ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG ĐÁNH GIÁ XU HƯỚNG Ô NHIỄM NƯỚC MẶT THÀNH PHỐ HÀ NỘI GIAI ĐOẠN 20202025

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

LÊ THỊ HẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG ĐÁNH GIÁ
XU HƯỚNG Ô NHIỄM NƯỚC MẶT THÀNH PHỐ HÀ NỘI
GIAI ĐOẠN 2020-2025

HÀ NỘI, 2016


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

LÊ THỊ HẠNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG ĐÁNH GIÁ
XU HƯỚNG Ô NHIỄM NƯỚC MẶT THÀNH PHỐ HÀ NỘI
GIAI ĐOẠN 2020-2025

Ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
Mã ngành: D850101

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. HÀ QUÝ QUỲNH

HÀ NỘI, 2016

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự
hướng dẫn khoa học của TS. Hà Quý Quỳnh. Các nội dung nghiên cứu, kết quả
trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây.
Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá
được thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Ngoài ra, trong đồ án còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số
liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn
gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về
nội dung đồ án của mình. Trường đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội không
liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình
thực hiện (nếu có).
Hà Nội, ngày 10 tháng 6 năm 2016
Sinh viên

Lê Thị Hạnh


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ
bảo của các thầy cô giáo trong Ban giám hiệu nhà trường, Ban lãnh đạo Khoa Môi
trường, trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội.
Em xin cảm ơn Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, đề tài cấp Nhà nước
Nghiên cứu xây dựng hệ thống thông tin quản lý, giám sát tài nguyên ở vườn quốc
gia và một số khu bảo tồn thiên nhiên khu vực Tây Bắc bằng công nghệ viễn thám
và GIS có sử dụng ảnh VNREDSat-1, mã số VT/UD-01/14-15, do TS. Hà Quý
Quỳnh làm chủ nghiệm, đã cho tôi sử dụng số liệu của đề tài. Xin Cảm ơn Trung
tâm Quan trắc và Phân tích Tài nguyên Môi trường Hà Nội đã cung cấp và cho phép
sử dụng số liệu quan trắc từ năm 2010-2014.

Em xin chân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn TS.
Hà Quý Quỳnh - Ban ứng dụng và triển khai công nghệ - Viện Hàn Lâm Khoa học
và công nghệ Việt Nam đã định hướng, chỉ bảo, dìu dắt em trong suốt quá trình
thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè những người
luôn kịp thời động viên và giúp đỡ em vượt qua những khó khăn trong cuộc sống.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 6 năm 2016
Sinh viên

Lê Thị Hạnh


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................iii
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................iii
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................iv
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................iv
...................................................................................................................... iv
...................................................................................................................... iv
MỤC LỤC.....................................................................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................x
MỞ ĐẦU.....................................................................................................xii
1. Lý do lựa chọn đề tài............................................................................................xii
2. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................xiii
3. Nội dung nghiên cứu............................................................................................xiii
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................................xiii

4.1. Đối tượng nghiên cứu:.............................................................................xiii
4.2. Phạm vi nghiên cứu.................................................................................xiv

5. Ý nghĩa của đề tài..................................................................................................xv

5.1. Ý nghĩa khoa học......................................................................................xv
5.2. Ý nghĩa thực tiễn.......................................................................................xv
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
................................................................................................................................ xvi
1.1. Ô NHIỄM..........................................................................................................xvi

1.1.1. Khái niệm..............................................................................................xvi
1.1.2. Nguồn gây ô nhiễm...............................................................................xvi
1.1.3. Các chất gây ô nhiễm............................................................................xvi
1.1.3.1. Chất gây ô nhiễm không phải là độc tố..................................................xvii
1.1.3.2. Chất gây ô nhiễm là chất độc.................................................................xvii
1.1.3.3. Vi sinh vật...............................................................................................xvii

1.1.4. Các dạng ô nhiễm nước đặc trưng.......................................................xvii
1.1.4.1. Ô nhiễm dinh dưỡng.........................................................................xvii


1.1.4.2. Ô nhiễm hữu cơ...............................................................................xviii
1.1.4.3. Ô nhiễm bởi vi sinh vật.........................................................................xviii
1.1.4.4. Ô nhiễm bởi các hoá phẩm dùng trong nông nghiệp............................xviii
1.1.4.5. Ô nhiễm bởi trầm tích...........................................................................xviii
1.2. ĐẶC TÍNH MÔI TRƯỜNG NƯỚC ..............................................................xix
1.3. CÁC THÔNG SỐ CHỈ TIÊU HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG NƯỚC.............xix

1.3.1. pH..........................................................................................................xix
1.3.2. SS (solid solved - chất rắn lơ lửng).......................................................xx
1.3.3. DO (dyssolved oxygen - ô xy hoà tan trong nước)...............................xx
1.3.4. COD (Chemical oxygen Demand - nhu cầu ô xy hoá học) .................xx

1.3.5. BOD (Biochemical oxygen Demand: nhu cầu ô xy sinh hoá).............xxi
1.3.6. Amoniac (NH4+)..................................................................................xxi
1.3.7. Nitrat (NO3-)........................................................................................xxi
1.3.8. Phosphat (PO43-)..................................................................................xxi
1.3.9. Clorua (Cl-)...........................................................................................xxi
1.3.10. Coliform.............................................................................................xxii
1.4. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ TRONG NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM MÔI
TRƯỜNG NƯỚC...................................................................................................xxii

