ỨNG DỤNG CHỈ số WQI ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG môi TRƯỜNG nước mặt THÀNH PHỐ đà lạt

13 ỨNG DỤNG CHỈ SỐ WQI ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT THÀNH PHỐ ĐÀ LẠT ThS.. Nội dung chính của nghiên cứu cho chúng ta thấy được cách ứng dụng chỉ số WQI nhằm đánh

13

ỨNG DỤNG CHỈ SỐ WQI ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT THÀNH PHỐ ĐÀ LẠT

ThS Phạm Thế Anh & CN Nguyễn Văn Huy

Trường Đại học Yersin Đà Lạt

Tóm tắt

Chỉ số WQI (Water Quality Index) là công cụ giúp đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước mặt, 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 nguồn nước Nội dung chính của nghiên cứu cho chúng ta thấy được cách ứng dụng chỉ số WQI nhằm đánh giá tổng quát hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt của thành phố Đà Lạt đầu năm 2013 từ đó đề xuất các giải pháp quản lý tổng hợp tài nguyên nguồn nước mặt của thành phố theo hướng phát triển bền vững

Abstract Applying WQI in assessing surface water quality in Dalat

Water Quality Index (WQI) is a tool to help assess the level of pollution of surface water, for the purpose of planning the rational use of water resources and building orientation pollution control, environmental protection of water resources The main contents of our study to see how the application WQI index to assess overall environmental quality status of surface water Dalat city from early 2013 that proposed solutions integrated financial management surface water resources of the city in the direction of sustainable development Keywords: Surface water quality, Environmental quality management, Sustainable development, Water quality index (WQI)

Mở đầu

WQI (Water Quality Index) được xuất hiện đầu

tiên ở Mỹ vào thập niên 70 và được áp dụng rộng rãi

ở nhiều Bang trên nước Mỹ Hiện nay, chỉ số WQI

được triển khai nghiên cứu và sử dụng rộng rãi ở

nhiều Quốc gia như: Ấn Độ, Canada, Chilê, Anh, Đài

Loan, Úc, Malaysia… Một trong những bộ chỉ số nỗi

tiếng, được áp dụng rộng rãi trên thế giới là bộ chỉ số

WQI-NSF của Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ NSF

(National Sanitation Foundation - Water Quality

Index) Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và đề

xuất và áp dụng về bộ chỉ số WQI như: WQI-2 và

WQI-4 được sử dụng để đánh giá số liệu WQI trên

sông Sài Gòn tại Phú Cường, Bình Phước và Phú An

trong thời gian từ 2003 đến 2007

Hiện nay, để thống nhất cách tính toán chỉ số

WQI, tháng 07 năm 2011, Tổng cục Môi trường đã

chính thức ban hành Sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tính

toán chỉ số chất lượng nước theo Quyết định số

879/QĐ-TCMT ngày 01 tháng 07 năm 2011 của Tổng

cục trưởng Tổng cục Môi trường Theo Quyết định

chỉ số chất lượng nước được áp dụng đối với số liệu

quan trắc môi trường nước mặt lục địa và áp dụng

đối với cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, các

tổ chức, cá nhân có tham gia vào mạng lưới quan trắc

môi trường và tham gia vào việc công bố thông tin về

chất lượng môi trường cho cộng đồng

1 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 1.1 Nội dung nghiên cứu

+ Lấy mẫu và phân tích các thông số môi trường (Nhiệt độ, Độ đục, Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), pH,

DO, COD, BOD5, N-NH4+, P-PO43-, Tổng Coliforms) của các nguồn tài nguyên nước mặt của thành phố Đà Lạt

+ Ứng dụng chỉ số WQI để đánh giá hiện trạng chất lượng nước mặt trên địa bàn thành phố Đà Lạt + Xác định nguyên nhân gây ô nhiễm nước mặt của thành phố Đà Lạt

+ Đề xuất biện pháp quản lý nguồn nước mặt của thành phố Đà Lạt theo phát triển bền vững

1.2 Phương pháp nghiên cứu

Quy trình tính toán và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượng môi trường nước bao gồm các bước sau:

Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ

trạm quan trắc môi trường nước mặt;

Bước 2: Tính toán các giá trị WQI thông số theo

công thức;

Bước 3: Tính toán WQI;

