TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG ------ CHỦ ĐỀ: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT Ô NHIỄM SÔNG SÀI GÒN – ĐỒNG NAI Tên
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG
- -
CHỦ ĐỀ:
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT Ô NHIỄM SÔNG SÀI GÒN – ĐỒNG NAI
Tên môn học: Phương Pháp Tính Toán Trong Kỹ Thuật Môi Trường
Mã môn: 902112
Giảng viên hướng dẫn: TS TRẦN THỊ PHƯƠNG QUỲNH
Sinh viên thực hiện: LÊ THỊ NGỌC TRÂM
Mã số sinh viên: 92100390
TP HỒ CHÍ MINH 5/11/2022
Trang 2Mục lục
1 Tóm tắt 3
2 Đặt vấn đề 3
3 Phương pháp nghiên cứu 4
3.1 Vị trí lấy mẫu 4
3.2 Phương pháp thu mẫu và phân tích 5
3.3 Phương pháp xử lý số liệu 6
4 Kết quả và thảo luận 9
4.1 Kết quả xử lý số liệu và đánh giá của từng thông số 9
4.2 Giá trị WQI 16
4.3 Giá trị hệ số tương quan 16
4.4 Thảo luận 17
5 Kết luận 18
6 Tài liệu tham khảo 18
Trang 31 Tóm tắt
Bài báo cáo trình bày kết quả đánh giá chất lượng nước mặt hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai qua 5 điểm quan trắc: Nhà máy nước Thiện Tân, Cầu Đồng Nai, Cầu Bến Súc, Bến Nhà Rồng, Cầu Tân Thuận ở các giai đoạn từ tháng 3 – tháng
9 năm 2018, tháng 3 – tháng 9 năm 2019, tháng 3 – tháng 9 năm 2020, tháng 3 – tháng 9 năm 2021 Kết quả diễn biến được thể hiện bằng các thông số đo được:
pH, TSS, DO, BOD5, NH4+, PO43- Quá trình nghiên cứu cho thất chất lượng nước mặt hệ thống sông Sài Gòn Đồng Nai đang rơi vào tình trạng ô nhiễm có nguy
cơ nghiêm trọng Sông Sài Gòn có đặc điểm hơi chua (pH 4.2 –7.2 mg/L), oxy hòa tan (DO 2.2 – 6.9 mg/L), NH4 1.4 – 3.7 mg/L) Ở khu vực gần thành phố DO giảm khoảng từ 1,5 – 3 mg/L đi kèm sự gia tăng nồng độ NH4 có thể do nước thải nước thải sinh hoạt của người dân, các khu công nghiệp chưa qua xử lý đổ ra sông
Từ khóa: chất lượng nước, môi trường, ô nhiễm, sông Sài Gòn, sông Đồng Nai
2 Đặt vấn đề
Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, quyết định sự thành công của phát triển kinh tế - xã hội Hiện nay nguồn tài nguyên quan trọng nay đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt Nguyên nhân là do nhu cầu sinh hoạt và phát triển kinh tế ngày càng tăng cao, vì mục đích lợi nhuận mà con người đã cố tình bỏ qua các tác động có hại đối với môi trường một cách trực tiếp hoặc gián tiếp
Hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai có vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp nước sinh hoạt, phục vụ kinh tế, thủy điện,…Hiện nay, trên 90% nguồn nước sạch cung cấp cho sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh được lấy từ nguồn nước mặt sông Sài Gòn, sông Đồng Nai, kênh Đông Tuy nhiên, nguồn nước thô này đang bị áp lực bởi các hoạt động kinh tế - xã hội (Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam có hơn 20 triệu dân, trong đó hơn 11 triệu lao động với năng suất lao động gấp 1,8 lần cả nước, tăng trưởng GDP gấp 1,75 lần cả nước nên các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội trên lưu vực rất đa dạng và luôn diễn ra với một nhịp
độ cao Các hoạt động đó, một mặt gắn liền với việc khai thác, sử dụng nguồn nước; mặt khác, tạo ra các chất thải, thải vào nguồn nước Rất nhiều chất thải chưa được xử lý hoặc xử lý chưa đạt chuẩn là nguyên nhân chính làm nguồn nước
Trang 4các sông lớn bị ô nhiễm nặng[3]) Ngoài ra, tác động của biến đổi khí hậu cũng làm ảnh hưởng đến nguồn nước này Theo báo tài nguyên nguyên môi trường cho thấy chất lượng nước sông Đồng Nai (từ Hóa An về Cát Lái) đang bị ô nhiễm vi sinh rất nghiêm trọng và bị ô nhiễm nhẹ dầu mỡ Chất lượng nước sông Sài Gòn
từ Bình Phước trở lên đạt tiêu chuẩn loại A, tù Bình Phước trở xuống đến điểm
đổ về sông Đồng Nai đạt chuẩn nguồn loại B, ô nhiễm vi sinh cao[4] Để giải quyết vấn đề này không phải là điều đơn giản
3 Phương pháp nghiên cứu
3.1 Vị trí lấy mẫu
Mẫu nước mặt hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai được thu mẫu trong 2 đợt mùa mưa (tháng 09/2018, 09/2019, 09/2020, 09/2021), mùa khô (tháng 3/2018, 03/2019, 03/2020, 03/2021) tại năm vị trí được mô tả ở bảng 1 và hình 1
Bảng 1: Vị trí quan trắc
STT Danh sách vị trí lấy mẫu Ký hiệu
mẫu Tọa độ ( kinh độ - vĩ độ )
1 Sông Đồng Nai - Khu vực
Nhà máy nước Thiện Tân DN1 1103’26”N - 10656’28”E
2 Sông Đồng Nai - Khu vực
Cầu Đồng Nai DN2 1054’03”N - 10650’24”E
3 Sông Sài Gòn - Khu vực Cầu Bến Súc DN3 1109’23”N - 10627’13”E
4 Sông Sài Gòn - Khu vực Bến Nhà Rồng DN4 1045’59”N - 10642’32”E
5 Sông Sài Gòn - Khu vực Cầu Tân Thuận DN5 1045’30”N - 10643’22”E
Trang 5Hình 1: Bảng đồ sông Sài Gòn – Đồng Nai với 5 điểm thu mẫu
Nguồn Google Earth
3.2 Phương pháp thu mẫu và phân tích
Dữ liệu về 6 thông số vật lý và hóa học của chất lượng nước mặt được thu thập
từ 5 điểm quan trắc trên lưu vực sông Đồng Nai – Sài Gòn từ năm 2018 đến 2021 với tần suất 2 lần/năm vào tháng 03 và tháng 09 Các thông số bao gồm: độ pH, mg/L, oxy hòa tan (DO, mg/L), tổng chất rắn lơ lửng (TSS, mg/L), nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày (BOD5, mg/L), amoni (NH4+, mg/L), phosphat (PO43-, mg/L)
