đánh giá chất lượng nước sử dụng phương pháp phân tích thành phần chính pca

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT NGUYỄN THỊ LAN ANH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH PCA: ÁP DỤNG CHO SÔNG HẬU ĐOẠN CHẢY QUA ĐỊA BÀN TỈNH VĨNH LONG CHUYÊ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

NGUYỄN THỊ LAN ANH

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH (PCA): ÁP DỤNG CHO SÔNG HẬU

ĐOẠN CHẢY QUA ĐỊA BÀN TỈNH VĨNH LONG

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ: 8 44 03 01

LUẬN V N THẠC SĨ

BÌNH DƯƠNG – 2023

NGUYỄN THỊ LAN ANH

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHÍNH (PCA): ÁP DỤNG CHO SÔNG HẬU

ĐOẠN CHẢY QUA ĐỊA BÀN TỈNH VĨNH LONG

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Nguyễn Thị Lan Anh, mã số học viên: 2028440301001 là học viên lớp Cao học chuyên ngành Khoa học Môi trường, Trường Đại học Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương

Tôi xin cam đoan: Luận văn với đề tài “Đánh giá chất lượng nước sử

dụng phương pháp phân tích thành phần chính (PCA): áp dụng cho sông Hậu đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh Long” là công trình nghiên cứu của riêng cá

nhân tôi dưới sự hướng dẫn của TS Lê Trọng Diệu Hiền

Tất cả số liệu, kết quả thực hiện được trình bày trong luận văn là trung thưc, khách quan, có nguồn gốc và chưa được công bố ở những công trình nghiên cứu khác Nếu có sự gian dối, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và bị xử lý theo quy định của nhà trường

Tác giả

Nguyễn Thị Lan Anh

Để hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy/Cô giáo đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện ở Trường Đại học Thủ Dầu Một Xin chân thành cảm ơn TS Lê Trọng Diệu Hiền tận tình trực tiếp hướng dẫn khoa học và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này

Tôi xin chân thành cám ơn ban lãnh đạo của Ủy ban nhân dân tỉnh Vĩnh Long đã tạo điều kiện cho tôi được học hỏi, thu thập tài liệu tại địa phương

Mặc dù đã cố gắng thực hiện các nội dung nghiên cứu một cách hoàn chỉnh nhất Quá trình vừa học vừa làm nên việc tiếp cận với thực tế cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm có những thiếu sót mà bản thân tôi có thể chưa thấy được trong nghiên cứu khoa học này Tôi rất mong được sự góp ý của quý Thầy/Cô giáo và các bạn Tôi xin chân thành cảm ơn!

Bình Dương, ngày … tháng … năm 2023

Tác giả

Nguyễn Thị Lan Anh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ vii

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ viii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

2.1 Mục tiêu chính của đề tài 3

2.2 Mục tiêu cụ thể 3

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3

3.1 Đối tượng nghiên cứu 3

3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

3.2.1 Phạm vi nội dung 3

3.2.2 Phạm vi không gian, thời gian 3

4 Phương pháp nghiên cứu 4

4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 4

4.2 Phương pháp phân tích thành phần chính 4

4.3 Phần mềm hỗ trợ phân tích số liệu 4

5 Đóng góp của đề tài 4

5.1 Ý nghĩa khoa học 4

5.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

6 Cấu trúc của đề tài 4

Chương 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 5

1.1.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 5

1.1.2 Tổng quan sông Hậu 6

1.1.2.1 Khái quát về sông Hậu 6

1.1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng nước mặt sông Hậu 7

1.1.3 Chất lượng nước mặt 8

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 13

1.2.1 Trong nước 13

1.2.2 Ngoài nước 15

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 17

2.2 Phương pháp phân tích thành phần chính 18

2.2.1 Cách tiếp cận chung 18

2.2.2 Các bước chi tiết thực hiện phương pháp PCA (Smith, 2002) 19

2.3 Phần mềm hỗ trợ phân tích số liệu 21

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 22

3.1 Diễn biến chất lượng nước sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh Vĩnh Long 22

3.1.1 Nhiệt độ 22

3.1.2 pH 22

3.1.3 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 23

3.1.4 Oxy hòa tan (DO) 24

3.1.5 Thông số BOD5 25

3.1.6 Nhu cầu oxy hóa học (COD) 26

3.1.7 Thông số NO3- 27

3.1.8 Thông số NH4+ 28

3.1.9 Thông số PO43- 29

3.1.10 Thông số vi sinh - Coliform 30

3.1.11 Đánh giá chung 32

3.2 Phân tích thành phần chính 32

3.3 Đề xuất giải pháp cải thiện nâng cao chất lượng nước tại khu vực 38

3.3.1 Đối với hoạt động sinh hoạt 38

3.3.2 Đối với nước thải công nghiệp 39

3.3.3 Đối với hoạt động nông nghiệp: 39

3.3.4 Quản lý về khai thác chế biến thuỷ sản 41

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42

1 Kết luận 42

2 Kiến nghị 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHỤ LỤC 49

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Ký Hiệu Tên đầy đủ Chú giải

BOD Biochemical oxygen Demand Nhu cầu oxi sinh hoá

BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường Bộ Tài nguyên môi trường

BVMT - Bảo vệ môi trường

COD Chemical oxygen Demand Nhu cầu oxi hoá học

GTTB - Giá trị trung bình

GRDP Gross Regional Domestic

Product Tổng sản phẩm trên địa bàn

KT-XH - Kinh tế - xã hội

NN&PTNT - Nông nghiệp & Phát triển nông

thôn

NSF National Sanitation Foundation Quỹ vệ sinh quốc gia Mỹ

PCA Principal Component Analysis Phân tích thành phần chính

QCVN - Quy chuẩn Việt Nam

TCMT - Tổng cục môi trường

TCVN - Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS Total suspended solids Tổng chất rắn lơ lửng

WQI Water Quality Index Chỉ số chất lượng nước

DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ

Bảng 1 Vị trí lấy mẫu 17

Bảng 2 Độ lệch chuẩn, tỷ lệ phương sai, tỷ lệ tích lũy 33

Bảng 3 Tải trọng các biến trong các thành phần chính 34

No table of figures entries found.……… 19

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ

Hình 1 Bản đồ ranh giới hành chính tỉnh Vĩnh Long 5

Hình 2 Các điểm lấy mẫu nước mặt 18

Hình 3 Ma trận hiệp phương sai ba chiều 20

Hình 4 Diễn biến pH của nước mặt giai đoạn 2015-2020 22

Hình 5 Diễn biến TSS của nước mặt giao đoạn 2015-2020 23

Hình 6 Diễn biến DO của nước mặt giai đoạn 2015-2020 25

Hình 7 Diễn biến BOD5 của nước mặt giai đoạn 2015-2020 25

Hình 8 Diễn biến COD của nước mặt giai đoạn 2015-2020 26

Hình 9 Diễn biến NO3- của nước mặt giai đoạn 2015-2020 27

Hình 10 Diễn biến NH4+ của nước mặt giai đoạn 2015-2020 28

Hình 11 Diễn biến PO43- của nước mặt giai đoạn 2015-2020 29

Hình 12 Diễn biến Coliform của nước mặt giai đoạn 2015-2020 31

Hình 13 Biểu đổ „điểm khủy ta (scree)‟ xác định số lượng thành phần chính 33

Hình 14 Tải trọng biến đổi trong các thành phần chính 36

Hình 15 Sự đóng góp các biến trên 2 PC 37

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Chất lượng nước là một vấn đề rất nhạy cảm và đang được quan tâm trên toàn cầu Những thay đổi các yếu tố tự nhiên như lượng mưa, xói mòn, phong hóa vật chất của lớp vỏ Trái Đất; cũng như những hoạt động đô thị, công nghiệp

