áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước ( wqi) cho sông hồng ( đoạn chảy qua địa bàn thành phố hà nội

--- Nguyễn Duy Phú ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC WQI CHO SÔNG HỒNG ĐOẠN CHẢY QUA ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2011... --- Nguyễn

Trang 1

-

Nguyễn Duy Phú

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI) CHO SÔNG HỒNG (ĐOẠN CHẢY

QUA ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2011

Trang 2

-

Nguyễn Duy Phú

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI) CHO SÔNG HỒNG (ĐOẠN CHẢY

QUA ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI)

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Trang 3

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú

Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN

MỤC LỤC

Trang

Mở đầu 01

Chương 1- Tổng quan tài liệu nghiên cứu 03

1.1 Đặc điểm của sông Hồng 03

1.2 Tổng quan chung về chỉ số chất lượng nước (WQI) 05

1.2.1.Tổng quan về chỉ số môi trường 05

1.2.2 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) 06

1.2.3 Kinh nghiệm xây dựng WQI của một số quốc gia trên thế giới 10

1.2.4 Tình hình nghiên cứu và kết quả đạt được về xây dựng WQI ở Việt Nam 17

1.2.4.1 Mô hình WQI do PGS TS Lê Trình áp dụng cho sông, kênh rạch của thành phố Hồ Chí Minh 17

1.2.4.2 Mô hình WQI do TS Tôn Thất Lãng áp dụng tại sông Đồng Nai 20

Chương 2- Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 23

2.1 Đối tượng nghiên cứu 23

2.1.1 Các thông số được lựa chọn 23

2.1.2 Vị trí quan trắc được đưa vào tính toán 23

2.2 Phương pháp nghiên cứu 25

2.2.1 Thu thập, chọn lọc và phân tích các tài liệu liên quan 25

2.2.2 Phương pháp lấy mẫu, phân tích 25

2.2.3 Các phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) 26

2.2.3.1 Phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) theo Quyết định số 879/ QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011 27

2.2.3.2 Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước dựa trên chỉ tiêu tổng hợp 30

Chương 3- Kết quả nghiên cứu và thảo luận 34

3.1 Đánh giá các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 34

3.1.1 Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các khu dân cư 34

Trang 4

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN

3.1.1.1 Hiện trạng phát sinh nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư 34

3.1.1.2 Dự báo lưu lượng và tải lượng ô nhiễm do nước thải sinh hoạt 37

3.1.2 Nước thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp 39

3.1.3 Các nguồn gây ô nhiễm khác 40

3.2 Đánh giá chất lượng nước sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 41 3.2.1 Chất lượng nước sông Hồng vào mùa cạn (tháng 3/2010) 41

3.2.2 Chất lượng nước sông Hồng vào mùa lũ (tháng 8/2010) 45

3.2.3 So sánh chất lượng nước sông Hồng giữa mùa lũ và mùa cạn năm 2010 49

3.3 Xây dựng sơ đồ hiện trạng môi trường nước theo chỉ số WQI và đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước sông Hồng trên địa bàn thành phố Hà Nội 53

3.3.1 Tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) 53

3.3.1.1.Tính theo Quyết định số 879/ QĐ-TCMT 53

3.3.1.2 Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước sông Hồng dựa trên chỉ tiêu tổng hợp 55

3.3.1.3 So sánh giữa 2 phương pháp 58

3.3.2 Đề xuất phương pháp tính chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 60

3.3.3 Kết quả tính toán WQI cho sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 62

3.3.4 Xây dựng sơ đồ hiện trạng chất lượng nước sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội theo chỉ số WQI 65

3.3.4.1 Phương pháp xây dựng sơ đồ hiện trạng chất lượng nước dựa vào chỉ số chất lượng nước (WQI) 65

3.3.4.2 Sơ đồ hiện trạng chất lượng nước sông Hồng theo chỉ số WQI 65

3.3.5 Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 69

3.3.5.1 Đánh giá về khả năng cấp nước cho sinh hoạt của sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 69

Trang 5

3.3.5.2 Đánh giá về khả năng cấp nước cho nông nghiệp của sông Hồng

đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 70

3.3.5.3 Đánh giá về khả năng sử dụng nguồn nước sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội cho nuôi trồng thủy sản 70

Kết luận, kiến nghị 71

1 Kêt luận 71

2 Kiến nghị 72

Trang 6

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa

CCN : Cụm công nghiệp CCME : Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada

COD : Nhu cầu oxy hóa học CLN : Chất lượng nước

DO : Oxy hòa tan

EPA : Cục Bảo vệ môi trường Mỹ JICA : Tổ chức Hợp tác Quốc tế Nhật Bản

KCN : Khu công nghiệp

NSF : Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ Ptb : Chỉ tiêu tổng hợp

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCMT : Tổng cục Môi trường TOC : Tổng cacbon hữu cơ

TSS : Tổng chất rắn lơ lửng

WHO : Tổ chức Y tế thế giới WQI : Chỉ số chất lượng nước

Trang 7

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Các công thức tính toán chỉ số WQI cuối cùng 9

Bảng 1.2 Phân loại chất lượng nước theo NSF – WQI 13

Bảng 1.3 Phân loại chất lượng nước theo CCME-WQI 16

Bảng 1.4 Phân loại chất lượng nước theo WQI theo Bhargava - WQI, NSF-WQI 20

Bảng 1.5 Trọng số của các thông số chất lượng nước 21

Bảng 1.6 Phân loại chất lượng nước theo chỉ số WQI 22

Bảng 2.1 Vị trí quan trắc đưa vào tính toán 23

Bảng 2.2 Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu chất lượng nước 26

Bảng 2.3 Bảng quy định các giá trị qi, BPi 28

Bảng 2.4 Bảng quy định các giá trị BPii và qi đối với DO% bão hòa 29

Bảng 2.5 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH 29

Bảng 2.6 Mức đánh giá chất lượng nước theo chỉ số WQI 30

Bảng 3.1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt của các khu dân cư xả vào sông Hồng trong năm 2010 theo từng quận, huyện của TP Hà Nội 34

