Nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) để đánh giá chất lượng nước

Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

MỤC LỤC

MỤC LỤC ...................................................................................................................i
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................vi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................................... 3
1.1. Chất lƣợng nƣớc và nhu cầu đánh giá chất lƣợng nƣớc ............................... 3
1.2. Giới thiệu về chỉ số chất lƣợng nƣớc ................................................................ 4
1.2.1. Khái niệm về WQI .............................................................................................. 4
1.2.2. Phương pháp chung để xây dựng một mô hình tính WQI................................. 6
1.2.3. Chỉ số chất lượng nước của Bhargava (Bhargava – WQI) ............................... 8
1.2.4. Chỉ số chất lượng nước của Bhargava cải tiến (Bhargava – WQIB cải tiến) . 10
1.2.5. Chỉ số chất lượng nước do TCMT Việt Nam ban hành (WQIVN) ................... 13
1.2.6. Đánh giá chất lượng nước theo WQI ............................................................... 15
1.2.7. Kinh nghiệm xây dựng WQI của một số quốc gia trên Thế giới .............. 15
1.2.8. Tình hình nghiên cứu và kết quả đạt được về xây dựng WQI ở Việt Nam .... 16

1.3. Đặc điểm môi trường tự nhiên – kinh tế xã hội của khu vực sông La .... 20
1.3.1. Đặc điểm môi trường tự nhiên.......................................................................... 20
1.3.2. Đặc điểm môi trường xã hội ............................................................................. 25
1.4. Giới thiệu chung về sông La ............................................................................30
1.4.1 Vai trò của sông La ............................................................................................ 30
1.4.2. Một số nguồn thải tác động lên sông La .......................................................... 31
1.4.3. Hoạt động giám sát chất lượng nước sông La ................................................. 33
CHƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................34

2.1. Đối tƣợng nghiên cứu, địa điểm, thời gian nghiên cứu ................................34
2.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................35
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................36
Đặng Thị Minh Liên

i

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

2.3.1. Chuẩn bị mẫu .................................................................................................... 36
2.3.2. Phương pháp đo/phân tích các thông số CLN ................................................. 37
2.3.3. Phương pháp tính toán WQI ............................................................................. 38
2.3.4. Phương pháp đánh giá và phân loại CLN ........................................................ 41
2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm........................................................... 41
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..............................42
3.1. Đánh giá biến động CLN sông La dựa vào các thông số riêng biệt.............42
3.1.1. Nhiệt độ ............................................................................................................. 43
3.1.2. Độ dẫn điện (EC) .............................................................................................. 43
3.1.3. Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và độ đục ............................................................ 44
3.1.4. pH ...................................................................................................................... 46
3.1.5. Các chất hữu cơ (BOD5 và COD) và oxi hòa tan (DO)................................... 47
3.1.6. Chất dinh dưỡng (N-NO3, N-NH4 và P-PO4) ................................................ 49
3.1.7. Tổng coliform.................................................................................................... 53
3.2. Đánh giá chất lƣợng sông dựa vào WQI ........................................................53
3.3. Áp dụng mô hình Bhargava – WQI cải tiến để đánh giá CLN sông La. ....59

3.4. Diễn biến CLN tại điểm M3 - cầu Thọ Tƣờng từ năm 2011-2014 ...............61
3.5. Phân vùng CLN sông La..................................................................................63
3.6. Xây dựng bản đồ hiện trạng chất lƣợng nƣớc sôngLa ................................64
KẾT LUẬN ..............................................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................68
PHỤ LỤC .....................................................................................................................

Đặng Thị Minh Liên

ii

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BOD

: Biochemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy sinh hóa

BTNMT

: Bộ Tài nguyên và Môi trường

CLN

: Chất lượng nước

COD

: Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học

DO

: Dissolvel Oxygen
Lượng oxy hoà tan

KHCN và MT : Khoa học công nghệ và môi trường
KTXH

: Kinh tế xã hội

PP

: Phương pháp

QCVN

: Quy chuẩn kỹ thuật môi trường Việt Nam

QLTN&MT

: Quản lý Tài nguyên và môi trường

TC

: Tổng Coliform

TSS

: Total Suspended Solid
Tổng chất rắn lơ lửng

TCMT

: Tổng Cục môi trường

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

TNMT

: Tài nguyên Môi trường

UBND

: Ủy ban nhân dân

WQI

: Water Quality Index
Chỉ số chất lượng nước

YTGH

: Yếu tố giới hạn

Đặng Thị Minh Liên

iii

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. So sánh ưu điểm và hạn chế của PP WQI và PP đánh giá theo tiêu chuẩn
truyền thống đối với CLN [11] ................................................................................... 6
Bảng 1.2. Các công thức tính WQI tổng quát ............................................................. 7
Bảng 1.3. Các thông số CLN lựa chọn cho các mục đích sử dụng khác nhau [12] .... 8
Bảng 1.4. Bảng phân loại chất lượng nước theo chỉ số WQI ...................................14
Bảng 1.5. Phân loại CLN theo WQI [9], [12] ..........................................................15
Bảng 1.6. Trọng số của các thông số chất lượng nước .............................................18
Bảng 1.7. Thang màu chất lượng nước theo WQI ....................................................19
Bảng 1.8. Bảng quy định mức hướng dẫn [9] ...........................................................20
Bảng 1.9. Bảng mức đánh giá CLN theo WQI .........................................................20
Bảng 1.10. Tổng giá trị sản xuất các ngành kinh tế giai đoạn 2009 – 2013 huyện
Đức Thọ - tỉnh Hà Tĩnh .............................................................................................26
Bảng 1.11. Một số đặc điểm của sông La [7] ...........................................................31
Bảng 2.1. Mô tả các vị trí lấy mẫu trên sông La .......................................................34

Bảng 2.2. Thời gian lấy mẫu và điều kiện thời tiết…………………………….…..36
Bảng 2.3. Các phương đo/phân tích các thông số CLN(*) [1], [15] .........................37
Bảng 2.4. Bảng quy định các giá trị qi, BPi...............................................................39
Bảng 2.5. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa ..........................40
Bảng 2.6. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH .........................40
Bảng 3.1. Yếu tố giới hạn đối với sự phú dưỡng [24] ..............................................52
Bảng 3.2. Tỉ số TN/TP ở 7 mặt cắt trong năm 2014 .................................................52
Bảng 3.3. Kết quả kiểm tra độ nhạy của mô hình Bhargava – WQI (WQIB ) .........55
và mô hình của TCMT (WQIVN)(a) ............................................................................55
Bảng 3.4. Các kết quả tính toán khi so sánh WQIB và WQIVN cho sông La ............57
năm 2014 ...................................................................................................................57
Bảng 3.5. WQI sông La (tháng 2 ÷ 8/2014)(*)...........................................................59
Bảng 3.6. Phân loại CLN sông La theo các mặt cắt và tháng (2014) .......................60
Đặng Thị Minh Liên

iv

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Bảng 3.7. Kết quả tính toán WQI tại điểm M3 từ năm 2011 đến 2014 ....................61
Bảng 3.8. Phân vùng CLN sông La ..........................................................................63
Bảng 3.9. Bảng phân loại chất lượng nước theo chỉ số WQI ...................................64

