Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phân tích đánh giá chất lượng nước hồ Thiền Quang, Hà Nội
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.05 MB, 70 trang )
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
MỞ ĐẦU
Ngày nay, việc bảo vệ nguồn nước, đa dạng sinh học và sử dụng hợp lý các
nguồn tài ngun nước đã và đang trở thành vấn đề vơ cùng cần thiết, đặc biệt khi
sự ơ nhiễm các nguồn nước (nhất là nguồn nước ngọt) đang trở nên ngày càng trầm
trọng, đe dọa cuộc sống của lồi người và gây ra nhiều khó khăn cho sản xuất, đời
sống.
Trong các hệ sinh thái nói chung và hệ sinh thái thủy vực nói riêng thì hệ sinh
thái hồ có ý nghĩa vơ cùng quan trọng. Bên cạnh các chức năng là cấp nước, tưới
tiêu cho nơng nghiệp, du lịch giải trí, thủy điện và phịng hộ thì hồ cịn chứa nhiều
nguồn tài ngun phong phú, đó là một “ngân hàng gen” rất đa dạng, q hiếm cần
phải được bảo vệ. [6]
Hà Nội là thành phố có mật độ các hồ khá cao. Phần lớn các hồ có nguồn gốc
tự nhiên, một số có nguồn gốc nhân tạo. Các hồ này đóng vai trị quan trọng vào
việc điều hịa nước mưa, nước thải và tạo nên cảnh quan sinh thái cho thành phố Hà
Nội. Nhiều hồ chưa được cải tạo, đang tiếp nhận nước thải sinh hoạt của dân cư
xung quanh. Một số hồ được cải tạo, kè xung quanh, tách nước thải và nước mưa
riêng như hồ Hồn Kiếm, hồ Thiền Quang; vài hồ đang được cải tạo như hồ Văn
Chương, hồ Kim Liên, ...
Với vai trị quan trọng như trên thì việc quan trắc, thu thập và thống kê số liệu
về chất lượng nước các hồ hàng năm nhằm đánh giá hiện trạng và xu thế biến đổi
chất lượng mơi trường nước phục vụ cơng tác quản lý, bảo vệ mơi trường trên địa
bàn thành phố là việc rất cần thiết.
Chúng ta đều biết rằng, chất lượng nước là hàm của các nhân tố vật lý, hóa
học, sinh học và nhiều nhân tố khác. Theo quan điểm hiện nay, việc nghiên cứu chất
lượng nước trong các hệ sinh thái hồ khơng chỉ dừng lại ở việc khảo sát, phân tích
Trịnh Bích Liên
1
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
các số liệu về hóa, lý và sinh học mà cách tiếp cận tốn học là một hướng nghiên
cứu, là cách để quản lý rất hiệu quả. [6]
Nghiên cứu về mơ hình tính tốn sinh thái chất lượng nước hồ ở Việt Nam,
đánh giá sự phú dưỡng là hướng mới mẻ và bắt đầu được quan tâm vào đầu năm
1990. Việc nghiên cứu chất lượng nước hồ theo quan điểm tốn học là cơng việc
hết sức cần thiết nhằm tìm ra cơng cụ đánh giá, dự báo tình trạng chất lượng nước
và sinh thái của hồ. Trên cơ sở đó đề xuất chiến lược quy hoạch, bảo vệ và sử
dụng hợp lý nguồn tài ngun vơ cùng q giá này.
Theo hướng nghiên cứu đó, chúng tơi thực hiện luận văn với đề tài: “Phân
tích đánh giá chất lượng nước hồ Thiền Quang, Hà Nội”. Luận văn u cầu đáp
ứng được nội dung bao gồm các cơng việc sau:
1. Phân tích các thơng số liên quan đến chất lượng nước hồ Thiền Quang.
2. Từ kết quả phân tích, đánh giá chất lượng nước hồ Thiền Quang thơng qua
QCVN 08:2008/BTNMT về nước mặt và chỉ số chất lượng nước (WQI water
quality index).
3. Đề xuất một số biện pháp bảo vệ, quản lý chất lượng nước hồ Thiền
Quang.
Hy vọng rằng đề tài này sẽ đóng góp một phần nhỏ vào cơng việc quản lý,
bảo tồn và phát triển bền vững hồ Thiền Quang, Hà Nội.
Hình 1. Cảnh hồ Thiền Quang
Trịnh Bích Liên
2
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Trịnh Bích Liên
3
Luận văn Thạc sĩ
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA HỒ THIỀN QUANG VÀ CÁC YẾU TỐ
ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ.
Hồ Thiền Quang nằm trên địa phận quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, lọt giữa bốn
phố Nguyễn Du, Trần Bình Trọng, Trần Nhân Tơng và Quang Trung. Thiền Quang
(ánh sáng nhà Phật) chỉ là một làng nằm ở phía đơng nam hồ nay là khu vực đầu phố
Nguyễn Ðình Chiểu. Ngồi làng này ra, ở quanh hồ cịn có các làng Liên Thuỷ ở phía
bắc và tây, Quang Hoa ở phía tây nam và Pháp Hoa ở phía nam.
