SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO MỘT SỐ SÔNG THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY

TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1.Một số đặc điểm chính về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy 1.3.2.Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam về

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Cái Anh Tú

SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO MỘT SỐ SÔNG THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Cái Anh Tú

SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO MỘT SỐ SÔNG THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ, SÔNG ĐÁY

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS: Trần Yêm

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các Thầy, Cô trong Khoa Môi trường, gia đình và bạn bè Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Yêm, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Môi trường nói chung, Bộ môn Công nghệ Môi trường nói riêng đã tạo điều kiện tốt để tôi hoàn thành khóa học này

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, cổ vũ tôi trong suốt quá trình học tập

Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013

Người thực hiện luận văn

Cái Anh Tú

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng: số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này

đã được cảm ơn và thông trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013 Người thực hiện luận văn

Cái Anh Tú

MỤC LỤC

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1.Một số đặc điểm chính về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại

lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy

1.3.2.Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam về áp dụng

các chỉ số đánh giá chất lượng nước mặt

9 - 14

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Kết quả quan trắc hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ, sông

3.2.3 Phương pháp 3 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc tính

toán chỉ số WQI

52 A) Kịch bản 1: Tính WQI không có trọng số 53 – 58

Trường hợp 1: Chỉ số WQI có trọng số riêng cho sông Đáy 60 Trường hợp 2: Chỉ số WQI có trọng số riêng cho sông Nhuệ 64 Trường hợp 3 - Trọng số chung cho cả lưu vực Nhuệ-Đáy 65

3.2.4 Phương pháp 4 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc xác

định trạng thái chất lượng nước

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

WQI : Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index)

QCVN : Quy chuẩn kỹ thuật môi trường Việt Nam

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

TNMT : Tài nguyên Môi trường

CTCP : Chỉ tiêu cho phép

BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi trường

BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand) COD : Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)

DO : Lượng oxy hoà tan (Dissolvel Oxygen)

QLMT : Quản lý môi trường

KTXH : Kinh tế xã hội

TCMT : Tổng Cục môi trường

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 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 chất

lượng nước thấp

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1– Các vị trí lấy mẫu sông Nhuệ 15

Bảng 2 – Các vị trí lấy mẫu sông Đáy 15

Bảng 3 - Các thông số quan trắc và phương pháp phân

tích

17

Bảng 4 - Bảng quy định các giá trị qi, Bpi 19

Bảng 5 - Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với

DO% bão hòa

Bảng 16 - Giá trị COD tại các điểm lấy mẫu dọc theo

Bảng 23 - Giá trị Coliform tại các điểm lấy mẫu dọc

theo sông Nhuệ 43

Bảng 24 - Giá trị Coliform tại các điểm lấy mẫu dọc

theo sông Đáy

37

Bảng 25 - Tổng kết chất lượng nước dọc theo sông

Nhuệ

44 Bảng 26 – Tổng kết chất lượng nước dọc theo sông Đáy 45

Bảng 27 – Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông Nhuệ

thông qua số lần thông số môi trường quan trắc đạt và

không đat QCVN

47

Bảng 28 – Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông Đáy

thông qua số lần thông số môi trường quan trắc đạt và

không đat QCVN

48

Bảng 29 - Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc 49

chất lượng nước sông Nhuệ vào mùa khô

Bảng 30 - Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc

chất lượng nước sông Đáy vào mùa khô

49

Bảng 31 - Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc

chất lượng nước sông Nhuệ vào mùa mưa

50

Bảng 32 - Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc

chất lượng nước sông Đáy vào mùa mưa

51

Bảng 33 - Bảng quy định các giá trị qi, BPi 53

Bảng 34 - Tính WQI các thông số của các mẫu nước

Bảng 36 - Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất

lượng nước sông Nhuệ vào mùa khô

Bảng 38 - Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất

lượng nước sông Đáy vào mùa khô

56

Bảng 39 - Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất

lượng nước sông Đáy vào mùa mưa

57

Bảng 40 – Trọng số đối với các thông số môi trường

nước sông theo các trường hợp khác nhau

Bảng 45 - Đánh giá chất lượng sông Nhuệ (trường hợp

nước

70

Bảng 49 - Phương pháp xác định trạng thái chất lượng

nước:Áp dụng cho thông số BOD

71

Bảng 50 – Tóm tắt so sánh các vấn đề do luận văn đưa

ra so sánh với các nghiên cứu trước đây

78 -

79

MỞ ĐẦU

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

Trước đây, đã có nhiều chương trình quan trắc ở lưu vực sông Nhệu – Đáy nhưng nhìn chung hoạt động quan trắc vẫn còn một số hạn chế như:

- Các dữ liệu quan trắc được thu thập chưa đầy đủ

- Một số chương trình quan trắc chưa được gắn liền với mục tiêu sử dụng nước

- Phương pháp tiếp cận, phương pháp đánh giá chất lượng nước hiện vẫn còn chưa thống nhất, chưa hệ thống, trong đó có việc sử dung các chỉ số để đánh giá

Chỉ số chất lượng nước và các phương pháp đánh giá chất lượng nước là công cụ phục vụ việc 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

Lưu vực sông Nhuệ - Đáy là một trong ba lưu vực được quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực bảo vệ môi trường lưu vực sông ở Việt Nam do các chức năng và vị trí quan trọng của lưu vực

Luận văn “Sử dụng các phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước cho một số sông thuộc lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy” được thực hiện với các mục tiêu, phạm vi và nội dung nghiên cứu chính như sau:

Mục tiêu nghiên cứu

- Góp phần nâng cao hiệu quả quản lý môi trường sông Nhuệ - Đáy thông qua việc áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước

- Tác giả được áp dụng những kiến thức đã được đào tạo trong nhà trường vào điều kiện thực tế

Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu đã tiến hành 12 đợt khảo sát, đo đạc và lấy mẫu phân tích trong 12 tháng liên tục (từ tháng 11 năm 2012 đến tháng 10 năm 2013) tại tất cả các điểm lấy mẫu

Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu bao gồm các vấn đề chính như sau:

1 Hiện trạng chất lượng môi trường nước sông tại sông Nhuệ, sông Đáy

- Kết quả quan trắc hiện trạng chất lượng nước sông Đáy

- Kết quả quan trắc hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ

2 Tính toán chỉ số thể hiện chất lượng nước sông Đáy – Nhuệ

Kết luận và kiến nghị

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Một số đặc điểm chính về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy

Lưu vực sông Nhuệ - Đáy có tọa độ địa lý từ 200 - 21020' vĩ độ Bắc và 1050 - 106030' kinh độ Đông, diện tích 7665 km2, chiếm 10% diện tích toàn lưu vực sông Hồng, Bao gồm địa phận hành chính của các tỉnh sau:

Tỉnh Hòa Bình: gồm các huyện Lương Sơn, Kim Bôi, Lạc Thủy, Yên Thủy

Thành phố Hà Nội: gồm nội thành, quận Hà Đông (Tp.Hà Đông), các huyện Từ Liêm, Thanh Trì, Đan Phượng, Hoài Đức, Thường Tín, Phú Xuyên, Thanh Oai, Ứng Hòa, Chương Mỹ, Mỹ Đức

Tỉnh Hà Nam: gồm thành phố Phủ Lý và các huyện Duy Tiên, Lý Nhân, Kim Bảng, Bình Lục, Thanh Liêm

Tỉnh Nam Định: gồm thành phố Nam Đinh và các huyện Nam Trực, Vụ Bản, Xuân Trường, Trực Ninh, Nghĩa Hưng, Ý Yên, Giao Thủy, Hải Hậu

Tỉnh Ninh Bình: gồm thành phố Ninh Bình, tp Tam Điệp và các huyện Gia Viễn, Nho Quan, Hoa Lư, Yên Khánh, Yên Mô, Kim Sơn

Lưu vực được giới hạn như sau:

Phía Bắc và phía Đông được giới hạn bởi đê Sông Hồng kể từ ngã ba Trung Hà tới cửa Ba Lạt với chiều dài 242 km

Phía Tây Bắc giáp với Sông Đà từ Ngòi Lát tới Trung Hà với chiều dài khoảng 33

km

Phía Tây và Tây Nam là đường phân lưu giữa lưu vực sông Hồng với lưu vực sông

Mã bởi dãy núi Ba Vì, Cúc Phương – Tam Điệp, kết thúc tại núi Mai An Tiêm (nơi có sông Tống gặp sông Cầu Hội) và tiếp theo là sông Càn dài 10km rồi đổ ra biển tại Cửa Càn

Phía Đông và Đông Nam là biển Đông, có chiều dài khoảng 95 km từ cửa Ba Lạt tới Cửa Càn

Lưu vực sông Nhuệ - Đáy là khu vực có nền kinh tế - xã hội phát triển Trong vùng

đã hình thành một mạng lưới đô thị, với Hà Nội là thủ đô và là thành phố loại I trực thuộc Trung ương, thành phố Nam Định là đô thị loại 2, ngoài ra còn các thị xã tỉnh lị và thị xã công nghiệp

Theo kết quả khảo sát của Bộ Tài nguyên và Môi trường trong tháng 8/2013, trung bình mỗi ngày hiện nay 2 con sông Nhuệ và Đáy phải tiếp nhận khoảng 3,8 triệu m3 nước thải các loại, trong đó Hà Nội chiếm tới 48,8%, các tỉnh khác lần lượt là Nam Định 17,8%,

Hà Nam 15%, Ninh Bình 14% và Hoà Bình chiếm 4,4% Và trong 3,8 triệu m3 nước thải

đó thì nước thải từ trồng trọt và chăn nuôi là 2,6 triệu m3 chiếm 62% tổng lượng thải, nước thải công nghiệp chiếm 16% (tương đương 636.000 m3 nước thải)… Theo sở TNMT Hà Nội, có hơn 700 nguồn thải công nghiệp, làng nghề, bệnh viện, sinh hoạt vào sông Nhuệ-Đáy hầu hết không qua xử lý /1/ /2/

Trên lưu vực này có khoảng 60-70% dân số toàn lưu vực sản xuất nông nghiệp, sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật không đúng quy cách Bên cạnh đó, chăn nuôi đang được khuyến khích đầu tư phát triển với số lượng đàn vật nuôi không ngừng tăng theo thời gian đang tác động rất xấu đến lượng nước thải, bởi hầu hết lượng nước thải đều

đổ xuống các nguồn nước mặt

Theo số liệu thống kê của các Sở TN&MT các tỉnh, thành phố trong lưu vực thì hiện nay trong lưu vực có 458 làng nghề, phần lớn các cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại các làng nghề đều phát triển tự phát theo yêu cầu của thị trường nên thiết bị, công nghệ đơn giản, mặt bằng sản xuất nhỏ, khả năng đầu tư cho các hệ thống xử lý nước thải rất hạn chế Nước thải của các làng nghề này không qua xử lý hoặc xử lý ko hiệu quả Tổng lượng nước thải phát sinh từ các làng nghề này khoảng 50.000-60.000m3 nước thải/ngày, trong

đó riêng ở Hà Nội đã chiếm khoảng 40% /1/ /2/

Về đặc điểm thủy văn, nói chung, 90% lượng dòng chảy trên lưu vực sông Đáy có nguồn gốc từ sông Hồng chuyển sang, chỉ 10% còn lại bắt nguồn từ trên lưu vực Tổng dòng chảy năm khoảng 28,8 tỉ m3, trong đó có đến 25,8 tỉ m3 (chiếm 85-90%) bắt nguồn

từ sông Hồng qua sông Đào Lượng dòng chảy trên sông Hoàng Long chiếm khoảng 2.4% tổng dòng chảy năm, tương đương 0.68 tỉ m3 Lượng dòng chảy trên sông Tích vào sông Đáy tại Ba Thá chiếm khoảng 4.7%, tương đương 1.35 tỉ m3

Mật độ lưới sông trong lưu vực biến đổi trong phạm vi 0.7 - 1.2 km/km2 Hệ thống sông này gồm 2 con sông chính là sông Nhuệ và sông Đáy

