Phân tích và đánh giá chất lượng nước dựa vào chỉ số chất lượng nước (wqi) áp dụng cho một số sông quan trọng trên địa bàn tỉnh thừa thiên huế và quảng trị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
−−−YZ−−−

THUỶ CHÂU TỜ

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
DỰA VÀO CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI):
ÁP DỤNG CHO MỘT SỐ SÔNG QUAN TRỌNG
TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THỪA THIÊN HUẾ VÀ QUẢNG TRỊ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

HUẾ, NĂM 2004


bộ giáo dục v đo tạo
đại học huế
#"

thuỷ châu tờ

phân tích v đánh giá chất lợng nớc
dựa vo chỉ số chất lợng nớc (wqi): áp dụng
cho một số sông quan trọng trên địa bn
tỉnh thừa thiên huế v quảng trị

luận văn thạc sĩ hoá học

Huế, năm 2004

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa..................................................................................................................................................................................... i
Lời cam đoan ....................................................................................................................................................................................ii
Lời cảm ơn ........................................................................................................................................................................................iii
Mục lục................................................................................................................................................................................................... 1
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ........................................................................................................................................... 3
MỞ ĐẦU

...........................................................................................................................................................................................

4

Chương 1. TỔNG QUAN

1.1. Chất lượng nước và nhu cầu đánh giá chất lượng nước ....................................................... 7
1.2. Giới thiệu về chỉ số chất lượng nước (WQI) .................................................................................. 8
1.2.1. Khái niệm ......................................................................................................................................................... 8
1.2.2. Ưu điểm và hạn chế của WQI........................................................................................................ 8
1.2.3. Phân loại WQI............................................................................................................................................... 9
1.2.4. Phương pháp chung để xây dựng một mơ hình tính WQI.................................. 9
1.2.5. Chỉ số chất lượng nước tổng quát của NSF (NSF - WQI) ..............................11
1.2.6. Chỉ số chất lượng nước của Bhargava ................................................................................12
1.2.7. Đánh giá chất lượng nước theo WQI ...................................................................................14
1.2.8. Sơ lược về tình hình sử dụng WQI ........................................................................................15
1.3. Sơ lược về điều kiện tự nhiên các sông .............................................................................................15
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................................................................18

2.2. Phương pháp nghiên cứu

...............................................................................................................................

18

2.2.1. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................................................18
2.2.2. Chuẩn bị mẫu ..............................................................................................................................................19
2.2.3. Phương pháp phân tích các thơng số CLN .....................................................................20
2.2.4. Phương pháp tính tốn WQI.........................................................................................................20
2.2.5. Phương pháp đánh giá, phân loại và phân vùng CLN .........................................21
2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm ...........................................................................21
1


Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Đánh giá CLN sông Hương và sông Hiếu dựa vào các thông số CLN riêng biệt.......22
3.1.1. Sự ô nhiễm hữu cơ .................................................................................................................................22
3.1.2. Mật độ vi khuẩn phân cao...............................................................................................................24
3.1.3. Sự ô nhiễm amoni ...................................................................................................................................24
3.1.4. Nồng độ photpho trong nước ở mức tiềm tàng gây phú dưỡng ......................25
3.1.5. Sự nhiễm mặn .............................................................................................................................................26
3.1.6. Độ đục cao trong nước sơng Hương khi có mưa to ở đầu nguồn.............27
3.2. Đánh giá CLN sông Hương và sông Hiếu dựa vào WQI ...............................................28
3.2.1. Xây dựng mơ hình tính WQI .......................................................................................................28
3.2.2. Đánh giá biến động CLN tổng quát theo không gian và thời gian..........31
3.2.3. Đánh giá CLN cho các mục đích riêng ..............................................................................35
3.2.4. Phân loại và phân vùng CLN.......................................................................................................43
3.2.5. Đề xuất chương trình quan trắc CLN ..................................................................................46

KẾT LUẬN ......................................................................................................................................................................................48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................................................................50

PHỤ LỤC

2


DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. "Hàm nhạy" của các thơng số chất lượng nước lựa chọn ......................................... 13
Hình 3.1. Biến động COD trong nước sông Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt . 23
Hình 3.2. Biến động DO trong nước sông Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt ...... 23
Hình 3.3. Biến động amoni trong nước sông Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt 25
Hình 3.4. Biến động độ mặn trong nước sông Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt . 26
Hình 3.5. Biến động độ đục trong nước sơng Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt .. 27
Hình 3.6. "Hàm nhạy" của các thơng số lựa chọn đối với các mục đích sử sụng nước . 29
Hình 3.7. Biến động WQIB của sông Hương theo tháng và mặt cắt

...................................................

31

Hình 3.8. Biến động WQIB của sơng Hiếu theo tháng và mặt cắt ......................................................... 34
Hình 3.9. Biến động WQITT của sông Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt ................ 37
Hình 3.10. Biến động WQISH của sơng Hương và sơng Hiếu theo tháng và mặt cắt

............

38

Hình 3.11. Biến động WQINN của sông Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt

...........

39

Hình 3.12. Biến động WQICN của sơng Hương và sơng Hiếu theo tháng và mặt cắt ............ 40
Hình 3.13. Biến động WQIBT của sông Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt

............

41

Hình 3.14. Biến động WQINT của sông Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt
SH4 ÷ SH6 .............................................................................................................................................................. 42

3


MỞ ĐẦU
Các nguồn nước mặt nói chung (sơng nói riêng) đóng vai trị quan trọng
trong đời sống kinh tế - xã hội của địa phương hay quốc gia. Vai trò đó được thể
hiện ở việc điều hồ khí hậu; cung cấp nước cho sinh hoạt, tưới tiêu trong nông
nghiệp, cấp nước cho công nghiệp, giao thông thuỷ, du lịch, thể thao giải trí…
Ngày nay, cùng với sự phát triển kinh tế, dân số gia tăng thì nhu cầu sử dụng
nước ngày càng tăng cả về khối lượng lẫn chất lượng. Việc khai thác quá mức các
nguồn nước phục vụ nhu cầu hàng ngày mà khơng có kế hoạch bảo vệ sẽ dễ dẫn đến
nguy cơ cạn kiệt. Mặt khác, các nguồn nước mặt cũng là nơi tiếp nhận hầu hết các chất
thải và do vậy, nguy cơ ô nhiễm nguồn nước là khó tránh khỏi. Các điều đó sẽ làm
giảm chất lượng nước, ảnh hưởng bất lợi đến đời sống các sinh vật, tính đa dạng sinh

học, cân bằng sinh thái của hệ sinh thái nước và quan trọng hơn là ảnh hưởng tới sức
khoẻ con người. Để bảo vệ các nguồn nước, bảo vệ sinh vật và sức khoẻ con người,
cần phải thiết lập chiến lược bảo vệ tài nguyên nước, quản lý và khai thác hợp lý các
nguồn nước. Để thực hiện mục đích đó, một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng
đầu là điều tra, đánh giá hiện trạng chất lượng của các nguồn nước.
Để đánh giá chất lượng nước (CLN), cách làm thông thường hiện nay ở
Việt Nam và các quốc gia trên thế giới là dựa vào việc phân tích các thơng số
CLN riêng biệt, rồi so sánh từng thơng số đó với giá trị giới hạn được quy định
trong tiêu chuẩn của quốc gia hoặc/và quốc tế. Cách làm đó khó lý giải và thông
tin về CLN cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách về quản lý và sử
dụng nguồn nước. Mặt khác, cách làm đó cũng khơng cho phép đánh giá một cách
tổng quát, không phân loại, phân vùng được CLN… nên khơng hoặc khó so sánh
CLN từng vùng của một con sông, giữa các sông, các khoảng thời gian khác
nhau… và do vậy, khó khăn cho việc giám sát và quản lý CLN. Để khắc phục
những điều đó và đồng thời tạo cơ sở thuận lợi cho việc phân loại, phân vùng và
bản đồ hố CLN, cần phải có một thông số mô tả tổng quát, cho phép lượng hố
được CLN. Một trong những thơng số tổng qt đó là Chỉ số Chất lượng nước
(Water Quality Index, viết tắt là WQI).
4


