Giáo trình quản lý chất lượng môi trường part 4 ppt

Chỉ số này được xây dựng năm 1970 như là "mội công cụ để truyền thông thông tin về chất lượng nước đến cộng đông và các nhà ban hành luật", là một trong những CSCL nước được sử dụng rộng

i=l

©\ - chỉ số chất lượng nước của Horton

wị - trọng số của thông số

1¡ - chỉ số phụ của thông số ö nhiễm ¡

M, = | nếu nhiệt độ nước thấp hơn giá trị quy định, ngược lại = 0,5

M; = I nếu "sự ô nhiễm biểu hiện không rõ ràng", ngược lại = 0,5

(3.23)

"Su 6 nhiém 16 rang" bao gém cdc hién tugng quan sát thấy cặn lơ lửng, dầu mỡ, nổi váng, nổi bọt, có mùi, nước có màu Mạ, Mạ được đưa vào để biến đổi công thức cho thích hợp với từng tình huống cụ thể Như vậy, chỉ số càng nhỏ thì mức ô nhiễm

càng lớn

3.3.3.2 Chỉ số chất lượng nước của Tổ chức Vệ sinh quốc gia Mỹ (NSFWQI)”!

Chỉ số này được xây dựng năm 1970 như là "mội công cụ để truyền thông thông tin

về chất lượng nước đến cộng đông và các nhà ban hành luật", là một trong những CSCL

nước được sử dụng rộng rãi nhất ở Hoa Kỳ Đề tránh những vấn đề do quan điểm chủ quan và sự khác nhau giữa các địa phương, việc xây dựng chỉ số được dựa vào một bảng

câu hỏi để lấy ý kiến nhận xét của nhiều chuyên gia ở nhiều vừng địa lý khác nhau

115

Đầu tiên các chuyên gia sẽ chọn ra các biến số cần có trong chỉ số và trọng số của từng biến số Theo kết quả khảo sát ý kiến của các chuyên gia, 11 thông số đã được chọn trên tổng số 35 thông số để nghị, bao gồm: ĐO, ƒecal colfform, pH, BOD;, NOy, PO¿", nhiệt độ, độ đục, tổng chất rắn, các chất độc và thuốc trừ sâu Với 9 thông số đầu, các

chuyên gia đã đưa ra các đường cong thể hiện sự thay đổi của các chỉ số phụ ứng với

nhiều mức 6 nhiễm khác nhau ở các vùng khác nhau Sau đó được lấy trung bình và hình

thành đường cong phân hạng để tính chỉ số phụ Đối với các chất độc và thuốc trừ sâu,

chỉ số được lấy bang 0 6 gid tri tối đa cho phép và chỉ số tăng dần theo sự giảm nồng độ các chất này Chỉ số NSF tổng thể được tính bằng cách cộng tất cả tích của chỉ số phụ và trọng số tương ứng của chúng

a NSF WQI = 3`W,I, (3.24)

i=l

NSF WQI - chi số chất lượng nước của Tổ chức vệ sinh Hoa Kỳ

Wj - trọng số của thông số ô nhiễm i (bảng 3.12)

1 - chỉ số phụ của thông số ô nhiễm ¡

116

Đường cong phân hạng các thông số trong chữ số chất lượng nước WQI của Earth force

3 Chi s6 chat luong nuéc Canada (CCME Water Quality Index)

Canada cũng là một trong những nước có đóng góp rất lớn vào việc xây dựng và phát

triển các chỉ số môi trường Hiện nay, bộ chỉ số môi trường của Canada gồm 4 thành phần chính: chất lượng không khí, chất lượng nước, chất lượng đất và các lĩnh vực môi

trường khác Về lĩnh vực môi trường nước mặt, Hội đồng Bộ trưởng Môi trường của Canada (CCME) đã đưa ra chỉ số chất lượng nước (CCME Water Quality Index -

