Nghiên cứu chỉ số chất lượng nước biển ven bờ (CWQI) tại các vùng biển của việt nam để đánh giá hiện trạng chất lượng nước biển ven bờ hiện nay đề xuất các giải pháp bảo vệ môi tr

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................................... vi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ..................................................................................... 3
I. TỔNG QUAN VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC (WQI), CHỈ SỐ CHẤT
LƢỢNG NƢỚC BIỂN VEN BỜ ........................................................................... 3
1.1.Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) ..................................................................... 3
1.2. Chỉ số chất lƣợng nƣớc biển ven bờ (CWQI) ............................................. 9
II. KINH NGHIỆM XÂY DỰNG CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC BIỂN VEN
BỜ CỦA MỘT SỐ NƢỚC TRÊN THẾ GIỚI ..................................................... 10
2.1. Canada ....................................................................................................... 10
2.2. Hoa Kỳ....................................................................................................... 14
2.2.1. Phƣơng pháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation
Foundation -NSF) .......................................................................................... 14
2.2.2. Mô hình WQI áp dụng ở bang Floria .................................................. 16
2.2.3. Kết quả sử dụng chỉ số chất lƣợng môi trƣờng cho nƣớc biển ven bờ
trong các báo cáo ........................................................................................... 19
2.2. Trung Quốc : Phƣơng pháp đánh giá các chất dinh dƣỡng vùng biển ven
bờ ...................................................................................................................... 25
2.2.1. Nội dung phƣơng pháp ........................................................................ 25
2.2.2.Ứng dụng .............................................................................................. 26
2.3. .Phƣơng pháp theo đề xuất của Cục Kiểm soát ô nhiễm trên cơ sở dự án
EIR (Thông tin báo cáo môi trƣờng) ................................................................ 27
III. ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG
NƢỚC BIỂN VEN BỜ (CWQI) CHO VIỆT NAM ............................................ 30

i

3.1. Kinh nghiệm của Việt Nam ....................................................................... 30
3.2. Đề xuất, lựa chọn mô hình để thử nghiệm tính toán chỉ số chất lƣợng
nƣớc biển ven bờ nhằm đánh giá hiện trạng nƣớc biển ven bờ của Việt Nam 32
CHƢƠNG II. THỬ NGHIỆM TÍNH TOÁN ....................................................... 33
I. MUC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ............................................... 33
1.1. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 33
1.2. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................ 33
1.2.1. Địa điểm quan trắc đƣợc đƣa vào tính toán ......................................... 33
1.2.2. Các thông số đƣợc lựa chọn................................................................. 36
1.2.3. Số liệu quan trắc đƣa vào tính toán ..................................................... 36
1.2.4. Quy chuẩn so sánh, tính toán ............................................................... 38
II. PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ KẾT QUẢ .............................................. 38
2.1. Phƣơng pháp của Bộ Môi trƣờng Canada ................................................. 38
2.1.1. Nội dung phƣơng pháp ........................................................................ 38
2.1.2. Kết quả tính toán .................................................................................. 41
2.2. Phƣơng pháp của dự án EIR, Cục KSON và đề xuất chỉnh sửa của tác giả
(Phƣơng pháp của cục Kiểm soát ô nhiễm –hiệu chỉnh) .................................. 45
2.2.1. Phƣơng pháp ........................................................................................ 45
2.2.2. Kết quả tính toán .................................................................................. 48
2.3. Đánh giá kết quả ........................................................................................ 52
2.3.1. So sánh kết quả tính toán ..................................................................... 52
2.3.2. Đánh giá hiện trạng chất lƣợng nƣớc biển ven bờ Việt Nam .............. 56
CHƢƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG VÙNG
VEN BIỂN................................................................................................................ 57
I. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY Ô NHIỄM NƢỚC BIỂN VEN BỜ .................. 57
II. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG NƢỚC BIỂN VEN
BỜ CỦA VIỆT NAM ........................................................................................... 59

ii

2.1. Giải pháp về chính sách, công cụ quản lý ................................................. 59
2.2. Giải pháp khoa học kỹ thuật ...................................................................... 60
CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 62
I. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 62
III. KIẾN NGHỊ .................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 64
PHỤ LỤC 1 .............................................................................................................. 66
PHỤ LỤC 2 .............................................................................................................. 69
PHỤ LỤC 3 .............................................................................................................. 72
PHỤ LỤC 4 .............................................................................................................. 75

