bài giảng môn quan trắc môi trường Environmental monitoring

Quan trắc môi trường (Environmental monitoring) Nguyễn Thị Thu Hà Bộ môn: Công nghệ Môi trường Khoa: Tài nguyên Môi trường Nội dung môn học PHẦN I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Chương Quan trắc phân tích môi trường Chương Các vấn đề liên quan Chương Đảm bảo chất lượng kiểm soát chất lượng quan trắc môi trường PHẦN II TỔ CHỨC THỰC HIỆN QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG Chương Xây dựng chương trình quan trắc Chương Phương pháp lấy mẫu bảo quản Chương Phương pháp phân tích Chương Phương pháp xử lý số liệu        Chương Khái niệm quan trắc phân tích môi trường Khái niệm môi trường Môi trường: bao gồm yếu tố tự nhiên vật chất nhân tạo bao quanh người, có tác động đến đời sống, sản xuất, tồn phát triển người sinh vật Môi trường tự nhiên: bao gồm tất yếu tố lí học, hoá học, chất hữu vô khí quyển, thủy quyển, thạch Thành phần môi trường yếu tố vật chất tạo thành môi trường đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, sinh vật, hệ sinh thái hình thái vật chất khác Môi trường định chất lượng tồn sống Khái niệm Quan trắc môi trường Quan trắc môi trường trình thu thập thông tin tồn biến đổi nồng độ chất môi trường có nguồn gốc từ thiên nhiên hay nhân tạo, trình thực phép đo lường nhắc lại nhiều lần với mật độ mẫu đủ dày không gian thời gian để từ đánh giá biến đổi xu chất lượng môi trường Quan trắc môi trường Hiện trạng xu biến đổi chất lượng môi trường Phân tích môi trường Phân tích môi trường đánh giá môi trường tự nhiên suy thoái người nguyên nhân khác gây Đây vấn đề quan trọng qua biết yếu tố cần quan trắc biện pháp cần áp dụng để quản lý, giúp tránh khỏi thảm hoạ sinh thái xẩy Mục đích Ðể đánh giá hậu ô nhiễm đến sức khoẻ môi trường sống người, xác định mối quan hệ nhân nồng độ chất ô nhiễm Ðể đảm bảo an toàn cho việc sử dụng tài nguyên (không khí, nước, đất, sinh thái.v.v) vào mục đích kinh tế Ðể thu số liệu hệ thống dạng điều tra chất lượng môi trường cung cấp ngân hàng liệu cho sử dụng tài nguyên tương lai Ðể nghiên cứu đánh giá chất ô nhiễm hệ thống tiếp nhận chúng (xu thế, khả gây ô nhiễm) Ðể đánh giá hiệu biện pháp kiểm soát luật pháp phát thải Ðể tiến hành biện pháp khẩn cấp vùng có ô nhiễm đặc biệt Vai trò ý nghĩa Vai trò cung cấp thông tin về: Thành phần, nguồn gốc, nồng độ/cường độ tác nhân ô nhiễm môi trường Khả ảnh hưởng tác nhân môi trường Dự báo xu hướng diễn biến nồng độ ảnh hưởng tác nhân ô nhiễm Ý nghĩa: Là công cụ kiểm soát chất lượng môi trường Là công cụ kiểm soát ô nhiễm Là sở thông tin cho công nghệ môi trường Là sở thông tin cho quản lý môi trường Là mắt xích quan trọng đánh giá tác động môi trường         Các tiêu chí sử dụng  Chất lượng môi trường đánh giá tính chất lý - hoá sinh học đặc trưng cho thành phần môi trường (đất, nước, không