phân tích đánh giá chất lượng nước sinh hoạt ở thị trấn khe tre – nam đông – thừa thiên huế

Trên cơ sở đó, các Bộ và Ban, ngành có liên quan như Bộ Y tế, Bộ Tàinguyên Môi trường, Bộ Khoa học và Công nghệ đã ra nhiều văn bản pháp lý hướngdẫn cách tổ chức thực hiện Chỉ thị đó và

.…  ……

NGUY N HOĂNG T DUY ỄN HOĂNG TƯ DUY Ư

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG

NƯỚC SINH HOẠT Ở THỊ TRẤN KHE TRE - NAM

ĐÔNG THỪA THIÊN HUẾ

-CHUYÍN NGĂNH: HÓA PHĐN TÍCH

MÊ S : 6044011Ố: 6044011 8

LU N VĂN TH C SĨ HOÂ H C ẬN VĂN THẠC SĨ HOÂ HỌC ẠO ỌC HUẾ

NG ƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM I H ƯỚNG DẪN KHOA HỌC: NG D N KHOA H C: ẪN KHOA HỌC: ỌC HUẾ PGS.TS NGUY N VĂN H P ỄN HOĂNG TƯ DUY ỢP

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.

Nguyễn Hoàng Tư Duy

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy PGS TS Nguyễn Văn Hợp và Th.s Võ Thị Bích Vân đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo khoa Hoá học - trường Đại học Sư phạm và Đại học Khoa học – Đại học Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn.

Xin chân thành cám ơn các bạn bè và người thân đã giúp đỡ và động viên tôi hoàn thành luận văn Cám ơn các bạn lớp Cao học Hóa học (2012 – 2014) đã nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này

Huế, tháng 09 năm 2014

Nguyễn Hoàng Tư Duy

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Nhu cầu nước và chất lượng nước 3

1.2 Các nguồn ô nhiễm nước 3

1.2.1 Ô nhiễm nước do tự nhiên [14] 3

1.2.2 Ô nhiễm nước do nhân tạo [14] 4

1.3 Các thông số chất lượng nước và đánh giá 6

1.4 Giới thiệu về chỉ số chất lượng nước 7

1.4.1 Khái niệm về WQI 7

1.4.2 Ưu điểm và hạn chế của WQI 7

1.4.3 Tính toán WQI và đánh giá CLN qua WQI 8

1.4.3.1 Phương pháp chung để xây dựng một mô hình tính WQI 8

1.4.3.2 Đánh giá chất lượng nước theo WQI 11

1.4.4 Tính toán WQI và đánh giá CLN theo WQI 11

1.5 Sơ lược về thị trấn Khe Tre, Nam Đông, Thừa Thiên Huế 14

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Nội dung nghiên cứu 16

2.2 Phương pháp nghiên cứu 16

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu 16

2.2.2 Chuẩn bị mẫu 16

2.2.3 Phương pháp đo/phân tích các thông số CLN 18

2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 21

2.2.5 Phương pháp đánh giá chất lượng nước 21

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

3.1 Kiểm soát chất lượng các phương pháp phân tích 22

3.1.1 Độ đúng 22

3.1.2 Độ lặp lại 23

3.2 Đánh giá CLN giếng khu vực thị trấn Khe Tre 24

3.2.1 pH 25

3.2.2 Độ cứng (tính theo CaCO3) 27

3.2.3 COD, BOD5, và DO 29

3.2.4 Nitrat, amoni và photphat 30

3.2.5 Các thông số TSS, FeII, III, Cl-, SO42- và tổng coliform 32

3.3 Đánh giá CLN suối Khe Tre 34

3.4 Đề xuất một số giải pháp cải thiện CLN cấp cho sinh hoạt 35

3.5 Đề xuất chương trình quan trắc CLN 37

KẾT LUẬN 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

3.5 Cơ cấu tổ chức, chức năng và nhiệm vụ trong quản lí nhà nước dựa vào cộng đồng 38

MỞ ĐẦU

Nước sinh hoạt là một nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của toàn nhân loại

Ở nước ta trong những năm gần đây, Đảng và Chính phủ rất quan tâm đến việc giảiquyết nước sạch và vệ sinh môi trường, nhất là ở các vùng nông thôn và miền núi

Từ ngày 29 tháng 4 năm 1994, Chỉ thị 200/TTg của Thủ tướng Chính phủ về đảmbảo nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn được ban hành

Trên cơ sở đó, các Bộ và Ban, ngành có liên quan như Bộ Y tế, Bộ Tàinguyên Môi trường, Bộ Khoa học và Công nghệ đã ra nhiều văn bản pháp lý hướngdẫn cách tổ chức thực hiện Chỉ thị đó và ban hành các tiêu chuẩn chất lượng nguồnnước, chất lượng nước uống và nước sinh hoạt như: QCVN 08:2008/BTNMT Quychuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước (CLN) mặt [5] và QCVN09:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLN ngầm [6]; Quy chuẩn ViệtNam QCVN 01:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về CLN ăn uống [3] vàQCVN 02:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLN sinh hoạt [4]

Nam Đông là một huyện miền núi nằm ở phía Tây của tỉnh Thừa Thiên Huế

có 11 xã và 1 thị trấn – thị trấn Khe Tre Sông suối ở Nam Đông khá dày đặc, hầuhết ở 11 xã, thị trấn đều có suối hoặc khe chảy qua Suối ở đây phần lớn là cácnhánh của sông Tả Trạch như suối Ta lu, suối Khe Tre, suối Thượng Nhật, Khe Lồ

