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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
NGUYỄN VĂN CƯƠNG
ÁP DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH
TOÁN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO CÁC SÔNG
THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Thái Nguyên - 2014
i
i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
NGUYỄN VĂN CƯƠNG
ÁP DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH
TOÁN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO CÁC SÔNG
THUỘC LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY
Chuyên ngành : Khoa học môi trường.
Mã số ngành : 60 44 03 01
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. TRỊNH THỊ THANH
2. PGS.TS. ĐỖ THỊ LAN
Thái Nguyên – 2014
ii
ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thiện được luận văn tốt nghiệp ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi xin
bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Khoa học
Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên đã luôn quan tâm

và tận tình truyền đạt những những kiến thức quý báu cho tôi trong thời gian học
tập và rèn luyện tại trường.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai cô hướng dẫn khoa học là PGS.
TS. Trịnh Thị Thanh và PGS. TS. Đỗ Thị Lan, đã tận tình hướng dẫn, định hướng
và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn thạc sỹ này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trung tâm, phòng thí nghiệm Trung
tâm phát triển, ứng dụng kỹ thuật và công nghệ môi trường đã cung cấp số liệu để
tôi thực hiện Luận văn này.
Trân trọng cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã khích lệ tôi thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè những
người quan tâm động viên, đồng thời là chỗ dựa tinh thần lớn giúp tôi hoàn thành
tốt nhiệm vụ được giao trong suốt thời gian học tập và làm Luận văn vừa qua.
Hà Nội, tháng 12 năm 2014
Học viên
Nguyễn Văn Cương
iii
iii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc
Hà Nội, tháng 12 năm 2014
Học viên
Nguyễn Văn Cương
iv
iv
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v
DANH MỤC CÁC HÌNH vii
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của Đề tài 1
2. Mục tiêu của Đề tài 2
3. Yêu cầu của đề tài 2
4. Ý nghĩa của đề tài 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 4
1.1.1. Cơ sở lý luận 4
1.1.2. Cơ sở pháp lý 5
1.2. Tổng quan nghiên cứu trên Thế giới và trong nước 6
1.2.1. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) 6
1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về về áp dụng các chỉ số đánh giá chất
lượng nước mặt 8
1.2.3. Tổng quan các nghiên cứu đã thưc hiện ở Việt Nam về áp dụng các chỉ số đánh
giá chất lượng nước mặt 18
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU23
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 23
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 23
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 23
2.2. Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài 23
2.2.1. Địa điểm nghiên cứu 23
2.2.2. Thời gian nghiên cứu 23
2.3. Nội dung nghiên cứu 24
2.3.1. Nghiên cứu, đánh giá các nguồn thải có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng
nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 24
v
v
2.3.2. Đánh giá hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa

và mùa khô năm từ 11/2012 đến 10/2013 24
2.3.3. Phân vùng chất lượng nước theo một số phương pháp tính toán và đánh giá khả
năng sử dụng nguồn nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 24
2.3.4. So sánh ưu và nhược điểm khi áp dụng phương pháp đánh giá chất lượng nước
theo phương pháp WQI, Phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ số giá trị tỷ lệ
trung bình của các thông số ô nhiễm chính và phương pháp tính giá trị 75% 24
2.4. Phương pháp nghiên cứu 24
2.4.1. Phương pháp thu thập, chọn lọc và phân tích các tài liệu có liên quan 24
2.4.2. Phương pháp lấy mẫu, phân tích 24
2.4.3. Các phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước 27
2.4.3.1.Phương pháp tính chỉ số chất lượng nước (WQI) 27
2.4.3.2. Tính toán chỉ số giá trị tỷ lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính 30
2.4.3.3. Phương pháp tính giá trị 75% 31
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32
3.1. Đánh giá các nguồn thải có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng nước các sông
thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 32
3.1.1. Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các khu dân cư 32
3.1.2. Nước thải từ các hoạt động sản xuất công nghiệp 36
3.1.3. Các nguồn thải gây ô nhiễm khác 37
3.2. Đánh giá hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy vào mùa mưa
và mùa khô năm từ 11/2012 đến 10/2013 41
3.2.1. Hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 41
3.2.2. Hiện trạng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 45
3.3. Kết quả phân vùng chất lượng nước theo một số phương pháp tính toán và đánh
giá khả năng sử dụng nguồn nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 49
3.3.1. Kết quả tính toán phương pháp chỉ số chất lượng nước (WQI) 49
3.3.1.1. Kết quả tính toán WQI thông số 49
3.3.1.2. Kết quả tính toán WQI cuối cùng 52
vi
vi

