Ứng dụng chỉ số WQI đánh giá chất lượng nước ao nuôi cá

Bài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trường Bài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trường Bài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trườngBài tiểu luận bài tập lớn môn mô hình hóa môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

- -Tên đề tài:

“ ỨNG DỤNG CHỈ SỐ WQI ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC AO NUÔI

CÁ ”

BÀI TẬP LỚN

MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG Sinh viên : Nông Phúc Thắng

: Hoàng Quỳnh Anh : Vũ Văn Toản

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường

Khóa học : Giảng viên hướng dẫn: Ths: Hoàng Quý Nhân

M c L c ụ ụ

1 ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN

Những báo cáo đánh giá chất lượng nước truyền thống thường bao gồm các tóm tắt thống kê phức tạp theo thành phần chất lượng nước cũng như theo nguồn nước Dạng thông tin như vậy chỉ có giá trị đối với các chuyên gia về môi trường nước, nhưng có thể không có ý nghĩa đối với người dân, các nhà quản lý hay các nhà làm luật, những người cần các thông tin ngắn gọn, súc tích về nguồn nước

Do vậy, người ta đã sử dụng Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index-WQI) trong công tác đánh giá chất lượng nước Chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI)

là một chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để

mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thang điểm

WQI là là một phương tiện có khả năng tập hợp một lượng lớn các số liệu, thông tin về chất lượng nước, đơn giản hóa các số liệu chất lượng nước, để cung cấp thông tin dưới dạng dễ hiểu, dễ sử dụng cho các cơ quan quản lý tài nguyên nước, môi trường và công chúng

Trong công tác quy hoạch quản lý tài nguyên nước, việc phân vùng chất lượng nước 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 WQI đã được được nghiên cứu và sử dụng cho đánh giá chất lượng nước

2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO

a) Cơ sở lý luận về WQI

được các mục tiêu CLN- giới hạn chuẩn) WQI-CCME là một công thức rất định lượng và việc sử dụng hết sức thuận tiện với các thông số cùng các giá trị chuẩn (mục tiêu CLN) của chúng có thể dễ dàng đưa vào WQI-CCME để tính tóan tự động Tuy nhiên, trong WQI-CCME, vai trò của các thông số CLN trong WQI được coi như nhau, mặc dù trong thực tế các thành phần CLN có vai trò khác nhau đối với nguồn nước ví dụ như thành phần chất rắn lơ lửng không

có ý nghĩa quan trọng đối với CLN nguồn nước như thành phần oxy hòa tan

WQI của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation Foundation-NSF) là một trong các bộ chỉ số chất lượng nước được dùng phổ biến WQI-NSF được xây dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi của tập đoàn Rand, thu nhận và tổng hợp ý kiến của một số đông các chuyên gia khắp nước Mỹ để lựa chọn các thông số CLN quyết định sau đó xác lập phần trọng lượng đóng góp của từng thông số (vai trò quan trọng của thông số - wi) và tiến hành xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá trị đo được của thông số sang chỉ số phụ (qi) WQI-NSF được xây dựng rất khoa học dựa trên ý kiến số đông các nhà khoa học về chất lượng nước, có tính đến vai trò (trọng số) của các thông số tham gia trong WQI

và so sánh các kết quả với giá trị chuẩn (mục tiêu CLN) qua giản đồ tính chỉ số phụ (qi) Tuy nhiên các giá trị trọng số (wi) hoặc giản đồ tính chỉ số phụ (qi) trong WQI-NSF chỉ thích hợp với điều kiện chất lượng nước của Mỹ

Do vậy, cần có các WQI phù hợp với điều kiện của Việt Nam, ví dụ ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long, nền nhiệt độ thường thay đổi rất ít hoặc có thể nói không có thay đổi nên yếu tố nhiệt độ nguồn nước có thể bỏ qua trong WQI, để

sử dụng trong thực tế Hiện nay phương pháp tính WQI do Tổng cục Môi trường ban hành đang được sử dụng và áp dụng cho công việc đánh giá chất lượng môi trường nước cũng như trong công tác bảo vệ môi trường nước mặt tại Việt Nam

b) Tài liệu tham khảo.

• Sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước WQI( Ban hành kèm theo Quyết định số 879 /QĐ-TCMT ngày 01 tháng 7 năm 2011 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường)

• Công thức tính WQI

• Công thức tính WQI thành phần thông số thứ nhất

• Công thức tính WQI thành phần thông số thứ hai

• Giá trị DO bão hòa

• Giá trị DO % bão hòa

• Phần mềm Environmental Quality Index

Đối với phần mềm này, việc tính toán sẽ phải mua bản quyền phần mềm, các kết quả tính toán sẽ được xuất trực tiếp và đưa ra dưới dạng biểu đồ, bảng thống kê…

• Ứng dụng Exel tính chỉ số chất lượng nước(WQI ) theo quyết định 879/QĐ-TCMT 2011 của Đại học Tài nguyên và Môi trường HCM