và nông nghiệp của con người đã tiêu thụ ngày càng nhiều tài nguyên nước, làm suy thoái nước bề mặt và làm mất khả năng sử dụng của nước Nước thải công nghiệp và nước chảy tràn từ hoạt động nông nghiệp là những hoạt động ô nhiễm nguồn nước nhất (Singh và các cộng sự, 2005) Sự xuống cấp của chất lượng nước có thể ảnh hưởng đến sự đa dạng loài, làm suy giảm các hệ sinh thái thủy sinh, và gây ra những tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe con người và môi trường (Marinović Ruždjak & Ruždjak, 2015; Singh và cộng sự, 2004; Zhang và cộng sự, 2009) Do đó, các chương trình giám sát chất lượng nước rất cần thiết làm cơ sở thông tin cho việc xây dựng các hoạt động kiểm soát, ngăn ngừa ô nhiễm, cung cấp thông tin đáng tin cậy trong quản lý chất lượng nước hiệu quả

Với sự quan tâm nhiều hơn đến chất lượng môi trường nước, các phương pháp đánh giá chất lượng nước cũng ngày càng tăng Để tính toán cho những thay đổi theo thời gian và theo mùa trong môi trường đòi hỏi một số các phép đo liên tiếp, dẫn đến khối lượng lớn dữ liệu Những thực hành này cản trở cả thu thập và phân tích dữ liệu, vì vậy một số công cụ thống kê nhất định đã được sử dụng rộng rãi để xử lý đầu vào trong lĩnh vực khoa học môi trường Hiện nay, các phương pháp phổ biến nhất được sử dụng bởi các học giả bao gồm phương pháp đánh giá chỉ số (Alobaidy và cộng sự, 2010; Hurley và cộng sự, 2012), hương pháp đánh giá fuzzy (Pan cộng sự, 2013), và phương pháp thống kê đa biến (J Wang và cộng sự, 2017) Trong số đó, phân tích thành phần chính (PCA), một phương pháp thống kê đa biến được sử dụng rộng rãi để xác định mối quan hệ giữa các biến chỉ báo ban đầu; và chuyển chúng thành các thành phần chính độc lập (Arslan, 2013) Phương pháp này cho phép giảm kích thước của một tập dữ liệu trong khi vẫn duy trì các thông tin ban đầu của các biến từ đó giảm đáng kể khối lượng công việc lựa chọn và tính toán chỉ số (Loska &

Wiechuła, 2003) Trong những năm gần đây, PCA đã được sử dụng rộng rãi trong các vấn đề môi trường khác nhau, bao gồm đánh giá toàn diện về sự thay đổi không gian và thời gian của chất lượng nước mặt và nước ngầm (Neta cộng

sự, 2010; Zeinalzadeh & Rezaei, 2017), thăm dò các nguồn gây ô nhiễm hàng đầu ở các khu vực bị ô nhiễm (Hu và cộng sự, 2013); và tối ưu hóa hệ thống mạng lưới quan sát chất lượng nước (Beveridge cộng sự, 2012)

Sông Hậu là nhánh lớn thứ hai của sông Mê Kông chảy qua địa phận Việt Nam với chiều dài khoảng 75 km, chảy qua Châu Đốc, Long Xuyên, Cần Thơ rồi chia ra làm 3 nhánh đổ ra biển tại các cửa: Định An, Bassac và Tranh Đề (Nguyễn Thanh Sơn, 2005), lưu lượng bình quân dao động từ 1.154 - 12.434m3/s Sông Hậu có vai trò quan trọng đối với đời sống của người dân vùng Đồng bằng sông Cửu Long như cung cấp nước sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản và các hoạt động khác Ngoài ra, sông Hậu cũng là nơi tiếp nhận trực tiếp chất thải từ các hoạt động này (Liên và các cộng

sự, 2016) Đoạn qua Vĩnh Long dài khoảng 46 km chảy theo hướng Đông Bắc Tây Nam, song song với sông Cổ Chiên, chạy dọc theo phía Tây Nam của Tỉnh, sông có chiều rộng từ 1500-3000m, sâu từ 15-30m, khả năng tải nước cực đại lên tới 20.000-32.000m³/s, chia ra nhiều kênh, rạch nhỏ Chất lượng nước hoàn toàn ngọt, chế độ thuỷ văn điều hoà, lưu lượng dòng chảy thay đổi theo mùa, ít chịu chi phối của thuỷ triều, tuy bị ô nhiễm nhẹ nhưng hoàn toàn dùng cho sinh hoạt được khi đã qua công trình xử lý nước.Với tất cả các đô thị, khu dân cư có sông Hậu chảy qua đều có thể lấy nước mặt (xử lý đạt tiêu chuẩn) để phục vụ cho nhu cầu nước ăn uống, sinh hoạt, phục vụ cho sản xuất công nghiệp, du lịch

Sông Hậu có vai trò rất quan trọng đối với tỉnh Vĩnh Long, mang các nguồn lợi về nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản, giao thông, sông Hậu còn là nguồn cung cấp nước cho người dân sinh sống ven sông Trong những năm gần đây, Vĩnh Long đang được đầu tư phát triển kinh tế công nghiệp và chế biến thủy hải sản, vấn đề an ninh nguồn nước của sông Hậu đang bị đe dọa nghiêm trọng, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm nguồn nước Việc theo dõi và phân tích chất lượng nước tại đoạn chảy qua sông Hậu cần được quan tâm nhằm đưa ra các giải pháp

phù hợp để đảm bảo chất lượng nước cho sản xuất và sinh hoạt

Do đó, chúng tôi chọn đề tài “Đánh giá chất lượng nước sử dụng

phương pháp phân tích thành phần chính (PCA): Áp dụng cho sông Hậu đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh Long” để nghiên cứu nhằm hỗ trợ giải thích

và trích xuất các thông số quan trọng nhất, phát hiện và cảnh báo những thay đổi

về chất lượng nước tìm ra nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm để có biện pháp nâng cao chất lượng nước tại địa bàn nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Mục tiêu chính của đề tài

Đánh giá chất lượng nước sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh Vĩnh Long bằng phương pháp phân tích thành phần chính (PCA) để tìm ra các thông số gây ô nhiễm chính trên đoạn sông nghiên cứu, phát hiện và cảnh báo những thay đổi về chất lượng nước, tìm ra nguyên nhân để có biện pháp nâng cao chất lượng nước tại địa bàn nghiên cứu