WQI là một thơng số “tổ hợp” được tính tốn từ nhiều thông số CLN riêng
biệt theo một phương pháp xác định [23]. WQI được đề xuất và áp dụng đầu tiên ở
Mỹ vào những năm 1965 ÷ 1970. Sau đó WQI nhanh chóng được chấp nhận và triển
khai áp dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới và nó được xem là một công cụ hữu hiệu
đối với các nhà quản lý môi trường trong việc giám sát và đánh giá CLN, cung cấp
những thông tin CLN cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách.
Ở Việt Nam, đã có một số tác giả xây dựng WQI áp dụng cho sông Đồng
Nai (1995) và Chỉ số Sinh học ASPT (Average Score Per Taxon), theo hệ thống
BMWP của Anh và của Việt Nam, cho sông Nhuệ ở khu vực phía Bắc (N. X.

Quỳnh, 2001 ÷ 2003). Ở khu vực miền Trung, P. K. Liệu (1997) [20], N. V. Hợp và
cộng sự (2001÷ 2003) [5], [17] là những người đầu tiên áp dụng WQI cho sông
Hương ở tỉnh Thừa Thiên Huế và phân loại, lý giải CLN theo hệ thống WQI của
Quỹ vệ sinh Mỹ (United States - National Sanitation Foundation - Water Quality
Index, viết tắt là NSF-WQI). Năm 2003, N. V. Hợp, N. H. Nam và N. V. Tứ [6] đã
nghiên cứu áp dụng NSF-WQI để đánh giá CLN vùng hạ lưu sông Hiếu, thuộc hệ
thống sông Thạch Hãn ở tỉnh Quảng Trị.
NSF-WQI là chỉ số CLN nổi tiếng, được áp dụng phổ biến để đánh giá CLN
mặt (chủ yếu là sơng). Nó là cơ sở cho sự ra đời của nhiều chỉ số CLN sau này. Tuy
nhiên, khi đánh giá CLN dựa vào NSF-WQI, gặp phải một số khó khăn:
− NSF-WQI thường chỉ đánh giá nhạy cho các sông không bị nhiễm mặn và
do vậy, sẽ kém đại diện khi áp dụng đối với vùng cửa sông, vùng đầm phá - những
vùng bị nhiễm mặn vào mùa khô. Sự nhiễm mặn tạo ra các vùng cửa sông là nét đặc
trưng của các sông ở khu vực miền Trung Việt Nam.
− NSF-WQI là chỉ số cho phép đánh giá tổng quát về CLN, tức là đánh giá
CLN cho đa mục đích sử dụng (cấp nước sinh hoạt, cơng nghiệp, nơng nghiệp…).
Trong khi đó, có nhiều sơng hoặc các đoạn sông của một con sông không phải lúc
nào cũng sử dụng cho đa mục đích mà chỉ dùng cho một hoặc một vài mục đích
riêng nào đó. Chẳng hạn, vùng hạ lưu thường chỉ phục vụ cho nuôi trồng thuỷ sản,
vùng thượng lưu phục vụ cấp nước sinh hoạt, nông nghiệp, cơng nghiệp… Trong
những trường hợp đó, NSF-WQI sẽ đánh giá phiến diện (hay thiên lệch) và không
5


hoặc khó thơng tin cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách khi phải quyết
định về khả năng sử dụng sơng cho một hoặc một vài mục đích riêng nào đó.
− Mơ hình NSF-WQI sử dụng nhiều thơng số lựa chọn (n = 9) để tính WQI.
Trong đó có một số thơng số khó xác định chính xác vì quá nhỏ (như tổng chất rắn
(TS) đối với nước sông trong và ngọt, PO43- đối với nước sông không bị phú dưỡng)
và mất nhiều thời gian (như coliform phân, BOD5). Điều đó cũng hạn chế phần nào

đến khả năng thông báo nhanh về xu thế diễn biến CLN của sơng khảo sát (thơng
báo qua WQI).
Vì những lý do trên, từ những năm 70 đến nay, trên thế giới đã có hàng trăm
cơng trình nghiên cứu phát triển và ứng dụng WQI để dùng riêng cho quốc gia hay
địa phương theo các hướng: cải tiến NSF-WQI [17], xây dựng các WQI cho các
mục đích sử dụng riêng [10], [18], xây dựng các WQI với ít thơng số lựa chọn và dễ
đo đạc/phân tích: n = 3 [25], n = 3 ÷ 5 [10],… Trong số các WQI đó, mơ hình WQI
do Bhargava đề xuất năm 1983 [10] là một trong những mơ hình đơn giản, dễ áp
dụng với ít thơng số lựa chọn (n = 3 ÷ 5). Mặt khác, mơ hình này vừa cho phép
đánh giá CLN cho đa mục đích sử dụng, vừa cho phép đánh giá CLN cho các mục
đích sử dụng riêng và đã được áp dụng cho nhiều sông ở Ấn Độ [10], [11] - quốc
gia có nhiều điểm tương đồng với Việt Nam.
Xuất phát từ những lý do trên, trong đề tài này, chúng tơi áp dụng mơ hình
WQI của Bhargava và có điều chỉnh cho phù hợp với thực tế để đánh giá CLN của
sông Hương (ở Thừa Thiên Huế) và sông Hiếu (ở Quảng Trị), nhằm mục đích:
• Góp phần thiết lập cơ sở dữ liệu nền về các thông số chất lượng nước cơ
bản của sơng Hương và sơng Hiếu.
• Xây dựng mơ hình WQI thích hợp cho hai sơng đó sao cho tạo ra được một
công cụ hữu hiệu để có thể nhân rộng cho các sơng khác trong nước, phục vụ quản
lý nguồn nước (theo dõi diễn biến, dự báo, thông tin cho cộng đồng…).

