Nghiên cứu ứng dụng thiết bị quan trắc chất lượng nước đa chỉ tiêu trong đánh giá chất lượng và xây dựng hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan trắc môi trường nước

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ QUAN TRẮC CHẤT
LƯỢNG NƯỚC ĐA CHỈ TIÊU TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ
LIỆU QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

LÊ MINH HẢI

HÀ NỘI, NĂM 2018


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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ QUAN TRẮC CHẤT
LƯỢNG NƯỚC ĐA CHỈ TIÊU TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ
LIỆU QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC
LÊ MINH HẢI
CHUYÊN NGÀNH

: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ

: 60440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. LÊ THỊ TRINH
2. PGS. TS. NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO

HÀ NỘI, NĂM 2018


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THIỆN TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Cán bộ hướng dẫn chính: PGS.TS. Lê Thị Trinh

Cán bộ hướng dẫn phụ: PGS. TS. Nguyễn Thị Phương Thảo

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Thị Hà

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Vũ Đức Nam

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 24
tháng 05 năm 2018.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, những nội dung, số liệu, kết quả nghiên cứu được trình bày
trong luận văn là hoàn toàn trung thực của tôi và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm
trước nhà trường.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

i


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất đến giáo viên
hướng dẫn PGS.TS. Lê Thị Trinh, giảng viên Khoa Môi trường - Trường Đại học Tài
nguyên và Môi trường Hà Nội và PGS.TS. Nguyễn Thị Phương Thảo, phó viện
trưởng viện Khoa hoc môi trường và Sức khỏe cộng đồng cùng với cán bộ trong cơ
quan đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn
tốt nghiệp. Nhờ sự hướng dẫn tận tình của cô mà tôi có thể hoàn thành tốt luận
văn tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Tài nguyên và Môi
trường Hà Nội, Khoa Môi trường đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc
nghiên cứu khoa học của mình.
Trong quá trình thực hiện luận văn, mặc dù đã cố gắng trong việc thu thập,
tham khảo tài liệu và làm việc thực tế nhưng với thời gian thực hiện luận văn cũng
như kiến thức, kỹ năng của bản thân có hạn nên luận văn không tránh khỏi những
thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô để luận
văn của tôi được hoàn thiện.
Tôi xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 24 tháng 05 năm 2018
HỌC VIÊN

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................

I

LỜI

CẢM

...........................................................................................................II

ƠN
DANH

MỤC TỪ VIẾT TẮT................................................................................... V DANH
MỤC BẢNG ............................................................................................... VI DANH
MỤC HÌNH ...............................................................................................VII MỞ
ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ............................................................ 4
1.1. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu ........................................................................
4
1.1.1. Hiện trạng môi trường nước tại Việt Nam ...........................................................
4
1.1.2. Hiện trạng quan trắc chất lượng môi trường nước tự động
................................. 5
1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về thiết bị quan trắc chất lượng nước
.......... 8
1.2.1. Nghiên cứu ngoài nước về thiết bị quan trắc chất lượng nước
............................ 8
1.2.2. Nghiên cứu trong nước về thiết bị quan trắc chất lượng nước ..........................
10
1.3. Giới thiệu về thiết bị quan trắc WA-ME/MTSK................................................... 11
1.3.1. Tính khả thi của thiết bị ......................................................................................

11
1.3.2. Thiết bị quan trắc WA-ME/MTSK..................................................................... 14
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 21
2.1. Đối tượng, phạm vi và thời gian nghiên cứu.........................................................
21
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .........................................................................................
21
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu.............................................................................................
21
3


2.1.3. Thời gian nghiên cứu ..........................................................................................
21
2.2. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................
21
2.2.1. Phương pháp kế thừa, thu thập tài liệu ...............................................................
21
2.2.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa.............................................................
21
2.2.3. Phương pháp phân tch trong phòng thí nghiệm ................................................
22
2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................................
25
2.2.5. Phương pháp đánh giá, so sánh...........................................................................
25
2.3. Xây dựng mô hình thực nghiệm trên thiết bị WA-ME/MTSK ............................ 26

