Đánh giá diễn biến chất lượng nước các sông chính trên hà nội thông qua các chỉ số chất lượng nước và đề xuất biện pháp quản lý bảo vệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------o0o---------

PHẠM THỊ THU HƢƠNG

ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN CHẤT LƢỢNG NƢỚC CÁC
SÔNG CHÍNH TRÊN HÀ NỘI THÔNG QUA CÁC CHỈ
SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP
QUẢN LÝ BẢO VỆ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. HOÀNG THỊ THU HƢƠNG

HÀ NỘI - 2013


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự
giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường – Đại
học Bách Khoa Hà Nội, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin, gia đình cùng
toàn thể bạn bè.
Có được kết quả như ngày hôm nay, trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc nhất tới TS. Hoàng Thị Thu Hương đã tận tình chỉ bảo cho việc định hướng và
hoàn thành luận văn cũng như tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá
trình làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Viện Khoa học và Công nghệ Môi
trường – Đại học Bách Khoa Hà Nội truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm bổ ích

trong quá trình tôi học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin đã tạo
điều kiện hết sức thuận lợi về thời gian để tôi có thể yên tâm học tập và công tác.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian học tập.
Do hiểu biết còn hạn chế nên trong luận văn sẽ còn những thiếu sót, tôi rất
mong được nhiều sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để
luận văn được hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 12 nnăm 2013

Phạm Thị Thu Hương

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài “Đánh giá diễn biến chất lượng nước các sông
chính trên Hà Nội thông qua các chỉ số chất lượng nước và đề xuất biện pháp quản
lý bảo vệ” do TS. Hoàng Thị Thu Hƣơng hƣớng dẫn là công trình nghiên cứu của
riêng tôi.
Các số liệu trích dẫn trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đều đƣợc chỉ rõ
nguồn gốc, đã đƣợc công bố theo đúng quy định hoặc đã đƣợc sự cho phép của các
tác giả. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn không giống với bất cứ luận văn nào
trƣớc đây.
Hà Nội, ngày 2 tháng 12 năm 2013
NGƢỜI CAM ĐOAN

Phạm Thị Thu Hƣơng

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT ....................................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................................vii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................................. 3
1.1. Các phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng thủy vực ........................................................ 3
1.1.1. Phƣơng pháp đánh giá theo tiêu chuẩn ................................................................ 3
1.1.2. Phƣơng pháp chỉ số chất lƣợng nƣớc ................................................................... 4
1.1.2.1. Khái niệm chỉ số chất lƣợng nƣớc ................................................................ 4
1.1.2.2. Lịch sử phát triển chỉ số chất lƣợng nƣớc ..................................................... 4
1.1.2.3. Ƣu điểm của WQI trong đánh giá diễn biến chất lƣợng nƣớc ...................... 5
1.1.2.4. Các phƣơng pháp tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc...................................... 6
1.2. Lƣu vực sông Nhuệ - Đáy ......................................................................................... 16
1.2.1. Giới thiệu LVS Nhuệ - Đáy ............................................................................... 16
1.2.2. Các nguồn thải chính ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc LVS Nhuệ - Đáy ......... 23
1.2.2.1. Nguồn thải công nghiệp .............................................................................. 23
1.2.2.2. Nguồn thải sinh hoạt ................................................................................... 25
1.2.2.3. Nguồn thải làng nghề .................................................................................. 26
1.2.2.4. Nguồn thải y tế ............................................................................................ 26
1.2.2.5. Nguồn thải nông nghiệp .............................................................................. 27
1.2.3. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc LVS Nhuệ - Đáy ................................................... 29
1.2.3.1. Chất lƣợng nƣớc sông Nhuệ ....................................................................... 29
1.2.3.2. Chất lƣợng nƣớc sông Đáy ......................................................................... 30
1.2.3.3. Chất lƣợng nƣớc một số sông trong nội thành Hà Nội. .............................. 31
1.2.3.4. Chất lƣợng nƣớc một số sông khác trong lƣu vực ...................................... 31

CHƢƠNG 2. MỤC TIÊU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................... 33
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................. 33
2.1.1. Mục tiêu chung .................................................................................................. 33
2.1.2. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................... 33
2.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................. 33

iii


2.2.1. Ví trí nghiên cứu trên LVS Nhuệ - Đáy ............................................................. 33
2.2.2. Thời gian ............................................................................................................ 36
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................................... 36
2.3.1. Phƣơng pháp WQI của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng ...................................... 36
2.3.2. Phƣơng pháp WQI tổng quát của Kannel .......................................................... 39
2.3.3. Tính toán WQI theo phƣơng pháp của Phạm Ngọc Hồ ..................................... 44
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 48
3.1. Diễn biến chất lƣợng nƣớc LVS Nhuệ - Đáy ........................................................... 48
3.1.1. Sông Nhuệ...................................................................................................... 48
3.1.2. Sông Đáy........................................................................................................ 50
3.1.3. Một số sông trong nội thành Hà Nội.............................................................. 52
3.1.4. Một số sông khác trong lƣu vực .................................................................... 54
3.2. So sánh phƣơng pháp đánh giá WQI với phƣơng pháp tiêu chuẩn truyền thống đối
với chất lƣợng nƣớc lƣu vực sông Nhuệ – Đáy ............................................................... 56
3.3. Đánh giá mức độ phù hợp và tính ứng dụng của các phƣơng pháp tính toán WQI
đang áp dụng .................................................................................................................... 57
3.3.1. Phƣơng pháp của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng ............................................... 57
3.3.2. Phƣơng pháp của Kannel ................................................................................... 58
3.3.3. Phƣơng pháp của GS. Phạm Ngọc Hồ ............................................................... 58
3.3.4. Kiến nghị về việc lựa chọn WQI ....................................................................... 59
3.4. Đề xuất các biện pháp quản lý, bảo vệ LVS Nhuệ - Đáy ......................................... 62

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 65
1. Kết luận ........................................................................................................................ 65
2. Kiến nghị...................................................................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 66
PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 70

iv


DANH MỤC VIẾT TẮT
BOD
CCME

: Biochemical oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa)
: The Canadian Council of Ministers of the Environment (Bộ Môi trƣờng
Canada)

COD

: Chemical oxygen demand (Nhu cầu oxy hóa học)

DO

: Dissolved Oxygen (Oxy hòa tan)

LVS

: Lƣu vực sông

NSF

: National Sanitation Fund (Quỹ Vệ sinh Quốc gia)

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
TNMT : Tài nguyên và Môi trƣờng
TP

: Thành phố

TSS

: Total suspended solids (Tổng chất rắn lơ lửng)

WQI

: Water quality index (Chỉ số chất lƣợng nƣớc)