3.3.2. Kết quả tính toán theo phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ số giá
trị tỷ lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính 60
3.3.3. Kết quả tính toán, đánh giá chất lượng nước theo phương pháp tính giá trị 75%
65
3.3.4. Phân vùng chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 70
3.3.4.1. Phân vùng theo mục đích khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn nước 70
3.3.4.2. Phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng 71
3.3.5. Đánh giá khả năng sử dụng nguồn nước chất lượng nước các sông theo phân
vùng thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy 73
3.3.5.1. Đánh giá về khả năng cấp nước tốt cho sinh hoạt của lưu vực sông Nhuệ Đáy
73
3.3.5.2. Đánh giá về khả năng cấp nước cho sinh hoạt nhưng cần có biện pháp xử lý
phù hợp của lưu vực sông Nhuệ Đáy 73
3.3.5.3. Đánh giá về khả năng cấp nước cho nông nghiệp của lưu vực sông Nhuệ Đáy
74
3.3.5.4. Đánh giá về khả năng cấp nước cho nuôi trồng thủy sản của lưu vực sông
Nhuệ Đáy 74
3.3.6. Xây dựng bảng chỉ số ô nhiễm đánh giá theo mục đích sử dụng 75
3.4. So sánh ưu và nhược điểm khi áp dụng phương pháp đánh giá chất lượng nước
theo phương pháp WQI, phương pháp đánh giá chất lượng nước theo chỉ số giá trị tỷ
lệ trung bình của các thông số ô nhiễm chính và phương pháp tính giá trị 75% 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79
1. Kết luận 79
2. Kiến nghị 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
PHỤ LỤC 82
vii
vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường

BOD
5
Nhu cầu oxy sinh hóa
CLN Chất lượng nước
COD Nhu cầu oxy hóa học
DO Oxy hòa tan
LVS Lưu vực sông
NH
4
+
Amoni
NO
2
-
Nitrit
NO
3
-
Nitrat
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
PO
4
3-
Photphat
TCCP Tiêu chuẩn cho phép
TCMT Tổng cục môi trường
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TSS Tổng chất rắn lơ lửng
WQI Chỉ số chất lượng nước
WQI

SI
Chỉ số chất lượng nước tính toán cho mỗi thông số
viii
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Vị trí, tọa độ lấy mẫu 25
Bảng 2.2: Bảng quy định các giá trị q
i
, BP
i
28
Bảng 2.3: Bảng quy định các giá trị BPi
i
và qi đối với DO
% bão hòa
28
Bảng 2.4.Bảng quy định các giá trị Bp
i
và q
i
đối với thông số pH 29
Bảng 2.5: Áp dụng tính giá trị 75% đối với các thông số 31
Bảng 3.1: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của thành phố Hà Nội đổ vào lưu vực sông
Nhuệ - Đáy 33
Bảng 3.2: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Hà Nam đổ vào lưu vực sông Nhuệ
- Đáy 34
Bảng 3.3: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Nam Định đổ vào lưu vực sông
Nhuệ - Đáy 34
Bảng 3.4: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Ninh Bình đổ vào lưu vực sông
Nhuệ - Đáy 35