khí ) thể thông qua thông số số môi trường  Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng môi trường - nguồn gốc chất gây ô nhiễm  Tiêu chuẩn quy chuẩn môi trường chất lượng đất, nước không khí quy định dựa vào mục tiêu sử dụng quy chuẩn môi trường Chỉ số Saprobic Tần suất xuất a: •Xuất bình thường a = •Xuất thường xuyên •Phát triển mạnh a=5 a=3 Giá trị saprobic s: •Oligosaprobic •β-mesosaprobic •α-mesosaprobic •Polysaprobic s=1 s=2 s=3 s=4 S = 1,0 – 1,5 oligosaprobic S = 1,5 – 2,5 β- mesosaprobic S = mesosaprobic 2,5 – 3,5 α- Chỉ số BMWP Mayfly Nymphs (Ephemeroptera) Ốc (Lớp Gastropoda) Oligochaeta Leeches (Lớp Hirudinea) Riffle Beetles (Họ Elmidae) Sowbugs (Bộ Isopoda) Stonefly Nymphs (Bộ Plecoptera) Midge Larvae (Họ Chironomidae Chỉ số BMWP Điểm Nhóm loài Siphlonuridae, Heptageniidae, Leptophlebiidae, Ephemerellidae, Potamanthidae, Ephemeridae, Taeniopterygidae, Molannidae, Leuctridae, Beraeidae, 10 Capniidae, Perlodidae, Goeridae, Perlidae, Chloroperlidae, Aphelocheiridae, Phryganeidae, Odontoceridae, Leptoceridae, Lepidostomatidae, Brachycentridae, Sericostomatidae Astacidae, Lestidae, Agriidae, Psychomyiidae (Ecnomidae), Gomphidae, Cordulegasteridae, Aeshnidae, Corduliidae, Libellulidae, Phylopotamidae Limnephilidae, Polycentropodidae, Rhyacophilidae (Glossosomatidae), Nemouridae, Neritidae, Viviparidae, Ancylidae (Acroloxidae), Hydroptilidae, Unionidae, Corophiidae, Gammaridae (Crangonyctidae), Platycnemididae, Coenagriidae Mesovelidae, Hydrometridae, Gerridae, Nepidae, Naucoridae, Notonectidae, Pleidae, Corixidae Haliplidae, Hygrobiidae, Dytiscidae (Noteridae), Gyrinidae, Hydrophilidae, (Hydraenidae), Clambidae, Scirtidae, Dryopidae, Elmidae, Hydropsychidae, Tipulidae, Simuliidae, Planariidae (Dogesiidae), Dendrocoelidae Baetidae, Sialidae, Pisicolidae Valvatidae, Hydrobiidae (Bithyniidae), Lymnaeidae, Physidae, Planorbidae, Sphaeriidae, Glossiphoniidae, Hiruadinidae, Erpobdellidae, Asellidae Chironomidae Oligochaeta Chỉ số CCME WQI Chất lượng Giá trị Excellent Chất lượng nước Điều kiện Nước bảo vệ, đe doạ, ảnh hưởng suy 95 – 100 Nước gần với tự nhiên mức độ tinh khiết yếu (Rất tốt) Good Nước bảo vệ với đe doạ ảnh hưởng Nước có khác biệt với mức độ tự nhiên hay nhỏ mức độ mong muốn Nước bảo vệ thường xuyên, bị Nước mức độ tự nhiên hay đe doạ bị ảnh hưởng mong muốn 80 - 94 ( tốt) Fair 65 - 79 (Vừa phải) Nước thường mức độ tự nhiên hay mức độ Marginal (Trung bình) 45 – 64 Nước thường xuyên bị đe doạ bị ảnh hưởng mong muốn Poor Nước mức độ tự nhiên hay mức mong – 44 (Xấu) Nước bị đe doạ bị ảnh hưởng muốn Báo cáo trạng môi trường Mục tiêu báo cáo trạng môi trường   Cung cấp sở khoa học cho việc định bảo vệ môi trường (là công cụ quản lý môi trường) Nâng cao nhận thức hiểu biết trạng thái môi trường xu hướng diễn biến môi trường (là công cụ truyền