máu sẽ gây ra hiện tượng khó bài tiết NH3 từ máu ra môi trường ngoài dẫn đến pH máu tăng cao gây ra sự rối loạn trong các phản ứng xúc tác giữa Enzym và và màng tế bào làm thay đổi sự thẩm thấu của của màng tế bào dẫn đến cá có thể tử vong Ngoài ra, sự tích tụ NH3 trong máu còn làm giảm oxy trong

mô gây tổn thương mang và làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu Giới hạn NH3 thích hợp đối với thủy sản nhỏ hơn 0,02 mg/L [12]

Mặc khác, NH3 là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tỷ lệ sống và sinh trưởng của động vật thủy sản Đối với cá hàm lượng gây độc là 0,6 đến 2,0 mg/L Ngoài ra, ở hàm lượng dưới mức gây chết cũng có một số ảnh hưởng nhất định đối với quá trình sinh trưởng và phát triển của động vật thủy sản như: gia tăng tính mẫn cảm của động vật đối với một số điều kiện môi trường không thuận lợi như nhiệt độ, pH, oxy… ;

ức chế sự sinh trưởng bình thường; giảm khả năng sinh sản và miễn dịch [12] NH4+ trong nước lại rất cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật làm thức ăn tự nhiên cho động vật thủy sản, tuy nhiên với sự vượt mức của NH4+ có thể gây ra sự phát triển quá mức của thực vật, không tốt cho quá trình phát triển của cá cũng như có nguy cơ cao thiếu oxy vào sáng sớm, pH dao động trong ngày lớn Theo Boyd hàm lượng NH4+ thích hợp cho ao nuôi thủy sản từ 0,2 – 2,0 mg/L [12],

Giới hạn cho phép QCVN 02-20:2014/ BNNPTNT về cơ sở nuôi cá tra trong ao - Điều kiện đảm bảo vệ sinh thú y, bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm từ <0,3 mg/L; Giới hạn cho phép theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước mặt cột A1 (Bảo tồn động vật thủy sinh): 0,3 mg/L

18

1.3.10 Hydrogen Sulfide (H 2 S)

Khí H2S thường xuất hiện ở tầng đáy do quá trình phân hủy thiếu khí các hữu cơ Thông số pH có liên quan đến các dạng tồn tại của sulfide (H2S, HS-, S2-), dạng tự do (H2S) rất độc đối với thủy sản trong khi đó các ion (HS-, S2-) thì không gây độc H2S kết với Fe trong hemoglobine làm mất khả năng vật chuyển oxy tới các tế bào dẫn đến thủy sinh sẽ chết vì thiếu oxy [12] H2S được xem độc vì nó dễ dàng đi qua màng

tế bào, độc tính của H2S tăng lên khi nồng độ oxy giảm [11] Ngoài ra, ở mức H2S chưa đến mức gây chết cho động vật thủy sản cũng có một số ảnh hưởng như làm tiêu hao oxy của môi trường

Mức nồng độ 0,05 mg/L dạng khi H2S có đến có thể ảnh hưởng đến hầu hết các loài thủy sản nuôi Trong khi đó chỉ cần tồn tại trong thời gian dài nồng độ H2S ở mức độ 0,01 mg/L đã làm giảm năng xuất và tăng trưởng của động vật thủy sản đáng kể Một

số nghiên cứu, khuyến cáo hàm lượng H2S thích hợp cho nuôi thuỷ sản thấp hơn 0,003 mg/L Sự hiện diện H2S trong môi trường là dấu hiệu không an toàn đối với thủy sản [11] Giới hạn gây chết 50% (LC50) 3 giờ cho H2S ở cá da trơn ở với mức nhiệt độ nước trong khoản 25-30 °C và gái trị pH từ 6,8 là 0,8 mg H2S mg/L [8] Giới hạn cho phép QCVN 02-20:2014/ BNNPTNT về cơ sở nuôi cá tra trong ao - Điều kiện đảm bảo vệ sinh thú y, bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm <0,05 mg/L

