Đánh giá sự phù hợp của chỉ số đánh giá chất lượng nước (WQI) trong giám sát môi trường định kỳ tại hưng yên

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập, nghiên cứu thực khóa luận tốt nghiệp cố gắng nỗ lực thân nhận nhiều giúp đỡ thầy cô giáo, gia đình bạn bè Nhân dịp xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành sâu sắc Trước tiên xin gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa Tài nguyên môi trường, thầy cô giáo khoa môn Công nghệ môi trường tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu, trang bị cho kiến thức bổ ích chuyên ngành kiến thức xã hội Để có kết xin đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới cô giáo - Ths Nguyễn Thị Thu Hà người tận tình bảo, truyền đạt cho nhiều kiến thức, kỹ làm việc, kỹ sống, giúp đỡ học tập, nghiên cứu theo sát suốt trình thực khóa luận Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo - Ths Hồ Thị Thúy Hằng thầy giáo – TS Đỗ Thủy Nguyên theo sát bảo trình học tập, tận tình giúp đỡ suốt trình hoàn thành khóa luận Cuối xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bố mẹ, toàn thể bạn bè người bên suốt thời gian học tập rèn luyện trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2014 Sinh viên Nguyễn Huyền Trang i MỤC LỤC ii DANH MỤC VIẾT TẮT BOD5 COD DO KCN NH4+ NO3QCVN TCVN WQI WQISI nhu cầu oxy sinh học nhu cầu oxy hóa học hàm lượng oxy hòa tan khu công nghiệp hàm lượng amoni hàm lượng nitrat quy chuẩn việt nam tiêu chuẩn Việt Nam số chất lượng nước WQI thông số iii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các thông số đề cử để xem xét kết thiết lập số chất lượng nước NSF-WQI Bảng 2.2 Phân hạng đánh giá chất lượng nước theo số BC .11 Bảng 2.3 Các thông số lựa chọn, trọng số công thức tính số phụ .13 Bảng 2.4 Phân hạng đánh giá chất lượng nước theo số số 15 Bảng 2.5 Các thông số chất lượng nước lựa chọn cho mục đích riêng 16 Bảng 2.6 Phân hạng đánh giá chất lượng nước theo số Bhargava WQI 16 Bảng 2.7 Kết đánh giá WQI số hồ Đà Lạt 20 Bảng 4.1: Giá trị thông số quan trắc kênh mương thủy lợi 34 Bảng 4.2 Giá trị quan trắc số kim loại nặng kênh mương thủy lợi( tháng 12/2013) 36 Bảng 4.3: Giá trị thông số quan trắc Ao, hồ, đầm 37 Bảng 4.4 Giá trị quan trắc số kim loại nặng ao hồ( tháng 12/2013) 39 Bảng 4.5 : Giá trị thông số quan trắc sông 40 Bảng 4.6: Phân hạng chất lượng nước mặt Hưng Yên (năm 2013) 43 Bảng 4.7: Đánh giá tính WQI quy chuẩn Việt Nam 08:2008/BTNMT theo loại hình thuỷ vực 46 Bảng 4.8: So sánh chất lượng nước WQI theo quy chuẩn 08:2008/BTNMT thông qua mức độ nhận thải 48 Bảng 4.9: Đánh giá ảnh hưởng thông số WQI 50 Bàng 4.10 Kết đánh giá mức ý nghĩa thông` số WQI 54 Bảng 4.11: Kết đánh giá độ nhạy cho thông số thay đổi tầm quan trọng thông số 56 Bảng 2.3 Bảng quy định giá trị BPi qi DO% bão hòa .67 iv DANH MỤC HÌNH Hình 4.1 : Biểu đồ nhiệt độ trung bình tỉnh Hưng Yên (OC) 29 Hình 4.2 : Biểu đồ lượng mưa trung bình theo tháng (mm) 30 Hình 4.3: Biểu đồ phân bố chất lượng nước thủy vực vào 44 mùa mưa .44 Hình 4.4: Biểu đồ phân bố chất lượng nước thủy vực vào mùa khô 44 Hình 4.5: Các biểu đồ thể mối tương quan giá trị thông số với kết WQI 52 Hình 4.6 Biểu đồ thể mức độ biến động WQI thay đổi tầm quan trọng thông số 57 v PHẦN ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, Việt Nam nhiều nước giới để đánh giá chất lượng nước (CLN), mức độ ô nhiễm nước sông, kênh, rạch, ao, hồ, đầm người ta