thông môi trường)  Cung cấp phương tiện để đánh giá tiến phát triển bền vững (là công cụ đánh giá hình thức quản lý) Yêu cầu báo cáo  Báo cáo đánh giá chất lượng môi trường phải dựa sở thông tin xác khoa học, giá trị báo cáo đánh giá thông qua chuyển đổi liệu thông tin ban đầu thành dạng thông tin có ý nghĩa cho truyền thông môi trường quản lý môi trường  Thông tin báo cáo phải trung thực, khách quan lấy từ nguồn đáng tin cậy điều tra, quan trắc môi trường công nghệ viễn thám nguồn thông tin quan trọng đáng tin cậy  Báo cáo đánh giá chất lượng môi trường phải sản phẩm hợp tác chặt chẽ cộng đồng, lĩnh vực sản xuất, kinh doanh, tổ chức phi phủ quyền cấp  Báo cáo đánh giá chất lượng môi trường quốc gia phải bao gồm thông tin vấn đề môi trường toàn cầu, địa phương phải có tổng quan chất lượng môi trường quốc gia nhằm xác định vai trò, vị trí, ý nghĩa việc giải vấn đề địa phương, quốc gia bối cảnh chung toàn quốc, toàn cầu    Việc đánh giá phải dựa nguyên tắc phát triển bền vững Sự thành công báo cáo phải nhắm vào công tác nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường, bảo vệ tài nguyên phát triển bền vững Các đánh giá chất lượng môi trường mang tính tích lũy: cung cấp thông tin tác động tổng thể hoạt động đến môi trường tài nguyên mức địa phương, vùng, quốc gia, khu vực, toàn cầu  Một nguyên tắc hướng dẫn quan trọng báo cáo phải rõ ràng, dễ hiểu có nghĩa mô tả mối quan hệ phức tạp môi trường kinh tế - xã hội ngôn ngữ bình dân Các bước xây dựng báo cáo Bước Xây dựng sở liệu môi trường Bước Xác định vấn đề môi trường, xây dựng thị môi trường Bước Liên kết nhóm thị xác định đánh giá vấn đề môi trường Báo cáo đánh giá chất lượng môi trường đầy đủ (toàn diện) quốc gia, địa phương, ngành, lĩnh vực thường tiến hành – năm lần Báo cáo chuyên đề theo thành phần môi trường: chất lượng nước, môi trường biển, môi trường không khí… Báo cáo theo vấn đề môi trường, ví dụ: báo cáo tình hình thực nghị 64 CP, báo cáo tình hình thực trồng phục hồi triệu rừng    Khung báo cáo trạng môi trường Mở đầu    Tính cấp thiết công tác đánh giá chất lượng môi trường Mục tiêu đánh giá Yêu cầu đánh giá Phần I Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội   Nội dung bao gồm nét tình hình phát triển kinh tế xã hội đối tượng cần đánh giá Quá trình đánh giá dựa thị áp lực) Phần II Hiện trạng môi trường   Hiện trạng môi trường phân chia theo vùng theo thành phần môi trường Quá trình đánh giá dựa thị trạng Phần III Sự cố môi trường thách thức   Xác định xu hướng biến đổi trạng môi trường tương lai Đánh giá dựa việc định lượng hóa thị trạng Phần IV Tình hình quản lý môi trường     Quản lý nhà nước Ứng dụng khoa học, công nghệ Giáo dục truyền thông môi trường Đánh giá dựa thị đáp ứng Kết luận   Nhận xét trạng môi trường xu hướng biến động Đưa giải pháp cụ thể 191 Dự báo số lượng mẫu Chúng