1.4.1. Sự hình thành và phát triển của GIS...................................................xxii
1.4.2. Quan niệm về GIS...............................................................................xxii
1.4.3. Các chức năng của GIS......................................................................xxiii
1.4.4. Phần mềm ARCGIS............................................................................xxiv
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................................xxiv

1.5.1. Phương pháp lấy mẫu, khảo sát đo đạc tại thực địa...........................xxiv
1.5.2. Phương pháp phân tích.......................................................................xxvi
1.5.3. Phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu..............................................xxvi
1.5.4. Phương pháp kế thừa..........................................................................xxvi
1.5.5. Phương pháp chuyên gia...................................................................xxvii
1.5.6. Phương pháp GIS trong phân tích, hiển thị ô nhiễm môi trường nước
......................................................................................................................xxvii
1.5.6.1. Ứng dụng GIS để nghiên cứu ô nhiễm môi trường nước.....................xxvii
1.5.6.2. Ứng dụng GIS xây dựng bản đồ ô nhiễm.............................................xxvii


1.6. CƠ SỞ PHÁP LÝ.........................................................................................xxviii

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN MÔI TRƯỜNG THÀNH PHỐ HÀ
NỘI...................................................................................................................... xxix

2.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN THÀNH PHỐ HÀ NỘI........................................xxix

2.1.1. Lịch sử hình thành..............................................................................xxix
2.1.2. Vị trí địa lí...........................................................................................xxix
.......................................................................................................................xxix
2.1.3. Diện tích tự nhiên.................................................................................xxx
2.1.4. Địa hình................................................................................................xxx
2.1.5. Thủy văn.............................................................................................xxxi
2.1.6. Khí hậu..............................................................................................xxxiii
2.2. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI................................................................xxxiv

2.2.1. Dân cư, Dân số và dân tộc................................................................xxxiv
2.2.2. Cơ cấu kinh tế....................................................................................xxxv
2.2.2.1. Công nghiệp .........................................................................................xxxv
2.2.2.2.Trồng trọt ..............................................................................................xxxv
2.2.2.3. Chăn nuôi.............................................................................................xxxvi
2.2.2.4. Lâm nghiệp .........................................................................................xxxvi
2.2.2.5. Thủy sản ..............................................................................................xxxvi
2.2.2.6. Thuơng mại dịch vụ.............................................................................xxxvi
2.3. NGUỒN GÂY Ô NHIỄM NƯỚC MẶT THÀNH PHỐ HÀ NỘI...........xxxvii

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................xxxviii
3.1. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT Ở CÁC SÔNG HỒ...............xxxviii

3.1.1. Chỉ tiêu DO.....................................................................................xxxviii
3.1.2. Chỉ tiêu COD..........................................................................................xl
3.1.3. Chỉ tiêu BOD5.......................................................................................xli
3.1.4. Chỉ tiêu Amoni (NH4+)......................................................................xliii
3.1.5. Chỉ tiêu Clorua (Cl-)............................................................................xliv
3.1.6. Chỉ tiêu Flo (F-)...................................................................................xlvi

3.1.7. Chỉ tiêu Nitrat (NO3-)........................................................................xlvii
3.1.8. Chỉ tiêu Nitrit (NO2-)..........................................................................xlix
3.1.9. Chỉ tiêu Cyanua (CN-)..............................................................................l


3.1.10. Chỉ tiêu Phosphat (PO43-)...................................................................lii
3.1.11. Chỉ tiêu Phenol (C6H5OH).................................................................liii
3.1.12. Chỉ tiêu Coliform tổng số.....................................................................lv
3.2. ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM NƯỚC MẶT THÀNH PHỐ HÀ NỘI GIAI ĐOẠN
2015-2025..................................................................................................................lvii

3.2.1. Dự báo sức ép dân số năm 2020 và năm 2025....................................lvii
3.2.2. Đánh giá ô nhiễm nước mặt Thành phố Hà Nội...................................lix
3.2.3. Xây dựng bản đồ dự báo ô nhiễm nước mặt Thành phố Hà Nội giai đoạn
2015-2025.......................................................................................................lxii
3.3. BƯỚC ĐẦU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC.....................................lxv
KẾT LUẬN............................................................................................................lxvii
KIẾN NGHỊ...........................................................................................................lxvii

PHỤ LỤC...................................................................................................lxx
PHỤ LỤC...................................................................................................lxx


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BTNMT:

Bộ Tài nguyên Môi trường

CSDL

Cơ sở dữ liệu

CHXHCNVN

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

ĐDSH

Đa dạng sinh học

GIS

Geographic Information System - Hệ thống thông
tin địa lý

NM1, NM2…:

Vị trí các điểm lấy mẫu, điểm số 1, điểm số 2…
tương ứng

TN & MT:

Tài nguyên và Môi trường

TP

Thành phố

UBND

Ủy ban nhân dân

QCVN 08:2008
BTNMT cột B1

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
mặt. Cột B1 dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi
hoặc các mục đích giao thông thủy và các mục đích
khác với yêu cầu chất lượng nước thấp

QCCP

Quy chuẩn cho phép

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam


DANH MỤC CÁC BẢNG
LỜI CAM ĐOAN..........................................................................................iii
LỜI CẢM ƠN................................................................................................iv
........................................................................................................................ iv
Bảng 1.1: Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm...................xxvi
Bảng 3.1: Dự báo dân số Thành phố Hà Nội theo các quận/huyện.........lvii
Bảng 3.2: Dự báo nước thải sinh hoạt TP. Hà Nội năm 2020 và năm 2025
.............................................................................................................................. lviii
Bảng 3.3: Dự báo mức độ ô nhiễm nước mặt Thành phố Hà Nội giai đoạn
2015-2025...............................................................................................................lxi

