Áp dụng một số phương pháp tính toán chất lượng nước cho các sông thuộc lưu vực sộng nhuệ đáy

Phân vùng chất lượng nước theo một số phương pháp tính toán và đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy ...24 2.3.4.. Kết quả phân vùng chất lượng nước t

NGUYỄN VĂN CƯƠNG

ÁP DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO CÁC SÔNG

THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên - 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN VĂN CƯƠNG

ÁP DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO CÁC SÔNG

THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY

Chuyên ngành : Khoa học môi trường

Mã số ngành : 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS TRỊNH THỊ THANH

2 PGS.TS ĐỖ THỊ LAN

Thái Nguyên – 2014

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thiện được luận văn tốt nghiệp ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi xinbày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Khoa họcMôi trường, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên đã luôn quan tâm

và tận tình truyền đạt những những kiến thức quý báu cho tôi trong thời gian họctập và rèn luyện tại trường

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai cô hướng dẫn khoa học là PGS

TS Trịnh Thị Thanh và PGS TS Đỗ Thị Lan, đã tận tình hướng dẫn, định hướng

và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn thạc sỹ này

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trung tâm, phòng thí nghiệm Trungtâm phát triển, ứng dụng kỹ thuật và công nghệ môi trường đã cung cấp số liệu đểtôi thực hiện Luận văn này

Trân trọng cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã khích lệ tôi thực hiện đề tài.Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè nhữngngười quan tâm động viên, đồng thời là chỗ dựa tinh thần lớn giúp tôi hoàn thànhtốt nhiệm vụ được giao trong suốt thời gian học tập và làm Luận văn vừa qua

Hà Nội, tháng 12 năm 2014

Học viên

Nguyễn Văn Cương

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được aicông bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đãđược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, tháng 12 năm 2014

Học viên

Nguyễn Văn Cương

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của Đề tài 1

2 Mục tiêu của Đề tài 2

3 Yêu cầu của đề tài 2

4 Ý nghĩa của đề tài 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 4

1.1.1 Cơ sở lý luận 4

1.1.2 Cơ sở pháp lý 5

1.2 Tổng quan nghiên cứu trên Thế giới và trong nước 6

1.2.1 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) 6

1.2.2 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về về áp dụng các chỉ số đánh giá chất lượng nước mặt 8

1.2.3 Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam về áp dụng các chỉ số đánh giá chất lượng nước mặt 18

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU23 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 23

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 23

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 23

2.2 Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài 23

2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 23

2.2.2 Thời gian nghiên cứu 23

2.3 Nội dung nghiên cứu 24

2.3.1 Nghiên cứu, đánh giá các nguồn thải có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 24

2.3.2 Đánh giá hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa

và mùa khô năm từ 11/2012 đến 10/2013 24

2.3.3 Phân vùng chất lượng nước theo một số phương pháp tính toán và đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 24

2.3.4 So sánh ưu và nhược điểm khi áp dụng phương pháp đánh giá chất lượng nước theo phương pháp WQI, Phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ số giá trị tỷ lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính và phương pháp tính giá trị 75% .24

2.4 Phương pháp nghiên cứu 24

2.4.1 Phương pháp thu thập, chọn lọc và phân tích các tài liệu có liên quan 24

2.4.2 Phương pháp lấy mẫu, phân tích 24

2.4.3 Các phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước 27

2.4.3.1.Phương pháp tính chỉ số chất lượng nước (WQI) 27

2.4.3.2 Tính toán chỉ số giá trị tỷ lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính 30

2.4.3.3 Phương pháp tính giá trị 75% 31

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32

3.1 Đánh giá các nguồn thải có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 32

3.1.1 Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các khu dân cư 32

3.1.2 Nước thải từ các hoạt động sản xuất công nghiệp 36

3.1.3 Các nguồn thải gây ô nhiễm khác 37

3.2 Đánh giá hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy vào mùa mưa và mùa khô năm từ 11/2012 đến 10/2013 41

3.2.1 Hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 41

3.2.2 Hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 45

3.3 Kết quả phân vùng chất lượng nước theo một số phương pháp tính toán và đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 49

3.3.1 Kết quả tính toán phương pháp chỉ số chất lượng nước (WQI) 49

3.3.1.1 Kết quả tính toán WQI thông số 49

3.3.1.2 Kết quả tính toán WQI cuối cùng 52

3.3.2 Kết quả tính toán theo phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ số giá

trị tỷ lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính 60

3.3.3 Kết quả tính toán, đánh giá chất lượng nước theo phương pháp tính giá trị 75% 65

3.3.4 Phân vùng chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 70

3.3.4.1 Phân vùng theo mục đích khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn nước 70

3.3.4.2 Phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng 71

3.3.5 Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước chất lượng nước các sông theo phân vùng thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 73

3.3.5.1 Đánh giá về khả năng cấp nước tốt cho sinh hoạt của lưu vực sông Nhuệ Đáy 73

3.3.5.2 Đánh giá về khả năng cấp nước cho sinh hoạt nhưng cần có biện pháp xử lý phù hợp của lưu vực sông Nhuệ Đáy 73

3.3.5.3 Đánh giá về khả năng cấp nước cho nông nghiệp của lưu vực sông Nhuệ Đáy 74

3.3.5.4 Đánh giá về khả năng cấp nước cho nuôi trồng thủy sản của lưu vực sông Nhuệ Đáy 74

3.3.6 Xây dựng bảng chỉ số ô nhiễm đánh giá theo mục đích sử dụng 75

3.4 So sánh ưu và nhược điểm khi áp dụng phương pháp đánh giá chất lượng nước theo phương pháp WQI, phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ số giá trị tỷ lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính và phương pháp tính giá trị 75% 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79