Bảng 3.2 Tải lượng ô nhiễm trung bình trên đầu người 36

Bảng 3.3 Ước tính tải lượng một số chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt của các khu dân cư ven sông Hồng 36

Bảng 3.4 Dự báo lượng nước thải sinh hoạt phát sinh của các khu dân cư ven sông Hồng đến năm 2015, 2020 38

Bảng 3.5 Dự báo tải lượng một số chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt của các khu dân cư ven sông Hồng đến năm 2020 39

Bảng 3.6 Ước tính lượng nước thải công nghiệp xả vào sông Hồng trên địa bàn thành phố Hà Nội 40

Bảng 3.7 Kết quả tính toán WQI thông số chất lượng nước sông Hồng vào mùa lũ (tháng 8/2010) 53

Bảng 3.8 Kết quả tính toán chỉ số WQI và mức đánh giá chất lượng nước sông Hồng vào mùa lũ (tháng 8/2010) 54

Trang 8

Bảng 3.9 Kết quả tính Ptb tại các vị trí quan trắc chất lượng nước sông Hồng vào mùa lũ (tháng 8/2010) 57 Bảng 3.10 Trọng lượng đóng góp của các thông số 61 Bảng 3.11 Phân loại chất lượng nước theo giá trị của SH-WQI 62 Bảng 3.12 Giá trị WQI tại các điểm quan trắc chất lượng nước sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội (tháng 3/2010) 63 Bảng 3.13 Giá trị WQI tại các điểm quan trắc chất lượng nước sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội (tháng 8/2010) 63

Trang 9

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 04 Hình 1.2 Sơ đồ các bước xây dựng chỉ số môi trường 11 Hình 1.3 Các đồ thị chuyển đổi giá trị đo của các thông số lựa chọn (xi) thành chỉ

số phụ (Ii) 14 Hình 2.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội 24

Hình 3.1 Diễn biến hàm lượng DO dọc sông Hồng vào mùa cạn (tháng 3/2010) 41

Hình 3.2 Diễn biến hàm lượng COD dọc sông Hồng vào mùa cạn (tháng 3/2010) 42 Hình 3.3 Diễn biến hàm lượng BOD5 dọc sông Hồng vào mùa cạn ( tháng 3/2010) 42 Hình 3.4 Diễn biến hàm lượng TSS dọc sông Hồng vào mùa cạn ( tháng 3/2010) 43 Hình 3.5 Diễn biến hàm lượng NH4+ dọc sông Hồng vào mùa cạn ( tháng 3/2010) 44

Hình 3.6 Diễn biến hàm lượng PO43- dọc sông Hồng vào mùa cạn ( tháng 3/2010) 44 Hình 3.7 Diễn biến hàm lượng Coliform dọc sông Hồng vào mùa cạn ( tháng 3/2010) 45

Hình 3.8 Diễn biến hàm lượng DO dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 45

Hình 3.9 Diễn biến hàm lượng BOD5 dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 46 Hình 3.10 Diễn biến hàm lượng COD dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/ 2010) 46 Hình 3.11 Diễn biến hàm lượng TSS dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 47 Hình 3.12 Diễn biến hàm lượng NH4+ dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 47 Hình 3.13 Diễn biến hàm lượng PO43-

dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 48 Hình 3.14 Diễn biến hàm lượng Coliform dọc sông Hồng vào mùa lũ ( tháng 8/2010) 49 Hình 3.15 So sánh diễn biến hàm lượng DO dọc sông Hồng giữa mùa cạn và mùa

lũ 49

Hình 3.16 So sánh diễn biến hàm lượng BOD5 dọc sông Hồng giữa mùa cạn và mùa lũ 50

Trang 10

Hình 3.17 So sánh diễn biến hàm lƣợng COD dọc sông Hồng giữa mùa cạn và mùa

Trang 11

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN 13

MỞ ĐẦU

Việt Nam có mạng lưới sông ngòi khá dày, tuy nhiên quá trình phát triển kinh tế xã hội nhanh đã dẫn đến nhiều lưu vực sông bị ô nhiễm nặng Bảo vệ môi trường các lưu vực sông đang là yêu cầu bức thiết và đang được quan tâm Để có nguồn thông tin phục vụ tốt công tác bảo vệ môi trường các lưu vực sông, mạng lưới quan trắc nước mặt trên toàn quốc đang hình thành và ngày càng mở rộng

Số liệu quan trắc nước mặt từ các chương trình quan trắc thường được sử dụng trong các báo cáo hiện trạng môi trường các lưu vực sông Các thông số trong môi trường nước được phân tích đánh giá và đưa ra các nhận định về hiện trạng và diễn biến của chất lượng nước

Ngoài các phân tích đánh giá cho từng thông số, các bộ chỉ thị môi trường quốc gia cũng đã được xây dựng Bộ chỉ thị môi trường nước mặt lục địa đã có quy định chi tiết và đang được áp dụng cho cấp độ địa phương cũng như quốc gia

Chỉ số môi trường là cách sử dụng số liệu tổng hợp hơn so với đánh giá từng thông số hay sử dụng các chỉ thị Rất nhiều các quốc gia trên thế giới đã triển khai

áp dụng các mô hình chỉ số chất lượng nước (WQI) với nhiều mục đích khác nhau

Từ nhiều giá trị của các thông số khác nhau, bằng các cánh tính toán phù hợp, ta thu được một chỉ số duy nhất, giá trị của chỉ số này phản ánh một cách tổng quát nhất

về chất lượng nước

Sông Hồng có vị trí đặc biệt quan trọng trong việc cung cấp nước phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội toàn vùng đồng bằng Bắc Bộ nói chung và Thành phố Hà Nội nói riêng Chính vì vậy việc tăng cường và nâng cao hiệu quả quản lý và bảo vệ nguồn nước sông Hồng là một nhiệm vụ quan trọng, là một yêu cầu cấp thiết, để đảm bảo các mục tiêu phát triển hiện tại cũng như phát triển bền vững trong tương lai

Nhằm góp phần ngăn chặn các nguy cơ khủng hoảng về nguồn nước cũng như từng bước khắc phục, cải thiện và bảo vệ nguồn nước mặt trên địa bàn thành phố Hà Nội, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu để xây dựng công cụ quản lý thống