PHỤ LỤC.....................................................................................................lxx


DANH MỤC CÁC HÌNH
LỜI CAM ĐOAN..........................................................................................iii
LỜI CẢM ƠN................................................................................................iv
........................................................................................................................ iv
Hình 1.1: Bản đồ thể hiện vị trí lấy mẫu nước sông, hồ trên địa bàn TP Hà
Nội......................................................................................................................... xxv
Hình 2.1: Bản đồ hành chính Thành phố Hà Nội....................................xxix
Hình 2.2: Bản đồ hệ thống thủy văn Hà Nội ..........................................xxxii
Hình 2.3 : Bản đồ thể hiện mật độ dân số Thành phố Hà Nội năm 2015xxxiv
Hình 3.1: Bản đồ chỉ tiêu DO các sông Thành phố Hà Nội từ năm 20102014....................................................................................................................xxxix
Hình 3.2: Bản đồ chỉ tiêu COD các sông Thành phố Hà Nội từ năm 20102014.......................................................................................................................... xl
Năm 2014: Có 11/11 sông, 20/20 hồ vượt QCCP. Sông Tô Lịch có chỉ số
COD cao nhất (vượt QCCP 8,55 lần)...................................................................xli
Hình 3.3: Bản đồ chỉ tiêu BOD5 các sông Thành phố Hà Nội từ năm 20102014........................................................................................................................ xlii
Hình 3.4: Bản đồ chỉ tiêu NH4+ các sông Thành phố Hà Nội từ năm 20102014...................................................................................................................... xliii
Hình 3.5: Bản đồ chỉ tiêu Cl- các sông Thành phố Hà Nội từ năm 2010-2014
................................................................................................................................ xlv
Hình 3.6: Bản đồ chỉ tiêu F- các sông Thành phố Hà Nội từ 2010-2014.xlvi
Hình 3.7: Bản đồ chỉ tiêu NO3- các sông Thành phố Hà Nội từ 2010-2014
............................................................................................................................ xlviii
Hình 3.8: Bản đồ chỉ tiêu NO2- các sông Thành phố Hà Nội từ năm 20102014....................................................................................................................... xlix
Hình 3.9: Bản đồ chỉ tiêu CN- các sông Thành phố Hà Nội từ năm 20102014........................................................................................................................... li
Hình 3.10: Bản đồ chỉ tiêu PO43- các sông Thành phố Hà Nội từ năm 20102014......................................................................................................................... lii
Hình 3.11: Bản đồ chỉ tiêu C6H5OH các sông TP Hà Nội từ năm 2010-2014
................................................................................................................................ liv

Hình 3.12: Bản đồ chỉ tiêu Coliform các sông TP Hà Nội từ năm 2010-2014
.................................................................................................................................. lv
Hình 3.13: Bản đồ ô nhiễm nước mặt Thành phố Hà Nội năm 2015......lxiii
Hình 3.14: Bản đồ dự báo ô nhiễm nước mặt Thành phố Hà Nội năm 2020
............................................................................................................................... lxiv
....................................................................................................................... lxv
Hình 3.15: Bản đồ dự báo ô nhiễm nước mặt Thành phố Hà Nội năm 2025
................................................................................................................................ lxv
PHỤ LỤC.....................................................................................................lxx

MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng quyết định sự tồn tại và phát triển sự
sống trên Trái đất. Đặc điểm của tài nguyên nước là được tái tạo,vận động theo quy
luật tự nhiên, thời gian và không gian. Ngoài quy luật tự nhiên tác động tới tài
nguyên nước thì hoạt động của con người cũng tác động không nhỏ đến vòng tuần
hoàn nước và sự vận động của nước.
Thành phố Hà Nội đã và đang đô thị hoá, phát triển với tốc độ nhanh, trong
khi vấn đề về kết cấu hạ tầng trong quản lý, bảo vệ môi trường phát triển chậm, điều
này dẫn đến môi trường nói chung và môi trường nước mặt nói riêng ở TP Hà
Nội bị ô nhiễm và suy thoái. Diễn biến tình hình ô nhiễm môi trường nước mặt tại
TP Hà Nội ngày càng gia tăng. Các công trình nghiên cứu trước được thực hiện quy
mô chi tiết, các số liệu quan trắc được lưu trữ ở dạng bảng biểu thống kê và dừng lại


ở mức độ giám sát, đánh giá hiện trạng ô nhiễm tại một thời điểm và một địa điểm
cụ thể.
Các ứng dụng công nghệ GIS liên tục phát triển góp phần đắc lực trong lĩnh
vực quản lý và bảo vệ môi trường. Công nghệ GIS cung cấp các phương tiện để
quản lý và phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới môi trường một cách trực quan theo