ta có tập hợp 10 mẫu lấy ngẫu nhiên khu vực Giá trị đo Pb trình bày bảng a Sử dụng phương trình cung cấp tính toán mức sai số Mẫu 10 Hàm lượng Pb (ppm) 91 95 104 82 95 103 97 89 85 89 b Nếu mức độ xác thu bảng chấp nhận cho phép sai số tối đa ppm, mẫu cần lấy? 192 Dự báo số lượng mẫu Số liệu thứ cấp cho thấy nồng độ Hg khu vực dao động khoảng – 20 µg/kg độ lệch chuẩn s = 3,25 µg/kg a Dự báo số lượng mẫu lấy chương trình khảo sát cho sai số tối đa cho phép thấp ± µg/kg mức ý nghĩa 0,05 (độ tin cậy 95%) b Dự báo số lượng mẫu lấy chương trình khảo sát cho sai số tối đa cho phép thấp ± µg/kg mức ý nghĩa 0,05 (độ tin cậy 95%) c Nhận xét kết thu 193 Phương án lấy mẫu Chọn phương pháp lấy mẫu để xác định nồng độ trung bình SO phát sinh từ việc đốt than nhà máy sản xuất gạch men, nêu ưu nhược điểm phương pháp trường hợp sau: a Lựa chọn ngẫu nhiên mẫu ngày liên tục ngày b Lấy mẫu ngày liên tục ngày theo hệ thống: 12 lần (9h sáng tối) c Lấy mẫu mối ngày liên tục ngày theo phân lớp: mẫu ngẫu nhiên ban ngày, mẫu ngẫu nhiên ban đêm d Tương tự c, mẫu ngẫu nhiên cho ban ngày mẫu ngẫu nhiên ban đêm 194 Lấy mẫu ngẫu nhiên Một nhà máy có chất thải lỏng chứa bể nắp Trong trường hợp bể chứa dung tích chứa hết người ta cần đến bể chứa phụ  Bể lớn có đường kính 50 ft chiều cao 20 ft, thể tích chứa khoảng 295000 gal Bể thiết kế đứng Chất nhiễm bẩn sản sinh theo thời gian, nhiên xác định vật liệu bám thành bể  Bể nhỏ có đường kính 10 ft, cao 10 ft thể tích chứa khoảng 6000 gal Không thể đứng bể Dự báo thời gian để đầy bể nhỏ 300 phút với tốc độ dòng 20 gal/phút Nếu kinh phí cho phép lấy tổng số 15 mẫu bể Hãy thiết xác định kỹ thuật lấy mẫu sử dụng phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên 195 Giá trị thống kê  Nghiên cứu kiểm tra hàm lượng Pb đất mặt chịu ảnh hưởng chất thải khí từ công nghiệp luyện kim Các thông tin thứ cấp cho thấy nồng độ Pb phụ thuộc hướng gió loại đất (cao cuối hướng gió đất sét), phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên phân lớp chọn Với tổng số 30 mẫu lấy, số mẫu lấy theo phương khác nhau, theo tỉ lệ giựa phần trăm diện tích đất hướng gió; trọng số kết sau: Phương Số mẫu Trung bình Độ lệch chuẩn (sk) (nk) Trọng số theo phương (wk) Theo hướng gió – đất sét (S1) 15 70.0 7.0 0.5 Theo hướng gió – đất cát (S2) 65.5 3.4 0.2 Phương thẳng đứng - đất sét (S3) 56.8 2.9 0.17 Phương thẳng đứng - đất cát (S4) 50.0 2.6 0.13 n= 30 Mean (x) =? s= ? ∑wk=1.0 Số liệu thô (đơn vị mg/kg): S1=80; 75; 89; 65; 73; 77; 74; 83; 82; 85; 87; 77;90; 72 S2=66; 68; 65; 60; 70; 64 S3=60; 55; 59; 57; 53; S4=53; 51; 49; 47 Tính toán giá trị trung bình độ lệch chuẩn? 