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Ƣu nhƣợc điểm của các phƣơng pháp đánh giá diễn biến chất lƣợng nƣớc ......... 6
Bảng 1.2. Trọng số của các thông số trong NSF-WQI .......................................................... 7
Bảng 1.3. Phân loại chất lƣợng nƣớc theo giá trị của NSF-WQI .......................................... 8
Bảng 1.4. Phân loại chất lƣợng nƣớc dựa trên giá trị WQI-CCME ....................................... 9
Bảng 1.5. Các thông số chất lƣợng nƣớc và trọng số đƣợc lựa chọn .................................. 11
Bảng 1.6. Phân loại chất lƣợng nguồn nƣớc mặt theo chỉ số WQI...................................... 11
Bảng 1.7. Phân loại chất lƣợng nguồn nƣớc mặt theo chỉ số WQI...................................... 13
Bảng 1.8: Mức hƣớng dẫn đối với một số thông số chất lƣợng nƣớc ................................. 15

Bảng 1.9. Phân loại chất lƣợng nguồn nƣớc mặt theo chỉ số WQI...................................... 15
Bảng 2.1. Tỷ lệ các nguồn thải chính gây ô nhiễm môi trƣờng LVS Nhuệ - Đáy .............. 23
Bảng 2.2. Tải lƣợng chất ô nhiễm từ nguồn thải sinh hoạt trong LVS Nhuệ - Đáy năm
2008 ..................................................................................................................................... 25
Bảng 2.3. Tải lƣợng chất ô nhiễm từ nguồn thải bệnh viện trong LVS Nhuệ - Đáy năm
2008 ..................................................................................................................................... 27
Bảng 2.4: Mô tả các điểm quan trắc chất lƣợng nƣớc LVS Nhuệ - Đáy ............................. 33
Bảng 2.5. Bảng quy định các giá trị qi, BPi ......................................................................... 37
Bảng 2.6. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa ................................. 38
Bảng 2.7. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH .................................... 38
Bảng 2.8. Phân loại chất lƣợng nƣớc theo giá trị WQI của Bộ TNMT ............................... 39
Bảng 2.9. Bảng tiêu chuẩn hóa các giá trị thông số sử dụng trong tính toán chỉ số chất
lƣợng nƣớc ........................................................................................................................... 41
Bảng 2.10. Hệ thống phân loại chất lƣợng nƣớc theo WQI của Kannel ............................. 44
Bảng 2.11. Bảng phân cấp chất lƣợng nƣớc ứng với n chẵn và n lẻ tại điểm j bất kỳ......... 45
Bảng 3.1. Hệ số tƣơng quan giữa các thông số tính toán với WQI theo phƣơng pháp tổng
quát của Kannel ................................................................................................................... 60
Bảng 3.2. Hệ số tƣơng quan giữa các thông số tính toán với WQI theo phƣơng pháp của
GS. Phạm Ngọc Hồ .............................................................................................................. 61
Bảng 3.3: Tỷ lệ các điểm quan trắc không thay đổi về phân loại chất lƣợng nƣớc ............. 62

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Bản đồ mạng lƣới sông suối LVS Nhuệ - Đáy .................................................... 18
Hình 2.2. Tỷ lệ nguồn thải cơ khí của các tỉnh LVS Nhuệ - Đáy ........................................ 23
Hình 2.3. Tỷ lệ nguồn thải ngành công nghiệp chế biến lƣơng thực – thực phẩm của các
tỉnh LVS Nhuệ - Đáy ........................................................................................................... 24
Hình 3.1. Biến động WQI sông Nhuệ tháng 1 năm 2008 ÷ 2010 ........................................ 49

Hình 3.2. Biến động WQI sông Nhuệ tháng 3 năm 2008 ÷ 2011 ........................................ 49
Hình 3.3. Biến động WQI sông Nhuệ tháng 5 năm 2008 ÷ 2011 ........................................ 49
Hình 3.4. Biến động WQI sông Nhuệ tháng 7 năm 2008 ÷ 2011 ........................................ 49
Hình 3.5. Biến động WQI sông Nhuệ tháng 9 năm 2008 ÷ 2011 ........................................ 50
Hình 3.6. Biến động WQI sông Nhuệ tháng 11 năm 2008 ÷ 2011 ...................................... 50
Hình 3.7. Biến động WQI sông Đáy tháng 1 năm 2008 ÷ 2010 .......................................... 50
Hình 3.8. Biến động WQI sông Đáy tháng 3 năm 2008 ÷ 2011 .......................................... 51
Hình 3.9. Biến động WQI sông Đáy tháng 5 năm 2008 ÷ 2011 .......................................... 51
Hình 3.10. Biến động WQI sông Đáy tháng 7 năm 2008 ÷ 2011 ........................................ 51
Hình 3.11. Biến động WQI sông Đáy tháng 9 năm 2008 ÷ 2011 ........................................ 51
Hình 3.12. Biến động WQI sông Đáy tháng 3 năm 2008 ÷ 2011 ........................................ 52
Hình 3.13. Biến động WQI một số sông trong nội thành Hà Nội tháng 1 năm 2008 ÷ 2010
............................................................................................................................................. 52
Hình 3.14. Biến động WQI một số sông trong nội thành Hà Nội tháng 3 năm 2008 ÷ 2011
............................................................................................................................................. 53
Hình 3.15. Biến động WQI một số sông trong nội thành Hà Nội tháng 5 năm 2008 ÷ 2011
............................................................................................................................................. 53
Hình 3.16. Biến động WQI một số sông trong nội thành Hà Nội tháng 7 năm 2008 ÷ 2011
............................................................................................................................................. 53
Hình 3.17. Biến động WQI một số sông trong nội thành Hà Nội tháng 9 năm 2008 ÷ 2011
............................................................................................................................................. 53
Hình 3.18. Biến động WQI một số sông trong nội thành Hà Nội tháng 11 năm 2008 ÷ 2011
............................................................................................................................................. 54
Hình 3.19. Biến động WQI một số sông khác trong lƣu vực tháng 1 năm 2008 ÷ 2010 .... 54
Hình 3.20. Biến động WQI một số sông khác trong lƣu vực tháng 3 năm 2008 ÷ 2011 .... 54

vii


Hình 3.21. Biến động WQI một số sông khác trong lƣu vực tháng 5 năm 2008 ÷ 2011 .... 55