Đặng Thị Minh Liên

v

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Đồ thị hàm nhạy Fi của thông số CLN i....................................................12
Hình 1.2. Vị trí địa lý huyện Đức Thọ và sông La (Google maps)..........................21
Hình 2.1 Sơ đồ vị trí các mặt cắt lấy mẫu trên sông La ............................................35
Hình 3.1. Biến động nhiệt độ theo tháng và mặt cắt (2014) .....................................43
Hình 3.2. Biến động EC theo tháng và mặt cắt (2014) .............................................44
Hình 3.3. Biến động TSS theo tháng và mặt cắt (2014) ...........................................45
Hình 3.4. Biến động độ đục theo tháng và mặt cắt (2014) .......................................46
Hình 3.5. Biến động pH theo tháng và mặt cắt (2014) .............................................46
Hình 3.6. Biến động BOD5 theo tháng và mặt cắt (2014) ........................................47
Hình 3.7. Biến động COD theo tháng và mặt cắt (2014) ..........................................48
Hình 3.8. Biến động DO theo tháng và mặt cắt (2014) ............................................49
Hình 3.9. Biến động N–NO3 theo tháng và mặt cắt (2014) .....................................50
Hình 3.10. Biến động N–NH4 theo tháng và mặt cắt (2014) ...................................50
Hình 3.11. Biến động P–PO4 theo tháng và mặt cắt (2014) .....................................50
Hình 3.12. Biến động tổng coliform theo tháng và mặt cắt (2014) ..........................53
Hình 3.13. Biến động WQI của sông La theo tháng và mặt cắt (2014) ....................60
Hình 3.14. Biến động CLN theo WQIB qua các năm từ 2011-2014 ........................62
Hình 3.15. Bản đồ phân vùng CLN theo màu của sông La từ tháng 2-8/2014.........65

Đặng Thị Minh Liên

vi

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Quá trình hội nhập và phát triển ở Việt Nam đã và đang tạo ra các áp lực tác
động ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước trong nhiều vùng lãnh thổ. Môi
trường nước ở nhiều lưu vực sông ngày càng bị ô nhiễm bởi nhiều nguồn thải, đặc
biệt là nước thải sản xuất và sinh hoạt.
Hà Tĩnh là một tỉnh ở khu vực Bắc miền Trung có vai trò chiến lược trong sự
phát triển của toàn vùng. Nguồn tài nguyên nước mặt lưu vực sông trong tỉnh khá
phong phú. Đây là một nguồn tài nguyên quý giá làm cơ sở cho sự phát triển kinh tế
xã hội của tỉnh, phục vụ đời sống sinh hoạt và sản xuất cho người dân, cung cấp
nguồn lợi đa dạng sinh học. Kinh tế Hà Tĩnh trong những năm gần đây đã có sự
phát triển khá. Sự phát triển kinh tế làm xuất hiện nhiều khu công nghiệp, cơ sở sản
xuất, làng nghề…Bên cạnh đó sự phát triển kinh tế và đô thị hoá đã làm gia tăng
dân số đáng kể. Trước thực trạng trên nhu cầu sử dụng nguồn nước và lượng xả thải
ngày càng tăng dẫn đến môi trường các lưu vực sông càng bị ô nhiễm và suy thoái
gây ảnh hưởng đến sức khỏe người dân và cảnh quan môi trường.
Sông La là một phụ lưu của sông Lam, dài 13 km chảy qua huyện Đức Thọ,
tỉnh Hà Tĩnh. Sông La là hợp lưu của hai sông Ngàn Phố (từ huyện Hương Sơn đổ
về) và sông Ngàn Sâu (từ huyện Hương Khê và huyện Vũ Quang) tại bến Tam Soa
(Linh Cảm, huyện Đức Thọ). Sông La hợp lưu với sông Cả (từ tỉnh Nghệ An chảy

sang) tạo thành sông Lam nằm giữa hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh. Hiện nay, sông
La đang được sử dụng để cấp nước cho sinh hoạt, nông nghiệp, giao thông, nuôi
trồng thủy sản...[7]. Song, sông La cũng là nơi tiếp nhận hầu hết các chất thải không
qua xử lý từ các hoạt động trên. Do vậy, việc đánh giá chất lượng nước (CLN) sông
La là rất cần thiết. Tuy nhiên cho đến nay, hầu như chưa có công trình nghiên cứu
nào đánh giá đầy đủ về chất lượng nước sông; việc phân loại và phân vùng CLN
sông La cũng chưa được quan tâm nghiên cứu.
Để đánh giá CLN, người ta thường dựa vào việc phân tích các thông số CLN
riêng biệt, rồi so sánh từng thông số đó với giá trị giới hạn được quy định trong tiêu
Đặng Thị Minh Liên

1

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế. Cách làm đó khó lý giải về CLN cho cộng
đồng cũng như không cho phép đánh giá một cách tổng quát CLN, không phân loại,
phân vùng được CLN… và do vậy, sẽ khó khăn cho việc giám sát và quản lý CLN.
Để khắc phục những vấn đề trên, đồng thời tạo ra cơ sở thuận lợi cho việc giám sát
và quản lý CLN, cần phải có một thông số mô tả tổng quát và dễ hiểu về CLN, cho
phép lượng hóa được CLN. Một trong những thông số tổng quát đó là Chỉ số Chất
lượng nước (Water Quality Index, viết tắt là WQI) [12].
Mặc dù có nhiều công trình nghiên cứu về WQI ở các sông miền Trung.
Song chưa có một nghiên cứu nào về WQI cho sông La, tỉnh Hà Tĩnh. Tháng
7/2011, Tổng cục Môi trường (TCMT) Việt Nam ban hành Quyết định số 879/QĐTCMT bắt buộc áp dụng trong cả nước mô hình WQI với 9 thông số để đánh giá