6


Chương 1

TỔNG QUAN
1.1. CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ NHU CẦU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự sống và

môi trường, quyết định đến sự tồn tại và phát triển của nhân loại trên trái đất [6]. Tuy
nhiên, khoảng 97% lượng nước trên trái đất là nước mặn, nước ngọt ở sông hồ chỉ
chiếm tỷ lệ khá nhỏ (khoảng 0,01 %). Song, với việc khai thác một cách dễ dàng các
nguồn nước phục vụ đời sống con người, sử dụng nước một cách lãng phí, cùng với
việc thải các chất độc hại bừa bãi đã làm cho nguồn nước (kể cả nguồn nước ngầm)
đã bị suy giảm, cạn kiệt, thậm chí bị ơ nhiễm nghiêm trọng, nhất là ở các thành phố
lớn, khu công nghiệp và khu dân cư tập trung. Trước tình hình đó, việc đánh giá chất
lượng nước để có kế hoạch quản lý, bảo vệ, kiểm sốt ô nhiễm và khai thác nguồn
nước đã trở thành một nhu cầu cấp thiết đối với bất kỳ một quốc gia nào.
Khi đề cập đến CLN, có thể dùng hai thuật ngữ thay thế cho nhau - CLN & ô
nhiễm nước (viết tắt là ONN), nghĩa là: CLN càng tốt ứng với mức ONN càng thấp
và ngược lại, CLN càng kém ứng với mức ONN càng cao.
Để đánh giá CLN, người ta phải phân tích các thơng số CLN. Dựa vào bản
chất của các thông số CLN, người ta chia các thơng số CLN thành các thơng số vật
lý, hố học, vi sinh như sau [6], [7]:
− Các thông số vật lý: màu, mùi, nhiệt độ, tổng chất rắn, tổng chất rắn hồ
tan, độ đục, độ dẫn điện...
− Các thơng số hố học: oxy hồ tan (DO), nhu cầu oxy sinh hoá (BOD), nhu
cầu oxy hoá học (COD), tổng cacbon hữu cơ (TOC), độ mặn, độ cứng, pH, NO3-,
NO2-, NH4+/NH3, PO43-, F-, SO42-, hố chất bảo vệ thực vật (nhóm DDT, nhóm
HCH, lindan…), kim loại độc (HgII, CdII, PbII...) ...
− Các thông số vi sinh: tổng coliform, coliform phân...
Để đánh giá CLN, người ta có nhiều cách khác nhau:
− Đánh giá thông qua việc so sánh các thông số CLN xác định được với các
tiêu chuẩn quy định (tiêu chuẩn quốc gia hoặc khu vực hoặc quốc tế).
7


− Mơ hình hố chất lượng nước, tức là sử dụng các mơ hình tốn học để mơ
phỏng CLN hoặc ONN.

− Đánh giá CLN thông qua chỉ số chất lượng nước (WQI).
− Đánh giá CLN thông qua các chỉ thị sinh học...
Việc đánh giá CLN dựa vào việc phân tích các thông số riêng biệt, rồi so sánh
từng thông số đó với giá trị được quy định trong tiêu chuẩn quốc gia không cho phép
đánh giá một cách tổng quát về CLN, khơng phân loại được CLN, nên khơng hoặc
khó so sánh CLN từng vùng của một con sông, so sánh CLN sông này với sông khác,
CLN thời gian này với thời gian khác... và do vậy, khó khăn cho việc giám sát và
quản lý CLN. Việc đánh giá CLN dựa vào mơ hình hố địi hỏi có một lượng lớn các
dữ liệu đầu vào liên quan đến các yếu tố CLN, thuỷ động lực học, sinh thái học…
Điều đó chỉ phù hợp với các nước có trình độ phát triển. Một công cụ đánh giá CLN
vừa khắc phục được những nhược điểm của phương pháp đánh giá dựa vào những
thơng số riêng biệt, vừa khơng địi hỏi q nhiều yếu tố như phương pháp đánh giá
bằng mơ hình hố là đánh giá CLN dựa vào chỉ số chất lượng nước (WQI).
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC (WQI)

1.2.1. Khái niệm
Chỉ số chất lượng nước (WQI) là một thơng số "tổ hợp" được tính tốn từ nhiều
thơng số chất lượng nước theo một phương pháp xác định (hay theo một cơng thức tốn
học xác định) [20], [23]. WQI được dùng để mô tả định lượng về CLN và được biểu diễn
qua thang điểm: thơng thường 0 ÷100, một số trường hợp 10 ÷ 100, 0 ÷ 1000...
1.2.2. Ưu điểm và hạn chế của WQI
Việc sử dụng WQI có nhiều ưu điểm:
− WQI cho phép giảm một lượng lớn các thơng số vật lý, hóa học, vi sinh
xuống cịn một con số đơn giản theo một phương thức đơn giản.
− WQI cho phép lượng hóa chất lượng nước (tốt, xấu, trung bình...) theo một
thang điểm liên tục và nó thể hiện tổng hịa ảnh hưởng của các thơng số.
− WQI khơng những đóng vai trị là chỉ thị của sự thay đổi chất lượng nước,
mà còn chỉ thị cho những thay đổi về tiềm năng sử dụng nước.
8

− WQI cho phép đánh giá khách quan về CLN, đồng thời cho phép so sánh
CLN theo không gian, thời gian và do vậy, thuận lợi cho phân vùng và phân loại CLN.
− WQI thích hợp với việc tin học hố, nên thuận lợi cho quản lý và thơng
báo cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách.
− WQI sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho bản đồ hóa CLN thơng qua việc “màu
hóa” các thang điểm WQI…
Ngồi những ưu điểm trên, WQI cũng có một vài điểm hạn chế như: thiếu sự
nhất trí về cách tiếp cận chung để xây dựng mơ hình WQI, WQI khơng bao hàm
thơng tin về hiệu quả kinh tế có được từ những nỗ lực cải thiện CLN....
1.2.3. Phân loại WQI
Chỉ số CLN (WQI) có thể được chia thành hai loại chính [23]:
• Chỉ số CLN tổng quát (General Water Quality Index): mô tả CLN một cách
tổng quát cho đa mục đích sử dụng nước, chẳng hạn, NSF-WQI, WQI của Horton…
• Chỉ số CLN cho các mục đích riêng (Specific Use Index): mơ tả CLN cho
các mục đích riêng, chẳng hạn, chỉ số CLN cấp cho cộng đồng (PWS - Public
Water Supply), chỉ số CLN cho cá và động vật hoang dã (FAWL - Fish And Wild
Life), chỉ số CLN cho nông nghiệp, công nghiệp, cấp nước sinh hoạt...
1.2.4. Phương pháp chung để xây dựng một mơ hình tính WQI
Việc xây dựng một mơ hình tính WQI gồm 4 giai đoạn cơ bản:
(1). Xác định các thông số CLN lựa chọn (Xi)
Một số ít các thông số được lựa chọn từ nhiều thông số CLN để tính vào
WQI. Số thơng số được lựa chọn để tính vào WQI thường thay đổi, nó được hiệu
chỉnh, thay đổi cho phù hợp với từng dịng sơng, cho từng mục đích sử dụng nước,
nhưng thường là 3 ÷13 thơng số.
(2). Xác định phần trọng lượng đóng góp của các thơng số lựa chọn (wi)
Phần trọng lượng đóng góp thể hiện tầm quan trọng của mỗi thơng số lựa chọn
trong mơ hình tính WQI. Tuỳ theo dịng sơng và mục đích sử dụng nước khác nhau mà
tầm quan trọng của mỗi thơng số trong mơ hình tính cũng khác nhau. Song, cũng có một
số loại WQI khơng tính đến phần trọng lượng đóng góp của thơng số lựa chọn.