Diện tích của hồ Thiền Quang là 5,5 ha; mực nước trung bình/max=4/5,2m; độ
cao bờ 5,7m; thể tích hồ 175.000m3 . Hồ Thiền Quang thuộc hệ thống hồ tự nhiên
có liên thơng ngầm với hồ Bảy mẫu, là nơi tiếp nhận nước mưa, nước thải sinh
hoạt của khu vực Yết Kiêu – Trần Bình Trọng – Quang Trung và một phần khu vực
Bà Triệu. Năm 2003, Sở Giao thơng Cơng chính Hà Nội đã thực hiện kế hoạch tát
nước, nạo vét lịng hồ, kè lại bờ và bổ sung nước mới, giữ cho chất lượng nước hồ
được trong sạch. Ba phía vịng quanh hồ được xây các vườn hoa nhỏ, có ghế đá cho
dân ngồi nghỉ ngắm cảnh[1].
Mùa mưa khả năng sự điều tiết của hồ tương đối tốt, chủ yếu nhận nước mưa
tự nhiên. Hồ cịn tiếp nhận một lượng nước thải từ một số hàng qn café và trung
tâm văn hóa ven hồ. Hồ tương đối sạch, xung quanh có cây bóng mát, lượng rác
quanh hồ ít, được quản lý và chăm sóc tốt, được dọn dẹp thường xun, do đó hồ
được tận dụng để làm nơi ni cá và một số thủy sản khác[25]. Tuy nhiên trong
khn khổ luận văn thạc sĩ chỉ cho phép nghiên cứu chất lượng nước hồ theo hai
mùa, mùa khơ và mùa mưa. Hy vọng trong tương lai, đề tài có thể được phát triển
nghiên cứu đánh giá cả chất lượng thủy sản sinh sống trong hồ.
Trịnh Bích Liên
4
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
1.2. MỘT SỐ KẾT QUẢ CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ THIỀN QUANG ĐÃ
CƠNG BỐ
Theo kết quả Báo cáo quan trắc mơi trường nước 13 hồ Hà Nội năm 2005 của
Phịng Quản lý Mơi trường và Khí tượng Thủy văn, sở Tài ngun Mơi trường và
Nhà đất Hà Nội (Nay là Sở Tài ngun và Mơi trường Hà Nội)[2], chất lượng nước
hồ Thiền Quang lấy mẫu ngày 31/08/2005 được trình bày ở bảng 1 và được so sánh
với giới hạn cho phép của TCVN 5942 – 1995 (loại B áp dụng đối với nước mặt
dùng cho các mục đích khác)
Bảng 1: Kết quả phân tích 2 mẫu nước hồ Thiền Quang lấy ngày
31/08/2005
Kết quả phân tích
TT
Thơng số
TCVN
Mẫu 1
Mẫu 2
5942 1995
(TQ1)
(TQ2)
(Loại B)
9,84
9,91
5,5 9
C
33,5
34,4
Đơn vị
1
pH
2
Nhiệt độ
3
COD
mgO2/l
51,5
64
< 35
4
BOD5
mgO2/l
30
40
< 25
5
TSS
mg/l
22
26
80
Trịnh Bích Liên
0
5
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
6
NH4 (N)
mg/l
1,85
2,08
1
7
Dầu mỡ
mg/l
< 0,2
< 0,2
0,3
8
Tổng P
mg/l
< 0,1
< 0,1
9
Coliform
MPN/100ml
36
2400
10000
Nhận xét:
Chỉ tiêu pH của cả hai mẫu đều khơng đạt tiêu chuẩn cho phép (TCCP).
Chỉ tiêu COD của cả hai mẫu đều khơng đạt TCCP.
Chỉ tiêu BOD5 của cả hai mẫu đều khơng đạt TCCP.
Chỉ tiêu NH3(N) của cả hai mẫu đều khơng đạt TCCP.
Chỉ tiêu SS của cả hai mẫu đều đạt TCCP.
Chỉ tiêu dầu mỡ của cả hai mẫu đều đạt TCCP.
Chỉ tiêu Coliform của cả hai mẫu đều đạt TCCP.
Bảng 2: Kết quả phân tích 2 mẫu nước hồ Thiền Quang lấy ngày
19/10/2005
Kết quả phân tích
TT
1
Thơng số
pH
Trịnh Bích Liên
Đơn vị
6
TCVN
Mẫu 1
Mẫu 1
5942 1995
(TQ1)
(TQ1)
(Loại B)
8,64
8,28
5,5 9
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
Kết quả phân tích
TT
Thơng số
2
Nhiệt độ
Đơn vị
0
TCVN
Mẫu 1
Mẫu 1
5942 1995
(TQ1)
(TQ1)
(Loại B)
C
29,9
30,1
3
COD
mgO2/l
54
64
< 35
4
BOD5
mgO2/l
35
36
< 25
5
SS
mg/l
27
24
80
6
NH3 (N)
mg/l
1,45
7,72
1
7
Dầu mỡ
mg/l
0,75
0,50
0,3
8
Tổng P
mg/l
< 0,1
< 0,1
9
Coliform
MPN/100ml
240
460
10000
Nhận xét:
Chỉ tiêu pH của cả hai mẫu đều đạt tiêu chuẩn cho phép (TCCP).
Chỉ tiêu COD của cả hai mẫu đều khơng đạt TCCP.
Chỉ tiêu BOD5 của cả hai mẫu đều khơng đạt TCCP.
Chỉ tiêu SS của cả hai mẫu đều đạt TCCP.
Chỉ tiêu NH3(N) của cả hai mẫu đều khơng đạt TCCP.