Chế độ thủy văn sông Nhuệ - sông Đáy không những chịu ảnh hưởng của các yếu tố mặt đệm trên bề mặt lưu vực, các yếu tố khí hậu mà còn phụ thuộc vào chế độ dòng chảy của nước sông Hồng và các sông khác cũng như chế độ vận hành của các công trình thủy lợi trên sông Vì thế mà chế độ thủy văn ở đây rất phức tạp và có sự khác nhau nhất định giữa các đoạn sông

Sự phân bố theo thời gian thể hiện rõ nét thông qua phân phối dòng chảy trong năm Phân phối dòng chảy năm phụ thuộc vào sự phân phối theo mùa của lượng mưa năm nên dòng chảy trong năm cũng phân phối không đều và thể hiện hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô Mùa mưa từ tháng V đến tháng X, chiếm 80 - 85% lượng mưa cả năm Mùa khô từ tháng XI đến tháng IV năm sau

a) Sông Nhuệ: bắt nguồn tại cống Liên Mạc, lấy nước từ sông Hồng chảy vào Đây là

nguồn nước cấp cho nhiều hệ thống, công trình thủy lợi như Hà Đông, Đồng Quan, Nhật Tựu, Lương Cổ - Điệp Sơn Ngoài ra, sông Nhuệ còn đóng vai trò tiêu nước cho thành phố Hà Nội

và thị xã Hà Đông Nước sông Tô Lịch thường xuyên xả vào sông Nhuệ với lưu lượng trung bình từ 11 - 17 m3/s, lưu lượng cực đại đạt 30 m3/s Sông Nhuệ dài 75 km, chảy vào sông Đáy tại thị xã Phủ Lý, Hà Nam Lưu vực sông Nhuệ có diện tích khoảng 1.070 km2, chiếm 13,5% tổng diện tích toàn lưu vực

Nối liền sông Nhuệ với sông Đáy có các sông Vân Đình dài 11,8 km, sông La Khê dài 6,8 km, Ngoại Độ dài 12 km, sông Duy tiên dài 21 km, một số sông nhỏ khác tạo thành một mạng lưới tưới tiêu tự chảy hoàn chỉnh Tổng chiều dài 113,6 km, lưu lượng đến 150 m3/s vào mùa mưa và mùa cạn chỉ đạt 41m3/s

Sông Nhuệ có lưu lượng đến 150 m3/s vào mùa mưa Mùa cạn chỉ đạt 41m3/s

Chế độ dòng chảy của sông Nhuệ chịu ảnh hưởng nhiều bởi chế độ vận hành của các công trình thủy lợi trên sông Mực nước sông Nhuệ về mùa mưa tại hạ lưu đập Hà Đông nơi cửa xả của đập Thanh Liệt khoảng 5,20 - 5,77 m Cao độ ruộng ven sông 5,4m Mật độ lưới sông trong lưu vực biến đổi trong phạm vi 0.7 - 1.2 km/km2 Hệ thống sông này gồm 2 con sông chính là sông Nhuệ và sông Đáy

Chế độ thủy văn sông Nhuệ - sông Đáy không những chịu ảnh hưởng của các yếu tố mặt đệm trên bề mặt lưu vực, các yếu tố khí hậu mà còn phụ thuộc vào chế độ dòng chảy của nước sông Hồng và các sông khác cũng như chế độ vận hành của các công trình thủy lợi trên sông Vì thế mà chế độ thủy văn ở đây rất phức tạp và có sự khác nhau nhất định giữa các đoạn sông

Sự phân bố theo thời gian thể hiện rõ nét thông qua phân phối dòng chảy trong năm Phân phối dòng chảy năm phụ thuộc vào sự phân phối theo mùa của lượng mưa năm nên dòng chảy trong năm cũng phân phối không đều và thể hiện hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô Mùa mưa từ tháng V đến tháng X, chiếm 80 - 85% lượng mưa cả năm Mùa khô từ tháng XI đến tháng IV năm sau

b) Sông Đáy: Nguyên là một phân lưu lớn của sông Hồng, chảy theo hướng Tây

Bắc – Đông Nam và đổ ra biển Đông tại cửa Đáy Kể từ năm 1937, sau khi đập Đáy được xây dựng, sông Đáy hầu như chỉ nhận nước từ sông Hồng qua cửa đập Đáy vào những năm phân lũ Vì vậy, phần đầu nguồn sông Đáy, khoảng 70km từ km 0 đến Ba Thá, coi như đoạn sông chết Lượng nước để nuôi sông Đáy chủ yếu do các sông nhánh cung cấp, quan trọng nhất là sông Tích, sông Bôi, sông Đào và sông Nhuệ Sông Đáy dài 237 km, diện tích lưu vực khoảng 6.592 km2 (chiếm 83% diện tích toàn LVS Nhuệ - Đáy) Chế độ dòng chảy của sông Đáy rất phức tạp và có sự khác nhau giữa các đoạn sông do địa hình lòng dẫn và ảnh hưởng từ chế độ dòng chảy của sông Đào và triều cường

Sông Đáy có chiều dài khoảng 240 km, diện tích lưu vực xấp xỉ 850.000 ha Sông Đáy nguyên là một phân lưu lớn đầu tiên ở hữu ngạn sông Hồng, bắt đầu từ cửa Hát Môn chảy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam rồi đổ ra biển qua Cửa Đáy Sông Đáy bản thân

nó cũng có các sông nhánh khác đổ vào nên chế độ dòng chảy tương đối phức tạp, vừa chịu ảnh hưởng của sông Hồng vừa chịu ảnh hưởng của các sông nội địa và thủy triều Nhìn chung, sông Đáy hoàn toàn mang các đặc thù của sông đồng bằng Vào mùa lũ, dòng chảy lũ trên sông Đáy phản ánh các đặc trưng chế độ dòng chảy lũ cả trên sông Hồng cũng như trên vùng núi Do có đập Đáy, nước sông Hồng không thường xuyên vào sông Đáy qua cửa đập này trừ những khi phân lũ Khi đập đáy đóng, sông Đáy chủ yếu nhận nước từ các sông nhánh là: sông Tích, sông Thanh Hà, Sông Châu Giang, sông Nhuệ, sông Hoàng Long, sông Sắt, sông Đào và sông Bút, phần đầu nguồn sông (từ km 0 đến Ba Thá dài 71

km) coi như một đoạn sông chết Ở đoạn sông này xảy ra hiện tượng bồi lắng, nhân dân ven sông lấn đất canh tác làm dòng sông hẹp và nông, cản trở việc thoát lũ mùa mưa Tại điểm giao nhau giữa sông Đáy và sông Hồng thuộc địa phận tỉnh Hà Tây cũ có hai công trình kiểm soát lũ trên sông Đáy, điều tiết dòng chảy từ sông Hồng vào Việc tiêu nước trên sông Đáy dùng động lực là chính, chỉ có một số khu vực miền núi, trung du giáp biển

là có thể tự chảy vì lợi dụng được độ dốc và thủy triều

1.2 Một số nghiên cứu chính đã thực hiện về chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy

Trong thời gian qua đã có một số nghiên cứu về chất lượng nước sông

Nhuệ - Đáy, trong đó tiêu biểu là nghiên cứu:

- Nghiên cứu của Trường Đại học Thuỷ lợi và Viện Quy hoạch Thuỷ lợi thông qua đề tài nghiên cứu khoa học nhằm tìm giải pháp làm hồi phục lại dòng sông Đáy

Qua phân tích tổng hợp và tính toán, nghiên cứu đã đưa ra phương án cải tạo sông Đáy thành sông tự nhiên nhằm duy trì dòng chảy sông Đáy với lưu lượng vào mùa kiệt từ 36 - 106 m3/s, mùa lũ khoảng 800m3/s, các giải pháp công trình được đề xuất

- Nghiên cứu điều tra khảo sát nguồn thải sông Nhuệ - Đáy, Tổng Cục Môi trường

2010 với những kết quả chính như sau:

Chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy đang bị ô nhiễm do chịu ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải làng nghề chưa được xử lý hoặc xử lý chưa đạt yêu cầu đã đổ trực tiếp vào sông Nghiên cứu đã đưa ra các mức xả thải khác nhau từ các nguồn (Hình 1) /12/

Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào lưu vực sông Nhuệ Đáy

Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào lưu Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào lưu

vực sông Đáy – Nhuệ /12/ vực sông Đáy – Nhuệ /12/

Tỷ lệ nước thải bệnh viện đổ vào lưu vực

sông Đáy – Nhuệ /12/

Tỷ lệ phân bố các làng nghề trên lưu vực sông Đáy – Nhuệ /12/

Hình 1 – Tỷ lệ các nguồn nước đổ vào sông lưu vực sông Nhuệ – Đáy /12/

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

1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về về áp dụng các chỉ số đánh giá chất

lượng nước mặt

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

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 /20/ /22/ /23/

* Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm:

- 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:

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

- Bước 1: Lựa chọn thông số

- Bước 2: Chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo – tính toán WQI thông số

- Bước 3: Trọng số

- Bước 4: Tính toán chỉ số WQI cuối cùng

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

Canada: Phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The Canadian Council of Ministers of the Environment - CCME, 2001) xây dựng

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

1.3.2 Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam về áp dụng các chỉ số

đánh giá chất lượng nước mặt

Phạm Thị Minh Hạnh, 2008 đưa ra mô hình WQI với chỉ số chất lượng nước được chia làm 2 loại là: Chỉ số chất lượng nước cơ bản IB và chỉ số chất lượng nước tổng hợp IO Chỉ số chất lượng nước cơ bản được tính cho 8 thông số chính (COD, BOD5, DO,

độ đục, SS, NH4+ - N, PO43--P và Coliform Chỉ số chất lượng nước tổng hợp ngoài 8

thông số trên được tính thêm các thông số pH, nhiệt độ, các kim loại nặng và dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong nước, chỉ số chất lượng nước tổng hợp cung cấp nhiều thông tin hơn cho việc đánh giá chất lượng nước

Năm 2009, tổng cục môi trường đã thực hiện tính toán WQI cho sông Cầu, sông Công và sông Ngũ huyện Khê, 2009 và đưa ra nhận định là:

- Sông Cầu có 69% số mẫu quan trắc đạt chất lượng nước với WQI thuộc khoảng 76 – 90, có 31% số mẫu quan trắc có WQI thuộc khoảng 51 – 75

- Sông Công: Kết quả tính toán WQI có thể nhận thấy dễ dàng có 69% số mẫu quan trắc đạt chất lượng nước với WQI thuộc khoảng 76 – 90, có 31% số mẫu quan trắc có WQI thuộc khoảng 51 – 75

- So với công Cầu và sông Công thì sông Ngũ Huyện Khê có tỉ lệ các thông số vượt các mức trong Quy chuẩn cao hơn, tức có mức độ ô nhiễm lớn hơn Có nhiều thông số vượt mức B1 đến trên 30% số mẫu quan trắc /19/

Mỗi thông số sẽ xác định một chỉ số chất lượng nước phụ, chỉ số WQI cuối cùng được xác định bằng việc kết hợp phương pháp trung bình cộng và trung bình nhân không trọng số /19/

Trong 10 năm gần đây, CLN tại các sông trên địa bàn Hà Nội đã được nhiều đơn vị,

đề tài, dự án quan trắc, đánh giá /12/ /14/ /15/ 19/ Công tác này đã và đang được Trung tâm Quan trắc và Phân tích Tài nguyên Môi trường (TNMT) (Sở TN&MT Hà Nội) thực hiện với tần suất trên 300 điểm quan trắc phủ khắp các sông lớn, nhỏ trong khu vực nội thành và ngoại thành Dựa vào kết quả quan trắc của Sở TN&MT Hà Nội /14/, số liệu phân tích diễn biến CLN theo chiều dài các sông chính kết hợp phương pháp xác định chỉ

số CLN (WQI) đề xuất trong Đề tài "Nghiên cứu phân vùng chất lương nước sông hồ theo WQI và đề xuất phương án sử dụng, BVMT nước mặt vùng Hà Nội" đã được Sở KHCN

TP Hà Nội nghiệm thu (2010)

Phân vùng CLN sông, hồ (phân vùng theo chất lượng và mức độ ô nhiễm nguồn nước) đối vói một lưu vực sông hoặc một địa phương là nội dung đặc biệt quan trọng không chỉ trong quản lý môi trường mà còn phục vụ cho quy hoạch sử dụng và BVMT

nước Trong năm 2008, Bộ TN&MT đã ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLN mặt (QCVN 08:2008/BTNMT)