Canadian Council of Ministcrs of the Environment, 200L) được tính như sau:

E; - tỉ lệ phần trăm giữa số thông số không đạt tiêu chuẩn và tổng số thông số đang xét

_ Số mẫu không đạt x

TT 100

Tổng số mẫu

E

F; - mức độ không đạt tiêu chuẩn (biên độ), F¿ được tính theo 3 bước:

+ Tính độ lệch ei: là mức độ vượt tiêu chuẩn của từng mẫu không đạt

Giá trị chỉ số Chất lượng nước

'WQI = 0,22x5IDO + 0,19xSIBOD + 0,16xSICOD

trong đó: SIDO, SIBOD, SICOD, SIAN, SISS, SIpH: chỉ số phụ của thông số Oxy hòa

tan, BOD, COD, N - NH;, SS (chat ran lơ lửng), pH

119

Các chỉ số phụ này được xác định theo các công thức cho từng thông số:

- Chỉ số phụ của DO (tính theo phần trăm bão hòa x%):

được chia làm 5 loại dựa theo các thông số đặc trưng pH, BOD, NH,", PO,*, và tổng

coliform ?'!, Năm 1998, Lê Trình đã để xuất khóa phân loại chất lượng nước sông hồ ở

120

lưu vực sông Đồng Nai - Sài Gòn cũng thành 5 loại dựa trên 6 thông số đặc trưng pH,

BOD, DO, Cl, NH,’, va téng coliform ”, Cách phân hạng này tương đối đơn giản, số

thông số ít và hầu như không sử dụng đến yếu tố trọng số khi đánh giá

Sau khi xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn thông số chất lượng nước

như: mức độ đóng góp đến chất lượng nguồn nước của thông số, thông tin ô nhiễm thực

tế thông qua các số liệu quan trắc, thông số được quan trắc định kỳ; đồng thời tham

khảo WQI của các quốc gia trên thế giới; và căn cứ vào hiện trạng ô nhiễm nước mặt ở

TPHCM, các thông số sau được lựa chọn để xây dựng chỉ số chất lượng nước mặt gồm:

pH, DO, BODs, COD, TSS, dau mé, tổng Coliform, dé duc, ting Nito, tng Phétpho."*!

“Trọng số của các thông số chất lượng nước được đề xuất như bảng 3.14 sau:

Bảng 3.14: Giá trị trọng số của các thông số chất lượng nước mặt

Mức phân hạng các thông số được đưa ra dựa vào các tiêu chuẩn về chất lượng nước:

- Đối với các thông số có quy định trong tiêu chuẩn (pH, BOD;, COD, DO, TSS, dầu

mỡ, téng coliform) thì mức phân hạng của chúng được căn cứ vào TCVN 5942 : 1995:

nồng độ các chất thỏa mãn tiêu chuẩn cột A thì điểm số tương đương 80-90, thỏa mãn

tiêu chuẩn cột B thì điểm số từ 4Ó - 60 tùy thuộc tiêu chuẩn đó có khắt khe hay không

- Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống của Bộ Y tế ban hành ngày 18/4/2002 Nếu nồng

độ của một chất thỏa mãn tiêu chuẩn này thì điểm số từ 90 - 100

- Đối với thông số không quy định trong tiêu chuẩn TCVN 5942 : 1995 nhưng có

trong tiêu chuẩn quốc gia khác như độ đục thì mức phân hạng dựa vào tiêu chuẩn đó đồng thời tham khảo mức phân hạng của thông số đó sao cho phù hợp với điều kiện của

Việt Nam

121

Bảng 3.15: Mức phân hạng của các thông số trong CSCL nước mặt

ˆ - Mức phân hạng của tổng N và tổng P thì dựa vào ảnh hưởng của chúng đến trạng thái dinh dưỡng của nguồn nước Chỉ số phụ của thông số chất đinh dưỡng sẽ được suy

ra từ điểm số của tổng N và tổng P

N/P <4,5: chỉ số phụ chất dinh dưỡng = điểm số của tổng N

N/P >6.0: chỉ số phụ chất dinh đưỡng = điểm số của tổng P

4,5 < N/P < 6,0: chi số phụ chất dinh dưỡng = min (điểm số tổng N và điểm số tổng P)