Hình 3.22. Biến động WQI một số sông khác trong lƣu vực tháng 7 năm 2008 ÷ 2011 .... 55
Hình 3.23. Biến động WQI một số sông khác trong lƣu vực tháng 9 năm 2008 ÷ 2011 .... 55
Hình 3.24. Biến động WQI một số sông khác trong lƣu vực tháng 11 năm 2008 ÷ 2011 .. 55

viii


MỞ ĐẦU
LVS Nhuệ - Đáy là một trong những lƣu vực sông quan trọng ở miền Bắc, có
vị trí địa lý đặc biệt, đóng vai trò rất quan trọng trong phát triển nền kinh tế của
vùng đồng bằng sông Hồng và có ảnh hƣởng đến số dân cƣ lớn sinh sống quanh lƣu
vực sông. Hệ thống sông Nhuệ - Đáy nằm ở hữu ngạn sông Hồng với lƣu vực chiếm
diện tích tự nhiên 7.665 km2. Mạng lƣới sông ngòi trong lƣu vực tƣơng đối phát
triển, mật độ lƣới sông đạt 0,7 ÷ 1,2 km/km2. Lƣu vực có dạng dài, hình nan quạt
gồm có các sông chính là sông Nhuệ và sông Đáy. Ngoài ra, LVS Nhuệ - sông Đáy
có nhiều phụ lƣu lớn chảy qua thành phố, thị xã, thị trấn, thị tứ, tụ điểm dân cƣ, khu
công nghiệp, khu chế xuất, dịch vụ, làng nghề... Đây là nguồn cung cấp nƣớc nƣớc
ngọt quan trọng cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dân sinh.
Hiện nay, hoạt động phát triển kinh tế - xã hội trên LVS Nhuệ - Đáy đang diễn
ra rất mạnh; cơ cấu kinh tế chủ yếu dựa trên công nghiệp, nông nghiệp. Việc khai
thác tài nguyên thiên nhiên quá mức, thâm canh nông nghiệp có sử dụng nhiều phân
hóa học và hóa chất bảo vệ thực vật, hoạt động của các làng nghề, cũng nhƣ quá trình
đô thị hóa quá nhanh hình thành các khu công nghiệp với nhiều ngành nghề khác
nhau đã sinh ra một lƣợng chất thải khá lớn và đa dạng. Theo số liệu thống kê chƣa
đầy đủ, hàng ngày có khoảng 636.000 m3 nƣớc thải công nghiệp, 610.000 m3 nƣớc
thải sinh hoạt, 150.000 m3 nƣớc thải bệnh viện và hơn 2 triệu m3 nƣớc thải trồng trọt
và chăn nuôi, 2618,5 tấn chất thải rắn sinh hoạt, 430,3 tấn chất thải rắn công nghiệp
nguy hại, 973 tấn chất thải y tế… thải vào LVS Nhuệ - Đáy [3,31]. Phần lớn lƣợng
chất thải này không đƣợc xử lý tại nguồn mà xả thải trực tiếp ra môi trƣờng. Hầu hết
các nguồn thải đều đƣợc thải ra các sông trong lƣu vực [4]. Đây là nguyên nhân chủ

yếu làm cho môi trƣờng nƣớc LVS Nhuệ - Đáy ngày càng suy giảm cả về số lƣợng
lẫn chất lƣợng. Nồng độ một số chất ô nhiễm cao hơn hàng chục lần so với tiêu chuẩn
cho phép, gây ảnh hƣởng không nhỏ đến sức khỏe ngƣời dân.
Trƣớc tình hình trên, việc quan trắc môi trƣờng nƣớc LVS Nhuệ - Đáy ngày
càng đƣợc chú trọng, mạng lƣới quan trắc đƣợc mở rộng với nhiều điểm quan trắc
khác nhau, số liệu quan trắc đƣợc cập nhật thƣờng xuyên phản ánh hiện trạng môi

1


trƣờng nƣớc ở khu vực này. Tuy nhiên, phƣơng pháp truyền thống (sử dụng các tiêu
chuẩn, quy chuẩn đã xây dựng sẵn) không phản ánh đƣợc diễn biến chất lƣợng nƣớc
sông theo không gian và thời gian cũng nhƣ khó phân loại chất lƣợng nƣớc cho một
mục đích cụ thể. Để khắc phục những hạn chế này, góp phần nâng cao hiệu quả
quản lý chất lƣợng nƣớc LVS, cần phải đánh giá đƣợc xu thế diễn biến chất lƣợng
nƣớc sông của khu vực. Chỉ số chất lƣợng nƣớc là sự tích hợp số liệu mô tả đặc tính
ô nhiễm của nhiều tham số trong một chỉ số duy nhất, là công cụ giúp đánh giá
nhanh chất lƣợng nƣớc sông một cách tổng quát, từ đó là cơ sở trong việc đề xuất
các biện pháp bảo vệ môi trƣờng nƣớc, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý chất
lƣợng nƣớc LVS [5,7,9].

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Các phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng thủy vực
1.1.1. Phương pháp đánh giá theo tiêu chuẩn
Đây là phƣơng pháp truyền thống đƣợc áp dụng phổ biến đánh giá chất
lƣợng thủy vực thông qua việc so sánh giá trị các tham số chất lƣợng nƣớc với các
tiêu chuẩn, quy chuẩn xây dựng sẵn. Tiêu chuẩn quy định về đặc tính kỹ thuật và

yêu cầu quản lý, do một tổ chức công bố dƣới dạng văn bản để tự nguyện áp dụng.
Ở Việt Nam, trƣớc giai đoạn 2009, việc đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt thƣờng dựa
vào tiêu chuẩn TCVN 5942:1995. Tuy nhiên trong quá trình triển khai, tiêu chuẩn
này bộc lộ nhiều vấn đề bất cập:
- Các quy định pháp luật về xây dựng, ban hành và áp dụng tiêu chuẩn chƣa
đầy đủ và đồng bộ, chƣa tƣơng thích với thông lệ quốc tế và kém hài hòa với hệ
thống tiêu chuẩn của các nƣớc phát triển trong khu vực cũng nhƣ trên thế giới [32].
- Tổ chức hoạt động tiêu chuẩn hóa chƣa phù hợp với cơ chế quản lý kinh tế
thị trƣờng, còn chịu ảnh hƣởng nặng nề của phƣơng thức tiếp cận từ trên xuống vốn
là đặc thù của nền kinh tế tập trung. Việc xây dựng, ban hành tiêu chuẩn quốc gia
chủ yếu phục vụ yêu cầu quản lý của các cơ quan nhà nƣớc mà chƣa thu hút đƣợc
sự tham gia rộng rãi của các doanh nghiệp. Chƣa có cơ chế xã hội hóa hoạt động
xây dựng tiêu chuẩn để huy động đƣợc các nguồn lực xã hội [32].
- Hệ thống tiêu chuẩn 3 cấp (tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn ngành và tiêu
chuẩn cơ sở) mà không có hệ thống quy chuẩn kỹ thuật bắt buộc áp dụng dẫn đến
nhiều bất cập trong quá trình áp dụng, nhiều tiêu chuẩn lạc hậu so với thực tiễn,
mức độ hài hòa với tiêu chuẩn quốc tế còn thấp [32].
Để khắc phục những hạn chế trên, hệ thống Quy chuẩn kỹ thuật đƣợc xây
dựng và đƣa vào áp dụng. Từ năm 2009, tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc TCVN 5942
đƣợc thay thế bởi QCVN 08 - 2008:2008/BTNMT. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
quy định về mức giới hạn của đặc tính chất lƣợng và đƣợc ban hành dƣới dạng văn
bản để bắt buộc phải áp dụng.