Để có cơ sở khoa học và thực tiễn trong việc phân loại và phân vùng CLN theo QCVN 08:2008/BTNMT cần áp dụng hệ thống phân loại theo chỉ số, CLN (WQI) phù họp đặc điểm nguồn nước của địa phương hoặc lưu vực

Khi có phân vùng tốt, các cấp lãnh đạo và các sở, ngành, doanh nghiệp ở TP Hà Nội và cộng đồng sẽ xác định rõ: vùng (đoạn sông) đạt yêu cầu về CLN an toàn cho cấp nước sinh hoạt (lấy nước cho nhà máy nước); vùng đạt yêu cầu về CLN có khả năng nuôi trồng thủy sản an toàn, có hiệu quả kinh tế; vùng có khả năng cấp nước thủy lợi an toàn, có chất lượng tốt; vùng có khả năng xây dựng cơ sở thể thao, du lịch dưới nước đủ tiêu chuẩn; vùng không thể sử dụng cho các mục đích trên, cần ưu tiên xử lý, kiểm soát ô nhiễm

Để khắc phục khó khăn trên, cần phải có một hoặc một hệ thống chỉ số cho phép lượng hoá được CLN (nghĩa là biểu diễn CLN theo một thang điểm thống nhất), có khả năng mô tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần hoá – lý – sinh trong nguồn nước Một trong số chỉ số đó là chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI)

Năm 2008 Sở KHCN TP Hà Nội đã giao Viện Môi trường và Phát triển (VESDEC) triển khai Đề tài: Nghiên cứu phân vùng CLN các sông, hồ trên địa bàn TP Hà Nội (năm 2010) Trong Đề tài, nhóm nghiên cứu đã đề xuất 2 mô hình có thể sử dụng để phân loại CLN ở từng điểm quan trắc tại các sông, hồ trên địa bàn Hà Nội, từ đó kết họp với các phương pháp đo đạc diễn biến CLN liên tục theo các dòng sông có thể cho phép phân vùng CLN các sông, hồ chính /5/

Trong công tác quy hoạch quản lý tài nguyên nước, việc phân vùng CLN trên một diện rộng là một yêu cầu hết sức quan trọng và WQI là một công cụ hữu hiệu để đáp ứng nhiệm vụ này Để phục vụ cho công tác quy hoạch tài nguyên nước của Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam, WQI đã được được nghiên cứu và sử dụng cho đánh giá CLN

Khi đánh giá CLN qua nhiều thông số riêng biệt sẽ không nói lên diễn biến CLN tổng quát của một con sông ( hay đoạn sông) và do vậy khó so sánh CLN từng vùng của một con sông, so sánh CLN của con sông này với con sông khác, CLN thời gian này với thời gian khác (theo tháng, theo mùa), CLN hiện tại so với tương lai… Vì thế, sẽ gây khó

khăn cho công tác giám sát diễn biễn CLN, khó đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước…

Khi đánh giá qua các thông số CLN riêng biệt, chỉ các nhà khoa học hoặc nhà chuyên môn mới hiểu được, do đó, khó thông tin về CLN cho cộng đồng và các cơ quan quản lý Nhà nước, các nhà lãnh đạo để ra các quyết định phù hợp về bảo vệ và khai thác nguồn nước…

Để khắc phục các khó khăn trên, cần phải có một hoặc hệ thống chỉ số cho phép lượng hóa được CLN (biểu diễn CLN theo một thang điểm thống nhất), có khả năng mô tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần hóa – lý - sinh trong nguồn nước Một trong những chỉ số đó là chỉ số chất lượng nước ( Water Quality Index – WQI)

Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và đề xuất và áp dụng về bộ chỉ số CLN như các WQI-2 và WQI-4 được sử dụng để đánh giá số liệu CLN trên sông Sài Gòn tại Phú Cường, Bình Phước và Phú An trong thời gian từ 2003 đến 2007 Một số nghiên cứu điển hình như sau:

- Nghiên cứu của TS Tôn Thất Lãng, sử dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) để đánh giá và phân vùng chất lượng nước sông Hậu năm 2008 /9/

Nghiên cứu ở đây đã sử dụng WQI để đánh giá và phân vùng chất lượng sông Hậu với mô hình WQI với nhóm gồm 6 thông số: pH, DO, BOD, COD, TSS, Coliform Mô hình có ứngdụng phương pháp Delphi và phương pháp đường cong tỷ lệ

Để phục vụ công tác quản lý và kiểm soát chất lượng nước sông Hậu, chỉ số chất lượng nước được xây dựng dựa vào phương pháp Delphi Các hệ thống câu hỏi được gởi đến 40 chuyên gia chất lượng nước tại các Viện Nghiên cứu, trường Đại học, Trung tâm Môi trường v.v…

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” năm 2008 do PGS TS Lê Trình làm chủ nhiệm là một trong những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về phân vùng chất lượng nước theo WQI Nghiên cứu đã xác định với tính định lượng cao các yếu tố ảnh hưởng đến CLN vùng TP HCM (thủy văn, các nguồn thải

CN, sinh hoạt, nông nghiệp, thủy lợi, thủy sản) và dự báo đến năm 2020 Nghiên cứu đã

đưa ra diễn biến chất lượng nước (ô nhiễm nước) các sông rạch chính theo không gian và thời gian và thiết lập hệ thống WQI phù hợp cho TP HCM (và cả lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn) và tính WQI cho 35 điểm khảo sát vào tháng 3 và tháng 9.2007 Dựa vào điểm

số về WQI chất lượng nước tại các điểm đã được phân thành 5 loại (I – V) /7/

Nghiên cứu “Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội)” do Nguyễn duy Phú, Trịnh Thị Thanh, 2010 được tiến hành Nghiên cứu đã 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) và đánh giá hiện trạng nước sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) vào mùa lũ và mùa cạn năm 2010 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 879/QĐ-TCMT; 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) /5/

Tổng cục Môi trường đã 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 với mục đích: đánh giá nhanh chất lượng nước mặt lục địa một cách tổng quát; Có thể được sử dụng như một nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ phân vùng CLN; cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan; nâng cao nhận thức về môi trường /16/ /17/

