Đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số chất lượng nước (NSF WQI) và GIS ở đầm phá xã Phú Mỹ, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
Hệ thống đầm phá Tam Giang – Cầu Hai là một dạng cửa sông ven bờ điển
hình. Với khoảng gần 70 km chiều dài dọc theo bờ biển trải dài từ cửa sông Ô
Lâu đến đầm Cầu Hai và diện tích vào khoảng 22.000 ha, hệ thống đầm phá Tam
Giang – Cầu Hai được xem là hệ thống đầm phá lớn nhất Đông Nam Á bao
gồm nhiều đầm phá nhỏ là Tam Giang, Thanh Lam, đầm Sam, Hà Trung, Thủy
Tú và Cầu Hai nối tiếp nhau từ Bắc đến Nam đầm phá dọc theo bờ biển. Đầm
phá có hai cửa chính (Thuận An và Tư Hiền) thông với biển và là nơi đổ ra của 4
con sông chính (sông Ô Lâu, sông Bồ, sông Hương, và sông Truồi). Là một
dạng đặc trưng của cửa sông ven bờ nên hệ thống đầm phá Tam Giang - Cầu Hai
đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình điều hòa dòng chảy, ngăn chặn
sự xâm nhập mặn, ngoài ra nó còn được khai thác để phục vụ giao thông, du
lịch, đánh bắt và nuôi trồng thủy sản. Nhìn chung, môi trường nước lợ của đầm
phá đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân bố và phát triển đa dạng của các sinh
vật thủy sinh, mang lại một nguồn lợi thủy sản đáng kể cho cộng đồng 300.000
cư dân sinh sống ven bờ.
Xã Phú Mỹ, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế là một xã nằm ở phía
Nam của đầm Sam Chuồn, diện tích 1147ha, trong đó diện tích mặt nước khá
lớn chiếm 15% tổng diện tích của cả xã. Đây là một thuận lợi để Phú Mỹ phát
triển nghề nuôi trồng thủy sản, nhất là hoạt động nuôi tôm thấp và cao triều.
Trong những năm gần đây, đã có nhiều chương trình và dự án nghiên cứu
về môi trường vùng đầm phá. Những dự án này đã thu thập được các dữ liệu về
chất lượng nước, tình trạng ô nhiễm và đa dạng sinh học của sông Hương và hệ
thống đầm phá Tam Giang – Cầu Hai, tuy nhiên chưa có nghiên cứu đầy đủ về
chất lượng nước đầm Sam Chuồn hay các đề tài nghiên cứu chỉ mới tập trung
nghiên cứu riêng lẻ từng thông số. Vì vậy, kết quả thu được chỉ các nhà khoa
học hoặc nhà chuyên môn mới hiểu được, chưa có được cái nhìn tổng quát về
chất lượng nước, do đó, khó thông tin về chất lượng nước cho cộng đồng và các
cơ quan quản lý Nhà nước, các nhà lãnh đạo để ra các quyết định phù hợp về
bảo vệ và khai thác nguồn nước.
Mặt khác, các nghiên cứu về chất lượng nước theo chỉ số WQI hiện nay chỉ

mới tập trung vào việc nghiên cứu tại các thủy vực nước ngọt, sông, suối, ao, hồ,
chưa có các nghiên cứu về các thủy vực lợ, mặn.

1


Chính vì những lý do trên, việc nghiên cứu về chất lượng nước theo chỉ số
NSF – WQI và việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS để thành lập bản đồ
chất lượng nước đầm Sam Chuồn thuộc xã Phú Mỹ huyện Phú Vang là một
hướng đi đúng, có ý nghĩa thực tiễn để quản lý tốt môi trường vùng đầm phá,
đồng thời cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ
hiểu, trực quan và nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường cho cộng đồng.
Được sự đồng ý của khoa Thủy sản, trường Đại học Nông Lâm Huế cùng
với giáo viên hướng dẫn tôi chọn đề tài: “Thử nghiệm đánh giá chất lượng
nước bằng chỉ số chất lượng nước (NSF - WQI) và GIS ở đầm phá xã Phú
Mỹ, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế”.
* Mục tiêu đề tài
- Thử nghiệm chỉ số WQI trong đánh giá chất lượng nước tại đầm Sam
Chuồn
- Thành lập bản đồ biến động chất lượng nước tại đầm Sam Chuồn theo chỉ
số WQI.

2


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về địa điểm thực tập

Hình 2.1.Bản đồ xã Phú Mỹ
Xã Phú Mỹ thuộc huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế, có diện tích

1147ha, dân số 9.620 người (2009). Xã có diện tích mặt nước hơn 160ha.
* Vị trí địa lý
•
•
•
•

Phía Đông giáp xã Phú Xuân và phá Tam Giang.
Phía Tây giáp xã Phú Thượng.
Phía Nam giáp thị xã Hương Thuỷ.
Phía Bắc giáp xã Phú Dương và xã Phú An.