4

2.3.1. Quy trình nghiên cứu .......................................................................................... 26
2.3.2. Lựa chọn vị trí và địa điểm lấy mẫu ................................................................... 27
2.3.3. Xây dựng quy trình phân tch trên thiết bị WA-ME/MTSK.............................. 30
2.3.4. Đánh giá độ chính xác của thiết bị...................................................................... 34
2.3.5. Mô hình quản lý cơ sở dữ liệu ............................................................................ 38
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 39
3.1. Kết quả phân tch mẫu trong phòng thí nghiệm ....................................................
39
3.2. Xác định thông số đầu vào cho thiết bị thiết bị WA-ME/MTSK ......................... 41
3.3. Đánh giá độ tin cậy của phép đo trên thiết bị WA-ME/MTSK ............................ 42
3.3.1. Xác định giới hạn phát hiện và khoảng đo của thiết bị ......................................
42
3.3.2. Xác định độ lặp lại và độ tái lặp của thiết bị ...................................................... 43
3.3.3. So sánh kết quả giữa hai phương pháp phân tích PTN và thiết bị quan trắc.....
48
3.4. Đề xuất mô hình quản lý cơ sở dữ liệu và đánh giá mô hình trên thiết bị WAME/MTSK ..................................................................................................................... 54
3.4.1. Giới thiệu phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu cho thiết bị WA-ME/MTSK ........ 54
3.4.2. Đề xuất mô hình quản lý cơ sở dữ liệu...............................................................
60
3.4.3. Đánh giá mô hình quản lý cơ sở dữ liệu.............................................................
62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 70

PHỤ
LỤC ..........................................................................................................

5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Giải thích

AOAC

Association of Official Analytical Chemists

BOD5

Nhu cầu oxy hóa sinh BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường COD
Nhu cầu oxy hóa học
DO

Hàm lượng oxy trong nước

KHM

Kí hiệu mẫu KPH

Không phát hiện KTV

Kỹ

thuật viên
IDL

Giới hạn phát hiện của thiết bị

LOQ

Giới hạn định lượng của phương pháp

LVS

Lưu vực sông

PRSDr

Độ lệch chuẩn tương đối của độ tái lặp

PTN

Phòng thí nghiệm

QCVN

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

RA

Độ chính xác tương đối

RPD

Độ sai khác

RSD

Độ lệch chuẩn tương đối của độ lặp lại

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS

Chất rắn lơ lửng

6


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Danh sách trạm quan trắc nước tự động, liên tục ở Việt Nam ...................
7
Bảng 1.2. Khảo sát sự phụ thuộc giữa TSS và COD trên UV .................................. 15
Bảng 2.1. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích tại phòng thí nghiệm ..................
22
Bảng 2.2. Độ tin cậy của các phương pháp đã được công nhận Vimcerts 099 ........ 23
Bảng 2.3. Lưu ý khi phân tch trong phòng thí nghiệm ............................................ 23
Bảng 2.4. Mô tả vị trí lấy mẫu .................................................................................. 28
Bảng 3.1. Kết quả phân tch trong phòng thí nghiệm ............................................... 39
Bảng 3.2. Kiểm soát chất lượng mẫu phân tch trong PTN viện Khoa học môi
trường và Sức khỏe cộng đồng.................................................................................. 39
Bảng 3.3. Giá trị các thông số đầu vào ..................................................................... 41
Bảng 3.4. Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ................................ 42