2.2 Mục tiêu cụ thể

Đánh giá chất lượng nước trên các điểm quan trắc

Phân tích thành phần chính gây ra ô nhiễm và tìm nguồn phát sinh thành phần

Đề xuất giải pháp cải thiện nâng cao chất lượng nước tại khu vực

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Chất lượng nước Hậu trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long giai đoạn 2015-2020

3.2 Phạm vi nghiên cứu

3.2.1 Phạm vi nội dung

Đề tài tập trung đánh giá chất lượng nước sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh Vĩnh Long để tìm ra các thông số gây ô nhiễm chính trên đoạn sông nghiên cứu

3.2.2 Phạm vi không gian, thời gian

Theo không gian: Lưu vực sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh Vĩnh Long, Việt Nam

Theo thời gian: từ năm 2015 đến năm 2020

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp

Tổng hợp dữ liệu quan trắc chất lượng nước mặt giai đoạn 2015–2020 tại

7 vị trí quan trắc cố định của Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Vĩnh Long

Làm nguồn thông tin, tài liệu tham khảo hữu ích cho các sinh viên, học viên nghiên cứu khoa học môi trường, quản lý tài nguyên và môi trường

Tài liệu khoa học thực tiễn cho các công trình nghiên cứu đề tài khoa học

về đánh giá diễn biến chất lượng nước mặt trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long

6 Cấu trúc của đề tài

Ngoài mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được chia thành 3 chương với cấu trúc như sau:

Chương 1 Tổng quan

Chương 2: Phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.1.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu

Tỉnh Vĩnh Long có vị trí thuộc hạ lưu sông Mê Kông, nằm giữa 2 sông Tiền, sông Hậu và ở trung tâm khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, cách TP Hồ Chí Minh khoảng 136 km về hướng Đông Bắc và TP Cần Thơ gần 40 km về hướng Nam với tọa độ địa lý từ 9o

52' 45" đến 10o 19' 50" vĩ độ Bắc và từ 104o41' 25" đến 106o 17' 00" kinh độ Đông Diện tích tự nhiên của toàn Tỉnh là 1.520,17km2, là Tỉnh có diện tích tự nhiên nhỏ, đứng hàng thứ 2/13 tỉnh của vùng ĐBSCL (chỉ xếp trên TP Cần Thơ), chiếm 3,74% diện tích vùng ĐBSCL, Vĩnh Long có vị trí giáp giới như sau:

- Phía Bắc và Đông Bắc giáp tỉnh Tiền Giang và Bến Tre;

- Phía Đông Nam giáp tỉnh Trà Vinh;

- Phía Tây giáp TP Cần Thơ và các tỉnh Hậu Giang, Sóc Trăng;

- Phía Tây Bắc giáp tỉnh Đồng Tháp

Hình 1 Bản đồ ranh giới hành chính tỉnh Vĩnh Long

Toàn Tỉnh có 8 đơn vị hành chính trực thuộc: TP Vĩnh Long (là trung tâm hành chính, kinh tế, văn hóa của Tỉnh), Thị xã Bình Minh và 6 huyện: Long Hồ, Mang Thít, Vũng Liêm, Tam Bình, Trà Ôn, Bình Tân với 109 xã, phường, thị trấn

Vĩnh Long được bao bọc bởi 3 sông lớn: sông Tiền – sông Cổ Chiên –

sông Hậu và có sông Măng Thít là trục đường thủy nội địa nối liền, kết nối hệ

thống sông rạch trong tỉnh tạo điều kiện thuận lợi cho tưới tiêu, thoát rữa phèn, sản xuất nông nghiệp và giao thông thuỷ, trao đổi thương mại với các nước trong khu vực qua ngã Biển Đông hoặc với Campuchia trên 2 tuyến sông này

Trên địa bàn Tỉnh còn có nhiều tuyến giao thông quan trọng đi qua như: Quốc lộ 1A, 53, 54, 57, 80, trong đó tuyến Quốc lộ 1A, đoạn đi qua Tỉnh đã được nâng cấp tạo điều kiện thuận tiện cho việc lưu thông và vận chuyển hàng hóa dễ dàng Cầu Mỹ Thuận, cầu Cần Thơ được thông thương giúp Vĩnh Long kết nối thuận lợi, giao thông, giao lưu kinh tế, văn hóa dễ dàng trong nội tỉnh và với các

tỉnh xung quanh khu vực miền Tây Nam Bộ

1.1.2 Tổng quan sông Hậu

1.1.2.1 Khái quát về sông Hậu

Sông Hậu: chảy theo hướng Đông Bắc Tây Nam, có chiều rộng từ 3.000 m, sâu từ 15-30 m, đoạn đi qua Vĩnh Long dài khoảng 46 km Tại Cần Thơ, lưu lượng chảy xuôi tức thời lớn nhất từ 21.000 - 23.000 m3/s (tháng 10, giai đoạn 2000 - 2009) Tổng lượng nước sông Hậu đổ ra biển khoảng 200 tỉ

1.500-m3/năm Tổng lượng phù sa của sông Hậu là 35 triệu m3/năm (chiếm gần 1/2 tổng lượng phù sa sông Mê Kông)

1.1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng nước mặt sông Hậu

Ô nhiễm nguồn nước sông, kênh rạch, nhất là kênh rạch chảy qua các khu dân cư, thị trấn, chợ, khu nuôi thủy sản, khu chăn nuôi, giết mổ gia súc, vùng trồng lúa, khoai lang, các nguồn ô nhiễm nước mặt bao gồm:

- Các hộ dân sống ven sông rạch, khu vực nhà sàn trên sông do có thói quen thải rác, nước thải xuống sông, rạch làm nguồn nước mặt bị ô nhiễm

- Tình trạng sử dụng cầu tiêu ao cá vẫn còn khá phổ biến, chủ yếu ở khu vực nông thôn

- Nước thải từ chợ, khu thương mại, dịch vụ, khách sạn phần lớn đều chưa được xử lý thải ra sông, rạch

- Tất cả nước thải sinh hoạt đô thị đều đổ thẳng ra sông, kênh rạch mà chưa được thu gom xử lý

- Chất thải rắn ở nhiều khu dân cư (chủ yếu ở các hẽm nhỏ, nơi không có

xe thu gom rác đi qua) đổ trực tiếp xuống sông, rạch gây ô nhiễm nguồn nước

- Hoạt động sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp và hoạt động làng nghề do phần lớn chưa được quy hoạch thành từng khu vực, từng cụm sản xuất (chủ yếu nằm xen trong khu dân cư, ngành nghề sản xuất rất đa dạng với công

nghệ còn lạc hậu…), chưa có sự quan tâm, đầu tư cho việc bảo vệ môi trường nên môi trường ở khu vực này đã bị ô nhiễm cục bộ Đa phần những cơ sở mang tính chất hộ gia đình, thiếu vốn đầu tư cơ sở hạ tầng và xử lý môi trường