2.2. Chỉ số chất lượng nước WQI và ứng dụng
2.2.1. Giới thiệu về chỉ số WQI
WQI (Water Quality Index) là thuật ngữ thể hiện 1 chỉ số đánh giá chất
lượng nước được xuất hiện đầu tiên ở Mỹ vào thập niên 70, là một phương tiện
có khả năng tập hợp một lượng lớn các số liệu, thông tin về chất lượng nước,
đơn giản hóa các số liệu chất lượng nước, để cung cấp thông tin dưới dạng dễ
hiểu, dễ sử dụng cho các cơ quan quản lý tài nguyên nước, môi trường và công
chúng.
3


Hiện nay, chỉ số WQI được triển khai nghiên cứu và sử dụng rộng rãi ở
nhiều quốc gia như Ấn Độ, Canada, Chilê, Anh, Đài Loan, Úc, Malaysia…Một
trong những bộ chỉ số nỗi tiếng và được áp dụng rộng rãi trên thế giới là bộ chỉ
số WQI-NSF (National Sanitation Foundation - Water Quality Index) của Quỹ
vệ sinh Quốc gia Mỹ.
2.2.2. Ý nghĩa của việc đánh giá hiện trạng chất lượng nước qua chỉ
số chất lượng nước

Hiện nay, ở Việt Nam và nhiều quốc gia trên thế giới, để đánh giá chất
lượng nước (CLN), ô nhiễm nước sông, kênh rạch, ao đầm…người ta thường
dựa vào việc phân tích các thông số CLN riêng biệt, sau đó so sánh từng thông
số đó với giá trị giới hạn được quy định trong các quy chuẩn, tiêu chuẩn Quốc
gia hoặc tiêu chuẩn Quốc tế. Tuy nhiên, cách làm truyền thống này có rất nhiều
điểm hạn chế như sau:
Khi đánh giá CLN qua nhiều thông số riêng biệt sẽ không nói lên diễn biến
CLN tổng quát của một con sông (hay đoạn sông) và do vậy khó so sánh CLN
từng vùng của một con sông, so sánh CLN của con sông này với con sông khác,
CLN thời gian này với thời gian khác (theo tháng, theo mùa), CLN hiện tại so
với tương lai. Vì thế, sẽ gây khó khăn cho công tác giám sát diễn biến CLN, khó
đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước.
Khi đánh giá qua các thông số CLN riêng biệt, chỉ các nhà khoa học hoặc
nhà chuyên môn mới hiểu được, do đó, khó thông tin về CLN cho cộng đồng và
các cơ quan quản lý Nhà nước, các nhà lãnh đạo để ra các quyết định phù hợp về
bảo vệ và khai thác nguồn nước.
Vì vậy để khắc phục các khó khăn trên, cần phải có một hoặc hệ thống chỉ
số cho phép lượng hóa được CLN (nghĩa là biểu diễn CLN theo một thang điểm
thống nhất), có khả năng mô tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần
hóa - lý - sinh trong nguồn nước. Một trong những chỉ số đó là chỉ số chất lượng
nước WQI.
2.2.3. Mục đích của việc áp dụng WQI
• Đánh giá nhanh chất lượng nước mặt lục địa một cách tổng quát.
• Có thể được sử dụng như một nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ phân
vùng chất lượng nước.
• Cung cấp thông tin môi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu,
trực quan.
4

• Nâng cao nhận thức về môi trường. [7]
2.2.4. Tổng quan các bộ chỉ số chất lượng nước trên Thế giới và Việt Nam
2.2.4.1. Chỉ số chất lượng nước của Mỹ
i. Chỉ số chất lượng nước bang Oregon (OWQI - Oregon Water Quality
Index)
Chỉ số chất lượng nước của bang Oregon được thiết lập ban đầu vào thập
kỷ 70. Đây là phương pháp đơn giản và ngắn gọn nhằm diễn tả thông tin về chất
lượng nước sông, hồ.
Các thông số sử dụng: nhiệt độ, DO, BOD, pH, tổng chất rắn (TS), tổng N,
tổng P và Fecal Coliform (FC). [24]
Bảng 2.1. Kết quả phân loại theo WQI
Số điểm

10 - 59

60 - 79

80 - 84

85 - 89

90 - 100

Phân loại

Rất ô nhiễm

Ô nhiễm

Trung bình

Tốt

Rất tốt

ii. Chỉ số chất lượng của Quỹ Vệ sinh Môi trường Hoa Kỳ (NSF- WQI)
Chỉ số này được thiết lập vào năm 1970. Để xây dựng WQI này, dựa theo
phương pháp Delphi, NSF đã mời 142 chuyên gia có kinh nghiệm trong nhiều
lĩnh vực quản lý chất lượng nước ở Mỹ (bao gồm các viên chức quản lý, các kỹ
sư, các nhà khoa học) cùng tham gia ý kiến. Dựa vào kết quả thu được, NSF đã
xác định 9 thông số quan trọng nhất để đánh giá chất lượng nước sinh hoạt là:
DO, Fecal coliform, pH, BOD5, NO3-, tổng PO43-, nhiệt độ, độ đục và tổng chất
rắn (TS). [25]
2.2.4.2. Chỉ số chất lượng nước của Hội Đồng Bộ Môi Trường Canada
(CCME – Canada Council of Ministry of the Environment)
Năm 1991, Hội Đồng Bộ Môi Trường của Canada cũng đã xây dựng chỉ số
chất lượng nước viết tắt là CCMEWQI như là một công cụ quan trọng để quản
lý nguồn tài nguyên nước. [23]
Các thông số lựa chọn để tính toán WQI được chia theo 5 nhóm:
- Các nguyên tố hóa học vết.
- Thuốc trừ sâu.
- PCBs (Polychlorinated biphenyls) nhóm hóa chất nhân tạo gây độc cho
môi trường.
- PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon) hợp chất da vòng thơm ngưng
tụ.
5


- Oxy hòa tan (DO).
* Kết quả phân loại

Sau khi tính được chỉ số chất lượng nước (CCMEWQI), người ta chia chất
lượng nước ra làm 5 loại như sau.
Bảng 2.2. Kết quả phân loại chất lượng nước theo chỉ số CCMEWQI
Giá trị chỉ số CCMEWQI

Chất lượng nước

95 – 100

Rất tốt

80 – 94

Tốt

65 – 79

Trung bình

45 – 64

Trung bình – kém

0 - 44

Kém

2.2.4.3. Chỉ số chất lượng nước của Malaysia
Bộ Môi trường Malaysia cũng xây dựng Chỉ số chất lượng nước mặt với
các thông số: DO, BOD, COD, SS, N – NH3 và pH.

