xây dựng chỉ số chất lượng nước nhằm đánh giá hiện trạng môi trường nước sông đáy trên địa bàn tỉnh hà nam và đề xuất một số giải pháp bảo vệ chất lượng nước mặt sông đáy

Hiện nay sông Đáy đã bị xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu, phần thượng và trung lưu cũng đã bị ô nhiễm do nguồn thải ở vùng dân cư tập trung, khu công nghiệp của các tỉnh Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình và Hà Nội, đặc biệt là úng, lụt ở vùng trũng Nam Định, Ninh Bình gây ô nhiễm môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng. Chỉ số môi trường là cách sử dụng số liệu tổng hợp hơn so với đánh giá từng thông số hay sử dụng các chỉ thị. Nhận thức được ô nhiễm môi trường nước sông Đáy trên địa bàn tỉnh Hà Nam là một vấn đề quan trọng và có ý nghĩa quyết định đến sự tồn tại và phát triển bền vững của lưu vực sông nói chung và toàn xã hội nói riêng, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài “Xây dựng chỉ số chất lượng nước nhằm đánh giá hiện trạng môi trường nước sông Đáy trên địa bàn tỉnh Hà Nam và đề xuất một số giải pháp bảo vệ chất lượng nước mặt sông Đáy”. Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng chỉ số chất lượng nước nhằm đánh giá hiện trạng môi trường nước sông Đáy trên địa phận tỉnh Hà Nam. Từ đó đề xuất một số giải pháp bảo vệ môi trường nước sông Đáy. Yêu cầu: + Đánh giá hiện trạng môi trường nước sông Đáy đoạn chảy qua địa phận tỉnh Hà Nam. + Xây dựng chỉ số chất lượng nước WQI theo Quyết định 879QĐTCMT của Tổng cục môi trường ngày 0172011 về việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước. + Đưa ra một số giải pháp bảo vệ môi trường nước sông Đáy trên cơ sở hiện trạng môi trường trên địa bàn tỉnh Hà Nam.

MỞ ĐẦU

Trong quá trình phát triển kinh tế – xã hội, dưới tác động của các yếu tố

tự nhiên và hoạt động của con người, tình hình diễn biến môi trường đang nảysinh hàng loạt các vấn đề ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước Nhiều vấn

đề về môi trường cấp bách đã và đang diễn ra rất phức tạp ở qui mô địaphương và trên toàn lưu vực cần được xem xét xử lý, khắc phục và phòngngừa Trước những yêu cầu phát triển bền vững kinh tế – xã hội cho các tỉnh

và vùng lãnh thổ, vấn đề nghiên cứu đánh giá hiện trạng, dự báo xu thế diễnbiến môi trường là vấn đề bức xúc, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn Chất lượng môi trường nước tại các lưu vực sông trên địa bàn tỉnh Hà Namđang bị suy giảm nhanh chóng, chủ yếu bắt nguồn từ sông Nhuệ - Đáy, là consông có chức năng tiêu thoát nước cho khu vực Hà Nội, các tỉnh lưu vực sông

và phục vụ cho tưới tiêu nông nghiệp Sông Đáy nguyên là một phân lưu lớnđầu tiên ở hữu ngạn sông Hồng, dài 237 km, bắt đầu từ cửa Hát Môn chảytheo hướng Đông Bắc - Tây Nam và đổ ra biển tại cửa Đáy Nhưng sau khixây dựng xong đập Đáy nước sông Hồng không thường xuyên vào sông Đáyqua cửa đập Đáy trừ những năm phân lũ, vì vậy phần đầu nguồn sông Đáy coinhư đoạn sông chết Hiện tượng bồi lắng và nhân dân lấn đất canh tác cản trởviệc thoát lũ mùa mưa Lượng nước để nuôi sông Đáy chủ yếu là do các sôngnhánh, quan trọng nhất là sông Tích, sông Bôi, sông Đào Nam Định, sôngNhuệ Sông chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam

Hiện nay sông Đáy đã bị xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu, phần thượng vàtrung lưu cũng đã bị ô nhiễm do nguồn thải ở vùng dân cư tập trung, khu côngnghiệp của các tỉnh Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình và Hà Nội, đặc biệt làúng, lụt ở vùng trũng Nam Định, Ninh Bình gây ô nhiễm môi trường nóichung và môi trường nước nói riêng

Chỉ số môi trường là cách sử dụng số liệu tổng hợp hơn so với đánh giátừng thông số hay sử dụng các chỉ thị Rất nhiều các quốc gia trên thế giới đãtriển khai áp dụng các mô hình chỉ số chất lượng nước (WQI) với nhiều mụcđích khác nhau Từ nhiều giá trị của các thông số khác nhau, bằng các cánhtính toán phù hợp, ta thu được một chỉ số duy nhất, giá trị của chỉ số này phảnánh một cách tổng quát nhất về chất lượng nước Chỉ số chất lượng nước(WQI) với ưu điểm là đơn giản, dễ hiểu, có tính khái quát cao có thể được sửdụng cho mục đích đánh giá diễn biến chất lượng nước theo không gian vàthời gian, là nguồn thông tin phù hợp cho cộng đồng, cho những nhà quản lýkhông phải chuyên gia về môi trường nước.

Nhận thức được ô nhiễm môi trường nước sông Đáy trên địa bàn tỉnh HàNam là một vấn đề quan trọng và có ý nghĩa quyết định đến sự tồn tại và pháttriển bền vững của lưu vực sông nói chung và toàn xã hội nói riêng, tôi đã tiến

hành thực hiện đề tài “Xây dựng chỉ số chất lượng nước nhằm đánh giá hiện trạng môi trường nước sông Đáy trên địa bàn tỉnh Hà Nam và đề xuất một số giải pháp bảo vệ chất lượng nước mặt sông Đáy”.

- Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng chỉ số chất lượng nước nhằm đánh

giá hiện trạng môi trường nước sông Đáy trên địa phận tỉnh Hà Nam Từ đó

đề xuất một số giải pháp bảo vệ môi trường nước sông Đáy

879/QĐ-+ Đưa ra một số giải pháp bảo vệ môi trường nước sông Đáy trên cơ sở

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về môi trường nước mặt

Môi trường: Theo Điều 3, Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm

2005: Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạoquan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống,sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật.[1]

Nước mặt: Theo Điều 2, Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13:

Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo.[2]

Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông suối Dokết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khínên các đặc trưng của nước mặt là:

- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy

- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong các ao hồ, đầmlầy chứa chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo)

- Có hàm lượng chất hữu cơ cao

- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

- Chứa nhiều vi sinh vật

Vai trò của nguồn nước mặt:

- Cung cấp nước cho các hoạt động của con người.

- Cung cấp nước cho các nhà máy xử lý nước.

- Nguồn năng lượng thủy điện dồi dào.

- Tưới tiêu, nuôi trồng thủy sản.

- Môi trường sống của các vi sinh vật sống dưới nước.

- Góp phần điều hòa nhiệt độ.

- Giao thông đường thủy trên sông

1.2 Tổng quan về ô nhiễm nước mặt

1.2.1 Khái niệm

Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý – hóahọc – sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm chonguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật, làm giảm độ đa dạngsinh học trong nước Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ônhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất

Hiến chương châu Âu về nước đã định nghĩa:

“ Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượngnước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho nôngnghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoangdã”[12]

Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễmnước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễmbởi các tác nhân vật lý

1.2.2 Nguyên nhân ô nhiễm nước

Nước bị ô nhiễm là do sự phú dưỡng xảy ra chủ yếu ở các khu vực nướcngọt và các vùng ven biển khép kín Do lượng muối khoáng và hàm lượng cácchất hữu cơ quá dư thừa làm cho các quần thể sinh vật trong nước không thểđồng hóa được Kết quả làm cho hàm lượng oxy trong nước giảm đột ngột,các khí độc tăng lên, tăng độ đục của nước, gây suy thoái thủy lực

Hình 1.1: Các nguyên nhân gây ô nhiễm nước

Gia tăng dân số

Phát triểndịch vụ

Hoạt độngnông nghiệp

Hoạt độngcông nghiệpHoạt động sống

của con người

1.2.2.1 Ô nhiễm tự nhiên

Là do mưa, tuyết tan, lũ lụt, gió bão hoặc do các sản phẩm hoạt độngsống của sinh vật, kể cả các xác chết của chúng Cây cối, sinh vật chết đi,chúng bị vi sinh vật phân hủy thành chất hữu cơ Một phần sẽ ngấm vào lòngđất, sau đó ăn sâu vào nước ngầm, gây ô nhiễm, hoặc theo dòng nước ngầmhòa vào dòng lớn

Nước lụt có thể bị ô nhiễm do hóa chất dùng trong nông nghiệp, kỹ nghệhoặc do các tác nhân độc hại của các khu phế thải Công nhân thu dọn lân cậncác công trường kỹ thuật bị lụt có thể bị tác hại bởi nước ô nhiễm hóa chất

Ô nhiễm nước do các yếu tố tự nhiên (núi lửa, xói mòn, bão, lụt ) có thểrất nghiêm trọng, nhưng không thường xuyên và không phải là nguyên nhânchính gây suy thoái chất lượng nước toàn cầu

1.2.2.2 Ô nhiễm nhân tạo

Từ sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hộ gia đình, bệnh viện,khách sạn, cơ quan, trường học, chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt,

vệ sinh của con người

Thành phần cơ bản của chất thải sinh hoạt là chất hữu cơ dễ bị phân hủysinh học (cacbohydrat, protein, dầu mỡ), chất dinh dưỡng (photpho, nitơ),chất rắn và vi trùng Tùy theo mức sống và lối sống mà lượng nước thải cũngnhư tải lượng các chất có trong nước thải của mỗi người trong một ngày làkhác nhau Nhìn chung mức sống càng cao thì lượng nước thải và tải lượngthải càng cao

Nước thải đô thị là loại nước thải tạo thành do sự góp chung nước thảisinh hoạt, nước thải vệ sinh và nước thải của các cơ sở thương mại, côngnghiệp nhỏ trong khu đô thị

Bảng 1.1: Trị số trung bình một số thành phần trong nước thải đô thị

Các thông số Đơn vị Tỉ lệ thay đổi Phần lắng gạn được

Từ hoạt động công nghiệp

Nước thải công nghiệp là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp,tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải Hàm lượng nước thải của các ngànhcông nghiệp này có chứa xyanua (CN-), H2S, NH3 vượt hàng chục lần tiêuchuẩn cho phép nên đã gây ô nhiễm nặng nề các nguồn nước mặt trong vùngdân cư Mức độ ô nhiễm nước ở các khu công nghiệp, khu chế xuất, cụm côngnghiệp tập trung là rất lớn

Điều nguy hiểm hơn là trong số các cơ sở sản xuất công nghiệp, các khuchế xuất đa phần chưa có trạm xử lý nước thải, khí thải và hệ thống cơ sở hạtầng đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường

Từ y tế

Nước thải bệnh viện bao gồm nước thải từ các phòng phẫu thuật, phòngxét nghiệm, phòng thí nghiệm, từ các nhà vệ sinh, khu giặt là, rửa thực phẩm,

của bệnh nhân, người nuôi bệnh và cán bộ công nhân viên làm việc trongbệnh viện Điểm đặc thù của nước thải y tế có khả năng lan truyền rất mạnhcác vi khuẩn gây bệnh, nhất là nước thải được xả ra từ những bệnh viện haynhững khoa truyền nhiễm, lây nhiễm

Từ hoạt động nông nghiệp

Các hoạt động chăn nuôi gia súc; phân, nước tiểu gia súc, thức ăn thừakhông qua xử lý đưa vào môi trường và các hoạt động sản xuất nông nghiệpkhác; thuốc trừ sâu, phân bón từ các ruộng lúa, dưa, vườn cây, rau chứa cácchất hóa học độc hại có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt

1.2.3 Các dạng ô nhiễm nước

Có nhiều cách phân loại ô nhiễm nước Hoặc dựa vào nguồn gốc gây ônhiễm, như ô nhiễm do công nghiệp, nông nghiệp hay sinh hoạt Hoặc dựavào môi trường nước, như ô nhiễm nước ngọt, ô nhiễm biển và đại dương.Hoặc dựa vào tính chất của ô nhiễm như ô nhiễm sinh học, hóa học hay vậtlý

Nhiều nước thải công nghiệp có chứa các chất có màu, hầu hết là màuhữu cơ, làm giảm giá trị sử dụng của nước về mặt y tế cũng như thẩm mỹ.Ngoài ra các chất thải công nghiệp còn chứa nhiều hợp chất hóa học nhưmuối sắt, mangan, clo tự do, hydro sulfua, phenol làm cho nước có vị khôngbình thường Các chất amoniac, sulfua, xyanua, dầu làm nước có mùi lạ

Thanh tảo làm cho nước có mùi bùn, một số sinh vật đơn bào làm nước cómùi tanh của cá [16]

Bảng 1.2: Các đặc điểm lý học, hóa học và sinh học của nước thải

Lý học

Màu Nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường

do sự phân hủy của rácMùi Nước thải công nghiệp, sự phân hủy của chất

thải hữu cơ trong nước thảiChất rắn Nước cấp, nước thải sinh hoạt, công nhiệp,

xói mòn đấtNhiệt Nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp

Hóa học

Carbohydrate Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệpDầu, mỡ Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệpThuốc trừ sâu Nước thải nông nghiệp

Phenols Nước thải công nghiệp

Protein Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệpChất hữu cơ bay hơi Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệpCác chất nguy hiểm Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệpCác chất khác Do sự phân hủy của các chất hữu cơ trong

nước thải, trong tự nhiênTính kiềm Chất thải sinh hoạt, nước cấp, nước ngầmChlorides Nước cấp, nước ngầm

Kim loại nặng Nước thải công nghiệp

Nitrogen Nước thải sinh hoạt, công nghiệp

pH Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệpPhosphorus Nước thải sinh hoạt, thương mại, công

nghiệp, rửa trôiSulfur Nước thải sinh hoạt, thương mại, công

nghiệp, nước cấpHydrogen sulfide Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt

Methane Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt

Sinh học

Thực vật Các dạng chảy hở và hệ thống xử lý

Eubacteria Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý

Archaebacteria Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý

(Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991)

1.2.3.2 Ô nhiễm sinh học của nước

Ô nhiễm nước sinh học do các nguồn thải đô thị hay công nghiệp baogồm các chất thải sinh hoạt, phân, nước rửa của các nhà máy đường, giấy

Sự ô nhiễm về mặt sinh học chủ yếu là do sự thải các chất hữu cơ có thểlên men được, chất thải sinh hoạt hoặc công nghiệp có chứa cặn bã sinh hoạt,phân tiêu, nước rửa của các nhà máy đường, giấy, lò sát sinh

Sự ô nhiễm sinh học thể hiện bằng sự nhiễm bẩn do vi khuẩn rất nặng.Các bệnh cầu trùng, viêm gan do siêu vi khuẩn tăng lên liên tục ở nhiều quôcgia chưa kể đến các trận dịch tả Các nước thải từ lò sát sinh chứa một lượnglớn mầm bệnh

1.2.3.3 Ô nhiễm hóa học do chất vô cơ

Do thải vào nước các chất nitrat, phosphat dùng trong nông nghiệp vàcác chất thải do luyện kim và các công nghệ khác như Zn, Mn, Cu, Hg lànhững chất độc cho thủy sinh vật

Đó là chì được sử dụng là chất phụ gia trong xăng và các kim loại khácnhư đồng, kẽm, chrom, nikel, cadnium rất độc đối với sinh vật thủy sinh

Sự ô nhiễm nước do nitrat và phosphat từ phân hóa học cũng đáng longại Phân bón làm tăng năng suất cây trồng và chất lượng của sản phẩm.Nhưng các cây trồng chỉ hấp thụ được khoảng 30 – 40% lượng phân bón,lượng dư thừa sẽ vào các dòng nước mặt hoặc nước ngầm, sẽ gây hiện tượngphì nhiêu hóa sông hồ, gây yếm khí ở các lớp nước ở dưới

1.2.3.4 Ô nhiễm do các chất hữu cơ tổng hợp

Ô nhiễm này chủ yếu do hydrocarbon, nông dược, chất tẩy rửa

 Hydrocarbons (CxHy)

Hydrocarbons là các hợp chất của nguyên tố cacbon và hydrogen.Chúng ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong dầu và các dung môi hữu cơ.Chúng là một trong những nguồn ô nhiễm của nền văn minh hiện đại Vấn đềhết sức nghiêm trọng ở những vùng nước lợ và thềm lục địa có nhiều cá

 Chất tẩy rửa: Bột giặt tổng hợp và xà bông

Bột giặt tổng hợp phổ biến từ năm 1950 Chúng là các chất hữu cơ cócực (polar) và không có cực (non-polar) Có 3 loại bột giặt: anionic, cationic

và non-ionic Bột giặt anionic được sử dụng nhiều nhất, nó có chứa TBS(tetrazopylène bebzen sulfonate), không bị phân hủy sinh học

 Nông dược (Pesticides)

Người ta phân biệt

- Thuốc sát trùng (insecticides)

- Thuốc diệt nấm (fongicides)

- Thuốc diệt cỏ (herbicides)

- Thuốc diệt chuột (diệt gậm nhấm = rodenticides)

- Thuốc diệt tuyến trùng (nematocides)

Các nông dược tạo nên một nguồn ô nhiễm quan trọng cho các vực nước.Nguyên nhân gây ô nhiễm là do các nhà máy thải các chất cặn bã ra sônghoặc do việc sử dụng các nông dược trong nông nghiệp, làm ô nhiễm nướcmặt, nước ngầm và các vùng cửa sông, bờ biển

Sử dụng nông dược mang lại nhiều hiệu quả trong nông nghiệp nhưnghậu quả cho môi trường và sinh thái cũng rất đáng kể