Một số nghiên cứu cho rằng trọng số là không cần thiết Mỗi lưu vực khác

nhau có các đặc điểm khác nhau và có các trọng số khác nhau, vì vậy WQI của các lưu vực khác nhau không thể so sánh với nhau /17/

Việc lựa chọn biến số sử dụng phương pháp DELPHI và tập hợp lại bằng phương pháp chuyên gia Chuyển đổi các biến số bằng cách logarit hóa để tính các chỉ số

phụ Trong quá trình xây dựng chỉ số WQI ban đầu, một nhóm các chuyên gia đã được tập hợp và sử dụng phương pháp Delphi để xác định các biến số và trọng số của mỗi biến Việc loại bỏ các tỉ lệ bằng phương pháp Redudancy and impairment categories của 6 thông

số (DO, BOD, pH, tổng rắn, amoni+nitrat, fecak coliform) Các thông số được phân loại thành các nhóm nhân tố khác nhau: tiêu thụ oxy, phú dưỡng, thông số vật lý, các chất hòa tan và yếu tố ảnh hưởng đến sức khoẻ

Với nhiều biến thì sự thay đổi nhỏ trong một biến không thể phản 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 đường phi 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

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là dòng sông chính lưu vực sông Nhuệ- sông Đáy là: sông Nhuệ, sông Đáy

Theo kế hoạch/ chương trình quan trắc sông Nhuệ - Đáy, chất lượng nước sông được thực hiện 15 mẫu dọc sông chính: Sông Đáy có 9 mẫu, sông Nhuệ có 6 mẫu Vị trí lấy mẫu được thể hiện ở bảng 1, 2

Bảng 1– Các vị trí lấy mẫu dọc sông Nhuệ STT

H1 Đầu sông Nhuệ (Cầu Diễn)

3 H3 Sau đoạn tiếp nhận nước sông Tô Lịch

6 Hà Nam HN1 Điểm cuối cùng của sông Nhuệ (ở trên tp.Hà Nam)

Bảng 2 – Các vị trí lấy mẫu dọc sông Đáy STT Tỉnh/

Thành phố

Kí hiệu mẫu Mức đánh giá chất lượng nước

1

Hà Nội

H5 Đầu sông Đáy (Sau đập Đáy)

3

Hà Nam

HN2 Điểm mẫu gần tp, Phủ Lý (sau KCN Đồng Văn

4 HN3 Đoạn sông cuối Tp.Hà Nam, sau khi tiếp nhận

nước sông Châu

5 NB1 Đoạn sông trước khi đổ vào Tp.Ninh Bình (trước

Ninh Bình khi nhận nước sông Hoàng Long đổ vào)

7 NB3 Đoạn sông cuối Tp.Ninh Bình, trước khi nhận nước

sông Bút và sông Đào

8 NB4 Đoạn sông tại Ninh Bình sau khi nhận nước từ

sông Bút và sông Đào đổ vào

2.2 Phương pháp nghiên cứu

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:

+ Hiện trạng môi trường nước 3 lưu vực sông [1],[2], [13] [14]

+ 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) [5], [6], [7]

+ Nghiên cứu chỉ số chất lượng nước để đánh giá và quản lý chất lượng nước hệ thống sông Đồng Nai [8]

+ Áp dụng phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) cho sông Hồng (đoạn chảy qua địa bàn thành phố Hà Nội) và các con sông khác [11], [12]

- 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 [10], [15], [16], [18]

Phương pháp điều tra khảo sát thực địa

- Thực hiện khảo sát thực tế dọc tuyến sông Nhuệ, sông Đáy, trong đó đặc biệt quan tâm đến các điểm/ vị trí xác định lấy mẫu nước sông

- Thực hiện phỏng vấn lấy ý kiến các chuyên gia về trọng số các thông số môi trường, phục vụ công việc tính toán chỉ số chất lượng nước WQI (theo kịch bản có trọng số)

Phương pháp lấy mẫu và phân tích nước sông

Trong khuôn khổ chương trình: “Giám sát chất lượng nước sông Nhệ - Đáy” 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 tại tất cả các điểm mẫu và trực tiếp thu lấy mẫu tại 3 điểm

H7 (Cầu Trắng – Sông Nhuệ), H8 (Cầu Đục Khê – Sông Đáy) và NB1 (Cầu Đoan Vỹ/Cầu Khuất) – Sông Đáy)

- Thông số phân tích hiện trường: pH, DO

- Thông số phân tích trong phòng thí nghiệm: TSS, NH4+, PO43-, COD, BOD5, Coliform

Bảng 3 - Các thông số quan trắc và phương pháp phân tích chất lượng nước

1 pH Đo bằng máy theo TCVN 4559-1998; TCVN 6492-1999

Phương pháp khối lượng sau khi lọc, sấy mẫu ở nhiệt độ

103 - 105oC đến khối lượng không đổi theo TCVN 1998; APHA-2540-D

4560-3 DO Bằng máy đo nhanh hiện trường

4 BOD Phương pháp cấy và pha loãng theo TCVN 6001-1995;

APHA-5210-B

5 COD Phương pháp ôxy hóa bằng K2Cr2O7 trong môi trường

axit theo TCVN 6491-1999 ; APHA-5220-D

Phương pháp xác định chỉ số mức độ ô nhiễm nước

Phương pháp 1 - Đánh giá sắp xếp chất lượng nước sông thông qua số lần thông số môi trường quan trắc đạt và không đat QCVN

Để có cơ sở đánh giá nhanh chất lượng nước dựa trên kết quả quan trắc xác định được, nghiên cứu đã đưa ra cách xác định và sắp xếp chất lượng nước sông thông qua số lần thông

số môi trường quan trắc đạt và không đat QCVN Kết quả chất lượng nước các đoạn sông được sắp xếp mức độ ô nhiễm theo tổng số lần quan trắc đạt và không đạt QCVN theo mục tiêu sử dụng nguồn nước

Phương pháp 2 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc tính toán chỉ số ô nhiễm tổng I B1

Chỉ số mức độ ô nhiễm tổng số I được định nghĩa là giá trị tỷ lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính trong nước vượt Tiêu chuẩn cho phép trên Tiêu chuẩn cho phép tương ứng I được tính theo công thức sau:

Trong đó:

I là chỉ số mức độ ô nhiễm tổng số của nước

i là thông số môi trường chính thứ i của nước được phân tích, trừ các thông số về nhiệt độ, độ dẫn, pH, DO, coliform

Ci là nồng độ trung bình của thông số môi trường chính thứ i của nước được phân tích trong các lần lấy mẫu

CTCCP là giá trị giới hạn của thông số môi trường chính thứ i về nước được phân tích theo Tiêu chuẩn môi trường Việt Nam

k là tổng số các thông số môi trường chính của nước vượt tiêu chuẩn cho phép được xem xét

k C

C I

k i TCCP i



Phương pháp 3 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc tính toán chỉ số WQI (theo Quyết định số 879/ QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011)

Lựa chọn thông số

Các thông số lựa chọn để tính toán: pH, TSS, DO, BOD, COD, NH4+ (tính theo N),

PO43-(tính theo P), tổng Coliform

Tính toán WQI

Tính toán WQI thông số

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

i i

BP BP

q q WQI

(công thức 1)Trong đó:

- BPi: nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng tương ứng với mức i;

- BPi+1: nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 3 tương ứng với mức i+1;

- qi: giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng 4 tương ứng với giá trị BPi;

- qi+1: giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng 4 tương ứng với giá trị BPi+1;

- Cp: giá trị của thông số quan trắc được đưa vào tính toán

Bảng 4 - Bảng quy định các giá trị q i , Bpi

Ghi chú: trường hợp giá trị Cp của thông số trùng với giá trị BPi đã cho trong bảng

4, thì xác định được WQI của thông số chính bằng giá trị qi tương ứng

Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQIDO): tính toán thông qua giá trị DO % bão hòa

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: oC)

- Tính giá trị DO % bão hòa:

DO%bão hòa = DOhòa tan / Do bão 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

(công thức 2)

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 4

Bảng 5 - Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa

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

Nếu 20< DO% bão hòa< 88 thì WQIDO được tính theo công thức 2 và sử dụng bảng 4 ;

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

Nếu 112< DO% bão hòa< 200 thì WQIDO được tính theo công thức 1 và sử dụng bảng 6;

Nếu DO% bão hòa ≥200 thì WQIDO bằng 1

 Tính giá trị WQI đối với thông số pH

Bảng 6 - Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH

1

5

1 5

a pH

WQI WQI

WQI

WQI WQI

(2.3)

Trong đó:

WQIa: giá trị WQI đã tính toán đối với 5 thông số: DO, BOD, COD, NH4+ PO43- ; WQIb: giá trị WQI đã tính toán đối với thông số: TSS

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)

 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 7 - 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

0 – 25

Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý

Để đưa ra những kết quả nghiên cứu cụ thể, phương pháp xác định chất lượng nước thông qua chỉ số WQI đã được luận văn đã đưa ra và thực hiện theo các kịch bản và trường hợp khác nhau:

Kịch bản 1: Tính WQI không có trọng số

Kịch bản 2: Tính WQI có trọng số

Trường hợp 1: Chỉ số WQI có trọng số riêng cho sông Đáy

Trường hợp 2: Chỉ số WQI có trọng số riêng cho sông Nhuệ

Trường hợp 3 - Trọng số chung cho cả lưu vực Nhuệ-Đáy

Trọng số xác định các thông số môi trường nước để tính toán chỉ số WQI đã được luận văn tính toán và thực hiện dựa trên thang điểm của 10 chuyên gia từ các trường đại học, viện nghiên cứu,cơ quan quản lý nhà nước có nghiên cứu về chất lượng nước sông Các chuyên gia này có ít nhất 5 năm hoạt động trực tiếp trong lĩnh vực nghiên cứu chất lượng nước sông Phiếu cho trọng số các thông số môi trường nước và danh sách các chuyên gia được luận văn hỏi ý kiến được thể hiện tại phụ lục

Phương pháp 4 – Đánh giá chất lượng nước thông qua việc xác định trạng thái chất lượng nước

Giá trị 75% là số liệu có vị trí tương đương hoặc vượt quá 75% số liệu quan trắc được trong dãy số liệu này khi sắp xếp chúng từ thấp đến cao

Ví dụ: 6 lần quan trắc trong năm BOD nước sông có giá trị: 5,7 mg/l (tháng 2); 4,2 mg/l (tháng 4); 3,2 mg/l (tháng 6); 2,8 mg/l (tháng 8); 3,8 mg/l (tháng 10) và 5,7 mg/l (tháng 12)

Sắp xếp từ thấp đến cao ta có: 2,8 mg/l; 3,2 mg/l; 3,8 mg/l; 4,2 mg/l; 4,9 mg/l và 5,7 mg/l

75% số liệu là: 6 x 0,75 = 4,5 -> số liệu thứ 5 tính từ giá trị nhỏ nhất được coi là mức tiêu chuẩn để xem xét chất lượng nước có ở trạng thái bình thường hay không?

Bảng 8 – Phương pháp đánh giá trạng thái chất lượng nước

Thông số lý hoá Nhiệt độ nước, pH, độ dẫn, chất rắn hoà

tan, độ cứng, SS, DO

Giá trị trung bình

Chất dinh dưỡng NH4+ , NO3-, NO2-, tổng N, tổng P 75% giá trị

Cd, Pb, Cr (VI), Hg, Cu, As, Zn, Fe, Mn,hoá chất BVTV

Giá trị trung bình

Các thông số khác Dầu mỡ, Phenol, chất hoạt động bề mặt 75% giá trị

Nguồn: JICA, 2008

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1.Kết quả quan trắc hiện trạng chất lượng nước sông Nhuệ, sông Đáy

Kết quả xác định giá trị pH của nước sông Nhuệ, sông Đáy

Bảng 9 - Giá trị pH tại các điểm lấy mẫu dọc theo sông Nhuệ

Mùa

khô

T11/2012 6,97 6,91 6,95 6,98 7,16 6,96 T12/2012 7,54 7,31 7,39 7,35 7,34 7,10 T1/2013 7,64 7,12 7,22 7,19 7,23 7,37 T2/2013 7,00 7,00 6,90 6,98 6,94 6,80 T3/2013 7,40 7,30 7,10 7,20 7,20 7,10 T4/2013 7,30 7,30 7,40 7,40 7,30 7,20 Tr/bình 7,31 7,16 7,16 7,18 7,20 7,09