9


(3). Xác định chỉ số phụ (qi)
qi thể hiện chất lượng của thơng số lựa chọn và do vậy, nó phụ thuộc vào giá
trị của thông số lựa chọn. Mặt khác, do các thơng số lựa chọn thường có đơn vị đo
khác nhau nên phải quy về qi khơng có đơn vị và qi thường nhận giá trị trong
khoảng 0 ÷ 100 [23] hoặc 0 ÷ 1 [10]. Để xác định qi, người ta phải xây dựng sự phụ
thuộc giữa qi và giá trị đo xi của thông số lựa chọn (Xi) dưới dạng phương trình
tốn, đồ thị hàm tuyến tính hoặc phi tuyến qi = f(xi) hoặc bảng tra cứu.
(4). Tính các giá trị WQI theo cơng thức tốn học xác định
Theo Ott [23], các cơng thức tính WQI có nhiều dạng khác nhau, có thể tính
và khơng tính đến phần trọng lượng đóng góp (wi), có thể là dạng tổng (Additive)
hoặc dạng tích (Multiplicative) hoặc dạng Solway... Dưới đây liệt kê một số cơng
thức dùng để tính WQI tổng quát (bảng 1.1). Các công thức này là cơ sở cho sự ra
đời của nhiều cơng thức tính WQI của các tác giả sau này.
Bảng 1.1. Các công thức tính WQI tổng qt
Dạng tổng
Khơng tính phần trọng
lượng đóng góp
Có tính phần trọng
lượng đóng góp

n

1
∑ qi
n i=1
i

Dạng Solway

1/n

1 ⎛1 n ⎞
∑ qi
100 ⎜⎝ n i=1 ⎟⎠

⎛ n ⎞
⎜ ∏ qi ⎟
⎝ i=1 ⎠

n

∑q w

Dạng tích

n

∏q

i

i=1

i

wi

i=1

2

1 ⎛ n
⎞
qi w i ⎟
∑
⎜
100 ⎝ i=1
⎠

2

Mỗi giai đoạn trong q trình xây dựng mơ hình tính WQI có thể được thực
hiện theo nhiều cách khác nhau:

− Có thể theo ý kiến chủ quan của tác giả, ví dụ như Horton, 1965 [23];
Dinius, 1972 [23]; Bhargava, 1983 [10]... để xác định xi, wi và qi.

− Tập hợp ý kiến theo kỹ thuật Delphi, tức là sử dụng các bảng câu hỏi
điều tra gửi đến các chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu về CLN, rồi tập hợp
kết quả điều tra để xác định xi, wi, qi, ví dụ như Brown và cộng sự, 1970 [23];
Dunnette, 1979 [20]...

− Sử dụng các kỹ thuật thống kê, Shoji và cộng sự, 1996; Juong và cộng sự,
1979 [20]...

10

Hiện nay, có rất nhiều chỉ số chất lượng nước được phát triển ở nhiều quốc
gia trên thế giới. Trong số đó, chỉ số CLN do Quỹ Vệ sinh Mỹ đề xuất (NSF-WQI)
là một trong những chỉ số CLN ra đời đầu tiên và được sử dụng khá phổ biến. Chỉ
số CLN do Bhargava đề nghị là một trong những WQI cho các mục đích riêng, có
nhiều ưu điểm và được dùng nhiều ở Ấn Độ. Dưới đây sẽ giới thiệu về WQI của
NSF và của Bhargava.

1.2.5. Chỉ số chất lượng nước tổng quát của NSF (NSF-WQI)
NSF-WQI được Brown, Mc Clelland, Deininger và Tozer xây dựng vào đầu
những năm 1970, dưới sự hỗ trợ của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (US-NSF). NSFWQI là kiểu chỉ số CLN tổng quát, tức là chung cho đa mục đích sử dụng nước.
NSF-WQI được xây dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi (của tập đồn
Rand) để xác định các thơng số CLN lựa chọn (Xi), sau đó xác lập phần trọng lượng
đóng góp của từng thơng số (wi) và tiến hành xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các
giá trị xi (giá trị đo được của thông số lựa chọn) sang chỉ số phụ (qi).
Từ kết quả các phiếu câu hỏi điều tra gửi cho các chuyên gia, 9 thông số
được lựa chọn từ 35 thông số CLN đưa ra, bao gồm: DO, coliform phân, pH,
BOD5, NO3- (từ đây, để cho tiện, viết tắt là NO3), PO43- (từ đây, để cho tiện, viết tắt
là PO4), nhiệt độ, độ đục và tổng chất rắn (TS).
NSF-WQI được tính theo một trong 2 cơng thức: cơng thức có tính đến phần
trọng lượng đóng góp, có dạng tổng (ký kiệu là WA-WQI), có dạng tích (ký kiệu là
WM-WQI):
9

WA-WQI = ∑ w i q i
i=1

9

(1.1) và WM-WQI = ∏ q i Wi

(1.2)

i=1

Phần trọng lượng đóng góp (wi) của 9 thông số lựa chọn như sau: DO: 0,17;
coliorm phân: 0,15; pH: 0,12; BOD5: 0,10; NO3: 0,10; PO4: 0,10; biến thiên nhiệt
độ (ΔT): 0,10; độ đục: 0,08; tổng chất rắn (TS): 0,08;

9

∑w

i

= 1.

i=1

Chỉ số phụ qi được xác định dựa vào các đồ thị qi = f(xi) (xem các đồ thị
chỉ số phụ qi = f(xi) ở phụ lục 1). Trên mỗi đồ thị qi = f(xi), giá trị trung bình và
khoảng tin cậy 80% được biểu diễn, qi nhận giá trị 0 ÷ 100.

11


Theo mơ hình này, giá trị WQI xác định được nằm trong khoảng 0 đến 100,
WQI = 0 ứng với mức CLN xấu nhất, WQI = 100 ứng với mức CLN tốt nhất.
Theo mơ hình NSF-WQI, điểm WQI sẽ bằng 0 nếu nồng độ của bất kỳ chất độc nào
- kim loại nặng và dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật - trong nước vượt quá mức cho phép

trong tiêu chuẩn quốc gia.

1.2.6. Chỉ số chất lượng nước của Bhargava
Chỉ số CLN do Bhargava xây dựng năm 1983 (từ đây, để tiện, viết tắt là
Bhargava-WQI) đã được áp dụng để phân vùng và phân loại CLN sông Ganga, Ấn
Độ. Bhargava quan tâm đến các mục đích sử dụng nước khi xây dựng chỉ số chất
lượng nước. Các bước xây dựng Bhargava-WQI bao gồm:

(1). Xác định các mục đích sử dụng nước
Bước đầu tiên là xác định các mục đích sử dụng nước. Các nguồn nước khác
nhau ở những vùng khác nhau thì mục đích sử dụng nước có thể khác nhau. Chẳng
hạn, đối với sông Ganga, Bhargava phân thành 5 mục đích sử dụng: (1) Tắm và bơi
lội; (2) Cấp nước sinh hoạt; (3) Nông nghiệp; (4) Công nghiệp; (5) Nuôi cá và tiếp
xúc gián tiếp.

(2). Xác định các thơng số CLN lựa chọn cho mỗi mục đích sử dụng nước
Các mục đích sử dụng nước khác nhau yêu cầu các thông số CLN khác nhau
và tầm quan trọng của mỗi thông số cũng khác nhau. Chẳng hạn, đối với sông
Ganga, các thông số CLN lựa chọn tương ứng với các mục đích sử dụng nước khác
nhau được Bhargava đề nghị nêu ở bảng 1.2.