* Kết quả phân loại
Mức độ ô nhiễm nguồn nước sẽ được kết luận dựa vào kết quả chỉ số tính
theo công thức hoặc chỉ số phụ của các thông số BOD, N – NH 3, SS. Kết quả
tính toán và phân loại chất lượng nước theo WQI của Malaysia như sau.
Bảng 2.3. Kết quả phân loại theo chỉ số WQI của Malaysia
Mức độ ô nhiễm
Chỉ số

Ô nhiễm
nặng

Ô nhiễm vừa

Không ô
nhiễm

WQI

0 - 59

60 - 80

81 - 100

BOD

0 - 79

80 - 90

91 - 100

N – NH3

0 - 70

71 - 91

92 - 100

SS

0 - 69

70 - 75

76 - 100

2.2.4.4. Chỉ số chất lượng nước của Bhargava (Ấn Độ)
Chỉ số chất lượng nước WQI tại Ấn Độ được tính dựa theo mô hình
Bhargava (1983). Qua đó ứng với mỗi mục đích sử dụng nước khác nhau (chẳng
6


hạn, cấp nước sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp…) sẽ có các thông số được
lựa chon tương ứng. Việc lựa chọn các thông số đó được thể hiện tại bảng dưới.
Bảng 2.4. Các thông số chất lượng nước lựa chọn cho các mục đích riêng
Stt

Mục đích sử dụng riêng

Các thông số lựa chọn

n

1

Tiếp xúc trực tiếp

Độ đục, amoni, TC, BOD5,
DO

5

2

Cấp nước sinh hoạt

Độ đục, BOD5, TC, DO, Cl-

5

3

Nông nghiệp

Cl-, TDS, Bo, SAR

4

4

Công nghiệp

Độ đục, TDS, độ cứng

3

5

Bảo vệ đời sống thủy sinh
nước ngọt và tiếp xúc gián
tiếp

T0, DO, Cl-, BOD5

4

* Kết quả phân loại
Sau khi tính WQI cho từng mục đích sử dụng, chỉ số chất lượng nước WQI
tổng quát (cho đa mục đích sử dụng) được tính bằng cách lấy trung bình số học
các WQI của các mục đích sử dụng riêng với giả thiết tầm quan trọng của các
mục đích sử dụng riêng đó là như nhau.
Kết quả phân loại chất lượng nước theo WQI của Bhargava được thể hiện
như sau:
Bảng 2.5. Kết quả phân loại chất lượng nước của Ấn Độ
Loại

Bhargava-WQI

Giải thích

I

90 ÷ 100

II

65 ÷ 89

Tốt (ô nhiễm nhẹ)

III

35 ÷ 64

Trung bình (ô nhiễm trung bình)

IV

11 ÷ 34

Xấu (ô nhiễm nặng)

V

0 ÷ 10

Rất xấu (ô nhiễm rất nặng)

Rất tốt
(không ô nhiễm - ô nhiễm rất nhẹ)

(Theo mô hình WQI của Bhargava, nếu một trong các chất ô nhiễm có độc
tính cao - kim loại nặng hoặc dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật ) vượt quá mức
cho phép theo tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia hoặc quốc tế, thì WQI = 0) [16]

7


2.2.4.5. Chỉ số chất lượng nước của Việt Nam
Tháng 7 năm 2011, Tổng Cục môi trường, Bộ tài nguyên và Môi trường đã
ban hành sổ tay hướng dẫn tính toán chất lượng nước cho nước mặt lục địa ở
Việt Nam.
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).
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.
Công thức tính WQI:

WQI pH  1 5
1 2

WQI =
WQI
×
WQI

×
WQI
∑ a 2∑
b
c
100  5 a=1
b=1


1/ 3

Trong đó:
WQIa: Giá trị WQI đã tính toán đối với 05 thông số: DO, BOD 5, COD,
N-NH4, P-PO4.
WQIb: Giá trị WQI đã tính toán đối với 02 thông số: TSS, độ đục.
WQIc: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số Tổng Coliform.
WQIpH: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số pH.
Sau khi tính toán WQI thì chất lượng nước được phân thành 5 loại như
bảng dưới.

8


Bảng 2.6. Phân loại chất lượng nước mặt lục địa ở Việt Nam
Giá trị WQI

Mức đánh giá chất lượng nước

Màu

91 - 100

Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh
hoạt

Xanh nước
biển

76 - 90

Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt
nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp

Xanh lá cây

51 - 75

Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục
đích tương đương khác

Vàng

26 - 50

Sử dụng cho giao thông thủy và các mục
đích tương đương khác

Da cam

0 - 25

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

Đỏ

2.2.5. Phương pháp xây dựng chỉ số chất lượng nước của Quỹ vệ sinh Quốc
gia Mỹ NSF - WQI (The National Sanitation Foundation – Water Quality
Index)
4 giai đoạn cơ bản để xây dựng WQI. Quá trình xây dựng WQI có thể được
mô tả theo sơ đồ 2.1.

X1, w1

q1 = f(x1)

q1,w1

X2, w2

q2 = f x2)

q2,w2

X n, w n

qn = f(xn)

qn,wn

WQI = f(q1, q2...w1,
w2...)