Phương pháp thu mẫu thực hiện theo TCVN6663-3:2016 (ISO 5667-3:2012), bảo quản vận chuyển và xử lý mẫu theo TCVN6663-3:2016 (ISO 5667-3:2012) Công cụ: Bình chứa và nắp đậy, cái lọc
Kỹ thuật lấy mẫu: Nhúng ngập bình vào trong vị trí thủy vực để lấy mẫu, hướng miệng bình về phía thượng nguồn dòng chảy của nước, mở nút bình (nếu vẫn còn đậy) và giữ bình trong 1 tay Đưa cổ bình đã mở nút xuống dưới mặt nước cho đến khí ngập ở độ sâu khoảng 25cm Nếu nước nông phải đảm bảo mẫu lấy không
bị nhiễm bùn đáy
Trang 6Bảng 2: Phương pháp thu và phân tích mẫu nước mặt của các thông số [6]
pH Đo tại hiện trường Đo bằng máy đo
(TCVN6492:2011) Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) Trữ lạnh (4oC)
Lọc qua giấy thủy tinh 0.45𝜇𝑚,
Sấy khô ở 105oC (TCVN6625:2000) Oxy hòa tan (DO) Đo tại hiện trường Đo bằng máy đo
(TCVN6492:2011) Nhu cầu oxy sinh hóa trong
5 ngày (BOD5) Trữ lạnh (20oC) Ủ mẫu trong 5 ngày, chỗ tối, đậy
nắp kín (TCVN6601-1:2008) amoni (NH4+) Trữ lạnh (4oC) TCVN6179-1:1996
phosphat (PO43-) Trữ lạnh (4oC) TCVN6202:2008
3.3 Phương pháp xử lý số liệu
Ứng dụng phần mềm MS Excel để tính toán
Ứng dụng phần mềm MS Excel để vẽ các biểu đồ
Các dữ liệu giá trị trung bình (Mean), phương sai (Variance), độ lệch chuẩn (Standard deviation), hệ số tương quan Pearson, WQI được tính bằng các công thức sau [8]:
Giá trị trung bình ( mean ):
𝑥̅ = 𝑥1+𝑥2+𝑥3….+𝑥𝑛
𝑛 𝑖=1 𝑛
Phương sai ( variance ):
𝑆2 = (𝑥1−𝑥̅)
2 +(𝑥2−𝑥̅)2+(𝑥3−𝑥̅)2…+(𝑥𝑛−𝑥̅)2
𝑛−1
(𝑛 − 1) ∑(𝑥𝑖 − 𝑥̅)
2 𝑛
𝑖=1
Độ lệch chuẩn ( standard deviation ):
𝑆𝐷 =√∑ (𝑥𝑖−𝑥̅)2
𝑛 𝑖=1 𝑛−1 =√𝑠2
Hệ số tương quan Pearson:
Trang 7r = ∑ (𝑥𝑖−𝑥̅)(𝑦𝑖−𝑦̅)
𝑛 𝑖=1
√∑𝑛𝑖=1(𝑥𝑖−𝑥̅)2∑𝑛𝑖=1(𝑦𝑖−𝑦̅)2
Để khảo sát về mức độ tương quan tuyến tính giữa các thông số, tính theo hệ
số tương quan Pearson (r) Hệ số biến thiên trong khoảng [-1,1]
Khi r = ±1 tập hợp các điểm (xi, yi) nằm trên một đường thằng, r=1 đường thẳng đi lên ( đồng biến ), r= -1 đường thẳng đi xuống ( nghịch biến )
Khi r = 0 → x và y không có môi tương quan
Khi |𝑟| ≥ 7 → x và y tương quan cao
Khi 0.5 ≤ |𝑟| ≤ 0.7 → x và y tương quan trung bình
Khi 0.3 ≤ |𝑟| ≤ 0.5 → x và y tương quan yếu
WQI [8]:
Đối với các thông số: BOD 5 , NH 4 + , PO 4 3- được tính toán theo công thức như sau:
WQI= 𝑞𝑖−𝑞𝑖+1
𝐵𝑃𝑖+1−𝐵𝑃𝑖(𝐵𝑃𝑖+1 − 𝐶𝑝) + 𝑞𝑖+1 (1) Trong đó:
BPi : Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong Bảng 4 tương ứng với mức i
BPi+1: Nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc được quy định trong Bảng 4 tương ứng với mức i+1
qi : Giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng 3 tương ứng với giá trị BPi