1.3.11 Thông số phosphate

Phosphate hay còn gọi là lân hòa tan là nhân tố cần thiết với đời sống thực vật thủy sinh Một số thực vật có thể thấp thụ một lượng orthophophate lớn hơn nhu cầu cần thiết hàng ngày, lượng dư thừa được dự trữ trong cơ thể Thực vật lớn hấp thụ phosphate chậm hơn thự vật phù du, lượng lớn phosphate trong nước có thể gây ô nhiễm hữu cơ nguồn nước, là yếu tố cho sự phát triển quá mức của tảo, gây hiện tượng phú dưỡng, tảo nở hoa ảnh hưởng đến môi trường và đời sống thủy sinh vật Lân là yếu tố dinh dưỡng cần thiết, không có lân thì cả thực vật và động vật nguyên sinh điều không thể sống Sự thiếu hụt trong thủy vực làm hạn chế quá trình phân hủy

19

hợp chất hữu cơ vởi vi sinh vật Năng suất sinh học của thủy vực và năng suất cá nuôi phụ thuộc rất lớn vào hàm lượng lân trong nước [12] Hàm lượng thích hợp cho ao nuôi cá từ 0,005 – 0,2 mg P-PO43-/L Nếu nhỏ hơn 0,005 mg/L thì thực vật không phát triển nhưng nếu lơn hơn 0,2mg/L thì thực vật phù du sẽ nở hoa [12]

Các tiêu chuẩn Úc, New Zealand quy định mức < 0,1 mg/L là phù hợp cho nuôi cá nước ngọt, tiêu chuẩn của Mỹ quy định từ 0,05 – 0,1 mg/L Tiêu chuẩn của Malaysia quy định hàm lượng P-PO43- từ 0,1 – 0,2 mg/L và của Philippine là 0,2 mg/L cho tất

cả các loài nuôi [10]

Giới hạn cho phép theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về nước mặt cột A1 (Bảo tồn động vật thủy sinh): 0,1 mg/L

1.3.12 Thông số Aeromonas

Theo Salvat và Ashbolt (2019) Trong môi trường nuôi thuỷ sản nước ngọt, một số

loài vi khuẩn có khả năng gây bệnh trên các loài thuỷ sản nước ngọt như: Aeromonas hydrophyla, A, caviae, A, salmonicida, A, veronii,…thuộc nhóm Aeromonas sp Mật độ Aeromonas sp trong nước cao thường có mối quan hệ thuận với một số yếu tố

như độ đục, sự hiện diện của các chất hưu cơ, lưu lượng dòng chảy thấp…[10]

Aeromonas hydrophila là loài vi khuẩn gây ra ra hiện tượng xuất huyết trên cá tra [9] Ngoài ra, Aeromonas hydrophila được biết đến là tác nhân gây bệnh chủ yếu gây loét

trên cá và thường liên quan đến bệnh thối đuôi và thối vây Đây là một trong những tác nhân có ảnh hưởng nghiêm trọng đến kinh tế của người nuôi thủy sản Khi gặp môi trường bất lợi như nhiệt độ cao, hợp chất hữu cơ tăng cao hay các tổn thương do

xử lý không phù hợp làm tăng nguy cơ bùng phát bệnh [9]

Các nghiên cứu trên cá vàng chỉ ra rằng nhiệt độ ảnh hưởng đến cả cấu trúc màng tế

bào của A hydrophila và hoạt động thực bào của đại thực bào cá vàng, dẫn đến tỷ lệ

cá chết khác nhau khi bị nhiễm ở các nhiệt độ khác nhau [9]