Chỉ tiêu dầu mỡ của cả hai mẫu đều khơng đạt TCCP.
Chỉ tiêu Coliform của cả hai mẫu đều đạt TCCP [2].
Theo Báo cáo Hiện trạng Mơi trường Thành phố Hà Nội năm 2008 của Sở
Tài ngun Mơi trường Hà Nội thì hồ Thiền Quang bị ơ nhiễm kim loại nặng.
Các chỉ tiêu ơ nhiễm chủ yếu là BOD5, COD, Cr, Pb, Dầu mỡ và Coliform. Năm
2006 ơ nhiễm hơn năm 2007. Năm 2007: Nhu cầu ơxi sinh học (BOD 5) vượt q
tiêu chuẩn cho phép trung bình 2,54 lần, nhu cầu ơxi hóa học (COD) vượt q
tiêu chuẩn cho phép trung bình 2,83 lần, hàm lượng crom (Cr) vượt q tiêu
Trịnh Bích Liên
7
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
chuẩn cho phép trung bình 2,27 lần. Số lượng coliform tổng số vượt q tiêu
chuẩn cho phép trung bình 61,5 lần [3].
Theo bản luận văn thạc sĩ khoa học [27], tác giả Đỗ Kiều Tú đã đưa ra
bảng kết quả phân tích nước hồ Thiền Quang năm 2010 như bảng 3.
Bảng 3: Kết quả phân tích nước hồ Thiền Quang năm 2010
Nhiệ
Thơng số
t độ
pH
(ToC)
DO
(mg/l)
Độ
đục
(NTU)
BOD5
COD
Ptổng
(mg/l) (mg/l) (mg/l)
NH4+
NO2
N
N
(mg/l) (mg/l)
QCVN
08:2008/
BTNMT
5,5
9
≥4
15
30
0,3
0,5
0,04
(B1)
Kết quả
33,0 8,55 3,76
12
80
185
1,13
3,79 0,428
Đối chiếu QCVN 08:2008/BTNMT (Loại B1), mẫu nước hồ Thiền Quang
có chỉ tiêu pH đạt quy chuẩn, các chỉ tiêu DO, BOD 5, COD, tổng P, NH4+ N,
NO2N khơng đạt quy chuẩn cho phép.
Tiếp theo, tác giả Đỗ Kiều Tú cịn phân loại chất lượng nước hồ dựa trên
chỉ số hóa học WQI, và phân loại mức độ phì dưỡng của hồ dựa trên chỉ số sinh
học Chlorophylla , kết quả là chất lượng nước hồ Thiền Quang thuộc loại kém.
Những số liệu trên đây cho thấy chất lượng hồ Thiền Quang có những thay
đổi theo mùa, các thơng số như pH, COD, BOD 5, NH4+ cao hơn giới hạn B của
tiêu chuẩn chất lượng nước mặt. Điều này cho thấy cần thiết tiếp tục nghiên
cứu đánh giá chất lượng nước hồ Thiền Quang.
Trịnh Bích Liên
8
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
1.3. QCVN 08:2008/BTNMT VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT.
Giá trị giới hạn của các thơng số chất lượng nước mặt được quy định ở bảng
4.
Bảng 4: Các thơng số và giá trị giới hạn theo QCVN 08:2008/BTNMT
Giá trị giới hạn
TT
Thơng số
Đơn vị
Loại A
Loại B
A1
A2
B1
B2
68,5
68,5
5,59
5,59
1
pH
2
Ơxy hịa tan (DO)
mg/l
≥ 6
≥ 5
≥ 4
≥ 2
3
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)
mg/l
20
30
50
100
4
COD
mg/l
10
15
30
50
5
BOD5 (200C)
mg/l
4
6
15
25
6
Amoni (NH+4) (tính theo N)
mg/l
0,1
0,2
0,5
1
7
Clorua (Cl)
mg/l
250
400
600
8
Florua (F)
mg/l
1
1,5
1,5
2
9
Nitrit (NO2) (tính theo N)
mg/l
0,01
0,02
0,04
0,05
10
Nitrat (NO3) (tính theo N)
mg/l
2
5
10
15
11
Phosphat (PO43) (tính theo P)
mg/l
0,1
0,2
0,3
0,5
12
Xianua (CN)
mg/l
0,005
0,01
0,02
0,02
13
Asen (As)
mg/l
0,01
0,02
0,05
0,1
14
Cadimi (Cd)
mg/l
0,005
0,005
0,01
0,01
15
Chì (Pb)
mg/l
0,02
0,02
0,05
0,05
16
Crom III (Cr3+)
mg/l
0,05
0,1
0,5
1
17
Crom VI (Cr6+)
mg/l
0,01
0,02
0,04
0,05
18
Đồng (Cu)
mg/l
0,1
0,2
0,5
1
19
Kẽm (Zn)
mg/l
0,5
1,0
1,5
2
20
Niken (Ni)
mg/l
0,1
0,1
0,1
0,1
Trịnh Bích Liên
9
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
Giá trị giới hạn
TT
Thơng số
Đơn vị
Loại A
Loại B
A1
A2
B1
B2
21
Sắt (Fe)
mg/l
0,5
1
1,5
2
22
Thủy ngân (Hg)
mg/l
0,001
0,001
0,001
0,002
23
Chất hoạt động bề mặt
mg/l
0,1
0,2
0,4
0,5
24
Tổng dầu, mỡ (oils & grease)
mg/l
0,01
0,02
0,1
0,3
25
E.coli
MPN/ 100ml
20
50
100
200
26
Coliform
MPN/ 100ml
2500
5000
7500
10000
Ghi chú: Việc phân hạng nguồn nước mặt nhằm đánh giá và kiểm sốt chất
lượng nước, phục vụ cho các mục đích sử dụng nước khác nhau:
A1 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác như
loại A2, B1 và B2.