1.2.4 Hoạt động của con người và vấn đề ô nhiễm nước

Trong hoạt động sống của mình, hàng ngày con người đã thải vào môitrường xung quanh một khối lượng nước bẩn tương đương với khối lượng

thành phố, các nhà máy xí nghiệp v.v có chứa một khối lượng lớn chất bẩnrất đa dạng Khi nước bẩn chảy vào nguồn nước sẽ làm thay đổi những đặctính cơ bản của nguồn nước tự nhiên; như thay đổi tính chất cảm quan củanước, làm cho nước có màu, mùi đặc biệt, hoặc thay đổi thành phần hoá họccủa nước, làm tăng hàm lượng chất hữu cơ, muối khoáng xuất hiện các hợpchất độc hại, hoặc thay đổi hệ sinh vật trong nước, xuất hiện các loại vi khuẩn

và virus gây bệnh Ngày nay, với mật độ dân đô thị ngày càng tăng, chính phủ

và cộng đồng ngày càng quan tâm tới lĩnh vực bảo vệ môi trường, mối liênquan giữa chất lượng môi trường và sức khoẻ ngày càng được hiểu rõ, đồngthời những tổn thất kinh tế do ô nhiễm nước gây ra cũng được đánh giá chínhxác hơn nên đã thúc đẩy cải thiện các biện pháp áp dụng nhằm kiểm soát ônhiễm..[11]

1.2.4.1 Tình trạng ô nhiễm nước ở Việt Nam hiện nay

Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắngtrong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tìnhtrạng ô nhiễm nước là vấn đề rất đáng lo ngại

Tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân sốgây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ.Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ônhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn Ở các thành phố lớn, hàng trăm

cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không cócông trình và thiết bị xử lý chất thải Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp

là rất nặng; ở ngành công nghiệp dệt may, ngành công nghiệp giấy và bộtgiấy, nước thải thường có độ pH trung bình từ 9-11; chỉ số nhu cầu ô xy sinhhoá (BOD), nhu cầu ô xy hoá học (COD) có thể lên đến 700mg/1 và

2.500mg/1; hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạn chophép.

Tại cụm công nghiệp Tham Lương, thành phố Hồ Chí Minh, nguồnnước bị nhiễm bẩn bởi nước thải công nghiệp với tổng lượng nước thải ướctính 500.000 m3/ngày từ các nhà máy giấy, bột giặt, nhuộm, dệt Ở thành phốThái Nguyên, nước thải công nghiệp thải ra từ các cơ sở sản xuất giấy, luyệngang thép, luyện kim màu, khai thác than; về mùa cạn tổng lượng nước thảikhu vực thành phố Thái Nguyên chiếm khoảng 15% lưu lượng sông Cầu;nước thải từ sản xuất giấy có pH từ 8,4-9 và hàm lượng NH4 là 4mg/1, hàmlượng chất hữu cơ cao, nước thải có màu nâu, mùi khó chịu

Khảo sát một số làng nghề sắt thép, đúc đồng, nhôm, chì, giấy, dệtnhuộm ở Bắc Ninh cho thấy có lượng nước thải hàng ngàn m3/ngày khôngqua xử lý, gây ô nhiễm nguồn nước và môi trường trong khu vực

Tình trạng ô nhiễm nước ở các đô thị thấy rõ nhất là ở thành phố Hà Nội vàthành phố Hồ Chí Minh ở các thành phố này, nước thải sinh hoạt không có hệthống xử lý tập trung mà trực tiếp xả ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ, kênh,mương) Mặt khác, còn rất nhiều cơ sở sản xuất không xử lý nước thải, phầnlớn các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước thải; mộtlượng rác thải rắn lớn trong thành phố không thu gom hết được… là nhữngnguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nước Hiện nay, mức độ ô nhiễm trong cáckênh, sông, hồ ở các thành phố lớn là rất nặng

Không chỉ ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh mà ở các đô thị khác nhưHải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Nam Định, Hải Dương… nước thải sinh hoạt cũngkhông được xử lý độ ô nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải đều vượtquá tiểu chuẩn cho phép (TCCP), các thông số chất lơ lửng (SS), BOD; COD;

Ô xy hoà tan (DO) đều vượt từ 5-10 lần, thậm chí 20 lần TCCP

Về tình trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và khu vực sản xuất nôngnghiệp, hiện nay Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn lànơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con người và gia súckhông được xử lý nên thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tình trạng ônhiễm nguồn nước về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao Theo báo cáocủa Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số vi khuẩn FecalColiformtrung bình biến đổi từ 1.500 - 3.500MNP/100ml ở các vùng ven sông Tiền vàsông Hậu, tăng lên tới 3.800 - 12.500MNP/100ml ở các kênh tưới tiêu.

Trong sản xuất nông nghiệp, do lạm dụng các loại thuốc BVTV, cácnguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môitrường nước và sức khoẻ nhân dân

Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn(NN&PTNT), tổng diện tích mặt nước sử dụng cho nuôi trồng thủy sản đếnnăm 2012 của cả nước là 1.059.000 ha.[13]

Do nuôi trồng thuỷ sản ồ ạt, thiếu quy hoạch, không tuân theo quy trình

kỹ thuật nên đã gây nhiều tác động tiêu cực tới môi trường nước Cùng vớiviệc sử dụng nhiều và không đúng cách các loại hoá chất trong nuôi trồngthuỷ sản, thì các thức ăn dư lắng xuống đáy ao, hồ, lòng sông làm cho môitrường nước bị ô nhiễm các chất hữu cơ, làm phát triển một số loài sinh vậtgây bệnh và xuất hiện một số tảo độc; thậm chí đã có dấu hiệu xuất hiện thủytriều đỏ ở một số vùng ven biển Việt Nam

Có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ônhiễm môi trường nước, như sự gia tăng dân số, mặt trái của quá trình côngnghiệp hoá, hiện đại hoá, cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu, nhận thức của ngườidân về vấn đề môi trường còn chưa cao… Đáng chú ý là sự bất cập trong hoạtđộng quản lý, bảo vệ môi trường Nhận thức của nhiều cấp chính quyền, cơquan quản lý, tổ chức và cá nhân có trách nhiệm về nhiệm vụ bảo vệ môi

trường nước chưa sâu sắc và đầy đủ; chưa thấy rõ ô nhiễm môi trường nước làloại ô nhiễm gây nguy hiểm trực tiếp, hàng ngày và khó khắc phục đối với đờisống con người cũng như sự phát triển bền vững của đất nước