1 Kết luận 79

2 Kiến nghị 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

PHỤ LỤC 82

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

WQISI Chỉ số chất lượng nước tính toán cho mỗi thông số

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Vị trí, tọa độ lấy mẫu 25

Bảng 2.2: Bảng quy định các giá trị qi, BPi 28

Bảng 2.3: Bảng quy định các giá trị BPiivà qi đối với DO% bão hòa 28

Bảng 2.4.Bảng quy định các giá trị Bpivà qiđối với thông số pH 29

Bảng 2.5: Áp dụng tính giá trị 75% đối với các thông số 31

Bảng 3.1: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của thành phố Hà Nội đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy .33

Bảng 3.2: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Hà Nam đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 34

Bảng 3.3: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Nam Định đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 34

Bảng 3.4: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Ninh Bình đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 35

Bảng 3.5: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Hòa Bình đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 35

Bảng 3.6: Số lượng các làng nghề thống kê trong LVS Nhuệ - Đáy(1) 39

Bảng 3.7: Kết quả tính toán WQI thông số chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 49

Bảng 3.8: Kết quả tính toán WQI thông số chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 51

Bảng 3.9: Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 53

Bảng 3.10: Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 56

Bảng 3.11: Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy của hai mùa 60

Bảng 3.12: Kết quả tính toán giá trị 75% các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vàomùa khô 65Bảng 3.13: Kết quả tính toán giá trị 75% các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vàomùa khô (Tiếp theo) 66Bảng 3.14: Kết quả tính toán giá trị 75% các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vàomùa mưa 67Bảng 3.15: Kết quả tính toán giá trị 75% các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vàomùa mưa (Tiếp theo) 68Bảng 3.16: Kết quả phân vùng theo mục đích sử dụng nước lưu vực sông Nhuệ Đáy 71Bảng 3.17: Bảng chỉ số đánh giá theo mục đích sử dụng 75Bảng 3.18: Bảng so sánh ưu, nhược điểm của các phương pháp 76

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên LVS Nhuệ Đáy 26

Hình 3.1: Tỷ lệ nước thải sinh hoạt đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 35

Hình 3.2: Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 37

Hình 3.3: Tỷ lệ phân bố các làng nghề trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy 39

Hình 3.4: Tỷ lệ nước thải bệnh viện đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 40

Hình 3.5: Diễn biến nồng độ oxi hòa tan của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 41

Hình 3.6: Diễn biến hàm lượng COD của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 42

Hình 3.7: Diễn biến hàm lượng BOD5của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 42

Hình 3.8: Diễn biến hàm lượng TSS của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 43

Hình 3.9: Diễn biến hàm lượng NH4+của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 44

Hình 3.10: Diễn biến hàm lượng PO43-của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 44

Hình 3.11: Diễn biến nồng độ oxi hòa tan của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 45 Hình 3.12: Diễn biến hàm lượng COD của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 46

Hình 3.13: Diễn biến hàm lượng BOD5của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 46

Hình 3.14: Diễn biến hàm lượng TSS của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 47

Hình 3.15: Diễn biến hàm lượng NH4+của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 48

Hình 3.16: Diễn biến hàm lượng PO43-của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 48

Hình 3.17: Sơ đồ phân vùng chất lượng nước LVS Nhuệ - Đáy vào mùa khô 55

Hình 3.18: Sơ đồ phân vùng chất lượng nước LVS Nhuệ - Đáy vào mùa mưa 58 Hình 3.19: Biểu đồ so sánh giá trị I tính theo cột A2 của Sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 62 Hình 3.20: Biểu đồ so sánh giá trị I tính theo cột B1 của Sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 62 Hình 3.21: Biểu đồ so sánh giá trị I tính theo cột A2 của Sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa63 Hình 3.22: Biểu đồ so sánh giá trị I tính theo cột B1 của Sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa64

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của Đề tài

Việc bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy hướng tới sự phát triển bềnvững đã được các bộ, ngành, chính quyền các địa phương thuộc lưu vực hai consông này quan tâm Tuy nhiên, chất lượng môi trường nước chưa được cải thiện,tình trạng xả nước thải vượt quy chuẩn cho phép vẫn diễn ra

Lưu vực sông Nhuệ - Đáy có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, xãhội của các tỉnh, thành phố: Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hòa Bình, Hà Nội.Trên địa bàn Hà Nội, sông Nhuệ dài 64km, bắt nguồn từ cống Liên Mạc, huyện TừLiêm đến xã Đông Lỗ, huyện Ứng Hòa; sông Đáy dài gần 100km, từ xã Vân Nam,huyện Phúc Thọ đến xã Hương Sơn, huyện Mỹ Đức Những năm gần đây, tốc độphát triển kinh tế, xã hội các địa phương nằm trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy mạnh,góp phần nâng cao đời sống người dân Tuy nhiên, ngoài lợi ích mang lại từ nguồntài nguyên thì tình trạng ô nhiễm môi trường nói chung và môi trường nước nóiriêng tại lưu vực sông Nhuệ - Đáy rất nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến sức khỏecộng đồng Nguyên nhân, do nguồn nước thải từ các khu công nghiệp, cụm côngnghiệp, làng nghề chưa qua xử lý thải trực tiếp vào lưu vực đã tác động đến chấtlượng nước sông Nhuệ - Đáy Tình trạng đổ phế thải, rác thải xuống sông diễn raphổ biến…