A2 Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng cơng nghệ xử
lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích như loại B1 và B2.
B1 Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có
u cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2.
B2 Giao thơng thuỷ và các mục đích khác với u cầu nước chất lượng thấp
[4].
Trong đánh giá chất lượng nước, việc thống kê và phân loại chất lượng nước
gặp nhiều khó khăn và phức tạp, khó hình dung đối với những cấp ra quyết định.
Những báo cáo đánh giá chất lượng nước truyền thống thường bao gồm các tóm tắt
thống kê phức tạp theo thành phần chất lượng nước cũng như theo nguồn nước.
Dạng thơng tin như vậy chỉ có giá trị đối với các chun gia về chất lượng nước,
nhưng có thể khơng có ý nghĩa đối với người dân, các nhà quản lý hay các nhà làm
luật, những người cần các thơng tin ngắn gọn, súc tích về nguồn nước. Trong khi
Trịnh Bích Liên
10
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
đó, để khai thác và sử dụng nguồn nước, việc phân loại nguồn nước là rất quan
trọng và cần thiết. Do vậy, người ta đã sử dụng chỉ số chất lượng nước trong cơng
tác đánh giá chất lượng nước. Việc sử dụng chỉ số chất lượng nước (WQI) là
hướng đang được nhiều nước và chun gia phân tích, đánh giá chất lượng nước sử
dụng. WQI là một phương tiện có khả năng tập hợp một lượng lớn các số liệu,
thơng tin về chất lượng nước, đơn giản hóa các số liệu chất lượng nước, để cung
cấp thơng tin dưới dạng dễ hiểu, dễ sử dụng cho các cơ quan quản lý tài ngun
nước, mơi trường và cơng chúng... Trong cơng tác quy hoạch quản lý tài ngun
nước, việc phân vùng chất lượng nước trên một diện rộng là một u cầu hết sức
quan trọng và WQI là một cơng cụ hữu hiệu để đáp ứng nhiệm vụ này.
Vì vậy, một trong những nhiệm vụ nghiên cứu theo hướng đi mới của bản
luận văn này là tính tốn WQI theo sổ tay hướng dẫn tính tốn chất lượng nước của
Tổng cục Mơi trường mới ban hành và áp dụng WQI để đánh giá chất lượng nước
hồ Thiền Quang một cách tổng qt.
Trịnh Bích Liên
11
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
1.4. CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI Water Quality Index)
Trong sổ tay hướng dẫn tính tốn chất lượng nước của Tổng cục Mơi trường
(TCMT) chỉ số chất lượng nước được hiểu như sau:
1. Chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI) là một chỉ số được tính tốn từ
các thơng số quan trắc chất lượng nước, dùng để mơ tả định lượng về chất lượng
nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thang
điểm.
2. WQIthơng số là chỉ số chất lượng nước tính tốn cho mỗi thơng số.
1.4.1. Mục đích của việc sử dụng WQI
Đánh giá nhanh chất lượng nước mặt lục địa một cách tổng qt;
Có thể được sử dụng như một nguồn dữ liệu để xây dựng bản đồ phân
vùng chất lượng nước.
Cung cấp thơng tin mơi trường cho cộng đồng một cách đơn giản, dễ hiểu.
Nâng cao nhận thức về mơi trường.
1.4.2. Các u cầu đối với việc tính tốn WQI
WQI được tính tốn riêng cho số liệu của từng điểm quan trắc;
WQIthơng số được tính tốn cho từng thơng số quan trắc. Mỗi thơng số sẽ xác
định được một giá trị WQIthơng số cụ thể, từ đó tính tốn 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.
Trịnh Bích Liên
12
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
1.4.3. Quy trình tính tốn và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượng mơi
trường nước mặt
Quy trình tính tốn và sử dụng WQI trong đánh giá chất lượng mơi trường
nước bao gồm các bước sau:
Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm quan trắc mơi trường
nước mặt (số liệu đã qua xử lý);
Bước 2: Tính tốn các giá trị WQIthơng số theo cơng thức;
Bước 3: Tính tốn WQI;
Bước 4: So sánh WQI với bảng các mức đánh giá chất lượng nước.
1.4.4. Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc
Số liệu quan trắc được thu thập phải đảm bảo các u 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 thơng số trong
một khoảng thời gian xác định đối với quan trắc liên tục;
Các thơng số được sử dụng để tính WQI bao gồm các thơng số: DO, Nhiệt
độ, BOD5, COD, NNH4, PPO4 , TSS, Độ đục, Tổng coliform, pH;
Số liệu quan trắc được đưa vào tính tốn đã qua xử lý, đảm bảo đã loại bỏ
các giá trị sai lệch, đạt u cầu đối với quy trình về đảm bảo và kiểm sốt chất
lượng số liệu.