Bảng 3.5a. Kết quả phép đo xác định độ lặp lại và độ tái lặp trên nền nước mặt của
thiết bị quan trắc ........................................................................................................
44
Bảng 3.5b. Kết quả phép đo xác định độ lặp lại và độ tái lặp trên nền nước thải của
thiết bị quan trắc ........................................................................................................
45
Bảng 3.6. Kết quả đánh giá của phép đo COD ......................................................... 49
Bảng 3.7. Kết quả đánh giá của phép đo BOD5 ........................................................ 50
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá của phép đo TSS ........................................................... 51
Bảng 3.9. Kết quả đánh giá của phép đo DO ........................................................... 52
Bảng 3.10. Kết quả đánh giá của phép đo pH ........................................................... 53
Bảng 3.11. Kết quả khảo sát mẫu nước mặt trên thiết bị quan trắc tự động .............
63
Bảng 3.12. Kết quả độ sai khác trung bình giờ và trung ..........................................64
Bảng 3.13. Đánh giá hệ thiết bị theo thông tư 24/2017/TT-BTNMT ....................... 65

7


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hệ thiết bị quan trắc chất lượng nước đa chỉ tiêu .....................................
18
Hình 1.2. Thiết bị lấy mẫu tự động ........................................................................... 19
Hình 2.1. Quy trình thực nghiệm .............................................................................. 26
Hình 2.2. Bản đồ các vị trí lấy mẫu nước mặt .......................................................... 29
Hình 2.3. Phần mềm hiển thị kết quả và cài đặt thông số đầu vào ...........................
30
Hình 2.4. Hệ lọc TSS tự động của thiết bị quan trắc ................................................ 34
Hình 3.1a. Đồ thị so sánh độ lặp lại, độ tái lặp với giới hạn AOAC đối với mẫu
nước mặt ....................................................................................................................

46
Hình 3.1b. Đồ thị so sánh độ lặp lại, độ tái lặp với giới hạn AOAC đối với mẫu
nước thải ....................................................................................................................
46
Hình 3.2. Phần mềm quản lý dữ liệu cơ sở ............................................................... 55
Hình 3.3. Cài đặt thông số quan trắc môi trường ......................................................
56
Hình 3.4. Đăng nhập vào phần mềm quản lý chỉ số môi trường .............................. 57
Hình 3.5. Hệ thống chung của phần mềm quản lý chỉ số môi trường ......................
57
Hình 3.6. Trung tâm quản lý trạm quan trắc .............................................................
58
Hình 3.7. Dữ liệu đo chi tiết của một trạm quan trắc................................................
59
Hình 3.8. Giao thức truyền nhận tín hiệu ..................................................................
59
Hình 3.9. Sơ đồ mô hình quản lý dữ liệu quan trắc đề xuất...................................... 60

vii


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Tại Việt Nam các trung tâm quan trắc môi trường đã được xây dựng tại tất cả
các tỉnh thành trên toàn quốc và được trang bị các thiết bị cơ bản để thực hiện
quan trắc môi trường đất, nước, không khí. Kết quả quan trắc môi trường cung cấp
những thông tin quan trọng trong đánh giá chất lượng môi trường đồng thời cung
cấp dữ liệu cơ bản để lập các báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia. Tuy nhiên
trong hệ thống quan trắc môi trường, loại hình quan trắc chủ yếu là quan trắc định
kỳ, bán tự động với tần xuất 2 – 6 lần/năm. Số liệu thu thập được không liên tục,

chỉ đánh giá chất lượng môi trường tại thời điểm quan trắc. Đồng thời số điểm
quan trắc tự động chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế trong nước. Các trạm quan
trắc tự động môi trường nước thường tập trung chủ yếu ở các khu công nghiệp
hoặc nhà máy xả thải lưu lượng lớn.
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ nhiều quốc gia trên thế giới
đã đưa vào sử dụng hệ thống quan trắc môi trường nước tự động nhằm bảo vệ,
khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên nước mặt. Theo Quyết
định
16/2007/QĐ-TTG quy hoạch tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi
trường giai đoạn từ năm 2015 - 2020 đây là cơ sở hoạch định cho việc áp dụng
khoa học công nghệ trong việc theo dõi, giám sát, đánh giá chất lương môi trường,
phục vụ cho công tác quản lý môi trường của doanh nghiệp cũng như cơ quan
quản lý của nhà nước.
Các thông số trong môi trường nước được phân tch đánh giá nhằm đưa
ra các nhận định về hiện trạng và diễn biến của chất lượng nước. Hoạt động quan
trắc môi trường nước ở các nhà máy, các khu công nghiệp, doanh nghiệp chủ
yếu là quan trắc định kỳ (1-3 tháng/lần). Với hoạt động quan trắc định kỳ các dữ

1


liệu quan trắc không được thường xuyên và liên tục việc quản lý các dữ liệu chưa
được tổng hợp, so sánh và đánh giá khách quan.