CLN sông [9]. Song, cho đến nay do chưa được tập huấn triển khai và mô hình đó
không dễ áp dụng, nên Quyết định đó chưa đi vào thực tế ở đa số các tỉnh/thành phố
trong cả nước. Một vấn đề khác được đặt ra là mô hình WQI do TCMT Việt Nam
ban hành có áp dụng phù hợp cho các sông ở nước ta không, vì mô hình đó chưa
được kiểm chứng trong thực tế.
Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi được giao đề tài: “Nghiên cứu áp dụng
chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) để đánh giá chất lƣợng nƣớc sông La, tỉnh Hà
Tĩnh” trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp Cao học ngành Quản lý Tài nguyên và
Môi trường.
2. Mục tiêu của đề tài
Đề tài này được thực hiện với mục đích:
- Nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) để đánh giá chất lượng
nước sông La, tỉnh Hà Tĩnh và phân vùng chất lượng nước.
- Góp phần thiết lập cơ sở dữ liệu nền về CLN sông La phục vụ cho công tác
quản lý và giám sát chất lượng nước sông La.

Đặng Thị Minh Liên

2

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Chất lƣợng nƣớc và nhu cầu đánh giá chất lƣợng nƣớc

Nước là tài nguyên vô cùng quý giá, là thành phần thiết yếu của sự sống,
quyết định đến sự tồn tại và phát triển của nhân loại. Ba phần tư diện tích bề mặt
Trái Đất là nước, nhưng nước ngọt ở sông, hồ chiếm tỷ lệ rất nhỏ (khoảng 0,01%
tổng lượng nước trên Trái Đất). Mặc dù vậy nó lại đóng một vai trò quan trọng
trong đời sống của con người. Thế nhưng, do những hoạt động của chính mình, con
người lại đang từng giờ, từng ngày hủy hoại nguồn tài nguyên vô giá ấy. Bên cạnh
việc sử dụng nước một cách lãng phí, con người còn thải hàng loạt các chất độc hại
ra môi trường làm cho chất lượng các nguồn nước (kể cả nguồn nước ngầm) bị suy
giảm nghiêm trọng, nhất là ở các thành phố lớn, khu công nghiệp và khu dân cư tập
trung. Trước tình hình đó, việc đánh giá CLN để từ đó có kế hoạch bảo vệ, kiểm
soát và khai thác hợp lý nguồn nước đã trở thành một nhu cầu cấp thiết đối với bất
kỳ một quốc gia nào.
Để đánh giá CLN, người ta phải phân tích các thông số CLN. Có nhiều cách
phân chia các thông số CLN, dựa vào bản chất hoặc dựa vào nồng độ của chúng…
Dựa vào bản chất của các thông số CLN, người ta thường chia các thông số CLN
thành các thông số vật lý, hóa học, vi sinh như sau [10]:
– Các thông số vật lý: màu, mùi, nhiệt độ, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), tổng
chất rắn hòa tan (TDS), độ đục (TUR), độ dẫn điện (EC)…
– Các thông số hóa học: oxi hòa tan (DO), nhu cầu oxi sinh hóa (BOD5), nhu
cầu oxi hóa học (COD), tổng cacbon hữu cơ (TOC), độ mặn, độ cứng, pH, NO3 ,

NO2 , NH4 / NH3 , PO34 , F–, SO24 , hóa chất bảo vệ thực vật (nhóm DDT, nhóm
HCH, aldrine…), kim loại độc (Hg2+, Cd2+, Pb2+…)…
– Các thông số vi sinh: tổng coliform (TC), coliform phân (FC)…
Để đánh giá CLN người ta có nhiều cách khác nhau [10]:

Đặng Thị Minh Liên

3

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

(i) Đánh giá thông qua việc so sánh các thông số CLN xác định được với các
tiêu chuẩn quy định (tiêu chuẩn quốc gia hoặc khu vực hoặc quốc tế);
(ii) Mô hình hóa CLN, tức là sử dụng các mô hình toán học để mô phỏng
CLN hoặc ô nhiễm nước. Phương pháp này đòi hỏi rất nhiều thông số “đầu vào”
bao gồm các thông số thủy văn, hóa lý… nên khá phức tạp. Mặt khác, phương pháp
này thường chỉ áp dụng cho một số trường hợp như dòng sông không quá phức tạp
về địa hình, thủy văn… nên ít được áp dụng trong thực tế;
(iii) Đánh giá CLN thông qua các chỉ thị sinh học. Phương pháp này thường
gặp nhiều khó khăn trong việc lấy các mẫu sinh học (thực vật, động vật,…) nên
cũng ít được áp dụng;
(iv) Đánh giá CLN thông qua chỉ số CLN (WQI). Cách này thường được áp
dụng ở nhiều nước phát triển cũng như các nước đang phát triển.
1.2. Giới thiệu về chỉ số chất lƣợng nƣớc
1.2.1. Khái niệm về WQI
Chỉ số Chất lượng nước (WQI) là một thông số “tổ hợp” được tính toán từ
nhiều thông số CLN theo một phương pháp xác định (hay theo một công thức toán
học xác định) [22]. WQI thường được dùng để mô tả định lượng về CLN và được
biểu diễn qua thang điểm: thông thường 0 ÷ 100, một số trường hợp khác 10 ÷ 100,
0 ÷ 1000…
* Phân loại
WQI có thể được chia thành hai loại chính [22]:
– WQI tổng quát (General Water Quality Index): mô tả CLN một cách tổng
quát hay CLN cho đa mục đích sử dụng, chẳng hạn, NSF – WQI, CCME – WQI,

WQI do TCMT ban hành năm 2011…
– WQI cho các mục đích riêng (Specific – Use Water Quality Index): mô tả
CLN cho các mục đích sử dụng riêng, chẳng hạn, WQI cấp cho cộng đồng (PWS –
Public Water Supply), WQI cho các động vật hoang dã (FAWL – Fish and Wild
Life), WQI cho công nghiệp, nông nghiệp, cấp nước sinh hoạt…
Đặng Thị Minh Liên

4

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

* Ƣu điểm và hạn chế của WQI
Việc sử dụng WQI có nhiều ưu điểm [10]:
– WQI cho phép giảm một lượng lớn các thông số vật lý, hóa học, vi sinh
xuống còn một con số đơn giản theo một phương thức đơn giản;
– WQI cho phép lượng hóa chất lượng nước (tốt, xấu, trung bình…) theo
một thang điểm liên tục và nó thể hiện tổng hòa ảnh hưởng của các thông số CLN;
– WQI không những đóng vai trò là chỉ thị của sự thay đổi CLN mà còn chỉ
thị cho những thay đổi về tiềm năng sử dụng nước;
– WQI cho phép đánh giá khách quan về CLN, đồng thời cho phép so sánh CLN
theo không gian, thời gian và do vậy, thuận lợi cho phân vùng và phân loại CLN;
– WQI thích hợp với việc tin học hóa, nên thuận lợi cho quản lý và thông báo
cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách;
– WQI sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho bản đồ hóa CLN thông qua việc “màu
hóa” các thang điểm WQI.

