Đánh giá sự phù hợp của chỉ số đánh giá chất lượng nước (WQI) trong giám sát môi trường định kỳ tại hưng yên

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện khóa luận tốt nghiệp
ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân tôi còn nhận được rất nhiều sự giúp đỡ
của các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè. Nhân dịp này tôi xin được bày tỏ
những lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất của mình.
Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa Tài nguyên
và môi trường, các thầy cô giáo trong khoa và trong bộ môn Công nghệ môi
trường đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu, trang bị cho tôi
những kiến thức bổ ích về chuyên ngành cũng như kiến thức về xã hội.
Để có được kết quả này tôi xin được đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành
và sâu sắc nhất tới cô giáo - Ths. Nguyễn Thị Thu Hà người đã luôn tận tình
chỉ bảo, truyền đạt cho tôi rất nhiều kiến thức, kỹ năng làm việc, kỹ năng
sống, giúp đỡ tôi trong học tập, nghiên cứu và theo sát tôi trong suốt quá trình
thực hiện khóa luận này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo - Ths Hồ Thị Thúy Hằng
cùng thầy giáo – TS Đỗ Thủy Nguyên đã luôn theo sát chỉ bảo tôi trong trình
học tập, tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bố mẹ, cùng toàn thể bạn
bè những người luôn bên tôi trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại
trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội
Hà Nội, ngày 18 tháng 5 năm 2014
Sinh viên

Nguyễn Huyền Trang

i


MỤC LỤC

ii

DANH MỤC VIẾT TẮT
BOD5
COD
DO
KCN
NH4+
NO3QCVN
TCVN
WQI
WQISI

nhu cầu oxy sinh học
nhu cầu oxy hóa học
hàm lượng oxy hòa tan
khu công nghiệp
hàm lượng amoni
hàm lượng nitrat
quy chuẩn việt nam
tiêu chuẩn Việt Nam
chỉ số chất lượng nước
WQI thông số

iii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Các thông số đề cử để xem xét và kết quả thiết lập chỉ số chất lượng nước của NSF-WQI
..........................................................................................................................................................9

Bảng 2.2. Phân hạng đánh giá chất lượng nước theo chỉ số BC.......................................................11
Bảng 2.3. Các thông số lựa chọn, trọng số và công thức tính chỉ số phụ.........................................13
Bảng 2.4. Phân hạng đánh giá chất lượng nước theo một số chỉ số................................................15
Bảng 2.5. Các thông số chất lượng nước lựa chọn cho các mục đích riêng.....................................16
Bảng 2.6. Phân hạng đánh giá chất lượng nước theo chỉ số Bhargava WQI....................................16
Bảng 2.7. Kết quả đánh giá WQI tại một số hồ ở Đà Lạt..................................................................20
Bảng 4.1: Giá trị các thông số quan trắc tại các kênh mương thủy lợi.............................................34
Bảng 4.2. Giá trị quan trắc một số kim loại nặng tại các kênh mương thủy lợi( tháng 12/2013)....36
Bảng 4.3: Giá trị các thông số quan trắc tại các Ao, hồ, đầm...........................................................37
Bảng 4.4. Giá trị quan trắc một số kim loại nặng tại các ao hồ( tháng 12/2013).............................39
Bảng 4.5 : Giá trị các thông số quan trắc tại các sông......................................................................40
Bảng 4.6: Phân hạng chất lượng nước mặt Hưng Yên (năm 2013)..................................................43
Bảng 4.7: Đánh giá tính đúng của WQI đối với quy chuẩn Việt Nam 08:2008/BTNMT theo loại hình
thuỷ vực...........................................................................................................................................46
Bảng 4.8: So sánh chất lượng nước giữa WQI và theo quy chuẩn 08:2008/BTNMT thông qua mức
độ nhận thải....................................................................................................................................48
Bảng 4.9: Đánh giá ảnh hưởng của các thông số trong WQI...........................................................50
Bàng 4.10. Kết quả đánh giá mức ý nghĩa các thông` số trong WQI................................................54
Bảng 4.11: Kết quả đánh giá độ nhạy cho từng thông số khi thay đổi tầm quan trọng của thông số
........................................................................................................................................................56
Bảng 2.3. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa.................................................67

iv


DANH MỤC HÌNH
Hình 4.1 : Biểu đồ nhiệt độ trung bình tại tỉnh Hưng Yên (OC)........................................................29
Hình 4.2 : Biểu đồ lượng mưa trung bình theo tháng (mm)...........................................................30
Hình 4.3: Biểu đồ phân bố chất lượng nước tại các thủy vực vào...................................................44
mùa mưa.........................................................................................................................................44

Hình 4.4: Biểu đồ phân bố chất lượng nước tại các thủy vực vào mùa khô....................................44
Hình 4.5: Các biểu đồ thể hiện mối tương quan giữa giá trị mỗi thông số với kết quả WQI...........52
Hình 4.6. Biểu đồ thể hiện mức độ biến động của WQI khi thay đổi tầm quan trọng của các thông
số.....................................................................................................................................................57