lãnh thổ. Xây dựng bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng
ứng dụng GIS phân tích dự báo ô nhiễm sẽ cho kết quả trực quan, chính xác và
nhanh hơn.
Xuất phát từ lý do trên, sinh viên lựa chọn đề tài “Ứng dụng công nghệ GIS
trong đánh giá xu hướng ô nhiễm nước mặt Thành phố Hà Nội giai đoạn 20152025”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Ứng dụng công nghệ GIS trong đánh giá hiện trạng và xu hướng ô nhiễm
nước mặt TP Hà Nội giai đoạn năm 2015-2025 nhằm hỗ trợ công tác quản lý môi
trường nước mặt nói riêng và công tác quản lý môi trường.
3. Nội dung nghiên cứu
Để thực hiện mục tiêu trên, đồ án thực hiện các nội dung sau:
- Đánh giá hiện trạng môi trường nước mặt TP Hà Nội;
- Xây dựng cơ sở dữ liệu môi trường nước mặt TP Hà Nội giai đoạn 20102014 theo chuẩn GIS;
- Đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt TP Hà Nội giai đoạn 2010- 2014;
- Dự báo diễn biến chất lượng nước mặt TP Hà Nội giai đoạn 2015-2025;
- Xây dựng bản đồ khu vực ô nhiễm môi trường nước mặt trên địa bàn TP Hà
Nội bằng công nghệ GIS;
- Bước đầu đề xuất một số giải pháp nhằm giảm nhẹ ô nhiễm chất lượng nước
mặt TP Hà Nội, góp phần cải thiện môi trường TP Hà Nội.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu:
Thành phần môi trường nước mặt theo các điểm quan trắc khu vực TP Hà
Nội.


Công nghệ thông tin địa lý GIS.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
a. Phạm vi về nội dung:
Đề tài đồ án ứng dụng công nghệ GIS để đánh giá xu hướng chất lượng nước
mặt qua một số chỉ tiêu đánh giá chất dinh dưỡng và chất hữu cơ gồm: DO, COD,

BOD5, NH4+, Cl-, F-, NO3-, NO2-, CN-, PO43-, C6H5OH, Coliform các thủy vực Hà
Nội, thể hiện mức độ ô nhiễm môi trường nước năm 2020 và năm 2025 trên bản đồ.
b. Phạm vi không gian:
Phạm vi nghiên cứu tập trung đánh giá mức độ ô nhiễm các sông, hồ sau:
- 11 sông: sông Tô Lịch, sông Sét, sông Lừ, sông Kim Ngưu, sông Hòa Bình,
sông Thủy Giang, sông Cầu Đá, sông Bùi, sông Cà Lồ, sông Cầu Bây, sông Đà,
sông Đuống, sông Tích.
- 20 hồ: hồ Hoàn Kiếm, hồ Tây, hồ Ba Mẫu, hồ Thành Công, hồ Thủ Lệ, hồ
Thiền Quang, hồ Thanh Nhàn, hồ Đền Lừ, hồ Văn Quán, hồ Đống Đa, hồ Giảng
Võ, hồ Yên Sở 1, hồ Văn Chương, hồ Nghĩa Tân, hồ Trúc Bạch, hồ Thương Mại,
hồ Hạ Đình, hồ Định Công, hồ Giáp Bát, hồ Rẻ Quạt.


c. Phạm vi về thời gian:
Đề tài sử dụng số liệu quan trắc từ năm 2010 đến năm 2014 và một số hình
ảnh, số liệu bổ sung năm 2015 và năm 2016. Số liệu do Trung tâm Quan trắc và
Phân tích Tài nguyên Môi trường Hà Nội cung cấp.
5. Ý nghĩa của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học
Việc ứng dụng GIS trong nghiên cứu, phân tích, quan trắc và đánh giá môi
trường góp phần nâng cao năng lực quản lý môi trường nước hiệu quả hơn.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Tạo tiền đề để xây dựng cơ sở dữ liệu làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp
theo nhằm đưa ra hướng quản lý, cải thiện chất lượng nước mặt TP Hà Nội.


CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.1. Ô NHIỄM
1.1.1. Khái niệm
Có nhiều nhiều định nghĩa, khái niệm về ô nhiễm. Trong Từ điển Đa dạng sinh

học và phát triển bền vững (Trương Quang Học và nnk, 2001): Ô nhiễm là sự biến
đổi trực tiếp hay gián tiếp về tính chất vật lý, hoá học, sinh học, nhiệt hay phóng xạ
của một bộ phận bất kỳ trong môi trường do chuyển đến, phát thải vào hay lắng
đọng các chất hay phế thải đến mức gây cho việc sử dụng hữu ích trở nên bất lợi,
trở nên nguy hại hay nguy hại tiềm tàng đối với sức khoẻ, tính an toàn của cộng
đồng hoặc phương hại tới sinh vật. [9]
Theo định nghĩa của tổ chức y tế thế giới: Sự ô nhiễm (hoặc sự nhiễm bẩn) là
việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng
gây tác hại đến sức khoẻ con người, đến sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật
và làm suy giảm chất lượng môi trường. [3]
Một định nghĩa khác đơn giản hơn: Ô nhiễm môi trường là sự thay đổi chất
lượng môi trường theo chiều hướng tiêu cực đối với mục đích sử dụng môi trường.
1.1.2. Nguồn gây ô nhiễm
Các nguồn gây ô nhiễm được phân biệt là nguồn gây ô nhiễm tự nhiên và
nguồn gây ô nhiễm từ con người.
Nguồn gây ô nhiễm tự nhiên có thấy như những phát thải các nguyên tố độc
vào khí quyển từ các sản phẩm phun trào của núi lửa, từ các khí có nguồn gốc từ
pha bay hơi của một số nguyên tố dễ bay hơi như Asen (As), thuỷ ngân (Hg) và
selen (Se). Sự khoáng hoá ở tầng mặt hoặc gần tầng mặt chứa các nguyên tố độc
cũng có thể gây ô nhiễm cho địa phương.
Nguồn gây ô nhiễm do con người hình thành từ các hoạt động của con người
trong phát triển kinh tế - xã hội, phát thải ra các chất thải, năng lượng...
1.1.3. Các chất gây ô nhiễm
Các chất gây ô nhiễm có thể có nguồn gốc tự nhiên, có thể từ con người sản
sinh ra trong các quá trình phát triển kinh tế - xã hội. Hiện nay, có thể phân biệt một
số nhóm chất gây ô nhiễm như sau:


1.1.3.1. Chất gây ô nhiễm không phải là độc tố
Các chất ô nhiễm trong trường hợp này, bản thân chúng không độc. Các chất

này nếu hiện diện với số lượng lớn gây ra sự mất cân bằng trong hệ sinh thái và dẫn
tới những thay đổi trong các quá trình lý hoá như quá trình ôxy hoá.
1.1.3.2. Chất gây ô nhiễm là chất độc
Là những chất độc gây chết, gần chết hoặc tác động lâu dài tới các cơ thể sống.
Một cách gián tiếp, các chất này thông qua chất dinh dưỡng hoặc khí ô xy phá huỷ
quần xã sinh vật. Trong các chất độc, có nhiều chất không có trong tự nhiên, hầu hết
là do con người làm ra, bao gồm kim loại, các ion hoà tan, các hoá chất bảo vệ thực
vật, dầu khí, các chất tẩy rửa, axit, kiềm, các hợp chất hữu cơ, các chất phóng xạ.
1.1.3.3. Vi sinh vật
Các loại virus, vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh, động vật ký sinh... có ảnh
hưởng trực tiếp tới sức khoẻ của con người. Sự có mặt của vi sinh vật trong môi
trường nước do các nguồn thải từ sinh hoạt ở khu dân cư. Trong nhóm vi sinh vật,
coliform được quan tâm nhiều, đặc biệt là Faecal coliform - nhóm chỉ thị môi
trường nước bị nhiễm phân người hoặc động vật. [2]
1.1.4. Các dạng ô nhiễm nước đặc trưng
Ô nhiễm nước của các thuỷ vực có thể ở hai dạng ô nhiễm: do mất cân bằng
trong tự nhiên và do các chất độc.
Sự mất cân bằng trong chu trình dinh dưỡng, đặc biệt trong trường hợp quá
nhiều chất dinh dưỡng gọi là phú dưỡng, hơn nữa là phì dưỡng.
Quá trình axit hoá tự nhiên của chu trình thuỷ văn gây ra mưa axit.
Ô nhiễm do các chất độc khác bao gồm các chất hoàn toàn phi tự nhiên do con
người gây ra như sự tràn dầu, các hoá chất bảo vệ thực vật, phân bón hóa học, các
chất thải có kim loại nặng...
1.1.4.1. Ô nhiễm dinh dưỡng
Các chất gây nên dạng ô nhiễm này bao gồm các muối dinh dưỡng vô cơ hoà
tan dưới dạng các ion có nguồn gốc Nitơ (NO 3-, NO2-, NH4+), phostpho (PO43-). Dấu
hiệu của hiện tượng này là sự phát triển quá mức một số nhóm thực vật nổi - hiện
tượng nở rộ thực vật nổi tạo thành váng tảo với mật độ rất cao ở khối nước bề mặt,
nước bị vẩn đục do quá nhiều tảo.

1.1.4.2. Ô nhiễm hữu cơ
Ô nhiễm hữu cơ là dạng ô nhiễm khá phổ biến, đặc biệt là ở nơi dân cư tập
trung và khu công nghiệp với mật độ cao. Các chất gây ô nhiễm chủ yếu là nước
thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt. Các chất hữu cơ được phân biệt bởi hai
loại: chất hữu cơ dễ bị phân huỷ và chất hữu cơ bền vững. [2]
a. Chất hữu cơ dễ bị phân huỷ
Thuộc loại này là các cacbohydrat, protein, chất béo...Đây là các chất ô nhiễm
phổ biến có trong nước thải từ khu dân cư, các nhà máy chế biến thực phẩm (sản
xuất bột ngọt, công nghệ lên men, sản xuất rượu, bia...).
b. Các chất hữu cơ bền vững
Các thông số để đánh giá các mức ô nhiễm hữu cơ là chỉ tiêu ô xy hoà tan
(DO), nhu cầu ô xy sinh hoá (BOD), nhu cầu ô xy hoá học (COD). Ngoài ra, các
sản phẩm gián tiếp của ô nhiễm hữu cơ là các khí dihydro sulfua (H 2S), metan
(CH4).
1.1.4.3. Ô nhiễm bởi vi sinh vật
Ô nhiễm bởi vi sinh vật chủ yếu là các vi sinh vật gây bệnh như vi sinh vật
dạng Coli, vi sinh vật có nguồn gốc từ phân người và gia cầm như Faecal coliform
và các nhóm vi sinh vật gây bệnh khác.
1.1.4.4. Ô nhiễm bởi các hoá phẩm dùng trong nông nghiệp
Các chế phẩm hoá học bao gồm các loại thuốc bảo vệ thực vật như thuốc trừ
sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng như các hợp chất hữu cơ có gốc clo như DDT,
Aldrin, Dieldrin, có gốc photpho như Woffatox, Monitor, có gốc cacbamat như
Bassa, Padan... Các chất này xâm nhập vào môi trường nước do quá trình xói mòn
và thường tồn lưu trong nước với chỉ tiêu thấp. Nếu chỉ tiêu cao chúng sẽ là tác
nhân gây nhiều bệnh hiểm nghèo.
1.1.4.5. Ô nhiễm bởi trầm tích
Trầm tích được xem như chất gây ô nhiễm vật lý, tác động tới thuỷ vực tiếp
nhận theo các cách chính như sau:
Làm cho độ đục cao, hạn chế sự truyền ánh sáng mặt trời tới cột nước, bởi vậy

giới hạn sự phát triển của tảo và thực vật thuỷ sinh có rễ bám trong thuỷ vực. Mức
trầm tích cao trong sông dẫn tới sự suy giảm đặc tích thuỷ học của sông.