Ô, suối Kazan Các dòng suối ở nam Đông xuất phát từ vùng núi hiểm trở với độdốc lớn đã hình thành nhiều thác nước đẹp có giá trị lớn về mặt du lịch như thácPhướn, Thác Mơ và Thác Trượt (xã Hương Phú), thác Kazan (xã Thượng Lộ), ThácTrời (xã Hương Giang),

Các dòng suối ở Nam Đông có chế độ nước theo mùa và diễn biến thấtthường: Mùa lũ từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau tương ứng với mùa mưa bão vàảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, mùa cạn từ tháng 4 đến tháng 9 hàng năm tươngứng với thời kì chịu tác động của gió phơn Tây Nam (gió Lào) khô nóng.Nhìn chung với lượng mưa trung bình hàng năm lớn (4244 mm), các dòng suối ởNam Đông có nước chảy quanh năm là nguồn cung cấp nước ổn định cho sản xuấtnông nghiệp (trồng lúa nước, hoa màu, cây ăn quả ) và cho cuộc sống hàng ngày

của nhân dân… Tuy nhiên, có những năm lượng mưa lớn thất thường, đã gây ngậplụt các vùng đất thấp, tạo nên lũ quét, sạt lở đất,… gây nhiều thiệt hại cho sản xuất

và đời sống nhân dân Trong những năm gần đây, nguồn nước sông/suối ở NamĐông có xu thế bị ô nhiễm do các hoạt động phát triển kinh tế xã hội và sự gia tăngdân số gây ra

Thị trấn Khe Tre, huyện Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên Huế có vị trí nằm trongvùng đệm của vườn Quốc Gia Bạch Mã và cách thành phố Huế khoảng 60 km vềphía Tây Nam, có diện tích đất tự nhiên là 435 ha Trên địa bàn có các nhánh củasông Tả Trạch là suối Khe Tre, suối Hương Phú chảy qua Dân cư của xã sống tậptrung dọc hai bên nhánh sông với nghề nghiệp chủ yếu là sản xuất lâm nghiệp, chănnuôi gia súc, gia cầm, làm nghề rừng, nuôi và đánh bắt cá nước ngọt và làm dịch vụ[12] Nguồn nước sử dụng cho mục đích sinh hoạt và ăn uống của nhân dân ở xãchủ yếu là nước giếng và một phần nhỏ là nước lấy từ hai nhánh của con sông TảTrạch

Trong nhiều năm qua, những nghiên cứu về CLN mặt và nước ngầm ở khuvực này còn rất hạn chế, nên thiếu thông tin để định hướng cho các giải pháp cungcấp nước an toàn cho cộng đồng trong khu vực Rõ ràng, rất cần thiết phải thực hiệnnhững nghiên cứu đánh giá CLN cấp cho sinh hoạt ở khu vực thị trấn Khe Tre vàmột số vùng lân cận

Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “phân tích đánh giá chất lượng nước sinh hoạt ở thị trấn Khe Tre – Nam Đông – Thừa Thiên Huế” được thực

hiện nhằm mục đích góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu CLN giếng, nước mặt ở khuvực thị trấn Khe Tre và đề xuất định hướng các giải pháp cải thiện chất lượng nướcnhằm giảm rủi ro sức khỏe cho cộng đồng trong khu vực

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Nhu cầu nước và chất lượng nước

Nước là tài nguyên vô cùng quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự sống,quyết định đến sự tồn tại và phát triển của nhân loại Ba phần tư diện tích bề mặtTrái Đất là nước, nhưng nước ngọt chiếm tỷ lệ rất nhỏ (khoảng 0,01% tổng lượngnước trên trái đất) Mặc dù vậy nó lại đóng một vai trò quan trọng trong đời sốngcủa con người Các nguồn nước ngọt chủ yếu là nước mặt, nước dưới đất (gồmnước chảy ngầm và nước ngầm) [15], [30]:

- Nước mặt: Nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đấtngập nước, nước biển Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy vàchúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất

- Dòng chảy ngầm: Dòng chảy ngầm là dòng chảy trong các đá bị nứt nẻ(không phảinước ngầm) dưới các con sông Dòng chảy ngầm thường hình thànhmột bề mặt động lực học giữa nước mặt và nước ngầm thật sự Nó nhận nước từnguồn nước ngầm khitầng ngậm nướcđã được bổ cấp đầy đủ và bổ sung nước vàotầng nước ngầm khi nước ngầm cạn kiệt Dạng dòng chảy này phổ biến ở các khuvựckarstdo ở đây có rất nhiều hố sụt và dòng sông ngầm

- Nước ngầm: Nước ngầmhay còn gọi là nước dưới đất, lànước ngọtđượcchứa trong cáclỗ rỗngcủa đất hoặcđá Nó cũng có thể là nước chứa trong cáctầngngậm nướcbên dướimực nước ngầm Đôi khi người ta còn phân biệt nước ngầmnông, nước ngầm sâu vànước chôn vùi

Hiện nay, dân số Việt Nam sống ở nông thôn có trên 60,0 triệu người, chiếmgần 69,4% số dân của cả nước [14] Vì vậy, việc cấp nước cho nhu cầu ăn uống,sinh hoạt ở nông thôn đang là một vấn đề cấp thiết Trên thực tế, vùng nông thôn đãthiếu nước về số lượng và CLN cũng chưa đảm bảo an toàn cho sức khỏe Nguồnnước cung cấp sinh hoạt chủ yếu là nước giếng, ao hồ, nước mưa, chưa qua xử lý.Tại nhiều nơi, người dân địa phương áp dụng các biện pháp như lọc thô, giàn mưa

và lọc để loại phèn, để có nước sạch cho sinh hoạt gia đình Nhưng trước tình

hình ô nhiễm môi trường nước ngày càng tăng, đặc biệt là trong giai đoạn hiện nay,những biện pháp trên trở nên ít hiệu quả Nói chung, CLN sinh hoạt ở nông thônhiện nay là điều đáng lo ngại.