Bảng 1.2. Các thông số CLN lựa chọn cho các mục đích sử dụng nước khác nhau
STT
1
2

Mục đích sử dụng nước
Tắm, bơi lội
Cấp nước sinh hoạt

Các thông số lựa chọn

n

Độ đục, BOD, DO, N-NH3, coliform

5

-

Độ đục, BOD, DO, Cl , coliform
-

5

3

Nông nghiệp

TDS, Cl , Bo, tỷ số natri

4

4

Công nghiệp

Độ đục, TDS, độ cứng

3

5

Nuôi cá và tiếp xúc gián tiếp

-

Nhiệt độ, BOD, DO, Cl

4

Các thông số CLN lựa chọn được xác định dựa trên các tiêu chuẩn quốc gia
về chất lượng nước tương ứng với các mục đích sử dụng nước khác nhau (chẳng
hạn, ở Việt Nam, tiêu chuẩn CLN sơng cho mục đích cấp nước sinh hoạt, nên dựa
12


vào tiêu chuẩn TCVN 5942-1995 của Bộ KHCN&MT (trước đây), tiêu chuẩn CLN
sơng cấp cho ni trồng thuỷ sản thì nên dựa vào tiêu chuẩn 28 TCN 171-2001 của
Bộ Thuỷ sản…). Nói chung, các mục đích sử dụng nước có thể thay đổi tuỳ thuộc
vào nguồn nước và trình độ công nghệ, kinh tế - xã hội của quốc gia, địa phương và
đi kèm, các thông số CLN lựa chọn để tính WQI cũng sẽ khác nhau.

(3). Xây dựng "hàm nhạy" cho các thông số CLN lựa chọn
“Hàm

nhạy”

("sensitive

function") là đại lượng trung tâm của
mơ hình Bhargava-WQI và nó được sử
dụng thay thế cho qi trong mơ hình
NSF-WQI. “Hàm nhạy” mơ tả chất
lượng của thông số CLN lựa chọn và do
vậy, mỗi xi sẽ nhận một giá trị hàm
nhạy (Fi) nằm trong khoảng 0,01 ÷ 1.

μ

Khi Fi tăng, thì chất lượng của thông số
tăng và ngược lại. Mặt khác, “hàm
nhạy” không chỉ thay thế cho qi mà còn
bao hàm cả trọng lượng đóng góp (wi)
của xi và do vậy, khơng cần xác định wi

Hình 1.1. "Hàm nhạy" của các

khi tính tốn WQI.

thơng số chất lượng nước lựa chọn

Theo mơ hình Bhargava-WQI, "hàm nhạy" là hàm tuyến tính biểu diễn mối
quan hệ giữa Fi (tương tự như chỉ số phụ qi) với giá trị xi và được dùng để chuyển
các giá trị đo (thường có đơn vị khác nhau) về cùng thang điểm chung 0,01 ÷ 1.
"Hàm nhạy" được xây dựng dựa trên cơ sở các giá trị giới hạn quy định đối
với các thông số CLN lựa chọn trong các tiêu chuẩn tương ứng cho các mục đích sử
dụng nước khác nhau. Các hàm nhạy do Bhargava xây dựng cho sông Ganga được
trình bày ở hình 1.1. Các số 1, 2, 3, 4, 5 trong hình là các "hàm nhạy" tương ứng với
các mục đích sử dụng nước khác nhau nêu ở bảng 1.2.

13


(4). Tính tốn chỉ số chất lượng nước
Theo mơ hình Bhargava-WQI, WQI cho mỗi mục đích sử dụng nước được
tính tốn theo cơng thức:
1/n

⎡ n ⎤
WQI = ⎢∏ Fi ⎥ x 100
⎣ i=1 ⎦

Trong đó:

Fi: giá trị hàm nhạy của thông số thứ i
n: số thông số lựa chọn (n tuỳ thuộc vào mỗi mục đích sử dụng nước)

WQI tổng quát (hay WQI cho đa mục đích sử dụng) cũng có thể tính được từ
các mơ hình Bhargava-WQI bằng cách lấy trung bình số học các giá trị WQI của các
mục đích sử dụng nước khác nhau với giả thiết: tầm quan trọng của các mục đích sử
dụng nước là như nhau. Nếu tầm quan trọng của các mục đích sử dụng nước khác
nhau, có thể gán hệ số khác nhau cho mỗi mục đích sử dụng khi tính WQI tổng quát.

1.2.7. Đánh giá chất lượng nước theo WQI
Trên cơ sở WQI tính được, người ta phân loại và đánh giá CLN theo các
thang điểm WQI. Có nhiều cách phân loại CLN khác nhau, dưới đây trình bày một
số cách phân loại đối với các WQI có thang điểm 0 ÷ 100.

Bảng 1.3. Phân loại chất lượng nước theo Bhargava-WQI [10]
Loại

WQI (*)
Giải thích
I
Rất tốt
90 ÷ 100
II
Tốt
65 ÷ 89
III
Trung bình
35 ÷ 64
IV
Xấu
11 ÷ 34
V
Rất xấu
0 ÷ 10
(*)
WQI là chỉ số CLN tổng quát hoặc cho mục đích sử dụng riêng

Bảng 1.4. Phân loại chất lượng nước theo NSF-WQI [23]
WQI (*)
Giải thích
Rất tốt
91 ÷ 100
Tốt
71 ÷ 90
Trung bình
51 ÷ 70
Xấu

26 ÷ 50
Rất xấu
0 ÷ 25
(*)
WQI tổng qt có thể tính theo cả hai cơng thức - dạng tổng và dạng tích, có
tính đến phần trọng lượng đóng góp (xem cơng thức 1.1 và 1.2)
Loại
I
II
III
IV
V

14


Ngồi ra, cịn có nhiều cách phân loại CLN khác nhau: chẳng hạn, phân loại
CLN theo tiềm năng sử dụng nước (House và Newsome [18]), theo Dinius [23] ...

1.2.8. Sơ lược về tình hình sử dụng WQI
Hiện nay có 3 xu hướng sử dụng WQI trong quản lý CLN và kiểm sốt ONN:
(1). Áp dụng hồn tồn một mơ hình WQI của một quốc gia hoặc một địa
phương nào đó vào địa phương hoặc quốc gia mình.
(2). Áp dụng có cải tiến (hay điều chỉnh) một mơ hình WQI của một quốc gia
hoặc địa phương khác vào quốc gia hoặc địa phương mình.
(3). Xây dựng cho địa phương hay quốc gia mình một mơ hình WQI riêng.
Các nước phát triển thường theo xu hướng thứ ba - xu hướng đòi hỏi tốn kém
nhiều cơng sức, thời gian và chi phí. Chẳng hạn, các chỉ số của House ở Anh [18],
chỉ số SDD của cục phát triển Scotland [23], chỉ số của Uỷ ban nước Quốc gia
Mexico [16], chỉ số CCME-WQI của Canada [13] ...