2


Mục tiêu quan trọng của việc ứng dụng thiết bị quan trắc tự động trong môi
trường nước là cung cấp những thông tin, dữ liệu về chất lương nước mặt và chất
lượng nước thải làm cơ sở cho việc dự báo, cảnh báo ô nhiễm môi trường. Về

quản lý dữ liệu việc xây dựng hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu cho những thiết bị
quan trắc tự động là cần thiết, từ đó đề ra các chính sách, biện pháp cần thiết cho
việc đề phòng, xử lý ô nhiễm và phục hồi ô nhiễm tài nguyên nước. Do vậy, việc
ứng dụng thiết bị tự động trong mạng lưới quan trắc có ý nghĩa rất lớn đối với mục
tiêu phát triển bền vững. Hiện nay Viện Khoa học môi trường và Sức khỏe cộng
động đang nghiên cứu và phát triển thiết bị quan trắc chất lượng nước đa chỉ tiêu
(WA- ME/MTSK) để góp phần đưa ra cảnh báo về chất lượng môi trường nước, là
công cụ hiệu quả trong công tác bảo vệ môi trường.
Xuất phát từ thực tiễn trên, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng thiết
bị quan trắc chất lượng nước đa chỉ têu trong đánh giá chất lượng và xây dựng hệ
thống quản lý cơ sở dữ liệu quan trắc môi trường nước” làm đề tài nghiên cứu cho
luận văn cao học ngành Khoa học môi trường của bản thân.
2. Mục têu nghiên cứu
+ Nghiên cứu tiếp cận và sử dụng thiết bị quan trắc chất lượng nước đa chỉ
tiêu (Water auto-monitoring equiptment/ MTSK) được chế tạo ở Việt Nam.
+ Đánh giá hiệu quả sử dụng của thiết bị WA-ME/MTSK đối với môi trường
nước mặt và nước thải.
+ Đề xuất mô hình quản lý cơ sở dữ liệu và đánh giá mô hình quản lý cở sở
dữ liệu trên thiết bị WA-ME/MTSK.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Tổng quan tài liệu về đối tượng nghiên cứu
Thu thập, tổng quan tài liệu về thiết bị quan trắc chất lượng nước đa chỉ
tiêu
(WA-ME/MTSK). Giới thiệu, hướng dẫn sử dụng thiết bị trong phân tch mẫu.
3


3.2. Đánh giá hiệu quả sử dụng của thiết bị WA-ME/MTSK trong phòng thí
nghiệm
3.2.1 Tiếp cận phương pháp nghiên cứu

Thiết kế mô hình thí nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Lựa chọn, lấy mẫu đại diện để nghiên cứu thử
nghiệm.
Phân tch các chỉ tiêu TSS, COD, BOD5, DO, pH, bằng phương pháp phân
tch trong phòng thí nghiệm.
Xác định các thông số đầu vào cài đặt cho thiết bị và vận hành mô hình thí
nghiệm.
3.2.3. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp đo trên thiết bị WA-ME/MTSK
Đánh giá giới hạn phát hiện, độ lặp lại, độ tái lặp của thiết bị WA-ME/MTSK
So sánh kết quả phân tch giữa phương pháp phân tch trong PTN và phương
pháp đo trên thiết bị quan trắc, tnh toán độ chính xác tương đối (RA) theo thông
tư
24/2017/TT-BTNMT.
3.3. Đề xuất mô hình quản lý cơ sở dữ liệu và đánh giá mô hình trên thiết
bị WA-ME/MTSK
Xây dựng mô hình quản lý cơ sở dữ liệu theo các căn cứ pháp lý, khoa học
và thực tiễn.
Ứng dụng, thử nghiệm phần mềm trong quản lý dữ liệu với mô hình thí
nghiệm đã xây dựng.
Đánh giá thiết bị theo yêu cầu của thông tư 24/2017/TT-BTNMT.