Sơ đồ 2.1. Các giai đoạn xây dựng WQI

2.2.5.1. Giai đoạn 1: Lựa chọn các thông số CLN quyết định (xi)
Một số ít các thông số quyết định (hay thông số lựa chọn) được chọn ra từ
nhiều thông số CLN để tính vào WQI. Từ kết quả các phiếu câu hỏi điều tra 142
chuyên gia, 9 trong 35 thông số CLN được lựa chọn bao gồm:
Ÿ Thông số vật lý: thay đổi nhiệt độ ∆T, độ đục, tổng chất rắn TS.
Ÿ Thông số hóa học: pH, BOD5, DO, NO3-, PO43-.
9


Ÿ Thông số vi sinh: Fecal Coliform (FC).
2.2.5.2. Giai đoạn 2: Xác định phần trọng lượng đóng góp của mỗi thông số
quyết định (wi)
Phần trọng lượng đóng góp (wi) của các thông số quyết định được biễu diễn
dưới dạng số thập phân. Mỗi thông số có mức đóng góp lớn, nhỏ vào WQI khác
nhau và tổng phần trọng lượng đóng góp của các thông số bằng 1 (∑wi=1).
Phần trọng lượng đóng góp (wi) được xác định theo trình tự:
 Xác định điểm xếp hạng của mỗi thông số quyết định (mi):
Tổng điểm của thông số i
mi =
Tổng số phiếu câu hỏi
 Tính phần trọng lượng đóng góp trung gian của mỗi thông số (wi’)
Ÿ Chấp nhận mi nhỏ nhất có wi’ bằng 1
Ÿ Tính wi’ của các thông số khác bằng công thức:
wi ' =

mi (min)
mi

 Tính phần trọng lượng đóng góp chính thức của mỗi thông số (wi)
wi =

wi '
n

∑ wi

'

1

2.2.5.3. Giai đoạn 3: Chuyển các giá trị đo của các thông số quyết định (xi)
thành các chỉ số phụ (qi) để quy chúng về một thang điểm chung từ 1-100
Để chuyển giá trị đo của các thông số quyết định (x i) thành các chỉ số phụ
(qi), chủ yếu theo hai cách: sử dụng các hàm đồ thị còn gọi là hàm ẩn, hoặc sử
dụng các hàm tuyến tính/phi tuyến tính.

10


Đồ thị 2.1. Đồ thị tính qi của NO3-

Đồ thị 2.2. Đồ thị tính qi của NTU

Đồ thị 2.3. Đồ thị tính qi của FC

Đồ thị 2.4. Đồ thị tính qi của DO

Đồ thị 2.5. Đồ thị tính qi của TS

Đồ thị 2.6. Đồ thị tính qi của PO43-

11


Đồ thị 2.7. Đồ thị tính qi của T o

Đồ thị 2.8. Đồ thị tính qi của BOD

Đồ thị 2.9. Đồ thị tính qi của pH
2.2.5.4. Giai đoạn 4: Tính toán WQI bằng các công thức tập hợp
Các công thức tính WQI có nhiều dạng khác nhau, có thể tính và không
tính đến phần trọng lượng đóng góp, có thể là dạng tổng hoặc dạng tích hoặc
dạng Solway.
NSF xây dựng hai công thức WQI dạng tổng và dạng tích là hai công thức
được sử dụng rộng rãi ở Mỹ cũng như nhiều quốc gia trên thế giới.
 Dạng tổng và có tính đến phần trọng lượng đóng góp:
n

WQI WA = ∑ wi qi
1

 Dạng tích và có tính đến trọng lượng đóng góp:
n

WQI WM = ∏ qi wi

1

12


Kết quả tính phần trọng lượng đóng góp (wi) của 9 thông số quyết định như
sau:
Bảng 2.7. Trọng lượng đóng góp của các thông số môi trường theo NSF-WQI
TLĐG
trung gian
(wi’)

TLĐG chính
thức (wi)

STT

Thông số

Điểm xếp hạng
thông số (mi)

1

DO

1,4

1,0

0,17

2

Fecal Coliform

1,5

0,9

0,16

3

pH

2,1

0,7

0,11

4

BOD5

2,3

0,6

0,11

5

NO3-

2,4

0,6

0,10

6

PO43-

2,4

0,6

0,10

7

Nhiệt độ

2,4

0,6

0,10

8

Độ đục

2,9

0,5

0,08

9

TS

3,2

0,4

0,07

∑w

i

1,00

Tính chỉ số phụ đối với thông số DO [9] tính toán thông qua giá trị DO % bão
hòa.

- Tính giá trị DO bão hòa:
DObaohoa = 14, 652 − 0, 41022T + 0, 0079910T 2 − 0, 000077774T 3

T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0C).
- Tính giá trị DO % bão hòa:
DO%bão hòa= DOhòa tan/DObão hòa*100
Trong đó: DOhòa tan là giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)
Trên cơ sở WQI tính được, người ta phân loại và đánh giá CLN theo thang
điểm WQI theo bảng sau:
Bảng 2.8. Phân loại chất lượng nước theo NSF – WQI
13


Loại

WQI

I

91 –
100

II

III

71 – 90

51 – 70

IV

26 – 50

V

0 – 25

Đánh giá chất
lượng
Excellent
(Rất tốt)
Good
(Tốt)
Medium
(Trung bình)
Bad
(Ô nhiễm)
Very Bad
(Rất ô nhiễm )

Mục đích sử dụng
nước
Sử dụng cho tất cả các mục đích
sử dụng nước mà không cần xử lý
Nuôi trồng thủy hải sản, nông
nghiệp, mục đích giải trí, giao
thông thủy
Giải trí ngoại trừ các môn thể
thao tiếp xúc trực tiếp, phù hợp

với một số loại cá
Chỉ phù hợp với sự giải trí tiếp
xúc gián tiếp với nước, giao
thông thủy
Chỉ sử dụng với giao thông thủy

