Luận văn Cao học ngành Hóa phân tích. Đề tài này đã được bảo vệ thành công trước Hội đồng phản biện khoa học của Đại học Huế. Nội dung đề tài là phân tích và đánh giá chất lượng nguồn nước ở huyện Nam Đông theo chuẩn WQI của Mĩ. Đề tài có thể dùng để tham khảo cách phân tích về chất lượng nguồn nước ở các địa phương khác.
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
Đề tài:
PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SINH HOẠT Ở THỊ TRẤN KHE TRE – NAM ĐÔNG - THỪA THIÊN HUẾ
ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH
MÃ SỐ: 60 44 0118
Người thực hiện : NGUYỄN HOÀNG TƯ DUY Người hướng dẫn: PGS TS NGUYỄN VĂN HỢP
Huế, 12 – 2013
Trang 21 PHẦN MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài
Nước sinh hoạt là một nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của con người Trong nhiều năm qua, Đảng và Nhà nước rất quan tâm đến việc cung cấp nước sạch và điều kiện vệ sinh môi trường cho cộng đồng ở các vùng khó khăn về nước như vùng núi, hải đảo, nông thôn, đồng bằng ven biển Tuy vậy, vấn đề chất lượng nước sinh hoạt ở các vùng nông thôn ở nước ta nói chung và ở vùng miền núi nói riêng vẫn còn nhiều tồn tại cần phải giải quyết
Nam Đông là một huyện miền núi của tỉnh Thừa Thiên Huế, cách thành phố Huế khoảng 50 km về phía Tây Nam; có tổng diện tích tự nhiên là 64.777,88 ha, chủ yếu là diện tích đất lâm nghiệp (54.567,79 ha chiếm 84,24%, trong đó diện tích rừng trồng sản xuất 16.754,73 ha chiếm 30,7% diện tích đất lâm nghiệp) Do địa hình rừng núi có nhiều hang động, bị chia cắt bởi hệ thống núi non và khe suối, nên vùng miền núi Nam Đông có một vị trí chiến lược rất quan trọng, nơi đây là căn cứ địa cách mạng trong 2 cuộc kháng chiến chống Pháp và chống Mỹ [1]
Toàn huyện Nam Đông có 10 xã (Hương Phú, Hương Sơn, Thượng Quảng, Thượng Long, Thượng Nhật, Thượng Lộ, Hương Lộc, Hương Hoà, Hương Giang, Hương Hữu)và 01 thị trấn (Khe Tre); với tổng số 5.738 hộ, dân số 24.815 khẩu, trong
đó đồng bào dân tộc thiểu số có 2.423 hộ, 11.044 khẩu, chiếm 44,5% dân số toàn huyện Trong 10 xã, có 7 xã đặc biệt khó khăn và trong đó có 6 xã là người dân tộc thiểu số, chiếm trên 70% Đồng bào dân tộc thiểu số trên địa bàn huyện chủ yếu là dân tộc Cơ tu và một số ít các dân tộc khác như Tà ôi, Pa cô, Pa hy, Vân kiều sống tập trung tại các xã Thượng Long, Thượng Quảng, Hương Hữu, Thượng Nhật, Hương Sơn, Thượng Lộ và Hương Phú [1]
Nam Đông là một huyện thường xuyên chịu ảnh hưởng nặng nề của thiên tai, lũ lụt, mưa bão Đa số người dân Nam Đông sống phụ thuộc vào lâm nghiệp và nông nghiệp, trình độ dân trí nói chung còn thấp, điều kiện sống và chăm sóc sức khỏe của người dân nơi đây còn rất hạn chế Mặt khác, do điều kiện vệ sinh môi trường còn yếu kém, nên việc cấp nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn vệ sinh cho vùng này vẫn còn là một thách thức trong nhiều năm qua Do chất lượng nước sinh hoạt ở nhiều nơi chưa đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, nên bệnh tật phát sinh trong vùng khá nhiều, điển hình là bệnh phụ khoa, bệnh ngoài da, viêm loét dạ dày [2]
