nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước sông cầu đoạn chảy qua địa bàn tỉnh thái nguyên

Tính cấp thiết của đề tài Sông Cầu là một nhánh sông quan trọng của hệ thống sông Thái Bình, đây là nơi lưu trữ nguồn tài nguyên thiên nhiên dồi dào, cấp nước cho các hoạt động công ng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Trần Thị Thu Hương

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦU

ĐOẠN CHẢY QUA ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Trần Thị Thu Hương

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG CẦU

ĐOẠN CHẢY QUA ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành : Khoa học môi trường

Mã số: 60 85 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải

Hà Nội - 2012

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG iv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: 2

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan về lưu vực sông Cầu 3

1.1.1 Vị trí địa lý 3

1.1.2 Đặc điểm địa hình 3

1.1.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng thủy văn 4

1.1.4 Kinh tế - xã hội 6

1.1.5 Đa dạng sinh học 7

1.1.6 Tài nguyên nước 8

1.1.7 Tầm quan trọng của lưu vực sông 9

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt 10

1.2.1 Tác động của phát triển công nghiệp 10

1.2.2 Tác động từ hoạt động sinh hoạt, dịch vụ, du lịch 12

1.2.3 Tác động của phát triển nông nghiệp 12

1.3 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước 13

1.3.1 Tình hình nghiên cứu chỉ số chất lượng nước trên thế giới 13

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và áp dụng chỉ số chất lượng tại Việt Nam 20

Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Đối tượng nghiên cứu: 24

2.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài 24

2.3 Nội dung nghiên cứu 24

2.4 Phương pháp nghiên cứu 25

2.4.1 Phương pháp thống kê, kế thừa truyền thống 25

2.4.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa 25

2.4.3 Phương pháp đo đạc, lấy mẫu ngoài thực địa và phân tích trong phòng thí nghiệm: 25

2.4.4 Phương pháp đánh giá chỉ số chất lượng nước 27

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36

3.1 Đánh giá hiện trạng và diễn biến chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên 36

3.1.1 Cơ sở đánh giá 36

3.1.2 Hiện trạng chất lượng nước 36

3.2 Áp dụng phương pháp tính WQI chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên 50

3.2.1 Tính giá trị WQI 50

3.2.2 Đánh giá chất lượng nước theo giá trị WQI: 53

3.3 Đề xuất các giải pháp nhằm bảo vệ và sử dụng hợp lý môi trường nước lưu vực sông Cầu đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên 57

3.3.1 Công tác kiện toàn tổ chức 57

3.3.3 Tăng cường hiệu lực, năng lực quản lý 57

3.3.4 Tổ chức thực hiện các chương trình, dự án về bảo vệ môi trường 58

3.3.5 Tăng cường nguồn lực đầu tư 58

KẾT LUẬN 60

Kết luận 60

Kiến nghị 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHỤ LỤC 1 64

PHỤ LỤC 2 66

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số số liệu đặc trưng hình thái các sông lưu vực sông Cầu [21] 3

Bảng 1.2 Nhiệt độ trung bình và tổng số giờ nắng tại Thái Nguyên [13], [21] 4

Bảng 1.3 Tổng lượng mưa các tháng trong năm [13], [21] 5

Bảng 1.4 Độ ẩm không khí trung bình các tháng trong năm [13], [21] 5

Bảng 1.5 Diện tích, dân số và tốc độ tăng trưởng kinh tế của các tỉnh thuộc LVS Cầu năm 2010 [4], [18] 7

Bảng 1.6 Giá trị chỉ số sử dụng trong phương pháp BC [26] 15

Bảng 1.7 Phân loại chất lượng nước theo WQI – CCME [26] 16

Bảng 1.8 Phân loại chất lượng nước theo OWQI [23] 17

Bảng 1.9 Phân loại chất lượng nước theo WQI trong phương pháp NSF WQI [26]18 Bảng 1.10 Phân loại chất lượng nước theo WQI của Malaysia [27] 18

Bảng 1.11 Kết quả phân loại nước theo UWQI [24], [25] 19

Bảng 1.12 Mức độ ảnh hưởng đến con người theo WQI [15] 20

Bảng 1.13 Phân loại WQI của TS Tôn Thất Lãng [7] 20

Bảng 1.14 Chất lượng nước theo giá trị WQI [16] 23

Bảng 2.1 Danh sách các điểm quan trắc chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên 26

Bảng 2.2 Bảng quy định các giá trị qi, BPi [16] 33

Bảng 2.3 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa [16] 34

Bảng 2.4 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH [16] 34

Bảng 2.5 Chất lượng nước theo giá trị WQI [16] 35

Bảng 3.1 Diễn biến chất lượng nước sông Cầu vào mùa khô [14] 37

Bảng 3.2 Diễn biến chất lượng nước sông Cầu vào mùa mưa [14] 39

Bảng 3.3 Giá trị WQI cho chất lượng nước sông Cầu theo mùa khô 51

Bảng 3.4 Giá trị WQI cho chất lượng nước sông Cầu theo mùa mưa 52

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Sơ đồ lưu vực sông Cầu 24 Hình 3.1 Diễn biến hàm lượng BOD trên các đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Thái Nguyên theo mùa khô từ năm 2009-2012 42 Hình 3.2 Diễn biến hàm lượng BOD trên các đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Thái Nguyên theo mùa mưa từ năm 2009-2012 42 Hình 3.3 Diễn biến hàm lượng COD trên các đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Thái Nguyên theo mùa khô từ năm 2009-2012 43 Hình 3.4 Diễn biến hàm lượng COD trên các đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Thái Nguyên theo mùa mưa từ năm 2009-2012 43 Hình 3.5 Diễn biến hàm lượng TSS trên các đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Thái Nguyên theo mùa khô từ năm 2009-2012 44 Hình 3.6 Diễn biến hàm lượng TSS trên các đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Thái Nguyên theo mùa mưa từ năm 2009-2012 44 Hình 3.7 Diễn biến hàm lượng Coliform trên các đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Thái Nguyên theo mùa khô từ năm 2009-2012 47 Hình 3.8 Diễn biến hàm lượng Coliform trên các đoạn sông Cầu chảy qua tỉnh Thái Nguyên theo mùa mưa từ năm 2009-2012 47 Hình 3.9 Bản đồ các điểm quan trắc chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên 49 Hình 3.10 So sánh giá trị WQI nước sông Cầu giữa mùa khô và mùa mưa 53 Hình 3.11: Phân vùng chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên theo mùa khô 55 Hình 3.12: Phân vùng chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên theo mùa mưa 56