iii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
WQI

Water quality index

Chỉ số chất lƣợng nƣớc

CWQI

Coastal Water quality index

Chỉ số chất lƣợng nƣớc biển
ven bờ

Water quality index -National

Chỉ số chất lƣợng nƣớc -

Sanitation Foundation

Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ

BOD

Biological oxigen demand

Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Chemical oxigen demand

Nhu cầu oxy hóa học

TSS

Total Suspended Solids

Tổng chất rắn lơ lửng

WQI-NSF

BTNMT

Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng

TCMT

Tiêu chuẩn môi trƣờng

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

KCN

Khu Công nghiệp

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các thông số, phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để tính WQI ................7
Bảng 1.2. Xếp loại chất lƣợng nƣớc theo chỉ số CCE - WQI ...................................12
Bảng 1.3. Kết quả tính toán chỉ số CCME- WQI từ 1995 – 1998 đối với mục đích
bảo tồn đời sống thủy sinh cho đảo Prince Edward ..................................................13
Bảng 1.4. Chỉ số phụ các thông số ............................................................................17
Bảng 1.5. Nhóm các thông số và Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc để bảo vệ đời sống
thủy sinh/ sức khỏe con ngƣời đƣợc sử dụng để tính toán chỉ số chất lƣợng nƣớc
WQI. ..........................................................................................................................21
Bảng 1.6.Tóm tắt kết quả tính toán chỉ số ASSETS (Ni) ở vịnh Jiaozhou ...............27
Bảng 2.1. Mô tả vị trí các điểm quan trắc nƣớc biển ven bờ ....................................33
Bảng 2.2. Tổng hợp số liệu quan trắc nƣớc biển ven bờ ..........................................36
Bảng 2.3. Xếp loại chất lƣợng nƣớc theo chỉ số CCE -WQI ....................................41

Bảng 2.4. Kết quả tính toán và đánh giá Chỉ số chất lƣợng nƣớc biển ven bờ cho
vùng nuôi trồng thủy sản và bảo tồn thủy sinh của các vùng biển Việt Nam năm
2012(Theo phƣơng pháp của Canada) ......................................................................42
Bảng 2.5. Kết quả tính toán và đánh giá Chỉ số chất lƣợng nƣớc biển ven bờ cho
Vùng bãi tắm, thể thao dƣới nƣớc của các vùng biển Việt Nam năm 2012 .............44
Bảng 2.6. Đề xuất xếp loại chất lƣợng nƣớc theo chỉ số CWQI ...............................48
Bảng 2.7. Kết quả tính toán và đánh giá Chỉ số chất lƣợng nƣớc biển ven bờ cho Vùng
nuôi trồng thủy sản và bảo tồn thủy sinh của các vùng biển Việt Nam năm 2012(Theo
phƣơng pháp của Cục Kiểm soát ô nhiễm-đề xuất bổ sung)........................................49
Bảng 2.8. Kết quả tính toán và đánh giá Chỉ số chất lƣợng nƣớc biển ven bờ cho
Vùng bãi tắm, thể thao dƣới nƣớc của các vùng biển Việt Nam năm 2012(Theo
phƣơng pháp của Cục Kiểm soát ô nhiễm-đề xuất bổ sung) ....................................51

v


DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Số lƣợng các thông số đƣợc sử dụng trong các báo cáo WQI (Couillard
and Lefebvre (1985) and Wepener et al (2006)). (nguồn: 15) ....................................5
Hình 1.2: Tần suất sử dụng các thông số trong các mô hình WQI (nguồn: 15) .........5
Hình 1.3. Mô hình khái niệm về chỉ số CCE-WQI ...................................................10
Hình 1.4. Biểu đồ chỉ số chất lƣợng nƣớc từ 1995 – 1998 đối với mục đích bảo tồn
đời sống thủy sinh của đảo Prince Edward (Nguồn: 13) ..........................................13
Hình 1.5. Các đƣờng cong tỷ lệ của các thông số(Nguồn: 7) ...................................18
Hình 1.6. Tổng thể và chất lƣợng môi trƣờng biển quốc gia và các khu vực biển ven
bờ 2003 – 2006 (Nguồn: 17) .....................................................................................20
Hình 1.7. Các trạm quan trắc nƣớc của Vịnh San Francisco (Nguồn:18) ................21
Hình 1.8. Chỉ số chất lƣợng nƣớc theo phƣơng pháp kết hợp kết quả của các nhóm
thông số: Kim loại, thuốc trừ sâu, PCBs, PAHs và DO (Nguồn 18) ........................24
Hình 1.9. Chỉ số chất lƣợng nƣớc theo phƣơng pháp tính tổng thể từng thông số