Theo Okpokwasili (1996), để đánh giá chất lượng nước vùng nhiệt đới người ta đề

xuất sử dụng Aeromonas hydrophila và Vibrio làm vi khuẩn chỉ thị Cả hai nhóm vi

20

khuẩn này đều có những đặc tính cần thiết để làm vi khuẩn chỉ thị: Chúng có khả năng đại diện cho nguồn nước đã bị ô nhiễm và quy trình xét nghiệm trong phòng thí nghiệm tương đối phù hợp; Chúng gây bệnh cho người và động vật thủy sinh, đặc biệt là cá [10]

1.3.13 Kim loại nặng:

Kim loại nặng bao gồm các nguyên tố như: Crom, đồng, kẽm, cadimi, và thủy ngân,

có thể gây độc cho động vật ở nồng độ tương đối thấp Mặc dù có độc tính khá cao đối với động vật thủy sản tuy nhiên trong các thủy vực tự nhiên thường ít được tìm thấy và ít đe dọa đến sản xuất nuôi trồng thủy sản trừ khi các cơ sở nuôi cá lòng bè đặt trong vùng nước ô nhiễm hoặc khi sử dụng nước ô nhiễm để cung cấp [11] Giới hạn cho phép theo QCVN 08-MT: 2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về nước mặt cột A1 (Bảo tồn động vật thủy sinh): Pb: 0,02 mg/L; Cd: 0,005 mg/L; Hg: 0,001 mg/L; As: 0,01 mg/L

1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Trong quá trình phát triển của ngành nuôi trồng thủy sản, khi sử dụng các thủy vực

để nuôi thủy sản, môi trường trong các thủy vực này sẽ phải tiếp nhận thêm lượng chất thải từ thức ăn dư thừa trong quá trình nuôi và từ chất bài tiết của chúng gây ra Đến nay đã có rất nhiều nghiên cứu cũng như các mô hình ứng dụng nhằm hạn chế ô nhiễm nước trong nuôi trồng thủy sản

Để đảm bảo sự phát triển bền vững cũng như là cơ sở dữ liệu cho quy hoạch phát triển ngành thủy sản, mạng lưới quan trắc môi trường trong lĩnh vực thủy sản thuộc Tổng Cục Thủy Sản và các địa phương đã và đang được triển khai: 449 điểm ở vùng nuôi tôm nước lợ, 137 điểm ở vùng nuôi cá tra, 71 điểm ở vùng nuôi nhuyễn thể, 239 điểm ở vùng nuôi cá rô phi/ cá lồng bè [3]

Việc ứng dụng khoa học, công nghệ hiện đại trong quan trắc môi trường đã được quan tâm và đầu tư trong thời gian qua Cụ thể, các công nghệ tiên tiến như: quan trắc

tự động, ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS), trí tuệ nhân tạo (AI)… đã được nghiên cứu và ứng dụng trong và ngoài nước Trong đó, ứng dụng hệ thống thông tin

21

địa lý đã được ứng dụng từ rất sớm, ứng dụng bao gồm các thông tin dữ liệu bản đồ,

hệ thống phần mềm máy tính, phần cứng, các cơ sỡ dữ liệu … được thiết kế, tổng hợp nhằm mục đích lưu trữ, trực quan, cập nhật, phân tích các dữ liệu liên quan đến

vị trí địa lý của khu vực nghiên cứu

Tuy nhiên, việc áp dụng các ứng dụng GIS đòi hỏi cơ sở dữ liệu phù hợp, trong đó phương pháp và dữ liệu là điều quan trọng mang lại hiệu quả Trong các nghiên cứu xây dựng bản đồ đánh giá chất lượng nước trong và ngoài nước hầu hết sử dụng các phương pháp nội suy không gian