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu
1.1.1. Hiện trạng môi trường nước tại Việt Nam
Theo báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia giai đoạn 2011-2015 Việt Nam
hiện có 3.450 sông, suối với chiều dài từ 10 km trở lên [1]. Các con sông, suối trải
dài trên cả nước với tổng diện tch trên 1.167 triệu km2. Tổng lượng nước mặt

trung bình năm khoảng 830 tỉ m3 được tập trung chủ yếu trên 8 lưu vực sông (LVS)
lớn, chất lượng nước mặt được đánh giá trên các LVS lớn trải dài từ Bắc vào Nam.
Nhìn chung, chất lượng nước mặt ở thượng nguồn các LVS của Việt Nam còn
tương đối tốt. Tuy nhiên, ô nhiễm và suy thoái chất lượng nước ngày càng nhiều
tập trung ở vùng trung lưu và hạ lưu (đặc biệt là các đoạn chảy qua khu vực đô thị,
khu công nghiệp, làng nghề).
Các hoạt động sản xuất, dịch vụ, sinh hoạt là nguyên nhân chính gây ô nhiễm
môi trường nước. Điển hình là môi trường nước mặt lớn nhất ở 3 LVS Cầu, Nhuệ Đáy và sông Đồng Nai – Sài Gòn [1].
- Lưu vực sông Cầu: Tại vùng trung lưu và hạ lưu đang bị ô nhiễm bởi các
chất gây ô nhiễm hữu cơ, chất rắn lơ lửng (TSS) và dầu mỡ.
- Lưu vực sông Nhuệ - Đáy: Môi trường nước mặt chịu tác động mạnh của
nước thải sinh hoạt và các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp trên lưu vực. Nước
sông bị ô nhiễm chủ yếu bởi các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, mùi, độ màu và vi
khuẩn từ nước thải sinh hoạt.
- Lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn: Phần hạ lưu đã bị ô nhiễm nghiêm
trọng, trong đó có đoạn đã trở thành sông “chết” chủ yếu là ô nhiễm chất hữu cơ,
vi sinh và một số nơi đã có dấu hiệu ô nhiễm kim loại nặng.
Tình trạng quy hoạch các khu đô thị chưa gắn liền với vấn đề xử lý chất
thải, xử lý nước thải vẫn còn tồn đọng nên tại các thành phố lớn, các khu công

5


nghiệp, khu đô thị bị ô nhiễm môi trường đang ở mức báo động. Theo ước tính,
trong tổng số 183 khu công nghiệp trong cả nước thì có trên 60% khu công nghiệp

6


chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung. Tại các đô thị, chỉ có khoảng 60% 70% chất thải rắn được thu gom, cơ sở hạ tầng thoát nước và xử lý nước thải nên