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1 BOD Nhu cầu oxy sinh hóa

2 BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường

3 BVTV Bảo vệ thực vất

4 CCME Hội đồng của Bộ môi trường Canada

5 COD Nhu cầu oxy hóa học

8 FAO Tổ chức nông lương thế giới

16 NSF Quỹ Vệ sinh môi trường quốc gia Mỹ

17 OWQI Chỉ số chất lượng nước bang Oregon

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sông Cầu là một nhánh sông quan trọng của hệ thống sông Thái Bình, đây là nơi lưu trữ nguồn tài nguyên thiên nhiên dồi dào, cấp nước cho các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt trên địa bàn 6 tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc và Hải Dương Hiện nay, cùng với sự phát triển kinh

tế xã hội của 6 tỉnh, hầu hết trong một điều kiện nghèo, đông dân, công nghệ lạc hậu cùng với sự thiếu ý thức của con người đã làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng nước, ảnh hưởng tới cảnh quan lưu vực

Thái Nguyên là tỉnh gần như nằm trọn trong lưu vực sông Cầu Theo số liệu quan trắc hàng năm, đoạn sông Cầu chảy qua Thành phố Thái Nguyên đã bị ô nhiễm nặng, do tiếp nhận nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt cũng như chất thải từ các hoạt động dọc hai bờ sông

Để đánh giá tổng quát và định lượng chất lượng nước, nhiều quốc gia trên thế giới đã sử dụng Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index - WQI) WQI là một thông số "tổ hợp" được tính toán từ nhiều thông số chất lượng nước riêng biệt theo một phương pháp xác định Thang điểm WQI thường là từ 0 (ứng với chất lượng xấu nhất) đến 100 (ứng với chất lượng nước tốt nhất) Mới đây, tại Việt Nam, ngày 01/7/2011, Tổng cục môi trường đã ban hành Quyết định số 879/QĐ-TCMT

về ban hành sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước áp dụng cho đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt lục địa Việt Nam Với WQI, có thể giám sát diễn biến tổng quát về chất lượng nước, so sánh được chất lượng nước các sông, thông tin cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách hiểu về chất lượng nước, có thể bản đồ hóa chất lượng nước Với những ưu điểm đó, hiện nay WQI được xem là một công cụ hữu hiệu quản lý nguồn nước

Trên cơ sở đó, đề tài "Nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên" được lựa chọn với mục đích đánh giá tổng quan

chất lượng nước sông Cầu dựa trên phương pháp mới, có nhiều ưu điểm phục vụ

công tác quản lý môi trường và đề xuất các biện pháp quản lý môi trường nước trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

- Đánh giá chất lượng nước theo phương pháp hiện hành và tìm hiểu các nguyên nhân gây ô nhiễm chất lượng nước;

- Đánh giá chất lượng nước theo phương pháp tính chỉ số chất lượng nước (WQI);

- Đề xuất các giải pháp, biện pháp quản lý môi trường nước lưu vực sông Cầu đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về lưu vực sông Cầu

1.1.1 Vị trí địa lý

Lưu vực sông Cầu nằm trong phạm vi toạ độ địa lý: 21o07’ - 22o18’ vĩ bắc,

105o28’ - 106o08’ kinh đông, có tổng diện tích lưu vực là 10530 km2, bao gồm toàn

bộ hay phần lãnh thổ 6 tỉnh (Bắc Kạn, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên, Hải Dương, Vĩnh Phúc) và 2 huyện thuộc Hà Nội, trong đó chính lưu sông Cầu có chiều dài là 288 km và diện tích lưu vực là 6030 km2 Các phụ lưu có tổng chiều dài là

Hạ lưu sông Cầu được tính từ Thác Huống đến Phả Lại, từ đây hướng chảy chủ đạo là Tây Bắc - Đông Nam, địa hình có độ cao trung bình 10 đến 20m, lòng sông rất rộng 70 đến 150m và độ dốc giảm đáng kể, chỉ còn khoảng 0,01%

Mật độ sông suối trong lưu vực sông Cầu thuộc loại cao: 0,95-1,2 km/km2

, tổng chiều dài phụ lưu có chiều dài lớn hơn 10 km là 1.602 km [18]

Bảng 1.1 Một số số liệu đặc trưng hình thái các sông lưu vực sông Cầu [21]

sông

Chiều dài (km)

Diện tích lưu vực

Độ cao trung bình

LV

Độ dốc trung bình

Hệ số tập trung nước

Hệ số uốn khúc

Mật độ lưới sông

 Vùng lạnh nhiều nằm ở phía Bắc huyện Võ Nhai

 Vùng lạnh vừa gồm huyện Định Hoá, Phú Lương, Nam Võ Nhai

 Vùng ấm gồm các huyện Đại Từ, Đồng Hỷ, Phổ Yên, Phú Bình, Thị xã Sông Công và thành phố Thái Nguyên

a Về chế độ nhiệt:

Bảng 1.2 Nhiệt độ trung bình và tổng số giờ nắng tại Thái Nguyên [13], [21]

b Về chế độ mưa:

Với lượng mưa khá lớn, trung bình 1451,3 - 2.030,2 mm, tổng lượng nước mưa tự nhiên của tỉnh Thái Nguyên dự tính lên tới 6,4 tỷ m3/năm Theo thời gian,

lượng mưa tập trung khoảng 87% vào mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10) trong đó

riêng lượng mưa tháng 7, 8 chiếm đến gần 30% tổng lượng mưa cả năm và vì vậy

thường gây ra những trận lũ lụt lớn Vào mùa khô, đặc biệt là tháng 12, tháng 1,

lượng mưa trong tháng chỉ bằng 0,5% lượng mưa cả năm

Bảng 1.3 Tổng lượng mưa các tháng trong năm [13], [21]

TỔNG LƯỢNG MƯA THÁNG (mm) N/Th 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TB TỔNG

c Tốc độ gió và hướng gió

Trên địa bàn Thái Nguyên, trong năm có 2 mùa chính, mùa Đông gió có hướng Bắc và Đông Bắc, mùa Hè gió có hướng Nam và Đông Nam Tốc độ gió

trung bình trong các tháng khoảng từ 1,2 đến 1,6 m/s Tốc độ gió lớn nhất dao động