Ngoài những ưu điểm trên, WQI cũng có một vài điểm hạn chế như sau:
– Hiệu ứng “che khuất” (Eclipsing): trong mô hình tính WQI có một hoặc
một vài thông số CLN có chất lượng kém (hay tồi tệ) hoặc chất lượng tốt nhưng giá trị
WQI tính được không cho thấy điều đó, nghĩa là WQI che khuất những đặc điểm đó;
– Hiệu ứng “mập mờ” (Ambiguity): trong một số trường hợp, WQI có thể
không phản ánh rõ ràng về thực trạng CLN, vì có những trường hợp CLN kém,
nhưng WQI lại phản ánh là tốt hoặc trung bình và ngược lại;
– Hiệu ứng “cứng nhắc” (Rigidity): trong một số mô hình WQI, số thông số
CLN lựa chọn để đưa vào tính toán WQI bị cứng nhắc, chẳng hạn, đối với mô hình
NSF – WQI và mô hình WQI do TCMT Việt Nam ban hành, số thông số lựa chọn
là 9 và như vậy, không thể đưa thêm các thông số lựa chọn khác vào mô hình tính
WQI được. Trong khi, đối với các nguồn nước khác nhau, tùy thuộc vào đặc điểm
của nó, số thông số CLN đại diện cho các nguồn nước đó có thể khác nhau, chứ
không cứng nhắc như nhau;
– Thiếu sự nhất trí về cách tiếp cận chung để xây dựng mô hình WQI;
Đặng Thị Minh Liên

5

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

– WQI không bao hàm thông tin về hiệu quả kinh tế có được từ những nỗ lực
cải thiện CLN.
Đánh giá về các ưu điểm và hạn chế của phương pháp WQI so với phương
pháp truyền thống – đánh giá bằng tiêu chuẩn cho từng thông số riêng biệt theo

bảng 1.1:
Bảng 1.1. So sánh ƣu điểm và hạn chế của PP WQI và PP đánh giá theo tiêu
chuẩn truyền thống đối với CLN [11]
Phương pháp đánh giá bằng tiêu chuẩn

Phương pháp đánh giá CLN bằng WQI

Khó phân loại CLN cho một mục đích cụ

Cho phép phân loại CLN cho một mục đích

thể

sử dụng nhất định

Hạn chế trong việc biểu diễn CLN tổng

Cho phép so sánh CLN theo thời gian (theo

quát, khó phân vùng và phân loại CLN tháng, năm, theo mùa, theo sự kiện…) và
sông, do đó khó khăn trong việc so sánh không gian (đoạn sông, sông này với sông
CLN theo thời gian và không gian

khác…)

Khó khăn cho công tác theo dõi diễn biến

Thuận lợi hơn trong việc theo dõi và đánh giá

CLN, đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ diễn biến CLN để kịp thời có những giải pháp

nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước

quản lý thích hợp và đánh giá thuận lợi cho
việc đánh giá hiệu quả đầu tư.
Cho phép ước lượng hóa và có khả năng mô

Khó sử dụng phổ biến, chỉ các nhà nghiên

cứu, nhà khoa học, giới chuyên môn mới phỏng các tác động tổng hợp của nồng độ
hiểu, do đó khó thông tin cho cộng đồng và nhiều thành phần, trong đó đã tính đến mức
các cơ quan quản lý, nhà lãnh đạo để đề ra độ đóng góp quan trọng của từng thông số, do
các quyết định phù hợp về bảo vệ và khai đó đơn giản hóa và dễ hiểu. Thuận lợi cho
thác nguồn nước

việc sử dụng phổ biến trong cộng đồng.

1.2.2. Phương pháp chung để xây dựng một mô hình tính WQI
Việc xây dựng một mô hình tính WQI gồm 4 giai đoạn cơ bản [10]:
(i) Xác định các thông số CLN lựa chọn (Xi)
Một số ít các thông số CLN được lựa chọn để tính WQI và có thể thay đổi
tùy thuộc vào đặc điểm nguồn nước, mục đích sử dụng nước…
(ii) Xác định phần trọng lượng đóng góp của các thông số lựa chọn (wi)
Đặng Thị Minh Liên

6

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Trọng số đóng góp thể hiện tầm quan trọng của mỗi thông số lựa chọn trong
mô hình tính WQI. Tuy nhiên, cũng có một số loại WQI không tính đến trọng số
đóng góp của các thông số lựa chọn.
(iii) Xác định chỉ số phụ (qi)
qi thể hiện chất lượng của thông số lựa chọn và do vậy, nó phụ thuộc vào giá
trị của thông số lựa chọn. Mặt khác, do các thông số lựa chọn thường có đơn vị khác
nhau nên phải quy về cùng một thang điểm không có đơn vị. qi thường nhận giá trị
trong khoảng 0 ÷ 100 [22] hoặc 0 ÷ 1 [14]. Để xác định qi, người ta phải xây dựng sự
phụ thuộc giữa qi và giá trị đo xi của thông số lựa chọn (Xi) dưới dạng phương trình
toán, đồ thị hàm tuyến tính hoặc phi tuyến tính qi = f(xi) hoặc bảng tra cứu.
(iv) Tính các giá trị WQI theo công thức toán học xác định
Các công thức tính toán WQI có nhiều dạng khác nhau, có thể tính và không
tính đến phần trọng lượng đóng góp (wi), có thể là dạng tổng (additive) hoặc dạng
tích (multiplicative) hoặc dạng Solway…[22] Bảng 1.2 liệt kê một số công thức
dùng để tính WQI tổng quát (tức là WQI cho đa mục đích sử dụng nước). Các công
thức này là cơ sở cho sự ra đời của nhiều công thức tính WQI của các tác giả sau
này.
Bảng 1.2. Các công thức tính WQI tổng quát
Dạng tổng
Không có trọng số