chưa thể đáp ứng được các yêu cầu về bảo vệ môi trường. Hầu hết lượng nước
thải bị nhiễm dầu mỡ, hóa chất tẩy rửa, hóa phẩm nhuộm, chưa được xử lý đều đổ
thẳng ra các sông, hồ tự nhiên [1].
Theo thống kê, có 76% số dân đang sinh sống ở nông thôn, là nơi cơ sở hạ
tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con người và gia súc không được xử lý
nên thấm xuống đất hoặc rửa trôi làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước về
mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Bên cạnh đó, việc lạm dụng các chất bảo
vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp dẫn đến các nguồn nước ở sông, hồ, kênh,
mương bị ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường và sức khoẻ
của con người [1].
1.1.2. Hiện trạng quan trắc chất lượng môi trường nước tự động
a) Hiện trạng quan trắc chất lượng môi nước tự động trên thế giới
Hệ thống quan trắc chất lượng nước toàn cầu (GEMS/WATER) được thiết
lập từ năm 1977. Hiện nay đã có trên 120 nước tham gia hoạt động trong hệ thống
này. Trong tổng số 448 trạm quan trắc tự động phục vụ kiểm soát chất lượng nước
toàn cầu có 310 trạm nước sông, 63 trạm hồ và hồ chứa và 85 trạm quan trắc
nước ngầm. Bên cạnh đó, theo thông báo của Chương trình Môi trường khu vực
Châu á - Thái Bình Dương thì ở hầu hết các nước trong khu vực phần lớn các sông,
hồ đều được lắp đặt các thiết bị quan trắc tự động [2]. Theo số liệu thống kê của
Cục Bảo vệ môi trường Mỹ, hiện trạng hệ thống quan trắc chất lượng môi trường
nước tự động ở một số nước trên thế giới như sau:
- Úc: trong số 903 con sông lớn, nhỏ thì có 466 sông được quan trắc với tổng
số 1539 trạm quan trắc tự động, có 81 trong số 97 hồ được quan trắc tự động.
- Trung Quốc: 6500 sông lớn, nhỏ thì có 1430 sông được quan trắc với tổng
số 3015 trạm, 2300 hồ có 64 hồ được quan trắc.
7


- Inđônêsia: tổng số hơn 300 sông thì có 129 sông được quan trắc chất
lượng nước, 11 hồ và 8 bể nước ngầm được quan trắc, 84 trạm kiểm soát nước

thành phố và khu công nghiệp.
- Ấn Độ: 124 sông được quan trắc chất lượng nước sông với tổng số 274
trạm.
- Hàn Quốc: có 1.348 trạm quan trắc chất lượng nước, quan trắc thường
xuyên 32 thông số chất lượng nước chủ yếu.
- Nhật Bản: 74 sông được quan trắc với tổng số 8000 trạm quan trắc.
- Thái Lan: 40 trong số 92 sông được quan trắc với tổng số 234 trạm.
- Singapo: 61 sông thì 58 sông và 14/14 hồ được quan trắc.
Thông số quan trắc chất lượng nước tự động được đo đạc phổ biến nhất là:
nhiệt độ, pH, độ dẫn điện, độ đục, chất rắn lơ lửng, chất rắn hoà tan, DO, COD. Đối
với các nước đang phát triển những khó khăn trong quan trắc môi trường tập trung
ở các vấn đề sau:
- Nhiều chương trình quan trắc mang nặng tnh mô tả dữ liệu, nhưng
lại không gắn với quá trình ra quyết định.
- Thiếu các kỹ thuật viên lành nghề và do công nghệ, thiết bị quan trắc thay
đổi rất nhanh. Quá trình đào tạo rất mất thời gian và tốn kém.
- Một số nước thiếu rất nhiều tiêu chuẩn quốc gia về môi trường. Các
chương trình quan trắc thiếu các chương trình bảo đảm và kiểm soát chất
lượng. Việc đo đạc, xử lý, lưu trữ số liệu chưa được tự động hóa.
Như vậy, có thể nói rằng trong điều kiện kinh tế hiện nay, nước ta hoàn
toàn có thể học tập và áp dụng mô hình quan trắc tự động nước sông của các
nước. Các kết quả quan trắc tự động này vẫn đảm bảo cung cấp các số liệu đo
của một số thông số cơ bản một cách liên tục 24/24 giờ và tức thời phục vụ sơ bộ
đánh giá hiện trạng chất lượng nước tại các sông và phục vụ mục đích phát hiện,
cảnh báo sớm khi có các vấn đề môi trường xuất hiện. Trong khi đó, kinh phí đầu
tư ban đầu cũng như các chi phí vận hành, duy tu, bảo dưỡng lại không quá đắt đỏ