1.1.3.2 Thuỷ văn

Dòng chảy trên lưu vực sông Cầu khá đồng đều Lưu vực sông Công có modun dòng chảy vào khoảng 27-30 l/s.km2, vùng thượng lưu sông Cầu (từ Thác Riềng trở lên) có modun dòng chảy năm là 22-24 l/s.km2

thuộc loại trung bình Vùng ít nước nhất là sông Đu có modun dòng chảy năm là 19,5-23 l/s.km2

Dòng chảy năm dao động không đáng kể, năm nhiều nước chỉ lớn hơn năm ít nước khoảng 1,8 đến 2,3 lần Hệ số biến đổi dòng đạt khoảng 0,28

Nhìn chung, điều kiện khí hậu - thuỷ văn của tỉnh Thái Nguyên tương đối thuận lợi về các mặt để có thể phát triển một hệ sinh thái đa dạng và bền vững, thuận lợi cho phát triển các ngành nông, lâm nghiệp nói chung Tuy vậy, vào mùa mưa với lượng mưa tập trung lớn thường xảy ra tai biến về sụt lở, trượt đất, lũ quét

ở một số triền đồi núi và lũ lụt ở khu vực dọc theo lưu vực sông Cầu và sông Công

1.1.4 Kinh tế - xã hội

Lưu vực chiếm khoảng 47% diện tích của 6 tỉnh Tổng dân số 6 tỉnh thuộc lưu vực năm 2010 khoảng trên 6,7 triệu người Trong đó, dân số nông thôn khoảng 5,7 triệu người, dân số thành thị khoảng trên 1 triệu người Mật độ dân số trung bình khoảng 427 người/km2, cao hơn 2 lần so với mật độ trung bình quốc gia

Vùng núi thấp và trung du là khu vực có mật độ dân cư thấp nhất trong lưu vực, chiếm khoảng 63% diện tích toàn lưu vực nhưng dân số chỉ chiếm khoảng 15% dân số lưu vực Mật độ dân số cao ở vùng trung tâm và khu vực đồng bằng

Thành phần dân cư trong lưu vực có sự đan xen của 8 dân tộc anh em: Kinh, Tày, Nùng, Sán Dìu, Mông, Sán Chay, Hoa, Dao trong đó người Kinh chiếm đa số

Cơ cấu kinh tế dựa trên nông nghiệp, lâm nghiệp, công nghiệp, thủy sản đóng góp không đáng kể vào cơ cấu này GDP tăng trưởng mạnh mẽ, tăng gấp đôi trong vòng 5 năm tại hầu hết các tỉnh trong lưu vực

Bảng 1.5 Diện tích, dân số và tốc độ tăng trưởng kinh tế của các tỉnh thuộc LVS

Cầu năm 2010 [4], [18]

(km 2 )

Dân số (nghìn người)

Dân số trong lưu vực (nghìn người)

GDP (tỷ đồng) theo giá

cố định năm

1994

Tốc độ tăng trưởng so với

ha (phần lớn là diện tích rừng tự nhiên đã bị tàn phá), trong số này có trên 39 nghìn

ha có khả năng phục vụ mục đích phục hồi rừng

1.1.5.1 Về hệ thực vật

Thái Nguyên là tỉnh có nguồn tài nguyên thực vật khá phong phú và đa dạng

về loài, gen và hệ sinh thái Các hệ sinh thái rừng có mức đa dạng sinh học khá cao

Theo thống kê trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên đã phát hiện 1645 loài thực vật của

817 chi, 191 họ thuộc 5 ngành, trong đó có 223 loài cây gỗ quý, 843 loài cây thuốc;

số loài quý hiếm bị đe dọa có tên trong Sách đỏ Việt Nam là 74 loài

1.1.5.2 Về hệ động vật

Kết quả điều tra những năm gần đây đã thống kê được 251 loài động vật có xương sống trên cạn thuộc 83 họ, 26 bộ và 1116 loài côn trùng thuộc 11 bộ,139 họ Trong đó có 56 loài động vật có xương sống và 238 loài côn trùng quý hiếm, có giá trị khoa học ghi trong Sách Đỏ Việt Nam, 2007; Danh lục Đỏ IUCN, 2007; Nghị định 32/2006/NĐ-CP Thành phần các nhóm sinh vật các thuỷ vực ở Thái Nguyên khá phong phú với đa phần là các nhóm phổ biến thường gặp tại các dạng thuỷ vực

ở phía Bắc Việt Nam với 135 loài cá (có 8 loài quý hiếm), 96 loài thực vật nổi, 66 loài động vật nổi và 49 loài động vật đáy Trong thành phần các nhóm thuỷ sinh vật xuất hiện một số nhóm loài chỉ thị cho chất lượng nước bị ô nhiễm hữu cơ thuộc các nhóm tảo Mắt, nhóm Trùng bánh xe Hiện nay mật độ của chúng không cao nên mức độ ô nhiễm của thủy vực là ở dạng nhẹ

có mặt nước rộng khoảng 25 km2

với sức chứa lên tới 175 triệu m3 nước Hồ này có thể chủ động điều hoà dòng chảy, chủ động tưới tiêu cho 12 nghìn ha lúa hai vụ màu, cây công nghiệp và cung cấp nước sinh hoạt cho thành phố Thái Nguyên và thị xã Sông Công

- Sông Cầu: Sông Cầu nằm trong hệ thống sông Thái Bình có lưu vực 3.480

km2 bắt nguồn từ Chợ Đồn chảy theo hướng Bắc - Đông Nam Tổng lượng nước sông Cầu khoảng 4,5 tỷ m3 Hệ thống thuỷ nông của con sông này có khả năng tưới cho 24 nghìn ha lúa hai vụ của huyện Phú Bình và các huyện Hiệp Hoà, Tân Yên

của tỉnh Bắc Giang

Ngoài ra, tỉnh Thái Nguyên còn nhiều sông nhỏ khác thuộc hệ thống sông Kỳ Cùng và hệ thống sông Lô Theo đánh giá của các cơ quan chuyên môn thì trên các con sông nhánh chảy trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có tiềm năng thuỷ điện kết hợp với thuỷ lợi quy mô nhỏ

Các hồ chứa nước: Thái Nguyên trên 4000 ha hồ ao, trong đó, có rất nhiều

hồ nhân tạo do đắp đập ngăn dòng chảy, lấy nước làm thuỷ lợi để phục vụ cho sản xuất nông nghiệp Hồ Núi Cốc trên sông Công là hồ lớn và quan trọng nhất trên địa bàn tỉnh Hồ có diện tích mặt nước rộng khoảng 30 km2, có sức chứa đủ để tưới tiêu cho hàng nghìn ha đất nông nghiệp và chia sẻ một phần nước cho sông Cầu