Trang 12

nhất và tổng hợp tài nguyên nước sông Hồng Chỉ số chất lượng nước (WQI) và phân vùng chất lượng nước là công cụ giúp đánh giá mức độ ô nhiễm từng đoạn sông phục vụ mục đích quy hoạch sử dụng hợp lý nguồn nước mặt và xây dựng định hướng kiểm soát ô nhiễm, bảo vệ môi trường nước Từ đó, xây dựng các biện pháp để kiểm soát ô nhiễm môi trường nước tốt hơn, đây là một vấn đề rất cần thiết

và cấp bách Do đó, luận văn “Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng

nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)”, đã

được tiến hành với nội dung nghiên cứu như sau:

1 Đánh giá các yếu tố có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)

2 Đánh giá hiện trạng nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) vào mùa lũ và mùa cạn năm 2010

3 Xây dựng sơ đồ hiện trạng môi trường nước theo chỉ số WQI và đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn TP Hà Nội)

 Tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) theo Quyết định số TCMT;

879/QĐ- Phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ tiêu tổng hợp;

 Đề xuất phương pháp tính chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội);

 Xây dựng sơ đồ hiện trạng chất lượng nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) theo chỉ số WQI;

 Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)

Trang 13

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA SÔNG HỒNG

Sông Hồng là hệ thống sông lớn nhất miền Bắc Việt Nam, lớn thứ hai trên bán đảo Đông Dương (sau sông Mekong hay Cửu Long) Đây chính là con sông bồi đắp nên nền văn minh sông Hồng – một trong 36 nền văn minh của thế giới

Sông có tổng chiều dài 1.126 km, qua địa phận Việt Nam là 556 km chiếm 49,3% tổng chiều dài sông Diện tích lưu vực là 155.000 km2 chiếm 45,6% tổng diện tích, với 614 phụ lưu, những phụ lưu lớn như sông Đà, sông Lô, sông Chảy

Sông Hồng bắt nguồn từ dãy núi Ngụy Sơn, tỉnh Vân Nam (Trung Quốc) ở

độ cao 1.776 m, có lưu vực giáp với lưu vực sông Trường Giang, chủ yếu sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam đổ vào Vịnh Bắc Bộ ở cửa Ba Lạt, khoảng trên một nửa lưu vực sông nằm ở ngoài lãnh thổ Việt Nam Lưu vực sông Hồng chiếm một khu vực rộng lớn từ vùng núi Tây Bắc đến Vịnh Bắc Bộ là một vùng đông dân

cư, trong đó có thủ đô Hà Nội, có tiềm năng kinh tế lớn và ý nghĩa quan trọng đối với kinh tế xã hội của Việt Nam Miền núi lưu vực sông Hồng là nơi sinh sống của đông đảo các dân tộc Thái, H'mông, Tày v.v

Sông Hồng nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với đặc trưng khí hậu nóng

ẩm, mưa nhiều Trong những năm gần đây, tình hình khí hậu thời tiết có nhiều diễn biến phức tạp do ảnh hưởng của sự thay đổi toàn cầu Không kể vùng hạ du ven biển có thể chịu tác động của nước biển dâng, những biến động của khí hậu thời tiết cùng với tác động của con người thông qua các hoạt động kinh tế xã hội đã và đang góp phần làm thay đổi phần nào diện mạo tự nhiên của sông Hồng

Ðoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội dài khoảng 150 km kéo dài từ huyện Ba

Vì tới huyện Phú Xuyên, có mực nước dao động rất lớn theo mùa Vào mùa lũ, đặc biệt từ tháng 7 đến tháng 9, mực nước sông dâng cao, có thể đạt 14 m Vào mùa cạn, mực nước sông tương đối thấp, có thể xuống chỉ còn có 2 m và thường xuất hiện vào tháng 3, tháng 4

Trang 14

Hình 1.1 Sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn Thành phố Hà Nội

Lưu lượng dòng chảy trung bình của sông Hồng hàng năm đo được của trạm Sơn Tây là 118 tỷ m3 tương ứng với lưu lượng là 3.740 m3/s Khoảng 80% lưu lượng tập trung vào mùa lũ, mùa lũ kéo dài từ tháng 6 tới tháng 10 Lưu lượng dòng chảy năm dao động rất ít giữa các năm Tổng lưu lượng nước trong những năm nhiều mưa chỉ lớn hơn khoảng 2-3 lần tổng lưu lượng nước trong những năm ít mưa

Trang 15

Lưu lượng sông Hồng vào mùa cạn (từ tháng 11 tới tháng 5 năm sau) tương đối thấp, chiếm khoảng 22-30% tổng lưu lượng năm và chủ yếu được cung cấp từ nguồn nước ngầm

Tại đoạn chảy qua địa phận thành phố Hà Nội, lưu lượng cực đại xảy ra vào tháng 8 và cực tiểu vào tháng 5 Lưu lượng cực đại và lưu lượng cực tiểu lần lượt là 22.200 m3/s và 350 m3/s (chênh lệch nhau 63 lần) Trung bình hàng năm lượng nước trung bình của sông Hồng chảy qua trạm Hà Nội là 85.462.106

m3 [30]

Sông Hồng có vị trí đặc biệt quan trọng trong việc cung cấp nước phục vụ cho nhu cầu tưới tiêu nông nghiệp, cung cấp nước sinh hoạt và cũng là nơi tiếp nhận nguồn nước thải Cùng với việc xuất hiện ngày càng nhiều các cơ sở sản xuất và tốc

độ gia tăng dân số đã khiến cho sông Hồng có nguy cơ bị ô nhiễm Đặc biệt là đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội - trung tâm kinh tế, xã hội của cả nước nên ngoài lượng chất thải từ thượng nguồn, còn tiếp nhận trực tiếp nguồn nước thải từ các khu dân cư và các KCN, CCN

1.2 TỔNG QUAN CHUNG VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI)

Chỉ số môi trường: là một tập hợp các tham số hay chỉ thị được tích hợp hay nhân với trọng số Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩa là chúng được tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượng nào đó

Trang 16

Mục đích của chỉ số môi trường:

- Phản ánh hiện trạng và diễn biến của chất lượng môi trường, đảm bảo tính phòng ngừa của công tác bảo vệ môi trường;

- Cung cấp thông tin cho những người những người quản lý, các nhà hoạch định chính sách cân nhắc về các vấn đề môi trường và phát triển kinh tế xã hội để đảm bảo phát triển bền vững;

- Thu gọn kích thước, đơn giản hóa thông tin để dễ dàng quản lý, sử dụng và tạo ra tính hiệu quả của thông tin;

- Thông tin cho cộng đồng về chất lượng môi trường, nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường cho cộng đồng

1.2.2 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI)

Giới thiệu chung về WQI

Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index- WQI) là một chỉ số tổ hợp được tính toán từ các thông số chất lượng nước xác định thông qua một công thức toán học WQI dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và được biểu diễn qua một thang điểm

Chỉ số Horton (1965) là chỉ số WQI đầu tiên được xây dựng trên thang số Hiện nay có rất nhiều quốc gia/địa phương xây dựng và áp dụng chỉ số WQI Thông qua một mô hình tính toán, từ các thông số khác nhau ta thu được một chỉ số duy nhất Sau đó chất lượng nước có thể được so sánh với nhau thông qua chỉ số đó Đây là phương pháp đơn giản so với việc phân tích một loạt các thông số

Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm:

Trang 17

- Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc ra các quyết định phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ưu tiên;

- Phân vùng chất lượng nước;

- Thực thi tiêu chuẩn: WQI có thể đánh giá được mức độ đáp ứng/không đáp ứng của chất lượng nước đối với tiêu chuẩn hiện hành;

- Phân tích diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian;

- Công bố thông tin cho cộng đồng;

- Nghiên cứu khoa học: các nghiên cứu chuyên sâu về chất lượng nước thường không sử dụng WQI, tuy nhiên WQI có thể sử dụng cho các nghiên cứu vĩ

mô khác như đánh giá tác động của quá trình đô thị hóa đến chất lượng nước khu vực, đánh giá hiệu quả kiểm soát phát thải,…

Quy trình xây dựng WQI

Hầu hết các mô hình chỉ số chất lượng nước hiện nay đều được xây dựng thông qua quy trình 4 bước như sau:

Bước 1: lựa chọn thông số

Có rất nhiều thông số có thể thể hiện chất lượng nước, sự lựa chọn các thông

số khác nhau để tính toán WQI phụ thuộc vào mục đích sử dụng nguồn nước và mục tiêu của WQI Dựa vào mục đích sử dụng WQI có thể được phân loại như sau: chỉ số chất lượng nước thông thường, chỉ số chất lượng nước cho mục đích sử dụng đặc biệt

Việc lựa chọn thông số có thể dùng phương pháp delphi (lấy ý kiến chuyên gia) hoặc phân tích nhân tố quan trọng Các thông số đưa vào tính toán không nên quá nhiều vì nếu các thông số quá nhiều thì sự thay đổi của một thông số sẽ có tác động rất nhỏ đến chỉ số WQI cuối cùng Các thông số nên được lựa chọn theo 5 chỉ thị sau:

- Hàm lượng Oxy: DO;

- Phú dưỡng: N-NH4, N-NO3, tổng N, P-PO4, tổng P, BOD5, COD, TOC;

- Các khía cạnh sức khỏe: tổng Coliform, Fecal Coliform, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, các kim loại nặng;

Trang 18

- Đặc tính vật lý: nhiệt độ, pH, màu sắc;

- Chất rắn lơ lửng: độ đục, TSS

Bước 2: chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo (tính toán chỉ số phụ)

Các thông số thường có đơn vị khác nhau và có các khoảng giá trị khác nhau,

vì vậy để tập hợp được các thông số vào chỉ số WQI ta phải chuyển các thông số về cùng một thang đo Bước này sẽ tạo ra một chỉ số phụ cho mỗi thông số Chỉ số phụ

có thể được tạo ra bằng tỉ số giữa giá trị thông số và giá trị trong quy chuẩn Có nhiều thang đo có thể sử dụng:

0 to 1 (Swamee and Tyagi, 2000)

Bước 4: tính toán chỉ số WQI cuối cùng

Trang 19

Các phương pháp thường được sử dụng để tính toán WQI cuối cùng từ các chỉ số phụ: trung bình cộng, trung bình nhân hoặc giá trị lớn nhất

Bảng 1.1 Các công thức tính toán chỉ số WQI cuối cùng

1 Trung bình cộng

không trọng số

Prati et al., 1971;

Sargaonkar and Deshpande, 2003; Frumin

Dojlido et al., 1994; Cude,

2001

8 Giá trị nhỏ nhất I = Min(q1,q2, qn) Smith, 1990

Trang 20

Một số bất cập khi tính toán chỉ số WQI cuối cùng:

- Tính che khuất: một chỉ số phụ thể hiện chất lượng nước xấu nhưng có thể chỉ số cuối cùng lại thể hiện chất lượng tốt;

- Tính mơ hồ: điều này xảy ra khi chất lượng nước chấp nhận được nhưng chỉ số WQI lại thể hiện ngược lại;

- Tính không mềm dẻo: khi một thông số có thể bổ xung vào việc đánh giá chất lượng nước nhưng lại không được tính vào WQI do phương pháp đã được cố định

1.2.3 Kinh nghiệm xây dựng WQI của một số quốc gia trên thế giới

Có rất nhiều quốc gia đã đưa áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiều các nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI

Hoa Kỳ: WQI được xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo

phương pháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation Foundation-NSF) – sau đây gọi tắt là WQI-NSF [24]

NSF – WQI được xây dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi của tập đoàn Rand Tập hợp ý kiến của 1.000 chuyên gia về khía cạnh quản lý chất lượng nước

đã lựa chọn ra 9 thông số quan trọng nhất được xác định đó là DO, Fecal Coliorm,

Trang 21

pH, BOD5 , NO3, PO43-, nhiệt độ, độ đục và tổng chất rắn (TS) với các trọng số tương ứng

