Các phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước

III. Chỉ số Chất lượng nước (WQI) Trước đây, ở Việt Nam và nhiều nước trên thế 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 các thông số CLN riêng biệt, sau đó so sánh giá trị từng thông số đó với giá trị giới hạn được qui định trong các tiêu chuẩnqui chuẩn trong nước hoặc quốc tế. Tuy nhiên, cách làm này có rất nhiều các hạn chế như sau: Khi đánh giá qua từng thông số riêng biệt sẽ không nói lên diễn biến chất lượng tổng quát của cong sông (hay đoạn sông), do vậy khó so sánh CLN từng vùng của một con sông, so sánh CLN của con sông này với con sông khác, CLN thời điểm này với thời điểm khác (theo tháng, theo mùa), CLN quá khứ, hiện tại và tương lai…Vì thế, sẽ gây khó khăn cho công tác theo dõi, giám sát diễn biến CLN, khó đánh giá hiệu quả đầu tư để bảo vệ nguồn nước và kiểm soát ô nhiễm nước… Khi đánh giá chất lượng nước qua các thông số riêng biệt, khi đó có thể có thông số đạt, thông số vượt, điều đó chỉ nói lên CLN đối với từng thông số đối riêng biệt. Do đó, chỉ các nhà khoa học hoặc các nhà chuyên môn mới hiểu được. Vì vậy, khó thông tin về tình hình CLN cho cộng đồng dân chúng, gây khó khăn khi các nhà quản lý đưa ra các quyết định phù hợp về bảo vệ, khai thác nguồn nước… Để khắc phục khó khăn trên, cần phải có một hoặc một hệ thống chỉ số cho phép lượng hoá được CLN (nghĩa là biểu diễn CLN theo một thang điểm thống nhất), có khả năng mô tả tác động tổng hợp của nồng độ nhiều thành phần hoá – lý – sinh trong nguồn nước. Một trong số chỉ số đó là chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index WQI). WQI (Water Quality Index) được xuất hiện đầu tiên ở Mỹ vào thập niên 70 và hiện đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều bang. Hiện nay, chỉ số WQI được triển khai nghiên cứu và sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia như Ấn Độ, Canada, Chilê, Anh, Đài Loan, Úc, Malaysia…Một trong những bộ chỉ số nỗi tiếng, được áp dụng rộng rãi trên thế giới là bộ chỉ số WQINSF của Quỹ vệ sinh Quốc gia Mỹ NSF (National Sanitation Foundation Water Quality Index). Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và đề xuất và áp dụng về bộ chỉ số CLN như các WQI2 và WQI4 được sử dụng để đánh giá số liệu CLN trên sông Sài Gòn tại Phú Cường, Bình Phước và Phú An trong thời gian từ 2003 đến 2007. Hiện nay, để thống nhất cách tính toán chỉ số CLN, tháng 07 năm 2011, Tổng cục Môi trường đã chính thức ban hành Sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tính toán chỉ số chất lượng nước theo Quyết định số 879QĐTCMT ngày 01 tháng 07 năm 2011 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường. Theo Quyết định chỉ số CLN được áp đối với số liệu quan trắc môi trường nước mặt lục địa và áp dụng đối với cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, các tổ chức, cá nhân có tham gia vào mạng lưới quan trắc môi trường và tham gia vào việc công bố thông tin về chất lượng môi trường cho cộng đồng. Theo hướng dẫn Chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI) là một chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó; được biểu diễn qua một thang điểm. WQI thông số (viết tắt là WQISI) là chỉ số chất lượng nước tính toán cho mỗi thông số.

Nhóm 2 ( Lớp thứ 5 tiết 8 9 10 ) TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH

GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐẤT- NƯỚC- KHÔNG KHÍ

Phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng nước

Phương pháp đánh giá

tổng hợp chất lượng

nước

PHẦN 1:

NỘI DUNG



- Thuận lợi xây dựng các mô hình tính toán dự

báo môi trường

PHẦN 2

Phương pháp chỉ tiêu riêng lẻ:

Nội dung:

- So sánh giữa các thông số môi trường đặc trưng Ci

với các giá trị Cio theo QCMT.

