GIÁO TRÌNH QUAN TRẮC VÀ KHẢO SÁT - PHẦN I PHƯƠNG PHÁP LUẬN VỀ GIÁM SÁT (MONITORING) CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG 3 pps

PHÂN LOẠI HẠNG TRẠM GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐỂ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI GIÁM SÁT Để có được hệ thống số liệu chính xác và tin cậy phục vụ các mục đích kinh tế và xã hội về chất lượng nước cầ

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ KHOA HỌC THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI GIÁM

SÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC 3.1 PHÂN LOẠI HẠNG TRẠM GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐỂ THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI GIÁM SÁT

Để có được hệ thống số liệu chính xác và tin cậy phục vụ các mục đích kinh tế và

xã hội về chất lượng nước cần phải được thực hiện thông qua một chương trình giám sát Việc giám sát chất lượng nước không thể làm qua loa mà nó phải có các căn cứ khoa học và đi theo nó là tính kinh tế Chính vì vậy, đầu tư cho giám sát chất lượng nước không thể là một con số kinh phí rẻ tiền mà ngược lại cần phải có một xem xét xứng đáng trong việc phân tích các nguồn lực làm sao đáp ứng được yêu cầu của việc giám sát này đặt ra Chiến lược giám sát chất lượng nước cũng như giám sát môi trường không khí cũng bao gồm bốn bước Mục tiêu giám sát cũng như trong phần chất lượng môi trường không khí đã nêu, đó chính là mục tiêu sử dụng số liệu của giám sát, bao gồm 9 mục tiêu (xem phần 2.1) Ngoài ra mục tiêu giám sát chất lượng nước thiên nhiên cần phải được thể hiện qua các tiêu chí cụ thể như sau:

(1) Xác định chất lượng nước thiên nhiên khi không có nguồn thải gia nhập đáng

3.1.1 Hệ thống trạm giám sát chất lượng nước cơ bản

Bao gồm các trạm được đặt ở hồ chính hoặc đầu nguồn sông khi sông chưa bị phân nhánh Vị trí trạm được đặt tại khu vực không bị ảnh hưởng trực tiếp sự khuyếch tán hay nguồn điểm xả thải Các nhiệm vụ của hạng trạm này bao gồm: (1) Thiết lập hiện trạng chất lượng nước tự nhiên

(2) Cung cấp cơ sở để so sánh chất lượng nước cơ bản của những nơi không có nguồn thải gia nhập trực tiếp và những trạm chất lượng nước có tác động của nguồn thải

(3) Thông qua phân tích xu thế, xác định mức độ ảnh hưởng của vận chuyển xa các chất gây ô nhiễm hoặc của biến đổi khí hậu Số lượng của hạng trạm này đại diện cho các bề mặt hợp lý (ví dụ như đại diện cho khí hậu, chế độ thủy văn, địa lý, thực vật của vùng v.v.)

3.1.2 Hệ thống trạm giám sát xu thế chất lượng nước

Bao gồm các trạm được đặt ở hồ hoặc thủy vực sông hoặc tầng chứa nước lớn Nhiệm vụ thứ nhất của chúng ta là theo dõi dài hạn chất lượng nước có liên quan đến các nguồn ô nhiễm và sử dụng đất Nhiệm vụ thứ hai là cung cấp cơ sở để xác định nguyên nhân hay ảnh hưởng đến hiện trạng chất lượng nước đã đo lường được hay xu thế đã tính toán được Số lượng của hạng trạm này đủ để đại diện được cho vùng có các tác động của con người đến chất lượng nước cơ bản và phụ thuộc vào nguồn nước của cả vùng

3.1.3 Hệ thống trạm giám sát thông lượng nước

Bao gồm các trạm được đặt tại các cửa sông Nhiệm vụ của chúng ta là xác định tổng thể thông lượng các chất ô nhiễm cơ bản này từ thủy vực sông đến biển Các chất được xem xét trong dòng thông lượng này có thể là hữu cơ và vô cơ hay các thông số cơ bản khác của chất lượng nước như cacbon, nitơ, phospho được bổ sung vào chất lượng nước từ các yếu tố địa hóa Để tính toán được dòng thông lượng chất này, đo đạc dòng chảy nước là rất quan trọng