Bước 4: So sánh WQI với bảng các mức đánh

giá chất lượng nước

1.2.1 Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc

Số liệu quan trắc được thu thập phải đảm bảo các yêu cầu sau:

14

- Số liệu quan trắc sử dụng để tính WQI là số liệu

của quan trắc nước mặt theo đợt đối với quan trắc

định kỳ hoặc giá trị trung bình của thông số trong

một khoảng thời gian xác định đối với quan trắc liên

tục;

- Các thông số được sử dụng để tính WQI thường

bao gồm các thông số: DO, nhiệt độ, BOD5, COD,

N-NH4+, P-PO43- , TSS, độ đục, Tổng Coliform, pH;

- Số liệu quan trắc được đưa vào tính toán đã qua

xử lý, đảm bảo đã loại bỏ các giá trị sai lệch, đạt yêu

cầu đối với quy trình quy phạm về đảm bảo và kiểm

soát chất lượng số liệu

1.2.2 Tính toán WQI thông số

WQI thông số (WQISI) được tính toán cho các

thông số BOD 5 , COD, N-NH 4 + , P-PO 4 3- , TSS, độ đục

Tổng Coliforms theo công thức như sau:

1

1











i i

i i

BP BP

q q

WQI

Trong đó:

 BPi: Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông

số quan trắc được quy định trong Bảng 1 tương ứng

với mức i

 BPi+1: Nồng độ giới hạn trên của giá trị thông

số quan trắc được quy định trong Bảng 1 tương ứng

với mức i+1

 qi: Giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng

tương ứng với giá trị BPi

 qi+1: Giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng

tương ứng với giá trị BPi+1

 Cp: Giá trị của thông số quan trắc được đưa

vào tính toán

Bảng 1: Bảng quy định các giá trị q i , BP i

I q i

Giá trị BP i quy định đối với từng thông số

BOD 5

(mg/l)

COD

(mg/l)

N-NH 4

(mg/l)

P-PO 4

3-(mg/l)

Độ đục

(NTU)

TSS

(mg/l)

Coliform

(MPN/100ml)

1 100 ≤4 ≤10 ≤0,1 ≤0,1 ≤5 ≤20 ≤2500

2 75 6 15 0,2 0,2 20 30 5000

3 50 15 30 0,5 0,3 30 50 7500

4 25 25 50 1 0,5 70 100 10.000

5 1 ≥50 ≥80 ≥5 ≥6 ≥100 >100 >10.000

Ghi chú: Trường hợp giá trị C p của thông số trùng

với giá trị BP i đã cho trong bảng, thì xác định được

WQI của thông số chính bằng giá trị q i tương ứng

* Tính giá trị WQI đối với thông số DO

(WQI DO ): tính toán thông qua giá trị DO % bão hòa

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

- Tính giá trị DO bão hòa:

T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0 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

i i

BP BP

q q











1 1

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 3.2

Bảng 2: Bảng quy định các giá trị BP i và qi đối với DO % bão hòa

BP i ≤20 20 50 75 88 112 125 150 200 ≥200

q i 1 25 50 75 100 100 75 50 25 1

 Nếu giá trị DO% bão hòa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1

 Nếu 20< giá trị DO% bão hòa< 88 thì WQIDO

được tính theo công thức 2 và sử dụng Bảng 2

 Nếu 88≤ giá trị DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDO

bằng 100

 Nếu 112< giá trị DO% bão hòa< 200 thì WQIDO

được tính theo công thức 1 và sử dụng Bảng 2

 Nếu giá trị DO% bão hòa ≥200 thì WQIDO bằng 1

* Tính giá trị WQI đối với thông số pH

Bảng 3: Bảng quy định các giá trị BP i và q i đối với thông số pH

BP i ≤5,5 5,5 6 8,5 9 ≥9

 Nếu giá trị pH ≤ 5,5 thì WQIpH bằng 1

 Nếu 5,5 < giá trị pH < 6 thì WQIpH được tính theo công thức 2 và sử dụng Bảng 3

 Nếu 6 ≤ giá trị pH ≤ 8,5 thì WQIpH bằng 100

 Nếu 8,5 < giá trị pH < 9 thì WQIpH được tính theo công thức 1 và sử dụng Bảng 3

 Nếu giá trị pH ≥ 9 thì WQIpH bằng 1

DO bão hòa = 14,652–0,41022T+0,0079910 T2 – 0,000077774 T3

(công thức 1)