 Một trong những biện pháp đơn giản để đánh giá chất lượng các dòng chảy là thu thập và phân tích các sinh vật chỉ thị chính (các thủy côn trùng và các thủy sinh

vật khác) Phương pháp này ít tốn chi phí và không phức tạp lắm, nhưng giúp ta xác định được toàn cảnh về chất lượng của các thủy vực Tuy nhiên tiến hành phương

pháp này chúng ta cần phải chú ý các vấn đề sau:

 Do biện pháp này được thiết kế để có thể tiến hành một cách nhanh chóng, đơn giản, nên chỉ có những thay đổi lớn về chất lượng nguồn nước mới phát hiện được một cách chính xác Những thay đổi nhỏ về chất lượng

nguồn nước hay việc xác địng nguồn ô nhiễm không

thuộc lãnh vực khảo sát của qui trình này.

1 Cơ sở khoa học

Black Fly Larvae (Family Simuliidae)

 Macroinvertebrates là từ để chỉ các sinh vật không xương sống có thể quan sát được bằng mắt thường Ở các thủy vực nước ngọt chúng

thường ở dạng côn trùng (hay ấu trùng của chúng), giáp xác, nhuyễn thể,

ốc, các loại trùng và các loại khác Nhưng ở hầu hết các dòng chảy, số lượng ấu trùng côn trùng chiếm đa số, và đây là các sinh vật hữu dụng trong việc đánh giá chất lượng nguồn nước Các loài macroinvertebrates quan hệ rất mật thiết với môi trường sống của chúng

Macroinvertebrates

 Do đó, nếu chất lượng của một dòng chảy thay đổi, chúng mất một thời gian rất lâu để hồi phục lại cấu trúc quần thể ban đầu Vì vậy, việc xác định các loài hiện diện trong dòng chảy, chúng ta có thể biết được chất lượng của dòng chảy đó ở thời điểm khảo sát

2 Đánh giá chất lượng nguồn nước bởi các động vật không xương sống kích thước lớn

Macroinvertebrates

 Khi chúng ta sử dụng các số liệu thu thập được về

macroinvertebrates để diễn giải về chất lượng của

dòng chảy, cần phải xem xét tất cả các khía cạnh sau:

 Mức đa dạng của các sinh vật này trong mẫu thu.

 Tỉ lệ phần trăm của mỗi loài sinh vật trong mẫu thu.

 Số lượng sinh vật trên một đơn vị diện tích

 Mức đa dạng của mẫu (bao gồm cả ba khía cạnh trên)

 Mức chịu đựng ô nhiễm của các sinh vật trong mẫu thu.

3 Diễn giải các số liệu thu thập

Caddisfly Larvae (Order Trichoptera)

 - Các yếu tố lý học: sự thay đổi lưu lượng, nhiệt độ, các trầm tích

do sự xói mòn hoặc các công trình xây dựng làm ảnh hưởng đến các bãi cạn của dòng chảy Các ảnh hưởng do thay đổi về yếu tố lý học có thể biến thiên từ việc làm giảm số lượng cá thể sinh vật đến việc làm giảm tính đa dạng của quần thể sinh vật ở khu vực đó.

 - Ô nhiễm hữu cơ và chất dinh dưỡng: do phân gia súc, phân bón

Các dạng ô nhiễm này thường dẫn đến việc làm giảm độ đa dạng sinh học ở khu vực khảo sát và tăng số lượng của những loài có thể ăn trực tiếp các chất thải hữu cơ Ô nhiễm chất hữu cơ và chất dinh dưỡng còn dẫn đến việc "tảo nở hoa" (bùng nổ về số lượng tảo trong thủy vực) và tăng số lượng cá thể của một số thủy sinh vật khác Một số loài macroinvertebrates có thể bị loại hẳn ra khỏi thủy vực và thay vào đó bằng những loài có thể sống được trong điều kiện DO (oxy hoà tan) thấp.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng

dòng chảy có thể phân ra theo ba nhóm lớn

Clams (Class Bivalvia (Pelecypoda))

- Các chất độc: bao gồm các hóa chất như

chlorine, acids, kim loại, nông dược dầu

Rất khó có thể khái quát hóa ảnh hưởng

của các độc chất lên các

macroinvertebrates vì mức độ chịu đựng

của chúng đối với từng chất thay đổi theo

loài Tuy nhiên, các độc chất thường là

nguyên nhân làm cho các

macroinvertebrates biến mất hoàn toàn

khỏi thủy vực

Theo các cách truyền thống về đánh giá

chất lượng nguồn nước bằng sinh vật chỉ

thị, mẫu phải được thu một cách chính

xác và cẩn thận Thông thường mỗi mẫu

cần thời gian một giờ đồng hồ để thu thập

và bảo quản Việc phân tích mẫu đòi hỏi

thời gian khoảng vài ngày với các thiết bị

đắt tiền Qui trình này cho ra các kết quả

mang tính khoa học và có chất lượng cao.Crane Fly Larvae (Family Tipulidae)