2.2.6. Ứng dụng chỉ số WQI trên thế giới
2.2.6.1. WQI tại Mỹ
Martin Wills thuộc sở Khoa học Môi trường và Điạ lý, Đại học Manchester
Metropolitan, vương quốc Anh cùng Kim N. Irvine thuộc sở Địa lý và Kế Hoạch
nhà nước, Đại học tại Buffalo, New York, Hoa Kỳ đã áp dụng chỉ số chất lượng
nước của Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ (NSF-WQI) để phục vụ quản lý chất lượng
nước cho đầu nguồn sông Creek Cazenovia, New York. Mục tiêu của đề tài là
tóm tắt đặc điểm chất lượng nước chung cho sông Creek Cazenovia bằng cách
sử dụng các kết quả mẫu cho chính yếu tố phân tích gồm: BOD 5, DO, pH, To,
NO3-, PO43-, Fecal Coliform, TS, độ đục. Kết quả nghiên cứu cho thấy, giá trị
WQI năm 1996 tại đây thường nằm trong loại tốt (từ khoảng 67,1 – 83,6). Một
so sánh các kết quả từ nghiên cứu này với năm 1978, kết quả cho thấy rằng, các
giá trị WQI cho đầu nguồn sông Creek Cazenovia vẫn tương tự hoặc được cải
thiện nhẹ hơn (từ 66,5 - 83, năm 1978). [18]
2.2.6.2. Tại Ấn Độ
Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số WQI tại hồ Pariyej thuộc
thành phố Kheda Gujarat, Ấn Độ năm 2011, của nhóm tác giả F. J. Thakor, D. K.
14


Bhoi, H. R. Dabhi, S. N. Pandya và Nikitaraj. B. Chauhan. Nghiên cứu này tính
toán chỉ số chất lượng nước (WQI) và đánh giá tác động của các ngành công
nghiệp, nông nghiệp và các hoạt động của con người. Các thông số được theo
dõi cho việc tính toán WQI bao gồm: pH, tổng độ cứng, độ đục (TDS), giá trị

Calcium, Chloride, Nitrate, Sulphate, DO và BOD.
Qua tính toán cho thấy giá trị WQI qua các mùa đều thấp hơn 75 (67,20;
68,43 và 70,37) nghĩa là chất lượng nước tại hồ Pariyej, Ấn Độ ở mức nghèo và
không hoàn toàn an toàn cho người sử dụng. [21]
2.2.6.3. Tại Bangladesh
Phương pháp đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số NFS-WQI đã được
nhóm tác giả Rumman Mowla Chowdhury, Sardar Yaffe Muntasir và M.
Monowar Hossain thuộc Viện Mô hình nước Dhaka, Sở Xây dựng Stamford Đại
học Bangladesh và khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước Bangladesh, Đại học Kỹ
thuật và Công nghệ Dhaka, sử dụng để quan trắc đánh giá chất lượng nước tại
34 trạm của các thủy vực dọc theo đường bộ thuộc Faridpur-Barisal ở
Bangladesh. Kết quả nghiên cứu được thể hiện tại bảng sau.
Bảng 2.9. Kết quả nghiên cứu
Kí hiệu điểm

Trạm nghiên cứu

Giá trị WQI

P-1

Right(Education Board pond1,
Barisal)

81

P-2

Right(Education Board pond2,
Barisal)

78

P-3

Left(Roads and Highways pond,
Barishal)

90

P-4

Right(Forest Office pond)

77

P-5

Right(Opposite of Ansar VDP pond)

91

P-6

Left(opposite of Madrasha)

71

P-7

Right(Tri-road More)

87

P-8

Right(pond)

84

P-9

Right(Andipur pond, Purbopansha,
Babuganj, Barisal

73

15


K-1

Rajguber khal, babuganj, Barisal

68

R-1

Duarika (Sugandha) River,
Mohiuddin Jahangir bridge,

Babuganj, Barisal

81

R-2

Shikerpur river, Babuganj,
Barisal(M.A. Jalil bridge)

84

P-10

Left(Kaler dighi, Dakhin Shikerpur,
Ujirpur, Barishal)

74

BP-1

Left(Batazor khal), Gournodi, Barisal

72

P-11

Right(Shamsul Howlader pond),
Batazor, Giurnodi Barishal

68

P-12

Left(Mahilara A.N. High School
pond), Gournodi, Barishal

64

K-2

Ashukathi khal, Gournodi, Barishal

88

P-13

Right(Gournodi Busstand pond),
Gournodi, Barisal

88

K-3

Southern Khal, Koltokshal, Gournodi,
Barishal

63

K-4

Bhurghata Khal, Kalkini, Maderpur

80

K-5

Kornapara khal, Kalkini, Maderipur

68

R-3

Mostofapur River, Maderipur

85

K-6

Srinerdi khal, Maderipur

60

K-7

Kamerer khal, Rajore, Faridpur

67

R-4

Kumer nodi(river), Moksudpur,
Tekerhat, Gopalgonj

70

R-5
P-14
R-6

Kumer nodi, Dignagar, Moksudpur,
Gopalgonj
Sagor Mollah pond, Dignagar,
Moksudpur, Gopalgonj