1.4.5. Một số phương pháp đánh giá chất lượng nước sử dụng chỉ số
chất lượng nước trên thế giới.
Trịnh Bích Liên
13
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
Trong quản lý mơi trường, việc xác định một cách tổng thể chất lượng nước
cho các mục đích sử dụng khác nhau nhờ một số lượng lớn các mẫu và các thơng số
đơi khi lại rất khó khăn. Để nâng cao hiệu quả quản lý chất lượng nước, việc sử
dụng chỉ số chất lượng nước WQI (water quality index) là hướng đang được các
chun gia phân tích đánh giá chất lượng nước trên thế giới sử dụng.
Mục đích của WQI là nâng cao hiểu biết về các vấn đề chất lượng nước bằng
cách tích hợp dữ liệu phức tạp thành dạng 1 điểm số mơ tả tình trạng và đánh giá xu
hướng chất lượng nước. Dựa trên giá trị của WQI các thuỷ vực sơng, ao, hồ có thể
được phân loại chất lượng nước cho mục đích sử dụng nước khác nhau. Trên thế
giới, WQI được tính theo nhiều phương pháp khác nhau và người ta đã đưa ra những
sự đánh giá so sánh giữa chúng. Dưới đây là một số phương pháp chính.
1. WQI của quỹ vệ sinh quốc gia Hoa kỳ (NSFWQI)
NSF WQI là một trong các bộ chỉ số chất lượng nước khá phổ biến được xây
dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi của tập đồn Rand. NSFWQI thu nhận và
tổng hợp ý kiến của số đơng các nhà khoa học về chất lượng nước khắp nước Mỹ
để lựa chọn ra các thơng số chất lượng quyết định, sau đó xác lập phần trăm lượng
đóng góp của từng thơng số và tiến hành xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá
trị đo được của thơng số sang chỉ số phụ. WQI – NSF có tính đến vai trị trọng số
của các thơng số tham gia trong WQI và so sánh các kết quả với giá trị chuẩn qua
giản đồ tính chỉ số phụ. Tuy nhiên các giá trị trọng số hoặc giản đồ tính chỉ số phụ
trong NSFWQI chỉ thích hợp với điều kiện chất lượng nước của Mỹ. Chín thơng số
được lựa chọn là ơxy hồ tan (DO), E. coli, pH, nhu cầu ơxy sinh hố BOD 5, NO3, P
tổng, biến thiên nhiệt độ nước giữa hai điểm quan trắc gần nhau (∆T), độ đục và
tổng chất rắn lơ lửng (TSS). Dựa vào các đồ thị và hàm số tương quan giữa kết quả
Trịnh Bích Liên
14
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
của thơng số và chỉ số phụ, từ đó tính được chỉ số phụ của thơng số đó. Trọng số
của mỗi thơng số theo NSF được quy định như trong bảng 5.
Bảng 5: Trọng số của mỗi thơng số theo NSF
TT
Thơng số
Trọng số
1.
DO
0,17
2.
Fecal coliform
0,16
3.
pH
0,11
4.
BOD5
0,11
5.
ΔToC
0,10
6.
P tổng
0,10
7.
Nitrat
0,10
8.
Độ đục
0,08
9.
Tổng chất rắn
0,07
Sau đó, kết hợp giữa trọng số và chỉ số phụ để tính giá trị của WQI. Từ giá trị
WQI, chất lượng nước được xếp loại theo bảng 6.
Bảng 6: Chất lượng nước đánh giá theo WQI của NSF
Khoảng giá trị WQI
Chất lượng nước
90100
Rất tốt
7090
Tốt
5070
Trung bình
2550
Kém
Trịnh Bích Liên
15
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
Rất kém
025
NSFWQI là chỉ số chất lượng nước phổ biến được sử dụng làm cơ sở cho
nhiều cơng trình nghiên cứu và ứng dụng WQI cho các nước đang phát triển
khác[32].
2. Mơ hình WQI của Bộ Mơi trường Canada (WQI – CCME)
WQICCME được xây dựng dựa trên rất nhiều số liệu khác nhau sử dụng một
quy trình thống kê với tối thiểu 4 thơng số và 3 hệ số chính. WQICCME là một
cơng thức rất định lượng và việc sử dụng hết sức thuận tiện với các thơng số cùng
các giá trị chuẩn (mục tiêu chất lượng nước) của chúng có thể dễ dàng đưa vào
WQICCME để tính tốn tự động. Tuy nhiên, trong WQICCME, vai trị của các
thơng số chất lượng nước trong WQI được coi như nhau, mặc dù trong thực tế các
thành phần CLN có vai trị khác nhau đối với nguồn nước, ví dụ như thành phần
chất rắn lơ lửng khơng có ý nghĩa quan trọng đối với chất lượng nước nguồn nước
như thành phần oxy hịa tan[33]
1.4.6. Chỉ số chất lượng nước ở Việt Nam
Những chỉ số chất lượng nước đã áp dụng ở Việt nam hầu hết được dựa trên
những chỉ số chất lượng nước phổ biến trên thế giới đã được điều chỉnh cho phù
hợp với điều kiện của từng vùng.
Cơng trình “Xây dựng WQI để đánh giá của quản lý hệ thống chất lượng nước
sơng Đồng Nai” của TS. Tơn Thất Lãng Trường Cao đẳng Tài Ngun và Mơi
Trường thành phố Hồ Chí Minh được đăng tải trong tuyển tập báo cáo Hội thảo
Khoa học lần thứ 19 viện KHKTTN & MT năm 1996.