Bảng 3.5: Tổng lượng nước thải sinh hoạt của tỉnh Hòa Bình đổ vào lưu vực sông
Nhuệ - Đáy 35
Bảng 3.6: Số lượng các làng nghề thống kê trong LVS Nhuệ - Đáy
(1)
39
Bảng 3.7: Kết quả tính toán WQI thông số chất lượng nước các sông thuộc lưu vực
sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 49
Bảng 3.8: Kết quả tính toán WQI thông số chất lượng nước các sông thuộc lưu vực
sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 51
Bảng 3.9: Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất lượng nước các sông thuộc lưu
vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 53
Bảng 3.10: Kết quả tính toán WQI và mức đánh giá chất lượng nước các sông thuộc
lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 56
Bảng 3.11: Kết quả tính toán I tại các vị trí quan trắc chất lượng nước các sông thuộc
lưu vực sông Nhuệ Đáy của hai mùa 60
ix
ix
Bảng 3.12: Kết quả tính toán giá trị 75% các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào
mùa khô 65
Bảng 3.13: Kết quả tính toán giá trị 75% các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào
mùa khô (Tiếp theo) 66
Bảng 3.14: Kết quả tính toán giá trị 75% các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào
mùa mưa 67
Bảng 3.15: Kết quả tính toán giá trị 75% các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy vào
mùa mưa (Tiếp theo) 68
Bảng 3.16: Kết quả phân vùng theo mục đích sử dụng nước lưu vực sông Nhuệ Đáy.71
Bảng 3.17: Bảng chỉ số đánh giá theo mục đích sử dụng 75
Bảng 3.18: Bảng so sánh ưu, nhược điểm của các phương pháp 76
x
x

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên LVS Nhuệ Đáy 26
Hình 3.1: Tỷ lệ nước thải sinh hoạt đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 35
Hình 3.2: Tỷ lệ nước thải công nghiệp đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 37
Hình 3.3: Tỷ lệ phân bố các làng nghề trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy 39
Hình 3.4: Tỷ lệ nước thải bệnh viện đổ vào lưu vực sông Nhuệ - Đáy 40
Hình 3.5: Diễn biến nồng độ oxi hòa tan của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 41
Hình 3.6: Diễn biến hàm lượng COD của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 42
Hình 3.7: Diễn biến hàm lượng BOD
5
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 42
Hình 3.8: Diễn biến hàm lượng TSS của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 43
Hình 3.9: Diễn biến hàm lượng NH
4
+
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 44
Hình 3.10: Diễn biến hàm lượng PO
4
3-
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 44
Hình 3.11: Diễn biến nồng độ oxi hòa tan của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 45
Hình 3.12: Diễn biến hàm lượng COD của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 46
Hình 3.13: Diễn biến hàm lượng BOD
5
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 46
Hình 3.14: Diễn biến hàm lượng TSS của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 47
Hình 3.15: Diễn biến hàm lượng NH
4
+
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 48

Hình 3.16: Diễn biến hàm lượng PO
4
3-
của lưu vực sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa 48
Hình 3.17: Sơ đồ phân vùng chất lượng nước LVS Nhuệ - Đáy vào mùa khô 55
Hình 3.18: Sơ đồ phân vùng chất lượng nước LVS Nhuệ - Đáy vào mùa mưa 58
Hình 3.19: Biểu đồ so sánh giá trị I tính theo cột A2 của Sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 62
Hình 3.20: Biểu đồ so sánh giá trị I tính theo cột B1 của Sông Nhuệ Đáy vào mùa khô 62
Hình 3.21: Biểu đồ so sánh giá trị I tính theo cột A2 của Sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa63
Hình 3.22: Biểu đồ so sánh giá trị I tính theo cột B1 của Sông Nhuệ Đáy vào mùa mưa64
1
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Việc bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy hướng tới sự phát triển bền
vững đã được các bộ, ngành, chính quyền các địa phương thuộc lưu vực hai con
sông này quan tâm. Tuy nhiên, chất lượng môi trường nước chưa được cải thiện,
tình trạng xả nước thải vượt quy chuẩn cho phép vẫn diễn ra.
Lưu vực sông Nhuệ - Đáy có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, xã
hội của các tỉnh, thành phố: Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hòa Bình, Hà Nội.
Trên địa bàn Hà Nội, sông Nhuệ dài 64km, bắt nguồn từ cống Liên Mạc, huyện Từ
Liêm đến xã Đông Lỗ, huyện Ứng Hòa; sông Đáy dài gần 100km, từ xã Vân Nam,
huyện Phúc Thọ đến xã Hương Sơn, huyện Mỹ Đức. Những năm gần đây, tốc độ
phát triển kinh tế, xã hội các địa phương nằm trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy mạnh,
góp phần nâng cao đời sống người dân Tuy nhiên, ngoài lợi ích mang lại từ nguồn
tài nguyên thì tình trạng ô nhiễm môi trường nói chung và môi trường nước nói
riêng tại lưu vực sông Nhuệ - Đáy rất nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến sức khỏe
cộng đồng. Nguyên nhân, do nguồn nước thải từ các khu công nghiệp, cụm công
nghiệp, làng nghề chưa qua xử lý thải trực tiếp vào lưu vực đã tác động đến chất
lượng nước sông Nhuệ - Đáy. Tình trạng đổ phế thải, rác thải xuống sông diễn ra