Kết quả điều tra, khảo sát sơ bộ ở huyện Nam Đông cho thấy, đây là vùng rất khó khăn về nguồn nước, đặc biệt là nước cấp cho sinh hoạt; Nguồn nước chủ yếu cấp cho sinh hoạt là nước suối, nước giếng đào, giếng khoan; Toàn huyện chỉ có một nhà máy nước sạch với qui mô nhỏ, công suất chỉ đủ để cung cấp nước cho địa bàn thị trấn Khe Tre và 2 xã Hương Hòa, Hương Phú Nói chung cho đến nay, trong toàn vùng vẫn thiếu thông tin về chất lượng nước cấp cho sinh hoạt Cho đến nay, các kết quả điều tra, đánh giá chất lượng nước mặt và nước ngầm ở huyện Nam Đông nói chung và ở
Trang 3thị trấn Khe Tre nói riêng còn rất hạn chế; Chỉ có một vài số liệu chất lượng nước rời rạc và thiếu tính thống kê
Xuất phát từ các vấn đề trên, đề tài “Phân tích và đánh giá chất lượng nước
cấp cho sinh hoạt ở thị trấn Khe Tre – Nam Đông - Thừa Thiên Huế” được thực
hiện nhằm góp phần cung cấp thông tin về chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và đề xuất định hướng các giải pháp giảm rủi ro sức khỏe cho cộng đồng trong khu vực
1.2 Tổng quan tài liệu
Cho đến nay, đã có nhiều đề tài/dự án nghiên cứu về chất lượng các nguồn nước mặt và nước ngầm ở tỉnh Thừa Thiên Huế , nhưng những nghiên cứu đánh giá chất lượng nước sinh hoạt ở thị trấn Khe Tre, huyện Nam Đông thì hầu như chưa có
Để đánh giá chất lượng nước (CLN) cấp cho sinh hoạt (cả nước mặt và nước ngầm), người ta thường dựa vào việc phân tích các thông số CLN, rồi so sánh với QCVN01:2009/BYT và QCVN02:2009/BYT [3]; Đối với nước nguồn (chưa qua xử lý), người ta so sánh với QCVN 08:2008/BTNMT (áp dụng cho nước mặt), QCVN 09:2008/BTNMT (áp dụng cho nước ngầm) [3] Mặt khác, để đánh giá CLN mặt (cho mục đích tổng quát hoặc các mục đích riêng), nhiều quốc gia trên thế giới sử dụng Chỉ
số chất lượng nước (Water Quality Index, viết tắt là WQI), chẳng hạn, nhiều quốc gia sử dụng mô hình WQI do Quỹ Vệ sinh Mỹ đề xuất (United States - National Sanitation Foundation - Water Quality Index, viết tắt là mô hình NSF-WQI) để đánh giá chất lượng nước tổng quát; Một số quốc gia sử dụng NSF-WQI để đánh giá CLN giếng cấp cho sinh hoạt [7] Ở Việt Nam, mô hình WQI được Tổng cục Môi trường ban hành và
áp dụng từ năm 2011 để đánh giá chất lượng nước tổng quát [12]…;
Ở khu vực Miền trung, P K Liệu (1997), N V Hợp và cộng sự (2001 2003) [4], [5] là những người đầu tiên áp dụng WQI cho sông Hương ở tỉnh Thừa Thiên -Huế và phân loại, lý giải CLN theo mô hình NSF-WQI
1.3 Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu chung: Góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu về chất lượng nước cấp cho sinh hoạt đối với cộng đồng ở thị trấn Khe Tre – Nam Đông - Thừa Thiên Huế và đề xuất định hướng các giải pháp nhằm giảm rủi ro sức khỏe cộng đồng
- Các mục tiêu cụ thể:
+ Hiểu biết về tình hình sử dụng nước, điều kiện vệ sinh môi trường và hiện trạng chất lượng các nguồn nước (nước mặt và nước giếng) cấp cho sinh hoạt ở thị trấn Khe Tre – Nam Đông - Thừa Thiên Huế
+ Đề xuất được các giải pháp định hướng nhằm giảm rủi ro sức khỏe cộng đồng trong khu vực
+ Trên cơ sở phân tích và đánh giá chất lượng nước, thiết lập chương trình quan trắc chất lượng nước ở khu vực, bao gồm: vị trí và tần số quan trắc, thông số và phương pháp quan trắc…