(Nguồn 18) ................................................................................................................24
Hình 1.10. Bản đồ Vịnh Jiaozhou và phân bố thủy sinh trong cuối những năm 1990
( Shen et al. 2006). ....................................................................................................26
Hình 1.11. Tần suất phân bố của chlorophyll a và Oxy hòa tan ở vịnh Jiaozhou....27
Hình 1.12 .Chỉ số CWQI tại Vịnh Đà Nẵng .............................................................31
Hình 1.13. Chỉ số CWQI tại Vùng biển phía Đông Đà Nẵng ..................................31
Hình 2.1. Vị trí các trạm quan trắc nƣớc biển ven bờ ...............................................35
Hình 2.2. Biểu đồ biểu diễn chất lƣợng nƣớc của các vùng biển ven bờ Việt Nam
năm 2012 cho vùng nuôi trồng thủy sản và bảo tồn thủy sinh (Theo phƣơng pháp
của Canada) ...............................................................................................................43
Hình 2.3. Biểu đồ biểu diễn chất lƣợng nƣớc của các vùng biển ven bờ Việt Nam
năm 2012 cho vùng bãi tắm, thể thao dƣới nƣớc (Theo phƣơng pháp của Canada) 45
Hình 2.4. Biểu đồ biểu diễn chất lƣợng nƣớc của các vùng biển ven bờ Việt Nam
năm 2012 cho Vùng nuôi trồng thủy sản và bảo tồn thủy sinh (Theo phƣơng pháp
của Cục Kiểm soát ô nhiễm – hiệu chỉnh) ................................................................50

vi


Hình 2.5. Biểu đồ biểu diễn chất lƣợng nƣớc của các vùng biển ven bờ Việt Nam
năm 2012 cho Vùng bãi tắm, thể thao dƣới nƣớc (Theo phƣơng pháp của Cục Kiểm
soát ô nhiễm – hiệu chỉnh) ........................................................................................52
Hình 2.6. Biểu đồ biểu diễn chất lƣợng nƣớc của các vùng biển ven bờ Việt Nam
năm 2012 cho 2 mục đích (Vũng bảo thủy sinh và Vùng bãi tắm, thể thao dƣới nƣớc
(Theo phƣơng pháp của Canada) ..............................................................................55
Hình 2.7. Biểu đồ biểu diễn chất lƣợng nƣớc của các vùng biển ven bờ Việt Nam
năm 2012 cho 2 vùng (Vùng bảo vệ thỷ sinh và Vùng bãi tắm, thể thao dƣới nƣớc
(Theo phƣơng pháp của Cục Kiểm soát ô nhiễm – hiệu chỉnh)................................55

vii

MỞ ĐẦU
Đánh giá chất lƣợng nƣớc là công tác rất quan trọng nhằm bảo vệ sức khỏe
con ngƣời và môi trƣờng. Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) là một công cụ có khả
năng tập hợp một lƣợng lớn các số liệu, thông tin về chất lƣợng nƣớc, đơn giản hóa
chúng thành các kết luận đơn giản về chất lƣợng nƣớc nhƣ rất tốt, tốt, trung bình,
kém và rất kém cung cấp cho các cơ quan quản lý và công chúng. Hiện nay, rất
nhiều nƣớc trên thế giới đã sử dụng chỉ số WQI để đánh giá hiện trạng chất lƣợng
nƣớc (nƣớc mặt, nƣớc biển..).
Nƣớc ta có đƣờng bờ biển dài 3.260km, kéo dài từ Quảng Ninh đến Kiên
Giang, nhƣ vậy cứ l00 km2 thì có l km bờ biển (trung bình của thế giới là 600km2
đất liền/1km bờ biển). Biển Việt Nam đƣợc các nhà khoa học quốc tế đánh giá có sự
đa dạng sinh học và sự phong phú về nguồn lợi hải sản. Biển không chỉ cung cấp
những nguồn tài nguyên sinh vật và khoáng sản phong phú, đa dạng, quý hiếm, tạo
công ăn việc làm và thu nhập cho ngƣ dân, cho đất nƣớc mà quan trọng hơn, biển cả
có ý nghĩa đặc biệt về sinh thái, có quan hệ mật thiết tới sự sống của chính chúng ta.
Nguồn tài nguyên quý giá này lại đang đứng trƣớc những hiểm họa nghiêm trọng về
môi trƣờng, nhất là tại các vùng cửa sông ven biển, biển ven bờ - nơi tập trung khu
công nghiệp, đô thị và tại các bãi biển.
Ở Việt Nam, mạng lƣới quan trắc chất lƣợng nƣớc biển ven bờ quốc gia do
Tổng cục Môi trƣờng quản lý đã đƣợc thành lập từ năm 1996 gồm có: Trạm Quan
trắc Môi trƣờng vùng biển ven Miền Bắc, Trạm Quan trắc, phân tích Môi trƣờng
biển Miền Trung, Trạm Quan trắc và Phân tích Môi trƣờng biển Miền Nam. Dữ
liệu quan trắc đƣợc thu thập, tổng hợp để lập các báo cáo hiện trạng môi trƣờng.
Tuy nhiên, việc đánh giá chất lƣợng nƣớc biển ven bờ hiện nay chỉ bằng cách so
sánh các thông số chất lƣợng đơn lẻ với các tiêu chuẩn/quy chuẩn chất lƣợng nƣớc
biển ven bờ của Việt Nam. Đánh giá tổng thể về chất lƣợng nƣớc biển ven bờ cũng
nhƣ so sánh chất lƣợng nƣớc biển ven bờ giữa các địa phƣơng vùng biển, các vùng
miền còn chƣa đƣợc chú ý đến.