phổ biến…
Nhằm góp phần ngăn chặn nguy cơ ô nhiễm về nguồn nước cũng như từng
bước khắc phục, cải thiện và bảo vệ nguồn nước mặt lưu vực sông Nhuệ - Đáy, cần
thiết phải tiến hành nghiên cứu để xây dựng công cụ quản lý thống nhất và tổng hợp
tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ Đáy. Chỉ số chất lượng nước và phân vùng chất
lượng nước là công cụ giúp 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.
2
2
Xuất phát từ thực tế trên, được sự nhất trí của Nhà trường, dưới sự hướng
dẫn tận tình của cô giáo PGS. TS Trịnh Thị Thanh và PGS.TS Đỗ Thị Lan tôi đã
lựa chọn đề tài:“Áp dụng một số phương pháp tính toán chất lượng nước cho các
sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy” làm đề tài luận văn tốt nghiệp.
Bố cục của luận văn tốt nghiệp bao gồm: Ngoài phần mở đầu, kết luận bố
cục luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả nghiên cứu
2. Mục tiêu của Đề tài
* Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ
Đáy và những tác động đến chất lượng nguồn nước. Từ đó đề xuất một số phương
pháp tính toán chất lượng nước sông trong những trường hợp cụ thể.
* Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá hiện trạng chất lượng nước các sông thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy
- Áp dụng phương pháp tính toán chất lượng nước cho công tác phân vùng
- Đề xuất áp dụng các phương pháp tính toán chất lượng nước sông trong những
trường hợp khác nhau (lựa chọn thông số quan trắc, lựa chọn phương pháp tính

toán, lựa chọn mục đích sử dụng…).
3. Yêu cầu của đề tài
- Quan trắc lấy mẫu và phân tích các thông số ô nhiễm chính theo QCVN
08:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt
- Tính toán chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ Đáy theo các phương pháp
đã lựa chọn
- Đánh giá thực trạng ô nhiễm nước của lưu vực sông Nhuệ Đáy.
- Phân vùng chất lượng nước và đánh giá khả năng sử dụng nước các sông
thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy
- Đề xuất áp dụng các phương pháp này vào những trường hợp cụ thể
3
3
4. Ý nghĩa của đề tài
* Ý nghĩa thực tế
- Góp phần đánh giá chất lượng nước các sông lưu vực sông Nhuệ Đáy, chỉ
ra được những vị trí ô nhiễm, để có những biện pháp xử lý phù hợp cho từng mục
đích sử dụng.
- Là cơ sở giúp các cơ quan quản lý Nhà nước về môi trường đưa ra các biện
pháp xử lý cũng như quản lý nhằm nâng cao chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ
Đáy
* Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học
- Vận dụng và phát huy các kiến thức đã học trong Nhà trường vào thực tế
- Kết quả của đề tài là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về chất lượng nước
lưu vực sông Nhuệ Đáy.
4
4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
1.1.1. Cơ sở lý luận