v


PHẦN 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới để đánh giá chất

lượng nước (CLN), mức độ ô nhiễm nước sông, kênh, rạch, ao, hồ, đầm..
người ta thường dựa vào việc phân tích các thông số chất CLN riêng biệt, sau
đó so sánh giá trị từng thông số đó với giá trị giới hạn được qui định trong các
tiêu chuẩn/quy chuẩn trong nước hoặc quốc tế. Tuy nhiên, cách làm này có rất
nhiều hạn chế như sau: Khi đánh giá qua từng thông số riêng biệt sẽ không
nói lên diễn biến chất lượng tổng quát của con sông, hay ao, hồ, kệnh rạch đó,
do vậy khó so sánh CLN từng vùng của một con sông, so sánh CLN của con
sông này với con sông khác, CLN thời điểm này với thời điểm khác ( theo
tháng, theo mùa ), CLN của quá khứ, hiện tại và tương lai... Vì thế, sẽ gây
khó khăn cho công tác theo dõi giám sát diễn biến CLN, khó đánh giá hiệu
quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước; Bên cạnh đó,
khi đó có thể có thông số đạt, thông số vượt so với quy chuẩn, điều đó chỉ nói
lên CLN đối với từng thông số riêng biệt. Do đó, chỉ các nhà khoa học hoặc
các nhà chuyên môn mới hiểu được. Vì vậy, khó thông tin về tình hình CLN
cho cộng động, gây khó khăn khi các nhà quản lý đưa ra các quyết định phù
hợp về bảo vệ và khai thác nguồn

Để khắc phục những khó khăn trên cần phải có một hoặc một hệ thống
chỉ số cho phép lượng hóa được CLN ( nghĩa là biểu diễn CLN theo một thang
điểm thống nhất), có khả năng mô tả tác động tổng hợp của nhiều thành phần
hóa – lý – sinh trong nguồn nước. Một trong số chỉ số đó là chỉ số chất lượng
nước WQI ( Water Quality Index – WQI). WQI được xuất hiện đầu tiên ở Mỹ
vào thập niên 70 và hiện đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều bang. Hiện nay,
chỉ số WQI được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia như Ấn Độ,
Canada, ChiLe, Anh, Đài Loan...Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và đề
xuất về bộ chỉ số CLN như các WQI-2, WQI-4.

1


Hiện nay để thống nhất cách tính toán chỉ số CLN, tháng 07 năm 2011.
Tổng cục Môi trường đã chính thức ban hành sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tính
toán chỉ số chất lượng nước theo Quyết định số 879/ QĐ – TCMT ngày 01
tháng 07 năm 2011 của Tổng cục trưởng tổng cục Môi trường, theo quyết
định chỉ số CLN được áp dụng đối với số liệu quan trắc môi trường nước mặt
lục địa và áp dụng đối với cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, các tổ
chức, cá nhân có tham gia vào mạng lưới quan trắc môi trường và tham gia
vào công việc công bố thông tin về chất lượng môi trường cho cộng đồng.
Tuy nhiên việc áp dụng chỉ số WQI hiện nay còn gặp nhiều vấn đề sau: Do
đây chưa phải là yêu cầu bắt buộc mang tính pháp lý nên các cơ quan nhà
nước về môi trường, các tổ chức cá nhân liên quan vẫn chưa thực hiện báo
cáo đánh giá môi trường theo chỉ số CLN; Có sự chồng chéo và không hợp lý
giữa quy chuẩn Việt Nam và quyết định về hướng dẫn thực hiện đánh giá
bằng chỉ số chất lượng nước. Từ những vấn đề trên em quyết định thực hiện
đề tài nghiên cứu: “Đánh giá sự phù hợp của chỉ số đánh giá chất lượng
nước (WQI) trong giám sát môi trường định kỳ tại Hưng Yên”
1.2. Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá hiện trạng và phân vùng chất lượng nước mặt trên địa bàn
tỉnh Hưng Yên
- Xác định mức độ chính xác và phù hợp của chỉ số WQI, đề xuất giải
pháp áp dụng các chỉ số đánh giá trong đánh giá chất lượng nước mặt trên địa
bàn tỉnh Hưng Yên.
1.3. Yêu cầu của nghiên cứu
- Các số liệu thu thập phải được đảm bảo chính xác
- Các phương pháp được sử dụng đã được kiểm nhận về tính xác thực
và độ tin cậy.

2


- Đánh giá chính xác hiện trạng , diễn biến và phân vùng chất lượng
nước mặt tại khu vực nghiên cứu một cách khách quan, không thiên lệch.
- Đánh giá được sự phù hợp của chỉ số WQI đối với chất lượng nước
mặt tại Hưng Yên.
- Các đề xuất đưa ra phải có tính thực thi và đảm bảo hạn chế được ảnh
hưởng của các nguồn thải.

3


PHẦN 2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU
2.1. Khái niệm chỉ số chất lượng môi trường và vai trò trong đánh giá
2.1.1. Khái niệm chỉ số môi trường
Các tiêu chí đánh giá trong quan trắc môi trường tập trung vào các
nhóm đối tượng cơ bản: thông số môi trường, chỉ thị môi trường và chỉ số môi
trường đối với chất lượng môi trường, các yếu tố nằm trong các tiêu chuẩn,
quy chuẩn và các quy định khác.

Chỉ số môi trường (environment indices) là chỉ tiêu môi trường được
lượng hóa thông qua khảo sát, đo đạc thực nghiệm để đến một giá trị phù hợp
nào đó với điều kiện môi trường cần khảo sát. Chỉ số môi trường là giá trị được
tính toán trong một điều kiện môi trường nào đó (đất, nước, không khí) theo một
số thông số môi trường có ở môi trường đó. Chỉ số là tập hợp các tham số được
tích hợp hoặc được nhân với trọng số. Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao nghĩa là
chúng được tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện
tượng môi trường. Ví dụ: chỉ số chất lượng nước (WQI, Horton, 1996), chỉ số
chất lượng không khí (AQI, Ott, 1978), chỉ số phát triển con người (HDI của
UNDP), chỉ số xói mòn đất (theo phương trình mất đất phổ dụng (USLE),
Wishmier, 1976)
Chất lượng môi trường thường được đánh giá bằng các tính chất vật lý,
hóa học và sinh học đặc trưng cho các thành phần môi trường (đất, nước,
không khí) thể hiện thông qua các thông số môi trường. Các yếu tố ảnh hưởng
tới môi trường và các tiêu chuẩn về chất lượng môi trường được quy định dựa
vào mục đích sử dụng hoặc quy chuẩn môi trường. Do đó, các tiêu chí quan
trọng trong đánh giá chất lượng môi trường là thông số môi trường. Tuy
nhiên, như chúng ta đã biết, việc đánh giá và kết luận về bản chất môi trường
chỉ dựa trên những thông số không phản ánh được hết tính chất môi trường và
các quá trình diễn ra trong môi trường. Vì thế trong quan trắc môi trường hiện
nay cần xem xét sử dụng một loại công cụ khác cho phép đánh giá tổng hợp
về chất lượng môi trường đó là chỉ số môi trường.