3


Phƣơng pháp tiêu chuẩn cho phép đánh giá ngay đƣợc chất lƣợng nƣớc,
thông số nào đạt hay không đạt tiêu chuẩn cho phép. Ở các thời điểm khác nhau và
tùy vào mục đích sử dụng mà số lƣợng các thông số cần đánh giá cũng nhƣ các
ngƣỡng tiêu chuẩn cho từng thông số là khác nhau. Tuy nhiên, phƣơng pháp này

còn nhiều hạn chế trong việc trong việc biểu diễn chất lƣợng nƣớc tổng quát, khó
phân vùng và phân loại chất lƣợng nƣớc sông, do đó khó khăn trong việc so sánh
chất lƣợng nƣớc theo thời gian và không gian. Bên cạnh đó còn gây khó khăn trong
việc phân loại chất lƣợng nƣớc cho một mục đích cụ thể cũng nhƣ công tác theo dõi
diễn biến chất lƣợng nƣớc, đánh giá hiệu quả đầu tƣ để bảo vệ nguồn nƣớc và kiểm
soát ô nhiễm nƣớc. Phƣơng pháp truyền thống khó sử dụng phổ biến và thông tin
cho cộng đồng, các cơ quan quản lý, nhà lãnh đạo để đề ra các quyết định phù hợp
về bảo vệ và khai thác nguồn nƣớc.
1.1.2. Phương pháp chỉ số chất lượng nước
1.1.2.1. Khái niệm chỉ số chất lượng nước
Chỉ số chất lƣợng nƣớc (Water Quality Index – WQI) là một chỉ số tổ hợp
đƣợc tính toán từ các thông số chất lƣợng nƣớc xác định thông qua một công thức
toán học. WQI dùng để mô tả định lƣợng về chất lƣợng và đƣợc biểu diễn qua một
thang điểm [12]. WQI cung cấp thông tin dƣới dạng đơn giản và dễ hiểu cho các cơ
quan quản lý tài nguyên nƣớc quyết định về chất lƣợng và khả năng sử dụng của
một lƣu vực nƣớc nào đó [18]
1.1.2.2. Lịch sử phát triển chỉ số chất lượng nước
Chỉ số Horton (1965) là chỉ số WQI đầu tiên đƣợc xây dựng trên thang số.
Hiện nay, hầu hết các mô hình chỉ số chất lƣợng nƣớc đều đƣợc xây dựng thông qua
quy trình 4 bƣớc nhƣ sau:
Bước 1: Lựa chọn thông số
Có rất nhiều thông số có thể thể hiện chất lƣợng nƣớc, sự lựa chọn các
thông số khác nhau để tính toán WQI phụ thuộc vào mục đích sử dụng nguồn nƣớc
và mục tiêu của WQI. Các thông số đƣợc lựa chọn theo 5 nhóm chỉ thị sau:
- Hàm lƣợng Oxy: DO;

4


- Phú dƣỡng: N-NH4, N-NO3, Tổng N, P-PO4, Tổng P, BOD5, COD, TOC;

- Các khía cạnh sức khỏe: Tổng Coliform, Fecal Coliform, Dƣ lƣợng thuốc
bảo vệ thực vật, các kim loại nặng;
- Đặc tính vật lý: Nhiệt độ, pH, Màu sắc;
- Chất rắn lơ lửng: Độ đục, TSS.
Bước 2: Chuyển đổi các thông số về cùng một thang đo (tính toán chỉ số phụ)
Các thông số thƣờng có đơn vị khác nhau và có các khoảng giá trị khác
nhau, vì vậy để tập hợp đƣợc các thông số vào chỉ số WQI phải chuyển các thông số
về cùng một thang đo. Bƣớc này sẽ tạo ra một chỉ số phụ cho mỗi thông số. Chỉ số
phụ có thể đƣợc tạo ra bằng tỉ số giữa giá trị thông số và giá trị trong quy chuẩn. Có
nhiều thang đo có thể sử dụng: 0 ÷ 1, 0 ÷ 10, 0 ÷ 14, 0 ÷ 16, 0 ÷ 25, 0 ÷ 100, …[12].
Có rất nhiều phƣơng pháp chuyển đổi thông số nhƣng phƣơng pháp đƣờng
cong tỉ lệ (rating curve) đƣợc sử dụng rộng rãi nhất. Đƣờng cong tỉ lệ là một hàm số
dùng để tính toán WQI phụ từ giá trị thông số, đƣợc xây dựng từ các tiêu chuẩn về
nƣớc mặt và các nghiên cứu về nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc.
Bước 3 : Trọng số
Trọng số đƣợc đƣa ra khi ta cho rằng các thông số có tầm quan trọng khác
nhau đối với chất lƣợng nƣớc. Mỗi lƣu vực khác nhau có các đặc điểm khác nhau và
có các trọng số khác nhau. Ví dụ cụ thể với DO, trong phƣơng pháp Delphi trọng số
của DO là 0,17. Để phù hợp với điều kiện của Việt Nam, trong nghiên cứu của TS.
Lê Trình DO đƣợc sử dụng với trọng số là 0,18. Lựa chọn các thông số sao cho tổng
trọng số của các thông số bằng 1.
Bước 4 : Tính toán chỉ số WQI cuối cùng
Các phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để tính toán WQI cuối cùng từ các
chỉ số phụ: trung bình cộng, trung bình nhân hoặc giá trị lớn nhất.
Chỉ số chất lƣợng nƣớc của Horton là cơ sở cho việc phát triển mô hình
chất lƣợng nƣớc sau này [12]
1.1.2.3. Ưu điểm của WQI trong đánh giá diễn biến chất lượng nước

5

Việc sử dụng WQI có thể khắc phục đƣợc các hạn chế trong cách đánh giá
nghiên cứu diễn biến chất lƣợng nƣớc theo phƣơng pháp truyền thống. Các ƣu điểm
và hạn chế của phƣơng pháp này so với phƣơng pháp truyền thống nhƣ sau:
Bảng 1.1. Ưu nhược điểm của các phương pháp đánh giá diễn biến chất lượng nước [9]
Phƣơng pháp đánh giá bằng tiêu chuẩn

