phân tích đánh giá chất lượng nước sinh hoạt ở thị trấn khe tre – nam đông – thừa thiên huế

1
B GIO DC V O TO
I HC HU
TRNG I HC S PHM
.
NGUYN HONG T DUY
PHN TấCH VAè AẽNH GIAẽ CHT LặĩNG
NặẽC
SINH HOAT THậ TRN KHE TRE - NAM
NG -
THặèA THIN HU
CHUYấN NGNH: HểA PHN TCH
M S: 60440118
LUN VN THC S HO HC
NGI HNG DN KHOA HC:
PGS.TS. NGUYN VN HP
2
Huế, năm 2014
3
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực,
được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố
trong bất kỳ một công trình nào khác.
Nguyễn Hoàng Tư Duy
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy PGS. TS. Nguyễn Văn Hợp và
Th.s Võ Thị Bích Vân đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành
luận văn này.
Xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo khoa Hoá học - trường
Đại học Sư phạm và Đại học Khoa học – Đại học Huế đã tạo mọi điều

kiện thuận lợi và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong suốt
thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn.
Xin chân thành cám ơn các bạn bè và người thân đã giúp đỡ và
động viên tôi hoàn thành luận văn. Cám ơn các bạn lớp Cao học Hóa
học (2012 – 2014) đã nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.
Huế, tháng 09 năm 2014
Nguyễn Hoàng Tư Duy
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN 3
1.1. Nhu cầu nước và chất lượng nước 3
1.2. Các nguồn ô nhiễm nước 3
1.2.1. Ô nhiễm nước do tự nhiên [14] 3
1.2.2. Ô nhiễm nước do nhân tạo [14] 4
1.3. Các thông số chất lượng nước và đánh giá 6
1.4. Giới thiệu về chỉ số chất lượng nước 7
1.4.1. Khái niệm về WQI 7
1.4.2. Ưu điểm và hạn chế của WQI 7
1.4.3. Tính toán WQI và đánh giá CLN qua WQI 8
1.4.3.1. Phương pháp chung để xây dựng một mô hình tính WQI 8
1.4.3.2. Đánh giá chất lượng nước theo WQI 11
1.4.4. Tính toán WQI và đánh giá CLN theo WQI 11
1.5. Sơ lược về thị trấn Khe Tre, Nam Đông, Thừa Thiên Huế 14
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16
2.1. Nội dung nghiên cứu 16
2.2. Phương pháp nghiên cứu 16
2.2.1. Phạm vi nghiên cứu 16
2.2.2. Chuẩn bị mẫu 16
2.2.3. Phương pháp đo/phân tích các thông số CLN 18

2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 21
2.2.5. Phương pháp đánh giá chất lượng nước 21
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22
3.1. Kiểm soát chất lượng các phương pháp phân tích 22
3.1.1. Độ đúng 22
3.1.2. Độ lặp lại 23
3.2. Đánh giá CLN giếng khu vực thị trấn Khe Tre 24
3.2.1. pH 25
3.2.2. Độ cứng (tính theo CaCO
3
) 27
3.2.3. COD, BOD
5
, và DO 29
3.2.4. Nitrat, amoni và photphat 30
3.2.5. Các thông số TSS, Fe
II, III
, Cl
-
, SO
4
2-
và tổng coliform 32
3.3. Đánh giá CLN suối Khe Tre 34
3.4. Đề xuất một số giải pháp cải thiện CLN cấp cho sinh hoạt 35
3.5. Đề xuất chương trình quan trắc CLN 37
KẾT LUẬN 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO 41
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh Viết tắt

Bảo vệ môi trường Protect Enviroment BVMT
Bộ tài nguyên môi trường
Ministry of Natural Resources &
Environment
BTNMT
Bộ Y tế Ministry of Public Health BYT
Tổng chất rắn lơ lửng Total Suspended Solids TSS
Chất lượng nước Water quality CLN
Độ dẫn Electrical conductivity EC
Độ đục Turbidity TUR
Độ lệch chuẩn tương đối Relative Standard Deviation RSD
Độ thu hồi Recovery Rev
Chỉ số chất lượng nước Water Quality Index WQI
Nhu cầu oxy sinh hoá Biological Oxygen Demand BOD
Nhu cầu oxy hoá học Chemical Oxygen Demand COD
Quy chuẩn Việt Nam Vietnam National Regulation QCVN
Quản lý nguồn nước Water Resource Management QLNN
Oxy hoà tan Dissolved Oxygen DO
Phân tích phương sai Analysis of Variation ANOVA
Tiêu chuẩn Việt Nam Vietnam Nationla Standard TCVN
Tổ chức Y tế Thế giới World Health Organization WHO
Tổng chất rắn hòa tan Total Dissolved Solids TDS
Tổng cục môi trường Environment Agency TCMT
Tổng Nitơ Total Nitrogen TN
Tổng photpho Total Phosphorus TP
Tổng Coliform Total Coliform TC
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
Tên bảng Trang

1.1. Các công thức tính WQI tổng quát 9
1.2 Một số mô hình WQI trên thế giới 10
1.3 Phân loại CLN theo WQI 11
1.4. Bảng quy định các giá trị q
i
, BP
i
12
1.5. Bảng quy định các giá trị BP
i
và q
i
đối với DO%
bão hòa
13
1.6. Bảng quy định các giá trị BP
i
và q
i
đối với thông số pH 13
1.7. Phân loại CLN theo WQI 14
2.1. Chi tiết về các mẫu nước giếng 17
2.2. Chi tiết các mẫu nước suối 18
2.3. Các phương pháp đo/phân tích chất lượng nước 20
3.1. Kết quả xác định độ đúng của phương pháp phân tích 22
3.2. Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp phân tích 23
3.3 Kết quả tóm tắt một số thông số của nước giếng 24
3.4.
Giá trị pH trung bình của các mẫu nước giếng và các suối khu vực
TT Khe Tre