4


2.1.2. Ý nghĩa của chỉ số môi trường
Sử dụng chỉ số môi trường trong đánh giá chất lượng môi trường và
quản lý môi trường có ý nghĩa cơ bản sau đây:
Thứ nhất, chỉ số môi trường phản ánh đúng bản chất của môi trường

đang diễn ra. Như ta đã biết, môi trường là một tập hợp của rất nhiểu yếu tố
sinh học, hoá học và lý học trong một thể thống nhất. Mỗi thành tố này của
môi trường đều có mối liên hệ hữu cơ và có tác động qua lại. Do vậy, trong
quan trắc môi trường, không thể xem xét đánh giá riêng biệt từng thông số mà
bỏ qua mối quan hệ của chúng đối với các thông số khác. Chính bởi vậy, chỉ
số môi trường là một công cụ tổng hợp, là một giá trị đại diện nhất cung cấp
thông tin chính xác và đầy đủ cho chất lượng môi trường.
Thứ hai, chỉ số môi trường phản ánh được mức độ ô nhiễm của môi
trường. Mức độ ô nhiễm của môi trường chủ yếu được đánh giá dựa trên cơ
sở 2 tiêu chí: giá trị đo đạc được của các chất ô nhiễm và các yếu tố chi phối
đến khả năng ảnh hưởng của các chất ô nhiễm này tới môi trường. Do đó,
phát hiện một chất gây ô nhiễm có nồng độ cao trong môi trường chưa thể
khẳng định được môi trường đang bị ô nhiễm ở mức độ nào? Chính vì vậy, để
đưa ra kết luận về mức độ ô nhiễm môi trường, phải nhìn nhận một cách tổng
hợp dựa trên cơ sở nồng độ các thông số môi trường và các yếu tố chi phối tới
nó và việc sử dụng các chỉ số môi trường có ý nghĩa trong trường hợp này.
Việc sử dụng chỉ số môi trường đem lại một số hiệu quả như sau:
-

Chỉ số môi trường làm đơn giản hóa quá trình giao tiếp

thông tin và thông qua chúng, các kết quả đo lường được cung cấp cho người
sử dụng một cách dễ dàng hơn.
Chỉ số môi trường lượng hoá chất lượng môi trường hiện tại.
Chất lượng môi trường sẽ được thể hiện bằng các giá trị số học đơn giản, so
sánh giá trị này với thang điểm đánh giá sẽ cho biết được mức độ của môi
trường.

5

-

Chỉ số môi trường đưa ra và cảnh báo sớm các tín hiệu về sự

thay đổi các tình trạng môi trường và là cơ sở giúp cho việc hoạch định các
chương trình kế hoạch bảo vệ môi trường.
Với những ưu điểm đưa ra, chỉ số môi trường là một công cụ hữu hiệu
cho hoạt động nghiên cứu và quản lý môi trường. Bằng cách nhìn nhận được
bản chất của môi trường và mức độ của môi trường, chỉ số sẽ giúp cho các
nhà quản lý đưa ra những phản hồi bằng các quyết định kịp thời với những áp
lực bằng chính sách và các giải pháp công nghệ để đảm bảo phát triển bền
vững về môi trường và về sinh thái.
Chỉ số chất lượng môi trường chỉ xuất hiện và phát triển trong thời
gian khoảng 40 năm gần đây tuy nhiên lý thuyết về chỉ số đã xuất hiện từ
hơn 160 năm trước (năm 1848 ở Đức) với việc đánh giá chất lượng nước
dựa vào sự xuất hiện hoặc biến mất của một số loài sống trong nước (chỉ thị
sinh học môi trường và chỉ số sinh học môi trường). Đến những năm gần
đây rất nhiều chỉ số chất lượng môi trường ra đời và được chấp nhận và sử
dụng rộng rãi trên thế giới.
2.1.3. Khái niệm chỉ số chất lượng nước (WQI)
Chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI) là một chỉ số được tính toán từ
các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất
lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó, được biểu diễn qua 1
thang điểm.
Đối với các chỉ tiêu như nhiệt độ, pH, Coliform phân và oxy hòa tan
chỉ số biểu thị mức độ yêu cầu đối với nhu cầu sử dụng. Đối với các chất dinh
dưỡng hay bùn là các chỉ số mà thường không có trong tiêu chuẩn thì chỉ số
chất lượng biểu thị điều kiện môi trường tại khu vực nghiên cứu. Tùy theo
mục đích sử dụng có thể lựa chọn các chỉ tiêu giám sát chất lượng nước để

tính toán chỉ số WQI, thông thường người ta lựa chọn các chỉ tiêu sau: nhiệt
độ (T), oxy hòa tan (DO), pH, Coliform phân (FC), tổng ni tơ (N ts), tổng