1 n
 qi
n i 1

 n 
  qi 

 i 1 
n

n

Có trọng số

q w
i 1

i

Dạng tích

q

i

i 1

wi
i

1

n

Dạng Solway
1 1 n 
  qi 

100  n i 1 

2

1  n

  qi w i 
100  i 1


2

Hiện nay có rất nhiều chỉ số CLN được phát triển ở nhiều quốc gia trên thế
giới. Trong số đó, chỉ số CLN do Quỹ vệ sinh Mỹ đề xuất (NSF – WQI) là một
trong những chỉ số CLN ra đời đầu tiên và được sử dụng khá phổ biến. NSF – WQI
được tính theo công thức dạng tổng và dạng tích, có tính đến phần trọng lượng đóng
góp như ở bảng 1.2. Chỉ số CLN do Bhargava đề nghị (Bhargava – WQI) là một
trong những WQI cho các mục đích riêng, có nhiều ưu điểm và được dùng nhiều ở
Đặng Thị Minh Liên

7

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Ấn Độ. Chỉ số CLN được Hội đồng Bộ trưởng Môi trường Canada đề nghị (CCME

– WQI) và quyết định đưa vào áp dụng từ năm 2001. Tháng 7/2011, TCMT Việt
Nam đã ra Quyết định số 879/QĐ-TCMT về việc ban hành Sổ tay hướng dẫn tính
toán WQI. Dưới đây sẽ giới thiệu về Bhargava – WQI và WQI do TCMT Việt Nam
ban hành.
1.2.3. Chỉ số chất lượng nước của Bhargava (Bhargava – WQI) [12]
Chỉ số CLN do Bhargava xây dựng năm 1983 đã được áp dụng đầu tiên để
phân vùng và phân loại CLN sông Ganga, Ấn Độ. Bhargava quan tâm đến các mục
đích sử dụng nước khi xây dựng chỉ số chất lượng nước. Các bước xây dựng mô
hình WQI theo Bhargava bao gồm:
(1). Xác định các mục đích sử dụng nước
Bước đầu tiên là xác định các mục đích sử dụng nước. Các nguồn nước khác
nhau ở những vùng khác nhau thì mục đích sử dụng nước có thể khác nhau. Chẳng
hạn, đối với sông Ganga, Bhargava phân thành 5 mục đích sử dụng: (1) tắm và bơi
lội (tiếp xúc trực tiếp); (2) cấp nước sinh hoạt; (3) nông nghiệp; (4) công nghiệp; (5)
nuôi cá và tiếp xúc gián tiếp.
(2). Xác định các thông số CLN lựa chọn cho mỗi mục đích sử dụng nước (Xi)
Các mục đích sử dụng nước khác nhau yêu cầu các thông số CLN khác nhau
và tầm quan trọng của mỗi thông số cũng khác nhau. Chẳng hạn, đối với sông
Ganga, các thông số CLN lựa chọn tương ứng với các mục đích sử dụng nước khác
nhau được Bhargava đề nghị ở bảng 1.3.
Bảng 1.3. Các thông số CLN lựa chọn cho các mục đích sử dụng khác nhau [12]
STT

Mục đích sử dụng nƣớc

Các thông số lựa chọn

n

1

Tắm, bơi lội

Độ đục, BOD5, DO, N–amoni, coliform

5

2

Cấp nước sinh hoạt

Độ đục, BOD5, DO, Cl–, coliform

5

3

Nông nghiệp

TDS, Cl–, Bo, tỷ số hấp thụ natri

4

4

Công nghiệp

Độ đục, TDS, độ cứng

3

5

Nuôi cá và tiếp xúc gián tiếp Nhiệt độ, BOD5, DO, Cl–

Đặng Thị Minh Liên

8

4

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Các thông số CLN lựa chọn được xác định dựa trên các tiêu chuẩn quốc gia về
chất lượng nước tương ứng với các mục đích sử dụng nước khác nhau (chẳng hạn, ở
Việt Nam, tiêu chuẩn CLN sông cho mục đích cấp nước sinh hoạt thì dựa vào Quy
chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT (để cho
tiện, từ đây viết tắt là QCVN 08:2008). Nói chung, các mục đích sử dụng nước có thể
thay đổi tùy thuộc vào nguồn nước và trình độ công nghệ, kinh tế – xã hội của quốc
gia, địa phương và đi kèm, các thông số CLN lựa chọn để tính WQI cũng sẽ khác
nhau.
(3). Xây dựng hàm nhạy cho các thông số CLN lựa chọn
“Hàm nhạy” (“sensitive function”) là đại lượng trung tâm của mô hình
Bhargava và nó được sử dụng thay thế cho qi trong mô hình NSF - WQI. “Hàm
nhạy” mô tả chất lượng của thông số CLN lựa chọn và do vậy, mỗi Xi sẽ nhận một

giá trị hàm nhạy (Fi) nằm trong khoảng 0,01 ÷ 1. Khi Fi tăng, thì chất lượng của
thông số tăng và ngược lại.
Theo mô hình Bhargava, “hàm nhạy” là hàm tuyến tính biểu diễn mối quan
hệ giữa Fi (tương tự như chỉ số phụ qi) với giá trị xi của thông số Xi và được dùng
để chuyển các giá trị đo (thường có đơn vị khác nhau) về cùng một thang điểm
chung 0,01 ÷ 1.
“Hàm nhạy” được xây dựng trên cơ sở các giá trị giới hạn quy định đối với
các thông số CLN lựa chọn trong các tiêu chuẩn tương ứng cho các mục đích sử
dụng nước khác nhau.
(4). Tính toán chỉ số chất lượng nước
Theo mô hình Bhargava, WQI cho mỗi mục đích sử dụng nước (hay WQI
cho mục đích sử dụng riêng) được tính theo công thức:
1/ n

 n

WQI=   Fi 
 i=1 

(1.1)

100

Trong đó, Fi: giá trị hàm nhạy của thông số thứ i;
n: số thông số lựa chọn (n tùy thuộc vào mỗi mục đích sử dụng nước).