3.2 NGUYÊN TẮC THIẾT LẬP TRẠM GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG NƯỚC 3.2.1 Nguyên tắc chung thiết lập hệ thống mạng lưới trạm giám sát

Khác với môi trường không khí và biển (đại dương), đối với chất lượng nước, phần liên thông của môi trường mang tính cục bộ hơn nhiều Do vậy với mỗi đối tượng nước riêng biệt, tiêu chí để thiết lập trạm cũng khác nhau Sau đây là những xem xét khoa học về độ lớn của thủy vực khi thiết lập hệ thống trạm giám sát

3.2.1.1 Thủy vực lớn

Thủy vực lớn được xem xét cho các đầu nguồn hoặc thượng lưu sông hoặc các hồ

lớn (kể cả hồ chứa) có thời gian lưu nước từ 0,5 – 2 năm, vị trí đặt trạm nền cơ bản cần phải:

 Ở những thủy vực ít có biến động

 Không có nguồn thải gia nhập trực tiếp

 Không có hoạt động trực tiếp của con người

 Tránh xa những thủy vực có thành phần khoáng kim loại cao

 Cách xa các trung tâm đô thị và công nghiệp có nguồn thải khí lớn

3.2.1.2 Thủy vực trung bình

Thủy vực trung bình được xem xét cho các loại sông hoặc các hồ có thời gian lưu

nước từ 1- 3 năm, vị trí đặt trạm nền theo dõi xu thế cần phải:

 Ở những thủy vực kích thước trung bình

 Độ nhạy cảm trung bình về ô nhiễm và sử dụng đất

 Mức độ gây ô nhiễm từ nguồn có thể kiểm soát được (ví dụ như từ một nguồn: công nghiệp, đô thị, nông nghiệp, mỏ khai thác v.v)

 Nếu đặt ở vùng hạ lưu thì không được đặt ở vị trí có ảnh hưởng triều

 Trạm cần phải đại diện cho những vùng sông có đặc điểm phân lưu hoặc nhập lưu

 Phải có sẵn số liệu dòng chảy tại các trạm giám sát chất lượng nước

3.2.2 Các yêu cầu chung cho đặt vị trí điểm đo chất lượng môi trường nước 3.2.2.1 Các vấn đề về chất lượng nước

Sự lựa chọn vị trí đặt trạm phụ thuộc vào loại hình ô nhiễm cần giám sát Bản thân loại hình ô nhiễm mà ta quan tâm lại phụ thuộc vào vấn đề mục đích sử dụng

nước Do vậy một số vấn đề về chất lượng nước cần quan tâm đến được liệt kê như sau:

 Chất thải hữu cơ từ hệ thống thoát nước thải đô thị và công nghiệp hóa nông nghiệp

 Sự phú dưỡng của các loại nước mặt được coi như kết quả nguồn thải điểm và diện các chất hữu cơ và dinh dưỡng

 Sự đe dọa mặn hóa và ô nhiễm nước ở các vùng có nước tưới tiêu tuần hoàn

 Sử dụng hóa chất nông nghiệp, phân hóa học, thuốc trừ sâu dẫn đến nhiễm độc nguồn nước mặt và nước ngầm

 Chất thải công nghiệp có chứa các chất độc hữu cơ và vô cơ

 Nước thải và nước rò rỉ từ khai thác mỏ

 Sự axit hóa các hồ và sông thậm chí cả nước ngầm từ các vận chuyển lan truyền xa các chất ô nhiễm không khí