196 Xác định tương quan Cho kết đánh giá mối quan hệ nồng độ chất có màu (x) với độ hấp thụ ánh sáng (abs) mẫu nước mặt tự nhiên sau: a b x (mg/l) 10 15 20 25 30 y (Abs) 0,030 0,132 0,236 0,335 0,419 0,542 0,623 Xác định hàm số tương quan hai thông số trên? Nhận xét kết thu 197 Kiểm định kết Cho kết quan trắc nồng độ oxy hòa tan tầng mặt (mg/l) liên tục tuần hồ thủy điện sau Khẳng định độ tin cậy kết ngày quan trắc thứ 2, 8, 12, 13, 14 f 5% 0,9969 1% 0.1 % 0,9500 0,9900 0,9990 0,8783 0,9587 0,9911 0,811 0.917 0,974 0,754 0,875 0,951 0,707 0,834 0.925 0,666 0.798 0.898 0,632 0,765 0,872 0,602 0,735 0.847 10 0,576 0,708 0.823 11 0,553 0,684 0.801 0.780 12 0,532 0.661 13 0,514 0,641 0.760 14 0,497 0.623 0,742 I5 0,482 0.606 0,725 16 0,468 0.590 0,708 17 0,456 0,575 0,693 18 0,444 0.561 0,679 19 0,433 0,549 0,665 20 0,423 0,537 0,652 21 0,413 0.526 0,640 22 0,404 0,515 0,629 23 0,396 0,505 0,618 24 0,388 0,496 0,607 25 0,381 0,487 0,597 26 0,374 0,478 0,588 27 0.367 0,470 0,579 28 0,361 0,463 0.570 29 0.355 0,456 0,562 0.554 30 0.349 0,449 35 0,325 0,418 0.519 40 0,304 0.393 0.490 50 0,273 0,354 0,443 60 0.250 0,325 0,408 70 0,232 0.3C2 0,380 80 0,217 0,283 0,357 90 0,205 0,267 0.338 100 0,195 0,254 0.321 150 0.159 0,208 0.263 200 0.138 0,181 0.230 250 0.124 0,162 0,206 300 0.113 0,146 0,188 350 0,105 0,137 0,175 400 0,0978 0,128 0,164 500 0,0875 0,115 0,146 700 0,0740 0,0972 0.124 [...]... trình quan trắc  Chương trình quan trắc bao gồm việc theo dõi có hệ thống về môi trường, các yếu tố tác động lên môi trường nhằm cung cấp thông tin phục vụ đánh giá hiện trạng, diễn biến chất lượng môi trường và các tác động xấu tới môi trường  Được thực hiện bởi hệ thống các trạm, các điểm đo được thiết lập bởi chính phủ, tổ chức phục vụ đánh giá chất lượng môi trường  Chương trình quan trắc, nói... trường là sự biến đổi các thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu tới con người và sinh vật  Tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường   Chất gây ô nhiễm là chất hoặc... quan trắc, nói cách khác là một thủ tục pháp lý bắt buộc đối với mọi hình thức quan trắc và mọi đối tượng môi trường cần quan trắc Trạm cơ sở (baseline station)  Đặc điểm: tại khu vực không bị ảnh hưởng trực tiếp của các nguồn ô nhiễm để xác định điều kiện môi trường nền  Mục đích:  Xác định giá trị nền của các yếu tố môi trường tự nhiên  Kiểm soát các tác nhân ô nhiễm nhân tạo  Kiểm soát nguồn... quản lý và bảo vệ môi trường   Chất gây ô nhiễm là chất hoặc yếu tố vật lý khi xuất hiện trong môi trường thì môi trường bị ô nhiễm Nhiễm bẩn và suy thoái môi trường Nhiễm bẩn và ô nhiễm môi trường  Chất nhiễm bẩn (Contaminant): “Là một chất do con người tạo ra từ các hoạt động sống, tồn tại trong môi trường tại nồng độ lớn hơn nồng độ vốn có trong tự nhiên” (Moriarty, 1983; Manahan, 2000)  Chất... là trong hợp tác quốc tế về quan trắc và đánh giá môi trường  Ví dụ: thiếu các thuật ngữ, định nghĩa cần thiết; sự gò bó do chuyên ngành của các chuyên gia; những thoả thuận phải đạt được  Kiểm soát