1.2.4.2 Tình trạng ô nhiễm nước ở lưu vực sông Nhuệ - Đáy

Theo các kết quả nghiên cứu và quan trắc của nhiều cơ quan, lưu vựcsông Đáy hiện nay đang có nhiều điểm nóng mà chất lượng môi trường nước

ở đó đã tới mức báo động Nhiều nơi trên sông Nhuệ và sông Châu có hiệntượng cá chết do nước bị ô nhiễm (thôn Thường Ấm, xã Lam Hạ, thành phốPhủ Lý, Hà Nam); thành phố Phủ Lý nhiều lần đã phải ngừng cung cấp nướcsinh hoạt cho nhân dân do mức độ ô nhiễm nước sông Nhuệ, sông Đáy quánặng [9]

Sông Nhuệ đang bị ô nhiễm nặng do những con sông tiêu thoát, nướcthải sinh hoạt và công nghiệp chưa được xử lý và nước tiêu nông nghiệp Môitrường nước bị ô nhiễm do sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, làngnghề, sản xuất nông nghiệp, các khu khai khoáng, các khu đô thị và tập trungdân cư cao trong lưu vực

Sông Đáy chảy qua địa phận huyện Mỹ Đức, Hà Nội đến ngã ba sôngcầu Hồng Phú, thành phố Phủ Lý thì dòng sông Nhuệ góp nước từ phía tảngạn Đoạn hạ lưu nơi hợp dòng với sông Nhuệ, sông Đáy bị ô nhiễm ở mức

độ nghiêm trọng bởi nước sông Nhuệ có chứa các chất ô nhiễm hữu cơ, dinhdưỡng và lượng ôxy rất thấp

Sông Châu (sông Phủ Lý) xưa kia cũng là phân lưu của sông Hồngchảy vào sông Đáy tại Phủ Lý, nhưng cửa sông đã bị bồi lấp, hiện sông Châuchỉ còn là con sông tiêu nước cho vùng 6 trạm bơm lớn của tỉnh Hà Nam vàNam Định Qua kết quả khảo sát thực địa cho thấy chất lượng nước của sôngChâu chỉ bị ô nhiễm do hàm lượng cặn, chất hữu cơ không đạt tiêu chuẩn loại

phép Mùa khô hàm lượng các yếu tố có xu hướng cao hơn so với mùa mưa,hàm lượng thuốc trừ sâu thấp Chất lượng nước ở đây đáp ứng được yêu cầuchất lượng phục vụ cho tưới tiêu nhưng hiện không thể sử dụng cho mục đíchlấy nước phục vụ ăn uống, sinh hoạt.[3]

1.3 Cơ sở đánh giá chất lượng nước

Nước sông ngòi, ao hồ chứa nhiều các chất hữu cơ, vô cơ, các loại visinh vật khác nhau Tỷ lệ thành phần của các chất trên có trong một mẫu nướcphản ánh chất lượng nước của mẫu Bố trí những vị trí lấy mẫu, phân tíchđịnh tính định lượng thành phần các chất trong mẫu nước trong phòng thínghiệm là nội dung chủ yếu để đánh giá chất lượng và phát hiện tình hình ônhiễm nguồn nước

Có ba loại thông số phản ánh đặc tính khác nhau của chất lượng nước vàthông số vật lý, thông số hóa học và thông số sinh học

1.3.1 Thông số vật lý

Thông số vật lý bao gồm màu sắc, vị, nhiệt độ của nước, lượng các chấtrắn lơ lửng và hòa tan trong nước, các chất dầu mỡ trên bề mặt nước

Phân tích màu sắc của nguồn nước cần phân biệt màu sắc thực của nước

và màu sắc của nước khi đã nhiễm bẩn Loại và mật độ chất bẩn làm thay đổimàu sắc của nước Nước tự nhiên không màu khi nhiễm bẩn thường ngã sangmàu sẫm Còn lượng các chất rắn trong nước được phản ánh qua độ đục củanước

Nước tự nhiên tinh khiết hoàn toàn không chứa những chất hữu cơ nào

cả Nước tự nhiên đã nhiễm bẩn thì thành phần các chất hữu cơ tăng lên cácchất này luôn bị tác dụng phân hủy của các vi sinh vật Nếu lượng chất hữu cơcàng nhiều thì lượng oxy cần thiết cho quá trình phân hủy càng lớn, do đólượng oxy hòa tan sẽ giảm xuống, ảnh hưởng đến quá trình sống của các sinhvật trong nước

Phản ánh đặc tính của quá trình trên, có thể dùng một số thông số sau:+ Nhu cầu oxy sinh học BOD (mg/l)

+ Nhu cầu oxy hóa học COD (mg/l)

+ Nhu cầu oxy tổng cộng TOD (mg/l)

Các thông số trên được xác định qua phân tích trong phòng thí nghiệmmẫu nước thực tế Trong các thông số, BOD là thông số quan trọng nhất,phản ánh mức độ nhiễm bẩn nước rõ rệt nhất

Đặc tính vô cơ của nước bao gồm độ mặn, độ cứng, độ pH, độ acid, độkiềm, lượng chứa các ion Mangan (Mn), Clo (Cl), đồng (Cu), kẽm (Zn), cáchợp chất chứa Nito hữu cơ, amoniac (NH3, NO2, NO3) và phosphat (PO4)

1.3.3 Thông số sinh học

Thông số sinh học của chất lượng nước gồm loại và mật độ các vi khuẩngây bệnh, các vi sinh vật trong mẫu nước phân tích Đối với nước cung cấpcho sinh hoạt yêu cầu chất lượng cao, trong đó đặc biệt chú ý đến thông sốnày

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

Ngày 01 tháng 7 năm 2011, Tổng Cục Môi trường – Bộ Tài nguyên vàMôi trường đã ban hành quyết định số 879/QĐ-TCMT về việc “Ban hành sổtay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước” nhằm đánh giá hiện trạng,

mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước

1.4.1 Tổng quan về chỉ số môi trường

Mô hình tháp dữ liệu thể hiện mối quan hệ giữa các mức độ sử dụng dữliệu từ chi tiết đến tổng hợp