1.1.7 Tầm quan trọng của lưu vực sông

Các hoạt động của phát triển kinh tế - xã hội trong lưu vực hệ thống sông Cầu diễn ra rất đa dạng và phức tạp với nhịp độ cao Chúng gắn liền với việc khai thác nguồn nước sông Cầu phục vụ cho các mục đích khác nhau: cấp nước, thủy lợị, giao thông, nuôi trồng thủy sản Trong đó, chức năng phục vụ cho tưới tiêu là chủ yếu

Trong lưu vực có hai hệ thống thủy lợi lớn là: hệ thống thủy lợi sông Cầu và

hệ thống thủy lợi Núi Cốc Hệ thống thủy lợi sông Cầu được người Pháp thiết kế và xây dựng vào năm 1922 và hoàn thành vào năm 1936, cung cấp nước tưới tiêu cho 23.640 ha đất canh tác cho vụ xuân và 27.900 ha đất canh tác cho vụ hè Hệ thống thủy lợi núi Cốc cung cấp nước tưới tiêu cho 6.360 ha vào mùa xuân và 9.800

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt

1.2.1 Tác động của phát triển công nghiệp

Hoạt động phát triển kinh tế - xã hội đã tác động lớn tới chất lượng môi trường nói chung và nguồn nước mặt nói riêng

- Nước thải công nghiệp:

Tỉnh Thái Nguyên thống kê đến năm 2010 có khoảng 1468 cơ sở công nghiệp, với các ngành nghề sản xuất chủ yếu gồm: khai khoáng, luyện kim, chế biến thực phẩm, sản xuất vật liệu xây dựng, Ước tính lưu lượng nước thải của các cơ

sở công nghiệp trên địa bàn tỉnh là gần 2 triệu m3

/tháng

Phần lớn lượng nước thải tại các cơ sở công nghiệp trên địa bàn tỉnh không được xử lý đạt Quy chuẩn môi trường quy định trước khi xả vào nguồn nước mặt Với số lượng cơ sở công nghiệp tăng bình quân hàng năm trong giai đoạn 2005 -

2010 là 22,2%, trong đó đặc biệt là gia tăng các cơ sở hoạt động khai thác khoáng sản, vật liệu xây dựng, luyện kim, với lượng nước thải phát sinh lớn Lưu lượng nước thải công nghiệp hàng năm cũng được gia tăng theo tỷ lệ thuận với số lượng các cơ sở công nghiệp

Ngành luyện kim, cơ khí với lưu lượng nước thải hàng năm trên 6,4 triệu m3

, trong đó lượng nước thải của khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên là có ảnh hưởng lớn nhất Các hoạt động luyện gang, luyện cốc, luyện thép, cán thép, gia công cơ khí phát sinh nước thải có chứa nhiều chất ô nhiễm độc hại như dầu mỡ, kim loại nặng, phelon, xianua, Đến nay các cơ sở trong khu công nghiệp gang thép đã từng bước đầu tư xây dựng các công trình xử lý nước thải nhằm giảm thiểu

ô nhiễm

Hoạt động khai thác khoáng sản là một trong những loại hình hoạt động phát sinh lượng nước thải lớn nhất trên địa bàn tỉnh, lưu lượng nước thải phát sinh hàng năm trên 12,14 triệu m3, phần lớn nước thải tại các mỏ được xử lý sơ bộ qua các hố lắng rồi xả ra nguồn nước mặt, thành phần ô nhiễm trong nước thải là chất rắn lơ lửng, độ màu, một số kim loại nặng, Kết quả quan trắc giám sát môi trường hàng năm tại các mỏ, so sánh với QCVN 24:2009/BTNMT cho thấy hàm lượng TSS

vượt từ 1,2 đến 3,6 lần; tại các mỏ kim loại màu (chì, kẽm, thiếc,…) phát hiện hàm lượng Pb, Zn, As, Cd vượt từ 3,5 - 20 lần

Sản xuất giấy: trên địa bàn tỉnh có 03 cơ sở sản xuất giấy với lưu lượng nước thải phát sinh hàng năm là 550.320 m3 Trước năm 2009, hệ thống xử lý nước thải của các cơ sở này đều không đáp ứng được yêu cầu về xả thải, hàm lượng COD vượt từ 2 - 14 lần, hàm lượng TSS vượt từ 1,5 - 9 lần so với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy QCVN 12:2008/BTNMT cột B2, sau đó hệ thống xử lý được cải tạo, hoàn thiện, hiện nay nước thải sau xử lý đã phần lớn đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải

Chế biến thực phẩm: hoạt động này phát sinh khoảng 200.000 m3

/năm, phần lớn nước thải xử lý không đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải, với thành phần ô nhiễm chủ yếu là các chất hữu cơ, dinh dưỡng, vi khuẩn, qua quá trình phân huỷ làm nguồn nước bốc mùi hôi thối Kết quả kiểm soát ô nhiễm hàng năm tại các cơ sở chế biến thực phẩm cho thấy hàm lượng COD vượt từ 2 - 25 lần, hàm lượng BOD vượt từ 2,5 - 22 lần, hàm lượng amoni vượt từ 1,5 - 3 lần, hàm lượng coliform vượt trên 100 lần so với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 24:2009/BTNMT cột B

Hoạt động sản xuất vật liệu xây dựng: phát sinh trên 470.000 m3/năm với thành phần ô nhiễm chủ yếu là chất rắn lơ lửng gây đục nguồn nước mặt, hàm lượng chất rắn lơ lửng xác định vượt QCVN 24:2009/BTNMT cột B từ 1,6 - 8,2 lần

- Nước thải y tế: theo thống kê đến hết năm 2010, tỉnh Thái Nguyên có 493

cơ sở y tế với 3.885 giường bệnh, lưu lượng nước thải y tế ước tính là 2331

m3/ngày Hiện chỉ có một số bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải (bênh viện C, bệnh viện Lao và Phổi, bệnh viện đa khoa Phổ Yên, bệnh viện A) hoạt động tương đối hiệu quả, chất lượng nước sau xử lý đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải; nhiều bệnh viện đã có hệ thống xử lý nước thải nhưng hiệu quả xử lý không cao (bệnh viện Đa khoa trung ương Thái Nguyên, bệnh viện gang thép và một số bệnh viện tuyến huyện), chất lượng nước sau xử lý không đáp ứng được tiêu chuẩn và thải

trực tiếp vào nguồn nước mang theo nhiều hoá chất độc hại, các chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi khuẩn gây bệnh, kết quả quan trắc cho thấy hàm lượng BOD vượt từ 1,4 - 5,5 lần, amoni vượt từ 4,2 - 7,6 lần, hàm lượng coliform vượt đến 320 lần so với Tiêu chuẩn nước thải bệnh viện TCVN 7382:2004