Ở cơng trình này TS. Tơn Thất Lãng đã ứng dụng phương pháp Delphil [35] để
xây dựng WQI có giá trị từ 1 đến 10. Tác giả đã xây dựng một hệ thống câu hỏi gửi
đến cho các chun gia chất lượng nước để lựa chọn thơng số chất lượng nước
Trịnh Bích Liên
16
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
quan trọng và đánh giá trọng số biểu diễn độ quan trọng của các thơng số chất
lượng nước.
Kết quả tính tốn WQI được dùng để đánh giá diễn biến chất lượng nước
sơng Đồng Nai khu vực thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 19942004 cho thấy:
Chất lượng nước sơng Sài Gịn và sơng Đồng Nai tại khu vực thành phố Hồ Chí
Minh đều có xu hướng giảm theo thời gian. Chất lượng nước thay đổi từ ơ nhiễm
rất nhẹ đến ơ nhiễm nhẹ 9 > WQI > 5. Đó là hậu quả của việc phát triển kinh tế
cũng như cơng nghiệp mạnh mẽ của các địa phương trong khi cơ sở hạ tầng phục
vụ lại khơng bắt kịp sự phát triển đó[30].
Trong bài “Nghiên cứu WQI để đánh giá và phân vùng chất lượng nước sơng
Hậu”, TS. Tơn Thất Lãng đã xây dựng chỉ số chất lượng nước khu vực hệ thống
sơng Hậu theo phương pháp Delphi [35]. Các hệ thống câu hỏi được gửi đến 40
chun gia chất lượng nước tại các Viện Nghiên cứu, trường Đại học, Trung tâm
Mơi trường v.v… trong đó ghi rõ các thơng số thường được sử dụng trong việc đánh
giá chất lượng nước để có cơ sở thống nhất cho các chun gia lựa chọn. Trong
bảng câu hỏi cũng đưa ra các khoảng giá trị của từng thơng số để các chun gia
đánh giá chất lượng nước. Dựa vào ý kiến của các chun gia, đường cong phân
hạng của từng thơng số sẽ được xây dựng để có thể xác định chỉ số phụ. Đồng thời,
các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nước dựa vào hệ thống chỉ số được đề xuất.
Việc áp dụng chỉ số chất lượng nước được đánh giá bởi các nhà quản lý là phù hợp.
Nó cung cấp một phương pháp đánh giá tổng hợp về chất lượng nước tại lưu vực
sơng Hậu phục vụ cho cơng tác qui hoạch, quản lý và kiểm sốt chất lượng nước
cho lưu vực sơng này[32]
Đề tài “Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước theo WQI và đánh giá sử dụng
các nguồn nước sơng, kênh rạch ở vùng thành phố HCM” của PGS.TS Lê Trình
Phân viện CN mới và BVMT đã ứng dụng và cải tiến các mơ hình WQI của quỹ vệ
sinh Quốc gia Hoa kỳ và của Ấn độ (Bhargara) để phân vùng chất lượng nước và
Trịnh Bích Liên
17
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
đánh giá khả năng sử dụng nước các sơng. Đề xuất u cầu phân tích 10 thơng số
chọn lọc hoặc ít nhất 6 thơng số để có thể đánh giá tổng qt về chất lượng nước
tồn bộ lưu vực. Kết quả nghiên cứu này có giá trị cao trong đánh giá, phân loại chất
lượng nước và phân vùng ơ nhiễm các lưu vực sơng, phục vụ cho sử dụng nước và
quy hoạch kiểm sốt ơ nhiễm[28].
Trong đề tài khoa học CN của thành phố Hà nội “Nghiên cứu phân vùng chất
lượng nước các sơng, hồ, trên địa bàn thành phố Hà nội theo mơ hình chỉ số chất
lượng nước” (WQI) được sở KHCN – thành phố Hà nội, Viện Mơi trường phát
triển bền vững chủ trì và PGS.TS. Lê Trình làm chủ nhiệm thực hiện 20082009.
Đề tài đã khảo sát phân tích bổ sung mức độ ơ nhiễm các sơng hồ tại 50 điểm, kết
hợp đo đạc diễn biến chất lượng nước theo chiều dài các dịng sơng với trên 30km
và 2 thời điểm, mùa mưa 2008 và mùa khơ 2009. Các tác giả đã áp dụng cải tiến các
mơ hình WQI của Hoa kỳ và Ấn độ để lập mơ hình WQI phù hợp cho đặc điểm mơi
trường nước ở thành phố Hà nội với việc lựa chọn 10 thơng số đặc trưng đó (DO,
BOD5, TSS, tổng Colifom, pH, tổng N, độ đục, dầu mỡ, tổng P)[29].