Nhằm góp phần ngăn chặn nguy cơ ô nhiễm về nguồn nước cũng như từngbước khắc phục, cải thiện và bảo vệ nguồn nước mặt lưu vực sông Nhuệ - Đáy, cầnthiết phải tiến hành nghiên cứu để xây dựng công cụ quản lý thống nhất và tổng hợptài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ Đáy Chỉ số chất lượng nước và phân vùng chấtlượng nước là công cụ giúp đánh giá mức độ ô nhiễm từng đoạn sông phục vụ mụcđích 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 ônhiễm môi trường nước tốt hơn, đây là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách

Xuất phát từ thực tế trên, được sự nhất trí của Nhà trường, dưới sự hướngdẫn tận tình của cô giáo PGS TS Trịnh Thị Thanh và PGS.TS Đỗ Thị Lan tôi đã

lựa chọn đề tài:“Áp d ụng một số phương pháp tính toán chất lượng nước cho các

Bố cục của luận văn tốt nghiệp bao gồm: Ngoài phần mở đầu, kết luận bốcục luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan tài liệu nghiên cứu

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

2 Mục tiêu của Đề tài

* Mục tiêu tổng quát

Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông NhuệĐáy và những tác động đến chất lượng nguồn nước Từ đó đề xuất một số phươngpháp tính toán chất lượng nước sông trong những trường hợp cụ thể

* Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá hiện trạng chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy

- Áp dụng phương pháp tính toán chất lượng nước cho công tác phân vùng

- Đề xuất áp dụng các phương pháp tính toán chất lượng nước sông trong nhữngtrường hợp khác nhau (lựa chọn thông số quan trắc, lựa chọn phương pháp tínhtoán, lựa chọn mục đích sử dụng…)

3 Yêu cầu của đề tài

- Quan trắc lấy mẫu và phân tích các thông số ô nhiễm chính theo QCVN08:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt

- Tính toán chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ Đáy theo các phương pháp

đã lựa chọn

- Đánh giá thực trạng ô nhiễm nước của lưu vực sông Nhuệ Đáy

- Phân vùng chất lượng nước và đánh giá khả năng sử dụng nước các sôngthuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy

- Đề xuất áp dụng các phương pháp này vào những trường hợp cụ thể

4 Ý nghĩa của đề tài

* Ý nghĩa thực tế

- Góp phần đánh giá chất lượng nước các sông lưu vực sông Nhuệ Đáy, chỉ

ra được những vị trí ô nhiễm, để có những biện pháp xử lý phù hợp cho từng mụcđích sử dụng

- Là cơ sở giúp các cơ quan quản lý Nhà nước về môi trường đưa ra các biệnpháp xử lý cũng như quản lý nhằm nâng cao chất lượng nước lưu vực sông NhuệĐáy

* Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học

- Vận dụng và phát huy các kiến thức đã học trong Nhà trường vào thực tế

- Kết quả của đề tài là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về chất lượng nướclưu vực sông Nhuệ Đáy

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

- Khái niệm môi trường : Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi Trường

Việt Nam năm 2005 môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồmcác yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đờisống sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật”.[14]

- Tài nguyên nước bao gồm nguồn nước mặt, nước dưới đất, nước mưa và

nước biển thuộc lãnh thổ của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam.[15]

- Ô nhiễm nguồn nước là sự biến đổi tính chất vật lý, tính chất hóa học và

thành phần sinh học của nước không phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuậtcho phép, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật

- Suy thoái nguồn nước là sự suy giảm về số lượng, chất lượng nguồn nước

so với trạng thái tự nhiên hoặc so với trạng thái của nguồn nước đã được quan trắctrong các thời kỳ trước đó

- Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước có

thể tiếp nhận thêm một lượng nước thải mà vẫn bảo đảm chất lượng nguồn nướccho mục đích sử dụng theo tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam hoặc tiêuchuẩn, quy chuẩn kỹ thuật nước ngoài được cơ quan nhà nước có thẩm quyền chophép áp dụng

- Bảo vệ môi trường: gồm các hoạt động bảo vệ cho một môi trường xanh,

sạch, đẹp, nâng cao chất lượng môi trường, đảm bảo cân bằng sinh thái, ngăn chặn

và giải quyết được các tác động của con người và tự nhiên đến môi trường, khaithác và sử dụng hợp lý, một cách có kinh tế nguồn tài nguyên thiên nhiên [14]

- Khái niệm quản lý môi trường: Quản lý môi trường là tổng hợp các biện

pháp, luật pháp, chính sách, kinh tế, kỹ thuật, xã hội thích hợp nhằm bảo vệ chấtlượng môi trường sống và phát triển bền vững kinh tế, xã hội quốc gia.[14]

- Chỉ số môi trường: là một tập hợp của 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 chúngđược tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượng nào đó.Chỉ số môi trường truyền đạt các thông điệp đơn giản và rõ ràng về một vấn đề môitrường cho người ra quyết định không phải là chuyên gia và cho công chúng

- Nghị định 80/2003/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính phủ về việc quy địnhchi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường;

- Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của Chính phủ về việc “Sửađổi, bổ sung một số điều của nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chínhphủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật bảo vệmôi trường”;

- Nghị định 29/2011/NĐ-CP ngày 28/4/2011 của Chính phủ quy định đánhgiá môi trường chiến lước, đánh giá tác động môi trường và cam kết bảo vệ môitrường;

- Nghị định số 179/2013/NĐ-CP ngày 14/11/2013 của Chính Phủ Quy định

về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ Môi trường;

- Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27 tháng 11 năm 2013 của Chính phủQuy định chi tiết thi hành một số điều của Luật tài nguyên nước

- Thông tư 02/2009/TT - BTNMT ngày 19 tháng 3 năm 2009: Quy địnhđánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước;

- Thông tư số 27/2014/TT - BTNMT ngày 30/05/2014 của Bộ Tài nguyên vàMôi trường về hướng dẫn thực hiện Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27 tháng