qi+1: Giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng 3 tương ứng với giá trị BPi+1 Cp: Giá trị của thông số quan trắc được đưa vào tính toán
Bảng 3: Quy định các giá trị BP i , q i cho các thông số BOD 5 , NH 4 + , PO 4 3-
i qi
Giá trị BPi quy định đối với từng
thông số BOD5 NH4+ PO4
3-1 100 ≤4 < 0.3 ≤ 0.1
Đối với thông số DO tính toán thông qua giá trị DO % bão hòa:
Bước 1: Tính toán giá trị DO % bão hoà
Tính giá trị DObh:
Trang 8DO bh = 14.652 – 0.41022T + 0.0079910T 2 – 0.000077774T 3
T: Nhiệt độ môi trường tại thời điểm quan trắc ( 250C) Tính giá trị DO % bão hoà:
DO%bh=𝐷𝑂ℎò𝑎 𝑡𝑎𝑛
𝐷𝑂𝑏ℎ 100
𝐷𝑂ℎò𝑎 𝑡𝑎𝑛: giá trị DO quan trắc được ( mg/L)
Bước 2: Tính giá trị WQI DO
WQI= 𝑞𝑖+1−𝑞𝑖
𝐵𝑃𝑖+1−𝐵𝑃𝑖(𝐶𝑝 − 𝐵𝑃𝑖) + 𝑞𝑖 (2)
Trong đó:
Cp: giá trị DO % bão hòa
BPi, BPi+1, qi , qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong Bảng 4
Bảng 4: Quy định các giá trị BP i , q i đối với DO % bão hòa
BPi <20 20 50 75 88 112 125 150 200 >200
qi 10 25 50 75 100 100 75 50 25 10
Nếu DO% bão hòa < 20 hoặc DO% bão hòa > 200, thì WQIDO = 10 Nếu 20 < DO% bão hòa < 88, thì WQIDO tính theo công thức (2) và sử dụng Bảng 4
Nếu 88 ≤ DO% bão hòa ≤ 112, thì WQIDO = 100 Nếu 112 < DO% bão hòa < 200, thì WQIDO tính theo công thức (1) và sử dụng Bảng 4
Đối với thông số pH:
Bảng 5: Quy định các giá trị BP i , q i đối với pH
BPi <5.5 5.5 6 8 9 >9
Nếu pH < 5,5 hoặc pH > 9, thì WQIpH = 10
Nếu 5,5 < pH < 6, thì WQIpH tính theo công thức 2 và sử dụng Bảng
5
Nếu 6 ≤ pH ≤ 8,5, thì WQIpH bằng 100
Nếu 8,5 < pH < 9, thì WQIpH được tính theo công thức (1) và sử dụng Bảng 5
Trang 94 Kết quả và thảo luận
4.1 Kết quả xử lý số liệu và đánh giá của từng thông số
4.1.1 Thông số pH
Bảng 6: Giá trị nhỏ nhất, lớn nhất, trung bình, trung vị, phương sai, độ lệch
chuẩn (SD) của nồng độ pH (mg/L) tại các điểm thu mẫu khác nhau
Hình 2: Diễn biến pH của 5 khu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai
Thời gian thu mẫu DN1 DN2 DN3 DN4 DN5 Tháng 03/2018 6.7 6.9 4.2 6.8 7.1
Tháng 03/2019 6.9 7.0 4.3 6.7 7.0 Tháng 09/2019 6.7 6.8 4.9 6.7 6.7 Tháng 03/2020 7.0 6.8 4.5 6.7 6.8 Tháng 09/2020 6.8 6.1 4.8 6.8 6.8 Tháng 03/2021 6.8 6.8 4.5 6.7 7.1 Tháng 09/2021 6.8 6.8 4.9 6.7 6.7
Giá trị
Phương sai 0.009821 0.07411 0.09125 0.00268 0.03714
Độ lệch chuẩn 0.09910 0.27223 0.30208 0.05175 0.19272
Trang 10Qua kết quả quan trắc T3/2018 – T9/2021 cho thấy nồng độ pH trên tuyến sông Sài Gòn – Đồng Nai dao động trong khoảng 5.0 – 7.0 mg/L Hầu hết các vị trị đều đạt QCVN08:2015/BTNMT (cột A2) Vị trí có pH cao nhất (7.1 mg/L) là DN5 khu vực cầu Tân Thuận Tuy nhiên tại khu vực DN3 (cầu Bến Súc) có độ