1.2.2 Tác động từ hoạt động sinh hoạt, dịch vụ, du lịch

Cùng với công nghiệp hóa và đô thị hóa lưu vực sông Cầu, khối lượng chất thải rắn phát sinh ngày càng gia tăng, bao gồm rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp và rác thải bệnh viện Một phần không nhỏ rác thải trên không được xử lý và

đổ bừa bãi ra sông, hồ, ao trong khu vực Theo số liệu thống kê ở lưu vực sông Cầu ước tính có khoảng 1.500 tấn rác thải trong 1 ngày Đây là nguồn ô nhiễm tiềm tàng cho nước mặt và nước ngầm

- Nước thải sinh hoạt: với tổng dân số gần 1,13 triệu, trong đó dân số đô thị chiếm 25,62%, với dân số ngày càng tăng, đặc biệt tại các khu vực đô thị, trong khi

hạ tầng kỹ thuật chưa phát triển tương ứng đã làm gia tăng vấn đề ô nhiễm do nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt đều không được xử lý, thải thẳng vào các nguồn nước mặt Đặc trưng ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt là các hợp chất hữu cơ, dinh dưỡng, chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh Ước tính lưu lượng nước thải hàng ngày trên địa bàn tỉnh là trên 90.000 m3/ngày, trong đó nước thải sinh hoạt tại các khu vực đô thị chiếm gần 50%

- Chất thải rắn: với tỷ lệ thu gom chất thải rắn thấp, chỉ thành phố Thái Nguyên khoảng 80%, còn các huyện, thị tỷ lệ thu gom từ 20 - 30%, lượng chất thải rắn không được thu gom và xử lý, thường thải thẳng ra các mương, rãnh, sông suối

và là nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng cho nước mặt

1.2.3 Tác động của phát triển nông nghiệp

Hoạt động nông nghiệp: Với diện tích đất sản xuất nông nghiệp là 99.440,69

ha, chiếm 28,2% diện tích toàn tỉnh, để tăng năng suất cây trồng, thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hoá học được sử dụng ngày càng nhiều Theo Chi cục Bảo vệ thực vật Thái Nguyên, lượng hoá chất bảo vệ thực vật (BVTV) trong sản xuất nông nghiệp tùy theo loại cây trồng như lúa nước khoảng 2,5 kg/ha/năm, chè khoảng 3 -

3,5 kg/ha/năm, ngô khoảng 2 kg/ha/năm, bình quân khoảng 3,0 kg/ha/năm Tổng lượng hoá chất BVTV ước tính khoảng trên 298 tấn/năm và hàng nghìn tấn phân bón hoá học Lượng hoá chất BVTV, phân bón hoá học dư thừa được đổ vào nguồn nước mặt, ước tính khoảng 33%

Hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm: với 96.728 con trâu, 43.752 con bò, 560.015 con lợn, 2.294 con ngựa, 9.325 con dê và 6,067 triệu gà, vịt, hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm đã phát sinh một lượng lớn nước thải, chất thải rắn nhưng hầu hết các biện pháp xử lý nước thải, chất thải rắn từ các chuồng trại chăn nuôi đều không được thực hiện và thải thẳng xuống các nguồn nước mặt Kết quả quan trắc nước thải tại một số trang trại chăn nuôi, so sánh với QCVN 24:2009/BTNMT cột B cho thấy hàm lượng COD vượt từ 4,6 - 42,6 lần, hàm lượng amoni vượt từ 21,5 - 60 lần, hàm lượng phosphor vượt từ 25,8 - 62,4 lần,…

1.3 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước

1.3.1 Tình hình nghiên cứu chỉ số chất lượng nước trên thế giới

Mô hình WQI được đề xuất và áp dụng đầu tiên ở Mỹ vào những năm 1965 -

1970 và đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều bang Từ những năm 70 đến nay, trên thế giới đã có hàng trăm công trình nghiên cứu phát triển và áp dụng mô hình WQI cho quốc gia hay địa phương mình theo một trong 3 hướng:

(i) Áp dụng một mô hình WQI có sẵn của nước ngoài vào quốc gia/địa phương mình;

(ii) Áp dụng có cải tiến một mô hình WQI có sẵn vào quốc gia/địa phương mình;

(iii) Nghiên cứu phát triển một mô hình WQI mới cho quốc gia/địa phương mình

Xu thế (i) và (ii) ít tốn kém về nhân lực, thời gian và tài chính, nên phù hợp với các quốc gia đang phát triển

Hiện nay có trên 30 loại WQI đã được triển khai và áp dụng ở nhiều quốc gia: Ấn Độ, Canada, Chilê, Anh, Wales, Đài Loan, Úc, Malaysia…

WQI được xem là một công cụ hữu hiệu đối với các nhà quản lý môi trường trong giám sát chất lượng nước, quản lý nguồn nước, đánh giá hiệu quả bảo vệ môi trường, kiểm soát ô nhiễm nước, cung cấp thông tin ô nhiễm nước cho cộng đồng

và các nhà hoạch định chính sách Với WQI, dễ áp dụng tin học để quản lý chất lượng nước và bản đồ hóa chất lượng nước (chẳng hạn, màu hóa chất lượng nước theo các thang điểm xác định)

Với việc phân loại chất lượng nước dựa vào giá trị WQI đã được số hóa tạo

ra sự dễ hiểu đối với các cơ quan quản lý nhà nước và dân chúng về hiện trạng mức

độ ô nhiễm nước của một đoạn sông, hồ, đầm Chỉ cần được cơ quan quản lý môi trường hoặc quản lý tài nguyên nước thông báo về giá trị WQI kèm theo giải thích ngắn gọn về phân loại chất lượng nước theo các giá trị này thì các cơ quan quản lý nhà nước, doanh nghiệp và dân chúng có thể hiểu ngay nguồn nước của sông, hồ nào đó có chất lượng thế nào, có phù hợp với mục đích sử dụng cụ thể nào đó hay không

WQI được cập nhật và công bố hàng tháng đối với nhiều dòng sông ở từng bang, giúp cho việc quản lý và sử dụng nước rất tiện lợi và hiệu quả

Phương pháp tính

)3( 3 22

2 2 1

F F F WQI

F2 = (m/M)*100 F3: Đƣợc tính theo công thức sau:

Max F

j

j j

nguyên tố hóa học vết; (ii) Thuốc trừ sâu; (iii) PCBs; (iv) PAHs; (v) Dissolved oxygen (DO)

Phương pháp tính

Phương pháp này kết hợp ba phép đo khác nhau:

Phạm vi (F1): Số lượng chất ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn

F1 = [Số thông số không đạt tiêu chuẩn/tổng số thông số] * 100

Tần suất (F2): Tỉ lệ mẫu của mỗi chất ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn

F2 = [Số mẫu có thông số không đạt tiêu chuẩn/tổng số mẫu] *100

Mức độ (F3): Số mẫu vượt tiêu chuẩn cho phép, được tính theo ba bước:

Bước 1

Trường hợp giá trị thông số phải thấp hơn tiêu chuẩn

Ei = (Giá trị thông số i/Giá trị tiêu chuẩn i) - 1 Trường hợp giá trị thông số phải cao hơn giá trị tiêu chuẩn

Ei = (Giá trị tiêu chuẩn/Giá trị thông số)

Bước 2: Tính giá trị NSE

n

Ei NSE

,0

Tính giá trị WQI

732,1100

2 3 2 2 2

Dựa vào giá trị WQI, chất lượng nước được phân thành các loại như sau:

Bảng 1.7 Phân loại chất lượng nước theo WQI – CCME [26]

95 - 100 Rất tốt: Nguồn nước không bị ảnh hưởng bởi những ngưồn ô nhiễm,

chất lượng nước ở điều kiện gần như tự nhiên

80 - 94 Tốt: Các nguồn ô nhiễm tác động đến chất lượng nước không đáng kể;

chất lượng nước hiếm khi ở mức độ tự nhiên

65 - 79 Trung bình: Nguồn nước đôi khi bị ảnh hưởng các các nguồn ô nhiễm,

chất lượng nước hiếm khi đạt tới điều kiện tự nhiên

45 - 64 Ô nhiễm: Nguồn nước thường xuyên bị ảnh hưởng bởi các nguồn ô

1 2

1

Trong đó:

- n số chỉ số phụ

- SIi2 là chỉ số phụ

Kết quả phân loại

Dựa vào giá trị WQI, chất lượng nước được phân thành các loại như sau:

Bảng 1.8 Phân loại chất lượng nước theo OWQI [23]

WQI 10 - 59 60 - 79 80 - 84 85 - 89 90 - 100

Phân loại Rất ô

nhiễm

Ô nhiễm Trung bình Tốt Rất tốt

b Chỉ số chất lượng của Quỹ Vệ sinh Môi trường Hoa Kỳ (NSF WQI)

Lựa chọn các thông số

Quỹ Vệ sinh Môi trường Hoa Kỳ lựa chọn 9 thông số: BOD, DO, F.Coli,

NO -, pH, nhiệt độ, tổng chất rắn lơ lửng, Tổng P, độ đục

Trong đó:

Li = chỉ số phụ của thông số i, có giá trị 0 - 100 và được xác định từ hàm chỉ

số phụ đối với thông số i

Wi = trọng số đóng góp của thông số i có giá trị 0 - 1; ¦W i 1

n = số thông số lựa chọn

WQI có giá trị = 0-100 (0: chất lượng nước kém nhất; 100: chất lượng nước cao nhất)

Kết quả phân loại

Dựa vào giá trị WQI, chất lượng nước được phân thành các loại như sau:

Bảng 1.9 Phân loại chất lượng nước theo WQI trong phương pháp NSF WQI [26]

Kết quả phân loại

Bảng 1.11 Kết quả phân loại nước theo UWQI [24], [25]

1.3.1.5 Mô hình WQI của Ủy ban sông Mekong

Các thông số đƣợc sử dụng để tính toán WQI bao gồm: DO, Amoni NH4+

, COD và Tổng P

WQI của mỗi trạm quan trắc đƣợc tính toán theo công thức sau:

10.)

( 1 2

M

p p

n: số mẫu trong 1 năm

M: Số điểm tối đa có thể đạt được của các mẫu trong 1 năm

Sau khi tính toán WQI, mức độ ảnh hưởng đến con người dựa vào điểm số WQI được phân loại theo các mức độ như bảng 1.20

Bảng 1.12 Mức độ ảnh hưởng đến con người theo WQI [15]

Tính toán chỉ số phụ: phương pháp delphi và phương pháp đường cong tỉ lệ

Chỉ số WQI cuối cùng được tính theo công thức trung bình cộng có trọng số:

i n

i

i w q

Phân loại nguồn nước mặt theo chỉ số WQI như sau:

Bảng 1.13 Phân loại WQI của TS Tôn Thất Lãng [7]

4 Vàng 3<WQI≤5 Ô nhiễm trung bình

Mô hình B: Cải tiến mô hình NSF-WQI phù hợp môi trường nước TP Hồ

Chí Minh (ký hiệu HCM-WQI)

Lựa chọn 10 thông số đánh giá là: DO, BOD, SS, T.Coliform, pH, Tổng N,

độ đục, dầu mỡ, COD, tổng P

Dựa vào thứ tự ưu tiên lựa chọn, tính điểm xếp hạng (mi), trọng số đóng góp trung gian (wi’), trọng số đóng góp chính (wi), xây dựng đồ thị tương quan giữa các thông số và lựa chọn chỉ số phụ (qi) của từng thông số

 Các trọng số (wi) của các thông số lựa chọn tương ứng như sau : DO=0,19; BOD=0,14; Độ đục =0,12; TN=0,11; COD=0,09; pH=0,08; T.coliform=0,08; Tổng P=0,08; SS=0,07; Dầu mỡ=0,04

Mô hình C: Áp dụng mô hình Bhargava (Ấn Độ) có điều chỉnh (ký hiệu là

WQIB - HCM)

Thông số lựa chọn: 11 thông số (pH, DO, SS, EC, BOD5, COD, NH4, NO3,

Fe, Tổng Coliform và dầu mỡ)

1.3.2.3 Mô hình WQI do Tổng cục Môi trường - Bộ Tài Nguyên và Môi trường đề nghị (Quyết định số 879/QĐ-TCMT)

Mô hình WQI do Tổng cục Môi trường - Bộ Tài Nguyên và Môi trường phát triển từ mô hình và phương pháp luận WQI đang được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới hiện nay là WQI - NSF, cập nhật theo các hướng phát triển của WQI - Floria và WQI đưa ra bởi Phạm Thị Minh Hạnh