1.2. ĐẶC TÍNH MÔI TRƯỜNG NƯỚC
Các thủy vực nước ngọt nội địa bao gồm suối, sông, hồ, ao, vùng cửa sông và
các vùng đất ngập nước có cấu trúc phân biệt rõ ràng được xác định bởi hính thái
vùng lưu vực và các mối tương tác vật lý, hóa học và sinh học. Cấu trúc vật lý được
xác định bởi sự phân bố ánh sáng, nhiệt, sóng và dòng chảy biến đổi theo ngày,
mùa. Cấu trúc hóa học được xác định bởi các yếu tố dinh dưỡng và ô xy hòa tan.
Các yếu tố môi trường này là cơ sở hình thành các đặc tính sinh học của thủy vực.
Ngoài ra, các đặc điểm vùng lưu vực cũng như khối khí quyển trên vùng lưu vực
cũng là yếu tố quan trọng xác định cấu trúc thủy vực nội địa, đặc biệt là tác động
đến chu trình dinh dưỡng.
Sông vùng đồng bằng, thường là phần hạ lưu có dòng chảy khúc khuỷu, nước
chảy chậm. Lòng sông thường uốn khúc, nước chảy chậm về mùa khô, chảy mạnh
vào mùa mưa. Nền đáy mềm là bùn – cát.
Hồ tự nhiên: là loại thuỷ vực có dạng một vùng trũng sâu lớn trên mặt đất
chứa nước, có thể là nước đứng hoặc nước chảy chậm. Về mặt hình thái và khối
nước, hồ khác với đầm ao về độ lớn diện tích và độ sâu; hồ cũng khác với sông ở
hình thái nền vỏ ngắn hơn, tốc độ nước chảy chậm hoặc nước đứng hẳn. Ở Hà Nội,
có trên 10 hồ tự nhiên với diện tích mỗi hồ trên dưới 20 ha. Trong đó, đáng kể có hồ
Tây với diện tích mặt nước hơn 540 ha.
Đầm: là loại hình thuỷ vực có kích thước và độ sâu trung bình, có thể coi là một
loại hình thuỷ vực trung gian giữa hồ và ao, một giai đoạn trong quá trình ao hoá
của hồ. Về mặt loại hình, ao và đầm cũng có thể coi là thuỷ vực dạng hồ. [2]
1.3. CÁC THÔNG SỐ CHỈ TIÊU HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG NƯỚC
Hiện nay, bảo vệ môi trường đặc biệt là bảo vệ tài nguyên nước đang là vấn đề
được quan tâm toàn cầu. Để đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ gây ô
nhiễm nước, có thể dựa vào một số chỉ tiêu cơ bản và quy định giới hạn của từng

chỉ tiêu đó tuân theo Luật Bảo vệ môi trường của một số quốc gia hoặc tiêu chuẩn
quốc tế quy định cho từng loại nước sử dụng cho các mục đích khác nhau. Kết hợp
các yêu cầu về chất lượng nước và các chất ô nhiễm nước một số chỉ tiêu đặc trưng
của môi trường nước gồm: [4]
1.3.1. pH
pH là đơn vị toán học biểu thị nồng độ ion H + có trong nước và có thang giá trị
từ 0 đến 14.


pH là một trong những thông số quan trọng và được sử dụng thường xuyên
nhất dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước, chất lượng nước thải, đánh
giá độ cứng của nước, sự keo tụ, khả năng ăn mòn.
Khi chỉ số pH < 7 thì nước có môi trường axit; pH > 7 thì nước có môi trường
kiềm, điều này thể hiện ảnh hưởng của hoá chất khi xâm nhập vào môi trường nước.
Giá trị pH thấp hay cao đều có ảnh hưởng nguy hại đến thuỷ sinh.
1.3.2. SS (solid solved - chất rắn lơ lửng)
Chất rắn lơ lửng nói riêng và tổng chất rắn nói chung có ảnh hưởng đến chất
lượng nước trên nhiều phương diện. Hàm lượng chất rắn hoà tan trong nước thấp
làm hạn chế sự sinh trưởng hoặc ngăn cản sự sống của thuỷ sinh. Hàm lượng chất
rắn hoà tan trong nước cao thường có vị.
Phân biệt các chất rắn lơ lửng của nước để kiểm soát các hoạt động sinh học,
đánh giá quá trình xử lý vật lý nước thải, đánh giá sự phù hợp của nước thải với tiêu
chuẩn giới hạn cho phép.
1.3.3. DO (dyssolved oxygen - ô xy hoà tan trong nước)
Ô xy có mặt trong nước một mặt được hoà tan từ ô xy trong không khí, một
mặt được sinh ra từ các phản ứng tổng hợp quang hoá của tảo và các thực vật sống
trong nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hoà tan ô xy vào nước là nhiệt độ, áp suất
khí quyển, dòng chảy, địa điểm, địa hình. Giá trị DO trong nước phụ thuộc vào tính
chất vật lý, hoá học và các hoạt động sinh học xảy ra trong đó. Phân tích DO cho ta
đánh giá mức độ ô nhiễm nước và kiểm tra quá trình xử lý nước thải.