25
3.5. Kết quả phân tích phương sai 2 yếu tố đối với thông số pH 27
3.6. Độ cứng trung bình của các mẫu nước giếng ở khu vực TT Khe Tre 26
3.7.
COD trung bình của các mẫu nước giếng và nước suối ở khu vực
khảo sát
29
3.8.
Nồng độ N-NO
3
-
trung bình trong nước giếng ở khu vực TT Khe
Tre
31
3.9. Kết quả phân tích các thông số CLN suối Khe Tre 34
3.10. Kết quả tính toán WQI
SI
đối với các thông số riêng biệt ở 2 mặt cắt 35
3.11. Kết quả tính toán WQI theo không gian vào thời gian 35
3.12. Chương trình quan trắc và giám sát CLN ở khu vực thị trấn Khe Tre 39
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
Tên hình Trang
3.1. Biến động pH nước giếng và nước suối ở vùng khảo sát 26
3.2. Biến động độ cứng nước giếng ở khu vực khảo sát (tháng 4, 6/2014) 28
3.3. Biến động COD nước giếng và nước suối ở khu vực khảo sát 31
3.4. Biến động N-NO3 nước giếng ở vùng khảo sát 31
3.5.
Cơ cấu tổ chức, chức năng và nhiệm vụ trong quản lí nhà nước dựa

vào cộng đồng
38
10
MỞ ĐẦU
Nước sinh hoạt là một nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của toàn nhân loại.
Ở nước ta trong những năm gần đây, Đảng và Chính phủ rất quan tâm đến việc giải
quyết nước sạch và vệ sinh môi trường, nhất là ở các vùng nông thôn và miền núi.
Từ ngày 29 tháng 4 năm 1994, Chỉ thị 200/TTg của Thủ tướng Chính phủ về đảm
bảo nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn được ban hành.
11
Trên cơ sở đó, các Bộ và Ban, ngành có liên quan như Bộ Y tế, Bộ Tài
nguyên Môi trường, Bộ Khoa học và Công nghệ đã ra nhiều văn bản pháp lý hướng
dẫn cách tổ chức thực hiện Chỉ thị đó và ban hành các tiêu chuẩn chất lượng nguồn
nước, chất lượng nước uống và nước sinh hoạt như: QCVN 08:2008/BTNMT Quy
chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước (CLN) mặt [5] và QCVN
09:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLN ngầm [6]; Quy chuẩn Việt
Nam QCVN 01:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về CLN ăn uống [3] và
QCVN 02:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về CLN sinh hoạt [4].
Nam Đông là một huyện miền núi nằm ở phía Tây của tỉnh Thừa Thiên Huế
có 11 xã và 1 thị trấn – thị trấn Khe Tre. Sông suối ở Nam Đông khá dày đặc, hầu
hết ở 11 xã, thị trấn đều có suối hoặc khe chảy qua. Suối ở đây phần lớn là các
nhánh của sông Tả Trạch như suối Ta lu, suối Khe Tre, suối Thượng Nhật, Khe Lồ
Ô, suối Kazan Các dòng suối ở nam Đông xuất phát từ vùng núi hiểm trở với độ
dốc lớn đã hình thành nhiều thác nước đẹp có giá trị lớn về mặt du lịch như thác
Phướn, Thác Mơ và Thác Trượt (xã Hương Phú), thác Kazan (xã Thượng Lộ), Thác
Trời (xã Hương Giang),
Các dòng suối ở Nam Đông có chế độ nước theo mùa và diễn biến thất
thường: Mùa lũ từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau tương ứng với mùa mưa bão và
ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, mùa cạn từ tháng 4 đến tháng 9 hàng năm tương
ứng với thời kì chịu tác động của gió phơn Tây Nam (gió Lào) khô nóng.

Nhìn chung với lượng mưa trung bình hàng năm lớn (4244 mm), các dòng suối ở
Nam Đông có nước chảy quanh năm là nguồn cung cấp nước ổn định cho sản xuất
nông nghiệp (trồng lúa nước, hoa màu, cây ăn quả ) và cho cuộc sống hàng ngày
của nhân dân… Tuy nhiên, có những năm lượng mưa lớn thất thường, đã gây ngập
lụt các vùng đất thấp, tạo nên lũ quét, sạt lở đất,… gây nhiều thiệt hại cho sản xuất
và đời sống nhân dân Trong những năm gần đây, nguồn nước sông/suối ở Nam
Đông có xu thế bị ô nhiễm do các hoạt động phát triển kinh tế xã hội và sự gia tăng
dân số gây ra.
12
Thị trấn Khe Tre, huyện Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên Huế có vị trí nằm trong
vùng đệm của vườn Quốc Gia Bạch Mã và cách thành phố Huế khoảng 60 km về
phía Tây Nam, có diện tích đất tự nhiên là 435 ha. Trên địa bàn có các nhánh của
sông Tả Trạch là suối Khe Tre, suối Hương Phú chảy qua. Dân cư của xã sống tập
trung dọc hai bên nhánh sông với nghề nghiệp chủ yếu là sản xuất lâm nghiệp, chăn
nuôi gia súc, gia cầm, làm nghề rừng, nuôi và đánh bắt cá nước ngọt và làm dịch vụ
[12]. Nguồn nước sử dụng cho mục đích sinh hoạt và ăn uống của nhân dân ở xã
chủ yếu là nước giếng và một phần nhỏ là nước lấy từ hai nhánh của con sông Tả
Trạch.
Trong nhiều năm qua, những nghiên cứu về CLN mặt và nước ngầm ở khu
vực này còn rất hạn chế, nên thiếu thông tin để định hướng cho các giải pháp cung
cấp nước an toàn cho cộng đồng trong khu vực. Rõ ràng, rất cần thiết phải thực hiện
những nghiên cứu đánh giá CLN cấp cho sinh hoạt ở khu vực thị trấn Khe Tre và
một số vùng lân cận.
Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “phân tích đánh giá chất lượng
nước sinh hoạt ở thị trấn Khe Tre – Nam Đông – Thừa Thiên Huế” được thực
hiện nhằm mục đích góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu CLN giếng, nước mặt ở khu
vực thị trấn Khe Tre và đề xuất định hướng các giải pháp cải thiện chất lượng nước
nhằm giảm rủi ro sức khỏe cho cộng đồng trong khu vực.
13
Chương 1. TỔNG QUAN