Đặng Thị Minh Liên

9

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

WQI tổng quát (hay WQI cho đa mục đích sử dụng) được tính bằng cách lấy
trung bình số học các giá trị WQI của các mục đích sử dụng nước khác nhau với giả
thiết: tầm quan trọng của các mục đích sử dụng nước như nhau hoặc khác nhau.
Nếu tầm quan trọng của các mục đích sử dụng nước khác nhau, có thể gán hệ số
khác nhau cho mỗi mục đích sử dụng khi tính WQI tổng quát.
1.2.4. Chỉ số chất lượng nước của Bhargava cải tiến (Bhargava – WQIB cải tiến)
Trên cơ sở mô hình gốc của Bhargava, Năm 2011, các tác giả Nguyễn Văn
Hợp, Thủy Châu Tờ, Nguyễn Mạnh Hùng [25] đã cải tiến và lấy tên là mô hình
Bhargava cải tiến. Các tác giả [25] đã cho rằng, mô hình Bhargava cải tiến là phù
hợp hơn khi phản ánh chất lượng nước các sông ở khu vực miền Trung như: sông
Hương - Thừa Thiên Huế, sông Thạch Hãn - Quảng Trị, sông Kiến Giang - Quảng
Bình...so với mô hình gốc của Bhargava. Theo Nguyễn Văn Hợp [25], mô hình gốc
của Bhargava tính WQI áp dụng cho các sông chưa đại diện bởi 2 lý do: (i) đã sử
dụng mô Bhargava có điều chỉnh với ít thông số lựa chọn (3 ÷ 5 thông số) để tính
WQI cho các mục đích sử dụng riêng, trong khi để mô tả CLN sông cần nhiều
thông số hơn; vả lại, PO43- là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm
các chất dinh dưỡng lại không được đưa vào mô hình tính WQI; (ii) khi tính WQI
tổng quát bằng cách lấy trung bình số học của các WQI cho cách mục đích sử dụng
riêng, sẽ có một số thông số CLN lựa chọn được tính đến 2 lần như tổng coliform,
một số thông số lại được tính 3 lần như BOD5, DO, độ đục, Cl-, trong khi các thông
số như nhiệt độ, độ cứng, N-amoni… chỉ được tính một lần; rõ ràng WQI tổng quát
tính được kém đại diện.
Mô hình Bhargava – WQI cải tiến này như sau:

* Tính WQI theo mô hình Bhargava – WQI cải tiến
Trên cơ sở mô hình gốc Bhargava – WQI, Nguyễn Văn Hợp [25] đã cải tiến
để thu được mô hình WQI phù hợp hơn khi đánh giá CLN tổng quát (hay CLN cho
đa mục đích sử dụng) của sông như sau:
-

Áp dụng công thức (1.1) để tính WQI tổng quát chứ không tính WQI cho

các mục đích sử dụng riêng như mô hình gốc của Bhargava:
Đặng Thị Minh Liên
Lớp QLTN & MT2012B

10


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

1/ n

 n

WQI=   Fi 
 i=1 

(1.1)

100

Không sử dụng ít thông số lựa chọn (n = 3 ÷ 5) như mô hình gốc của
Bhargava, mà tăng số thông số lựa chọn lên n = 10 để thu được WQI tổng quát đại
diện hơn, chứ không tính WQI tổng quát bằng trung bình số học của các WQI cho
các mục đích sử dụng riêng như trong mô hình gốc của Bhargava. Mặt khác, tùy
thuộc vào đặc điểm của sông, có thể lựa chọn các thông số CLN khác nhau hoặc
tăng số thông số CLN lựa chọn (chẳng hạn n > 10). Bằng cách này, sẽ khắc phục
được tính “cứng nhắc” vốn có của WQI. 10 thông số được lựa chọn cho mô hình
Bhargava – WQI cải tiến để tính WQI tổng quát gồm: pH, DO, TSS, EC, BOD5,
COD, N-NO3, N-NH4, P-PO4, tổng coliform (TC). Trong đó, các biến hệ thống là
pH, DO, TSS, EC; các biến ô nhiễm hữu cơ là BOD5, COD; các biến ô nhiễm chất
dinh dưỡng là N-NO3, N-NH4 và P-PO4; biến ô nhiễm vi khuẩn phân là tổng
coliform (TC).
Các đồ thị hàm nhạy Fi được xây dựng dựa vào QCVN 08:2008 quy định
loại A1 (CLN đạt yêu cầu cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác)
và loại B2 (CLN đạt yêu cầu cho mục đích giao thông thủy và các mục đích khác
với yêu cầu chất lượng nước thấp) [2]. Riêng hàm nhạy cho thông số EC được xây
dựng dựa vào tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho nông nghiệp TCVN 6773 – 2000
[1]. Các đồ thị hàm nhạy được nêu ở hình 1.1.

Đặng Thị Minh Liên

11

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Fi

Hình 1.1. Đồ thị hàm nhạy Fi của thông số CLN i [25]

Đặng Thị Minh Liên

12

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Các hàm nhạy Fi được xây dựng theo nguyên tắc: khi thông số CLN Xi càng
lớn, tức là chất lượng nước càng kém thì Fi càng nhỏ và ngược lại. Riêng thông số
DO thì khi DO càng lớn (trong khoảng 0-6 mg/l) thì chất lượng nước càng tốt và do
đó Fi càng lớn, khi DO vượt quá bão hòa ở nhiệt độ xác định thì Fi giảm xuống do
tảo quang hợp mạnh sinh ra.
1.2.5. Chỉ số chất lượng nước do TCMT Việt Nam ban hành (WQIVN)
Theo mô hình WQI do TCMT đề xuất tại quyết định 879/QĐ-TCMT ngày
01/7/2011, có 9 thông số CLN lựa chọn để đưa vào tính WQI, bao gồm: oxy hòa tan
(DO), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD), amoni (NH4),
photphat (PO4), chất rắn lơ lửng (TSS), độ đục (TUR), tổng coliform (TC), pH.
Trước hết, tính WQI thông số (hay chỉ số phụ của thông số - chỉ số này thể hiện
chất lượng của thông số, càng lớn thì chất lượng thông số càng tốt và ngược lại) và
sau đó, tính WQI tổng quát theo một công thức xác định.
a. Các yêu cầu đối với việc tính toán WQI

- WQI được tính toán riêng cho số liệu của từng điểm quan trắc;
- WQI thông số được tính toán cho từng thông số quan trắc. Mỗi thông số sẽ
xác định được một giá trị WQI cụ thể, từ đó tính toán WQI để đánh giá chất lượng
nước của điểm quan trắc;
- Thang đo giá trị WQI được chia thành các khoảng nhất định. Mỗi khoảng
ứng với 1 mức đánh giá chất lượng nước nhất định.
b.Quy trình tính toán và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượng môi trường nước
mặt lục địa
Quy trình tính toán và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượng môi trường
nước bao gồm các bước sau:
Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm quan trắc môi trường
nước mặt lục địa (số liệu đã qua xử lý);