- Dữ liệu thô: Là các thông tin về môi trường thu được mà chưa quaphân tích đánh giá

- Dữ liệu đã được xử lý: Là các thông tin, số liệu đã được tổng hợp, phântích, đánh giá từ số liệu thô thu được từ điều tra, khảo sát, quan trắc

- Chỉ thị môi trường: Chỉ thị môi trường là thước đo tổng hợp, cô đọngcác thông tin môi trường để đánh giá tình trạng môi trường

- Chỉ số môi trường: là một tập hợp của các tham số hay chỉ thị được tíchhợp hay nhân với trọng số Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩa làchúng được tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiệntượng nào đó Chỉ số môi trường truyền đạt các thông điệp đơn giản và rõràng về một vấn đề môi trường cho người ra quyết định không phải là chuyêngia và cho công chúng

Mục đích của chỉ số môi trường:

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

- Cung cấp thông tin cho những người những người quản lý, các nhàhoạch định chính sách cân nhắc về các vấn đề môi trường và phát triển kinh tế

xã hội để đảm bảo phát triển bền vững

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

- Thông tin cho cộng đồng về chất lượng môi trường, nâng cao nhận thứcbảo vệ môi trường cho cộng đồng.[15]

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

1.4.2.1 Giới thiệu chung về WQI

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

Việc sử dụng sinh vật trong nước làm chỉ thị cho mức độ sạch ở Đức từnăm 1850 được coi là nghiên cứu đầu tiên về WQI

Chỉ số Horton (1965) là chỉ số WQI đầu tiên được xây dựng trên thangsố

Hiện nay có rất nhiều quốc gia/địa phương xây dựng và áp dụng chỉ sốWQI Thông qua một mô hình tính toán, từ các thông số khác nhau ta thuđược một chỉ số duy nhất Sau đó chất lượng nước có thể được so sánh vớinhau thông qua chỉ số đó Đây là phương pháp đơn giản so với việc phân tíchmột loạt các thông số

Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm:

- Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sởcho 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/khôngđáp ứng của chất lượng nước đối với tiêu chuẩn hiện hành

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

- Nghiên cứu khoa học: các nghiên cứu chuyên sâu về chất lượng nướcthường không sử dụng WQI, tuy nhiên WQI có thể sử dụng cho các nghiêncứu vĩ mô khác như đánh giá tác động của quá trình đô thị hóa đến chất lượngnước khu vực, đánh giá hiệu quả kiểm soát phát thải,…[15]

1.4.2.2 Quy trình xây dựng WQI

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

Bước 1: Lựa chọn thông số

Có rất nhiều thông số có thể thể hiện chất lượng nước, sự lựa chọn cácthông số khác nhau để tính toán WQI phụ thuộc vào mục đích sử dụng nguồnnước và mục tiêu của WQI Dựa vào mục đích sử dụng WQI có thể đượcphân loại như sau: Chỉ số chất lượng nước thông thường, chỉ số chất lượngnước cho mục đích sử dụng đặc biệt

Việc lựa chọn thông số có thể dùng phương pháp delphi hoặc phân tíchnhân tố quan trọng Các thông số không nên quá nhiều vì nếu các thông sốquá nhiều thì sự thay đổi của một thông số sẽ có tác động rất nhỏ đến chỉ sốWQI cuối cùng Các thông số nên được lựa chọn theo 5 chỉ thị sau:

 Hàm lượng Oxy: DO

 Phú dưỡng: N-NH4, N-NO3, Tổng N, P-PO4, Tổng P, BOD5,COD, Các khía cạnh sức khỏe: Tổng Coliform, Fecal Coliform, Dưlượng thuốc bảo vệ thực vật, các kim loại nặng

 Đặc tính vật lý: Nhiệt độ, pH, Màu sắc

 Chất rắn lơ lửng: Độ đục, TSS

Hình dưới đây chỉ ra số lượng các thông số được sử dụng trong các môhình WQI khác nhau:

Hình 1.2: Số lượng các biến được sử dụng trong các báo cáo WQI

(Couillard and Lefebvre (1985) and Wepener et al (2006)) (nguồn: Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluation in Vietnam, Thesis for Ph.D.’s Degree - Pham Thi Minh Hanh)

Tần suất sử dụng các thông số được chỉ ra trong hình dưới đây:

(nguồn: Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluation in Vietnam, Thesis for Ph.D.’s Degree - Pham Thi Minh Hanh)

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

Các thông số thường có đơn vị khác nhau và có các khoảng giá trị khácnhau, vì vậy để tập hợp được các thông số vào chỉ số WQI ta phải chuyển cácthông số về cùng một thang đo Bước này sẽ tạo ra một chỉ số phụ cho mỗithông số Chỉ số phụ có thể được tạo ra bằng tỉ số giữa giá trị thông số và giátrị trong quy chuẩn Có nhiều thang đo có thể sử dụng:

trọng số dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành, dựa trên đặc điểm của nguồn thảivào lưu vực, bằng các phương pháp thống kê…

Một số nghiên cứu cho rằng trọng số là không cần thiết Mỗi lưu vựckhác nhau có các đặc điểm khác nhau và có các trọng số khác nhau, vì vậyWQI của các lưu 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 từcác chỉ số phụ: trung bình cộng, trung bình nhân hoặc giá trị lớn nhất

Bảng 1.3: Các phương pháp tính toán WQI cuối cùng

STT Phương pháp Công thức Nghiên cứu sử dụng

1 Trung bình cộng

không trọng số

Prati et al., 1971;

Sargaonkar and Deshpande, 2003; Frumin et al., 1997

5 Tổng không trọng số

Trung bình bình

phương điều hòa

không trọng số

Dojlido et al., 1994; Cude, 2001

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

9 Giá trị lớn nhất I = Max(q1,q2, qn) Couillard and Lefebvre,

1985

(nguồn: Development of Water Quality Indices for Surface Water Quality Evaluation in Vietnam, Thesis for Ph.D.’s Degree - Pham Thi Minh Hanh)