Bảng 1.4 Tiêu chí và mục đích sử dụng nước

STT Tiêu chí sử dụng nước Mục đích sử dụng

A Các loại nước ngọt

1 Nước uống và sinh hoạt Phục vụ cộng đồng

2 Tưới tiêu nông nghiệp Giá trị hàng năm mùa màng

3 Chăn nuôi Số lượng gia súc và giá trị thương

2 Giải trí Số lượng người, tần suất sử dụng

v.v

3 Giao thông thủy Số lượng và chất lượng hàng hóa

chuyên chở

4 Thoát nước Tiềm năng nguy hại, giá thành xử lý

Sự lựa chọn các hạng trạm vì thế phụ thuộc vào mục đích sử dụng nước và vào vị trí địa lý của từng trạm Ví dụ nếu đặt vị trí trạm vào khu vực hạ lưu nguồn thải có

đô thị hoặc công nghiệp lớn sẽ có chất lượng nước khác hơn so với vị trí đặt ở thượng lưu nguồn thải

3.2.2.2 Sử dụng số liệu

Số liệu được chia thành hai loại: vận hành – kiểm soát và lập kế hoạch thực hiện các mục tiêu sử dụng nước

A Số liệu vận hành – kiểm soát

Mục đích số liệu loại này bao gồm:

(1) Xác định khu vực cần thiết phải tăng cường và đánh giá khi có khẩn cấp

(2) Bảo vệ sử dụng nước bằng cách xác định hiệu quả các biện pháp kiểm soát dể duy trì hoặc nâng cao chất lượng nước

(3) Đo lường các xu thế biến đổi chất lượng nước để phát hiện và khắc phục (4) Đánh giá các tác động làm biến đổi chất lượng nước do đầu vào của hệ thống nước

(5) Xác định chất lượng nước tại khu vực nguồn nước biên giới

(6) Đánh giá tải lượng chất ô nhiễm từ sông xả vào biển theo triều

Bốn mục tiêu đầu tiên nhằm mục đích vận hành và kiểm soát chất lượng nước tại địa phương hay vùng, trong khi mục tiêu 5 và 6 phục vụ mục đích chất lượng nước quốc tế

B Lập kế hoạch

Lập kế hoạch sử dụng số liệu bao gồm:

(1) Cung cấp thông tin về chất lượng nước phục vụ yêu cầu sử dụng nước trong tương lai

(2) Dự báo các biến đổi chất lượng nước theo số liệu đầu vào

(3) Trợ giúp việc ước tính có thay đổi về thủy lực trong chế độ nước (ngăn sông, thay đổi độ sâu của một hồ v.v)

(4) Xem xét sử dụng mô hình toán học

(5) Thông báo phạm vi và xu thế của các chất nguy hại đặc biệt

3.3 LẬP KẾ HOẠCH LỰA CHỌN VỊ TRÍ GIÁM SÁT

3.3.1 Xem xét vị trí trạm

Việc lấy mẫu phân tích trên toàn bộ hệ thống kéo theo kinh phí khá lớn do đó việc lập kế hoạch trước khi tiến hành lấy mẫu và phân tích cho cả hệ thống giám sát là rất quan trọng Lựa chọn vị trí giám sát cần phải được tiến hành rất cẩn thận và theo một quá trình logic với đầy đủ các chứng cứ khoa học Thông thường trước khi hệ thống hoạt động, một khảo sát sơ bộ là bước cần thiết để lựa chọn vị trí trạm Ngoài việc số liệu khảo sát này để kiểm chứng lại chất lượng nước tại nơi dự định trạm giám sát còn ý nghĩa về việc vị trí trạm có thuận tiện cho việc lấy mẫu

và chuyên chở mẫu từ nơi lấy đến phòng thí nghiệm và giá cả cho toàn bộ các việc phụ trợ này

3.3.2 Tổ hợp các thông tin

Các thông tin cho việc thiết lập một trạm cần phải được liệt kê như sau:

Tiến hành một nghiên cứu nhỏ bao gồm các xem xét và thống kê về số liệu chất lượng nước đã có sẵn Trong nghiên cứu này các điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội cần phải được xem xét và kỹ càng tốt kể cả trong qui hoạch ngắn hạn hoặc dài hạn Các điều kiện này bao gồm:

 Các nguồn thải dù là nguồn điểm hay nguồn phân tán

 Các đặc điểm địa lý, địa hình, khí hậu và thời tiết, thủy văn, địa chất thủy văn

 Các đặc điểm về sử dụng đất, đô thị hóa, công nghiệp hóa và nông nghiệp

 Thu thập và thống kê các số liệu có sẵn về đặc điểm, mức độ và tầm quan trọng của việc sử dụng nước Các số liệu này yêu cầu cả về chất và lượng

 Nguồn ô nhiễm tiềm năng trong tương lai cần phải liệt kê và mô tả kỹ Các trạm xử lý nước hiện có trong hiện tại và trong tương lai cần phải được mô tả nhằm xác định khả năng tái sử dụng hoặc tái chế

 Thu thập các số liệu về chất lượng nước Các số liệu này cần phải được xử lý

và xác định được chất lượng và tuổi của số liệu

 Sử dụng bản đồ để minh họa các khía cạnh quan trọng của các vấn đề liên quan đến chất lượng nước hiện tại và tương lai

3.3.3 Thẩm định các số liệu

Các số liệu sau khi đã thu thập được cần phải được thẩm định theo các yêu cầu sau:

 Thẩm định tầm quan trọng liên quan giữa các loại ô nhiễm và sử dụng đất

 Thẩm định tầm quan trọng liên quan giữa các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước và sử dụng nước

 Quyết định các thông tin nào để đáp ứng được yêu cầu kiểm soát, lập kế hoạch giám sát trong đó bao gồm cả các thông tin chất ô nhiễm nguy hại đặc thù

 Lựa chọn trạm hay vị trí đặt trạm có tiềm năng cung cấp các thông tin đã khẳng định

3.3.4 Khảo sát sơ bộ

Sau khi đã đưa ra một mạng lưới vị trí đo sơ bộ, cần phải tiến hành các khảo sát trên hệ thống này Các số đo này sẽ trợ giúp xác minh rõ các vị trí dự định có thỏa mãn hay không hệ thống thông tin cần thiết của từng trạm hay vị trí đặt trạm Các khảo sát không chỉ được tiến hành tại hệ thống dự kiến mà còn cần phải được mở rộng ra cả ngoài hệ thống dự kiến Hơn nữa, các khảo sát này có thể được tiến hành theo qui phạm thông thường như đại diện cho mùa hay một chu kỳ hoặc có thể tiến hành thậm chí một lần

Đối với hệ thống sông, khảo sát có thể bao gồm một mặt cắt sông để kiểm tra độ xáo trộn theo chiều ngang của từng trạm Các khảo sát này cần tiến hành cho cả hai mùa: khô và mưa

Đối với các hồ, các khảo sát cần tiến hành theo profil thẳng đứng và vào mùa tảo phát triển cực đại và trước khi mùa đông kết thúc

3.3.5 Đánh giá số liệu

Sau khi bắt đầu lấy mẫ và phân tích, số liệu được đưa về cho những chuyên gia có trách nhiệm soát xét và phân tích số liệu chất lượng nước Sau một chu kỳ nhất định những số liệu này cần được thẩm tra xem chúng có còn đáp ứng yêu cầu sử dụng hay không Sự xem xét này rất cần thiết vì nó có thể đưa ra những kiến nghị

về thay đổi về vị trí đo đạc hoặc thông số đo đạc

3.3.6 Lưu trữ số liệu tại trạm

Các thông tin cơ bản yêu cầu cho hệ thống sông, hồ là rất quan trọng cho từng trạm Các thông tin này bao gồm rất cụ thể về tên vị trí, tọa độ, địa lý của từng trạm, về các điều kiện dòng chảy và vật lý, các ảnh hưởng đến chất lượng, đến sử dụng nước, và mọi thông tin cụ thể về lấy mẫu và phân tích Các phiếu kết quả này được tổ hợp lại thành một hồ sơ cho từng trạm Các thông tin này sẽ cho ở mục sau