Đặng Thị Minh Liên

13

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Bước 2: Tính toán các giá trị WQI thông số theo công thức;
Bước 3: Tính toán WQI;
Bước 4: So sánh WQI với bảng các mức đánh giá chất lượng nước.
c. Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc
Số liệu quan trắc được thu thập phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Số liệu quan trắc sử dụng để tính WQI là số liệu của quan trắc nước mặt lục

địa theo đợt đối với quan trắc định kỳ hoặc giá trị trung bình của thông số trong một
khoảng thời gian xác định đối với quan trắc liên tục;
- Các thông số được sử dụng để tính WQI thường bao gồm các thông số:
DO, nhiệt độ, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng Coliform, pH;
- Số liệu quan trắc được đưa vào tính toán đã qua xử lý, đảm bảo đã loại bỏ
các giá trị sai lệch, đạt yêu cầu đối với quy trình quy phạm về đảm bảo và kiểm soát
chất lượng số liệu.
d. Tính toán WQI (được trình bày cụ thể tại mục phương pháp tính WQI)
e. So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá
Sau khi tính toán được WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng
với mức đánh giá chất lượng nước để so sánh, đánh giá, cụ thể như sau:
Bảng 1.4. Bảng phân loại chất lƣợng nƣớc theo chỉ số WQI
Giá trị WQI
91 - 100

76 - 90

51 - 75

26 - 50

0 - 25

Mức đánh giá chất lƣợng nƣớc
Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt
Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng
cần các biện pháp xử lý phù hợp
Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích
tương đương khác
Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích

tương đương khác
Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong
tương lai

Đặng Thị Minh Liên

14

Màu
Xanh nước
biển
Xanh lá cây

Vàng

Da cam
Đỏ

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

1.2.6. Đánh giá chất lượng nước theo WQI
Trên cơ sở WQI tính được, người ta phân loại và đánh giá CLN theo các
thang điểm WQI. Có nhiều cách phân loại CLN khác nhau, nhưng phổ biến là phân
thành 5 loại hay 5 mức CLN đối với các WQI có thang điểm 0 ÷ 100 (bảng 1.5)
Bảng 1.5. Phân loại CLN theo WQI [9], [12]

WQI(a)

Loại/
Mức

(a)

Giải thích

WQIB

WQIVN

I

91  100

91  100

Rất tốt

II

76  90

76  90

Tốt

III

51  75

51  75

Trung bình (hay tạm được)

IV

26  50

26  50

Xấu (hay dưới mức cho phép)

V

0  25

0  25

Rất xấu

WQIB ở đây có thể là WQI tổng quát hoặc WQI cho các mục đích sử dụng riêng

theo mô hình Bhargava
WQIVN: WQI tính theo mô hình của TCMT Việt Nam.
Thang phân loại CLN đối với mô hình Bhargava trong bảng là theo đề xuất
của tác giả, chứ không phải do Bhargava đề xuất, tức là khác so với mô hình gốc
của Bhargava. Theo mô hình gốc của Bhargava, phân loại như sau: mức I = 90 

100; mức II = 65  89; mức III = 35  64; mức IV = 11  34; mức V = 0  10 [12].
1.2.7. Kinh nghiệm xây dựng WQI của một số quốc gia trên Thế giới
Mô hình WQI được đề xuất và áp dụng đầu tiên ở Mỹ vào những năm 1965 1970 và đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều bang. 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 phương mình theo một trong 3 hướng:
- Áp dụng một mô hình WQI có sẵn của nước ngoài vào quốc gia/địa phương;
- Áp dụng có cải tiến một mô hình WQI có sẵn vào quốc gia/địa phương;
- Nghiên cứu phát triển một mô hình WQI mới cho quốc gia/địa phương.
Đặng Thị Minh Liên

15

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

Có rất nhiều quốc gia đã đưa áp dụng WQI vào thực tiễn, cũng như có nhiều
các nhà khoa học nghiên cứu về các mô hình WQI.
Hoa Kỳ: WQI được xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo
phương pháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation Foundation - NSF)
– sau đây gọi tắt là WQI-NSF.
Canada: Phương pháp do Cơ quan Bảo vệ môi trường Canada (The
Canadian Council of Ministers of the Environment - CCME, 2001) xây dựng.
Châu Âu: Các quốc gia ở châu Âu chủ yếu được xây dựng phát triển từ WQI
– NSF (của Hoa Kỳ), tuy nhiên mỗi Quốc gia – địa phương lựa chọn các thông s ố
và phương pháp tính chỉ số phụ riêng.
Các quốc gia Malaysia, Ấn Độ phát triển từ WQI – NSF, nhưng mỗi quốc

gia có thể xây dựng nhiều loại WQI cho từng mục đích sử dụng.
1.2.8. Tình hình nghiên cứu và kết quả đạt được về xây dựng WQI ở Việt Nam
Cho đến nay đã có nhiều đề tài, dự án nghiên cứu về CLN sông dựa vào
WQI. Ở Việt Nam, năm 2004, Thủy Châu Tờ [10] đã nghiên cứu áp dụng có điều
chỉnh mô hình WQI do Bhargava đề xuất năm 1983 để đánh giá CLN sông Hương
cho các mục đích khác nhau (cấp nước sinh hoạt, nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản,
bảo vệ đời sống thủy sinh…), phân vùng, phân loại CLN và xây dựng chương trình
quan trắc CLN sông Hương. Năm 2008, Nguyễn Văn Hợp đã áp dụng WQI để phân
loại và phân vùng CLN cho 3 sông ở khu vực Bình – Trị – Thiên: sông Kiến Giang,
sông Thạch Hãn và sông Hương… Trong các nghiên cứu trên, các tác giả đã cho
rằng mô hình WQI của Bhargava nhạy hơn và phản ánh thực tế hơn so với mô hình
WQI do Quỹ vệ sinh Mỹ đề xuất (US National Sanitation Foundation hay NSF –
WQI) và chỉ số CLN do Hội đồng Bộ trưởng Môi trường Canada đề xuất (Canadian
Council of Ministers of the Environment – Water Quality Index, viết tắt là CCME –
WQI). Khi áp dụng có điều chỉnh mô hình WQI của Bhargava (mô hình gốc của
Bhargava cho phép tính toán WQI cho các mục đích sử dụng riêng như: cấp nước
sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp… với số thông số CLN lựa chọn để tính WQI
khoảng 3 ÷ 5, các tác giả trên đã tính WQI tổng quát của sông (tức là WQI cho đa
Đặng Thị Minh Liên