Các sông hồ có hàm lượng DO cao được coi là khoẻ mạnh và có nhiều loài
sinh vật sống trong đó. Khi DO trong nước thấp sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng
của động vật thuỷ sinh, thậm chí làm biến mất hoặc có thể gây chết một số loài nếu
DO giảm đột ngột.
1.3.4. COD (Chemical oxygen Demand - nhu cầu ô xy hoá học)
COD là lượng ô xy cần thiết cho quá trình ô xy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ
có trong nước thành CO2 và H2O.
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 tỏ nguồn nước có nhiều
chất hữu cơ gây ô nhiễm.


1.3.5. BOD (Biochemical oxygen Demand: nhu cầu ô xy sinh hoá)
BOD là lượng ô xy (thể hiện bằng gam hoặc miligam O2 theo đơn vị thể tích)
cần cho vi sinh vật tiêu thụ để ô xy hoá sinh học các chất hữu cơ trong bóng tối ở
điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian. Như vậy BOD phản ánh lượng các
chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học có trong mẫu nước.
Thông số BOD có tầm quan trọng trong thực tế vì đó là cơ sở để thiết kế và
vận hành trạm xử lý nước thải; giá trị BOD càng lớn có nghĩa là mức độ ô nhiễm
hữu cơ càng cao.
1.3.6. Amoniac (NH4+)
Trong nước, bề mặt tự nhiên của vùng không ô nhiễm amoniac chỉ có ở nồng
độ vết (dưới 0,05 mg/l). Trong nguồn nước có độ pH acid hoặc trung tính, amoniac
tồn tại ở dạng ion amoniac (NH 4+); nguồn nước có pH kiềm thì amoniac tồn tại chủ
yếu ở dạng khí NH3-.
1.3.7. Nitrat (NO3-)
Nitrat là sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ các chất chứa nitơ có trong chất
thải của người và động vật.
Trong nước tự nhiên có nồng độ nitrat thường <5 mg/l. Ở vùng bị ô nhiễm do

chất thải, phân bón, nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho phát triển
tảo, rong, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt và thuỷ sản. Trẻ em uống
nước có nồng độ nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu gây bệnh xanh xao.
1.3.8. Phosphat (PO43-)
Phosphat là chất dinh dưỡng cho sự phát triển rong tảo. Nồng độ phosphat
trong nguồn nước không bị ô nhiễm thường <0,01 mg/l. Nguồn phosphat đưa vào
môi trường là phân người, phân súc vật và nước thải một số ngành công nghiệp sản
xuất phân lân, công nghiệp thực phẩm và trong nước chảy từ đồng ruộng. Phosphat
không thuộc loại độc hại đối với người.
1.3.9. Clorua (Cl-)
Clorua có mặt trong nước là do các chất thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp
mà chủ yếu là công nghiệp chế biến thực phẩm. Ngoài ra còn do sự xâm nhập của
nước biển vào các cửa sông, vào các mạch nước ngầm.
Nước mặt có chứa nhiều Clorua sẽ hạn chế sự phát triển của cây trồng thậm
chí gây chết. Hàm lượng Clorua cao sẽ gây ăn mòn các kết cấu ống kim loại.


1.3.10. Coliform
Vi khuẩn nhóm Coliform (Coliform, Fecal coliform, Fecal streptococci,
Escherichia coli ...) có mặt trong ruột non và phân của động vật máu nóng, qua con
đường tiêu hoá mà chúng xâm nhập vào môi trường và phát triển mạnh nếu có điều
kiện nhiệt độ thuận lợi.
Số liệu Coliform cung cấp cho chúng ta thông tin về mức độ vệ sinh của nước
và điều kiện vệ sinh môi trường xung quanh.
1.4. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ TRONG NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM
MÔI TRƯỜNG NƯỚC
1.4.1. Sự hình thành và phát triển của GIS
Từ khi ra đời, hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System – gọi
tắt là GIS) phát triển với tốc độ mạnh, đã và đang được ứng dụng trong rất nhiều
ngành, lĩnh vực. GIS đã phát triển từ những ứng dụng trên các đối tượng liên quan

đến đất đai và biến đổi chậm như tài nguyên, môi trường đến những ứng dụng trong
các lĩnh vực liên quan đến con người hoặc những đối tượng có tần số biến đổi
nhanh như cơ sở kỹ thuật hạ tầng, kinh tế, xã hội. [6]
1.4.2. Quan niệm về GIS
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System – gọi tắt là GIS).
Trong đó:
Hệ thống: Bao gồm công nghệ máy tính và các hạ tầng hỗ trợ khác
Thông tin: Bao gồm dữ liệu và thông tin
Địa lý: Bao gồm thế giới thực, các thực thể không gian
Ngày nay, với việc phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, hệ thông tin
địa lý đã trở thành công cụ trợ giúp đắc lực trong nhiều hoạt động về kinh tế xã hội,
an ninh quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới.
Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa về GIS:
Kalkin và Tomlinson (1977) định nghĩa GIS như sau: Hệ thông tin địa lý là
một hệ thông tin bao gồm một số hệ con (subsystem) có khả năng biến đổi các dữ
liệu địa lý thành những thông tin có ích. [14]
Theo định nghĩa của Viện nghiên cứu hệ thống môi trường (Environmental
System Research Institute, viết tắt là ESRI) của Mỹ, Hệ thông tin địa lý là một tập


hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con
người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân
tích và kết xuất thông tin.
Nói cách khác, hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống máy tính (phần cứng,
phần mềm) và các thiết bị ngoại vi có khả năng trả lời các câu hỏi cơ bản: Ai? Cái
gì? Ở đâu? Khi nào? Như thế nào? Tại sao? khi được xác định trước một hoặc một
vài nội dung trong các câu hỏi đó. Trong đó các câu hỏi "Ai?" Cái gì là xác định đối
tượng, các hoạt động hay các sự kiện cần khảo sát; câu hỏi "Ở đâu?" xác định vị trí
đối tượng, hoạt động hoặc sự kiện cần khảo sát; câu hỏi "Như thế nào?" hoặc "Tại
sao?" là kết quả phân tích của hệ thông tin địa lý.