Các thành viên được yêu cầu xây dựng một đồ thị cho mỗi thông số được tính trong WQI (Ott, 1978) Các mức độ của chất lượng nước từ 0 – 100 được đặt ở trục tung, các giá trị khác (hay nồng độ) được đặt ở trục hoành Mỗi thành viên được yêu cầu vẽ một đường cong trên biểu đồ, biểu diễn chất lượng nước qua giá trị mỗi thông số ô nhiễm Tổng hợp những mối quan hệ đó gọi là “sự phụ thuộc hàm” hay “hàm đường cong”

Việc khảo sát để tính trị số trung bình các đường cong từ các thành viên để đưa ra một bộ “đường cong trung bình”, một đường cong cho mỗi thông số ô nhiễm

Tóm lại, các công việc phải làm trong tính toán NSF-WQI bao gồm:

- Lựa chọn ra các thông số CLN quyết định (Xi);

- Xác lập phần trọng lượng đóng góp của từng thông số (wi);

- Tiến hành xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá trị xi (giá trị đo được của thông số Xi) sang chỉ số phụ (Ii);

- Tính toán WQI bằng các công thức tập hợp

Phương pháp tính toán: 4 giai đoạn cơ bản để xây dựng WQI Quá trình xây

dựng WQI có thể được mô tả theo sơ đồ:

Hình 1.2 Sơ đồ các bước xây dựng chỉ số môi trường

Trang 22

Giai đoạn 1: lựa chọn các thông số CLN quyết định (Xi)

Một số ít các thông số quyết định (hay thông số lựa chọn) được chọn ra từ nhiều thông số CLN để tính vào WQI Từ kết quả các phiếu câu hỏi điều tra các chuyên gia, 9 trong 35 thông số CLN được lựa chọn bao gồm:

- Thông số vật lý: thay đổi nhiệt độ, độ đục, tổng chất rắn;

- Thông số hóa học: pH, BOD5, DO, NO3-, PO43-;

- Thông số vi sinh: Fecal Coliform

Giai đoạn 2: xác định phần trọng lượng đóng góp của mỗi thông số quyết

định(wi)

Phần trọng lượng đóng góp (wi) của các thông số quyết định được biễu diễn dưới dạng số thập phân Mỗi thông số có mức đóng góp lớn, nhỏ vào WQI khác nhau và tổng phần trọng lượng đóng góp của các thông số bằng 1 (wi=1) Cụ thể là: DO = 0,17; Fecal Coliform = 0,15; pH = 0,12; BOD5 = 0,10; NO3- = 0,10; PO43-

= 0,10; biến thiên nhiệt độ = 0,10; độ đục = 0,08; tổng chất rắn (TS) = 0,08 [24]

Giai đoạn 3: chuyển các giá trị đo của các thông số quyết định (xi) thành các chỉ số phụ (Ii) để quy chúng về một thang điểm chung từ 1-100

Để chuyển giá trị đo của các thông số quyết định (xi) thành các chỉ số phụ (Ii), chủ yếu theo hai cách: sử dụng các hàm đồ thị còn gọi là hàm ẩn, hoặc sử dụng các hàm tuyến tính /phi tuyến tính

Giai đoạn 4: tính toán WQI bằng các công thức tập hợp

NSF xây dựng hai công thức WQI dạng tổng (ký hiệu là WA-WQI) và dạng tích (ký hiệu là WM-WQI) là hai công thức được sử dụng rộng rãi ở Mỹ cũng như nhiều quốc gia trên thế giới

Dạng tổng và có tính đến phần trọng lượng đóng góp:

WA-WQI = n

i

i I w

1

(1.2)

Trang 23

Bảng 1.2 Phân loại chất lượng nước theo NSF – WQI

số phụ (Ii) trong WQI-NSF chỉ thích hợp với điều kiện chất lượng nước Mỹ

Trang 24

Hình 1.3 Các đồ thị chuyển đổi giá trị đo của các thông số lựa chọn (x i ) thành chỉ số phụ (I i )

Trang 25

15

Canada: phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The

Canadian Council of Ministers of the Environment- CCME, 2001) xây dựng [16], [18], [20]

Chỉ số chất lượng nước của CCME được tính dựa vào việc phát triển phương pháp tính chỉ số chất lượng nước của vùng British Columbia (BC Index)

Phương pháp này kết hợp ba phép đo khác nhau

+ Phạm vi (F1): số lượng chất ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn

+ Tần suất (F2): tỉ lệ mẫu của mỗi chất ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn

+ Mức độ (F3): số mẫu vượt tiêu chuẩn cho phép

Trường hợp giá trị thông số phải thấp hơn tiêu chuẩn

Ei = (Giá trị thông số i/ giá trị tiêu chuẩn i) – 1 Trường hợp giá trị thông số phải cao hơn giá trị tiêu chuẩn

Ei = (Giá trị tiêu chuẩn/ giá trị thông số) Bước 2: tính giá trị NSE (nomalized sum of excursions) trung bình hóa tất cả các giá trị Ei thu được

Trang 26

2 3 2 2 2

F  

(1.4)

Giải thích công thức tính WQI:

Khi chỉ số được biểu diễn trong không gian 3 chiều với 3 trục F1, F2, F3, ta có

độ dài vector: I = 2

3 2 2 2

2 2

I

Vậy chỉ số WQI có giá trị nằm trong khoảng [0;100] Mỗi giá trị đo được sẽ thể hiện hiện trạng chất lượng nước tại khu vực nghiên cứu trong thời điểm đo Dưới đây là bảng phân loại, xếp hạng chất lượng nước