Với ứng dụng tính toán qua exel ta chỉ việc nhập số liệu, các thông

số môi trường sẽ được tính toán và đưa ra kết quả ở phần nhập dữ liệu, các thông số WQI thứ nhất về BOD5, COD, N-NH4, P-PO4, Độ đục, TSS, Coloform, DO, PH sẽ đực hiển thị ở sheet màu xanh:

• Kết quả quan trắc mẫu nước của trung tâm năm 2015 2016 2017 2018

3 NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

a) Nội dung:

• Hoạt động nhóm, nâng cao kỹ năng làm việc nhóm, phân chia công việc cho các thành viên trong nhóm, nâng cao ý thức, trách nhiệm của các thành viên trong quá trình làm việc nhóm

• Làm rõ phương pháp tính WQI, tiếp cận với các phần mềm, ứng dụng tin học trong lĩnh vực tính chỉ số chất lượng nước cũng như công nghệ thông tin trong lĩnh vực môi trường, nâng cao hiểu biết và ứng dụng hiệu quả trong học tập và quá trình làm việc

• Thực hiện đề tài, làm rõ chỉ số chất lượng môi trường nước tại khu vực quan trắc, tính toán đưa ra kết quả cũng như kết luận phù hợp với ứng dụng thực tiễn sản xuất

b) Phương pháp nghiên cứu.

• Thu thập thông tin, số liệu quan trắc nước

• Xử lý số liệu, lập bảng thống kê

• Nghiên cứu, đọc sổ tay hướng dẫn, tìm kiếm phần mềm ứng dụng, giải pháp tính toán chỉ số WQI nhanh, hiệu quả, tiết kiệm thời gian

so với phương pháp tính toán truyền thống

• Lập biểu đồ, phân tích kết quả và đưa ra kết luận

• Viết báo cáo

4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Bảng tính chỉ số WQI môi trường nước ao nuôi cá

Biểu đồ chỉ số WQI qua từng năm

Qua biểu đồ, so sánh kết quả ta thấy nguồn nước có thể sử dụng cho mục đích sinh hoạt nhưng cần phải có những biện pháp sử lý thật tốt mới có thể sử dụng Qua quan sát thực tế thì nước ao có màu xanh đục chưa phải là nước có thể sử dụng sinh hoạt ngay

Biểu đồ chỉ số WQI pH qua các năm

Về PH dường như chỉ số WQI không thay đổi, mức PH này ổn định và phù hợp với nuôi trồng các loại thủy sản nước ngọt Nên giữ ổn định ở mức 6.5 đến 7.5 để

trình quang hợp của thực vật phù du và phần nhỏ khuếch tán từ khí quyển vào DO rất cần cho quá trình hô hấp của sinh vật dưới nước đặc biệt là cá Chanratchakool (1995) nhận xét hàm lượng oxy hòa tan trong nước nhỏ hơn 4 mg/l sử dụng thức

ăn kém dễ nhiễm bệnh Chiu (1992) thông báo lượng oxy hòa tan nhỏ hơn 3,5 mg/l sẽ gây chết tôm Theo Swingle (1969) thì nồng độ oxy hòa tan trong nước lý tưởng cho tôm, cá là trên 5 mg/l Mỗi loài cá khác nhau có ngưỡng oxy khác nhau nếu oxy trong nước 2 mg/l thì cá lười ăn, cá nổi đầu; giảm xuống 1 mg/l cá ngừng

ăn Khi oxy trong nước tiếp tục giảm xuống còn 0,5 - 0,6 mg/l cá nổi đầu, nếu kéo dài sẽ chết

Biểu đồ chỉ số WQI BOD5 qua các năm

BOD5 giảm mạnh do trong quá trình nuôi trồng thủy sản chủ đầu tư đã giảm lượng

cá thả và phân bố lượng thức ăn lại nên các chất thải, thức ăn dư thừa không còn nhiều, đến nay cho thấy môi trường nước vẫn trong giới hạn cho phép như cột B1 theo QCVN 08-2008

Biểu đồ chỉ số WQI COD qua từng năm

COD là từ viết tắt của Chemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy hóa học Đây là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ

và hữu cơ COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ

dễ phân huỷ bởi vi sinh vật Toàn bộ lượng oxy sử dụng cho các phản ứng trên được lấy từ oxy hoà tan trong nước (DO)

Do vậy nhu cầu oxy hoá học và oxy sinh học cao sẽ làm giảm nồng độ DO của nước, có hại cho sinh vật nước và hệ sinh thái nước nói chung Nước thải hữu cơ, nước thải sinh hoạt và nước thải hoá chất là các tác nhân tạo ra các giá trị BOD và COD cao của môi trường nước COD là tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá mức độ

ô nhiễm của nước (nước thải, nước mặt, nước sinh hoạt) vì nó cho biết hàm lượng chất hữu cơ có trong nước là bao nhiêu Hàm lượng COD trong nước cao thì chứng

chiều hướng suy giảm do giảm sản lượng nuôi trồng và thức ăn dư thừa nên nước càng ngày càng sạch hơn