Trong luận văn thạc sĩ khoa học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội với đề
tài “Nghiên cứu đánh giá mức độ ơ nhiễm hữu cơ tại các hồ khu vực nội thành Hà
Nội cũ thơng qua chỉ số chất lượng nước Kannel” (2010), tác giả Đỗ Kiều Tú đã sử
dụng chỉ số WQIkannel để đánh giá chất lượng nước của 22 hồ trong nội thành Hà
Nội. WQIkannel được cải tiến từ phương pháp Delphi để đưa ra phương trình tổng
qt tính chỉ số WQIkannel :
n
WQIkannel = k
i 1
n
i
C i Pi
P
1 i
Với n là tổng số các thơng số
Ci là giá trị của thơng số i sau khi chuẩn hóa
Pi là trọng số tương ứng cho mỗi thơng số, giá trị Pi có khoảng từ 14. Giá trị
quan trọng nhất đối với sự duy trì đời sống thủy sinh thì lấy giá trị là 4 (ví dụ như
Trịnh Bích Liên
18
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
ơxi hịa tan) và giá trị chỉ định cho các thơng số có ít ảnh hưởng hơn (ví dụ như hàm
lượng clorua)
K là hằng số chủ quan, K lấy giá trị từ 0,25 1 tương ứng với nước bị ơ nhiễm
cao đến nước ít bị ơ nhiễm theo nhận định sơ bộ.
Trong WQIkannel giá trị trọng số chỉ phụ thuộc vào mức độ quan trọng của trọng
số đối với sự duy trì cuộc sống thủy sinh, khơng liên quan đến tổng số thơng số cần
phân tích trong cơng thức, vì vậy khi ta thêm hay bớt số thơng số thì giá trị trọng số
trong cơng thức vẫn được giữ ngun cho mỗi thơng số. Bên cạnh đó WQIkannel cịn
có hằng số cảm quan k nên đánh giá đánh giá khá nhạy cho những vùng nước tiếp
quản các nguồn thải trực tiếp. [27]
Như vậy, hầu hết các phương pháp ở Việt Nam đã áp dụng đều dựa trên cơ sở
WQI của Hoa kỳ (NSFWQI), Bharavara (Ấn độ) và bộ Mơi Trường Canada (WQI –
CCME) có cải tiến cho phù hợp với chất lượng nước đúng với từng vùng vì những
nhược điểm sau:
NSFWQI là chỉ số tổng qt cho phép đánh giá chất lượng nước tổng quan, ta
phải tính cho 89 thơng số chất lượng nước đặc trưng trên NFSWQI dùng để đánh
giá cho nhiều mục đích sử dụng: Nước cấp sinh hoạt, nước cấp sản xuất cơng
nghiệp,...vì vậy khi chỉ cần đánh giá một đoạn sơng, ao hoặc hồ cho 1 một mục đích
riêng nào đó thì NFSWQI sẽ đánh giá thiếu chính xác hơn.[33].
Trong WQICCME khơng tính đến trọng số có nghĩa rằng vai trị của các thơng
số chất lượng nước trong WQI được coi như nhau. Mặc dù trong thực tế các thành
phần chất lượng nước có vai trị khác nhau đối với mỗi một nguồn nước khác
nhau[34].
Các mơ hình WQI đã được áp dụng khơng những đánh giá được chất lượng
nước mà cịn đề cập đến hiệu quả kinh tế trong việc kiểm sốt chất lượng nước.
Trịnh Bích Liên
19
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
Với mục đích của đề tài cao học, luận văn này lựa chọn phương pháp tính tốn
chỉ số chất lượng nước do Tổng cục Mơi trường, Bộ Tài ngun Mơi trường hướng
dẫn [3]
1.5. TÍNH TỐN WQI
a. Tính tốn WQ thơng số
* WQIthơng số (WQISI) được tính tốn cho các thơng số BOD5, COD, NNH4+, P
PO43 , TSS, độ đục, Tổng Coliform theo cơng thức như sau:
WQI SI
qi
BPi
1
qi 1
BPi
BPi
1
Cp
qi
(1)
1
Trong đó: BPi: Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thơng số quan trắc được
quy định trong bảng 1 tương ứng với mức i
BPi+1: Nồng độ giới hạn trên của giá trị thơng số quan trắc được quy
định trong bảng 1 tương ứng với mức i+1
qi: Giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi
qi+1: Giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1
Cp: Giá trị của thơng số quan trắc được đưa vào tính tốn.
Bảng 7. Bảng quy định các giá trị qi, BPi
Giá trị BPi quy định đối với từng thơng số
i
qi
BOD5
COD
NNH4
PPO4
Độ đục
TSS
Coliform
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
(NTU)
(mg/l)
(MPN/100ml)
1
100
≤4
≤10
≤0,1
≤0,1
≤5
≤20
≤2500
2
75
6
15
0,2
0,2
20
30
5000
3
50
15
30
0,5
0,3
30
50
7500
4
25
25
50
1
0,5
70
100
10.000
Trịnh Bích Liên
20
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
5
≥50
1
≥80
≥5
Luận văn Thạc sĩ
≥6
≥100
>100
>10.000
Ghi chú: Trường hợp giá trị Cp của thơng số trùng với giá trị BPi đã cho trong
bảng, thì xác định được WQI của thơng số chính bằng giá trị qi tương ứng.
Tính giá trị WQI đối với thơng số DO (WQIDO):
Tính tốn thơng qua giá trị DO% bão hịa.
Bước 1:
Tính giá trị DObão hịa
DObãohịa
14,652 0,41022T
0,0079910T 2
0,000077774T 3
T: nhiệt độ mơi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0C).