1.2 Các nguồn ô nhiễm nước

Sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa nhanh chóng

đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trường sống ở Việt Nam, đặc biệt là với việc nguồnnước sinh hoạt ngày càng trở nên thiếu hụt và ô nhiễm Các hoạt động gây ô nhiễmnước bao gồm: Các hoạt động tự nhiên và các hoạt động nhân tạo

1.2.1 Ô nhiễm nước do tự nhiên [14], [15]

Ô nhiễm nước do tự nhiên là do mưa, tuyết tan, lũ lụt, gió bão… hoặc do cáchoạt động sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng Cây cối, sinh vật chết đi, bị

vi sinh vật phân hủy thành các chất hữu cơ rồi bị rửa trôi vào các lưu vực Các hoạtđộng lý - hóa có thể bào mòn các mỏ khoáng hình thành tự nhiên do kiến tạo địatầng Chúng có thể đưa các chất ô nhiễm ngấm vào lòng đất, sau đó đi vào nướcngầm Lụt lội có thể cuốn theo nhiều chất ô nhiễm khác nhau từ vùng đô thị, nôngthôn, khu canh tác nông nghiệp… vào các sông, suối, ao, hồ… và do vậy, gây ônhiễm các lưu vực nước ngọt Ô nhiễm nước do các hoạt động tự nhiên có thể rấtnghiêm trọng, nhưng không thường xuyên và do đó, không phải là nguyên nhânchính gây suy thoái CLN Hầu hết các nguồn gây ô nhiễm nước do tự nhiên đều làcác nguồn không điểm (non-point sources) là các nguồn khó hoặc không xác địnhđược vị trí và đặc điểm của chúng

1.2.2 Ô nhiễm nước do nhân tạo [14], [15]

Các nguồn ô nhiễm nước do nhân tạo thường là các nguồn ô nhiễm điểm(point sources) như: Nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị và nước thải công nghiệp

a Nước thải sinh hoạt (domestic wastewater)

Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các hộ gia đình, khách sạn, cơ quan, trườnghọc, chứa các chất thải từ quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con người và được thugom vào hệ thống thoát nước công cộng rồi đổ vào nguồn tiếp nhận (như sông, hồ,ao,…) Thành phần cơ bản của nước thải sinh hoạt là các chất hữu cơ dễ bị phân

hủy sinh học (cacbohydrat, protein,…), chất dinh dưỡng (photpho, nitơ), chất thảirắn và vi trùng Tùy theo mức sống và lối sống mà lượng nước thải cũng như tảilượng các chất ô nhiễm (tính trên một người trong một ngày) là khác nhau Nhìnchung mức sống càng cao thì lượng nước thải và tải lượng thải các chất ô nhiễmcàng cao.

b Nước thải đô thị (municipal wastewater)

Nước thải đô thị là nước thải tạo thành do sự gộp chung nước thải sinh hoạt,nước thải vệ sinh và nước thải của các cơ sở thương mại, dịch vụ (khách sạn, nhàhàng, bệnh viện…) và các cơ sở sản xuất nhỏ trong khu đô thị Nước thải đô thịthường được thu gom vào hệ thống cống thải thành phố, đô thị để xử lý chung.Thông thường ở các đô thị lớn có khoảng 70% đến 90% tổng lượng nước sử dụng

sẽ trở thành nước thải đô thị và chảy vào đường cống [11] Nhìn chung, thành phần

cơ bản của nước thải đô thị cũng gần tương tự nước thải sinh hoạt, nhưng trongnhiều trường hợp nó có thành phần phức tạp hơn và chứa nhiều chất ô nhiễm hơn

c Nước thải công nghiệp (industrial wastewater)

Nước thải công nghiệp phát sinh từ các khu chế xuất, khu công nghiệp, cơ sởsản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nuôi trồng thủy sản Khác với nướcthải sinh hoạt và nước thải đô thị, nước thải công nghiệp không có thành phần cơbản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công nghiệp cụ thể Thôngthường, nước thải công nghiệp chứa nhiều chất ô nhiễm nguy hiểm hơn nước thảisinh hoạt và nước thải đô thị như các kim loại độc (Hg, Cd, Pb, Cu, Ni, Cr, As,…),các chất hữu cơ nguy hiểm (các dẫn xuất của phenol, hydrocacbon đa vòng (PAHs),

…)