1.4.1 Nghiên cứu ngoài nước

1.4.1.1 Xây dựng chỉ số chất lượng nước cho nuôi trồng thủy sản

Mô hình chỉ số chất lượng nước (WQI) là một công cụ phổ biến để đánh giá chất lượng nước mặt Chỉ số WQI là một chỉ số tổ hợp được tính toán từ các thông số chất lượng nước xác định qua một công thức toán học được phát triển lần đầu vào những năm 1960 bởi Horton Sau đó Brown có có sự hỗ trợ của 142 chuyên gia về chất lượng nước đã phát triển chỉ số nghiêm ngặt hơn trong việc xây dựng tham số và trọng số gọi là NFS-WQI Theo tác giả Uddin (2021) hiện nay có hơn 35 mô hình WQI đã được giới thiệu bởi nhiều quốc gia hoặc các cơ quan khác nhau để đánh giá chất lượng nước mặt trên khắp thế giới [5]

Hầu hết cấu trúc chung của các các mô hình WQI đều có bốn bước chính (1) lựa chọn các tham số chất lượng nước, (2) chuẩn hóa thông số (tạo các chỉ số phụ), (3) tính trọng số của tham số lựa chọn, (4) tính toán chỉ số chất lượng nước bằng cách sử dụng hàm tổng hợp [4][5][6]

Đối với mô hình chỉ số chất lượng nước cho nuôi trồng thủy sản, tác giả Robby Tallar

và Suen (2016) đã sử dụng 4 thông số amonia, pH, DO và Fecal Coliform để xây

dựng chỉ số AWQI (Aquaculture Water Quality Index) cho một số loài cá phổ biến tại Indonesia Mô hình được sử dụng: với: wi là trọng số; Ci: chỉ

số phụ Phương pháp chuyên gia thứ bậc AHP (Analytical hierarchy process) được

22

sử dụng để xác định trọng số của các thông số chất lượng nước trong nghiên cứu Các nhóm thông số: (1) thông số vật lý pH, tổng chất rắn hòa tan (TDS), tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và nhiệt độ; (2) các thông số hóa học bao gồm nitrat, nitrit, DO, nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), tổng phốt pho (TP), kẽm, phenol, amoniac, clorua (Cl), sunfat (SO4) và chất tẩy rửa; (3) và các thông số vi sinh vật (E

Coli và Coliform tổng số) đã được đánh giá và từ đó chọn ra 4 thông số quan trọng

với các trọng số khác nhau tùy thuộc vào loài cá nghiên cứu Ngoài ra, phương pháp đường cong cho điểm đối với từng thông số được chọn lọc nhằm chuẩn hóa số liệu,

từ thông số có đơn vị thành thông số không thứ nguyên với các mức chuẩn hóa từ 0 đến 100 Thông số AWQI được tổng hợp bằng phương pháp cộng và được chia thành

3 mức từ 100 đến 61 (chất lượng tốt), 60 đến 41 (chất lượng bình thường) và 40 đến

0 (chất lượng kém) [14]

Ma và cộng sự (2013) đã sử dụng mô hình tương tự trong việc cải tiến chỉ số chất

lượng nước cho ao nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) tại tỉnh Chiết

Giang, Trung Quốc Có 9 thông số chất lượng nước được sử dụng trong mô hình bao gồm nhiệt độ, pH, COD, BOD5, chlorophyll-a (Chl-a), DIP, N-NO2-, N-NO3-, TAN được chuẩn hóa chỉ số phụ thành 5 mức theo phương pháp đường cong cho điểm trong từng khoảng giá trị phù hợp với chất lượng nước cho nuôi tôm thẻ thâm canh Kết quả WQI tổng hợp được áp dụng theo phương pháp cộng và đã chia thang điểm đánh giá là 5 cấp độ từ rất tốt đến xấu tương ứng với thang điểm từ 0,5 đến < 0,1 [15] Tác giả Beltrame (2004) đã sử dụng 4 thông số oxy, pH, độ đục, độ mặn với trọng số tương ứng là 1, 2, 3, 5 và chỉ số phụ tính toán theo phương pháp đường cong trong việc xây dựng chỉ số phù hợp thủy văn (Hydrological suitability index) đối với khu vực nuôi tôm trong đầm phá cận nhiệt đới của Brazil Nghiên cứu này đã sử dụng hàm tổng hợp nhân có trọng số trong việc tính toán các chỉ số cuối cùng với thang điểm từ 1 đến 10 được chia làm 5 mức độ từ không phù hợp đến rất phù hợp [16]