1.4.3. Các chức năng của GIS
Một hệ thông tin địa lý có các chức năng cơ bản sau:
- Nhập dữ liệu
- Thao tác dữ liệu
- Quản lý dữ liệu
- Truy vấn và phân tích
- Hiển thị và kết xuất dữ liệu
Cấu trúc dữ liệu thể hiện bản chất rõ nhất của nó hệ thống GIS. Biết được
giải pháp quản trị cơ sở dữ liệu của các hệ GIS là vấn đề then chốt nhất, hệ thống
nhất để có thể ứng dụng GIS một cách hiệu qủa và thuận tiện phát triển mở rộng.
Có nhiều phần mềm GIS, để phù hợp với điều kiện tài chính và bản quyền, đề
tài chọn phần mềm Map-info và ARCGIS là hai công cụ chính để lập bản đồ, chồng
xếp và phân tích bản đồ, quản lý dữ liệu, xử lý và truy xuất thông tin.
Cấu trúc dữ liệu gồm: dạng điểm, đường, vùng và chữ.
Dạng điểm (point): Thể hiện các đối tượng phân bố cụ thể tại một điểm. Điểm
được xác định bằng cặp tọa độ (X,Y). Ví dụ như điểm thu mẫu, vị trí UBND ....
Dạng đường (line): Thể hiện các đối tượng chạy dài theo một khoảng cách
nhất định. Đường có thể thẳng, cong hoặc gấp khúc. Ví dụ: địa giới, con đường....
Dạng vùng (Region hoặc Polygon): Thể hiện đối tượng hình học khép kín, bao
phủ một vùng diện tích nhất định. Vùng có thể là một hình chữ nhật, hình tròn,
ellipse hay một đa giác. Ví dụ: mảnh ruộng, hồ nước, khu rừng...
Dạng chữ (Text): Chữ được ghi trong bản đồ. [6]


1.4.4. Phần mềm ARCGIS
ARCGIS là phầm mềm áp dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS), với
giao diện đồ họa dễ sử dụng cho phép người dùng nhập các dữ liệu không gian và
dữ liệu bảng, do đó có thể hiển thị dữ liệu đó dưới dạng bản đồ, bảng, biểu.
ARCGIS cũng cung cấp những công cụ cần để phân tích, truy vấn dữ liệu, cho phép
trình bày sản phẩm cuối cùng dưới dạng bản đồ có chất lượng trình bày cao.

Các ứng dụng của ARCGIS:
Tạo dữ liệu trong ARCGIS từ các phần mềm khác như Map-info, Arc-Info,
Microtation, Auto-Cad, MS Access data, Excel file…
Nội suy, phân tích không gian, từ các điểm do các chỉ số có thể tạo ra mô hình
bề mặt giá trị môi trường. Hoặc cũng có thể dựa vào những giá trị đo được từ các
trạm thủy văn trong khu vực để nội suy ra bản đồ lượng mưa, nhiệt độ tối cao, nhiệt
độ tối thấp của khu vực đó…
Tạo ra những bản đồ thông minh được kết nối nhanh (hotlink) với nhiều
nguồn dữ liệu khác nhau như: biểu đồ, bảng thuộc tính, ảnh và các file khác. [14]
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.5.1. Phương pháp lấy mẫu, khảo sát đo đạc tại thực địa
Tiến hành khảo sát dọc theo các sông và xung quanh các hồ nghiên cứu về tập
quán sinh hoạt của người dân, các loại hình sản xuất có nguồn thải vào môi trường
nước mặt trên địa bàn thành phố.
Đối tượng thu mẫu là các sông, hồ trên địa bàn TP. Hà Nội.
- Mẫu được lấy ở độ sâu 20-30 cm dưới mặt nước.
- Mẫu được lấy vào 2 đợt:
+ Đợt 1: Từ tháng 3 đến tháng 4
+ Đợt 2: Từ tháng 8 đến tháng 11
Giá trị 1 năm được tính theo mức trung bình cộng của 2 đợt.
Tại mỗi điểm điều tra, các chỉ tiêu thuỷ hoá, lý được xác định ngay tại hiện
trường bằng thiết bị đo nhanh (TOA water quality checker WQC 22A của Nhật Bản
sản xuất).
Đo đạc chỉ tiêu môi trường nước tại hiện trường bằng máy đo nhanh.
Kỹ thuật thu mẫu nước, đất/trầm tích tại hiện trường.


Kỹ thuật phân tích các chỉ tiêu môi trường trong phòng thí nghiệm.
Thu thập số liệu thực vật được thực hiện theo phương pháp thu mẫu theo
điểm.

Hình 1.1: Bản đồ thể hiện vị trí lấy mẫu nước sông, hồ trên địa bàn TP Hà Nội