thường dựa vào việc phân tích thông số chất CLN riêng biệt, sau so sánh giá trị thông số với giá trị giới hạn qui định tiêu chuẩn/quy chuẩn nước quốc tế Tuy nhiên, cách làm có nhiều hạn chế sau: Khi đánh giá qua thông số riêng biệt không nói lên diễn biến chất lượng tổng quát sông, hay ao, hồ, kệnh rạch đó, khó so sánh CLN vùng sông, so sánh CLN sông với sông khác, CLN thời điểm với thời điểm khác ( theo tháng, theo mùa ), CLN khứ, tương lai Vì thế, gây khó khăn cho công tác theo dõi giám sát diễn biến CLN, khó đánh giá hiệu đầu tư để bảo vệ nguồn nước kiểm soát ô nhiễm nước; Bên cạnh đó, có thông số đạt, thông số vượt so với quy chuẩn, điều nói lên CLN thông số riêng biệt Do đó, nhà khoa học nhà chuyên môn hiểu Vì vậy, khó thông tin tình hình CLN cho cộng động, gây khó khăn nhà quản lý đưa định phù hợp bảo vệ khai thác nguồn Để khắc phục khó khăn cần phải có một hệ thống số cho phép lượng hóa CLN ( nghĩa biểu diễn CLN theo thang điểm thống nhất), có khả mô tả tác động tổng hợp nhiều thành phần hóa – lý – sinh nguồn nước Một số số số chất lượng nước WQI ( Water Quality Index – WQI) WQI xuất Mỹ vào thập niên 70 áp dụng rộng rãi nhiều bang Hiện nay, số WQI nghiên cứu sử dụng rộng rãi nhiều quốc gia Ấn Độ, Canada, ChiLe, Anh, Đài Loan Tại Việt Nam có nhiều nghiên cứu đề xuất số CLN WQI-2, WQI-4 Hiện để thống cách tính toán số CLN, tháng 07 năm 2011 Tổng cục Môi trường thức ban hành sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tính toán số chất lượng nước theo Quyết định số 879/ QĐ – TCMT ngày 01 tháng 07 năm 2011 Tổng cục trưởng tổng cục Môi trường, theo định số CLN áp dụng số liệu quan trắc môi trường nước mặt lục địa áp dụng quan quản lý nhà nước môi trường, tổ chức, cá nhân có tham gia vào mạng lưới quan trắc môi trường tham gia vào công việc công bố thông tin chất lượng môi trường cho cộng đồng Tuy nhiên việc áp dụng số WQI gặp nhiều vấn đề sau: Do chưa phải yêu cầu bắt buộc mang tính pháp lý nên quan nhà nước môi trường, tổ chức cá nhân liên quan chưa thực báo cáo đánh giá môi trường theo số CLN; Có chồng chéo không hợp lý quy chuẩn Việt Nam định hướng dẫn thực đánh giá số chất lượng nước Từ vấn đề em định thực đề tài nghiên cứu: “Đánh giá phù hợp số đánh giá chất lượng nước (WQI) giám sát môi trường định kỳ Hưng Yên” 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá trạng phân vùng chất lượng nước mặt địa bàn tỉnh Hưng Yên - Xác định mức độ xác phù hợp số WQI, đề xuất giải pháp áp dụng số đánh giá đánh giá chất lượng nước mặt địa bàn tỉnh Hưng Yên 1.3 Yêu cầu nghiên cứu - Các số liệu thu thập phải đảm bảo xác - Các phương pháp sử dụng kiểm nhận tính xác thực độ tin cậy - Đánh giá xác trạng , diễn biến phân vùng chất lượng nước mặt khu vực nghiên cứu cách khách quan, không thiên lệch - Đánh giá phù hợp số WQI chất lượng nước mặt Hưng Yên - Các đề xuất đưa phải có tính thực thi đảm bảo hạn chế ảnh hưởng nguồn thải PHẦN TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 2.1 Khái niệm số chất lượng môi trường vai trò đánh giá 2.1.1 Khái niệm số môi trường Các tiêu chí đánh giá quan trắc môi trường tập trung vào nhóm đối tượng bản: thông số môi trường, thị môi trường số môi trường chất lượng môi trường, yếu tố nằm tiêu chuẩn, quy chuẩn quy định khác Chỉ số môi trường (environment indices) tiêu môi trường lượng hóa thông qua khảo sát, đo đạc thực nghiệm để đến giá trị phù hợp với điều kiện môi trường cần