Phương pháp mới của

Water Watch Biological

Monitoring Project đơn giản

và nhanh chóng hơn Mẫu

được thu thập và phân tích

tại chỗ bằng các thiết bị

không đắt tiền để phát hiện

mức độ ô nhiễm từ trung

bình đến ô nhiễm nặng

Nếu các phân tích cho thấy

chất lượng của dòng chảy

4 Dụng cụ cần thiết

Mặc dầu có nhiều phương pháp thu mẫu khác nhau, dụng cụ thu mẫu thường được sử dụng là vó và lưới kéo Các dụng cụ cơ bản

có thể liệt kê như sau:

Một lưới kéo bằng nylon có diện tích 4 foot vuông

Một cái xoong hoặc một đĩa giấy

Tài liệu phân loại macroinvertebrates

Một biểu mẫu báo cáo kết quả

Khi mẫu thu được đưa lên khỏi mặt nước, nó được đặt lên các bề mặt của đĩa giấy hoặc xoong để dễ quan sát, sau đó phân thành từng nhóm và thu thập các số liệu như đã nói trong phần diễn giải các số liệu thu thập và điền vào biểu báo cáo.

Nếu sau khi phân tích, chúng ta đánh giá chất lượng nguồn nước là xấu (bị ô nhiễm nặng - trung bình) thì cần phải tiến hành lấy thêm mẫu để xác định nguồn gây ra ô nhiễm Các bước tiếp theo được tiến hành như sau:

Bước 1: Lấy mẫu cách điểm thu mẫu cũ về phía

thượng nguồn khoảng 1 mi (1,6 km).

Bước 2: Nếu kết quả phân tích cho thấy mức ô

nhiễm vẫn được xếp ở mức xấu, lặp lại bước 1

Nếu mức ô nhiễm được xếp ở mức khá hơn (trung bình - tốt) ta chuyển sang bước 3.

Bước 3: Lấy mẫu về phía hạ nguồn của điểm vừa

lấy mẫu (với các khoảng cách nhặt hơn) đến khi

phát hiện điểm bắt đầu suy giảm chất lượng nguồn nước Nguồn gây ô nhiễm sẽ ở đâu đó gần với điểm này, tiến hành khảo sát lại các nguồn thải ở khu vực này để xác định nguyên nhân.

5 Các nhóm macroinvertebrates dùng để chỉ thị mức ô nhiễm môi trường

Nhóm nhạy cảm với sự ô nhiễm (sẽ biến mất hay suy giảm số lượng nghiêm trọng khi nguồn nước bị

 6 Lưu ý rằng qui trình này chỉ dành

cho các nghiên cứu không chuyên sâu,

do đó nó chỉ cung cấp những thông tin tương đối chính xác Việc áp dụng qui trình này sẽ đạt được các kết quả sau:

Đánh giá nhanh, tại chỗ chất lượng nguồn nước Từ đó, tiến hành thêm các nghiên cứu

ở thượng nguồn để xác định các vấn đề gây

ra ô nhiễm.

Dụng cụ và chi phí của quá trình nghiên cứu thấp do đó các tổ chức nghiên cứu phi lợi

nhuận có thể tự trang trải.

Những người nghiên cứu không chuyên có thể lấy mẫu và phân tích một cách có hiệu

qu ả.

Leeches (Class Hirudinea) Other Snails

(Class Gastropoda) Mayfly Nymphs (Order Ephemeroptera)

Water Penny Beetle Larvae (Family

Psephenidae)Riffle Beetles (Family

Elmidae)

CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ NHANH CHẤT LƯỢNG

NƯỚC (WQI)

Phần 4:

Khái niệm

Các nguyên tắc xây dựng WQI

Các bước xây dựng WQI

Mục đích sử dụng WQI

Yêu cầu đối với tính toán WQI

Quy trình tính toán và sử dụng WQI trong đánh

giá chất lượng nước

Quy trình tính toán và sử dụng WQI trong đánh

giá chất lượng nước

Nội dung trình bày

1 Khái niệm:

Chỉ số chất lượng nước (viết tắt

WQI) là một chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước và khả năng sử dụng của

nguồn nước đó được biểu hiện qua một thang điểm

3.Các bước xây dựng WQI

Yêu cầu đối với nội dung thông tin công bố về WQI bao gồm:

4 Mục đích của việc sử dụng WQI:

 WQI được tính toán riêng cho số liệu của từng quan địa quan trắc

 WQI thông số được tính toán cho từng điểm quan trắc Mỗi thông số sẽ xác định được một giá trị WQI cụ thể Từ đó tính toán WQI để