Bảng 1.3 Phân loại chất lượng nước theo CCME – WQI

Thang điểm

95 - 100 Rất tốt: nguồn nước không bị ảnh hưởng bởi những nguồn ô

nhiễm, chất lượng nước ở điều kiện gần như tự nhiên

80 - 94 Tốt: các nguồn ô nhiễm tác động đến chất lượng nước không

đáng kể, chất lượng nước hiếm khi ở mức độ tự nhiên

65 - 79 Trung bình: nguồn nước đôi khi bị ảnh hưởng các nguồn ô

nhiễm, chất lượng nước hiếm khi đạt tới điều kiện tự nhiên

45 - 64 Ô nhiễm: nguồn nước thường xuyên bị ảnh hưởng bởi các nguồn

ô nhiễm

0 - 44 Ô nhiễm nặng: nguồn nước luôn bị ảnh hưởng bởi các nguồn ô

nhiễm

Trang 27

17

Châu Âu: các quốc gia ở châu Âu chủ yếu được xây dựng phát triển từ WQI

– NSF (của Hoa Kỳ), tuy nhiên mỗi Quốc gia – địa phương lựa chọn các thông số

và phương pháp tính chỉ số phụ riêng

Các quốc gia Malaysia, Ấn Độ phát triển từ WQI – NSF, nhưng mỗi quốc

gia có thể xây dựng nhiều loại WQI cho từng mục đích sử dụng

1.2.4 Tình hình nghiên cứu và kết quả đạt được về xây dựng WQI ở Việt Nam

1.2.4.1 Mô hình WQI do PGS TS Lê Trình áp dụng cho sông, kênh rạch của thành phố Hồ Chí Minh

Đề tài “Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo các chỉ số chất lượng nước (WQI) và đánh giá khả năng sử dụng các nguồn nước sông, kênh rạch ở vùng thành phố Hồ Chí Minh” do PGS.TS Lê Trình làm chủ nhiệm [12], đã cải tiến mô hình của Quỹ vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ (NSF-WQI) và mô hình của Bhargava (Bhargava-WQI) cho phù hợp với đặc điểm chất lượng nước TP Hồ Chí Minh

a- Phương pháp lập và tính toán WQI

Có nhiều phương pháp xây dựng công thức và tính toán WQI Trong đề tài nghiên cứu này 4 mô hình WQI đã được nghiên cứu, tính toán dựa theo 2 mô hình WQI cơ bản của Hoa Kỳ và Ấn Độ

NSF-WQI được tính theo một trong 2 công thức: công thức dạng tổng (ký kiệu là WA-WQI) và công thức dạng tích (ký kiệu là WM-WQI):

Phần trọng lượng đóng góp (wi) của 9 thông số lựa chọn như sau:

DO = 0,17; F.coli = 0,15; pH = 0,12; BOD5 = 0,10; NO3-: 0,10; PO43-: 0,10; biến thiên nhiệt độ (ΔT = độ lệch nhiệt độ nước giữa 2 điểm quan trắc gần nhau) = 0,10; độ đục = 0,08; tổng chất rắn (TSS) = 0,08 [12]

Tổng trọng lượng đóng góp của tất cả các thông số là: 

 9

1

i

wi = 1

Chỉ số phụ qi được xác định dựa vào các đồ thị qi = f(xi)

Trang 28

100

/ 1

i i

F

Trong đó Fi:

- Giá trị "hàm nhạy" của thông số i, nhận giá trị trong khoảng 0,01 ÷ 1;

- Fi được xác định từ "hàm nhạy" đối với thông số i;

- n: số thông số CLN lựa chọn (n = 3 ÷ 5, tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng nước)

Hàm nhạy là hàm tuyến tính biểu diễn sự phụ thuộc giữa giá trị hàm nhạy (Fi) và nồng độ của thông số i đối với một mục đích sử dụng nước xác định Đồ thị

Fi = f(xi) được xây dựng dựa vào các tiêu chuẩn Quốc gia tương ứng (hoặc quốc tế) ban hành theo nguyên tắc: nồng độ (hay giá trị) của một thông số càng thỏa mãn tiêu chuẩn quy định (tức là chất lượng của thông số càng cao), thì giá trị Fi của thông số đó càng cao và ngược lại

Trang 29

19

k

WQI WQI

k i

Xác định các mục đích sử dụng nước sông kênh rạch ở TP Hồ Chí Minh

Các mục đích sử dụng nước của các sông kênh rạch ở TP Hồ Chí Minh bao gồm:

(i) Tiếp xúc trực tiếp (tắm, bơi lội);

(ii) Cấp nước sinh hoạt (điểm thu nước thô cho các nhà máy nước);

(iii) Nông nghiệp (hay nước thủy lợi);

(iv) Công nghiệp (nước cấp cho các ngành công nghiệp nói chung: làm mát,

vệ sinh công nghiệp);

(v) Thủy sản (nuôi tôm, cá )

Xác định các thông số CLN lựa chọn cho các mục đích sử dụng nước

Các tiêu chí để xác định các thông số CLN lựa chọn cho mỗi mục đích sử dụng nước bao gồm:

- Thông số phải có tầm quan trọng lớn;

- Thông số có thể xác định nhanh và chính xác;

- Số thông số càng ít càng tốt, nhưng phải đủ để mô tả đặc điểm về CLN của sông, kênh rạch được khảo sát

b- Phương pháp phân loại và phân vùng chất lượng nước dựa theo WQI

Theo mô hình của NSF (Hoa Kỳ) và Bhargava (Ấn Độ), CLN được phân thành 5 loại (hay 5 mức) Trên cơ sở phân loại CLN, tiến hành phân vùng CLN cho các sông khảo sát, tức là chia mỗi sông thành các vùng (các đoạn) Mỗi vùng (đoạn) của một sông được xem là cùng mức CLN nếu cùng nằm trong một loại (khi đánh giá qua WQI)

Trang 30

20

Bảng 1.4 Phân loại chất lượng nước theo Bhargava-WQI, NSF-WQI

I 90 ÷ 100 91 ÷ 100 Rất tốt (không ô nhiễm - nhiễm rất nhẹ)

III 35 ÷ 64 51 ÷ 70 Trung bình (ô nhiễm trung bình)

(a) WQI tổng quát (đa mục đích sử dụng) hoặc WQI cho mục đích sử dụng riêng

(b) WQI tổng quát

Việc phân loại chất lượng nước các sông, kênh rạch ở TP Hồ Chí Minh theo các mô hình WQI cải tiến do Đề tài này đề xuất (HCM-WQI, NSF-WQI/HCM, WQIB-HCM) cũng dựa theo các phân loại trên

1.2.4.2 Mô hình WQI do TS Tôn Thất Lãng áp dụng tại sông Đồng Nai

Lựa chọn thông số: phương pháp Delphi (ý kiến chuyên gia)