1.1. Nhu cầu nước và chất lượng nước
Nước là tài nguyên vô cùng quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự sống,
quyết định đến sự tồn tại và phát triển của nhân loại. Ba phần tư diện tích bề mặt
Trái Đất là nước, nhưng nước ngọt chiếm tỷ lệ rất nhỏ (khoảng 0,01% tổng lượng
nước trên trái đất). Mặc dù vậy nó lại đóng một vai trò quan trọng trong đời sống
của con người. Các nguồn nước ngọt chủ yếu là nước mặt, nước dưới đất (gồm
nước chảy ngầm và nước ngầm) [15], [30]:
- Nước mặt: Nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất
ngập nước, nước biển. Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy và
chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất.
- Dòng chảy ngầm: Dòng chảy ngầm là dòng chảy trong các đá bị nứt nẻ
(không phải nước ngầm) dưới các con sông. Dòng chảy ngầm thường hình thành
một bề mặt động lực học giữa nước mặt và nước ngầm thật sự. Nó nhận nước từ
nguồn nước ngầm khi tầng ngậm nước đã được bổ cấp đầy đủ và bổ sung nước vào
tầng nước ngầm khi nước ngầm cạn kiệt. Dạng dòng chảy này phổ biến ở các khu
vực karst do ở đây có rất nhiều hố sụt và dòng sông ngầm.
- Nước ngầm: Nước ngầm hay còn gọi là nước dưới đất, là nước ngọt được
chứa trong các lỗ rỗng của đất hoặc đá. Nó cũng có thể là nước chứa trong các tầng
ngậm nước bên dưới mực nước ngầm. Đôi khi người ta còn phân biệt nước ngầm
nông, nước ngầm sâu và nước chôn vùi.
Hiện nay, dân số Việt Nam sống ở nông thôn có trên 60,0 triệu người, chiếm
gần 69,4% số dân của cả nước [14]. Vì vậy, việc cấp nước cho nhu cầu ăn uống,
sinh hoạt ở nông thôn đang là một vấn đề cấp thiết. Trên thực tế, vùng nông thôn đã
thiếu nước về số lượng và CLN cũng chưa đảm bảo an toàn cho sức khỏe. Nguồn
nước cung cấp sinh hoạt chủ yếu là nước giếng, ao hồ, nước mưa, chưa qua xử lý.
Tại nhiều nơi, người dân địa phương áp dụng các biện pháp như lọc thô, giàn mưa
và lọc để loại phèn, để có nước sạch cho sinh hoạt gia đình. Nhưng trước tình
14
hình ô nhiễm môi trường nước ngày càng tăng, đặc biệt là trong giai đoạn hiện nay,
những biện pháp trên trở nên ít hiệu quả. Nói chung, CLN sinh hoạt ở nông thôn

hiện nay là điều đáng lo ngại.
1.2. Các nguồn ô nhiễm nước
Sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa nhanh chóng
đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trường sống ở Việt Nam, đặc biệt là với việc nguồn
nước sinh hoạt ngày càng trở nên thiếu hụt và ô nhiễm. Các hoạt động gây ô nhiễm
nước bao gồm: Các hoạt động tự nhiên và các hoạt động nhân tạo.
1.2.1. Ô nhiễm nước do tự nhiên [14], [15]
Ô nhiễm nước do tự nhiên là do mưa, tuyết tan, lũ lụt, gió bão… hoặc do các
hoạt động sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng. Cây cối, sinh vật chết đi, bị
vi sinh vật phân hủy thành các chất hữu cơ rồi bị rửa trôi vào các lưu vực. Các hoạt
động lý - hóa có thể bào mòn các mỏ khoáng hình thành tự nhiên do kiến tạo địa
tầng. Chúng có thể đưa các chất ô nhiễm ngấm vào lòng đất, sau đó đi vào nước
ngầm. Lụt lội có thể cuốn theo nhiều chất ô nhiễm khác nhau từ vùng đô thị, nông
thôn, khu canh tác nông nghiệp… vào các sông, suối, ao, hồ… và do vậy, gây ô
nhiễm các lưu vực nước ngọt. Ô nhiễm nước do các hoạt động tự nhiên có thể rất
nghiêm trọng, nhưng không thường xuyên và do đó, không phải là nguyên nhân
chính gây suy thoái CLN. Hầu hết các nguồn gây ô nhiễm nước do tự nhiên đều là
các nguồn không điểm (non-point sources) là các nguồn khó hoặc không xác định
được vị trí và đặc điểm của chúng.
1.2.2. Ô nhiễm nước do nhân tạo [14], [15]
Các nguồn ô nhiễm nước do nhân tạo thường là các nguồn ô nhiễm điểm
(point sources) như: Nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị và nước thải công nghiệp.
a. Nước thải sinh hoạt (domestic wastewater)
Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các hộ gia đình, khách sạn, cơ quan, trường
học, chứa các chất thải từ quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con người và được thu
gom vào hệ thống thoát nước công cộng rồi đổ vào nguồn tiếp nhận (như sông, hồ,
ao,…). Thành phần cơ bản của nước thải sinh hoạt là các chất hữu cơ dễ bị phân
15
hủy sinh học (cacbohydrat, protein,…), chất dinh dưỡng (photpho, nitơ), chất thải
rắn và vi trùng. Tùy theo mức sống và lối sống mà lượng nước thải cũng như tải