16

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

mục đích sử dụng) bằng cách lấy trung bình số học của các WQI cho các mục đích

sử dụng riêng với chấp nhận tầm quan trọng (hay mức đóng góp) của các mục đích
đó vào WQI tổng quát là như nhau (mô hình gốc của Bhargava cũng làm theo cách
tương tự để tính WQI tổng quát).
Năm 2010, Nguyễn Văn Hợp, Phạm Nguyễn Anh Thi, Nguyễn Mạnh Hưng,
Tủy Châu Tờ, Nguyễn Minh Cường [4] đã tiếp tục nghiên cứu điều chỉnh mô hình
Bhargava để tính WQI tổng quát với nhiều thông số (9 – 10 thông số, trong đó có
thông số PO43-), kiểm tra độ nhạy của mô hình đó so với mô hình NSF – WQI và đã
áp dụng để đánh giá CLN tổng quát của sông Bồ ở tỉnh Thừa Thiên Huế. Năm 2010,
Nguyễn Thị Yến Nhi [6] đã nghiên cứu áp dụng mô hình Bhargava điều chỉnh với
nhiều thông số (9 – 10 thông số, trong đó có xét đến cả các thông số kim loại độc)
để đánh giá CLN sông Hương giai đoạn 2000 – 2010; đồng thời, kiểm tra độ nhạy
của mô hình đó so với mô hình của Phạm Thị Minh Hạnh đề xuất năm 2009.
1.2.8.1. Mô hình nghiên cứu WQI của Tôn Thất Lãng (Năm 2008).
* Lựa chọn thông số: phương pháp Delphi
Các thông số được lựa chọn để tính WQI cho sông Đồng Nai: BOD, Tổng
N, DO, SS, pH, Coliform.
* Tính toán chỉ số phụ: phương pháp Delphi và phương pháp đường cong tỉ lệ
Từ điểm số trung bình do các chuyên gia cho ứng với từng khoảng
nồng độ thực tế. Đối với mỗi thông số chất lượng nước tác giả đã xây dựng một
đồ thị và hàm số tương quan giữa nồng độ và chỉ số phụ. Dựa vào phương pháp
thử với sự trợ giúp của phần mềm xử lý bảng tính Excel, các hàm chất lượng
nước được biểu thị bằng các phương tr ình sau:
- Hàm chất lượng nước với thông số: BOD5 y = - 0,0006 x2 - 0,1491x +
9,8255.
- Hàm chất lượng nước với thông số DO: y = 0,0047x2 + 1,20276x - 0,0058
- Hàm chất lượng nước với thông số SS: y = 0,0003x2 - 0,1304x + 11,459
- Hàm chất lượng nước với thông số pH: y = 0,0862x4 - 2,4623x3 + 24,756x2
– 102,23x + 150,23
Đặng Thị Minh Liên

17

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

- Hàm chất lượng nước với thông số tổng N: y = - 0,04x2 – 0,1752x + 9,0244
- Hàm chất lượng nước với thông số coliform: y = 179.39x - 0,4067
* Trọng số
Theo phương pháp Delphi, các mẫu phỏng vấn được biên soạn và gửi đến
40 chuyên gia chất lượng nước ở các trường Đại Học, các Viện Nghiên cứu, các
trung tâm Môi trường để lấy ý kiến. Các mẫu phỏng vấn được gửi đi hai đợt: đợt
một là các câu hỏi để xác định các thông số chất lượng nước quan trọng, đợt hai là
các câu hỏi để xác định trọng số của các thông số chất lượng nước để xây dựng chỉ
số phụ và hàm chất lượng nước.
Kết quả có 6 thông số chất lượng nước được lựa chọn là những thông số
chất lượng nước quan trọng với các trọng số được trình bày trong bảng sau:
Bảng 1.6. Trọng số của các thông số chất lƣợng nƣớc
Thông số

Trọng số tạm thời

Trọng số cuối cùng

BOD5

1,00

0,23

DO

0,76

0,18

SS

0,70

0,16

pH

0,66

0,15

Tổng N

0,63

0,15

Tổng coliform

0,56

0,13

* Tính toán ch ỉ số cuối cùng
Chỉ số WQI cuối cùng được tính theo công th ức trung bình cộng có trọng số:
Trong đó :
I: Chỉ số cuối cùng
qi: chỉ số phụ cho các thông s ố
wi Trọng số
* Đánh giá CLN hệ thống sông Đồng Nai bằng WQI [8]
Kết quả tính toán WQI cho các trạm quan trắc tại sông Đồng Nai được dùng
để đánh giá diễn biến chất lượng hệ thống sông Đồng Nai trong giai đoạn 19982004 cho thấy CLN sông Đồng Nai có xu hướng giảm nhẹ theo thời gian. Chất
Đặng Thị Minh Liên

18

Lớp QLTN & MT2012B


Luận văn Thạc sĩ QLTN&MT

ĐH Bách Khoa Hà Nội

lượng nước thay đổi từ ô nhiễm rất nhẹ đến ô nhiễm nhẹ (5của 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.
Để đánh giá chất lượng nước hệ thống sông Đồng Nai, dựa vào một số kết
quả nghiên cứu của nhiều tác giả và kinh nghiệm thực tế đề xuất phân
loại nguồn nước mặt theo chỉ số WQI như sau:
Bảng 1.7. Thang màu chất lƣợng nƣớc theo WQI

Loại nguồn

Chỉ số WQI

Đánh giá chất lƣợng

Xanh dƣơng

9
Không ô nhiễm

2

Lam

7
Ô nhiễm rất nhẹ

3

Lục

5
Ô nhiễm nhẹ

4

Vàng

3
Ô nhiễm trung bình

5

Da cam

1
Ô nhiễm nặng

6

Đỏ

WQI≤1

Ô nhiễm rất nặng

nƣớc
1

Ký hiệu màu

1.2.8.2. Mô hình nghiên cứu WQI của Ủy ban sông MeKong. [9]
Các thông số được sử dụng để tính toán WQI bao gồm: DO, Amoni NH4+ ,
COD và Tổng P.

WQI của mỗi trạm quan trắc được tính toán theo công thức sau:
WQI =

∑ ( p1

+ p2 + ... + pn )
.10

p: điểm số củao mỗi mẫu (nếu DO, NH4, COD và Tổng P đáp ứng được mức ứng
dẫn sẽ được 2 điểm; nếu chỉ có NH4 và Tổng P đáp ứng được mức hướng dẫn sẽ
được 1 điểm; các trường hợp còn lại sẽ được 0 điểm.
n: số mẫu trong 1 năm.
M: số điểm tối đa có thể đạt được của các mẫu trong 1 năm.

Đặng Thị Minh Liên

19

Lớp QLTN & MT2012B