- Khái niệm môi trường : Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi Trường
Việt Nam năm 2005 môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm
các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời
sống sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật”.[14]
- Lưu vực:[15]
+ Lưu vực là một đơn vị diện tích mặt đất, trong đó quá trình tích luỹ và vận chuyển
của nước diễn ra tương đối độc lập với các diện tích xung quanh.
+ Lưu vực là phần lớn diện tích bề mặt trong tự nhiên mà mọi lượng nước mưa khi
rơi xuống sẽ tập trung lại và thoát ra một cửa duy nhất.
+ Lưu vực này phân cách với các lưu vực khác xung quanh bằng những dông núi,
đồi, gò liên tiếp bao quanh nó.
- Lưu vực sông:
Theo Điều 3 - Luật Tài nguyên nước: "Lưu vực sông là vùng địa lý mà trong
phạm vi đó nước mặt, nước dưới đất chảy tự nhiên vào sông”. [15]
Lưu vực sông là những lưu vực có diện tích trên 1000 km
2
; ranh giới địa hình
bao gồm 1 vùng đất có thể 2 hoặc 3 tỉnh và 2 hoặc nhiều vùng; quản lý lưu vực
trong 1 vùng hoặc nhiều vùng.
- Tài nguyên nước bao gồm nguồn nước mặt, nước dưới đất, nước mưa và
nước biển thuộc lãnh thổ của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam.[15]
- Ô nhiễm nguồn nước là sự biến đổi tính chất vật lý, tính chất hóa học và
thành phần sinh học của nước không phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật
cho phép, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật.
5
5
- Suy thoái nguồn nước là sự suy giảm về số lượng, chất lượng nguồn nước
so với trạng thái tự nhiên hoặc so với trạng thái của nguồn nước đã được quan trắc
trong các thời kỳ trước đó.
- Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước có

thể tiếp nhận thêm một lượng nước thải mà vẫn bảo đảm chất lượng nguồn nước
cho mục đích sử dụng theo tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam hoặc tiêu
chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật nước ngoài được cơ quan nhà nước có thẩm quyền cho
phép áp dụng.
- Bảo vệ môi trường: gồm các hoạt động bảo vệ cho một môi trường xanh,
sạch, đẹp, nâng cao chất lượng môi trường, đảm bảo cân bằng sinh thái, ngăn chặn
và giải quyết được các tác động của con người và tự nhiên đến môi trường, khai
thác và sử dụng hợp lý, một cách có kinh tế nguồn tài nguyên thiên nhiên. [14]
- Khái niệm quản lý môi trường: Quản lý môi trường là tổng hợp các biện
pháp, luật pháp, chính sách, kinh tế, kỹ thuật, xã hội thích hợp nhằm bảo vệ chất
lượng môi trường sống và phát triển bền vững kinh tế, xã hội quốc gia.[14]
- Chỉ số môi trường: là một tập hợp của các tham số hay chỉ thị được tích
hợp hay nhân với trọng số. Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩa là chúng
được tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượng nào đó.
Chỉ số môi trường truyền đạt các thông điệp đơn giản và rõ ràng về một vấn đề môi
trường cho người ra quyết định không phải là chuyên gia và cho công chúng.
1.1.2. Cơ sở pháp lý
- Luật Bảo vệ môi trường 2005 được Quốc hội nước cộng hòa xã hội chủ
nghĩa Việt Nam thông qua ngày 29/11/2005 và có hiệu lực ngày 01/07/2006;
- Luật Tài nguyên nước 2012 được Quốc hội nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa
Việt Nam khóa XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 21 tháng 06 năm 2012 và có hiệu
lực thi hành từ ngày 01/01/2013;
- Nghị định 80/2003/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính phủ về việc quy định
chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường;
6
6
- Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của Chính phủ về việc “Sửa
đổi, bổ sung một số điều của nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính
phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật bảo vệ
môi trường”;