lượng các chất ô nhiễm (tính trên một người trong một ngày) là khác nhau. Nhìn
chung mức sống càng cao thì lượng nước thải và tải lượng thải các chất ô nhiễm
càng cao.
b. Nước thải đô thị (municipal wastewater)
Nước thải đô thị là nước thải tạo thành do sự gộp chung nước thải sinh hoạt,
nước thải vệ sinh và nước thải của các cơ sở thương mại, dịch vụ (khách sạn, nhà
hàng, bệnh viện…) và các cơ sở sản xuất nhỏ trong khu đô thị. Nước thải đô thị
thường được thu gom vào hệ thống cống thải thành phố, đô thị để xử lý chung.
Thông thường ở các đô thị lớn có khoảng 70% đến 90% tổng lượng nước sử dụng
sẽ trở thành nước thải đô thị và chảy vào đường cống [11]. Nhìn chung, thành phần
cơ bản của nước thải đô thị cũng gần tương tự nước thải sinh hoạt, nhưng trong
nhiều trường hợp nó có thành phần phức tạp hơn và chứa nhiều chất ô nhiễm hơn.
c. Nước thải công nghiệp (industrial wastewater)
Nước thải công nghiệp phát sinh từ các khu chế xuất, khu công nghiệp, cơ sở
sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nuôi trồng thủy sản Khác với nước
thải sinh hoạt và nước thải đô thị, nước thải công nghiệp không có thành phần cơ
bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công nghiệp cụ thể. Thông
thường, nước thải công nghiệp chứa nhiều chất ô nhiễm nguy hiểm hơn nước thải
sinh hoạt và nước thải đô thị như các kim loại độc (Hg, Cd, Pb, Cu, Ni, Cr, As,…),
các chất hữu cơ nguy hiểm (các dẫn xuất của phenol, hydrocacbon đa vòng (PAHs),
…).
Trong nhiều trường hợp, người ta tách riêng nước thải y tế và coi nó là nước
thải nguy hại. Nước thải từ các cơ sở y tế gồm nước thải từ các phòng phẫu thuật,
phòng xét nghiệm, phòng thí nghiệm, từ các nhà vệ sinh, khu giặt là, từ việc làm vệ
sinh phòng Nước thải y tế có khả năng lan truyền rất mạnh các vi khuẩn gây bệnh,
nhất là đối với nước thải được xả ra từ những bệnh viện hay những khoa truyền
nhiễm, lây nhiễm. Ngoài ra, nước thải y tế có thể chứa các phế phẩm thuốc, chất
16
khử trùng, các dung môi hóa học, dư lượng thuốc kháng sinh, các đồng vị phóng
xạ… được sử dụng trong quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh.

1.3. Các thông số chất lượng nước và đánh giá chất lượng nước
Để đánh giá CLN, người ta phải phân tích các thông số CLN. Dựa vào bản
chất của các thông số CLN, người ta thường chia các thông số CLN như sau [15]:
- Các thông số vật lý: màu, mùi, nhiệt độ, tổng chất rắn (TS), tổng chất rắn
hòa tan (TDS), độ đục (TUR) hoặc chất rắn lơ lửng (SS), độ dẫn điện (EC),…
- Các thông số hóa học: oxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD
5
),
nhu cầu oxy hóa học (COD), tổng cacbon hữu cơ (TOC), độ muối, độ cứng, pH,
NO
3
-
, NO
2
-
, amoni, PO
4
3-
, F
-
, SO
4
2-
, hóa chất bảo vệ thực vật (nhóm DDT, nhóm
HCH, aldrine…), kim loại độc (Hg
II
, Cd
II
, Pb
II