- Các mức điểm số thấp hơn thì tham khảo số liệu quan trắc thực tế và các tiêu chuẩn

thải năm 2000, 2001

- Tiêu chuẩn TCVN 6774 : 2000 về chất lượng nước ngọt bảo vệ đời sống thủy sinh

cùng các tài liệu khác về độc học, về nồng độ ảnh hưởng của các chất, các nghiên cứu về

môi trường nước mặt khu vực

Chỉ số chất lượng nước mặt tính theo công thức:

động của con người Nguồn nước có chất lượng như vậy có thể sử dụng làm nước cấp

(nếu không nhiễm mặn) mà không cần xử lý hoặc nếu phải xử lý thì chỉ cần khử trùng đơn giản

Nước ô nhiễm nhẹ: hầu hết thông số thỏa mãn tiêu chuẩn loại A trong TCVN 5942 : 1995 Nguồn nước này được sử dụng cho mục đích ưu tiên là cấp nước (nếu không bị

123

cho sinh hoạt, công nghiệp và dịch vụ (sau khi xử lý đơn giản bằng lắng lọc và khử trùng) và kết hợp sử dụng để nuôi thủy sản, du lịch - giải trí, bơi lội, bảo vệ hệ sinh thái nước

Nước ô nhiễm trung bình: các chỉ tiêu tương đương với TCVN 5942 : 1995 cho

nguồn loại B Nếu giá trị chỉ số ở gần giới hạn trên của mức này (từ 70 - 80) thì vẫn có thể sử dụng để làm đầu vào cho nhà máy xử lý nước cấp (nếu không bị nhiễm mặn) nhưng đồi hỏi phải xử lý kỹ bằng các phương pháp vật lý, hóa học và khử trùng Nguồn nước này còn có thể sử dụng cho nuôi trồng thủy sản, sử dụng cho thủy lợi (nếu không nhiễm mặn) và cho cấp nước công nghiệp (nước làm mát, nước vệ sinh thiét bi )

40.0 130.0 120.0 10.0

Trại 7 ram Phú Cường Binh Phuéc Ph An Nha Be"? HóaAn NhàBè TTHiệp Lý Nhón”

a) Séng Sai Gon b) Sông Đồng Nai, sông khác

Hình 3.10: Diễn biến chất lượng nước ở các trạm quan trắc qua các năm 2000-2004

Ghỉ chú: Trạm Bình Phước, Phú An, Bình Điền không có số liệu 2000-2002

Nước ô nhiễm nặng: nguồn nước này chỉ sử dụng cho thủy lợi (nếu độ man, vi sinh, dầu mỡ, kim loại nặng đạt tiêu chuẩn nước thủy lợi) và giao thông thủy

Nước ô nhiễm rất nặng: nguôn nước này chỉ dùng cho giao thông thủy vì đã ô nhiễm

rất nặng Nước ở mức ô nhiễm này rất khó phục hồi chất lượng nếu không có biện pháp

xử lý và quản lý triệt để

124

Ứng dụng WOI để đánh giá chất lượng nước mặt thành phố Hồ Chí Minh:

Dựa vào phân tích các số liệu quan trắc chất lượng nước mặt ở các trạm: Phú Cường,