1


Luận văn: “ Nghiên cứu chỉ số chất lượng nước biển ven bờ (CWQI) tại
các vùng biển của Việt Nam để đánh giá hiện trạng chất lượng nước biển ven bờ
hiện nay. Đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường vùng biển ven bờ Việt Nam "
đã đƣợc tiến hành nhằm góp phần bảo vệ môi trƣờng, ngăn chặn ô nhiễm vùng biển
nói chung, biển ven bờ nƣớc ta nói riêng.

2


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
I. TỔNG QUAN VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC (WQI), CHỈ SỐ CHẤT
LƢỢNG NƢỚC BIỂN VEN BỜ
1.1.Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI)
Chỉ số chất lƣợng nƣớc (Water Quality Index- WQI) là một thông 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 nƣớc và đƣợc biểu diễn qua
một thang điểm, từ đó đơn giản hóa chúng thành các kết luận đơn giản về chất
lƣợng nƣớc nhƣ rất tốt, tốt, trung bình, kém và rất kém cung cấp cho các cơ quan
quản lý và công chúng.
Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) đƣợc phát triển đầu tiên ở Đức, đánh giá chất
lƣợng nƣớc thông qua sinh vật chỉ thị . Năm 1965, Horton khởi đầu cho việc đánh
giá chất lƣợng nƣớc sử dụng chỉ số là các con số và xây dựng trên thang số. Hiện
nay, nhiều nƣớc trên thế giới đã sử dụng chỉ số chất lƣợng nƣớc để đánh giá chất
lƣợng nƣớc.
Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm:
-

Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể đƣợc sử dụng làm cơ sở cho

việc ra các quyết định phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ƣu tiên.
-

Phân vùng chất lƣợng nƣớc

-

Thực thi tiêu chuẩn/quy chuẩn: WQI có thể đánh giá đƣợc mức độ đáp

ứng/không đáp ứng của chất lƣợng nƣớc đối với tiêu chuẩn/quy chuẩn hiện hành
-

Phân tích diễn biến chất lƣợng nƣớc theo không gian và thời gian.

-

Công bố thông tin cho cộng đồng

-

Nghiên cứu khoa học: các nghiên cứu chuyên sâu về chất lƣợng nƣớc

thƣờng không sử dụng WQI, tuy nhiên WQI có thể sử dụng cho các nghiên cứu vĩ
mô khác nhƣ đánh giá tác động của quá trình đô thị hóa đến chất lƣợng nƣớc khu
vực, đánh giá hiệu quả kiểm soát phát thải,…
Quy trình xây dựng WQI
Thông thƣờng, các mô hình chỉ số chất lƣợng nƣớc hiện nay đều đƣợc xây

dựng thông qua quy trình 4 bƣớc nhƣ sau:

3


Bƣớc 1: Lựa chọn các thông số
chất lƣợng nƣớc, xác định trọng số

Ý kiến chuyên gia

của từng thông số
Bƣớc 2: Chuyển đổi các thông số
về cùng một thang đo (tính toán

Ý kiến chuyên gia

chỉ số phụ)

Bƣớc 3: Trọng số

Bƣớc4:

Ý kiến chuyên gia

Tính toán chỉ số chất

lƣợng nƣớc (WQI) và kết luận

Số liệu đo đạc

Bƣớc 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. Dựa vào mục đích sử dụng WQI có thể đƣợc phân loại nhƣ sau:
Chỉ số chất lƣợng nƣớc thông thƣờng, chỉ số chất lƣợng nƣớc cho mục đích sử dụng
đặc biệt.
Việc lựa chọn thông số có thể dùng phƣơng pháp delphi hoặc phân tích nhân
tố quan trọng. Các thông số không nên quá nhiều vì nếu các thông số quá nhiều thì
sự thay đổi của một thông số sẽ có tác động rất nhỏ đến chỉ số WQI cuối cùng.
Thông thƣờng, các thông số nên đƣợc lựa chọn theo 5 chỉ thị sau:
-