- Nghị định 29/2011/NĐ-CP ngày 28/4/2011 của Chính phủ quy định đánh
giá môi trường chiến lước, đánh giá tác động môi trường và cam kết bảo vệ môi
trường;
- Nghị định số 179/2013/NĐ-CP ngày 14/11/2013 của Chính Phủ Quy định
về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ Môi trường;
- Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27 tháng 11 năm 2013 của Chính phủ
Quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật tài nguyên nước
- Thông tư 02/2009/TT - BTNMT ngày 19 tháng 3 năm 2009: Quy định
đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước;
- Thông tư số 27/2014/TT - BTNMT ngày 30/05/2014 của Bộ Tài nguyên và
Môi trường về hướng dẫn thực hiện Nghị định số 201/2013/NĐ-CP ngày 27 tháng
11 năm 2013 của chính phủ quy định việc Quy định việc đăng ký khai thác nước
dưới đất, mẫu hồ sơ cấp, gia hạn, điều chỉnh, cấp lại giấy phép tài nguyên nước;
- QCVN 08:2008/QCVN - BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng nước mặt.
1.2. Tổng quan nghiên cứu trên Thế giới và trong nước
1.2.1. Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI)
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.[16]
Hiện nay, có rất nhiều quốc gia, địa phương xây dựng và áp dụng chỉ số WQI.
Thông qua một mô hình tính toán, từ các thông số khác nhau ta thu được một chỉ 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
7
7
* Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm:[17]
- Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc 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:[17]
Quy trình xây dựng mô hình chỉ số chất lượng nước thông qua 4 bước:
- Bước 1: Lựa chọn thông số
Có rất nhiều thông số có thể thể hiện chất lượng nước, sự lựa chọn các thông
số khác nhau để tính toán WQI phụ thuộc vào mục đích sử dụng nguồn nước và
mục tiêu của WQI. Dựa vào mục đích sử dụng WQI có thể được phân loại như sau:
Chỉ số chất lượng nước thông thường, chỉ số chất lượng nước cho mục đích sử dụng
đặc biệt.
Việc lựa chọn thông số có thể dùng phương pháp delphi hoặc phân tích nhân
tố quan trọng. Các thông số không nên quá nhiều vì nếu các thông số quá nhiều thì
sự thay đổi của một thông số sẽ có tác động rất nhỏ đến chỉ số WQI cuối cùng. 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, TOC
- Các khía cạnh sức khỏe: Tổng Coliform, Fecal Coliform, Dư lượng thuốc
bảo vệ thực vật, các kim loại nặng.
- Đặc tính vật lý: Nhiệt độ, pH, Màu sắc
8
8
- Chất rắn lơ lửng: Độ đục, TSS
- Bước 2: Chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo – tính toán WQI thông số

Các thông số thường có đơn vị khác nhau và có các khoảng giá trị khác nhau,
vì vậy để tập hợp được các thông số vào chỉ số WQI ta phải chuyển các thông số về
cùng một thang đo. Bước này sẽ tạo ra một chỉ số phụ cho mỗi thông số. Chỉ số phụ
có thể được tạo ra bằng tỉ số giữa giá trị thông số và giá trị trong quy chuẩn
- Bước 3: Trọng số
Trọng số được đưa ra khi ta cho rằng các thông số có tầm quan trọng khác
nhau đối với chất lượng nước. Trọng số có thể xác định bằng phương pháp delphi,
phương pháp đánh giá tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng, tầm quan trọng
của các thông số đối với đời sống thủy sinh, tính toán trọng số dựa trên các tiêu
chuẩn hiện hành, dựa trên đặc điểm của nguồn thải vào lưu vực, bằng các phương
pháp thống kê…
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.
- Bước 4: Tính toán chỉ số WQI cuối cùng
Các phương pháp thường được sử dụng để tính toán WQI cuối cùng từ các chỉ số
phụ: trung bình cộng, trung bình nhân hoặc giá trị lớn nhất.
1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về về áp dụng các chỉ số đánh giá
chất lượng nước mặt
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.
1.2.2.1. Hoa Kỳ: WQI được xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo
phương pháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation Foundation-NSF)
– sau đây gọi tắt là WQI-NSF
9
9
a, Mô hình WQI áp dụng tại bang Origon- Hoa Kỳ
a.1, Lựa chọn các thông số
WQI là một con số đại diện cho chất lượng nước tính toán từ 8 thông số: Nhiệt
độ, DO, BOD, pH, Tổng N (ammonia+Nitrate nitrogen), Tổng P, Tổng rắn (Total