Biểu đồ chỉ số WQI Coliform qua từng năm

Chỉ số WQI vi khuẩn coliform ổn định không tăng cũng không giảm

Biểu đồ chỉ số WQI TSS qua các năm

TSS là những chất rắn lơ lửng trong nươc, theo biểu đồ ta thấy cùng với quá trình giảm bớt cá thì hoạt động của sinh vật dưới nước cũng giảm, đồng thời không có chất hữu cơ dư thừa nên TSS giảm mạnh ngoài ra trong ao hiện nay có thả 1 số loại thực vật làm sạch nước như bèo tây nên nước sẽ trong hơn so với những năm trước

Biểu đồ chỉ số WQI N-NH4 qua các năm

N-NH4 thấp và giảm theo tỉ lệ thuận của từng năm Sự tồn tại NH4+ trong nước phụ thuộc vào pH, khi pH bằng 7 hầu hết các nitrogen tổng số đều ở dạng ion NH4 , rất cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật, nhưng nếu hàm lượng NH4+ quá cao sẽ làm cho thực vật phù du phát triển quá mức không có lợi cho cá (thiếu oxy vào sáng sớm, pH dao động ) Theo Boyd (1990) hàm lượng NH4 thích hợp cho ao nuôi thủy sản là 0,2-2 mg/l NH4+ thường ít độc hơn NH3 nhưng khi nồng độ tăng cao sẽ gây độc cho thủy sinh vật , nồng độ gây chết của NH4 ở dạng phức đã được xác định cho nhiều loài nhưng ngưỡng dưới mức chết chưa được xác định và ở mức này có thể làm giảm tốc độ sinh trưởng của cá thể (Wiliam A.Wurts, 2005)

Biểu đồ chỉ số WQI P-PO4 qua các năm

Trong nước phốt phát tồn tại ở các dạng H2PO4, HPO42- và PO43-, khi phân tích thì thường xác định dưới dạng P-PO43- Trong các ao nuôi, hàm lượng các muối hòa tan của phosphate (P-PO43-) trong nước thường rất thấp khoảng 5 ÷ 20 μg/l và ít khi vượt quá 200 μg/l, ngay cả đối với ao nuôi giàu dinh dưỡng Hàm lượng T-P cũng

ít khi vượt quá 1.000 μg/l Hàm lượng P-PO43- thích hợp cho các ao nuôi cá là từ 5

÷ 200 μg/l, nếu hàm lượng P-PO43- nhỏ hơn 5 μg/l thì thực vật phù du không phát triển nhưng nếu hàm lượng P-PO43- vượt quá 200 μg/l thì thực vật phù du sẽ “nở hoa” làm ánh sáng bị che khuất, giảm hiệu quả quang hợp, tăng lượng chất hữu cơ

do tảo bị tàn lụi, làm ao thiếu oxy cá sinh trưởng chậm, nếu thời gian kéo dài sẽ chết Hàm lượng P-PO4 tăng đỉnh điểm năm 2016 thời gian đó các loại tảo xuất hiện làm nước ao có váng, qua các biện pháp sử lý hiện nay nước ao đã sạch và không còn tảo

Biểu đồ chỉ số WQI độ đục qua các năm

Độ đục thể hiện tính quang học của nguồn nước, ảnh hưởng đến cái nhìn vật lý của nước Chất rắn lơ lửng và vật chất có màu hòa tan làm giảm độ trong của nước Độ đục thường được sử dụng như là một chỉ số về chất lượng nước dựa vào sự trong suốt của nước và tổng số ước tính chất rắn lơ lửng trong nước

Độ đục của nước dựa vào lượng ánh sáng bị tán xạ bởi các hạt Càng nhiều hạt cặn

lơ lững hiện diện trong nước thì ánh sáng cang bị phân tán khi qua nước Như vậy,

Độ đục tăng giảm không đều do trong thời gian lấy mẫu năm 2016 và 2018 vào mùa mưa

5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Công tác nuôi trồng thủy sản có vai trò rất quan trọng đối với đời sống con người

về mặt kinh tế và an ninh lương thực, đồng thời cũng thách thức về ô nhiễm môi trường nguồn nước do vậy trong quá trình đầu tư cần phải quan tâm tới vấn đề môi trường nước đảm bảo cho tương lai sau này

Việc tính toán WQI được quy định tại quyết định số 870/QĐ-TCMT ngày 01 tháng

07 năm 2011 của Tổng cục Môi trường WQI là một chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước

và khả năng sử dụng của nguồn nước đó, được biểu diễn qua một thang điểm Mục đích chính WQI là: Đánh giá 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 chất lượng nước ứng dụng trong GIS Cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu, trực quan Nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường Nên cần quan tâm công tác xây dựng cơ sở dữ liệu, và tuyên truyền phổ biến với cộng đồng