Hàm lƣợng Oxy: DO

-

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

Hình dƣới đây chỉ ra số lƣợng các thông số đƣợc sử dụng trong các mô hình WQI
khác nhau:

4


Theo mục đích sử dụng

Số lƣợng các thông số lựa chọn
Tần suất sử dụng các chỉ thị

Hình 1.1: Số lượng các thông số được sử dụng trong các báo cáo WQI (Couillard
and Lefebvre (1985) and Wepener et al (2006)). (nguồn: 15)
Tần suất sử dụng các thông số đƣợc chỉ ra trong hình dƣới đây:

Hình 1.2: Tần suất sử dụng các thông số trong các mô hình WQI (nguồn: 15)

5


Bƣớc 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 ta 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:
-100 to 100 (Stoner, 1978)
-50 to 100 (Béronet al, 1979)
0 to 1 (Swamee and Tyagi, 2000)

0 to 10 (Cooper et al, 1994)
0 to 14 (Prati et al, 1971)
0 to 16 (Sargaonkar and Deshpande, 2003)
0 to 25 (Gray, 1996)
0 to 100 (Brown et al, 1973; Shyue et al, 1996; Liou et al, 2004; Sedeño Díaz and López-López, 2007; Simões et al, 2008)
...
Có rất nhiều phƣơng pháp chuyển đổi thông số nhƣng phƣơng pháp đƣờng
cong tỉ lệ (rating curve) đƣợc sử dụng rộng rãi nhất.
Bƣớc 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. Trọng số có thể xác định bằng phƣơng pháp delphi,
phƣơng pháp đánh giá tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng, tầm quan trọng
của các thông số đối với đời sống thủy sinh, tính toán trọng số dựa trên các tiêu
chuẩn hiện hành, dựa trên đặc điểm của nguồn thải vào lƣu vực, bằng các phƣơng
pháp thống kê…
Một số nghiên cứu cho rằng trọng số là không cần thiết. Mỗi lƣu vực khác
nhau có các đặc điểm khác nhau và có các trọng số khác nhau, vì vậy WQI của các
lƣu vực khác nhau không thể so sánh với nhau.

6


Bƣớc 4 : Tính toán chỉ số WQI
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.
Bảng 1.1. tổng hợp lại các thông số và phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để
tính chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI của các nƣớc trên thế giới.
Bảng 1.1. Các thông số, phương pháp thường được sử dụng để tính WQI
TT
1

Tác giả

Số lƣợng các thông số

Công thức

Ứng dụng

Bharagava

9 thông số: To

Các mục đích

(1983)+

Độ sâu, DO,

sử dụng, sông

BOD, Cl, Độ dẫn điện ,

(Ấn Độ)

Độ cứng, Coli,
NH3-N.
2

Brown et al.

9 thông số:

Không theo
mục đích sử

(1970,1973)+ Fecal. Coli, pH,
BOD, NO3, PO4,

dụng; sông

To, TURB, TS, vận tốc,

(Hoa Kỳ)

%DO
3

Bộ Môi

Không hạn chế số

Thƣờng theo

trƣờng

lƣợng các thông số

mục đích sử

Canada

nhƣng ít nhất là 4

dụng và dựa

(CCME)

trên các thông

(2001)

số, sông, hồ,
suối,biển..
(Canada)

4

Dojilido et

7 thông số:

Theo mục

al. (1994)

BOD5; SS;

đích sử dụng,

PO4; NH3; DS;

sông (Ba Lan)

COD-Mn; DO.

7


5

6

Frumin et

6 thông số BOD,

Sông,

hồ

al., (1997)

DO và 4 thống số khác

(Liên

Bang

theo mục đích sử dụng

Nga)

9 Thông số:

Không

House

(1989,1990)+ DO, NH3-N,

theo

mục đích sử

BOD, SS, NO3,

dụng:

o

pH, T , Cl,

sông

(Anh)

T.coli
7

Inhaber

2chỉ số phụ:

Chỉ số chất

(1975)+

(1) chất lƣợng chung -

lƣợng

môi

Bao gồm các chỉ số

trƣờg

chung:

phụ của kim loại

hồ, sông

(Cd, Li, Cu,
Zn, Cr, độ cứng);
Độ dẫn điện và ảnh
hƣởng của các chỉ số
phụ lên nƣớc dùng để
phục vụ cấp nƣớc và

nuôi trồng thủy sản
(2) Chỉ số phụ cho mục
địch cấp nƣớc (BOD,
SS, NH3,Tổng P,
Phenols,CN-)
8