pH tương đối thấp nhất dao động từ 4.2 – 5.0 mg/L là do phèn hóa từ khu vực huyện Củ Chi và thị xã Bến Cát đổ vào lưu vực sông làm cho giá trị pH của sông không cao[5]
4.1.2 Thông số TSS
Bảng 7: Giá trị nhỏ nhất, lớn nhất, trung bình, trung vị, phương sai, độ lệch
chuẩn (SD) của nồng độ TSS (mg/L) tại các điểm thu mẫu khác nhau
Thời gian thu mẫu DN1 DN2 DN3 DN4 DN5 Tháng 03/2018 72.0 76.3 62.3 75.8 84.0 Tháng 09/2018 70.5 104.4 70.4 85.5 101.2 Tháng 03/2019 66.0 73.7 55.6 83.3 85.1 Tháng 09/2019 91.9 90.1 71.0 92.7 93.2 Tháng 03/2020 81.2 75.6 80.2 89.7 90.1 Tháng 09/2020 92.0 107.3 90.6 99.4 139.0 Tháng 03/2021 71.3 75.6 80.2 89.7 84.0 Tháng 09/2021 92.0 90.1 71.0 92.7 93.2
Giá trị
Max 92.0 107.3 90.6 99.4 139.0
Phương sai 122.2555 183.474 120.648 50.603 333.276
Độ lệch chuẩn 11.0569 13.5453 10.9840 7.1136 18.2559
Trang 11Hình 3: Diễn biến TSS của 5 khu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai
Hàm lượng TSS trên hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai dao động từ 55.6 đến 139.0 mg/L, trung bình từ 72.66 đến 96.23 mg/L Hàm lượng TSS vào mùa mưa (tháng 9) cao hơn so với mùa khô (tháng 3) TSS cao nhất là vào đợt tháng 9 năm
2020 do đây là năm có mưa lớn, lưu lượng nước trên sông cao, nước chảy mạnh,
lũ từ thượng nguồn đồ về mang theo nhiều phù sa cộng thêm vật chất bị trôi rửa
từ hai bên bờ sông do đó TSS tăng cao vào thời điểm này [6] Theo QCVN08: 2015/BTNMT (cột A2) về chất lượng nước mặt giới hạn về hàm lượng TSS là
30 mg/L cho thấy cả 5/5 vị trí đều vượt quá quy chuẩn QCVN08:2015/BTNMT
4.1.3 Thông số DO
Bảng 8: Giá trị nhỏ nhất, lớn nhất, trung bình, trung vị, phương sai, độ lệch
chuẩn (SD) của nồng độ DO (mg/L) tại các điểm thu mẫu khác nhau
Thời gian thu mẫu DN1 DN2 DN3 DN4 DN5 Tháng 03/2018 5.9 6.6 5.0 2.3 4.1 Tháng 09/2018 6.0 6.7 4.9 3.2 4.7 Tháng 03/2019 5.9 6.7 4.8 2.4 3.9 Tháng 09/2019 6.4 6.9 5.4 3.4 4.5 Tháng 03/2020 5.8 6.5 4.8 2.2 3.8 Tháng 09/2020 6.2 5.2 5.6 3.1 4.7 Tháng 03/2021 6.0 6.4 4.8 2.2 4.1 Tháng 09/2021 6.1 6.9 5.4 3.4 4.4
Trang 12Hình 4: Diễn biến DO của 5 khu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai
Qua kết quả quan trắc cho thấy nồng độ DO trên tuyến sông dao động từ 2.2 – 6.9 mg/L Tại 3 khu vực DN1, DN2, DN3 đều đạt QCVN08:2015/BTNMT (cột A2) Hầu hết nồng độ DO trong tháng 9 sẽ cao hơn so với tháng 3, thấp nhất ở khu vực Bến Nhà Rồng (2.2 mg/L) vào tháng 3/2020 và 2021 Nồng độ DO có