(công thức 2)

15

1.2.3 Tính toán WQI

Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số nêu

trên, việc tính toán WQI được áp dụng theo công

thức sau:

3 / 1 2

1 5

1 5

1



b a

a pH

WQI WQI

WQI

WQI

WQI

Trong đó:

 WQIa: Giá trị WQI đã tính toán đối với 05

thông số: DO, BOD5, COD,

 N-NH4+

, P-PO43-

 WQIb: Giá trị WQI đã tính toán đối với 02

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

1.2.4 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 4):

Bảng 4: Mức đánh giá chất lượng môi trường nước mặt

Giá trị WQI Mức đánh giá chất lượng nước Màu

91 – 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước

sinh hoạt

Xanh nước biển

76 – 90

Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp

xử lý phù hợp

Xanh lá cây

51 – 75 Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và

các mục đích tương đương khác Vàng

26 – 50 Sử dụng cho giao thông thủy và các

mục đích tương đương khác Da cam

0 – 25 Nước ô nhiễm nặng, cần các biện

pháp xử lý trong tương lai Đỏ

2 Kết quả và bàn luận 2.1 Kết quả phân tích các thông số chất lượng môi trường nước mặt

Kết quả mỗi thông số ở mỗi địa điểm là trung bình cộng của 3 vị trí quan trắc trên mỗi hồ hoặc suối vào thời gian 1/2/2013 -10/4/2013

Kết quả thể hiện ở Bảng 5 như sau:

Bảng 5: Kết quả quan trắc và quy chuẩn chất lượng nước mặt

Hương

Hồ Tuyền Lâm

Suối Cam Ly

Hồ Chiến Thắng

Hồ Đa Thiện

QCVN 08 : 2008/BTNMT

Coliform MNP/

100ml 24.000 11.000 1.100.000 240.000 930 2500 5.000 7.500 10.000

(Nguồn: Các thông số BOD 5 , COD, N-NH 4 , P-PO 4 3- , TSS, DO, pH, T o : Được tiến hành phần tích ở Phòng thí nghiệm của Khoa Sinh học – Môi trường trường Đại học Yersin Đà Lạt Thông số Coliform thuê Viện nghiên cứu Hạt nhân phân tích Thông số Độ đục cộng tác với các bạn sinh viên Khoa Môi trường thực hiện tại Phòng thí nghiệm Môi trường trường Đại học Đà Lạt)

Ghi chú: QCVN 08 : 2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước mặt

16

Việc phân hạng nguồn nước mặt nhằm đánh giá

và kiểm soát chất lượng nước, phục vụ cho các mục

đích sử dụng nước khác nhau:

+ A1 - Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh

hoạt và các mục đích khác như loại A2, B1 và B2

+ A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo

tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử

dụng như loại B1 và B2

+ B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc

các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng

nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại

B2

+ B2 - Giao thông thủy và các mục đích khác với

yêu cầu nước chất lượng thấp

2.2 Kết quả tính toán WQT cho từng thông

số và WQI

Từ các thông số quan trắc được tại Hồ Xuân

Hương, Hồ Đa Thiện, Hồ Chiến Thắng, Suối Cam Ly,

Hồ Tuyền Lâm ta tính toán được chỉ số WQI cuối

theo công thức:

3 / 1 2

1 5

1 5

1











b a

a pH

WQI WQI

WQI

WQI

WQI

2.2.1 Tính toán WQI thông số chất lượng

nước Hồ Xuân Hương

Bảng 6: Kết quả WQI Thông số nước Hồ Xuân Hương

phân tích

Kết quả WQI Thông số

Coliform MNP/

Từ kết quả của từng giá trị WQIThông số, Tính chỉ

số WQI cuối cùng cho nước Hồ Xuân Hương theo

công thức là:

2.2.2 Tính toán WQI thông số chất lượng nước Hồ Tuyền Lâm

Bảng 7: Kết quả WQI Thông số nước Hồ Tuyền Lâm Thông

số

Đơn

vị

Kết quả phân tích

Kết quả WQI Thông số

P-PO43- (mg/l) 0,56 24,74

Coliform MNP/

Từ kết quả của từng giá trị WQIThông số , Tính chỉ

số WQI cuối cùng cho nước Hồ Tuyền Lâm theo công thức là:

2.2.3 Tính toán WQI thông số chất lượng nước Suối Cam Ly

Bảng 8: Kết quả WQI Thông số nước Suối Cam Ly Thông

Kết quả phân tích

Kết quả WQI Thông số

Colifor

m

MNP/

Từ kết quả của từng giá trị WQIThông số , Tính chỉ

số WQI cuối cùng cho nước Suối Cam Ly theo công thức là:

17

2.2.4 Tính toán WQI thông số chất lượng

nước Hồ Chiến Thắng

Bảng 9: Kết quả WQI Thông số nước Hồ Chiến Thắng

Thông

số

Đơn

vị

Kết quả phân tích

Kết quả WQI Thông số

P-PO43- (mg/l) 0.13 92.5

Coliform MNP/

Từ kết quả của từng giá trị WQIThông số , Tính chỉ

số WQI cuối cùng cho nước Hồ Chiến Thắng theo

công thức là:

2.2.5 Tính toán WQI thông số chất lượng

nước Hồ Đa Thiện

Bảng 10: Kết quả WQI Thông số nước Hồ Đa Thiện

Thông

số

Đơn

vị

Kết quả phân tích

Kết quả WQI Thông số

N-NH4+ (mg/l) 0.26 62.5

P-PO43- (mg/l) 0.13 24.6

Coliform MNP/

100ml 240.000 100

Từ kết quả của từng giá trị WQIThông số , Tính chỉ

số WQI cuối cùng cho nước Hồ Đa Thiện theo công thức là:

2.3 So sánh chỉ số WQI đã được tính toán với bảng đánh giá

Bảng 11: Bảng so sánh WQI Vị trí quan trắc với WQI Tiêu chuẩn

Vị trí

WQI

Tiêu chuẩn

Mức đánh giá chất lượng nước

Màu thể hiện

Hồ Xuân Hương

16,11 0 – 25

Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong tương lai

Màu đỏ

Suối Cam Ly 15,2 0 – 25

Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong tương lai

Màu đỏ

Hồ Tuyền Lâm

14,3 0 – 25

Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong tương lai

Màu đỏ

Hồ Chiến Thắng

18,9 0 – 25

Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong tương lai

Màu đỏ

Hồ Đa Thiện 81 76 – 90

Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp

Xanh lá cây

Qua bảng so sánh trên ta có thể thấy 4/5 vị trí quan trắc đã bị ô nặng với màu thể hiện là màu đỏ Nguyên nhân là do chỉ số Coliform có ảnh hưởng quá lớn, ta có thể thấy chỉ số WQIColiform = 1 ở 4 vị trí được đánh giá là ô nhiễm nặng, và kết quả WQIVị trí tức là WQI cuối tính ra rất thấp nên khi so sánh WQIVị trí với WQITiêu chuẩn thì thể hiện là nước ô nhiễm nặng với màu thể hiện là màu đỏ

2.4 Nguyên nhân và đề xuất giải pháp quản lý theo hướng phát triển bền vững

2.4.1 Nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặt

Từ việc đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nguồn nước mặt kể trên chúng ta rút ra được các nguyên nhân cơ bản gây suy thoái và ô nhiễm nguồn nước mặt thành phố Đà Lạt là do tình trạng xả nước thải sinh hoạt, nông nghiệp, hoạt động du lịch không được xử lý đạt quy chuẩn và cho chảy vào các kênh mương, sông suối và hồ gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa, tảo lam xuất hiện, thiếu hụt ôxy làm cho nhiều loại thủy sinh không thể tồn tại