chất lượng trong xác định mục tiêu quan trắc được thực hiện bằng các văn bản hiện thực hóa mục tiêu quan trắc và báo cáo khả thi 2 QA/QC trong thiết kế chương trình quan trắc 1 Bảo đảm chất lượng ... Các phản ứng không thuận nghịch:  Thủy phân  Quang phân  Oxy hóa khử Các quá trình chuyển hóa Chuyển hóa sinh học Chương 3 Đảm bảo và kiểm soát chất lượng Khái niệm  Bảo đảm chất lượng (Quality Assurance - QA) trong quan trắc môi trường là một hệ thống tích hợp các hoạt động quản lý và kỹ thuật trong một tổ chức nhằm bảo đảm cho hoạt động quan trắc môi trường đạt được các tiêu chuẩn chất lượng đã... dụng trong quan trắc  Sử dụng đúng đơn vị nồng độ đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng báo cáo môi trường  Trong phân tích hóa học các dạng đơn vị thường được sử dụng bao gồm nồng độ phần trăm (%) và nồng độ mole (M), tuy nhiên các đơn vị này thường quá lớn hoặc quá nhỏ đối với các chất nhiễm bẩn trong môi trường  Mặt khác, đơn vị nồng độ cũng phải thay đổi tùy theo đối tượng môi trường (khí,... liên tục thông qua các phép đo xác định phục vụ cho mục đích quản lý chất lượng môi trường và các hoạt động vận hành  Giám sát tuân thủ  Giám sát tác động Các hoạt động quan trắc Hoạt động đánh giá Mục đích đánh giá Đánh giá thông thường 1 Quan trắc đa mục đích Phân bố không gian và thời gian của chất lượng nước 2 Quan trắc xu hướng Theo thời gian ảnh hưởng bởi các tác nhân ô nhiễm (nồng độ/tải lượng)... chuẩn chất lượng đã quy định  Kiểm soát chất lượng (Quality Control - QC) trong quan trắc môi trường là việc thực hiện các biện pháp để đánh giá, theo dõi và kịp thời điều chỉnh để đạt được độ chính xác và độ tập trung của các phép đo theo yêu cầu của các tiêu chuẩn chất lượng nhằm bảo đảm cho hoạt động quan trắc môi trường đạt các tiêu chuẩn chất lượng quy định 1 QA/QC trong xác định mục tiêu ...5 Các hoạt động quan trắc Đánh giá chất lượng bao gồm các hoạt động chính:  Khảo sát (Survey): thực hiện trong thời gian ngắn (nhất thời) bằng cách đo đạc và quan sát chất lượng theo các mục đích cụ thể  Quan trắc (Monitoring) : thực hiện trong thời gian dài bằng các phép đo chuẩn nhằm mục đích xác định trạng thái và xu hướng biến đổi của môi trường  Giám sát (Surveillance): thực ... báo cáo HTMT  Các trạm quan trắc, tổ chức, cá nhân thực QTMT quốc gia phải lập Báo cáo kết QTMT sau đợt quan trắc báo cáo tổng hợp kết QTMT hàng năm dựa kết quan trắc phân tích đợt quan trắc năm... trình quan trắc Thiết kế chương trình quan trắc Xác định rõ mục tiêu quan trắc Xác định rõ kiểu, loại quan trắc Xác định thành phần môi trường cần quan trắc Xác định thông số môi trường cần quan trắc. .. cầu quan trắc Xác định mục tiêu Áp Quan trắc nào? Quan trắc gì? Quan trắc đâu? Quan trắc nào? Xác định mục tiêu Mục tiêu Trạng thái, xu Thiết kế nội dung quan trắc Ứng dụng Nghiên cứu theo không