6


phospho (Pts), tổng chất rắn lơ lửng (SS), BOD, và độ đục. Do bùn lắng liên
quan đến hai chỉ tiêu là SS và độ đục, do vậy kết hợp chúng lại thành một
số bằng phương pháp trung bình điều hoà: x = 2/[1/SS + 1/độ đục] cho
tính toán WQI chung.
Chỉ số tổng hợp tính toán trên cơ sở nhiều chỉ tiêu cho ta một đánh giá
tổng quan. Thông thường chỉ số trên 80 chứng tỏ môi trường nước đạt chất
lượng, chỉ số nằm trong khoảng 40 – 80 là ở mức giới hạn và nếu nhỏ hơn 40
là ở mức đáng lo ngại. Ứng dụng lớn nhất của chỉ số chất lượng nước là dùng
cho các mục tiêu so sánh (nơi nào có chất lượng nước xấu, đáng lo ngại hơn
so với các mục đích sử dụng) và để trả lời câu hỏi của công chúng một cách
chung chung (chất lượng nguồn nước ra sao). Do vậy, một số quan điểm cho
rằng các chỉ số có ít tác dụng đối với các mục tiêu cụ thể. Việc đánh giá chất
lượng nước cho các mục tiêu cụ thể phải dựa vào bảng phân tích chất lượng
với đầy đủ các chỉ tiêu cần thiết.
2.2. Hiện trạng nghiên cứu và ứng dụng chỉ số chất lượng nước
2.2.1. Thành tựu và phạm vi ứng dụng WQI trên thế giới
Trên thế giới hiện nay tùy thuộc vào vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, hiện
trạng chất lượng, hiện trạng quy định quản lý của mỗi vùng lãnh thổ, mỗi quốc
gia mà có nhiều cách tiếp cận và xây dựng mô hình chỉ số chất lượng nước
khác nhau, trong đó một số mô hình chỉ số chất lượng nước (WQI) được áp
dụng phổ biến trên thế giới được tóm tắt như sau:
(1) Chỉ số chất lượng nước bang Oregon – Mỹ (OWQI)

Chỉ số chất lượng nước của bang Oregon được thiết lập ban đầu

vào thập kỷ 70. Ðây là phương pháp đơn giản và ngắn gọn nhằm diễn tả
thông tin về chất lượng nước mặt nói chung (sông, hồ). Các thông số sử dụng:
nhiệt dộ, DO, BOD, pH, tổng chất rắn (TS), tổng N, tổng P và Fecal Coliform
(FC). Trong đó, công thức tính chỉ số chất lượng nước như sau:

7


Trong đó:

n: số lượng các thông số tính toán (8 thông số)
SIi2:là chỉ số phụ của các thông số tính toán.

Trong đó, các chỉ số phụ được xác định theo các hàm điều kiện và hàm
hồi quy kinh nghiệm riêng. Chi tiết hướng dẫn cụ thể của tài liệu (Cude.
C.G.,2001. Oregon water quality index: Atool for evaluating water quality
management effectiveness Journal of the American water Resources
Asociation 37 (1), 125 – 137). Kết quả đánh giá chỉ số OWQI được sử dụng
trong phân vùng chất lượng nước mặt phục vụ cho các mục đích sử dụng khác
nhau trên địa bàn bang Oregon, Mỹ.
(2) Chỉ số chất lượng nước của Quỹ Vệ sinh Môi trường quốc gia – Mỹ

(NSF-WQI)
Chỉ số này được thiết lập vào năm 1970. Ðể xây dựng WQI này, dựa
theo phương pháp Delphi. NSF đã mời 142 chuyên gia có kinh nghiệm
trong nhiều linh vực quản lý chất lượng nước ở Mỹ (bao gồm các viên chức
quản lý, các kỹ sư, các nhà khoa học) cùng tham gia ý kiến. Số người này
đã trả lời bảng câu hỏi ( Bảng 2.1) về 35 loại tác nhân ô nhiễm nguồn nước
có thể được lựa chọn làm chỉ số chất lượng nước. Số người này có thể thêm
hoặc bớt các thông số nào đó và sắp xếp thứ tự các thông số theo mức độ

quan trọng. Sau đó, họ trả lời bảng câu hỏi về mức độ quan trọng của từng
thông số trong số 35 thông số trên theo cách cho điểm. Dựa vào kết quả thu
được từ việc trả lời hai câu hỏi trên, NSF đã xác định 9 thông số quan trọng
nhất để đánh giá chất lượng nước sinh hoạt là: DO, fecal coliform, pH,
BOD5, NO3-, tổng PO43-, nhiệt độ, độ đục và tổng chất rắn (TS).

8


Bảng 2.1. Các thông số đề cử để xem xét và kết quả thiết lập chỉ số chất
lượng nước của NSF-WQI
Stt Thông số wi (thứ) Stt
Thông số
wi (thứ)
1 Oxy hòa tan 0,17 (1) 19 Kali
2 pH
0,11 (3) 20 Natri
3 Nhiệt dộ
0,10 (5) 21 Magiê
4 Ðộ axit
22 Canxi
5 Độ kiềm
23 Mangan
6 Ðộ cứng
24 Nhôm
7 Ðộ đục
0,08 (8) 25 Ðồng
8 Màu
26 Sắt
9 TS

0,07 (9) 27 Silic
10 TDS
28 BOD520oC
0,11 (3)
11 Amoniac
29 COD
12 Nitrat
0,15 (5) 30 Dầu và mỡ
13 Phosphat
0,10 (5) 31 Các chất chiết bằng cloroform
14 Sulphat
32 Các phenol
15 Florua
33 Hóa chất diệt cỏ
16 Clorua
34 Hóa chất trừ sâu
17 Bicacbonat
35 Hoạt tính phóng xạ
18 Fecal coliform
0,16 (2)
Ghi chú: wi là tầm quan trọng của thông số (thứ tự quan trọng)
Nguồn: Determining the Water Quality Index (1970)
NSF – WQI được tính theo một trong hai công thức: công thức dạng
tổng (ký hiệu là WA – WQI) và công thức dạng tích (ký hiệu là WM – WQI):