,…)
- Các thông số vi sinh: tổng coliform (TC), coliform phân (fecal coliform),…
Để đánh giá CLN, dựa vào mục đích sử dụng nguồn nước và mục đích nghiên
cứu mà người ta có nhiều cách khác nhau [9], [11], [15], [19], [21], [23], [25]:
(i) Đánh giá thông qua việc so sánh các thông số CLN xác định được với các
tiêu chuẩn quy định (tiêu chuẩn quốc gia hoặc khu vực hoặc quốc tế); Chẳng hạn ở
nước ta hiện nay, sử dụng Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về CLN mặt QCVN 08 :
2008/BTNMT và CLN ngầm QCVN 09 : 2008/BTNMT [5], [6].
(ii) Mô hình hóa CLN, tức là sử dụng các mô hình toán học để mô phỏng
CLN hoặc ô nhiễm nước. Phương pháp này đòi hỏi rất nhiều thông số “đầu vào”
bao gồm các thông số thủy văn, hóa lý… nên khá phức tạp. Mặt khác, phương pháp
này thường chỉ áp dụng cho một số trường hợp như dòng sông không quá phức tạp
về địa hình, thủy văn… nên khó áp dụng trong thực tế.
(iii) Đánh giá CLN thông qua chỉ số CLN (WQI- Water Quality Index);
Chẳng hạn, ở Việt Nam, sử dụng WQI được Tổng cục Môi trường ban hành theo
Quyết định số 879/QĐ-TCMT ngày 01/7/2011 [16].
(iv) Đánh giá CLN thông qua các chỉ thị sinh học. Phương pháp này thường
gặp nhiều khó khăn trong việc lấy các mẫu sinh học (thực vật, động vật) nên cũng
không được áp dụng phổ biến.
17
1.4. Giới thiệu về chỉ số chất lượng nước
1.4.1. Khái niệm về WQI
Chỉ số chất lượng nước (WQI) là một thông số “tổ hợp” được tính toán từ
nhiều thông số CLN theo một phương pháp xác định (hay theo một công thức toán
học xác định) [9], [11], [15], [17], [18], [22], [29]. WQI được dùng để mô tả định
lượng về CLN và được biểu diễn qua thang điểm: thông thường 0 – 100, một số
trường hợp 10 – 100, 0 – 1000… Chỉ số CLN có thể chia thành hai loại chính [15]:
- Chỉ số CLN tổng quát (General Water Quality Index): mô tả CLN một cách
tổng quát hay CLN cho đa mục đích sử dụng, chẳng hạn, chỉ số CLN do Quỹ vệ
sinh ủa Mỹ đề xuất (NSF – WQI …

- Chỉ số CLN cho các mục đích riêng (Specific - Use Index): mô tả CLN cho
các mục đích sử dụng riêng, chẳng hạn, chỉ số CLN cấp cho cộng đồng (PWS -
Public Water Supply), chỉ số CLN cho các động vật hoang dã (FAWL - Fish And
Wild Life), chỉ số CLN cho công nghiệp, nông nghiệp, cấp nước sinh hoạt…
1.4.2. Ưu điểm và hạn chế của WQI
WQI có nhiều ưu điểm như [15]:
- Cho phép giảm một số các thông số phân tích vật lý, hóa học và vi sinh;
- Cho phép lượng hóa CLN (tốt, xấu, trung bình,…) theo một thang điểm
liên tục và nó thể hiện tổng ảnh hưởng của các thông số;
- Thích hợp với việc tin học hóa, nên thuận lợi cho quản lý và thông báo cho
cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách;
- Tạo điều kiện thuận lợi cho bản đồ hóa CLN thông qua việc “màu hóa” các
thang điểm WQI…;
- Không những đóng vai trò là chỉ thị của sự thay đổi CLN mà còn chỉ thị
cho những thay đổi về tiềm năng sử dụng nước;
- Cho phép đánh giá khách quan về CLN, đồng thời cho phép so sánh CLN
theo không gian, thời gian và do vậy, thuận lợi cho phân vùng và phân loại CLN.
Tuy có nhiều ưu điểm, nhưng cũng có những hạn chế sau [15]:
18
- Hiệu ứng mập mờ (Ambiguity problem ): có nghĩa là WQI không phản ánh
rõ ràng về thực trạng chất lượng nước, chẳng hạn: CLN thực tế là tốt, nhưng WQI
lại phản ánh là trung bình hoặc kém và ngược lại.
- Hiệu ứng cứng nhắc (Rigidity): có nghĩa là số thông số CLN đưa vào để
tính WQI là cố định chẳng hạn NSF – WQI và WQI của Việt Nam được tính từ 9
thông số (n = 9), và như vậy không thể đưa thêm số thông số khác vào mô hình tính
WQI.
- Hiệu ứng che khuất (Eclipsing problem): tức là WQI là một thông số (nhận
giá trị 0 – 100) che khuất các thông số CLN khác, chẳng hạn WQI = 50 (CLN kém)
nhưng không thể xác định được thông số CLN nào kém, làm cho WQI thấp và chỉ
bằng 50)

- Thiếu sự nhất trí về cách tiếp cận chung để xây dựng mô hình WQI;
- WQI không bao hàm thông tin về hiệu quả kinh tế có được từ những nỗ lực
cải thiện CLN.
1.4.3. Tính toán WQI và đánh giá CLN qua WQI
1.4.3.1. Phương pháp chung để xây dựng một mô hình tính WQI
Việc xây dựng một mô hình tính WQI gồm 4 giai đoạn cơ bản [15]:
(i) Xác định các thông số CLN lựa chọn (Xi): một số ít các thông số được
lựa chọn để tính WQI và có thể thay đổi tùy thuộc vào đặc điểm dòng sông, từng
mục đích sử dụng nước,…
(ii) Xác định phần trọng lượng đóng góp của các thông số lựa chọn (w
i
):
phần trọng lượng đóng góp thể hiện tầm quan trọng của mỗi thông số lựa chọn
trong mô hình tính WQI. Tuy nhiên, cũng có một số loại WQI không tính đến phần
trọng lượng đóng góp của các thông số lựa chọn.
(iii) Xác định chỉ số phụ (q
i
) : q
i
thể hiện chất lượng của thông số lựa chọn và
do vậy, nó phụ thuộc vào giá trị của thông số lựa chọn. Mặt khác, do các thông số
lựa chọn thường có đơn vị khác nhau nên phải quy về q
i
không có đơn vị, q
i
thường
nhận giá trị trong khoảng 0 – 100 hoặc 0 – 1. Để xác định q
i
, người ta phải xây
dựng mối quan hệ phụ thuộc giữa q