Tính giá trị DO% bão hịa:
DO%bão hịa = DOhịa tan / DObão hịa*100
DOhịa tan: Giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)
Bước 2: Tính giá trị WQIDO:
qi
BPi
WQI SI
1
1
qi
Cp
BPi
BPi
qi
(2)
Trong đó:
Cp: giá trị DO% bão hịa
BPi, BPi+1, qi, qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong Bảng 8.
Bảng 8. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hịa
i
1
Trịnh Bích Liên
2
3
4
21
5
6
7
8
9
10
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
BPi
≤20
20
50
75
88
112
125
150
200
≥200
qi
1
25
50
75
100
100
75
50
25
1
Nếu giá trị DO% bão hịa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1.
Nếu 20< giá trị DO% bão hịa < 88 thì WQIDO được tính theo cơng thức (2) và sử
dụng bảng 8.
Nếu 88 ≤ giá trị DO% bão hịa ≤ 112 thì WQIDO bằng 100.
Nếu 112 < giá trị DO% bão hịa < 200 thì WQIDO được tính theo cơng thức (1) và
sử dụng bảng 8.
Nếu giá trị DO% bão hịa ≥ 200 thì WQIDO bằng 1.
* Tính giá trị WQI đối với thơng số pH
Bảng 9. Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thơng số pH
I
1
2
3
4
5
6
BPi
≤5,
5,5
6
8,5
9
≥9
1
50
100
100
50
1
5
qi
Nếu pH ≤ 5.5 thì WQIpH bằng 1.
Nếu 5,5 < pH < 6 thì WQIpH được tính theo cơng thức (2) và sử dụng bảng 9.
Nếu 6 ≤ pH ≤ 8,5 thì WQIpH bằng 100.
Nếu 8.5 < pH < 9 thì WQIpH được tính theo cơng thức ( 1) và sử dụng bảng 9.
Nếu pH ≥ 9 thì WQIpH bằng 1.
b. Tính tốn WQI
Trịnh Bích Liên
22
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
Sau khi tính tốn WQI đối với từng thơng số nêu trên, việc tính tốn WQI
được áp dụng theo cơng thức sau:
WQI pH 1
100 5
WQI
5
WQI a
a 1
1
2
2
1/ 3
WQI b WQI c
b 1
( 3)
Trong đó:
WQIa: Giá trị WQI đã tính tốn đối với 05 thông số: DO, BOD 5, COD,
NNH4, PPO4
WQIb: Giá trị WQI đã tính tốn đối với 02 thơng số: TSS, độ đục
WQIc: Giá trị WQI đã tính tốn đối với thơng số tổng Coliform
WQIpH: Giá trị WQI đã tính tốn đối với thơng số pH.
Ghi chú: Giá trị WQI sau khi tính tốn sẽ được làm trịn thành số ngun.
5. So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính tốn với bảng đánh giá
Sau khi tính tốn 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 được trình bày ở bảng 10.
Bảng 10. Mức đánh giá chất lượng nước
Giá trị WQI
91 100
Mức đánh giá chất lượng nước
Màu
Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh Xanh nước biển
hoạt
Trịnh Bích Liên
23
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
76 90
51 75
26 50
0 25
Luận văn Thạc sĩ
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 thơng thủy và các mục
đích tương đương khác
Nước ơ nhiễm nặng, cần các biện pháp xử
lý trong tương lai
Trịnh Bích Liên
24
Xanh lá cây
Vàng
Da cam
Đỏ
Khóa 20 (20092011)
Khoa Hóa họcTrường ĐHKHTNĐHQGN
Luận văn Thạc sĩ
CHƯƠNG 2
MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
2.1.1. Phân tích đánh giá chất lượng nước hồ Thiền Quang theo hai mùa, mùa
đơng và mùa hè, từ tháng 11 năm 2010 đến tháng 7 năm 2011.
2.1.2. Đánh giá chất lượng nước hồ Thiền Quang đối chiếu QCVN
08:2008/BTNMT về chất lượng nước mặt.
2.1.3. Đánh giá chất lượng nước hồ Thiền Quang qua tính tốn chỉ số chất
lượng nước (WQI water quality index).
2.1.4. Đề xuất một số biện pháp bảo vệ, quản lý chất lượng nước hồ Thiền
Quang.
2.2. LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN
Qui trình lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu được thực hiện theo hướng dẫn
của các tiêu chuẩn quốc gia [25,26].
Các tiêu chuẩn này đưa ra hướng dẫn chung về những điều cần lưu ý trước
khi bảo quản và vận chuyển mẫu nước kể cả bảo quản và vận chuyển mẫu để
phân tích sinh học.
2.2.1. Lấy mẫu
Theo các TCVN viện dẫn trên, q trình thực hiện lấy mẫu nghiên cứu chất
lượng nước hồ Thiền Quang được thực hiện như sau:
Xác định vị trí lấy mẫu trên hồ
Hồ Thiền Quang là hồ bao gồm nhiều vũng, có nhiều bờ rất phức tạp, cạnh
khu dân cư và nhà hàng, và do đó sự khơng đồng đều lớn theo hướng nằm ngang. Để
đánh giá độ khơng đồng đều, cần xác định nhiều điểm lấy mẫu và tiến hành những
nghiên cứu sơ bộ. Dữ liệu thu được cho phép quyết định số điểm lấy mẫu cụ thể
để phân tích như sau: Một mẫu ở cống ra và một mẫu ở cống vào của nguồn nước
Trịnh Bích Liên
25
Khóa 20 (20092011)