Ở các nước đang phát triển thường theo xu hướng thứ nhất và thứ hai - xu
hướng ít tốn kém về công sức, thời gian và chi phí. Chẳng hạn, chỉ số Bhargava ở
Ấn Độ [11], ở Thái Lan dùng chỉ số SDD [12]…
Do có nhiều ưu điểm, nên WQI ngày càng được nghiên cứu và ứng dụng
rộng rãi trên thế giới trong lĩnh vực quản lý CLN và kiểm sốt ơ nhiễm nước. Trong
những năm gần đây, có thêm nhiều quốc gia áp dụng WQI. Chẳng hạn, Mexico,
2002 [16]; Argentina, 1995 ÷ 1998 [25]; Zimbabwe, 2000 [19]; Thái Lan, 1998 ÷
1999 [12]; Croatia, 1995 ÷ 1997 [22]; Canada, 2001 [13]…
1.3. SƠ LƯỢC VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CÁC SƠNG CHÍNH Ở THỪA THIÊN
HUẾ VÀ QUẢNG TRỊ

Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa và chịu ảnh hưởng của hồn lưu khí
quyển, nên khí hậu của tỉnh Thừa Thiên Huế và Quảng Trị (TTH&QT) diễn biến
phức tạp và khá khắc nghiệt. Địa hình có cả núi, đồi và đồng bằng; bị chia cắt
bởi các hệ thống sông suối, vùng đầm phá ven biển đã tạo nên những tiểu vùng
khí hậu. Chính những đặc trưng khí hậu này quyết định nên thời tiết và chế độ
thủy văn của vùng.
15


TTH&QT nằm trong những tỉnh có lượng mưa lớn nhất nước, lượng mưa
trung bình nhiều năm đo được tại nhiều trạm ở Thừa Thiên Huế (TTH) dao động từ
2773 đến 3646 mm, trung bình 2700 mm [7], ở Quảng Trị (QT) dao động từ 2066
đến 3002 mm, trung bình 2500 mm [9] và phân bố không đều theo không gian và
thời gian. Mưa tập trung chủ yếu vào các tháng 9 ÷ 12, chiếm 68 ÷ 75% tổng lượng
mưa năm (ở TTH) [7], 70 ÷ 80% tổng lượng mưa năm (ở QT) [9].
Các sông ở TTH&QT đều xuất phát từ dãy Trường Sơn, chảy theo hướng
Bắc hoặc Đông - Bắc và đổ ra biển Đông. Các sông ở TTH đổ vào đầm phá Tam
Giang - Cầu Hai trước khi ra biển qua cửa Thuận An và cửa Tư Hiền, các sông ở
QT đổ trực tiếp ra biển thông qua cửa Tùng và cửa Việt. Một số đặc điểm hình thái

các sơng chính được nêu ở bảng 1.5.

Bảng 1.5. Một số đặc trưng hình thái các sơng chính [7], [9]
Chiều dài
sơng
(km)
104

Diện tích
lưu vực
(km2)
2830

Độ cao trung
bình lưu vực
(m)
-

1

Hương

Độ cao
nguồn
(m)
900

2

Ơ Lâu

900

66

900

-

1,85

3

Thạch Hãn

700

156

2660

301

2,5

4

Hiếu

1425

70

539

-

2,5

5

Bến Hải

500

64,5

809

115

1,43

STT

Tên sông

Hệ số
uốn khúc
1,65

Đặc điểm chung của các sông là ngắn, dốc và nhiều ghềnh thác. Chính đặc
điểm này đã tạo ra một chế độ thủy văn phức tạp là lũ lụt trong mùa mưa và thiếu
nước trong mùa khô.
Lưu lượng dịng chảy của sơng phụ thuộc chủ yếu vào lượng mưa. Lưu lượng
dịng chảy đo được (hoặc tính tốn) tại một số trạm ở TTH&QT được nêu ở bảng 1.6.
Vào các tháng mùa khô (thường từ tháng 1 đến tháng 8), do lượng mưa thấp,
nên lưu lượng dòng chảy nhỏ, cùng với hoạt động của gió Tây Nam (gió Phơn hay
gió Lào) làm cho mực nước các sơng giảm mạnh, sông chịu tác động mạnh của thủy
triều từ biển và sự xâm nhập mặn vào sâu trong sông, đặc biệt là các sông Bến Hải,
Hiếu. Sự xâm nhập mặn gây khó khăn cấp nước sinh hoạt, cơng nghiệp, nơng
nghiệp, nhưng lại thuận lợi cho các hoạt động nuôi trồng thủy sản nước lợ (nuôi
16


tôm sú). Thực tế, trong những năm gần đây, nuôi trồng thủy sản phát triển khá
mạnh ở các vùng cửa sông, đặc biệt là cửa sông Hiếu và sông Bến Hải.

Bảng 1.6. Lưu lượng dịng chảy (m3/s) trung bình tháng và năm trong nhiều năm [9], [18]
Tên trạm(∗)

Tháng
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Năm

Thượng Nhật 10,0 6,1 4,3 4,1 9,1 10,0 6,5 7,2 16,1 48,9 45,4 26,3 16,2
Bình Điền

27,2 18,1 13,6 11,6 15,7 29,5 13,4 13,3 53,2 123 163 60,7 45,2

Cổ Bi

43,9 29,7 22,5 19,4 26,6 34,2 21,4 23,9 73,6 180 237 96,5 67,4

Gia Vòng

8,6 4,9 3,2 3,1 5,3 3,7 2,2 4,0 21,7 53,4 46,5 21,4 14,8

Cửa Sông

9,5 5,9 4,7 4,6 6,4 7,1 5,3 11,3 41,3 83,4 60,5 22,5 21,9

Quốc lộ 1A

30,2 20,7 16,8 27,1 51,6 52,3 46,8 74,6 134 191 137 72

71,2

(∗) Trạm Thượng Nhật trên sơng Tả Trạch, trạm Bình Điền trên sơng Hữu Trạch và trạm
Cổ Bi trên sông Bồ thuộc tỉnh TTH.
Trạm Gia Vịng trên sơng Bến Hải, trạm Cửa Sơng trên sông Hiếu và trạm Quốc lộ
1A trên sông Thạch Hãn thuộc tỉnh QT.

Vào các tháng mùa mưa (thường từ tháng 9 đến tháng 12), do lượng mưa
lớn, nên lưu lượng dịng chảy tăng mạnh, cùng với địa hình dốc, đồng bằng là một
dải hẹp, thấp trũng nên tốc độ tập trung nước vào sông rất nhanh. Mạng lưới sông
suối đều bắt nguồn từ núi cao, độ dốc lịng sơng lớn, chiều dài sông ngắn, nên tốc
độ truyền lũ về đồng bằng rất nhanh, kết hợp với sóng biển và triều cường đã gây
ngập úng ở diện rộng và trong nhiều ngày, gây thiệt hại mùa màng, nhà cửa và cả
tính mạng con người.
Ngồi lũ chính mùa (10 ÷ 12), trong tháng 5 và 6, do có sự hoạt động của dải
hội tụ nhiệt đới, nên thường có mưa lớn và sinh ra lũ gọi là lũ Tiểu Mãn. Theo
thống kê, tần xuất xuất hiện của lũ Tiểu Mãn là 2,5 năm một lần [7]. Nhìn chung, lũ
Tiểu Mãn thường ở mức độ nhỏ (mức báo động II) và do xuất hiện trong thời kỳ
khô kiệt, nên lượng nước bị tổn thất khá lớn, mức độ thiệt hại không đáng kể.

17

Chương 2

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

(1). Đo đạc và phân tích các thơng số CLN sụng Hng v sụng Hiu t 4 ữ 10/2004,
ã Các thông số vật lý: nhiệt độ, độ đục hoặc chất rắn lơ lửng (SS), độ dẫn
điện (EC) hoặc tổng chất rắn hồ tan (TDS), tổng chất rắn (TS).

• Các thơng số hóa học: pH, DO, BOD5, COD, độ mặn, amoni (NH4/NH3),
NO3, PO4, tổng sắt tan, độ cứng.