Mỗi thông số sẽ được tính toán thành một chỉ số phụ, phương pháp đường cong tỉ lệ được áp dụng để tính toán chỉ số phụ Đường cong tỉ lệ được xác định bằng QCVN 08:2008/BTNMT và QCVN 24:2009

1 5

1 5

b a

a pH

WQI WQI

WQI

WQI WQI

Trong đó:

WQIa: Giá trị WQI đã tính toán đối với 05 thông số: DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4

WQIb: Giá trị WQI đã tính toán đối với 02 thông số: TSS, độ đục

WQIc: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số Tổng Coliform

WQIpH: Giá trị WQI đã tính toán đối với thông số pH

Ghi chú: Giá trị WQI sau khi tính toán sẽ được làm tròn thành số nguyên

- So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá

Sau khi tính toán được WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánh giá chất lượng nước để so sánh, đánh giá, cụ thể tại bảng 1.14

Bảng 1.14 Chất lượng nước theo giá trị WQI [16]

91 - 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt Xanh nước biển

76 - 90 Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp Xanh lá cây

51 - 75 Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục

26 - 50 Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích

0 - 25 Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý

Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu:

- Chất lượng nước lưu vực sông Cầu đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên

- Bộ chỉ số WQI

- Các giải pháp quản lý môi trường nước ở địa bàn nghiên cứu

2.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài

- Phạm vi không gian: Sông Cầu đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên

Hình 2.1 Sơ đồ lưu vực sông Cầu

- Phạm vi thời gian: từ năm 2009 đến 2012

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá chất lượng nước theo phương pháp hiện hành và tìm hiểu các nguyên nhân gây ô nhiễm chất lượng nước;

- Đánh giá chất lượng nước theo phương pháp tính chỉ số chất lượng nước (WQI);

- Đề xuất các giải pháp, biện pháp quản lý môi trường nước lưu vực sông Cầu đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên trong thời gian tới

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp thống kê, kế thừa truyền thống

Thu thập tất cả các tài liệu liên quan hiện có Trên cơ sở phân tích, đánh giá

sẽ kế thừa những thông tin, số liệu khoa học và các công trình nghiên cứu đã có phục vụ thiết thực nội dung, nhiệm vụ cho luận văn…

2.4.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa

Tiến hành điều tra khảo sát, đo đạc thực tiễn nhằm xác định rõ hiện trạng và các nguồn tác động tới môi trường nước, nhu cầu sử dụng nước cho các mục đích,

- Hiện trạng công tác quản lý và bảo vệ môi trường nước trên địa bàn tỉnh

2.4.3 Phương pháp đo đạc, lấy mẫu ngoài thực địa và phân tích trong phòng thí nghiệm:

Hiện trạng chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Thái Nguyên được đánh giá qua các mẫu nước lấy dọc sông và tại các vị trí trên sông sau điểm tiếp nhận nước từ các suối Cụ thể, quan trắc 10 điểm từ thượng lưu đến hạ lưu theo 2 mùa: mùa mưa (đợt 4 hàng năm) và mùa khô (đợt 1 hàng năm) và so sánh theo TCVN, QCVN và các Tiêu chuẩn của Hệ thống Quan trắc môi trường Toàn cầu (GEMS) hoặc Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (Standard Methods for the Examination of Water and WasteWater) nếu TCVN không có

Bảng 2.1 Danh sách các điểm quan trắc chất lượng nước sông Cầu đoạn chảy qua

địa bàn tỉnh Thái Nguyên

Hiện trạng chất lượng nước Sông Cầu đầu nguồn tỉnh Thái Nguyên, Quan trắc các tác động do điều kiện tự nhiên, do các hoạt động tại Bắc Kạn

- Cung cấp thông tin “nền” cho các tác động của khu vực Thái Nguyên

Hiện trạng chất lượng nước Sông Cầu đoạn từ Văn Lăng đến Hoà Bình; Các tác động do hoạt động nông nghiệp và các tác động tổng hợp từ thượng nguồn đến Hoà Bình; Kiểm soát chất lượng nước trước khi có sự nhập lưu của Sông Đu tại Sơn Cẩm

3 Sơn Cẩm,

Phú Lương SCA1-3

Hiện trạng chất lượng nước Sông Cầu đoạn từ Minh Lập đến Sơn Cẩm, sau khi có sự hợp lưu của Sông Đu; Các tác động hoạt động nông nghiệp, khai khoáng; kiểm soát chất lượng nước khi vào địa bàn thành phố Thái Nguyên

5 Cầu Gia Bảy SCA1-4

Hiện trạng và diến biến chất lượng nước Sông Cầu đoạn từ Quán Triều đến Cầu Gia Bảy, các tác động

do hoạt động đô thị, các hoạt động công nghiệp phía Đông Bắc thành phố Thái Nguyên

TT Vị trí quan trắc Ký hiệu Mục tiêu quan trắc

7 Đập Thác Huống SCA1-5 Hiện trạng chất lượng nước Sông Cầu đoạn từ Gia

Hiện trạng chất lượng nước Sông Cầu đoạn từ Thượng Đình đến Cầu Mây, các tác động do hoạt

độ nông nghiệp

2.4.4 Phương pháp đánh giá chỉ số chất lượng nước

2.4.4.1 Cơ sở lựa chọn

Chỉ thị môi trường (environmental indicator) là một hoặc tập hợp các thông

số môi trường (tác nhân hóa lý, hóa học, sinh vật) chỉ ra đặc trưng nào đó của môi trường Trong thực tế, một thành phần môi trường (đất, nước, không khí, sinh vật) bao gồm vô số các thông số hóa, lý sinh học Việc xác định, quan trắc tất cả các thông số này là không thể thực hiện được Thậm chí khi có tất cả số liệu về các thông số này, cũng không thể đánh giá được chất lượng môi trường, nếu không dựa vào một số thông số chủ đạo có giá trị chỉ thị

Dựa vào bản chất các Hệ sinh thái người ta nhận ra rằng sự xuất hiện tăng hoặc giảm về nồng độ (hay cường độ) hoặc sư biến mất của một số thông số (hay tác nhân) đã cho phép xác định được đặc điểm của các thành phần môi trường cần nghiên cứu Các tác nhân đó được gọi là chỉ thị môi trường [5], [6], [15]

* Cơ sở lựa chọn các chỉ số chất lượng nước

- Nghiên cứu đặc điểm chất lượng nước nguồn gốc các tác nhân gây ô nhiễm tập trung cho lưu vực