i
và giá trị đo x
i
của thông số lựa chọn (Xi) dưới
19
dạng phương trình toán, đồ thị hàm tuyến tính hoặc phi tuyến q
i
= f(x
i
) được biểu
diễn trên hệ trục tọa độ 2 chiều hoặc tra cứu trong các bảng.
(iv) Tính các giá trị WQI theo công thức toán học xác định: theo Ott [27],
các công thức tính toán WQI có nhiều dạng khác nhau, có thể tính và không tính
đến phần trọng lượng đóng góp (w
i
), có thể là dạng tổng hoặc dạng tích hoặc dạng
Solway,… Dưới đây liệt kê một số công thức dùng để tính WQI tổng quát (bảng
1.1). Các công thức này là cơ sở cho sự ra đời của nhiều công thức tính WQI của
các tác giả sau này.
Bảng 1.1. Các công thức tính WQI tổng quát [15]
Dạng tổng Dạng tích Dạng Solway
Không tính phần trọng
lượng đóng góp
1
1
n
i
i
q
n

=
∑
1/
1
n
n
i
i
q
=
 
 ÷
 ÷
 
∏
2
1
1 1
100
n
i
i
q
n
=
 
 ÷
 ÷
 
∑

Có tính phần trọng
lượng đóng góp
i
1
w
n
i
i
q
=
∑
i
w
1
n
i
i
q
=
∏
2
i
1
1
w
100
n
i
i
q

=
 
 ÷
 ÷
 
∑
Mỗi giai đoạn trong quá trình xây dựng mô hình tính WQI có thể được thực
hiện theo nhiều cách khác nhau:
- Có thể theo ý kiến chủ quan của tác giả, ví dụ như Horton, 1965 [27],
Dinius, 1972 [27]; Bhargava, 1983 [17], [27]… để xác định X
i
, w
i
và q
i
.
- Tập hợp ý kiến theo kỹ thuật Delphi, tức là sử dụng các bảng câu hỏi điều
tra gửi đến các chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu về CLN, rồi tập hợp kết quả
điều tra để xác định x
i
, w
i
, q
i
, ví dụ như Brown và cộng sự, 1970 [27];
- Sử dụng các kỹ thuật thống kê, Shoji và cộng sự, 1996; Juong và cộng sự, 1979.
Hiện nay có rất nhiều chỉ số CLN được phát triển ở nhiều quốc gia trên thế
giới. Trong số đó, chỉ số CLN do Quỹ vệ sinh Mỹ đề xuất (NSF – WQI) là một
trong những chỉ số CLN ra đời đầu tiên và được sử dụng khá phổ biến. Chỉ số CLN
do Bhargava đề nghị năm 1983 là một trong những WQI cho các mục đích riêng, có

nhiều ưu điểm và được dùng nhiều ở Ấn Độ. Chỉ số CLN do Hội đồng Bộ trưởng
Môi trường Canada đề xuất (CCME – WQI) đã đưa vào áp dụng ở Canada từ năm
2001. Một số mô hình WQI được nêu ở bảng 1.2
20
Bảng 1.2. Một số mô hình WQI trên thế giới [15], [27]
Chỉ số
Số thông
số lựa
chọn
Cách xác định
chỉ số phụ
Công thức tập hợp tính WQI
Chỉ số ô nhiễm vi
khuẩn (BPI)
1 Biểu đồ Đọc trực tiếp
Chỉ số hoạt động đáy
≥ 30
Bảng Trung bình phần trăm
Chỉ số đa dạng sinh
học (BDI)
Không xác
định
Bảng Tỷ lệ thức
Anh – Columbia ≤ 47 Công thức Tổng bình phương điều hòa
Dalmatia 9 Công thức
Tỷ lệ thức của tổng có tính đến
trọng lượng đóng góp
Dinius (1987) 12 Hàm
Trung bình nhân, có tính đến
trọng lượng

DRM 7 Biểu đồ
Trung bình, có tính đến trọng
lượng đóng góp
Greensboro 9 Biểu đồ
Trung bình nhân, có tính đến
trọng lượng đóng góp
Idaho 5 Hàm Tỷ lệ thức logarit
Chỉ số ô nhiễm công
nghiệp (IPI)
5 – 14 Biểu đồ
Trung bình, có tính đến trọng
lượng đóng góp
Malaixia 6 Hàm
Trung bình, có tính đến trọng
lượng đóng góp
Montoya 17 Hàm
Trung bình, có tính đến trọng
lượng đóng góp
Chỉ số ô nhiễm sông
Miami
7 Bảng Tổng
Chỉ số ô nhiễm dinh
dưỡng (NPI)
9 Biểu đồ
Trung bình, có tính đến trọng
lượng đóng góp
NSF 9 Biểu đồ
Trung bình nhân, có trọng lượng
đóng góp
Chỉ số ô nhiễm hữu

cơ (OPI)
5 Biểu đồ
Trung bình, có tính đến trọng
lượng đóng góp
Oregon (OWQI) 8 Hàm
Trung bình bình phương điều hòa,
không tính trọng lượng đóng góp
Chỉ số ô nhiễm thuốc
trừ sâu (PPI)
2 – 7 Biểu đồ
Trung bình, có tính đến trọng
lượng đóng góp
Poland 6 Công thức Bình phương điều hòa trung bình
Prati 8 – 13 Công thức
Trung bình, không tính trọng
lượng đóng góp
Chỉ số hô hấp 2 – 3 Biểu đồ Đọc trực tiếp
Washington 8 Hàm Hàm bậc hai
21
Trên cơ sở WQI tính được, người ta phân loại và đánh giá CLN theo các
thang điểm WQI. Có nhiều cách phân loại CLN khác nhau, nhưng phổ biến là phân
thành 5 loại hay 5 mức CLN đối với các WQI có thang điểm từ 0 – 100.
Bảng 1.3. Phân loại CLN theo WQI [15], [27]
Loại
WQI
(*)
Giải thích
NSF Bhargava CCME
I
91 – 100 90 – 100 95 – 100