solids), fecal coliform. WQI được đưa ra từ năm 1970 và liên tục được cải tiến.
Giới hạn áp dụng: WQI là một chỉ số tổng hợp được sử dụng để đánh giá chất
lượng nước cho các mục đích thông thường (câu cá, bơi…). Có thể xác định chất
lượng nước cho các mục đích đặc biệt, WQI cũng không thể ước tính được hết tất
cả các tác động có hại đến sức khỏe. WQI được xây dựng cho các lưu vực thuộc
bang Oregon, việc áp dụng cho các nơi khác cần có cân nhắc và điều chỉnh phù hợp.
a.2, Phương pháp chuyển đổi biến số
WQI đầu tiên được xây dựng khi National Sanitation Foundation’s Water
Quality Index được thành lập. Các chỉ số WQI này (chỉ số WQI ban đầu và chỉ số
WQI được sử dụng hiện tại) đều sử dụng phương pháp tiếp cận Delphi.
Việc lựa chọn biến số sử dụng phương pháp Delphi và tập hợp bằng 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, fecal 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 khỏe.
Sự tiêu thụ Oxy. 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.
10
10
a.3, Trọng số
Mô hình WQI hiện tại đang áp dụng sử dụng phương pháp trọng số cân bằng.
a.4, Tính toán WQI cuối cùng từ các chỉ số phụ [18]
WQI ban đầu được tính bằng trung bình số học có trọng số của các chỉ số phụ

thành phần:



n
i
ii
WSIWQI
1
[18]
Trong đó SI
i
là chỉ số phụ đối với thông số i, W
i
là trọng số tương ứng.
NSF AQI là trung bình theo không gian (geometic mean) có trọng số của các
chỉ số phụ thành phần:



n
i
ii
WSIWQI
1
[18]
WQI được sử dụng hiện tại ở Oregon sử dụng hàm bình phương điều hòa
không trọng số theo công thức sau:




n
i
i
SI
n
WQI
1
2
1
[18]
Trong đó:
WQI: chỉ số cuối cùng
n là số lượng các chỉ số WQI thành phần
Sli: Chỉ số phụ
Sau khi WQI cuối cùng được xác định, chất lượng nước được đánh giá theo
các thang như sau:
10 – 59 rất xấu
60 – 79 xấu
80 – 84 Trung bình
85 – 89 Tốt
90 – 100 Rất tốt
b. Mô hình WQI áp dụng ở bang Floria [18]
b.1, Lựa chọn thông số
11
11
Các nhóm thông số để tính toán WQI
- Độ trong của nước: độ đục, tổng rắn lơ lửng
- Hàm lượng oxy: DO
- Nhu cầu oxy (phú dưỡng): COD, BOD, TOC

- Các chất dinh dưỡng: Tổng N, nitrat, Tổng P
- Vi khuẩn: Tổng coliform và Fecal Coliform
b.2, Tính toán chỉ số phụ
Chỉ số phụ được tính toán từ giá trị thông số bằng phương pháp đường cong tỷ
lệ (rating curve), đường cong này được xây dựng từ các tiêu chuẩn về nước mặt và
các nghiên cứu về nồng độ các chất ô nhiễm trong nước.
b.3, Trọng số
Không sử dụng trọng số
b.4, Tính toán chỉ số cuối cùng
Sử dụng công thức trung bình cộng không trọng số:



n
i
i
q
n
I
1
1
[18]
Trong đó:
I: Chỉ số cuối cùng
n: số lượng thông số
q
i
: chỉ số phụ
Thang điểm WQI:
- Tốt: 0 – 44

- Trung bình: 45 – 59
- Kém: 60 – 99
1.2.2.2. Canada: Phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The
Canadian Council of Ministers of the Environment - CCME, 2001) xây dựng
Bộ Môi trường Canada đưa ra một mô hình WQI (WQI – CCME), mô hình đó được
sử dụng ở nhiều bang tại Canada
12
12
- Phương pháp đưa ra bởi trung tâm St Laurent [18]
Trung tâm St Laurent (CSL) là một trung tâm chịu trách nhiệm báo cáo chất
lượng nước của sông St. Lawrence. Chỉ số WQI được CSL đưa ra như sau:
n
FA
WQI
ii