65

Kumer nodi, Bhanga bazar, Bhanga,
Faridpur

70

79

16


B-1

Bhanga beel, Bhanga,Faridpur

77

B-2

Nurpur Beel, opposite to bhanga beel,
Bhanga, Faridpur

55

P-15

Sagordi river, Bhanga, Faridpur

71

R-7

Hasan shaheb pond, Shontoshi,
Nagorkanda, Faridpur

76

P-16

Kumer nodi, Bakunda, Faridpur

61

P-17

Polishfari pond, Goalchamot,
Faridpur

84

Bảng 2.10. Thang đánh giá WQI
Giá trị WQI

Chất lượng nước

0-25

Rất tệ

26-50

Tệ

51-75

Trung bình

76-100

Tốt

100

Rất tuyệt

So sánh với bảng giá trị WQI mà nhóm nghiên cứu đã đưa ra cho thấy:
Trong số 34 trạm đánh giá có 17 trạm có giá trị từ 76 đến dưới 100 ở mức
tốt và 17 giá trị ở mức trung bình (có giá trị từ 51-75). Cao nhất tại trạm P-5 có
giá trị là 91 và thấp nhất tại trạm B-2 có giá trị là 55. [20]
2.2.7. Các ứng dụng đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số WQI tại Việt
Nam
2.2.7.1. Tại miền Bắc
Đề tài ''Phân tích đánh giá chất lượng nước hồ Thiền Quang'', năm 2011
của tác giả Trịnh Bích Liên thuộc trường Đại học Khoa học Tự nhiên, khoa Hoá.
Với mục đích nhằm khái quát điều kiện tự nhiên của Hồ Thiền Quang và phân
tích các thông số liên quan đến chất lượng nước hồ Thiền Quang, thông qua quy
chuẩn Việt Nam (QCVN 08:2008/BTNMT) về nước mặt và chỉ số chất lượng

17


nước (WQI -water quality index). Qua quá trình nghiên cứu tác giả đã đưa ra kết
luận về chất lượng nước của hồ Thiền Quang như sau:
Vào mùa khô từ tháng 11/2010 đến tháng 4/2011, giá trị WQI trung bình là
70-71 thể hiện màu vàng, thuận lợi cho mục đích tưới tiêu và các mục đích
tương đương khác. Vào mùa mưa năm 2011, từ tháng 5 đến tháng 7/2011, giá trị
WQI trung bình đạt 76 thể hiện màu xanh lá cây, có thể sử dụng cho mục đích
cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp. Có thể nói nước hồ
Thiền Quang đang ở chất lượng trung bình và chịu ảnh hưởng theo mùa. Mùa
khô, nước hồ có 50 ≤ WQI ≤ 75, có thể sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các
mục đích tương đương khác thể hiện màu vàng. Còn mùa mưa, do tiếp nhận
nước mưa nên có sự pha loãng các chất ô nhiễm, do đó chất lượng tốt hơn,
76≤WQI ≤ 90, thể hiện màu xanh, có thể sử dụng cho mục đích cấp nước sinh
hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp. [14]
2.2.7.2. Tại miền Nam

Nghiên cứu ''Xây dựng chỉ số chất lượng để đánh giá và quản lý chất lượng
nước hệ thống sông Đồng Nai'', của TS. Tôn Thất Lãng trường Cao đẳng Tài
nguyên và Môi trường TP HCM. Bằng việc ứng dụng phương pháp Delphi để
xây dựng chỉ số chất lượng nước tác giả đã lựa chọn được 6 thông số chất lượng
nước bao gồm BOD5, DO, hàm lượng chất rắn lơ lửng SS, pH, Tổng N, Tổng
coliform. Qua quá trình nghiên cứu tại hệ thống sông Đồng Nai từ gia đoạn
1998 – 2004 cho thấy:
Chất lượng nước sông Sài Gòn và sông Đồng Nai tại khu vực TP HCM đều
có xu hướng giảm theo thời gian. Chất lượng nước thay đổi từ ô nhiễm rất nhẹ
đến ô nhiễm nhẹ (9 > WQI > 5). Đó là hậu quả của tình trạng phát triển kinh tế
cũng như công nghiệp mạnh mẽ của các địa phương trong lưu vực trong khi các
cơ sở hạ tầng phục vụ lại không bắt kịp sự phát triển đó.
Trên sông Sài Gòn, khu vực trạm Nhà Rồng là có chất lượng nước suy
giảm theo thời gian nhiều nhất (giá trị WQI = 6,9 năm 1998 và giảm xuống 5,4
vào năm 2002). Đây là khu vực tiếp nhận nước thải đô thị từ các dòng kênh nội
thị. Sự phát thải ngày càng nhiều chất ô nhiễm vào môi trường nước mặt khiến
chất lượng nước tại đây suy giảm nghiêm trọng. Tại trạm Phú An, chất lượng
nước sông Sài Gòn là kém nhất vì đây là khu vực tiếp nhận nước thải từ các
kênh rạch nội thị.
Trên sông Đồng Nai, chất lượng nước tại Hóa An là ổn định nhất nhưng
đang bị suy giảm theo thời gian tuy không nhiều (WQI từ 7,92 giảm còn 7,63).
18