- Nước thải từ hoạt động giết mổ, chăn nuôi gia súc: Phần lớn các cơ sở có

lắp đặt túi, hầm biogas kết hợp ao sinh học để xử lý nước thải, nhưng xử lý chưa đạt quy chuẩn môi trường Một số các hộ chăn nuôi gia đình nuôi thả gia súc, gia cầm, nước thải từ các chuồng trại và từ vệ sinh chuồng trại không qua xử lý đưa

ra kênh, mương gây ô nhiễm nguồn nước mặt,…Kết quả phân tích một số mẫu nước thải của lò giết mổ, chăn nuôi heo có thông số coliform vượt từ 4,6 - 240 lần, thông số COD, BOD, tổng phospho, tổng nitơ vượt từ 2 - 10 lần giới hạn tối

đa cho phép của QCVN40:2011/BTNMT (Nguồn: Dự án bảo vệ và cải thiện môi trường nông thôn trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030)

- Hoạt động nuôi trồng thủy sản, hiện nay chưa có biện pháp xử lý nước thải; bùn thải, nước thải từ hoạt động vệ sinh ao nuôi hầu như thải thẳng ra sông, rạch… gây ô nhiễm môi trường nước

- Hoạt động trồng trọt, nhất là trồng khoai lang, lúa do nông dân sử dụng nhiều phân hóa học và thuốc (hóa chất) bảo vệ thực vật (BVTV) để thâm canh, tăng vụ, đang gây ô nhiễm đất đai, nước đồng ruộng, kênh rạch, nhất là ở khu vực nội đồng, ảnh hưởng xấu đến nguồn lợi thủy sản, hệ sinh thái tự nhiên và sức khỏe nhân dân

1.1.3 Chất lượng nước mặt

* Chất lượng nước mặt tại các sông, rạch chính trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long trong năm 2020 ô nhiễm chủ yếu 04 thông số: TSS, Phosphat, Amoni và BOD5; 04 thông số: DO, COD, Coliform và E.Coli ô nhiễm nhẹ; Các thông số còn lại (pH, Nitrat, Sắt và Clorua) đạt so với QCVN 08-MT:2015/BTNMT, loại A2; Thông số Nitrit và Cr6+ không phát hiện, trong đó:

Thông số TSS có GTTB dao động từ 21,18 – 50 mg/l và vượt quy chuẩn

tại đa số các tuyến sông, rạch chính qua các đợt quan trắc trong năm từ 1,1 đến 1,7 lần Trong đó, tuyến sông Lộc Hòa; tuyến sông Bưng Trường-Ngã Chánh-Trà

Ngoa có mức độ ô nhiễm cao hơn các tuyến sông còn lại Tuyến sông Tiền, Cổ Chiên; tuyến sông Vũng Liêm có mức độ ô nhiễm thấp nhất Giá trị TSS tại các điểm quan trắc có GTTB dao động từ 18,33- 48,33 mg/l; trong đó, có 29/63 điểm quan trắc đạt quy chuẩn; 34/63 điểm quan trắc vượt quy chuẩn từ 1,1 đến 1,6 lần Các điểm quan trắc: NM31 (Ngã ba sông Trà Ngoa, gần chợ Hựu Thành, xã Hiếu Nghĩa, huyện Vũng Liêm), NM46 (Ngã ba sông Bô Kê - sông Lộc Hòa, xã Lộc Hòa, huyện Long Hồ), NM27 (Sông Ba Càng, gần cầu Ba Càng, xã Phú Thịnh, huyện Tam Bình), NM22 (Sông Măng Thít, Ngã ba Thầy Hạnh, xã Tường Lộc, huyện Tam Bình), NM61 (Sông Măng Thít, Cầu 3/2, thị trấn Tam Bình, huyện Tam Bình) vượt quy chuẩn cao hơn các điểm quan trắc còn lại (từ 1,5 – 1,6 lần) (Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2020)

Thông số Phosphat có GTTB dao động từ 0,39 – 0,76 mg/l và vượt quy

chuẩn tại tất cả các tuyến sông, rạch chính qua các đợt quan trắc trong năm từ

1,95 đến 3,8 lần Qua các đợt quan trắc, GTTB tuyến sông Bưng Trường - Ngã Chánh - Trà Ngoa có mức độ ô nhiễm cao hơn so với các tuyến sông còn lại Giá

trị Phosphat tại các điểm quan trắc có GTTB dao động từ 0,16- 0,90 mg/l; trong

đó, có 3/63 điểm quan trắc đạt quy chuẩn; 60/63 điểm quan trắc vượt quy chuẩn

từ 1,2 đến 4,5 lần Các điểm quan trắc: NM46 (Ngã ba sông Bô Kê - sông Lộc Hòa, xã Lộc Hòa, huyện Long Hồ), NM36 (Ngã ba sông Cái Ngang, xã Hậu Lộc, huyện Tam Bình), NM57 (Sông gần UBND xã Tân Hưng, huyện Bình Tân), NM28 (Sông Bưng Trường, cầu Bưng Trường, xã Hiếu Phụng, huyện Vũng liêm), NM45 (Ngã ba Sông Bô Kê – Sông Bà Lang, xã Phú Quới, huyện Long Hồ) vượt quy chuẩn cao hơn các điểm quan trắc còn lại (từ 3,9 – 4,5 lần) (Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2020)

Thông số Amoni có GTTB dao động từ 0,20 - 0,48 mg/l và vượt quy

chuẩn tại đa số các tuyến sông, rạch chính qua các đợt quan trắc trong năm

Trong đó, 03 tuyến sông (Sông Lộc Hòa, sông Bưng Trường - Ngã Chánh – Trà

Ngoa, sông rạch gần khu vực nội đồng) có mức độ ô nhiễm Amoni cao hơn so với các tuyến sông còn lại Giá trị Amoni tại các điểm quan trắc có GTTB dao động từ 0,17- 0,56 mg/l; trong đó, có 33/63 điểm quan trắc đạt quy chuẩn; 30/63

điểm quan trắc vượt quy chuẩn từ 1,1 đến 1,9 lần Các điểm quan trắc: NM62 (Cầu Kênh Xáng, xã Loan Mỹ, huyện Tam Bình), NM58 (Sông gần Trạm Y tế

xã Hiếu Thành, huyện Vũng Liêm), NM46 (Ngã ba sông Bô Kê - sông Lộc Hòa,

xã Lộc Hòa, huyện Long Hồ), NM38 (Ngã ba sông gần cầu Long Phú, xã Long Phú, huyện Tam Bình), NM37 (Sông gần Trạm Y tế xã Hiếu Thành, huyện Vũng Liêm) vượt quy chuẩn cao hơn các điểm quan trắc còn lại (từ 1,6 – 1,9 lần) (Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2020)