Rất tốt
II
71 – 90 65 – 89 80 – 94
Tốt
III
51 – 70 35 – 64 65 – 79
Trung bình (hay tạm được)
IV
26 – 50 11 – 34 45 – 64
Kém (hay dưới mức cho phép)
V
0 – 25 0 – 10 0 – 44
Rất kém
Ghi chú:

WQI ở đây có thể là WQI tổng quát hoặc WQI cho các mục đích riêng.
Dưới đây sẽ giới thiệu về mô hình WQI do Tổng cục Môi trường Việt Nam ban
hành năm 2011
1.4.4. Tính toán WQI và đánh giá CLN theo WQI của Việt Nam
Theo hướng dẫn của Tổng cục Môi trường tại quyết định 879/QĐ-TCMT
ngày 01/7/2011 [16]. Để tính toán WQI, người ta chọn 9 thông số CLN để đưa vào
mô hình tính WQI, bao gồm: Oxy hòa tan (DO), BOD
5
, COD, amoni (N-NH
4
),P-
PO
4
3-
(từ đây viết tắt là P-PO4), tổng chất rắn lơ lững (TSS), độ đục (TUR), tổng

coliform (TC) và pH.
Tiếp theo, tính WQI thông số (hay chỉ số phụ của thông số - chỉ số này thể
hiện chất lượng của thông số (nếu càng lớn thì chất lượng thông số càng tốt và
ngược lại) và cuối cùng, tính WQI tổng quát theo một công thức xác định. Tính
toán WQI theo các bước như sau [16]:
1) Tính toán WQI thông số:
- WQI thông số (WQI
SI
) được tính toán cho các thông số BOD
5
, COD, N-NH
4
,
P-PO4 , TSS, TUR, TC theo công thức sau:
22
(1.1)
Trong đó, BP
i
là nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được
quy định trong bảng 1.4 tương ứng với mức i; BP
i+1
là nồng độ giới hạn trên của giá
trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 1.4 tương ứng với mức i+1; q
i
là
giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng tương ứng với giá trị BP
i
; q
i+1
là giá trị WQI

ở mức i+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị BP
i+1
; C
p
là giá trị của thông số quan
trắc được đưa vào tính toán.
- Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQI
DO
):
WQI
DO
được tính toán thông qua giá trị DO % bão hòa như dưới đây:
Bước 1: Tính toán giá trị DO % bão hòa:
+ Tính giá trị DO bão hòa:
Bảng 1.4. Bảng quy định các giá trị q
i
, BP
i

(*)
i q
i
Giá trị BP
i
quy định đối với từng thông số
BOD
5
(mg/L)
COD
(mg/L)

N-NH
4
(mg/L)
P-PO
4
(mg/L)
Độ đục
(NTU)
TSS
(mg/L)
Coliform
(MPN/100mL)
1 100 ≤ 4 ≤ 10 ≤ 0,1 ≤ 0,1 ≤ 5 ≤ 20 ≤ 2500
2 75 6 15 0,2 0,2 20 30 5000
3 50 15 30 0,5 0,3 30 50 7500
4 25 25 50 1 0,5 70 100 10000
5 1 ≥ 50 ≥ 80 ≥ 5 ≥ 6 ≥ 100 > 100 > 10000
(*)
Trường hợp giá trị C
p
của thông số trùng với giá trị BP
i
hoặc BP
i+1
đã cho trong
bảng, thì xác định được WQI của thông số chính bằng giá trị q
i
hoặc q
i+1
tương ứng.

DO
bão hòa
= 14,652 – 0,41022 t + 0,0079910 t
2
– 0,000077774 t
3
(1.2)
với t là nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (
0
C).
+ Tính giá trị DO% bão hòa:
DO%
bão hòa
= DO
hòa tan
/ DO
bão hòa
* 100 (1.3)
DO
hòa tan
: Giá trị DO quan trắc được (mg/L)
Bước 2: Tính giá trị WQI
DO
:
(1.4)
23
Trong đó: C
p
: giá trị DO% bão hòa; BP
i

, BP
i+1
, q
i
, q
i+1
là các giá trị tương ứng
với mức i, i+1 trong bảng 1.5.
Bảng 1.5. Bảng quy định các giá trị BP
i
và q
i
đối với DO%
bão hòa
(*)
I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
BP
i
≤ 20 20 50 75 88 112 125 150 200 ≥ 200
q
i
1 25 50 75 100 100 75 50 25 1
(*)
Nếu giá trị DO%
bão hòa
≤ 20 thì WQI
DO
bằng 1; Nếu 20 < giá trị DO%
bão hòa
< 88 thì