• Các thơng số vi sinh: tổng coliform và coliform phân.
(2). Xây dựng mơ hình tính WQI phù hợp cho sơng Hương và sơng Hiếu dựa
trên cơ sở Bhargava-WQI,
(3). Tính tốn WQI và đánh giá CLN sông Hương và sông Hiếu theo thời gian và
không gian,
(4). Phân loại và phân vùng CLN sông Hương và sông Hiếu.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là sông Hương (ở tỉnh Thừa Thiên Huế) và
sông Hiếu (ở tỉnh Quảng Trị):

• Sơng Hương: phần chính của sơng Hương - từ ngã ba Tuần - nơi gặp nhau
của 2 nhánh sông Tả Trạch và Hữu Trạch - đến vùng cửa sông (gần đập Thảo
Long), nơi tiếp giáp phá Tam Giang - với chiều dài 32 km, rộng trung bình 100 ÷
300 m, sâu trung bình 2 ÷ 11 m.

• Sơng Hiếu: từ đập tràn (gần công ty khai thác đá Quảng Trị) đến ngã ba
Gia Độ (nơi gặp nhau giữa sông Hiếu và sông Thạch Hãn) và kéo dài đến cảng Cửa
Việt (thượng lưu cửa Việt khoảng 1500 m) - với chiều dài khoảng 35 km, rộng
trung bình 100 ÷ 120 m, sâu trung bình 5 ÷ 10 m (đoạn từ ngã ba Gia Độ đến cảng
Cửa Việt được địa phương gọi là sông Thạch Hãn). Để cho tiện, từ đây, trên toàn bộ
chiều dài khảo sát (từ đập tràn đến cảng Cửa Việt) được gọi chung là sông Hiếu.
18


2.2.2. Chuẩn bị mẫu
• Chọn các mặt cắt lấy mẫu: theo đặc điểm của sông, các tác động (tự nhiên
và nhân tạo) đối với dịng sơng, tiến hành lựa chọn các mặt cắt ngang đại diện để
lấy mẫu và đo đạc: sông Hương 6 mặt cắt (ký hiệu từ S1 đến S6); sông Hiếu 6 mặt
cắt (ký hiệu từ SH1 đến SH6). Vị trí các mặt cắt ngang được mơ tả ở bảng 2.1 và
định vị trên bản đồ ở phụ lục 2.

Bảng 2.1. Mơ tả vị trí các mặt cắt trên sông Hương và sông Hiếu

Hiếu

Hương

Sông Mặt cắt

(*)

S1
S2
S3

S4
S5
S6
SH1
SH2
SH3
SH4
SH5
SH6

Toạ độ(*)

Mô tả
Hạ lưu ngã ba Tuần 200 m
Thượng lưu trạm bơm nước Vạn Niên 50 m
Thượng lưu cầu Bạch Hổ 1000 m
Hạ lưu công ty Xuất nhập khẩu Hải sản Sông
Hương 200 m
Hạ lưu ngã ba Sình 200 m
Thượng lưu đập Thảo Long 500 m
Thượng lưu đập tràn 50 m
Hạ lưu cầu Đuồi (thị trấn Cam Lộ) 50 m
Phường 4, thị xã Đông Hà
Hạ lưu cầu Đông Hà 1500 m
Hạ lưu ngã ba Gia Độ 500 m
Cảng Cửa Việt (thượng lưu cửa Việt 1500 m)

Vĩ độ (N)
16023’22,7”
16025’41,8”

16027’28,2”

Kinh độ (E)
107034’50,0”
107033’43,0”
107034’17,1”

16029’39,3” 107035’41,1”
16031’41,2”
16032’46,4”
16046’42,8”
16049’04,7”
16048’55,9”
16049’56,2”
16051’07,2”
16052’55,5”

107034’46,4”
107037’08,3”
106051’56,0”
107001’03,1”
107004’28,9”
107006’42,1”
107007’29,1”
107009’58,0”

Toạ độ các mặt cắt ngang được xác định bằng thiết bị GPSII (Garmin, Mỹ), sử dụng
mốc toạ độ: Ấn Độ Thái Lan

• Quy cách lấy mẫu: tại mỗi mặt cắt, tuỳ theo địa hình sơng, chọn 2 điểm

cách bờ những khoảng cách thích hợp (khoảng 30 m đến 60 m) để lấy mẫu. Tại mỗi
điểm, tiến hành lấy mẫu ở 2 độ sâu 50 cm và 100 cm dưới mặt nước. Mẫu đem về
phịng thí nghiệm để phân tích là mẫu tổ hợp từ 2 phần mẫu (tỷ lệ thể tích 1:1) lấy ở 2
độ sâu 50 cm và 100 cm.

• Tần suất lấy mẫu: 1 lần/tháng
• Thiết bị lấy mẫu: thiết bị lấy mẫu kiểu ngang (Wildco, Mỹ)
Quy cách lấy mẫu và bảo quản mẫu tuân theo các quy định trong tiêu chuẩn Việt
Nam (TCVN) [1].
19


2.2.3. Phương pháp phân tích các thơng số CLN
Bảng 2.2. Các phương pháp đo/phân tích các thơng số chất lượng nước
STT

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

15
(∗)

Thông số (*)
Nhiệt độ,
(0C)
pH,
(đơn vị pH)
EC,
(mS/cm)
Độ mặn,
(0/00)
Độ đục,
(NTU)
DO,
(mg/L)
COD,
(mg/L)
BOD5,
(mg/L)

Phương pháp phân tích / Thiết bị
Sensor nhiệt độ / WQC-22A (TOA, Nhật)
Đo thế dùng điện cực thuỷ tinh / WQC-22A (TOA, Nhật)
Đo độ dẫn / WQC-22A (TOA, Nhật)
Đo độ dẫn điện ⇒ Độ mặn / WQC-22A (TOA, Nhật)
Khuếch đục / WQC-22A (TOA, Nhật)
Điện hoá (von-ampe) / WQC-22A (TOA, Nhật)
Trắc quang - phép đo bicromat / Heλios α (Anh)
Ủ ở 20 OC, đo DO bằng máy đo DO / Oxi 320 (WTW, Đức)

Trắc quang / Heλios α (Anh): nếu độ mặn <10 0/00,
N-NO3,
(mg/L) dùng thuốc thử natrixalixilat; nếu độ mặn ≥10 0/00, khử
về NO2-, dùng thuốc thử α - naphtylamin
N-NH4/NH3, (mg/L) Trắc quang - phương pháp phenat / Heλios α (Anh)
P-PO4,
(mg/L) Trắc quang, đo màu ở dạng xanh molypden / Heλios α
Tổng sắt tan, (mg/L) Trắc quang, dùng thuốc thử 1,10 o-phenantrolin / Heλios α
TS,
(mg/L) Trọng lượng / Cân phân tích XB 220A (Specisa, Thuỵ Sỹ)
Độ cứng (CaCO3), (mg/L) Thể tích (chuẩn độ complexon) / Bộ chuẩn độ IsoLab (Đức)
Coliform, (MPN/100mL) MPN

Các thông số từ 1 đến 6 đo tại ở hiện trường, các thơng số cịn lại phân tích trong phịng thí nghiệm

Quy cách đo đạc các thông số hiện trường: tại mỗi mặt cắt, chọn 2 điểm để
đo (điểm đo trùng với điểm lấy mẫu), tại mỗi điểm đo ở 2 độ sâu 50 cm và 100 cm,
rồi lấy giá trị trung bình.
Các phương pháp sử dụng để đo và phân tích các thơng số CLN là các
phương pháp tiêu chuẩn của Việt Nam và/hoặc quốc tế [1], [14].