1.4.1.2 Ứng dụng thuật toán nội suy không gian đánh giá chất lượng nước

23

Xây dựng bản đồ chất lượng nước dựa trên phương pháp nội suy không gian là áp dụng một thuật toán nhằm tìm ra giá trị tại những vị trí không có đo đạc dựa vào hệ thống thông tin địa lý Geographic Information System - gọi tắt là GIS được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành, lĩnh vực khác Nhiều phương pháp nội suy khác nhau đã được nghiên cứu để đánh giá các thông số chất lượng nước và chỉ số chất lượng nước tổng hợp tại nhiều quốc gia khác nhau với những mục tiêu sử dụng nước khác nhau Kimleang và cộng sự (2017) đã tiến hành nghiên cứu đánh giá các phương pháp nội suy không gian để lập bản đồ nước chất lượng ở hồ Tonle Sap (Campuchia) Nhóm tác giả đã thành lập bản đồ và so sánh 3 phương pháp nội suy không gian Inverse Distance Weighted (IDW), Ordinary Kriging (OK) và Simple Kriging (SK) Các chỉ tiêu được sử dụng cho các nội suy không gian là tổng chất rắn lơ lửng (TSS), oxy hòa tan, tổng chất rắn hòa tan (TDS) và độ đục tại ở 2 tầng nước tầng mặt và tầng đáy của

hồ Nghiên cứu này đã chỉ ra 2 phương phương pháp nội suy OK và SK cho kết quả tốt hơn tại hồ Tonle Sap Trong nghiên cứu cũng chỉ ra phương pháp SK có độ chính xác tốt hơn phương pháp OK ở hầu hết các chỉ tiêu nội suy ở cả 2 tầng nước, nguyên nhân do khoảng cách có liên quan đến độ sâu, hướng dòng chảy và Kriging có thể ước tính độ chính xác của sai số [17]

Nagalakshmi và cộng sự (2016) đã sử dụng dụng phương pháp nội suy Kriging để xây dựng bản đồ chất lượng nước các chỉ tiêu nhiệt độ, độ mặn, pH, chlorophyll-a (Chl-a) và bùn lơ lửng (SS) cho nghiên cứu của mình tại quận Thanjavur của Tamil Nadu ở Ấn độ Phương pháp Kriging được lựa chọn vì phương pháp cho sai số tốt hơn, ngoài ra nghiên cứu cũng cho rằng theo Cơ Quan Bảo Vệ Môi Trường (EPA) Kriging là lựa chọn chính xác [18]

Wang và cộng sự (2011) đã sử dụng phương pháp phân tích Cluster và ứng dụng nội suy trọng số khoảng cách nghịch đảo để thực hiện phân tích đánh giá chất lượng nước tại hồ Three Forks, Trung Quốc Các chỉ tiêu pH, NH3-N, tổng phospho, tổng nitơ, chỉ số KMnO4, độ trong, TDS, DO, độ dẫn điện được sử dụng với mục đích nội suy các giá trị tại những điểm không đo đạt nhằm kiểm soát và đánh giá ô nhiễm Nhóm

tế xã hội và hình ảnh vệ tinh để xây dựng bản đồ chất lượng nước cho lưu vực nhằm mục tiêu hỗ trợ nhà quản lý theo dõi được quá trình lan truyền của các chất ô nhiễm trong tất cả các hệ thống sông để phục vụ giám sát môi trường và nông nghiệp Phương pháp nội suy không gian IDW từ 27 điểm đo đạt trên sông Ogun-Osun với