Wepener et

14 Thông số: DO,

Không

al. (1992)+

pH, Độ dẫn điện,

mục đích sử

TDS, F, K, Các chất ô

dụng:

nhiễm, Zn, Mn, Cr,

(Nam Phi)

Cu, Pb, Ni;

8

theo

sông


9

Smith (1989,

9 thông số; DO,

Theo mục

1990)

pH, SS, độ dẫn điện,

đích sử dụng

biến thiên nhiệt độ,

nƣớc (New

BOD5, NH3,

Zealand)

F.coli.
10

Ouyang et al

Không quy định số

Chất

lƣợng

(2006)

lƣợng thông số

nƣớc

sông

(Trung Quốc)

(nguồn: Tổng hợp các báo cáo và Development of Water Quality Indices for
Surface Water Quality Evaluation in Vietnam, Thesis for Ph.D.’s Degree - Pham
Thi Minh Hanh)
1.2. Chỉ số chất lƣợng nƣớc biển ven bờ (CWQI)
Chỉ số chất lƣợng nƣớc biển ven bờ (CWQI) là một loại chỉ số chất lƣợng
nƣớc, dùng để đánh giá chất lƣợng nƣớc biển ven bờ tại các vùng biển. Chỉ số chất
lƣợng nƣớc biển ven bờ (CWQI) cũng đƣợc xác định thông qua một công thức toán
học.
Các ứng dụng chủ yếu của CWQI cũng bao gồm:
-

Phân vùng chất lƣợng nƣớc biển, khoanh vùng ô nhiễm

-

Thực thi tiêu chuẩn/quy chuẩn: CWQI có thể đánh giá đƣợc mức độ đáp

ứng/không đáp ứng của chất lƣợng nƣớc biển ven bờ đối với tiêu chuẩn/quy chuẩn
hiện hành.
-

Phân tích diễn biến chất lƣợng nƣớc biển ven bờ theo không gian và thời

gian.
-

Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể đƣợc sử dụng làm cơ sở cho

việc ra các quyết định phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ƣu tiên.
-

Công bố thông tin cho cộng đồng

9


-

Nghiên cứu khoa học: CWQI có thể sử dụng cho các nghiên cứu để đánh

giá tác động của quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa, du lịch… đến chất lƣợng

nƣớc biển ven bờ khu vực, đánh giá hiệu quả kiểm soát phát thải,…
II. KINH NGHIỆM XÂY DỰNG CHỈ SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC BIỂN VEN
BỜ CỦA MỘT SỐ NƢỚC TRÊN THẾ GIỚI
Có rất nhiều quốc gia đã áp dụng chỉ số WQI trong thực tiễn để đánh giá chất
lƣợng nƣớc biển ven bờ của mình
2.1. Canada
Năm 1995, các nhà khoa học của Canada đã nghiên cứu và xây dựng một
chỉ số chất lƣợng nƣớc, trong đó tất cả các thông số đƣợc đƣa vào tính toán bằng
cách so sánh với các tiêu chuẩn về chất lƣợng nƣớc cho mọi mục đích sử dụng (nuôi
trồng thủy sản, vui chơi giải trí..). Đến năm 2001 chỉ số chất lƣợng nƣớc CCME
WQI (Canadian Council of Ministers of Environmental Water Quality Index, viết
tắt là CCE -WQI) đƣợc Bộ Môi trƣờng Canada cho phép sử dụng trong các dự án
nghiên cứu, các báo cáo hiện trạng môi trƣờng.
Về mặt toán học, chỉ số CCE -WQI là một hàm gồm 3 biến F1, F2, F3 (hình 1.3):

Hình 1.3. Mô hình khái niệm về chỉ số CCE-WQI
Trong đó:
F1(phạm vi – bao nhiêu): phần trăm thông số vƣợt tiêu chuẩn cho phép:

10


F2 (tần suất – bao nhiêu lần): phần trăm số mẫu vƣợt tiêu chuẩn cho phép:

F3 (độ lệch – bao nhiêu): độ lớn mức độ vƣợt tiêu chuẩn cho phép có giá trị từ 0100, đƣợc tính toán bằng công thức:

nse: độ lệch chuẩn tƣơng đối trung bình so với tiêu chuẩn và đƣợc tính nhƣ sau :

Độ lệch

i

: độ lệch của thông số i so với tiêu chuẩn cho phép và đƣợc tính bằng

công thức sau:
-

Nếu tiêu chuẩn trên:

-

Nếu tiêu chuẩn dƣới:

Trong đó Co là giá trị tiêu chuẩn cho phép, Ci là giá trị thông số i, nếu Co= 0 thì giá
trị độ lệch = Ci.
Giá trị CCE - WQI đƣợc tính theo công thức:

11


Chỉ số CCE - WQI có giá trị 0-100, mỗi giá trị thể hiện chất lƣợng nƣớc tại khu vực
nghiên cứu, bảng 1.2. là Bảng chia điểm và phân loại chất lƣợng nƣớc.
Bảng 1.2. Xếp loại chất lượng nước theo chỉ số CCE - WQI
CCE

- Điều kiện chất lƣợng nƣớc của hệ sinh thái

WQI
95-100

Xếp
loại

Tốt (excellent): chất lƣợng nƣớc đƣợc bảo vệ, không bị đe dọa A
hay bị tổn thƣơng; hiện trạng chất lƣợng nƣớc rất gần với hệ tự
nhiên hay các mức mong muốn (mục đích sử dụng). Giá trị này
đạt đƣợc khi toàn bộ các mẫu đo đạc, phân tích gần nhƣ đều
nằm trong giới hạn cho phép trong toàn bộ thời gian.

80-94

Khá (good): Chất lƣợng nƣớc đƣợc bảo vệ với mức độ đe dọa B
và bị tổn thƣơng không lớn; hiện trạng chất lƣợng nƣớc hiếm
khi vƣợt ra khỏi hệ tự nhiên hay các mức mong muốn

65-79

Trung bình (fair): Chất lƣợng nƣớc đƣợc bảo vệ đôi khi bị đe C
doạn hay bị tổn thƣơng ở mức thấp; hiện trạng chất lƣợng nƣớc
đôi khi vƣợt ra khỏi hệ tự nhiên hay các mức mong muốn.

45-64

Biểu hiện ô nhiễm (marginal): chất lƣợng nƣớc thƣờng xuyên bị D
đe dọa hay bị tổn thƣơng; hiện trạng chất lƣợng nƣớc thƣờng
vƣợt ra khỏi hệ tự nhiên hay các mức mong muốn.

0-44

Ô nhiễm (Poor): Phần lớn tất cả chất lƣợng nƣớc luôn bị đe dọa E

hay bị tổn thƣơng, hiện trạng chất lƣợng nƣớc thƣờng xuyên
vƣợt ra khỏi hệ tự nhiên hay các mức mong muốn.
Phƣơng pháp tính chỉ số chất lƣợng nƣớc CCE-WQI này của Canada đƣợc

Bộ Môi trƣờng của Canada ứng dụng và thử nghiệm tính toán lần đầu tiên vào năm
2004 cho tỉnh Atlantic, Canada trong đó có vùng biển ven bờ đảo Prince Edward
(Prince Edward Island) nhƣ sau:

12


-

Thông số lựa chọn tính toán bao gồm: Tổng N, tổng P, TSS, E.Coli (Kim

loại nặng nhƣ Pb, Cd, As và các kim loại độc khác không phải là vấn đề ở các vùng
nƣớc đảo Prince Edward nên không có trong chƣơng trình quan trắc)
-

Kết quả tính toán chỉ số CCME- WQI từ 1995 – 1998 đối với mục đích bảo

tồn đời sống thủy sinh cho đảo Prince Edward nhƣ sau:
Bảng 1.3. Kết quả tính toán chỉ số CCME- WQI từ 1995 – 1998 đối với mục đích
bảo tồn đời sống thủy sinh cho đảo Prince Edward
TT

CCME
Tên điểm quan trắc

WQI

Đánh giá

1

Caruther's Brook

92 B: Khá

2

Cửa sông Mill

56 D: Biểu hiện ô nhiễm

3

Bear

85 B: Khá

4

Dunk

57 D: Biểu hiện ô nhiễm

5

Moerell

83 B: Khá

6

Cửa sông West

58 D: Biểu hiện ô nhiễm

Hình 1.4. Biểu đồ chỉ số chất lượng nước từ 1995 – 1998 đối với mục đích bảo tồn
đời sống thủy sinh của đảo Prince Edward (Nguồn: 13)
13


2.2. Hoa Kỳ
2.2.1. Phương pháp của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation
Foundation -NSF)
WQI đƣợc xây dựng cho mỗi bang, đa số các bang tiếp cận theo phƣơng pháp
của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (National Sanitation Foundation -NSF) – sau đây gọi
tắt là WQI-NSF
-

Lựa chọn các thông số:

WQI là một con số đại diện cho chất lƣợng nƣớc tính toán từ 8 thông số: Nhiệt
độ, DO, BOD, pH, Tổng N (ammonia+nitrate nitrogen), Tổng P, Tổng rắn (Total
solids), fecal coliform.
-

Giới hạn áp dụng:

WQI là một chỉ số tổng hợp đƣợc sử dụng để đánh giá chất lƣợng nƣớc cho các
mục đích thông thƣờng (câu cá, bơi…). Nó thể xác định chất lƣợng nƣớc cho các
mục đích đặc biệt, WQI cũng không thể ƣớc tính đƣợc hết tất cả các tác động có hại
đến sức khỏe. OWQI đƣợc xây dựng cho các lƣu vực thuộc bang Oregon, việc áp
dụng cho các nơi khác cần có cân nhắc và điều chỉnh phù hợp.
-

Phương pháp chuyển đổi biến số:

WQI đầu tiên đƣợc xây dựng khi National Sanitation Foundation’s Water
Quality Index đƣợc thành lập. Các chỉ số WQI này (chỉ số WQI ban đầu và chỉ số
WQI đƣợc sử dụng hiện tại) đều sử dụng phƣơng pháp tiếp cận Delphi.
Việc lựa chọn biến số sử dụng phƣơng pháp DELPHI và tập hợp lại bằng phƣơng
pháp chuyên gia. Chuyển đổi các biến số bằng cách logarit hóa để tính các chỉ số
phụ. Trong quá trình xây dựng chỉ số WQI ban đầu, một nhóm các chuyên gia đã
đƣợc tập hợp và sử dụng phƣơng pháp Delphi để xác định các biến số và trọng số
của mỗi biến.
Việc loại bỏ các tỉ lệ bằng phƣơng pháp Redudancy and impai rment categories của
thông số (DO, BOD, pH, tổng rắn, amoni+nitrat, fecak coliform). Các thông s ố
đƣợc phân loại thành các nhóm nhân tố khác nhau: tiêu thụ oxy, phú dƣỡng, thông
số vật lý, các chất hòa tan và yếu tố ảnh hƣởng đến sức khỏe; Sự tiêu thụ Oxy. Với

14


nhiều biến thì sự thay đổi nhỏ trong một biến không thể phản ánh rõ nét trong chỉ số
WQI cuối cùng.
Chỉ số WQI phụ đƣợc tính toán từ giá trị các thông số thông qua một đƣờng phi
tuyến xây dựng trƣớc. WQI hiện nay cũng đƣợc bổ xung thêm 2 thông số là tổng P

và nhiệt độ dựa trên những nghiên cứu về điều kiện của các lƣu vực tai Oregon.
Mỗi một chỉ số phụ có giá trị từ 10 đến 100.
-

Trọng số:

Mô hình WQI hiện tại đang áp dụng sử dụng phƣơng pháp trọng số cân bằng
-

Tính toán WQI cuối cùng từ các chỉ số phụ

WQI ban đầu đƣợc tính bằng trung bình số học có trọng số của các chỉ số phụ
thành phần:

Trong đó SIi là chỉ số phụ đối với thông số i, Wi là trọng số tƣơng ứng.
NSF AQI là trung bình theo không gian (geometic mean) có tr ọng số của các chỉ số
phụ thành phần:

WQI đƣợc sử dụng tại hiện tại ở Oregon sử dụng hàm bình phƣơng điều hòa
không trọng số theo công thức sau:

Trong đó:
WQI: chỉ số cuối cùng
n là số lƣợng các chỉ số WQI thành phần.
SLi: Chỉ số phụ
Sau khi WQI cuối cùng đƣợc xác định, chất lƣợng nƣớc đƣợc đánh gia theo các
thang nhƣ sau:

15

10 – 59 rất xấu
60 – 79 Xấu
80 – 84 Trung bình
85 – 89 Tốt
90 – 100 Rất tốt
2.2.2. Mô hình WQI áp dụng ở bang Floria
- Lựa chọn thông số
Các nhóm thông số để tính toán WQI
+ Độ trong của nƣớc: độ đục, tổng rắn lơ lửng
+ Hàm lƣợng oxy: DO
+ Nhƣ cầu oxy (phú dƣỡng): COD, BOD, TOC
+ Các chất dinh dƣỡng: Tổng N, nitrat, Tổng P
+ Vi khẩn: Tổng Coliform và Fecal Coliform
- Tính toán chỉ số phụ
Chỉ số phụ đƣợc tính toán từ giá trị thông số bằng phƣơng pháp đƣờng cong tỉ lệ
(rating curve), đƣờng cong này đƣợc xây dựng từ các tiêu chuẩn về nƣớc mặt và các
nghiêm cứu về nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc.

16


Bảng 1.4. Chỉ số phụ các thông số

17


Các đƣờng cong tỉ lệ đƣợc thể hiện cụ thể trong các hình dƣới đây:

Hình 1.5. Các đường cong tỷ lệ của các thông số(Nguồn: 7)

18