Độ lệch chuẩn 0,28 0,17 0,21 0,18 0,14 0,20

Mùa

mưa

T5/2013 7,30 7,20 7,20 7,30 7,40 7,20 T6/2013 7,20 7,20 7,20 7,20 7,30 7,20 T7/2013 7,20 7,20 7,40 7,40 7,30 7,10 T8/2013 7,30 7,20 7,30 7,20 7,20 7,00 T9/2013 7,20 7,50 7,30 7,30 7,50 7,20 T10/2013 7,40 7,50 7,50 7,40 7,40 7,40 Tr/bình 7,27 7,30 7,32 7,30 7,35 7,18

Độ lệch chuẩn 0,08 0,15 0,12 0,09 0,10 0,13

Bảng 10 - Giá trị pH tại các điểm lấy mẫu dọc theo sông Đáy

Mùa

khô

T11/2012 7,35 7,05 7,17 7,14 7,17 7,23 7,23 7,34 7,61 T12/2012 8,03 7,08 7,27 7,03 7,31 7,29 7,54 7,58 7,69 T1/2013 8,21 7,22 7,41 7,35 7,48 7,44 7,89 7,72 7,85 T2/2013 7,60 7,10 6,80 6,90 6,90 7,10 7,40 7,50 7,92 T3/2013 7,20 7,10 7,10 7,00 7,10 7,50 7,50 7,60 7,80 T4/2013 7,90 7,30 7,20 7,00 7,40 7,40 7,50 7,80 7,70

pH Các điểm lấy mẫu

Đối với nước sông Nhuệ: Giá trị pH trong khoảng 6 – 8,5 Giá trị pH mùa khô trung bình từ 7,2 đến 7,31, mùa mưa từ 7,18 đến 7,35,

Đối với nước sông Đáy: Giá trị pH mùa khô trung bình từ 7,07 đến 7,72, mùa mưa

từ 7,1 đến 8,35, nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 08/2008, loại B1 (pH: 5,5 - 9) Giá trị pH trên toàn bộ dòng sông ở cả mùa khô và mùa mưa khá ổn định 68,5, chỉ riêng đoạn phía đầu nguồn (điểm lấy mẫu H5 phía sau đập Đáy) ở các tháng 5,6,7, giá trị pH lên tới gần 9, nguyên nhân là do đoạn sông này đang trong giai đoạn xây dựng nên phần nào bị ảnh hưởng nước xây dựng vôi vữa của các công trình đang thi công tại khu vực lân cận

Kết quả xác định tổng chất rắn lơ lửng (TSS) nước sông Nhuệ, sông Đáy

Bảng 11 - Giá trị TSS tại các điểm lấy mẫu dọc theo sông Nhuệ

Mùa T11/2012 21,00 22,00 21,00 18,00 28,00 25,00

TSS Các điểm lấy mẫu

T2/2013 26,00 48,00 61,00 58,00 107,00 14,00 T3/2013 85,00 45,00 94,00 237,00 147,00 23,00 T4/2013 59,00 49,00 42,00 59,00 47,00 10,00

Độ lệch

Bảng 12 - Giá trị TSS tại các điểm lấy mẫu dọc theo sông Đáy

Thời gian lấy

SS Các điểm lấy mẫu

Thời gian lấy

Tại sông Nhuệ : Giá trị TSS mùa khô trung bình từ 18 đến 93 mg/l, mùa mưa từ

18,21 đến 76,42 mg/l Gần như toàn bộ các điểm quan trắc giá trị TSS về mùa mưa cao hơn TCCP (5/6) điểm, trừ 1 điểm quan trắc về hạ nguồn (điểm H1) là giá trị TSS trong TCCP

Tại sông Đáy: Giá trị TSS mùa khô trung bình từ 18 đến 46,3 mg/l, mùa mưa từ

18,2 đến 63,3 mg/l Một vài điểm quan trắc về mùa mưa, giá trị TSS đã cao hơn QCVN 08/2008, loại B1 (TSS: 50 mg/l) là 1,27 lần

Giá trị TSS trên sông Đáy biến động mạnh ở phía đầu nguồn (đoạn chảy trên địa phận Hà Nội) và cuối nguồn (phía cuối tỉnh Ninh Bình và Nam Định trước khi ra Cửa Đáy) Nguyên nhân chủ yếu do đặc điểm dòng chảy xiết và địa hình tại đầu và cuối nguồn sông làm xục nền đáy, khuấy trộng dòng từ đó kéo theo tăng giá trị TSS trong nước sông Theo dòng chảy, từ sau điểm H8 thì SS giảm dần, nhưng khi về đến cuối tỉnh Ninh Bình

do khu vực này có nhiều nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng ở hai bên bờ, nhà máy điện Ninh Bình, … trên sông có nhiều tàu thuyền, sà lan chở nguyên liệu cát sỏi, xi măng, than

… đi lại nên làm TSS tăng lên

Kết quả quan trắc DO nước sông Nhuệ, sông Đáy

Bảng 13 - Giá trị DO tại các điểm lấy mẫu dọc theo sông Nhuệ

Bảng 14 - Giá trị DO tại các điểm lấy mẫu dọc theo sông Đáy

Thời gian lấy

Mùa

khô

T11/2012 6,5 5,0 5,4 5,1 4,6 5,4 6,3 5,2 4,3 T12/2012 5,0 4,1 5,3 6,5 6,2 5,3 4,1 4,2 4,3 T1/2013 6,0 5,3 4,3 3,2 6,5 6,1 4,1 4,0 4,7 T2/2013 2,4 1,8 1,6 1,4 1,9 3,7 3,5 4,8 5,5

DO Các điểm lấy mẫu

Thời gian lấy

T3/2013 1,0 2,5 1,8 3,8 1,6 3,3 3,7 4,4 4,0 T4/2013 5,0 2,4 1,8 1,0 2,7 2,8 3,2 3,7 4,1