Trong nhiều trường hợp, người ta tách riêng nước thải y tế và coi nó là nướcthải nguy hại Nước thải từ các cơ sở y tế gồm nước thải từ các phòng phẫu thuật,phòng xét nghiệm, phòng thí nghiệm, từ các nhà vệ sinh, khu giặt là, từ việc làm vệsinh phòng Nước thải y tế có khả năng lan truyền rất mạnh các vi khuẩn gây bệnh,nhất là đối với nước thải được xả ra từ những bệnh viện hay những khoa truyềnnhiễm, lây nhiễm Ngoài ra, nước thải y tế có thể chứa các phế phẩm thuốc, chất

khử trùng, các dung môi hóa học, dư lượng thuốc kháng sinh, các đồng vị phóngxạ… được sử dụng trong quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh

1.3 Các thông số chất lượng nước và đánh giá chất lượng nước

Để đánh giá CLN, người ta phải phân tích các thông số CLN Dựa vào bảnchất của các thông số CLN, người ta thường chia các thông số CLN như sau [15]:

- Các thông số vật lý: màu, mùi, nhiệt độ, tổng chất rắn (TS), tổng chất rắn

hòa tan (TDS), độ đục (TUR) hoặc chất rắn lơ lửng (SS), độ dẫn điện (EC),…

- Các thông số hóa học: oxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5),nhu cầu oxy hóa học (COD), tổng cacbon hữu cơ (TOC), độ muối, độ cứng, pH,

NO3-, NO2-, amoni, PO43-, F-, SO42-, hóa chất bảo vệ thực vật (nhóm DDT, nhómHCH, aldrine…), kim loại độc (HgII, CdII, PbII,…)

- Các thông số vi sinh: tổng coliform (TC), coliform phân (fecal coliform),…

Để đánh giá CLN, dựa vào mục đích sử dụng nguồn nước và mục đích nghiêncứu mà người ta có nhiều cách khác nhau [9], [11], [15], [19], [21], [23], [25]:

(i) Đánh giá thông qua việc so sánh các thông số CLN xác định được với cáctiêu chuẩn quy định (tiêu chuẩn quốc gia hoặc khu vực hoặc quốc tế); Chẳng hạn ởnước ta hiện nay, sử dụng Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về CLN mặt QCVN 08 :2008/BTNMT và CLN ngầm QCVN 09 : 2008/BTNMT [5], [6]

(ii) Mô hình hóa CLN, tức là sử dụng các mô hình toán học để mô phỏngCLN hoặc ô nhiễm nước Phương pháp này đòi hỏi rất nhiều thông số “đầu vào”bao gồm các thông số thủy văn, hóa lý… nên khá phức tạp Mặt khác, phương phápnày thường chỉ áp dụng cho một số trường hợp như dòng sông không quá phức tạp

về địa hình, thủy văn… nên khó áp dụng trong thực tế

(iii) Đánh giá CLN thông qua chỉ số CLN (WQI- Water Quality Index);Chẳng hạn, ở Việt Nam, sử dụng WQI được Tổng cục Môi trường ban hành theoQuyết định số 879/QĐ-TCMT ngày 01/7/2011 [16]

(iv) Đánh giá CLN thông qua các chỉ thị sinh học Phương pháp này thườnggặp nhiều khó khăn trong việc lấy các mẫu sinh học (thực vật, động vật) nên cũngkhông được áp dụng phổ biến

1.4 Giới thiệu về chỉ số chất lượng nước

1.4.1 Khái niệm về WQI

Chỉ số chất lượng nước (WQI) là một thông số “tổ hợp” được tính toán từnhiều thông số CLN theo một phương pháp xác định (hay theo một công thức toánhọc xác định) [9], [11], [15], [17], [18], [22], [29] WQI được dùng để mô tả địnhlượng về CLN và được biểu diễn qua thang điểm: thông thường 0 – 100, một sốtrường hợp 10 – 100, 0 – 1000… Chỉ số CLN có thể chia thành hai loại chính [15]:

- Chỉ số CLN tổng quát (General Water Quality Index): mô tả CLN một cáchtổng quát hay CLN cho đa mục đích sử dụng, chẳng hạn, chỉ số CLN do Quỹ vệsinh ủa Mỹ đề xuất (NSF – WQI …

- Chỉ số CLN cho các mục đích riêng (Specific - Use Index): mô tả CLN chocác mục đích sử dụng riêng, chẳng hạn, chỉ số CLN cấp cho cộng đồng (PWS -Public Water Supply), chỉ số CLN cho các động vật hoang dã (FAWL - Fish AndWild Life), chỉ số CLN cho công nghiệp, nông nghiệp, cấp nước sinh hoạt…

1.4.2 Ưu điểm và hạn chế của WQI

WQI có nhiều ưu điểm như [15]:

- Cho phép giảm một số các thông số phân tích vật lý, hóa học và vi sinh;

- Cho phép lượng hóa CLN (tốt, xấu, trung bình,…) theo một thang điểmliên tục và nó thể hiện tổng ảnh hưởng của các thông số;

- Thích hợp với việc tin học hóa, nên thuận lợi cho quản lý và thông báo chocộng đồng và các nhà hoạch định chính sách;

- Tạo điều kiện thuận lợi cho bản đồ hóa CLN thông qua việc “màu hóa” cácthang điểm WQI…;

- Không những đóng vai trò là chỉ thị của sự thay đổi CLN mà còn chỉ thịcho những thay đổi về tiềm năng sử dụng nước;

- Cho phép đánh giá khách quan về CLN, đồng thời cho phép so sánh CLNtheo không gian, thời gian và do vậy, thuận lợi cho phân vùng và phân loại CLN