Trang 41.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Nguồn nước mặt (sông, hồ); nước ngầm (giếng khoan, giếng đào) cấp cho sinh hoạt trên địa bàn thị trấn Khe Tre – Nam Đông - Thừa Thiên Huế
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Về không gian : thị trấn Khe Tre – Nam Đông - Thừa Thiên Huế
+ Về thời gian : Từ tháng 01/2014 đến tháng 8/2014
2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1 Nội dung nghiên cứu
2.1.1 Điều tra, khảo sát tình hình sử dụng nước và vệ sinh môi trường trên địa bàn thị trấn Khe Tre – Nam Đông - Thừa Thiên Huế
- Các nguồn nước và tình hình sử dụng nước cho sinh hoạt;
- Điều kiện vệ sinh môi trường;
- Tình hình sử dụng nước
2.1.2 Lấy mẫu và phân tích các thông số chất lượng nước (CLN)
- Lấy mẫu các nguồn nước (nước mặt; nước ngầm và nước từ nhà máy xử lý nước) cấp cho sinh hoạt và phân tích các thông số CLN:
+ Đối với nước giếng: Lấy mẫu ở 2 khu vực lựa chọn ở thị trấn;
+ Đối với nước mặt: Lấy mẫu ở 2 – 3 vị trí lựa chọn từ nước nguồn là suối Khe Tre chảy qua thị trấn (đây cũng là nguồn cấp nước cho nhà máy xử lý nước)
- Các thông số cần phân tích gồm:
+ Đối với nước giếng (10 thông số): pH, COD, BOD5, SS, NO3-, amoni, độ cứng, TDS (hoặc Cl), tổng sắt tan (Fe), tổng coliform;
+ Đối với nước mặt (11 thông số): pH, DO, COD, BOD5, SS, độ đục (TUR), độ dẫn điện (EC), NO3-, amoni, PO43-, tổng coliform
Có thể phân tích thêm một số kim loại độc (Cu, Pb, Zn, Cd) trong 4 – 5 mẫu nước giếng lựa chọn
2.1.3 Đánh giá CLN cấp cho sinh hoạt
- So sánh với các số liệu trong quá khứ (nếu có);
- So sánh các thông số CLN với các QCVN hiện hành;
- Đánh giá biến động CLN theo không gian và thời gian
2.1.4 Đề xuất định hướng các giải pháp giảm rủi ro sức khỏe cộng đồng
- Các giải pháp kỹ thuật (vệ sinh môi trường, xử lý nước, chương trình quan trắc )
- Các giải pháp quản lý
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp điều tra, khảo sát
- Khảo sát hiện trường khu vực nghiên cứu để lựa chọn các vị trí lấy mẫu
Trang 5- Điều tra theo phiếu điều tra mẫu và phỏng vấn trực tiếp để thu thập thông tin từ cán bộ xã, thôn, thị trấn và người dân về tình hình sử dụng nước, vệ sinh môi trường
2.2.2 Chuẩn bị mẫu cho phân tích
- Quy cách lấy mẫu và bảo quản mẫu nước giếng tuân thủ các quy định trong TCVN 6000:1995: CLN – Lấy mẫu – Hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm, TCVN 5993:1995: Chất lượng nước – Lấy mẫu - Hướng dẫn lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu;
- Quy cách lấy mẫu và bảo quản mẫu nước mặt tuân thủ các quy định trong TCVN 5994:1995: CLN – Lấy mẫu – Hướng dẫn lấy mẫu ở ao hồ tự nhiên và nhân tạo; TCVN 5996:1995: CLN – Lấy mẫu – Hướng dẫn lấy mẫu ở sông và suối; TCVN 5993:1995: Chất lượng nước – Lấy mẫu - Hướng dẫn lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu;
- Số lượng mẫu:
+ Đối với nước giếng: Lấy mẫu nước giếng ở 2 khu vực lựa chọn trong thị trấn, mỗi khu vực lấy mẫu ở 3 giếng và lấy mẫu 2 - 3 đợt; Số lượng mẫu tổng cộng:
1 thị trấn 3 giếng/khu vực 2 khu vực (2-3) đợt = 12 – 18 mẫu;
+ Đối với nước mặt: Lấy mẫu ở 4 – 6 vị trí lựa chọn từ các nguồn nước mặt (2 – 3 vị trí khi chưa qua xử lý và 2 – 3 vị trí khi đã qua xử lý) dùng để cấp cho sinh hoạt
và lấy mẫu trong 2 đợt với số mẫu tổng cộng khoảng 8 – 12 mẫu