Bình Phước, Phú An (sông Sài Gòn), Hóa An (sông Đồng Nai), Nhà Bè, Lý Nhơn (sông

Nhà Bè), Tam Thôn Hiệp (sông Đồng Tranh) và Bình Điển (sông Bình Điền) giai đoạn 2000-2004 của Chi cục Bảo vệ môi trường TPHCM cho thấy có 4 mẫu có giá trị 'WQI > 90, 79 mẫu có WQI > 80, phần lớn các mẫu có chất lượng nước ở mức ô nhiễm

trung bình (50<WQI<80) Đặc biệt có tới 91 mẫu có chất lượng nước ở mức ô nhiễm nang chủ yếu thuộc các trạm Phú Cường, Phú An, Tam Thôn Hiệp, Bình Điền vào các

năm từ 2001-2004

3.4 CHỈ SỐ SINH HỌC

Trên đây đã trình bày một số chỉ số hóa lý về chất lượng môi trường, tuy nhiên sự thay đổi chất lượng môi trường cũng ảnh hưởng và làm thay đổi đáng kể đến các sinh

vật sống trong môi trường này Các tác động này có thể được lượng hóa qua việc xây

dựng các chỉ số sinh học Ngoài ra mỗi nhóm sinh vật chỉ thị thường gắn với các điều

kiện môi trường khác nhau và có thể được sử dụng trong hệ thống phân loại độ nhiễm

bẩn Hệ thống phân loại độ nhiễm bẩn được xây dựng bởi nhiều tác giả như Kolkwitzs

(1950), Liebmann (1951, 1962), Fjerdingstad (1988), Pantle và Buck (1955), Zelinka và

Marvan (1961) ứng dụng để xây dựng chỉ số 6 nhiém “*! Do dé chi sé sinh học thường

được áp dụng để đánh giá chất lượng môi trường thông qua các tác động của chất ô

nhiễm lên đời sống sinh vật Có thể hiểu rằng chỉ số sinh học là chỉ số dùng để đánh giá chất lượng môi trường dựa trên các sinh vật chi thi

3.4.1 Một số chỉ số sinh học thường được áp dụng

Pj - tỉ số giữa số cá thể loài ¡ trên tổng số cá thể

A - số loài trong quan x4 A

B - số loài trong quần xã B

€ - số loài chung tìm thấy ở 2 quần xã

- Chỉ số đánh giá dinh dưỡng

Chỉ số đánh giá dinh dưỡng cho thủy vực hồ theo Nyggard:

Khi Q < | - nghèo dinh đưỡng

1<Q <5 - dinh dưỡng trung bình

Q >5 - giàu dinh dưỡng

(3.39)

(3.40) (3.41)

(3.42)

- EPT - chỉ số: Ephemeroptera (ít 6 nhiém) - Pleroptera - Trichoptera (6 nhiém) tổng

số loài các nhóm nay gidm—> muic 6 nhiễm hữu cơ tăng

- Tỉ số loài == EPT - Chironomidae (4p dung cho vùng cao, núi)

+Ch Tăng số loài Chironomidae-> ô nhiễm kim loại nặng tăng

3.4.2 Chỉ số Saprobic về ô nhiễm hữu cơ

Chỉ số Saprobic là chỉ số ô nhiễm dựa vào số loài của quần xã và khả năng chịu đựng

của chúng đối với 6 nhiễm hữu cơ

126

Ưu điểm của chỉ số này là xác định nhanh, kết quả dễ thể hiện trên bản đồ địa lý và

có thể thực hiện với nhiều nhóm sinh vật

Thường phân loại Saprobic chia sinh vật thành 4 nhóm sinh vật chính như sau:

Bảng 3.17: Phân loại sinh vật theo điều kiện saprobic (1992)

Loại nước Các loài

I Ban it Vi khuẩn < 100 tế bào/ ml

(Oligosaprobic) | Tảo - Điển hình Claclophor

- Một số Grammarus pulex, Hydrosyche

- Cá hồi, cá quả

IL Ban vita Vi khudn < 100.000 té bao / ml

'Thực vật - Potamogenton, Helodea,

~ Batrachium và các loài khác

Côn trùng ~ Tubifex, Chirunimus và Acellusgamma pule, Baetis

~ Nelobdella.glossiphonia

Cá - Spgaerium pisidium, Planothis,Aneyelus

II Bẩn vừa Vi khuẩn >100.000 tế bào/ ml

(Mesosaprobic œ) (Sphaerotllus) động vật nguyên sinh

Tảo - Xanh thâm, diaton, xanh lục

"Thực vật - Potagogeton crispus Côn trùng - Tubufex, chironimus, Asellus aquatucu Sialis