Các thông số được lựa chọn để tính WQI cho sông Đồng Nai : BOD5, tổng N,

sự trợ giúp của phần mềm xử lý bảng tính Excel, các hàm chất lượng nước được biểu thị bằng các phương trình sau:

- Hàm chất lượng nước với thông số BOD5: y = - 0,0006x2 - 0,1491x + 9,8255

- Hàm chất lượng nước với thông số DO: y = 0,0047x2 + 1,20276x - 0,0058

- Hàm chất lượng nước với thông số SS: y = 0,0003x2 - 0,1304x + 11,459

Trang 31

21

- Hàm chất lượng nước với thông số pH: y = 0,0862x4 - 2,4623x3 + 24,756x2 – 102,23x + 150,23

Kết quả có 6 thông số chất lượng nước được lựa chọn là những thông số chất lượng nước quan trọng với các trọng số được trình bày trong bảng sau:

Bảng 1.5 Trọng số của các thông số chất lượng nước

Trang 32

wi: Trọng số (tầm quan trọng của thông số chất lượng nước)

Để đánh giá chất lượng nước hệ thống sông Đồng Nai, dựa vào một số kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả và kinh nghiệm thực tế đề xuất phân loại nguồn nước mặt theo chỉ số WQI như sau:

Bảng 1.6 Phân loại chất lượng nước theo chỉ số WQI

Trang 33

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Duy Phú

Khoa Môi trường – ĐHKHTN – ĐHQGHN

23

CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Các thông số được lựa chọn

- Thông số vật lý: nhiệt độ, độ đục, tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

- Thông số hóa học: pH, DO, COD, BOD5, N-NH4, P-PO4

- Thông số vi sinh: tổng Coliform

2.1.2 Vị trí quan trắc được đưa vào tính toán

Bảng 2.1 Vị trí quan trắc đưa vào tính toán

2 NM2 Hoắc Châu - Châu Sơn - Ba Vì 0540900 2354901 Nước trong, dòng chảy mạnh

3 NM3 Phú Thịnh - Sơn Tây 0545900 2353001 Nước trong, dòng chảy mạnh

4 NM4 Cẩm Đình - Phúc Thọ 0557500 2339202 Nước trong, dòng chảy mạnh

5 NM5 Vân Hà - Phúc Thọ 0565700 2340301 Nước trong, dòng chảy mạnh

6 NM6 Thôn Bá Nội - Hạ Mỗ - Đan

Phượng 0572001 2339304 Nước trong, dòng chảy mạnh

7 NM7 Thượng Cát - Từ Liêm 0576451 2333736 Gần điểm khai thác cát Liên Mạc,

nước trong, không mùi

8 NM8 P.Tứ Liên - Q.Tây Hồ 0587573 2331186 Gần khu trồng chuối và hoa màu

Nước trong, không mùi

9 NM9 Cầu Vĩnh Tuy - Quận Hoàng

12 NM12 Tại Phà Mễ Sở - Hồng Vân -

Thường Tín 0593908 2310320 Nước trong, dòng chảy nhẹ

13 NM13 Thống Nhất - Thường Tín 0595443 2301888 Nước trong, dòng chảy nhẹ

14 NM14 Hồng Thái - Phú Xuyên 0600901 2296056 Nước trong, dòng chảy nhẹ

15 NM15 Quang Lãng - Phú Xuyên 0603942 2285522 Nước trong, dòng chảy vừa phải

Trang 34

24

Tiến hành khảo sát, lấy mẫu tại 15 điểm phân bố đều dọc từ Ba Vì xuống đến Phú Xuyên để đánh giá được đặc trưng của nước sông Hồng khi tiếp nhận các nguồn thải và tại các vị trí nước sông được sử dụng cho các mục đích như cấp cho

sinh hoạt, tưới tiêu thủy lợi, nuôi thủy sản…

Hình 2.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn

thành phố Hà Nội

Trang 35

25

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Thu thập, chọn lọc và phân tích các tài liệu có liên quan

- Thu thập, tổng quan các tài liệu Quốc tế và Việt Nam về phương pháp tính chỉ số chất lượng nước (WQI) trong đánh giá chất lượng nước mặt Các tài liệu chính là:

+ Các tài liệu của Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (US EPA), Quỹ vệ sinh Quốc gia (National Sanitation Foundation – NSF) và các bang của Hoa Kỳ về WQI và phân loại chất lượng nước [23], [24], [28];

+ Các tài liệu của Cơ quan môi trường các bang British Columbia, Nova Scotia, New Foundland (Canada) về phương pháp và áp dụng WQI [16], [18], [20];

+ Các công trình nghiên cứu về phân loại và phân vùng chất lượng nước trên địa bàn TP Hồ Chí Minh (do Lê Trình chủ trì), Thừa Thiên – Huế, Quảng Trị (do Nguyễn Văn Hợp chủ trì), … [7], [8], [12];

- Các đề án, quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội các quận/huyện ven sông Hồng; quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội thành phố Hà Nội đến năm 2020…[1];

- Các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt; tiêu chuẩn cấp nước cho tưới tiêu thủy lợi, nuôi trồng thủy sản…[2], [3]

2.2.2 Phương pháp lấy mẫu, phân tích

Trong khuôn khổ chương trình: “Giám sát chất lượng môi trường của sông Hồng đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội” Do Trung tâm Quan trắc và Phân tích Tài nguyên Môi trường – Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội thực hiện, tác giả luận văn đã tham gia khảo sát, lấy mẫu tại 15 điểm dọc từ Ba Vì xuống đến Phú Xuyên vào 2 đợt (tháng 3 và tháng 8/2010), đo đạc thêm các thông số độ đục, nhiệt

độ để phục vụ cho việc tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI)

Phương pháp và dụng cụ lấy mẫu:

+ Phương pháp lấy mẫu theo tiêu chuẩn Việt Nam 5996-1995 (ISO 5667-6:

1990- hướng dẫn lấy mẫu ở sông và suối);

+ Mẫu được lấy bằng thiết bị lấy mẫu ngang “Van Dorn Sampler” loại 4lít;