Phƣơng pháp đánh giá bằng WQI

- Khó phân loại chất lƣợng nƣớc cho một - Cho phép phân loại chất lƣợng nƣớc cho
mục đích cụ thể

một mục đích sử dụng nhất định

- Hạn chế trong việc biểu diễn chất lƣợng - Cho phép so sánh chất lƣợng nƣớc theo thời
nƣớc tổng quát, khó phân vùng và phân gian và không gian.
loại chất lƣợng nƣớc sông, do đó khó khăn
trong việc so sánh chất lƣợng nƣớc theo
thời gian và không gian.
- Khó khăn cho công tác theo dõi diễn biến - Thuận lợi hơn trong việc theo theo dõi và
chất lƣợng nƣớc, đánh giá hiệu quả đầu tƣ đánh giá diễn biến chất lƣợng nƣớc để kịp thời
để bảo vệ nguồn nƣớc và kiểm soát ô có những giải pháp quản lý thích hợp và đánh
nhiễm nƣớc

giá thuận lợi cho việc đánh giá hiệu quả đầu tƣ

- Khó sử dụng phổ biến, chỉ các nhà - WQI cho phép ƣớc lƣợng hóa và có khả
nghiên cứu, nhà khoa học, giới chuyên năng mô phỏng tác động tổng hợp của nồng
môn mới hiểu, do đó khó thông tin cho độ nhiều thành phần, trong đó đã tính đến
cộng đồng và các cơ quan quản lý, nhà mức độ đóng góp quan trọng của từng thông

lãnh đạo để đề ra các quyết định phù hợp số, do đó đơn giản hóa và dễ hiểu. Thuận lợi
về bảo vệ và khai thác nguồn nƣớc

cho việc sử dụng phổ biến trong cộng đồng.

1.1.2.4. Các phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước
a. Thế giới
WQI đƣợc đề xuất và áp dụng đầu tiên ở Mỹ vào những năm 1965 – 1970
và đang đƣợc áp dụng rộng rãi ở nhiều bang. Hiện nay nhiều mô hình WQI đã đƣợc
triển khai nghiên cứu áp dụng ở nhiều quốc gia nhƣ Ấn Độ, Canada, Chi Lê, Anh,
Wales, Đài Loan, Úc, Malaysia. WQI đƣợc xem là công cụ hữu hiệu đối với nhà
quản lý môi trƣờng trong giám sát chất lƣợng nƣớc, quản lý nguồn nƣớc. Sử dụng
WQI sẽ thuận lợi hơn trong việc ứng dụng tin học quản lý chất lƣợng nƣớc và bản

6


đồ hóa chất lƣợng nƣớc. Từ những năm 70 đến nay, trên thế giới đã có hàng trăm
công trình nghiên cứu phát triển và áp dụng mô hình WQI cho quốc gia hay địa
phƣơng mình. Dƣới đây là một số mô hình chính đang đƣợc áp dụng trên thế giới.
Mô hình WQI của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ (NSF-WQI) [25]
NSF-WQI đƣợc ứng dụng nhiều nhất hiện nay trên thế giới, trên cơ sở của
Horton, đƣợc xây dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi của tập đoàn Rand.
NSF-WQI thu nhận và tổng hợp ý kiến của số đông các các nhà khoa học về chất
lƣợng nƣớc khắp nƣớc Mỹ để lựa chọn ra các thông số chất lƣợng nƣớc quyết định
(Xi), sau đó xác lập phần trọng lƣợng đóng góp của từng thông số (wi) và tiến hành
xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá trị đo đƣợc của thông số sang chỉ số phụ
(qi). WQI-NSF có tính đến vai trò (trọng số) của các thông số tham gia trong WQI
và so sánh các kết quả với giá trị chuẩn qua giản đồ tính chỉ số phụ (qi). Tuy nhiên
các giá trị trọng số (wi) hoặc giản đồ tính chỉ số phụ (qi) trong NSF-WQI hiện chỉ

thích hợp với điều kiện chất lƣợng nƣớc của Mỹ.
NSF-WQI đƣợc tính theo một trong hai công thức: dạng tổng (WA-WQI) và
dạng tích (WM-WQI) với 9 thông số đƣợc lựa chọn là oxy hoà tan (DO), F.coli, pH,
nhu cầu oxy sinh hoá (BOD5), NO3-, PO43-, biến thiên nhiệt độ nƣớc giữa 2 điểm
quan trắc gần nhau (  T), độ đục và tổng chất rắn (TSS). Công thức tính toán các
chỉ số WQI nhƣ sau:
9

WA-WQI =

w q
i 1

i

9

và

i

WM-WQI =

q

wi
i

i 1

Trong đó:
qi: Chỉ số phụ của thông số i
w: Trọng số của thông số thứ i. Trọng số của 9 thông số đƣợc tổng kết trong
bảng 1.2
Bảng 1.2. Trọng số của các thông số trong NSF-WQI [25]
DO

F.coli

(mg/l)

(MPN/100ml)

0,17

0,15

pH

0,12

BOD5

NO3-

PO43-

T

Độ đục

TSS

(mg/l)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(NTU)

(mg/l)

0,10

0,10

0,10

0,10

0,08

0,08

7

9

Tổng trọng số của tất cả các thông số là

w
i 1

i

=1

Chỉ số phụ qi đƣợc xác định dựa vào các đồ thị qi = f(xi). Trên mỗi đồ thị qi =
f(xi) giá trị trung bình và khoảng tin cậy là 80%, giá trị qi nằm trong khoảng 0 đến
100. Theo mô hình này, giá trị WQI nằm trong khoảng từ 0 đến 100, trong đó WQI =
0 ứng với mức chất lƣợng nƣớc xấu nhất và WQI = 100 ứng với mức chất lƣợng
nƣớc tốt nhất.
Bảng 1.3. Phân loại chất lượng nước theo giá trị của NSF-WQI [25]
NSF-WQI