Tuy có nhiều ưu điểm, nhưng cũng có những hạn chế sau [15]:

- Hiệu ứng mập mờ (Ambiguity problem ): có nghĩa là WQI không phản ánh

rõ ràng về thực trạng chất lượng nước, chẳng hạn: CLN thực tế là tốt, nhưng WQIlại phản ánh là trung bình hoặc kém và ngược lại

- Hiệu ứng cứng nhắc (Rigidity): có nghĩa là số thông số CLN đưa vào đểtính WQI là cố định chẳng hạn NSF – WQI và WQI của Việt Nam được tính từ 9thông số (n = 9), và như vậy không thể đưa thêm số thông số khác vào mô hình tínhWQI

- Hiệu ứng che khuất (Eclipsing problem): tức là WQI là một thông số (nhậngiá trị 0 – 100) che khuất các thông số CLN khác, chẳng hạn WQI = 50 (CLN kém)nhưng không thể xác định được thông số CLN nào kém, làm cho WQI thấp và chỉbằng 50)

- Thiếu sự nhất trí về cách tiếp cận chung để xây dựng mô hình WQI;

- WQI không bao hàm thông tin về hiệu quả kinh tế có được từ những nỗ lựccải thiện CLN

1.4.3 Tính toán WQI và đánh giá CLN qua WQI

1.4.3.1 Phương pháp chung để xây dựng một mô hình tính WQI

Việc xây dựng một mô hình tính WQI gồm 4 giai đoạn cơ bản [15]:

(i) Xác định các thông số CLN lựa chọn (Xi): một số ít các thông số được lựachọn để tính WQI và có thể thay đổi tùy thuộc vào đặc điểm dòng sông, từng mụcđích sử dụng nước,…

(ii) Xác định phần trọng lượng đóng góp của các thông số lựa chọn (wi):phần trọng lượng đóng góp thể hiện tầm quan trọng của mỗi thông số lựa chọntrong mô hình tính WQI Tuy nhiên, cũng có một số loại WQI không tính đến phầntrọng lượng đóng góp của các thông số lựa chọn

(iii) Xác định chỉ số phụ (qi) : qi thể hiện chất lượng của thông số lựa chọn và

do vậy, nó phụ thuộc vào giá trị của thông số lựa chọn Mặt khác, do các thông sốlựa chọn thường có đơn vị khác nhau nên phải quy về qi không có đơn vị, qi thườngnhận giá trị trong khoảng 0 – 100 hoặc 0 – 1 Để xác định qi, người ta phải xây dựngmối quan hệ phụ thuộc giữa qi và giá trị đo xi của thông số lựa chọn (Xi) dưới dạng

phương trình toán, đồ thị hàm tuyến tính hoặc phi tuyến qi = f(xi) được biểu diễntrên hệ trục tọa độ 2 chiều hoặc tra cứu trong các bảng.

(iv) Tính các giá trị WQI theo công thức toán học xác định: theo Ott [27],các công thức tính toán WQI có nhiều dạng khác nhau, có thể tính và không tínhđến phần trọng lượng đóng góp (wi), có thể là dạng tổng hoặc dạng tích hoặc dạngSolway,… Dưới đây liệt kê một số công thức dùng để tính WQI tổng quát (bảng1.1) Các công thức này là cơ sở cho sự ra đời của nhiều công thức tính WQI củacác tác giả sau này

Bảng 1.1 Các công thức tính WQI tổng quát [15]

- Sử dụng các kỹ thuật thống kê, Shoji và cộng sự, 1996; Juong và cộng sự, 1979.Hiện nay có rất nhiều chỉ số CLN được phát triển ở nhiều quốc gia trên thếgiới Trong số đó, chỉ số CLN do Quỹ vệ sinh Mỹ đề xuất (NSF – WQI) là mộttrong những chỉ số CLN ra đời đầu tiên và được sử dụng khá phổ biến Chỉ số CLN

do Bhargava đề nghị năm 1983 là một trong những WQI cho các mục đích riêng, cónhiều ưu điểm và được dùng nhiều ở Ấn Độ Chỉ số CLN do Hội đồng Bộ trưởngMôi trường Canada đề xuất (CCME – WQI) đã đưa vào áp dụng ở Canada từ năm

2001 Một số mô hình WQI được nêu ở bảng 1.2

1

i i

n i i

1

w 100

n i i

Bảng 1.2 Một số mô hình WQI trên thế giới [15], [27]

Chỉ số

Số thông

số lựachọn

Cách xác định

Chỉ số ô nhiễm vi

Chỉ số đa dạng sinh

học (BDI)

Không xác

Trung bình, có tính đến trọng

lượng đóng góp

lượng đóng góp

Trên cơ sở WQI tính được, người ta phân loại và đánh giá CLN theo cácthang điểm WQI Có nhiều cách phân loại CLN khác nhau, nhưng phổ biến là phânthành 5 loại hay 5 mức CLN đối với các WQI có thang điểm từ 0 – 100.

Bảng 1.3 Phân loại CLN theo WQI [15], 27]

Ghi chú: WQI ở đây có thể là WQI tổng quát hoặc WQI cho các mục đích riêng.