8

và tốn kém như các loại hình quan trắc hiện đại khác (tele-monitoring, remote
sensing…)

9


b) Mạng lưới quan trắc tự động môi trường nước ở Việt Nam
Thực hiện Luật Bảo vệ môi trường năm 1993 đã xây dựng và đưa vào hoạt
động mạng lưới trạm quan trắc môi trường quốc gia. Tính đến năm 2002, mạng
lưới đã có 21 trạm được thành lập, tiến hành quan trắc các thành phần môi trường
như: nước mặt lục địa, nước dưới đất, nước mưa, nước biển, phóng xạ, không khí
xung quanh và tiếng ồn, môi trường lao động, y tế và công nghiệp,... tại hàng nghìn
điểm quan trắc trên toàn quốc với tần suất khoảng từ 2 đến 6 lần/năm [1].
Sau khi Bộ Tài nguyên và Môi trường được thành lập năm 2002, chính phủ
ký ban hành Quyết định số 16/2007/QĐ-TTG ngày 29 tháng 01 năm 2007 về việc
phê duyệt “Quy hoạch tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường
quốc gia đến năm 2020”. Căn cứ theo quyết định này, mạng lưới quan trắc môi
trường quốc gia được chia thành hai mạng lưới: Mạng lưới quan trắc môi trường
nền và mạng lưới quan trắc môi trường tác động.
Theo thống kê của bộ tài nguyên và môi trường, trên cả nước hiện có
khoảng gần 7.500 trạm, điểm quan trắc thuộc quản lý của 10 Bộ và 46 tỉnh/thành
phố, chưa kể còn có các trạm quan trắc do các tổ chức, doanh nghiệp tự xây dựng
và quản lý phục vụ báo cáo các số liệu liên quan đến môi trường trong quá trình
kinh doanh, sản xuất [2]. Theo số liệu thống kê cho thấy các trạm, điểm quan trắc
trên chủ yếu là các trạm quan trắc về thủy văn (đo mực nước, lưu lượng, độ sâu).
Số lượng các trạm quan trắc về chất lượng nước mặt của các con sông còn đang rất
ít so với số lượng các con sông cũng như nguồn nước mặt. Hiện nay, trong cả nước
có 15 trạm tự động quan trắc môi trường nước mặt đang hoạt động cũng như
đang trong quá trình xây dựng được thể hiện qua bảng 1.1
Bảng 1.1. Danh sách trạm quan trắc nước tự động, liên tục ở Việt Nam

TT

Tên trạm

Chỉ têu

10

Năm
lắp đặt

Hãng cung
cấp


1

Trạm bơm Nhân Hòa,
Phụng Châu

pH, Nhiệt độ, DO, độ
đục, Nitrat, độ dẫn EC,
TSS. Mực nước

11

2015

Hach – Mỹ,
HORIBA

U-50 – Nhật
Bản


2

3

- Trạm quan trắc nước sông
tự động, liên tục quốc gia
tại Phủ Lý (trên sông
Nhuệ);
- Trạm quan trắc nước sông pH, nhiệt độ, TDS/EC,
xuyên biên giới (đầu nguồn DO, Độ đục
sông Hồng tại Lào Cai);
- Trạm quan trắc nước sông
xuyên biên giới (đầu nguồn
sông Mê Kông tại An
Giang).
pH, nhiệt độ, DO, độ
Thành phố Thái Nguyên
đục, nitrat (NO3-), độ

2015

2014

dẫn điện (EC), TSS.

4

5

Thành phố Huế : trạm được pH, nhiệt độ, DO, độ
đặt trên bờ sông Hương, đục, nitrat (NO3-), độ
thuộc phường Phú Hậu.
dẫn điện (EC), TSS.