Thông số BOD5 có GTTB dao động từ 5,66 – 8,5 mg/l và vượt quy chuẩn

tại đa số các tuyến sông, rạch chính qua các đợt quan trắc trong năm Trong đó,

03 tuyến sông (Măng Thít, Lộc Hòa, sông Hậu) có mức độ ô nhiễm BOD5 cao hơn so với các tuyến sông còn lại Giá trị BOD5 tại các điểm quan trắc có GTTB

dao động từ 5,42 – 10,27 mg/l; Trong đó, có 7/63 điểm quan trắc đạt quy chuẩn;

56/63 điểm quan trắc vượt quy chuẩn từ 1,1 đến 1,7 lần Các điểm quan trắc: NM46 (Ngã ba sông Bô Kê - sông Lộc Hòa, xã Lộc Hòa, huyện Long Hồ), NM37 (Sông Măng Thít, gần UBND huyện Tam Bình, thị trấn Tam Bình, huyện Tam Bình), NM38 (Ngã ba sông gần cầu Long Phú, xã Long Phú, huyện Tam Bình), NM42 (Sông Hậu, gần Cảng Bình Minh, xã Mỹ Hòa, thị xã Bình Minh), NM61 (Sông Măng Thít, Cầu 3/2, thị trấn Tam Bình, huyện Tam Bình) vượt quy chuẩn cao hơn các điểm quan trắc còn lại (từ 1,3 – 1,7 lần) (Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2020)

Thông số E.Coli có GTTB dao động từ 26-74 MPN/100ml và vượt quy chuẩn tại đa số các tuyến sông, rạch chính qua các đợt quan trắc trong năm Trong tháng 6, GTTB của thông số E.Coli qua các đợt quan trắc có GTTB thấp hơn tháng 5 (mùa khô và tháng 9 (mùa mưa) Mức độ ô nhiễm E.Coli trên các

tuyến sông (tuyến sông Bưng Trường - Ngã chánh - Trà Ngoa; Sông, rạch gần

khu vực nội đồng) cao hơn so với các tuyến sông, rạch còn lại Giá trị E.Coli tại các điểm quan trắc có GTTB dao động từ 23- 71 MPN/100ml; trong đó, có 39/63 điểm quan trắc đạt quy chuẩn; 24/63 điểm quan trắc vượt quy chuẩn từ 1,1 đến 1,4 lần Các điểm quan trắc: NM42 (Sông Hậu, gần Cảng Bình Minh, xã Mỹ Hòa, thị xã Bình Minh), NM28 (Sông Bưng Trường, cầu Bưng Trường, xã Hiếu

Phụng, huyện Vũng liêm), NM45 (Ngã ba Sông Bô Kê – Sông Bà Lang, xã Phú Quới, huyện Long Hồ), NM43 (Sông Lộc Hòa, Cầu Lộc Hòa, xã Lộc Hòa, huyện Long Hồ), NM35 (Đầu sông Hòa Mỹ, gần Chợ Mỹ An, xã Mỹ An, huyện Mang Thít) vượt quy chuẩn cao hơn các điểm quan trắc còn lại (từ 1,2 – 1,4 lần) (Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2020)

Thông số Coliform có GTTB dao động từ 2.889 – 7.200 MPN/100ml và

đạt quy chuẩn tại đa số các tuyến sông, rạch chính qua các đợt quan trắc Trong tháng 6, GTTB của thông số Coliform qua các đợt quan trắc có GTTB thấp hơn tháng 5 (mùa khô và tháng 9 (mùa mưa) Mức độ ô nhiễm Coliform trên các tuyến sông Lộc Hòa cao hơn so với các tuyến sông, rạch còn lại Giá trị Coliform tại các điểm quan trắc có GTTB dao động từ 1.866 - 6.233 MPN/100ml; trong

đó, có 46/63 điểm quan trắc đạt quy chuẩn; 17/63 điểm quan trắc vượt quy chuẩn

từ 1,1 đến 1,2 lần Các điểm quan trắc: NM51 (Đầu sông Cái Côn, gần chợ Trường An, phường Trường An, TP Vĩnh Long), NM22 (Sông Măng Thít, Ngã

ba Thầy Hạnh, xã Tường Lộc, huyện Tam Bình), NM50 (Ngã ba sông Lộc Hòa

và kênh số 4, xã Lộc Hòa, huyện Long Hồ), NM60 (Sông Ngãi Tứ, gần cầu Ngãi

Tứ, xã Ngãi Tứ, huyện Tam Bình), NM43 (Sông Lộc Hòa, Cầu Lộc Hòa, xã Lộc Hòa, huyện Long Hồ) vượt quy chuẩn cao hơn các điểm quan trắc còn lại (từ 1,4 – 3,5 lần) (Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2020)

Thông số DO có GTTB dao động từ 4,12-5,94 mg/l và không đạt quy chuẩn tại đa số các tuyến sông, rạch chính qua các đợt quan trắc trong năm So với tháng 6 (mùa mưa) và tháng 9 (mùa mưa), thông số DO tại hầu hết các tuyến sông, rạch trong tháng 5 (mùa khô) có GTTB thấp và không đạt quy chuẩn; tuyến sông Lộc Hòa ô nhiễm nhiều hơn so với các tuyến sông khác Giá trị DO tại các điểm quan trắc có GTTB dao động từ 4- 6,34 mg/l; trong đó, có 36/63 điểm quan trắc đạt quy chuẩn; 27/63 điểm quan trắc không đạt quy Các điểm quan trắc NM13 (Ngã ba sông Long Hồ - Sông Cầu Lầu, phường 5, TP Vĩnh Long), NM63 (Đầu sông Loan Mỹ, cầu Ba Phố, xã Bình Ninh, huyện Tam Bình), NM49 (Sông Tiền, cách phà Mỹ Thuận cũ 1,5 km, xã Tân Hòa, TP Vĩnh Long), NM30 (Sông Tiền, gần khu du lịch Trường An, phường Trường An, TP Vĩnh Long), NM01

(Ngã ba sông Tiền, khu vực tiếp giáp giữa 03 tỉnh: Vĩnh Long - Đồng Tháp - Tiền Giang; phường Tân Hội, TP Vĩnh Long) không đạt quy chuẩn so với các điểm quan trắc còn lại (Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2020)

Thông số COD có GTTB dao động từ 11,38 – 18 mg/l và đạt quy chuẩn

tại đa số các tuyến sông, rạch chính qua các đợt quan trắc trong năm Riêng tuyến sông Lộc Hòa (tháng 5 và tháng 6) có GTTB vượt quy chuẩn cao nhất 1,2 lần Giá trị COD tại các điểm quan trắc có GTTB dao động từ 10,24- 20,57 mg/l; trong đó, có 53/63 điểm quan trắc đạt quy chuẩn; 10/63 điểm quan trắc vượt quy chuẩn từ 1,1 đến 1,4 lần Các điểm quan trắc: NM60 (Sông Ngãi Tứ, gần cầu Ngãi Tứ, xã Ngãi Tứ, huyện Tam Bình), NM37 (Sông Măng Thít, gần UBND huyện Tam Bình, thị trấn Tam Bình, huyện Tam Bình), NM46 (Ngã ba sông Bô