Dưới đây sẽ giới thiệu về mô hình WQI do Tổng cục Môi trường Việt Nam ban hành năm 2011

1.4.4 Tính toán WQI và đánh giá CLN theo WQI của Việt Nam

Theo hướng dẫn của Tổng cục Môi trường tại quyết định 879/QĐ-TCMTngày 01/7/2011 [16] Để tính toán WQI, người ta chọn 9 thông số CLN để đưa vào

mô hình tính WQI, bao gồm: Oxy hòa tan (DO), BOD5, COD, amoni (N-NH4

),P-PO43- (từ đây viết tắt là P-PO4), tổng chất rắn lơ lững (TSS), độ đục (TUR), tổngcoliform (TC) và pH

Tiếp theo, tính WQI thông số (hay chỉ số phụ của thông số - chỉ số này thểhiện chất lượng của thông số (nếu càng lớn thì chất lượng thông số càng tốt vàngược lại) và cuối cùng, tính WQI tổng quát theo một công thức xác định Tính toánWQI theo các bước như sau [16]:

1) Tính toán WQI thông số:

- WQI thông số (WQISI) được tính toán cho các thông số BOD5, COD, N-NH4,P-PO4 , TSS, TUR, TC theo công thức sau:

WQISI = qi - qi+1

Trong đó, BPi là nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc đượcquy định trong bảng 1.4 tương ứng với mức i; BPi+1 là nồng độ giới hạn trên của giátrị thông số quan trắc được quy định trong bảng 1.4 tương ứng với mức i+1; qi làgiá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi; qi+1 là giá trị WQI

ở mức i+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1; Cp là giá trị của thông số quantrắc được đưa vào tính toán

- Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQIDO):

WQIDO được tính toán thông qua giá trị DO % bão hòa như dưới đây:

Bước 1: Tính toán giá trị DO % bão hòa:

+ Tính giá trị DO bão hòa:

(mg/L)

P-PO4(mg/L)

Độ đục(NTU)

TSS(mg/L)

Coliform(MPN/100mL)

với t là nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (0C)

+ Tính giá trị DO% bão hòa:

DO% bão hòa = DO hòa tan / DO bão hòa * 100 (1.3)

DO hòa tan: Giá trị DO quan trắc được (mg/L)

Bước 2: Tính giá trị WQIDO:

- Tính giá trị WQI đối với thông số pH:

Bảng 1.6 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH (*)

đã tính toán đối với thông số pH Giá trị WQI sau khi tính toán phải được làm trònthành số nguyên.

3) Phân loại CLN dựa vào WQI

Sau khi tính toán được WQI tiến hành phân loại CLN dựa vào WQI như ởbảng 1.7

Bảng 1.7 Phân loại CLN theo WQI

76 - 90 Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xửlý phù hợp

1.5 Sơ lược về thị trấn Khe Tre

Thị trấn Khe Tre được thành lập năm 1997 theo Nghị định số 22/NĐ-CPngày 17/3/1997 của Chính phủ, là địa bàn trung tâm của huyện Nam Đông, tỉnhThừa Thiên Huế có diện tích đất tự nhiên 431,6 ha, cách thành phố Huế trên 50 km

về hướng Tây Nam, cách đường quốc lộ IA 25 km về phía Đông - Bắc Phía Đônggiáp xã Hương Lộc, phía Nam giáp với xã Thượng Lộ, phía Tây giáp với xã HươngHòa, phía Bắc giáp với xã Hương Phú Tỉnh lộ 14B và đường cao tốc La Sơn - TúyLoan đi qua khu vực thị trấn Khe Tre Thị trấn cách khu kinh tế Chân Mây - Lăng

Cô 50 km về phía Đông Nam; cách cửa khẩu Tà Vằng A Đớt 30 km về phía Tây Bắc Dân số toàn thị trấn là 3419 người với 690 hộ trong đó có 10 hộ dân tộc ítngười với 36 nhân khẩu [12]

-Nước mặt (suối Khe Tre) đi qua địa bàn của thị trấn Khe Tre chủ yếu sửdụng cho mục đích tưới tiêu nông nghiệp, cấp nước sinh hoạt cho nhân dân, giaothông thủy (chủ yếu là bộ phân ngư dân đánh bắt cá trên đầu nguồn) Nhân dântrong thị trấn chủ yếu dùng nước giếng (giếng khoan hoặc giếng đào), một số dùngnguồn nước tự chảy (nước khe dẫn từ trên núi về) để cấp cho sinh hoạt Một bộ

phận nhỏ dân cư sử dụng nước suối Khe Tre đã qua xử lý sơ bộ (lọc cát) tại hộ giađình để cấp cho sinh hoạt Những năm gần đây trên địa bàn thị trấn Khe Tre đãđược đầu tư một nhà máy nước sạch, nhưng với qui mô không lớn, và do vậy chưađáp ứng được toàn bộ nhu cầu nước sạch của người dân mà chỉ đáp ứng đượckhoảng 30% nhu cầu nước cho thị trấn

Hiện nay, ở xã chưa có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt Nướcthải sinh hoạt và dịch vụ chủ yếu là đổ ra vườn nhà hoặc đổ thẳng ra suối gây lolắng về ô nhiễm nguồn nước nơi đây Đa số hộ dân ở đây chưa có ý thức trong việc

xử lý nước thải vệ sinh, mà thải bừa bãi ra môi trường, nên cũng gây lo lắng ônhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm/nước giếng