2014

Các KCN, CCN- Bình
Dương
Tỉnh Bắc Ninh
Hải Phòng
Quảng Ninh
Vĩnh phúc
Hải Dương
Nghệ An

2014
đến
2016

pH, nhiệt độ, DO, độ
đục, nitrat (NO3-), độ
dẫn điện (EC), TSS

Hach – Mỹ,
HORIBA
U-50 – Nhật

Bản

Hach – Mỹ,
HORIBA
U-50 – Nhật
Bản
Hach – Mỹ,
HORIBA
U-50 – Nhật
Bản

Hach – Mỹ,
HORIBA
U-50 – Nhật
Bản

1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về thiết bị quan trắc chất lượng nước
1.2.1. Nghiên cứu ngoài nước về thiết bị quan trắc chất lượng nước
Ở các nước phát triển trên thể giới và trong khu vực. Các trạm
quan trắc tự động là công cụ kỹ thuật quan trọng cho việc kiểm tra, giám sát
chất lượng nước. Một số mô hình mạng lưới quan trắc tự động điển hình có thể
áp dụng ở Việt Nam như:

12


Tại Hàn Quốc: Thiết lập và duy trì vận hành mạng lưới quan trắc nước từ xa
(tele-monitoring). Các trạm quan trắc từ xa này có thể đo nhanh một số thông số
vật lý thông thường và khả năng phân tch nhanh, liên tục và tức thời các thông số
hóa học. Kết quả quan trắc và phân tch từ các trạm được truyền về trung tâm điều

hành tại Seoul đồng thời có hệ thống cảnh báo khi có các giá trị vượt ngưỡng tiêu
chuẩn cho phép. Hệ thống lấy mẫu tự động sẽ tự động lấy mẫu và bảo quan khi giá
trị vượt tiêu chuẩn [2].
Tại Malaysia và Thái Lan: Mạng lưới trạm quan trắc nước tự động được
thiết lập vẫn đảm bảo tính đồng bộ, hiện đại nhưng khá đơn giản. Nguyên tắc hoạt
động của các trạm này là sử dụng hệ thống đo nước tự động cho 06 thông số vật lý
(nhiệt độ, độ dẫn, độ muối, pH, DO, TDS) bằng đầu đo đa chỉ tiêu cho hệ thống các
sông chính. Các thông số cần quan trắc khác sẽ được lấy mẫu và đem về phòng thí
nghiệm để phân tch theo phương pháp bán tự động. Kết quả quan trắc được
tự động truyền vào datalogger và được chuyển tự động về trung tâm điều hành và
kèm theo hệ thống cảnh báo ngay khi có các giá trị đo vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho
phép. Hệ thống không có bộ lấy mẫu tự động [2].
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu, áp dụng phương pháp đo
quang phân tử UV để xác định COD. Đây là cơ sở để xây dựng hệ đo quang đưa ra
kết quả nhanh và chính xác. Phương pháp đo quang UV không những chỉ áp dụng
để xác định COD mà còn các chỉ tiêu khác như NO3-, độ màu, NO2-, clo dư ... Các
hệ thiết bị quan trắc tự động sử dụng đầu sensor để xác định các thông số đo
nhanh (pH, nhiệt độ, độ đục, TSS, độ dẫn...) và hệ đo quang để xác định các thông
số đặc trương của nước. Các công trình nghiên cứu được công bố cụ thể như sau:
Guoqing Wu, Weihong Bi, Jiaming Lu and Guangwei Fu tại trường đại học
Yashan (Trung Quốc) trong nghiên cứu của mình đã thử nghiệm đo ở các bước
sóng UV với dung dịch kali hydro phthalate ở các nồng độ: 5 mg/L, 10 mg/L, 20
mg/L, 30 mg/L, 40mg/L, 50mg/L, 60mg/L, 80 mg/L, 100mg/L, 120mg/l, 140 mg/L,

13


160 mg/, 180mg/L, 200mg/l, 220 mg/l, 240 mg/L, 260 mg/L, 280 mg/L và 300
mg/L. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ở bước sóng 254 nm thì độ hấp thụ quang là lớn

14