[18]
Trong đó A
i
là giá trị trung bình mức độ vượt quá mức hướng dẫn của các
biến. Khi giá trị của thông số vượt quá mức hướng dẫn đối với thông số đó tỷ lệ
“giá trị thông số/ mức hướng dẫn” được tính toán. A
i
là trung bình của các giá trị
đó.
F
i
là tần số của giá trị vượt quá mức hướng dẫn so với tổng số giá trị thu
được của biến đó (F

i
= 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…
- Phương pháp của QUEBEC [18]
Phương pháp này dựa trên cách tiếp cận của New Zealand. WQI là giá trị
nhỏ nhất của các giá trị WQI phụ. Mỗi chỉ số phụ được tính toán từ một thông số
quan trắc môi trường nước.
WQI = min(Isub1, Isub2, …, Isubn)
Phương pháp tính toán các chỉ số phụ khác các phương pháp áp dụng tại
Canada đó là phương pháp này sử dụng đường cong Delphi. Đường cong Delphi
xây dựng bằng phương pháp chuyên gia về mức độ quan trọng của các thông 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 các thông số. Chỉ số
Quebec là giá trị xấu nhất của các giá trị WQI phụ.
- Phương pháp British Columbia [18]
 
2/1
322212 FFFWQI 
F1 là phần trăm các mẫu vượt quá mức hướng dẫn
13
13
F2 là phần trăm các thông số có một hoặc nhiều hơn 1 mẫu vượt quá mức
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 các phương
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 kỳ phương pháp nào
khác. Các mức WQI khác nhau phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau.

- Phương pháp Manitoba [18]
Bang Manitoba sử dụng phương pháp đã áp dụng tại bang British Columbia
mà có bất kỳ thay đổi nào, với số liệu trong 4 năm tại 8 vùng khác nhau thuộc
Manitoba, bang Manitoba đã kết luận phương pháp British Columbia hoàn toàn có
thể áp dụng phù hợp cho Manitoba.
- Phương pháp Ontario [18]
Bang Ontario sử dụng phương pháp đã áp dụng tại British Columbia nhưng
sửa đổi giá trị F3 là giá trị trung bình chứ không phải giá trị cao nhất. Họ đưa ra
đánh giá về một số vấn đề xảy ra đối với phương pháp British Columbia khi một số
giá trị quá lớn so với mục tiêu chất lượng.
Các thông số môi trường sử dụng để tính toán WQI bao gồm: Clorua, Fecal
Coliform, đồng, sắt, chì, kẽm, magan, natri, tổng N, tổng P, DO, Sunfat, pH, tổng
rắn.
- Chi tiết phương pháp tính toán WQI áp dụng tại Alberta (phát triển từ WQI-
CCME) [18]
Lựa chọn thông số: Các thông số dùng để tính toán WQI là hầu hết các thông
số có trong chương trình quan trắc tại Alberta.
WQI được tính toán thông qua các bước như sau:
Bước 1: Tính toán giá trị phạm vi – SCOBE F1
F1 là tỉ số các thông số không đáp ứng được so với mức hướng dẫn trong khoảng
thời gian tính chỉ số.
F1 = (số thông số vượt quá tiêu chuẩn/tổng số thông số)*100
14
14
Bước 2: Tính toán giá trị tần suất F2
F2 là phần trăm số mẫu không đáp ứng được mức hướng dẫn
F2 = (Số mẫu không đáp ứng tiêu chuẩn/Tổng số mẫu)*100
Bước 3: Tính toán giá trị biên độ F3
Giá trị F3 được tính toán qua 3 bước sau:
- Với các giá trị không đáp ứng được tiêu chuẩn (cao hơn giới hạn trên hoặc thấp

hơn giới hạn dưới), ta tính giá trị như sau:
 Excursio
i
= (giá trị thông số/mức hướng dẫn) – 1 khi giá trị thông số cao hơn
giới hạn trên của mức hướng dẫn.
 Excursio
i
= (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

n
excusio
nse
k
i
i



1
[18]
 Trong đó n là tổng số mẫu
- F3 được tính toán bằng phương pháp tiệm cận và có khoảng giá trị từ 0 đến 100

01.001.0
3


nse

nse
F
[18]
Bước 4: Tính toán giá trị WQI
372.1
100
2
3
2
2
2
1
FFF
WQI


[18]
Các mức WQI
Rất tốt: 95 – 100
Tốt: 80 – 94
Trung bình: 65 – 79
Xấu: 45 – 64
Rất xấu: 0 – 44