Trang 36

26

+ Thiết bị đo chất lượng nước đa chỉ tiêu TOA WQC-22A;

+ Tọa độ của điểm lấy mẫu được xác định bằng thiết bị định vị toàn cầu (GPS);

+ Mẫu được lấy tại các điểm đặc trưng của khu vực

Mẫu được bảo quản theo TCVN 5993-1995 (ISO5667-3:1985) và chuyển thẳng đến phòng thí nghiệm của Trung tâm ngay sau khi việc lấy mẫu kết thúc Điều kiện bảo quản vẫn được duy trì trong thời gian tiến hành phân tích tại phòng thí nghiệm

Phương pháp phân tích

Bảng 2.2 Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu chất lượng nước

Thiết bị đo chất lượng nước đa chỉ tiêu TOA (WQC-A22)

3 Nhiệt độ

4 Độ đục

8 Amoni (NH4

+) (Tính theo N) Method – HACH 8038 Điện cực màng - TOLEDO

9 Photphats (PO4

3-) (Tính

10 Coliform tổng số TCVN 6187-1:1996 P.P nhiều ống (MPN)

2.2.3 Các phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI)

Như đã trình bày ở phần tổng quan chung, hiện rất nhiều quốc gia trên thế giới đã triển khai áp dụng các mô hình chỉ số chất lượng nước (WQI) với nhiều mục đích khác nhau, phổ biến theo mô hình tính toán của Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ (NSF-WQI) Còn tại Việt Nam, cũng đã có một số nghiên cứu về chỉ số WQI áp

Trang 37

27

dụng cho sông Đồng Nai, sông Hậu (nghiên cứu của TS Tôn Thất Lãng), sông và kênh rạch Thành phố Hồ Chí Minh (nghiên cứu của PGS TS Lê Trình), sông Hương (nghiên cứu của Nguyễn Văn Hợp và nnk),…, là cơ sở cho việc xác lập và

áp dụng WQI chung trong quản lý môi trường nước mặt trên phạm vi cả nước

Trong phạm vi luận văn, tác giả đã lựa chọn phương pháp tính WQI theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT và phương pháp đánh giá theo chỉ tiêu tổng hợp, áp dụng thực tế cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội), để thấy được những ưu điểm và hạn chế của phương pháp Từ đó, đề xuất cải tiến phương pháp tính WQI cho phù hợp

2.2.3.1 Phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) theo Quyết định số 879/ QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011

a- Lựa chọn thông số

Các thông số lựa chọn để tính toán: DO, nhiệt độ, BOD5, COD, pH, TSS , độ đục, N-NH4, P-PO4, tổng Coliform

b- Tính toán WQI

* WQI thông số (WQI SI ): được tính toán theo công thức như sau:

i i

BP BP

q q WQI

qi: giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng 2.3 tương ứng với giá trị BPi;

qi+1: giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng 2.3 tương ứng với giá trị BPi+1;

(2.1)

Trang 38

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

- Tính giá trị DO bão hòa:

3 2

000077774

0 0079910

0 41022

0 652

T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: o C)

- Tính giá trị DO % bão hòa:

DO%bão hòa= DOhòa tan / DObão hòa*100

DO hòa tan : giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)

Bước 2: Tính giá trị WQIDO:

i i

BP BP

q q

Trong đó:

Cp: giá trị DO % bão hòa

BPi, BPi+1, qi, qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong bảng 2.3

(2.2)

Trang 39

Nếu DO% bão hòa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1;

Nếu 20< DO% bão hòa< 88 thì WQIDO đƣợc tính theo công thức 2.2 và sử dụng bảng 2.4;

Nếu 88≤ DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDO bằng 100;

Nếu 112< DO% bão hòa< 200 thì WQIDO đƣợc tính theo công thức 2.1 và sử dụng bảng 2.4;

Nếu DO% bão hòa ≥200 thì WQIDO bằng 1

* Tính giá trị WQI đối với thông số pH

Bảng 2.5 Bảng quy định các giá trị BP i và q i đối với thông số pH

Nếu 8,5< pH< 9 thì WQIpH đƣợc tính theo công thức 2.1 và sử dụng bảng 2.5;

Nếu giá trị pH≥9 thì WQIpH = 1

Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số nêu trên, việc tính toán WQI

cuối cùng đƣợc áp dụng theo công thức sau:

3 / 1 2

1

5

1 5

a

pH

WQI WQI

WQI

WQI WQI

(2.3)

Trong đó:

Trang 40

30

WQIa: giá trị WQI đã tính toán đối với 5 thông số: DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 ;

WQIb: giá trị WQI đã tính toán đối với 2 thông số: TSS, độ đục;

WQIc: giá trị WQI đã tính toán đối với thông số tổng Coliform;

WQIpH: giá trị WQI đã tính toán đối với thông số pH

(Ghi chú: Giá trị WQI sau khi tính toán sẽ được làm tròn thành số nguyên) c- So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá

Sau khi tính toán được WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánh giá chất lượng nước để so sánh, đánh giá, cụ thể như sau:

Bảng 2.6 Mức đánh giá chất lượng nước theo chỉ số WQI

91 - 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt Xanh nước biển

Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích

0 - 25

Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý

2.2.3.2 Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước dựa trên chỉ tiêu tổng hợp

Phương pháp truyền thống đánh giá chất lượng môi trường nước dựa trên việc đối sánh giữa các yếu tố đặc trưng cho môi trường Ci (i = 1,2, n) với các giá trị Cio theo tiêu chuẩn cho phép (mỗi nước có TCCP riêng) Nghĩa là, dựa vào các

số liệu điều tra, khảo sát, đo đạc, phân tích nhanh hoặc trong phòng thí nghiệm hoặc tính toán từ các mô hình để thu được dãy số liệu Ci tại các điểm không gian rj ứng với một thời điểm t, sau đó lập các bất đẳng thức Ci ≤ Cio hoặc Ci > Cio:

Định dạng
Số trang	94
Dung lượng	3,31 MB

áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước ( wqi) cho sông hồng ( đoạn chảy qua địa bàn thành phố hà nội

Phƣơng pháp lấy mẫu, phân tích