2.2.4. Phương pháp tính tốn WQI
• Theo mơ hình Bhargava-WQI: WQI cho mỗi mục đích sử dụng được tính
tốn theo cơng thức 2.1 và WQI tổng qt được được tính theo cơng thức 2.2.
1/n

⎡ n ⎤
WQI = ⎢∏ Fi ⎥ x 100
⎣ i=1 ⎦

(2.1)

Trong đó; Fi: giá trị hàm nhạy của thơng số i, nhận giá trị trong khoảng 0,01 ÷ 1 và
được xác định từ "hàm nhạy" đối với thông số i (xem hình 3.6);
n: số thơng số lựa chọn

20


k

WQI =

∑ WQI

i

i=1

k

(2.2)

Trong đó, WQIi là WQI của các mục đích sử dụng nước, k là số mục đích sử
dụng nước.
WQI nhận giá trị từ 0 (ứng với CLN xấu nhất) đến 100 (ứng với CLN tốt nhất).

• Để so sánh, WQI của sông Hương và sông Hiếu cũng được tính theo mơ
hình NSF-WQI (sử dụng cơng thức tích vì công thức này nhạy hơn công thức tổng
đối với sự biến động của các thông số CLN lựa chọn [5], [23]):

n

WQI = ∑ q iwi

(2.3)

i=1

Trong đó:
qi: chỉ số phụ của thơng số i, nhận giá trị trong khoảng 0 ÷ 100 và được xác định từ
hàm chỉ số phụ đối với thơng số i;
wi: trọng lượng đóng góp của thơng số i, nhận giá trị trong khoảng 0 ÷ 1; ∑wi = 1;
n: số thông số lựa chọn

WQI nhận giá trị từ 0 (ứng với CLN xấu nhất) đến 100 (ứng với CLN tốt nhất).
2.2.5. Phương pháp đánh giá, phân loại và phân vùng chất lượng nước
• Đánh giá CLN qua từng thông số riêng biệt bằng cách so sánh với các tiêu

chuẩn Việt Nam hiện hành: TCVN 5942-1995 [2] đối với nước mặt (xem phụ lục 3)
và 28 TCN 171-2001 [3] đối với nước sử dụng cho mục đích ni thâm canh tơm sú.
• Đánh giá biến động CLN theo không gian và thời gian dựa vào Bhargava-

WQI tổng quát.
• Phân loại và phân vùng chất lượng nước theo mơ hình Bhargava-WQI

(xem bảng 1.3). Trong đó, chỉ có những giá trị WQI tính được nằm trong loại I và
loại II mới được chấp nhận cho mỗi mục đích sử dụng.
2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

Áp dụng phần mềm Statgraphics 7.0 và/hoặc Origin 6.0 để xử lý số liệu thực

nghiệm, phân tích phương sai (ANOVA 2 chiều), xây dựng phương trình hồi quy
tuyến tính và đánh giá tương quan.
21


Chương 3

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. ĐÁNH GIÁ CLN SÔNG HƯƠNG VÀ SÔNG HIẾU DỰA VÀO CÁC THÔNG
SỐ CLN RIÊNG BIỆT

Theo N. V. Hợp và cộng sự [5], [17] N. H. Nam [6], sơng Hương và sơng
Hiếu chưa có dấu hiệu bị ô nhiễm bởi các kim loại độc và các hóa chất bảo vệ thực
vật. Vì vậy, trong đề tài này, các kim loại độc và các hóa chất bảo vệ thực vật khơng
được phân tích.
Kết quả phân tích các thông số CLN sông Hương (các mặt cắt S1 ÷ S6) và
sông Hiếu (các mặt cắt SH1 ÷ SH6) từ tháng 4 ÷ 10 nêu ở phụ lục 4 cho thấy:
− Ngoại trừ các thông số COD, amoni, tổng coliform, độ đục, DO; các thơng

số cịn lại (BOD5, NO3, tổng sắt tan, pH), trong tất cả các tháng (4 ÷ 10/2004) trên
tất cả các mặt cắt (S1 ÷ S6 và SH1 ÷ SH6) đều đạt loại A theo tiêu chuẩn TCVN
5942-1995 quy định đối với các nguồn nước mặt (loại A là loại có thể dùng để cấp
nước cho sinh hoạt, nhưng phải qua xử lý theo quy định).
− Những lo lắng về CLN sông Hương và sông Hiếu bao gồm: sự ô nhiễm

hữu cơ (do COD cao), sự ô nhiễm vi khuẩn phân (tổng coliform và coliform phân
cao), ô nhiễm amoni và sự nhiễm mặn. Riêng đối với sông Hương, nồng độ P-PO4
ở mức tiềm tàng gây phú dưỡng và độ đục tăng cao khi có mưa to ở đầu nguồn.
3.1.1. Sự ô nhiễm hữu cơ

Nồng độ BOD5 thấp, dao động trong khoảng 0,3 ÷ 1,3 mg/L, trung bình
0,6 ÷ 0,8 mg/L trong nước sơng Hương và 0,3 ÷ 2,4 mg/L, trung bình 0,8 ÷ 1,2
mg/L trong nước sông Hiếu. Song, nồng độ COD khá cao và do vậy, sự ô nhiễm
hữu cơ chủ yếu là do các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học. Nồng độ COD theo
các tháng và các mặt cắt của sông Hương và sơng Hiếu được biểu diễn ở hình 3.1.
COD trong nước sông Hương không đạt loại A theo TCVN 5942-1995 (xem
hình 3.1). COD dao động trong khoảng 7,5 ÷ 15,9 mg/L, trung bình 11,7 ÷ 13,6
mg/L và có xu hướng tăng cao trong đoạn sông đi qua thành phố Huế (các mặt cắt
22


S4 và S5) nhưng khơng nhiều, trung bình các mặt cắt S1 ÷ S3 là 11,7 ÷ 12,3 mg/L,
các mặt cắt S4 ÷ S6 là 12,6 ÷ 13,3 mg/L. Nguồn ô nhiễm hữu cơ chủ yếu đối với

COD (mg/L)

sông Hương là nước thải đô thị, nước thải công nghiệp…
04

20

05

06

07

08

09

10

TB

15
TCVN 5942-1995 (loại A)

10

5

0
S1

S2

S3

S4

S5

S6

SH1

SH2

SH3

SH4

SH5

SH6

Mặt cắt

Hình 3.1. Biến động COD trong nước sơng Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt

COD trong nước sơng Hiếu dao động trong khoảng 2,5 ÷ 18,4 mg/L, trung
bình 6,8 ÷ 10 mg/L và có xu hướng tăng lên ở cuối nguồn (nguyên nhân có thể là do
nước thải từ các hoạt động nuôi trồng thuỷ sản). Nói chung, ngoại trừ tháng 4, trong
các tháng cịn lại, COD trong sông Hiếu đều đạt loại A theo TCVN 5942-1995.

DO (mg/L)

Sự ô nhiễm hữu cơ dẫn đến làm suy giảm oxy hồ tan (DO) trong nước sơng.
10

04

05

06

07

08

09

10

TB

9
8
7
6

TCVN 5942-1995 (loại A)

5
4
S1

S2

S3

S4

S5

S6

SH1

SH2

SH3

SH4

SH5

SH6

Mặt cắt

Hình 3.2. Biến động DO trong nước sơng Hương và sông Hiếu theo tháng và mặt cắt

23