Cá - Stiekleback, Schaeriums,Herbobdell

IV Ban nhiéu Vi khuẩn > 1.000.000 tế bào/ml

{Polysaprobic) Các loài - Beggiatoa, Sphaerotilus

Côn trùng - Động vật nguyên sinh

- Carehesium, Vorticella, Bodo

- Xanh hic, Osullatoria

- Tubifex, Chiranimus, Estatic, Ptychopi

(Nguồn: Hệ thống phân loại của Kolkwitz Marsson)

Xác định độ nhiễm bẩn của thuỷ vực bằng sinh vật chỉ thị không chỉ căn cứ vào sự có

mặt của từng loài, từng nhóm chỉ thị mà còn phải căn cứ vào sự biến đổi sinh thái học và sinh lý học của nhóm sinh vật nhất định theo độ nhiễm bẩn của thuỷ vực tức sự nghèo đi của một số loài nào đó

tương ứng với phân loại nhóm có giá trị từ I - 4, trong đó I là ít ô nhiễm và 4 là rất

Loại ô nhiễm hữu cơ theo saprobic saprobic | BODs (a) NH,-N’ hóa học mgñ

1-1 |Ô nhiễm nhẹ Chuyển tiếp giữa 1,5 - 1,8 1-2 | Xấpxi0,1 >8

Oligosaprobic và

beta mesosaprobic

II |Ô nhiềm vừa phải | Beta mesosaprobic 1,8-2,3 | 2-6 <0,3 >6

Alpha-beta mesosaprobic

Mm 46 nhiém nang Alpha mesosaprobic | 2,7 -3,2 | 7-13 | 0,3 đến vai >2

me/l

II - IV |Ô nhiễm rất nặng Chuyển tiếp giữa 3,2-3,5 | 10-20; Vài mg1 <2

alpha mesosaprobic and polysaprobic

IV |Hếtsứcônhiễm |Polysaprobic 3,5-4,0 | >15 Vai mg/l <2

Ghi cha; 7!

~ Dữ liệu hóa học được trình bày trong bảng này chỉ cung cấp hướng dẫn cho những nồng độ thường gap

- Luong DO giữa dòng của suối vùng núi của loại chất lượng II đến: IV thường cao hơn giá trị trong bảng

Ngoài ra mỗi sinh vật còn được gán trọng số tuỳ theo mức độ quan trọng của sinh vật

trong đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số saprobic Ví dụ như bảng 3.18 cho thấy Điplophrys archen có chỉ số saprobic là 2,4 và trọng số là 3

Bảng 3.19: Ví dụ bảng liệt kê các loài chỉ thị sử dụng đánh giá chất lượng nước

tại hiện trường theo chỉ số saprobic ”!

h là tần suất xuất hiện được đánh giá theo bảng 3.19

Bang 3.20: Tần suất xuất hiện của loài ”!

Tan suất Macrofiora | Macrofauna Số lượng vi sinh vat tim thấy (theo kích thước)