khảo sát Chỉ số môi trường giá trị tính toán điều kiện môi trường (đất, nước, không khí) theo số thông số môi trường có môi trường Chỉ số tập hợp tham số tích hợp nhân với trọng số Các số mức độ tích hợp cao nghĩa chúng tính toán từ nhiều biến số hay liệu để giải thích cho tượng môi trường Ví dụ: số chất lượng nước (WQI, Horton, 1996), số chất lượng không khí (AQI, Ott, 1978), số phát triển người (HDI UNDP), số xói mòn đất (theo phương trình đất phổ dụng (USLE), Wishmier, 1976) Chất lượng môi trường thường đánh giá tính chất vật lý, hóa học sinh học đặc trưng cho thành phần môi trường (đất, nước, không khí) thể thông qua thông số môi trường Các yếu tố ảnh hưởng tới môi trường tiêu chuẩn chất lượng môi trường quy định dựa vào mục đích sử dụng quy chuẩn môi trường Do đó, tiêu chí quan trọng đánh giá chất lượng môi trường thông số môi trường Tuy nhiên, biết, việc đánh giá kết luận chất môi trường dựa thông số không phản ánh hết tính chất môi trường trình diễn môi trường Vì quan trắc môi trường cần xem xét sử dụng loại công cụ khác cho phép đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường số môi trường 2.1.2 Ý nghĩa số môi trường Sử dụng số môi trường đánh giá chất lượng môi trường quản lý môi trường có ý nghĩa sau đây: Thứ nhất, số môi trường phản ánh chất môi trường diễn Như ta biết, môi trường tập hợp nhiểu yếu tố sinh học, hoá học lý học thể thống Mỗi thành tố môi trường có mối liên hệ hữu có tác động qua lại Do vậy, quan trắc môi trường, xem xét đánh giá riêng biệt thông số mà bỏ qua mối quan hệ chúng thông số khác Chính vậy, số môi trường công cụ tổng hợp, giá trị đại diện cung cấp thông tin xác đầy đủ cho chất lượng môi trường Thứ hai, số môi trường phản ánh mức độ ô nhiễm môi trường Mức độ ô nhiễm môi trường chủ yếu đánh giá dựa sở tiêu chí: giá trị đo đạc chất ô nhiễm yếu tố chi phối đến khả ảnh hưởng chất ô nhiễm tới môi trường Do đó, phát chất gây ô nhiễm có nồng độ cao môi trường chưa thể khẳng định môi trường bị ô nhiễm mức độ nào? Chính vậy, để đưa kết luận mức độ ô nhiễm môi trường, phải nhìn nhận cách tổng hợp dựa sở nồng độ thông số môi trường yếu tố chi phối tới việc sử dụng số môi trường có ý nghĩa trường hợp Việc sử dụng số môi trường đem lại số hiệu sau: - Chỉ số môi trường làm đơn giản hóa trình giao tiếp thông tin thông qua chúng, kết đo lường cung cấp cho người sử dụng cách dễ dàng Chỉ số môi trường lượng hoá chất lượng môi trường Chất lượng môi trường thể giá trị số học đơn giản, so sánh giá trị với thang điểm đánh giá cho biết mức độ môi trường 14 NM14 Cầu Si – sông Cửu An 15 NM15 Trạm bơm An Vũ – sông Điện Biên 16 NM16 Cầu Lực Điền – sông Bắc Hưng Hải 17 NM17 Cầu Kênh – sông Bắc Hưng Hải 18 NM18 Cống Xuân Quan – sông Bắc Hưng Hải 19 NM19 20 NM20 21 NM21 22 NM22 Cầu Như Quỳnh – Sông Đình Dù 23 NM23 Cậu Chợ Đậu Sông ĐÌnh Dù 24 NM24 Cầu Lường – Sông Cầu Lường 25 NM25 Cầu Kẻ Sặt – Sông Kẻ Sặt 26 NM26 Cuối Sông Vũ Xá xã Hòa Phong, Mỹ Hào 27 NM27 Cầu Trương Xá – Kim Động 28 NM28 Cầu Khé – sông Từ Hồ Sài Thị 29 NM29 Cầu Quán Đỏ - sông Hòa Bình Điểm nhận nước Sông Cầu Bây – sông Bắc Hưng Hải Sau khu xử lý KCN Phô Nối A – sông Bún Điểm Cầu D3 – KCN Phố Nối A – Sông Bún 63 E: 106000’14’’ N:20059’21’’ E: 105057’30’’ N:20055’10’’ E: 105058’22’’ N:20058’56’’ E: 106001’42’’ N:20057’21’’ E: 106001’34’’ N:20058’21’’ E: 105055’14’’ N:20057’45’’ E: 105058’15’’ N:20057’37’’ E: 106001’30’’ N:20059’13’’ E: 