Tại các trạm như Nhà Bè, Tam Thôn Hiệp, Lý Nhơn chất lượng nước thay đổi
không đều nhau. Từ trạm Nhà Bè đến trạm Tam Thôn Hiệp và Lý Nhơn, chất
lượng nước sông bị suy giảm mạnh do hợp lưu với dòng chảy của sông Sài Gòn
(WQI từ 7,50 giảm xuống 6,0). [12]
2.2.7.3. Tại miền Trung
Nghiên cứu ''Đánh giá chất Lượng nước sông Bồ ở tỉnh Thừa Thiên Huế

dựa vào chỉ số chất lượng nước (WQI)'', của nhóm tác giả Nguyễn Văn Hợp,
Phạm Nguyễn Anh, Thi Nguyễn Mạnh Hưng, Thuỷ Châu Tờ , trường Đại học
Khoa học, Đại học Huế và Nguyễn Minh Cường, trường Đại học Sư phạm, Đại
học Huế. Trong đề tài nghiên cứu nhóm tác giả đã lựa chọn áp dụng mô hình
Bhargava-WQI điều chỉnh với 9 thông số lựa chọn (pH, DO, SS, EC, BOD 5,
COD, N-NO3, P-PO4 và TC) để tính toán WQI tổng quát (hay WQI cho đa mục
đích sử dụng) của sông Bồ.
Kết quả cho thấy, chất lượng nước sông Bồ khá tốt (cho đa mục đích sử
dụng) và ổn định với WQI trung bình ở các trạm dao động trong khoảng hẹp 88
÷ 92. Hầu hết các giá trị WQI của sông Bồ đều đạt loại I – rất tốt đến loại II tốt: 90% giá trị WQI thuộc loại I và II, chỉ 10% giá trị WQI thuộc loại III –
trung bình. [10]
2.3. Hệ thống thông tin địa lí GIS và ứng dụng của GIS trong đánh giá chất
lượng nước
2.3.1. Hệ thống thông tin địa lí GIS
GIS là từ viết tắt của hệ thống thông tin địa lý (Geographical information
System). Trong đó: (G) Geograhic: dữ liệu không gian thể hiện vị trí, hình dạng
(điểm, tuyến, vùng). (I) Information: thuộc tính, không thể hiện vị trí (như mô tả
bằng văn bản, số, tên,…). (S) System: sự liên kết bên trong giữa các thành phần
với nhau. Là một hệ thống phần mềm máy tính được sử dụng trong việc vẽ bản
đồ, phân tích các vật thể, hiện tượng tồn tại trên trái đất. Công nghệ GIS tổng
hợp các chức năng chung về quản lý dữ liệu như hỏi đáp và phân tích thống kê
với sự thể hiện trực quan và phân tích các vật thể, hiện tượng không gian trong
bản đồ.
Việc áp dụng công nghệ GIS trong quan trắc đánh giá chất lượng nước sẽ
tạo ra nhiều thuận lợi cho công tác quản lý các thủy vực trên thế giới nói chung
cũng như tại Việt Nam nói riêng.

19

2.3.2. Ứng dụng GIS trong đánh giá chất lượng nước
2.3.2.1. Tại Tuy-ni-di (Tunisia)
Nghiên cứu sử dụng hệ thống thông tin địa lí GIS và chỉ số chất lượng
nước trong đánh giá chất lượng nước ngầm tại El Khairat (Enfidha, Tunisian
Sahel) của nhóm tác giả Mouna Ketata-Rokbani, Moncef Gueddari và Rachida
Bouhlila thuộc Phòng thí nghiệm Địa hóa học và Địa chất môi trường, Sở Giao
Địa chất, Khoa Toán học, Vật lý và Khoa học Tự nhiên, Đại học Campus
và Phòng thí nghiệm Thủy lực và Môi trường Tunis. Nhằm đánh giá chất lượng
nước ngầm phụ vụ cho ăn uống và tưới tiêu tại El Khairat.
Kết quả cửa nghiên cứu được tác giả thể hiện tại hình 2.2 bên dưới.

Hình 2.2. Bản đồ chất lượng nước ngầm tại El Khairat
Bằng việc ứng dụng công nghệ GIS và chỉ số chất lượng nước WQI, nhóm
nghiên cứu đã thực hiện nội suy trên toàn vùng nghiên cứu từ 17 trạm quan trắc
(F1 đến F17). Kết quả nghiên cứu cho thấy trên 82% số mẫu nước nằm trong
"nghèo" và "rất nghèo". Rất kém, không phù hợp cho mục đích uống. Điều đó
cũng được thể hiện rất rỏ ràng trên bản đồ. [19]

20


2.3.2.2. Tại Nigeria
Nghiên cứu của nhóm tác giả J.M. Ishaku, A.S. Ahmed và M.A Abubakar
thuộc Cục Địa chất và Đại học Công nghệ Yola, bang Adamawa, Nigeria trong
đề tài ''Đánh giá chất lượng nước ngầm bằng cách sử dụng chỉ số chất lượng
nước và GIS tại Jada, tại miền đông bắc Nigeria'', cũng đã sử dụng công nghệ
GIS và chỉ số GWQI để đánh giá chất lượng nước tại Jada. Kết quả nghiên cứu
như sau.

Hình 2.3. Bản đồ chất lượng nước ngầm tại Jada

Bảng 2.11. Giá trị GWQI tại các trạm quan trắc
Khđiểm

GWQI

Chất lượng nước

BH1

20

rất tốt

BH2

22

rất tốt

BH3

23

rất tốt

BH4

24

rất tốt

BH5

20

rất tốt

BH6

24

rất tốt

BH7

42

tốt

BH8

26

tốt

BH9

22

rất tốt

BH10

27

tốt
21


HW1

26

tốt

HW2

28

tốt

HW3

23

rất tốt

HW4

15

rất tốt

HW5

20

rất tốt

HW6

18

rất tốt

HW7

23

rất tốt

HW8

25

rất tốt

HW9

23

rất tốt

HW10

19

rất tốt

HW11

40

tốt

HW12

43

tốt

HW13

37

tốt

HW14

22

rất tốt

HW15

24

rất tốt

Theo nhóm tác giả thì chất lượng nước ngầm tại các trạm quan trắc đều
nằm trong khoảng giá trị từ 15 đến 43. Điều đó có nghĩa là chất lượng nước
thuộc loại tốt và rất tốt và được biểu thị trên bản đồ bằng màu xanh và màu nâu.
[17]
2.3.2.3. Tại Việt Nam
Đề tài ''Nghiên cứu chỉ số chất lượng nước để đánh giá và phân vùng chất
lượng nước sông Hậu'' của Ts. Tôn Thât Lãng thuộc trường Cao đẳng Tài
nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh. Nhằm cung cấp một phương pháp đánh
giá tổng hợp về chất lượng nước tại lưu vực sông phục vụ cho công tác qui
hoạch, quản lý và kiểm soát chất lượng nước. Kết quả phân vùng chất lượng
nước sông Hậu được thể hiện trên bản đồ (Hình 2.4).