Kê - sông Lộc Hòa, xã Lộc Hòa, huyện Long Hồ), NM42 (Sông Hậu, gần Cảng Bình Minh, xã Mỹ Hòa, thị xã Bình Minh), NM61 (Sông Măng Thít, Cầu 3/2, thị trấn Tam Bình, huyện Tam Bình) vượt quy chuẩn cao hơn các điểm quan trắc còn lại (1,5 lần) (Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2020)

Nhận xét so với năm 2019: GTTB của 05 thông số (pH, COD, BOD5, E.Coli, clorua) tăng nhẹ; thông số (DO, TSS, Fe, NO3, Phosphat, Clorau) giảm nhẹ; Coliform giảm mạnh; thông số Amoni, không thay đổi; Nitrit, Cr6+

không phát hiện tại các điểm quan trắc

* Theo kết quả tính toán chỉ số chất lượng WQI (dao động trong khoảng

từ 56 đến 88), hầu hết các sông, rạch trong tỉnh đều có chất lượng nước mặt sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp và

sử dụng cho mục đích tưới tiêu; Trong đó:

Có 1/63 điểm quan trắc nước mặt tháng 9 (mùa mưa) có chỉ số WQI sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt 6/63 điểm quan trắc nước mặt vào tháng 5 (mùa khô); 11/63 điểm quan trắc nước mặt tháng 6 (mùa mưa) và 27/63 điểm quan trắc nước mặt tháng 9 (mùa mưa) có chỉ số WQI sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp; các điểm quan trắc còn lại có chỉ số WQI sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương

đương khác

Trên sông Tiền - Cổ Chiên, 5/9 điểm quan trắc nước mặt vào tháng 5 (mùa khô); 6/9 điểm quan trắc nước mặt tháng 6 (mùa mưa) và 9/9 điểm quan trắc nước mặt tháng 9 (mùa mưa) có chỉ số WQI sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp; các điểm quan trắc còn lại có

chỉ số WQI sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương khác

(Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2020)

Trên sông sông Hậu, 1/63 điểm quan trắc nước mặt tháng 9 (mùa mưa) có chỉ số WQI sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt 3/7 điểm quan trắc nước mặt tháng 9 (mùa mưa) có chỉ số WQI sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp; các điểm quan trắc còn lại có chỉ số WQI sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương khác (Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Vĩnh Long, 2020)

 Đối với các thông số đo ngoài hiện trường:

Nhiệt độ: có GTTB là 28,9oC; nhiệt độ của các tuyến sông, rạch trong tỉnh

Nam bằng phương pháp PCA được thực hiện giới hạn ở toàn vùng sông lớn và một vùng nhất định kết quả cho thấy nguồn ô nhiễm chính tại khu vực nghiên cứu Ví dụ, Liên và các cộng sự, (2016) đánh giá đặc điểm chất lượng nước trên sông chính và sông nhánh thuộc tuyến sông Hậu, kết quả phân tích PCA cho thấy

hàm lượng vật chất lơ lửng đạt giá trị cao vào mùa mưa, trong khi hàm lượng dinh dưỡng và vật chất hữu cơ có giá trị cao nhất vào mùa khô Giao và cộng sự

(2021) đã đánh chất lượng nước mặt huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng bằng phương pháp PCA Kết quả cho thấy DO, COD, TSS, N-NH4+, N-NO2-, P-PO43- và coliform ảnh hưởng đến chất lượng nước chủ yếu đến từ hoạt động sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và chế độ thủy văn Từ đó nhóm tác giả đã đề xuất cần đưa 7 chỉ tiêu trên vào chương trình quan trắc chất lượng nước mặt ở huyện Kế Sách tỉnh Sóc Trăng

Một nghiên cứu khác của Lê Văn Dũ và các cộng sự, (2019) nghiên cứu tại vườn quốc gia U Minh Hạ - Cà Mau phân tích PCA cho thấy có ít nhất hai nguồn phát sinh ô nhiễm tác động đến chất lượng nước mặt biểu hiện qua pH,

EC, BOD, N- NH4+, Al3+, và Fe3+ Tương tự, Đức Dũng và các cộng sự, (2021) đánh giá chất lượng nước sông Lá Buông cho thấy guồn nước sông Lá Buông trong cả mùa khô và mùa mưa bị ô nhiễm cục bộ các chất dinh dưỡng, vi sinh (E coli, Coliform, N-NH4) tại khu vực thượng nguồn do hoạt động chăn nuôi; ô nhiễm các chất vô cơ và hữu cơ (BOD5, COD, Fe, N- NH4+, NO2-, TSS, độ đục)

từ nước thải sinh hoạt và công nghiệp tại khu vực trung lưu và hạ lưu Âu và các cộng sự, (2018) nghiên cứu đánh giá chất lượng nước tầng chứa nước Pleistocen, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu chỉ ra hai thành phần chính gồm sự tương tác của các thành phần hóa học trong trầm tích sông và đặc điểm thạch học tầng chứa nước hay hoạt động nhân sinh đã giải thích được 65,555% (mùa khô)

và 61,562% (mùa mưa) biến thiên phương sai của tập mẫu Và một nghiên cứu chất lượng nước sinh hoạt tại huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh của Minh Kỳ và các cộng sự, (2018) trích xuất ba nhóm nhân tố chính (PCs) bao gồm: PC1 gồm các thông số pecmaganat (Pec), màu (color), sắt (Fe), độ đục (Tur) và pH PC2 bao gồm các thông số chất lượng nước như NH4+, flo và chỉ tiêu coliform PC3

gồm hai thông số clo và độ cứng với hệ số tải trọng cao

1.2.2 Ngoài nước

Trong nghiên cứu „Đánh giá chất lượng nước là phân biệt cấp chất lượng nước theo tiêu chuẩn chất lượng nước„ (Gu và các cộng sự, 2012) đã áp dụng Phương pháp PCA xác định các thông số chất lượng nước quan trọng và tiết lộ rằng ô nhiễm chất dinh dưỡng và ô nhiễm hữu cơ là những yếu tố tiềm ẩn chính ảnh hưởng đến chất lượng nước Một nghiên cứu khác bởi tác giả Yang và các cộng sự, (2020) đã sử dụng phương pháp PCA đưa mười tám chỉ số chất lượng nước giảm xuống ba thành phần chính quan trọng, PC1 (49,54%) đại diện các chất ô nhiễm tiêu thụ oxy, cho thấy ảnh hưởng của các hoạt động nông nghiệp và nước thải sinh hoạt về chất lượng nước PC2 (24,03%) được đóng góp bởi các kim loại nặng, điều này cho thấy tác động của con người hoạt động công nghiệp PC3 (13,67%) cung cấp mối tương quan thuận với độ pH của mẫu nước; Tương