Chất thải rắn (rác thải) ở khu vực thị trấn chủ yếu là được chôn lấp trongvườn nhà Một lượng nhỏ chất thải rắn ở khu vực trung tâm thị trấn được thu gom

và vận chuyển đến thải ở bãi rác của huyện, cách thị trấn 8 km về phía Tây – Bắc

Từ trước đến nay, chưa có những nghiên cứu đánh giá toàn diện vềCLN suối, nước giếng ở khu vực thị trấn hay nói cách khác, số liệu về CLN cấp chosinh hoạt ở vùng này rất hạn chế Do vậy, nghiên cứu đánh giá CLN cấp cho sinhhoạt ở khu vực thị trấn là rất cấp thiết

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

Xuất phát từ mục đích của đề tài, những nội dung nghiên cứu bao gồm:(1) Kiểm soát chất lượng (qua kiểm tra độ đúng, độ lặp lại) của phương phápphân tích một số thông số như NO3- (từ đây viết tắt là NO3), độ cứng và FeII,III;

(2) Tiến hành lấy mẫu và phân tích các thông số chất lượng nước (CLN)trong 2 đợt (tháng 4 và 6 năm 2014), gồm:

+ Đối với nước giếng: độ dẫn điện (EC), pH, COD, độ đục (TUR), độ cứng(theo CaCO3), tổng sắt tan (FeII,III), clorua (Cl-), NO3, N-NH4+, sunphat (SO42-)

+ Đối với nước suối: TSS, BOD5, COD, PO4, NO3, N-NH4 , pH, TUR, DO,

TC, EC

(3) Đánh giá CLN dựa vào các thông số riêng biệt qua so sánh với QCVN 09: 2008/BTNMT về CLN ngầm, QCVN 08 : 2008/BTNMT về CLN mặt và dựa vàoWQI (theo Quyết định số 879 /QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011), QCVN02:2009/BYT về CLN cấp cho sinh hoạt

(4) Đề xuất một số giải pháp cải thiện chất lượng nước cấp cho sinh hoạt vàchương trình quan trắc chất lượng nước

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các giếng nước, nước tự chảy (nước được các

hộ dân dẫn trực tiếp từ trên núi xuống hộ gia đình), nước giếng ở khu vực thị trấn KheTre (gồm thị trấn Khe Tre và một số xã lân cận như xã Thượng Lộ, xã Hương Phú, xãHương Hòa, xã Hương Sơn) Phạm vi khảo sát trải đều trên khu vực khoảng 6 km2 baogồm thị trấn Khe Tre và một số vùng xung quanh

2.2.2 Chuẩn bị mẫu

Trên cơ sở điều tra và khảo sát thực địa, đã xác định vị trí các điểm lấy mẫuđại diện ở 4 khu vực nằm trong phạm vi khảo sát Các vị trí được lựa chọn để lấy

mẫu là những giếng hoặc nước tự chảy đang được dùng cho sinh hoạt gia đình hoặcdùng chung cho nhiều gia đình Chi tiết về các mẫu được nêu ở bảng 2.1 (vị trí cácgiếng được nêu ở bản đồ 2 phụ lục 1).

Bảng 2.1 Chi tiết về các mẫu nước giếng (a)

T

Sinh hoạt nhiềugia đình

Sinh hoạt nhiềugia đình

(a) GTL: Giếng ở xã Thượng Lộ; GHH: Giếng ở xã Hương Hòa; GHP: Giếng ở xãHương Phú; GKT: Giếng ở thị trấn Khe Tre Con số đứng đầu trong ký hiệu mẫuchỉ thứ tự lần lấy mẫu; con số thứ hai chỉ số thứ tự giếng trong xã

Bảng 2.2 Chi tiết các mẫu nước suối (b)

1 (Suối Khe Tre)S-11 và S-12 Cách chợ Khe Tre 3 km về hướng Nam, nằm trên địa phận xã Hương Sơn.

- Quy cách lấy mẫu:

+ Đối với giếng đào, lấy bằng gàu và lấy ở độ sâu 30 cm Đối với giếngkhoan, bơm hút nước và để chảy tự do 30 giây, rồi lấy mẫu

+ Đối với nước suối, lấy mẫu 2 điểm theo mặt cắt ngang, cách bờ nhữngkhoảng cách thích hợp (khoảng 10 m) để lấy mẫu Mẫu đem về phòng thí nghiệm

để phân tích là mẫu tổ hợp từ hai phần mẫu lấy ở 2 bên bờ với tỷ lệ thể tích 1 : 1.Tại mỗi điểm, tiến hành lấy mẫu ở độ sâu 50 cm dưới mặt nước

- Tần suất lấy mẫu: 2 tháng / 1 lần

- Thời điểm lấy mẫu: Đợt 1 bắt đầu từ 15h00 ngày 06/04/2014 (trời nắng,nhiệt độ không khí 320C); Đợt 2 bắt đầu từ 14h00 ngày 10/06/2014 (trời nắng, nhiệt

độ không khí 350C, trước thời điểm lấy mẫu, trong một ngày có mưa giông rất lớn

- Thiết bị lấy mẫu và bảo quản mẫu: Thiết bị lấy mẫu kiểu ngang, loạichuyên dùng cho lấy mẫu nước mặt Việc lấy mẫu và bảo quản mẫu theo các quyđịnh trong Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5993:1995 – Chất lượng nước – Lấy mẫu.Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu; TCVN 5996:1995 – Chất lượng nước – Lấymẫu Hướng dẫn lấy mẫu sông suối và TCVN 6000:1995 – Chất lượng nước – Lấymẫu Hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm

2.2.3 Phương pháp đo/phân tích các thông số CLN

Đo các thông số tại hiện trường:

+ Đối với nước giếng, lấy một lượng mẫu khoảng 5 lít để đo các thông số tạihiện trường bằng thiết bị xách tay; một phần mẫu (1,5 L) được bảo quản và đưa vềphòng thí nghiệm để phân tích;

+ Đối với nước mặt, tại mỗi mặt cắt, chọn 2 điểm để đo (điểm đo trùng vớiđiểm lấy mẫu), tại mỗi điểm đo ở độ sâu cách mặt nước 50 cm, rồi lấy giá trị trungbình

Các phương pháp đo/phân tích các thông số CLN là các phương pháp tiêuchuẩn của Việt Nam và/hoặc quốc tế (Bảng 2.3)

Bảng 2.3 Các phương pháp đo/phân tích chất lượng nước [1]

mặt/ DR 5000 (HACH, Mỹ)

trong nước ngầm

(*) Các thông số từ 1 đến 4 đo tại hiện trường, các thông số còn lại được phân tíchtại phòng thí nghiệm

2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

Áp dụng phần mềm Excel 2007 và Origin 8.0 để xử lý và kiểm tra các số liệuthực nghiệm, xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính để định lượng và đánh giátương quan, phân tích phương sai (ANOVA,…)

2.2.5 Phương pháp đánh giá chất lượng nước

CLN cấp cho sinh hoạt được đánh giá qua từng thông số riêng biệt bằng cách

so sánh các thông số CLN (giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) với các giá trị giớihạn được quy định trong QCVN 08 : 2008/BTNMT (viết tắt là QCVN 08:2008),QCVN 09 : 2008/BTNMT (viết tắt là QCVN 09:2008) và QCVN 02:2009/BYT(viết tắt là QCVN 02:2009)

- Riêng đối với nước mặt, còn đánh giá thông qua chỉ số chất lượng nướcWQI

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Kiểm soát chất lượng các phương pháp phân tích

Các phương pháp áp dụng để phân tích CLN trong nghiên cứu này là cácphương pháp tiêu chuẩn của Việt Nam và/hoặc quốc tế Song, trước khi áp dụng đểphân tích CLN cần tiến hành kiểm soát chất lượng phương pháp phân tích Ở đâychỉ kiểm tra chất lượng của các phương pháp thường mắc sai số lớn như: phép xácđịnh nitrat N-NO3, độ cứng và FeII, III, qua đánh giá độ đúng (bằng cách phân tíchmẫu thêm chuẩn – spiked sample) và độ lặp lại

Bảng 3.1 Kết quả xác định độ đúng của phương pháp phân tích

3.1.2 Độ lặp lại

Để xác định độ lặp lại của phương pháp phân tích, chúng tôi tiến hành phântích lặp lại 2 lần (n = 2) mẫu GTL-21 rồi tính RSD [26]:

S ×100RSD(%) =

x (3.3)

Trong đó, S là độ lệch chuẩn của các kết quả phân tích y1, y2 (n = 2);

x là trung bình số học của các kết quả phân tích (n = 2).

Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp xác định nitrat, photphat độcứng và FeII,III được nêu ở bảng 3.2

Bảng 3.2 Kết quả xác định độ lặp lại của các phương pháp phân tích

1 0,5lg CRSD(%) 2

3.2 Đánh giá CLN cấp cho sinh hoạt ở khu vực thị trấn Khe Tre

Kết quả phân tích các thông số CLN giếng theo thời gian (tháng 4 và tháng6/2014) và theo không gian ở khu vực thị trấn Khe Tre (gồm thị trấn Khe Tre và 3

xã lân cận) được trình bày ở phụ lục 2 và được tóm tắt ở bảng 3.3

Bảng 3.3 Kết quả tóm tắt một số thông số của nước giếng

(mg/L )

N-NO3 (mg/L )

N-NH4 (mg/L )

Fe II, III

(mg/L )

2-(mg/L )

pH là một trong những thông số đóng vai trò quan trọng trong môi trườngnước Sự thay đổi của pH sẽ làm thay đổi dạng tồn tại của các chất và các phản ứngsinh lí, sinh hóa xảy ra trong môi trường này

Bảng 3.4 Giá trị pH trung bình của các mẫu nước giếng và nước suối khu vực thị

trấn Khe Tre (a)

(m = 5)GHP (n=3) GTL (n=3) GHH (n=3) GKT (n=2) Suối (n=2)

Giữa các tháng (S2

(f1 = 1; f2 = 4)Giữa các vị trí (S2

(f1 = 1; f2 = 4)Sai số thí nghiệm (S2

Kết quả bảng 3.4 cho thấy, pH nước giếng trung bình (trung bình hàng) giữacác tháng không khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê với p > 0,05 hay nói cáchkhác, theo thời gian khảo sát (tháng) pH trung bình của các giếng ở các vị trí là nhưnhau Song, pH nước giếng trung bình ở các vị trí (trung bình cột) lại khác nhau có

ý nghĩa về mặt thống kê với p < 0,05 Như vậy có thể cho rằng cho nước suối ở thịtrấn Khe Tre có pH khác với pH nước giếng ở xã khảo sát Rõ ràng cần phải đun sôinước giếng trước khi sử dụng cho ăn uống nhằm làm tăng pH của nước

3.2.2 Độ cứng (tính theo CaCO 3 )