đánh giá chất lượng nước cho điểm quan trắc

 Thang độ giá trị WQI được chia thành các

khoảng nhất định Mỗi khoảng ứng với 1

mức đánh giá chất lượng nước nhất định

5.Các yêu cầu đối với tính toán WQI

6.Quy trình tính toán và sử dụng

WQI trong đánh giá chất lượng môi trường nước mặt

a. WQI thông số

* WQI thông số (WQISI) được tính toán cho các thông số BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 , TSS, độ đục, Tổng Coliform theo công thức như sau

Trong đó:

BPi: Nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 1 tương ứng với mức i

BPi+1: Nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 1 tương ứng với mức i+1

qi: Giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng tương

*Tính giá trị WQI đối với thông số DO (WQIDO): tính toán thông qua

giá trị DO % bão hòa

Bước 1: Tính toán giá trị DO % bão hòa:

- Tính giá trị DO bão hòa:

T: nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (đơn vị: 0C)

- Tính giá trị DO % bão hòa:

DO hòa tan: Giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/l)

Bước 2: Tính giá trị WQIDO

Trong đó: 

- Cp: giá trị DO % bão hòa

- BPi, BPi+1, qi, qi+1 là các giá trị tương ứng với mức i, i+1 trong Bảng 2

Nếu giá trị DO% bão hòa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1

Nếu 20< giá trị DO% bão hòa< 88 thì WQIDO được tính theo công thức 2 và sử dụng Bảng 2

Nếu 88≤ giá trị DO% bão hòa≤ 112 thì WQIDO bằng 100

Nếu 112< giá trị DO% bão hòa< 200 thì WQIDO được tính theo công thức 1 và sử dụng Bảng 2

Nếu giá trị DO% bão hòa ≥200 thì WQIDO bằng 1

* Tính giá trị WQI đối với thông số pH

Nếu giá trị pH≤5.5 thì WQIpH bằng 1

Nếu 5,5< giá trị pH<6 thì WQIpH được tính theo công thức 2 và sử dụng bảng 3

Nếu 6≤ giá trị pH≤8,5 thì WQIpH bằng 100

Nếu 8.5< giá trị pH< 9 thì WQIpH được tính theo công thức 1 và sử dụng

bảng 3

Nếu giá trị pH≥9 thì WQIpH bằng 1

- 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

Chỉ số chất lượng nước (WQI) tại 22 trạm quan trắc nước sông Sài Gòn- Đồng Nai 

Nguồn:SỞ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HỒ CHÍ MINH CHI CỤC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TP HỒ CHÍ MINH

Ví dụ về tính toán Chỉ số nước (WQI)

Với số liệu quan trắc giả định như sau:

1 Tính toán WQI thông số

2 Tính toán WQI

3 Kết luận

Với giá trị WQI = 73 thì ta có kết luận là nguồn nước đó sử dụng được cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương khác, thể hiện là màu Vàng./

Ưu điểm:

 WQI cho phép lượng hóa chất lượng nước (tốt,

xấu, trung bình ) theo một thang điểm liên tục

và nó thể hiện tổng hòa ảnh hưởng của các

thông số. 

 WQI cho phép đánh giá khách quan về CLN,

đồng thời cho phép so sánh CLN theo không

gian, thời gian và do vậy, thuận lợi cho phân

vùng và phân loại CLN. 

 WQI thích hợp với việc tin học hoá, nên thuận

lợi cho quản lý và thông báo cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách. 

 WQI sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho bản đồ hóa

CLN thông qua việc “màu hóa” các thang điểm WQI… 

Nhược điểm:

 Tính che khuất :Một số chỉ số phụ thể hiện chất

lượng nước xấu, nhưng có thể chỉ số cuối cùng lại thể hiện chất lượng nước tốt

 Tính mơ hồ: điều nầy xảy ra khi chất lượng nước

chấp nhận được nhưng chỉ số WQI lại thể hiện ngược lại

 Tính không mềm dẻo:khi một thông số có thể

bổ sung vào việc đánh giá chất lượng nước

nhưng lại không được tính vào WQI do phương pháp đã được cố định

- Quyết định số 879/QĐ-TCMT ngày 01 tháng 07 năm

2011 của Tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường

- Tuyển tập báo cáo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT

- Science & Technology Development, Enviroment

CHÚNG EM XIN CẢM ƠN THẦY CÔ

VÀ CÁC BẠN ĐÃ CÙNG LẮNG

NGHE !!!