tự Batur và Maktav (2018) cho rằng giám sát chất lượng nước bằng các phương pháp cổ điển là không phải là một nhiệm vụ dễ dàng Phương pháp viễn thám với phạm vi bao phủ rộng và nhiều quan trắc thời gian là giải pháp tốt nhất cho nước mặt giám sát chất lượng, tác gải này đã nghiên cứu “Đánh giá chất lượng nước mặt bằng cách sử dụng hình ảnh vệ tinh kết hợp dựa trên phương pháp PCA trong hồ Gala, Thổ Nhĩ Kỳ” sử dụng phương pháp PCA để tích hợp các giá trị phản xạ nước mặt từ các hình ảnh vệ tinh để giám sát chất lượng nước mặt hồ Gala Các giá trị Chl-a, DO, TSS, SDD, TDS và các giá trị pH được tính toán bằng phương pháp PCA được phát hiện là tương quan với các thông số chất lượng nước đo được; Năm 2010, Mishra nghiên cứu tại sông Hằng đã trích xuất các thông số quan trọng nhất trong việc đánh giá biến đổi chất lượng nước, bốn yếu tố chính được xác định là chịu trách nhiệm cho cấu trúc dữ liệu giải thích 90% tổng phương sai của tập dữ liệu, trong đó yếu tố dinh dưỡng (39,2%), nước thải và chất thải ô nhiễm (29,3%), các nguồn biến đổi hóa lý (6,2%) và ô nhiễm nước thải từ tải lượng công nghiệp và hữu cơ (5,8%) đại diện cho tổng phương sai của chất lượng nước sông Hằng; Một nghiên cứu mới năm 2021 bởi Xu và các cộng sự , kết quả cho thấy có bốn thành phần chính được thiết lập thay thế

mười bốn chỉ số ô nhiễm để đánh giá chất lượng nước, theo dữ liệu trung bình hàng năm của các thành phần chính thứ nhất, ô nhiễm quan trọng nhất là kim loại nặng, bao gồm As (0,933), Hg (0,931), Cd (0,929), Cr (VI) (0,926), Pb (0,925),

và Cu (0,534); Tác giả (Dalal và các cộng sự, 2010) phân tích tập dữ liệu bao gồm các kết quả phân tích của một cuộc khảo sát lấy mẫu theo mùa được thực hiện trên 2 năm tại bốn nhà ga ở vịnh Katchchh đã chỉ ra năm thành phần chính chịu trách nhiệm về dữ liệu cấu trúc và giải thích 76% tổng phương sai của tập

dữ liệu

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp

Thu thập dữ liệu quan trắc chất lượng nước mặt giai đoạn 2015–2020 tại 7

vị trí quan trắc cố định của Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Vĩnh Long

3 Vl03 : Sông Hậu (Phà Bình Minh) 532394 1112374

4 Vl04 : Sông Hậu (đầu vàm xã Phú Thành) 537046 1105932

5 Vl05 : Sông Hậu (Ranh giới Vĩnh Long – Trà

6 Vl06 : Sông Hậu (cách Cảng Bình Minh khoảng

7 Vl07 : Sông Hậu (gần UBND xã Tích Thiện) 552018 1096442

Các thông số tại vị trí lấy mẫu: pH, nhiệt độ, độ đục, EC, DO, TSS, Fe, COD, BOD5, NO3- , NH4+, PO43-, E Coli, Coliform, NO2-

Dữ liệu quan trắc chất lượng nước mặt giai đoạn 2015–2020 tại 7 vị trí lấy mẫu được cung cấp bởi Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Vĩnh Long

Hình 2 Các điểm lấy mẫu nước mặt 2.2 Phương pháp phân tích thành phần chính

2.2.1 Cách tiếp cận chung

Phân tích các thành phần chính (PCA) được sử dụng trong bài nghiên cứu này để xác định thành phần chính ảnh hưởng chất lượng nước PCA là một phương pháp phân tích thống kê đa biến để giảm số lượng kích thước và độ phức tạp trong một tập dữ liệu Trước khi áp dụng PCA, tất cả dữ liệu đã được chuẩn hóa (z-score) vì các biến bao gồm có các đơn vị đo lường khác nhau Kaiser-Meyer-Olkin (KMO) đã được thực hiện để kiểm tra tính phù hợp của các bộ dữ liệu cho PCA (Shrestha và Kazama, 2007) Các thành phần chính (PC) được tính toán từ hiệp phương sai hoặc các ma trận chéo khác, mô tả sự phân tán của nhiều thông số đo được để thu được „eigenvalues‟ and „eigenvectors‟ (Bhat và các cộng

sự, 2014) Sơ đồ sàng lọc đã được áp dụng để xác định có bao nhiêu thành phần chính cần được duy trì trong PCA Chúng tôi tìm kiếm "điểm khuỷu tay", nơi phương sai được giải thích giảm đáng kể Sau khi chiết xuất các thành phần quan trọng nhất, giải pháp PCA được quay bằng cách sử dụng quay VARIMAX để tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải thích các thành phần chính Tất cả các phép tính

và đồ họa được thực hiện trong phiên bản R 3.3.1

2.2.2 Các bước chi tiết thực hiện phương pháp PCA (Smith, 2002)

Sơ đồ 2.1 Quy trình thực hiện phương pháp PCA

- Bước 1: Tất cả dữ liệu được chuẩn hóa*

Mục đích của bước này là chuẩn hóa phạm vi của các biến ban đầu liên tục để mỗi biến trong số chúng đều đóng góp như nhau vào phân tích

Cụ thể hơn, nếu có sự khác biệt lớn giữa các phạm vi của các biến ban đầu, thì những biến có phạm vi lớn hơn sẽ chiếm ưu thế so với những biến có phạm vi nhỏ (Ví dụ: một biến nằm trong khoảng từ 0 đến 100 sẽ chiếm ưu thế so với một biến có phạm vi từ 0 đến 1 ), điều này sẽ dẫn đến kết quả sai lệch Vì vậy, việc chuyển đổi dữ liệu sang các thang đo có thể so sánh được có thể ngăn chặn vấn đề này

Về mặt toán học, điều này có thể được thực hiện bằng cách trừ giá trị trung bình và chia cho độ lệch chuẩn cho mỗi giá trị của mỗi biến

Khi quá trình chuẩn hóa được thực hiện, tất cả các biến sẽ được chuyển đổi về cùng một thang đo

- Bước 2: Tính toán ma trận hiệp phương sai

Ma trận hiệp phương sai là một ma trận đối xứng p × p (trong đó p là số thứ nguyên) có các đầu vào là hiệp phương sai được liên kết với tất cả các cặp biến ban đầu có thể có Ví dụ: đối với tập dữ liệu 3 chiều có 3 biến x, y và z, ma trận hiệp phương sai là ma trận 3 × 3 từ:

Thu thập số

liệu Xử lý số liệu

Phân tích thành phần chính (PCA)