(3) Chỉ số chất lượng nước của tỉnh Bristish Columbia - Canada (BC

Index)
Mỗi vùng tại Canada đều sử dụng chỉ số chất lượng nước riêng nhằm
để phân vùng chất lượng nước tại vùng đó. Tuy nhiên có 2 phương pháp được

sử dụng nhiều nhất là phương pháp Bristish Columbia (Phương pháp BC) và
phương pháp của Hội đồng của Bộ Môi trường Canada (CCME). Trong các

9


chỉ số của Bristish Columbia, các chỉ số chất lượng nước được tính theo 3
mục đích sử dụng khác nhau: Chỉ số chất lượng nước chung (bảo vệ sức khỏe
con người, đời sống thủy sinh, thể thao giải trí...); Chỉ số chất lượng nước
uống; Chỉ số chất lượng nước cho các hoạt dộng thể thao dưới nước.

Chỉ số phân loại = Chỉ số/1,45
+ F1: Ðược tính bằng số thông số vượt tiêu chuẩn trên tổng số các
thông số: F1 = (n/N)* 100
+ F2: Ðược tính bằng số lần do thông số vượt tiêu chuẩn chia cho tổng
số lần đo thông số: F2 = (m/M)*100
+F3: Ðược tính theo công thức sau: F3 = Max [{(XMMi,

j

-

Stdj)/XMMi,j}*100]
+ XMMi,j là giá trị lớn nhất hoặc nhỏ nhất của thông số thứ j trong mẫu
thứ i, trừ các giá trị DO và pH đã sử dụng.
+ Stdj : Là giá trị giới hạn có thể chấp nhận được (giá trị tiêu chuẩn) của
thông số j trong việc xác định chất lượng nước.
Kết quả phân loại chất lượng nước theo phương pháp BC Index được
thể hiện trong Bảng 2.2 sau:

10


Bảng 2.2. Phân hạng đánh giá chất lượng nước theo chỉ số BC
Phân loại

F1

F2

F3

Chỉ số

Chỉ số

phân loại
Rất tốt
0–2
0–1
0–9
0–4
0–3
Tốt
3 - 14
2 - 14
10 – 45
5 – 25
4 – 17
Trung bình

15 - 35 15 – 40
46 – 96
26 - 62
18 – 43
Ô nhiễm
36 – 50 41 – 60
97 – 99
63 – 85
44 – 50
Rất ô nhiễm 51 – 100 61 – 100 99,1 – 100 86 - 145
60 – 100
Nguồn: Canadian water quality guidelines the protection of aquatic life
– CCME WQI 1.10, Technical report. (2001)
(4) Chỉ số chất lượng nước của Hội dồng Bộ Môi trường Canada

(CCMEWQI – Canada Council of Ministry of the Environment)
Được phát triển từ năm 1991, Hội đồng Bộ Môi trường của Canada
(CCME) cũng đã xây dựng chỉ số chất lượng nước (CCMEWQI) như là một
công cụ quan trọng để quản lý nguồn tài nguyên nước. Các thông số lựa chọn
dể tính toán WQI được chia theo 5 nhóm: Các nguyên tố hóa học vết; Thuốc
trừ sâu; PCBs; PAHs; Oxy hòa tan (DO). Công thức tính:

+ F1: Tỉ lệ phần trăm giữa số thông số không đạt tiêu chuẩn và tổng số
thông số đang xét, F1 được tính như sau:
F1 = Số thông số không đạt/Tổng số thông số x100
+ F2: Tần suất không đạt tiêu chuẩn, tức là tỉ lệ mẫu không đạt tiêu
chuẩn với tổng số mẫu (xét tất cả các thông số phân tích), F 2 được tính
như sau:
F2 = Số mẫu không đạt/Tổng số mẫu x100
+ F3: Mức độ không đạt tiêu chuẩn (biên độ), F3 được tính theo 3 bước

11


o Tính độ lệch ei : là mức độ vượt tiêu chuẩn của từng mẫu không đạt:
+ Nếu tiêu chuẩn quy định ngưỡng trên: ei = Giá trị mẫu/Tiêu chuẩn – 1
+ Nếu tiêu chuẩn quy định ngưỡng dưới: ei = Tiêu chuẩn/Giá trị mẫu – 1
o Chuẩn hóa tổng độ lệch được tính qua công thức:

o Như vậy F3 được tính bằng công thức:

Sau khi tính được chỉ số chất lượng nước (CCMEWQI), người ta chia
chất lượng nước ra làm 5 loại như trong Bảng 2.4
(5)

Chỉ số chất lượng nước của một số quốc gia Châu Âu (UWQI –
Universal Water Quality Index)
Chỉ số UWQI có công thức tính như sau:

Trong đó: wi là trọng số của thông số i và Ii là chỉ số phụ của thông số i

12


Bảng 2.3. Các thông số lựa chọn, trọng số và công thức tính chỉ số phụ

Gây hại đến sức khỏe

Thông số

Tổng
coliform

Cadmi

Xyanua

Thủy ngân

Selen

Asen

florue

Wi

0,114

0,086

0,086

0,086

Hàm điều kiện
X ≤ 50

y=-

50 < X ≤ 5000

10,857lnX+142,47

5000 < X ≤ 50000

y=-

X > 50000

21,715lnX+284,95

X ≤ 0,003

y= 0
y=100

0,003 < X ≤ 0,005

y=-1250X+112,5

0,005 < X ≤ 0,010

y=-900X+95

X > 0,010
X ≤ 0,01

y= 0
y=100

0,01 < X ≤ 0,05

y=-1250X+112,5

0,05 < X ≤ 0,1

y=-900X+95

X > 0,1
X ≤ 0,0001

y= 0
y=100

0,0001 < X ≤ 0,0005

y=-357,14X+107,14

0,0005 < X ≤ 0,002

y=-91,837X+64,694

X > 0,002
X ≤ 0,01

y= 0
y=100

0,086 0,01 < X ≤ 0,02

0,113

Hàm hồi quy
y=100

y=4500X+95

X > 0,02
X ≤ 0,02

y= 0
y=100

0,02 < X ≤ 0,05

y=-1666,7X+133,33

0,05 < X ≤ 0,1

y=-900X+95

X > 0,1
X≤1

y= 0
y=100

0,086 1< X ≤ 2

y=-95X+194,17

X>2

y= 0

13


Thông số

Thông thường

Nitrat - N

DO

Suy giảm Oxy

pH

Wi

0,086

0,114

0,029

Hàm điều kiện

X≤5

Hàm hồi quy
y=100

5 < X ≤ 10

y=-10X+150

10 < X ≤ 20

y=-4,5X+95

X > 20
X≥8

y= 0
y=100

8
y=25X-100

6
y=15X-40

X<3
6,5 ≤ X ≤ 8,5

y= 0

5,5 ≤ X≤ 6,4 và 8,6 ≤ X ≤
9
X<5,5 and X>9
X<3

BOD

Tổng
phospho

0,057

0,057

y= 0
y=100
y=50
y=100

3≤ X<5

y=-25X+175

5≤ X<7

y=-22,5X+162,5

X≥7

X ≤ 0,02

y= 0
y=100

0,02 < X ≤ 0,16

y=-357,14X+107,14

0,16 < X ≤ 0,65

y=-91,837X+64,694

X > 0,65
y= 0
Nguồn: TS. Mai Tuấn Anh, Chỉ số WQI và ứng dụng (2012)
Sau khi tính được chỉ số chất lượng nước (UWQI), người ta chia chất
lượng nước ra làm 5 loại như bảng 2.4

14


Bảng 2.4. Phân hạng đánh giá chất lượng nước theo một số chỉ số
Chỉ số
OWQI
NSF-WQI
CCMEWQ
I
UWQI
Phân loại

chất lượng

10 – 59
0 -25

60 - 79
26 - 50

Điểm số
80 - 84
85 - 89
51 - 70
71 - 90

0 – 44

45 - 64

65 - 79

80 – 94

95 – 100

0 – 24
Rất ô

25 - 49
Ô

50 - 74
Nhiễm

75 - 94
Nhiễm bẩn

95 – 100
Không nhiễm

nhiễm

nhiễm

nhẹ

bẩn

Rất kém

Kém

bẩn
Trung

90 - 100
91 - 100

Tốt
Rất tốt
bình

Nguồn: TS. Mai Tuấn Anh, Chỉ số WQI và ứng dụng (2012)

(6) Chỉ số chất lượng nước của Bhargava - Ấn Độ

Theo mô hình Bhargava (1983) WQI cho mỗi mục đích sử dụng nước
cụ thể (chẳng hạn: cấp nước sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp…) được
tính toán theo công thức (1) và WQI tổng quát (hay WQI cho mục đích sử
dụng nước) được tính theo công thức (2).
(1)
+ Fi: Giá trị "hàm nhạy" Fi của thông số i, nhận giá trị trong khoảng
0,01÷ 1 và được xác định từ đồ thị “hàm nhạy” đối với thông số i, Các đồ thị
“hàm nhạy” có dạng tuyến tính và được xây dựng dựa vào Tiêu chuẩn Quốc
gia (hoặc quốc tế) quy định về chất lượng nước cho từng mục đích
+ n: số thông số CLN lựa chọn (n = 3 ÷ 6, tuỳ mục đích sử dụng nước)
(2)
Trong đó, WQIi là WQI của các mục đích sử dụng nước khác nhau, k là
số mục đích sử dụng nước. Có thể đưa vào tử số của công thức (2) các hệ số
thể hiện tầm quan trọng khác nhau của mỗi mục dích sử dụng nước, ví dụ so

15


sánh theo tổng lượng sử dụng. Tuy nhiên, sau khi tính WQI cho từng mục
đích sử dụng, chỉ số chất lượng nước WQI tổng quát (cho đa mục đích sử
dụng) cũng có thể được tính bằng cách lấy trung bình số học các WQI của các
mục đích sử dụng riêng với giả thiết tầm quan trọng của các mục đích sử
dụng riêng đó là như nhau. Các thông số chất lượng nước lựa chọn cho các
mục đích sử dụng riêng theo mô hình Bhargava được trình bày trong Bảng 2.5
Bảng 2.5. Các thông số chất lượng nước lựa chọn cho các mục đích riêng
Stt

1
2
3
4
5

Mục đích sử dụng riêng
Tiếp xúc trực tiếp
Cấp nước sinh hoạt
Nông nghiệp
Công nghiệp
Bảo vệ đời sống thủy sinh

Các thông số lựa chọn
Ðộ dục, amoni, TC, BOD5, DO
Ðộ dục, BOD5, TC, DO, ClCl-, TDS, Bo, SAR
Ðộ dục, TDS, dộ cứng

n
5
5
4
3

Nhiệt độ, DO, Cl-, BOD5
4
Tiếp xúc gián tiếp
Kết quả phân loại chất lượng nước theo WQI của Bhargava được thể

hiện như sau:

Bảng 2.6. Phân hạng đánh giá chất lượng nước theo chỉ số Bhargava WQI
Loại
Bhargava WQI
Giải thích
I
90 ÷ 100
Rất tốt (không ô nhiễm - ô nhiễm rất nhẹ)
II
65 ÷ 89
Tốt (ô nhiễm nhẹ)
III
35 ÷ 64
Trung bình (ô nhiễm trung bình)
IV
11 ÷ 34
Xấu (ô nhiễm nặng)
V
0 ÷ 10
Rất xấu (ô nhiễm nặng)
Nguồn: Lohani, B.N. Environmental Quality Management. India: South asian
publishers Pvt. Ltd (1984)
Ghi chú: Theo mô hình WQI của Bhargava, nếu một trong các chất ô
nhiễm có độc tính cao (ví dụ: kim loại nặng hoặc dư lượng hoá chất bảo vệ
thực vật) vượt quá mức cho phép theo tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia hoặc
quốc tế, thì WQI = 0)
2.2.2. Hiện trạng ứng dụng và xây dựng WQI ở Việt Nam
(1)

Phương pháp Bhargava (Ấn Ðộ) tại sông Bồ, Tỉnh Thừa Thiên Huế

16


Từ tháng 2 đến tháng 7 năm 2009 Các tác giả Nguyễn Văn Hợp,
Nguyễn Anh Thi,Nguyễn Mạnh Hưng, Thủy Châu Tờ thuộc trường Đại học
Khoa học Ðại học Huế đã tiến hành nghiên cứu phân vùng chất lượng nước
sông Hương dựa vào chỉ số CLN WQI.
Theo kết quả nghiên cứu sử dụng mô hình Bhargava, WQI nhận giá trị
từ 1 (CLN xấu nhất) đến 100 (CLN tốt nhất). Kết quả cho thấy: CLN sông Bồ
khá tốt (cho đa mục đích sử dụng) và ổn định với WQI trung bình ở các trạm
dao động trong khoảng hẹp 88 ÷ 92. Hầu hết các giá trị WQI của sông Hương
đều đạt loại I – rất tốt đến loại II - tốt: 90% giá trị WQI thuộc loại I và II, chỉ
10% giá trị WQI thuộc loại III – trung bình.
Hầu hết các thông số CLN (ngoại trừ thông số TC) đều đạt loại A1 theo
QCVN 08:2008 - là loại sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các
mục đích khác (điều này cũng phù hợp với đánh giá CLN sông Bồ dựa vào
WQI nêu ở trên); riêng TC dao động trong khoảng rộng và nhiều giá trị không
đạt loại A1 (tức là > 2.500 MPN/100 mL), thậm chí không đạt cả loại A2 (tức
là TC > 5.000 MPN/100 mL) - sử dụng được cho mục đích cấp nước sinh hoạt,
nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp. Sự ô nhiễm vi khuẩn phân đã
làm cho WQI sông giảm xuống. Về các kim loại độc thường gặp (Cu, Pb, Cd,
Zn), nồng độ của chúng trong nước sông Bồ rất nhỏ, nhỏ hơn nhiều so với quy
định trong QCVN 08:2008. Những lo lắng về CLN sông Bồ bao gồm: (i) sự ô
nhiễm vi khuẩn phân và xuất hiện ngay từ đầu nguồn (trạm SB1); độ đục (hay
SS) khá cao do sự rửa trôi và xói mòn từ 2 bên bờ khi có mưa to: SS trong
tháng 3 và 6 ở nhiều trạm (cả trạm đầu nguồn SB1) vượt quá loại A1 theo
QCVN 08:2008 (tức là SS vượt quá 20 mg/L); nồng độ P-PO43- (khoảng 0,01
– 0,04 mg/L) ở mức tiềm tàng gây phú dưỡng; nồng độ sắt hoà tan (Fe) ở một
số trạm vào mùa khô đôi khi vượt quá 0,3 mg/L (Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn
uống TCVN2002 do Bộ Y tế ban hành năm 2002 quy định Fe < 0,3 mg/L).

17


Khi có một thông số (hoặc nhiều thông số) có chất lượng kém (tức là
không đạt yêu cầu), giá trị WQI sẽ giảm xuống hay nói cách khác, WQI phản
ánh nhạy biến động CLN sông, chẳng hạn, do trong tháng 3/2009, thông số
TC tăng cao ở các trạm SB1, SB2 và SB5, dẫn đến WQI ở các trạm đó giảm
xuống rõ rệt.
Nói chung, trong thời gian khảo sát, CLN sông Bồ (đánh giá qua WQI)
khá tốt cho đa mục đích sử dụng: 90% giá trị WQI đạt loại tốt đến rất tốt.
Song, trong một số trường hợp, CLN giảm xuống, chỉ đạt mức trung bình, do
sông bị ô nhiễm vi khuẩn phân.
(2)

Phương pháp NSF-WQI trên hệ thống sông Đồng Nai
Trong đề tài “xây dựng cơ sở dữ liệu GIS kết hợp với mô hình toán và

chỉ số chất lượng nước phục vụ công tác quản lý và kiểm soát chất lượng
nước hạ lưu hệ thống sông Sài Gòn – Ðồng Nai” từ năm 2003 dến 2005, tác
giả Tôn Thất Lãng đã xây dựngmô hình chỉ số chất lượng nước WQI dựa vào
mô hình của NSF-WQI. Kết quả tính toán WQI cho các trạm quan trắc tại
sông Sài Gòn và sông Đồng Nai được dùng để đánh giá diễn biến chất lượng hệ
thống sông Đồng Nai khu vực Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 1998 –
2004 cho thấy
Chất lượng nước sông Sài Gòn và sông Đồng Nai tại khu vực TP HCM
đều có xu hướng giảm theo thời gian. Chất lượng nước thay đổi từ ô nhiễm rất
nhẹ đến ô nhiễm nhẹ (9 > WQI > 5).Đó là hậu quả của tình trạng phát triển
kinh tế cũng như công nghiệp mạnh mẽ của các địa phương trong lưu vực
trong khi các cơ sở hạ tầng phục vụ lại không bắt kịp sự phát triển đó.