11 năm 2013 của chính phủ quy định việc Quy định việc đăng ký khai thác nướcdưới đất, mẫu hồ sơ cấp, gia hạn, điều chỉnh, cấp lại giấy phép tài nguyên nước;

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

1.2 Tổng quan nghiên cứu trên Thế giới và trong nước

Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index- WQI) là một chỉ số tổ hợp đượctính toán từ các thông số chất lượng nước xác định thông qua một công thức toánhọc WQI dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và được biểu diễn qua mộtthang điểm.[16]

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 sốduy 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:[17]

- Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc racác 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 ứngcủa 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 thườngkhông sử dụng WQI, tuy nhiên WQI có thể sử dụng cho các nghiên cứu vĩ mô khácnhư đánh giá tác động của quá trình đô thị hóa đến chất lượng nước khu vực, đánhgiá hiệu quả kiểm soát phát thải,…

* Quy trình xây dựng WQI:[17]

Quy trình xây dựng mô hình chỉ số chất lượng nước thông qua 4 bước:

- 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 vàmục 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 dụngđặc biệt

Việc lựa chọn thông số có thể dùng phương pháp delphi hoặc phân tích nhân

tố quan trọng Các thông số 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 Cácthông 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 thuốcbảo vệ thực vật, các kim loại nặng

- 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 WQI thông số

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 vềcùng 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

- Bước 3: Trọng số

Trọng số được đưa ra khi ta cho rằng các thông số có tầm quan trọng khácnhau đối với chất lượng nước Trọng số có thể xác định bằng phương pháp delphi,phương pháp đánh giá tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng, tầm quan trọngcủa các thông số đối với đời sống thủy sinh, tính toán trọng số dựa trên các tiêuchuẩn hiện hành, dựa trên đặc điểm của nguồn thải vào lưu vực, bằng các phươngpháp thống kê…

Một số nghiên cứu cho rằng trọng số là không cần thiết Mỗi lưu vực khácnhau có các đặc điểm khác nhau và có các trọng số khác nhau, vì vậy WQI của cáclưu vực khác nhau không thể so sánh với nhau

- Bước 4: Tính toán chỉ số WQI cuối cùng

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

ch ất lượng nước mặt

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

1.2.2.1 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

a, Mô hình WQI áp dụng tại bang Origon- Hoa Kỳ

a.1, Lựa chọn các thông số

WQI là một con số đại diện cho chất lượng nước tính toán từ 8 thông số: Nhiệt

độ, DO, BOD, pH, Tổng N (ammonia+Nitrate nitrogen), Tổng P, Tổng rắn (Totalsolids), fecal coliform WQI được đưa ra từ năm 1970 và liên tục được cải tiến.Giới hạn áp dụng: WQI là một chỉ số tổng hợp được sử dụng để đánh giá chấtlượng nước cho các mục đích thông thường (câu cá, bơi…) Có thể xác định chấtlượng nước cho các mục đích đặc biệt, WQI cũng không thể ước tính được hết tất

cả các tác động có hại đến sức khỏe WQI được xây dựng cho các lưu vực thuộcbang Oregon, việc áp dụng cho các nơi khác cần có cân nhắc và điều chỉnh phù hợp

a.2, Phương pháp chuyển đổi biến số

WQI đầu tiên được xây dựng khi National Sanitation Foundation’s WaterQuality Index được thành lập Các chỉ số WQI này (chỉ số WQI ban đầu và chỉ sốWQI được sử dụng hiện tại) đều sử dụng phương pháp tiếp cận Delphi

Việc lựa chọn biến số sử dụng phương pháp Delphi và tập hợp bằng phươngpháp chuyên gia Chuyển đổi các biến số bằng cách logarit hóa để tính các chỉ sốphụ Trong quá trình xây dựng chỉ số WQI ban đầu, một nhóm các chuyên gia đãđược tập hợp và sử dụng phương pháp Delphi để xác định các biến số và trọng sốcủa mỗi biến Việc loại bỏ các tỉ lệ bằng phương pháp Redudancy and impairmentcategories của 6 thông số (DO, BOD, pH, tổng rắn, amoni+nitrat, fecal coliform).Các thông số được phân loại thành các nhóm nhân tố khác nhau: tiêu thụ oxy, phúdưỡng, thông số vật lý, các chất hòa tan và yếu tố ảnh hưởng đến sức khỏe

Sự tiêu thụ Oxy Với nhiều biến thì sự thay đổi nhỏ trong một biến không thểphản ánh rõ nét trong chỉ số WQI cuối cùng

Chỉ số WQI phụ được tính toán từ giá trị các thông số thông qua một đườngphi tuyến xây dựng trước WQI hiện nay cũng được bổ sung thêm 2 thông số là tổng

P và nhiệt độ dựa trên những nghiên cứu về điều kiện của các lưu vực tại Oregon.Mỗi một chỉ số phụ có giá trị từ 10 đến 100

a.3, Trọng số

Mô hình WQI hiện tại đang áp dụng sử dụng phương pháp trọng số cân bằng

a.4, Tính toán WQI cuối cùng từ các chỉ số phụ [18]

WQI ban đầu được tính bằng trung bình số học có trọng số của các chỉ số phụthành phần:

1

[18]

Trong đó SIilà chỉ số phụ đối với thông số i, Wilà trọng số tương ứng

NSF AQI là trung bình theo không gian (geometic mean) có trọng số của cácchỉ số phụ thành phần:



 n

i SI i W i WQI

1 2

1 [18]

Trong đó:

WQI: chỉ số cuối cùng

n là số lượng các chỉ số WQI thành phầnSli: Chỉ số phụ

Sau khi WQI cuối cùng được xác định, chất lượng nước được đánh giá theocác thang như sau:

Các nhóm thông số để tính toán WQI

- Độ trong của nước: độ đục, tổng rắn lơ lửng

- Hàm lượng oxy: DO

- Nhu cầu oxy (phú dưỡng): COD, BOD, TOC

- Các chất dinh dưỡng: Tổng N, nitrat, Tổng P

- Vi khuẩn: Tổng coliform và Fecal Coliform

b.2, Tính toán chỉ số phụ

Chỉ số phụ được tính toán từ giá trị thông số bằng phương pháp đường cong tỷ

lệ (rating curve), đường cong này được xây dựng từ các tiêu chuẩn về nước mặt vàcác nghiên cứu về nồng độ các chất ô nhiễm trong nước

q n

qi: chỉ số phụThang điểm WQI:

- Tốt: 0 – 44

- Trung bình: 45 – 59

- Kém: 60 – 99

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

Canadian Council of Ministers of the Environment - CCME, 2001) xây dựng

Bộ Môi trường Canada đưa ra một mô hình WQI (WQI – CCME), mô hình đó được

sử dụng ở nhiều bang tại Canada

- Phương pháp đưa ra bởi trung tâm St Laurent [18]

Trung tâm St Laurent (CSL) là một trung tâm chịu trách nhiệm báo cáo chấtlượng nước của sông St Lawrence Chỉ số WQI được CSL đưa ra như sau:

n

F A WQI   i i [18]

Trong đó Ai là giá trị trung bình mức độ vượt quá mức hướng dẫn của cácbiến Khi giá trị của thông số vượt quá mức hướng dẫn đối với thông số đó tỷ lệ

“giá trị thông số/ mức hướng dẫn” được tính toán Ai là trung bình của các giá trịđó

Fi là tần số của giá trị vượt quá mức hướng dẫn so với tổng số giá trị thuđược của biến đó (Fi= Faccced/Ftotal)

CSL tính toán các chỉ số chất lượng nước khác nhau cho các mục đích sửdụng khác nhau như: bảo vệ các loài thủy sinh, dùng làm nước sinh hoạt, môitrường nước mặn…

- Phương pháp của QUEBEC [18]

Phương pháp này dựa trên cách tiếp cận của New Zealand WQI là giá trịnhỏ nhất của các giá trị WQI phụ Mỗi chỉ số phụ được tính toán từ một thông sốquan trắc môi trường nước

WQI = min(Isub1, Isub2, …, Isubn)

Phương pháp tính toán các chỉ số phụ khác các phương pháp áp dụng tạiCanada đó là phương pháp này sử dụng đường cong Delphi Đường cong Delphixây dựng bằng phương pháp chuyên gia về mức độ quan trọng của các thông sốtrong môi trường nước Họ sử dụng một đường phi tuyến (dựa trên ý kiến tổng hợpcác chuyên gia) để xác định mức WQI phụ dựa trên giá trị các thông số Chỉ sốQuebec là giá trị xấu nhất của các giá trị WQI phụ

- Phương pháp British Columbia [18]

32 22

F WQI   F1 là phần trăm các mẫu vượt quá mức hướng dẫn

F2 là phần trăm các thông số có một hoặc nhiều hơn 1 mẫu vượt quá mứchướng dẫn

F3 là giá trị cao nhất của mẫu vượt quá mức hướng dẫn

Trong 3 thành phần F1, F2, F3 thì có 2 thành phần giống với các phươngpháp tính WQI khác” F2 giống với chỉ số của bang Alberta, F3 tương tự chỉ số củatrung tâm St Laurent, còn thành phần F1 thì không giống bất kỳ phương pháp nàokhác Các mức WQI khác nhau phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau

- Phương pháp Manitoba [18]

Bang Manitoba sử dụng phương pháp đã áp dụng tại bang British Columbia

mà có bất kỳ thay đổi nào, với số liệu trong 4 năm tại 8 vùng khác nhau thuộcManitoba, bang Manitoba đã kết luận phương pháp British Columbia hoàn toàn cóthể áp dụng phù hợp cho Manitoba

- Phương pháp Ontario [18]

Bang Ontario sử dụng phương pháp đã áp dụng tại British Columbia nhưngsửa đổi giá trị F3 là giá trị trung bình chứ không phải giá trị cao nhất Họ đưa rađánh giá về một số vấn đề xảy ra đối với phương pháp British Columbia khi một sốgiá trị quá lớn so với mục tiêu chất lượng

Các thông số môi trường sử dụng để tính toán WQI bao gồm: Clorua, FecalColiform, đồng, sắt, chì, kẽm, magan, natri, tổng N, tổng P, DO, Sunfat, pH, tổngrắn

- Chi tiết phương pháp tính toán WQI áp dụng tại Alberta (phát triển từ CCME) [18]

WQI-Lựa chọn thông số: Các thông số dùng để tính toán WQI là hầu hết các thông

số có trong chương trình quan trắc tại Alberta

WQI được tính toán thông qua các bước như sau:

Bước 1: Tính toán giá trị phạm vi – SCOBE F1

F1 là tỉ số các thông số không đáp ứng được so với mức hướng dẫn trong khoảngthời gian tính chỉ số

F1 = (số thông số vượt quá tiêu chuẩn/tổng số thông số)*100

Bước 2: Tính toán giá trị tần suất F2

F2 là phần trăm số mẫu không đáp ứng được mức hướng dẫn

F2 = (Số mẫu không đáp ứng tiêu chuẩn/Tổng số mẫu)*100

Bước 3: Tính toán giá trị biên độ F3

Giá trị F3 được tính toán qua 3 bước sau:

- Với các giá trị không đáp ứng được tiêu chuẩn (cao hơn giới hạn trên hoặc thấphơn giới hạn dưới), ta tính giá trị như sau:

 Excursioi= (giá trị thông số/mức hướng dẫn) – 1 khi giá trị thông số cao hơngiới hạn trên của mức hướng dẫn

 Excursioi = (mức hướng dẫn/giá trị thông số) – 1 khi giá trị thông số thấphơn giới hạn dưới của mức hướng dẫn

- Tính toán giá trị nse



n

excusio nse

k i

2 3 2 2 2

1 F F F

1.2.2.3 Và một số áp dụng khác như:

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 vàphương 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

đánh giá chất lượng nước mặt

Tại Việt Nam WQI có một số nghiên cứu điển hình về WQI như sau:

* Đề tài “Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo các chỉ số chất lượngnước (WQI) và đánh giá khả năng sử dụng các nguồn nước sông, kênh rạch ở vùngTP.HCM” của PGS.TS Lê Trình và ThS Nguyễn Thế Lộc (2008) Đề tài xây dựngchỉ số chất lượng nước theo phương pháp Delphi và sử dụng 10 thông số để đánhgiá chất lượng nước mặt tổng thể của sông rạch thuộc địa phận Tp.HCM dựa vàoviệc cải tiến mô hình NSF-WQI của Hoa Kỳ cho phù hợp với khu vực Tp.HCM.Tuy nhiên, do đề tài chỉ tập trung vào việc xây dựng chỉ số chất lượng nước làmcông cụ cho việc đánh giá chất lượng nước nên không chú trọng vào việc đề xuấtcác biện pháp bảo vệ lưu vực sông.[13]

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

Mô hình cơ bản của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ (NSF-WQI)

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

i q w WQI

i

q 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 = 0,1; PO4 = 0,10;biến thiên nhiệt độ (T = độ lệch nhiệt độ nước giữa 2 điểm quan trắc gần nhau) =0,10; độ đục = 0,08; tổng chất rắn (TS) = 0,08.

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

Theo mô hình này, giá trị WQI xác định được nằm trong khoảng 0 đến 100:WQI = 0 ứng với mức CLN xấu nhất, WQI = 100 ứng với mức CLN tốt nhất

Dựa theo mô hình cơ bản NSF-WQI đề tài đã cải tiến thành 3 mô hình phùhợp với đặc điểm CLN TP Hồ Chí Minh:

Theo mô hình Bhargava (1983), WQI cho mỗi mục đích sử dụng nước

(chẳng hạn cấp nước sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp…) được tính toán theocông thức 3 và WQI tổng quát (hay WQI cho đa mục đích sử dụng nước) được tínhtheo công thức:

100

/ 1 1

F WQI

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, tùy thuộc vào mục đích sử dụngnước)

k

WQI WQI

k i i

Xác định các mục đích sử dụng nước sông kênh rạch ở TP Hồ Chí Minh [13]

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

- Tiếp xúc trực tiếp (tắm, bơi lội)

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

- Nông nghiệp (hay nước thủy lợi)

- Công nghiệp (nước cấp cho các ngành công nghiệp nói chung: làmmát, vệ sinh công nghiệp)

- 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 sửdụng 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 vềCLN của sông, kênh rạch được khảo sát

* Mô hình WQI do TS Tôn Thất Lãng áp dụng tại sông Đồng Nai.[11]

- Lựa chọn thông số: phương pháp Delphi

Các thông sô được lựa chọn để tính WQI cho sông Đồng Nai:

- Tính toán chỉ số phụ: phương pháp Delphi và phương pháp đường cong tỷ lệ

Từ điểm số trung bình do các chuyên gia cho ứng với từng khoảng nồng độthực tế, đối với mỗi thông số chất lượng nước chúng tôi xây dựng một đồ thị vàhàm số tương quan giữa nồng độ và chỉ số phụ Dựa vào phương pháp thử với sựtrợ giúp của phần mềm xử lý bảng tính Excel, các hàm chất lượng nước được biểuthị 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

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

+ Hàm chất lượng nước với thông số tổng N y = -0,04x2 – 0,1752x + 9,0244

+ Hàm chất lượng nước với thông số coliform y = 179.39x – 0,4067

- Trọng số

Theo phương pháp Delphi, các mẫu phỏng vấn được biên soạn và gởi đến 40chuyên gia chất lượng nước ở các trường Đại học, các Viện Nghiên Cứu, các trungtâm Môi trường để lấy ý kiến Các mẫu phỏng vấn được gởi đi hai đợt: đợt một làcác câu hỏi để xác định các thông số chất lượng nước quan trọng, đợt hai là các câuhỏi để xác định trọng số của các thông số chất lượng nước để xây dựng chỉ số phụ

i w q I

1

Trong đó: I: Chỉ số cuối cùng

qi: chỉ số phụ cho các thông số

wi Trọng số

Để đánh giá chất lượng nước hệ thống sông Đồng Nai, dựa vào một số kếtquả nghiên cứu của nhiều tác giả và kinh nghiệm thực tế đề xuất phân loại nguồnnước mặt theo chỉ số WQI như sau:[11]

Loại nguồn nước Ký hiệu màu Chỉ số WQI Đánh giá chất lượng

* Nghiên cứu của TS Phạm Thị Minh Hạnh về cách tiếp cận cải tiến từ WQI –NSF.[10]

- Lựa chọn thông số

Các tiêu chí sau được sử dụng để lựa chọn thông số:

+ Các thông số phải có mặt vào 5 nhóm sau: Hàm lượng oxy, phú dưỡng, yếu tố sứckhỏe, đặc tính vật lý và chất rắn lơ lửng