0-25

26-50

51-70

71-90

91-100

Chất lƣợng nƣớc

Rất ô nhiễm

Ô nhiễm

Trung bình

Tốt

Rất tốt

NSF-WQI là chỉ số chất lƣợng nƣớc phổ biến đƣợc sử dụng làm cơ sở cho
nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng WQI cho các nƣớc đang phát triển khác.
Tuy nhiên, nó cũng có một số hạn chế nhƣ các giá trị trọng số (wi) hoặc giản đồ
tính chỉ số phụ (qi) trong NSF-WQI hiện chỉ thích hợp với điều kiện chất lƣợng
nƣớc của Mỹ. Do vậy, hiện nay trên thế giới có rất nhiều mô hình nghiên cứu phát
triển và ứng dụng WQI cho phù hợp với địa phƣơng mình.
Mô hình WQI của Bộ Môi trường Canada WQI-CCME [19]
WQI-CCME đƣợc xây dựng dựa trên rất nhiều số liệu khác nhau sử dụng một
quy trình thống kê với tối thiểu 4 thông số và 3 hệ số chính (F1 - phạm vi, F2 - tần
suất và F3 - biên độ của các kết quả không đáp ứng đƣợc các mục tiêu chất lƣợng
nƣớc - giới hạn chuẩn). WQI-CCME là một công thức rất định lƣợng và việc sử
dụng hết sức thuận tiện với các thông số cùng các giá trị chuẩn của chúng, có thể dễ
dàng đƣa vào WQI-CCME để tính toán tự động.
WQI= 100 -

F12  F22  F32
1,732

[19]

Các thông số đƣợc lựa chọn để tính toán WQI chia theo 5 nhóm: các nguyên
tố hoá học vết, thuốc trừ sâu, PCBs, PAHs, DO. Phƣơng pháp này kết hợp ba phép
đo khác nhau
- F1 - phạm vi: số lƣợng chất ô nhiễm vƣợt quá tiêu chuẩn

8


F1= (Số thông số không đạt tiêu chuẩn / tổng số thông số)*100
- F2 - tần suất: Tỉ lệ mẫu của mỗi chất ô nhiễm vƣợt quá tiêu chuẩn
F2= (số mẫu có thông số không đạt tiêu chuẩn / tổng số mẫu)*100
- F3 - mức độ: số mẫu vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép
F3=

NSE
0,01 NSE  0,01
n

E
NSE =

i

1

n

Trƣờng hợp giá trị thông số thấp hơn giá trị tiêu chuẩn:
Ei = (giá trị thông số / giá trị tiêu chuẩn) – 1

Trƣờng hợp giá trị thông số cao hơn giá trị tiêu chuẩn:
Ei = (giá trị tiêu chuẩn / giá trị thông số)
Chất lƣợng nƣớc đƣợc phân thành các loại nhƣ trong bảng 1.4
Bảng 1.4. Phân loại chất lượng nước dựa trên giá trị WQI-CCME [19]
WQI-

Chất lƣợng

CCME

nƣớc

95÷100

Rất tốt

80÷94

Tốt

65÷79

Trung bình

45÷64

Ô nhiễm

0÷44

Ghi chú
Nguồn nƣớc không bị ảnh hƣởng bởi những nguồn ô
nhiễm. Chất lƣợng nƣớc ở điều kiện gần nhƣ tự nhiên.
Các nguồn ô nhiễm tác động đến chất lƣợng nƣớc không
đáng kể, chất lƣợng nƣớc hiếm khi ở mức độ tự nhiên
Nguồn nƣớc đôi khi bị ảnh hƣởng bởi các nguồn ô nhiễm,
chất lƣợng nƣớc hiếm khi đạt tới điều kiện tự nhiên
Nguồn nƣớc thƣờng xuyên bị ảnh hƣởng bởi các nguồn ô
nhiễm

Ô nhiễm nặng Nguồn nƣớc luôn bị ảnh hƣởng bởi các nguồn ô nhiễm

Phương pháp WQI tổng quát của Kannel
Chỉ số chất lƣợng nƣớc Kannel (WQIkannel) do một nhóm các nhà khoa học
đứng đầu là P.R. Kannel thuộc Trung tâm nghiên cứu môi trƣờng nƣớc của Viện
khoa học và công nghệ Hàn Quốc nghiên cứu nhằm áp dụng cho LVS Bagmati nằm

9


trong thung lũng Kathmandu (Nepal). Chỉ số này về cơ bản xây dựng trên phƣơng
pháp Delphi có điều chỉnh cho linh hoạt hơn trong quá trình áp dụng.
Phƣơng trình tổng quát tính chỉ số chất lƣợng nƣớc WQIkannel:

CP

WQIkannel = k
 P
n

i 1
n

i

i 1

i

[26]

i

Trong đó:
- n là tổng số các thông số;
- Ci là giá trị của thông số i sau khi chuẩn hoá;
- Pi là trọng số tƣơng ứng cho mỗi một thông số. Giá trị Pi có khoảng từ 1-4.
Thông số đƣợc đánh giá là quan trọng nhất đối với sự duy trì đời sống thủy sinh thì
lấy giá trị là 4 (ví dụ nhƣ độ hòa tan oxy) và giá trị 1 chỉ định cho các thông số có ít
ảnh hƣởng hơn (ví dụ nhƣ hàm lƣợng clorua);
- k là hằng số chủ quan (thể hiện đánh giá cho trực giác của ngƣời quan sát
đối với ô nhiễm sông hồ). k lấy giá trị trong khoảng từ 0,25 đến 1;
Chỉ số WQIkannel đƣợc đánh giá là khá nhạy cảm trong đánh giá ô nhiễm do
đó việc sử dụng một hằng số chủ quan không nhất thiết phải tƣơng quan với các
thông số đo đƣợc. Do vậy, trong nhiều nghiên cứu, các chỉ số chất lƣợng nƣớc
(WQIkannel) đƣợc tính toán với k = 1.
Dựa vào trọng số của các thông số khác nhau cũng nhƣ các giá trị thông số sau
khi chuẩn hóa tính toán đƣợc WQI. Trên cơ sở đó, có thể phân loại chất lƣợng nƣớc
trong các thủy vực thành các nhóm từ rất kém (WQI = 0÷25), kém (WQI = 26÷50),
trung bình (WQI = 51÷70), tốt (WQI = 71÷90) đến rất tốt (WQI = 91÷100) [26].

b. Việt Nam
Hiện nay ở Việt Nam cũng nhiều cách tính WQI đƣợc đƣa ra bởi các tác giả
khác nhau. Dƣới đây là một số cách tính phổ biến đang đƣợc áp dụng:
Nghiên cứu của TS. Tôn Thất Lãng
TS. Tôn Thất Lãng đã ứng dụng phƣơng pháp Delphi [24] để xây dựng chỉ
số chất lƣợng nƣớc. Về cơ bản đây cũng chính là cách tính WQI theo phƣơng pháp
của NSF (Mỹ), có điều chỉnh trọng số của các chỉ số phụ. Tác giả đã xây dựng một