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

 Tính che khuất : Một chỉ số phụ thể hiện chất lượng nước xấunhưng có thể chỉ số cuối cùng lại thể hiện chất lượng tốt

 Tính mơ hồ : Điều này xảy ra khi chất lượng nước chấp nhận đượcnhưng chỉ số WQI lại thể hiện ngược lại

 Tính không mềm dẻo : Khi một thông số có thể bổ xung vào việcđánh giá chất lượng nước nhưng lại không được tính vào WQI dophương pháp đã được cố định

Swamee and Tyagi đã đề xuất một công thức có thể khắc phục các bấtcập trên :

k n

i

k i

q n I

Trong đó :

I : Chỉ số cuối cùng

n : số lượng thông số

qi: Chỉ số phụ

k là hằng số và được tính như sau: k  1 / log2n 1

Liou et al (2004) cũng đề xuất dùng một công thức kết hợp cả trungbình cộng và trung bình nhân

3 / 1 1

j j i

i i tox

pH

C I

qk : Chỉ số phụ của nhóm vi sinh vật bao gồm Fecal coliform

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

Có rất nhiều quốc gia đã đưa áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như cónhiều 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 SanitationFoundation-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 cácthông 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.[15]

1.4.3.1 Mô hình WQI áp dụng tại bang Origon – Hoa Kỳ [15]

a 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, Tổngrắn (Total solids), fecal coliform OWQI được đưa ra từ năm 1970 và liên tục

Giới hạn áp dụng: WQI là một chỉ số tổng hợp được sử dụng để đánh

giá chất lượng nước cho các mục đích thông thường (câu cá, bơi…) Nó thểxác định chất lượng nước cho các mục đích đặc biệt, WQI cũng không thểước tính được hết tất cả các tác động có hại đến sức khỏe OWQI được xâydựng cho các lưu vực thuộc bang Oregon, việc áp dụng cho các nơi khác cần

có cân nhắc và điều chỉnh phù hợp

b Phương pháp chuyển đổi biến số

WQI đầu tiên được xây dựng khi National Sanitation Foundation’sWater Quality Index được thành lập Các chỉ số WQI này (chỉ số WQI banđầu và chỉ số WQI được sử dụng hiện tại) đều sử dụng phương pháp tiếp cậnDelphi

Việc lựa chọn biến số sử dụng phương pháp DELPHI và tập hợp lại bằngphương pháp chuyên gia Chuyển đổi các biến số bằng cách logarit hóa đểtính các chỉ số phụ Trong quá trình xây dựng chỉ số WQI ban đầu, một nhómcác chuyên gia đã được tập hợp và sử dụng phương pháp Delphi để xác địnhcác biến số và trọng số của mỗi biến Việc loại bỏ các tỉ lệ bằng phương phápRedudancy and impairment categories của 6 thông số (DO, BOD, pH, tổngrắn, amoni+nitrat, fecak coliform) Các thông số được phân loại thành cácnhóm nhân tố khác nhau: tiêu thụ oxy, phú dưỡng, thông số vật lý, các chấthòa tan và yếu tố ảnh hưởng đến sức khẻ

Sự tiêu thụ Oxy Với nhiều biến thì sự thay đổi nhỏ trong một biếnkhông 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 mộtđường phi tuyến xây dựng trước WQI hiện nay cũng được bổ xung thêm 2thông số là tổng P và nhiệt độ dựa trên những nghiên cứu về điều kiện của cáclưu vực tai Oregon Mỗi một chỉ số phụ có giá trị từ 10 đến 100

Oxy hòa tan (DO)

WQI ban đầu chỉ được tính dựa trên độ bão hòa với các điều kiện nhiệt

độ khác nhau DO là chỉ số quan trọng cho Cá hồi, tôm Chỉ số phụ DO đượcxây dựng dựa trên tác động đến các loài thủy sinh Cách tính chỉ số phụ DOnhư sau:

- Nồng độ DO bão hòa (DO saturation hay DOs) ≤ 100% hoặc Nồng độDOc ≤ 3.3 mg/l SIDO = 10

BOD thể hiện tổng mức tiêu thụ oxy do các sinh vật thủy sinh Phươngpháp tính chỉ số phụ BOD như sau:

BOD ≤ 8 mg/l: SIBOD = 100*exp(BOD*-0.1993)

8 mg/l < BOD SIBOD = 10

Amonia + nitrate nitrogen N

Quá trình Nitrat hóa diễn ra trong một số dòng chảy thuộc bang Oregon

và quá trình này cũng có thể tiêu thụ oxy Chỉ số phụ Nitơ được tính dựa trêntổng của amoni và nitrat, tuy nhiên trong cơ sở dữ liệu vẫn cần lưu riêngamoni và nitrat để có thể phân tích về mức độ đóng góp của amoni và nitratđối với chỉ số phụ Nitơ Phương pháp tính toán chỉ số phụ Nito nêu ở phầndưới

Phú dưỡng

Sự gia tăng nồng độ các hợp chất nitơ và photpho dễ tiêu trong nước tạo

ra những điều kiện thuận lợi cho tảo phát triển Phú dưỡng có thể ảnh hưởngrất lớn đến chất lượng môi trường nước và đời sống của các loài thủy sinh

Amonia + nitrate nitrogen N

Amonia và nitrat vừa có tác động đến nồng độ oxy hòa tan vừa có ảnhhưởng chủ yếu đến phú dưỡng Phương pháp tính chỉ số phụ Nitơ như sau:

N ≤ 3 mg/l SIN = 100*exp(N* -0.4605)

3 mg/l < N SIN =10

Tổng photphat P

P ≤ 0.25 mg/l SIP = 100 – 299.5*P – 0.1384*P20.25 mg/l ≤ P SIP = 10

-9.9178E-1600 #/100ml < FC SLFC = 10

c Trọng số:

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

d Tính toán WQI cuối cùng từ các chỉ số phụ

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

WQI

1

Trong đó SIi là chỉ số phụ đối với thông số i, Wi là trọng số tương ứng.NSF AQI là trung bình theo không gian (geometic mean) có trọng sốcủa các chỉ số phụ thành phần:

1

Trong đó:

WQI: chỉ số cuối cùng

n là số lượng các chỉ số WQI thành phần

SLi: Chỉ số phụSau khi WQI cuối cùng được xác định, chất lượng nước được đánh giatheo các 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

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

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

- Vi khẩn: Tổng Coliform và Fecal Coliform

b Tính toán chỉ số phụ

Chỉ số phụ được tính toán từ giá trị thông số bằng phương pháp đườngcong tỉ lệ (rating curve), đường cong này được xây dựng từ các tiêu chuẩn vềnước mặt và các nghiên cứu về nồng độ các chất ô nhiễm trong nước

Bảng 1.4: Tiêu chuẩn về nồng độ các thông số trong nước mặt

Chỉ thị: Vi sinh vật

Tổng

Coliform MPN/100ml 100 150 250 425 600 1100 1600 3700

7600Fecal

Ghi chú: *: đơn vị trong tài liệu gốc; *=MPN/100ml (người dịch)

Các đường cong tỉ lệ được thể hiện cụ thể trong các hình dưới đây:

Thang điểm WQI:

- Tốt: 0 – 44

- Trung bình: 45 – 59

- Kém: 60 – 99

1.4.3.3 Các mô hình WQI áp dụng tại Canada

Bộ Môi trường Canada đưa ra một mô hình WQI (WQI – CCME), môhình đó được sử dụng ở nhiều bang tại Canada

a Phương pháp đưa ra bởi trung tâm St Laurent

Trung tâm St Laurent (CSL) là một trung tâm chịu trách nhiệm báo cáochất lượng nước của sông St Lawrence Chỉ số WQI được CSL đưa ra nhưsau:

n

F A

Trong đó Ai là giá trị trung bình mức độ vượt độ vượt quá mức hướngdẫn của các biến Khi giá trị của thông số vượt quá mức hướng dẫn đối vớithông số đó tỉ lệ “giá trị thông số/mức hướng dẫn” được tính toán Ai là trungbình của các giá trị đó

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

CSL tính toán các chỉ số chất lượng nước khác nhau cho các mục đích

sử dụng khác nhau như: bảo vệ các loài thủy sinh, dùng làm nước sinh hoạt,môi trường nước mặn…

b Phương pháp của QUEBEC

Phương pháp này dựa trên cách tiếp cận của New Zealand WQI là giátrị nhỏ nhất của các giá trị WQI phụ Mỗi chỉ số phụ được tính toán từ mộtthông số quan trắc môi trường nước

WQI = min(Isub1, Isub2,…,Isubn)

Phương pháp tính toán các chỉ số phụ khác các phương pháp áp dụngtại Canada đó là phương pháp này sử dụng đường cong Delphi Đường congDelphi xây dựng bằng phương pháp chuyên gia về mức độ quan trọng của cácthông số trong môi trường nước Họ sử dụng một đường phi tuyến (dựa trên ý

kiến tổng hợp các chuyên gia) để xác định mức WQI phụ dựa trên giá trị cácthông số Chỉ số Quebec là giá trị xấu nhất của các giá trị WQI phụ.

c Phương pháp British Columbia

WQI = (F12+F22+F32)½F1 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 quámức hướng 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 cácphương pháp tính WQI khác: F2 giống với chỉ số của bang Alberta, F3 tương

tự chỉ số của trung tâm St Laurent, còn thành phần F1 thì không giống bất kỳphương pháp nào khác Các mức WQI khác nhau phù hợp với các mục đích

sử dụng khác nhau

d Phương pháp Manitoba

Bang Manitoba sử dụng phương pháp đã áp dụng tại bang BritishColumbia mà có bất kỳ thay đổi nào, với số liệu trong 4 năm tại 8 vùng khácnhau thuộc Manitoba, bang Manitoba đã kết luận phương pháp BitishColumbia hoàn toàn có thể áp dụng phù hợp cho Manitoba

f Chi tiết phương pháp tính toán WQI áp dụng tại Alberta (phát triển từ WQI – CCME)

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

Bảng 1.5: Các thông số sử dụng để tính toán chỉ số WQI

Metals & Ions

Pesticides

z

Nitrite-Nitrogen (NO2-N)

pH Total Nitrogen Ammonia Nitrogen

Bacteria

Fecal Coliforms Escherichia

coli

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 trongkhoảng thời 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 trênhoặc thấp hơn giới hạn dưới), ta tính giá trị sau:

 excursioi = (giá trị thông số/mức hướng dẫn) – 1 khi giá trị thông

số cao hơn giới hạn trên của mức hướng dẫn

 excusioi = (mức hướng dẫn/giá trị thông số) – 1 khi giá trị thông

số thấp hơn giới hạn dưới của mức hướng dẫn

- Tính toán giá trị nse

o

n

excusio nse

Bước 4: Tính toán giá trị WQI

372 1 100

2 3

2 2

2

1 F F F

a Lựa chọn thông số: phương pháp Delphi [10]

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

b Tính toán chỉ số phụ: phương pháp delphi và phương pháp đường cong tỉ

lệ [10]

Từ điểm số trung bình do các chuyên gia cho ứng với từngkhoảng nồng độ thực tế, đối với mỗi thông số chất lượng nước chúng tôi xâydựng một đồ thị và hàm số tương quan giữa nồng độ và chỉ số phụ Dựa vàophương pháp thử với sự trợ giúp của phần mềm xử lý bảng tính Excel, cáchàm chất lượng nước được biểu thị bằng các phương trình sau:

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

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

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

- 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

c Trọng số [10]

Theo phương pháp Delphi, các mẫu phỏng vấn được biên soạn và gởiđến 40 chuyên gia chất lượng nước ở các trường Đại Học, các Viện NghiênCứu, các trung tâm Môi trường để lấy ý kiến Các mẫu phỏng vấn được gởi đihai đợt: đợt một là các câu hỏi để xác định các thông số chất lượng nước quantrọng, đợt hai là các câu hỏi để xác định trọng số của các thông số chất lượngnước để xây dựng chỉ số phụ và hàm chất lượng nước

Kết quả có 6 thông số chất lượng nước được lựa chọn là những thông