32 thông số vật lý, hóa học (bao gồm cả kim loại nặng), vi sinh để nội suy và xây dựng bản đồ cho lưu vực Bản đồ chất lượng nước kết hợp với các loại hình sử dụng đất đã trực quan hóa [20]

Năm 2006, Meyer đã có nghiên cứu về việc đánh giá chất lượng nước mặt bằng phương pháp nội suy không gian IDW, tại hạt Pineskas, Mỹ và cho rằng phương pháp này đã cho cái nhìn tổng thể về 2 thông số chất DO và Cholorophyll a [21]

1.4.2 Nghiên cứu trong nước

1.4.2.1 Xây dựng chỉ số chất lượng nước cho nuôi trồng thủy sản

Hiện nay, Việt Nam chưa có hướng dẫn về tính toán chỉ số chất lượng nước cho nuôi trồng thủy sản nói chung và cá tra nói riêng Hầu hết các báo cáo liên quan sử dụng

mô hình tính toán chỉ số chất lượng nước theo quyết định 1460/QĐ-TCMT ngày 12 tháng 11 năm 2019 của Tổng cục Môi trường trong việc hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước Ngoài ra, quyết định 513/QĐ-TCTS-NTTS - Tổng cục thủy sản 28/12/2021 Về việc hướng dẫn Quan trắc, cảnh báo và giám sát môi trường trong nuôi trồng thuỷ sản giai đoạn 2021-2025 Về việc hướng dẫn quan trắc, cảnh báo và giám sát môi trường trong nuôi trồng thuỷ sản giai đoạn 2021-2025 hướng dẫn việc

sử dụng vi khuẩn Aeromonas sp thay thế cho Coliform trong nhóm 5 trong tính toán chỉ số chất lượng nước cá nước ngọt thay thế chỉ tiêu Coliform

25

Chỉ số VN –WQI sử dụng đánh giá chất lượng nước cho các mục đích môi trường chung, mức độ tác động của các thông số đến sức khỏe cũng như là độc chất đối với thủy sản Việc áp dụng chỉ số VN-WQI gặp nhiều khó khăn trong việc mô tả chất lượng nước một đối tượng thủy sản, cụ thể là cá tra

Nguyễn Văn Hợp (2022) đã đề xuất mô hình tính toán chỉ số chất lượng nước có thể thể được sử dụng cho các ứng dụng thực tế ở quy mô địa phương hoặc khu vực, dựa trên dữ liệu giám sát có sẵn Tác giả đã sử dụng 11 thông số bao gồm pH, EC, TSS,

DO, BOD5, COD, TAN, N-NO3-, P-PO43-, tổng sắt và tổng Coliform từ năm 2014 đến

2016 tại sông Hương, tỉnh Thừa Thiên Huế với phương pháp tính trọng số dựa trên phương pháp thống kê đa biến PCA và phương pháp tổng hợp nhân để tính chỉ số WQI cuối cùng trong việc đánh giá chất lượng nước Tác giả đã cho rằng sử dụng phương pháp thống kê đa biến trong xác định trọng nhằm tránh sự chủ quan từ các chuyên các nhà nghiên cứu [6] Tác giả đã sử dụng giới hạn vượt ngưỡng được quy định theo QCVN 08-MT: 2015/BTNMT (Cột A1 &A2) trong việc tính toán chỉ số phụ (chuyển đổi thông số) Tuy nhiên, trong nuôi cá tra thâm canh một số thông số như N-NO3, Coliform không có nhiều sự ảnh hưởng đến sức khỏe cá, đồng thời các thông số cũng không nằm trong quy định phải quan trắc thường xuyên theo quyết định số quyết định 513/QĐ-TCTS-NTTS - Tổng cục thủy sản 28/12/2021 Về việc hướng dẫn Quan trắc, cảnh báo và giám sát môi trường trong nuôi trồng thuỷ sản giai đoạn 2021-2025 Mặc khác, trong quan trắc nước nuôi cá tra thâm canh có nhiều thông số chưa có quy định trong QCVN 08-MT: 2015/BTNMT như độ kiềm, độ dẫn điện, …