- Khả năng quy hoạch sử dụng trong lưu vực

- Trên cơ sở tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về vấn đề này

- Dựa vào đặc điểm cũng như mức độ quan trọng của các chỉ tiêu

2.3.4.2 Ý nghĩa của các thông số chỉ thị trong đánh giá chất lượng nước

a Nhóm thể hiện ô nhiễm hữu cơ (DO, BOD5, COD)

- Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD-Biochemical oxygen demand):

BOD là lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật tiêu thụ để oxy hóa sinh học các chất hữu cơ Như vậy BOD phản ánh lượng các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học

có trong mẫu nước Lưu vực sông Cầu rộng lớn với nhiều hệ thủy sinh khác nhau

(hồ, sông, kênh rạch…) tạo nên sự đa dạng sinh học trong nguồn nước

Thông số BOD có tầm quan trọng trong thực tế vì đó là cơ sở để thiết kế và vận hành trạm xử lý nước thải BOD là thông số cơ bản để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước:giá trị của BOD càng lớn nghĩa là mức độ ô nhiễm hữu cơ càng cao Ngoài ra BOD còn là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá ô nhiễm dòng chảy lưu vực sông Cầu

- Nhu cầu oxy hóa học (COD-Chemical oxygen demand):

Nhu cầu oxy hóa học là chỉ tiêu đánh giá nhu cầu oxy cần cho oxy hóa bằng con đường hóa học các chất hữu cơ trong nước (loại trừ nhu cầu cho các con đường oxy hóa khác như BOD…)

Thông số này có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải, của các sông ngòi và độ sạch của nước được xử lý

- Oxy hòa tan (DO-Dissoved oxygen):

Hầu hết các chất khí đều có thể hòa tan hoặc phản ứng với nước, trừ khí mêtan (CH4) Các khí hòa tan trong nước có thể từ nhiều nguồn: từ không khí vào nước (như oxy cacbonic) hoặc do các quá trình sinh hóa trong nước

Sự hòa tan của các chất khí vào nước chỉ đến một giới hạn nhất định Giới hạn này được gọi là độ bão hòa Với oxy, độ bão hòa chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt

độ nước, áp suất khí quyển trên bề mặt nước và một phần vào độ mặn Oxy trong nước rất cần thiết đối với các hoạt động của thủy sinh vật trong nước Khi nguồn nước không bị ô nhiễm do chất hữu cơ thì oxy hòa tan ở mức rất cao (có khi gần bão hòa) Nhưng khi nguồn nước bị ô nhiễm do chất hữu cơ (từ nước thải sinh hoạt, công nghiệp thực phẩm, phân hủy sinh khối…), các sinh vật phát triển với mật độ rất cao dẫn đến sử dụng nhiều oxy trong nước Do sinh vật sử dụng nhiều oxy trong nước nên lượng oxy hòa tan (DO) trong nước giảm Một số điểm sau tiếp nhận các nhánh suối của sông Cầu có giá trị DO thấp, đạt từ 3-5 mg/l Do vậy thông số DO được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước do chất hữu cơ

Nguồn nước trong lưu vực sông Cầu thường ô nhiễm do các chất dinh dưỡng cao Trong quá trình dinh dưỡng các vi khuẩn này tham gia vào quá trình chu chuyển nitơ, phosphor và rất cần oxy, đây cũng là nguyên nhân làm cho nguồn nước lưu vực sông Cầu có hàm lượng oxy thấp tại một số khu vực Tất cả các quá trình

xử lý hiếu khí đối với nước thải đều phụ thuộc vào sự hiện diện của DO, do đó việc xác định thông số DO là không thể thiếu trong đánh giá nguồn nước ở lưu vực hạ lưu hệ thống sông Cầu

Ngoài ra, DO có ý nghĩa rất lớn đối với quá trình tự làm sạch của dòng sông (phân hủy ô nhiễm hữu cơ trong điều kiện tự nhiên) và trong việc bảo vệ nguồn lợi thủy sản (nếu oxy hòa tan giảm dưới 50% mức bão hòa sẽ làm hại đến một số loài tôm, cá…)

b Nhóm thể hiện ô nhiễm do phú dưỡng (N-NH4, P-PO4)

Các muối của nitơ và phospho được gọi là các chất dinh dưỡng (nutrient) đối với thực vật vì ở nồng độ phù hợp chúng tạo điều kiện phát triển cây cỏ, rong, tảo

-Amoniac(NH 3 )

Trong nước bề mặt tự nhiên ở vùng không ô nhiễm, ammoniac chỉ có nồng

độ vết (dưới 0,05mg/l) Trong nguồn nước có độ pH axít hoặc trung tính ammoniac tồn tại ở dạng ion amoni (NH4+) Nguồn nước có pH kiềm thì ammoniac tồn tại chủ yếu ở dạnh khí NH3

Nồng độ amoni trong nước ngầm cao hơn nhiều so với nước mặt Lượng ammoniac trong nước thải từ khu dân cư và nước thải từ các nhà máy hóa chất, chế biến thực phẩm, sữa có thể lên tới 10-100mg/l

Theo quy định về nước mặt của Hà Lan nồng độ amoni>5mg/l được xem là ô nhiễm nặng Tiêu chuẩn của FAO (Food Argriculture Organization) yêu cầu nồng

độ amoni<0,2 mg/l đối với các loại cá salmonid và 0,8 mg/l đối với các loại cá cyprinid Quy chuẩn Việt Nam về nước mặt (QCVN 08:2008/BTNMT) quy định nồng độ tối đa của amoniac (theo N) là 0,2 mg/l (đối với nguồn nước sinh hoạt) hoặc là 1,0 mg/l (các nguồn khác không phải là nước sinh hoạt) Nồng độ cho phép tối đa amoniac trong nước biển ven bờ là 0,1mg/l (bãi tắm) và 0,5 mg/l (nuôi thủy sản) (QCVN 08:2008/BTNMT)

Trong nước tự nhiên nồng độ nitrat thường <5mg/l Nước sông Cầu ở vùng

xa trung tâm đô thị, công nghiệp có nồng độ nitrat thường <0,5 mg/l Một số khu vực trong vùng bị ô nhiễm do chất thải, phân bón, nồng độ nitrat rất cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho phát triển tảo, rong, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt và thủy sản Nước uống có nồng độ nitrat cao có thể ảnh hưởng tới máu

Theo quy định của WHO, nồng độ nitrat trong nước uống không quá 10 mg/l Quy chuẩn Việt Nam về nước mặt (QCVN 08:2008/BTNMT) qui định nồng

độ nitrat trong nước bề mặt sử dụng cho cấp nước sinh hoạt là 5 mg/l

-Phosphat (PO 4 3- ):