25 - 50% 51-150 | 10000-500000 | 1000-5000 | 100 - 500 11 - 50

50 - 75% 151 - 500 | 50000-250000 | 5000-25000 {500-2500} 51 - 200

3.4.3 Hệ thống phân loại BMWP (Biological Monitoring Working Party)

Năm 1976 hệ thống đánh giá điểm số theo phân loại động vật không xương sống BMWP/ASPT đã được đề ra, sau này được nhà sinh học người Anh phát triển cải tiến

thành chương trình RIVPACS (River Invertebrate Prediction and Classification System)

hệ thống phân loại và dự báo chất lượng môi trường bằng động vật không xương sống

với phân hạng đến loài '°',

Hệ thống BMWP cho điểm chỉ tiết dựa vào sự hiện diện của động vật đáy trong mẫu thu được (chỉ số động vật đáy- BSI) Trong đó, sự xuất hiện của ấu trùng một số động

vật phù du (Ephemeridae) được cho điểm 10, tức là nước sạch, không hề bị ô nhiễm, còn

nếu trong nguồn nước có các loại giun nhiều tơ (Tubifidae) sẽ được cho điểm 1, tức là

nước bị ô nhiễm nặng Khoảng giữa điểm 1 và 10 là các mức ô nhiễm khác nhau

Đánh giá ô nhiễm nước do nước thải sinh hoạt

Để đánh giá ô nhiễm nguồn nước do nước thải sinh hoạt, dựa vào sự xuất hiện của 3 nhóm vi sinh vật chỉ thị sau:

130

- Nhóm Ƒaecal Coliform: đặc trưng 1a Escherichia (Escherichia Coli) la loai khuẩn

đường ruột (FE)

- Nhom Stretococci: đặc trưng là Strepococcus ƒaecdl - liên cầu trong phân

- Nhóm Ciøstridia khử sulfit, đặc trưng là Clostridiwm - perƒringues

Sự có mặt của các vi sinh vật này chỉ ra rằng nước đã bị nhiễm phân Sự có mặt của Coliform trong nước được dùng làm dấu hiệu về khả năng tồn tại của các vi sinh vật gây bệnh khác hay nói cách khác Coliform là một chỉ tiêu để đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước

Tỉ số FE/FS Kết luận nguồn nước

4 Ô nhiễm bởi phân người

1 Ô nhiễm do phân động vật

3.5 CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG ĐẤT

Sự thiệt hại về đất đai chịu ảnh hưởng lớn từ môi trường đồng thời cũng tác động trở lại làm suy giảm chất lượng môi trường Chỉ số đất được thể hiện qua thiệt hại về đất đai Khi thiết lập các chỉ số về đất cần chú ý đến các yếu tố sau:

- Nhập lượng bao gồm dưỡng liệu/ hoá chất đưa vào đất thông qua các nguồn bổ sung

như phân bón và xuất lượng bao gồm sản lượng lấy đi, xói mòn, bay hơi dưỡng chất

- Khả năng giữ chất dinh đưỡng của đất

- Các điều kiện về ẩm độ, tập đoàn vì sinh vật đất

3.5.1 Chỉ số tính xói mòn đất

Phương pháp được áp dụng rộng rãi hiện nay để dự báo xói mòn đất là phương trình

dự báo mất đất phổ dụng (The Universal Soil Loss Equation - USLE) được xây dựng bởi Wischmeier va Smith (1978):

A =R.KLLS.C.P (Tấn/ acrơ - nam) (3.44) hay: A = 2,47.R.K.LS.C.P (Tan/ha - nam) (3.45)

trong đó:

A - lượng đất bị xói mòn

R - chỉ số tiềm năng mưa gây xói

K - hệ số về tính xói mòn của loại dất

L§ - hệ số địa hình

C - hệ số cây trồng

P - hệ số bảo vệ đất,

Xác định các thông số của phương trình:

3.5.1.1 Chỉ số tiêm năng mưa gây xói (R)

Chí số này được Ellison đưa ra vào năm 1980 được áp dụng chung cho các nước nhiệt đới:

131

Đất đen

Đất màn Alit núi cao

ts =| (0,065 + 0,0455 + 0,006552) (3.47) 22,13

- Trồng cây theo đường đồng mức

- Trồng cây theo đường đồng mức và theo bang

- Trồng cây theo luống

Bảng 3.23: Xác định hệ số P của phương trình