Ngoài ra, Lưu Đức Điền (2015) đánh giá sự thay đổi của chất lượng nước theo không gian và thời gian tại sông Mekong và nhánh sông lân cận đã sử dụng 10 thông số có giá trị giới hạn bao gồm clorua, pH, TSS, sắt tổng số, DO, BOD, NO3, P-PO43-, TAN

và Coliform với trọng số được xác định từ 1-3 theo mức độ ảnh hưởng đối với cá tra

Tác giả đã sử dụng công thức cộng và sử dụng giới hạn về ngưỡng cho phép của QCVN 08:2008/BTNMT cột A2 trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm khu vực [22] Chỉ số ô nhiễm được xác định cho đối tượng cá tra, trên khu vực nghiên cứu Đồng

26

bằng Sông Cửu Long khá phù hợp với mục tiêu của đề tài đề ra Tuy nhiên, việc áp dụng trọng số giữa các nhóm quá cao ảnh có khả năng một số thông số bị che lấp khi tính toán chỉ số cuối cùng Ngoài ra, việc áp dụng QCVN 08:2008/BTNMT làm mức giới hạn chuyển đổi thông số vẫn còn một số khó khăn trong công tác sử dụng vì nhiều thông số quan trọng trong nuôi cá tra thâm canh vẫn chưa được nghiên cứu vào

mô hình

1.4.2.2 Ứng dụng thuật toán nội suy không gian đánh giá chất lượng nước

Việt Nam là nước phát triển nông nghiệp với hệ thống sông ngòi chằng chịt và bờ biển dài Quan trắc giám sát môi trường với nhiều mục đích khác nhau đã được tập trung theo dõi trong nhiều năm qua Trong đó các kỹ thuật ứng dụng GIS luôn cho những ưu thế nhất định trong công tác quan trắc môi trường Đã có nhiều nghiên cứu

và ứng dụng các thuật toán nội suy không gian trong lĩnh vực môi trường đặc là xây dựng bản đồ chất lượng nước cho các lưu vực

A D Pham và T H Y Nguyen (2018) công tác tại trường Đại học Tôn Đức Thắng đã

sử dụng số liệu từ năm 2013, 2014, 2015 và 2016 với các chỉ tiêu phân tích pH, TSS,

DO, BOD5, COD, TAN, PO43-, và Coliform đã ứng dụng phương pháp nội suy IDW

để xây dựng bản đồ hiện trạng chất lượng nước kênh Thầy Cai đoạn chảy qua huyện Hóc Môn, Củ Chi thuộc Thành phố Hồ Chí Minh và một phần của huyện Đức Hòa tỉnh Long An Nhóm tác giả đã sử dụng dữ liệu từ 16 điểm quan trắc với ứng dụng ArcGIS 9.3 để xây dựng bản đồ hiện trạng chất lượng nước khu vực nhằm cung cấp

dữ liệu cho quản lý nông nghiệp và thoát nước trong lưu vực [23]

Nguyễn Thị Thu Hiền và cộng sự (2018) đã thực hiện đề tài ứng dụng GIS và thuật toán nội suy không gian xây dựng bản đồ chất lượng nước suối Nậm La chảy qua thành phố Sơn La Nhóm tác giả đã ứng dụng phương pháp nội suy không gian IDW trong việc so sánh và đánh giá chất lượng nước giữa các mẫu đối chứng và số liệu nội suy các chỉ tiêu TSS, COD, BOD, TAN, P – PO43-, Coliform Dựa trên dữ liệu 9 mẫu

quan trắc tại suối Nậm La chảy qua thành phố Sơn La nghiên nhóm tác giả cho rằng không có sự khác biệt lớn giữa kết quả phân tích đối chứng với kết quả nội suy không