2.2.3 Các phương pháp đo và phân tích các thông số chất lượng nước
Các phương pháp đo và phân tích các thông số chất lượng nước là các phương pháp tiêu chuẩn của Việt Nam được nêu ở bảng 1
Bảng 1 Các phương pháp đo và phân tích các thông số chất lượng nước
TT Thông số Phương pháp/
1 Nhiệt độ Dùng Sensor nhiệt
độ / WQC-22A (TOA, Nhật)
Đo tại hiện trường
2 pH Đo thế dùng điện
cực thuỷ tinh / WQC-22A (TOA, Nhật)
Đo tại hiện trường
3 Oxy hòa tan
(DO)
Điện hoá (von-ampe) / WQC-22A (TOA, Nhật)
Đo tại hiện trường
4 Độ dẫn điện
(EC)
Đo độ dẫn / WQC-22A (TOA, Nhật)
Đo tại hiện trường
5 Độ mặn Đo độ dẫn điện
(SMEWW-2520 B)
Dựa trên tương quan thực nghiệm độ dẫn điện – độ mặn; Đo tại hiện trường
6 Độ đục và độ
cứng
khuếch đục/
WQC-Đo tại hiện trường
Trang 622A (TOA, Nhật)
7 Chất rắn lơ
lửng (SS)
Khối lượng (SMEWW-2540 D)
Mẫu được lọc qua giấy lọc sợi thủy tinh 0,45 m đã biết khối lượng, làm khô giấy lọc và cặn ở 103 – 1050C Cân giấy lọc đã sấy Hiệu số khối lượng giấy lọc trước và sau khi lọc, sấy cho biết giá trị SS
(SMEWW-5210 C)
Cho nước cần phân tích vào đầy bình 300-mL, đậy kín và ủ ở 200C Đo DO trước và sau khi ủ 5 ngày bằng DO met
9 COD Bicromat - hồi lưu
kín - đo quang (SMEWW-5220 D)
Oxy hóa các hợp chất hữu cơ bằng hỗn hợp bicromat và axit sulfuric trong cuvet đậy kín ở 1500C trong 2 giờ; đo độ hấp thụ quang ở 420 nm
10 Photphat
(P-PO43-)
Đo quang (SMEWW-4500 P)
Amoni molybdat và kali antimonyl tactrat phản ứng với octo photphat tạo thành axit dị đa photpho molybdic Axit dị đa này bị khử bằng axit ascorbic tạo ra sản phẩm màu xanh
Đo độ hấp thụ quang ở 880 nm
11 Nitrat
(N-NO3-) và nitrit
(N – NO2-)
Khử bằng hỗn hợp cadimi - đồng kim loại và đo quang
(SMEWW-4500-NO3- E)
N-NO3: khử NO3- thành NO2- bằng hỗn hợp cadimi – đồng kim loại
12 Amoni
(N-NH4+)
Phenat (SMEWW-
4500-NH3 F)
Amoni, hypoclorit và phenol phản ứng với nhau tạo thành sản phẩm indophenol màu xanh; đo độ hấp thụ quang ở 640 nm
13 Kim loại độc
(Cu, Pb, Zn,
Cd, Fe)
Von-ampe hòa tan anot xung vi phân (DP-ASV) trên điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE) hoặc quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Phân hủy mẫu: đun sôi mẫu nước với hỗn hợp axit để phân hủy các chất hữu cơ trước khi phân tích Mẫu trầm tích được phân hủy bằng hỗn hợp axit
và lọc để phân tích
Quy trình phân tích CuII, PbII, ZnII,
CdII bằng DP- ASV dùng HMDE: + Các kim loại được tập trung lên HMDE bằng cách điện phân ở thế
-1000 mV (so với Ag/AgCl) trong 120
Trang 7s trong môi trường đệm axetat (pH = 4,5) Dung dịch phân tích được khuấy đều bằng thanh khuấy từ bọc nhựa teflon Sau giai đoạn điện phân làm giàu, ngừng khuấy 30 s
+ Giai đoạn hòa tan được tiến hành bằng cách quét thế theo chiều dương
từ -1000 mV đến -100 mV Đường von-ampe hòa tan được ghi bằng kỹ thuật xung vi phân
- Nồng độ kim loại được xác định bằng phương pháp đường chuẩn
14 Coliform tổng
coliform phân
(FC)
Probable Number) (SMEWW-9221)
TC: áp dụng phương pháp lên men nhiều ống nghiệm; pha loãng mẫu phân tích thành 3 mức pha loãng bằng môi trường nuôi cấy lauryl sunphat; ủ
ở 37 ± 1C trong 48 giờ; chuyển ống nghiệm dương tính vào môi trường Brilliant Green Lactose Bile Salt và ủ tiếp ở 37 ± 1C trong 48 giờ