18

2.4.2 Đề xuất giải pháp quản lý

Nâng cao nhận thức về nguy cơ ô nhiễm môi trường,

đối với sự phát triển bền vững, thể hiện rõ trong quy

hoạch, kế hoạch phát triển của từng địa bàn phường xã,

từng ngành, trong từng dự án, với tầm nhìn dài hạn

Tiếp tục kiện toàn hệ thống cơ quan quản lý nhà

nước về môi trường đến cấp huyện (thành phố) Từ đó

đẩy mạnh công tác thanh tra, kiểm tra việc chấp hành

pháp luật về bảo vệ môi trường; xử lý nghiêm các hành

vi vi phạm pháp luật về BVMT, trong đó đặt trọng tâm

đối với các cơ sở gây ô nhiễm môi trường trên phạm vi

tòan thành phố, thực hiện nội dung báo cáo đánh giá tác

động môi trường và cam kết bảo vệ môi trường của các

cơ sở sản xuất, kinh doanh và dịch vụ

Triển khai quy họach chi tiết sử dụng đất trong lưu

vực, bố trí sử dụng đất hợp lý, hạn chế các dự án làm gia

tăng các chất thải gây ô nhiễm

Đề xuất tiếp tục tranh thủ nguồn vốn tài trợ để đầu tư

mở rộng hệ thống xử lý nước thải tiến đến phủ kín thu

gom nước thải cho tòan bộ cư dân đô thị trong lưu vực

Thực hiện chương trình thu gom và xử lý chất thải

từ sản xuất nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi); đầu tư

một số điểm thu gom rác thải từ sản xuất nông nghiệp

như hố rác, bô rác đồng thời kết hợp vận động nhân

dân tự thu gom, xử lý, tận dụng phế phẩm từ sản xuất

để chế biến phân hữu cơ

Xây dựng văn hóa ứng xử thân thiện với môi trường,

đẩy mạnh tuyên truyền, giáo dục pháp luật, nâng cao nhận

thức, xây dựng các chuẩn mực, hình thành ý thức, hành vi

ứng xử thân thiện với thiên nhiên, môi trường

Đưa các nội dung bảo vệ môi trường vào cuộc vận

động “Toàn dân đoàn kết xây dựng đời sống văn hóa ở

khu dân cư” và cuộc vận động “Xây dựng nếp sống văn

minh nơi công cộng”

3 Kết luận

Qua việc nghiên cứu kể trên chúng ta có thể rút ra

được một số kết luận như sau:

Chỉ số chất lượng nước là một chỉ số được tính

toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng

để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử

dụng của nguồn nước đó, được biểu diễn qua một thang

điểm Cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng

một cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan góp phần nâng cao nhận thức về môi trường

Từ kết quả phân tích, khảo sát và đánh giá chỉ số chất lượng nước mặt tại một số hồ và suối lớn của thành phố Đà Lạt, nhìn chung các hồ và suối chứa nước trên địa bàn thành phố Đà Lạt đều bị ô nhiễm, nặng nhất là nước Hồ Xuân Hương Chính vì vậy nếu không

có biện pháp quản lý ngay từ bây giờ, thì chất lượng nước mặt của thành phố Đà Lạt sẽ ngày càng suy giảm

và hình ảnh của một thành phố du lịch nổi tiếng được tạo nên từ bầu không khí trong lành, khí hậu mát mẽ, có các hồ đẹp và trong xanh như thành phố Đà Lạt sẽ không còn đẹp nữa, khi mà các hồ làm nên tên tuổi của thành phố Đà Lạt mà nguồn nước mặt thì đen ngòm, bốc lên mùi hôi thối nồng nặc, xác cá tôm nổi lềnh bềnh

Tài liệu tham khảo

1 Phạm Thế Anh (2010), Giáo trình Quản lý chất lượng môi trường, Trường Đại học Yersin Đà Lạt

2 Phạm Ngọc Đăng (2004), Quản lý môi trường

Đô thị và khu Công nghiệp, Nxb Xây Dựng, Hà Nội

3 Tổng cục Môi trường (2011), Sổ tay hướng dẩn tính toán chỉ số chất lượng nước, Nhà Xuất bản Hà Nội

4 Luật Bảo vệ Môi trường năm (2005), các Nghị định và Thông tư kèm theo

5 Trần Thanh Lâm (2006), Quản lý môi trường bằng công cụ kinh tế, Nhà Xuất bản Lao Động, Tp HCM

6 Trần Thanh Lâm (2004), Quản lý môi trường địa phương, Nhà Xuất bản Xây Dựng, Hà Nội

7 Hoàng Hưng (2005), Quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên nước, Nhà Xuất bản Đại học Quốc gia HCM

8 Nguyễn Thị Thanh Thủy (1997), Tổ chức quản lý môi trường cảnh quan Đô thị, Nxb Xây Dựng, Hà Nội

Một số hình ảnh phân tích trong phòng thí nghiệm

Hình 1: Lọc mẫu cần

phân tích.

Hình 2: Mẫu sau khi nung được đựng trong ống COD.

Hình 3: Lên màu mẫu cần phân tích Amoni.

Hình 4: Lên màu mẫu cần phân tích Phosp.