Trên sông Sài Gòn, khu vực trạm Nhà Rồng là có chất lượng nước suy
giảm theo thời gian nhiều nhất. Đây là khu vực tiếp nhận nước thải đô thị từ
các dòng kênh nội thị. Sự phát thải ngày càng nhiều chất ô nhiễm vào môi
trường nước mặt khiến chất lượng nước tại đây suy giảm nghiêm trọng, từ giá
trị WQI = 6,9 năm 1998 đã giảm xuống còn 5,4 vào năm 2002

18


Trong năm 2003, chất lượng nước tại trạm Phú Cường (phía thượng
nguồn) thậm chí còn thấp hơn cả chất lượng nước tại Bình Phước. Tuy nhiên
đến năm 2004 chất lượng nước tại Phú Cường đã được cải thiện nhưng chất
lượng nước tại Bình Phước lại suy giảm. Tại trạm Bình Phước, chất lượng
nước các năm 1998 – 2004 dao động khá ổn định. Nhưng theo kết quả quan
trắc, chất lượng nước khu vực này giảm đáng kể thể hiện qua giá trị WQI từ
7,68 xuống còn 6,49. Nguyên nhân của hiện tượng này là sự phát triển mạnh
mẽ của khu vực (quận 2, quận 9) trong những năm trở lại đây
Tại trạm Phú An, chất lượng nước sông Sài Gòn là kém nhất vì đây là
khu vực tiếp nhận nước thải từ các kênh rạch nội thị; đến trạm Nhà Bè chất
lượng nước sông được cải thiện do được pha loãng bởi nước sông Đồng Nai.
Trên sông Đồng Nai, chất lượng nước tại Hóa An là ổn định nhất
nhưng đang bị suy giảm theo thời gian tuy không nhiều (WQI từ 7,92 giảm
còn 7,63). Do đó, nước ở đoạn sông này được sử dụng để bơm vào cung cấp
cho nhà máy nước Hóa An. Tại các trạm như Nhà Bè, Tam Thôn Hiệp, Lý
Nhơn chất lượng nước thay đổi không đều nhau. Vào năm 2001, chất lượng
nước tại 3 trạm này có xu hướng suy giảm mạnh so với năm 2000.Đến năm
2002, chất lượng nước tại hai trạm Nhà Bè và Lý Nhơn có tăng nhẹ so với
năm 2001 nhưng tại trạm Tam Thôn Hiệp vẫn giảm. Chất lượng nước của cả
ba trạm trong hai năm 2003 và 2004 khá đồng đều nhau và vẫn giảm so với
năm 2002. Như vậy, từ trạm Nhà Bè đến trạm Tam Thôn Hiệp và Lý Nhơn,

chất lượng nước sông bị suy giảm mạnh do hợp lưu với dòng chảy của sông
Sài Gòn (WQI từ 7,50 giảm xuống 6,0).
(3)

Phương pháp WQI do tổng cục môi trường ban hành tại nước mặt

thành phố Đà Lạt
Trong đề tài “ Ứng dụng chỉ số WQI đánh giá hiện trạng chất lượng
môi trường nước mặt thành phố Đà Lạt” từ 1/2/2013 đến 10/4/2013, tác giả
Phạm Thế Anh và Nguyễn Văn Huy trường đại học Yersin Đà Lạt đã áp dụng

19


cách tính WQI do tổng cục môi trường ban hành trong đánh giá chất lượng
nước mặt thành phố Đà Lạt. Để thống nhất cách tính toán chỉ số WQI, tháng
07 năm 2011. Tổng cục Môi Trường đã chính thức ban hành Sổ tay hướng
dẫn kỹ thuật tính toán chỉ số chất lượng nước theo Quyết định số 879/QĐ –
TCMT ngày 01 tháng 07 năm 2011 của Tổng cục Môi Trường. Theo quyết
định chỉ số chất lượng nước được áp dụng đối với số liệu quan trắc môi
trường nước mặt lục địa và áp dụng đối với cơ quan quản lý nhà nước về môi
trường, các tổ chức, cá nhân có tham gia vào mạng lưới quan trắc môi trường
và tham gia vào việc công bố thông tin về chất lượng môi trường cho cộng
đồng. Từ các thông số quan trắc được tại Hồ Xuân Hương, Hồ Đa Thiện, Hồ
Chiến Thắng, Suối Cam Ly, Hồ Tuyền Lâm được các kết quả sau.
Bảng 2.7. Kết quả đánh giá WQI tại một số hồ ở Đà Lạt
Vị trí

WQI

Hồ Xuân Hương

16,11

Suối Cam Ly

15,2

Hồ Tuyền Lâm

14,3

Hồ Chiến Thắng

18,9

Hồ Đa Thiện

81

Mức đánh giá chất lượng nước
Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong
tương lai
Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong
tương lai
Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong
tương lai
Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong
tương lai
Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần

các biện pháp xử lý phù hợp

Qua bảng so sánh trên ta có thể thấy 4/5 vị trí quan trắc đã bị ô
nhiễm nặng với màu thể hiện là màu đỏ. Nguyên nhân là do chỉ số
Coliform có ảnh hưởng quá lớn, ta có thể thấy chỉ số WQI coliform= 1 ở 4 vị
trí đã được đánh giá là ô nhiễm nặng và kết quả WQI vị trí tức WQI cuối tính
ra rất thấp nên khi so sánh WQI vị trí với WQItiêu chuẩn thì thể hiện là nước ô
nhiễm nặng với màu thể hiện là màu đỏ.

20