FC: chuyển các ống dương tính phát hiện được trong phép thử TC vào môi trường agar EMB; ủ ở 37 1C trong 24 giờ; chuyển vào môi trường Trypton và ủ ở 44,5 1C trong 24 giờ; xác định các ống dương tính (màu đỏ) sau khi thêm thuốc thử Kovac's
Tính toán và biểu diễn TC và FC theo đơn vị MPN (Most Probable Number) bằng cách sử dụng các bảng tra cứu thống kê chuyên dụng
2.2.4 Phương pháp đánh giá chất lượng nước
- Đánh giá chất lượng nước cấp cho ăn uống (nước mặt và nước giếng) qua việc
so sánh khoảng tin cậy 95% với giá trị được quy định trong QCVN 02 : 2009/BYT
- Đánh giá chất lượng nước mặt cấp cho sinh hoạt (khi chưa qua xử lý) qua việc
so sánh khoảng tin cậy 95% với giá trị được quy định trong QCVN08:2008/BTNMT
2.2.5 Phương pháp thống kê
Trang 8Phương pháp thống kê được áp dụng để xử lý các số liệu thí nghiệm, đánh giá tương quan giữa các thông số CLN… Phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) được áp dụng để đánh giá biến động CLN theo không gian và thời gian
3 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU
Tiến độ thực hiện các nội dung nghiên cứu được trình bày ở bảng 2
Bảng 2 Tiến độ thực hiện đề tài ài t i
1 Điều tra, khảo sát tình hình sử dụng nước và vệ
sinh môi trường
2 Lấy mẫu và phân tíchcác thông số chất lượng
nước
3 Đánh giá chất lượngnước cấp cho sinh hoạt
4 Đề xuất định hướng cácgiải pháp giảm rủi ro
sức khỏe cộng đồng
5 Viết luận văn và bảo vệ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Dư địa chí Thừa Thiên Huế 2012
2 Nhà máy nước sạch Nam Đông (2013) Báo cáo tại hội nghị khách hàng 01/2013, Nam Đông.
3 Bộ Tài nguyên và Môi trường (2008) Các Quy chuẩn Việt Nam về Môi trường, Hà Nội
4 Nguyễn Văn Hợp và nnk (2003), Phần "CLN sông Hương và Đầm phá tỉnh T.T Huế", thuộc Báo cáo kết quả Dự án "Nghiên cứu phát triển bền vững đầm phá T.T Huế": Allas vùng Đầm phá T.T Huế - Hiểu biết để phát triển bền vững, Huế.
5 Nguyễn Văn Hợp, Thuỷ Châu Tờ, Nguyễn Hữu Nam (2004), "Đánh giá chất
lượng nước sông Hương dựa vào chỉ số chất lượng nước (WQI)", Tạp chí Phân tích Hoá, Lý và Sinh học, 9(2), tr 23-32
6 Tổng cục Môi trường (2011) Sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tính toán chỉ số chất lượng nước, Hà Nội
Trang 97 Adriano A Bordalo, Joana Savva-Bordalo (2007) The quest for safe drinking water, an example from Guinea – Bissau (West Africa), Water Research, No 23, pp 1 – 15]
8 Nguyễn Hữu Nam (2003), Nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lượng nước (WQI)
để đánh giá chất lượng nước sông Hiếu Giang, Luận văn Thạc sĩ Hoá học, Huế.
9 Nguyễn Thị Nga, Nguyễn Hiệu, Nguyễn Thanh Sơn, Ngô Chí Tuấn (2006)
Đánh giá tiềm năng và hiệu quả sử dụng tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị Báo cáo
chuyên đề công trình “Quy hoạch tổng thể tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị đến năm
2010 có định hướng 2020”, Hà Nội
10 Nguyễn Văn Hợp (2004) Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng chất lượng nước mặt trên cơ sở chỉ số chất lượng nước (WQI) ở một số vùng trọng điểm của tỉnh Quảng Trị phục vụ quản lý nguồn nước và phát triển bền vững, Trường Đại học Khoa
học Huế
Người hướng dẫn Người thực hiện đề tài
PGS TS Nguyễn Văn Hợp Nguyễn Hoàng Tư Duy