WQI
DO
được tính theo công thức 1.4 và sử dụng Bảng 1,5; Nếu 88 ≤ giá trị DO%
bão
hòa
≤ 112 thì WQI
DO
bằng 100; Nếu 112 < giá trị DO%
bão hòa
< 200 thì WQI
DO
được
tính theo công thức 1.1 và sử dụng Bảng 1.5; Nếu giá trị DO%
bão hòa
≥ 200 thì
WQI
DO
bằng 1.
- Tính giá trị WQI đối với thông số pH:
Bảng 1.6. Bảng quy định các giá trị BP
i
và q
i
đối với thông số pH
(*)
I 1 2 3 4 5 6
BP
i
≤ 5,5 5,5 6 8,5 9 ≥ 9
q

i
1 50 100 100 50 1
(*)
Nếu giá trị pH ≤ 5,5 thì WQI
pH
bằng 1; Nếu 5,5 < giá trị pH < 6 thì WQI
pH
được tính
theo công thức 1.4 và sử dụng bảng 1.6; Nếu 6 ≤ giá trị pH ≤ 8,5 thì WQI
pH
bằng 100;
Nếu 8,5 < giá trị pH < 9 thì WQI
pH
được tính theo công thức 1.1 và sử dụng bảng 1.6; Nếu
giá trị pH ≥ 9 thì WQI
pH
bằng 1.
2) Tính toán WQI
Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số nêu trên, việc tính toán WQI
được áp dụng theo công thức sau:
(1.5)
Trong đó, WQI
a
là giá trị WQI đã tính toán đối với 05 thông số DO, BOD
5
,
COD, N-NH
4
, P-PO
4

; WQI
b
là giá trị WQI đã tính toán đối với thông số TSS và
TUR; WQI
c
là giá trị WQI đã tính toán đối với thông số TC; WQI
pH
là giá trị WQI
đã tính toán đối với thông số pH. Giá trị WQI sau khi tính toán phải được làm tròn
thành số nguyên.
24
3) Phân loại CLN dựa vào WQI
Sau khi tính toán được WQI tiến hành phân loại CLN dựa vào WQI như ở
bảng 1.7.
Bảng 1.7. Phân loại CLN theo WQI
Giá trị WQI Đánh giá CLN
91 - 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt
76 - 90
Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử
lý phù hợp
51 - 75 Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương khác
26 - 50 Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích tương đương khác
0 - 25 Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong tương lai
1.5. Sơ lược về thị trấn Khe Tre
Thị trấn Khe Tre được thành lập năm 1997 theo Nghị định số 22/NĐ-CP
ngày 17/3/1997 của Chính phủ, là địa bàn trung tâm của huyện Nam Đông, tỉnh
Thừa Thiên Huế có diện tích đất tự nhiên 431,6 ha, cách thành phố Huế trên 50 km
về hướng Tây Nam, cách đường quốc lộ IA 25 km về phía Đông - Bắc. Phía Đông
giáp xã Hương Lộc, phía Nam giáp với xã Thượng Lộ, phía Tây giáp với xã Hương
Hòa, phía Bắc giáp với xã Hương Phú. Tỉnh lộ 14B và đường cao tốc La Sơn - Túy

Loan đi qua khu vực thị trấn Khe Tre. Thị trấn cách khu kinh tế Chân Mây - Lăng
Cô 50 km về phía Đông- Nam; cách cửa khẩu Tà Vằng - A Đớt 30 km về phía Tây -
Bắc. Dân số toàn thị trấn là 3419 người với 690 hộ trong đó có 10 hộ dân tộc ít
người với 36 nhân khẩu [12].
Nước mặt (suối Khe Tre) đi qua địa bàn của thị trấn Khe Tre chủ yếu sử
dụng cho mục đích tưới tiêu nông nghiệp, cấp nước sinh hoạt cho nhân dân, giao
thông thủy (chủ yếu là bộ phân ngư dân đánh bắt cá trên đầu nguồn). Nhân dân
trong thị trấn chủ yếu dùng nước giếng (giếng khoan hoặc giếng đào), một số dùng
nguồn nước tự chảy (nước khe dẫn từ trên núi về) để cấp cho sinh hoạt. Một bộ
phận nhỏ dân cư sử dụng nước suối Khe Tre đã qua xử lý sơ bộ (lọc cát) tại hộ gia
đình để cấp cho sinh hoạt. Những năm gần đây trên địa bàn thị trấn Khe Tre đã
25
được đầu tư một nhà máy nước sạch, nhưng với qui mô không lớn, và do vậy chưa
đáp ứng được toàn bộ nhu cầu nước sạch của người dân mà chỉ đáp ứng được
khoảng 30% nhu cầu nước cho thị trấn.
Hiện nay, ở xã chưa có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt. Nước
thải sinh hoạt và dịch vụ chủ yếu là đổ ra vườn nhà hoặc đổ thẳng ra suối gây lo
lắng về ô nhiễm nguồn nước nơi đây. Đa số hộ dân ở đây chưa có ý thức trong việc
xử lý nước thải vệ sinh, mà thải bừa bãi ra môi trường, nên cũng gây lo lắng ô
nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm/nước giếng.
Chất thải rắn (rác thải) ở khu vực thị trấn chủ yếu là được chôn lấp trong
vườn nhà. Một lượng nhỏ chất thải rắn ở khu vực trung tâm thị trấn được thu gom
và vận chuyển đến thải ở bãi rác của huyện, cách thị trấn 8 km về phía Tây – Bắc.
Từ trước đến nay, chưa có những nghiên cứu đánh giá toàn diện về
CLN suối, nước giếng ở khu vực thị trấn hay nói cách khác, số liệu về CLN cấp cho
sinh hoạt ở vùng này rất hạn chế. Do vậy, nghiên cứu đánh giá CLN cấp cho sinh
hoạt ở khu vực thị trấn là rất cấp thiết