10


hệ thống câu hỏi gửi đến cho các chuyên gia chất lƣợng nƣớc để lựa chọn thông số
chất lƣợng nƣớc quan trọng và đánh giá trọng số biểu thị độ quan trọng của các
thông số chất lƣợng nƣớc. Việc xây dựng chỉ số chất lƣợng nƣớc có thể chia làm ba
bƣớc nhƣ sau:
1: Chọn các thông số chất lƣợng nƣớc: các thông sốá đƣợc chọn phải là những
thông số quan trọng nhất để đánh giá chất lƣợng nƣớc hệ thống sông Đồng Nai.
2: Xây dựng các hàm số chất lƣợng nƣớc biểu diễn mối quan hệ giữa các giá
trị của các thông số chất lƣợng nƣớc và chỉ số phụ.
3: Tính toán các chỉ số chất lƣợng nƣớc và đánh giá, phân vùng chất lƣợng
nƣớc.
Có nhiều công thức tính chỉ số chất lƣợng nƣớc nhƣng theo các nghiên cứu
của tác giả thì chỉ số số học có trọng số là chỉ số có thể áp dụng để tính toán chất
lƣợng nƣớc ở hệ thống sông này [8]. Theo Brown, chỉ số số học có trọng số WQIA
đƣợc tính bởi công thức:
n

WQIA=  I iWi
i 1

Trong đó Ii, Wi là lần lƣợt là chỉ số phụ (sub-index) và trọng số tƣơng ứng
với thông số chất lƣợng nƣớc i đƣợc lựa chọn.
Trên cơ sở kết quả phỏng vấn, tác giả đã lựa chọn 6 thông số chất lƣợng
nƣớc đƣợc coi là quan trọng (bảng 1.5).
Bảng 1.5. Các thông số chất lượng nước và trọng số được lựa chọn
Thông số

BOD5

DO

SS

pH

Tổng N

Tổng Coliform

Trọng số

0.23

0.18

0.16

0.15

0.15

0.13

Đối với mỗi thông số chất lƣợng nƣớc, tác giả xây dựng một đồ thị và hàm
số tƣơng quan giữa nồng độ và chỉ số phụ. Phân loại nguồn nƣớc mặt theo chỉ số
WQI cũng đã đƣợc đề xuất trong bảng 1.6
Bảng 1.6. Phân loại chất lượng nguồn nước mặt theo chỉ số WQI
Loại nguồn nƣớc

Chỉ số WQI

Đánh giá chất lƣợng

1

9
Không ô nhiễm

11


Loại nguồn nƣớc

Chỉ số WQI

Đánh giá chất lƣợng

2

7
Ô nhiễm rất nhẹ

3

5
Ô nhiễm nhẹ

4

3
Ô nhiễm trung bình

5

1
Ô nhiễm nặng

6

WQI<1

Ô nhiễm rất nặng

Kết quả tính toán WQI đƣợc dùng để đánh giá diễn biến chất lƣợng hệ thống

sông Đồng Nai khu vực Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 1998 – 2004 cho
thấy: chất lƣợng nƣớc sông Sài Gòn và sông Đồng Nai tại khu vực TP HCM đều có
xu hƣớng giảm theo thời gian. Chất lƣợng nƣớc thay đổi từ ô nhiễm rất nhẹ đến ô
nhiễm nhẹ (9 > WQI > 5), sự thay đổi này hòan toàn phù hợp với điều kiện thực tế.
Đây là hệ quả của việc phát triển kinh tế cũng nhƣ công nghiệp mạnh mẽ của các
địa phƣơng trong khi cơ sở hạ tầng phục vụ lại không phát triển phù hợp.
Nghiên cứu của TS. Phạm Thị Minh Hạnh
TS. Phạm Thị Minh Hạnh tiến hành nghiên cứu trong đó phân chỉ số chất
lƣợng nƣớc làm 2 loại: Chỉ số chất lƣợng nƣớc cơ bản IB và chỉ số chất lƣợng nƣớc
tổng hợp IO. Các thông số đƣợc tính đối với các loại chỉ số nhƣ sau:
Chỉ số chất lƣợng nƣớc cơ bản IB sử dụng các thông số: COD, BOD5, DO, độ
đục, TSS, N-NH4, P-PO4, tổng Coliform.
Chỉ số chất lƣợng nƣớc tổng hợp IO sử dụng các thông số: COD, BOD5, DO,
độ đục, TSS, N-NH4, P-PO4, tổng Coliform, pH và các chất độc hại.
Phƣơng pháp này không sử dụng trọng số. Chỉ số chất lƣợng nƣớc đƣợc tính
theo công thức:
Đối với chỉ số chất lƣợng nƣớc cơ bản IB:

Trong đó:
qi: chỉ số phụ của nhóm các thông số DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4.
qj: chỉ số phụ của nhóm các thông số độ đục, TSS.

12


qk: chỉ số phụ của nhóm vi sinh vật bao gồm Fecal coliform.
wi: trọng số của nhóm các thông số DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4
wj: trọng số của nhóm các thông số độ đục, TSS.
Đối với chỉ số chất lƣợng nƣớc cơ bản IO:

Trong đó:
Ci: chỉ số phụ tƣơng đƣơng của nhiệt độ, pH và các chất độc hại
qi: chỉ số phụ của nhóm các thông số DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4.
qj: chỉ số phụ của nhóm các thông số độ đục, TSS.
qk: chỉ số phụ của nhóm vi sinh vật bao gồm Fecal coliform.
wi: trọng số của nhóm các thông số DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4
wj: trọng số của nhóm các thông số độ đục, TSS.
Chỉ số phụ tƣơng đƣơng có thang đo từ 0,01 ÷ 1 và chỉ đƣợc tính đến khi chỉ
số phụ của các thông số nhiệt độ, pH, các chất độc hại nhỏ hơn IB. Chỉ số phụ của các
chất độc hại đƣợc tính bằng trung bình cộng các chỉ số phụ các thông số độc hại.
Chỉ số chất lƣợng nƣớc cơ bản IB và chỉ số chất lƣợng nƣớc tổng hợp IO đƣợc
sử dụng để phân loại chất lƣợng nƣớc theo các mức sau, bảng 1.7:
Bảng 1.7. Phân loại chất lượng nguồn nước mặt theo chỉ số WQI [12]
Mức

Chỉ số WQI

Đánh giá chất lƣợng

1

91÷100

Rất tốt

2

76÷90

Tốt

3

51÷75

Trung bình

4

26÷50

Xấu

5

1÷25

Kém

WQI theo phương pháp của GS Phạm Ngọc Hồ

13


GS Phạm Ngọc Hồ đã xây dựng phƣơng pháp chỉ số chất lƣợng nƣớc tổng
cộng có trọng số và quy chuẩn về 1 thông số (TWQI). Phƣơng pháp cho phép xem
xét tại 1 điểm cho trƣớc ứng với 1 thời điểm t chịu tác động đồng thời của n thông số.
Để thiết lập thang đánh giá chất lƣợng nƣớc GS.TS Phạm Ngọc Hồ đã phân
chia ra 2 nhóm thông số: nhóm thông số có giá trị phù hợp với TCCP và nhóm
thông số có giá trị không phù hợp với TCCP. Tác giả sử dụng cách tiếp cận theo chỉ

số chất lƣợng môi trƣờng. Theo cách tiếp cận này, để đồng nhất trong thang đánh
giá 100, cần thiết lập công thức TWQI tại j bất kỳ:

C ji

k

W
i 1

TWQI = 100 (1-

i

C j1
C ji )

i

C j1

n

W
i 1

Trong đó:
n: các thông số quan trắc
k: nhóm các thông số có giá trị không phù hợp TCCP
Wi: trọng số của thông số I tại điểm j

Cji : giá trị quan trắc thực tế của thông số i tại j;
Cj1 : giá trị của thông số quy chuẩn tại điểm j.
Chất lƣợng môi trƣờng nƣớc đƣợc phân cấp nhƣ sau:
Để tính đƣợc TWQI, trƣớc tiên cần chọn thông số quy chuẩn. Về mặt
nguyên tắc, thông số quy chuẩn có thể chọn bất kỳ trong dãy các thông số quan trắc
gồm n thông số đã phân tích đƣợc. Tuy nhiên, để thấy rõ tính độc hại nhất của thông
số i so với các thông số khác, nên chọn thông số i có TCCP nhỏ nhất trong dãy số
khảo sát và đặt giá trị thông số này bằng C11 ứng với mốc tính toán ban đầu i=1,
j=1. Khi đó, giá trị TCCP của thông số quy chuẩn đƣợc ký hiệu bằng C 11* tại điểm
khảo sát j = 1. Do đó, tổng trọng số của các thông số khảo sát bằng đơn vị
n

(  W i =1). Chất lƣợng nƣớc đƣợc phân cấp từ rất xấu đến rất tốt ứng với n chẵn
i 1

và n lẻ tại điểm j bất kỳ [7].

14


Mô hình WQI đưa ra bởi Ủy ban sông Mê Kông
Các thông số đƣợc sử dụng để tính toán WQI bao gồm: DO, NH4+, COD và
Tổng P. WQI của mỗi trạm quan trắc đƣợc tính toán theo công thức sau:

Trong đó:
p: điểm số của của mỗi mẫu, (nếu DO, NH4+, COD và tổng P đáp ứng đƣợc
mức ứng dẫn sẽ đƣợc 2 điểm; nếu chỉ có NH4+ và tổng P đáp ứng đƣợc mức hƣớng
dẫn sẽ đƣợc 1 điểm, các trƣờng hợp còn lại sẽ đƣợc 0 điểm).
n: số mẫu trong 1 năm
M: Số điểm tối đa có thể đạt đƣợc của các mẫu trong 1 năm.

Mức hƣớng dẫn đƣợc cho trong bảng 1.8:
Bảng 1.8: Mức hướng dẫn đối với một số thông số chất lượng nước [12]
Thông số

Đơn vị

Mức hƣớng dẫn

DO

mg/l

≥6

NH4+

mg/l

<5

COD

mg/l

<4

Tổng P

mg/l

<0,08

Sau khi tính toán WQI, mức độ ảnh hƣởng đến con ngƣời dựa vào điểm số
WQI đƣợc phân loại theo các mức nhƣ trong bảng 1.9:
Bảng 1.9. Phân loại chất lượng nguồn nước mặt theo chỉ số WQI [12]
Phân loại

Điểm số

Mức độ ảnh hƣởng

A

9,5÷10

Không ảnh hƣởng

B

8,5÷9,5

Ảnh hƣởng nhẹ

C

7÷8,5

Có ảnh hƣởng

D

<7

Ảnh hƣởng nghiêm trọng

Mô hình WQI của Bộ Tài nguyên và Môi trường
Ngày 1 tháng 7 năm 2011, Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng ban hành Quyết
định số 879/QĐ-TCMT về việc ban hành sổ tay hƣớng dẫn tính toán chỉ số chất

15


lƣợng nƣớc. Theo phƣơng pháp này, chỉ số chất lƣợng nƣớc đƣợc tính theo công
thức sau:

WQI pH  1 5
1 2

WQI 
WQI

WQI

WQI
 a 2
b
c
100  5 a1
b1


1/ 3

Trong đó:
WQIa: Giá trị WQI đã tính toán đối với 05 thông số: DO, BOD5, COD, NNH4, P-PO4
WQIb: Giá trị WQI đã tính toán đối với 02 thông số: TSS, độ đục
WQIc: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số Tổng Coliform
WQIpH: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số pH.
Chỉ số WQI tính toán đƣợc làm tròn thành số nguyên, và dựa vào giá trị WQI
để đánh giá chất lƣợng nƣớc của thủy vực nhƣ sau: WQI = 91 ÷ 100 (xanh nƣớc
biển) là nƣớc sử dụng tốt cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt. WQI = 76 ÷ 90 (xanh lá
cây) là nƣớc sử dụng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt nhƣng cần các biện pháp xử
lý phù hợp. WQI = 51 ÷ 75 (vàng) là nƣớc sử dụng cho mục đích tƣới tiêu và các
mục đích tƣơng đƣơng khác. WQI = 26 ÷ 50 (da cam) là nƣớc sử dụng cho giao
thông thủy và các mục đích tƣơng đƣơng khác. WQI = 0 ÷ 25 (đỏ) là nƣớc ô nhiễm
nặng, cần các biện pháp xử lý trong tƣơng lai [14].
Nhƣ vậy, hầu hết các phƣơng pháp ở Việt Nam đã áp dụng đều dựa trên cơ sở
2 mô hình WQI của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ (NSF-WQI) và mô hình WQI của
Bộ Môi trƣờng Canada WQI-CCME có cải tiến cho phù hợp với chất lƣợng nƣớc
trong từng điều kiện cụ thể. Trong luận văn, thông qua việc tính toán WQI theo các
phƣơng pháp khác nhau để đánh giá tính hiệu quả của tiếp cận chỉ số chất lƣợng nƣớc
trong đánh giá chất lƣợng thủy vực bằng chỉ số chất lƣợng nƣớc. Từ đó so sánh và
đánh giá mức độ phù hợp và tính ứng dụng của các phƣơng pháp tính toán WQI.
1.2. Lƣu vực sông Nhuệ - Đáy
1.2.1. Giới thiệu LVS Nhuệ - Đáy
LVS Nhuệ - Đáy là một trong những lƣu vực lớn của nƣớc ta, có vị trí địa lý
đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên và đóng vai trò rất quan trọng trong

16