106000’46’’ N:20059’41’’ E: 105059’23’’ N:20057’32’’ E: 106000’54’’ N:20057’24’’ E: 105058’26’’ N:20057’37’’ E: 106001’30’’ N:20056’42’’ E: 106001’57’’ N:20058’24’’ E: 105058’56’’ N:20058’09’’ E: 105058’06’’ N:20057’08’’ E: 106001’07’’ 30 NM30 Sông Luộc – Tân Hưng – Tiên Lữ 64 N:20057’35’’ E: 105059’41’’ Phụ lục 2: phương pháp tính WQI theo sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tính toán số chất lượng nước, ban hành kèm quết định số 879/ QĐ-TCMT Bước 1: Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm quan trắc môi trường nước mặt lục địa (số liệu qua xử lý) Số liệu quan trắc thu thập phải đảm bảo yêu cầu sau: - Số liệu quan trắc sử dụng để tính WQI số liệu quan trắc nước mặt lục địa theo đợt quan trắc định kỳ giá trị trung bình thông số khoảng thời gian xác định quan trắc liên tục - Các thông số sử dụng để tính WQI Quyết định số 879/QĐ-TCMT ngày 01 tháng 07 năm 2011 Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường bao gồm thông số: DO, nhiệt độ, BOD 5, COD, N-NH4 +, PPO4 3-, TSS, độ đục, Tổng Coliform, pH - Số liệu quan trắc đưa vào tính toán qua xử lý, đảm bảo loại bỏ giá trị sai lệch, đạt yêu cầu quy trình quy phạm đảm bảo kiểm soát chất lượng số liệu Bước 2:Tính toán giá trị WQI thông số theo công thức (WQISI) * WQI thông số (WQISI) tính toán cho thông số BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng Coliform theo công thức sau: WQI SI = qi − qi +1 ( BPi +1 − C p ) + qi +1 BPi +1 − BPi (công thức 1) Trong đó: BPi: Nồng độ giới hạn giá trị thông số quan trắc quy định bảng 2.2 tương ứng với mức i BPi+1: Nồng độ giới hạn giá trị thông số quan trắc quy định bảng 2.2 tương ứng với mức i+1 qi: Giá trị WQI mức i cho bảng tương ứng với giá trị BPi qi+1: Giá trị WQI mức i+1 cho bảng tương ứng với giá trị BPi+1 Cp: Giá trị thông số quan trắc đưa vào tính toán 65 Bảng 2.2 Bảng quy định giá trị qi, BPi: I qi BOD5 Giá trị BPiquy định thông số COD N-NH4 P-PO4 Độ đục TSS Coliform 100 75 50 25 (mg/l) ≤4 15 25 ≥50 (mg/l) ≤10 15 30 50 ≥80 (mg/l) ≤0.1 0.2 0.5 ≥5 (mg/l) ≤0.1 0.2 0.3 0.5 ≥6 (NTU) (mg/l) (MPN/100ml) ≤5 ≤20 ≤2500 20 30 5000 30 50 7500 70 100 10.000 ≥100 >100 >10.000 Ghi chú: Trường hợp giá trị C p thông số trùng với giá trị BP i cho bảng, xác định WQI thông số giá trị q i tương ứng * Tính giá trị WQI thông số DO (WQI DO): tính toán thông qua giá trị DO% bão hòa Bước 1: Tính toán giá trị DO% bão hòa: - Tính giá trị DO bão hòa: DObaohoa = 14.652 − 0.41022T + 0.0079910T − 0.000077774T T: nhiệt độ môi trường nước thời điểm quan trắc (đơn vị: 0C) - Tính giá trị DO% bão hòa: DO%bão hòa= DOhòa tan / DObão hòa*100 DOhòa tan: Giá trị DO quan trắc (đơn vị: mg/l) Bước 2: Tính giá trị WQIDO: WQI SI = qi +1 − qi C p − BPi + qi (công thức 2) BPi +1 − BPi ( ) Trong đó: Cp: giá trị DO% bão hòa BPi, BPi+1, qi, qi+1 giá trị tương ứng với mức i, i+1 Bảng 2.3 66 Bảng 2.3 Bảng quy định giá trị BPi qi DO% bão hòa I BPi qi ≤20 20 50 75 88 112 25 50 75 100 100 Nếu giá trị DO% bão hòa ≤ 20 WQIDO 125 75 10 150 200 ≥200 50 25 Nếu 20< giá trị DO% bão hòa< 88 WQIDO tính theo công thức sử dụng Bảng 2.3 Nếu 88≤ giá trị DO% bão hòa≤ 112 WQIDO 100 Nếu 112< giá trị DO% bão hòa< 200 WQIDO tính theo công thức sử dụng Bảng 2.3 Nếu giá trị DO% bão hòa ≥200 WQIDO * Tính giá trị WQI thông số pH Bảng 2.4 Bảng quy định giá trị BPi qi thông số pH I BPi qi ≤5.5 5.5 50 100 8.5 100 50 ≥9 Nếu giá trị pH≤5.5 WQIpH Nếu 5,5< giá trị pH