Ma trận tương quan

Thành phần chính

Đặt tên thành phần chính Kết luận tình hình chất lượng nước

khu vực nghiên cứu

Hình 3 là một vị dụ ma trận hiệp phương sai cho dữ liệu 3 chiều

Hình 3 Ma trận hiệp phương sai ba chiều

Vì hiệp phương sai của một biến với chính nó là phương sai của nó (Cov (a, a) = Var (a)), trong đường chéo chính (Trên cùng bên trái đến dưới cùng bên phải) chúng ta thực sự có phương sai của mỗi biến ban đầu Và vì hiệp phương sai là giao hoán (Cov (a, b) = Cov (b, a)), các phần tử của ma trận hiệp phương sai là đối xứng với đường chéo chính, có nghĩa là phần trên và phần dưới của tam giác bằng nhau

Các hiệp phương sai mà chúng ta có dưới dạng các mục nhập của ma trận Nếu dương thì: hai biến tăng hoặc giảm cùng nhau (tương quan)

Nếu âm thì: Một cái tăng khi cái kia giảm (Tương quan nghịch)

- Bước 3: Tính toán các giá trị riêng và các vector riêng để xác định

thành phần chính

Các thành phần chính là các biến mới được xây dựng dưới dạng tổ hợp tuyến tính hoặc hỗn hợp của các biến ban đầu Các kết hợp này được thực hiện theo cách mà các biến mới (tức là các thành phần chính) không có liên quan và hầu hết thông tin trong các biến ban đầu được nén hoặc nén vào các thành phần đầu tiên

Tổ chức thông tin trong các thành phần chính theo cách này, sẽ cho phép giảm kích thước mà không làm mất nhiều thông tin, và điều này bằng cách loại

bỏ các thành phần có thông tin thấp và coi các thành phần còn lại là các biến mới

phần còn lại một ma trận vectơ mà chúng tôi gọi là vectơ đặc trưng

Vectơ đặc trưng chỉ đơn giản là một ma trận có các cột là ký hiệu riêng của các thành phần mà chúng ta quyết định giữ lại Điều này làm cho nó trở thành bước đầu tiên hướng tới việc giảm kích thước, bởi vì nếu chúng ta chọn chỉ giữ lại p eigenvectors (thành phần) trong số n, tập dữ liệu cuối cùng sẽ chỉ có thứ nguyên p

- Bước 5: Chuyển đổi dữ liệu ở * dọc theo trục của thành phần chính

Trong các bước trước đó, ngoài việc chuẩn hóa, không thực hiện bất kỳ thay đổi nào đối với dữ liệu, chỉ chọn các thành phần chính và tạo thành vectơ đặc trưng, nhưng tập dữ liệu đầu vào vẫn luôn theo các trục ban đầu (tức là về các biến ban đầu)

Trong bước này, bước cuối cùng, mục đích là sử dụng vectơ đặc trưng được hình thành bằng cách sử dụng các ký tự riêng của ma trận hiệp phương sai,

để định hướng lại dữ liệu từ các trục ban đầu đến các trục được đại diện bởi các thành phần chính (do đó có tên là Phân tích các thành phần chính ) Điều này có thể được thực hiện bằng cách nhân chuyển vị của tập dữ liệu gốc với chuyển vị của vectơ đặc trưng

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Diễn biến chất lượng nước sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh Vĩnh Long

Đánh giá chất lượng nước sông Hậu giai đoạn 2015-2020 bao gồm các thông số: pH, DO, Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), COD, BOD5 (20oC), Amoni (NH4+), Clorua (Cl-), Nitrit (NO2-), Nitrat (NO3-), Phosphat (PO43-), Coliform

3.1.1 Nhiệt độ

Trong giai đoạn 2015-2020, theo kết quả quan trắc, nhiệt độ trung bình của nước sông Hậu khoảng 30,120C; dao động trong khoảng 29,140C đến 30,580C Nhìn chung nhiệt độ nước sông trung bình khu vực nghiên cứu trong giai đoạn các năm 2015 -2020 là tương đối ổn định và xu thế biến động không rõ ràng

Thông số pH của nước sông cũng tương đối ổn định, không có xu thế biến đổi rõ ràng Trong giai đoạn 2015 – 20020, pH có giá trị trung bình qua các năm

từ 2015-2020 có giá trị lần lượt 7,69 7,73 7,47 7,93 7,58 7,82; dao động trong khoảng 7,47 – 7,93 Không có biến động quá lớn, các thông số pH tại các điểm quan trắc qua các năm đều nằm trong giá trị giới hạn của QCVN 08:2008/BTNMT, cột A2

3.1.3 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

Hình 5 Diễn biến TSS của nước mặt giao đoạn 2015-2020

(Tổng Cục Môi Trường, 2015) Ghi chú:

+ A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công

nghệ xử lý phù hợp hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2

+ B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2

Thông số TSS của nước sông Hậu có mức dao động lớn trong giai đoạn đánh giá Vào các năm 2016, 2017 và 2018 giá trị TSS đo được đều vượt quy chuẩn khi so sánh với QCVN 08-MT:2015/BTNMT- cột A2 và B1 Về không gian, tại các vị trí Vl01 (cách nhà máy nước Trà Ôn khoảng 50m), Vl05 (Ranh giới Vĩnh Long – Trà Vinh – Sóc Trăng) là những khu vực có mức độ ô nhiễm TSS cao, thông số vào các năm 2016,2017 và 2018 tại 03 vị trí vượt chuẩn Vl01, Vl05, Vl07 lần lượt là 59,33 – 55,00 – 52,67, 63,33 – 63,00 – 52,33, 64,33 – 66,33 – 34,33 Vào các thời điểm quan trắc năm 2016, 2017 và 2018, kết quả TSS tại Vl01 vượt quy chuẩn từ 1,5-2 lần lần; tại vị trí Vl05 vượt từ 2-2,2 lần Kết quả quan trắc cũng cho thấy, hàm lượng TSS tăng vào các năm 2016, 2017,

2018 và giảm dần từ 2019 đến 2020

3.1.4 Oxy hòa tan (DO)

Qua các năm 2015-2020, thông số DO có giá trị trung bình năm trong giá trị giới hạn của QCVN dao động từ 4,02mg/l đến 5,05mg/l Không có dấu hiệu ô nhiễm

Nhu cầu oxy sinh hóa tại hầu hết các vị trí lấy mẫu từ năm 2015 - 2018 đều nằm trong giá trị cho phép so với cột A2 Tuy nhiên, theo khoảng thời gian

từ năm 2019 - 2020, thông số BOD5 tại các vị trí lấy mẫu đều có xu hướng tăng mạnh, đặc biệt vào năm 2020, tại tất cả các vị trí lấy mẫu đều vượt mức cho phép

Tại vị trí Vl01 (cách nhà máy nước Trà Ôn khoảng 50m), giá trị BOD5 có giá trị 6,10mg/l năm 2018 và 6,65mg/l năm 2020

Tại vị trí Vl06 (cách Cảng Bình Minh khoảng 50m), năm 2019 có giá trị BOD5 lên đến 6,94mg/l tăng gấp 1,64 lần so với năm 2018; đến năm 2020 có giá trị 8,59mg/l, tăng lên 2,03 lần so với năm 2018

3.1.6 Nhu cầu oxy hóa học (COD)