+ Để có thể xây dựng được đường cong tỷ lệ (rating curve) thì các thông số phải cótiêu chuẩn môi trường nước của Việt Nam

+ Các thông số phải có trong các mạng lưới quan trắc môi trường nước

+ Dựa trên việc phân tích tần suất xuất hiện trong các chương trình quan trắc vàphân tích ý nghĩa giá trị của các thông số trong việc đánh giá chất lượng nước

Các thông số có tần suất xuất hiện cao nhất trong các chương trình quan trắcbao gồm: Nhiệt độ, pH, BOD5, COD, DO, Tổng sắt, độ đục, TSS, N-NH3, N-NO3,

EC, P-PO4, Tổng Coliform Có 8 kim loại nặng có trong các chương trình quantrắc: Tổng sắt,, Pb, Cd, Hg, Zn, Cu, Ni và Cr, trong đó sắt có tần suất quan trắc caonhất Các kim loại nặng có tần suất quan trắc khác biệt giữa các vùng, ở Miền Bắcchỉ có Fe, Pb và Cd được quan trắc; Fe, Pb và Hg được quan trắc ở Miền Trung và

Fe, Pb, Zn, Cu, Ni, Cr được quan trắc ở Miền Nam

Theo số liệu quan trắc từ năm 1998 đến 2007 tại Việt Nam, tần suất xuấthiện của các thông số là: 7,25% số mẫu có đo pH; DO:64.17%; SS: 50.25%; Độđục: 73.84%; BOD5: 43.65%; COD: 45.54% Tổng Coliform: 68.02%; N-NH4:65.62%; P-PO4:36.27%; Fe: 46.52% Thông số độ đục có tần suất quan trắc rất caonhưng trong tiêu chuẩn nước mặt của Việt Nam không có thông số này, các giới hạn

do Pesce và Wunderlin (2000) đưa ra được sử dụng

WQI được chia làm 2 loại, các thông số cũng được chia làm 2 loại:

+ Chỉ số chất lượng nước cơ bản IB sử dụng các thông số: COD, BOD5, DO, Độđục, TSS, N-NH4, P-PO4, Tổng coliform

+ Chỉ số chất lượng nước tổng hợp IO: 8 thông số sử dụng cho IB, pH và các chất độchại (phenols,, pesticides, cyanide kim loại nặng: As, Cd, Cr, Pb, Hg, Zn, Cu and Ni)

- Chuyển các thông số về cùng một thang đo.[10]

Sử dụng phương pháp đường cong tỷ lệ (rating curve), các tiêu chuẩn được

sử dụng để xây dựng đường cong tỷ lệ là: QCVN 08:2008/BTNMT quy chuẩn quốcgia về nước mặt và TCVN 5945:2005 tiêu chuẩn nước thải công nghiệp WQI đượcchia làm 5 mức như sau:

+ Mức 1: Nguồn nước có thể sử dụng với mục đích nước sinh hoạt

+ Mức 2: Nguồn nước có thể sử dụng làm nguồn nước sinh hoạt nhưng phải có cácbiện pháp xử lý thích hợp và bảo vệ đời sống thủy sinh

+ Mức 3: Nguồn nước sử dụng cho mục đích tưới tiêu

+ Mức 4: Sử dụng cho các mục đích cần chất lượng thấp như giao thông thủy.+ Mức 5: Nguồn nước bị ô nhiễm nặng, cần có kế hoạch xử lý trong tương lai

- Trọng số

Không sử dụng trọng số

- Tính chỉ số cuối cùng

WQI cơ bản

WQI cơ bản được tính từ 8 chỉ số phụ cho các thông số: (COD, BOD5, DO,

Độ đục, TSS, N-NH4, P-PO4 và Tổng Coliform Phương pháp phân tích PCA được

áp dụng cho 8 thông số trên

Từ phân tích PCA, các thông số có tương quan cao với nhau được cho vàocác nhóm bao gồm: nhóm 1 (DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4), nhóm 2 (Độ đục,TSS), nhóm 3 (Tổng coliform) Công thức tính WQI cuối cùng là:

3 / 1 1 1 2

1 5

1 2

1 5

j j i

i i

WQI tổng hợp được tính toán từ chỉ số phụ của 8 thông số sử dụng cho IB,

pH và các chất độc hại (phenols, pesticides, cyanide kim loại nặng: As, Cd, Cr, Pb,

Hg, Zn, Cu và Ni) Công thức như sau:

3 / 1 1 1 2

1 5

1

/ 1

1 5

j j i

i i

n n i

I

Trong đó:

IO: giá trị WQI tổng hợp

Ci: Chỉ số phụ tương đương của nhiệt độ, pH và các chất độc hại Chỉ số phụ tươngđương có thang đo từ 0.01 đến 1 và chỉ được tính đến khi chỉ số phụ của các thông

số nhiệt độ, pHm các chất độc hại nhỏ hơn IB Chỉ số phụ của các chất độc hại đượctính bằng trung bình cộng các chỉ số phụ các thông số độc hại (phenols, pesticides,cyanide kim loại nặng: As, Cd, Cr, Pb, Hg, Zn, Cu và Ni)

WQI cơ bản và WQI tổng hợp được sử dụng để phân loại chất lượng nước theo cácmức như sau:

* Phương pháp WQI đưa ra bởi Ủy ban sông Mê Kông: tính toán tổng hợp.