3.4 YÊU CẦU CẦN THIẾT CHO MỘT TRẠM GIÁM SÁT NƯỚC SÔNG 3.4.1 Tính đại diện

Vị trí đặt trạm được thể hiện thông qua chất lượng nước tại khu vực lấy mẫu Nói một cách khác mẫu phải được đại diện cho vị trí lấy mẫu, có nghĩa là trong mẫu phải chứa các giá trị chất lượng của loại hình nước được lấy tại vị trí và thời gian lấy mẫu Ví dụ mẫu nước là đại diện chỉ khi loại hình nước này đã được xáo trộn hoàn toàn cho vị trí lấy mẫu Phục vụ cho mục đích xáo trộn này tại vị trí lấy mẫu các mặt cắt của sông phải được kiểm tra và lấy mẫu theo bảng dưới đây

Bảng 1.5 Vị trí lấy mẫu các mặt cắt sông

Lưu lượng trung bình năm

(m3/s)

Loại hình nước

Số lượng điểm lấy mẫu

Số lượng mẫu lấy theo độ sâu Nhỏ hơn 5

5 – 150

Suối nhỏ Suối

2

4

1

2

150 – 1.000

Lớn hơn 1.000

Sông Sông lớn

6 Tối thiểu là 6

3

4

Thống kê sử dụng nước hiện tại và trong tương lai

Thống kê các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong hiện tại và tương lai

Đánh giá tiềm năng nguồn:

Lập kế hoạch kiểm soát các thông tin đã xác định

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên tắc lựa chọn vị trí giám sát chất lượng nước 3.4.2 Tốc độ dòng chảy

Khi lấy mẫu nước sông đặc biệt cho các trạm giám sát thông lượng nước, việc tính toán tổng lưu lượng đi qua của từng thông số quan trắc là đặc biệt quan trọng Trong việc lựa chọn trạm giám sát chất lượng nước sông, nếu không có đo đạc thông số tốc độ dòng chảy thì cũng cần phải đặt trạm gần với trạm đang quan trắc tốc độ dòng chảy Trong trường hợp không có cả hai như trên, trạm phải được đặt

ở vị trí thượng nguồn hoặc hạ lưu nơi mà không có thay đổi về dòng chảy

3.4.3 Điều kiện làm việc của quan trắc viên

Quan trắc viên thường phải mang một khối lượng lớn các đồ nghề (trang thiết bị cần thiết) và mẫu nước trong khi làm nhiệm vụ Do vậy, điều kiện để quan trắc viên có thể làm việc được trong mọi thời tiết cũng như phương tiện để hoàn thành việc lấy mẫu hoặc đo đạc là rất cần thiết

3.4.4 Khoảng cách từ trạm đến phòng thí nghiệm

Mẫu nước bao gồm ba loại phân loại theo các phân tích sau này tại phòng thí nghiệm Loại thứ nhất là loại mẫu không cho gì, bảo tồn nguyên xi cho đến khi phân tích, loại thứ hai là loại bảo tồn nhưng cho thêm chất bảo quản còn loại thứ

ba là loại không bảo tồn được và cũng cho thêm chất bảo quản mà phải phân tích ngay như các thông số liên quan đến oxy (DO, BOD, COD) Do vậy khoảng cách

từ trạm lấy mẫu đến phòng thí nghiệm sao cho phù hợp để kết quả phân tích mẫu

có ý nghĩa Thông thường vận chuyển mẫu từ trạm đến phòng thí nghiệm không quá 24 h

3.4.5 Tính an toàn

Người lấy mẫu tại các trạm sông, hồ sẽ phải lấy mẫu kể cả khi xảy thời tiết xấu (mưa, bão, lũ v.v) Các thiết bị an toàn cần phải được lưu ý trong trường hợp khẩn cấp

3.4.6 Tiện nghi cho người lấy mẫu

Lưu ý đến các tiện nghi cho quan trắc viên, nhất là những điểm lấy mẫu đặc biệt,

ví dụ như áo phao, thuyền v.v