22


Qua bản đồ có thể thấy
chất lượng nước trên sông Hậu
chủ yếu nằm trong mức giá trị
từ 30 đến 50 (ô nhiễm ở mức
trung bình), được thể hiện bằng
màu vàng.Chất lượng nước ở

mức không ô nhiễm chỉ có ở
thượng nguồn được thể hiện
bằng màu xanh đậm.
Theo tác giả thì chất
lượng nước sông Hậu đang
giảm thấp qua các năm do sự
gia tăng dân số, phát triển đô thị
và công nghiệp. Vì thế các cơ
quan quản lý môi trường cần áp
dụng nhiều biện pháp quản lý
và kỹ thuật để góp phần duy trì
chất lượng nước sông Hậu, đảm
bảo sự trong lành của dòng
sông này. [13]

Hình 2.4. Bản đồ phân vùng chất lượng
nước sông Hậu năm 2007

23


CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng, thời gian, địa điểm nghiên cứu
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Chỉ số chất lượng nước NSF - WQI (bao gồm các thông số sau: nhiệt độ,
pH, độ mặn, độ đục, DO, BOD, tổng chất rắn, Fecal Coliform, NO3-, PO43-).
3.1.2. Thời gian nghiên cứu
Đề tài được tiến hành từ 02/01/2013 đến tháng 04/05/2013.
3.1.3. Địa điểm nghiên cứu
Đề tài tiến hành nghiên cứu ở đầm Sam Chuồn thuộc xã Phũ Mỹ, huyện

Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế.
3.2. Nội dung nghiên cứu
• Đánh giá biến động các thông số chất lượng nước tại đầm phá xã Phú Mỹ.
Thử nghiệm chỉ số WQI trong đánh giá chất lượng nước lợ, mặn tại đầm
phá xã Phú Mỹ.
• Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS thành lập bản đồ chất lượng nước.
•

3.3. Phương pháp nghiên cứu
3.3.1. Phương pháp thu và phân tích mẫu
3.3.1.1.Phương pháp thu mẫu và bảo quản mẫu ngoài thực địa
Nghiên cứu được thực hiện trong 3 tháng (tháng 2, 3, 4) ở đầm Sam Chuồn
thuộc xã Phú Mỹ. Các thông số môi trường cần phân tích: Nhiệt độ, pH, độ mặn,
độ đục, DO, BOD5, tổng chất rắn, Fecal Coliform, NO3-, PO43-.
Tần suất thu mẫu: Đề tài tiến hành nghiên cứu 3 tháng/nghiên cứu, 3
lần/tháng, 9 điểm/lần, 9 yếu tố/điểm.
Dụng cụ thu mẫu nước: Batomet.
Việc thu mẫu được tiến hành dựa trên bản đồ nền đầm Sam Chuồn với 3
mặt cắt. Trên mỗi mặt cắt đánh dấu các điểm khảo sát (9 điểm). Điểm thu mẫu
được định vị toạ độ bằng hệ thống GPS với hệ tọa độ VN-2000, phép chiếu
WQS 1984 UTM Zone 48N nhằm đảm bảo tính đại diện và lập lại của các đợt
khảo sát. Chi tiết vị trí các điểm thu mẫu theo hình dưới.

24


Hình 3.1. Bản đồ vị trí thu mẫu ở xã Phú Mỹ theo mặt cắt
Bảng 3.1. Tọa độ vị trí các điểm thu mẫu
Tọa độ

Ký hiệu
điểm

(kinh độ/vĩ độ)

PM 1

107o39’22”/16o29’43”

Gần bờ, gần khu dân cư xã Phú Mỹ

PM 2

107o39’17”/16o29’58”

Xa bờ, giáp khu NTTS Phú Xuân

PM 3

107o39’11”/16o30’14”

Xa bờ, giáp ranh giới 3 xã: Phú Mỹ, Phú
Xuân, Phú An

PM 4

107o38’54”/16o30’17”

Xa bờ, giáp khu NTTS Phú An

PM 5

107o38’38”/16o30’18”

Gần bờ, gần khu dân cư xã Phú Mỹ

PM 6

107o38’41”/16o29’59”

Gần bờ, giáp khu nuôi tôm cao triều xã Phú
Mỹ

PM 7

107o38’55”/16o30’6”

Xa bờ, giữa đầm phá Phú Mỹ

PM 8

107o39’6”/16o29’57”

Xa bờ, giữa đầm phá Phú Mỹ

PM 9

107o39’0”/16o29’41”

Gần bờ, giáp kênh nước thải từ các ao nuôi

tôm cao triều xã Phú Mỹ

Đặc điểm

Sử dụng chức năng dẫn đường “go to XY” của GPS để đi đến điểm cần
khảo sát. Tại mỗi điểm tiến hành thu mẫu nước theo 2 tầng: tầng mặt và tầng
25