Các thông số được sử dụng để tính toán WQI bao gồm: DO, Amoni NH4+, COD vàTổng P

WQI của mỗi trạm quan trắc được tính toán theo công thức sau:

10

2 1

M

p p

p WQI     n

p: điểm số của mỗi mẫu, (nếu DO, NH4, COD và tổng P đáp ứng được mứchướng dẫn sẽ được 2 điểm; nếu chỉ có NH4 và tổng P đáp ứng được mức hướng dẫn

sẽ được 1 điểm

n: số mẫu trong 1 năm

M: Số điểm tối đa có thể đạt được của các mẫu trong 1 năm

Mức hướng dẫn được cho trong bảng sau:

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu tính toán chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sôngNhuệ - Đáy thông qua các chỉ tiêu ô nhiễm chính như: pH, BOD5, COD, DO, Nhiệt

độ, TSS, NH4+, PO33-, Coliform,…

- Phạm vi về không gian: Đề tài nghiên cứu trong giới hạn các sông thuộclưu vực sông Nhuệ Đáy: sông Nhuệ, sông Đáy, sông Bùi, sông Tích, sông Sắt, sôngĐào

- Phạm vi về thời gian: Đề tài nghiên cứu tính toán chất lượng nước các sôngthuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy trong hai mùa: mùa khô từ tháng 11/2012 đến tháng4/2013 và mùa mưa từ tháng 5/2013 đến tháng 10/2013

- Phạm vi về nội dung: Đề tài chỉ nghiên cứu tính toán chất lượng nước cácsông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy bằng một số phương pháp Từ đó, phân vùngchất lượng nước và đánh giá khả năng sử dụng của nguồn nước lưu vực sông NhuệĐáy

2.2 Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài

2 2.1 Địa điểm nghiên cứu

Các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy chảy qua các tỉnh thành: Hà Nội,Hòa Bình, Hà Nam, Ninh Bình, Nam Định

Thời gian thực hiện đề tài: tháng 6 năm 2013 đến tháng 6 năm 2014

2.3 Nội dung nghiên cứu

lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy

- Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các khu dân cư

- Nước thải từ các hoạt động sản xuất công nghiệp

- Các nguồn thải gây ô nhiễm khác

mưa và mùa khô năm từ 11/2012 đến 10/2013

- Hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa

- Hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô

nước theo phương pháp WQI, Phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ

s ố giá trị tỷ lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính và phương pháp tính

giá tr ị 75%.

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp này được thực hiện trên cơ sở kế thừa, phân tích và tổng hợpcác nguồn tài liệu, tư liệu, số liệu thông tin có liên quan một cách có chọn lọc, từ đóđánh giá chúng theo yêu cầu và mục đích nghiên cứu

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

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

2.4 2 Phương pháp lấy mẫu, phân tích

Đề tài thực hiện lấy mẫu tại 22 điểm:

Bảng 2.1 Vị trí, tọa độ lấy mẫu

Tọa độ

Hình 2 1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên LVS Nhuệ Đáy

Các phương pháp và thiết bị thu mẫu:

- Phương pháp thu mẫu và đo đạc tại hiện trường, các dụng cụ lưu giữ mẫu,bảo quản mẫu, vận chuyển mẫu, tiếp nhận mẫu tuân thủ theo đúng hướng dẫn trongcác TCVN tương ứng và dựa theo quy trình/quy phạm quan trắc và phân tích môitrường của Cục Bảo vệ môi trường

- Các chỉ tiêu hóa lý (DO, pH, nhiệt độ) được xác định ngay tại hiện trườngbằng thiết bị đo nhanh, có độ chính xác cao Các thông số còn lại được xác địnhbằng cách thu mẫu và phân tích tại phòng thí nghiệm

- Khi tiến hành quan trắc tại hiện trường đã lập hồ sơ mẫu như: địa điểm thumẫu, ký hiệu mẫu, thời gian lấy mẫu, các thông số đo nhanh, phương thức lấy mẫu

và bảo quản, các ghi chú nhận xét về nguồn lấy mẫu, điều kiện thời tiết, trạng tháimàu nước Nước được lấy mẫu theo tiêu chuẩn TCVN 6663-6:2008 - Chất lượngnước - Lấy mẫu - Hướng dẫn lấy mẫu ở sông và suối, TCVN 6663-3:2008 - Chấtlượng nước Lấy mẫu Phần 3: Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu Một số thông số

đo tại hiện trường như nhiệt độ, pH, DO Các thông số khác được phân tích trongphòng thí nghiệm

2.4.3.1.Phương pháp tính chỉ số chất lượng nước (WQI)

* Tính toán WQI thông số (WQI SI ).[17]

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

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

i i

BP BP

q q WQI

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

Bước 2: Tính giá trị WQIDO:

i i

i i

BP BP

q q

Trong đó: Cp: giá trị DO % bão hòa

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

Bảng 2.3: Bảng quy định các giá trị BPi i và qi đối với DO % bão hòa

(2.2)

Nếu DO% bão hòa≤ 20 thì WQIDObằng 1;

Nếu 20< DO% bão hòa< 88 thì WQIDOđược tính theo công thức 2.2 và sử dụngbảng 2.3;

Nếu 88≤ DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDObằng 100;

Nếu 112< DO% bão hòa< 200 thì WQIDO được tính theo công thức 2.1 và sửdụng bảng 2.3;

Nếu DO% bão hòa≥200 thì WQIDObằng 1

- Tính giá trị WQI đối với thông số pH

Bảng 2.4.Bảng quy định các giá trị Bp i và q i đối với thông số pH

i i

BP BP

q q

Nếu pH ≤ 5,5 thì WQIpH= 1;

Nếu 5,5 < pH <6 thì WQIpHđược tính theo công thức 2.3 và sử dụng bảng 2.4;

Nếu 6 ≤ pH ≤ 8,5 thì WQIpH= 100;

Nếu 8,5 < pH < 9 thì WQIpHđược tính theo công thức 2.1 và sử dụng bảng 2.4;

Nếu giá trị pH ≥ 9 thì WQIpH= 1