xu hướng giảm dần từ khu vực cầu Bến Súc đến cầu Tân Thuận cho thấy mặt nước sông Sài Gòn có dấu hiệu thay đổi theo chiều hướng xấu lâu dài sẽ ảnh hưởng đến hệ sinh thái sông và làm giảm khả năng tự làm sạch của sông Sài Gòn [5] và tăng dần ở nhà máy nước Thiện Tân đến cầu Đồng Nai
Bảng 9: Giá trị nhỏ nhất, lớn nhất, trung bình, trung vị, phương sai, độ lệch
chuẩn (SD) của nồng độ BOD 5 (mg/L) tại các điểm thu mẫu khác nhau
Giá trị
Phương sai 0.036964 0.30125 0.10696 0.29929 0.12214
Độ lệch chuẩn 0.192261 0.54886 0.32705 0.54707 0.34949
Thời gian thu mẫu DN1 DN2 DN3 DN4 DN5 Tháng 03/2018 14.4 8.7 11.8 23.5 20.0 Tháng 09/2018 8.9 6.7 10.6 20.3 16.2 Tháng 03/2019 14.1 9.1 13.0 25.5 18.2 Tháng 09/2019 9.4 7.0 11.3 22.9 16.6 Tháng 03/2020 14.2 9.0 14.4 25.0 18.2
Trang 13Hình 5: Diễn biến BOD 5 của 5 khu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai
Giá trị BOD5 đo được tại 5 vị trí đều vượt quá QCVN08:2015/BTNMT (cột A2), nhưng lại đủ quy chuẩn ở cột B2, trung bình thấp nhất ở khu vực cầu Đồng Nai với giá trị BOD5 là 8.43mg/L, trung bình cao nhất tại khu vực Bến Nhà Rồng có giá trị BOD5 là 23.39mg/L Nồng độ BOD5 vào tháng 3 đều cao hơn so với tháng
9
Bảng 10: Giá trị nhỏ nhất, lớn nhất, trung bình, trung vị, phương sai, độ lệch
chuẩn (SD) của nồng độ NH 4 (mg/L) tại các điểm thu mẫu khác nhau
Tháng 09/2020 10.2 10.8 11.0 22.0 16.1 Tháng 03/2021 12.5 9.1 14.4 25.0 20.0 Tháng 09/2021 10.1 7.0 11.3 22.9 16.7
Giá trị
Max 14.4 10.8 14.4 25.5 20.0
Phương sai 5.410714 1.99929 2.29929 3.08696 2.58286
Độ lệch chuẩn 2.32609 1.41396 1.51634 1.75698 1.60713
Thời gian thu mẫu DN1 DN2 DN3 DN4 DN5 Tháng 03/2018 1.9 1.8 1.6 3.2 1.9 Tháng 09/2018 1.5 1.7 1.4 3.1 1.9
Trang 14Hình 6: Diễn biến NH 4 của 5 khu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai
Thông số NH4 được chọn làm tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng các chất dinh dưỡng trong môi trường nước Qua các đợt quan trắc cho thấy 5/5 vị trí có hàm lượng amoni vượt quá quy chuẩn QCVN08:2015/BTNMT (cột A2) dao động từ 1.5 – 3.7 mg/L Hàm lượng NH4 cao nhất ở 2 khu vực DN5 và DN4 nguyên do đây là khu vực nằm gần thành phố nên có lượng nước thải sinh hoạt cao hơn từ đó làm tăng hàm lượng amoni có trong nươc sông [7] Đây cũng là nguyên nhân chính làm suy giảm thông số DO tại các vị trí này
Tháng 03/2019 1.8 1.5 1.7 3.5 2.2 Tháng 09/2019 1.7 1.5 1.7 3.4 2.0 Tháng 03/2020 2.0 1.7 1.9 3.6 2.0 Tháng 09/2020 1.6 1.9 1.4 3.2 1.9 Tháng 03/2021 1.7 1.7 2.0 3.7 2.0 Tháng 09/2021 1.6 1.6 1.8 3.5 2.0
Giá trị
Phương sai 0.027857 0.01929 0.04696 0.04571 0.00982
Độ lệch chuẩn 0.16690 0.02357 0.21671 0.21381 0.09910